專利名稱：振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振蕩器，特別是涉及一種包括用于使振子振蕩的振蕩電路的的振蕩器。
背景技術(shù)：
近年來，在便攜式電話的基站、要求stratum3標(biāo)準(zhǔn)的傳送設(shè)備中，需要一種頻率穩(wěn)定度更為精確的振蕩器(例如在stratum3的情況下為士0. 28ppm以內(nèi))。在這些用途中被用作基準(zhǔn)時(shí)鐘源的溫度補(bǔ)償型晶體振蕩器具有如下的特征通過利用電壓控制型振蕩器的控制信號來控制晶體振子(壓電振子)所具有的溫度特性(例如，在由以被稱為AT切的切割角度切出的晶體構(gòu)成的晶體振子中，其溫度特性接近三次函數(shù))，來使相對于溫度的晶體振蕩頻率的變化變小。圖15是表示普通的晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)的圖。在圖15中，晶體振蕩器由晶體振子SS和用于使該晶體振子SS振蕩的振蕩電路部 CC構(gòu)成。該振蕩電路部CC構(gòu)成為具有與晶體振子SS并聯(lián)連接的放大器A和電阻R ；負(fù)載電容元件Ca(電容值CJ，其連接在放大器A的輸入側(cè)與接地側(cè)之間；以及負(fù)載電容元件 Cb (電容值C。b)，其連接在該放大器A的輸出側(cè)與接地側(cè)之間。上述電阻R也被稱為反饋電阻，具有用于決定輸入與輸出的DC動(dòng)作點(diǎn)的功能。在上述結(jié)構(gòu)中，如果負(fù)載電容元件Ca和負(fù)載電容元件Cb是可變電容，則能夠控制振蕩頻率。圖16是表示圖15的晶體振蕩器的等效電路的圖。在圖16中，晶體振子側(cè)SSS是將晶體串聯(lián)等效電容成分Cl (電容值Ca)、晶體串聯(lián)等效電阻成分Rl (電阻值1^)以及晶體串聯(lián)等效電感性成分Ll (電抗值Lu)與晶體端子間電容C0(電容值CJ并聯(lián)連接而成的結(jié)構(gòu)。另一方面，振蕩電路部側(cè)CCS是電阻成分電阻值RKn)與電容成分CL(電容值 Ccl)串聯(lián)連接而成的結(jié)構(gòu)。電阻成分1 是取負(fù)值的負(fù)性電阻成分，利用該負(fù)性電阻成分的電阻值來抵消電阻成分Rl的電阻值，由此能夠構(gòu)成公知的LC振蕩器。此外，電容成分CL是等效電路的振蕩器等效電容成分。該振蕩器等效電容成分CL 的電容值Ca與負(fù)載電容元件Ca的電容值C。a、負(fù)載電容元件Cb的電容值Ca之間的關(guān)系如式(1)所示。Ccl= (CCaXCcb)/(CCa+Ccb)... (1)該式(1)示出了當(dāng)負(fù)載電容元件Ca的電容值較小且負(fù)載電容元件Cb的電容值Ca也較小時(shí)，振蕩器等效電容成分CL的電容值Ca變小的情況。在此，振蕩器等效電容成分CL的電容值Ca與振蕩頻率f之間的關(guān)系如式(2)所不。f = 1/2 31 {Ll1 X Cci X (C⑶+Ccl) / (C⑶+Cci+Ccl) }1/2. . . (2)另外，振蕩頻率f相對于振蕩器等效電容成分CL的值Ca成為圖17所示那樣。
參照圖17可知，相對于振蕩器等效電容成分CL的電容值Ca的增加，振蕩頻率f 大致成反比地減少。在此，圖18示出了提供電壓來作為控制信號的電壓控制型振蕩器的以往例。在圖18中，能夠通過提高(降低)控制信號CS的電壓來使振蕩器等效電容成分的電容值Ca變大(變小)，從而使振蕩頻率f降低(升高)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。并且，在圖18中，當(dāng)輸入控制信號作為控制信號CS以補(bǔ)償晶體振子的振蕩頻率的溫度特性時(shí)，能夠構(gòu)成溫度補(bǔ)償型振蕩器。由AT切晶體構(gòu)成的晶體振子的振蕩頻率的溫度特性接近溫度的三次函數(shù)。通過溫度補(bǔ)償型振蕩器的控制信號CS來進(jìn)行控制，以用上述式( 中的振蕩器等效電容成分的電容值Ca來補(bǔ)償晶體振子的振蕩頻率的溫度特性。由此，能夠使相對于溫度的振蕩頻率f的變化較小。在此，在需要0. 5ppm以下的高精度的振蕩器的情況下，利用以往的方法將晶體振子的振蕩頻率的溫度特性補(bǔ)償至高于三次成分的高次成分。由此，與接近三次函數(shù)的情況相比能夠進(jìn)一步提高精度(例如參照專利文獻(xiàn)2)。圖19示出了由AT切晶體構(gòu)成的晶體振子的振蕩頻率的溫度特性的例子以及利用溫度補(bǔ)償型振蕩器對該溫度特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下的溫度補(bǔ)償后的振蕩頻率的溫度特性的例子。在圖19中，在由AT切晶體構(gòu)成的晶體振子的振蕩頻率中，溫度為Ta時(shí)的振蕩頻率fa比溫度為TO時(shí)的振蕩頻率f0高Δ fa。因此，溫度補(bǔ)償型振蕩器使上述圖17中的振蕩器等效電容成分的電容值Ca從Catl變?yōu)镃aa即變大Δ CLa、且使溫度為Ta時(shí)的振蕩頻率 fa變低八&，由此使振蕩頻率接近《)。另一方面，溫度為Tb時(shí)的振蕩頻率fb比溫度為TO時(shí)的振蕩頻率f0低Δ fb。因此，溫度補(bǔ)償型振蕩器使上述圖17中的振蕩器等效電容成分的電容值CaW Catl變?yōu)镃ab即變小Δ CLb、且使溫度為Tb時(shí)的振蕩頻率fb變高Δ fb,由此使振蕩頻率接近 。溫度補(bǔ)償型振蕩器能夠利用控制信號對溫度各不相同的振蕩器等效電容成分的電容值Ca進(jìn)行控制，從而使相對于溫度的振蕩頻率f的變化較小。專利文獻(xiàn)1 :W02005/006539號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利第4070139號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題在上述圖18的電壓控制型振蕩器中構(gòu)成了溫度補(bǔ)償型振蕩器，但有時(shí)為了在溫度補(bǔ)償后調(diào)整偏移頻率和經(jīng)年變化，要進(jìn)行頻率控制(AFC = Auto Frequency Control 自動(dòng)頻率控制)。在溫度補(bǔ)償后進(jìn)行偏移頻率的調(diào)整、經(jīng)年變化的調(diào)整的情況下，如圖20所示，輸入控制信號作為第一控制信號CSlO以補(bǔ)償晶體振子的振蕩頻率的溫度特性，并且，輸入用于進(jìn)行偏移頻率的調(diào)整、經(jīng)年變化的調(diào)整的AFC控制信號作為第二控制信號CS20。如果構(gòu)成上述那樣的振蕩器，則能夠在溫度補(bǔ)償后進(jìn)行偏移調(diào)整、經(jīng)年變化的調(diào)離整。
在此，期望當(dāng)利用圖20的第二控制信號CS20將振蕩頻率f從f0變大至f 1時(shí)，即使上述式O)中的振蕩器等效電容成分CL的電容值CaS生變化，也能夠如圖21那樣，使每一溫度的振蕩頻率的變化量Δ ·保持固定(AfLO)，從而振蕩頻率f的溫度特性不發(fā)生變化。然而，實(shí)際上存在振蕩頻率f的溫度特性成為圖22所示那樣、溫度補(bǔ)償精度發(fā)生劣化的問題。下面對該原因進(jìn)行說明。利用上述圖20的第一控制信號CSlO對按照溫度不同而各不相同的振蕩器等效電容成分的電容值進(jìn)行調(diào)整，使得電容值為Ca，抵消晶體振子的振蕩頻率f的溫度特性。接著，利用圖20的第二控制信號CS20使振蕩器等效電容成分的電容值變化固定值A(chǔ)CL的量。在這種情況下，對于圖17的振蕩器等效電容成分的電容值Caa，當(dāng)從Caa起變化固定值A(chǔ)CL的量時(shí)，振蕩頻率的變化量為AfLa。另外，對于振蕩器等效電容成分的電容值Catl，當(dāng)從Catl起變化固定值A(chǔ)CL的量時(shí)，振蕩頻率的變化量為Δ Ο。并且，對于振蕩器等效電容成分的電容值Cab，當(dāng)從Cab起變化固定值A(chǔ)CL的量時(shí)，振蕩頻率的變化量為AfLb。根據(jù)圖17可知，振蕩頻率的變化量Af為，振蕩器等效電容成分CL較小時(shí)的振蕩頻率的變化量AfLb比振蕩器等效電容成分CL較大時(shí)的振蕩頻率的變化量AfLa大。因此，在溫度補(bǔ)償型振蕩器利用第一控制信號CSlO將按溫度不同而各不相同的振蕩器等效電容成分的電容值調(diào)整為Ca之后、利用第二控制信號CS20使電容值變化固定值Δ CL的量的情況下，每一溫度的振蕩頻率的變化量Af不固定，從而溫度補(bǔ)償精度劣化。在此，在要求頻率穩(wěn)定度為幾ppm程度的溫度補(bǔ)償型振蕩器中，不易于發(fā)生因第二控制信號CS20的變更而導(dǎo)致溫度補(bǔ)償精度劣化的問題，但在要求頻率穩(wěn)定度為小于等于0. 5ppm程度的溫度補(bǔ)償型振蕩器中有時(shí)會發(fā)生上述問題。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的在于實(shí)現(xiàn)如下一種振蕩器在利用第一控制信號CSlO調(diào)整振蕩頻率之后，再通過第二控制信號CS20改變振蕩頻率的情況下，能夠使因第二控制信號CS20而產(chǎn)生的振蕩頻率的變化量固定。用于解決問題的方案為了達(dá)成上述目的，本案提出了如下所述的技術(shù)。(1) 一種振蕩器，具有用于使振子振蕩的振蕩電路，其特征在于，具備調(diào)整部，其根據(jù)控制信號調(diào)整該振蕩器的振蕩頻率；以及振蕩振幅控制部，其將上述振子的振蕩振幅設(shè)為可變。上述第一方面所述的振蕩器具有用于使振子振蕩的振蕩電路。并且，其調(diào)整部根據(jù)控制信號對該振蕩器的振蕩頻率進(jìn)行調(diào)整。另外，其振蕩振幅控制部將上述振子的振蕩振幅設(shè)為可變。(2)根據(jù)第一方面所述的振蕩器，其特征在于，上述振蕩振幅控制部根據(jù)上述控制信號將上述振子的振蕩振幅設(shè)為可變。上述第二方面所述的振蕩器在第一方面所述的振蕩器中，特別是，上述振蕩振幅控制部根據(jù)上述控制信號將上述振子的振蕩振幅設(shè)為可變。
(3)根據(jù)第一方面或第二方面所述振蕩器，其特征在于，上述調(diào)整部具備第一調(diào)整部，其根據(jù)第一控制信號來調(diào)整上述振蕩頻率；以及第二調(diào)整部，其根據(jù)第二控制信號來調(diào)整上述振蕩頻率。上述第三方面所述的振蕩器在第一方面或第二方面所述的振蕩器中，特別是，其第一調(diào)整部根據(jù)第一控制信號來調(diào)整上述振蕩頻率。另外，其第二調(diào)整部根據(jù)第二控制信號來調(diào)整上述振蕩頻率。(4)根據(jù)第三方面所述的振蕩器，其特征在于，上述第一調(diào)整部是與溫度無關(guān)地使上述振蕩頻率固定的溫度補(bǔ)償用調(diào)整部，上述第二調(diào)整部是能夠選擇任意頻率來作為上述振蕩頻率的AFC用調(diào)整部。上述第四方面所述的振蕩器在第三方面所述的振蕩器中，特別是，該振蕩器的第一調(diào)整部是溫度補(bǔ)償用調(diào)整部，其與溫度無關(guān)地使上述振蕩頻率固定。另外，該振蕩器的第二調(diào)整部是AFC用調(diào)整部，其能夠選擇任意頻率來作為上述振蕩頻率。(5)根據(jù)第一方面至第四方面中的任一項(xiàng)所述的振蕩器，其特征在于，上述振蕩振幅控制部是將振蕩振幅設(shè)為可變的振蕩振幅限幅單元。上述第五方面所述的振蕩器在第一方面至第四方面中的任一項(xiàng)所述的振蕩器中， 特別是，上述振蕩振幅控制部是振蕩振幅限幅單元，其將振蕩振幅設(shè)為可變。(6)根據(jù)第一方面至第四方面中的任一項(xiàng)所述的振蕩器，其特征在于，上述振蕩振幅控制部是調(diào)整振蕩段的電流的振蕩段電流調(diào)整部。上述第六方面所述的振蕩器在第一方面至第四方面中的任一項(xiàng)所述的振蕩器中， 特別是，上述振蕩振幅控制部是振蕩段電流調(diào)整部，其調(diào)整振蕩段的電流。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)如下的一種振蕩器在利用第一控制信號CSlO調(diào)整振蕩頻率之后，再利用第二控制信號CS20改變振蕩頻率的情況下，能夠使因第二控制信號CS20而產(chǎn)生的振蕩頻率的變化量固定。


圖1是表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖2是表示作為圖1的電壓控制型振蕩器的結(jié)構(gòu)要素的可變電容元件的結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是在施加于圖2的可變電容元件的柵極的控制信號的電壓與晶體振子的端子的輸出信號的振幅之間的關(guān)系中表示振蕩頻率f的變化的特性圖。圖4是例示了假定的某種條件下，相對于第一控制信號的變化的振蕩器的振蕩頻率的變化情況的圖。圖5是例示了在假定的某種條件下，使晶體振子的端子電壓的振幅變大時(shí)，相對于第一控制信號的變化的振蕩頻率的變化情況的圖。圖6是例示了假定的某種條件下，相對于第二控制信號的變化的振蕩器的振蕩頻率的變化情況的圖。圖7是例示了在假定的某種條件下，使晶體振子的端子電壓的振幅變大時(shí)，相對于第二控制信號的變化的振蕩頻率的變化情況的圖。
圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖9是表示圖8的電路中的放大器的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖10是表示圖8的電路中的放大器的另一個(gè)結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖11是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖12是表示使用發(fā)射極跟隨電路作為振幅限幅電路的一例的電路圖。圖13是表示使用源極跟隨電路作為振幅限幅電路的一例的電路圖。圖14是表示振蕩段電流調(diào)整電路的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖15是表示普通的晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)的圖。圖16是表示圖15的晶體振蕩器的等效電路的圖。圖17是表示相對于振蕩器等效電容的振蕩頻率的變化的圖。圖18是表示電壓控制型振蕩器的以往例的電路圖。圖19是表示AT切晶體的振蕩頻率的溫度特性的例子以及利用溫度補(bǔ)償型振蕩器對該溫度特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)的振蕩頻率的溫度特性的例子的圖。圖20是表示輸入控制信號作為第一控制信號以補(bǔ)償晶體振子的振蕩頻率的溫度特性、輸入AFC控制信號作為第二控制信號的溫度補(bǔ)償振蕩器的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖21是表示在利用圖20的溫度補(bǔ)償型振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償后對偏移、經(jīng)年變化進(jìn)行調(diào)整時(shí)，所期待的振蕩頻率的溫度特性的例子的圖。圖22是表示在利用圖20的溫度補(bǔ)償型振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償后對偏移、經(jīng)年變化進(jìn)行調(diào)整時(shí)，實(shí)際的振蕩頻率的溫度特性的例子的圖。
具體實(shí)施例方式下面，通過參照附圖詳述本發(fā)明的實(shí)施方式來使本發(fā)明更清楚。(第一實(shí)施方式)圖1是表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖1中，關(guān)于該電壓控制型振蕩器，由晶體振子SS和用于使該晶體振子SS振蕩的振蕩電路部CC構(gòu)成的振蕩器與振幅限幅電路LM相連接。振蕩電路部CC構(gòu)成為包括反饋電阻R、可變電容元件MA1、MA2、MB1、MB2、放大器 A、生成第一控制信號Vl的第一控制信號生成電路CSl以及生成第二控制信號V2的第二控制信號生成電路CS2。并且，將由第二控制信號生成電路CS2生成的第二控制信號V2作為用于控制該振幅限制動(dòng)作方式的信號來提供給振幅限幅電路LM。第一控制信號生成電路和可變電容元件MAI、MBl是與溫度無關(guān)地使振蕩頻率固定的溫度補(bǔ)償用調(diào)整電路，第二控制信號生成電路和可變電容元件MA2、MB2是能夠選擇任意頻率作為振蕩頻率的AFC用調(diào)整電路。在圖1的實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器中，振蕩電路部CC是根據(jù)控制信號來構(gòu)成調(diào)整該振蕩器的振蕩頻率的調(diào)整部，振幅限幅電路LM構(gòu)成了將振子的振蕩振幅設(shè)為可變的振蕩振幅控制部。圖2是表示作為圖1的電壓控制型振蕩器的結(jié)構(gòu)要素的可變電容元件MAI、MA2、 MBl以及MB2的結(jié)構(gòu)例的圖。
在圖2中，可變電容元件MA1、MA2、MB1以及MB2是MOS晶體管。在構(gòu)成該可變電容元件的MOS晶體管中，對柵極G施加來自控制信號生成電路 CS (在這種情況下為第一控制信號生成電路CSl或第二控制信號生成電路Cs》的控制信號 V (在這種情況下為第一控制信號Vl或第二控制信號V2)。另外，構(gòu)成可變電容元件的MOS晶體管的源極S與晶體振子SS的任一端子相連接，并輸出振蕩頻率f的輸出信號。在此，將晶體振子SS的一個(gè)端子的端子電壓表示為Va， 將另一個(gè)端子的端子電壓表示為Vb。對構(gòu)成可變電容元件的MOS晶體管的本體B施加基準(zhǔn)電壓(例如接地電位)。在本例中，構(gòu)成可變電容元件的MOS晶體管的漏極D沒有連接對象，但能夠采用將該漏極D與源極S相連接的結(jié)構(gòu)。在圖2那樣的可變電容元件(圖1的MAI、MA2、MBU MB2)中，在認(rèn)為基于控制信號的振蕩頻率f的變化僅在單側(cè)可變電容元件處的情況下，振蕩頻率f的變化與控制信號的電壓的大小和晶體振子的端子的輸出信號的振幅的大小相對應(yīng)。圖3是在施加于圖2的可變電容元件的柵極G的控制信號的電壓與圖2的可變電容元件的源極S(即晶體振子的端子)的輸出信號的振幅之間的關(guān)系中，表示振蕩頻率f的變化的特性圖。圖3的(a)例示了在圖2的可變電容元件中，相對于控制信號的電壓的變化量的振蕩頻率f的變化情況。圖3的(b)例示了在圖2的可變電容元件中，晶體振子的端子的輸出信號的電壓隨時(shí)間變化的情況。參照圖3來說明虛線所示的振蕩頻率f的變化。當(dāng)控制信號的電壓小于等于輸出信號的從低電平升高閾值電壓Vth而得到的電位時(shí)，即在相當(dāng)于圖3的(a)的區(qū)間⑴的情況下，MOS晶體管為不能形成溝道而總是截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，振蕩器等效電容CL不發(fā)生變化，因而，振蕩頻率f為固定。接著，當(dāng)控制信號的電壓大于等于輸出信號的從低電平升高上述閾值電壓Vth而得到的電位且小于等于輸出信號的從高電平升高上述閾值電壓Vth而得到的電位時(shí)，即， 在相當(dāng)于圖3的(a)的區(qū)間(2)的情況下，MOS晶體管為周期性地反復(fù)不能形成溝道的截止?fàn)顟B(tài)和能夠形成溝道的導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，控制信號的電壓越大，能夠形成溝道的導(dǎo)通狀態(tài)的比例越大。因此，隨著增大控制信號的電壓，振蕩器等效電容CL變大，振蕩頻率f變低。并且，當(dāng)控制信號的電壓大于等于輸出信號的從高電平升高上述閾值電壓Vth而得到的電位時(shí)，即在相當(dāng)于圖3的(a)的區(qū)間(3)的情況下，MOS晶體管能夠形成溝道而總為導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，振蕩器等效電容CL不發(fā)生變化，振蕩頻率f為固定。在此，如圖3的(b)所示，考慮利用振幅限幅電路LM將晶體振子的端子的輸出信號的高電平剪短AVb的量以使該高電平從虛線變?yōu)閷?shí)線的情況。在這種情況下，如圖所示，從輸出信號的高電平升高上述閾值電壓Vth而得到的電位的位置向左(即向低電位側(cè))移動(dòng)AVb，因此圖3的(a)的區(qū)間⑵的區(qū)域縮小AVb， 區(qū)間(3)的區(qū)域擴(kuò)大AVb。由此，基于控制信號的振蕩頻率f與晶體振子的端子的輸出信號的振幅的變化相應(yīng)地，如圖3的(a)那樣從虛線變?yōu)閷?shí)線。即，能夠利用振幅限幅電路LM來控制晶體振子的端子電壓的振幅，由此對基于控制信號的振蕩頻率f的變化量Δ f進(jìn)行控制。在以上說明的實(shí)施方式中，如參照圖1進(jìn)行說明那樣，采用了將第二控制信號作為振幅限幅電路LM的輸入的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，在降低第二控制信號的電壓V2而使振蕩器等效電容成分CL變小的情況下，利用第二控制信號使振幅限幅電路LM的極限值變大，以利用振幅限幅電路LM將晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大。另外，在升高第二控制信號的電壓V2而使振蕩器等效電容成分CL變大的情況下， 利用第二控制信號使振幅限幅電路LM的極限值變小，以利用振幅限幅電路LM將晶體振子的端子電壓Vb的振幅變小。如上所述，控制基于第二控制信號的電壓V2的振蕩器等效電容成分CL的變化量 Δ CL，并控制振幅限幅電路LM的極限值，由此能夠使基于第二控制信號的振蕩頻率的變化量AfL的差異變小。在此，考慮為了使振蕩器等效電容成分CL變小而將第二控制信號的電壓由V2變?yōu)閂2’，從而提高振蕩頻率的情況。當(dāng)沒有振幅限幅電路LM時(shí)，振蕩頻率會呈現(xiàn)圖4所示的特性。圖4例示了沒有振幅限幅電路LM、晶體振子的端子電壓Vb的振幅不變時(shí)的、相對于第一控制信號的電壓的變化的振蕩頻率的變化情況。另外，圖5例示了在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大時(shí)的、相對于第一控制信號的變化的振蕩頻率的變化情況。如圖5所示，控制振幅限幅電路LM的極限值，以利用振幅限幅電路LM使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大，由此相對于第一控制信號的電壓變化的振蕩頻率變化不是呈現(xiàn)虛線所示的以往那樣的特性，而是呈現(xiàn)出實(shí)線所示的特性。在這種情況下，通過使第二控制信號的電壓改變而得到的振蕩頻率的變化量Af 為，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘柕碾妷簽閂la時(shí)，振蕩頻率的變化量Af從AfLa變?yōu)锳fLa’；當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘柕碾妷簽閂lO時(shí)，振蕩頻率的變化量Af從AfLO變?yōu)锳fLO’ ；當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘柕碾妷簽閂lb時(shí)，振蕩頻率的變化量Δ f從Δ fLb變?yōu)棣?fLb，。在此，第一控制信號的電壓為Via和Vlb時(shí)的振蕩頻率的變化量AfLa、AfLa’以及Δ fLb、Δ fLb’以第一控制信號的電壓為VlO時(shí)的振蕩頻率的變化量AfLO以及AfLO， 為基準(zhǔn)，形成如下的關(guān)系。Δ fLO- Δ fLa > AfLO' -AfLa' . . . (3)Δ fLb- Δ fLO > Δ fLb，-AfLO' . . . (4)根據(jù)這些式C3)和式(4)可知，在利用第二控制信號使振蕩器等效電容成分CL變小的情況下，將振幅限幅電路LM的極限值變大，以利用振幅限幅電路LM增大晶體振子的端子電壓Vb的振幅，由此，基于與第一控制信號不同的電壓下的第二控制信號的變化的振蕩頻率的變化量Δf的差異變小。即，在圖17中，AfLO、AfLa, Δ fLb之差變小，因此能夠抑制溫度補(bǔ)償?shù)牧踊?。另外，考慮為了使振蕩器等效電容成分CL變大，而將第二控制信號的電壓由V2變?yōu)閂2”，從而降低振蕩頻率的情況。在沒有振幅限幅電路LM的情況下，振蕩頻率會呈現(xiàn)圖6所示的特性。另外，如圖7所示，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，控制振幅限幅電路LM的極限值， 以利用振幅限幅電路LM減小晶體振子的端子電壓Vb的振幅，由此，相對于第一控制信號的電壓變化的振蕩頻率變化不是呈現(xiàn)虛線所示的以往那樣的特性，而是呈現(xiàn)實(shí)線所示的特性。在這種情況下，通過使第二控制信號改變而得到的振蕩頻率的變化量Af為，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘柕碾妷簽閂la時(shí)，振蕩頻率的變化量Af從AfLa變?yōu)锳fLa”；當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘柕碾妷簽閂lO時(shí)，振蕩頻率的變化量Af從AfLO變?yōu)锳fLO”；當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘柕碾妷簽閂lb時(shí)，振蕩頻率的變化量Af從A fLb變?yōu)棣?fLb”。在此，第一控制信號的電壓為Vla和Vlb時(shí)的振蕩頻率的變化量Δ fLa、Δ fLa”以及Δ fLb、Δ fLb”以第一控制信號的電壓為VlO時(shí)的振蕩頻率的變化量AfLO以及AfLO” 為基準(zhǔn)，形成如下的關(guān)系。Δ fLO- Δ fLa > Δ fLO ” - Δ fLa ” …(5)Δ fLb- AfLO > Δ fLb" -AfLO". . . 6)根據(jù)這些式( 和式(6)可知，在利用第二控制信號使振蕩器等效電容成分CL變大的情況下，將振幅限幅電路LM的極限值變小，以利用振幅限幅電路LM減小晶體振子的端子電壓Vb的振幅，由此，基于與第一控制信號不同的電壓下的第二控制信號的變化的振蕩頻率的變化量AfL的差異變小。S卩，在圖17中，Δ fLO、Δ fLa、Δ fLb之差變小，因此能夠抑制溫度補(bǔ)償?shù)牧踊?。另外，通過控制晶體振子的端子電壓Vb的振幅的低電平，也能夠控制基于第二控制信號的振蕩頻率的變化量Δι。因而，通過這種方式也能夠?qū)崿F(xiàn)與上述相同的作用和效^ ο另外，將振幅限幅電路LM與可變電路元件MAI、MA2側(cè)相連接，從而通過控制晶體振子的端子電壓Va的振幅的高電平或低電平，也能夠控制基于第二控制信號的振蕩頻率的變化量Δ ·。因而，通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)與上述相同的作用和效果。另外，如果振幅限幅電路LM能夠進(jìn)行如下的控制動(dòng)作，則無論其自身結(jié)構(gòu)如何都能夠應(yīng)用在以使振蕩器等效電容成分CL變大的方式來使第二控制信號變化的情況下，進(jìn)行控制以使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變小；在以使振蕩器等效電容成分CL變小的方式來使第二控制信號變化的情況下，進(jìn)行控制以使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大。另外，如果振幅限幅電路LM的控制信號能夠進(jìn)行如下的控制動(dòng)作，則無論控制信號如何都能夠應(yīng)用在以使振蕩器等效電容成分CL變大的方式來使第二控制信號變化的情況下，進(jìn)行控制以使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變??；并且，在以使振蕩器等效電容成分CL變小的方式來使第二控制信號變化的情況下，進(jìn)行控制以使晶體振子的端子電壓 Vb的振幅變大。另外，如果振幅限幅電路LM能夠進(jìn)行如下的控制動(dòng)作，則無論其自身結(jié)構(gòu)如何都能夠應(yīng)用在以使振蕩器等效電容成分CL變大的方式來使第二控制信號變化的情況下，進(jìn)行控制以使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變??；在以使振蕩器等效電容成分CL變大的方式來使第二控制信號變化的情況下，進(jìn)行控制以使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大。
(第二實(shí)施方式)圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖8 中，對與上述的圖1相對應(yīng)的部分附加相同的附圖標(biāo)記。第一實(shí)施方式是連接有振幅限幅電路LM的結(jié)構(gòu)，而與此相對，第二實(shí)施方式是連接有振蕩段電流調(diào)整電路IC的結(jié)構(gòu)。另外，例如由圖9所示，放大器A由電流源Is和NPN雙極性晶體管構(gòu)成?；蛘?，例如由圖10所示，放大器A由電流源Is和N型MOSFET (金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管)構(gòu)成。當(dāng)流經(jīng)NPN雙極性晶體管或N型MOSFET的振蕩段電流Iosc較大時(shí)，晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大，反之，當(dāng)振蕩段電流Iosc較小時(shí)，晶體振子的端子電壓Vb的振幅變小。在圖8的電壓控制型振蕩器中，能夠通過振蕩段電流調(diào)整電路IC來調(diào)整振蕩段電流 Iosc0即，能夠進(jìn)行如下操作當(dāng)通過振蕩段電流調(diào)整電路IC施加電流，使得當(dāng)振蕩段電流Iosc變大時(shí)晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大，反之，當(dāng)通過振蕩段電流調(diào)整電路IC 去除電流，使得當(dāng)振蕩段電流Iosc變小時(shí)晶體振子的端子電壓Vb的振幅變小。因而，根據(jù)該第二實(shí)施方式，當(dāng)利用第二控制信號使振蕩器等效電容成分CL變小時(shí)，控制振蕩段電流lose，以通過振蕩段電流調(diào)整電路IC增大晶體振子的端子電壓Vb的振幅，當(dāng)利用第二控制信號使振蕩器等效電容成分CL變大時(shí)，控制振蕩段電流lose，以通過振蕩段電流調(diào)整電路IC減小晶體振子的端子電壓Vb的振幅，由此能夠與第一控制信號的電壓無關(guān)地使基于第二控制信號的振蕩頻率的變化量Af變小。因此，能夠抑制溫度補(bǔ)償精度的劣化。即，能夠?qū)崿F(xiàn)與第一實(shí)施方式相同的效果。另外，將振蕩段電流調(diào)整電路IC連接在可變電容元件MAl、ΜΑ2側(cè)，從而通過控制晶體振子的端子電壓Va的振幅的高電平或低電平，也能夠控制基于第二控制信號的振蕩頻率的變化量Δ ·。因而，通過這種方式也能夠?qū)崿F(xiàn)與上述相同的作用、效果。另外，如果振蕩段電流調(diào)整電路IC能夠進(jìn)行如下的控制動(dòng)作，則無論其自身結(jié)構(gòu)如何都能夠應(yīng)用在以使振蕩器等效電容成分CL變大的方式來使第二控制信號變化的情況下，控制振蕩段電流lose，以使振蕩段電流Iosc變小而使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變?。辉谝允拐袷幤鞯刃щ娙莩煞諧L變小的方式來使第二控制信號變化的情況下，控制振蕩段電流lose，以使振蕩段電流Iosc變大而使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大。另外，如果振蕩段電流調(diào)整電路IC的控制信號能夠進(jìn)行如下的控制動(dòng)作，則無論控制信號如何都能夠應(yīng)用在以使振蕩器等效電容成分CL變大的方式來使第二控制信號變化的情況下，控制振蕩段電流lose，以使振蕩段電流Iosc變小而使晶體振子的端子電壓 Vb的振幅變??；并且，在以使振蕩器等效電容成分CL變小的方式來使第二控制信號變化的情況下，控制振蕩段電流lose，以使振蕩段電流Iosc變大而使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大。另外，如果振蕩段電流調(diào)整電路IC能夠進(jìn)行如下的控制動(dòng)作，則無論其自身結(jié)構(gòu)如何都能夠應(yīng)用在以使振蕩器等效電容成分CL變大的方式來使第二控制信號變化的情況下，控制振蕩段電流lose，以使振蕩段電流Iosc變小而使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變?。辉谝允拐袷幤鞯刃щ娙莩煞諧L變小的方式來使第二控制信號變化的情況下，控制振蕩段電流lose，以使振蕩段電流Iosc變大而使晶體振子的端子電壓Vb的振幅變大。在圖8的實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器中，振蕩電路部CC構(gòu)成了根據(jù)控制信號來調(diào)整該振蕩器的振蕩頻率的調(diào)整部，振蕩段電流調(diào)整電路IC構(gòu)成了將振子的振蕩振幅設(shè)為可變的振蕩振幅控制部。(第三實(shí)施方式)圖11是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖 11中，對與上述的圖1相對應(yīng)的部分附加相同的附圖標(biāo)記。第三實(shí)施方式是將振幅限幅電路LM與振蕩段電流調(diào)整電路IC相連接的結(jié)構(gòu)。在第三實(shí)施方式中，由于具有該結(jié)構(gòu)，因此根據(jù)第二控制信號利用振幅限幅電路 LM和振蕩段電流調(diào)整電路IC來控制晶體振子的端子電壓Vb的振幅，由此能夠?qū)崿F(xiàn)與第一實(shí)施方式相同的效果。在圖11的實(shí)施方式的電壓控制型振蕩器中，振蕩電路部CC構(gòu)成了根據(jù)控制信號來調(diào)整該振蕩器的振蕩頻率的調(diào)整部，振幅限幅電路LM和振蕩段電流調(diào)整電路IC構(gòu)成了將振子的振蕩振幅設(shè)為可變的振蕩振幅控制部。(振幅限幅電路)示意性的說明了適用于上述相關(guān)實(shí)施方式的振幅限幅電路LM，該振幅限幅電路 LM構(gòu)成為表現(xiàn)出如下特性的電路與提供給該電路的輸入的控制信號(第二控制信號V2) 的增加相應(yīng)地，在該電路的輸出顯現(xiàn)的被控制量(晶體振子的端子電壓的振幅)結(jié)果上減少。并且，該電路能夠根據(jù)其額定容量、電路方式等采用多種方式，只需要在確定了實(shí)施本申請發(fā)明的產(chǎn)品規(guī)格的情況下，與該規(guī)格相應(yīng)地進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。作為用于獲得該特性的電路，存在以下電路例如圖12的(a) (b)所示的基于雙極性晶體管的發(fā)射極跟隨電路、或圖13的(a) (b)所示的基于MOSFET的源極跟隨電路。在由圖12的(a) (b)的發(fā)射極跟隨電路構(gòu)成的例子中，利用來自第二控制信號生成電路CS2的控制電壓V2來對晶體管的基極提供可變的輸入電壓Vin (該電壓與該振幅限幅電路所涉及的控制信號相對應(yīng))，發(fā)射極與晶體振子的端子(其電壓與該振幅限幅電路所涉及的上述被控制量相對應(yīng))相連接，集電極與任意電壓相連接。另外，在利用圖13的(a) (b)的源極跟隨電路來構(gòu)成的例子中，利用來自第二控制信號生成電路CS2的控制電壓V2來對MOSFET的柵極提供可變的輸入電壓Vin (該電壓與該振幅限幅電路所涉及的控制信號相對應(yīng))，源極與晶體振子的端子(其電壓與該振幅限幅電路所涉及的上述被控制量相對應(yīng))相連接，集電極與任意的電壓相連接。在利用圖12的(a)的發(fā)射極跟隨電路來構(gòu)成的例子和利用圖13的(a)的源極跟隨電路來構(gòu)成的例子中，如果將該電路與可變電容元件MB1、MB2側(cè)相連接，則能夠?qū)w振子的端子電壓Vb的振幅的高電平進(jìn)行控制。同樣地，在利用圖12的(b)的發(fā)射極跟隨電路來構(gòu)成的例子和利用圖13的(b)的源極跟隨電路來構(gòu)成的例子中，如果將該電路與可變電容元件MB1、MB2側(cè)相連接，則能夠?qū)w振子的端子電壓Vb的振幅的低電平進(jìn)行控制。(振蕩段電流調(diào)整電路)示意性的說明了適用于上述相關(guān)實(shí)施方式的振蕩段電流調(diào)整電路IC，該振蕩段電流調(diào)整電路IC是表現(xiàn)出如下特性的電路與提供給該電路的輸入的控制信號(第二控制信號V2)的增加相應(yīng)地，在該電路的輸出中顯現(xiàn)的被控制量(振蕩段電流Iosc以及晶體振子的端子電壓的振幅)結(jié)果上增加。并且，該電路能夠根據(jù)其額定容量、電路方式等采用多種方式，只需要在確定了實(shí)施本申請發(fā)明的產(chǎn)品規(guī)格時(shí)，與該規(guī)格相應(yīng)地進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。作為用于獲得該特性的電路，例如存在如圖14的(a) (d)那樣的結(jié)構(gòu)的電路。在圖14的(a)的結(jié)構(gòu)例中，除了具有圖9的電流源Is和NPN雙極性晶體管的放大器A之外，還增加了振蕩段電流調(diào)整電路IC。振蕩段電流調(diào)整電路IC具有電流源Isl，其與根據(jù)輸入電壓(控制信號)而流入NPN雙極性晶體管的集電極的電流相加；以及電流源Is2，其減去根據(jù)輸入電壓(控制信號)而流入NPN雙極性晶體管的集電極的電流。在此，振蕩段電流調(diào)整電路IC能夠采用僅使用了其中任一個(gè)電流源的的結(jié)構(gòu)。并且，在參照圖14的(a)進(jìn)行說明的結(jié)構(gòu)例中，流經(jīng) NPN雙極性晶體管的集電極端子Vb的電流與該振蕩段電流調(diào)整電路所涉及的上述被控制量相對應(yīng)。在圖14的(b)的結(jié)構(gòu)例中，除了具有圖10的電流源Is和N型MOSFET的放大器 A之外，還增加了振蕩段電流調(diào)整電路IC。振蕩段電流調(diào)整電路IC具有電流源Isl，其與根據(jù)輸入電壓(控制信號)而流入N型MOSFET的漏極的電流相加；以及電流源Is2，其減去根據(jù)輸入電壓(控制信號)而流入N型MOSFET的漏極的電流。在此，振蕩段電流調(diào)整電路IC能夠采用僅使用了其中任一個(gè)電流源的的結(jié)構(gòu)。并且，在參照圖14的(b)進(jìn)行說明的結(jié)構(gòu)例中，流經(jīng)N型MOSFET的漏極端子Vb的電流與該振蕩段電流調(diào)整電路所涉及的上述被控制量相對應(yīng)。圖14的(c)是表示電流源Isl的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。電流源Isl具備放大器OPl，其一個(gè)輸入端子被提供輸入電壓Vin ；P型M0SFET1 和P型M0SFET2，二者的柵極與放大器OPl的輸出端子相連接；以及可變電阻元件R，其一端與P型M0SFET1的漏極和放大器OPl的另一個(gè)輸入端子相連接，另一端接地。利用來自第二控制信號生成電路CS2的控制電壓V2，使輸入電壓Vin的電壓或可變電阻元件R的電阻值可變。從P型M0SFET2的漏極輸出被加入圖14的(a)的NPN雙極性晶體管的集電極或圖14的(b)的N型MOSFET的漏極上的電流。圖14的(d)是表示電流源Is2的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。電流源Is2具備放大器0P2，其一個(gè)輸入端子被提供輸入電壓Vin ；N型M0SFET1和 N型M0SFET2，二者的柵極與放大器0P2的輸出端子相連接；以及可變電阻元件R，其一端與 N型M0SFET1的漏極和放大器0P2的另一個(gè)輸入端子相連接，另一端與任意電壓Vcont相連接。利用來自第二控制信號生成電路CS2的控制電壓V2，使輸入電壓Vin的電壓或任意電壓Vcont的電壓或可變電阻元件R的電阻值可變。從N型M0SFET2的漏極引入從圖14 的(a)的NPN雙極性晶體管的集電極或圖14的(b)的N型MOSFET的漏極減掉的電流。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠應(yīng)用于包含用于使振子振蕩的振蕩電路的振蕩器。附圖標(biāo)記的說明SS 晶體振子；CC 振蕩電路部；R 反饋電阻；A :放大器；CS1、CS2 控制信號生成電路；MAI、MA2、MBU MB2 可變電容元件；Va 晶體振子(輸入側(cè)電壓)；Vb 晶體振子(輸出側(cè)電壓)；LM 振幅限幅電路；IC 振蕩段電流調(diào)整電路；Ca、Cb 負(fù)載電容元件；Cl 晶體串聯(lián)等效電容成分；Rl 晶體串聯(lián)等效電阻成分；Ll 晶體串聯(lián)等效電感性成分；CO 晶體端子間電容；Rn 負(fù)性電阻成分；CL 振蕩器等效電容成分；Is 電流源；NPN :NPN雙極性晶體管；PNP =PNP雙極性晶體管；匪OS :N型MOSFET ；PMOS :P型MOSFET ；0P1、0P2 放大器
權(quán)利要求
1.一種振蕩器，具有用于使振子振蕩的振蕩電路，該振蕩器的特征在于，具備 調(diào)整部，其根據(jù)控制信號調(diào)整該振蕩器的振蕩頻率；以及振蕩振幅控制部，其將上述振子的振蕩振幅設(shè)為可變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于，上述振蕩振幅控制部根據(jù)上述控制信號將上述振子的振蕩振幅設(shè)為可變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩器，其特征在于， 上述調(diào)整部具備第一調(diào)整部，其根據(jù)第一控制信號來調(diào)整上述振蕩頻率；以及第二調(diào)整部，其根據(jù)第二控制信號來調(diào)整上述振蕩頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振蕩器，其特征在于，上述第一調(diào)整部是與溫度無關(guān)地使上述振蕩頻率固定的溫度補(bǔ)償用調(diào)整部，上述第二調(diào)整部是能夠選擇任意頻率來作為上述振蕩頻率的自動(dòng)頻率控制用調(diào)整部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的振蕩器，其特征在于， 上述振蕩振幅控制部是將振蕩振幅設(shè)為可變的振蕩振幅限幅單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的振蕩器，其特征在于， 上述振蕩振幅控制部是調(diào)整振蕩段的電流的振蕩段電流調(diào)整部。
全文摘要
提供一種振蕩器，在利用第一控制信號對具有用于使振子振蕩的振蕩電路的溫度補(bǔ)償型振蕩器進(jìn)行振蕩頻率的調(diào)整之后，再利用第二控制信號來改變振蕩頻率的情況下，能夠?qū)⒒诘诙刂菩盘柕恼袷庮l率的變化量設(shè)為固定。根據(jù)第一控制信號和第二控制信號來調(diào)整該振蕩器的振蕩頻率，并且增加根據(jù)第二控制信號將上述振子的振蕩振幅設(shè)為可變的振蕩振幅控制部，從而能夠在包括基于第一控制信號的振蕩頻率的調(diào)整域在內(nèi)的寬廣的范圍(整個(gè)區(qū)域)調(diào)整固定的振蕩頻率。
文檔編號H03B5/32GK102365819SQ20108001392
公開日2012年2月29日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者古谷多真美, 根本謙治 申請人:旭化成微電子株式會社