(57)【要約】【課題】発振振幅を小さく設定でき、特性の合し込みを容易にできる電圧制御発振器を提供する。【解決手段】本発明における電圧制御発振器は、発振周波数制御電圧Ｓ３５に応じ、発振信号Ｓ１０３の周波数を変更する電圧制御発振器１０３であって、差動増幅型のトランジスタ対を有し、前記トランジスタ対から発振信号Ｓ１０３を出力する差動増幅型発振器５０と、前記トランジスタ対に接続され、発振周波数制御電圧Ｓ３５に応じ、等価容量を変更する発振周波数制御回路５１とを備え、前記トランジスタ対を構成するトランジスタＱ１およびＱ２は、出力電流が実質的に変化しない領域で動作するように構成される。【選択図】図１
2007166559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御電圧に応じ、発振信号の周波数を変更する電圧制御発振器であって、
差動増幅型のトランジスタ対を有し、前記トランジスタ対から前記発振信号を出力する発振手段と、
前記トランジスタ対に接続された容量手段と、
前記制御電圧に応じ、前記容量手段の等価容量を変更する制御手段とを備え、
前記トランジスタ対を構成するトランジスタは、出力電流が実質的に変化しない領域で動作するように構成される
ことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項２】
前記発振手段は、
一定電流を前記トランジスタ対に供給する第１の電流源と、
前記制御電圧に応じた電流を前記トランジスタ対に供給する第２の電流源と、
前記トランジスタ対に接続されたＬＣ共振回路とを備える
ことを特徴とする請求項１記載の電圧制御発振器。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記制御電圧に応じ前記容量手段に電流を供給する第３の電流源を備え、
前記等価容量は、前記第３の電流源から供給される電流に応じ変更される
ことを特徴とする請求項２記載の電圧制御発振器。
【請求項４】
前記電圧制御発振器は、さらに、
前記制御電圧を制御電流に変換する電圧電流変換回路を備え、
前記制御電流は、前記第２の電流源および前記第３の電流源の駆動電流を制御する
ことを特徴とする請求項３記載の電圧制御発振器。
【請求項５】
前記発振手段は、
第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのベースがコレクタに接続され、前記第１のトランジスタのコレクタがベースに接続される第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのコレクタに接続される第１の抵抗と、
前記第２のトランジスタのコレクタに接続される第２の抵抗とを備え、
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタは前記トランジスタ対を構成し、
前記第１の電流源および第２の電流源は、前記第１のトランジスタのエミッタおよび前記第２のトランジスタのエミッタに並列に接続され、
前記容量手段は、前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタのベースに接続される
ことを特徴とする請求項４記載の電圧制御発振器。
【請求項６】
前記容量手段は、
前記第２のトランジスタのベースにベースが接続される第３のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのベースにベースが接続される第４のトランジスタと、
前記第３のトランジスタのコレクタに接続される第３の抵抗と、
前記第４のトランジスタのコレクタに接続される第４の抵抗と、
前記第３のトランジスタのベース・コレクタ間に接続される第１の容量と、
前記第４のトランジスタのベース・コレクタ間に接続される第２の容量とを備え、
前記第３の電流源は、前記３のトランジスタのエミッタおよび前記第４のトランジスタのエミッタに接続される
ことを特徴とする請求項５記載の電圧制御発振器。
【請求項７】
前記電圧電流変換回路は、
ベースに基準電圧が印加される第５のトランジスタと、
ベースに前記制御電圧が印加される第６のトランジスタと、
一方が前記第５のトランジスタのエミッタに接続される第５の抵抗と、
一方が前記第６のトランジスタのエミッタに接続され、他方が前記第５の抵抗の他方に接続される第６の抵抗と、
前記第５の抵抗の他方および前記第６の抵抗の他方に接続される第４の電流源と、
前記第５のトランジスタのコレクタに接続される第５の電流源とを備える
ことを特徴とする請求項６記載の電圧制御発振器。
【請求項８】
前記第２の電流源は、
前記第１のトランジスタのエミッタおよび第２のトランジスタのエミッタにコレクタが接続された第７のトランジスタと、
前記第７のトランジスタのエミッタに接続された第７の抵抗とを備え、
前記第３の電流源は、
前記第３のトランジスタのエミッタおよび前記第４のトランジスタのエミッタにコレクタが接続された第８のトランジスタと、
前記第８のトランジスタのエミッタに接続された第８の抵抗とを備え、
前記第５の電流源は、
前記第５のトランジスタのコレクタ、前記第７のトランジスタベースおよび前記第８のトランジスタのベースにベースおよびコレクタが接続された第９のトランジスタと、
前記第９のトランジスタのエミッタに接続された第９の抵抗とを備える
ことを特徴とする請求項７記載の電圧制御発振器。
【請求項９】
前記第１の容量および前記第２の容量の容量値は、前記第３のトランジスタおよび前記第４のトランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量より大きい
ことを特徴とする請求項６記載の電圧制御発振器。
【請求項１０】
前記第２の電流源および前記第３の電流源は、前記信号の振幅が前記周波数によらず一定になるように形成される
ことを特徴とする請求項３〜９記載のうちいずれか一つの電圧制御発振器。
【請求項１１】
入力信号と同じ周波数および位相の信号を出力するＰＬＬ回路であって、
請求項１〜１０記載のうちいずれか一つの電圧制御発振器を備え、
前記電圧制御発振器は、前記入力信号と同じ周波数を出力するように前記制御電圧を制御される
ことを特徴とするＰＬＬ回路。
【請求項１２】
中間周波数信号より映像信号を復調する信号処理回路であって、
前記中間周波数信号と同じ周波数および位相の信号を出力する請求項１１記載のＰＬＬ回路と、
前記ＰＬＬ回路の出力する信号に基づき、前記中間周波数信号から前記映像信号を復調する検波手段とを備える
ことを特徴とする信号処理回路。
【請求項１３】
受信信号を映像信号に復調するチューナパックであって、
前記受信信号に含まれる所定の周波数帯域の信号を選択し中間周波数信号を出力するチューナ回路と、
前記中間周波数信号より映像信号を復調する請求項１２記載の信号処理回路とを備える
ことを特徴とするチューナパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧制御発振器、ＰＬＬ回路、信号処理回路およびチューナパックに関し、特に、テレビジョン受信機またはテレビジョンチューナ内蔵のビデオ再生装置等における映像中間周波数信号を検波する中間周波信号処理回路のＰＬＬ回路に用いられる電圧制御発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビジョン受信機は、従来のＣＲＴに替わり、プラズマテレビや液晶テレビなどの薄型テレビに移行しつつある。これにともない、チューナ回路および中間周波信号処理回路（ＶＩＦ回路）を内蔵したチューナパックも小型化の傾向を示すようになってきた。チューナパックの実装面積を小さくすると、チューナ回路、中間周波信号処理回路および周辺部品のそれぞれの距離は非常に近くなり、チューナ回路、中間周波信号処理回路および周辺部品で用いられる信号の相互干渉が起こるという問題がある。
【０００３】
以下、チューナ回路および中間周波信号処理回路を内蔵したチューナパックのシステムについて説明する。
【０００４】
図４は、チューナパックの構成を示す図である。図４に示すように、テレビジョン受信機に内蔵されたチューナパックは、アンテナ１０と、チューナ回路１１と、ＳＡＷフィルタ１２と、中間周波信号処理回路１０１とを備える。
【０００５】
アンテナ１０は、ＵＨＦ帯またはＶＨＦ帯の電波を受信するアンテナである。
チューナ回路１１は、アンテナ１０で受信したテレビ高周波信号Ｓ１０から希望のチャンネル周波数を選択し、中間周波数に変換し、信号Ｓ１１を出力する。例えば、日本国内であれば映像信号は５８．７５ＭＨｚ、米国内であれば４５．７５ＭＨｚの映像中間周波数信号に変換される。
【０００６】
ＳＡＷフィルタ（表面弾性波フィルタ）１２は、中間周波数信号の周波数帯域の信号を通過させるフィルタであり、信号Ｓ１１の中間周波数帯域以外の信号を減衰させ、中間周波数信号Ｓ１２として出力する。
【０００７】
中間周波信号処理回路１０１は、中間周波数信号Ｓ１２より映像信号を復調する。中間周波信号処理回路１０１は、ＩＦアンプ２１と、検波器２２と、映像アンプ２３と、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路１０２とを備える。
【０００８】
ＩＦアンプ（中間周波アンプ）２１は、中間周波数信号Ｓ１２を増幅し、信号Ｓ２１を出力する信号増幅器である。
【０００９】
ＰＬＬ回路１０２は、信号Ｓ２１と同じ周波数および位相の信号Ｓ３１ｂを出力する。
検波器２２は、信号Ｓ３１ｂに基づき、信号Ｓ２１を同期検波することにより映像信号を復調し、信号Ｓ２２を出力する。
【００１０】
映像アンプ２３は、信号Ｓ２２を増幅し、映像信号端子２４に映像信号Ｓ２３を出力する。
【００１１】
以上の構成により、アンテナ１０が受信したテレビ高周波信号Ｓ１０から映像信号Ｓ２３が復調される。
【００１２】
以下に、中間周波数信号処理回路１０１に用いられるＰＬＬ回路１０２について説明する。
【００１３】
ＰＬＬ回路１０２は、位相検波器３０と、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３４と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１０３と、移相器３１とを備える。また、電圧制御発振器１０３は、差動増幅型発振器３２と、電圧電流変換回路３３とを備える。
【００１４】
移相器３１は、電圧制御発振器１０３の出力Ｓ１０３の位相をシフトし、信号Ｓ３１ａを出力する。位相検波器３０は、信号Ｓ３１ａおよび信号Ｓ２１の周波数差（位相差）Ｓ３０を検出し出力する。周波数差（位相差）Ｓ３０は低域通過フィルタ３４によって平滑化されて発振周波数制御電圧Ｓ３５となり電圧制御発振器１０３に入力される。電圧電流変換回路３３は、発振周波数制御電圧Ｓ３５を制御電流Ｓ３３に変換し、差動増幅型発振器３２へフィードバックする。差動増幅型発振器３２は、制御電流Ｓ３３に基づき、出力信号Ｓ１０３の周波数を変更する。
【００１５】
上述した動作により、電圧制御発振器１０３の出力する信号Ｓ１０３の周波数が受信した映像中間周波数（例えば、日本では５８．７５ＭＨｚ）になる。すなわち、電圧制御発振器１０３は、信号Ｓ２１と同じ周波数の信号を出力するように発振周波数制御電圧Ｓ３５を制御する。また、信号Ｓ２１と移相器３１の出力する信号Ｓ３１ａの位相差が９０度となり、ＰＬＬとして動作する。
【００１６】
一方、移相器３１は、信号Ｓ３１ａに対して位相が９０度シフトされた信号Ｓ３１ｂを出力する。この結果、ＰＬＬ回路１０２において、ＩＦアンプ２１からの出力信号Ｓ２１と移相器３１の出力信号Ｓ３１ｂの位相が等しくなる。
【００１７】
以下、ＰＬＬ回路１０２に用いられる従来の電圧制御発振器１０３について説明する。
図５は、従来の電圧制御発振器１０３の構成を示す図である。図５に示すように電圧制御発振器１０３は、差動増幅型発振器３２と電圧電流変換回路３３とを備える。差動増幅型発振器３２の発振周波数は電圧電流変換回路３３の出力する制御電流Ｓ３３によって制御される。
【００１８】
図５に示す差動増幅型発振器３２は、互いのエミッタを接続し、互いのベースとコレクタを接続して差動増幅型のトランジスタ対をなすＮＰＮトランジスタＱ１１およびＱ１２と、トランジスタＱ１１およびＱ１２のエミッタとＧＮＤとの間に接続された電流源Ｉ１２と、トランジスタＱ１１およびＱ１２のコレクタ間（差動出力間）に接続されたＬＣ共振回路を構成する容量ＣｅｘｔおよびコイルＬｅｘｔと、トランジスタＱ１１またはＱ１２のコレクタとＶＣＣ端子１との間に接続された抵抗Ｒ２２およびＲ２３とを備える。なお、ＬＣ共振回路を構成する容量ＣｅｘｔおよびコイルＬｅｘｔは通常、半導体集積回路の外部に接続されている。
【００１９】
発振周波数制御端子３５の電圧が変化すると、制御電流Ｓ３３が変化し、差動増幅型発振器３２の電流源Ｉ１２の電流ｉ１２が変化する。このとき、トランジスタＱ１１およびＱ１２は飽和状態で使用されているため、ベースから見たときのトランジスタのベース・コレクタ間の接合容量およびベース・エミッタ間の拡散容量等の寄生容量が大きく変化する。また、トランジスタＱ１１およびＱ１２のベースには、ＬＣ共振回路を構成する容量Ｃｅｘｔが接続されている。電流ｉ１２が変化すると、トランジスタＱ１１およびＱ１２の寄生容量が変化することで等価的に共振容量（ＣｅｘｔとトランジスタＱ１１およびＱ１２の寄生容量との合計）の値が変化し、発振周波数が変化する。
【００２０】
また、差動増幅型発振器３２の発振振幅は、トランジスタＱ１１およびＱ１２は飽和状態で使用されているので、トランジスタＱ１１およびＱ１２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅとコレクタ・エミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）との差（Ｖｂｅ−Ｖｃｅ（ｓａｔ））となる。すなわち、発振振幅は、トランジスタの特性に依存した値となる。
【００２１】
従来の電圧制御発振器１０３の発振振幅は、（Ｖｂｅ−Ｖｃｅ（ｓａｔ））であり、小型チューナパックにおいては特性に弊害が生じるほど大きい。具体的には、発振振幅が大きい際には、特に最近の小型チューナパックにおいては、以下に述べる問題がある。
【００２２】
ＬＣ共振回路が半導体集積回路の外部に接続されている際には、実装基板を介して、電圧制御発振器１０３が出力する発振信号Ｓ１０１が、中間周波信号処理回路１０１の入力部に回り込む。これにより、中間周波信号処理回路１０１に入力される中間周波数信号Ｓ１２が微弱（弱電界）の際には、ＬＣ共振回路から入力部へ回り込んでくる電圧制御発振器１０３が出力する発振信号の方が大きくなる。このため、ＰＬＬ回路１０２は、中間周波信号Ｓ１２に位相ロックするのではなく、ＬＣ共振回路から入力部に回り込んできた電圧制御発振器１０３が出力する発振信号に位相ロックしてしまう（自己ロックとも称する。）。すなわち、発振振幅が大きい場合には、中間周波信号が弱電界において、ロックが非常に外れやすくなるという問題がある。
【００２３】
また、発振信号Ｓ１０１の高調波信号とチューナ回路１１の入力信号Ｓ１０の周波数が近い際には、その周波数差の低周波信号（ビート）が発生し、映像ノイズや音声ノイズとなり、画質や音質が低下してしまうという問題がある。特に、最近のチューナパックの小型化にともない、チューナ回路１１と中間周波信号処理回路１０１の距離はますます狭まっており、その干渉が顕著となる。
【００２４】
また、ＬＣ共振回路に接続されているピンと隣接ピンとの容量結合により、隣接ピンに接続されている内部集積回路に悪影響をおよぼすおそれがある。このため、従来の電圧制御発振器１０３を用いたチューナパックでは、ＬＣ共振回路の隣接ピンはＧＮＤピンやＮＣピン（未接続ピン）が設けられることが多く、ピン数が必要以上に増加するという問題がある。
【００２５】
また、発振振幅が大きい際には、半導体集積回路内部での振幅も大きくなっている。このため、マスクレイアウトで、電圧制御発振器１０３の出力信号Ｓ１０３、移相器３１の出力信号Ｓ３１ａおよびＳ３１ｂの配線が、ＩＦアンプ２１の入力部に近い際には、配線間の容量結合などにより、電圧制御発振器３２の発振信号がＩＦアンプ２１に回り込むことになる。このため、ＰＬＬ回路１０２は中間周波信号Ｓ１２に位相ロックするのではなく、電圧制御発振器３２からＩＦアンプ２１に回り込んできた信号に位相ロックしてしまうという問題がある。
【００２６】
このような問題に対し、発振振幅を小さくすることのできる電圧制御発振器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−８５５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、特許文献１記載の電圧制御発振器および図５に示す従来の電圧制御発振器における発振周波数の制御範囲は、トランジスタＱ１１およびＱ１２のベース・コレクタ間の接合容量およびベース・エミッタ間の拡散容量等の寄生容量に大きく依存しているため、プロセスバラツキ等の影響が大きく自由に設定することは困難である。すなわち、設計段階における特性の合し込みが困難であった。
【００２８】
以上のように、特許文献１記載の電圧制御発振器は、発振振幅を小さく設定できるが、特性の合し込みが困難であるという問題がある。
【００２９】
そこで、本発明は、発振振幅を小さく設定でき、特性の合し込みを容易にできる電圧制御発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明に係る電圧制御発振器は、制御電圧に応じ、発振信号の周波数を変更する電圧制御発振器であって、差動増幅型のトランジスタ対を有し、前記トランジスタ対から前記発振信号を出力する発振手段と、前記トランジスタ対に接続された容量手段と、前記制御電圧に応じ、前記容量手段の等価容量を変更する制御手段とを備え、前記トランジスタ対を構成するトランジスタは、出力電流が実質的に変化しない領域で動作するように構成される。
【００３１】
これにより、本発明における電圧制御発振器は、制御電圧により、差動増幅型のトランジスタ対から見たときの等価容量を変更することで、発振周波数を変更する。よって、本発明における電圧制御発振器は、差動増幅型のトランジスタ対を構成するトランジスタの寄生容量に依存せずに、容量手段が有する容量に依存した発振周波数特性を設定することができる。これにより、特性の合し込みを容易に行うことができる。また、差動増幅型のトランジスタ対を構成するトランジスタは、出力電流が実質的に変化しない領域で動作する。ここで、「トランジスタ」としては例えばバイポーラトランジスタまたはＭＯＳトランジスタで構成することができる。従って、ここで言う「出力電流が実質的に変化しない領域」とは、「トランジスタ」をバイポーラトランジスタで構成すれば飽和しない動作領域であり、ＭＯＳトランジスタで構成すれば飽和領域のことである。これにより、差動増幅型のトランジスタ対を構成するトランジスタを出力電流が変化する領域で動作させる場合に比べ、寄生容量等の影響を受け難い。よって、特性の合し込みを容易に行うことができる。また、差動増幅型のトランジスタ対に供給する電流の制御により周波数を変更しないので、差動増幅型のトランジスタ対に供給する電流値を任意に設定することができる。これにより、発振振幅を任意に設定することができる。すなわち、本発明における電圧制御発振器は、発振振幅を小さく設定でき、特性の合し込みを容易に行うことができる。
【００３２】
また、前記発振手段は、一定電流を前記トランジスタ対に供給する第１の電流源と、前記制御電圧に応じた電流を前記トランジスタ対に供給する第２の電流源と、前記トランジスタ対に接続されたＬＣ共振回路とを備えてもよい。
【００３３】
これにより、第１の電流源が供給する電流により発振振幅を設定し、第２の電流源の供給する電流により制御電圧が変化した場合の発振振幅の変化を抑えることができる。例えば、制御電圧が増加した場合に、容量手段の差動増幅型のトランジスタ対から見たときの等価容量が増加し、発振振幅が減少する。第２の電流源の電流は、制御電圧が増加した場合に増加し、発振振幅を増加させる特性を示すので、容量手段における発振振幅の減少の効果を相殺し、制御電圧によらず発振振幅を一定に保つことができる。
【００３４】
また、前記制御手段は、前記制御電圧に応じ前記容量手段に電流を供給する第３の電流源を備え、前記等価容量は、前記第３の電流源から供給される電流に応じ変更されてもよい。
【００３５】
これにより、差動増幅型のトランジスタ対から見たときの等価容量を変更することで、発振周波数を変更することができる。また、第２の電流源および第３の電流源の特性を合し込むことで、制御電圧によらず発振振幅を一定に保つことができる。
【００３６】
また、前記電圧制御発振器は、さらに、前記制御電圧を制御電流に変換する電圧電流変換回路を備え、前記制御電流は、前記第２の電流源および前記第３の電流源の駆動電流を制御してもよい。
【００３７】
これにより、発振手段および制御手段は、制御電流をミラーすることで容易に差動増幅型のトランジスタ対および容量手段に供給される電流を制御することができる。
【００３８】
また、前記発振手段は、第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタのベースがコレクタに接続され、前記第１のトランジスタのコレクタがベースに接続される第２のトランジスタと、前記第１のトランジスタのコレクタに接続される第１の抵抗と、前記第２のトランジスタのコレクタに接続される第２の抵抗とを備え、前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタは前記トランジスタ対を構成し、前記第１の電流源および第２の電流源は、前記第１のトランジスタのエミッタおよび前記第２のトランジスタのエミッタに並列に接続され、前記容量手段は、前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタのベースに接続されてもよい。
【００３９】
これにより、第１の抵抗および第２の抵抗の抵抗値と、第１の電流源の電流値を設定することで、任意に発振振幅を設定することができる。
【００４０】
また、前記容量手段は、前記第２のトランジスタのベースにベースが接続される第３のトランジスタと、前記第１のトランジスタのベースにベースが接続される第４のトランジスタと、前記第３のトランジスタのコレクタに接続される第３の抵抗と、前記第４のトランジスタのコレクタに接続される第４の抵抗と、前記第３のトランジスタのベース・コレクタ間に接続される第１の容量と、前記第４のトランジスタのベース・コレクタ間に接続される第２の容量とを備え、前記第３の電流源は、前記３のトランジスタのエミッタおよび前記第４のトランジスタのエミッタに接続されてもよい。
【００４１】
これにより、第１の容量および第２の容量の容量値に基づき、発振周波数の制御電圧に対する特性が決まる。よって、発振周波数の制御電圧に対する特性を容易に合せ込むことができる。
【００４２】
また、前記電圧電流変換回路は、ベースに基準電圧が印加される第５のトランジスタと、ベースに前記制御電圧が印加される第６のトランジスタと、一方が前記第５のトランジスタのエミッタに接続される第５の抵抗と、一方が前記第６のトランジスタのエミッタに接続され、他方が前記第５の抵抗の他方に接続される第６の抵抗と、前記第５の抵抗の他方および前記第６の抵抗の他方に接続される第４の電流源と、前記第５のトランジスタのコレクタに接続される第５の電流源とを備えてもよい。
【００４３】
これにより、制御電圧と基準電圧との大小を比較し、制御電流を増減させることができる。
【００４４】
また、前記第２の電流源は、前記第１のトランジスタのエミッタおよび第２のトランジスタのエミッタにコレクタが接続された第７のトランジスタと、前記第７のトランジスタのエミッタに接続された第７の抵抗とを備え、前記第３の電流源は、前記第３のトランジスタのエミッタおよび前記第４のトランジスタのエミッタにコレクタが接続された第８のトランジスタと、前記第８のトランジスタのエミッタに接続された第８の抵抗とを備え、前記第５の電流源は、前記第５のトランジスタのコレクタ、前記第７のトランジスタベースおよび前記第８のトランジスタのベースにベースおよびコレクタが接続された第９のトランジスタと、前記第９のトランジスタのエミッタに接続された第９の抵抗とを備えてもよい。
【００４５】
これにより、第５の電流源の電流値を第２の電流源および第３の電流源がミラーする。よって、制御電圧に基づき、第２の電流源および第３の電流源の電流値を変更することができる。
【００４６】
また、前記第１の容量および前記第２の容量の容量値は、前記第３のトランジスタおよび前記第４のトランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量より大きくてもよい。
【００４７】
これにより、発振周波数の制御電圧に対する特性に対し、第１の容量および第２の容量の容量値が支配的となる。また、発振周波数制御範囲を広くすることができる。
【００４８】
また、前記第２の電流源および前記第３の電流源は、前記信号の振幅が前記周波数によらず一定になるように形成されてもよい。
【００４９】
これにより、制御電圧によらず発振振幅を一定に保つことができる。
また、前記電圧制御発振器を用いた、ＰＬＬ回路、信号処理回路およびチューナパックとして実施してもよい。
【発明の効果】
【００５０】
本発明は、発振振幅を小さく設定でき、特性の合し込みを容易にできる電圧制御発振器を提供することができる。さらに、発振振幅を小さく設定でき、特性の合し込みを容易にできる電圧制御発振器を備えた、ＰＬＬ回路、信号制御回路およびチューナパックを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明に係る電圧制御発振器の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５２】
本実施の形態における電圧制御発振器は、差動出力端から見たときの等価容量値を制御電圧により変更する。これにより、差動増幅型発振器を構成するトランジスタの寄生容量によらず発振周波数を制御するので、特性の合し込みを容易にできる。また、発振周波数を差動増幅型発振器に供給される電流で変更しないので、差動増幅型発振器に供給する電流値を任意に設定することができる。これにより、発振振幅を任意に設定することができる。
【００５３】
まず、本実施の形態における電圧制御発振器の構成を説明する。
図１は、本実施の形態における電圧制御発振器の構成を示す図である。
【００５４】
図１に示す電圧制御発振器１０３は、発振周波数制御端子３５に印加された電圧に応じ、出力する発振信号の周波数を変更する回路であり、差動増幅型発振器５０と、発振周波数制御回路５１と、電圧電流変換回路３３とを備える。
【００５５】
差動増幅型発振器５０は、差動増幅型のトランジスタ対を有し、差動増幅型のトランジスタ対（差動出力端ＯＵＴ１およびＯＵＴ２）から発振信号を出力する発振器であり、第１のトランジスタＱ１と、第２のトランジスタＱ２と、第１の電流源Ｉ１と、第２の電流源Ｉ２と、容量Ｃｅｘｔと、コイルＬｅｘｔと、第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２とを備える。
【００５６】
トランジスタＱ１およびＱ２は、互いのエミッタを接続し、互いのベースとコレクタを接続し、差動増幅型のトランジスタ対を構成するＮＰＮトランジスタである。すなわち、トランジスタＱ１のベースがトランジスタＱ２のコレクタに接続され、トランジスタＱ１のコレクタがトランジスタＱ２のベースに接続される。また、トランジスタＱ１のコレクタおよびトランジスタＱ２のベースが差動出力端の一端である差動出力端ＯＵＴ１に接続され、トランジスタＱ２のコレクタおよびトランジスタＱ１のベースが差動出力端の他端である差動出力端ＯＵＴ２に接続される。
【００５７】
電流源Ｉ１および電流源Ｉ２は、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のエミッタとグランドとの間に並列に接続される。電流源Ｉ１は、一定の電流ｉ１を差動増幅型発振器５０に供給する。電流源Ｉ２は、発振周波数制御端子３５に印加された電圧に応じた電流ｉ２を差動増幅型発振器５０に供給する。
【００５８】
容量ＣｅｘｔおよびコイルＬｅｘｔはＬＣ共振回路を構成し、トランジスタＱ１のコレクタとトランジスタＱ２のコレクタの間に接続される。すなわち、ＬＣ共振回路は、差動出力端ＯＵＴ１とＯＵＴ２との間に接続される。容量ＣｅｘｔおよびコイルＬｅｘｔは、半導体集積回路の外部に接続される。
【００５９】
抵抗Ｒ１は、トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧が印加されるＶＣＣ端子１との間に接続される。
【００６０】
抵抗Ｒ２は、トランジスタＱ２のコレクタとＶＣＣ端子１との間に接続される。
発振周波数制御回路５１は、差動出力端ＯＵＴ１およびＯＵＴ２(トランジスタＱ１のベースおよびトランジスタＱ２のベース)に接続され、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に応じ差動出力端ＯＵＴ１またはＯＵＴ２から見たときの等価容量を変更する回路であり、第３のトランジスタＱ３と、第４のトランジスタＱ４と、第３の電流源Ｉ３と、第３の抵抗Ｒ３と、第４の抵抗Ｒ４と、第１の容量Ｃ１と、第２の容量Ｃ２とを備える。
【００６１】
トランジスタＱ３およびＱ４は、互いのエミッタを接続して差動増幅型のトランジスタ対をなすＮＰＮトランジスタである。トランジスタＱ３のベースは、トランジスＱ２のベース(差動出力端ＯＵＴ１)に接続される。トランジスタＱ４のベースは、トランジスタＱ１のベース（差動出力端ＯＵＴ２）に接続される。
【００６２】
電流源Ｉ３は、トランジスタＱ３およびＱ４のエミッタとグランドとの間に接続される。電流源Ｉ３は、発振周波数制御端子３５に印加された電圧に応じた電流ｉ３を発振周波数制御回路に供給する。差動出力端ＯＵＴ１およびＯＵＴ２から見たときの等価容量は、電流ｉ３に応じ変更される。
【００６３】
抵抗Ｒ３は、トランジスタＱ３のコレクタとＶＣＣ端子１との間に接続される。抵抗Ｒ４は、トランジスタＱ４のコレクタとＶＣＣ端子１との間に接続される。
【００６４】
容量Ｃ１は、トランジスタＱ３のベース・コレクタ間に接続される。容量Ｃ２は、トランジスタＱ４のベース・コレクタ間に接続される。容量Ｃ１およびＣ２は、トランジスタＱ３またはＱ４のベース・コレクタ容量よりも十分に大きい容量である。
【００６５】
電圧電流変換回路３３は、発振周波数制御端子３５に印加された電圧を制御電流Ｓ３３に変換する回路であり、第５のトランジスタＱ５と、第６のトランジスタＱ６と、第４の電流源Ｉ４と、第５の電流源Ｉ５と、第５の抵抗Ｒ５と、第６の抵抗Ｒ６とを備える。
【００６６】
トランジスタＱ５は、ベースに基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。トランジスタＱ６は、ベースに発振周波数制御端子３５に印加される発振周波数制御電圧Ｓ３５が印加され、コレクタにグランドが接続される。トランジスタＱ５およびＱ６は、差動増幅型のトランジスタ対をなすＰＮＰトランジスタである。基準電圧Ｖｒｅｆは、発振周波数制御端子３５に印加される発振周波数制御電圧Ｓ３５の大きさを判定する基準となる電圧である。例えば、発振周波数制御電圧Ｓ３５が、基準電圧Ｖｒｅｆに等しい場合に、発振周波数は、国内の映像中間周波数のセンターの周波数である５８．７５ＭＨｚになる。
【００６７】
抵抗Ｒ５は、一方がトランジスタＱ５のエミッタに接続される。抵抗Ｒ６は、一方がトランジスタＱ６のエミッタに接続され、他方が抵抗Ｒ５の他方に接続される。
【００６８】
電流源Ｉ４は、抵抗Ｒ５の他方および抵抗Ｒ６の他方とＶＣＣ端子１との間に接続される。電流源Ｉ５は、トランジスタＱ５のコレクタとグランドとの間に接続される。
【００６９】
差動増幅型発振器５０の電流源Ｉ２は、第７のＮＰＮトランジスタＱ７と、第７の抵抗Ｒ７とを備える。トランジスタＱ７は、トランジスタＱ１のエミッタおよびトランジスタＱ２のエミッタにコレクタが接続される。抵抗Ｒ７は、トランジスタＱ７のエミッタとグランドとの間に接続される。
【００７０】
発振周波数制御回路５１の電流源Ｉ３は、第８のＮＰＮトランジスタＱ８と、第８の抵抗Ｒ８とを備える。トランジスタＱ８は、トランジスタＱ３のエミッタおよびトランジスタＱ４のエミッタにコレクタが接続される。抵抗Ｒ８は、トランジスタＱ８のエミッタとグランドとの間に接続される。
【００７１】
電圧電流変換回路３３の電流源Ｉ５は、第９のＮＰＮトランジスタＱ９と第９の抵抗Ｒ９とを備える。トランジスタＱ９は、トランジスタＱ５のコレクタ、トランジスタＱ７のベースおよびトランジスタＱ８のベースにベースおよびコレクタが接続される。抵抗Ｒ９は、トランジスタＱ９のエミッタとグランドとの間に接続される。
【００７２】
上記構成により、電流源Ｉ２および電流源Ｉ３は、電流源Ｉ５に対するカレントミラーを形成する。すなわち、制御電流Ｓ３３は、電流源Ｉ２および電流源Ｉ３の駆動電流である電流ｉ２およびｉ３を制御する。
【００７３】
次に、本実施の形態における電圧制御発振器の動作を説明する。まず、発振周波数の制御方法について説明する。
【００７４】
発振周波数制御端子３５の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆより高いときは、電流源Ｉ５のトランジスタＱ９に流れる電流が多くなる。これにより、トランジスタＱ９とミラー接続されているトランジスタＱ８の電流ｉ３は多くなる。電流ｉ３が多くなることで発振周波数制御回路５１のゲインＧは大きくなる。
【００７５】
容量Ｃｅｘｔの両端には、容量Ｃ１およびＣ２が接続されている。容量Ｃｅｘｔの一端（差動出力端ＯＵＴ１またはＯＵＴ２）から発振周波数制御回路５１を見たときの等価的な対ＧＮＤ間の入力容量（ミラー容量）Ｃｉｎ１およびＣｉｎ２は、それぞれ容量Ｃ１またはＣ２がゲインＧ倍されたものである。よって、ゲインＧが大きくなると、入力容量Ｃｉｎ１およびＣｉｎ２は、等価的に大きくなる。コイルＬｅｘｔに並列接続されている容量値は、容量Ｃｅｘｔに入力容量Ｃｉｎ１およびＣｉｎ２を加えたものである。よって、入力容量Ｃｉｎ１およびＣｉｎ２が大きくなると、発振周波数は減少する。すなわち、発振周波数制御端子３５に印加される電圧が高くなると発振周波数は減少する。
【００７６】
図２は、本実施の形態における電圧制御発振器１０３の周波数制御電圧と発振周波数の関係を示す図である。図２に示す実線８０のように、発振周波数制御端子３５に印加される電圧が高くなると発振周波数は減少する。
【００７７】
逆に、発振周波数制御端子３５の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆより低いときは、トランジスタＱ９に流れる電流が少なくなり、発振周波数制御回路５１に流れる電流ｉ３が少なくなる。電流ｉ３が少なくなることで発振周波数制御回路５１のゲインＧは小さくなる。よって、入力容量Ｃｉｎ１およびＣｉｎ２は、等価的に小さくなる。入力容量Ｃｉｎ１およびＣｉｎ２が小さくなると、発振周波数は増加する。よって、発振周波数制御端子３５に印加される電圧が小さくと発振周波数は図２に示す実線８０のように増加する。以上のように、本実施の形態における電圧制御発振器１０３は、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に応じ、差動出力端ＯＵＴ１およびＯＵＴ２に対する容量値を変更し、発振周波数を変更することができる。
【００７８】
以下、発振周波数の制御方法について数式を用いて説明する。容量Ｃｅｘｔの一端(差動出力端ＯＵＴ１)から発振周波数制御回路５１を見たときの等価的な対ＧＮＤ間の入力容量Ｃｉｎ１は、(数１）のように示される。ここで、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４は飽和しない動作領域で動作していることを特徴としている。すなわち、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４は出力電流が実質的に変化しない領域で動作する。また、各種の寄生容量は無視できるものとする。容量Ｃ１およびＣ２の容量値をＣとし、負荷抵抗Ｒ３およびＲ４の抵抗値をＲＬ２、発振周波数制御回路５１のゲインをＧとする。ｒｅはエミッタ抵抗であり、Ｖｔ／（ｉ３／２）である。ＶｔはＫｂ×Ｔ／ｑ（Ｋｂ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、ｑ：電子の電荷量）である。
【００７９】
(数１）
Ｃｉｎ１＝Ｃ１×（Ｇ＋１）≒Ｃ１×ＲＬ２／ｒｅ
＝Ｃ×ＲＬ２×（ｉ３／２Ｖｔ）
【００８０】
また、同じく、容量Ｃｅｘｔの他端（差動出力端ＯＵＴ２）から発振周波数制御回路５１を見たときの等価的な対ＧＮＤ間の入力容量Ｃｉｎ２は、(数２）のように示される。
【００８１】
(数２）
Ｃｉｎ２＝Ｃ２×（Ｇ＋１）≒Ｃ２×ＲＬ２／ｒｅ
＝Ｃ×ＲＬ２×（ｉ３／２Ｖｔ）
容量Ｃｅｘｔには、等価的に(数３）に示す容量Ｃｉｎが並列接続される。
【００８２】
(数３）
１／Ｃｉｎ＝１／Ｃｉｎ１＋１／Ｃｉｎ２
Ｃｉｎ＝（Ｃ×ＲＬ２×ｉ３）／（４Ｖｔ）
【００８３】
電圧制御発振器１０３の発振周波数ｆは、容量Ｃｅｘｔに接続される寄生容量を等価的にＣｐとすると、(数４）で示される。
【００８４】
(数４）
ｆ＝１／２π√（Ｌｅｘｔ×（Ｃｅｘｔ＋Ｃｉｎ＋Ｃｐ））
寄生容量Ｃｐは、容量Ｃｉｎより十分小さいとして無視すると
ｆ≒１／２π√（Ｌｅｘｔ×（Ｃｅｘｔ＋Ｃｉｎ））
＝１／２π√（Ｌｅｘｔ×（Ｃｅｘｔ＋（Ｃ×ＲＬ２×ｉ３）／（４Ｖｔ）））
【００８５】
上式（数４）より、発振周波数ｆは発振周波数制御回路５１の電流ｉ３によって変化することが分かる。電流ｉ３が増加すると発振周波数ｆは増加し、電流ｉ３が減少すると発振周波数ｆは減少する。また、コイルＬｅｘｔ、容量Ｃｅｘｔ、容量Ｃ１、容量Ｃ２、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の各値を設定することで、発振周波数制御範囲を設定することができる。
【００８６】
例えば、Ｌｅｘｔ＝２４５ｎＨ、Ｃｅｘｔ＝２１ｐＦ、容量Ｃ１およびＣ２の容量値Ｃ＝０．５ｐＦ、抵抗Ｒ３およびＲ４の抵抗値ＲＬ２＝１．０ｋΩ、ｉ３＝１ｍＡ〜３ｍＡ、Ｖｔ＝Ｋｂ×Ｔ／ｑ＝２６ｍＶとすると、
Ｃｉｎ＝４．８ｐＦ〜１４．４ｐＦ
ｆ＝５４．０ＭＨｚ〜６３．３ＭＨｚ
（映像中間周波数５８．７５ＭＨｚを中心に−４．８ＭＨｚ〜＋４．６ＭＨｚ）
と、簡易的に計算できる。このように、本実施の形態における電圧制御発振器１０３は、広い周波数制御範囲を実現することができる。ただし、実際には、容量Ｃｅｘｔの両端にはパッケージ容量、金属配線容量、トランジスタの寄生容量が接続されているため、上記計算値には誤差があることに留意する必要がある。
【００８７】
仮に、容量Ｃ１およびＣ２が接続されておらず、トランジスタＱ３およびＱ４のベース・コレクタ間の寄生容量のみが接続されているときは、寄生容量は０．０１ｐＦ程度であるので、上式(数３）および(数４）に当てはめると、発振周波数制御範囲は下記のようになる。
【００８８】
Ｃｉｎ＝０．１ｐＦ〜０．３ｐＦ
ｆ＝６９．７ＭＨｚ〜７０．０ＭＨｚ
【００８９】
上記計算では中心周波数は５８．７５ＭＨｚよりずれてしまっているが、発振周波数制御範囲は、中心周波数から±１５０ｋＨｚ程度しか確保できないことがわかる。
【００９０】
このように、トランジスタＱ３およびＱ４のベース・コレクタ間に、寄生容量に比べて十分に大きな容量値をもつＣ１およびＣ２を接続することにより、容量Ｃ１およびＣ２を用いない場合に比べ数十倍の発振周波数制御範囲を確保することができる。
【００９１】
特に、電圧制御発振器１０３を、中間周波信号処理回路１０１に用いる場合には、発振周波数制御範囲は、ＳＡＷフィルタ１２が接続された状態で、日本国内では映像中間周波数５８．７５ＭＨｚを中心にして、高域側が＋６００ｋＨｚ程度、低域側がー１ＭＨｚ程度必要となっている。米国内では映像中間周波数４５．７５ＭＨｚを中心にして、高域側が＋６００ｋＨｚ程度、低域側がー２ＭＨｚ程度必要となっている。このため、発振周波数制御範囲を自由に広範囲に設定できることは、非常に重要である。
【００９２】
以上のように、本実施の形態における電圧制御発振器１０３は、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に応じ、発振周波数制御回路５１に供給される電流ｉ３を変更することで、差動出力端ＯＵＴ１およびＯＵＴ２から見たときの等価容量を変更する。これにより、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に応じ、発振周波数を変更することができる。また、トランジスタＱ３およびＱ４のベース・コレクタ間に、寄生容量に比べて十分に大きな容量値をもつＣ１およびＣ２を接続することにより、広い発振周波数制御範囲を実現することができる。
【００９３】
さらに、発振周波数制御範囲は、コイルＬｅｘｔ、容量Ｃｅｘｔ、容量Ｃ１、容量Ｃ２、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の各値で設定することができる。これにより、従来の電圧制御発振器に比べ、寄生容量等のバラツキの影響を受けにくいので、容易に周波数制御範囲の合せ込みを行うことができる。
【００９４】
次に、発振振幅の制御方法について数式を用いて説明する。差動出力端ＯＵＴ２の電圧が高く、差動出力端ＯＵＴ１の電圧が低い場合を例に説明する。すなわち、トランジスタＱ１およびＱ４がオンし、トランジスタＱ２およびＱ３がオフしている。このとき、発振信号出力端子ＯＵＴ１の電位Ｖｂ１および発振信号出力端子ＯＵＴ２の電位Ｖｂ２は下記の(数５）で示され、発振振幅Ｖｏは下記の(数６）のように簡易的に求めることができる。
【００９５】
ここで、電流源Ｉ１の一定電流をｉ１、電流源Ｉ２の電流をｉ２、トランジスタＱ１とＱ２のコレクタに流れる電流をそれぞれｉ６、ｉ７、電流源Ｉ３の電流をｉ３、負荷抵抗Ｒ１とＲ２との抵抗値は等しくＲＬ１とする。
【００９６】
また、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４は飽和しない動作領域で使用しているため、そのベース電流は無視する。さらに、容量Ｃｅｘｔの容量値に比べて、これに等価的に接続される上式(数３）の容量Ｃｉｎが小さく、また、ＬＣ共振回路がエネルギー損失のない理想的なものであると仮定して、ＬＣ共振回路の内部電流は閉じており、内外への電流の流出入は無視するものとする。
【００９７】
(数５）
Ｖｂ１≒Ｖｃｃ−Ｒ１×ｉ６
＝Ｖｃｃ−ＲＬ１×（ｉ１＋ｉ２）
Ｖｂ２≒Ｖｃｃ−Ｒ２×ｉ７
＝Ｖｃｃ−ＲＬ１×０＝Ｖｃｃ
【００９８】
(数６）
Ｖｏ≒Ｖｂ２−Ｖｂ１
＝ＲＬ１×（ｉ１＋ｉ２）
【００９９】
上式（数６）より、可変電流ｉ２を一定電流ｉ１より十分に小さく設定すれば、発振振幅Ｖｏは、主に、負荷抵抗値ＲＬ１と一定電流ｉ１の積で決まることが分かる。よって、抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値と、電流源Ｉ１が供給する電流ｉ１とを設定することで、任意の発振振幅Ｖｏを実現することができる。よって、本実施の形態における電圧制御発振器は、発振振幅を小さく設定することができる。
【０１００】
また、ベース・エミッタ間電圧をＶｂｅ、コレクタ・エミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）とすると、ベース・コレクタ間の電圧（Ｖｂ２−Ｖｂ１＝Ｖｏ）が、ベース・エミッタ間電圧とコレクタ・エミッタ間飽和電圧との電圧差（Ｖｂｅ−Ｖｃｅ（ｓａｔ））より小さい場合には、トランジスタＱ１およびＱ２は、飽和しない動作領域で動作する。トランジスタＱ１およびＱ２を飽和しない動作領域で動作させることで、飽和状態で動作する場合に比べ寄生容量等の影響は少なくなる。よって、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に対する発振周波数制御範囲等を容易に合せ込むことができる。（数７）は、トランジスタＱ１およびＱ２が飽和しない動作領域で動作する条件を示す式である。
【０１０１】
（数７）
Ｖｂｅ−Ｖｃｅ（ｓａｔ）＞Ｖｂ２−Ｖｂ１
＝ＲＬ１×（ｉ１＋ｉ２）
【０１０２】
上式（数７）を満たすように抵抗値ＲＬ１、電流ｉ１および電流ｉ２を設定することで、トランジスタＱ１およびＱ２は飽和しない動作領域で動作する。例えば、Ｖｂｅ＝７００ｍＶであり、Ｖｃｅ（ｓａｔ）＝２００ｍｖであるとすると、上式（数７）の左辺は５００ｍＶとなる。この場合、電流ｉ２は電流ｉ１より十分に小さいとし、ＲＬ１＝１ｋΩおよびｉ１＝２００μＡとすると、上式（数７）の右辺は２００ｍＶとなり、トランジスタＱ１およびＱ２は、飽和しない動作領域で動作する。また、上記条件を上式（数６）に代入すると、発振振幅Ｖｏは２００ｍＶとなり、発振振幅を十分に小さくできることが分かる。
【０１０３】
ただし、実際には、ＬＣ共振回路には様々な寄生素子が接続されているため、エネルギー損失があり、ＬＣ共振回路の内外への電流の流出入がある。このため、上記数式は荒い近似式であり、誤差があることに留意する必要がある。
【０１０４】
次に、容量Ｃ１およびＣ２の発振振幅への影響について説明する。容量Ｃ１およびＣ２に流れる充放電電流Δｉは、その絶対値は等しく、逆方向に流れる。トランジスタＱ３がオフする際には容量Ｃ１からは差動増幅型発振器５０側へ放電電流が流れるので、上式(数５）において、抵抗Ｒ１に流れる電流は、（ｉ１＋ｉ２−Δｉ）となり減少する。よって、Ｖｂ１は増加する。また、トランジスタＱ４がオンする際には容量Ｃ２には差動増幅型発振器５０側より充電電流が流れるので、抵抗Ｒ２にΔｉの電流が流れ、Ｖｂ２は減少する。よって、容量Ｃ１およびＣ２がＬＣ共振回路に接続されている際には、Ｖｂ１が増加しＶｂ２が減少するので発振振幅は上式(数６）よりも小さくなる。
【０１０５】
ここで、容量Ｃ１およびＣ２に流れる充放電電流Δｉは、発振周波数制御回路５１のゲインＧに依存している。発振周波数制御回路５１のゲインＧは、電流源Ｉ３の電流ｉ３により決まり、電流ｉ３は、発振周波数制御端子３５の電圧により変化する。すなわち、発振周波数制御端子３５の電圧が変化すると、充放電電流Δｉが変化し、発振振幅が変化する。
【０１０６】
図３は、発振周波数制御端子３５の電圧に対する発振振幅を示す図である。発振周波数制御端子３５の電圧が高い場合には、電流ｉ３が大きく、発振周波数制御回路５１のゲインＧが大きくなる。これにより、充放電電流Δｉが大きくなり、発振振幅は小さくなる。よって、図３に示す実線８１のように、発振周波数制御端子３５の電圧が高くなると、発振振幅が小さくなる。逆に、発振周波数制御端子３５の電圧が低い場合には、電流ｉ３が小さくなり、ゲインＧが小さくなる。これにより、充放電電流Δｉが小さくなり、発振振幅の低下は抑えられる。よって、発振周波数制御端子３５の電圧が低くなると、発振振幅は大きくなる。
【０１０７】
本実施の形態における電圧制御発振器は、電流源Ｉ２の電流ｉ２を発振周波数制御端子３５の電圧に基づき変化させることで、発振周波数制御端子３５の電圧が変化した場合（発振周波数が変化した場合）の発振振幅の変動を抑えることができる。
【０１０８】
電流源Ｉ２の電流ｉ２は、電流源Ｉ３の電流ｉ３と同様に、発振周波数制御端子３５の電圧が高い場合には、大きくなる。上式（数６）に示すように、電流ｉ２が増加すると、発振振幅は増加する。すなわち、電流ｉ３が増加した場合の発振振幅に対する特性の逆の特性を示す。よって、発振周波数制御端子３５の電圧が変化した場合の発振振幅の変動を相殺することができる。これにより、発振集数制御端子３５の電圧に対する電流ｉ２および電流ｉ３の特性を合せ込むことで、図３に示す実線８２に示すように、発振周波数制御端子３５の電圧（発振周波数）によらず、発振振幅を一定にすることができる。例えば、電流源Ｉ５に対する、電流源Ｉ２および電流源Ｉ３のミラー比を変更することで、電流ｉ２および電流ｉ３の特性を合せ込むことができる。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態における電圧制御発振器は、抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値ＲＬ１と、電流源Ｉ１の電流ｉ１と、電流源Ｉ２の電流ｉ２とを適切に選ぶことにより、発振振幅を従来の５００ｍＶｐｐ〜７００ｍＶｐｐ程度（Ｖｂｅ−Ｖｃｅ（ｓａｔ））より小さな範囲で、例えば、１００ｍＶｐｐ〜２００ｍＶｐｐ程度に自由に設定することができる。さらに、この発振振幅をほぼ一定に維持することができる。このため、従来の発振振幅が必要以上に大きいことから生じる、中間周波信号処理回路１０１や前段のチューナ回路１１への悪影響を低減させることができる。
【０１１０】
以上より、本実施の形態における電圧制御発振器１０３は、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に応じ、発振周波数制御回路５１に供給される電流ｉ３を変更することで、差動出力端ＯＵＴ１およびＯＵＴ２から見たときの等価容量を変更する。これにより、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に応じ、発振周波数を変更することができる。また、トランジスタＱ３およびＱ４のベース・コレクタ間に、寄生容量に比べて十分に大きな容量値をもつＣ１およびＣ２を接続することにより、広い発振周波数制御範囲を実現することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態における電圧制御発振器１０３の発振周波数制御範囲は、コイルＬｅｘｔ、容量Ｃｅｘｔ、容量Ｃ１、容量Ｃ２、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の各値で設定することができる。これにより、従来の電圧制御発振器のように、寄生容量等の影響を大きく受けることがないので、容易に周波数制御範囲の合せ込みを行うことができる。
【０１１２】
また、本実施の形態における電圧制御発振器１０３は、抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値と、電流源Ｉ１が供給する電流ｉ１とを設定することで、任意の発振振幅を実現することができる。よって、発振振幅を小さくすることができる。このため、従来の発振振幅が必要以上に大きいことから生じる、中間周波信号処理回路１０１や前段のチューナ回路１１への悪影響を低減させることができる。
【０１１３】
また、本実施の形態における電圧制御発振器１０３は、トランジスタＱ１およびＱ２を飽和しない動作領域で動作させる。これにより、飽和状態で動作する場合に比べ寄生容量等の影響は少なくなる。よって、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に対する発振周波数制御範囲等を容易に合せ込むことができる。
【０１１４】
また、本実施の形態における電圧制御発振器１０３は、電流源Ｉ２および電流源Ｉ３の電流ｉ２およびｉ３を、発振周波数制御端子３５に印加される電圧に応じ変化させることで、発振振幅をほぼ一定に維持することができる。
【０１１５】
以上、本発明の実施の形態に係る電圧制御発振器について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１１６】
例えば、上記説明では、容量ＣｅｘｔとコイルＬｅｘｔから構成されるＬＣ共振回路を差動増幅型発振器５０のトランジスタＱ１のコレクタとトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続したが、これに限らない。例えば、ＬＣ共振回路をトランジスタＱ１のコレクタと電源との間に接続し、ＬＣ共振回路と負荷抵抗Ｒ１とを並列に接続してもよい。
【０１１７】
また、上記説明では、電圧制御発振器をバイポーラトランジスタで構成すると説明したが、例えば、ＭＯＳトランジスタで構成してもよい。
【０１１８】
また、上記説明では、ＬＣ共振回路は半導体集積回路の外部に接続するとしたが、発振周波数が高い場合にはＬＣ共振回路を内蔵してもよい。
【０１１９】
さらに、上記説明では、発振周波数制御回路は、図１に示す回路構成としているが、制御電圧に応じ、容量値を変更する回路であればこれに限らない。例えば、バリキャップ等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、電圧制御発振器、ＰＬＬ回路、信号処理回路およびチューナパックに適用でき、特に、テレビジョン受信機またはテレビジョンチューナ内蔵のビデオ再生装置等が備える映像中間周波数信号を検波する中間周波信号処理回路に用いられる電圧制御発振器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本実施の形態における電圧制御発振器の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態における電圧制御発振器の周波数制御電圧と発振周波数の関係を示す図である。
【図３】本実施の形態における電圧制御発振器の周波数制御電圧と発振振幅の関係を示す図である。
【図４】チューナシステムの構成を示す図である。
【図５】従来の電圧制御発振器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１    ＶＣＣ端子
１０    アンテナ
１１    チューナ回路
１２    ＳＡＷフィルタ
２１    中間周波アンプ
２２    検波器
２３    映像アンプ
２４    映像信号出力端子
３０    位相検波器
３１    移相器
３２、５０    差動増幅型発振器
３３    電圧電流変換回路
３４    低域通過フィルタ
３５    発振周波数制御端子
５１    発振周波数制御回路
８０、８１、８２    実線
１０１    中間周波信号処理回路
１０２    ＰＬＬ回路
１０３    電圧制御発振器
Ｑ１〜Ｑ９、Ｑ１１、Ｑ１２    トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ６、Ｒ２２、Ｒ２３    抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃｅｘｔ    容量
Ｌｅｘｔ    コイル
Ｉ１〜Ｉ５、Ｉ１２    電流源
ｉ１〜ｉ３、ｉ１２    電流
Ｖｒｅｆ    基準電圧
ＯＵＴ１、ＯＵＴ２    差動出力端
Ｓ１０〜Ｓ１２、Ｓ２１〜Ｓ２３、Ｓ３０、Ｓ３１ａ、Ｓ３１ｂ、Ｓ１０３    信号
Ｓ３３    制御電流
Ｓ３５    発振周波数制御電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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