[发明专利]电压控制振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及将电容值根据控制电压而变化的可变电容元件用作压电元件的负荷电容的电压控制振荡器，特别涉及具有较宽的可变频范围且大幅度改善了振荡频率相对于变容控制电压的直线性的电压控制振荡器。

而且本发明还涉及生成施加给这样的电压控制振荡器的控制电压的方法等。

背景技术

以往，使用了压电元件的电压控制振荡器作为各种通信设备和电子设备等的频率信号源而被广泛使用。

而且在较宽的使用温度范围中将振荡频率的偏差抑制得较小，或使频率与基准频率同步进行使用的用途中，使用了可变电容元件的电压控制振荡器被广泛应用，该可变电容元件作为压电元件的负荷电容，其电容值随所施加的直流控制电压而变化。

在这种电压控制振荡器中，要求较宽的可变频范围和振荡频率相对于控制电压的直线性，特别是为了改善振荡频率相对于控制电压的直线性，需要负荷电容相对于控制电压的变化呈线性。

作为这种电压控制振荡器，例如已知有专利文献1和专利文献2所述的技术。

如图17所示，专利文献1所述的电压控制振荡器具有CMOS反相器1、并联连接在CMOS反相器1的输入端子和输出端子之间以构成反馈环的石英振子2、构成反馈环的电阻3、连接在CMOS反相器1的输入侧和输出侧的固定电容4、5、与CMOS反相器1的输入侧固定电容4串联连接且电容值根据被施加的控制电压Vc而变化的可变电容元件6、和偏置用电阻7。

这种结构的电压控制振荡器通过用控制电压Vc来改变与CMOS反相器1的输入侧连接的可变电容元件6的电容值来改变使用石英振子2而产生的振荡频率。

如图18所示，专利文献2所述的电压控制振荡器具有放大电路11、并联连接在放大电路11的输入端子和输出端子之间以构成反馈环的压电元件12、构成反馈环的电阻13、连接在放大电路11的输入侧和输出侧上且电容值根据被施加的控制电压Vc而变化的可变电容元件(变容二极管)14、15、和生成控制电压Vc的频率调整电压产生电路16。

这种结构的电压控制振荡器通过改变连接在压电元件12的两端的可变电容元件14、15的电容值来改变使用压电元件12而产生的振荡频率。而且作为负荷电容使用电容值随控制电压Vc而改变的可变电容元件14、15，用频率调整电压产生电路16来生成控制电压Vc。

专利文献1：日本特开2003-282724号公报

专利文献2：日本特开平10-51238号公报

但是，如图17、18所示，作为使用了可变电容元件的电压控制振荡器，具有在放大电路的输入侧或者输出侧的某一个端子上连接可变电容元件并且在另一个端子上连接固定电容的方式以及在放大电路的两侧端子上连接可变电容元件的方式。

无论何种方式，确定振荡频率的负荷电容CL都成为输入侧电容Cin和输出侧电容Cout的串联电容，通过下式(1)进行表示。

CL＝(Cin×Cout)/(Cin+Cout)...(1)

此处考虑图17和图18所示的电压控制振荡器的振荡频率的可变范围。

如图17所示，当在放大电路的输入侧或者输出侧的某一个端子上连接了可变电容元件的情况下，上述负荷电容成为连接于放大电路的输入侧端子或者输出侧端子中的某一个端子上的可变电容元件的电容和连接于另一个端子上的固定电容的合成电容。

而且，如图18所示，当采用在放大电路的两侧端子上连接了可变电容元件的方式的情况下，负荷电容成为连接于输入侧端子的可变电容元件的电容和连接于输出侧端子上的可变电容元件的电容的合成电容。

因此，根据式(1)，后者的负荷电容的变化量较大。

即，图18所示的在放大电路的输入输出的两侧端子上使用可变电容元件的方式比起图17所示的仅在单侧使用可变电容元件的方式，可以将振荡频率的可变范围取得更宽。

下面，考虑图17和图18所示的电压控制振荡器的振荡频率相对于控制电压的变化的线形性。

如上所述，由于通过负荷电容来确定振荡频率，所以为了使相对于控制电压的振荡频率变化为线性，需要使相对于控制电压的负荷电容变化为线性。

图19表示在图17那样的放大电路的输入侧或者输出侧的某一个端子上连接可变电容元件的方式中，输入侧和输出侧电容相对于控制电压的电容变化的一个例子。