基波/諧波晶體振蕩器的製作方法

2023-06-07 16:14:36 2

專利名稱：基波/諧波晶體振蕩器的製作方法
技術領域：
本發明涉及晶體振蕩器，特別涉及可以使一個晶體振蕩器在基波模式或者諧波模式下振蕩的基波/諧波晶體振蕩器。
背景技術：
[以往的技術]在以往的晶體振子中，可以在相同的規格下，在基波模式或者諧波模式下振蕩。但是，在基波模式或者諧波模式下，需要分別在最佳條件下構成電路，進而，期望根據用途、振子的規格，將激勵電流設定為最佳，所以在希望通過同一裝置得到基波和諧波這多個信號的情況下，需要成對地構成各自的振子和電路。[基波晶體振蕩器圖7]參照圖7，說明以往的基波晶體振蕩器。圖7是以往的基波晶體振蕩器的電路圖。以往的基波晶體振蕩器如圖7所示，具備在基波下振動的晶體振子la、和振蕩電路10。振蕩器10由最佳化為基波的元件構成。振蕩電路10是柯耳匹茲(Colpitts)型的振蕩電路，晶體振子Ia的激勵電流經由電容器C13提供到電晶體Trll的基極，電源電壓Vcc供給到電晶體Trll的集電極，並且經由電阻Rll供給到基極。另外，對電晶體Trll的集電極，連接有電容器C14的一端，另一端被接地。進而，對電晶體Trll的基極，連接有串聯連接的電容器Cll和電容器C12，電容器 C12的另一端被接地。對電晶體Trll的發射極，經由電阻R12接地。另外，電容器Cll與電容器C12之間的點和發射極連接，從發射極輸出基波的振蕩頻率。[諧波晶體振蕩器圖8]參照圖8，說明以往的諧波晶體振蕩器。圖8是以往的諧波晶體振蕩器的電路圖。以往的諧波晶體振蕩器如圖8所示，具備在諧波下振動的晶體振子lb、和振蕩電路20。振蕩器20由最佳化為諧波的元件構成。振蕩電路20是柯耳匹茲型的振蕩電路，晶體振子Ib的激勵電流經由電容器C23 提供到電晶體Tr21的基極，電源電壓Vcc供給到電晶體Tr21的集電極，並且經由電阻R21 供給到基極。另外，對電晶體Tr21的集電極連接有電容器C24的一端，另一端被接地。進而，對電晶體Tr21的基極，連接有串聯連接的電容器C21和電容器C22，電容器 C22的另一端被接地。對電晶體Tr21的發射極，經由電阻R22接地。
另外，電容器C21與電容器C22之間的點和發射極連接，從發射極輸出諧波的振蕩頻率。[負性電阻特性圖9、圖10]接下來，參照圖9、圖10，說明晶體振蕩器中的負性電阻特性例。圖9是示出基波下的振蕩電路的負性電阻例的圖，圖10是示出諧波下的振蕩電路的負性電阻例的圖。從振子觀察的電路側在振子的共振頻率下成為負性電阻是振蕩的條件。在基波頻率帶中具有負性電阻的電路中，在基波下振蕩。在圖9中，示出與^MHz 的晶體振子對應地在基波頻率帶具有負性電阻的例子。另外，在諧波帶中具有負性電阻的電路中，在諧波下振蕩。在圖10中，示出與 26MHz的晶體振子對應地在諧波頻率帶中具有負性電阻的例子。[關聯技術]另外，作為關聯的現有技術，有日本特開昭64-051806號公報「晶體振蕩器用 IC」 (申請人日本電波工業株式會社/專利文獻1)、日本特開2004-U8593號公報「振蕩電路」(申請人金石株式會社/專利文獻2)、以及日本特開2009-177393號公報「3次諧波用振蕩電路」(申請人日本電氣株式會社/專利文獻3)。專利文獻1示出了如下技術在晶體振蕩器用IC中，在輸入端與輸出端之間設置第1電阻器、和電阻值比該第1電阻器低的第2電阻器，在基波振蕩的情況下選擇第1電阻， 在3次諧波的情況下用開關7選擇第2電阻，從而自如地進行基波或者3次諧波振蕩的切換。專利文獻2示出了如下技術在振蕩電路中，具備對反相器(inverter)並聯連接的兩個反饋電阻、和設置在反相器的輸入輸出端子之間的壓電振子，通過開關元件選擇某一個反饋電阻，從而切換基波振蕩或者諧波振蕩。專利文獻3示出了如下技術在3次諧波用振蕩電路中，對反相器並聯地連接有晶體振蕩子，在輸入端子和輸出端子各自中設置多個電容器和選擇用的開關，即使振蕩電路的負性電阻由於基板的寄生電容值而變化，通過開關的切換來調整電容器電容，調整負性電阻。

發明內容
但是，在以往的振蕩器中，在基波下振蕩的振蕩器需要將振蕩電路中的元件最佳化為基波用，在諧波下振蕩的振蕩器需要將振蕩電路中的元件最佳化為諧波用，存在難以將一個晶體振子構成為易于振蕩為基波或者諧波這樣的問題。在專利文獻1、2中，記載了通過切換電阻使基波或者諧波中的某一個振蕩的技術，但僅通過電阻的切換難以使激勵電流最佳化。另外，在專利文獻3中，使諧波振蕩穩定化，而不是實現基波或者諧波振蕩的現有技術。本發明是鑑於上述實情而完成的，其目的在於提供一種基波/諧波晶體振蕩器， 可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。用於解決上述以往例的問題的本發明提供一種基波/諧波晶體振蕩器，具備晶體振子，能實現基波振蕩或者諧波振蕩；以及振蕩電路，對來自晶體振子的激勵電流進行放大而輸出振蕩頻率，振蕩電路具備對激勵電流進行放大的電晶體，一端與電晶體的輸入激勵電流的基極連接的第1電容器、和一端與基極連接的第2電容器並聯地連接，第1電容器的另一端和第2電容器的另一端連接到電晶體的發射極，一端與發射極連接的第3電容器、 和一端與發射極連接的第1電阻並聯地連接，第3電容器的另一端和第1電阻的另一端被接地，設置第1開關，該第1開關根據所輸入的信號為了將第1電容器從電路切離而斷開、 或者為了將第1電容器連接到電路而接通，第1開關以在基波下振蕩的情況下接通，在諧波下振蕩的情況下斷開的方式動作，所以具有如下效果可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。本發明在所述基波/諧波晶體振蕩器中，在晶體振子與振蕩電路之間設置開關電路，開關電路具備第2電阻和第2開關，第2開關在基波下振蕩的情況下，切換為將從晶體振子輸入的激勵電流經由第2電阻輸出到振蕩電路，在諧波下振蕩的情況下，切換為將從晶體振子輸入的激勵電流不經由第2電阻而輸出。本發明提供一種基波/諧波晶體同時振蕩器，具備晶體振子，能實現基波振蕩或者諧波振蕩；頻率分離器，對來自晶體振子的激勵電流進行分離；第1振蕩電路，對來自頻率分離器的輸出進行放大而輸出基波的振蕩頻率；以及第2振蕩電路，對來自頻率分離器的輸出進行放大而輸出諧波的振蕩頻率，在第1振蕩電路中，為了進行基波下的振蕩，元件被進行了最佳化，在第2振蕩電路中，為了進行諧波下的振蕩，元件被進行了最佳化，頻率分離器具有第1濾波器，輸入來自晶體振子的激勵電流，切斷諧波帶，使基波帶通過而輸出到第1振蕩電路；以及第2濾波器，輸入來自晶體振子的激勵電流，切斷基波帶，使諧波帶通過而輸出到第2振蕩電路，具有如下效果可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。本發明提供一種基波/諧波晶體振蕩器，具備晶體振子，能實現基波振蕩或者諧波振蕩；開關電路，對來自晶體振子的激勵電流進行切換而輸出；第1振蕩電路，對來自開關電路的輸出進行放大而輸出基波的振蕩頻率；以及第2振蕩電路，對來自開關電路的輸出進行放大而輸出諧波的振蕩頻率，在第1振蕩電路中，為了進行基波下的振蕩，元件被進行了最佳化，在第2振蕩電路中，為了進行諧波下的振蕩，元件被進行了最佳化，開關電路在基波下振蕩的情況下，切換為將從晶體振子輸入的激勵電流輸出到第1振蕩電路，在諧波下振蕩的情況下，切換為將從晶體振子輸入的激勵電流輸出到第2振蕩電路，所以具有如下效果可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。本發明提供一種基波/諧波晶體振蕩器，其中，第1反相器IC和第2反相器IC串聯地連接，第1反相器IC的輸入側和輸出側經由第1電阻連接，對第1反相器IC的輸入側連接有晶體振子的一端，對第ι反相器IC的輸出側經由第2電阻連接有晶體振子的另一端，對晶體振子的一端連接有第1電容器的一端，第1電容器的另一端被接地，對晶體振子的另一端連接有開關，該開關將連接切換到基波振蕩電容器或者諧波振蕩電容器，對開關連接有基波振蕩電容器的一端，基波振蕩電容器的另一端被接地，對開關連接有諧波振蕩電容器的一端，諧波振蕩電容器的另一端被接地，開關在基波下振蕩的情況下，切換為將晶體振子的另一端連接到基波振蕩電容器，在諧波下振蕩的情況下，切換為將晶體振子的另一端連接到諧波振蕩電容器，所以具有如下效果可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。本發明提供一種基波/諧波晶體振蕩器，其中，第1反相器IC和第2反相器IC串聯地連接，第1反相器IC的輸入側和輸出側經由第1電阻連接，對第1反相器IC的輸入側連接有第ι開關，對第ι反相器IC的輸出側連接有第2開關，對晶體振子的一端連接有第3 開關，並且連接有第1諧波振蕩電容器的一端，第1諧波振蕩電容器的另一端被接地，對晶體振子的另一端連接有第4開關，並且連接有第2諧波振蕩電容器的一端，第2諧波振蕩電容器的另一端被接地，第1開關將第1反相器IC的輸入側連接到第1基波振蕩電阻的一端、 或者第1諧波振蕩電阻的一端中的某一個，第1基波振蕩電阻的另一端與第1基波振蕩電容器的一端連接，第1基波振蕩電容器的另一端被接地，第2開關將第1反相器IC的輸出側連接到第2基波振蕩電阻的一端、或者第2諧波振蕩電阻的一端中的某一個，第2基波振蕩電阻的另一端與第2基波振蕩電容器的一端連接，第2基波振蕩電容器的另一端被接地， 第3開關將晶體振子的一端連接到第1基波振蕩電阻的另一端與第1基波振蕩電容器的一端之間的點、或者第1諧波振蕩電阻的另一端中的某一個，第4開關將晶體振子的另一端連接到第2基波振蕩電阻的另一端與第2基波振蕩電容器的一端之間的點、或者第2諧波振蕩電阻的另一端中的某一個，在基波下振蕩的情況下，第1開關切換為將第1反相器IC的輸入側連接到第1基波振蕩電阻的一端，第2開關切換為將第1反相器IC的輸出側連接到第2基波振蕩電阻的一端，第3開關切換為將晶體振子的一端連接到第1基波振蕩電阻的另一端與第1基波振蕩電容器的一端之間的點，第4開關切換為將晶體振子的另一端連接到第2基波振蕩電阻的另一端與第2基波振蕩電容器的一端之間的點，在諧波下振蕩的情況下，第1開關切換為將第1反相器IC的輸入側連接到第1諧波振蕩電阻的一端，第2開關切換為將第1反相器IC的輸出側連接到第2諧波振蕩電阻的一端，第3開關切換為將晶體振子的一端連接到第1諧波振蕩電阻的另一端，第4開關切換為將晶體振子的另一端連接到第2諧波振蕩電阻的另一端，所以具有如下效果可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。根據本發明，由於設成如下基波/諧波晶體振蕩器，第1反相器IC和第2反相器 IC串聯地連接，第1反相器IC的輸入側和輸出側經由第1電阻連接，對第1反相器IC的輸入側連接有晶體振子的一端，對第1反相器IC的輸出側經由第2電阻連接有晶體振子的另一端，對晶體振子的一端連接有第1電容器的一端，第1電容器的另一端被接地，對晶體振子的另一端連接有將連接切換到基波振蕩電容器或者諧波振蕩電容器的開關，對開關連接有基波振蕩電容器的一端，基波振蕩電容器的另一端被接地，對開關連接有諧波振蕩電容器的一端，諧波振蕩電容器的另一端被接地，開關在基波下振蕩的情況下，切換為將晶體振子的另一端連接到基波振蕩電容器，在諧波下振蕩的情況下，切換為將晶體振子的另一端連接到諧波振蕩電容器，所以具有如下效果可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。根據本發明，由於設成如下基波/諧波晶體振蕩器，第1反相器IC和第2反相器 IC串聯地連接，第1反相器IC的輸入側和輸出側經由第1電阻連接，對第1反相器IC的輸入側連接有第1開關，對第1反相器IC的輸出側連接有第2開關，對晶體振子的一端連接有第3開關，並且連接有第1諧波振蕩電容器的一端，第1諧波振蕩電容器的另一端被接
8地，對晶體振子的另一端連接有第4開關，並且連接有第2諧波振蕩電容器的一端，第2諧波振蕩電容器的另一端被接地，第1開關將第1反相器IC的輸入側連接到第1基波振蕩電阻的一端、或者第1諧波振蕩電阻的一端中的某一個，第1基波振蕩電阻的另一端與第1基波振蕩電容器的一端連接，第1基波振蕩電容器的另一端被接地，第2開關將第1反相器IC 的輸出側連接到第2基波振蕩電阻的一端、或者第2諧波振蕩電阻的一端中的某一個，第2 基波振蕩電阻的另一端與第2基波振蕩電容器的一端連接，第2基波振蕩電容器的另一端被接地，第3開關將晶體振子的一端連接到第1基波振蕩電阻的另一端與第1基波振蕩電容器的一端之間的點、或者第1諧波振蕩電阻的另一端中的某一個，第4開關將晶體振子的另一端連接到第2基波振蕩電阻的另一端與第2基波振蕩電容器的一端之間的點、或者第2 諧波振蕩電阻的另一端中的某一個，在基波下振蕩的情況下，第1開關切換為將第1反相器 IC的輸入側連接到第1基波振蕩電阻的一端，第2開關切換為將第1反相器IC的輸出側連接到第2基波振蕩電阻的一端，第3開關切換為將晶體振子的一端連接到第1基波振蕩電阻的另一端與第1基波振蕩電容器的一端之間的點，第4開關切換為將晶體振子的另一端連接到第2基波振蕩電阻的另一端與第2基波振蕩電容器的一端之間的點，在諧波下振蕩的情況下，第1開關切換為將第1反相器IC的輸入側連接到第1諧波振蕩電阻的一端，第 2開關切換為將第1反相器IC的輸出側連接到第2諧波振蕩電阻的一端，第3開關切換為將晶體振子的一端連接到第1諧波振蕩電阻的另一端，第4開關切換為將晶體振子的另一端連接到第2諧波振蕩電阻的另一端，所以具有如下效果可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。


圖1是本發明的實施方式的電路切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。圖2是本發明的實施方式的電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。圖3是本發明的實施方式的另一電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。圖4是本發明的實施方式的電阻·電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。圖5是本發明的實施方式的另一電阻·電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。圖6是本發明的實施方式的基波/諧波晶體同時振蕩器的電路圖。圖7是以往的基波晶體振蕩器的電路圖。圖8是以往的諧波晶體振蕩器的電路圖。圖9是示出基波下的振蕩電路的負性電阻例的圖。圖10是示出諧波下的振蕩電路的負性電阻例的圖。(符號說明)UlaUb 晶體振子；2 開關電路；3 開關電路；4 雙工器(頻率分離器)；5 反相器IC ；6 反相器IC ；10 振蕩電路；20 振蕩電路；30 振蕩電路。
具體實施例方式參照附圖，說明本發明的實施方式。[實施方式的概要]本發明的實施方式的基波/諧波晶體振蕩器通過開關的切換動作，在基波下振蕩的情況下，選擇基波振蕩的電路結構，在諧波下振蕩的情況下，選擇諧波振蕩的電路結構， 從而可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化。[第1晶體振蕩器圖1]參照圖1，說明本發明的實施方式的第1基波/諧波晶體振蕩器。圖1是本發明的實施方式的電路切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。本發明的實施方式的第1基波/諧波晶體振蕩器(第1晶體振蕩器)如圖1所示， 是電路切換型的基波/諧波晶體振蕩器，基本上具有晶體振子1、開關電路2、基波用的振蕩電路10、以及諧波用的振蕩電路20。[第1晶體振蕩器的各部]具體說明第1晶體振蕩器的各部。晶體振子1的一端與開關電路2連接，另一端被接地，被施加電壓而振蕩。開關電路2根據來自外部的控制信號切換為將晶體振子的一端連接到振蕩電路 10或者振蕩電路20中的某一個。另外，開關電路2由二極體等構成。具體而言，具備晶體振子1側的端子2a、與振蕩電路10連接的端子2b、以及與振蕩電路20連接的端子2c，根據控制信號以如下方式進行切換動作在基波振蕩的情況下， 將端子加連接到端子2b，在諧波振蕩的情況下，將端子加連接到端子2c。振蕩電路10為了進行基波振蕩，電阻、電容器的值被最佳化地設定。振蕩電路10是柯耳匹茲型的振蕩電路，經由開關電路2輸入晶體振子1的激勵電流，該激勵電流經由電容器C13提供到電晶體Trll的基極，電源電壓Vcc供給到電晶體 Trll的集電極，並且經由電阻Rll供給到基極。另外，電晶體Trll對輸入到基極中的激勵電流進行放大。另外，對電晶體Trll的集電極連接有電容器C14的一端，另一端被接地。進而，對電晶體Trll的基極，連接有串聯連接的電容器Cll和電容器C12，電容器 C12的另一端被接地。對電晶體Trll的發射極，經由電阻R12接地。另外，電容器Cll與電容器C12之間的點和發射極連接，從設置在發射極的輸出端子輸出基波的振蕩頻率。振蕩電路20為了進行諧波振蕩，電阻、電容器的值被最佳化地設定。振蕩電路20是柯耳匹茲型的振蕩電路，經由開關電路2輸入晶體振子1的激勵電流，該激勵電流經由電容器C23提供到電晶體Tr21的基極，電源電壓Vcc供給到電晶體 Tr21的集電極，並且經由電阻R21供給到基極。另外，對電晶體Tr21的集電極連接有電容器C24的一端，另一端被接地。進而，對電晶體Tr21的基極，連接有串聯連接的電容器C21和電容器C22，電容器 C22的另一端被接地。
對電晶體Tr21的發射極，經由電阻R22接地。另外，電容器C21與電容器C22之間的點和發射極連接，從設置在發射極的輸出端子輸出諧波的振蕩頻率。另外，權利要求中的開關電路相當於開關電路2，第1振蕩電路相當于振蕩電路 10，第2振蕩電路相當于振蕩電路20。[第1晶體振蕩器的動作]在第1晶體振蕩器的動作中，如果從外部將選擇基波振蕩或者諧波振蕩中的某一個的控制信號輸出到開關電路2，則開關電路2將端子加連接到端子2b或者端子2c。在開關電路2中，如果進行了將端子加連接到端子2b的動作，則從振蕩電路10 振蕩出基波的頻率，如果進行了將端子加連接到端子2c的動作，則從振蕩電路20振蕩出諧波的頻率。另外，開關電路2中的控制開關的控制信號從控制電路等輸出。[第2晶體振蕩器圖2]參照圖2，說明本發明的實施方式的第2基波/諧波晶體振蕩器。圖2是本發明的實施方式的電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。本發明的實施方式的第2基波/諧波晶體振蕩器(第2晶體振蕩器)如圖2所示， 是電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器，基本上具有晶體振子1、和振蕩電路30。[第2晶體振蕩器的各部]具體說明第2晶體振蕩器的各部。晶體振子1與圖1中說明的晶體振子相同。振蕩電路30是柯耳匹茲型的振蕩電路，晶體振子1的激勵電流經由電容器C33提供到電晶體Tr31的基極，電源電壓Vcc供給到電晶體Tr31的集電極，並且經由電阻R31供給到基極。另外，電晶體Tr31對輸入到基極中的激勵電流進行放大。另外，對電晶體Tr31的集電極連接有電容器C34的一端，另一端被接地。進而，對電晶體Tr31的基極，連接有串聯連接的電容器Co和電容器C32，電容器 C32的另一端被接地。對電晶體Tr31的發射極，經由電阻R32接地。另外，對電晶體Tr31的基極，連接有電容器Cf的一端，另一端與開關SW31的一端連接，開關SW31的另一端連接到電容器Co與電容器C32之間的點，進而電容器Co與電容器C32之間的點連接到發射極，從設置在發射極的輸出端子輸出基波/諧波的振蕩頻率。開關SW31根據來自外部的切換信號進行接通/斷開，在接通的狀態下，成為對電容器Co和電容器Cf的並聯連接，連接了電容器C32的狀態，該連接狀態成為對基波振蕩最佳的電容器的電容。另外，開關SW31在斷開的狀態下，成為電容器Co和電容器C32的串聯連接狀態， 成為對諧波振蕩最佳的電容器的電容。因此，開關SW31在接通時進行基波振蕩，在斷開時進行諧波振蕩。另外，權利要求中的第1電容器相當於電容器Cf，第2電容器相當於電容器Co，第 3電容器相當於電容器C32，第1電阻相當於電阻R32，第1開關相當於開關SW31。[第2晶體振蕩器的動作]
在第2晶體振蕩器的動作中，在從外部將選擇基波振蕩或者諧波振蕩中的某一個的切換信號輸入到開關SW31時，如果該切換信號是選擇基波振蕩的信號，則開關SW31接通，在對電容器Co和電容器Cf的並聯連接，連接了電容器C32的狀態下，成為對基波振蕩最佳的電容器的電容，從輸出端子輸出基波振蕩的頻率。另外，如果切換信號是選擇諧波振蕩的信號，則開關SW31斷開，在電容器Co和電容器C32的串聯連接狀態下，成為對諧波振蕩最佳的電容器的電容，從輸出端子輸出諧波振蕩的頻率。另外，對開關SW31的接通/斷開進行控制的切換信號從控制電路等輸出。[第3晶體振蕩器圖3]參照圖3，說明本發明的實施方式的第3基波/諧波晶體振蕩器。圖3是本發明的實施方式的另一電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。本發明的實施方式的第3基波/諧波晶體振蕩器(第3晶體振蕩器)如圖3所示，是另一電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器，成為CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor，互補金屬氧化物半導體)反相器的振蕩器。[第3晶體振蕩器的具體結構]具體說明第3晶體振蕩器的結構。第3晶體振蕩器如圖3所示，晶體振子X的一端與反相器IC5的輸入側(柵極) 連接，進而，對晶體振子X的一端連接電容器Cl的一端，其另一端被接地。反相器IC5的輸出側(漏極)與反相器IC6的輸入側(柵極)連接，反相器IC5與反相器IC6之間的點經由電阻R2連接到晶體振子X的另一端。另外，反相器IC6的輸出側(漏極)與振蕩頻率的輸出端子連接。另外，反相器IC5的柵極和漏極經由電阻Rl連接，在晶體振子X的另一端中，設置了開關SW32。開關SW32根據切換信號，連接到基波振蕩電容器Cf的一端、或者諧波振蕩電容器 Co的一端中的某一個。並且，電容器Cf和電容器Co的另一端分別被接地。另外，權利要求中的第1反相器IC相當於反相器IC5，第2反相器IC相當於反相器IC6，第1電阻相當於電阻R1，第2電阻相當於電阻R2，第1電容器相當於電容器Cl，開關相當於開關SW32，基波振蕩電容器相當於基波振蕩電容器Cf，諧波振蕩電容器相當於諧波振蕩電容器Co。[第3晶體振蕩器的動作]說明第3晶體振蕩器的動作。第3晶體振蕩器在進行基波振蕩的情況下，切換信號以選擇基波振蕩電容器Cf的方式輸出到開關SW32，開關SW32選擇基波振蕩電容器Cf，從而從反相器IC6的漏極輸出基波振蕩的頻率。另外，第3晶體振蕩器在進行諧波振蕩的情況下，切換信號以選擇諧波振蕩電容器Co的方式輸出到開關SW32，開關SW32選擇諧波振蕩電容器Co，從而從反相器IC6的漏極輸出諧波振蕩的頻率。[第4晶體振蕩器圖4]參照圖4，說明本發明的實施方式的第4基波/諧波晶體振蕩器。圖4是本發明的實施方式的電阻·電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。本發明的實施方式的第4基波/諧波晶體振蕩器(第4晶體振蕩器)如圖4所示， 是電阻·電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器，基本上具有晶體振子1、開關電路3、以及振蕩電路40。[第4晶體振蕩器的各部]具體說明第4晶體振蕩器的各部。晶體振子1與第1以及第2晶體振蕩器中的晶體振子1相同。開關電路3具有開關SWl和電阻R3，根據切換信號，開關SWl將來自晶體振子1的激勵電流經由電阻R3、或者不經由電阻R3而輸出到振蕩電路40。振蕩電路40是柯耳匹茲型的振蕩電路，晶體振子1的激勵電流經由電容器C43提供到電晶體Tr41的基極，電源電壓Vcc供給到電晶體Tr41的集電極，並且經由電阻R41供給到基極。另外，電晶體Tr41對輸入到基極中的激勵電流進行放大。另外，對電晶體Tr41的集電極連接有電容器C44的一端，另一端被接地。進而，對電晶體Tr41的基極，連接有串聯連接的電容器Co和電容器C42，電容器 C42的另一端被接地。對電晶體Tr41的發射極，經由電阻R42接地。另外，對電晶體Tr41的基極，連接有電容器Cf的一端，另一端與開關SW2的一端連接，開關SW2的另一端連接到電容器Co與電容器C42之間的點，進而電容器Co與電容器 C42之間的點連接到發射極，從設置在發射極的輸出端子輸出基波/諧波的振蕩頻率。開關SW2根據來自外部的切換信號進行接通/斷開，在接通的狀態下，成為對電容器Co和電容器Cf的並聯連接，連接了電容器C42的狀態，該連接狀態成為對基波振蕩最佳的電容器的電容。另外，開關SW41在斷開的狀態下，成為電容器Co和電容器C42的串聯連接狀態， 成為對諧波振蕩最佳的電容器的電容。因此，在開關SW41是接通時進行基波振蕩，在斷開時進行諧波振蕩。另外，權利要求中的開關電路相當於開關電路3，第2電阻相當於電阻R3，第2開關相當於開關SW1。[第4晶體振蕩器的動作]在第4晶體振蕩器的動作中，在選擇基波振蕩或者諧波振蕩中的某一個的切換信號從外部輸入到了開關SWl以及開關SW2時，如果該切換信號是選擇基波振蕩的信號，則開關SWi與電阻R3側連接而激勵電流經由電阻R3輸出到振蕩電路40，開關SW2接通，在對電容器Co和電容器Cf的並聯連接，連接了電容器C42的狀態下，成為對基波振蕩最佳的電容器的電容，從輸出端子輸出基波振蕩的頻率。另外，如果切換信號是選擇諧波振蕩的信號，則開關SWl將來自晶體振子1的激勵電流直接輸出到振蕩電路40，開關SW2斷開，在電容器Co和電容器C42的串聯連接狀態下， 成為對諧波振蕩最佳的電容器的電容，從輸出端子輸出諧波振蕩的頻率。另外，指示開關SWl的切換的控制、開關SW2的接通/斷開的控制的切換信號從控制電路等輸出。[第5晶體振蕩器圖5]
參照圖5，說明本發明的實施方式的第5基波/諧波晶體振蕩器。圖5是本發明的實施方式的另一電阻·電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器的電路圖。本發明的實施方式的第5基波/諧波晶體振蕩器(第5晶體振蕩器)如圖5所示， 是另一電阻·電容器切換型的基波/諧波晶體振蕩器，成為CMOS反相器的振蕩器。[第5晶體振蕩器的具體結構]具體說明第5晶體振蕩器的結構。第5晶體振蕩器如圖5所示，晶體振子X的一端與諧波振蕩電容器Col的一端連接，並且與開關SW53連接，晶體振子X的另一端與諧波振蕩電容器Co2的一端連接，並且與開關SWM連接，諧波振蕩電容器Col、Co2的另一端被接地。對反相器IC5的輸入側(柵極)連接有開關SW51，反相器IC5的輸出側(漏極) 與反相器IC6的輸入側(柵極)連接，反相器IC5與反相器IC6之間的點連接到開關SW52。另外，反相器IC6的輸出側(漏極)與振蕩頻率的輸出端子連接。另外，反相器IC5的柵極和漏極經由電阻Rl連接。開關SW51根據切換信號，與基波振蕩電阻Rfl的一端、或者諧波振蕩電阻Rol的一端中的某一個連接。另外，基波振蕩電阻Rfl的另一端與基波振蕩電容器Cfl的一端連接，該電容器Cfl的另一端被接地。另外，諧波振蕩電阻Rol的另一端與開關SW53連接。開關SW52根據切換信號，與基波振蕩電阻Rf2的一端、或者諧波振蕩電阻Ro2的一端中的某一個連接。另外，基波振蕩電阻Rf2的另一端與基波振蕩電容器Cf2的一端連接，該電容器Cf2的另一端被接地。另外，諧波振蕩電阻Ro2的另一端與開關SWM連接。另外，開關SW53根據切換信號，連接到基波振蕩電阻Rfl的另一端與基波振蕩電容器Cfl的一端之間的點、或者諧波振蕩電阻Rol的另一端中的某一個。另外，開關SWM根據切換信號，連接到基波振蕩電阻Rf2的另一端與基波振蕩電容器Cf2的一端之間的點、或者諧波振蕩電阻Ro2的另一端中的某一個。另外，在開關SW51與基波振蕩電阻Rfl的一端連接，並且開關SW52與基波振蕩電阻Rf2的一端連接時，開關SW53連接到基波振蕩電阻Rfl的另一端與基波振蕩電容器Cfl 的一端之間的點，並且開關SWM連接到基波振蕩電阻Rf2的另一端與基波振蕩電容器Cf2 的一端之間的點。S卩，在進行基波振蕩的情況下，成為諧波振蕩電阻Rol、Ro2被除去的結構。另外，在開關SW51與諧波振蕩電阻Rol的一端連接，並且開關SW52與諧波振蕩電阻Ro2的一端連接時，開關SW53與諧波振蕩電阻Rol的另一端連接，並且開關SWM與諧波振蕩電阻Ro2的另一端連接。S卩，在進行諧波振蕩的情況下，成為基波振蕩電阻Rfl、Rf2和基波振蕩電容器 Cfl、Cf2被除去的結構。另外，權利要求中的第1反相器IC相當於反相器IC5，第2反相器IC相當於反相器IC6，第1電阻相當於電阻R1，第1基波振蕩電阻相當於基波振蕩電阻Rfl，第2基波振蕩電阻相當於基波振蕩電阻Rf2，第1諧波振蕩電阻相當於諧波振蕩電阻Rol，第2諧波振蕩電阻相當於諧波振蕩電阻Ro2，第1基波振蕩電容器相當於基波振蕩電容器Cfl，第2基波振蕩電容器相當於基波振蕩電容器Cf2，第1諧波振蕩電容器相當於諧波振蕩電容器Col， 第2諧波振蕩電容器相當於諧波振蕩電容器Co2，第1開關相當於開關SW51，第2開關相當於開關SW52，第3開關相當於開關SW53，第4開關相當於開關SWM。[第5晶體振蕩器的動作]說明第5晶體振蕩器的動作。第5晶體振蕩器在進行基波振蕩的情況下，切換信號以選擇基波振蕩電容器Cfl、 Cf2的方式輸出到開關SW51、SW52，開關SW51選擇基波振蕩電容器Cfl，開關SW52選擇基波振蕩電容器Cf 2，從而基波振蕩電阻Rfl和基波振蕩電容器Cf 1的串聯電路連接到反相器 IC5的柵極側，基波振蕩電阻Rf2和基波振蕩電容器Cf2的串聯電路連接到反相器IC5的漏極與反相器6的柵極之間的點。進而，開關SW53使基波振蕩電阻Rfl與基波振蕩電容器Cfl之間的點連接到諧波振蕩電容器Col，並且連接到晶體振子X的一端。另外，開關SWM使基波振蕩電阻Rf2與基波振蕩電容器Cf2之間的點連接到諧波振蕩電容器Co2，並且連接到晶體振子X的另一端。通過以上的開關SW51 SWM的動作，從反相器IC6的漏極輸出基波振蕩的頻率。另外，第5晶體振蕩器在進行諧波振蕩的情況下，切換信號以選擇諧波振蕩電阻 Rol、Ro2的方式輸出到開關SW51、SW52，開關SW51選擇諧波振蕩電阻Rol，開關SW52選擇諧波振蕩電阻Ro2。另外，切換信號以選擇諧波振蕩電阻Rol、Ro2的方式輸出到開關SW53、SWM，開關 SW53選擇諧波振蕩電阻Rol，開關SWM選擇諧波振蕩電阻Ro2。由此，對反相器IC5的柵極串聯連接諧波振蕩電阻Rol和諧波振蕩電容器Col，使諧波振蕩電阻Rol與諧波振蕩電容器Col之間的點連接到晶體振子X的一端。另外，對反相器IC5的漏極與反相器IC6的柵極之間的點串聯連接諧波振蕩電阻 Ro2和諧波振蕩電容器Co2，使諧波振蕩電阻Ro2與諧波振蕩電容器Co2之間的點連接到晶體振子X的另一端。通過以上的開關SW51 SWM的動作，從反相器IC6的漏極輸出諧波振蕩的頻率。[第6晶體振蕩器圖6]參照圖6，說明本發明的實施方式的第6基波/諧波晶體振蕩器。圖6是本發明的實施方式的基波/諧波晶體同時振蕩器的電路圖。本發明的實施方式的第6基波/諧波晶體振蕩器(第6晶體振蕩器)如圖6所示， 是基波/諧波晶體同時振蕩器，基本上具有晶體振子1、雙工器(頻率分離器)4、振蕩電路 10、以及振蕩電路20。[第6晶體振蕩器的各部]具體說明第6晶體振蕩器的各部。另外，晶體振子1、振蕩電路10以及振蕩電路20與圖1的第1晶體振蕩器中的結構相同。雙工器(頻率分離器)4輸入並分支來自晶體振子1的激勵電流，針對所分支出的一方的激勵電流，使基波帶通過(切斷諧波帶)，輸出到振蕩電路10，針對所分支出的另一方的激勵電流，使諧波帶通過(切斷基波帶)，輸出到振蕩電路20。[雙工器(頻率分離器)4的具體結構]雙工器4具體而言，是組合了低通濾波器(LPF =Low Pass Filter)和高通濾波器 (HPF =High Pass Filter)而得到的。
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圖6中示出的結構是一個例子，只要是LPF和HPF，則也可以是其他濾波器的結構。作為雙工器4中的LPF部分，具備串聯連接的線圈L41和線圈L42，對線圈L41與線圈L42之間的點連接電容器C42的一端，另一端接地，對線圈L42的後級連接電容器C43
的一端，另一端接地。並且，線圈L42的後級與振蕩電路10的輸入連接。作為雙工器4中的HPF部分，具備串聯連接的電容器C41和電容器C44，對電容器 C41與電容器C44之間的點連接線圈L43的一端，另一端接地，對電容器C44的後級連接線圈L44的一端，另一端接地。並且，電容器C44的後級與振蕩電路20的輸入連接。另外，晶體振子1的一端連接到線圈L41與電容器C41之間的點。另外，權利要求中的頻率分離器相當於雙工器4，第1振蕩電路相當于振蕩電路 10，第2振蕩電路相當于振蕩電路20，第1濾波器相當於LPF，第2濾波器相當於HPF。[第6晶體振蕩器的動作]如果晶體振子1的激勵電流輸入到雙工器4，則第6晶體振蕩器通過LPF部分切斷諧波帶而使基波帶通過，輸出到振蕩電路10，通過HPF部分切斷基波帶而使諧波帶通過，輸出到振蕩電路20。在振蕩電路10中，在基波下進行振蕩，輸出基波振蕩的頻率。另外，在振蕩電路20中，在諧波下進行振蕩，輸出諧波振蕩的頻率。[實施方式的效果]根據第1 6晶體振蕩器，可以將振蕩電路中的元件最佳化為基波用，並且可以將振蕩電路中的元件最佳化為諧波用，所以具有可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化的效果。另外，具有如下效果在第1 5晶體振蕩器中，可以實現最佳化的基波振蕩或者諧波振蕩，在第6晶體振蕩器中，可以同時實現最佳化的基波振蕩和諧波振蕩。本發明適用於可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化的基波/諧波晶體振蕩器。
權利要求
1.一種基波/諧波晶體振蕩器，其特徵在於，具備 晶體振子，能實現基波振蕩或者諧波振蕩；以及振蕩電路，對來自所述晶體振子的激勵電流進行放大而輸出振蕩頻率， 所述振蕩電路具備對所述激勵電流進行放大的電晶體，一端與所述電晶體的輸入所述激勵電流的基極連接的第1電容器、和一端與所述基極連接的第2電容器並聯地連接，所述第1電容器的另一端和所述第2電容器的另一端連接到所述電晶體的發射極，一端與所述發射極連接的第3電容器、和一端與所述發射極連接的第1電阻並聯地連接，所述第3電容器的另一端和所述第1電阻的另一端被接地，設置第1開關，該第1開關根據所輸入的信號，為了將所述第1電容器從電路切離而斷開、或者為了將所述第1電容器連接到電路而接通，所述第1開關以在基波下振蕩的情況下接通，在諧波下振蕩的情況下斷開的方式動作。
2.根據權利要求1所述的基波/諧波晶體振蕩器，其特徵在於， 在晶體振子與振蕩電路之間設置開關電路，所述開關電路具備第2電阻和第2開關，所述第2開關在基波下振蕩的情況下，切換為將從所述晶體振子輸入的激勵電流經由所述第2電阻輸出到所述振蕩電路，在諧波下振蕩的情況下，切換為將從所述晶體振子輸入的激勵電流不經由所述第2電阻而輸出。
3.一種基波/諧波晶體同時振蕩器，其特徵在於，具備 晶體振子，能實現基波振蕩或者諧波振蕩；頻率分離器，對來自所述晶體振子的激勵電流進行分離；第1振蕩電路，對來自所述頻率分離器的輸出進行放大而輸出基波的振蕩頻率；以及第2振蕩電路，對來自所述頻率分離器的輸出進行放大而輸出諧波的振蕩頻率， 在所述第1振蕩電路中，為了進行基波下的振蕩，元件被進行了最佳化， 在所述第2振蕩電路中，為了進行諧波下的振蕩，元件被進行了最佳化， 所述頻率分離器具有第1濾波器，輸入來自所述晶體振子的激勵電流，切斷諧波帶，使基波帶通過而輸出到所述第1振蕩電路；以及第2濾波器，輸入來自所述晶體振子的激勵電流，切斷基波帶，使諧波帶通過而輸出到所述第2振蕩電路。
4.一種基波/諧波晶體振蕩器，其特徵在於，具備 晶體振子，能實現基波振蕩或者諧波振蕩；開關電路，對來自所述晶體振子的激勵電流進行切換而輸出； 第1振蕩電路，對來自所述開關電路的輸出進行放大而輸出基波的振蕩頻率；以及第2振蕩電路，對來自所述開關電路的輸出進行放大而輸出諧波的振蕩頻率， 在所述第1振蕩電路中，為了進行基波下的振蕩，元件被進行了最佳化， 在所述第2振蕩電路中，為了進行諧波下的振蕩，元件被進行了最佳化， 所述開關電路在基波下振蕩的情況下，切換為將從所述晶體振子輸入的激勵電流輸出到所述第1振蕩電路，在諧波下振蕩的情況下，切換為將從所述晶體振子輸入的激勵電流輸出到所述第2振蕩電路。
5.一種基波/諧波晶體振蕩器，其特徵在於， 第1反相器IC和第2反相器IC串聯地連接，所述第1反相器IC的輸入側和輸出側經由第1電阻連接，對所述第1反相器IC的輸入側連接有晶體振子的一端，所述第1反相器IC的輸出側經由第2電阻連接有所述晶體振子的另一端，對所述晶體振子的一端連接有第1電容器的一端，所述第1電容器的另一端被接地， 對所述晶體振子的另一端連接有開關，該開關將連接切換到基波振蕩電容器或者諧波振蕩電容器，對所述開關連接有所述基波振蕩電容器的一端，所述基波振蕩電容器的另一端被接地，對所述開關連接有所述諧波振蕩電容器的一端，所述諧波振蕩電容器的另一端被接地，所述開關在基波下振蕩的情況下，切換為將所述晶體振子的另一端連接到所述基波振蕩電容器，在諧波下振蕩的情況下，切換為將所述晶體振子的另一端連接到所述諧波振蕩電容器。
6.一種基波/諧波晶體振蕩器，其特徵在於， 第1反相器IC和第2反相器IC串聯地連接，所述第1反相器IC的輸入側和輸出側經由第1電阻連接， 對所述第1反相器IC的輸入側連接有第1開關， 對所述第1反相器IC的輸出側連接有第2開關，對晶體振子的一端連接有第3開關，並且連接有第1諧波振蕩電容器的一端，所述第1 諧波振蕩電容器的另一端被接地，對所述晶體振子的另一端連接有第4開關，並且連接有第2諧波振蕩電容器的一端，所述第2諧波振蕩電容器的另一端被接地，所述第1開關將所述第1反相器IC的輸入側連接到第1基波振蕩電阻的一端、或者第 1諧波振蕩電阻的一端中的某一個，所述第1基波振蕩電阻的另一端與第1基波振蕩電容器的一端連接，所述第1基波振蕩電容器的另一端被接地，所述第2開關將所述第1反相器IC的輸出側連接到第2基波振蕩電阻的一端、或者第 2諧波振蕩電阻的一端中的某一個，所述第2基波振蕩電阻的另一端與第2基波振蕩電容器的一端連接，所述第2基波振蕩電容器的另一端被接地，所述第3開關將所述晶體振子的一端連接到所述第1基波振蕩電阻的另一端與所述第 1基波振蕩電容器的一端之間的點、或者所述第1諧波振蕩電阻的另一端中的某一個，所述第4開關將所述晶體振子的另一端連接到所述第2基波振蕩電阻的另一端與所述第2基波振蕩電容器的一端之間的點、或者所述第2諧波振蕩電阻的另一端中的某一個， 在基波下振蕩的情況下，所述第1開關切換為將所述第1反相器IC的輸入側連接到所述第1基波振蕩電阻的一端，所述第2開關切換為將所述第1反相器IC的輸出側連接到所述第2基波振蕩電阻的一端，所述第3開關切換為將所述晶體振子的一端連接到所述第1 基波振蕩電阻的另一端與所述第1基波振蕩電容器的一端之間的點，所述第4開關切換為將所述晶體振子的另一端連接到所述第2基波振蕩電阻的另一端與所述第2基波振蕩電容器的一端之間的點，在諧波下振蕩的情況下，所述第1開關切換為將所述第1反相器IC的輸入側連接到所述第1諧波振蕩電阻的一端，所述第2開關切換為將所述第1反相器IC的輸出側連接到所述第2諧波振蕩電阻的一端，所述第3開關切換為將所述晶體振子的一端連接到所述第1 諧波振蕩電阻的另一端，所述第4開關切換為將所述晶體振子的另一端連接到所述第2諧波振蕩電阻的另一端。
全文摘要
本發明提供一種可以通過1個晶體振子實現基波振蕩和諧波振蕩，並且可以使激勵電流與基波振蕩和諧波振蕩對應地最佳化的基波/諧波晶體振蕩器。一種基波/諧波晶體振蕩器，具備晶體振子(1)，能實現基波振蕩或者諧波振蕩；以及振蕩電路(30)，對來自晶體振子(1)的激勵電流進行放大而輸出振蕩頻率，對振蕩電路(30)的電晶體(Tr31)的基極並聯連接有電容器(Cf)和電容器(Co)，與發射極連接，對發射極並聯連接有電容器(C32)和電阻(R32)，設置用於根據切換信號將電容器(Cf)連接到電路或者從電路切離的開關(SW31)，開關(SW31)以在基波下振蕩的情況下接通，在諧波下振蕩的情況下斷開的方式動作。
文檔編號H03B5/04GK102163953SQ201110042048
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月22日 優先權日2010年2月23日
發明者M·H·B·A·阿德蘭, 星上浩, 赤池和男 申請人:日本電波工業株式會社