CN101212199B - 振荡器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种振荡器。该振荡器包括：多个第一晶体管，所述多个第一晶体管分别向集电极输出不同振荡频率的振荡信号；公共节点，所述多个第一晶体管的发射极的输出连接至所述公共节点并向其进行输入；反馈电路，该反馈电路将所述公共节点的输出馈送至所述多个第一晶体管的基极；以及多个隔离电路，所述多个隔离电路分别设置在所述多个第一晶体管的发射极与所述公共节点之间，并且截断来自所述公共节点的高频分量。

Description

振荡器
技术领域
本发明总体上涉及振荡器，更具体地说，涉及一种具有能够输出不同振荡频率的多个振荡单元的振荡器。
背景技术
振荡器，特别是电压控制振荡器已经被用于诸如PHS(个人手持电话系统)、无线LAN(局域网)和收发器的移动通信设备中。
存在能够以可选的不同频率进行振荡的振荡器。例如，日本专利申请公报第2004-64567号公开了一种以三个振荡频率中的一个选定频率进行振荡的振荡器。这些振荡器需要具有改进的C/N(载波噪声)比。此外，能够以可选振荡频率进行振荡的振荡器需要具有小型化的电路。
发明内容
本发明的一个目的是改进C/N比并且使电路小型化。根据本发明的一方面，提供了一种振荡器，该振荡器包括：多个第一晶体管，所述多个第一晶体管分别向集电极输出不同振荡频率的振荡信号；公共节点，所述多个第一晶体管的发射极的输出连接至所述公共节点并向其进行输入；反馈电路，该反馈电路将所述公共节点的输出馈送至所述多个第一晶体管的基极；以及多个隔离电路，所述多个隔离电路分别设置在所述多个第一晶体管的发射极与所述公共节点之间，并且截断来自所述公共节点的高频分量。将所述多个第一晶体管的发射极的输出馈送至基极的所述反馈电路可以提高C/N比。通过将所述多个第一晶体管的发射极经由相应的隔离电路连接至所述公共节点的排布结构，可以实现小型化。此外，所述多个隔离电路可以防止信号回流至所述多个第一晶体管的发射极。根据本发明的另一方面，提供了一种振荡器，该振荡器包括：多个振荡单元，所述多个振荡单元输出不同振荡频率的振荡信号；公共节点，所述多个振荡单元的其它输出信号连接至所述公共节点并向其进行输入；反馈电路，该反馈电路将所述公共节点的输出馈送至所述多个振荡单元；以及多个隔离电路，所述多个隔离电路分别设置在所述多个振荡单元的其它输出信号与所述公共节点之间，并且截断来自所述公共节点的高频分量。馈送所述多个振荡单元的其它输出信号的所述反馈电路提高了C/N比。利用所述多个振荡单元所连接的公共节点可以实现小型化。所述多个隔离电路防止信号回流至所述多个振荡单元。
附图说明
将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细说明，在附图中：
图1是根据第一实施方式的振荡器的框图；
图2是根据第一实施方式的振荡器的电路图(部分1)；以及
图3是根据第一实施方式的振荡器的电路图(部分2)。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明的示例性实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是根据第一实施方式的振荡器的框图。参照图1，该振荡器包括：振荡单元101至10n、反馈电路40以及第二开关电路50。振荡单元101至10n分别包括：第一开关电路31至3n、振荡电路21至2n、以及隔离电路61至6n。第一开关电路31至3n导通和截止用于振荡电路101至10n的电源。振荡电路21至2n分别向输出端子Tout1至Toutn输出频率相互不同的振荡信号。隔离电路61至6n限制从公共节点N1到振荡电路21至2n的高频噪声。振荡电路21至2n经由隔离电路61至6n连接至公共节点N1。公共节点N1输入至反馈电路40，并且反馈电路40的输出连接至反馈节点N2。反馈节点N2分别经由第一开关电路31至3n输入振荡电路21至2n。反馈节点N2经由第二开关电路50连接至电源端子Tb。
图2和图3分别是第一实施方式的振荡器的电路图。图2的部分(A)和部分(B)分别连接至图3的部分(A)和部分(B)。振荡单元101、102至10n彼此相同，因此现在将仅对振荡单元10n进行说明，而省略了对其它振荡单元101和102的说明。振荡单元10n主要包括：谐振电路1n、振荡电路2n、第一开关电路3n以及作为隔离电路的第二电感器L3n。
谐振电路1n包括：可变电容二极管D1n和D2n、电容器C41n和C42n、以及电感器L41n和L42n。可变电容二极管D1n和D2n的阴极经由阻流电感器L1n连接至控制端子Ta。控制端子Ta经由用于去除高频分量的电容器C5接地。可变电容二极管D1n的阳极经由并联连接的电容器C41n和电感器L41n接地。相似地，可变电容二极管D2n的阳极经由并联连接的电容器C42n和电感器L42n接地。施加至控制端子Ta的电压改变可变电容二极管D1n和D2n的电容值。因此，谐振电路1n以希望的谐振频率发生谐振。
振荡电路2n包括：作为NPN型双极晶体管的第一晶体管Q1n、电容器C1n和C2n、以及电阻器R3n。第一晶体管Q1n的基极经由串联连接的电容器C1n和C2n接地。电容器C1n和C2n之间的节点经由电阻器R3n连接至第一晶体管Q1n的发射极。节点N3n经由电阻器R4n连接至第一开关电路3n的晶体管Q3n的集电极。振荡电路2n形成Clap型振荡电路，这是一种Colpitts型振荡电路。节点N3n经由耦合电容器C31n和C32n连接至谐振电路1n的可变电容二极管D1n和D2n的阳极。因此，振荡电路2n以谐振电路1n的谐振频率发生振荡，并且经由第一晶体管Q1n的集电极输出振荡信号。电阻器R3n限制振荡电路2n的异常振荡。将经由第一晶体管Q1n的集电极输出的振荡信号经由具有与输出阻抗匹配的阻抗的输出端子Toutn输出。电容器C12n截断dc分量。经由作为阻流电感器的线路S1n(诸如带状线)从电源端子Tb向第一晶体管Q1n的集电极提供dc电压。
第一开关电路3n包括：PNP型双极晶体管Q3n以及电阻器R1n和R2n。晶体管Q3n的发射极经由电阻器R6和第二开关电路50连接至电源端子Tb。开关端子Tswn经由电阻器R2n连接至晶体管Q3n的基极，并且电阻器R1n连接在晶体管Q3n的基极与发射极之间。晶体管Q3n的集电极经由电阻器R4n连接至第一晶体管Q1n的基极。电阻器R2n被用于防止第一晶体管Q1n损坏，并且优选地具有几千欧姆到几万欧姆的范围内的电阻。电阻器R1n被用于可靠地截止第一晶体管Q1n。
根据向开关端子Tswn提供的信号，第一开关电路3n向振荡电路2n供电。更具体地说，当第一开关电路3n接通时，从电源端子Tb向振荡电路2n供电，并且振荡单元10n向输出端子Toutn提供振荡信号。与此相反，当第一开关电路3n断开时，未向振荡电路2n供电，并且振荡单元10n不产生振荡信号。
振荡电路21、22至2n的第一晶体管Q11、Q12至Q1n的发射极分别经由第二电感器L31、L32至L3n连接至公共节点N1。公共节点N1经由并联连接的第一电阻器R5和第一电容器C7接地。第一电阻器R5被用于调节消耗的电流，并且优选地具有几十欧姆的电阻。第一电容器C7被用于调节输出电平的平衡，并且优选地具有几pF的电容。公共节点N1连接至反馈电路40。
反馈电路40包括：作为NPN型双极晶体管的第二晶体管Q2、第二电阻器R90以及第二电容器C9。第二晶体管Q2的基极经由耦合电容器C110连接至公共节点N1。优选地设置耦合电容器C110以加强振荡电路2n与反馈电路40之间的耦合，并且防止延迟来自第一晶体管Q1n的信号。例如，耦合电容器C110可以具有几百nF的电容值。第二晶体管Q2的基极经由作为反馈电容器的第二电容器C9接地。第二晶体管Q2的发射极接地。第二电阻器R90连接在第二晶体管Q2的基极与集电极之间。第二电阻器R90防止集电极电流回流到基极。第二晶体管Q2的集电极经由电阻器R10连接至反馈节点N2。电阻器R10是偏压电阻器。反馈节点N2连接至振荡单元101至10n的第一开关电路31至3n。因此，振荡单元101至10n的第一晶体管Q11至Q1n的发射极的信号经由单个公共节点N1和反馈电路40而反馈到第一晶体管Q11至Q1n的基极。
反馈节点N2经由电阻器R6和第二开关电路50连接至电源端子Tb。第二开关电路50包括：PNP型双极晶体管Q41、NPN型双极晶体管Q42、以及电阻器R51至R54。第二开关电路50根据向开关端子SWen提供的开关信号，将电源端子Tb和反馈节点N2连接和断开。当第二开关电路50断开时，可以切断来自反馈电路40和振荡单元101至10n的电力供给。连接在反馈节点N2与地之间的电容器C2用于去除高频分量。
第一实施方式的振荡器包括多个第一晶体管Q11至Q1n，其中经由所述多个第一晶体管Q11至Q1n的集电极输出不同的振荡频率。第一晶体管Q11至Q1n的发射极输出经由相应的隔离电路而耦合，并接着连接至公共节点N1。此外，该振荡电路配备有反馈电路40，该反馈电路40将公共节点N1的输出反馈到第一晶体管Q11至Q1n的基极。此外，该振荡器具有电感器L31至L3n，该电感器L31至L3n是设置在第一晶体管Q11至Q1n的发射极与公共节点N1之间并且截断来自公共节点N1的高频分量的隔离电路。
经由基极向第一晶体管Q11至Q1n提供谐振信号，并且发射极的电压被输入侧跟随。即，第一晶体管Q11至Q1n以集电极接地的形式连接(发射极跟随器)。集电极接地电路经由发射极输出与基极电压的波形相同并且相对于基极电压偏移了-0.6V的波形。此外，集电极接地电路具有高输入阻抗(基极的阻抗)、低输出阻抗(发射极的阻抗)、以及约等于1的电压增益。此外，集电极接地电路具有低失真和良好的频率特性。因此，可以通过将第一晶体管Q11至Q1n的发射极输出经由反馈电路40馈送至第一晶体管Q11至Q1n的基极来改进C/N比。
振荡电路21至2n可以采用具有大电流增益β的第一晶体管Q11至Q1n，从而可以将第一晶体管Q11至Q1n的基极电流放大以使大电流流过集电极。因此，可以经由输出端子Tout1至Toutn获得大振荡信号。由于振荡信号的功率增大，因而可以提高C/N比。
如上所述，信号从第一晶体管Q11至Q1n的发射极经由反馈电路40反馈至其基极。振荡信号从第一晶体管Q11至Q1n的集电极输出。因此，可以提高C/N比并且限制相位噪声。
振荡单元101至10n的第一晶体管Q11至Q1n的发射极连接至公共节点N1，并且借助单个反馈电路40反馈至第一晶体管Q11至Q1n的基极。因此，可以使振荡器小型化。
在第一晶体管Q11至Q1n的发射极共同连接至反馈电路40的情况下，不必要信号例如会从反馈电路40和其它第一晶体管Q12至Q1n回流到第一晶体管Q11的发射极。具体来说，频率高于振荡频率的不必要信号(诸如谐波分量)可能回流。鉴于上述情况，根据第一实施方式，将用作隔离电路的第二电感器L31至L3n设置在第一晶体管Q11至Q1n的发射极与公共节点N1之间。因此，可以防止频率高于振荡频率的不必要信号从反馈电路40和其它第一晶体管Q12至Q1n回流到第一晶体管Q11的发射极。
第一实施方式具有导通和截止第一晶体管Q11至Q1n的多个第一开关电路31至3n。通过操作振荡单元101至10n中的一个，可得到希望的振荡频率。
第一开关电路31至3n分别连接在电源端子Tb与第一晶体管Q11至Q1n的基极之间。因此，可以选择性地操作振荡单元101至10n。第一开关电路31可以设置在第一晶体管Q11至Q1n的集电极与电源端子Tb之间。
优选的是，反馈电路40的输出与电源端子Tb相连接。因此，可以使用同一线路来供电以及向反馈电路40发送反馈信号。
优选的是，公共节点N1经由并联连接的第一电容器C7和第一电阻器R5接地。第一电阻器R5可以调节消耗的电流，并且第一电容器C7调节输出电平的平衡。
优选的是，反馈电路40包括第二晶体管Q2，并且公共节点N1连接至第二晶体管Q2的基极。此外，第一晶体管Q11至Q1n的基极与第二晶体管Q2的集电极连接。因此，反馈电路40具有发射极接地电路。利用这种结构，第一晶体管Q11至Q1n的发射极输出被反馈至第一晶体管Q11至Q1n的基极，从而能够提高C/N比。
优选的是，公共节点N1经由耦合电容器C110连接至第二晶体管Q2的基极，而第二晶体管Q2的基极经由第二电容器C9接地。第二电阻器R90连接在第二晶体管Q2的基极与集电极之间。第二电容器C9用作反馈电容器。第二电阻器R90防止集电极电流回流至基极。
优选的是，第二开关电路50设置在电源端子Tb与反馈节点N2(即，第一晶体管Q11至Q1n)之间。第二开关电路50同时切断所有振荡单元101至10n的电源。
分别串联连接的第三电容器C11至C1n和第四电容器C21至C2n设置在第一晶体管Q11至Q1n的基极与地之间。第三电容器C11至C1n与第四电容器C21至C2n之间的节点N31至N3n分别连接至第一晶体管Q11至Q1n的发射极。因此，振荡电路21至2n具有包括耦合电容器C311至C31n以及C321至C32n的Clap型振荡电路的构造。
优选的是，隔离电路可以包括第二电感器L31至L3n。因此，可以构成能够截断比振荡频率高的频率分量的简化隔离电路。
在第一实施方式中，分离地设置振荡单元101至10n的输出端子Tout1至Toutn。另选的是，可以采用一公共输出端子。
在第一实施方式中，振荡单元101至10n的频率的振荡信号经由第一晶体管Q11至Q1n的集电极输出。振荡单元101至10n的施加至公共节点的不同输出是第一晶体管Q11至Q1n的发射极输出。此外，由反馈电路40输出的振荡单元101至10n的输入是第一晶体管Q11至Q1n的基极。振荡单元101至10n的输出和输入不限于上述情况。
尽管已经示出和描述了本发明中采用的几个具体示例性实施方式，但本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些示例性实施方式进行改变，本发明的范围在权利要求书及其等同物中限定。

Claims (10)

1.一种振荡器，该振荡器包括：
多个第一晶体管，所述多个第一晶体管分别向集电极输出不同振荡频率的振荡信号；
公共节点，所述多个第一晶体管的发射极的输出连接至所述公共节点并向其进行输入；
反馈电路，该反馈电路将所述公共节点的输出馈送至所述多个第一晶体管的基极；以及
多个隔离电路，所述多个隔离电路分别设置在所述多个第一晶体管的发射极与所述公共节点之间，并且截断来自所述公共节点的高频分量。
2.根据权利要求1所述的振荡器，该振荡器还包括多个第一开关电路，所述多个第一开关电路分别导通和截止所述多个第一晶体管。
3.根据权利要求2所述的振荡器，其中，所述多个第一开关电路分别连接在电源端子与所述多个第一晶体管的基极之间。
4.根据权利要求1所述的振荡器，其中：
所述反馈电路具有第二晶体管；并且
所述第二晶体管的集电极连接至电源端子。
5.根据权利要求1所述的振荡器，其中，所述公共节点经由并联连接的第一电容器和第一电阻器接地。
6.根据权利要求1所述的振荡器，其中，所述反馈电路包括第二晶体管，并且所述公共节点连接至所述第二晶体管的基极，所述多个第一晶体管的基极连接至所述第二晶体管的集电极。
7.根据权利要求6所述的振荡器，其中：
所述公共节点经由耦合电容器连接至所述第二晶体管的基极；
所述第二晶体管的基极经由第二电容器接地；并且
在所述第二晶体管的基极与集电极之间连接有电阻器。
8.根据权利要求1所述的振荡器，该振荡器还包括位于电源端子与所述多个第一晶体管之间的第二开关电路。
9.根据权利要求1所述的振荡器，该振荡器还包括：串联连接在所述多个第一晶体管的基极与地之间的多个第三电容器和多个第四电容器；并且
所述多个第三电容器和所述多个第四电容器的节点分别连接至所述多个第一晶体管的发射极。
10.根据权利要求1所述的振荡器，其中，所述多个隔离电路分别包括第二电感器。
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