JP3082399B2 - 電圧制御発振器 - Google Patents

電圧制御発振器

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JP3082399B2 JP04062964A JP6296492A JP3082399B2 JP 3082399 B2 JP3082399 B2 JP 3082399B2 JP 04062964 A JP04062964 A JP 04062964A JP 6296492 A JP6296492 A JP 6296492A JP 3082399 B2 JP3082399 B2 JP 3082399B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電圧制御発振器に関し、
特に、水晶振動子により発振周波数を規制され、半導体
集積化に適した電圧制御発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の、この種の電圧制御発振器として
は、図2に示される回路が用いられている。図2に示さ
れるとうり、本従来例は、入力端子55および56、出
力端子57、制御端子58および59に対応して、半導
体集積回路を形成する増幅器21および反転増幅器2
2、ならびにこれらの増幅器21および反転増幅器22
の出力を加算する加算器23と、移相器24、26およ
び27、ならびに水晶振動子25より成る外付け素子2
8とを備えて構成される。外付け素子28は帰還回路を
形成しており、外付け素子28に含まれる移相器24お
よび26はπ/4遅相移相器であり、また移相器27は
π/4進相移相器である。これらの移相器は、通常容量
と抵抗とにより構成される。
【0003】図2において、当該電圧制御発振器の発振
出力信号V1 は、出力端子57より出力されて、帰還回
路を形成する外付け素子28に入力される。この発振出
力信号V1 は、移相器24においてπ/4の位相遅延を
受けて出力され、その出力信号V2 は水晶振動子25に
入力される。水晶振動子25は、一つのインピーダンス
回路を形成しており、入力信号に対して、中心周波数f
o においてπ/4の位相遅延させる特性を有している。
今、水晶振動子25において、π/4の位相遅延を受け
るものと仮定すると、水晶振動子25において、π/4
の位相遅延を受けた出力信号V3 は移相器26および2
7に入力され、移相器26においては、当該水晶振動子
25からの入力信号V3 はπ/4の位相遅延を受け、そ
の出力信号V4 は、入力端子56を介して、半導体集積
回路内の反転増幅器22に入力される。一方、移相器2
7においては、当該水晶振動子25からの入力信号V3
はπ/4の位相進相を受け、その出力信号V5 は、入力
端子55を介して、半導体集積回路内の増幅器21に入
力される。これらの増幅器21および反転増幅器22に
対しては、制御端子58および59より、それぞれ制御
信号が入力されており、増幅器21および反転増幅器2
2による出力レベルが制御調整され、それぞれの出力信
号k1 5 およびk2 2 は加算器23に入力されて加
算される。この場合、前記制御信号により、増幅器21
および反転増幅器22から出力される信号の加算レベル
比が調整される。上記のk1 およびk2 により示される
係数は、そのレベル比に対応する数値である。
【0004】今、本回路の動作について、仮に前記制御
信号が0レベル(k1 =k2 =1)であるものとして、
図2における図3(b)に示されるベクトル図を用いて
説明する。
【0005】図3(b)において、発振出力信号V1
対して、移相器24の出力信号V2はπ/4遅れた位相
にあり、更に、水晶振動子25の出力信号V3 はπ/4
遅れて、発振出力信号V1 に対してπ/2遅れている。
そして、移相器26の出力信号V4 は、更に出力信号V
3 に対してπ/4遅れて出力され、発振出力信号V1
対しては3π/4遅れた位相となり、入力端子56を介
して反転増幅器22に入力される。また、一方、移相器
27の出力信号V5 は、水晶振動子25の出力信号V3
に対してπ/4進相した位相関係にあり、入力端子55
を介して増幅器21に入力される。上述のように、k1
=k2 と仮定しているので、図3(b)に示されるよう
に、加算器23においては、増幅器21の出力信号V5
と、反転増幅器22の出力信号−V4 とが、ベクトル加
算されて、出力端子57よりは、発振出力信号V1 と同
相・同一レベルの信号が出力されて発振状態となる。こ
の場合においては、上述のように、制御信号が0である
ものと仮定したが、一般的には、制御端子58および5
9より入力される制御信号を介して、増幅器21および
反転増幅器22における増幅度が制御調整されており、
これにより、増幅器21および反転増幅器22より出力
され、加算器23において加算演算される信号合成比が
調整される。この信号合成比の調整により、実際に加算
器23より出力される信号の位相およびレベルが、前述
のV1 の位相およびレベルと同一となるように設定さ
れ、外付け素子28による帰還回路が、水晶振動子55
の共振周波数において正帰還回路として作用する状態と
なり初期の発振状態が得られる。なお、この場合、正帰
還回路自体に若干の位相特性が存在する場合には、水晶
振動子25における位相推移特性により規定される周波
数において発振することになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電圧制
御発振器においては、当該電圧制御発振器を形成する半
導体集積回路の外部に設けられ、水晶振動子25を含ん
で帰還回路を構成する外付け素子28と前記半導体集積
回路との間の接続端子としては、外付け素子28より半
導体集積回路に対する入力端子として機能する2個の入
力端子と、半導体集積回路より外付け素子28に対する
出力端子として機能する出力端子57とを含む3個の端
子が必要となり、半導体集積回路により形成される当該
電圧制御発振器を小型化する上において、入出力端子を
3個必要とするという欠点がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電圧制御発振器
は、帰還信号を出力する帰還回路を含む外付け素子を接
した半導体集積回路により形成され発振信号を出力す
電圧制御発振器において、前記外付け素子が、入力し
た前記発振信号の位相をπ/2遅相させる第1の移相器
と、前記第1の移相器に直列接続され入力信号をπ/4
遅相させる水晶振動子とを備え前記半導体集積回路
が、それぞれ1つの前記発振信号の出力用の出力端子と
前記帰還信号の入力用の入力端子と、前記入力端子を介
して前記水晶振動子の出力信号を入力し、当該出力信号
の位相をπ/2遅相させる第2の移相器と、前記第2の
移相器の出力信号を入力し、振幅制限して出力する第1
のリミッタと、前記入力端子を介して前記水晶振動子の
出力信号を入力し、振幅制限して出力する第2のリミッ
タと、前記第1のリミッタの出力信号を入力し、所定の
制御信号の供給に応答して出力レベルを制御され、位相
反転された信号を出力する第1の反転増幅器と、前記第
2のリミッタの出力信号を入力し、所定の制御信号の供
給に応答して出力レベルを制御され、位相反転された信
号を出力する第2の反転増幅器と、前記第1および第2
の反転増幅器の各々の出力信号を相互算して前記発振
信号を生成し前記出力端子に出力する加算器と、を備え
て構成される。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0009】図1は本発明の一実施例を示すブロック図
である。図1に示されるように、本実施例は、入力端子
51、出力端子52、制御端子53および54に対応し
て、半導体回路を形成する移相器11、リミッタ12お
よび13、反転増幅器14および反転増幅器15、なら
びにこれらの反転増幅器14および反転増幅器15の出
力を加算する加算器16と、移相器17ならびに水晶振
動子18より成る外付け素子19とを備えて構成され
る。外付け素子19は帰還回路を形成しており、外付け
素子19に含まれる移相器17はπ/2遅相移相器であ
り、また半導体集積回路側に含まれる前述の移相器11
はπ/2遅相移相器である。これらの移相器は、前述の
とうり、容量と抵抗とから構成されるローパスフィルタ
であるが、π/2遅相のため、通常π/4遅相移相器を
2段縦続接続して構成する。
【0010】図1において、当該電圧制御発振器の発振
出力信号V1 は、出力端子52より出力されて、帰還回
路を形成する外付け素子19に入力される。この発振出
力信号V1 は、移相器17においてπ/2の位相遅延を
受けて出力され、その出力信号V2 は水晶振動子18に
入力される。水晶振動子18は、一つのインピーダンス
回路を形成しており、入力信号に対して、中心周波数f
0 において、π/4の位相遅延させる特性を有してい
る。今、水晶振動子18において、π/4の位相遅延を
受けるものと仮定すると、水晶振動子18において、π
/4の位相遅延を受けた出力信号V3 は、入力端子51
を介して、半導体集積回路内の移相器11に入力され、
π/2の位相遅延を受けて出力信号V 4 として出力され
る。出力信号V 4 はリミッタ12に入力され、振幅制限
されて反転増幅器14に入力される。もう一方におい
て、出力信号V3 は、入力端子51を介して、半導体集
積回路内のリミッタ13に直接入力され、振幅制限され
て反転増幅器15に入力される。これらの反転増幅器1
4および反転増幅器15に対しては、制御端子53およ
び54より、それぞれ制御信号が入力されており、反転
増幅器14および反転増幅器15による出力レベルが制
御調整され、それぞれの出力信号k14 およびk2
3 は加算器16に入力されて加算される。この場合、前
記制御信号により、反転増幅器14および反転増幅器1
5から出力される信号の加算レベル比が調整される。上
記のk1 およびk2 により示される係数は、そのレベル
比に対応する数値である。
【0011】今、本回路の動作について、前述の従来例
の場合と同様に、仮に前記制御信号が0レベル(k1
2 =1)であるものとして、図3(a)に示されるベ
クトル図を用いて説明する。
【0012】図3(a)において、発振出力信号V1
対して、移相器17の出力信号V2はπ/2遅れた位相
にあり、更に、水晶振動子18の出力信号V3 はπ/4
遅れて出力され、前述のように、入力端子51を介して
移相器11およびリミッタ13に入力される。この出力
信号V3は、発振出力信号V1に対しては3π/4位相
が遅れている。そして、移相器11の出力信号V4は、
更に出力信号V3に対してπ/2遅れて出力され、発振
出力信号V1に対しては5π/4遅れた位相となり、リ
ミッタ12を介して反転増幅器14に入力される。ま
た、一方、直接リミッタ13に入力された出力信号V3
は、リミッタ13を介して反転増幅器15に入力され
る。上述のように、k1 =k2 と仮定しているので、図
3(a)に示されるように、加算器16においては、反
転増幅器14の出力信号−V4 と、反転増幅器15の出
力信号−V3 とが、ベクトル加算されて、出力端子52
よりは、発振出力信号V1 と同相・同一レベルの信号が
出力されて発振状態となる。この場合においては、上述
のように、制御信号が0であるものと仮定しているが、
一般的には、制御端子53および54より入力される制
御信号を介して、反転増幅器14および反転増幅器15
における増幅度が制御調整されており、これにより、反
転増幅器14および反転増幅器15より出力され、加算
器16において加算演算される信号合成比が調整され
る。この信号合成比の調整により、実際に加算器16よ
り出力される信号の位相およびレベルが、前述のV1
位相およびレベルと同一となるように設定され、外付け
素子19による帰還回路が、水晶振動子18の共振周波
数において正帰還回路として作用する状態となり期の
発振状態が得られる。この場合、正帰還回路自体に若干
の位相特性が存在する場合には、水晶振動子18におけ
る位相推移特性により規定される周波数において発振す
ることになる。
【0013】なお、本発明においては、一対の反転増幅
器14および15の前段にリミッタ12および13を付
加することにより、これらの反転増幅器に入力されるレ
が常時一定値に規制されており、これにより、反転
増幅器14および反転増幅器15より出力され、加算器
16において加算演算される信号合成比の設定精度が格
段に向上され、発振周波数の調整精度が改善される。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、外付け
素子が、入力した発振信号の位相をπ/2遅相させる第
1の移相器と、この第1の移相器に直列接続され入力信
号をπ/4遅相させる水晶振動子とを備え、半導体集積
回路が、それぞれ1つの発振信号の出力用の出力端子と
帰還信号の入力用の入力端子と、入力端子を介して水晶
振動子の出力信号を入力しその位相をπ/2遅相させる
第2の移相器と、第2の移相器の出力信号を入力し振幅
制限して出力する第1のリミッタと、入力端子を介して
水晶振動子の出力信号を入力し、振幅制限して出力する
第2のリミッタとを備えるので、当該半導体集積回路と
外付け素子との間の入出力端子数を上記入力端子と出力
端子との2個に削減することができるという効果があ
り、また、リミッタの付加により、発振周波数の調整精
度が向上されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】従来例を示すブロック図である。
【図3】本発明および従来例における信号合成ベクトル
図である。
【符号の説明】
11、17、24、26、27 移相器 12、13 リッミッタ 14、15、22 反転増幅器 16、23 加算器 18、25 水晶振動子 19、28 外付け素子

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 帰還信号を出力する帰還回路を含む外付
    け素子を接した半導体集積回路により形成され発振信
    号を出力する電圧制御発振器において、前記外付け素子が、入力した前記 発振信号の位相をπ/
    2遅相させる第1の移相器と、前記第1の移相器に直列
    接続され入力信号をπ/4遅相させる水晶振動子とを備
    前記半導体集積回路が、それぞれ1つの前記発振信号の
    出力用の出力端子と前記帰還信号の入力用の入力端子
    と、 前記入力端子を介して前記水晶振動子の出力信号を入力
    し、当該出力信号の位相をπ/2遅相させる第2の移相
    器と、 前記第2の移相器の出力信号を入力し、振幅制限して出
    力する第1のリミッタと、 前記入力端子を介して前記水晶振動子の出力信号を入力
    し、振幅制限して出力する第2のリミッタと、 前記第1のリミッタの出力信号を入力し、所定の制御信
    の供給に応答して出力レベルを制御され、位相反転さ
    れた信号を出力する第1の反転増幅器と、 前記第2のリミッタの出力信号を入力し、所定の制御信
    の供給に応答して出力レベルを制御され、位相反転さ
    れた信号を出力する第2の反転増幅器と、 前記第1および第2の反転増幅器の各々の出力信号を
    算して前記発振信号を生成し前記出力端子に出力す
    る加算器と、を備えることを特徴とする電圧制御発振
    器。
  2. 【請求項2】前記第1および第2の移相器が、信号路に
    直列に挿入した抵抗と前記信号路に並列に挿入したコン
    デンサとから成るπ/4遅相移相器を2段縦続接続して
    成るローパスフィルタであることを特徴とする請求項1
    記載の電圧制御発振器。
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