專利名稱：振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種振蕩器，特別涉及一種包含用于使振子振蕩的振蕩電路的振蕩
O
背景技術：
近年來，隨著通信的高速化、終端的高速處理化不斷發(fā)展，要求成為基準的振蕩器 高頻率化。并且，在使用高頻晶體振子的電壓控制晶體振蕩器中，強烈要求將晶體振子的激 勵電平抑制得較低。圖16是表示一般的晶體振蕩器的結構的圖。參照該圖，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構成。振蕩電路部CC具有與晶體振子SS 并聯(lián)連接的放大器A和電阻R ；負載電容元件Ca (電容值CJ，其連接在放大器A的輸入側 與接地側之間；以及負載電容元件Cb (電容值CJ，其連接在放大器A的輸出側與接地側之 間。電阻R也被稱為反饋電阻，用于決定輸入與輸出的DC動作點。在該結構中，如果負載電容元件Ca與負載電容元件Cb是可變電容元件，則能夠控 制振蕩頻率。此外，在此將放大器A的放大率設為gm，將晶體振子SS的晶體電壓振幅設為 Vxtal ο當利用等效電路來表示圖16的結構時，成為圖17的結構。在該圖中，晶體振子側 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Rki)、 以及晶體串聯(lián)等效電感性成分Ll (電抗值Lu)串聯(lián)后與晶體端子間電容CO (電容值Cra)并 聯(lián)連接而成的結構。另一方面，振蕩電路部側CCS是電阻成分Rn(電阻值RKn)與電容成分 CL(電容值Ca)串聯(lián)連接而成的結構。電阻成分Rn是負值的負性電阻成分，利用該負性電 阻成分Rn的電阻值RKn來抵消電阻成分Rl的電阻值Rki，由此能夠構成公知的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。該電容成分CL的電容值 Ccl與負載電容元件Ca的電容值C。a、負載電容元件Cb的電容值Ca之間的關系如式(1)所
7J\ οCcl = (CcaXCcb) / (Cca+Ccb)... (1)根據(jù)式⑴，在負載電容元件Ca的電容值C。a小且負載電容元件Cb的電容值Ca小 的情況下，振蕩器等效電容成分CL的電容值Ca小。另外，晶體振子的激勵電平P如式(2)所示。P = Rei X (Ccl+C⑶)2 X (2 31 f)2 X Vxtal2 [W]. . . (2)根據(jù)式(2)，激勵電平P與頻率f的平方成正比。因此，在使用高頻帶的晶體振子 的情況下，激勵電平P成為較大的值。并且，表示電路的振蕩余量的負性電阻Rn的電阻值 Rsn如式(3)所示。Rsn = -gm/ {Cca X Ccb X (2 JI f)2}…⑶參照式(3)，負性電阻成分Rn的電阻值RKn與頻率的平方成反比，頻率f越高絕對 值越小。因此，在通常的設計中，為了增大負性電阻而將放大率gm設得較大。當將放大率
4gm設得較大時，通常會導致晶體電壓振幅Vxtal的振幅增大到電源電平，因此會使晶體振 子的激勵電平P變大。當激勵電平P變大時，產生晶體振子的壽命縮短等問題。并且，在電壓控制晶體振蕩器中，如果將放大率gm設得較大，則難以擴大振蕩頻 率的可變范圍。下面，對這一點進行說明。電壓控制晶體振蕩器例如構成為圖18所示的結構。在該圖中，將負載電容元件Ca 和負載電容元件Cb都設為可變電容元件。并且，如果根據(jù)控制電壓來控制可變電容元件的 電容，則能夠構成公知的電壓控制振蕩器。即，在降低頻率的情況下增加電容，在提高頻率 的情況下減少電容。此外，在該圖中，在負載電容元件Ca、負載電容元件Cb中分別并聯(lián)附加 寄生電容(該圖中的虛線部分)。圖18的結構的等效電路為圖19所示結構。在該圖中，電容成分CL是等效電路的 振蕩器等效電容成分。在此，振蕩器等效電容成分的電容值Ca與振蕩頻率f之間的關系如 式⑷所示。f = 1/2 31 {Ll1 X Cci X (C⑶+Ccl) / (C⑶+Cci+Ccl) }1/2. . . (4)當為了便于理解而將以比率表示振蕩頻率f的量表示為fL時，如式(5)所示。fL = (f-fs)/fs. . . (5)在此，在式(5)中，頻率fs是晶體振子S S的串聯(lián)諧振頻率，表示為fs = 1/2 31 (Lli X Cci)1/2。將振蕩頻率f、串聯(lián)諧振頻率fs代入到式(5)來近似時，如式(6)所示。fL = [1/2 Ji {Ll1 · Cci · (Cco+Ccl) / (Cco+Ccl + CGL) } 1/2~1/2 π (Lli · Cci)"2]/ {1/2 π (Lli · Cci)} = {Cc1/(Cco+Ccl)+1}1/2-1在此，在多數(shù)情況下Cci < < (Cco+Ccl)，因此 1/2· {Cc1/(Cco+Ccl)}··· (6)在此，關于頻率可變范圍，比較寄生電容等可變電容以外的電容大時與小時的頻 率可變范圍。圖20是表示以比率表示對于振蕩器等效電容成分CL的電容值Ca的振蕩頻率f 的量fL的變化的圖。參照該圖，在振蕩器等效電容成分CL的可變電容以外的電容的值較小的情況下， 通過式(1)得到的電容值Ca也較小，因此頻率可變范圍成為該圖中的AfLl，在振蕩器等 效電容成分CL的可變電容以外的電容的值較大的情況下，通過式⑴得到的電容值Ca也 較大，因此頻率可變范圍成為該圖中的AfL2。也就是說，即使振蕩器等效電容成分CL的電 容值Ca的可變幅度ACa相同，可變電容以外的電容的值越小，頻率可變范圍越大。因此， 當可變電容以外的電容的值較大時，難以擴大頻率可變范圍。然而，在高頻帶中，為了增大電路的負性電阻成分的電阻值Rsn，通常會將放大率 gm設得較大。因而，由于必須將放大器的大小設得較大而使寄生電容變大，因此難以擴大頻 率可變范圍。公開了一種結構用于解決上述那樣的高頻時的晶體振子的激勵電平P與頻率可 變范圍之間的問題(例如參照日本特開2001-308641號公報)。參照圖21來說明該結構。該圖是抑制晶體電壓振幅Vxtal的一般的方法的一例。本例是連接二極管Dl來 抑制晶體電壓振幅Vxtal的結構。在該圖的結構中，在輸出端連接有二極管Dl的正極，在接地端連接有二極管Dl的負極。在該圖的電路結構中，由作為鉗位二極管而連接的二極管Dl的正向壓降來決定 晶體電壓振幅Vxtal，因此能夠減小晶體電壓振幅Vxtal。在此，當將二極管Dl的正向壓降 設為Vf時，成為式(7)。Vxtal=( l/V2)xVf...(7)參照式⑵和式(7)，能夠降低晶體振子的激勵電平P。此外，二極管Dl的正向壓 降Vf例如為0.8 [V]。

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題在圖21的結構中，能夠用上述式(2)來表示晶體振子的激勵電平P。然而，在圖 21的結構中，在負載電容Cb上并聯(lián)連接了二極管的結電容Q3J該圖中的虛線部分)，存在 增加了與該結電容Cdi相應的負載電容這種問題。即，即使在振幅方面能夠改善晶體振子的 激勵電平P，也由于負載電容增加，而導致晶體振子的激勵電平P與電路的振蕩器等效電容 成分CL的增加量相應地惡化，因此存在對于激勵電平P的效果較低這種問題。另外，參照圖20，關于頻率可變范圍，由于電路的振蕩器等效電容成分CL的電容 值Ca增加，因此難以得到較大可變范圍。本發(fā)明是為了解決上述以往技術的問題點而完成的，其目的在于提供一種在使用 了高頻晶體振子的振蕩器中能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求且擴大頻率可變范圍的 振蕩器。用于解決問題的方案本發(fā)明的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，具備負 載電路作為上述振子的負載，該負載電路具有感性并且對振蕩振幅進行限制。根據(jù)這種結 構，能夠滿足振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。上述負載電路也可以包含至少一個有源元件。在包含至少一個有源元件的情況 下，也能夠滿足振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。此外，例如上述有源元件是晶體管。另外，根據(jù)上述晶體管的閾值電壓來實現(xiàn)對上 述振蕩振幅的限制。并且，上述負載電路的輸出阻抗的電抗成分為正。根據(jù)這種結構，能夠 滿足晶體振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。上述負載電路與上述振子的至少一個端子相連接。如果將負載電路連接到振子的 至少一個端子上，則能夠限制電壓變化，能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求。并且，上述負載電路與上述振子并聯(lián)連接。在將負載電路與振子并聯(lián)連接的情況 下，也能夠通過限制電壓變化來滿足晶體振子的激勵電平的要求。上述負載電路的特征在于具有NPN雙極性晶體管，其發(fā)射極與上述振子的端子 相連接，集電極被提供第一規(guī)定電壓；電阻成分，其一端被提供第二規(guī)定電壓，另一端與上 述NPN雙極性晶體管的基極相連接；以及電容成分，其被設于上述NPN雙極性晶體管的發(fā)射 極與基極之間。通過使用該負載電路，能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求并且擴大頻率 可變范圍。上述負載電路的特征在于具有NPN雙極性晶體管，其集電極與上述振子的端子相連接，發(fā)射極被提供第三規(guī)定電壓；電阻成分，其被設于上述NPN雙極性晶體管的集電極與基極之間；以及電容成分， 其被設于上述NPN雙極性晶體管的發(fā)射極與基極之間。通過使用該負載電路，能夠滿足晶 體振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。上述負載電路也可以具有PNP雙極性晶體管，其發(fā)射極與上述振子相連接，集電 極被提供第一規(guī)定電壓；電阻成分，其一端被提供第二規(guī)定電壓，另一端與上述PNP雙極性 晶體管的基極相連接；以及電容成分，其被設于上述PNP雙極性晶體管的發(fā)射極與基極之 間。通過使用該負載電路，能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。上述負載電路也可以具有PNP雙極性晶體管，其集電極與上述振子相連接，發(fā)射 極被提供第三規(guī)定電壓；電阻成分，其被設于上述PNP雙極性晶體管的集電極與基極之間； 以及電容成分，其被設于上述PNP雙極性晶體管的發(fā)射極與基極之間。通過使用該負載電路，能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范 圍。上述負載電路的特征在于具有M0S晶體管，其漏極與上述振子相連接，源極被提 供第四規(guī)定電壓；電阻成分，其被設于上述MOS晶體管的漏極與柵極之間；以及電容成分， 其被設于上述MOS晶體管的源極與柵極之間。上述MOS晶體管可以是N型MOS晶體管。另 外，上述MOS晶體管也可以是P型MOS晶體管。通過使用該負載電路，能夠滿足晶體振子的 激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。上述負載電路的特征在于具有M0S晶體管，其源極與上述振子相連接，漏極被提 供第五規(guī)定電壓；電阻成分，其一端被提供第六規(guī)定電壓，另一端與上述MOS晶體管的柵極 相連接；以及電容成分，其被設于上述MOS晶體管的源極與柵極之間。上述MOS晶體管可以 是N型MOS晶體管。另外，上述MOS晶體管也可以是P型MOS晶體管。通過使用該負載電 路，能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。也可以組合設置兩個上述的負載電路作為上述負載電路。通過組合設置兩個負載 電路，能夠限制電壓變化的上限和下限來滿足晶體振子的激勵電平的要求。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，具備具有感性且對振蕩振幅進行限制的電路作為振子的負載，由此 能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。


圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的振蕩器的結構的電路圖。圖2是表示圖1中的輸出端子的電壓變化的圖。圖3是表示圖1的結構的等效電路的圖。圖4是表示圖3中的虛線部分的等效電路的圖。圖5是表示圖3的結構的等效電路的圖。圖6是表示圖1的結構中的頻率可變范圍的圖。圖7是表示本發(fā)明的第二實施方式的振蕩器的結構的電路圖。圖8是表示圖7中的輸出端子的電壓變化的圖。圖9的(a)是表示使用P型MOS晶體管構成的限幅電路的圖，該圖的(b)是表示使用P型MOS晶體管構成的限幅電路的圖，該圖的(c)是表示使用NPN型雙極性晶體管構 成的限幅電路的圖，該圖的⑷是表示使用NPN型雙極性晶體管構成的限幅電路的圖，該圖 的(e)是表示使用PNP型雙極性晶體管構成的限幅電路的圖，該圖的(f)是表示使用PNP 型雙極性晶體管構成的限幅電路的圖。圖10是表示配置有差動限幅電路的振蕩器的結構例的圖。圖11的(a)是表示配置有其它差動限幅電路的振蕩器的結構例的圖，(b)是表示 配置有兩個差動限幅電路的振蕩器的結構例的圖。圖12是表示配置有其它差動限幅電路的振蕩器的結構例的圖，(a)是表示使用P 型MOS晶體管構成的限幅電路的結構例的圖，(b)是表示使用NPN型雙極性晶體管構成的限 幅電路的結構例的圖，(c)是表示使用PNP型雙極性晶體管構成的限幅電路的結構例的圖。圖13是表示限幅電路的配置例的圖。圖14的(a)是表示設置了對放大器的輸入側電壓的上限進行限制的限幅電路和 對輸出側電壓的上限進行限制的限幅電路的結構的圖，(b)是表示設置了對放大器的輸入 側電壓的下限進行限制的限幅電路和對輸出側電壓的下限進行限制的限幅電路的結構的 圖。圖15的(a)是表示追加了差動限幅電路的結構例的圖，(b)是表示追加了其它差 動限幅電路的結構例的圖，(c)是表示追加了兩個差動限幅電路的結構例的圖。圖16是表示一般的晶體振蕩器的結構例的圖。圖17是表示圖16的結構的等效電路的圖。圖18是表示頻率控制晶體振蕩器的結構例的圖。圖19是表示圖18的結構的等效電路的圖。圖20是表示振蕩頻率相對于振蕩器等效電容的變化的圖。圖21是表示抑制晶體電壓振幅的一般方法的一例的圖。附圖標記說明1、2 :N型MOS晶體管；A 放大器；Ca、Cb 負載電容元件；CC 振蕩電路部；Ccut 電 容器；CL 振蕩器等效電容成分；Cx、Cx2 電容元件；Dl 二極管；Is 電流源；LM1、LM2、LM5、 LM6 限幅電路；LM3、LM4 差動限幅電路;Rx、Rx2 電阻元件；SS 晶體振子。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。此外，在以下說明參照的各圖中，利用 同一附圖標記示出與其它圖同等的部分。(第一實施方式)圖1是表示本發(fā)明的實施方式的振蕩器的結構的電路圖。在該圖中，本實施方式 的振蕩器結構如下作為振蕩器的負載電路，連接有限幅電路LM1，上述振蕩器由晶體振子 SS以及用于使晶體振子SS振蕩的振蕩電路部CC構成。下面，說明晶體振子的情況，但是振子并不限于晶體振子，也可以是SAW振子、陶 瓷振子等。在此，當關注圖1中的限幅電路LMl時，由振蕩而產生的電流從晶體振子的一個端 子通過限幅電路LM1，經(jīng)由電壓源(電壓值VH)再次返回到晶體振子的相反側的一個端子，
8因此限幅電路LMl為晶體振子的負載。限幅電路LMl由N型MOS晶體管1、電阻元件Rx (電阻值Rj以及電容元件Cx (電 容值Cto)構成，該電阻元件Rx連接在N型MOS晶體管1的柵極端子G和漏極端子D之間， 該電容元件Cx連接在N型MOS晶體管1的柵極端子G與源極端子S之間，N型MOS晶體管 1的漏極端子D與放大器A的輸出端子相連接。此外，在N型MOS晶體管1的源極端子S上 連接有電壓值為VH的電壓源。在此，在放大器A的輸出端子的電壓Vb超過N型MOS晶體管1的柵極電壓的閾值 電壓值時，通過限幅電路LMl而被電壓限幅。即，如圖2所示，電壓Vb被限幅在電壓源的電 壓值VH加上N型MOS晶體管1的閾值電壓值VT而得到的電壓值。在此，放大器的輸入端子的電壓Va與輸出端子的電壓Vb相位大致相反且電壓電 平相同，因此晶體電壓振幅Vxtal成為式(8)。Vxtal=( 1/V2)x (VT+VH)…(8)因而，通過調整電壓源的電壓值VH能夠調整晶體電壓振幅Vxtal。也就是說，如果 調整提供給N型MOS晶體管1的源極端子S的電壓值VH，則能夠抑制晶體電壓振幅Vxtal。另一方面，在為了調查晶體振子的激勵電平而描繪圖1結構的等效電路時，成為 圖3所示結構。在該圖中，圖1中的限幅電路LMl的部分能夠表現(xiàn)為電感Lx。當將N型MO S晶體管1的放大率設為gmx時，該電感Lx的值、如下。Llx = (gmx · Rex-1) · Ccx/ {gmx2+ (2 Jif)2 · CCx2}... (9)將該電感Lx的值、與負載電容元件Cb的電容值Ca的并聯(lián)電路設為電容Cb’。在此，在電感Lx的值、與角頻率2 Jif的積即電抗2 π f、的值為正時，電感Lx 看起來等效于線圈。即，限幅電路LMl所具有的電抗呈感性。在式(9)中使限幅電路LMl 所具有的電抗呈感性的條件為Rkx > (1/gmx)。并且，當為了調查本電路的等效電容而對負載電容元件Cb和限幅電路LMl的等效 電路部分(圖3中的虛線部分)進行變形時，成為圖4所示結構。即，能夠將相當于圖3中 的虛線部分的圖4的(a)的電路結構如該圖的(b)所示那樣替換為負載電容元件Cb與負 載電容元件Qx(電容值為-1/、(2 Jif)2)的并聯(lián)電路。進而，該圖的(b)的電路能夠變形 成該圖的(c)那樣。此外，在該圖的(C)中，負載電容元件Cb’的電容值Ca’如下。Ccb' = Ccb-{1/Llx (2 π f)2}... (10)也就是說，成為以與負載電容元件Cb并聯(lián)的方式插入了電感Lx的形式，因此實際 上能視為值小于負載電容元件Cb的電容值Ca的電容值ca’。當根據(jù)這些來表示振蕩器等效電容成分CL’的電容值時，如圖5所示。在該圖中， 振蕩器等效電容成分CL’的電容值Ca如下。Ccl' = (CcaXCcb' )/(CCa+Ca，)··· (11)因此，能夠得到電容值較小的振蕩器等效電容成分CL’。另外，晶體振子的激勵電平P如式(12)所示。P = RkiX (Ccl，+Cco) 2 X (2 31 f)2 X Vxtal' 2 [W]. . . (12)因此，根據(jù)圖1的電路結構，能夠抑制晶體電壓振幅Vxtal和降低振蕩器等效電容 成分CL，因此能夠抑制激勵電平P。
并且，由于振蕩器等效電容成分CL降低，因此頻率可變范圍成為圖6所示那樣。圖6是表示以比率表示對于振蕩器等效電容成分CL’的電容值Ca’的振蕩頻率f 而得到的量fL的變化的圖。參照該圖，在沒有附加限幅電路的情況下的電路結構中，振蕩器等效電容成分在 該圖中的范圍6A內發(fā)生變化，頻率可變范圍成為AfLl的范圍。另一方面，在如圖1那樣 附加了限幅電路LMl的情況下的電路結構中，振蕩器等效電容成分CL’的電容值Ca’在該 圖中的范圍6B內發(fā)生變化，頻率可變范圍成為AfL2的范圍，即使電容值Ca’的可變幅度 ACa’相同，也大于AfLl的范圍。因而，通過附加限幅電路LM1，能夠擴大頻率可變范圍。因此，根據(jù)本實施方式，在使用高頻的晶體振子SS的振蕩器中，能夠滿足晶體振 子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍。(第二實施方式)圖7是表示本發(fā)明的第二實施方式的振蕩器的結構的電路圖。上述第一實施方式 是附加上限限幅電路(即，在連接到放大器A的輸出端子時對該輸出端子的電壓變化的上 限進行限制的電路)而得到的結構，與此相對，在本實施方式中采用進一步附加了下限限 幅電路(即，在連接到放大器A的輸出端子時對該輸出端子的電壓變化的下限進行限制的 電路)而得到的結構。S卩，在該圖中，上限限幅電路LMl和下限限幅電路LM2作為振蕩器的負載而被連 接。本例的限幅電路LM2由N型MOS晶體管2、電容元件Cx2和電阻元件Rx2構成，該電容 元件Cx2連接在N型MOS晶體管2的柵極端子G和源極端子S之間，該電阻元件Rx2連接 在N型MOS晶體管2的柵極端子G上，N型MOS晶體管2的源極端子S與放大器A的輸出 端子相連接。并且，在與N型MOS晶體管2的柵極端子G連接的電阻元件Rx2的另一端上 連接有電壓值VL的電壓源。這樣，由于連接有上下限的限幅電路，因此在放大器的輸出側電壓Vb的振幅超過 N型MOS晶體管1和2的柵極電壓的閾值時，放大器的輸出側電壓Vb通過限幅電路LMl和 LM2而被電壓限幅。即，如圖8所示，電壓Vb的上限被限幅在電壓源的電壓值VH加上N型 MOS晶體管1的閾值電壓值VT而得到的電壓值，并且下限被限幅在電壓源的電壓值VL減去 N型MOS晶體管2的閾值電壓值VT而得到的電壓值。在這種情況下，晶體電壓振幅Vxtal如式(13)所示。Vxtal=C 1 /λ/2)χ {(VH+VT)-(VL-VT)}...(13)在此，能夠任意地設定電壓值VL和電壓值VH，后者也可以是零伏。因此，通過對 提供給N型MOS晶體管1的源極端子S的電壓值VH、以及經(jīng)由電阻元件Rx2而提供給N型 MOS晶體管2的柵極端子G的電壓值VL進行調節(jié)，能夠進一步減小晶體電壓振幅Vxtal。另外，在圖7中，限幅電路LM1、LM2都使用作為有源元件的N型MOS晶體管來構 成，但是也能夠使用P型MOS晶體管來構成。S卩，圖9的(a)是使用P型MOS晶體管構成的 下限限幅電路LM2，該圖的(b)是使用P型MOS晶體管構成的上限限幅電路LM1。如果將它 們連接到振蕩器的輸出端，則能夠限制晶體振子的電壓振幅的下限和上限。另外，也可以使用其它的作為有源元件的雙極性晶體管來構成限幅電路。該圖的 (c)是使用NPN型雙極性晶體管構成的上限限幅電路LM1，該圖的(d)是使用NPN型雙極性 晶體管構成的下限限幅電路LM2。如果將它們連接到振蕩器的輸出端，則能夠限制晶體振子的電壓振幅的上限和下限。該圖的(e)是使用PNP型雙極性晶體管構成的下限限幅電路LM2，該圖的(f)是使 用PNP型雙極性晶體管構成的上限限幅電路LM1。如果將它們連接到振蕩器的輸出端，則能 夠限制晶體振子的電壓振幅的下限和上限。此外，上述第二實施方式是附加了上限限幅電路LMl和下限限幅電路LM2的結構， 與此相對，在僅對電壓Vb的下限進行限幅的情況下，也可以采用僅設置下限限幅電路LM2 的結構。此時，晶體電壓振幅Vxtal如式(14)所示。Vxtal=C 1 ) X (VL-VT) ".(14)在此，能夠任意地設定電壓值VL。因此，通過對經(jīng)由電阻元件Rx 2而提供給N型 MOS晶體管2的柵極端子G的電壓值VL進行調節(jié)，能夠進一步減小晶體電壓振幅Vxtal。在此，在該圖的(d)中，NPN型雙極性晶體管的基極經(jīng)由電阻元件Rx而與電壓源 (電壓值VH)相連接，集電極與正電源相連接，但是也可以代替將集電極連接到正電源而將 集電極連接到電壓源(電壓值VH)。同樣地，在該圖的(f)中，PNP型雙極性晶體管的基極經(jīng)由電阻元件Rx而與電壓 源(電壓值VH)相連接，集電極接地連接，但是也可以代替將集電極接地而將集電極連接到 電壓源(電壓值VH)。同樣地，在該圖的(b)中，P型MOS晶體管的柵極經(jīng)由電阻元件Rx而與電壓源(電 壓值VH)相連接，漏極接地連接，但是也可以代替將漏極接地而將漏極連接到電壓源(電壓 值 VH)。同樣地，在圖7中，限幅電路LM2的N型MOS晶體管2的柵極經(jīng)由電阻元件Rx2而 與電壓源(電壓值VL)相連接，漏極與正電源相連接，但是也可以代替將漏極連接到正電源 而將漏極連接到電壓源(電壓值VL)。(第三實施方式)另外，還能夠將限幅電路配置到晶體振子的端子之間。例如，如圖10所示，也可以 將差動限幅電路L3連接到晶體振子SS的端子之間作為上限限幅電路。但是，需要通過電 流源Is進行直流偏壓N型MOS晶體管1的漏極端子的電位高于源極端子的電位。振蕩中 的電壓Va和Vb的關系為反復進行如下動作當電壓Va要上升時電壓Vb要下降，相反當電 壓Va要下降時電壓Vb要上升。在電壓Va要下降而電壓Vb要上升時，如果電壓Vb-Va超過 N型MOS晶體管的閾值電壓值VT，則電流流過晶體管，因此電壓Va-Vb被限制在成為閾值電 壓值VT的電壓，因此與沒有設置限幅電路LM3的情況相比，能夠減小晶體電壓振幅Vxtal。另外，也可以設置圖11的(a)的差動限幅電路L4作為下限限幅電路。在該圖的 (a)的電路結構中，振蕩中的電壓Va和Vb的關系也是反復進行如下動作當電壓Va要上升 時電壓Vb要下降，相反當電壓Va要下降時電壓Vb要上升。在電壓Va要上升而電壓Vb要 下降時，如果電壓Va-Vb超過N型MOS晶體管的閾值電壓值VT，則電流流過晶體管，因此電 壓Vb-Va被限制在成為閾值電壓值VT的電壓，因此與沒有設置限幅電路LM4的情況相比， 能夠減小晶體電壓振幅Vxtal。并且，如該圖的(b)所示，也可以設置兩個差動限幅電路L3、L4。但是，在這種情 況下，需要設置用于隔直流的電容器Ccut。這樣，由于連接有上下限的限幅電路，因此在放大器的輸出側電壓Vb的振幅超過
11N型MOS晶體管1的柵極電壓的閾值時，放大器的輸出側電壓Vb通過差動限幅電路LM3和 LM4而被電壓限幅。S卩，在電壓Vb-Va要超過限幅電路LM3的N型MOS晶體管的閾值電壓值 VT時，電流流過N型MOS晶體管，電壓被限幅為閾值電壓值VT。另外，在電壓Va-Vb要超過 限幅電路LM4的N型MOS晶體管的閾值電壓值VT時，電流流過N型MOS晶體管，電壓被限 幅為閾值電壓值VT。因而，與圖10以及圖11的(a)的情況相比，能夠進一步減小晶體電壓 振幅Vxtal。在這種情況下，晶體電壓振幅Vxtal如式(15)所示。
權利要求
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，具備負載電路作為上述振子的負載，該負載電路具有感性并且對振蕩振幅進行限制。
2.根據(jù)權利要求1所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路包含至少一個有源元件。
3.根據(jù)權利要求2所述的振蕩器，其特征在于， 上述有源元件是晶體管。
4.根據(jù)權利要求3所述的振蕩器，其特征在于，根據(jù)上述晶體管的閾值電壓來實現(xiàn)對上述振蕩振幅的限制。
5.根據(jù)權利要求1所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路的輸出阻抗的電抗成分為正。
6.根據(jù)權利要求1所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路與上述振子的至少一個端子相連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路與上述振子并聯(lián)連接。
8.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路具有NPN雙極性晶體管，其發(fā)射極與上述振子的端子相連接，集電極被提供第一規(guī)定電壓； 電阻成分，其一端被提供第二規(guī)定電壓，另一端與上述NPN雙極性晶體管的基極相連 接；以及電容成分，其被設于上述NPN雙極性晶體管的發(fā)射極與基極之間。
9.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路具有NPN雙極性晶體管，其集電極與上述振子的端子相連接，發(fā)射極被提供第三規(guī)定電壓； 電阻成分，其被設于上述NPN雙極性晶體管的集電極與基極之間；以及 電容成分，其被設于上述NPN雙極性晶體管的發(fā)射極與基極之間。
10.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路具有PNP雙極性晶體管，其發(fā)射極與上述振子相連接，集電極被提供第一規(guī)定電壓； 電阻成分，其一端被提供第二規(guī)定電壓，另一端與上述PNP雙極性晶體管的基極相連 接；以及電容成分，其被設于上述PNP雙極性晶體管的發(fā)射極與基極之間。
11.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路具有PNP雙極性晶體管，其集電極與上述振子相連接，發(fā)射極被提供第三規(guī)定電壓； 電阻成分，其被設于上述PNP雙極性晶體管的集電極與基極之間；以及 電容成分，其被設于上述PNP雙極性晶體管的發(fā)射極與基極之間。
12.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路具有MOS晶體管，其漏極與上述振子相連接，源極被提供第四規(guī)定電壓；電阻成分，其被設于上述MOS晶體管的漏極與柵極之間；以及 電容成分，其被設于上述MOS晶體管的源極與柵極之間。
13.根據(jù)權利要求12所述的振蕩器，其特征在于， 上述MOS晶體管是N型MOS晶體管。
14.根據(jù)權利要求12所述的振蕩器，其特征在于， 上述MOS晶體管是P型MOS晶體管。
15.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于， 上述負載電路具有MOS晶體管，其源極與上述振子相連接，漏極被提供第五規(guī)定電壓；電阻成分，其一端被提供第六規(guī)定電壓，另一端與上述MOS晶體管的柵極相連接；以及電容成分，其被設于上述MOS晶體管的源極與柵極之間。
16.根據(jù)權利要求15所述的振蕩器，其特征在于， 上述MOS晶體管是N型MOS晶體管。
17.根據(jù)權利要求15所述的振蕩器，其特征在于， 上述MOS晶體管是P型MOS晶體管。
18.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于，作為上述負載電路，具備權利要求9的負載電路、權利要求10的負載電路、權利要求13 的負載電路和權利要求17的負載電路中的至少一個，以及具備權利要求8的負載電路、權 利要求11的負載電路、權利要求14的負載電路和權利要求16的負載電路中的至少一個。
19.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于， 作為上述負載電路，具備權利要求8的負載電路和權利要求9的負載電路。
20.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的振蕩器，其特征在于，作為上述負載電路，具備權利要求10的負載電路和權利要求11的負載電路。
全文摘要
提供一種振蕩器，在使用高頻晶體振子的振蕩器中，實現(xiàn)能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求并且擴大頻率可變范圍的振蕩器。在具有用于使振子(SS)振蕩的振蕩電路(CC)的振蕩器中，設置作為負載電路的限幅電路(LM1)來作為振子(SS)的負載，該作為負載電路的限幅電路(LM1)具有感性，并且對振蕩振幅進行限制。根據(jù)這種結構，通過限幅電路(LM1)的作用，能夠滿足晶體振子的激勵電平的要求，并且擴大頻率可變范圍。
文檔編號H03K3/03GK101971485SQ20098010856
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權日2008年3月13日
發(fā)明者佐藤健一, 山本智晃 申請人:旭化成微電子株式會社