JP3885580B2 - VCO device, tuner and communication system using this VCO device - Google Patents

Description

【０００５】
が生じる。このＬＣ共振で生じた信号が、バイアス抵抗１３５でバイアスされてトランジスタ１４０に入力され、トランジスタ１４０により正帰還で発振した出力発振周波数ｆｏｕｔが、ＶＣＯ回路１００の出力端子１５０から出力される。従って、この
【０００６】
【数２】

【０００７】
の変化幅を大きくすることで、ＶＣＯ装置の広帯域化が図れる。この出力発振周波数ｆｏｕｔの変化幅を大きくするためには、合成容量値Ｃｔｏｔａｌの変化幅を大きくすればよい。また、この合成容量値Ｃｔｏｔａｌの変化幅を大きくするためにはバリキャップダイオード１１０に入力される制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化幅に対するバリキャップダイオード１１０の容量値Ｃｖｄの変化幅とコンデンサ１２０の容量値Ｃｓを大きくすればよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すＶＣＯ装置を用いて出力端子１５０からの出力発振周波数ｆｏｕｔの広帯域化を図ろうとすると、どうしても制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化幅に対する合成容量値Ｃｔｏｔａｌ（＝Ｃｓ・Ｃｖｄ）／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ））の変化幅を大きくしなければならない。その動作を図５を用いて、比較のために狭帯域の発振をさせる場合とともに説明する。出力発振周波数が狭帯域（ｆｏｕｔ１からｆｏｕｔ２）の場合は、バリキャップダイオード１１０へ最大制御電圧値Ｖｃｏｎｔ ｍａｘを印加し、合成容量値がＣｔｏｔａｌ１の時、出力発振周波数がｆｏｕｔ１となり、最小制御電圧値Ｖｃｏｎｔ ｍｉｎを印加し、合成容量値がＣｔｏｔａｌの時、出力発振周波数がｆｏｕｔ２となり、出力発振周波数ｆｏｕｔ２に対する出力発振周波数ｆｏｕｔ１の変化比は以下の（数３）に示すようになる。
【０００９】
【数３】

【００１０】
また、出力発振周波数が広帯域（ｆｏｕｔ３からｆｏｕｔ４）の場合は、バリキャップダイオード１１０へ最大制御電圧Ｖｃｏｎｔ ｍａｘを印加し、合成容量値がＣｔｏｔａｌ３の時、出力発振周波数がｆｏｕｔ３となり、最小制御電圧値Ｖｃｏｎｔ ｍｉｎを印加し、合成容量値がＣｔｏｔａｌ４の時、出力発振周波数ｆｏｕｔ４となり、出力発振周波数ｆｏｕｔ４に対する出力発振周波数ｆｏｕｔ３の変化比は以下の（数４）に示すようになる。
【００１１】
【数４】

【００１２】
すなわち、出力発振周波数の帯域幅が狭くてもよい場合はバリキャップダイオード１１０の制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化に対する合成容量値Ｃｔｏｔａｌの変化幅も小さくなるため、所定の出力発振周波数にロック後、電源電圧の変動や温度変化による前記出力発振周波数のずれが発生しても容易に安定、かつ、高精度に補正できる。従って、低雑音化の達成も容易である。しかし、出力発振周波数の帯域幅を広くしなければならない場合は、バリキャップダイオード１１０の制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化に対する合成容量値Ｃｔｏｔａｌの変化幅もどうしても大きくしなければならない。従って、所定の出力発振周波数にロック後、電源電圧の変動や温度変化等による前記出力発振周波数のずれが発生した時、バリキャップダイオード１１０の制御電圧Ｖｃｏｎｔを用いて容易に安定、かつ、高精度に前記出力発振周波数のずれを補正することが困難であり、結果としてＶＣＯ装置の位相雑音が大きくなるという課題を有していた。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、出力発振周波数の広帯域化と低雑音化の両方を達成するＶＣＯ装置、このＶＣＯ装置を用いたチューナ及び通信システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明のＶＣＯ装置は、チャージポンプ回路と、このチャージポンプ回路の出力電圧が入力される電圧調整回路と、所定の容量値（Ｃｓ）になるようにＤＣ成分を除去するためのコンデンサを少なくとも２つ以上並列に配置しコンデンサネットワークと所定の容量値（Ｃｖｄ）になるようにバリキャップダイオードを少なくとも２つ以上並列に配置しバリキャップダイオードネットワークの前記コンデンサとバリキャップダイオードの各々が互いに直列に接続される点に前記電圧調整回路の複数の出力電圧が各々入力され、所定の合成容量値｛Ｃｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）｝となる合成容量ネットワーク部を有したＶＣＯ回路と、この合成容量値｛Ｃｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）｝に基づき共振回路によって規定された所定の出力発振周波数と参照周波数が入力される位相比較回路と、この位相比較回路の出力が入力され、出力が前記電圧調整回路に入力されるロック検出回路とを備え、前記位相比較回路の出力が所定値を超える場合は前記電圧調整回路の出力電圧により前記バリキャップダイオードの各々の制御電圧が可変され、前記位相比較回路の出力が所定値以下になる場合は前記ロック検出回路より前記電圧調整回路に前記ＶＣＯ回路の出力発振周波数がロックされたことを通知し、この通知に従って前記電圧調整回路を用いて少なくとも前記バリキャップダイオードの内の１つは制御電圧が可変できるようにし、かつ、残りの前記バリキャップダイオードはロック検出時の制御電圧に固定するように構成されている。
【００１５】
この構成により、出力発振周波数の広帯域化と低雑音化の両方を達成したＶＣＯ装置が実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、チャージポンプ回路と、このチャージポンプ回路の出力電圧が入力される電圧調整回路と、所定の容量値（Ｃｓ）になるようにＤＣ成分を除去するためのコンデンサを少なくとも２つ以上並列に配置しコンデンサネットワークと所定の容量値（Ｃｖｄ）になるようにバリキャップダイオードを少なくとも２つ以上並列に配置しバリキャップダイオードネットワークの前記コンデンサとバリキャップダイオードの各々が互いに直列に接続される点に前記電圧調整回路の複数の出力電圧が各々入力され、所定の合成容量値｛Ｃｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）｝となる合成容量ネットワーク部を有したＶＣＯ回路と、この合成容量値｛Ｃｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）｝に基づき共振回路によって規定された所定の出力発振周波数と参照周波数が入力される位相比較回路と、この位相比較回路の出力が入力され、出力が前記電圧調整回路に入力されるロック検出回路とを備え、前記位相比較回路の出力が所定値を超える場合は前記電圧調整回路の出力電圧により前記バリキャップダイオードの各々の制御電圧が可変され、前記位相比較回路の出力が所定値以下になる場合は前記ロック検出回路より前記電圧調整回路に前記ＶＣＯ回路の出力発振周波数がロックされたことを通知し、この通知に従って前記電圧調整回路を用いて少なくとも前記バリキャップダイオードの内の１つは制御電圧が可変できるようにし、かつ、残りの前記バリキャップダイオードはロック検出時の制御電圧に固定するように構成されているため、出力発振周波数の広帯域化と低雑音化（バリキャップダイオードの制御電圧の変化に対する合成容量値Ｃｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）の変化を安定かつ高精度に調整できるため、所定の出力発振周波数にロック後、電源電圧の変動や温度変化による前記周波数のずれが発生しても容易に補正できる。）の両方を図ることができるという作用を有する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、電圧調整回路がボルテージフォロワ回路であるため、チャージポンプ回路の出力電圧に依存せずにバリキャップダイオードの制御電圧を固定するように動作させることができるという作用を有する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、電圧調整回路がＦＥＴとコンデンサにより構成されているため、チャージポンプ回路の出力電圧を遮断し、バリキャップダイオードの制御電圧をコンデンサで固定するように動作させることができるという作用を有する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のＶＣＯ装置をチューナに用いているため、広帯域な放送周波数の範囲を受信できるとともに、所定の放送周波数をロック後に発生する電源電圧の変動や温度変化による所定の放送周波数からのずれを安定、かつ、高精度に補正（すなわち低雑音化）することが可能となり、良好な映像と音声を再生できるという作用を有する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のＶＣＯ装置を通信システムに用いているため、異なる周波数帯域を有する通信規格に対応できるとともに、所定の周波数をロック後に発生する電源電圧の変動や温度変化による所定の周波数からのずれを安定、かつ、高精度に補正（すなわち低雑音化）することが可能となり、良好な映像、音声の再生とデータの送受信ができるという作用を有する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。図１は本発明のＶＣＯ装置を説明するための回路ブロック図、図２は同装置において出力発振周波数がロックする前の制御電圧に対する合成容量値の関係を説明するための図、図３は同装置において出力発振周波数がロックした時の制御電圧に対する合成容量値の関係を説明するための図である。
【００２２】
図１において、１０はチャージポンプ回路、２０はチャージポンプ回路１０の出力電圧が入力される電圧調整回路としてのボルテージフォロワ回路、３０，３１，３２は容量値が所定のＣｓになるように並列に配置されたＤＣ成分を除去するためのコンデンサ、４０，４１，４２は容量値が所定のＣｖｄになるように並列に配置されたバリキャップダイオード、５０はコンデンサ３０，３１，３２の各一端と接続されたインダクタ、６０はバイアス抵抗、６５は発振用トランジスタ、７０はＶＣＯ回路、７５はＶＣＯ回路７０からの出力端子、８０は出力端子７５の出力発振周波数ｆｏｕｔと参照周波数が入力される位相比較回路、８５は位相比較回路８０の出力が入力され、その出力がボルテージフォロワ回路２０に入力されるロック検出回路である。
【００２３】
また、コンデンサ３０〜３２によりコンデンサネットワークが構成され、バリキャップダイオード４０〜４２によりバリキャップダイオードネットワークが構成されている。また、コンデンサネットワークを構成するコンデンサ３０〜３２とバリキャップダイオードネットワークを構成するバリキャップダイオード４０〜４２が、各々直列に接続され、合成容量値がＣｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）になるように合成容量ネットワーク部８６が構成されている。
【００２４】
また、コンデンサ３０とバリキャップダイオード４０の接続点ａ、コンデンサ３１とバリキャップダイオード４１の接続点ｂ及びコンデンサ３２とバリキャップダイオード４２の接続点ｃには、それぞれボルテージフォロワ回路２０の出力電圧が入力されるように接続されている。
【００２５】
また、ＶＣＯ装置は、チャージポンプ回路１０、ボルテージフォロワ回路２０、ＶＣＯ回路７０、位相比較回路８０とロック検出回路８５により構成されている。
【００２６】
次に、ＶＣＯ回路７０の出力端子７５から出力される広帯域な出力発振周波数ｆｏｕｔの動作について、図１、図２を用いて以下に説明する。図２において、横軸は制御電圧Ｖｃｏｎｔ、縦軸は合成容量ネットワーク部８６の合成容量値Ｃｔｏｔａｌである。
【００２７】
例えば、コンデンサ３０，３１，３２の容量、バリキャップダイオード４０，４１，４２の容量、バリキャップダイオード４０，４１，４２の制御電圧Ｖｃｏｎｔ、インダクタ５０の仕様が（表１）に示すような場合、コンデンサ３０，３１，３２が並列に配置されたコンデンサネットワークの容量値Ｃｓは１０ｐＦになる。
【００２８】
【表１】

【００２９】
また、コンデンサ３０，３１，３２とバリキャップダイオード４０，４１，４２の接続点ａ，ｂ，ｃにボルテージフォロワ回路２０より制御電圧Ｖｃｏｎｔ ｍａｘ＝３Ｖがそれぞれ入力された場合、バリキャップダイオード４０，４１，４２が並列に配置されたバリキャップダイオードネットワークの容量値Ｃｖｄは９ｐＦになる。従って、合成容量ネットワーク部８６の合成容量値Ｃｔｏｔａｌ１＝Ｃｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）＝４．７ｐＦになる。この合成容量値Ｃｔｏｔａｌ１＝４．７ｐＦの合成容量ネットワーク部８６とインダクタンス値Ｌ＝５ｎＨのインダクタ５０の共振により出力端子７５から出力発振周波数ｆｏｕｔ１≒１．０３ＧＨｚが得られる。
【００３０】
また、接続点ａ，ｂ，ｃにボルテージフォロワ回路２０より制御電圧Ｖｃｏｎｔ ｍｉｎ＝１Ｖがそれぞれ入力された場合、バリキャップダイオード４０，４１，４２が並列に配置されたバリキャップダイオードネットワークの容量値Ｃｖｄは１．５ｐＦとなり、合成容量ネットワーク部８６の合成容量値Ｃｔｏｔａｌ２＝１．３ｐＦになる。従って、この合成容量値Ｃｔｏｔａｌ２＝１．３ｐＦの合成容量ネットワーク部８６とインダクタンス値Ｌ＝５ｎＨのインダクタンス５０の共振により出力端子７５から出力発振周波数ｆｏｕｔ２≒１．９７ＧＨｚが得られる。
【００３１】
以上のような構成にすることにより、バリキャップダイオード４０，４１，４２の制御電圧Ｖｃｏｎｔを３Ｖ（ｍａｘ．）から１Ｖ（ｍｉｎ．）まで可変する（変化幅△Ｖｃｏｎｔ）と、出力発振周波数がｆｏｕｔ１≒１．０３ＧＨｚ〜ｆｏｕｔ２≒１．９７ＧＨｚのような広帯域化が実現できる。
【００３２】
このように、出力端子７５からの出力発振周波数ｆｏｕｔがロックされるまで（すなわち、位相比較回路８０に参照周波数と出力発振周波数ｆｏｕｔが入力され、位相比較回路８０からの出力が所定値を超える場合）は、バリキャップダイオード４０，４１，４２の制御電圧を可変することで出力発振周波数ｆｏｕｔの広帯域化を図ることができる。
【００３３】
次に、出力端子７５からの出力発振周波数ｆｏｕｔがロックされる場合（すなわち、位相比較回路８０からの出力が所定値以下になる場合）について、その出力発振周波数ｆｏｕｔの動作について、図１、図３を用いて以下に説明する。図３において、横軸、縦軸は図２と同様に、それぞれ制御電圧Ｖｃｏｎｔ、合成容量ネットワーク部８６の合成容量値Ｃｔｏｔａｌであり、図２に示すデータとともに重ねて示している。
【００３４】
例えば、出力発振周波数ｆｏｕｔが１．５ＧＨｚでロックされる（図３において、Ｖｃｏｎｔが○印を付与した値になった時）と、位相比較回路８０からの出力は所定値以下となり、この位相比較回路８０からの出力がロック検出回路８５に入力される。
【００３５】
次に、ロック検出回路８５からボルテージフォロワ回路２０に出力端子７５の出力発振周波数ｆｏｕｔがロックされたことを通知し、この通知に従って接続点ｂ，ｃにボルテージフォロワ回路２０から印加されるバリキャップダイオード４１，４２の制御電圧Ｖｃｏｎｔが出力発振周波数ｆｏｕｔのロック時の値Ｖｃｏｎｔ≒２Ｖに固定され、接続点ａにボルテージフォロワ回路２０から印加されるバリキャップダイオード４０の制御電圧Ｖｃｏｎｔは３Ｖ（ｍａｘ．）から１Ｖ（ｍｉｎ．）まで可変（変化幅△Ｖｃｏｎｔ）できるように構成されている。
【００３６】
例えば、接続点ａに印加される制御電圧Ｖｃｏｎｔ ｍａｘ＝３Ｖが入力される場合は、バリキャップダイオード４０，４１，４２が並列に配置されたバリキャップダイオードネットワークの容量値Ｃｖｄは５ｐＦとなり、合成容量ネットワーク部８６の合成容量値Ｃｔｏｔａｌ３＝３．３ｐＦになる。従って、この合成容量値Ｃｔｏｔａｌ３＝３．３ｐＦの合成容量ネットワーク部８６とインダクタンス値Ｌ＝５ｎＨのインダクタンス５０の共振により出力端子７５からの出力発振周波数ｆｏｕｔ３≒１．２４ＧＨｚが得られる。また、接続点ａに印加される制御電圧Ｖｃｏｎｔ ｍｉｎ＝１Ｖが入力される場合は、バリキャップダイオード４０，４１，４２が並列に配置されたバリキャップダイオードネットワークの容量値Ｃｖｄは２．５ｐＦとなり、合成容量ネットワーク部８６の合成容量値Ｃｔｏｔａｌ４＝２．０ｐＦになる。従って、この合成容量値Ｃｔｏｔａｌ４＝２．０ｐＦの合成容量ネットワーク部８６とインダクタンス値Ｌ＝５ｎＨのインダクタンス５０の共振により出力端子７５からの出力発振周波数ｆｏｕｔ４≒１．５９ＧＨｚが得られる。
【００３７】
このように、出力発振周波数ｆｏｕｔが１．５ＧＨｚにロックされた後は、制御電圧Ｖｃｏｎｔの全変化幅（３Ｖ〜１Ｖ）に対して、バリキャップダイオード４０〜４２により構成されるバリキャップダイオードネットワークの容量値Ｃｖｄが５ｐＦ〜２．５ｐＦの範囲内でしか変化しない。
【００３８】
従って、合成容量ネットワーク部８６の合成容量値Ｃｔｏｔａｌも３．３ｐＦ（Ｃｔｏｔａｌ３）〜２．０ｐＦ（Ｃｔｏｔａｌ４）の範囲内でしか変化しないため、出力発振周波数ｆｏｕｔも１．２４ＧＨｚ（ｆｏｕｔ３）〜１．５９ＧＨｚ（ｆｏｕｔ４）の範囲内でのみ変化する。すなわち、制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化幅に対して、出力発振周波数ｆｏｕｔの変化幅が小さくなるように構成されているため、所定の出力発振周波数ｆｏｕｔにロック後に、電源電圧の変動や温度変化等による前記出力発振周波数ｆｏｕｔのずれが発生した場合にも容易に安定、かつ、高精度に前記出力発振周波数ｆｏｕｔのずれを補正（低雑音化）することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、ＬＣ共振回路を用いる例についてのみ説明してきたが、ＣＲ構成の直列共振回路を用いることも可能である。
【００４０】
また、本実施の形態においては、電圧調整回路としてボルテージフォロワ回路を用いる例についてのみ説明してきたが、ＦＥＴとコンデンサから構成される回路を用いることも可能であり、この構成によるとチャージポンプ回路の出力電圧を遮断し、バリキャップダイオードの制御電圧をコンデンサで固定するように動作させることも可能である。
【００４１】
また、本実施の形態においては、不平衡な発振回路を用いた例について説明したが、差動回路を用いた平衡な発振回路を用いることも当然可能である。
【００４２】
また、本実施の形態において説明したＶＣＯ装置をチューナに用いれば、広帯域な放送周波数の範囲を受信できるとともに、所定の放送周波数にロックした後に発生する電源電圧の変動や温度変化による所定放送周波数からのずれを安定、かつ、高精度に補正（低雑音化）することが可能となり、良好な映像と音を再生できる。
【００４３】
また、本実施の形態において説明したＶＣＯ装置を通信システムに用いれば異なる周波数帯域を有する通信規格に対応できるとともに、所定の周波数をロック後に発生する電源電圧の変動や温度変化による所定の周波数からのずれを安定、かつ、高精度に補正（すなわち低雑音化）することが可能となり、良好な映像、音声の再生とデータの送受信ができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、チャージポンプ回路と、このチャージポンプ回路の出力電圧が入力される電圧調整回路と、所定の容量値（Ｃｓ）になるようにＤＣ成分を除去するためのコンデンサを少なくとも２つ以上並列に配置しコンデンサネットワークと所定の容量値（Ｃｖｄ）になるようにバリキャップダイオードを少なくとも２つ以上並列に配置しバリキャップダイオードネットワークの前記コンデンサとバリキャップダイオードの各々が互いに直列に接続される点に前記電圧調整回路の複数の出力電圧が各々入力され、所定の合成容量値｛Ｃｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）｝となる合成容量ネットワーク部を有したＶＣＯ回路と、この合成容量値｛Ｃｓ・Ｃｖｄ／（Ｃｓ＋Ｃｖｄ）｝に基づき共振回路によって規定された所定の出力発振周波数と参照周波数が入力される位相比較回路と、この位相比較回路の出力が入力され、出力が前記電圧調整回路に入力されるロック検出回路とを備え、前記位相比較回路の出力が所定値を超える場合は前記電圧調整回路の出力電圧により前記バリキャップダイオードの各々の制御電圧が可変され、前記位相比較回路の出力が所定値以下になる場合は前記ロック検出回路より前記電圧調整回路に前記ＶＣＯ回路の出力発振周波数がロックされたことを通知し、この通知に従って前記電圧調整回路を用いて少なくとも前記バリキャップダイオードの内の１つは制御電圧が可変できるようにし、かつ、残りの前記バリキャップダイオードはロック検出時の制御電圧に固定するように構成されているため、出力発振周波数の広帯域化と低雑音化の両方を達成したＶＣＯ装置を実現できる。
【００４５】
また、本発明のＶＣＯ装置をチューナに用いた構成であるため、広帯域な放送周波数の範囲を受信できるとともに、所定の放送周波数をロック後に発生する電源電圧の変動や温度変化による所定の放送周波数からのずれを安定、かつ、高精度に補正（すなわち低雑音化）することが可能となり、良好な映像と音声を再生できるチューナを提供できる。
【００４６】
また、本発明のＶＣＯ装置を通信システムに用いた構成であるため、異なる周波数帯域を有する通信規格に対応できるとともに、所定の周波数をロック後に発生する電源電圧の変動や温度変化による所定の周波数からのずれを安定、かつ、高精度に補正（すなわち低雑音化）することが可能となり、良好な映像、音声の再生とデータの送受信ができる通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＶＣＯ装置の一実施の形態を説明するための回路ブロック図
【図２】同装置における出力発振周波数のロック前の制御電圧と合成容量値の関係を説明する図
【図３】同装置における出力発振周波数のロック後の制御電圧と合成容量値の関係を説明する図
【図４】従来のＶＣＯ装置を説明するための回路ブロック図
【図５】同装置における制御電圧と合成容量値の関係を説明する図
【符号の説明】
１０ チャージポンプ回路
２０ ボルテージフォロワ回路
３０，３１，３２ コンデンサ
４０，４１，４２ バリキャップダイオード
５０ インダクタ
６０ バイアス抵抗
６５ 発振用トランジスタ
７０ ＶＣＯ回路
７５ 出力端子
８０ 位相比較回路
８５ ロック検出回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a VCO device, a tuner using the VCO device, and a communication system.
[0002]
[Prior art]
A block diagram of a conventional broadband VCO device is shown in FIG. In FIG. 4, 90 is a charge pump circuit, 100 is a VCO circuit to which the charge pump circuit 90 is connected, 110 is a varicap diode (capacitance value Cvd) in the VCO circuit 100 to which a voltage output from the charge pump circuit 90 is applied. , 120 is a capacitor (capacitance value Cs) connected in series to DC-cut the control voltage of the varicap diode 110, 130 is an inductor, 135 is a bias resistor of the VCO circuit 100, 140 is an oscillation transistor, and 150 is the VCO circuit 100. Is an output terminal. As described above, the wideband VCO device includes the charge pump circuit 90 and the VCO circuit 100.
[0003]
Next, the operation of the wideband VCO apparatus shown in FIG. 4 will be described below. When a control voltage value Vcont corresponding to a predetermined oscillation frequency is output from the charge pump circuit 90 and this control voltage value Vcont is applied to the varicap diode 110, the varicap diode 110 has a capacitance value corresponding to the control voltage value Vcont. Cvd is shown. The combined capacitance value Ctotal synthesized by the capacitance value Cvd of the varicap diode 110 and the capacitance value Cs of the capacitor 120 is (Cs · Cvd) / (Cs + Cvd). Further, in the resonance circuit based on the condition of the combined capacitance value Ctotal and the inductance value L of the inductor 130,
[0004]
[Expression 1]

[0005]
Occurs. A signal generated by the LC resonance is biased by the bias resistor 135 and input to the transistor 140, and an output oscillation frequency fout oscillated by positive feedback by the transistor 140 is output from the output terminal 150 of the VCO circuit 100. Therefore, this [0006]
[Expression 2]

[0007]
By increasing the change width of VCO, it is possible to widen the bandwidth of the VCO device. In order to increase the change width of the output oscillation frequency fout, the change width of the combined capacitance value Ctotal may be increased. In order to increase the change width of the combined capacitance value Ctotal, the change width of the capacitance value Cvd of the varicap diode 110 and the capacitance value Cs of the capacitor 120 with respect to the change width of the control voltage Vcont input to the varicap diode 110 are set. Just make it bigger.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when trying to increase the bandwidth of the output oscillation frequency fout from the output terminal 150 using the VCO device shown in FIG. 4, the combined capacitance value Ctotal (= Cs · Cvd) / (Cs + Cvd) with respect to the change width of the control voltage Vcont. ) Must be increased. This operation will be described with reference to FIG. 5 together with a case where narrow-band oscillation is performed for comparison. When the output oscillation frequency is a narrow band (fout1 to fout2), the maximum control voltage value Vcont is supplied to the varicap diode 110. When max is applied and the combined capacitance value is Ctotal1, the output oscillation frequency becomes fout1, and the minimum control voltage value Vcont When min is applied and the combined capacitance value is Ctotal, the output oscillation frequency is fout2, and the change ratio of the output oscillation frequency fout1 to the output oscillation frequency fout2 is as shown in the following (Equation 3).
[0009]
[Equation 3]

[0010]
When the output oscillation frequency is a wide band (fout3 to fout4), the maximum control voltage Vcont is supplied to the varicap diode 110. When max is applied and the combined capacitance value is Ctotal3, the output oscillation frequency becomes fout3, and the minimum control voltage value Vcont When min is applied and the combined capacitance value is Ctotal4, the output oscillation frequency fout4 is obtained, and the change ratio of the output oscillation frequency fout3 to the output oscillation frequency fout4 is as shown in the following (Equation 4).
[0011]
[Expression 4]

[0012]
That is, when the bandwidth of the output oscillation frequency may be narrow, the range of change of the combined capacitance value Ctotal with respect to the change of the control voltage Vcont of the varicap diode 110 is also small. Even if the output oscillation frequency shifts due to fluctuation or temperature change, it can be easily and stably corrected with high accuracy. Therefore, it is easy to achieve low noise. However, when the bandwidth of the output oscillation frequency must be increased, the change width of the combined capacitance value Ctotal with respect to the change of the control voltage Vcont of the varicap diode 110 must be increased. Accordingly, when the output oscillation frequency shifts due to fluctuations in power supply voltage, temperature change, etc. after locking to a predetermined output oscillation frequency, the control voltage Vcont of the varicap diode 110 is easily stable and highly accurate. However, it is difficult to correct the deviation of the output oscillation frequency, resulting in a problem that the phase noise of the VCO device increases.
[0013]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a VCO device that achieves both a wide output oscillation frequency and a low noise, a tuner using this VCO device, and a communication system. .
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the VCO device of the present invention removes a DC component such that a charge pump circuit, a voltage adjustment circuit to which the output voltage of the charge pump circuit is input, and a predetermined capacitance value (Cs). The capacitor of the varicap diode network and the varicap diode are arranged by arranging at least two or more varicap diodes in parallel and arranging at least two varicap diodes in parallel so as to have a predetermined capacitance (Cvd) with the capacitor network. Are connected to each other in series with each other, and a plurality of output voltages of the voltage adjusting circuit are inputted to each other, and a VCO circuit having a composite capacity network unit having a predetermined composite capacity value {Cs · Cvd / (Cs + Cvd)} And a resonance circuit based on the combined capacitance value {Cs · Cvd / (Cs + Cvd)}. A phase comparison circuit to which a predetermined predetermined output oscillation frequency and a reference frequency are input, and a lock detection circuit to which an output of the phase comparison circuit is input and an output is input to the voltage adjustment circuit, the phase comparison When the output of the circuit exceeds a predetermined value, the control voltage of each of the varicap diodes is varied by the output voltage of the voltage adjustment circuit, and when the output of the phase comparison circuit is less than the predetermined value, the lock detection circuit Notifying the voltage adjustment circuit that the output oscillation frequency of the VCO circuit is locked, and using the voltage adjustment circuit according to the notification, at least one of the varicap diodes can vary the control voltage; In addition, the remaining varicap diodes are configured to be fixed to the control voltage at the time of detecting the lock.
[0015]
With this configuration, it is possible to realize a VCO device that achieves both a wide output oscillation frequency and low noise.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the first aspect of the present invention, the charge pump circuit, the voltage adjusting circuit to which the output voltage of the charge pump circuit is input, and the DC component are removed so as to have a predetermined capacitance value (Cs). Each of the capacitors and varicap diodes of the varicap diode network is arranged by arranging at least two varicap diodes in parallel and arranging at least two varicap diodes in parallel so as to have a predetermined capacitance (Cvd) with the capacitor network. Are connected to each other in series, and a plurality of output voltages of the voltage adjusting circuit are inputted to each other, and a VCO circuit having a combined capacitance network unit having a predetermined combined capacitance value {Cs · Cvd / (Cs + Cvd)}, Based on the composite capacitance value {Cs · Cvd / (Cs + Cvd)}, a predetermined value defined by the resonance circuit A phase comparison circuit to which an output oscillation frequency and a reference frequency are input; and a lock detection circuit to which an output of the phase comparison circuit is input and an output is input to the voltage adjustment circuit. When the value exceeds the value, the control voltage of each of the varicap diodes is varied by the output voltage of the voltage adjustment circuit, and when the output of the phase comparison circuit becomes a predetermined value or less, the lock detection circuit sends the voltage adjustment circuit to the voltage adjustment circuit. Notifying that the output oscillation frequency of the VCO circuit is locked, and using the voltage adjustment circuit according to the notification, at least one of the varicap diodes can be controlled to be variable, and the remaining voltage The varicap diode is configured to be fixed to the control voltage at the time of lock detection. Sounding (Since the change in the combined capacitance value Cs · Cvd / (Cs + Cvd) with respect to the change in the control voltage of the varicap diode can be adjusted stably and with high accuracy, the power supply voltage fluctuations and temperature changes after locking to the predetermined output oscillation frequency This can be easily corrected even if the frequency shift occurs due to the above).
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the voltage adjustment circuit is a voltage follower circuit, the control voltage of the varicap diode is fixed without depending on the output voltage of the charge pump circuit. It has the effect that it can be operated.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the voltage adjustment circuit is composed of an FET and a capacitor, the output voltage of the charge pump circuit is cut off and the control voltage of the varicap diode is It has the effect that it can be operated to fix.
[0019]
The invention according to claim 4 uses the VCO device according to claim 1 as a tuner, so that it can receive a wide range of broadcast frequencies, and can change the power supply voltage generated after locking a predetermined broadcast frequency. A deviation from a predetermined broadcast frequency due to a temperature change can be stably and highly accurately corrected (that is, noise can be reduced), and an excellent video and audio can be reproduced.
[0020]
Since the VCO device according to claim 1 is used in a communication system, the invention according to claim 5 can cope with communication standards having different frequency bands, and fluctuations in power supply voltage generated after locking a predetermined frequency. In addition, it is possible to stably and highly accurately correct (i.e., reduce noise) a deviation from a predetermined frequency due to a change in temperature or temperature, so that it is possible to perform excellent video and audio reproduction and data transmission / reception.
[0021]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a circuit block diagram for explaining the VCO device of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship of the combined capacitance value to the control voltage before the output oscillation frequency locks in the device, and FIG. It is a figure for demonstrating the relationship of the synthetic capacity value with respect to the control voltage when an output oscillation frequency locks in an apparatus.
[0022]
In FIG. 1, 10 is a charge pump circuit, 20 is a voltage follower circuit as a voltage adjusting circuit to which the output voltage of the charge pump circuit 10 is input, and 30, 31, and 32 are arranged in parallel so that the capacitance value becomes a predetermined Cs. Capacitors for removing the arranged DC components, 40, 41, 42 are varicap diodes arranged in parallel so that the capacitance value becomes a predetermined Cvd, and 50 is connected to one end of each of the capacitors 30, 31, 32. , 60 is a bias resistor, 65 is an oscillation transistor, 70 is a VCO circuit, 75 is an output terminal from the VCO circuit 70, 80 is a phase comparison circuit to which the output oscillation frequency fout of the output terminal 75 and a reference frequency are input. , 85 is the lock detection in which the output of the phase comparison circuit 80 is input and the output is input to the voltage follower circuit 20. It is a road.
[0023]
The capacitors 30 to 32 constitute a capacitor network, and the varicap diodes 40 to 42 constitute a varicap diode network. Also, the capacitors 30 to 32 constituting the capacitor network and the varicap diodes 40 to 42 constituting the varicap diode network are connected in series, and the combined capacitance is Cs · Cvd / (Cs + Cvd). A network unit 86 is configured.
[0024]
The output voltage of the voltage follower circuit 20 is input to a connection point a between the capacitor 30 and the varicap diode 40, a connection point b between the capacitor 31 and the varicap diode 41, and a connection point c between the capacitor 32 and the varicap diode 42, respectively. Connected to be.
[0025]
The VCO device includes a charge pump circuit 10, a voltage follower circuit 20, a VCO circuit 70, a phase comparison circuit 80, and a lock detection circuit 85.
[0026]
Next, the operation of the wideband output oscillation frequency fout output from the output terminal 75 of the VCO circuit 70 will be described below with reference to FIGS. In FIG. 2, the horizontal axis represents the control voltage Vcont, and the vertical axis represents the combined capacitance value Ctotal of the combined capacitance network unit 86.
[0027]
For example, when the capacities of the capacitors 30, 31, 32, the capacities of the varicap diodes 40, 41, 42, the control voltage Vcont of the varicap diodes 40, 41, 42, and the specifications of the inductor 50 are as shown in (Table 1), The capacitance value Cs of the capacitor network in which the capacitors 30, 31, and 32 are arranged in parallel is 10 pF.
[0028]
[Table 1]

[0029]
Further, the control voltage Vcont is supplied from the voltage follower circuit 20 to the connection points a, b, c between the capacitors 30, 31, 32 and the varicap diodes 40, 41, 42. When max = 3 V is input, the capacitance value Cvd of the varicap diode network in which the varicap diodes 40, 41, and 42 are arranged in parallel is 9 pF. Therefore, the combined capacitance value Ctotal1 = Cs · Cvd / (Cs + Cvd) = 4.7 pF of the combined capacitance network unit 86. The output oscillation frequency fout1≈1.03 GHz is obtained from the output terminal 75 by the resonance of the combined capacitance network unit 86 having the combined capacitance value Ctotal1 = 4.7 pF and the inductor 50 having the inductance value L = 5 nH.
[0030]
Further, the control voltage Vcont is supplied from the voltage follower circuit 20 to the connection points a, b, and c. When min = 1V is input, the capacitance value Cvd of the varicap diode network in which the varicap diodes 40, 41, and 42 are arranged in parallel is 1.5 pF, and the combined capacitance value Ctotal2 = 1 of the combined capacitance network unit 86 .3 pF. Therefore, the output oscillation frequency fout2≈1.97 GHz is obtained from the output terminal 75 by the resonance of the combined capacitance network unit 86 having the combined capacitance value Ctotal2 = 1.3 pF and the inductance 50 having the inductance value L = 5 nH.
[0031]
With the above configuration, when the control voltage Vcont of the varicap diodes 40, 41, and 42 is varied from 3 V (max.) To 1 V (min.) (Change width ΔVcont), the output oscillation frequency is fout1. It is possible to realize a broadband such as ≈1.03 GHz to fout2≈1.97 GHz.
[0032]
Thus, until the output oscillation frequency fout from the output terminal 75 is locked (that is, when the reference frequency and the output oscillation frequency fout are input to the phase comparison circuit 80 and the output from the phase comparison circuit 80 exceeds a predetermined value). ) Makes it possible to widen the output oscillation frequency fout by varying the control voltage of the varicap diodes 40, 41, and 42.
[0033]
Next, when the output oscillation frequency fout from the output terminal 75 is locked (that is, when the output from the phase comparison circuit 80 becomes a predetermined value or less), the operation of the output oscillation frequency fout will be described with reference to FIGS. 3 will be described below. 3, the horizontal axis and the vertical axis are the control voltage Vcont and the combined capacitance value Ctotal of the combined capacitance network unit 86, respectively, similarly to FIG. 2, and are shown together with the data shown in FIG.
[0034]
For example, when the output oscillation frequency fout is locked at 1.5 GHz (when Vcont becomes a value given a circle in FIG. 3), the output from the phase comparison circuit 80 becomes a predetermined value or less, and this phase comparison An output from the circuit 80 is input to the lock detection circuit 85.
[0035]
Next, the lock detection circuit 85 notifies the voltage follower circuit 20 that the output oscillation frequency fout of the output terminal 75 has been locked, and the varicap diode applied from the voltage follower circuit 20 to the connection points b and c according to this notification. The control voltage Vcont of 41 and 42 is fixed to a value Vcont≈2V when the output oscillation frequency fout is locked, and the control voltage Vcont of the varicap diode 40 applied from the voltage follower circuit 20 to the connection point a is 3V (max.). From 1 to 1 V (min.) (Variation width ΔVcont).
[0036]
For example, the control voltage Vcont applied to the connection point a When max = 3V is input, the capacitance value Cvd of the varicap diode network in which the varicap diodes 40, 41, 42 are arranged in parallel is 5 pF, and the combined capacitance value Ctotal3 = 3.3 pF of the combined capacitance network unit 86. become. Accordingly, the output oscillation frequency fout3≈1.24 GHz from the output terminal 75 is obtained by the resonance of the combined capacitance network unit 86 having the combined capacitance value Ctotal3 = 3.3 pF and the inductance 50 having the inductance value L = 5 nH. Further, the control voltage Vcont applied to the connection point a When min = 1V is input, the capacitance value Cvd of the varicap diode network in which the varicap diodes 40, 41, 42 are arranged in parallel is 2.5 pF, and the combined capacitance value Ctotal4 = 2 of the combined capacitance network unit 86 0 pF. Accordingly, the output oscillation frequency fout4≈1.59 GHz from the output terminal 75 is obtained by the resonance of the combined capacitance network unit 86 having the combined capacitance value Ctotal4 = 2.0 pF and the inductance 50 having the inductance value L = 5 nH.
[0037]
As described above, after the output oscillation frequency fout is locked to 1.5 GHz, the varicap diode network composed of the varicap diodes 40 to 42 with respect to the total change width (3 V to 1 V) of the control voltage Vcont. The capacitance value Cvd changes only within the range of 5 pF to 2.5 pF.
[0038]
Accordingly, since the composite capacitance value Ctotal of the composite capacitance network unit 86 also changes only within the range of 3.3 pF (Ctotal3) to 2.0 pF (Ctotal4), the output oscillation frequency fout is also 1.24 GHz (fout3) to 1.59 GHz. It changes only within the range of (fout4). That is, since the change width of the output oscillation frequency fout becomes smaller than the change width of the control voltage Vcont, after the lock to the predetermined output oscillation frequency fout, the above-described change due to the fluctuation of the power supply voltage, the temperature change, etc. Even when a deviation of the output oscillation frequency fout occurs, the deviation of the output oscillation frequency fout can be corrected (low noise) easily and with high accuracy.
[0039]
In the present embodiment, only an example using an LC resonance circuit has been described, but a series resonance circuit having a CR configuration can also be used.
[0040]
In the present embodiment, only the example using the voltage follower circuit as the voltage adjustment circuit has been described. However, a circuit including an FET and a capacitor can be used. According to this configuration, the charge pump circuit It is also possible to operate so as to cut off the output voltage and fix the control voltage of the varicap diode with a capacitor.
[0041]
Further, although an example using an unbalanced oscillation circuit has been described in the present embodiment, it is naturally possible to use a balanced oscillation circuit using a differential circuit.
[0042]
Further, if the VCO device described in this embodiment is used for a tuner, a wide range of broadcast frequencies can be received, and power supply voltage fluctuations generated after locking to a predetermined broadcast frequency and a predetermined broadcast frequency due to temperature changes can be used. It is possible to stably and accurately correct the deviation (low noise), and it is possible to reproduce good video and sound.
[0043]
In addition, if the VCO device described in the present embodiment is used in a communication system, it can cope with communication standards having different frequency bands, and the predetermined frequency can be changed from a predetermined frequency due to a change in power supply voltage or a temperature change generated after locking. The shift can be corrected stably and with high accuracy (that is, low noise), and good video and audio reproduction and data transmission / reception can be performed.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes at least a charge pump circuit, a voltage adjusting circuit to which an output voltage of the charge pump circuit is input, and a capacitor for removing a DC component so as to have a predetermined capacitance value (Cs). Two or more varicap diodes are arranged in parallel and at least two varicap diodes are arranged in parallel so as to have a predetermined capacitance (Cvd) with the capacitor network, and each of the capacitors and varicap diodes of the varicap diode network is in series with each other. A VCO circuit having a combined capacitance network unit in which a plurality of output voltages of the voltage adjusting circuit are respectively input to the connected points and become a predetermined combined capacitance value {Cs · Cvd / (Cs + Cvd)}, and the combined capacitance value Predetermined output oscillation defined by the resonance circuit based on {Cs · Cvd / (Cs + Cvd)} A phase comparison circuit to which a wave number and a reference frequency are input; and a lock detection circuit to which an output of the phase comparison circuit is input and an output is input to the voltage adjustment circuit. The output of the phase comparison circuit has a predetermined value. If it exceeds, the control voltage of each of the varicap diodes is varied by the output voltage of the voltage adjustment circuit, and if the output of the phase comparison circuit is below a predetermined value, the lock detection circuit sends the VCO to the voltage adjustment circuit. Informing the fact that the output oscillation frequency of the circuit is locked, and using the voltage adjusting circuit according to the notification, at least one of the varicap diodes can change the control voltage, and the remaining varicaps Since the diode is configured to be fixed at the control voltage at the time of lock detection, both the output oscillation frequency is widened and the noise is reduced. It can be realized VCO device that achieved.
[0045]
In addition, since the VCO device of the present invention is used as a tuner, it can receive a wide range of broadcast frequencies, and from a predetermined broadcast frequency due to fluctuations in power supply voltage and temperature changes generated after locking the predetermined broadcast frequency. It is possible to stably and accurately correct the deviation (that is, to reduce noise), and to provide a tuner that can reproduce good video and audio.
[0046]
In addition, since the VCO device of the present invention is used in a communication system, it can cope with communication standards having different frequency bands, and the predetermined frequency can be changed from a predetermined frequency due to fluctuations in power supply voltage or temperature change generated after locking. Therefore, it is possible to correct the deviation in a stable and highly accurate manner (that is, to reduce noise), and to provide a communication system capable of reproducing video and audio and transmitting / receiving data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram for explaining an embodiment of a VCO device of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between a control voltage before locking an output oscillation frequency and a composite capacitance value in the device. 3 is a diagram for explaining the relationship between the control voltage after locking the output oscillation frequency and the combined capacitance value in the same device. FIG. 4 is a circuit block diagram for explaining a conventional VCO device. Diagram explaining the relationship between composite capacitance values [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Charge pump circuit 20 Voltage follower circuit 30, 31, 32 Capacitors 40, 41, 42 Varicap diode 50 Inductor 60 Bias resistor 65 Oscillation transistor 70 VCO circuit 75 Output terminal 80 Phase comparison circuit 85 Lock detection circuit

Claims (5)

A charge pump circuit;
A voltage adjusting circuit to which the output voltage of the charge pump circuit is input;
A capacitor network in which at least two capacitors for removing DC components are arranged in parallel so as to have a predetermined capacitance value (Cs) and at least two varicap diodes so as to have a predetermined capacitance value (Cvd). or a varicap diode networks arranged in parallel, the capacitor and the varicap diode each predetermined by Rukoto plurality of output voltages are respectively input of the voltage regulator circuit to a point which is connected in series with each other the combined capacitance network unit serving as a combined capacitance value {Cs · Cvd / (Cs + Cvd)} possess, and the VCO circuit for outputting a predetermined oscillation frequency based on the the combined capacitance value {Cs · Cvd / (Cs + Cvd)} ,
A phase comparison circuit to which the oscillation frequency and the reference frequency output from the VCO circuit are input;
An output of this phase comparison circuit is input, and a lock detection circuit is provided in which the output is input to the voltage adjustment circuit,
When the output of the phase comparison circuit exceeds a predetermined value, the control voltage of each of the varicap diodes is varied by the output voltage of the voltage adjustment circuit, and when the output of the phase comparison circuit falls below a predetermined value, the lock The detection circuit notifies the voltage adjustment circuit that the output oscillation frequency of the VCO circuit has been locked, and the control voltage of at least one of the varicap diodes can be varied using the voltage adjustment circuit according to the notification. In addition, the VCO device is configured to fix the remaining varicap diode to a control voltage at the time of detecting lock.   The VCO device according to claim 1, wherein the voltage adjustment circuit is a voltage follower circuit.   The VCO device according to claim 1, wherein the voltage adjustment circuit includes an FET and a capacitor.   A tuner using the VCO device according to claim 1.   A communication system using the VCO device according to claim 1.

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