(57)【要約】【課題】積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いた電圧制御発振回路を提供する。【解決手段】共振用インダクタ３は、発振用トランジスタ７のベース・エミッタ間に等価的に接続される誘導性素子として作用する。直流の容量制御電圧が可変容量素子Ｃの容量可変制御端子ｇ、ｈに印加されると、この容量制御電圧の大きさに応じた静電容量が可変容量素子Ｃに設定される。したがって、容量制御電圧を変えると、可変容量素子Ｃの静電容量が変化し、発振用トランジスタ７の発振周波数を変化させることができる。この発振動作により、トランジスタ７のエミッタからは発振信号が出力される。可変容量素子Ｃを用いたので、定格電圧が高く、扱える電圧の範囲が広がり、可変できる周波数帯域も広がることになる。したがって、この電圧制御発振回路は、適用範囲が広がり、汎用性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層セラミックコンデンサがブリッジ接続された構成を有し容量可変制御端子に印加される直流電圧により容量端子から見た静電容量が変化する可変容量素子と、発振用トランジスタと、前記可変容量素子の一方の容量端子と前記発振用トランジスタのベース間に直列接続される第１，第２の直流成分遮断用コンデンサと、前記第１の直流成分遮断用コンデンサと前記第２の直流成分遮断用コンデンサとの接続点と接地間に接続された共振用インダクタとを含み構成され、前記容量可変制御端子に印加された直流電圧を変えることにより、前記発振用トランジスタのエミッタから出力される発振信号の周波数を変えることができるように構成されたことを特徴とする電圧制御発振回路。
【請求項２】
積層セラミックコンデンサがブリッジ接続された構成を有し容量可変制御端子に印加される直流電圧により容量端子から見た静電容量が変化する可変容量素子を含む共振回路を、発振用トランジスタのベースのラインと接地間に接続し、前記容量可変制御端子に印加された直流電圧を変えることにより、前記発振用トランジスタのエミッタから出力される発振信号の周波数を変えることができるように構成されたことを特徴とする電圧制御発振回路。
【請求項３】
前記共振回路は、前記可変容量素子と、前記可変容量素子の一方の容量端子と前記発振用トランジスタのベース間に直列接続される第１，第２の直流成分遮断用コンデンサと、前記第１の直流成分遮断用コンデンサと前記第２の直流成分遮断用コンデンサとの接続点と接地間に接続された共振用インダクタとを含み構成されたことを特徴とする請求項２に記載の電圧制御発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加された直流電圧により、出力の発振信号の周波数を変えることができるように構成された電圧制御発振回路（ＶＣＯ回路）に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来の電圧制御発振回路の構成を示す回路図である。図３において、電圧制御発振回路は、可変容量ダイオード（バリキャップ）Ｄ１，Ｄ２、直流成分遮断用コンデンサ１，２、共振用インダクタ（共振用コイル）３、バイアス用抵抗４、コンデンサ５、バイパス用コンデンサ６、発振用トランジスタ７、安定用抵抗８、および結合用コンデンサ９から構成されている。
【０００３】
可変容量ダイオードＤ１のカソードと可変容量ダイオードＤ２のカソードとは、接続され、この接続点は入力端子Ｓに接続されている。可変容量ダイオードＤ２のアノードは接地されている。可変容量ダイオードＤ１のアノードは、直流成分遮断用コンデンサ１の一端に接続されている。第１の直流成分遮断用コンデンサ１の他端は第２の直流成分遮断用コンデンサ２の一端および共振用インダクタ３の一端に接続されている。共振用インダクタ３の他端は接地され、第２の直流成分遮断用コンデンサ２の他端は、バイアス用抵抗４の一端とコンデンサ５の一端と発振用トランジスタ７のベースとに接続されている。コンデンサ５の他端は、バイパス用コンデンサ６の一端と発振用トランジスタ７のエミッタ７と安定用抵抗８の一端と結合用コンデンサ９の一端とに接続されている。バイアス用抵抗４の他端は、発振用トランジスタ７のコレクタに接続されている。発振用トランジスタ７のコレクタには、電源電圧Ｖｃｃが供給される。バイパス用コンデンサ６の他端および安定用抵抗８の他端は接地されている。結合用コンデンサ９の他端は、出力端子１０に接続され、発振信号が出力端子１０から出力される。
【０００４】
次に、この従来の電圧制御発振回路の動作について説明する。コンデンサ５は、発振用トランジスタ７のベース・エミッタ間の静電容量として作用し、バイパス用コンデンサ６は、発振用トランジスタ７のエミッタ・接地間の静電容量として作用し、それぞれ発振周波数帯にてＣ／Ｎ特性 （Carrier / Noise特性）などの各種発振特性が最適となるように静電容量値が設定される。共振用インダクタ３は、発振用トランジスタ７のベース・エミッタ間に等価的に接続される誘導性素子として作用する。
【０００５】
入力端子Ｓに直流電圧を印加すると、可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２には逆バイアスの電圧が印加されることになるので、その電圧が大きくなるほど、可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の静電容量が小さくなる。したがって、入力端子Ｓに印加される直流電圧を変えることにより、可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の静電容量が変化し、発振用トランジスタ７の発振周波数を変化させることができる。即ち、発振用トランジスタ７は、コレクタに直流の電源電圧Ｖｃｃが印加されると、入力端子Ｓより印加された直流電圧により設定された可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の静電容量と共振用インダクタ３のインダクタンスとを含む共振回路による並列共振周波数で発振動作する。この発振動作により、発振用トランジスタ７のエミッタからは発振信号が出力され、この発振信号は結合用コンデンサ９を介して出力端子１０から出力される。
【特許文献１】特開２００１−２４４７３６号公報
【特許文献２】特開２００１−１２７２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上説明したような従来の電圧制御発振回路は、出力する発振信号の周波数を可変容量ダイオードに印加する直流電圧により変えることができるように構成されているが、可変容量ダイオードは、特性上、数十ｎＡの動作電流しか流すことができず、定格電圧も低い。したがって、可変容量ダイオードを用いた従来の電圧制御発振回路では、扱える電圧の範囲が狭く、また、可変できる周波数帯域も狭いという課題があった。
【０００７】
なお、特許文献１に記載の従来技術も、可変容量素子として可変容量ダイオードを用いているので、前記課題を解決することができない。また、特許文献２に記載の従来技術は、半導体集積回路で構成される可変容量素子が可変容量ダイオードの容量変化と比較して小さかったのを、半導体集積回路で構成される可変容量素子の容量変化を大きくしたものであり、この可変容量素子を用いて周波数可変の発振回路を構成している例もあるが、この可変容量素子は半導体集積回路で構成されるので、定格電圧が低く、扱える電圧の範囲が狭いという課題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いた電圧制御発振回路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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、積層セラミックコンデンサがブリッジ接続された構成を有し容量可変制御端子に印加される直流電圧により容量端子から見た静電容量が変化する可変容量素子と、発振用トランジスタと、前記可変容量素子の一方の容量端子と前記発振用トランジスタのベース間に直列接続される第１，第２の直流成分遮断用コンデンサと、前記第１の直流成分遮断用コンデンサと前記第２の直流成分遮断用コンデンサとの接続点と接地間に接続された共振用インダクタとを含み構成され、前記容量可変制御端子に印加された直流電圧を変えることにより、前記発振用トランジスタのエミッタから出力される発振信号の周波数を変えることができるように構成されたことを特徴とする電圧制御発振回路を提供する。
【００１０】
この構成において、共振用インダクタは、発振用トランジスタのベース・エミッタ間に等価的に接続される誘導性素子として作用する。直流の容量制御電圧が可変容量素子の容量可変制御端子に印加されると、この容量制御電圧の大きさに応じた静電容量が可変容量素子に設定される。したがって、容量制御電圧を変えると、可変容量素子の静電容量が変化し、発振用トランジスタの発振周波数を変化させることができる。この発振動作により、発振用トランジスタのエミッタからは発振信号が出力される。
【００１１】
この構成によれば、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いたので、定格電圧が高く、扱える電圧の範囲が広がり、可変できる周波数帯域も広がることになる。したがって、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いて構成した電圧制御発振回路は、適用範囲が広がり、汎用性が向上する。
【００１２】
請求項２の発明は、積層セラミックコンデンサがブリッジ接続された構成を有し、容量可変制御端子に印加される直流電圧により容量端子から見た静電容量が変化する可変容量素子を含む共振回路を、発振用トランジスタのベースのラインと接地間に接続し、前記容量可変制御端子に印加された直流電圧を変えることにより、前記発振用トランジスタのエミッタから出力される発振信号の周波数を変えることができるように構成されたことを特徴とする電圧制御発振回路を提供する。
【００１３】
この構成において、直流の容量制御電圧が可変容量素子の容量可変制御端子に印加されると、この容量制御電圧の大きさに応じた静電容量が可変容量素子に設定される。したがって、容量制御電圧を変えると、可変容量素子の静電容量が変化して共振回路の共振周波数が変化し、これにより、発振用トランジスタの発振周波数を変化させることができる。この発振動作により、発振用トランジスタのエミッタからは発振信号が出力される。
【００１４】
この構成によれば、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いたので、定格電圧が高く、扱える電圧の範囲が広がり、可変できる周波数帯域も広がることになる。したがって、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いて構成した電圧制御発振回路は、適用範囲が広がり、汎用性が向上する。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記共振回路は、前記可変容量素子と、前記可変容量素子の一方の容量端子と前記発振用トランジスタのベース間に直列接続される第１，第２の直流成分遮断用コンデンサと、前記第１の直流成分遮断用コンデンサと前記第２の直流成分遮断用コンデンサとの接続点と接地間に接続された共振用インダクタとを含み構成されたので、可変容量素子の静電容量の変化により、共振周波数が変化する共振回路が実現される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、積層セラミックコンデンサがブリッジ接続された構成を有し容量可変制御端子に印加される直流電圧により容量端子から見た静電容量が変化する可変容量素子と、発振用トランジスタと、前記可変容量素子の一方の容量端子と前記発振用トランジスタのベース間に直列接続される第１，第２の直流成分遮断用コンデンサと、前記第１の直流成分遮断用コンデンサと前記第２の直流成分遮断用コンデンサとの接続点と接地間に接続された共振用インダクタとを含み構成され、前記容量可変制御端子に印加された直流電圧を変えることにより、前記発振用トランジスタのエミッタから出力される発振信号の周波数を変えることができるように構成されたので、定格電圧が高く、扱える電圧の範囲が広がり、可変できる周波数帯域も広がることになる。したがって、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いて構成した電圧制御発振回路は、適用範囲が広がり、汎用性が向上する。
【００１７】
また、本発明によれば、積層セラミックコンデンサがブリッジ接続された構成を有し、容量可変制御端子に印加される直流電圧により容量端子から見た静電容量が変化する可変容量素子を含む共振回路を、発振用トランジスタのベースのラインと接地間に接続し、前記容量可変制御端子に印加された直流電圧を変えることにより、前記発振用トランジスタのエミッタから出力される発振信号の周波数を変えることができるように構成されたので、定格電圧が高く、扱える電圧の範囲が広がり、可変できる周波数帯域も広がることになる。したがって、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いて構成した電圧制御発振回路は、適用範囲が広がり、汎用性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電圧制御発振回路の構成を示す回路図である。図１において、電圧制御発振回路は、可変容量素子Ｃ、第１，第２の直流成分遮断用コンデンサ１，２、共振用インダクタ（共振用コイル）３、バイアス用抵抗４、コンデンサ５、バイパス用コンデンサ６、発振用トランジスタ７、安定用抵抗８、および結合用コンデンサ９から構成されている。共振回路は、可変容量素子Ｃ、第１，第２の直流成分遮断用コンデンサ１，２、共振用インダクタ３、コンデンサ５、およびバイパス用コンデンサ６により構成される。
【００１９】
可変容量素子Ｃは、ブリッジ接続された積層セラミックコンデンサとしての等価的なコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とコンデンサＣ３とコンデンサＣ４とから構成されている。コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の一端は容量端子ａに接続され、コンデンサＣ３およびコンデンサＣ４の一端は容量端子ｂに接続されている。コンデンサＣ１およびコンデンサＣ３の他端は容量可変制御端子ｇに接続され、コンデンサＣ２およびコンデンサＣ４の他端は容量可変制御端子ｈに接続されている。
【００２０】
第１の直流成分遮断用コンデンサ１の一端は可変容量素子Ｃの容量端子ａに接続され、そのコンデンサ１の他端は第２の直流成分遮断用コンデンサ２の一端および共振用インダクタ３の一端に接続されている。共振用インダクタ３の他端は接地され、第２の直流成分遮断用コンデンサ２の他端は、バイアス用抵抗４の一端とコンデンサ５の一端と発振用トランジスタ７のベースとに接続されている。コンデンサ５の他端は、バイパス用コンデンサ６の一端と発振用トランジスタ７のエミッタと安定用抵抗８の一端と結合用コンデンサ９の一端とに接続されている。バイアス用抵抗４の他端は、発振用トランジスタ７のコレクタに接続されている。発振用トランジスタ７のコレクタには、電源電圧Ｖｃｃが供給される。バイパス用コンデンサ６の他端および安定用抵抗８の他端は、接地されている。結合用コンデンサ９の他端は、出力端子１０に接続され、発振信号が出力端子１０から出力される。
【００２１】
図２は前記可変容量素子Ｃの特性の一例を示す図である。図２において、ラインＦは、容量制御電圧に対する可変容量素子Ｃの静電容量の関係を示す特性曲線である。ラインＦで示す特性曲線によれば、容量制御電圧が０Ｖのとき、可変容量素子Ｃの静電容量を容量可変制御端子ｇ、ｈから見たときに相当する静電容量は、Ｃｍａｘ＝[Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）]＋[Ｃ３・Ｃ４／（Ｃ３＋Ｃ４）]になる。但し、この式でのＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の静電容量を示すものとする。
【００２２】
なお、可変容量素子Ｃの容量端子ａ，ｂから見たときの静電容量は、[Ｃ１・Ｃ３／（Ｃ１＋Ｃ３）]＋[Ｃ２・Ｃ４／（Ｃ２＋Ｃ４）]になり、各コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の静電容量が同じであるので、容量可変制御端子ｇ，ｈから見たときの静電容量である前記Ｃｍａｘと同じになる。
【００２３】
図２に示すように、容量制御電圧を、電圧０Ｖを境にプラス側またはマイナス側にずらすと、ラインＦで示すように、可変容量素子Ｃの静電容量が小さくなって行く。このような特性を利用して可変容量素子Ｃの静電容量を変化させると、この電圧制御発振回路の発振周波数を変化させることができる。
【００２４】
可変容量素子Ｃの静電容量は、図２でも説明したように、容量制御電圧が０〔Ｖ〕のときが最大であるＣｍａｘ＝[Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）]＋[Ｃ３・Ｃ４／（Ｃ３＋Ｃ４）]であるので、静電容量を基準容量に対して大きくしたり小さくしたりするには、図２に示すようにｎ〔Ｖ〕を基準の容量制御電圧に設定し、目的とする制御に必要な静電容量の最大変化幅が得られるように、容量制御電圧の最大値と最小値を設定する。例えば、図２に示すように、ラインＦの近似的直線区間を用い、この場合の静電容量が最大値ｍ１〔μＦ〕になるときの容量制御電圧をｎ１〔Ｖ〕とし、静電容量が最小値ｍ２〔μＦ〕になるときの容量制御電圧をｎ２〔Ｖ〕として設定する。
【００２５】
なお、ラインＦの近似的直線区間を用いることにより、容量制御電圧により静電容量を変化させる制御が容易になる。即ち、可変容量素子Ｃの容量可変制御端子ｇ，ｈに印加される容量制御電圧と、可変容量素子Ｃの静電容量との関係を示す特性ラインの近似的直線区間内に容量制御電圧の動作点を持っていき、可変容量素子Ｃに対する静電容量を変化させる線形制御を行わせることにより、容量制御電圧により静電容量を変化させる制御が容易になる。
【００２６】
次に、この電圧制御発振回路の動作について説明する。コンデンサ５は、発振用トランジスタ７のベース・エミッタ間の静電容量として作用し、バイパス用コンデンサ６は、発振用トランジスタ７のエミッタ・接地間の静電容量として作用し、それぞれ発振周波数帯にてＣ／Ｎ特性 （Carrier / Noise特性）などの各種発振特性が最適となるように静電容量値が設定される。共振用インダクタ３は、発振用トランジスタ７のベース・エミッタ間に等価的に接続される誘導性素子として作用する。
【００２７】
入力端子Ｓ１，Ｓ２に直流の容量制御電圧を印加すると、この容量制御電圧の大きさに応じた静電容量が可変容量素子Ｃに設定される（図２参照）。したがって、容量制御電圧を変えると、可変容量素子Ｃの静電容量が変化し、発振用トランジスタ７の発振周波数を変化させることができる。即ち、発振用トランジスタ７は、コレクタに直流の電源電圧Ｖｃｃが印加されると、入力端子Ｓ１，Ｓ２より印加された直流の容量制御電圧により設定された可変容量素子Ｃの静電容量と共振用インダクタ３のインダクタンスとを含む共振回路による並列共振周波数で発振動作する。この発振動作により、発振用トランジスタ７のエミッタからは発振信号が出力され、この発振信号は結合用コンデンサ９を介して出力端子１０から出力される。
【００２８】
以上説明したように本実施形態によれば、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いたので、定格電圧が高く、扱える電圧の範囲が広がり、可変できる周波数帯域も広がることになる。したがって、積層セラミックコンデンサから成る可変容量素子を用いて構成した電圧制御発振回路は、適用範囲が広がり、汎用性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、発振信号を必要とする電子機器において発振周波数を印加電圧により変えることができるようにした電圧制御発振回路に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電圧制御発振回路の構成を示す回路図である。
【図２】前記実施形態において可変容量素子の特性の一例を示す図である。
【図３】従来の電圧制御発振回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    第１の直流成分遮断用コンデンサ
２    第２の直流成分遮断用コンデンサ
３    共振用インダクタ
７    発振用トランジスタ
ａ，ｂ    容量端子
ｇ，ｈ    容量可変制御端子
Ｃ    可変容量素子
Ｃ１〜Ｃ４    コンデンサ（積層セラミックコンデンサ）
【図１】
2007312291.tif 000003
【図２】
2007312291.tif 000004
【図３】
2007312291.tif 000005