(57)【要約】      （修正有）【課題】周波数変化率の変動を抑制できる電圧制御発振回路及び電圧制御発振器を提供する。【解決手段】電圧制御発振回路１００は周波数調整回路１２０と発振回路主部１１０とを含む。周波数調整回路１２０は、接続ノードＮＣ１、ＮＣ２と、接続ノードＮＣ１、ＮＣ２を繋ぐ経路にある内部ノードＮＩ１、ＮＩ２と、第１経路１３０と、第２経路１４０とを含む。第１経路１３０には制御電圧がカソードに入力される可変容量ダイオードＶ３１が配置される。第２経路１４０には制御電圧がカソードに入力される可変容量ダイオードＶ４１及びアノードに入力される可変容量ダイオードＶ４２が配置される。第１経路１３０及び第２経路１４０はそれぞれ内部ノードＮＩ１、ＮＩ２を繋ぐ。発振回路主部１１０は、接続ノードＮＣ１、ＮＣ２に接続され、２つの接続ノードＮＣ１、ＮＣ２の間の静電容量に応じた周波数の信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの接続ノード、２つ前記接続ノードを繋ぐ経路にある２つの内部ノード、制御電圧がカソードに入力される第１可変容量ダイオードが配置されて２つの前記内部ノードを繋ぐ第１経路、並びに、前記制御電圧がカソードに入力される第２可変容量ダイオード及び前記制御電圧がアノードに入力される第３可変容量ダイオードが配置されて２つの前記内部ノードを繋ぐ第２経路、を備える周波数調整回路と、
前記接続ノードに接続され、２つの前記接続ノード間の静電容量に応じた周波数の信号を出力する発振回路主部と、を備えることを特徴とする電圧制御発振回路。
【請求項２】
前記周波数調整回路は、前記第２可変容量ダイオードと並列に接続されて、直列に接続された第１インダクタ及び第１コンデンサを有する第１補助回路をさらに備える請求項１に記載の電圧制御発振回路。
【請求項３】
前記周波数調整回路は、前記第３可変容量ダイオードと並列に接続されて、直列に接続された第２インダクタ及び第２コンデンサを有する第２補助回路をさらに備える請求項２に記載の電圧制御発振回路。
【請求項４】
前記周波数調整回路は、２つ前記接続ノードを繋ぐ第３経路を有し、
前記第３経路には、前記第１経路が含まれ、さらに、リアクタンスが正の値の誘導性回路が配置される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電圧制御発振回路。
【請求項５】
基部と、
前記基部に搭載された請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電圧制御発振回路と、を備える電圧制御発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電圧制御発振回路及び電圧制御発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力される制御電圧に応じて出力される周波数が変わる発振器である電圧制御発振器は、周波数変調や位相同期回路などに使われる。ここで、周波数変調の例を説明する。周波数変調は、変調方式の１つであり、情報を伝達するときに情報を表す信号電圧を周波数の変化に変換するものである。周波数変調は、信号電圧が制御電圧として電圧制御発振器に入力され、信号電圧に応じて周波数が変化した電圧が電圧制御発振器から出力されることで実現される。
【０００３】
次に電圧制御発振器の例として特許文献１に記載のものを説明する。特許文献１に記載の電圧制御発振器に使われる電圧制御発振回路は、制御電圧が入力される周波数調整回路と、周波数調整回路に接続されて制御電圧に応じた周波数の信号を出力する発振回路主部とを備える。
【０００４】
周波数調整回路は、共振回路と可変容量ダイオードとインダクタと制御電圧端子とを備える。共振回路の一方のノードは接地される。共振回路の他方のノードは、コンデンサを挟んで可変容量ダイオードのカソードに接続される。また、共振回路の他方のノードは発振回路主部にも接続される。可変容量ダイオードのアノードは接地される。インダクタの一方のノードは可変容量ダイオードのカソードに接続され、他方のノードは制御電圧端子に接続される。特許文献１に記載の電圧制御発振器は、制御電圧端子に制御電圧が入力されることで、可変容量ダイオードの静電容量が変化し、制御電圧に応じた周波数の信号が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７８７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１に記載の電圧制御発振器について、可変容量ダイオードの静電容量変化率及び電圧制御発振器の周波数変化率を考える。なお、本明細書で、所定回路の静電容量変化率とは、所定回路に入力される電圧が単位量変化したときに、外部から所定回路をみたときの静電容量の変化量をいう。また、電圧制御発振回路又は電圧制御発振器の周波数変化率とは、電圧制御発振回路又は電圧制御発振器に入力される制御電圧が単位量変化したときの出力周波数の変化量をいう。
【０００７】
可変容量ダイオードは、加わる電圧が高くなるにつれて静電容量変化率の大きさが急激に小さくなる傾向にある。このような可変容量ダイオードの特性に起因して、特許文献１に記載の電圧制御発振器は、制御電圧が例えば０Ｖから電源電圧に近づくにつれて出力周波数変化率が小さくなる傾向にある。出力周波数変化率が一定にならないと、例えば電圧制御発振器が周波数変調に用いられたとき、変調された信号に歪みが生じて正しく信号を伝達できない。
【０００８】
このような事情に鑑みて、本発明は、制御電圧を変えたときでも周波数変化率の変動が抑制される電圧制御発振回路及び電圧制御発振器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電圧制御発振回路は、周波数調整回路と発振回路主部とを含んで構成される。周波数調整回路は、２つの接続ノードと、２つ前記接続ノードを繋ぐ経路にある２つの内部ノードと、第１経路と、第２経路とを含んで構成される。第１経路には、制御電圧がカソードに入力される第１可変容量ダイオードが配置される。この第１経路は２つの内部ノードを繋ぐ。第２経路には、制御電圧がカソードに入力される第２可変容量ダイオード及び制御電圧がアノードに入力される第３可変容量ダイオードが配置される。第２経路は２つの内部ノードを繋ぐ。発振回路主部は、接続ノードに接続され、２つの接続ノード間の静電容量に応じた周波数の信号を出力する。なお、接続ノードと内部ノードとは同じノードであってもよい。
【００１０】
本発明の電圧制御発振器は、基部と、基部に搭載された上記の電圧制御発振回路とを含んで構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電圧制御発振回路及び電圧制御発振器によれば、制御電圧を変えたときでも周波数変化率の変動が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電圧制御発振回路１００の回路図である。
【図２】電圧制御発振器１５０の断面図である。
【図３】比較例となる電圧制御発振回路２００の回路図である。
【図４】（ａ）は、電圧制御発振回路１００の所定部分及び電圧制御発振回路２００の所定部分についての、制御電圧と静電容量との関係を示したグラフである。（ｂ）は、電圧制御発振回路１００及び電圧制御発振回路２００についての、制御電圧と周波数偏差との関係を示したグラフである。
【図５】電圧制御発振回路３００の回路図である。
【図６】（ａ）は、電圧制御発振回路３００の所定部分及び電圧制御発振回路２００の所定部分についての、制御電圧と静電容量との関係を示したグラフである。（ｂ）は、電圧制御発振回路３００及び電圧制御発振回路２００についての、制御電圧と周波数偏差との関係を示したグラフである。
【図７】電圧制御発振回路４００の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
（電圧制御発振器１５０の構成）
本発明の第１の実施の形態に係る電圧制御発振器１５０について図２を参照して説明する。電圧制御発振器１５０は、例えば、基部１６０と、圧電振動子Ｘ１１と、圧電振動子Ｘ１１以外の電子部品１８０と、外部端子１８６と、蓋体１６４とを含んで構成される。外部端子１８６の１つからは制御電圧が入力される。外部端子１８６の他の１つからは制御電圧に応じた周波数の信号が出力される。電圧制御発振器１５０の外形は例えば直方体状である。
【００１４】
基部１６０は、例えば、ガラスエポキシ基板であり、平面視が矩形の平板である。基部１６０には、４つの外部端子１８６が設けられる。外部端子１８６は、例えばリード端子であり、基部１６０を貫通するように設けられ、電圧制御発振器１５０の外方に伸びる。４つの外部端子１８６は、それぞれ、電源電圧が入力される端子、接地電圧が入力される端子、制御電圧が入力される端子、及び、制御電圧に応じた周波数の信号が出力される端子である。
【００１５】
圧電振動子Ｘ１１は、例えば、基板１７４と、蓋体１７６と、端子１７２と、不図示の圧電振動素子とを含んで構成される。基板１７４は平板状であり、基板１７４の一方の主面に蓋体１７６が接合される。こうして、基板１７４と蓋体１７６とで囲まれた密閉空間が形成される。
【００１６】
この密閉空間には、圧電振動素子が封入される。圧電振動素子は、圧電振動片と、励振電極と、引出電極とを含んで構成される。圧電振動片は、例えば、平面視が矩形である平板状の水晶である。励振電極は、圧電振動片の両方の主面に、互いに対向するように形成される。引出電極は、それぞれの励振電極から圧電振動片の外周部まで伸びる電極である。なお、圧電振動片は、例えば音叉型など、矩形以外の形状でもよい。また、圧電振動片には水晶以外の圧電材料が用いられてもよい。
【００１７】
端子１７２は、リード端子であり、２つある。端子１７２は、基板１７４と蓋体１７６とで形成される密閉空間から、基板１７４を貫通して圧電振動子Ｘ１１の外方に伸びる。基板１７４と蓋体１７６とで形成される密閉空間で、それぞれの端子１７２は、例えば導電性接着剤で圧電振動素子の引出電極に接続される。したがって、端子１７２は圧電振動素子の励振電極に導通する。
【００１８】
圧電振動子Ｘ１１は、圧電振動子Ｘ１１の蓋体１７６の側面が基部１６０の一方の主面に対向するように、基部１６０に搭載される。蓋体１７６の側面と基部１６０とは接合材１６２で接合される。また、圧電振動子Ｘ１１の端子１７２は、例えばハンダで基部１６０に接合される。
【００１９】
さらに、基部１６０の一方の主面には、圧電振動子Ｘ１１以外の電子部品１８０も搭載される。電子部品１８０は、後述の電圧制御発振回路１００で使われる電子部品であり、トランジスタ、可変容量ダイオード、コンデンサ、及び、インダクタなどである。圧電振動子Ｘ１１及び電子部品１８０は、後述する電圧制御発振回路１００を構成する。なお、電子部品１８０の少なくとも一つには半導体装置が使われてもよい。そして、圧電振動子Ｘ１１及び電子部品１８０を覆うように、基部１６０に蓋体１６４が接合される。
【００２０】
（電圧制御発振回路１００の構成）
次に、電圧制御発振器１５０に使われる電圧制御発振回路１００について、図１を参照して説明する。電圧制御発振回路１００は、発振回路主部１１０と、周波数調整回路１２０と、電源電圧に接続される電源電圧端子Ｖｃｃと、制御電圧に接続される制御電圧端子Ｖｃｏｎｔと、制御電圧に応じた周波数の信号が出力される出力端子Ｖｏｕｔと、接地電圧が入力される接地端子Ｖｇｎｄと、を含んで構成される。
【００２１】
周波数調整回路１２０は、第１接続ノードＮＣ１及び第２接続ノードＮＣ２と、第１内部ノードＮＩ１及び第２内部ノードＮＩ２と、誘導性回路１３２と、第１経路１３０と、第２経路１４０と、を含んで構成される。
【００２２】
第１接続ノードＮＣ１及び第２接続ノードＮＣ２は、発振回路主部１１０と接続されるノードであり、第２接続ノードＮＣ２は接地電圧となる。第１接続ノードＮＣ１及び第２接続ノードＮＣ２の間の静電容量は、周波数調整回路１２０に入力される制御電圧に応じて変化する。なお、この静電容量の変化の詳細は後述する。
【００２３】
第１内部ノードＮＩ１及び第２内部ノードＮＩ２は、第１接続ノードＮＣ１及び第２接続ノードＮＣ２を繋ぐ経路にあるノードである。電圧制御発振回路１００の例では、第１内部ノードＮＩ１及び第２内部ノードＮＩ２は、第１接続ノードＮＣ１と、誘導性回路１３２と、後述の第１可変容量ダイオードＶ３１と、第２接続ノードＮＣ２とを繋ぐ経路にある。
【００２４】
誘導性回路１３２は、ノードＮ２１、ノードＮ２１、抵抗Ｒ２５、及び、インダクタＬ２１を含んで構成される。抵抗Ｒ２５とインダクタＬ２１とは並列接続される。抵抗Ｒ２５とインダクタＬ２１とが接続するノードの一方がノードＮ２１であり、他方がノードＮ２２である。ノードＮ２１は第１接続ノードＮＣ１に接続する。インダクタＬ２１には、例えばインダクタンスを調整できる可変インダクタが使われる。
【００２５】
誘導性回路１３２は、ノードＮ２１とＮ２２と間のリアクタンスが正の値、すなわち誘導性リアクタンスをもつ回路である。誘導性回路１３２は、後述の第１可変容量ダイオードＶ３１と直列に接続されることで、制御電圧端子Ｖｃｏｎｔから入力される制御電圧を変化させたときの電圧制御発振回路１００の出力周波数の変化量が大きくなる。また、誘導性回路１３２に抵抗Ｒ２５があることで、電圧制御発振回路１００で想定された周波数以外の周波数で発振する、等の異常発振が抑制される。なお、誘導性回路１３２は、例えば、抵抗Ｒ２５がなく、インダクタＬ２１のみであってもよい。
【００２６】
周波数調整回路１２０を構成するコンデンサＣ２３は、ノードＮ２２と第２接続ノードＮＣ２との間に配置される。コンデンサＣ２３は、第１接続ノードＮＣ１と第２接続ノードＮＣ２との間の静電容量に寄与する。
【００２７】
第１経路１３０は、第１内部ノードＮＩ１及び第２内部ノードＮＩ２を繋ぐ経路である。第１経路１３０には、第１可変容量ダイオードＶ３１が配置される。第１可変容量ダイオードＶ３１のカソードは第１内部ノードＮＩ１に接続され、アノードは第２内部ノードＮＩ２に接続される。第１内部ノードＮＩ１は、誘導性回路１３２のノードＮ２２に接続される。第２内部ノードＮＩ２は、第２接続ノードＮＣ２に接続される。なお、第１接続ノードＮＣ１及び第２接続ノードＮＣ２を繋ぐ経路であって第１経路１３０を含む経路を第３経路と呼ぶと、誘導性回路１３２は、この第３経路に配置されることになる。
【００２８】
第１可変容量ダイオードＶ３１のカソードが接続する第１内部ノードＮＩ１は、抵抗Ｒ２２を介して制御電圧端子Ｖｃｏｎｔに接続される。よって、第１可変容量ダイオードＶ３１のカソードには制御電圧が入力されることになる。
【００２９】
第２経路１４０は、第１内部ノードＮＩ１及び第２内部ノードＮＩ２を繋ぐ経路であり、第１経路１３０とは異なる経路である。第２経路１４０には、第２可変容量ダイオードＶ４１及び第３可変容量ダイオードＶ４２が配置される。さらに、第２経路１４０には、第２可変容量ダイオードＶ４１のアノードと第１内部ノードＮＩ１との間にコンデンサＣ４１が配置され、第３可変容量ダイオードＶ４２のカソードと第２内部ノードＮＩ２との間にコンデンサＣ４２が配置される。コンデンサＣ４１、Ｃ４２は直流電流が流れることを防止する。
【００３０】
第２可変容量ダイオードＶ４１のカソードは、抵抗Ｒ２１を介して制御電圧端子Ｖｃｏｎｔに接続される。よって、第２可変容量ダイオードＶ４１のカソードには制御電圧が入力されることになる。また、第２可変容量ダイオードＶ４１のアノードは、抵抗Ｒ２４を介して、接地端子Ｖｇｎｄに接続される第２内部ノードＮＩ２に接続される。
【００３１】
第３可変容量ダイオードＶ４２のアノードは、抵抗Ｒ２１を介して制御電圧端子Ｖｃｏｎｔに接続される。よって、第３可変容量ダイオードＶ４２のアノードには制御電圧が入力されることになる。また、第３可変容量ダイオードＶ４２のカソードは抵抗Ｒ２３を介して電源電圧端子Ｖｃｃに接続される。
【００３２】
発振回路主部１１０は、第１接続ノードＮＣ１及び第２接続ノードＮＣ２に接続され、第１接続ノードＮＣ１及び第２接続ノードＮＣ２間の静電容量に応じた周波数の信号を出力端子Ｖｏｕｔから出力する。発振回路主部１１０は、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４と、コンデンサＣ１１、Ｃ１２と、トランジスタＴｒ１１と、圧電振動子Ｘ１１と、を含んで構成される。
【００３３】
トランジスタＴｒ１１は、例えば図１に示される通りＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。トランジスタＴｒ１１のコレクタは、負荷抵抗となる抵抗Ｒ１３を介して電源電圧端子Ｖｃｃに接続される。さらに、トランジスタＴｒ１１のコレクタは、出力端子Ｖｏｕｔに接続される。トランジスタＴｒ１１のエミッタは、帰還抵抗となる抵抗Ｒ１４を介して接地端子Ｖｇｎｄに接続される。
【００３４】
トランジスタＴｒ１１のベースと圧電振動子Ｘ１１とを繋ぐ配線上のノードには、抵抗Ｒ１１の一方の端子、及び、抵抗Ｒ１２の一方の端子が接続される。抵抗Ｒ１１の他方の端子は電源電圧端子Ｖｃｃに接続される。抵抗Ｒ１２の他方の端子は接地端子Ｖｇｎｄに接続される。したがって、抵抗Ｒ１１及び抵抗Ｒ１２によって、電源電圧端子Ｖｃｃが分圧され、トランジスタＴｒ１１に固定バイアスが加えられる。
【００３５】
また、トランジスタＴｒ１１のベースと圧電振動子Ｘ１１とを繋ぐ配線上のノードには、コンデンサＣ１１の一方の端子が接続される。コンデンサＣ１１の他方の端子がコンデンサＣ１２の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１２の他方の端子は接地端子Ｖｇｎｄに接続される。コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２との間のノードは、トランジスタＴｒ１１のエミッタと抵抗Ｒ１４との間のノードに接続される。さらに、トランジスタＴｒ１１のベースは、圧電振動子Ｘ１１を介して、周波数調整回路１２０の第１接続ノードＮＣ１に接続される。電圧制御発振回路１００はコルピッツ型の発振回路といえる。
【００３６】
図１の圧電振動子Ｘ１１は、図２の圧電振動子Ｘ１１に対応する。また、図１の圧電振動子Ｘ１１を除いた電子部品は、図２の電子部品１８０に対応する。また、電源電圧端子Ｖｃｃ、制御電圧端子Ｖｃｏｎｔ、出力端子Ｖｏｕｔ及び接地端子Ｖｇｎｄは、図２の４つの外部端子１８６に対応する。
【００３７】
（比較例となる電圧制御発振回路２００の構成）
次に、電圧制御発振回路１００は、制御電圧を変えたときに周波数変化率の変動が抑制されることを説明する。この説明は、電圧制御発振回路１００と、比較例となる電圧制御発振回路２００とを比べながら行う。そこで、はじめに、図３を参照して、比較例となる電圧制御発振回路２００の構成を説明する。なお、以下の説明では、電圧制御発振回路１００と同じ部分に関しては電圧制御発振回路１００と同じ符号を付してその説明を簡略又は省略する。
【００３８】
電圧制御発振回路２００は、発振回路主部１１０と、周波数調整回路２２０と、電源電圧に接続される電源電圧端子Ｖｃｃと、制御電圧に接続される制御電圧端子Ｖｃｏｎｔと、制御電圧に応じた周波数の信号が出力される出力端子Ｖｏｕｔと、接地電圧が入力される接地端子Ｖｇｎｄと、を含んで構成される。電圧制御発振回路２００が電圧制御発振回路１００と異なるのは周波数調整回路２２０であり、他の部分は同じ構成である。周波数調整回路２２０と図１に示される周波数調整回路１２０とを比べると、周波数調整回路２２０には、図１に示される周波数調整回路１２０に含まれる第２経路１４０及び抵抗Ｒ２１、Ｒ２４がない。
【００３９】
（電圧制御発振回路１００の周波数変化率）
次に、比較例である図３の電圧制御発振回路２００と比較しながら、図１に示される電圧制御発振回路１００の周波数変化率を、図４を参照して説明する。なお、以下の説明では、電源電圧を５Ｖとし、接地電圧を０Ｖとする。
【００４０】
図４（ａ）は、以下に説明する通り、図１に示される電圧制御発振回路１００の所定部分及び図３に示される電圧制御発振回路２００の所定部分について、制御電圧と静電容量との関係を示すグラフである。図４（ａ）の横軸は、制御電圧端子Ｖｃｏｎｔから入力される制御電圧の大きさである。図４（ａ）の縦軸は、電圧制御発振回路１００又は電圧制御発振回路２００の所定部分の静電容量の大きさである。
【００４１】
図４（ｂ）は、電圧制御発振回路１００及び電圧制御発振回路２００について、制御電圧と周波数偏差との関係を示すグラフである。図４（ｂ）の横軸は、制御電圧端子Ｖｃｏｎｔから入力される制御電圧の大きさである。図４（ｂ）の縦軸は、電圧制御発振回路１００又は電圧制御発振回路２００の周波数偏差である。ここで、周波数偏差とは、それぞれの制御電圧のときの出力周波数から、制御電圧が２．５Ｖのときの出力周波数を引いた値をΔＦとし、制御電圧が２．５Ｖのときの出力周波数をＦとしたとき、ΔＦ／Ｆで計算される値である。ここで２．５Ｖは、制御電圧の上限値及び下限値の中心値である。なお、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるデータは、シミュレーションにより計算されたものである。
【００４２】
はじめに、図３に示される電圧制御発振回路２００における第１経路１３０の静電容量について図４（ａ）を参照して説明する。図４（ａ）に破線で示されるものが、電圧制御発振回路２００における第１経路１３０の静電容量である。第１経路１３０には第１可変容量ダイオードＶ３１のみが配置されるため、図４（ａ）に破線で示されるものは可変容量ダイオード自体の特性となっている。図４（ａ）から分かるように、電圧制御発振回路２００の第１経路１３０は、制御電圧を、接地電圧である０Ｖから電源電圧である５Ｖに上げるにつれて、静電容量は小さくなる。静電容量の変化の大きさを見ると、制御電圧が４Ｖ以上の範囲では、４Ｖ未満の範囲と比べて、静電容量の変化は急激に小さくなっている。すなわち、制御電圧が４Ｖから５Ｖの範囲では、電圧制御発振回路２００の第１経路１３０の静電容量変化率の絶対値が急激に小さくなる。
【００４３】
次に、電圧制御発振回路２００の周波数偏差について図４（ｂ）を参照して説明する。図４（ｂ）に破線で示されるものが、電圧制御発振回路２００の周波数偏差である。図４（ｂ）から分かるように、電圧制御発振回路２００では、制御電圧が０Ｖから４Ｖ付近までは、直線状である。したがって、周波数変化率はほぼ一定である。しかし、制御電圧が４Ｖから５Ｖの間では、直線状ではなく、なだらかな曲線状になっており、周波数変化率の絶対値が小さくなっていく。すなわち、電圧制御発振回路２００では、制御電圧が電源電圧に近い範囲では、周波数変化率は一定にならない。
【００４４】
次に、図１に示される電圧制御発振回路１００における第２経路１４０の静電容量について図４（ａ）を参照して説明する。図４（ａ）に一点鎖線で示されるものが、電圧制御発振回路１００における第２経路１４０の静電容量である。なお、図４（ａ）に一点鎖線で示されるデータは、第２経路１４０の静電容量であるため、第１可変容量ダイオードＶ３１の影響は含まれない。
【００４５】
図１に示される第２経路１４０では、制御電圧端子Ｖｃｏｎｔから入力される制御電圧が０Ｖから５Ｖまで変化するとき、第２可変容量ダイオードＶ４１のアノードとカソードとの間の電圧差は大きくなる。したがって、制御電圧が０Ｖから５Ｖまで変化するとき、第２可変容量ダイオードＶ４１の静電容量は小さくなる。また、制御電圧が０Ｖから５Ｖまで変化するとき、第３可変容量ダイオードＶ４２のアノードとカソードとの間の電圧差は小さくなるため、第３可変容量ダイオードＶ４２の静電容量は大きくなる。
【００４６】
ここで、第２経路１４０では、第２可変容量ダイオードＶ４１と第３可変容量ダイオードＶ４２とが直列に接続される。したがって、第２経路１４０の静電容量は、図４（ａ）に一点鎖線で示されるように、制御電圧が２．５Ｖのときに最大となり、制御電圧が０Ｖ及び５Ｖのときに最小となる。
【００４７】
次に、図１に示される電圧制御発振回路１００の第１経路１３０及び第２経路１４０の合成静電容量について図４（ａ）を参照して説明する。図４（ａ）に実線で示されるものが、電圧制御発振回路１００における第１経路１３０及び第２経路１４０の静電容量を合成したときの静電容量である。
【００４８】
図１に示されるように、第１経路１３０及び第２経路１４０は、それぞれの経路の端部のノードである第１内部ノードＮＩ１及び第２内部ノードＮＩ２を共有する。すなわち、第１経路１３０及び第２経路１４０は並列に接続される。したがって、第１経路１３０及び第２経路１４０の合成した静電容量は、図４（ａ）の破線で示された第１経路１３０の静電容量に、図４（ａ）の一点鎖線で示された第２経路１４０の静電容量を足した値になる。
【００４９】
ここで、電圧制御発振回路１００における第１経路１３０及び第２経路１４０の合成静電容量を、電圧制御発振回路２００の第１経路１３０の静電容量と比べると、制御電圧が２．５Ｖ付近で静電容量の差が最も大きくなり、制御電圧が２．５Ｖから離れるにつれて静電容量の差が小さくなる。したがって、電圧制御発振回路１００における第１経路１３０及び第２経路１４０の合成静電容量について考えると、制御電圧が４Ｖから５Ｖの範囲における静電容量変化率が、制御電圧が４Ｖ以下の範囲の静電容量変化率と比べて、急激に変動することが抑えられる。
【００５０】
次に、電圧制御発振回路１００の周波数偏差について図４（ｂ）を参照して説明する。図４（ｂ）に実線で示されるものが、電圧制御発振回路１００の周波数偏差である。図４（ｂ）から分かるように、電圧制御発振回路１００では、制御電圧が０Ｖから５Ｖまで直線状である。したがって、周波数変化率がほぼ一定である。特に、制御電圧が４Ｖから５Ｖの間であっても、電圧制御発振回路１００は、電圧制御発振回路２００と異なり、周波数変化率はほぼ一定である。
【００５１】
このように、電圧制御発振回路１００は、電圧制御発振回路２００と比べて広い範囲の制御電圧で周波数変化率が一定になる。この理由は、電圧制御発振回路１００と電圧制御発振回路２００との相違が第２経路１４０の有無であることから、電圧制御発振回路１００には第２経路１４０が設けられることであると考えられる。すなわち、電圧制御発振回路１００には第２経路１４０があることで、図４（ａ）に示されるとおり、制御電圧が４Ｖから５Ｖの範囲での静電容量変化率が、制御電圧が４Ｖ未満の範囲の静電容量変化率と比べて、急激に変動することが抑えられることが理由と考えられる。
【００５２】
また、電圧制御発振回路１００は、誘導性回路１３２を備える。誘導性回路１３２は、制御電圧を変化させたときの電圧制御発振回路１００の出力周波数の変化量が大きくなる。したがって、電圧制御発振回路１００は、広い範囲の制御電圧で周波数変化率を一定にした上で、電圧制御発振回路１００の出力周波数の変化量が大きくなる。
【００５３】
＜第２の実施の形態＞
（電圧制御発振回路３００の構成）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電圧制御発振器について説明する。第２の実施の形態に係る電圧制御発振器は、図１及び図２に示される電圧制御発振器１５０と比べて、電圧制御発振器を構成する電圧制御発振回路３００が異なる。そこで、電圧制御発振回路３００について、図５を参照して説明する。なお、以下の説明では、電圧制御発振回路１００と同じ部分に関しては電圧制御発振回路１００と同じ符号を付してその説明を簡略又は省略する。
【００５４】
図５に示される電圧制御発振回路３００と、図１に示される電圧制御発振回路１００とを比べると、電圧制御発振回路３００は、周波数調整回路３２０の第２経路３４０に第１補助回路３５０と第２補助回路３６０とが接続されている点で、電圧制御発振回路１００と相違する。
【００５５】
第１補助回路３５０は、第２可変容量ダイオードＶ４１に並列に接続される。第１補助回路３５０は、第１インダクタＬ２２と第１コンデンサＣ２１とを含んで構成され、第１インダクタＬ２２と第１コンデンサＣ２１とは直列に接続される。すなわち、第１インダクタＬ２２の一方の端子は第１コンデンサＣ２１の一方の端子に接続され、第１インダクタＬ２２の他方の端子は、第２可変容量ダイオードＶ４１の一方の端子に接続される。第１コンデンサＣ２１の他方の端子は、第２可変容量ダイオードＶ４１の他方の端子に接続される。
【００５６】
第２補助回路３６０は、第３可変容量ダイオードＶ４２と並列に接続される。第２補助回路３６０は、第２インダクタＬ２３と第２コンデンサＣ２２とを含んで構成され、第２インダクタＬ２３と第２コンデンサＣ２２とは直列に接続される。すなわち、第２インダクタＬ２３の一方の端子は第２コンデンサＣ２２の一方の端子に接続され、第２インダクタＬ２３の他方の端子は、第３可変容量ダイオードＶ４２の一方の端子に接続される。第２コンデンサＣ２２の他方の端子は、第３可変容量ダイオードＶ４２の他方の端子に接続される。
【００５７】
第１コンデンサＣ２１及び第２コンデンサＣ２２は直流電流が流れることを防止するためのコンデンサである。また、第１インダクタＬ２２があることで、第２可変容量ダイオードＶ４１と第１補助回路３５０との合成静電容量が、第２可変容量ダイオードＶ４１の静電容量より小さくなる。同様に、第２インダクタＬ２３があることで、第３可変容量ダイオードＶ４２と第２補助回路３６０との合成静電容量が、第３可変容量ダイオードＶ４２の静電容量より小さくなる。
【００５８】
（電圧制御発振回路３００の周波数変化率）
次に、比較例となる図３の電圧制御発振回路２００と比較しながら、図５に示される電圧制御発振回路３００の周波数変化率を、図６を参照して説明する。
【００５９】
図６（ａ）は、以下に説明する通り、図５に示される電圧制御発振回路３００の所定部分及び図３に示される電圧制御発振回路２００の所定部分について、制御電圧と静電容量との関係を示すグラフである。図６（ａ）の横軸は、制御電圧端子Ｖｃｏｎｔから入力される制御電圧の大きさである。図６（ａ）の縦軸は、電圧制御発振回路３００又は電圧制御発振回路２００の所定部分の静電容量の大きさである。
【００６０】
図６（ｂ）は、電圧制御発振回路３００及び電圧制御発振回路２００について、制御電圧と周波数偏差との関係を示すグラフである。図６（ｂ）の横軸は、制御電圧端子Ｖｃｏｎｔから入力される制御電圧の大きさである。図６（ｂ）の縦軸は、電圧制御発振回路３００又は電圧制御発振回路２００の周波数偏差である。なお、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるデータは、シミュレーションによる数値計算によるものである。
【００６１】
図６（ａ）及び（ｂ）に破線で示されるデータは、比較例となる電圧制御発振回路２００のものであり、図４（ａ）及び（ｂ）に破線で示されるデータと同じであるため、説明を省略する。
【００６２】
図５に示される電圧制御発振回路３００における第２経路３４０の静電容量について図６（ａ）を参照して説明する。図６（ａ）に一点鎖線で示されるものが、電圧制御発振回路３００における第２経路３４０の静電容量である。なお、図６（ａ）に一点鎖線で示されるデータは、第２経路３４０の静電容量であるため、第１可変容量ダイオードＶ３１の影響は含まれないが、第２可変容量ダイオードＶ４１及び第３可変容量ダイオードＶ４２にそれぞれ並列に接続される第１補助回路３５０及び第２補助回路３６０の影響は含まれる。
【００６３】
電圧制御発振回路３００の第２経路３４０は、図１に示される電圧制御発振回路１００の第２経路１４０に、第１補助回路３５０及び第２補助回路３６０が接続したものである。そして、第２可変容量ダイオードＶ４１と第１補助回路３５０との合成静電容量は、前述の通り、第２可変容量ダイオードＶ４１の静電容量より小さくなる。同様に、第３可変容量ダイオードＶ４２と第２補助回路３６０との合成静電容量は、第３可変容量ダイオードＶ４２の静電容量より小さくなる。したがって、電圧制御発振回路３００の第２経路１４０の静電容量である図６（ａ）の一点鎖線は、電圧制御発振回路１００の第２経路１４０の静電容量である図４（ａ）の一点鎖線を、ほぼ下方に平行移動させたものとなる。
【００６４】
特に、電圧制御発振回路３００では、第１補助回路３５０に含まれる第１インダクタＬ２２及び第２補助回路３６０に含まれる第２インダクタＬ２３のインダクタンスを大きくする。これにより、制御電圧が接地電圧である０Ｖ及び電源電圧である５Ｖのときの第２経路１４０の静電容量は、ほぼ０ｐＦになる。
【００６５】
次に、図５に示される電圧制御発振回路３００の第１経路１３０及び第２経路３４０の静電容量を合成した静電容量について図６（ａ）を参照して説明する。図６（ａ）に実線で示されるものが、電圧制御発振回路３００における第１経路１３０及び第２経路３４０の静電容量を合成したときの静電容量である。
【００６６】
電圧制御発振回路３００の第１経路１３０及び第２経路３４０の合成した静電容量は、電圧制御発振回路１００のときと同様に、図６（ａ）の破線で示される第１経路１３０の静電容量に、図６（ａ）の一点鎖線で示される第２経路３４０の静電容量を足した値になる。
【００６７】
よって、電圧制御発振回路３００における第１経路１３０及び第２経路３４０の静電容量の合成静電容量を、電圧制御発振回路２００の第１経路１３０の静電容量と比べると、制御電圧が２．５Ｖ付近で静電容量の差が最も大きくなる。制御電圧が２．５Ｖから離れるにつれて静電容量の差が小さくなり、制御電圧が０Ｖ及び５Ｖの付近では、第１経路１３０及び第２経路３４０の静電容量の合成静電容量は電圧制御発振回路２００の第１経路１３０の静電容量とほぼ等しくなる。したがって、制御電圧が４Ｖから５Ｖの範囲における静電容量変化率が、制御電圧が４Ｖ以下の範囲の静電容量変化率と比べて、急激に変動することが抑えられる。
【００６８】
次に、電圧制御発振回路３００の周波数変化率について図６（ｂ）を参照して説明する。図６（ｂ）に実線で示されるものが、電圧制御発振回路３００の周波数変化率である。図６（ｂ）から分かるように、電圧制御発振回路３００では、制御電圧が０Ｖから５Ｖまで直線状である。したがって、周波数変化率がほぼ一定である。特に、制御電圧が４Ｖから５Ｖの間であっても、電圧制御発振回路１００は、電圧制御発振回路２００と異なり、周波数変化率はほぼ一定である。
【００６９】
このように、電圧制御発振回路３００は、電圧制御発振回路１００と同様に、第２経路３４０によって、電圧制御発振回路２００と比べて広い範囲の制御電圧で周波数変化率が一定に近づく。
【００７０】
また、前述の通り、電圧制御発振回路３００における第１経路１３０及び第２経路３４０の静電容量の合成静電容量を、電圧制御発振回路２００の第１経路１３０の静電容量と比べると、制御電圧が２．５Ｖ付近で静電容量の差が最も大きくなる。制御電圧が２．５Ｖから離れるにつれて静電容量の差が小さくなり、制御電圧が０Ｖ及び５Ｖの付近では、第１経路１３０及び第２経路３４０の静電容量の合成静電容量は電圧制御発振回路２００の第１経路１３０の静電容量とほぼ等しくなる。これにより、電圧制御発振回路３００の周波数変化率がさらに一定に近づく。さらに、電圧制御発振回路１００と比べると、電圧制御発振回路３００では、制御電圧が０Ｖから５Ｖに変化させたときの周波数の変化量が増加する。
【００７１】
＜第２の実施の形態の変形例＞
第２の実施の形態の変形例に係る電圧制御発振回路として、図５に示される電圧制御発振回路３００から、第２補助回路３６０を除去したものが使われてもよい。この場合であっても、電圧制御発振回路３００から第２補助回路３６０を除去した第２経路３４０の静電容量は、制御電圧が２．５Ｖのときに最大となり、５Ｖのときに最小となる。この最小の値は例えば０ｐＦに近い値である。よって、第２の実施の形態の変形例に係る電圧制御発振回路でも、制御電圧が４Ｖから５Ｖの範囲における静電容量変化率が、制御電圧が４Ｖ以下の範囲の静電容量変化率と比べて、急激に変動することが抑えられる。したがって、周波数変化率は一定に近づく。また、第２の実施の形態の変形例に係る電圧制御発振回路では、第２補助回路３６０がないため、電圧制御発振回路３００の周波数変化率を一定に近づけるための設計の簡素化が図られる。
【００７２】
＜その他の実施の形態＞
上記の実施の形態で使われる発振回路主部１１０は図１に示されるものであるが、発振回路主部はこれに限定されるものではない。そして発振回路主部に応じて適宜周波数調整回路が適宜変形される。この例として、電圧制御発振回路４００を、図７を参照して説明する。
【００７３】
電圧制御発振回路４００は、インバータＩ４１１が使われる発振回路であり、発振回路主部４１０と、周波数調整回路４２０と、電源電圧に接続される電源電圧端子Ｖｃｃと、制御電圧に接続される制御電圧端子Ｖｃｏｎｔと、周波数の信号が出力される出力端子Ｖｏｕｔと、接地電圧が入力される接地端子Ｖｇｎｄと、を含んで構成される。
【００７４】
周波数調整回路４２０は、図１に示された周波数調整回路１２０と比べると、第２接続ノードＮＣ２が接地端子Ｖｇｎｄに直接接続されない点が異なる。このことによって、本実施の形態の周波数調整回路４２０は、上記の各実施の形態と比べて次の特徴がある。
【００７５】
すなわち、まず、第１可変容量ダイオードＶ３１のカソードは、上記の実施の形態と同様に、抵抗Ｒ２２を介して制御電圧端子Ｖｃｏｎｔに接続される。一方、第１可変容量ダイオードＶ３１のアノードは、接地端子Ｖｇｎｄに接続する必要があるため、上記の実施の形態と異なり、抵抗Ｒ２６を介して接地端子Ｖｇｎｄに接続される。
【００７６】
また、第１可変容量ダイオードＶ３１のアノードが抵抗Ｒ２６を介して接地端子Ｖｇｎｄに接続されるため、第１可変容量ダイオードＶ３１のアノードと第２内部ノードＮＩ２との間に、直流電流が流れることを防止するコンデンサＣ３１が配置される。また、コンデンサＣ２３は、第１可変容量ダイオードＶ３１と並列に接続される。
【００７７】
発振回路主部４１０は、抵抗Ｒ４１１と、インバータＩ４１１と、圧電振動子Ｘ１１と、コンデンサＣ４１１、Ｃ４１２とを含んで構成される。抵抗Ｒ４１１とインバータＩ４１１とは並列に接続される。また、抵抗Ｒ４１１の一方の端子は、コンデンサＣ４１１を介して接地端子Ｖｇｎｄに接続される。抵抗Ｒ４１１の他方の端子は、コンデンサＣ４１２を介して接地端子Ｖｇｎｄに接続される。
【００７８】
さらに、抵抗Ｒ４１１の一方の端子は圧電振動子Ｘ１１の一方の端子に接続される。圧電振動子Ｘ１１の他方の端子は周波数調整回路４２０の第１接続ノードＮＣ１に接続される。周波数調整回路４２０の第２接続ノードＮＣ２は、抵抗Ｒ４１１の他方の端子に接続される。さらに、抵抗Ｒ４１１の一方の端子は出力端子Ｖｏｕｔに接続される。
【００７９】
このような構成であっても、上記の各実施の形態と同様に、制御電圧が０Ｖから５Ｖの範囲で変化した場合でも、周波数変化率の変動が抑制され、周波数変化率はほぼ一定になる。また、本実施の形態に係る電圧制御発振回路は、誘導性回路１３２があることで、広い範囲の制御電圧で周波数変化率を一定にした上で、電圧制御発振回路の出力周波数の変化量が大きくなる。
【００８０】
なお、上記の各実施の形態は、コルピッツ型の発振回路であったが、ハートレー型など他の発振回路が使われてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１００、２００、３００、４００  ...  電圧制御発振回路
１１０、４１０  ...  発振回路主部
１２０、２２０、３２０、４２０  ...  周波数調整回路
１３０  ...  第１経路
１３２  ...  誘導性回路
１４０  、３４０...  第２経路
１５０  ...  電圧制御発振器
１６０  ...  基部
１６２  ...  接合材
１６４  ...  蓋体
１７２  ...  端子
１７４  ...  基板
１７６  ...  蓋体
１８０  ...  電子部品
１８６  ...  外部端子
３５０  ...  第１補助回路
３６０  ...  第２補助回路
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ４１、Ｃ４１１、Ｃ４１２、Ｃ４２  ...  コンデンサ
Ｃ２１  ...  第１コンデンサ
Ｃ２２  ...  第２コンデンサ
Ｉ４１１  ...  インバータ
Ｌ２１  ...  インダクタ
Ｌ２２  ...  第１インダクタ
Ｌ２３  ...  第２インダクタ
Ｎ２１、Ｎ２２  ...  ノード
ＮＣ１  ...  第１接続ノード
ＮＣ２  ...  第２接続ノード
ＮＩ１  ...  第１内部ノード
ＮＩ２  ...  第２内部ノード
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ２５，Ｒ２６  ...  抵抗
Ｔｒ１１  ...  トランジスタ
Ｖ３１  ...  第１可変容量ダイオード
Ｖ４１  ...  第２可変容量ダイオード
Ｖ４２  ...  第３可変容量ダイオード
Ｖｃｃ  ...  電源電圧端子
Ｖｃｏｎｔ  ...  制御電圧端子
Ｖｇｎｄ  ...  接地端子
Ｖｏｕｔ  ...  出力端子
Ｘ１１  ...  圧電振動子
【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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【図６】
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【図７】
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