专利名称：频率可控振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及频率可控振荡器或频率可调节振荡器。
典型的温度补偿晶体振荡器具有一个振荡部分及一个温度补偿部分。该振荡部分包括石英晶体谐振器，还包括连接至该石英晶体谐振器、用于产生信号的电路，该信号具有可由控制信号在围绕石英晶体谐振器的谐振频率的一个范围内加以调节的频率。该温度补偿部分包括温度传感器，还包括连接至该温度传感器的电路用于产生取决于温度的信号。温度补偿部分馈送取决于温度的信号至振荡部分作为控制信号，以补偿振荡部分产生的信号频率由于温度产生的变化。
6-276020号日本专利申请公开公报揭示了一种考毕兹型频率可控晶体振荡器。在6-276020日本专利申请中的晶体振荡器在谐振器中仅包括一个变容二极管。而且，仅一个控制信号提供给该变容二极管。由晶体振荡器产生的信号的频率可响应于提供给变容二极管的控制信号而改变。在6-276020号申请中，根据温度传感器的输出信号产生控制信号，以完成对晶体振荡器产生的信号频率的温度补偿。
本发明的目的在于提供一种改进的频率可控振荡器。
本发明的第1方面提供一种频率可控振荡器，它包括产生可控频率信号的第1装置；响应第1控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第2装置；响应独立于所述第1控制信号的第2控制信号，控制由所述第1装置产生的信号频率的第3装置。
本发明第2方面基于第1方面提供一种频率可控振荡器，其中，所述第1控制信号具有数字形式，所述第2装置包括把所述第1控制信号转换成第1控制电压的第1D/A转换器和响应于所述第1控制电压控制所述第1装置产生的信号频率的装置；所述第2控制信号具有数字形式，所述第3装置包括把所述第2控制信号转换为第2控制电压的第2D/A变换器和响应于所述第2控制电压控制所述第1装置产生的信号频率的装置；所述第1D/A变换器具有第1分辨率且所述第2D/A变换器具有不同于所述第1分辨率的第2分辨率。
本发明的第3方面基于第1方面提供一种频率可控振荡器，其中，所述第2装置包括电感及响应于所述第1控制信号选择地短路所述电感的装置。
本发明的第4方面提供一种频率可控振荡器电路，它包括a)频率可控振荡器，它包括产生可控频率信号的第1装置；响应第1控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第2装置；响应独立于所述第1控制信号的第2控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第3装置；b)包括频率可控振荡器的锁相环，其中，所述锁相环的第1部分馈送所述第1控制信号至所述频率可控振荡器；所述锁相环的第2部分接收频率可控振荡器中的所述第1装置产生的信号；所述第2控制信号沿锁相环外侧通路传送至频率可控振荡器。
本发明第5方面提供一种频率可控振荡器电路，它包括a)频率可控振荡器，它包括产生具有可控频率信号的第1装置；响应第1控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第2装置；响应独立于所述第1控制信号的第2控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第3装置；b)产生取决于周围温度的信号的温度传感器；c)第4装置，用于把所述温度传感器产生的信号转换成第1控制信号并把该第1控制信号馈送至频率可控振荡器中的第2装置以对于所述频率可控振荡器中的所述第1装置产生的信号频率提供温度补偿。
本发明的第6方面提供一种频率可控振荡器，它包括含第1变容二极管及第2变容二极管的谐振器；连接至所述谐振器、产生其频率等于所述谐振器谐振频率的信号的第1装置；提供第1控制电压至所述第1变容二极管以响应于该第1控制电压，控制所述第1装置产生的信号频率的第2装置；提供第2控制电压至所述第2变容二极管以响应该第2控制电压控制所述第1装置产生的信号频率的第3装置。
图1是本发明第1实施例的频率可控振荡器的电路图。
图2是本发明第2实施例的频率可控振荡器的电路图。
图3是本发明第3实施例的频率可控振荡器的电路图。
图4是本发明第4实施例的频率可控振荡电路的框图。
图5是本发明第5实施例的频率可控振荡电路的框图。
实施例1参照图1，频率可控振荡器包括分别用于不同控制信号的第1输入端10和第2输入端11。第1输入端10导向电阻12的第1端。电阻12的第2端连接至变容二极管13的阴极、电容器14的第1端和石英晶体振荡器15的第1端。变容二极管13的阳极连接至电阻16的第1端和电容器17的第1端。电阻16的第2端接地。
第2输入端11导向电阻18的第1端。电阻18的第2端连接至电容器17的第2端、变容二极管19的阴极、电容器14的第2端和电容器20的第1端。变容二极管19的阳极和电容器20的第2端接地。
石英晶体谐振器15的第2端连接至电阻21的第1端、电阻22的第1端、电容器23的第1端和NPN晶体管24的基极。电阻21的第2端连接至电阻25的第1端、电容器26的第1端和NPN晶体管27的基极。电阻22的第2端接地。电容器23的第2端连接至电容器28的第1端和电阻29的第1端。电容器28的第2端和电阻29的第2端接地。晶体管24的发射极连接至电阻29的第1端和电容器28的第1端。电阻25的第2端连接电源端30。电容器26的第2端接地。晶体管27的发射极连接晶体管24的集电极。晶体管27的集电极连接电阻31的第1端和电容器32的第1端。电阻31的第2端连接电源端30。电容器32的第2端连接输出端33。电源端30连接直流电源(未图示)的正端。该直流电源的负端接地。
图1的振荡器产生其频率能在围绕石英晶体谐振器15的一个范围内加以调节的信号。由图1振荡器产生的信号也可称为振荡信号。图1振荡器产生的信号频率也可称为振荡信号频率。振荡信号可经输出端33传送至外部设备(未图示)。图1的振荡器具有振荡部分和频率控制部分。振荡部分是考毕兹型。
石英晶体谐振器15、变容二极管13和19及其它部分构成一个有效谐振器或实际谐振器，其谐振频率确定振荡信号频率(图1振荡器产生的信号的频率)。有效谐振器的谐振频率(即振荡信号频率)取决于二极管13和19的电容量。每个二极管13或19的电容量取决于跨接的电压。
第1控制电压施加于第1输入端10和地之间。第1控制电压经电阻12和16传送至变容二极管13。这样，取决于第1控制电压的一个电压提供给变容二极管13二端。于是，变容二极管13的电容量随第1控制电压而改变。这意味着，振荡信号频率能相应于第1控制电压而加以控制或调节。
第2控制电压提供至第2输入端11和地之间。第2控制电压经电阻18传送至变容二极管19。这样，取决于第2控制电压的一个电压提供至变容二极管19的二端。于是，二极管19的电容量相应于第2控制电压而变化。这意味着，振荡信号频率可相应于第2控制电压而加以控制或调节。
最好，变容二极管13和19的特性选择成使第1控制电压与振荡信号频率的关系不同于第2控制电压与振荡信号频率的关系。例如，响应于第1信号电压变化引起的振荡信号频率的变化率不同于响应于第2信号电压变化引起的振荡信号频率的变化率。在这种情况下，振荡信号频率对第1和第2控制电压之一的关系比另一个更灵敏。
图1的振荡器可以修改成振荡信号频率可响应于3个或更多的不同控制电压。变容二极管13和19可以并联。石英谐振器15可用其它型式的谐振器替换。实施例2图2表示本发明的第2实施例，除下述的附加设置外，本实施例与图1的实施例相同。在图2的实施例中，振荡信号频率对第1控制电压比对第2控制电压更灵敏。图2的实施例包括连接至振荡器第1输入端10的低分辨率D/A变换器40及连接至振荡器第2输入端11的高分辨率D/A变换器41。
D/A变换器40接收第1数字控制信号并把它转换成第1控制电压。D/A变换器40输出第1控制电压至第1振荡器输入端10。D/A变换器41接收第2数字控制信号并把它转换成第2控制电压。D/A变换器41输出第2控制电压至第2振荡器输入端11。最好，第1数字控制信号用于确定或选择振荡信号频率可变动的频带。另一方面，第2数字控制信号用于在确定频带内精细地控制或改变振荡信号频率。实施例3参照图3，频率可控振荡器包括分别用于不同控制信号的第1输入端110和第2输入端111。第1输入端110导向电阻112的第1端。电阻112的第2端连接变容二极管113的阴极和电容器114的第1端。变容二极管113的阳极接地。电容器114的第2端连接电感115的第1端和电容器116的第1端。
第2输入端111导向电阻117的第1端。电阻117的第2端连接二极管118的阳极和电容器119的第1端。二极管118的阴极接地。电容器119的第2端连接电感115的第2端和电压120的第1端。电感120的第2端接地。
电容器116的第2端连接电阻121的第1端、电阻122的第1端、电容器123的第1端和NPN晶体管124的基极。电阻121的第2端连接晶体管124的集电极。电阻122的第2端接地。电容器123的第2端连接电容器128的第1端和电阻129的第1端。电容器128的第2端和电阻129的第2端接地。晶体管124的发射极连接电阻129的第1端和电容器128的第1端。晶体管124的发射极还连接电容器133的第1端。电容器133的第2端导向输出端134。电源端130连接电阻131的第1端。晶体管124的集电极连接电阻131的第2端和电容器132的第1端。电容器132的第2端接地。电源端130连接直流电源(未图示)的正端。直流电源负端接地。
图3的振荡器产生频率可控或可变的信号。图3振荡器产生的信号将称为振荡信号。图3振荡器产生的信号频率将称为振荡信号频率。振荡信号可经输出端134传送至外部设备(未图示)。图3振荡器具有振荡部分和频率控制部分。振荡部分是考毕兹型。
变容二极管113、电感115和120及其它部分构成一谐振器，其谐振频率确定振荡信号频率(图3振荡器产生的信号的频率)。谐振器的谐振频率(即振荡信号频率)取决于二极管113的电容量。二极管113的电容量取决于加于其二端的电压。
二极管118用于有选择地相对于RF(射频)信号短路电感120。谐振器的谐振频率，即振荡信号频率，取决于电感120是否被短路。
第1控制电压施加于第1输入端110和地之间。第1控制电压经电阻112传送至变容二极管113。这样，取决于第1控制电压的电压施加于变容二极管113的两端。于是，二极管113的电容量随第1控制电压而变化。这意味着，振荡信号频率可响应于第1控制电压而加以控制或调节。
第2控制电压施加于第2输入端111与地之间。第2控制电压经电阻117传送至二极管118作为偏置电压。第2控制电压可在导通(ON)偏置电平与截止(OFF)偏置电平间变化。当第2控制电压为ON偏置电平时，二极管118处于导通状态，使电感120短路。当第2控制电压为OFF偏置电平时，二极管118处于截止状态，使电感120脱离短路状态。于是，电感120根据第2控制电压而被有选择地短路。这意味着，振荡信号频率可响应于第2控制电压加以改变。
最好，第2控制电压用于改变或选择振荡信号频率可在其中变动的频段。另一方面，第1控制电压用于在该选定的频段内精细地控制或改变振荡信号频率。实施例4参照图4，固定频率振荡器50连接频率合成器51。频率合成器51连接低通滤波器52。低通滤波器52连接频率可控振荡器54。D/A变换器55连接频率可控振荡器54。频率可控振荡器54连接频率合成器51。
振荡器50输出基准信号至频率合成器51。该基准信号具有预定的固定频率。频率合成器51接收频率可控振荡器54的输出信号。该频率合成器51还接收第1数字控制信号(第1频率数据)。频率合成器51包括可变频率分频器，它把频率可控振荡器54的输出信号频率除以取决于第1频率数据的系数。频率合成器51还包括一个把分频器输出信号的相位与基准信号相位比较的相位比较器。频率合成器51中的相位比较器的输出信号馈送至低通滤波器52。低通滤通器52使相位比较器的输出信号成为第1控制电压。低通滤波器52输出第1控制电压至频率可控振荡器54。
图1的频率可控振荡器用作频率可控振荡器54。第1控制电压从低通滤波器52提供给频率可控振荡器54的第1输入端10(参见图1)。另外，第1控制电压也可由低通滤波器52提供给频率可控振荡器54的第2输入端11(参见图1)。频率可控振荡器54产生其频率取决于第1控制电压的信号。频率可控振荡器54输出所产生的信号至频率合成器51。
频率合成器51、低通滤波器52和频率可控振荡器54组成PLL(锁相环)电路。频率可控振荡器54输出振荡信号至外部设备(未图示)。
D/A转换器55接收第2数字控制信号(第2频率数据)并把该第2数字控制信号转换成第2控制电压。D/A转换器55输出第2控制电压至频率可控振荡器54。具体地，D/A转换器55把第2控制电压提供给频率可控振荡器54的第2输入端11(参见图1)。另外，D/A变换器55也可把第2控制电压提供给频率可控振荡器54的第1输入端10(参见图1)。于是，由频率可控振荡器54产生的信号的频率，即振荡信号频率，取决于第2控制电压。
提供给频率合成器51的第1频率数据和提供给D/A变换器55的第2频率数据代表期望频率。振荡信号频率控制为期望频率。最好，提供给D/A变换器55的第2频率数据用于改变频带宽度，振荡信号频率可根据馈送给频率合成器51的第1频率数据在该频带内变化。
应该注意，图3的频率可控振荡器可用作频率可控振荡器54。实施例5参见图5，热敏电阻60与电阻61串联。该热敏电阻60和电阻61的串联组合连至直流电源(未图示)两端。热敏电阻60用作温度传感器。热敏电阻60两端的电压取决于周围温度。该电压也可称为示温电压(temperature-representingvoltage)。
A/D转换器62连接热敏电阻60。A/D转换器62接收示温电压并把它转换成示温数字信号。
ROM(只读存贮器)63连接至A/D转换器62。ROM63存贮预定数据，该数据指示提供温度和第1控制电压间期望关系的表。期望关系设计成以完成对于振荡信号频率的温度补偿。ROM63从A/D变换器62接收示温数字信号作为访问表中数据段的地址信号。ROM63响应该地址信号，输出表示第1控制电压期望值的数字信号。
D/A变换器64连接于ROM63和频率可控振荡器65之间。D/A变换器64从ROM63接收数字信号并把它转换成第1控制电压。D/A变换器64输出第1控制信号至频率可控振荡器65。
图1的频率可控振荡器用作频率可控振荡器65。第1控制电压从D/A变换器64提供给频率可控振荡器65的第1输入端10(参见图1)。另外，第1控制电压也可从D/A变换器64提供给频率可控振荡器65的第2输入端11(参见图1)。频率可控振荡器65产生一个其频率取决于第1控制电压的信号。由频率可控振荡器65产生的信号也称为振荡信号。由频率可控振荡器65产生的信号的频率也可称为振荡信号频率。振荡信号频率对于第1控制电压的相关性设计成对于振荡信号频率提供温度补偿。从而，振荡信号频率与周围温度无关。频率可控振荡器65输出振荡信号至外部设备(未图示)。
频率可控振荡器65接收第2控制电压。具体地，频率可控振荡器65的第2输入端11(参见图1)接收第2控制电压。另外，频率可控振荡器65的第1输入端10(参见图1)也可接收第2控制电压。于是，由频率可控振荡器65产生的信号的频率，即振荡信号频率，取决第2控制电压。最好，第2控制电压用于正向控制或调节振荡信号频率。
应该注意，图3的频率可控振荡器可用作频率可控振荡器65。
权利要求
1.一种频率可控振荡器，其特征在于包括产生可控频率信号的第1装置；响应第1控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第2装置；响应独立于所述第1控制信号的第2控制信号，控制由所述第1装置产生的信号频率的第3装置。
2.如权利要求1所述的频率可控振荡器，其特征在于，所述第1控制信号具有数字形式，所述第2装置包括把所述第1控制信号转换成第1控制电压的第1D/A转换器和响应于所述第1控制电压控制所述第1装置产生的信号频率的装置；所述第2控制信号具有数字形式，所述第3装置包括把所述第2控制信号转换为第2控制电压的第2D/A变换器和响应于所述第2控制电压控制所述第1装置产生的信号频率的装置；所述第1D/A变换器具有第1分辨率且所述第2D/A变换器具有不同于所述第1分辨率的第2分辨率。
3.如权利要求1所述的频率可控振荡器，其特征在于，所述第2装置包括电感及响应于所述第1控制信号选择地短路所述电感的装置。
4.一种频率可控振荡器电路，其特征在于包括a)频率可控振荡器，它包括产生可控频率信号的第1装置；响应第1控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第2装置；响应独立于所述第1控制信号的第2控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第3装置；和b)包括频率可控振荡器的锁相环，其中，所述锁相环的第1部分馈送所述第1控制信号至所述频率可控振荡器；所述锁相环的第2部分接收频率可控振荡器中的所述第1装置产生的信号；所述第2控制信号沿锁相环外侧通路传送至频率可控振荡器。
5.一种频率可控振荡器电路，其特征在于包括a)频率可控振荡器，它包括产生具有可控频率信号的第1装置；响应第1控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第2装置；响应独立于所述第1控制信号的第2控制信号，控制所述第1装置产生的信号频率的第3装置；b)产生取决于周围温度的信号的温度传感器；c)第4装置，用于把所述温度传感器产生的信号转换成第1控制信号并把该第1控制信号馈送至频率可控振荡器中的第2装置以对于所述频率可控振荡器中的所述第1控制装置产生的信号频率提供温度补偿。
6.一种频率可控振荡器，其特征在于包括含第1变容二极管及第2变容二极管的谐振器；连接至所述谐振器、产生其频率等于所述谐振器谐振频率的信号的第1装置；提供第1控制电压至所述第1变容二极管以响应于该第1控制电压，控制所述第1装置产生的信号频率的第2装置；提供第2控制电压至所述第2变容二极管以响应该第2控制电压控制所述第1装置产生的信号频率的第3装置。
全文摘要
本发明揭示一种频率可控振荡器。它具有产生可控频率信号的第1部分;响应于第1控制信号控制所述第1部分产生的信号频率的第2部分;响应独立于所述第1控制信号的第2控制信号,控制所述第1部分产生信号频率的第3部分。具有结构简单、可控频率范围宽及频率精度高的优点。
文档编号H03B1/00GK1175817SQ97116119
公开日1998年3月11日 申请日期1997年7月31日 优先权日1996年8月12日
发明者纳村惠信, 福田秀之 申请人:松下电器产业株式会社