JP2003324316A - 電圧制御発振器 - Google Patents
電圧制御発振器Info
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- JP2003324316A JP2003324316A JP2002132857A JP2002132857A JP2003324316A JP 2003324316 A JP2003324316 A JP 2003324316A JP 2002132857 A JP2002132857 A JP 2002132857A JP 2002132857 A JP2002132857 A JP 2002132857A JP 2003324316 A JP2003324316 A JP 2003324316A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 位相雑音特性を劣化させることなく、また大
きな占有面積を必要とすることなく周波数可変範囲を広
くすることのできる電圧制御発振器を提供する。 【解決手段】 可変容量ダイオードD1とD2の接続点
O1に電圧制御発振器の発振周波数fを制御するための
制御電圧CTRLが供給される。接続点O2,O3は、
スイッチング用トランジスタS4,S6を介して電源電
圧Vccと接続される。接続点O2に電源電圧Vccを
加えるか否かにより、発振周波数f−制御電圧CTRL
の関係が切り換わる。スイッチング用トランジスタS4
−S7は、インダクタ13及び可変容量ダイオードD1
−D6により構成される共振回路のループの外に配置さ
れている。
きな占有面積を必要とすることなく周波数可変範囲を広
くすることのできる電圧制御発振器を提供する。 【解決手段】 可変容量ダイオードD1とD2の接続点
O1に電圧制御発振器の発振周波数fを制御するための
制御電圧CTRLが供給される。接続点O2,O3は、
スイッチング用トランジスタS4,S6を介して電源電
圧Vccと接続される。接続点O2に電源電圧Vccを
加えるか否かにより、発振周波数f−制御電圧CTRL
の関係が切り換わる。スイッチング用トランジスタS4
−S7は、インダクタ13及び可変容量ダイオードD1
−D6により構成される共振回路のループの外に配置さ
れている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、端子間電圧に応じ
て静電容量が変化する電圧可変容量素子を用いた電圧制
御発振器に関し、更に詳しくは、電圧制御発振器の発振
周波数の範囲を広くするための改良に関する。
て静電容量が変化する電圧可変容量素子を用いた電圧制
御発振器に関し、更に詳しくは、電圧制御発振器の発振
周波数の範囲を広くするための改良に関する。
【0002】
【従来の技術】電圧制御発振器として、発振器の発振周
波数を可変とするため、印加電圧の大きさによりその静
電容量が変化する可変容量素子を備えたものが広く知ら
れている。可変容量素子として代表的なものは可変容量
ダイオードであるが、この可変容量ダイオードはその静
電容量の可変範囲が狭いという問題がある。このため、
可変容量ダイオードを用いた電圧制御発振器の周波数可
変範囲Δは、寄生容量が全く無いと仮定しても、最大で
22%程度に止まる。実際の回路では寄生容量が存在す
るので、周波数可変範囲Δはこれより小さくなる。な
お、ここでいう可変率Δは、周波数の最大値及び最小値
をそれぞれfmax、fminとした場合、次の式で表され
る。
波数を可変とするため、印加電圧の大きさによりその静
電容量が変化する可変容量素子を備えたものが広く知ら
れている。可変容量素子として代表的なものは可変容量
ダイオードであるが、この可変容量ダイオードはその静
電容量の可変範囲が狭いという問題がある。このため、
可変容量ダイオードを用いた電圧制御発振器の周波数可
変範囲Δは、寄生容量が全く無いと仮定しても、最大で
22%程度に止まる。実際の回路では寄生容量が存在す
るので、周波数可変範囲Δはこれより小さくなる。な
お、ここでいう可変率Δは、周波数の最大値及び最小値
をそれぞれfmax、fminとした場合、次の式で表され
る。
【0003】
【数1】Δ=(fmax−fmin)/(fmax+fmin)×2
【0004】また近年、微細プロセスにより電圧制御発
振器を共振器とともに同一のシリコン基板上に作成する
ことが検討されているが、この場合には、周波数の可変
範囲は更に小さくなると考えられる。可変容量ダイオー
ドの容量Cは、端子間電圧Vとの関係で、次の[数2]
で表される。
振器を共振器とともに同一のシリコン基板上に作成する
ことが検討されているが、この場合には、周波数の可変
範囲は更に小さくなると考えられる。可変容量ダイオー
ドの容量Cは、端子間電圧Vとの関係で、次の[数2]
で表される。
【0005】
【数2】C=Co/(1−V/Vj)MJ
【0006】ただし、Coは接合の0Vバイアス時の容
量値、Vjは接合のビルドインポテンシャル、MJは接
合傾斜係数である。微細プロセスにおいては、不純物濃
度が高くなる傾向にあり、これにより接合のビルドイン
ポテンシャルが大きくなる。また、接合傾斜係数も小さ
くなる傾向にある。このため、微細プロセスで電圧制御
発振器を形成しようとする場合には、微細プロセスによ
らない場合に比べて更に周波数可変範囲Δが小さくな
り、最大でも15%程度が限界となってしまう。また、
微細プロセスのスケーリングにより電源電圧が低下して
いくと、制御電圧の可変範囲も限られ、周波数可変範囲
Δをさらに狭めることになる。
量値、Vjは接合のビルドインポテンシャル、MJは接
合傾斜係数である。微細プロセスにおいては、不純物濃
度が高くなる傾向にあり、これにより接合のビルドイン
ポテンシャルが大きくなる。また、接合傾斜係数も小さ
くなる傾向にある。このため、微細プロセスで電圧制御
発振器を形成しようとする場合には、微細プロセスによ
らない場合に比べて更に周波数可変範囲Δが小さくな
り、最大でも15%程度が限界となってしまう。また、
微細プロセスのスケーリングにより電源電圧が低下して
いくと、制御電圧の可変範囲も限られ、周波数可変範囲
Δをさらに狭めることになる。
【0007】このような問題解決のため、幾つかの手段
が提案されている。例えば、「A.Kral, F.behbahanai,
A.Abidi, "RF-CMOS Oscillators with Switched
Tuning", Proc. Of Custom IC Conference, Santa
Clara, CA, May, 1998 」では、LC共振器を持つ数個の
電圧制御発振器全体を切り換えて使うことにより全体と
して周波数可変範囲を26%まで上げることができる、
としている。また、「T.H.Lin、 W.Kaiser, "A 900 MHz
2.5mA CMOS Frequency Synthesizer with an SC Tuni
ng Loop", IEEE Journal of Solid-state Circuits, VO
L.36, No.3, pp424-431, March, 2001」では、電圧制御
発振器が幾つかのLC共振器を持っており、MOSトラ
ンジスタを用いたアナログスイッチにより切り換えるも
のを開示している。この電圧制御発振器は、図5に示す
ように、増幅器11と増幅器12とを備え、この一方の
増幅器の出力が他方の増幅器の入力端子に入力されるよ
うに接続されて帰還増幅器を構成している。この増幅器
11、12には、インダクタ13、可変容量ダイオード
D1−D6からなるLC共振器が接続されている。
が提案されている。例えば、「A.Kral, F.behbahanai,
A.Abidi, "RF-CMOS Oscillators with Switched
Tuning", Proc. Of Custom IC Conference, Santa
Clara, CA, May, 1998 」では、LC共振器を持つ数個の
電圧制御発振器全体を切り換えて使うことにより全体と
して周波数可変範囲を26%まで上げることができる、
としている。また、「T.H.Lin、 W.Kaiser, "A 900 MHz
2.5mA CMOS Frequency Synthesizer with an SC Tuni
ng Loop", IEEE Journal of Solid-state Circuits, VO
L.36, No.3, pp424-431, March, 2001」では、電圧制御
発振器が幾つかのLC共振器を持っており、MOSトラ
ンジスタを用いたアナログスイッチにより切り換えるも
のを開示している。この電圧制御発振器は、図5に示す
ように、増幅器11と増幅器12とを備え、この一方の
増幅器の出力が他方の増幅器の入力端子に入力されるよ
うに接続されて帰還増幅器を構成している。この増幅器
11、12には、インダクタ13、可変容量ダイオード
D1−D6からなるLC共振器が接続されている。
【0008】可変容量ダイオードD1とD2は、そのカ
ソードが接続されているとともに、その接続点O1には
制御電圧CTRLが入力される。制御電圧CTRLの大
きさが変化することにより、可変容量ダイオードD1、
D2の静電容量が変化し、電圧制御発振器の発振周波数
が変化する。D3とD4、D5とD6も同様に、それぞ
れ接続点O2、O3においてカソードが接続され、その
接続点O2、O3に制御電圧CTRLが印加される。ま
た、スイッチング用MOSトランジスタS1、S2、S
3が、それぞれ可変容量ダイオードD1,D3,D5と
並列に配置されており、これらのトランジスタS1,S
2,S3は、それぞれスイッチング信号φA、φB、φ
Cによりオン、オフされる。このように、トランジスタ
S1,S2,S3を選択的にオンとすることにより、共
振回路の容量を切り替えることができ、全体として周波
数可変範囲を26%まで上げることができる、としてい
る。
ソードが接続されているとともに、その接続点O1には
制御電圧CTRLが入力される。制御電圧CTRLの大
きさが変化することにより、可変容量ダイオードD1、
D2の静電容量が変化し、電圧制御発振器の発振周波数
が変化する。D3とD4、D5とD6も同様に、それぞ
れ接続点O2、O3においてカソードが接続され、その
接続点O2、O3に制御電圧CTRLが印加される。ま
た、スイッチング用MOSトランジスタS1、S2、S
3が、それぞれ可変容量ダイオードD1,D3,D5と
並列に配置されており、これらのトランジスタS1,S
2,S3は、それぞれスイッチング信号φA、φB、φ
Cによりオン、オフされる。このように、トランジスタ
S1,S2,S3を選択的にオンとすることにより、共
振回路の容量を切り替えることができ、全体として周波
数可変範囲を26%まで上げることができる、としてい
る。
【0009】しかし、前者の方法は電圧制御発振器を複
数個必要とするため、チップ面積が非常に大きくなると
ともに高価格になるという問題がある。また、後者の方
法では、共振回路のループ内にスイッチング用MOSト
ランジスタS1−S3が含まれており、そのオン抵抗が
高いことから、位相雑音特性が悪化したり、また発振強
度の低下を招くなどの問題がある。トランジスタS1−
S3のオン抵抗を下げた場合には、位相雑音特性は改善
するが、逆にソース若しくはドレインの寄生容量が大き
くなり、これにより周波数可変範囲Δが小さくなってし
まうという問題がある。
数個必要とするため、チップ面積が非常に大きくなると
ともに高価格になるという問題がある。また、後者の方
法では、共振回路のループ内にスイッチング用MOSト
ランジスタS1−S3が含まれており、そのオン抵抗が
高いことから、位相雑音特性が悪化したり、また発振強
度の低下を招くなどの問題がある。トランジスタS1−
S3のオン抵抗を下げた場合には、位相雑音特性は改善
するが、逆にソース若しくはドレインの寄生容量が大き
くなり、これにより周波数可変範囲Δが小さくなってし
まうという問題がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点に鑑みなされたもので、位相雑音特性を劣化させるこ
となく、また大きな占有面積を必要とすることなく周波
数可変範囲を広くすることのできる電圧制御発振器を提
供することを目的とする。
点に鑑みなされたもので、位相雑音特性を劣化させるこ
となく、また大きな占有面積を必要とすることなく周波
数可変範囲を広くすることのできる電圧制御発振器を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本出願の第1の発明に係る電圧制御発振器は、 発振周
波数を制御するため連続的に変化可能とされた制御電圧
が印加される第1電圧可変容量素子と、前記第1電圧可
変容量素子と併設され複数の固定電圧の1つが選択的に
印加される第2電圧可変容量素子と、前記第1電圧可変
容量素子及び第2電圧可変容量素子と共に共振回路を構
成するインダクタと、該共振回路の共振電流を正帰還さ
せる増幅回路と、前記共振回路のループの外に配置され
前記複数の固定電圧の1つを選択的に前記第2電圧可変
容量素子に供給するスイッチング手段とを備えたことを
特徴とする。
本出願の第1の発明に係る電圧制御発振器は、 発振周
波数を制御するため連続的に変化可能とされた制御電圧
が印加される第1電圧可変容量素子と、前記第1電圧可
変容量素子と併設され複数の固定電圧の1つが選択的に
印加される第2電圧可変容量素子と、前記第1電圧可変
容量素子及び第2電圧可変容量素子と共に共振回路を構
成するインダクタと、該共振回路の共振電流を正帰還さ
せる増幅回路と、前記共振回路のループの外に配置され
前記複数の固定電圧の1つを選択的に前記第2電圧可変
容量素子に供給するスイッチング手段とを備えたことを
特徴とする。
【0012】この第1の発明によれば、スイッチング手
段により、前記第2電圧可変容量素子に印加すべき所定
の固定電圧の大きさが切り換えられる。この第2電圧可
変容量素子は前記第1電圧可変容量素子と併設されてい
る。このため、第2電圧可変容量素子へ印加する電圧の
大きさを切り換えることにより、共振回路の共振周波数
と制御電圧との関係を変化させることができる。また、
第1の電圧可変容量素子に加えて第2の電圧可変容量素
子を加えただけであるので、大きな占有面積を必要とし
ない。また、スイッチング手段は共振器回路のループの
外に配置されているので、位相雑音特性を劣化させるこ
とも無い。
段により、前記第2電圧可変容量素子に印加すべき所定
の固定電圧の大きさが切り換えられる。この第2電圧可
変容量素子は前記第1電圧可変容量素子と併設されてい
る。このため、第2電圧可変容量素子へ印加する電圧の
大きさを切り換えることにより、共振回路の共振周波数
と制御電圧との関係を変化させることができる。また、
第1の電圧可変容量素子に加えて第2の電圧可変容量素
子を加えただけであるので、大きな占有面積を必要とし
ない。また、スイッチング手段は共振器回路のループの
外に配置されているので、位相雑音特性を劣化させるこ
とも無い。
【0013】本出願の第2の発明に係る電圧制御発振器
は、発振周波数を制御するため連続的に変化可能とされ
た制御電圧が印加される第1電圧可変容量素子と、前記
第1電圧可変容量素子と併設され前記制御電圧又は所定
の固定電圧が選択的に印加される第2電圧可変容量素子
と、前記第1電圧可変容量素子及び第2電圧可変容量素
子と共に共振回路を構成するインダクタと、該共振回路
の共振電流を正帰還させる増幅回路と、前記共振回路の
ループの外に配置され前記第2電圧可変容量素子に前記
所定の固定電圧又は前記制御電圧のいずれかを選択的に
印加させるスイッチング手段を備えたことを特徴とす
る。この第2の発明によれば、スイッチング手段によ
り、前記第2電圧可変容量素子に前記所定の固定電圧又
は前記制御電圧のいずれかが選択的に印加される。この
第2電圧可変容量素子は前記第1電圧可変容量素子と併
設されている。この切り換えにより、共振回路の共振周
波数と制御電圧との関係を変化させることができる。ま
た、第1の電圧可変容量素子に加えて第2の電圧可変容
量素子を加えただけであるので、大きな占有面積を必要
としない。また、スイッチング手段は共振器回路のルー
プの外に配置されているので、位相雑音特性を劣化させ
ることも無い。
は、発振周波数を制御するため連続的に変化可能とされ
た制御電圧が印加される第1電圧可変容量素子と、前記
第1電圧可変容量素子と併設され前記制御電圧又は所定
の固定電圧が選択的に印加される第2電圧可変容量素子
と、前記第1電圧可変容量素子及び第2電圧可変容量素
子と共に共振回路を構成するインダクタと、該共振回路
の共振電流を正帰還させる増幅回路と、前記共振回路の
ループの外に配置され前記第2電圧可変容量素子に前記
所定の固定電圧又は前記制御電圧のいずれかを選択的に
印加させるスイッチング手段を備えたことを特徴とす
る。この第2の発明によれば、スイッチング手段によ
り、前記第2電圧可変容量素子に前記所定の固定電圧又
は前記制御電圧のいずれかが選択的に印加される。この
第2電圧可変容量素子は前記第1電圧可変容量素子と併
設されている。この切り換えにより、共振回路の共振周
波数と制御電圧との関係を変化させることができる。ま
た、第1の電圧可変容量素子に加えて第2の電圧可変容
量素子を加えただけであるので、大きな占有面積を必要
としない。また、スイッチング手段は共振器回路のルー
プの外に配置されているので、位相雑音特性を劣化させ
ることも無い。
【0014】この第2の発明において、前記スイッチン
グ手段は、所定の定電圧を印加することを選択した場
合、複数の固定電圧の大きさを切り換えることができる
ようにするのが好適である。
グ手段は、所定の定電圧を印加することを選択した場
合、複数の固定電圧の大きさを切り換えることができる
ようにするのが好適である。
【0015】上記第1乃至第3の発明において、前記第
1電圧可変容量素子及び前記第2電圧可変容量素子は、
互いのカソード同士が接続された一対の可変容量ダイオ
ードから構成されるとともに、このカソードに前記制御
電圧又は前記定電圧が印加されるように構成することが
できる。また、前記第1又は第3の発明において、前記
制御電圧の大きさを検知する制御電圧値検知手段を更に
備え、前記スイッチング手段は、前記制御電圧値検知手
段の検知結果に基づき前記第2電圧可変容量素子に印加
すべき前記固定電圧を選択するようにしてもよい。この
改良によれば、制御電圧が所定の値となったことが制御
電圧値検知手段により検知され、この検知結果に基づ
き、第2電圧可変容量素子へ印加する固定電圧の大きさ
がスイッチング手段により切り換えられ、発振周波数の
可変範囲がスイッチング手段の切換の前後で変化するこ
とになる。これにより、実質的に発振周波数の可変範囲
を広くすることができる。
1電圧可変容量素子及び前記第2電圧可変容量素子は、
互いのカソード同士が接続された一対の可変容量ダイオ
ードから構成されるとともに、このカソードに前記制御
電圧又は前記定電圧が印加されるように構成することが
できる。また、前記第1又は第3の発明において、前記
制御電圧の大きさを検知する制御電圧値検知手段を更に
備え、前記スイッチング手段は、前記制御電圧値検知手
段の検知結果に基づき前記第2電圧可変容量素子に印加
すべき前記固定電圧を選択するようにしてもよい。この
改良によれば、制御電圧が所定の値となったことが制御
電圧値検知手段により検知され、この検知結果に基づ
き、第2電圧可変容量素子へ印加する固定電圧の大きさ
がスイッチング手段により切り換えられ、発振周波数の
可変範囲がスイッチング手段の切換の前後で変化するこ
とになる。これにより、実質的に発振周波数の可変範囲
を広くすることができる。
【0016】また、前記第2の発明において、前記制御
電圧の大きさを検知する制御電圧値検知手段を更に備
え、前記スイッチング手段は、制御電圧値検知手段の大
きさに基づき前記第2電圧可変容量素子に前記制御電圧
を印加するか前記所定の定電圧を印加するかを切り換え
るようにすることができる。
電圧の大きさを検知する制御電圧値検知手段を更に備
え、前記スイッチング手段は、制御電圧値検知手段の大
きさに基づき前記第2電圧可変容量素子に前記制御電圧
を印加するか前記所定の定電圧を印加するかを切り換え
るようにすることができる。
【0017】また、前記制御電圧値検知手段は、前記制
御電圧が上限値又は下限値に達したか否かを検知するも
のであり、前記スイッチング手段は該上限値又は該下限
値が検知された場合に前記切換を実行するようにするこ
ともできる。制御電圧がその上限又は下限に達した場合
に発振周波数と制御電圧との関係が変化することになる
ので、PLL回路などにおいて、任意の周波数への自動
調整が容易となる。
御電圧が上限値又は下限値に達したか否かを検知するも
のであり、前記スイッチング手段は該上限値又は該下限
値が検知された場合に前記切換を実行するようにするこ
ともできる。制御電圧がその上限又は下限に達した場合
に発振周波数と制御電圧との関係が変化することになる
ので、PLL回路などにおいて、任意の周波数への自動
調整が容易となる。
【0018】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
詳細に説明する。 [第1の実施の形態]図1に、本発明の第1の実施の形
態に係る電圧制御発振器の回路図を示す。なお、従来技
術のものと共通する部材については同一の番号を付して
説明する。
詳細に説明する。 [第1の実施の形態]図1に、本発明の第1の実施の形
態に係る電圧制御発振器の回路図を示す。なお、従来技
術のものと共通する部材については同一の番号を付して
説明する。
【0019】本実施の形態では、増幅器11,12、イ
ンダクタ13、可変容量ダイオードD1−D6の接続関
係は図5に示す従来技術と同様である。ただし、本実施
の形態では、制御電圧CTRLは可変容量ダイオードD
1とD2の接続点O1にのみ供給され、他の接続点O
2,O3には、一定の電源電圧Vccがスイッチング用
トランジスタS4,S6を介して供給される。スイッチ
ング信号φA、φBがMOSトランジスタS4,S6の
ゲートに入力されることにより、MOSトランジスタS
4,S6がオンとなり、これにより接続点O2、O3に
電圧Vccが加わる。MOSトランジスタS4,S6が
オフとなっているときには、代わってMOSトランジス
タS5,S7がスイッチング信号φA´、φB´により
オンとされ、これにより、接続点O2,O3の電位は接
地電位Vssとなる。
ンダクタ13、可変容量ダイオードD1−D6の接続関
係は図5に示す従来技術と同様である。ただし、本実施
の形態では、制御電圧CTRLは可変容量ダイオードD
1とD2の接続点O1にのみ供給され、他の接続点O
2,O3には、一定の電源電圧Vccがスイッチング用
トランジスタS4,S6を介して供給される。スイッチ
ング信号φA、φBがMOSトランジスタS4,S6の
ゲートに入力されることにより、MOSトランジスタS
4,S6がオンとなり、これにより接続点O2、O3に
電圧Vccが加わる。MOSトランジスタS4,S6が
オフとなっているときには、代わってMOSトランジス
タS5,S7がスイッチング信号φA´、φB´により
オンとされ、これにより、接続点O2,O3の電位は接
地電位Vssとなる。
【0020】図1(b)は、スイッチング信号φA,φ
B,φA´、φB´の切換により、接続点O2、O3の
電位を切り換えた場合の制御電圧CTRL−発振周波数
fの関係を示すグラフを示している。実線Aは、制御電
圧CTRLだけが接続点O1に印加され、接続点O2,
O3の電位が接地電位Vssとされ、LC共振器の容量
が最も大きくなる場合である。破線Bは、スイッチング
用トランジスタS4,S6のいずれか一方がオンとされ
た場合であり、点線Cは、スイッチング用トランジスタ
S4,S6の両方がオンとされ、LC共振器の容量が最
も小さくなる場合である。
B,φA´、φB´の切換により、接続点O2、O3の
電位を切り換えた場合の制御電圧CTRL−発振周波数
fの関係を示すグラフを示している。実線Aは、制御電
圧CTRLだけが接続点O1に印加され、接続点O2,
O3の電位が接地電位Vssとされ、LC共振器の容量
が最も大きくなる場合である。破線Bは、スイッチング
用トランジスタS4,S6のいずれか一方がオンとされ
た場合であり、点線Cは、スイッチング用トランジスタ
S4,S6の両方がオンとされ、LC共振器の容量が最
も小さくなる場合である。
【0021】このように、スイッチング用トランジスタ
S4−S7のオン、オフの切り替えにより、制御電圧C
TRLと発振周波数fとの関係を表すグラフがA,B,
Cと変化する。曲線A,B,Cが、可変周波数範囲に関
し重複部分を有するように可変容量ダイオードの大きさ
やVccの大きさを選択すれば(例えば、グラフAの最
大値が、グラフBの最小値以上となるようにする)、実
質的に連続した周波数可変範囲を得ることができる。
S4−S7のオン、オフの切り替えにより、制御電圧C
TRLと発振周波数fとの関係を表すグラフがA,B,
Cと変化する。曲線A,B,Cが、可変周波数範囲に関
し重複部分を有するように可変容量ダイオードの大きさ
やVccの大きさを選択すれば(例えば、グラフAの最
大値が、グラフBの最小値以上となるようにする)、実
質的に連続した周波数可変範囲を得ることができる。
【0022】また、図1から明らかなように、本実施の
形態では、スイッチング用トランジスタS4−S7がイ
ンダクタ13及び可変容量ダイオードD1−D6により
構成される共振回路のループの外にある。このため、ス
イッチング用トランジスタS4−S7のオン抵抗が高く
ても、位相雑音特性は劣化しないし、発振周波数の可変
範囲も減少しない。なお、本実施の形態では、6個の可
変容量ダイオードを3列に接続し、その1列に制御電圧
CTRLを、残りに電源電圧Vccを印加しているが、
本発明はこれに限られるものではない。例えば、ダイオ
ード列を2列のみとし、その1つに制御電圧CTRL
を、他方に一定の電源電圧Vccを印加するようにして
もよい。また、ダイオード列を4列以上として、その一
部に制御電圧CTRLを、残りのものに電源電圧Vcc
を選択的に印加しても差し支えない。また、上記実施の
形態では接続点O2、O3に印加する電圧を共にVcc
としているが、両点に加わる電圧を異ならせてもよい。
形態では、スイッチング用トランジスタS4−S7がイ
ンダクタ13及び可変容量ダイオードD1−D6により
構成される共振回路のループの外にある。このため、ス
イッチング用トランジスタS4−S7のオン抵抗が高く
ても、位相雑音特性は劣化しないし、発振周波数の可変
範囲も減少しない。なお、本実施の形態では、6個の可
変容量ダイオードを3列に接続し、その1列に制御電圧
CTRLを、残りに電源電圧Vccを印加しているが、
本発明はこれに限られるものではない。例えば、ダイオ
ード列を2列のみとし、その1つに制御電圧CTRL
を、他方に一定の電源電圧Vccを印加するようにして
もよい。また、ダイオード列を4列以上として、その一
部に制御電圧CTRLを、残りのものに電源電圧Vcc
を選択的に印加しても差し支えない。また、上記実施の
形態では接続点O2、O3に印加する電圧を共にVcc
としているが、両点に加わる電圧を異ならせてもよい。
【0023】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態を、図2に基づいて説明する。増幅器1
1、12及び共振回路の構成は第1の実施の形態や図5
に示す従来技術と同様である。説明の便宜上、可変容量
ダイオードはD1−D4の4個を2列に接続している
が、第1の実施の形態と同様に6個、又はそれ以上とし
ても差し支えない。本実施の形態は、制御電圧CTRL
が接続点O1だけでなく、接続点O2にも供給され得る
点で第1の実施の形態と異なる。
の実施の形態を、図2に基づいて説明する。増幅器1
1、12及び共振回路の構成は第1の実施の形態や図5
に示す従来技術と同様である。説明の便宜上、可変容量
ダイオードはD1−D4の4個を2列に接続している
が、第1の実施の形態と同様に6個、又はそれ以上とし
ても差し支えない。本実施の形態は、制御電圧CTRL
が接続点O1だけでなく、接続点O2にも供給され得る
点で第1の実施の形態と異なる。
【0024】すなわち、図2に示すように、接続点O1
には、制御電圧CTRLのみが供給される一方、接続点
O2には、スイッチング用トランジスタS8−S11の
切換により、制御電圧CTRL、一定の電圧BIAS
1、BIAS1とは異なる電圧値を持つ一定の電圧BI
AS2が選択的に印加される(例えば、BIAS1=V
cc、BIAS2=0V)。具体的には、スイッチング
用トランジスタS8がオンされ、S9がオフされている
場合(ケースA)には、制御電圧CTRLが接続点O2
に供給される。また、S8とS11がオフとされるとと
もにS9及びS10がオンとされている場合(ケース
B)には、一定電圧BIAS1が接続点O2に供給され
る。また、S8とS10がオフとされるとともにS9及
びs11がオンとされている場合(ケースC)には、一
定電圧BIAS2が接続点O2に供給される。
には、制御電圧CTRLのみが供給される一方、接続点
O2には、スイッチング用トランジスタS8−S11の
切換により、制御電圧CTRL、一定の電圧BIAS
1、BIAS1とは異なる電圧値を持つ一定の電圧BI
AS2が選択的に印加される(例えば、BIAS1=V
cc、BIAS2=0V)。具体的には、スイッチング
用トランジスタS8がオンされ、S9がオフされている
場合(ケースA)には、制御電圧CTRLが接続点O2
に供給される。また、S8とS11がオフとされるとと
もにS9及びS10がオンとされている場合(ケース
B)には、一定電圧BIAS1が接続点O2に供給され
る。また、S8とS10がオフとされるとともにS9及
びs11がオンとされている場合(ケースC)には、一
定電圧BIAS2が接続点O2に供給される。
【0025】図2(b)は、このような切換を行なった
場合における電圧制御発振器の発振周波数fと制御電圧
CTRLの関係を示すグラフの変化を示す。上述のケー
スAでは、この関係はグラフAで表され、上述のケース
Bでは、この関係はグラフBで表され、上述のケースC
では、この関係はグラフCで表される。グラフAの傾き
がグラフB、Cのそれよりも大きい。ケースAの場合に
は、接続点O1、O2の双方に制御電圧CTRLが加わ
り可変容量ダイオードD1−D4の静電容量が変化する
一方、ケースB,Cでは可変容量ダイオードD1,D2
のみの静電容量が変化するためである。
場合における電圧制御発振器の発振周波数fと制御電圧
CTRLの関係を示すグラフの変化を示す。上述のケー
スAでは、この関係はグラフAで表され、上述のケース
Bでは、この関係はグラフBで表され、上述のケースC
では、この関係はグラフCで表される。グラフAの傾き
がグラフB、Cのそれよりも大きい。ケースAの場合に
は、接続点O1、O2の双方に制御電圧CTRLが加わ
り可変容量ダイオードD1−D4の静電容量が変化する
一方、ケースB,Cでは可変容量ダイオードD1,D2
のみの静電容量が変化するためである。
【0026】[第3の実施の形態]次に、本発明の第3
の実施の形態を、図3に基づいて説明する。この第3の
実施の形態の電圧制御発振回路は、制御電圧CTRLの
大きさを検知するとともに、制御電圧CTRLが所定の
大きさとなった場合に、接続点O2に印加される電圧を
自動的に切り換えるようにしている。PLL回路に利用
される電圧制御発振器において、その発振周波数の大き
さを自動制御する場合に好適である。
の実施の形態を、図3に基づいて説明する。この第3の
実施の形態の電圧制御発振回路は、制御電圧CTRLの
大きさを検知するとともに、制御電圧CTRLが所定の
大きさとなった場合に、接続点O2に印加される電圧を
自動的に切り換えるようにしている。PLL回路に利用
される電圧制御発振器において、その発振周波数の大き
さを自動制御する場合に好適である。
【0027】以下、本実施の形態の構成を図3に基づい
て詳細に説明する。なお、本実施の形態では、電圧制御
発振器をPLL回路に組み込んだものとして説明する。
本実施の形態に係る電圧制御発振器1は、定電流回路2
1と、増幅回路22と、共振回路23と、制御電圧値検
知部24と、スイッチング部25とから大略構成されて
いる。なお、制御電圧CTRLは、図示しない位相比較
器、チャージポンプ回路及びループフィルタを介して電
圧制御発振器1に入力されるものとする。
て詳細に説明する。なお、本実施の形態では、電圧制御
発振器をPLL回路に組み込んだものとして説明する。
本実施の形態に係る電圧制御発振器1は、定電流回路2
1と、増幅回路22と、共振回路23と、制御電圧値検
知部24と、スイッチング部25とから大略構成されて
いる。なお、制御電圧CTRLは、図示しない位相比較
器、チャージポンプ回路及びループフィルタを介して電
圧制御発振器1に入力されるものとする。
【0028】定電流回路21は、カレントミラー接続さ
れたpMOSトランジスタM5、M6から構成されてお
り、増幅回路22に定電流を供給する。増幅回路22
は、互いのドレインとゲートが交差接続されたnMOS
トランジスタM1,M2と互いのドレインとゲートが交
差接続されたpMOSトランジスタM3,M4とから構
成されている。また、トランジスタM1のドレインとト
ランジスタM3のドレインは接続されており、また、ト
ランジスタM2のドレインとトランジスタM4のドレイ
ン接続されている。さらに、トランジスタM1,M2の
ソースは共に接地電圧Vssに接続され、トランジスタ
M3,M4のソースは定電流回路21に接続されてい
る。そして、このドレインの接続点O4,O5から差動
出力信号が出力される。なお、上述のnMOSトランジ
スタM1及びM2のチャネル幅とチャネル長の比(W/
L)は、例えば100μm/0.4μm、pMOSトラ
ンジスタM3−M6のW/Lは、例えば200μm/
0.4μmとし、ほぼ等しいトランスコンダクタンスと
なるように設計するのが好適である。
れたpMOSトランジスタM5、M6から構成されてお
り、増幅回路22に定電流を供給する。増幅回路22
は、互いのドレインとゲートが交差接続されたnMOS
トランジスタM1,M2と互いのドレインとゲートが交
差接続されたpMOSトランジスタM3,M4とから構
成されている。また、トランジスタM1のドレインとト
ランジスタM3のドレインは接続されており、また、ト
ランジスタM2のドレインとトランジスタM4のドレイ
ン接続されている。さらに、トランジスタM1,M2の
ソースは共に接地電圧Vssに接続され、トランジスタ
M3,M4のソースは定電流回路21に接続されてい
る。そして、このドレインの接続点O4,O5から差動
出力信号が出力される。なお、上述のnMOSトランジ
スタM1及びM2のチャネル幅とチャネル長の比(W/
L)は、例えば100μm/0.4μm、pMOSトラ
ンジスタM3−M6のW/Lは、例えば200μm/
0.4μmとし、ほぼ等しいトランスコンダクタンスと
なるように設計するのが好適である。
【0029】共振回路23は第1及び第2の実施の形態
と同様に接続した可変容量ダイオードD1〜D4及びイ
ンダクタ13を備えるとともに、直流カット用の固定コ
ンデンサC1,C2を備えている。このC1,C2の容
量はできるだけ大きいのが好ましく、本実施の形態では
20pFであるとする。インダクタ13は、シリコン基
板上に形成したスパイラルインダクタとすることがで
き、そのインダクタンスは例えば14.6nHとするこ
とができる。また、各可変容量ダイオードD1−D4
は、単一の可変容量ダイオードにより構成することもで
きるが、複数個の可変容量ダイオードを並列に接続して
構成することもできる。例えば、0バイアス時に0.6
pFを有する可変容量ダイオードを並列に接続したもの
を使用でき、例えば、可変容量ダイオードD1,D2は
可変容量ダイオードを15個並列接続したもの、可変容
量ダイオードD3,D4は可変容量ダイオードを8個並
列接続したものとすることができる。これにより、単一
の大きな可変容量ダイオードで各可変容量ダイオードD
1−D4を構成した場合に比べ、寄生抵抗の影響を少な
くすることができる。なお、各可変容量ダイオードD1
−D4のアノードは、抵抗R2、R3を介して接地電圧
Vssに接続されており、これにより、各アノードの電
位は一定とされている。
と同様に接続した可変容量ダイオードD1〜D4及びイ
ンダクタ13を備えるとともに、直流カット用の固定コ
ンデンサC1,C2を備えている。このC1,C2の容
量はできるだけ大きいのが好ましく、本実施の形態では
20pFであるとする。インダクタ13は、シリコン基
板上に形成したスパイラルインダクタとすることがで
き、そのインダクタンスは例えば14.6nHとするこ
とができる。また、各可変容量ダイオードD1−D4
は、単一の可変容量ダイオードにより構成することもで
きるが、複数個の可変容量ダイオードを並列に接続して
構成することもできる。例えば、0バイアス時に0.6
pFを有する可変容量ダイオードを並列に接続したもの
を使用でき、例えば、可変容量ダイオードD1,D2は
可変容量ダイオードを15個並列接続したもの、可変容
量ダイオードD3,D4は可変容量ダイオードを8個並
列接続したものとすることができる。これにより、単一
の大きな可変容量ダイオードで各可変容量ダイオードD
1−D4を構成した場合に比べ、寄生抵抗の影響を少な
くすることができる。なお、各可変容量ダイオードD1
−D4のアノードは、抵抗R2、R3を介して接地電圧
Vssに接続されており、これにより、各アノードの電
位は一定とされている。
【0030】制御電圧検知部24とスイッチング部25
とは、制御電圧CTRLの大きさに応じて、可変容量ダ
イオードD3,D4の接続点O2に制御電圧CTRLを
加えるか、それとも接地電圧Vssを加えるかを切換え
る機能を有する。
とは、制御電圧CTRLの大きさに応じて、可変容量ダ
イオードD3,D4の接続点O2に制御電圧CTRLを
加えるか、それとも接地電圧Vssを加えるかを切換え
る機能を有する。
【0031】制御電圧検知部24は、比較器14及び1
5を備えている。比較器14は、制御電圧CTRLと、
抵抗R4(抵抗値R4)と抵抗R5(抵抗値R5)によ
り構成される分圧抵抗17から出力される基準電圧V1
7を比較するようにされている。そして、制御電圧CT
RLがV17以上になった場合に信号「H」を出力し、
それ以外では信号「L」を出力する。比較器15は、制
御電圧CTRLと、抵抗R6(抵抗値R6)と抵抗R7
(抵抗値R7)により構成される分圧抵抗18からの出
力される基準電圧V18を比較するようにされている。
そして、制御電圧CTRLがV18以下になった場合に
信号「H」を出力し、それ以外では信号「L」を出力す
る。なお、基準電圧V17及びV18は、それぞれ次の
[数3]で表される。
5を備えている。比較器14は、制御電圧CTRLと、
抵抗R4(抵抗値R4)と抵抗R5(抵抗値R5)によ
り構成される分圧抵抗17から出力される基準電圧V1
7を比較するようにされている。そして、制御電圧CT
RLがV17以上になった場合に信号「H」を出力し、
それ以外では信号「L」を出力する。比較器15は、制
御電圧CTRLと、抵抗R6(抵抗値R6)と抵抗R7
(抵抗値R7)により構成される分圧抵抗18からの出
力される基準電圧V18を比較するようにされている。
そして、制御電圧CTRLがV18以下になった場合に
信号「H」を出力し、それ以外では信号「L」を出力す
る。なお、基準電圧V17及びV18は、それぞれ次の
[数3]で表される。
【0032】
【数3】V17=R5・Vcc/(R4+R5)
V18=R7・Vcc/(R6+R7)
【0033】この基準電圧V17、V18は、制御電圧
CTRLの可変範囲及びチャージポンプ回路(図示せ
ず)の動作余裕等を考慮して決定する。ここでは、制御
電圧CTRLが0.5〜2.2〔V〕で変化し、V17
=2.3〔V〕、V18=0.35〔V〕であるとす
る。
CTRLの可変範囲及びチャージポンプ回路(図示せ
ず)の動作余裕等を考慮して決定する。ここでは、制御
電圧CTRLが0.5〜2.2〔V〕で変化し、V17
=2.3〔V〕、V18=0.35〔V〕であるとす
る。
【0034】スイッチング部25は、RS−F/F回路
16と、スイッチング用nMOSトランジスタM7及び
M8を備えている。比較器14,15の出力は、それぞ
れRS−F/F回路16のS端子、R端子に入力され
る。RS−F/F回路16の出力端子Q,/Qは、スイ
ッチング用nMOSトランジスタM7、M8のゲートに
向けて出力される。各トランジスタM7、M8のドレイ
ンは接続点O2に接続されている。これにより、基準電
圧V17、V18に制御電圧CTRLが等しくなると、
接続点O2の電圧が接地電圧Vssと制御電圧CTRL
との間で切り替わる。すなわち、接続点O1とO2の双
方に制御電圧CTRLが加わっている状態(ケースA´
´)と、接続点O1のみに制御電圧CTRLが印加され
接続点O2には接地電圧Vssが印加される状態(ケー
スB´´)との切換が行なわれる。ケースA´´では、
発振周波数f−制御電圧CTRLのグラフは図3(b)
に示すグラフA´´のようになる。一方、ケースB´´
では、発振周波数f−制御電圧CTRLのグラフは図3
(b)に示すグラフB´´のようになる。
16と、スイッチング用nMOSトランジスタM7及び
M8を備えている。比較器14,15の出力は、それぞ
れRS−F/F回路16のS端子、R端子に入力され
る。RS−F/F回路16の出力端子Q,/Qは、スイ
ッチング用nMOSトランジスタM7、M8のゲートに
向けて出力される。各トランジスタM7、M8のドレイ
ンは接続点O2に接続されている。これにより、基準電
圧V17、V18に制御電圧CTRLが等しくなると、
接続点O2の電圧が接地電圧Vssと制御電圧CTRL
との間で切り替わる。すなわち、接続点O1とO2の双
方に制御電圧CTRLが加わっている状態(ケースA´
´)と、接続点O1のみに制御電圧CTRLが印加され
接続点O2には接地電圧Vssが印加される状態(ケー
スB´´)との切換が行なわれる。ケースA´´では、
発振周波数f−制御電圧CTRLのグラフは図3(b)
に示すグラフA´´のようになる。一方、ケースB´´
では、発振周波数f−制御電圧CTRLのグラフは図3
(b)に示すグラフB´´のようになる。
【0035】グラフA´´の場合、制御電圧CTRLが
0.35[V]から2.3[V]で変化すると、発振周
波数fはfamin<f<famaxの範囲で変化する。グラフ
B´´の場合、制御電圧CTRLが0.35[V]から
2.3[V]との間で変化すると、発振周波数fはf
bmin<f<fbmaxの範囲で変化する。なお、本実施の形
態においては、fbmaxとfaminは、発振周波数fの可変
範囲を連続的にするため、fbmax<=faminとなるよう
にするのが好ましい。
0.35[V]から2.3[V]で変化すると、発振周
波数fはfamin<f<famaxの範囲で変化する。グラフ
B´´の場合、制御電圧CTRLが0.35[V]から
2.3[V]との間で変化すると、発振周波数fはf
bmin<f<fbmaxの範囲で変化する。なお、本実施の形
態においては、fbmaxとfaminは、発振周波数fの可変
範囲を連続的にするため、fbmax<=faminとなるよう
にするのが好ましい。
【0036】以上のように構成した第3の実施の形態の
電圧制御発振器の動作を説明する。接続点O1には、常
に制御電圧CTRLが印加される。制御電圧CTRLの
大きさは、図示しない位相比較器での比較結果により常
に変化している。この変化により、可変容量ダイオード
D1,D2の静電容量が変化し、これにより電圧制御発
振器1の出力周波数が変化する。
電圧制御発振器の動作を説明する。接続点O1には、常
に制御電圧CTRLが印加される。制御電圧CTRLの
大きさは、図示しない位相比較器での比較結果により常
に変化している。この変化により、可変容量ダイオード
D1,D2の静電容量が変化し、これにより電圧制御発
振器1の出力周波数が変化する。
【0037】一方、接続点O2には、前述したように、
制御電圧CTRLと接地電圧Vssとが選択的に印加さ
れる。この選択は、制御電圧値検知部24とスイッチン
グ部25により実行される。今、制御電圧CTRLが接
続点O2に印加され、制御電圧CTRLと発振周波数f
が、図3(b)に示すグラフA´´に従って変化してい
る場合を考える。このとき、目標とする発振周波数fの
値がftgt1(<famin)あるとした場合、制御電圧CT
RLが下限値のV18=0.35[V]まで下がると、
比較器15が信号「H」を出力し、RS−FF回路16
の出力端子/Qから信号「H」が出力され、出力端子Q
から信号「L」が出力される。これにより、トランジス
タM8がオン、トランジスタM7がオフとなり、接地電
圧VssがトランジスタM8を介して接続点O2に印加
されるようになる。これにより、発振周波数f−制御電
圧CTRL特性は、グラフA´´からB´´に切り替わ
る。そして、制御電圧CTRLが、目標周波数ftgt1を
得るための制御電圧Vtgt1まで引き上げられる。
制御電圧CTRLと接地電圧Vssとが選択的に印加さ
れる。この選択は、制御電圧値検知部24とスイッチン
グ部25により実行される。今、制御電圧CTRLが接
続点O2に印加され、制御電圧CTRLと発振周波数f
が、図3(b)に示すグラフA´´に従って変化してい
る場合を考える。このとき、目標とする発振周波数fの
値がftgt1(<famin)あるとした場合、制御電圧CT
RLが下限値のV18=0.35[V]まで下がると、
比較器15が信号「H」を出力し、RS−FF回路16
の出力端子/Qから信号「H」が出力され、出力端子Q
から信号「L」が出力される。これにより、トランジス
タM8がオン、トランジスタM7がオフとなり、接地電
圧VssがトランジスタM8を介して接続点O2に印加
されるようになる。これにより、発振周波数f−制御電
圧CTRL特性は、グラフA´´からB´´に切り替わ
る。そして、制御電圧CTRLが、目標周波数ftgt1を
得るための制御電圧Vtgt1まで引き上げられる。
【0038】次に、接地電圧Vssが接続点O2に印加
され、制御電圧CTRLと発振周波数fとがグラフB´
´に従って変化しており、かつ、目標とする発振周波数
fの値がftgt2(>fbmax)とされた場合を考える。グ
ラフB´´に沿って、制御電圧CTRLが上限値のV1
7=2.3[V]まで上がると、比較器14が信号
「H」を出力し、RS−FF回路16の出力端子Qから
信号「H」が出力され、出力端子/Qから信号「L」が
出力される。これにより、トランジスタM7がオン、ト
ランジスタM8がオフとなり、制御電圧CTRLがトラ
ンジスタM7を介して接続点O2に印加されるようにな
る。これにより、発振周波数f−制御電圧CTRL特性
は、グラフB´´からA´´に切り替わる。そして、制
御電圧CTRLが、目標周波数ftgt2を得るための制御
電圧Vtgt2まで引き下げられる。以上の制御電圧CTR
L、接続点O2の電位の時間的な推移を表すと、図4に
示すグラフのようになる。点線は制御電圧CTRL、実
線は接続点O2の電位を示している。
され、制御電圧CTRLと発振周波数fとがグラフB´
´に従って変化しており、かつ、目標とする発振周波数
fの値がftgt2(>fbmax)とされた場合を考える。グ
ラフB´´に沿って、制御電圧CTRLが上限値のV1
7=2.3[V]まで上がると、比較器14が信号
「H」を出力し、RS−FF回路16の出力端子Qから
信号「H」が出力され、出力端子/Qから信号「L」が
出力される。これにより、トランジスタM7がオン、ト
ランジスタM8がオフとなり、制御電圧CTRLがトラ
ンジスタM7を介して接続点O2に印加されるようにな
る。これにより、発振周波数f−制御電圧CTRL特性
は、グラフB´´からA´´に切り替わる。そして、制
御電圧CTRLが、目標周波数ftgt2を得るための制御
電圧Vtgt2まで引き下げられる。以上の制御電圧CTR
L、接続点O2の電位の時間的な推移を表すと、図4に
示すグラフのようになる。点線は制御電圧CTRL、実
線は接続点O2の電位を示している。
【0039】本実施の形態によれば、接続点O2の電位
の切換えにより発振周波数fの可変範囲が実質的に広く
なるとともに、制御電圧値検知部24及びスイッチング
部25により、周波数可変範囲が自動的に切り換えられ
る。各素子(D1−D4、M1−M6等)のパラメータ
を上記のように設定することにより、中心周波数が76
0MHzとした場合、従来では7.9%であった周波数
可変率が10.1%まで増大した。また、本実施の形態
でも、スイッチング用トランジスタM7,M8は共振回
路23のループ外にあるので、電圧制御発振器1の位相
雑音特性は劣化しない。この第3の実施の形態では、接
続点O2に制御電圧CTRL又は接地電圧Vssを選択
的に印加する構成としているが、第1の実施の形態と同
様、一定の電源電圧Vcc又は接地電圧Vssのいずれ
かを選択的に印加するようにしてもよい。この場合に
は、図3において、トランジスタM7のドレインを電源
電圧Vccに接続すればよい。
の切換えにより発振周波数fの可変範囲が実質的に広く
なるとともに、制御電圧値検知部24及びスイッチング
部25により、周波数可変範囲が自動的に切り換えられ
る。各素子(D1−D4、M1−M6等)のパラメータ
を上記のように設定することにより、中心周波数が76
0MHzとした場合、従来では7.9%であった周波数
可変率が10.1%まで増大した。また、本実施の形態
でも、スイッチング用トランジスタM7,M8は共振回
路23のループ外にあるので、電圧制御発振器1の位相
雑音特性は劣化しない。この第3の実施の形態では、接
続点O2に制御電圧CTRL又は接地電圧Vssを選択
的に印加する構成としているが、第1の実施の形態と同
様、一定の電源電圧Vcc又は接地電圧Vssのいずれ
かを選択的に印加するようにしてもよい。この場合に
は、図3において、トランジスタM7のドレインを電源
電圧Vccに接続すればよい。
【0040】以上、実施の形態について説明したが、本
発明はこれに限られるものではなく、例えば増幅回路を
バイポーラトランジスタにより構成してもよい。また、
増幅器を差動型増幅器とする代わりに単相出力型の回路
を用いてもよい。また、上記実施の形態ではカソード同
士を接続した一対の可変容量ダイオード群を構成し、そ
の接続点に制御電圧を印加していたが、アノード側を接
地しカソード側に制御電圧を印加する単一の可変容量ダ
イオードとしてもよい。
発明はこれに限られるものではなく、例えば増幅回路を
バイポーラトランジスタにより構成してもよい。また、
増幅器を差動型増幅器とする代わりに単相出力型の回路
を用いてもよい。また、上記実施の形態ではカソード同
士を接続した一対の可変容量ダイオード群を構成し、そ
の接続点に制御電圧を印加していたが、アノード側を接
地しカソード側に制御電圧を印加する単一の可変容量ダ
イオードとしてもよい。
【0041】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る電圧制
御発振器は、位相雑音特性を劣化させることなく、また
大きな占有面積を必要とすることなく周波数可変範囲を
広くすることのできるという優れた効果を奏する。
御発振器は、位相雑音特性を劣化させることなく、また
大きな占有面積を必要とすることなく周波数可変範囲を
広くすることのできるという優れた効果を奏する。
【図1】 本発明に係る電圧制御発振器の第1の実施の
形態を示す。
形態を示す。
【図2】 本発明に係る電圧制御発振器の第2の実施の
形態を示す。
形態を示す。
【図3】 本発明に係る電圧制御発振器の第3の実施の
形態を示す。
形態を示す。
【図4】 制御電圧CTRLの変化と、接続点O2の電
位の変化との関係を示すグラフである。
位の変化との関係を示すグラフである。
【図5】 従来の電圧制御発振器を説明するための図で
ある。
ある。
11、12・・・・・・増幅器
13・・・・・・インダクタ
D1−D6・・・・・・可変容量ダイオード
S1−S11・・・・・・スイッチング用MOSトランジスタ
M1−M4・・・・・・MOSトランジスタ
14、15・・・・・・比較器
16・・・・・・RS−F/F
フロントページの続き
Fターム(参考) 5J081 AA02 CC07 CC22 DD04 DD11
EE02 EE03 EE18 FF10 FF12
FF21 FF23 FF25 GG01 KK02
KK09 KK22 KK23 LL05 MM01
MM03
Claims (8)
- 【請求項1】 発振周波数を制御するため連続的に変化
可能とされた制御電圧が印加される第1電圧可変容量素
子と、 前記第1電圧可変容量素子と併設され複数の固定電圧の
1つが選択的に印加される第2電圧可変容量素子と、 前記第1電圧可変容量素子及び第2電圧可変容量素子と
共に共振回路を構成するインダクタと、 該共振回路の共振電流を正帰還させる増幅回路と、 前記共振回路のループの外に配置され前記複数の固定電
圧の1つを選択的に前記第2電圧可変容量素子に供給す
るスイッチング手段とを備えたことを特徴とする電圧制
御発振器。 - 【請求項2】 発振周波数を制御するため連続的に変化
可能とされた制御電圧が印加される第1電圧可変容量素
子と、 前記第1電圧可変容量素子と併設され前記制御電圧又は
所定の固定電圧が選択的に印加される第2電圧可変容量
素子と、 前記第1電圧可変容量素子及び第2電圧可変容量素子と
共に共振回路を構成するインダクタと、 該共振回路の共振電流を正帰還させる増幅回路と、 前記共振回路のループの外に配置され前記第2電圧可変
容量素子に前記所定の固定電圧又は前記制御電圧のいず
れかを選択的に印加させるスイッチング手段を備えた電
圧制御発振器。 - 【請求項3】 前記スイッチング手段は、所定の固定電
圧を印加することを選択した場合、複数の固定電圧の中
から1つを選択することを可能にした請求項2に記載の
電圧制御発振器。 - 【請求項4】 前記第1電圧可変容量素子及び前記第2
電圧可変容量素子は、互いのカソード同士が接続された
少なくとも一対の可変容量ダイオードから構成されると
ともに、このカソードに前記制御電圧又は前記定電圧が
印加されるように構成された請求項1乃至3のいずれか
1項に記載の電圧制御発振器。 - 【請求項5】 前記制御電圧の大きさを検知する制御電
圧値検知手段を備え、前記スイッチング手段は、前記制
御電圧値検知手段の検知結果に基づき前記第2電圧可変
容量素子に印加すべき前記固定電圧を選択する請求項1
に記載の電圧制御発振器。 - 【請求項6】 前記制御電圧の大きさを検知する制御電
圧値検知手段を備え、前記スイッチング手段は、前記制
御電圧値検知手段の検知結果に基づき前記第2電圧可変
容量素子に前記制御電圧を印加するか前記所定の固定電
圧を印加するかを切り換える請求項2又は3のいずれか
1項に記載の電圧制御発振器。 - 【請求項7】 前記制御電圧値検知手段は、前記制御電
圧が上限値又は下限値に達したか否かを検知するもので
あり、前記スイッチング手段は該上限値又は該下限値が
検知された場合に前記切換を実行する請求項5又は6の
いずれか1項に記載の電圧制御発振器。 - 【請求項8】 前記制御電圧値検知手段は、前記上限値
又は前記下限値と前記制御電圧とを比較する比較器から
構成され、前記スイッチング手段は、前記比較器からの
入力に基づき出力信号を反転させるフリップフロップ回
路と、このフリップフロップ回路からの出力信号に基づ
き前記第二電圧可変容量素子への電圧の供給を切り換え
るMOSトランジスタとから構成される請求項7に記載
の電圧制御発振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002132857A JP2003324316A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 電圧制御発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002132857A JP2003324316A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 電圧制御発振器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003324316A true JP2003324316A (ja) | 2003-11-14 |
Family
ID=29544658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002132857A Pending JP2003324316A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 電圧制御発振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003324316A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2012191630A (ja) * | 2006-12-12 | 2012-10-04 | Qualcomm Inc | Vco利得補償及び位相ノイズ低減のためのプログラマブルバラクタ |
US9344033B2 (en) | 2013-06-11 | 2016-05-17 | Seiko Epson Corporation | Variable capacitance circuit, oscillator circuit, vibratory device, electronic apparatus, moving object, and method of manufacturing vibratory device |
-
2002
- 2002-05-08 JP JP2002132857A patent/JP2003324316A/ja active Pending
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US8067995B2 (en) | 2008-03-28 | 2011-11-29 | Panasonic Corporation | Voltage controlled oscillator, and PLL circuit and wireless communication device each using the same |
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