KR101095881B1 - 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량회로, 및 이 가변 용량 회로를 사용한 전압 제어 발진기 - Google Patents

가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량회로, 및 이 가변 용량 회로를 사용한 전압 제어 발진기 Download PDF

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고타로 다카기
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Abstract

본 발명은 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량 회로를 제공한다. 쌍으로 된 CMOS 트랜지스터 M1－M2, M3－M4, M5－M6를 병렬적으로 다단 접속한 CMOS 가변 용량 회로(1)와, 정전압원(定電壓源) Vcc를 저항 R7~R9에 의해 분압(分壓)함으로써, 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하고, 이것을 각 단(stage)의 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 베이스에 공급하는 단계적 직류 전위(電位) 생성 회로(2)와, 이 회로(2)에 대한 정전압원 Vcc의 공급을 온 오프 제어하는 P채널 FETM(7)으로 가변 용량 회로를 구성한다. 가변 용량 기능의 온 시에는, 상기 FETM(7)을 온 동작시켜, 상기 회로(2)로부터의 바이어스 전압을 트랜지스터 M1~M6의 베이스에 공급하고, 단자(3)로부터의 제어 전압에 따른 용량값으로 가변 제어한다. 가변 용량 기능의 오프시에는, 상기 FETM(7)을 오프 동작시킴으로써 트랜지스터 M1~M6의 베이스를 접지하고, 각 용량값을 최소 용량값으로 제어한다.
가변 용량 기능, 온 오프 스위치, 정전압원, 가변 용량 회로

Description

가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량 회로, 및 이 가변 용량 회로를 사용한 전압 제어 발진기{VARIABLE CAPACITANCE CIRCUIT HAVING ON/OFF SWITCH FOR VARIABLE CAPACITANCE FUNCTION, AND VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR USING THE VARIABLE CAPACITANCE CIRCUIT}
도 1은 본 발명을 적용한 실시예가 되는 전압 제어 발진기의 회로도이다.
도 2는 본 발명 실시예의 전압 제어 발진기에 설치되어 있는 제1 가변 용량 회로의 회로도이다.
도 3은 본 발명 실시예의 전압 제어 발진기에 설치되어 있는 제2 가변 용량 회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명 실시예의 전압 제어 발진기에 설치되어 있는 CMOS 트랜지스터의 게이트-소스 사이의 전압과 용량값의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명 실시예의 전압 제어 발진기가, 고대역 발진시와 저대역 발진시에, 모두 넓은 주파수 변화폭을 실현하고 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명 실시예의 전압 제어 발진기의 발진 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명 실시예의 전압 제어 발진기에 의해 실현되지만 간략화된 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 종래의 전압 제어 발진기의 회로도이다.
도 9는 종래의 다른 전압 제어 발진기의 회로도이다.
도 10은 종래의 다른 전압 제어 발진기에 설치되어 있는 대역 전환 스위치의 회로도이다.
도 11은 종래의 다른 전압 제어 발진기의 발진 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 종래의 다른 전압 제어 발진기에 있어서, 고대역 발진시의 주파수 변화폭보다 좁아져 있는 저대역 발진시의 주파수 변화폭을 나타낸 도면이다.
[특허 문헌 1] 일본국 특개 2002-43842호 공보(제3 페이지~ 제4 페이지: 도 1)
본 발명은, 휴대 전화기, PHS 전화기, 통신 기능을 가지는 PDA 장치 등의 통신 장치에 사용하기에 바람직한 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량 회로, 및 이 가변 용량 회로를 사용한 전압 제어 발진기에 관한 것이다.
종래, 휴대 전화기에서는, 데이터를 송수신할 때 사용하는 원하는 주파수 신호는, PLL 신디사이저(synthesizer)에 의해 생성된다. 이 PLL 신디사이저는, 기준 주파수 신호를 발생하는 기준 발진기와, 해당 PLL 신디사이저로부터 출력되는 출력 주파수 신호, 즉 전압 제어 발진기(VCO(Voltage Controlled Oscillator)로부터 출력되는 주파수 신호를, 설정된 분주비(分周比)로 분주함으로써 비교 주파수 신호를 형성하는 프로그래머블 카운터를 가지고 있다.
또, 이 PLL 신디사이저는, 기준 발진기로부터의 기준 주파수 신호의 위상과, 프로그래머블 카운터로부터의 비교 주파수 신호의 위상을 비교하여, 이 위상차에 따른 제어 전압을 출력하는 위상 비교기와, 이 위상 비교기로부터의 제어 전압에 따른 주파수 신호, 즉 해당 PLL 신디사이저로부터 출력되는 주파수 신호를 형성하여 출력하는 전압 제어 발진기를 가지고 있다.
상기 기준 발진기로서는, 안정도가 높은 수정 발진기가 사용되지만, 이 수정 발진기만으로는 고주파수 신호를 발진시키는 것은 곤란하다. 그러므로, 이 PLL 신디사이저는, 프로그래머블 카운터에 의해 비교적 낮은 주파수의 비교 주파수 신호를 형성하고, 이것을 기준 발진기로부터의 기준 주파수 신호와 위상 비교하여, 비교 출력을 얻는다. 이 비교 출력으로 VCO를 발진 구동함으로써, 안정된 고주파 신호를 생성하고 있다. 또, 이 PLL 신디사이저는, 프로그래머블 카운터의 분주비를 변경함으로써, 원하는 주파수의 출력 신호를 출력한다.
도 8은, 이와 같은 PLL 신디사이저 내의 전압 제어 발진기로 사용되는, 고대역 발진용의 가변 용량 소자(버랙터(varactor)) CV1과, 저대역 발진용의 가변 용량 소자 CV2를, 발진 주파수 대역에 따라 전환하기 위한 용량 소자 전환 회로이다.
고대역 발진시에 있어서, 단자(201)로부터 고대역 발진용의 대역 전환용 제어 전압이 공급되면, 이 대역 전환용 제어 전압이 인버터(202)를 통하여 아날로그 스위치(203)에 공급되고, 아날로그 스위치(203)가 오프 제어된다.
아날로그 스위치(203)가 오프 제어되면 단자(204)를 통하여 공급되는 주파수 연속 가변용 제어 전압이, 고대역 발진용의 가변 용량 소자 CV1에만 공급된다. 이 주파수 연속 가변용 제어 전압에 의해 가변 제어되는 가변 용량 소자 CV1의 용량값에 따라 고주파수 신호가 전압 제어 발진기로부터 발진된다.
그리고, 이 고대역 발진시에는, 상기 고대역 발진용의 대역 전환용 제어 전압에 따라, 정전압 공급 스위치(205)가 온 제어되고, 저대역 발진용의 가변 용량 소자 CV2에는, 상기 주파수 연속 가변용 제어 전압 대신에, 전원 단자(206)에 공급되고 있는 정전압이 공급된다. 이 정전압에 의해, 저대역 발진용의 가변 용량 소자 CV2의 용량값을 일정한 용량값으로 유지하는데 더하여, 상기 고대역 발진용의 가변 용량 소자 CV1의 용량값을 가변 제어하도록 되어 있다.
다음에 저대역 발진시에 있어서, 단자(201)로부터 저대역 발진용의 대역 전환용 제어 전압이 공급되면, 이 대역 전환용 제어 전압이 인버터(202)를 통하여 아날로그 스위치(203)에 공급되어, 아날로그 스위치(203)가 온 제어된다.
아날로그 스위치(203)가 온 제어되면 단자(204)를 통하여 공급되는 주파수 연속 가변용 제어 전압이, 고대역 발진용의 가변 용량 소자 CV1 및 저대역 발진용의 가변 용량 소자 CV2에 공급된다. 이 주파수 연속 가변용 제어 전압에 따라 가변 제어되는 가변 용량 소자 CV1의 용량값 및 가변 용량 소자 CV2의 용량값에 따라 저주파수 신호가 전압 제어 발진기로부터 발진된다.
그리고, 이 저대역 발진시에는, 상기 고대역 발진용의 대역 전환용 제어 전 압에 따라, 정전압 공급 스위치(205)가 오프 제어되고, 상기 정전압 대신에 상기 주파수 연속 가변용 제어 전압이 저대역 발진용의 가변 용량 소자 CV2에 공급되고, 전술한 바와 같이 상기 주파수 연속 가변용 제어 전압에 의해 저대역 발진용의 가변 용량 소자 CV2의 용량값이 가변 제어된다.
도 9는, 전압 제어 발진기의 일례를 나타낸다. 이 전압 제어 발진기는, CMOS 트랜지스터 M1~M4에 의해 마이너스성 저항 성분을 생성하고, 유도 소자 L1, 유도 소자 L2, 가변 용량 소자 CV(주파수 제어용 버랙터) 및 대역 전환 스위치 Csw(대역 전환 SW)로 이루어지는 병렬 공진(共振) 회로의 공진 주파수로 발진한다. 대역 전환 스위치 Csw는, 단자(208)에 공급되는 대역 전환용 제어 전압에 따라 제어된다.
가변 용량 소자 CV의 용량값(fosc)은, 단자(207)에 인가하는 직류 전압에 따라, 이하의 수식의 범위에서, 그 공진 주파수, 즉 해당 전압 제어 발진기의 발진 주파수가 변화한다.
그리고, 이하의 수식에 있어서, 「CVmax」는 가변 용량 소자 CV의 최대 용량값을 나타내고, 「CVmin」는 가변 용량 소자 CV의 최소 용량값을 나타내고, 「Csw」는, 대역 전환 스위치의 용량값을 나타내고 있다.
fosc=1/(2π×√L(CVmax＋Csw))~1/(2π×√L(CVmin＋Csw))
대역 전환 스위치 Csw는, 도 10에 나타낸 바와 같이 CMOS의 용량 스위치이다. 저대역의 발진 주파수를 얻는 경우에는, 로우 레벨(접지 전위)의 전압값의 대역 전환 신호를 단자(208)에 공급하고, 고대역의 발진 주파수를 얻는 경우에는, 하 이레벨(Vcc)의 전압값의 대역 전환 신호를 단자(208)에 공급함으로써, 해당 전압 제어 발진기의 발진 주파수를 고대역 및 저대역으로 변화시키도록 되어 있다.
즉, 로우 레벨의 전압값의 대역 전환 신호를 공급한 경우, 대역 전환 스위치 Csw는, 그 용량값이 최대값으로 되어, 해당 전압 제어 발진기로부터는, 이하의 수식에 나타낸 주파수 범위의 발진 주파수(foscl)를 얻을 수 있다.
그리고, 이하의 수식에 있어서, 「CVmax」는 상기 가변 용량 소자 CV의 최대 용량값을 나타내고, 「CVmin」는 가변 용량 소자 CV의 최소 용량값을 나타내고, 「Cswh」는, 대역 전환 스위치에 로우 레벨의 전압값의 대역 전환 신호가 공급된 경우의 용량값, 즉 최대 용량값을 나타내고 있다.
foscl=1/(2π×√L(CVmax＋Cswh))~1/(2π×√L(CVmin＋Cswh))
마찬가지로, 하이레벨의 전압값의 대역 전환 신호를 공급한 경우, 대역 전환 스위치 Csw는, 그 용량값이 최소값이 되어, 해당 전압 제어 발진기로부터는, 이하의 수식에 나타내는 주파수 범위의 발진 주파수(fosch)를 얻을 수 있다.
그리고, 이하의 수식에 있어서, 「CVmax」는 상기 가변 용량 소자 CV의 최대 용량값을 나타내고, 「CVmin」는 가변 용량 소자 CV의 최소 용량값을 나타내고, 「Cswl」는, 대역 전환 스위치에 하이레벨의 전압값의 대역 전환 신호가 공급된 경우의 용량값, 즉 최소 용량값을 나타내고 있다.
fosch= 1/(2π×√L(CVmax＋Cswl))~1/(2π×√L(CVmin＋Cswl))
그러나, 도 8에 나타낸 용량 소자 전환 회로는, 용량 제어 단자(200)에 대한 가변 용량 소자 CV2의 접속/비접속을 전환 제어하기 위한 아날로그 스위치(203)를 필요로 한다. 또, 고대역 발진시에 있어서 사용하지 않는 저대역 발진용의 가변 용량 소자 CV2의 용량값을 일정값으로 유지하기 위하여, 상기 고대역 발진시에 있어서 저대역 발진용의 가변 용량 소자 CV2에 정전압을 공급하는 회로, 즉 정전압 공급 스위치(205) 등을 필요로 한다.
그러므로, 아날로그 스위치(203)나 정전압 공급 스위치(205) 등을 필요로 하는 만큼, 회로 구성이 복잡해지는 문제가 있었다.
또, 도 9에 나타낸 전압 제어 발진기는, 발진 주파수의 가변 곡선의 경사가, 발진 주파수 대역에 의해 일의적으로 결정되므로 고대역 발진시에 있어서의 발진 주파수 변화폭보다, 저대역 발진시에 있어서의 발진 주파수 변화폭이 좁아지는 문제가 있었다.
도 11에, 도 9에 나타낸 전압 제어 발진기의 등가(等價) 회로를 나타낸다. 이 도 11에 있어서, 「L1」은 해당 전압 제어 발진기의 온 칩(on-chip) 인덕터를, 「C1」은 가변 용량 소자 CV의 가변 용량을, 「C2」는 대역 전환 스위치 Csw의 용량을, 「C3」는 해당 전압 제어 발진기의 칩 내의 배선 용량 및 트랜지스터 게이트 용량의 총계를 나타내고 있다. 그리고, 이 도 11에 나타낸 전압 제어 발진기의 발진 주파수(fosc)는, 「fosc= 1/(2π×√L1(C1＋C2＋C3))」로 된다.
또, 가변 용량 소자 CV의 가변 용량 C1 및 대역 전환 스위치 Csw의 용량 C2가 변화함으로써, 고대역 발진시에 있어서의 발진 주파수 변화는 도 12에 실선으로 나타낸 바와 같이 되고, 저대역 발진시에 있어서의 발진 주파수 변화는 도 12에 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 된다.
이 출력 주파수(fosc)의 수식 및 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 전압 제어 발진기는, 발진 주파수의 가변 곡선의 경사가 발진 주파수 대역에 의해 일의적으로 결정되므로 고대역 발진시에 있어서의 주파수 가변 곡선의 경사량보다, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 가변 곡선의 경사량 쪽이 경사량이 적게 되어, 저대역 발진시에 있어서의 발진 주파수 변화폭이 고대역 발진시에 있어서의 발진 주파수 변화폭보다 좁아지는 문제가 생긴다.
그리고, 저대역 발진시에 있어서의 발진 주파수 변화폭이 좁아지면, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 설정 조건 및 주파수 변화폭의 설정 조건이, 고대역 발진시에 있어서의 주파수 설정 조건 및 주파수 변화폭의 설정 조건보다 제한되는 문제가 생긴다.
본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 회로 구성을 간략화할 수 있고, 또, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 변화폭을 넓게 하여, 주파수 설정 및 주파수 변화폭의 설정에 자유도를 갖게 할 수 있도록 한 전압 제어 발진기, 및 이 전압 제어 발진기에 사용되는 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량 회로의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량 회로는, 전술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 공급되는 용량 제어 전압의 전압값에 따라 용량값이 변화되는 가변 용량 소자를 쌍으로 되도록 접속하는 동시에, 이 한쌍의 가변 용량 소자를, 복수개 쌍분, 병렬로 다단 접속되어 형성된 가변 용량 수단과, 정전압원(定電壓源)으로부터의 정전압에 따라, 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하는 바이어스 전압 형성 수단을 가진다.
또, 이들 각 수단에 더하여 상기 가변 용량 수단의 가변 용량 기능을 온 제어할 때, 상기 바이어스 전압 형성 수단에 의해 형성된 각 전압값의 바이어스 전압을 상기 가변 용량 수단의 각 단(段;stage)의 가변 용량 소자에 각각 공급함으로써, 상기 가변 용량 수단의 가변 용량 기능을 온 제어하고, 상기 가변 용량 수단의 가변 용량 기능을 오프 제어할 때, 상기 가변 용량 수단의 각 단의 가변 용량 소자에 각각 공급되는, 상기 바이어스 전압 형성 수단에 의해 형성된 각 전압값의 바이어스 전압을 접지함으로써, 상기 가변 용량 수단의 가변 용량 기능을 오프 제어하는 가변 용량 기능 온 오프 스위치를 가진다.
또, 본 발명에 관한 전압 제어 발진기는, 유도(誘導) 소자와, 이 유도 소자에 병렬 접속되는 가변 용량 수단과, 발진 주파수 대역을 전환하는 대역 전환 수단을 구비한 공진 회로와, 차동(差動) 구성의 마이너스성 저항 회로를 접속하여 구성되는 전압 제어 발진기로서, 전술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 이하의 특징적인 수단을 가진다.
즉, 이 전압 제어 발진기는, 상기 공진 회로의 가변 용량 수단으로서 설치되고, 공급되는 용량 제어 전압의 전압값에 따라 용량값이 변화되는 가변 용량 소자를 쌍으로 되도록 접속하는 동시에, 이 한쌍의 가변 용량 소자를, 복수개 쌍분, 병렬로 다단 접속되어 형성된 제1 가변 용량 회로와, 정전압원으로부터의 정전압에 따라, 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하여 상기 제1 가변 용량 회로의 각 가변 용량 소자에 공급하는 제1 바이어스 전압 형성 회로를 구비한 제1 가변 용량 수단을 가진다.
또, 상기 공진 회로의 가변 용량 수단으로서 설치되고, 공급되는 용량 제어 전압의 전압값에 따라 용량값이 변화되는 가변 용량 소자를 쌍으로 되도록 접속하는 동시에, 이 한쌍의 가변 용량 소자를, 복수개 쌍분, 병렬로 다단 접속되어 형성된 제2 가변 용량 회로와, 정전압원으로부터의 정전압에 따라, 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하는 제2 바이어스 전압 형성 회로와, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 온 제어할 때, 상기 제2 바이어스 전압 형성 회로에 의해 형성된 각 전압값의 바이어스 전압을 상기 제2 가변 용량 회로의 각 단의 가변 용량 소자에 각각 공급함으로써, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 온 제어하고, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 오프 제어할 때, 상기 제2 가변 용량 회로의 각 단의 가변 용량 소자에 각각 공급되는, 상기 제2 바이어스 전압 형성 회로에 의해 형성된 각 전압값의 바이어스 전압을 접지함으로써, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 오프 제어하는 가변 용량 기능 온 오프 스위치를 구비한 제2 가변 용량 수단을 가진다.
그리고, 이들 각 수단에 더하여 상기 대역 전환 수단으로서 설치되고, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 오프 제어할 때, 용량값이 최소값으로 제어됨으로써 발진 주파수 대역을 고대역으로 설정하고, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 온 제어할 때, 용량값이 최대값으로 제어됨으로써 발진 주파수 대역을 저대역으로 설정하는 대역 전환 스위치를 가진다.
본 발명은, 회로 구성을 간략화할 수 있다. 그러므로, 회로의 집적화를 도모할 때, 배선 레이아웃을 용이하게 할 수 있다.
또, 본 발명은, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 변화폭을 넓게 하여, 주파수 설정 및 주파수 변화폭의 설정에 자유도를 갖게 할 수 있다.
본 발명은, 발진 주파수를 고대역의 발진 주파수 및 저대역의 발진 주파수로 전환 가능한 듀얼 밴드 전압 제어 발진기에 적용할 수 있다.
［전압 제어 발진기의 구성］
이 전압 제어 발진기는, 도 1에 나타낸 바와 같이 차동 전압 제어 발진기로 되어 있고, 마이너스성 저항 성분을 생성하는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 트랜지스터 T1~T4와, 직렬 접속된 유도 소자 L1, L2와, 제1 가변 용량 회로 CV1과, 가변 용량 기능의 온 오프 기능을 가지는 제2 가변 용량 회로 CV2와, 고대역 및 저대역에서 발진 주파수의 전환을 행하는 대역 전환 스위치 Csw(대역 전환 SW)로 이루어지는 병렬 공진 회로의 공진 주파수로 발진하도록 되어 있다.
〔제1 가변 용량 회로 CV1의 구성〕
제1 가변 용량 회로 CV1은, 도 2에 나타낸 바와 같이 CMOS 가변 용량 회로(1), 및 단계적 직류 전위 생성 회로(2)를 가지고 있다.
(CMOS 가변 용량 회로(1)의 구성)
CMOS 가변 용량 회로(1)는, 각각 쌍으로 된 CMOS 트랜지스터 M1, M2, CMOS 트랜지스터 M3, M4 및 CMOS 트랜지스터 M5, M6를 병렬로 3단 접속한 구성을 가지고 있다.
각 CMOS 트랜지스터 M1~M6는, 각각 소스와 드레인이 접속되어 있고, 이 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 소스와 드레인과의 접속점이, 주파수 연속 가변용의 제어 전압(Vtune)이 공급되는 제어 전압 단자(3)에 각각 공통 접속되어 있다.
또, 각 CMOS 트랜지스터 M1, M3, M5의 베이스, 및 각 CMOS 트랜지스터 M2, M4, M6의 베이스는, 직렬 용량 Cs1~Cs6에 각각 접속되어 있다. 이들 각 직렬 용량 Cs1~Cs6는, 단자(4) 또는 단자(5)를 통하여 공급되는 해당 전압 제어 발진기의 직류 바이어스 전압을 커팅하기 위해 형성되어 있다. 따라서, 각 CMOS 트랜지스터 M1, M3, M5의 베이스에는, 해당 전압 제어 발진기의 직류 바이어스 전압이 공급되지 않는다. 이 제1 가변 용량 회로 CV1에서는, 단계적 직류 전위 생성 회로(2)에 의해, 해당 전압 제어 발진기의 직류 바이어스 전압과는 별개의 단계적인 바이어스 전압인 제1 ~ 제3 바이어스 전압 V1~V3가 생성되고, 이들 전압은 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 베이스에 공급된다. 제1 ~ 제3 바이어스 전압 V1~V3에 대하여는 후술한다.
그리고, 직렬 용량 Cs1~Cs6의 용량값은, 해당 제1 가변 용량 회로 CV1의 가변 용량값 Cｖ에 영향을 주지 않도록, 상기 제1 가변 용량 회로 CV1의 가변 용량값 Cｖ에 대하여 충분히 작은 용량값으로 되도록 조정되어 있다.
다음에, CMOS 트랜지스터 M1와 직렬 용량 Cs1와의 접속점, 및 CMOS 트랜지스터 M2와 직렬 용량 Cs2와의 접속점에는, 상기 단계적 직류 전위 생성 회로(2)에 의 해 생성된 제1 바이어스 전압 V1가 공급되는 제1 바이어스 전압 공급 단자(6)가, 저항 R1 또는 저항 R2를 통하여 각각 접속되어 있다.
마찬가지로, CMOS 트랜지스터 M3와 직렬 용량 Cs3와의 접속점, 및 CMOS 트랜지스터 M4와 직렬 용량 Cs4와의 접속점에는, 상기 단계적 직류 전위 생성 회로(2)에 의해 생성된 제2 바이어스 전압 V2가 공급되는 제2 바이어스 전압 공급 단자(7)가, 저항 R3 또는 저항 R4를 통하여 각각 접속되어 있다.
마찬가지로, CMOS 트랜지스터 M5와 직렬 용량 Cs5와의 접속점, 및 CMOS 트랜지스터 M6와 직렬 용량 Cs6와의 접속점에는, 상기 단계적 직류 전위 생성 회로(2)에 의해 생성된 제3 바이어스 전압 V3가 공급되는 제3 바이어스 전압 공급 단자(8)가, 저항 R5 또는 저항 R6를 통하여 각각 접속되어 있다.
(단계적 직류 전위 생성 회로(2)의 구성)
단계적 직류 전위 생성 회로(2)는, 전술한 바와 같이 직렬 용량 Cs1~Cs6에 의해 커팅되는 해당 전압 제어 발진기의 바이어스 전압 대신에, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 베이스에 공급하는 바이어스 전압을 독립적으로 형성한다.
구체적으로는, 이 단계적 직류 전위 생성 회로(2)는, 직렬 접속한 저항 R7, R8와, 정전압원 Vdd, Vr로 구성되어 있고, 정전압원 Vr와 저항 R7와의 접속점으로부터 제1 바이어스 전압 V1를 인출, 저항 R7와 저항 R8와의 접속점으로부터 제2 바이어스 전압 V2를 인출, 저항 R8와 정전압원 Vdd와의 접속점으로부터 제3 바이어스 전압 V3를 인출함으로써, 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하도록 되어 있다.
그리고, 정전압원의 정전압을 분압(分壓)하지 않고 형성한 상기 제1 바이어스 전압 V1은, 상기 제1 바이어스 전압 공급 단자(6)로부터 저항 R1를 통하여 CMOS 트랜지스터 M1의 베이스에 공급하는 동시에, 저항 R2를 통하여 CMOS 트랜지스터 M2의 베이스에 공급하고, 정전압원의 정전압을 저항 R7에 의해 분압함으로써 형성한 제2 바이어스 전압은, 상기 제2 바이어스 전압 공급 단자(7)로부터 저항 R3를 통하여 CMOS 트랜지스터 M3의 베이스에 공급하는 동시에, 저항 R4를 통하여 CMOS 트랜지스터 M4의 베이스에 공급하고, 정전압원의 정전압을 저항 R7 및 저항 R8에 의해 분압함으로써 형성한 제3 바이어스 전압은, 상기 제3 바이어스 전압 공급 단자(8)로부터 저항 R5를 통하여 CMOS 트랜지스터 M5의 베이스에 공급하는 동시에, 저항 R6를 통하여 CMOS 트랜지스터 M6의 베이스에 공급하도록 되어 있다.
〔제2 가변 용량 회로 CV2의 구성〕
제2 가변 용량 회로 CV2는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전술한 제1 가변 용량 회로 CV1과 마찬가지로, CMOS 가변 용량 회로(1) 및 단계적 직류 전위 생성 회로(2)를 가지고 있지만, 이들 각 회로(1, 2)와 함께, 해당 제2 가변 용량 회로 CV2의 가변 용량 기능을 온 오프 제어하는 P채널 FETM(7)을 구비하고 있다.
이 P채널 FETM(7)은, 정전압원(Vcc)과 단계적 직류 전위 생성 회로(2)의 저항(7)과의 접속 사이에 삽입 접속되어 있다. P채널 FETM(7)의 게이트에는, 상기 대역 전환용 스위치 Csw에 공급되는 대역 전환용 제어 전압이, 대역 전환용 제어 전압 단자(6)를 통하여 반전 공급되도록 되어 있다. 그리고, 이 대역 전환용 제어 전압에 의해 해당 P채널 FETM(7)이 온 오프 구동되고, 상기 CMOS 가변 용량 회로 (1)의 가변 용량 기능이 온 오프 제어되도록 되어 있다.
〔대역 전환용 스위치 Csw의 구성〕
대역 전환용 스위치 Csw는, 도 10에 나타낸 바와 같이 CMOS의 용량 스위치로서 형성되어 있고, 저대역의 발진 주파수를 얻는 경우에는, 로우 레벨(접지 전위)의 대역 전환용 전압을 공급하고, 고대역의 발진 주파수를 얻는 경우에는, 하이레벨(Vcc)의 대역 전환용 전압을 공급함으로써, 해당 전압 제어 발진기의 발진 주파수를 고대역 및 저대역으로 변화시키도록 되어 있다.
［전압 제어 발진기의 동작］
〔고대역 발진시에 있어서의 동작〕
먼저, 고대역 발진 시로 되면, 도 1에 나타낸 대역 전환용 스위치 Csw 및 제2 가변 용량 회로 CV2에는, 대역 전환용 제어 전압 단자(6)를 통하여 하이레벨의 대역 전환용 제어 전압이 공급된다. 또, 제1 가변 용량 회로 CV1 및 제2 가변 용량 회로 CV2에는, 주파수 연속 가변용 제어 전압 단자(3)를 통하여 주파수 제어용의 직류 전압이 공급된다.
(대역 전환용 스위치 Csw의 동작)
상기 하이레벨의 대역 전환용 제어 전압이 공급되면 대역 전환용 스위치 Csw는, 도 4에 나타낸 디프레션(depression) 영역 상태로 천이(遷移)하고, 그 CMOS 용량은 최소의 용량값을 나타낸 바와 같이 된다. 그러므로, 도 1에 나타낸 유도 소자 L1, L2, 제1 가변 용량 회로 CV1, 제2 가변 용량 회로 CV2 및 대역 전환 스위치 Csw로 공진 회로를 형성하는 해당 전압 제어 발진기의 발진 주파수가 고대역으로 설정된다.
(제2 가변 용량 회로 CV2의 동작(가변 용량 기능의 오프 동작))
제2 가변 용량 회로 CV2에 공급된 상기 하이레벨의 대역 전환용 제어 전압은, 도 3에 나타낸 대역 전환용 제어 전압 단자(6)를 통하여 P채널 FETM(7)의 베이스에 반전 공급된다. 즉, 이 고대역 발진시에는, 상기 하이레벨의 대역 전환용 제어 전압이 로우 레벨의 대역 전환용 제어 전압으로 변환되어 P채널 FETM(7)에 공급된다.
P채널 FETM(7)은 베이스 전압이 로우 레벨로 되면 오프 동작하고, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 각 게이트는, 각각 저항 R1~R6 및 저항 R7~R9를 통하여 접지된다. 이로써, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 의해 형성되는 해당 제2 가변 용량 회로 CV2의 가변 용량 기능이 오프 동작하게 된다.
각 CMOS 트랜지스터 M1~M6에는, 주파수 연속 가변용 제어 전압 단자(3)를 통하여 주파수 제어용의 직류 전압이 공급되는 것이지만, 가변 용량 기능이 오프 동작하고 있는 사이에 주파수 제어용의 직류 전압이 공급되어도, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6는 그 용량값을 최소값으로 유지한다.
즉, 예를 들면 해당 실시예의 전압 제어 발진기가 휴대 전화기에 설치된 경우, 통상, 휴대 전화기는 부전원(負電源)을 가지지 않기 때문에, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 공급되는 상기 주파수 제어용의 직류 전압도 0V~전원 전압의 사이의 값으로 된다. 그러므로, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 각 베이스가 접지된 상태(=가변 용량 기능이 오프 상태)에서 상기 주파수 제어용의 직류 전압이 공급되어도, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 게이트-소스 사이의 전압(Vgs)은 0V 이하의 부(負)의 값으로 된다.
각 CMOS 트랜지스터 M1~M6는, 도 4에 나타낸 바와 같이 게이트-소스 사이의 전압이 임계 전압(VT)보다 낮은 값을 나타내는 경우, 그 용량값을 최소값으로 유지한다. 그러므로, 가변 용량 기능이 오프 상태에서 상기 주파수 제어용의 직류 전압이 공급되어도, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 용량값은 최소값으로 고정되는 것이다.
(제1 가변 용량 회로 CV1의 동작)
한편, 전술한 제2 가변 용량 회로 CV2와 같이 가변 용량 기능의 오프 오프 기능을 가지지 않는 제1 가변 용량 회로 CV1는, 상기 주파수 제어용의 직류 전압에 의해, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6가 도 4에 나타낸 디프레션 영역 상태로 천이하고, 상기 주파수 제어용의 직류 전압에 따라 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 용량값이 연속적으로 변화한다. 이로써, 해당 전압 제어 발진기가, 이 변화된 용량값에 따라 고대역의 발진 주파수로 발진한다.
구체적으로는, 이 때의 해당 전압 제어 발진기의 발진 주파수 「fosc」는, 유도 소자 L1와 유도 소자 L2를 가산한 값을 「L」, 제1 가변 용량 회로 CV1의 용량을 「Cｖ1」, 이 경우, 용량이 최소값에 설정되는 제2 가변 용량 회로 CV2의 용량을 「Cｖ 2min」, 마찬가지로 이 경우, 용량이 최소값으로 설정되는 대역 전환용 스위치 Csw의 용량을 「Cswmin」으로 하면,
fosc= 1/(2π×√L(CV1＋Cｖ2min＋Cswmin))
로 된다.
여기서, CMOS 트랜지스터의 용량값은, 상기 주파수 제어용의 직류 전압값에 따라 변화하는 것이지만, 이 제1 가변 용량 회로 CV1의 경우, 단계적 직류 전위 생성 회로(2)에 의해, 각각 상이한 전압값의 직류 바이어스 전압(=상기 제1 ~ 제3 바이어스 전압 V1~V3)을 형성하고, 이것을 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 각각 공급하고 있다.
그러므로, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 용량값의 변화가 개시하는 전압값(용량 변화 개시 전압값)은, 상기 제1 ~ 제3 바이어스 전압 V1~V3의 전압값에 따라 각각 상이하였다. 따라서, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6를 병렬적으로 다단 접속한 경우에 있어서의 전체의 용량값을 「CV」로 하고,
CMOS 트랜지스터 M1, M2로 형성되는 단(段)의 용량값을 「CV1」,
CMOS 트랜지스터 M3, M4로 형성되는 단의 용량값을 「CV2」,
CMOS 트랜지스터 M5, M6로 형성되는 단의 용량값을 「CV3」로 하면,
CV = CV1＋CV2＋CV3
로 된다.
이 수식은, 각각 용량 변화 개시 전압값이 상이한 단의 CMOS 용량을 각각 가산함으로써 해당 제1 가변 용량 회로 CV1의 전체의 용량값이 결정되는 것을 의미하고 있다. 그러므로, 이 제1 가변 용량 회로 CV1과 같이, 한쌍의 CMOS 트랜지스터를 다단 접속하고, 각 단의 CMOS 트랜지스터에 각각 상이한 바이어스 전압을 공급하여 용량 변화 개시 전압값을 각각 각 단마다 다르게 한 데 더하여, 주파수 제어 용의 직류 전압으로 각 단의 CMOS 트랜지스터를 구동함으로써, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 의해 형성되는 주파수 제어용의 직류 전압에 대한 용량의 급준한 변화를 완화할 수 있고, 해당 제1 가변 용량 회로 CV1의 용량의 가변 범위를 넓게 할 수 있다.
또, 각 단의 CMOS 트랜지스터에 각각 상이한 바이어스 전압을 공급함으로써, 각 단의 CMOS 트랜지스터의 저항 성분도, 상기 각 단마다 상이한 것으로 된다. 그러므로, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6를 병렬적으로 다단 접속한 경우에 있어서의 전체의 등가 병렬 저항 성분 「Rp」는,
CMOS 트랜지스터 M1, M2로 형성되는 단의 저항 성분을 「Rp1」,
CMOS 트랜지스터 M3, M4로 형성되는 단의 저항 성분을 「Rp2」,
CMOS 트랜지스터 M5, M6로 형성되는 단의 저항 성분을 「Rp3」로 할 경우,
Rp = Rp1＋Rp2＋Rp3
로 된다.
이 수식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 단의 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 대하여, 각각 상이한 바이어스 전압을 공급함으로써, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6로 형성되는 전체의 등가 병렬 저항 성분의 최소값을, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 같은 바이어스 전압을 공급한 경우와 비교하여 큰 값으로 할 수 있다. 이로써, 해당 전압 제어 발진기의 Q값(공진의 예리함(sharpness) 나타내는 값)을 개선할 수 있다.
가변 용량 소자(=상기 CMOS 트랜지스터 M1~M6)의 등가 병렬 저항 성분은, 공 진 회로의 Q값에 영향을 주고, 이 Q값이 작은 값으로 되면 발진기의 위상 잡음이 많아진다. 그러나, 이 제1 가변 용량 회로 CV1의 경우, 쌍으로 된 CMOS 트랜지스터를 다단 접속하고, 각 단의 CMOS 트랜지스터에 대하여, 각각 상이한 바이어스 전압을 공급하고 있으므로, 전체의 등가 병렬 저항 성분의 최소값을, 이 상이한 바이어스 전압에 의해, 큰 값까지 오프셋 시킬 수 있다. 이로써, 해당 전압 제어 발진기의 Q값를 개선할 수 있고, 위상 잡음을 저감하여 안정된 발진 동작을 얻을 수 있다.
〔저대역 발진시에 있어서의 동작〕
다음에, 저대역 발진시로 되면, 도 1에 나타낸 대역 전환용 스위치 Csw 및 제2 가변 용량 회로 CV2에는, 대역 전환용 제어 전압 단자(6)를 통하여 로우 레벨의 대역 전환용 제어 전압이 공급된다. 또, 제1 가변 용량 회로 CV1 및 제2 가변 용량 회로 CV2에는, 주파수 연속 가변용 제어 전압 단자(3)를 통하여 주파수 제어용의 직류 전압이 공급된다.
(대역 전환용 스위치 Csw의 동작)
상기 로우 레벨의 대역 전환용 제어 전압이 공급되면 대역 전환용 스위치 Csw는, 도 4에 나타낸 어큐뮬레이션(Accumulation) 영역 상태로 천이하고, 그 CMOS 용량은 최대의 용량값을 나타내게 된다. 그러므로, 도 1에 나타낸 유도 소자 L1, L2, 제1 가변 용량 회로 CV1, 제2 가변 용량 회로 CV2 및 대역 전환 스위치 Csw로 공진 회로를 형성하는 해당 전압 제어 발진기의 발진 주파수가 저대역으로 설정된다.
(제2 가변 용량 회로 CV2의 동작(가변 용량 기능의 온 동작))
제2 가변 용량 회로 CV2에 공급된 상기 로우 레벨의 대역 전환용 제어 전압은, 도 3에 나타낸 대역 전환용 제어 전압 단자(6)를 통하여 P채널 FETM(7)의 베이스에 반전 공급된다. 즉, 이 저대역 발진시에는, 상기 로우 레벨의 대역 전환용 제어 전압이 하이레벨의 대역 전환용 제어 전압으로 변환되어 P채널 FETM(7)에 공급된다.
이 하이레벨의 대역 전환용 제어 전압이 P채널 FETM(7)의 베이스에 공급되면, P채널 FETM(7)이 온 동작하고, 단계적 직류 전위 생성 회로(2)에 의해 형성된 제1 ~ 제3 바이어스 전압 V1~V3가, 저항 R7~저항 R9 및 저항 R1~저항 R6를 통하여, 각 단의 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 각각 공급된다. 이로써, 각 단의 CMOS 트랜지스터 M1~M6는, 주파수 연속 가변용 제어 전압 단자(3)를 통하여 공급되는 주파수 제어용의 직류 전압에 의해 디프레션 영역 상태로 천이하고, 상기 각 단의 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 용량은, 상기 주파수 제어용의 직류 전압에 따라 연속적으로 변화하게 된다.
(제1 가변 용량 회로 CV1의 동작)
한편, 전술한 제2 가변 용량 회로 CV2와 같이 가변 용량 기능의 오프 오프 기능을 가지지 않는 제1 가변 용량 회로 CV1은, 상기 주파수 제어용의 직류 전압에 의해, 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6가 도 4에 나타내는 디프레션 영역 상태로 천이하고, 상기 주파수 제어용의 직류 전압에 따라 각 CMOS 트랜지스터 M1~M6의 용량값이 연속적으로 변화한다.
이로써, 해당 전압 제어 발진기가, 상기 주파수 제어용의 직류 전압에 따라 변화하는 제1 가변 용량 회로 CV1의 용량값 및 제2 가변 용량 회로 CV2의 용량값에 따라 저대역의 발진 주파수로 발진한다.
구체적으로는, 이 때의 해당 전압 제어 발진기의 발진 주파수 「fosc」는, 유도 소자 L1와 유도 소자 L2로 형성되는 온 칩 인덕터의 값을 「L」, 상기 주파수 제어용의 직류 전압에 따라 변화하는 제1 가변 용량 회로 CV1의 용량을 「Cｖ1」, 마찬가지로 상기 주파수 제어용의 직류 전압에 따라 변화하는 제2 가변 용량 회로 CV2의 용량을 「Cｖ2」, 이 경우, 용량이 최대값으로 설정되는 대역 전환용 스위치 Csw의 용량을 「Cswmax」라고 하면,
fosc=1/(2π×√L(Cｖ1＋Cｖ2＋Cswmax))
로 된다.
이 수식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 해당 전압 제어 발진기는, 저대역 발진시에 있어서는, 제1 가변 용량 회로 CV1의 용량값, 제2 가변 용량 회로 CV2의 용량값, 및 이 경우, 최대의 용량값으로 설정되는 대역 전환용 스위치 Csw의 용량값에 따른 주파수로 발진한다.
전술한 바와 같이 제1 가변 용량 회로 CV1 및 제2 가변 용량 회로 CV2는, 단계적 직류 전위 생성 회로(2)에 의해 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압 V1~V3를 형성하여 각 단의 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 공급함으로써, 상기 각 회로 CV1, CV2는, 모두 용량값이 넓은 변화폭을 얻도록 되어 있다.
또, 제1 가변 용량 회로 CV1의 용량값, 제2 가변 용량 회로 CV2의 용량값, 및 대역 전환용 스위치 Csw의 용량값의 비율을 조정함으로써, 다시 용량값을 변화시킬 수 있다.
따라서, 해당 실시예의 전압 제어 발진기는, 저전압 발진시에 있어서, 이와 같이 용량값이 넓은 변화폭을 얻을 수 있으므로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이 저대역 발진시에 있어서의 주파수 변화폭을 넓게 할 수 있다.
또, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 변화폭을 넓게 할 수 있으므로, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 설정 조건 및 주파수 변화폭의 설정 조건을, 고대역 발진시에 있어서의 주파수 설정 조건 및 주파수 변화폭의 설정 조건과 마찬가지로 자유롭게 설정 가능하게 할 수 있다.
［실시예의 효과］
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 해당 실시예의 전압 제어 발진기는, 마이너스성 저항 성분을 생성하는 CMOS 트랜지스터 T1~T4와, 직렬 접속된 유도 소자 L1, L2와, 제1 가변 용량 회로 CV1과, 가변 용량 기능의 온 오프 기능을 가지는 제2 가변 용량 회로 CV2와, 고대역 및 저대역에서 발진 주파수의 전환을 행하는 대역 전환 스위치 Csw로 이루어지는 병렬 공진 회로의 공진 주파수로 발진한다.
구체적으로는, 도 6에 해당 실시예의 전압 제어 발진기의 등가 회로를 나타내지만, 이 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 「L」을 유도 소자 L1, L2로 형성되는 온 칩 인덕터의 값, 「C1」을 제1 가변 용량 회로 CV1의 가변 용량값, 「C2」를 제2 가변 용량 회로 CV2의 가변 용량값, 「C3」를 해당 전압 제어 발진기의 칩 내 배선 용량과 발진 회로 트랜지스터의 게이트 용량의 총계, 「C4」를 제2 가변 용량 회로 CV2의 가변 용량값, 「fosc」를 해당 전압 제어 발진기의 발진 주파수로 하면,
fosc = 1/(2π×√L(C1＋C2＋C3＋C4))
의 조건으로 발진한다.
이와 같은 전압 제어 발진기는, 제2 가변 용량 회로 CV2가 가변 용량 기능의 온 오프 스위치(=P채널 FETM(7): 도 3)를 가지고 있고, 고대역 발진시에는, 이 P채널 FETM(7)에 의해 제2 가변 용량 회로 CV2의 가변 용량 기능을 오프 제어하여, 제1 가변 용량 회로 CV1의 용량 변화에 따라 고대역 발진할 수 있다.
또, 고대역 발진시에 있어서는, 제2 가변 용량 회로 CV2의 CMOS 가변 용량 회로(1)에 대하여 단계적 직류 전위 생성 회로(2)로부터 공급되는 제1 ~ 제3 바이어스 전압 V1~V3가 접지되고, 상기 CMOS 가변 용량 회로(1)의 용량값이 최소값으로 유지되는 구성으로 되어 있다. 그러므로, 고대역 발진시에 있어서 사용되지 않는 쪽의 가변 용량 회로인 제2 가변 용량 회로 CV2의 용량값을 일정하게 유지하기 위해 정전압을 공급하는 회로를 불필요한 것으로 할 수 있다.
도 7은, 해당 실시예의 전압 제어 발진기를 개념적으로 나타낸 도면이지만, 이 도 7과 종래의 전압 제어 발진기를 나타낸 도 8을 보고 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 제2 가변 용량 회로 CV2를 설치함으로써, 종래 필요로 하고 있던 아날로그 스위치(203)이나 정전압 공급 스위치(205)를 불필요한 것으로 할 수 있다. 그러므로, 해당 실시예의 전압 제어 발진기는, 제2 가변 용량 회로 CV2를 설치함으로써 전체의 회로 구성을 간략화할 수 있 다. 또, 전체의 회로 구성을 간략화할 수 있으므로, 해당 전압 제어 발진기를 1칩으로 형성할 때의 배선 레이아웃을 용이하게 할 수 있다.
또, 제1 가변 용량 회로 CV1 및 제2 가변 용량 회로 CV2는, 단계적 직류 전위 생성 회로(2)에 의해 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압 V1~V3를 형성하여 각 단의 CMOS 트랜지스터 M1~M6에 공급함으로써, 상기 각 회로 CV1, CV2는, 모두 용량값이 넓은 변화폭을 얻도록 되어 있다.
또, 제1 가변 용량 회로 CV1의 용량값, 제2 가변 용량 회로 CV2의 용량값, 및 대역 전환용 스위치 Csw의 용량값의 비율을 조정함으로써, 다시 용량값을 변화시킬 수 있다.
따라서, 해당 실시예의 전압 제어 발진기는, 저전압 발진시에 있어서, 이와 같이 용량값이 넓은 변화폭을 얻을 수 있으므로 이 저대역 발진시에 있어서의 주파수 변화폭을 넓게 할 수 있다.
또, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 변화폭을 넓게 할 수 있으므로, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 설정 조건 및 주파수 변화폭의 설정 조건을, 고대역 발진시에 있어서의 주파수 설정 조건 및 주파수 변화폭의 설정 조건과 마찬가지로 자유롭게 설정 가능하게 할 수 있다.
［변형예］
그리고, 전술한 실시예의 설명에서는, 제1, 제2 가변 용량 회로 CV1, CV2는, 쌍으로 된 CMOS 트랜지스터를 병렬적으로 3단 접속하는 것으로 하였으나, 이것은, 쌍으로 된 CMOS 트랜지스터를 4단 또는 5단으로 하는 등과 같이, 임의의 단수로 변 경해도 전술한 바와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 단계적 직류 전위 생성 회로(2)의 분압 저항을 증설하여 가변 용량 회로의 CMOS 트랜지스터의 단수(段數)만큼의 바이어스 전압을 형성하면 된다.
마지막으로, 본 발명은, 일례로서 개시한 전술한 실시예에 한정되지 않고, 전술한 실시예 이외라도, 본 발명에 관한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위이면, 설계 등에 따라 각종의 변경이 가능한 것은 물론이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 회로 구성을 간략화할 수 있다. 그러므로, 회로의 집적화를 도모할 때, 배선 레이아웃을 용이하게 할 수 있다.
또, 본 발명은, 저대역 발진시에 있어서의 주파수 변화폭을 넓게 하여, 주파수 설정 및 주파수 변화폭의 설정에 자유도를 갖게 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 공급되는 용량 제어 전압의 전압값에 따라 용량값이 변화되는 가변 용량 소자가 쌍을 이루도록 접속되고, 가변 용량 소자의 쌍이 복수 개 병렬로 다단 접속되어 형성된 가변 용량 수단과,
    정전압원(定電壓源)으로부터의 정전압에 따라, 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하는 바이어스 전압 형성 수단과,
    상기 쌍을 이루는 한쪽의 가변 용량 소자의 각 베이스가 공통 접속되고, 해당 가변 용량 회로가 설치되는 회로의 바이어스 전압이 공급되는 제1 바이어스 전압 공급 단자와,
    상기 쌍을 이루는 다른 쪽의 가변 용량 소자의 각 베이스가 공통 접속되고, 해당 가변 용량 회로가 설치되는 회로의 바이어스 전압이 공급되는 제2 바이어스 전압 공급 단자와,
    상기 쌍을 이루는 한쪽의 가변 용량 소자의 각 베이스와 상기 제1 바이어스 전압 공급 단자와의 접속 사이, 및 상기 쌍을 이루는 다른 쪽의 가변 용량 소자의 각 베이스와 상기 제2 바이어스 전압 공급 단자의 접속 사이에 각각 설치되고, 각각의 상기 제1 및 제2 바이어스 전압 공급 단자를 통하여 각각의 상기 가변 용량 소자의 베이스에 공급되는, 해당 가변 용량 회로가 설치되는 회로의 바이어스 전압을 커팅하는 용량 소자와,
    상기 가변 용량 수단의 가변 용량 기능을 온 제어할 때, 상기 바이어스 전압 형성 수단에 의해 형성된 각 전압값의 바이어스 전압을 상기 가변 용량 수단의 각 단(stage)의 가변 용량 소자에 각각 공급함으로써, 상기 가변 용량 수단의 가변 용량 기능을 온 제어하고, 상기 가변 용량 수단의 가변 용량 기능을 오프 제어할 때, 상기 가변 용량 수단의 각 단의 가변 용량 소자에 각각 공급되는, 상기 바이어스 전압 형성 수단에 의해 형성된 각 전압값의 바이어스 전압을 접지함으로써, 상기 가변 용량 수단의 가변 용량 기능을 오프 제어하는 가변 용량 기능 온 오프 스위치
    를 구비한 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스 전압 형성 수단은, 복수개의 저항에 의해 상기 정전압원으로부터의 정전압을 분압(分壓)함으로써, 복수개의 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용 량 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가변 용량 수단은, 상기 각 가변 용량 소자인 각 CMOS 트랜지스터의 소스와 드레인이 접속되고, 상기 각 CMOS 트랜지스터의 소스와 드레인의 접속점이 상기 용량 제어 전압이 공급되는 단자에 공통 접속되고, 상기 각 CMOS 트랜지스터의 베이스가 상기 바이어스 전압 형성 수단에 의해 형성된 상기 상이한 전압값의 바이어스 전압 중 어느 하나의 전압값의 바이어스 전압이 공급되도록 상기 바이어스 전압 형성 수단에 접속되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기능의 온 오프 스위치를 가지는 가변 용량 회로.
  4. 삭제
  5. 유도(誘導) 소자와, 상기 유도 소자에 병렬 접속되는 가변 용량 수단과, 발진 주파수 대역을 전환하는 대역 전환 수단을 구비한 공진(共振) 회로와, 차동(差動) 구성의 마이너스성 저항 회로를 접속하여 구성되는 전압 제어 발진기로서,
    상기 공진 회로의 가변 용량 수단으로서 설치되고, 공급되는 용량 제어 전압의 전압값에 따라 용량값이 변화되는 가변 용량 소자가 쌍을 이루도록 접속되고, 복수 쌍의 가변 용량 소자가 병렬로 다단 접속되어 형성된 제1 가변 용량 회로와, 정전압원으로부터의 정전압에 따라, 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하여 상기 제1 가변 용량 회로의 각 가변 용량 소자에 공급하는 제1 바이어스 전압 형성 회로를 구비한 제1 가변 용량 수단과,
    상기 공진 회로의 가변 용량 수단으로서 설치되고, 공급되는 용량 제어 전압의 전압값에 따라 용량값이 변화되는 가변 용량 소자가 쌍을 이루도록 접속되고, 복수 쌍의 가변 용량 소자가 병렬로 다단 접속되어 형성된 제2 가변 용량 회로와, 정전압원으로부터의 정전압에 따라, 각각 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하는 제2 바이어스 전압 형성 회로와, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 온 제어할 때, 상기 제2 바이어스 전압 형성 회로에 의해 형성된 각 전압값의 바이어스 전압을 상기 제2 가변 용량 회로의 각 단의 가변 용량 소자에 각각 공급함으로써, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 온 제어하고, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 오프 제어할 때, 상기 제2 가변 용량 회로의 각 단의 가변 용량 소자에 각각 공급되는, 상기 제2 바이어스 전압 형성 회로에 의해 형성된 각 전압값의 바이어스 전압을 접지함으로써, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 오프 제어하는 가변 용량 기능 온 오프 스위치를 구비한 제2 가변 용량 수단과,
    상기 대역 전환 수단으로서 설치되고, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 오프 제어할 때, 용량값이 최소값으로 제어됨으로써 발진 주파수 대역을 고대역으로 설정하고, 상기 제2 가변 용량 회로의 가변 용량 기능을 온 제어할 때, 용량값이 최대값으로 제어됨으로써 발진 주파수 대역을 저대역으로 설정하는 대역 전환 스위치
    를 구비하고,
    상기 제1 가변 용량 회로 및 제2 가변 용량 회로는 또한,
    상기 쌍을 이루는 한쪽의 가변 용량 소자의 각 베이스가 공통 접속되고, 해당 전압 제어 발진기의 바이어스 전압이 공급되는 제1 바이어스 전압 공급 단자와,
    상기 쌍을 이루는 다른 쪽의 가변 용량 소자의 각 베이스가 공통 접속되고, 해당 전압 제어 발진기의 바이어스 전압이 공급되는 제2 바이어스 전압 공급 단자와,
    상기 쌍을 이루는 한쪽의 가변 용량 소자의 각 베이스와 상기 제1 바이어스 전압 공급 단자와의 접속 사이, 및 상기 쌍을 이루는 다른 쪽의 가변 용량 소자의 각 베이스와 상기 제2 바이어스 전압 공급 단자의 접속 사이에 각각 설치되고, 각각의 상기 제1 및 제2 바이어스 전압 공급 단자를 통하여 각 가변 용량 소자의 베이스에 공급되는, 해당 전압 제어 발진기의 바이어스 전압을 커팅하는 용량 소자를 각각 더 구비한,
    전압 제어 발진기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 바이어스 전압 형성 회로 및 제2 바이어스 전압 형성 회로는, 복수개의 저항에 의해 상기 정전압원으로부터의 정전압을 분압함으로써, 복수개의 상이한 전압값의 바이어스 전압을 형성하는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가변 용량 회로 및 제2 가변 용량 회로는, 상기 각 가변 용량 소자인 각 CMOS 트랜지스터의 소스와 드레인이 접속되고, 상기 각 CMOS 트랜지스터의 소스와 드레인의 접속점이 상기 용량 제어 전압이 공급되는 단자에 공통 접속되고, 상기 각 CMOS 트랜지스터의 베이스가 상기 바이어스 전압 형성 수단에 의해 형성된 상기 상이한 전압값의 바이어스 전압 중 어느 하나의 전압값의 바이어스 전압이 공급되도록 상기 제1 바이어스 전압 형성 회로 또는 상기 제2 바이어스 전압 형성 회로에 접속되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전압 제어 발진기.
  8. 삭제
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