JP2003168924A - 差動増幅器を利用した電圧制御発振器 - Google Patents

差動増幅器を利用した電圧制御発振器

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JP2003168924A JP2002320312A JP2002320312A JP2003168924A JP 2003168924 A JP2003168924 A JP 2003168924A JP 2002320312 A JP2002320312 A JP 2002320312A JP 2002320312 A JP2002320312 A JP 2002320312A JP 2003168924 A JP2003168924 A JP 2003168924A
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仙姫 朴
Sung-Chul Hong
聖哲 弘
Yonggyo Seo
用教 徐
Gishoku In
義植 尹
Sang-Min Nam
相旻 南
Sang-Yoon Jeon
相潤 錢
Sang-Woong Yoon
庠雄 尹
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体的な電力の消費量を減少させることがで
きるＬＣ共振器と差動増幅器を利用した電圧制御発振器
を提供する。 【解決手段】 差動増幅器とＬＣ共振器を利用した電圧
制御発振器は、２つの入力信号の差を増幅する１対のト
ランジスタを備えた差動増幅器、及び差動増幅器の出力
信号を共振させる１対のＬＣ共振器を備える。各ＬＣ共
振器にはトランジスタが結合されている。各トランス
は、ＬＣ共振器内のインダクタから成る１次コイル、及
び１次コイルにカップリングされ発振信号を出力する２
次コイルを有する。発振信号がトランスで具現されたバ
ッファーを通じて出力されるため、バッファーで消費さ
れる別途の電力が必要なくなり、電力の消費が減少す
る。２次コイルにはキャパシタが連結され、２次コイル
と共に帯域通過フィルターを構成する。したがって、発
振信号の高調波成分が取り除かれて一層安定的な発振信
号を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、差動増幅器を利用
した電圧制御発振器に関し、より詳細には、差動増幅器
とＬＣ共振器を利用して発振信号を生成する電圧制御発
振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、従来の電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ：Voltage Controlled Oscillator）の回路図であ
り、特に、差動増幅器とＬＣ共振器を利用した電圧制御
発振器を示した図である。
【０００３】図１において、電圧制御発振器は、差動増
幅器と共振器とを備えている。差動増幅器は、負性抵抗
を具現する２つのＭＯＳＦＥＴ１０、１２、及びこれら
ＭＯＳＦＥＴ１０、１２を制御する電流源を具現する他
の１つのＭＯＳＦＥＴ３６を備えている。共振器は、各
ＭＯＳＦＥＴ１０、１２のドレーンに連結された可変キ
ャパシタ２６、２８とインダクタ１４、２０とから成っ
ている。電流源３６の動作可否は入力ノード３８に加え
られる電圧により制御される。また、可変キャパシタ２
６、２８のキャパシタンスは、制御ノード３４の制御電
圧により調節される。
【０００４】共振器側から差動増幅器を見たとき、イン
ピーダンスが負性抵抗で形成されて共振器の共振を維持
し続け、ＭＯＳＦＥＴ１０、１２のドレーンに連結され
たノード３０、３２では発振信号を得ることができる。
ノード３０、３２における発振信号は、トランジスタか
ら成るバッファー４０、４２を経て出力ノード１８、２
４から出力される。
【０００５】しかし、前記のような従来の差動形態の電
圧制御発振器は、発振信号を必要とする他の回路に共振
器の出力信号を提供するために必ずバッファーを使わな
いといけないので、電力消費が多いという問題があっ
た。すなわち、図１に示したように、バッファー４０、
４２がトランジスタを含んで構成されるため、差動増幅
器内の負性抵抗を構成する各ＭＯＳＦＥＴ１０、１２に
よって消費される電力以外にもバッファー４０、４２内
のトランジスタによって消費される電力を外部から供給
しなければならない。
【０００６】通常、発振器が用いられるＲＦシステムで
は、電力消費を減らすことが極めて重要であり、そのた
め発振器の核心である差動増幅器における電力の消費を
減らす様々な工夫がなされた。しかし、差動増幅器にお
ける電力の消費を減らすとしてもバッファー４０、４２
で消費される電力を減らすことはできないので、電力消
費を減らすには限界がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な問題点を解決するためのものであり、また、本発明
は、発振信号を出力するためのバッファーにおける電力
の消費を減らすことにより全体的な電力の消費量を減少
できるＬＣ共振器と差動増幅器を利用した電圧制御発振
器を提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を果たすため
に、本発明に係る電圧制御発振器は、電流源と、該電流
源によって制御されて２つの入力信号の差を増幅する１
対のトランジスタを備えた差動増幅器と、該１対のトラ
ンジスタの出力信号を共振させて該入力信号を生成する
１対のＬＣ共振器と、該１対のＬＣ共振器内の各インダ
クタを１次コイルとして使用し、２次コイルから発振信
号を生成する１対のトランスと、を含む。
【０００９】本発明の望ましい実施例によると、前記ト
ランスの２次コイルに直列又は並列に連結され、前記発
振信号の高調波成分を取り除くキャパシタを更に含む。
【００１０】発振信号がトランスで具現されたバッファ
ーを通じて出力されるため、バッファーで消費する別途
の電力が必要とされないので電力の消費が減少する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
を更に詳細に説明する。
【００１２】図２は、本発明に係るＬＣ共振器と差動増
幅器を利用した電圧制御発振器を示している図である。
図２において、電圧制御発振器は、差動増幅器と１対の
共振器とを備えている。
【００１３】差動増幅器は、負性抵抗を具現する２つの
トランジスタ１１０、１１２、及び該トランジスタ１１
０、１１２を制御する電流源を具現する他の１つのトラ
ンジスタ１３６を備えている。各トランジスタ１１０、
１１２は、差動増幅器を具現できる全種類のトランジス
タから構成することができ、図２では電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）を利用した
例を示している。
【００１４】電流源１３６は、負性抵抗を具現する２つ
のトランジスタ１１０、１１２のソースと接地端子との
間に配置されている。電流源１３６の動作の有無は、電
流源入力ノード１３８に加えられる電圧によって制御さ
れる。
【００１５】各トランジスタ１１０、１１２のドレーン
は互いのゲートと連結されている。従って、各トランジ
スタ１１０、１１２のドレーンにおける出力信号は相互
間の入力信号になる。
【００１６】各々の共振器は、各トランジスタ１１０、
１１２のドレーンに連結された可変キャパシタ１２６、
１２８と、インダクタ１１４、１２０とから成ってい
る。このようなＬＣ共振器は、各トランジスタ１１０、
１１２のドレーンから出力される信号を共振させ、この
ように共振器によって共振された信号は、中間ノード１
３０、１３２を経て各トランジスタ１１０、１１２のゲ
ートに入力される。このように、共振器から出力された
信号が再び差動増幅器の入力信号として入力されるの
で、中間ノード１３０、１３２で発振信号を得ることが
できる。
【００１７】可変キャパシタ１２６、１２８のキャパシ
タンスは、制御ノード１３４の制御電圧によって調節さ
れる。制御ノード１３４の制御電圧によってキャパシタ
ンスが変わるので共振周波数を調節することができる。
【００１８】一方、本発明に係る電圧制御発振器は、各
共振器と結合された１対のトランス１４０、１４２を備
えている。各トランス１４０、１４２は、１次コイル
（Primary coil）１１４、１２０、及び１次コイル１１
４、１２０の電圧を変換させる２次コイル（Secondary
coil）１１６、１２２を備えている。このとき、各１次
コイル１１４、１２０は、各共振器内のインダクタ１１
４、１２０から成っている。よって、共振器内の共振信
号はトランス１４０、１２４によって変圧され、これに
より、２次コイル１１６、１２２の出力ノード１１８、
１２４からは変圧された共振信号が出力される。
【００１９】このように、変圧器１４０、１４２は、出
力ノード１１８、１２４から出力される共振信号が外部
へ印加されるとき、電圧制御発振器と前記外部回路間の
相互影響を遮断するバッファーの機能をする。本発明で
は、このようなバッファーの機能を、従来の電圧制御発
振器のようにトランジスタを利用して具現せず、トラン
ス１４０、１４２を利用して具現した。したがって、別
途の電力供給が必要なくなるので全体的な電力の消費が
減少するという利点がある。このような電圧制御発振器
は、特に低電力の消費ということが重要なＲＦシステム
に適用するときに非常に有用である。
【００２０】一方、トランス１４０、１４２の２次コイ
ル１１６、１２２では、キャパシタ１５０、１５１が並
列に結合されている。このキャパシタ１５０、１５１
は、２次コイル１１６、１２２と共に帯域通過フィルタ
ー（Band Pass Filter）を構成する。よって、２次コイ
ル１６、２２を通じて出力される発振信号で２次高調波
成分が減衰されて一層安定的な発振信号を得ることがで
きる。
【００２１】本実施例では、キャパシタ１５０、１５１
が、２次コイル１１６、１２２と並列に連結された例を
示しているが、キャパシタ１５０、１５１が２次コイル
１１６、１２２と直列に連結するようにすることもでき
る。このとき、キャパシタ１５０、１５１と２次コイル
１１６、１２２は低域通過フィルターを構成するので、
帯域通過フィルターと同様、高周波の高調波成分を減衰
させることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によると、共振器の出力を取り出
すときにトランスを使用することによりバッファー部分
を取り除いて電力の消費を減らす方法を使用した。発振
信号がトランスを通じて出力されるため、バッファーで
消費される別途の電力が必要なくなる。よって、低電力
消費であることが特に重要なＲＦシステムなどのような
装置に適用するのに非常に有用である。
【００２３】以上、本発明の望ましい実施例について図
示して説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に
限定されず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱
せず、当該発明が属する技術分野における通常の知識を
有する者なら何人も多様な変形実施ができることは勿
論、そのような変更は記載された請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の差動増幅器を利用した電圧制御発振器
の回路図。
【図２】 本発明の差動増幅器を利用した電圧制御発振
器の回路図。
【符号の説明】
１１０、１１２ トランジスタ １１４、１２０ １次コイル（インダクタ） １１６、１２２ ２次コイル １１８、１２４ 出力ノード １２６、１２８ 可変キャパシタ １３０、１３２ 中間ノード １３４ 制御ノード １３６ 電流源（トランジスタ） １３８ 電流源入力ノード １４０、１４２ トランス １５０、１５１ キャパシタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徐 用教 大韓民国京畿道龍仁市器興邑高梅里221− １ (72)発明者 尹 義植 大韓民国大田道儒城區道龍洞383−２番地 ＫＡＩＳＴアパート１−205 (72)発明者 南 相旻 大韓民国京畿道安養市萬安區石水２洞（番 地なし） 現代アパート104−1703 (72)発明者 錢 相潤 大韓民国ソウル特別市江南區三城２洞46− ２ (72)発明者 尹 庠雄 大韓民国ソウル特別市西大門區弘恩洞（番 地なし） 碧山アパート110−302 Ｆターム(参考） 5J081 AA02 CC44 DD04 DD11 EE02 EE03 EE18 FF24 GG03 KK02 KK09 KK22 LL05 LL06 MM01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電流源と、 該電流源によって制御されて２つの入力信号の差を増幅
    する１対のトランジスタを備えた差動増幅器と、 該１対のトランジスタの出力信号を共振させて該入力信
    号を生成する１対のＬＣ共振器と、 該１対のＬＣ共振器内の各インダクタを１次コイルとし
    て使用し、２次コイルから発振信号を生成する１対のト
    ランスと、 を含むことを特徴とする差動増幅器を利用した電圧制御
    発振器。
  2. 【請求項２】 前記トランスの２次コイルに直列又は並
    列に連結され、前記発振信号の高調波成分を取り除くキ
    ャパシタを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の
    電圧制御発振器。
JP2002320312A 2001-11-20 2002-11-01 差動増幅器を利用した電圧制御発振器 Pending JP2003168924A (ja)

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