DE69801249T2 - Verfahren zum Bilden eines kohärenten Gasstrahls - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft integrierte Schaltungen für spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO).
• Es besteht ein üblicher Bedarf, insbesondere bei mobilen Handgeräteausführungen, die verschiedenen einbezogenen Schaltungen so weit wie möglich zu integrieren, um Größe, Kosten und Gewicht zu reduzieren. Es sind jedoch Probleme aufgetreten, bei dem Versuch, einen VCO, der einen externen Resonator verwendet, zu integrieren oder auf dem Chip bereitzustellen, insbesondere bei UHF eines Frequenzsprungverfahrens oder eines Moduswechselverfahrens. Diese Probleme treten auf, da ein integrierter Schaltungsbaustein immer eine zugehörige parasitäre Induktivität und Kapazität haben wird, die mit der externen Leitung, Leitungsrahmen und Bondingdrähten verbunden ist. Diese parasitären Bauteile können die chip-integrierten Bauteile dominieren und somit unerwünschte Oszillationsmoden erzeugen. Wenn der VCO nahe an die Frequenz gelangt, bei der die parasitären Bauteile in Resonanz sind, kann der VCO eine Tendenz zeigen, auf diese Frequenz zu springen. Dadurch wird es schwierig, ihn zufriedenstellend abzustimmen. Ein VCO einer integrierten Schaltung, der chip-integrierten Bauteile und einen externen Resonator umfaßt, ist aus der EP 785 616 A bekannt. Ein Beispiel eines bekannten chip-integrierten VCOs wird ferner nachstehend beschrieben.
• Bislang ist es übliche Praxis gewesen, ein getrenntes VCO-Modul zu verwenden. Diese wenden jedoch teurere Technologien und Integrationstechniken an. Es ist wünschenswert, das Erfordernis für solche externe VCO-Module zu vermindern, und dabei eine Kostenreduktion und einen Zuverlässigkeitsanstieg zu erzielen.
• Gemäß dieser Erfindung ist eine integrierte Schaltung für einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) in den beigefügten Ansprüchen definiert.
• Vorzugsweise ist ein Kondensator vorgesehen, der zwischen die Steuerungselektrode des zweiten Transistors und den ersten Anschluß geschaltet ist, wobei der Kondensator, im Betrieb, einen Serienresonanzkreis mit dem externen Resonator bildet.
• Vorzugsweise umfassen die Wechselspannungs-Kopplungsmittel einen Kondensator, welcher einen Teil eines kapazitiven Teilers bildet.
• Ein VCO kann eine integrierte Schaltung gemäß der Erfindung und einen externen mit dem ersten und dem zweiten Anschluß verbundenen Resonator umfassen. Der externe Resonator kann eine Diode mit veränderbarer Kapazität umfassen, die einen Anschluß zum Empfangen einer veränderbaren Spannung zum Steuern der VCO- Frequenz empfängt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert, in der:
• Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer bekannten VCO- Schaltung ist, und
• Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines VCO ist, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung
• Bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt ein bekannter integrierter VCO mit einem externen Resonator chip-integrierte Bauteile, die unterhalb der gestrichelten Linie A-A gezeigt sind, und einen externen Resonator, dessen Bauteile oberhalb der gestrichelten Linie A-A gezeigt sind.
• Der integrierte Schaltungsabschnitt, bzw. der chip-integrierte Abschnitt, umfaßt kreuzgekoppelte Transistoren T&sub1; und T&sub2;, deren Emitter miteinander verbunden sind und von einer Stromquelle I&sub1; versorgt werden, und deren Kollektoren mit dem externen Resonator verbunden sind, welcher Spulen L&sub1;, L&sub2; und LP, Dioden mit veränderbarer Kapazität bzw. Kapazitätsdioden D&sub1; und D&sub2;, und Kondensatoren CP umfaßt. Die Kondensatoren CP in dem externen Resonator und in der integrierten Schaltung sind parasitäre Kapazitäten, und die Spulen LP sind parasitäre Eigeninduktivitäten, in diesem Fall in den Bondingdrähten, welche die integrierte Schaltung mit dem externen Resonator und der Versorgungsspannung V+ verbinden. Der Kollektor von T&sub2; ist mit der Basis eines Transistor T&sub3; verbunden, der als ein Puffer arbeitet und den VCO-Ausgang an seinem Emitter bereitstellt. Wie zuvor bemerkt, neigt ein solcher VCO aufgrund des Vorliegens der parasitären CP und LP zu einem Frequenzspringen oder einem Modusschalten. In der Praxis wird es dadurch schwierig, den VCO über seinen vorgesehenen Frequenzbereich sauber abzustimmen.
• Bezugnehmend auf Fig. 2 umfaßt ein VCO eine integrierte Schaltung, die unterhalb der gestrichelten Linie A-A gezeigt ist, und einen externen Resonator, der oberhalb der gestrichelten Linie A-A gezeigt ist. Die integrierte Schaltung kann selbstverständlich viele Bauteile (nicht gezeigt) enthalten, welche Schaltungen bilden, die nicht Teil dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung sind und nicht beschrieben werden. Wie in Fig. 1 sind die Kondensatoren CP parasitäre Kapazitäten und die Spulen LP sind parasitäre Induktivitäten, in diesem Fall die Induktivitäten der Bonding-Drähte, welche die integrierte Schaltung mit dem externen Resonator verbinden. Ein erster Transistor T&sub1; hat seinen Kollektor mit dem Anschluß 1 der integrierten Schaltung über einen Filter verbunden, der einen Kondensator CF und eine Spule LF umfaßt und dessen Resonanzfrequenz innerhalb, vorzugsweise im Zentrum, des Frequenzbereichs des VCO liegt. Ein zweiter Transistor T&sub2; hat seinen Kollektor mit dem Anschluß 2 der integrierten Schaltung verbunden, und seinen Emitter mit dem Emitter von T&sub1;, wobei beide Emitter von einer Stromquelle I&sub1; versorgt werden. Der Kollektor von T&sub1; ist über einen kapazitiven Teiler, der Kondensatoren T&sub1; und T&sub2; umfaßt, mit der Basis von T&sub2; gekoppelt. Die Basis von T&sub1; ist über einen Kondensator T&sub3; entkoppelt. Ein Kondensator CS koppelt die Basis von T&sub2; mit dem Anschluß 1, wobei der Kondenstor CS einen Serienresonanzkreis mit dem externen Resonator bildet. Der Anschluß 2 ist über einen Kondensator C&sub4; entkoppelt. Der Kollektor von T&sub1; ist ebenfalls mit der Basis eines Puffertransistors T&sub3; gekoppelt, dessen Emitter den Ausgang des VCO bereitstellt, und wird über eine Stromquelle I&sub2; versorgt.
• Der externe Resonator ist mit den Anschlüssen 1 und 2 verbünden und umfaßt eine Diode mit veränderbarer Kapazität D&sub1;, eine Spule L&sub1;, zum Beispiel einen Mikrostreifen, und die verschiedenen parasitären Elemente CP und LP. Dem Durchschnittsfachmann sind selbstverständlich andere Formen externer Resonatoren bekannt.
• Im Betrieb verursacht der den Kondensator CF und die Spule LF umfassende Filter, daß die Schaltung eine negative Impedanz über die Anschlüsse 1 und 2 aufweist. Es ist gezeigt worden, daß die Schaltung über den erwünschten Frequenzbereich abstimmbar ist und kein unerwünschtes Frequenzspringen oder Modusschalten zeigt.
• Auch wenn das beschriebene und gezeigte Ausführungsbeispiel bipolare Transistoren verwendet, ist es selbstverständlich, daß andere Transistorbauteiltypen, z. B. FET-Bauteile, an deren Stelle verwendet werden können. Ferner ist das mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Ausführungsbeispiel rein beispielhaft. Dem Durchschnittsfachmann sind daher zahlreiche Variationen bekannt.

Claims (6)

1. Integrierte Schaltung für einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), die folgendes umfaßt:

- einen ersten und einen zweiten Anschluß (Anschluß 1, Anschluß 2) für die Verbindung mit einem externen Resonator (L&sub1;, D&sub1;, CP, LP)

- einen ersten und einen zweiten Transistor (T&sub1;, T&sub2;), die jeweils eine erste und eine zweite gesteuerte Elektrode und eine Steuerungselektrode aufweisen,

- wobei der erste Transistor (T&sub1;) seine erste gesteuerte Elektrode mit dem ersten Anschluß (Anschluß 1) gekoppelt hat,

- der zweite Transistor (T&sub2;) seine erste gesteuerte Elektrode mit dem zweiten Anschluß (Anschluß 2) gekoppelt hat,

- Mittel (C&sub1;) für eine Wechselspannungskopplung der ersten gesteuerten Elektrode des ersten Transistors (T&sub1;) mit der Steuerungselektrode des zweiten Transistors (T&sub2;),

- wobei die zweiten gesteuerten Elektroden des ersten und des zweiten Transistors miteinander gekoppelt sind und von einer Stromquelle (I&sub1;) versorgt werden,

- wobei, im Betrieb, eine negative Impedanz zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß vorliegt, dadurch gekennzeichnet,

- daß der erste Transistor seine erste gesteuerte Elektrode über einen Filter (CF, LF) mit dem ersten Anschluß (Anschluß 1) gekoppelt hat, wobei die Resonanzfrequenz des Filters innerhalb des erwünschten Frequenzbereichs des VCO liegt, und

- daß Mittel (C&sub3;) zum Entkoppeln der Steuerungselektrode von dem ersten Transistor vorgesehen sind.

2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, welche ferner einen Kondensator (CS) umfaßt, der zwischen die Steuerungselektrode des zweiten Transistors (T&sub2;) und dem ersten Anschluß (Anschluß 1) gekoppelt ist, wobei der Kondensator, im Betrieb, einen Serienresonanzkreis mit dem externen Resonator bildet.

3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wechselspannungskopplungsmittel einen Kondensator (C&sub1;) umfassen, der Teil eines kapazitiven Teilers (C&sub1;, C&sub2;) bildet.

4. Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen Puffertransistor (T&sub3;) umfaßt, der eine Steuerungselektrode aufweist, die mit der ersten gesteuerten Elektrode des ersten Transistors gekoppelt ist, zum Bereitstellen des Ausgangs an einem seiner gesteuerten Elektrode.

5. VCO, welcher eine integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen externen Resonator (L&sub1;,D&sub1;,CP,LP) umfaßt, der mit dem ersten und dem zweiten Anschluß verbunden ist.

6. VCO nach Anspruch 5, bei welchem der externe Resonator eine Diode mit veränderbarer Kapazität (D&sub1;) umfaßt, die einen Anschluß zum Empfang einer veränderbaren Spannung (VV) zum Steuern der VCO-Frequenz aufweist.