(57)【要約】【課題】共振素子を切換えて、複数の発振周波数を得る電圧制御発振器において、温度変化や発振周波数で規定される発振条件を満足する定電流源を用いて消費電流を低減する。【解決手段】発振時の使用電流を低減するため、共振素子を切換えて複数の発振周波数を得る電圧制御発振器において、発振器の電流源９−１、９−２として、各共振周波数において発振器が所定の各コンダクタンスになるよう切換え設定した定電流源１３Ａ、１３Ｂを用いる構成をとる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振素子を切換えて複数の発振周波数を得る電圧制御発振器において、
上記発振器の電流源として、上記各共振周波数において上記発振器が所定の各コンダクタンスになるよう切換え設定した定電流源を用いることを特徴とする電流低減電圧制御発振器。
【請求項２】
発振器の電流源として、上記各共振周波数において所定の電流を得るカレントミラー回路を用いることを特徴とする請求項１記載の電流低減電圧制御発振器。
【請求項３】
定電流源は、温度特性を反映するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電流低減電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、共振器を切りかえることで複数の周波数を発生する電圧制御発振器において、その発振周波数と温度変化時に応じて発振条件を変えて、発振器を最適化する。特に低消費電流の低減を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の電圧制御発振器の構成を示す構成図である。図において、インダクタ１、コンデンサ２、３、４、バラクタダイオード７で共振器のインピーダンスを構成している。またスイッチ５により周波数帯を切りかえるために共振器のコンデンサを切りかえている。またコンデンサ６で、ＤＣ電圧を遮断している。更にトランジスタ８を発振器のアクティブ素子としている。このトランジスタ８は、カレントミラー回路９を経由して、低電流源１０に接続されている。
【０００３】
次に動作について説明する。
図３において、スイッチ５は共振器としてのコンデンサ４をオン／オフするスイッチであり、スイッチがオフしている時の発振周波数をｆＡ、オンしている時の発振周波数をｆＢとする。ｆＡの周波数を発振させるときはスイッチ５はオフなので、共振回路はインダクタ１、コンデンサ２、３、バラクタダイオード７で形成され、その発振周波数は次の式（１）の通りとなる。
またｆＢの周波数を発振させる場合は、スイッチ５はオンなので、発振器の共振回路はインダクタ１、コンデンサ２、３、４、バラクタダイオード７で形成され、その発振周波数は次の式（２）の通りとなり、複数の周波数を発生させることができる。
ここでＣ４はバラクタダイオード７なので、外部からの制御電圧ｆｃｎｔにより発振周波数を連続的に変化させることができる。
【０００４】
【数１】
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【０００５】
ここでトランジスタ８のコンダクタンスを十分に高くするよう電流を流せば、発振させることができる。ただ従来はこの場合、発振するよう単に十分に高くするだけであり、電流値を低減することは考えられていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の共振器切替型電圧制御発振器は、以上のように構成されており、発振する周波数帯や温度により発振条件が異なるが、それぞれの発振条件を満たす最適電流設定がなされておらず、必要以上に電流が消費されているという課題がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、温度変化や発振周波数帯に応じて変動する発振条件に対し、発振に必要な電流条件を与えることで、消費電流を低減した共振器切替型の電圧制御発振器を得る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電圧制御発振器は、発振時の使用電流を低減するため、共振素子を切換えて複数の発振周波数を得る電圧制御発振器において、
発振器の電流源として、各共振周波数において発振器が所定の各コンダクタンスになるよう切換え設定した定電流源を用いる構成をとる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における電圧制御発振器の構成と動作を説明する。
図１はこの発明の実施の形態１における共振器切替方式による差動ＬＣマルチバイブレータ型の電圧制御発振器を示す構成図である。図において、インダクタ１、コンデンサ２、３、４、バラクタダイオード７により共振器のインピーダンスを形成している。またスイッチ７によりコンデンサを切替えて共振器の周波数帯を切り換えている。更にＤＣ電圧を遮断するコンデンサ７、と発振器のアクティブ素子であるトランジスタ８による構成をとっている。
ところで、新規な構成は、カレントミラー回路９の電流源としてワイドラの定電流源を用いた温度比例電流を作り出すバイアス回路１４を用いることにある。即ち、その電流を折り返すカレントミラー回路１２Ａ、１２Ｂ、その電流をオン／オフするスイッチ１３Ａ、１３Ｂを設けている。
【００１０】
次に動作について説明する。
図１において、５のスイッチは共振器としてのコンデンサ４をオン／オフするスイッチであり、スイッチがオフしている時の発振周波数をｆＡ、オンしている時の発振周波数をｆＢとする。ｆＡの周波数を発振させるときはスイッチ５がオフなので、共振回路はインダクタ１、コンデンサ２、３、バラクタダイオード７で形成され、その発振周波数は既に知られているように、式（１）、式（２）の通りとなる。
またｆＢの周波数を発振させる場合は、スイッチ５はオンなので、発振器の共振回路はインダクタ１、コンデンサ２、３、４、バラクタダイオード７で形成され、その発振周波数は上記の式（１）と式（２）の通りとなり、複数の周波帯を発生させることができる。ここでＣ４はバラクタダイオード７なので、外部からの制御電圧ｆｃｎｔにより発振周波数を連続的に変化させることができる。
【００１１】
ここでこの発振器がそれぞれの周波数において発振するための条件として、発振周波数がｆ１（ωＡ）のときは、（３）のようになり、発振周波数がｆ２（ωＢ）のときは、（４）のようになる。
【００１２】
【数２】
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【００１３】
ここで、ｒ：インダクタの直列抵抗、Ｉｃ１，Ｉｃ２：トランジスタ８のコレクタ電流、ＶＴ：ＫＴ／ｑ（熱電圧）、Ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度（Ｋ°）。
【００１４】
更に、ｇｍは温度に反比例するので、温度による変化分を補正するため、トランジスタ８に温度比例の電流を流す必要がある。この電流を発生するのがワイドラの定電流源を用いたセルフバイアス回路１１であり、この回路で得られる電流は次の式（５）の様に表される。
【００１５】
【数３】
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【００１６】
ここでｌｎは自然数ｅを底とする対数であり、ｍ、ｎはトランジスタのサイズ比である。
こうして、この温度に比例した電流を発振させようとする周波数比に応じたカレントミラー比をトランジスタ１２Ａ、１２Ｂのサイズ比で形成し、このいずれかのトランジスタをスイッチ１３Ａ、１３Ｂで選択しカレントミラー回路９−１もしくはカレントミラー回路９−２に電流を印加する。このようにして、温度補正を行なった上でかつ周波数に応じた最適な電流で発振させることができ、低消費電流化が図れる。発振周波数を３以上にする場合も、同様にカレントミラー回路を対応して増やせばよい。
【００１７】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２における電圧制御発振器の構成と動作を説明する。
図２はこの発明の実施の形態２における共振器切替方式による差動ＬＣマルチバイブレータ型の電圧制御発振器を示す構成図である。図において、図１の構成と異なる部分は、カレントミラー回路１５を用い、その電流ＩＢとＩＡを周波数により切替えるようにしている。即ちスイッチ５に連動するスイッチ５ＣがＩＢ＝ＩＡ＋ＩＣとなるようＩＣを設定している。
【００１８】
次に動作について説明する。
図２において、図１の構成と異なる部分は、カレントミラー回路９−１、９−２に接続される電流源として、カレントミラー１５とした部分である。この場合、スイッチ５と連動するスイッチ５Ｃは、オフの時、つまり発振周波数がｆＡのときにＩ＝ＩＡとし、オンの時、つまりｆＢのときにＩ＝ＩＢ＝ＩＡ＋ＩＣとなるようＩＣを設定している。
またＩｏｕｔは図１の構成と同様に、式（５）で設定する。
従ってこの構成でも電流を低減して、発振に必要な電流値に抑えることができ、また温度変化を考慮した発振器を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、複数の発振周波数毎に発振器の電流を制御する電流源を発振条件を考慮した値に制限するので、回路の低電流化が図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における電流低減電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図２】実施の形態２における電流低減電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図３】従来の複数周波数電圧制御発振器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  インダクタ、２  コンデンサ、３  コンデンサ、４  コンデンサ、５  スイッチ、６  コンデンサ、７  バラクタダイオード、８  トランジスタ、９−１カレントミラー回路、９−２  カレントミラー回路、１０  定電流回路、１１ワイドラ型セルフバイアス回路、１２Ａ  トランジスタ、１２Ｂ  トランジスタ、１３Ａ  スイッチ、１３Ｂ  スイッチ、１４  バイアス回路、１５  カレントミラー回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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