CN100533982C - 振荡电路 - Google Patents

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Abstract

振荡部11，生成频率为目标频率f的n倍n·f的信号。控制电压生成电路21，比较振荡部11生成的信号分频后的信号和基准信号的相位，将两者的相位差所对应的直流控制电压输出到振荡部11，控制振荡频率。分频电路22，对振荡部11生成的信号进行1/n分频，转换成目标频率f的信号。通过将振荡部的振荡频率设为目标频率的n倍，可在半导体集成电路基板上形成电感及电容。

Description

振荡电路
技术领域
本发明涉及无线发送机及接收机等的振荡电路。
背景技术
在AM接收机、FM接收机等中，本机振荡电路生成具有相对于接收信号为定的频率差的信号，混合接收信号和本机振荡信号，转换成规定的中间频率信号。
即使是将AM接收机、FM接收机的电路IC化的场合，本机振荡电路，由于为获得所期望的振荡频率信号的电容的电容量和电感的值变得很大，电容和电感在IC内部很难形成，必须外置在接收机用IC所装载的基板中。
因此，除接收机、或发送机用IC外，还需要外置部件，有部件成本、组装成本变高的问题。而且，还有基板上需要有安装电容和线圈等的空间，基板尺寸变大的问题。
发明内容
本发明的课题是，减少在半导体集成电路上作成的振荡电路的外置部件。
本发明的振荡电路，具备：振荡部，具有电感和可变电容元件，生成频率为目标频率n倍的信号；分频电路，将上述振荡部生成的信号1/n分频；在半导体集成电路基板上，形成包含上述电感和可变电容元件的振荡部及分频电路。
本发明的其他振荡电路，具备：振荡部，具有电感和可变电容元件，生成频率为目标频率n倍的信号；控制电压生成电路，生成控制上述振荡部的振荡频率的控制电压，并输出到上述振荡部；分频电路，将上述振荡部生成的信号1/n分频；在半导体集成电路基板上，形成包含上述电感和可变电容元件的振荡部、控制电压生成电路及分频电路。
根据上述发明，可在半导体集成电路基板上，形成包含可变电容元件及电感的振荡电路的部件。从而，由于不需要将半导体集成电路基板上形成的振荡电路的电感和可变电容元件外置，可降低部件成本及组装成本。另外，由于在半导体集成电路基板上形成振荡电路的部件，不需外置部件，安装半导体集成电路的基板可小型化。
上述发明中，上述振荡部，由多个MOSFET、电感和可变电容元件组成。
通过这样构成，可在半导体集成电路基板上，形成振荡电路的电感和可变电容元件。
上述发明中，上述振荡部，由多个MOSFET、电感、电容和可变电容元件组成；上述控制电压生成电路，将使上述可变电容元件的电容改变的控制电压输出到该可变电容元件，控制上述振荡部的振荡频率。
通过这样构成，通过控制电压生成电路输出的控制电压使可变电容元件的电容改变，可控制振荡部的振荡频率为目标频率的n倍。
上述发明中，上述振荡部，由第1及第2MOSFET、电感、电容和可变电容元件组成；上述第1MOSFET的源极或漏极与电感和电容连接，上述第1MOSFET的栅极与上述第2MOSFET的源极或漏极连接，上述第2MOSFET的栅极与上述第1MOSFET的源极或漏极连接，上述第1MOSFET的源极或漏极经由上述电容与上述可变电容元件连接。
通过这样构成，可在半导体集成电路基板上形成振荡部，即第1及第2MOSFET、电感、电容及可变电容元件。
上述发明中，将上述控制电压生成电路输出的控制电压供给上述可变电容元件，改变该可变电容元件的电容，控制振荡频率。
通过这样构成，改变控制电压生成电路输出的控制电压，可将振荡部的振荡频率设定为目标频率的n倍。
上述发明中，上述可变电容元件由MOSFET作成。
通过这样构成，可在半导体集成电路基板上作成可变电容元件。
上述发明中，上述控制电压生成电路，检测将上述振荡部生成的信号分频后的信号和基准信号的相位差，输出相位差对应的控制电压。
根据这样构成，可使振荡部生成的频率为目标频率n倍的信号的相位与基准信号的相位同步，可将振荡部的振荡频率的精度提高到基准信号的频率精度。
上述发明中，上述控制电压生成电路由PLL合成器电路构成，PLL合成器电路组成如下：可编程计数器；相位检波电路，比较该可编程计数器输出的信号和基准信号之间相位；低通滤波器，阻止该相位检波电路输出的信号的高频分量，将直流控制电压输出到上述振荡部。
通过这样构成，可将振荡部的振荡频率的精度提高到基准信号的频率精度。另外，通过变更可编程计数器中设定的指定分频比的数据，可任意设定振荡频率。
上述发明中，上述分频电路，包含占空比为50％分频电路。
通过这样构成，可令分频电路1/n分频后的信号的谐波为奇次谐波分量。从而，例如，根据1/n频率的信号将接收信号转换成中间周波信号时，后级的滤波器可只除去奇次谐波，滤波器的构成变简单，可减少半导体集成电路基板上形成的滤波器的面积。
附图说明
图1是实施例的振荡部的电路图。
图2是表示振荡电路和混合电路的方块图。
发明的最佳实施例
以下，参照图面说明本发明的实施例。图1是表示本发明实施例的AM、FM接收机用IC的振荡部的电路的构成图。该AM、FM接收机用IC是通过CMOS工艺制造。
如图1所示，2个P沟道MOSFET(MOS晶体管)12、13的栅极G，相互与对方的漏极D连接，源极S共同连接到恒流源14。恒流源14的另外一端与电源Vd连接。
MOSFET12的漏极D与电感(电感器、线圈)L1和电容C1连接，电感L1的另一端接地，电容C1的另一端，与MOSFET15构成的电压控制型可变电容元件(可变电容元件)连接。也可以将变容二极管作为可变电容元件使用。电感L1由，例如，在MOS集成电路基板上形成多角形的蜗卷状的布线图案而形成。
MOSFET13的漏极D接地。另外，MOSFET13的栅极G与MOSFET12的漏极D(与电感L1的连接点)连接。
MOSFET12的漏极D与电容C1连接，该电容C1的另一端与N沟道MOSFET15的栅极G连接。
控制电压Vt经由电阻R1输入MOSFET15的栅极G，漏极D和源极S接地。
该场合，MOSFET15作为电压控制型可变电容元件动作，通过改变控制电压Vt，可使MOSFET15的栅极G和源极S(以及漏极D)间的电容量改变。
上述MOSFET12、13，电感L1，电容C1及MOSFET15构成由LC振荡电路组成的振荡部11。
例如，通过将振荡部11的振荡频率选定为目标频率的约100倍的1GHz，由振荡部11的电容C1和MOSFET15构成的可变电容元件的电容和电感L1的值可设定为较小，可在MOS集成电路基板上形成这些元件。
从而，LC振荡电路的电容C1、可变电容元件(MOSFET15)及电感L1可在MOS集成电路基板上形成，不需要外置电容(包含可变电容元件)和线圈(电感)。
MOSFET12的漏极D与电容C2连接，该电容C2的另一端与运算放大器16的非反相输入端子连接。运算放大器16的反相输入端子接地。
接着，说明如上构成的振荡部11的动作。现在，假设MOSFET12为导通状态，通过MOSFET12的源极、漏极，在电感L1及电容C1流过电流。此时，MOSFET13的栅极施加了MOSFET12的漏极电压，由于MOSFET13为截止状态，MOSFET12的漏极电压通过MOSFET13的栅极G和漏极D，反馈到MOSFET12的源极，电路振荡。通过改变施加于MOSFET15的栅极的控制电压Vt，该LC振荡电路的振荡频率也可改变。
接着，图2是表示振荡部11、PLL合成器(控制电压生成电路)21、分频电路22组成的振荡电路与混合电路23的方块图。
PLL合成器21，由可编程计数器24、相位检波电路25和低通滤波器(LPF)26构成。
可编程计数器24，根据输入数据输入端子的分频比设定数据，对从振荡部11输入的目标频率f的n倍的频率数n·f的信号(例如，1GHz的信号)进行分频，并输出到相位检波电路25。可编程计数24，根据可外部设定的分频比数据可任意变更分频比。通过变更该分频比，振荡部11的振荡频率可变更为任意频率。
目标频率f的n倍的频率n·f，是集成电路基板上可形成所期望值的电感和电容的频率就可以。频率n·f最好是700MHz以上。实施例中，目标频率f为约10MHz时，为能在集成电路基板上形成电感和电容，频率n·f设定成约1GHz，n的值设定为100。
相位检波电路25，检测可编程计数器24分频后的信号与基准信号的相位差。
低通滤波器(LPF)26，阻止与相位检波电路25输出的相位差所对应的信号的高频分量(比截止频率高的频率的信号)，将直流控制电压Vt输出到振荡部11。
即，PLL合成器21，比较将振荡部11生成的信号以规定的分频比分频后的信号的相位与基准信号的相位，生成两者的相位差所对应的直流控制电压Vt，通过该控制电压Vt控制振荡部11的振荡频率。从而，振荡部11的振荡频率控制为目标频率f的n倍的频率n·f。另外，PLL合成器21，由于可将可编程计数器24所分频的信号的相位与基准信号的相位同步，所以可以将振荡部11的振荡频率的频率精度提高到基准信号的频率精度。
分频电路22由，将振荡部11输出的目标频率f的n倍频率n·f的信号分频为1/k的1/k分频电路27，和进一步将1/k分频电路27的输出信号进行1/2分频的1/2分频电路28组成。从1/2分频电路28输出频率相同相位差为180°的两个信号f1、f2。另外，1/k分频电路可由，1/2分频电路、1/3分频电路等组合构成。
通过分频电路22，将振荡部11生成的目标频率f的n倍的频率n·f的信号进行1/n分频，转换成目标频率f的信号，该信号输出到混合电路23。
混合电路23，混合由天线部29接收、调谐、并由高频放大电路30放大的信号，和分频电路22输出的同一频率、相位相差180°的本机振荡信号f1、f2，转换成中间频率信号。
接着，说明如上构成的局部发送电路的动作。振荡部11中生成的目标频率f(例如，10MHZ)的n倍频率n·f的信号(例如，1GHz的信号)，通过可编程计数器24进行分频，在相位检波电路25中，检测分频后的信号与基准信号的相位差，而且，从低通滤波器26输出对应于相位差的直流控制电压Vt。
控制电压Vt，供给如图1所示振荡部11的MOSFET15的栅极，对应于控制电压Vt，改变MOSFET15的栅极、源极(及漏极)间的电容量。从而，由电容C1、MOSFET15的电极间电容、电感L1及MOSFET12、13组成的振荡部11的振荡频率改变，控制振荡频率为目标频率f的n倍频率n·f。
分频电路22，对振荡部11输出的信号进行1/k分频，并进一步1/2分频。分频电路22的全体的分频比设计为1/n，振荡部11生成的频率为目标频率f的n倍频率n·f的信号，在分频电路22进行1/n分频，转换成目标频率f的信号。
另外，由于1/2分频电路28的占空比为50％，基波的谐波中，不产生偶次的分量，只产生奇次的分量。因此，由于除去混合电路23输出的中间周波信号的谐波的滤波器设计成只除去奇次谐波即可，因而滤波器的构成变简单。从而，可减小在MOS集成电路基板上形成的滤波器的面积。
根据上述实施例，通过将振荡电路的振荡频率设定为目标频率的n倍，振荡电路的电感和电容(包含可变电容元件)的值可设定为较小值。因此，在MOS集成电路基板上可形成振荡电路的电感和可变电容元件，不需要将电感和可变电容元件安装在集成电路外(集成电路所安装的印刷基板上)。从而可降低FM、AM接收机的元件成本及组装成本。
另外，振荡电路，不局限于由电感、电容、可变电容元件和MOSFET组成的电路，也可以是由电感、可变电容元件、MOSFET组成的电路。
本发明，不限于上述的实施例，也可以是如以下的构成。
(1)振荡部11的电路，不局限于实施例所描述的振荡电路，只要是使用电感和电容的振荡电路，无论是怎样的振荡电路都适用。
(2)振荡电路的振荡频率，不局限于控制对电压控制型可变电容元件施加的电压的方法，也可以是电流控制，或改变电容以外的阻抗。
(3)用于控制振荡部的振荡频率的电路，不局限于PLL合成器21，只要是能控制使之成为目标频率的n倍频率的电路即可。另外，振荡频率固定即可的场合，也可不使用可编程计数器构成振荡电路。
(4)本发明不局限于MOS集成电路，也适用于双极型晶体管集成电路或双极型晶体管和MOS晶体管混合的集成电路。
(5)本发明不局限于FM、AM接收机等的专用IC，也适用于装入个人电脑等的其他设备的无线通信用IC的振荡电路。
根据本发明，可在半导体集成电路基板上，形成振荡电路的电感和可变电容元件，外置部件变得不需要，可降低部件成本、组装成本。另外，由于不需要振荡电路外置部件，半导体集成电路安装的基板可小型化。

Claims (5)

1.一种振荡电路，具备：
振荡部，具有电感和可变电容元件，生成频率为目标频率n倍的信号；
PLL电路，由对从上述振荡部输出的振荡信号进行分频的第一分频电路、比较上述第一分频电路的输出信号与基准信号的相位的相位检波电路、以及将对上述相位检波电路的输出进行滤波所得的控制电压输出到上述振荡部以控制振荡频率的低通滤波器构成；以及
第二分频电路，对从上述振荡部输出的频率为目标频率n倍的振荡信号进行1/n分频，
在半导体集成电路基板上，形成包含上述电感和可变电容元件的振荡部、由上述第一分频电路、上述相位检波电路以及上述低通滤波器构成的上述PLL电路，以及上述第二分频电路。
2.权利要求1所述的振荡电路，其特征在于，
上述第一分频电路由可编程计数器构成，通过将上述可编程计数器的分频比设定为所期望的值，从而使上述振荡部的振荡频率为目标频率的n倍。
3.权利要求1所述的振荡电路，其特征在于：
上述振荡部由多个MOSFET、电感和可变电容元件组成；
上述低通滤波器输出改变上述可变电容元件的电容的控制电压以控制上述振荡部的振荡频率。
4.权利要求1所述的振荡电路，其特征在于：
上述振荡部由第1及第2MOSFET、电感和可变电容元件组成；
上述第1MOSFET的源极或漏极与上述电感和可变电容元件连接，上述第1MOSFET的栅极与上述第2MOSFET的源极或漏极连接，上述第2MOSFET的栅极与上述第1MOSFET的源极或漏极连接。
5.权利要求1所述的振荡电路，其特征在于：
上述可变电容元件由MOSFET构成。
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