JPH10260742A - 精密電圧発生装置 - Google Patents
精密電圧発生装置Info
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- JPH10260742A JPH10260742A JP9066560A JP6656097A JPH10260742A JP H10260742 A JPH10260742 A JP H10260742A JP 9066560 A JP9066560 A JP 9066560A JP 6656097 A JP6656097 A JP 6656097A JP H10260742 A JPH10260742 A JP H10260742A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/2832—Specific tests of electronic circuits not provided for elsewhere
- G01R31/2836—Fault-finding or characterising
- G01R31/2839—Fault-finding or characterising using signal generators, power supplies or circuit analysers
- G01R31/2841—Signal generators
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop
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- H03L7/1075—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using a variable transfer function for the loop, e.g. low pass filter having a variable bandwidth by changing characteristics of the loop filter, e.g. changing the gain, changing the bandwidth
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- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
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- H03L7/183—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number
- H03L7/187—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number using means for coarse tuning the voltage controlled oscillator of the loop
- H03L7/189—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number using means for coarse tuning the voltage controlled oscillator of the loop comprising a D/A converter for generating a coarse tuning voltage
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】一般的な装置へ組込みが容易で、精度の良い基
準電圧発生装置の実現。 【解決手段】発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に
相関関係を有する電圧制御発振器と、該電圧制御発振器
を使用してPLL位相ロックループ回路を構成し、PL
L回路の位相比較器に供給する高安定な基準の周波数発
生源と、該電圧制御発振器の電圧制御入力端に直流オフ
セット電圧を加算して与える直流オフセット電圧印加手
段と、該電圧制御発振器の電圧制御入力端の電圧信号を
外部に精密電圧として出力する。
準電圧発生装置の実現。 【解決手段】発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に
相関関係を有する電圧制御発振器と、該電圧制御発振器
を使用してPLL位相ロックループ回路を構成し、PL
L回路の位相比較器に供給する高安定な基準の周波数発
生源と、該電圧制御発振器の電圧制御入力端に直流オフ
セット電圧を加算して与える直流オフセット電圧印加手
段と、該電圧制御発振器の電圧制御入力端の電圧信号を
外部に精密電圧として出力する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、精密な基準電圧
発生装置に関する。
発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】精密な基準電圧発生技術としては、主に
下記3種類の技術がある。第1技術は標準電池(ウエス
トン電池)を使用する基準電圧発生である。これは最近
まで国家標準として使われてきた。電圧は1.018v
を発生するが、温度や振動に敏感に反応して出力電圧が
変動する為厳密な管理が必要である。
下記3種類の技術がある。第1技術は標準電池(ウエス
トン電池)を使用する基準電圧発生である。これは最近
まで国家標準として使われてきた。電圧は1.018v
を発生するが、温度や振動に敏感に反応して出力電圧が
変動する為厳密な管理が必要である。
【0003】第2技術はゼナーダイオード(定電圧ダイ
オード)を使用した基準電圧発生器である。これは一般
的に良く使用され、ほとんどの電圧測定器、電圧発生器
等に内蔵使用されている。しかしゼナーダイオードはな
だれ効果を利用している為、短期的には不規則な変動を
し、かつ長期的には数ppm(parts per million)程
度の変動がある。この為、場合によっては精密な基準電
圧の用途としては利用しがたいこともある。
オード)を使用した基準電圧発生器である。これは一般
的に良く使用され、ほとんどの電圧測定器、電圧発生器
等に内蔵使用されている。しかしゼナーダイオードはな
だれ効果を利用している為、短期的には不規則な変動を
し、かつ長期的には数ppm(parts per million)程
度の変動がある。この為、場合によっては精密な基準電
圧の用途としては利用しがたいこともある。
【0004】第3技術はジョセフソン効果を用いたジョ
セフソン電圧標準である。これはジョセフソン効果が周
波数と直流出力電圧との厳密な相関関係があることを利
用して、精度の良い周波数を印加することでF/V変換
に対応した高精度の直流電圧が得られる。これは周波数
精度と同程度の極めて優れた精度の電圧標準を発生でき
る。しかしながら超伝導ジョセフソン接合アレーや、こ
れを冷却する液体ヘリウムや、ミリ波技術が要求される
為、装置が大型かつ高額になる難点があり一般的な装置
への組込みには適さない。
セフソン電圧標準である。これはジョセフソン効果が周
波数と直流出力電圧との厳密な相関関係があることを利
用して、精度の良い周波数を印加することでF/V変換
に対応した高精度の直流電圧が得られる。これは周波数
精度と同程度の極めて優れた精度の電圧標準を発生でき
る。しかしながら超伝導ジョセフソン接合アレーや、こ
れを冷却する液体ヘリウムや、ミリ波技術が要求される
為、装置が大型かつ高額になる難点があり一般的な装置
への組込みには適さない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように、一
般的な装置へ組込みが可能であって、精密な基準電圧、
例えば0.1ppm程度の高精度な基準電圧発生装置が
無く、高精度が要求される電圧発生装置や測定装置の分
野においては実用上の難点があった。そこで、本発明が
解決しようとする課題は、一般的な装置へ組込みが容易
で、精度の良い基準電圧発生装置の実現を目的とする。
般的な装置へ組込みが可能であって、精密な基準電圧、
例えば0.1ppm程度の高精度な基準電圧発生装置が
無く、高精度が要求される電圧発生装置や測定装置の分
野においては実用上の難点があった。そこで、本発明が
解決しようとする課題は、一般的な装置へ組込みが容易
で、精度の良い基準電圧発生装置の実現を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1に、上記課題を解決
するために、本発明の構成では、発振周波数と電圧制御
入力端の入力電圧に高い相関関係を有する電圧制御発振
器を設け、電圧制御発振器を使用してPLL位相ロック
ループ回路を構成し、PLL回路の位相比較器5に供給
する高安定な基準の周波数発生源を設け、電圧制御発振
器の電圧制御入力端に直流オフセット電圧Vdaを加算し
て与える直流オフセット電圧印加手段を設け、電圧制御
発振器の電圧制御入力端の電圧信号を外部に精密電圧V
31として出力する構成手段とする。これにより、F/
V変換方式による精密電圧発生装置により、精度の良い
基準電圧発生装置を実現する。
するために、本発明の構成では、発振周波数と電圧制御
入力端の入力電圧に高い相関関係を有する電圧制御発振
器を設け、電圧制御発振器を使用してPLL位相ロック
ループ回路を構成し、PLL回路の位相比較器5に供給
する高安定な基準の周波数発生源を設け、電圧制御発振
器の電圧制御入力端に直流オフセット電圧Vdaを加算し
て与える直流オフセット電圧印加手段を設け、電圧制御
発振器の電圧制御入力端の電圧信号を外部に精密電圧V
31として出力する構成手段とする。これにより、F/
V変換方式による精密電圧発生装置により、精度の良い
基準電圧発生装置を実現する。
【0007】第1図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第2に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に安定
した相関関係を有する電圧制御発振器(TCXO)4を
設け、PLL回路の位相比較器5に供給する高安定な基
準の周波数発生源を設け、電圧制御発振器4の周波数信
号と基準発振器6の周波数信号の位相差を検出する位相
比較器5を設け、位相比較器5からの位相差信号を受け
て、平滑化回路7を設けて平滑し、これを利得調整回路
8を設けて増幅し、所定の直流オフセット電圧を出力す
るDAコンバータ2を設け、利得調整回路8の位相差に
対応した直流電圧と、DAコンバータ2からの直流オフ
セット電圧を受けて、両者を加算して出力する加算器3
を設け、加算器3が出力する直流電圧信号を電圧制御発
振器4の電圧制御入力端に供給すると共に外部に精密電
圧V31として出力する構成手段とする。これにより、
F/V変換方式による精密電圧発生装置により、精度の
良い基準電圧発生装置を実現する。
いる。第2に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に安定
した相関関係を有する電圧制御発振器(TCXO)4を
設け、PLL回路の位相比較器5に供給する高安定な基
準の周波数発生源を設け、電圧制御発振器4の周波数信
号と基準発振器6の周波数信号の位相差を検出する位相
比較器5を設け、位相比較器5からの位相差信号を受け
て、平滑化回路7を設けて平滑し、これを利得調整回路
8を設けて増幅し、所定の直流オフセット電圧を出力す
るDAコンバータ2を設け、利得調整回路8の位相差に
対応した直流電圧と、DAコンバータ2からの直流オフ
セット電圧を受けて、両者を加算して出力する加算器3
を設け、加算器3が出力する直流電圧信号を電圧制御発
振器4の電圧制御入力端に供給すると共に外部に精密電
圧V31として出力する構成手段とする。これにより、
F/V変換方式による精密電圧発生装置により、精度の
良い基準電圧発生装置を実現する。
【0008】第9図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第3に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に安定
した相関関係を有する電圧制御発振器4を設け、電圧制
御発振器4の周波数信号を受けて所定比に周波数変換し
て出力する分周器17を設け、PLL回路の位相比較器
5に供給する高安定な基準の周波数発生源を設け、分周
器17の周波数信号と基準発振器6の周波数信号の位相
差を検出する位相比較器5を設け、位相比較器5からの
位相差検出信号Sdiffを受けて、平滑化回路7を設けて
平滑し、これを利得調整回路8を設けて増幅し、所定の
直流オフセット電圧を出力するDAコンバータ2を設
け、利得調整回路8の直流電圧と、DAコンバータ2の
直流オフセット電圧を受けて、両者を加算して出力する
加算器3を設け、加算器3が出力する直流電圧信号を電
圧制御発振器4の電圧制御入力端に供給すると共に外部
に精密電圧V31として出力する構成手段がある。
いる。第3に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に安定
した相関関係を有する電圧制御発振器4を設け、電圧制
御発振器4の周波数信号を受けて所定比に周波数変換し
て出力する分周器17を設け、PLL回路の位相比較器
5に供給する高安定な基準の周波数発生源を設け、分周
器17の周波数信号と基準発振器6の周波数信号の位相
差を検出する位相比較器5を設け、位相比較器5からの
位相差検出信号Sdiffを受けて、平滑化回路7を設けて
平滑し、これを利得調整回路8を設けて増幅し、所定の
直流オフセット電圧を出力するDAコンバータ2を設
け、利得調整回路8の直流電圧と、DAコンバータ2の
直流オフセット電圧を受けて、両者を加算して出力する
加算器3を設け、加算器3が出力する直流電圧信号を電
圧制御発振器4の電圧制御入力端に供給すると共に外部
に精密電圧V31として出力する構成手段がある。
【0009】第6図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第4に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に安定
した相関関係を有する電圧制御発振器4を設け、PLL
回路の位相比較器5に供給する高安定な基準の周波数発
生源を設け、電圧制御発振器4の周波数信号と基準発振
器6の周波数信号の位相差を検出する位相比較器5を設
け、位相比較器5からの位相差検出信号Sdiffを受け
て、平滑して出力する平滑化回路7を設け、平滑化回路
7からの直流平滑信号を受けて、増幅して出力する利得
調整回路8を設け、利得調整回路8が出力する直流電圧
信号を電圧制御発振器4の電圧制御入力端に供給すると
共に外部に精密電圧V31として出力する構成手段があ
る。
いる。第4に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に安定
した相関関係を有する電圧制御発振器4を設け、PLL
回路の位相比較器5に供給する高安定な基準の周波数発
生源を設け、電圧制御発振器4の周波数信号と基準発振
器6の周波数信号の位相差を検出する位相比較器5を設
け、位相比較器5からの位相差検出信号Sdiffを受け
て、平滑して出力する平滑化回路7を設け、平滑化回路
7からの直流平滑信号を受けて、増幅して出力する利得
調整回路8を設け、利得調整回路8が出力する直流電圧
信号を電圧制御発振器4の電圧制御入力端に供給すると
共に外部に精密電圧V31として出力する構成手段があ
る。
【0010】第8図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第5に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、周波数発生源は出力周波数が設定可変であり、
周波数発生源への周波数設定データにおいて、電圧制御
発振器4の電圧制御入力端の入力電圧と電圧制御発振器
4が出力する発振周波数の非直線的相関関係を直線的相
関関係に変換するリニアリティ補正テーブル12を設け
る構成手段がある。この場合は所定出力電圧値の精密電
圧V31となる出力電圧設定値を受けて、リニアリティ
補正テーブル12によりこの出力電圧設定値に対応する
周波数データfdataを求めて周波数シンセサイザ9等に
設定することで、任意の所望出力電圧においても精密な
精密電圧V31が発生可能となる。
いる。第5に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、周波数発生源は出力周波数が設定可変であり、
周波数発生源への周波数設定データにおいて、電圧制御
発振器4の電圧制御入力端の入力電圧と電圧制御発振器
4が出力する発振周波数の非直線的相関関係を直線的相
関関係に変換するリニアリティ補正テーブル12を設け
る構成手段がある。この場合は所定出力電圧値の精密電
圧V31となる出力電圧設定値を受けて、リニアリティ
補正テーブル12によりこの出力電圧設定値に対応する
周波数データfdataを求めて周波数シンセサイザ9等に
設定することで、任意の所望出力電圧においても精密な
精密電圧V31が発生可能となる。
【0011】尚、周波数発生源は、基準発振器6で構成
し、あるいは基準発振器6と周波数シンセサイザ9での
構成手段がある。また、周波数発生源は、原子周波数標
準器を内蔵するGPS用人工衛星の電波を受けて発生す
る高精度なる周波数発生装置での構成手段がある。特に
前記原子周波数標準器あるいは原子周波数標準器を内蔵
するGPS用人工衛星の電波を受ける周波数発生装置に
おいては、出力される精密電圧V31の更なる精度向上
が可能になる。
し、あるいは基準発振器6と周波数シンセサイザ9での
構成手段がある。また、周波数発生源は、原子周波数標
準器を内蔵するGPS用人工衛星の電波を受けて発生す
る高精度なる周波数発生装置での構成手段がある。特に
前記原子周波数標準器あるいは原子周波数標準器を内蔵
するGPS用人工衛星の電波を受ける周波数発生装置に
おいては、出力される精密電圧V31の更なる精度向上
が可能になる。
【0012】また、図5に示すように、加算器3が出力
する直流電圧信号を受けて交流信号成分を除去して電圧
制御発振器4の電圧制御入力端に供給するローパスフィ
ルタ15bを上述精密電圧発生装置に追加して設ける構
成手段がある。また、加算器3が出力する直流電圧信号
を受けて交流信号成分を除去して外部に精密電圧V31
として出力するローパスフィルタ15aを上述精密電圧
発生装置に追加して設ける構成手段がある。
する直流電圧信号を受けて交流信号成分を除去して電圧
制御発振器4の電圧制御入力端に供給するローパスフィ
ルタ15bを上述精密電圧発生装置に追加して設ける構
成手段がある。また、加算器3が出力する直流電圧信号
を受けて交流信号成分を除去して外部に精密電圧V31
として出力するローパスフィルタ15aを上述精密電圧
発生装置に追加して設ける構成手段がある。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実施
例と共に図面を参照して詳細に説明する。
例と共に図面を参照して詳細に説明する。
【0014】(実施例1)本発明実施例1について図1
のF/V精密電圧発生装置の構成図と、図3のTCXO
発振器の諸特性図と、図4のTCXO発振器の回路構成
図と、図7の発振周波数と出力電圧の関係説明図を示し
て説明する。本実施例1では、基準発振器と同一の発振
周波数をTCXOで発振させて、基準発振器の周波数に
よる1点の精密電圧V31を発生する例である。尚、図
3のTCXO発振器の諸特性図は、図4に示すTCXO
発振器の回路構成による発振特性であり、これらは、電
子情報通信学会論文誌C-I,Vol.J78-C-I,N
o.11,pp.533-540,1995の論文「N
S−GTカット水晶振動子を用いた電圧制御・S−TC
XO」に掲載されている。
のF/V精密電圧発生装置の構成図と、図3のTCXO
発振器の諸特性図と、図4のTCXO発振器の回路構成
図と、図7の発振周波数と出力電圧の関係説明図を示し
て説明する。本実施例1では、基準発振器と同一の発振
周波数をTCXOで発振させて、基準発振器の周波数に
よる1点の精密電圧V31を発生する例である。尚、図
3のTCXO発振器の諸特性図は、図4に示すTCXO
発振器の回路構成による発振特性であり、これらは、電
子情報通信学会論文誌C-I,Vol.J78-C-I,N
o.11,pp.533-540,1995の論文「N
S−GTカット水晶振動子を用いた電圧制御・S−TC
XO」に掲載されている。
【0015】本発明のF/V精密電圧発生装置の構成
は、図1に示すように、DAコンバータ2と、加算器3
と、TC1cblXO4(温度補償型水晶発振器:Tempera
ture Controlled Crystal Oscillator)と、位相比較器
5と、基準発振器6と、平滑化回路7と、利得調整回路
8とコントローラ10とで成る。
は、図1に示すように、DAコンバータ2と、加算器3
と、TC1cblXO4(温度補償型水晶発振器:Tempera
ture Controlled Crystal Oscillator)と、位相比較器
5と、基準発振器6と、平滑化回路7と、利得調整回路
8とコントローラ10とで成る。
【0016】TCXO4については、上述論文に詳細に
述べられている。この論文によれば、NS−GTカット
水晶振動子を用いた電圧制御発振器は、図3(c)に示
すように、−30〜+85℃の広い温度変化に対しても
約3E−9の高い安定度を有している、これを恒温槽で
温度補償すれば更なる高安定が得られることは明らかで
ある。ここでEは指数表現を意味する。本発明では、前
記の高安定なTCXOを電圧制御発振器として使用し、
この発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧間に安定し
た相関関係があることを利用して精密電圧を発生させ
る。
述べられている。この論文によれば、NS−GTカット
水晶振動子を用いた電圧制御発振器は、図3(c)に示
すように、−30〜+85℃の広い温度変化に対しても
約3E−9の高い安定度を有している、これを恒温槽で
温度補償すれば更なる高安定が得られることは明らかで
ある。ここでEは指数表現を意味する。本発明では、前
記の高安定なTCXOを電圧制御発振器として使用し、
この発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧間に安定し
た相関関係があることを利用して精密電圧を発生させ
る。
【0017】更に本発明では、精密電圧V31出力端を
含んでPLL位相ロックループを形成している点に特徴
がある。PLLロックループの回路要素は、TCXO4
と位相比較器5と基準発振器6と平滑化回路7と利得調
整回路8と加算器3とDAコンバータ2である。
含んでPLL位相ロックループを形成している点に特徴
がある。PLLロックループの回路要素は、TCXO4
と位相比較器5と基準発振器6と平滑化回路7と利得調
整回路8と加算器3とDAコンバータ2である。
【0018】基準発振器6は、出力する精密電圧V31
に要求される精度に対して数倍以上の周波数精度を有す
る安定した周波数発生源を使用する。例えば1E−11
〜1E−12精度の周波数発生源を使用する。通常この
程度の周波数精度は容易に実現できる。
に要求される精度に対して数倍以上の周波数精度を有す
る安定した周波数発生源を使用する。例えば1E−11
〜1E−12精度の周波数発生源を使用する。通常この
程度の周波数精度は容易に実現できる。
【0019】位相比較器5は、TCXO4が発振する予
定周波数f1と基準発振器6の基準周波数f0間の両位相
を比較し、その位相差検出信号Sdiffを出力する。平滑
化回路7は、PLL回路が安定に位相ロックする条件と
したローパスフィルタであり、前記位相比較器5からの
位相差検出信号Sdiffを受けて直流信号に平滑した後利
得調整回路8に供給する。
定周波数f1と基準発振器6の基準周波数f0間の両位相
を比較し、その位相差検出信号Sdiffを出力する。平滑
化回路7は、PLL回路が安定に位相ロックする条件と
したローパスフィルタであり、前記位相比較器5からの
位相差検出信号Sdiffを受けて直流信号に平滑した後利
得調整回路8に供給する。
【0020】利得調整回路8は、前記平滑化回路7から
の直流平滑信号を受けて、所定増幅度で増幅した正負直
流誤差電圧Verrを加算器3の一方の入力端へ供給す
る。尚、本回路構成ではDAコンバータによりオフセッ
ト電圧をTCXO4の電圧制御入力端に付与している
為、所望により図7に示すように、PLL位相ロックル
ープが形成可能な微少な電圧範囲(例えば±1mV程
度)に制限した正負直流誤差電圧Verrとしても良い。
の直流平滑信号を受けて、所定増幅度で増幅した正負直
流誤差電圧Verrを加算器3の一方の入力端へ供給す
る。尚、本回路構成ではDAコンバータによりオフセッ
ト電圧をTCXO4の電圧制御入力端に付与している
為、所望により図7に示すように、PLL位相ロックル
ープが形成可能な微少な電圧範囲(例えば±1mV程
度)に制限した正負直流誤差電圧Verrとしても良い。
【0021】DAコンバータ2は、TCXO4へオフセ
ット電圧を供給するものである。DAコンバータ2が出
力する一定の直流オフセット電圧Vdaは加算器3の他方
の入力端へ供給する。ここで供給する直流電圧の精度や
経時変動については問わないが、ノイズの発生が極力少
ない雑音指数特性の良いデバイスを使用する。これによ
りほぼ予定周波数f1近くの一定した直流オフセット電
圧Vdaが加算器3を介してTCXO4に供給される。コ
ントローラ10は、前記DAコンバータ2へ目的の予定
周波数f1付近となる直流オフセット電圧Vdaを発生さ
せる設定データをセットする。
ット電圧を供給するものである。DAコンバータ2が出
力する一定の直流オフセット電圧Vdaは加算器3の他方
の入力端へ供給する。ここで供給する直流電圧の精度や
経時変動については問わないが、ノイズの発生が極力少
ない雑音指数特性の良いデバイスを使用する。これによ
りほぼ予定周波数f1近くの一定した直流オフセット電
圧Vdaが加算器3を介してTCXO4に供給される。コ
ントローラ10は、前記DAコンバータ2へ目的の予定
周波数f1付近となる直流オフセット電圧Vdaを発生さ
せる設定データをセットする。
【0022】加算器3は、上記DAコンバータ2からの
一定の直流オフセット電圧Vdaと、上記利得調整回路8
からの微少な正負直流誤差電圧Verrを受けて、両電圧
を加算した精密電圧V31をTCXO4の電圧制御入力
端に供給し、かつこの精密電圧V31を基準電圧源とし
て外部に供給する。ここで使用する加算器3は温度ドリ
フト等の経時変動については問わないが、PLL位相ロ
ックループの帰還制御で除去されにくいノイズ成分の発
生が少ない雑音指数特性の良いデバイスを使用する。
尚、この加算器3の回路を差動増幅器に置換え、これに
対応して差動増幅器の反転入力端に利得調整回路8から
逆の正負直流誤差電圧Verrを与える回路構成としても
良い。
一定の直流オフセット電圧Vdaと、上記利得調整回路8
からの微少な正負直流誤差電圧Verrを受けて、両電圧
を加算した精密電圧V31をTCXO4の電圧制御入力
端に供給し、かつこの精密電圧V31を基準電圧源とし
て外部に供給する。ここで使用する加算器3は温度ドリ
フト等の経時変動については問わないが、PLL位相ロ
ックループの帰還制御で除去されにくいノイズ成分の発
生が少ない雑音指数特性の良いデバイスを使用する。
尚、この加算器3の回路を差動増幅器に置換え、これに
対応して差動増幅器の反転入力端に利得調整回路8から
逆の正負直流誤差電圧Verrを与える回路構成としても
良い。
【0023】上述発明の構成によれば、TCXOの発振
周波数と電圧制御入力端の電圧とは安定した相関関係が
あることから、TCXOの電圧制御入力端の電圧と同じ
電圧である精密電圧V31は、基準発振器6の周波数精
度に相当する優れた高精度の直流電圧発生が実現できる
特筆した効果が得られることとなる。無論、PLL位相
ロックループが形成されていることからして、平滑化回
路7、利得調整回路8、DAコンバータ2、加算器3に
おける温度等による変動要因は解消される為、精密電圧
V31への精度影響が無いという利点が得られているこ
とは言うまでもない。
周波数と電圧制御入力端の電圧とは安定した相関関係が
あることから、TCXOの電圧制御入力端の電圧と同じ
電圧である精密電圧V31は、基準発振器6の周波数精
度に相当する優れた高精度の直流電圧発生が実現できる
特筆した効果が得られることとなる。無論、PLL位相
ロックループが形成されていることからして、平滑化回
路7、利得調整回路8、DAコンバータ2、加算器3に
おける温度等による変動要因は解消される為、精密電圧
V31への精度影響が無いという利点が得られているこ
とは言うまでもない。
【0024】(実施例2)本発明実施例2について、図
2のF/V精密電圧発生装置の他の構成図を示して説明
する。本実施例2では、TCXOが発振する予定周波数
f1と制御電圧である精密電圧V31間に安定した相関
関係がある点に着目して、任意の精密電圧V31を可変
発生する例である。
2のF/V精密電圧発生装置の他の構成図を示して説明
する。本実施例2では、TCXOが発振する予定周波数
f1と制御電圧である精密電圧V31間に安定した相関
関係がある点に着目して、任意の精密電圧V31を可変
発生する例である。
【0025】本発明のF/V精密電圧発生装置の構成
は、図2に示すように、DAコンバータ2と、加算器3
と、TCXO4と、位相比較器5と、周波数シンセサイ
ザ9と、基準発振器6と、平滑化回路7と、利得調整回
路8とコントローラ10とで成る。この構成で周波数シ
ンセサイザ9を除き、他は実施例1と同様である。
は、図2に示すように、DAコンバータ2と、加算器3
と、TCXO4と、位相比較器5と、周波数シンセサイ
ザ9と、基準発振器6と、平滑化回路7と、利得調整回
路8とコントローラ10とで成る。この構成で周波数シ
ンセサイザ9を除き、他は実施例1と同様である。
【0026】周波数シンセサイザ9は、基準発振器6の
周波数信号を受け、コントローラ10からの制御を受け
て、基準発振器6の周波数精度を維持して所望の任意の
基準周波数信号fxを発生し、これを位相比較器5の一
方の入力端に供給する。尚、基準発振器6としては優れ
た精度を有する原子周波数標準器や、これを内蔵するG
PS用人工衛星の電波を受けて発生する高精度なる任意
周波数発生装置(特開平08−146166号公報)が
あり、これを基準発振器6に置換えて使用する構成と
し、又は位相比較器5に直接供給する構成としても良
く、精密電圧V31の更なる精度向上が可能になる。D
Aコンバータ2では、上記の任意の基準周波数信号fx
に対応した一定の直流オフセット電圧Vdaとなるように
コントローラ10から設定データを与える。
周波数信号を受け、コントローラ10からの制御を受け
て、基準発振器6の周波数精度を維持して所望の任意の
基準周波数信号fxを発生し、これを位相比較器5の一
方の入力端に供給する。尚、基準発振器6としては優れ
た精度を有する原子周波数標準器や、これを内蔵するG
PS用人工衛星の電波を受けて発生する高精度なる任意
周波数発生装置(特開平08−146166号公報)が
あり、これを基準発振器6に置換えて使用する構成と
し、又は位相比較器5に直接供給する構成としても良
く、精密電圧V31の更なる精度向上が可能になる。D
Aコンバータ2では、上記の任意の基準周波数信号fx
に対応した一定の直流オフセット電圧Vdaとなるように
コントローラ10から設定データを与える。
【0027】上述発明の構成によれば、基準発振器6の
周波数精度を維持して所望の基準周波数信号fxを発生
する構成としたことにより、基準発振器6の周波数精度
に相当する優れた高精度かつ周波数シンセサイザ9の基
準周波数信号fxに対応した高精度の精密電圧V31を
可変発生できるという特筆した利点が得られる。
周波数精度を維持して所望の基準周波数信号fxを発生
する構成としたことにより、基準発振器6の周波数精度
に相当する優れた高精度かつ周波数シンセサイザ9の基
準周波数信号fxに対応した高精度の精密電圧V31を
可変発生できるという特筆した利点が得られる。
【0028】尚、上記実施例2の構成手段に対して、図
8に示すように、リニアリティ補正テーブル12を設け
る構成としても良い。即ち、TCXOが発振する予定周
波数f1と精密電圧V31の発振電圧−周波数特性は、
図3(a)の発振周波数の特性例に示すように非直線性
である。これを直線補正する為のリニアリティ補正テー
ブル12を設け、予め直線補正されるように測定校正し
ておいた補正値をこのリニアリティ補正テーブル12に
格納しておく。そして、運用時に所定出力電圧値の精密
電圧V31となる出力電圧設定値を受けて、リニアリテ
ィ補正テーブル12によりこの出力電圧設定値に対応す
る周波数データfdataを求めて周波数シンセサイザ9に
設定する。これにより、任意の出力電圧設定値での所望
の精密な精密電圧V31が発生可能となる利点が得られ
る。尚、リニアリティ補正テーブル12の格納容量は有
限であるから、出力電圧設定値が半端な場合はリニアリ
ティ補正テーブル12上の隣接する周波数データfdata
から、直線補間手法あるいは曲線補間手法により目的と
する周波数データfdataを算出する手法を設けても良
い。
8に示すように、リニアリティ補正テーブル12を設け
る構成としても良い。即ち、TCXOが発振する予定周
波数f1と精密電圧V31の発振電圧−周波数特性は、
図3(a)の発振周波数の特性例に示すように非直線性
である。これを直線補正する為のリニアリティ補正テー
ブル12を設け、予め直線補正されるように測定校正し
ておいた補正値をこのリニアリティ補正テーブル12に
格納しておく。そして、運用時に所定出力電圧値の精密
電圧V31となる出力電圧設定値を受けて、リニアリテ
ィ補正テーブル12によりこの出力電圧設定値に対応す
る周波数データfdataを求めて周波数シンセサイザ9に
設定する。これにより、任意の出力電圧設定値での所望
の精密な精密電圧V31が発生可能となる利点が得られ
る。尚、リニアリティ補正テーブル12の格納容量は有
限であるから、出力電圧設定値が半端な場合はリニアリ
ティ補正テーブル12上の隣接する周波数データfdata
から、直線補間手法あるいは曲線補間手法により目的と
する周波数データfdataを算出する手法を設けても良
い。
【0029】尚、上記実施例の回路構成に加えて、図5
に示すように、第1に受端側の精密電圧V31bとTC
XO側の精密電圧V31間に緩衝用のLPF(ローパス
フィルタ)15aを挿入し、あるいは第2にTCXO4
の電圧制御入力端にLPF15bを挿入し、あるいは第
3に前記第1のLPF15aと第2のLPF15bの両
方を挿入して設ける応用構成例がある。このLPF15
a、15bの挿入目的は、第1に供給端側が変動するよ
うな負荷の場合や、配線長が長い場合等において、外部
の供給端側からのノイズやその他の影響を受けてPLL
位相ロックループが不安定動作しないようにしたい場合
に挿入使用し、また、第2にPLL位相ロックループ形
成に伴う精密電圧V31に重畳している極微小リップル
電圧や熱雑音電圧を低減したい場合に挿入使用する。但
しこのLPF15aは、この挿入により受端側の精密電
圧V31bが所望精度以下に電圧ドロップしない条件の
ローパス・フィルタを使用すべきであることは言うまで
もない。
に示すように、第1に受端側の精密電圧V31bとTC
XO側の精密電圧V31間に緩衝用のLPF(ローパス
フィルタ)15aを挿入し、あるいは第2にTCXO4
の電圧制御入力端にLPF15bを挿入し、あるいは第
3に前記第1のLPF15aと第2のLPF15bの両
方を挿入して設ける応用構成例がある。このLPF15
a、15bの挿入目的は、第1に供給端側が変動するよ
うな負荷の場合や、配線長が長い場合等において、外部
の供給端側からのノイズやその他の影響を受けてPLL
位相ロックループが不安定動作しないようにしたい場合
に挿入使用し、また、第2にPLL位相ロックループ形
成に伴う精密電圧V31に重畳している極微小リップル
電圧や熱雑音電圧を低減したい場合に挿入使用する。但
しこのLPF15aは、この挿入により受端側の精密電
圧V31bが所望精度以下に電圧ドロップしない条件の
ローパス・フィルタを使用すべきであることは言うまで
もない。
【0030】尚、上記実施例の回路構成に加えて、図9
に示すように、電圧制御発振器4の周波数信号を受け
て、コントローラ10により所定比に周波数変換して出
力する分周器17を、電圧制御発振器4と位相比較器5
の間に挿入する構成としても良い。ここで所定比に周波
数変換とは、単なる分周器による分周以外に、デジタル
的に任意の周波数比で出力可能なシンセサイザやDDS
(Direct Digital Synthesizer)デバイスをも含む。
に示すように、電圧制御発振器4の周波数信号を受け
て、コントローラ10により所定比に周波数変換して出
力する分周器17を、電圧制御発振器4と位相比較器5
の間に挿入する構成としても良い。ここで所定比に周波
数変換とは、単なる分周器による分周以外に、デジタル
的に任意の周波数比で出力可能なシンセサイザやDDS
(Direct Digital Synthesizer)デバイスをも含む。
【0031】尚、上記実施例の構成ではDAコンバータ
2と加算器3を設ける具体例で説明していたが、DAコ
ンバータ2はTCXO4の電圧制御入力端に直流のオフ
セット電圧を供給してPLL回路の位相ロックループの
形成を容易とした構成であるから、所望により図6に示
すように、DAコンバータ2と加算器3を削除した構成
としても良い。
2と加算器3を設ける具体例で説明していたが、DAコ
ンバータ2はTCXO4の電圧制御入力端に直流のオフ
セット電圧を供給してPLL回路の位相ロックループの
形成を容易とした構成であるから、所望により図6に示
すように、DAコンバータ2と加算器3を削除した構成
としても良い。
【0032】
【発明の効果】本発明は、上述の説明内容から、下記に
記載される効果を奏する。上述発明によれば、TCXO
の発振周波数と電圧制御入力端の電圧とは安定した相関
関係があることを利用し、TCXOの電圧制御入力端の
電圧である精密電圧V31を基準電圧として外部に供給
出力することで、基準発振器6の周波数精度に相当する
優れた高精度の直流電圧が発生できる効果が得られる。
また、PLL位相ロックループが形成されている為、平
滑化回路7、利得調整回路8、DAコンバータ2加算器
3における温度等による変動要因は解消される為、精密
電圧V31への精度低下要因とはならない利点もある。
記載される効果を奏する。上述発明によれば、TCXO
の発振周波数と電圧制御入力端の電圧とは安定した相関
関係があることを利用し、TCXOの電圧制御入力端の
電圧である精密電圧V31を基準電圧として外部に供給
出力することで、基準発振器6の周波数精度に相当する
優れた高精度の直流電圧が発生できる効果が得られる。
また、PLL位相ロックループが形成されている為、平
滑化回路7、利得調整回路8、DAコンバータ2加算器
3における温度等による変動要因は解消される為、精密
電圧V31への精度低下要因とはならない利点もある。
【0033】更に実施例2の構成によれば、基準発振器
6の周波数精度を維持して所望の基準周波数信号fxを
位相比較器5の一方の入力端に供給することで、基準発
振器6の周波数精度に相当する優れた高精度の任意直流
電圧の発生が可能となる特筆した利点が得られる。
6の周波数精度を維持して所望の基準周波数信号fxを
位相比較器5の一方の入力端に供給することで、基準発
振器6の周波数精度に相当する優れた高精度の任意直流
電圧の発生が可能となる特筆した利点が得られる。
【図1】 本発明実施例1の、F/V精密電圧発生装置
の構成図である。
の構成図である。
【図2】 本発明実施例2の、F/V精密電圧発生装置
の他の構成図である。
の他の構成図である。
【図3】 TCXO発振器の諸特性図である。
【図4】 TCXO発振器の回路構成図である。
【図5】 本発明の、F/V精密電圧発生装置の他の構
成図である。
成図である。
【図6】 本発明の、F/V精密電圧発生装置の他の構
成図である。
成図である。
【図7】 本発明の、発振周波数と出力電圧の関係説明
図である。
図である。
【図8】 本発明の、F/V精密電圧発生装置の他の構
成図である。
成図である。
【図9】 本発明の、F/V精密電圧発生装置の他の構
成図である。
成図である。
2 DAコンバータ 3 加算器 4 TCXO(電圧制御発振器) 5 位相比較器 6 基準発振器 7 平滑化回路 8 利得調整回路 9 周波数シンセサイザ 10 コントローラ 12 リニアリティ補正テーブル 15a,15b LPF 17 分周器
Claims (9)
- 【請求項1】 F/V変換方式による精密電圧発生装置
において、 発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に相関関係を有
する電圧制御発振器と、 該電圧制御発振器を使用してPLL(位相ロックループ
回路)を構成し、 PLL回路の位相比較器に供給する高安定な基準の周波
数発生源と、 該電圧制御発振器の電圧制御入力端に直流オフセット電
圧を加算して与える直流オフセット電圧印加手段と、 該電圧制御発振器の電圧制御入力端の電圧信号を外部に
精密電圧として出力し、 以上を具備していることを特徴とした精密電圧発生装
置。 - 【請求項2】 F/V変換方式による精密電圧発生装置
において、 発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に相関関係を有
する電圧制御発振器と、 PLL回路の位相比較器に供給する高安定な基準の周波
数発生源と、 該電圧制御発振器の周波数信号と該基準発振器の周波数
信号の位相差を検出する位相比較器と、 該位相比較器からの位相差信号を受けて、平滑化回路を
設けて平滑し、これを利得調整回路を設けて増幅し、 所定の直流オフセット電圧を出力するDAコンバータ
と、 該利得調整回路の位相差に対応した直流電圧と、DAコ
ンバータからの直流オフセット電圧を受けて、両者を加
算して出力する加算器と、 該加算器が出力する直流電圧信号を電圧制御発振器の電
圧制御入力端に供給すると共に外部に精密電圧として出
力し、 以上を具備していることを特徴とした精密電圧発生装
置。 - 【請求項3】 F/V変換方式による精密電圧発生装置
において、 発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に相関関係を有
する電圧制御発振器と、 該電圧制御発振器の周波数信号を受けて所定比に周波数
変換して出力する分周器と、 PLL回路の位相比較器に供給する高安定な基準の周波
数発生源と、 該分周器の周波数信号と該基準発振器の周波数信号の位
相差を検出する位相比較器と、 該位相比較器からの位相差検出信号を受けて、平滑化回
路を設けて平滑し、これを利得調整回路を設けて増幅
し、 所定の直流オフセット電圧を出力するDAコンバータ
と、 該利得調整回路の直流電圧と、DAコンバータの直流オ
フセット電圧を受けて、両者を加算して出力する加算器
と、 該加算器が出力する直流電圧信号を電圧制御発振器の電
圧制御入力端に供給すると共に外部に精密電圧として出
力し、 以上を具備していることを特徴とした精密電圧発生装
置。 - 【請求項4】 F/V変換方式による精密電圧発生装置
において、 発振周波数と電圧制御入力端の入力電圧に相関関係を有
する電圧制御発振器と、 PLL回路の位相比較器に供給する高安定な基準の周波
数発生源と、 該電圧制御発振器の周波数信号と該基準発振器の周波数
信号の位相差を検出する位相比較器と、 該位相比較器からの位相差検出信号を受けて、平滑して
出力する平滑化回路と、 該平滑化回路からの直流平滑信号を受けて、増幅して出
力する利得調整回路と、 該利得調整回路が出力する直流電圧信号を電圧制御発振
器の電圧制御入力端に供給すると共に外部に精密電圧と
して出力し、 以上を具備していることを特徴とした精密電圧発生装
置。 - 【請求項5】 周波数発生源は出力周波数が設定可変で
あり、 該周波数発生源への周波数設定データにおいて、電圧制
御発振器の電圧制御入力端の入力電圧と該電圧制御発振
器が出力する発振周波数の非直線的相関関係を直線的相
関関係に変換するリニアリティ補正テーブルを設ける請
求項1、2、3、又は4記載の精密電圧発生装置。 - 【請求項6】 周波数発生源は、基準発振器で構成し、
あるいは基準発振器と周波数シンセサイザで構成する請
求項1、2、3、又は4記載の精密電圧発生装置。 - 【請求項7】 周波数発生源は、原子周波数標準器を内
蔵する人工衛星の電波を受けて発生する高精度なる周波
数発生装置で構成する請求項1、2、3、又は4記載の
精密電圧発生装置。 - 【請求項8】 加算器が出力する直流電圧信号を受けて
交流信号成分を除去して電圧制御発振器の電圧制御入力
端に供給するローパスフィルタを追加して設ける請求項
1、2、3、又は4記載の精密電圧発生装置。 - 【請求項9】 加算器が出力する直流電圧信号を受けて
交流信号成分を除去して外部に精密電圧として出力する
ローパスフィルタを追加して設ける請求項1、2、3、
又は4記載の精密電圧発生装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9066560A JPH10260742A (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 精密電圧発生装置 |
US09/035,406 US6091281A (en) | 1997-03-19 | 1998-03-05 | High precision reference voltage generator |
CA002231763A CA2231763A1 (en) | 1997-03-19 | 1998-03-11 | High precision reference voltage generator |
DE19811567A DE19811567C2 (de) | 1997-03-19 | 1998-03-17 | Präzisionsreferenzspannungsgenerator |
FR9803299A FR2762107A1 (fr) | 1997-03-19 | 1998-03-18 | Generateur de tension de haute precision |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9066560A JPH10260742A (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 精密電圧発生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10260742A true JPH10260742A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13319451
Family Applications (1)
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