JP2005109980A - スイッチング回路及びそれを有する電圧制御発振装置 - Google Patents

スイッチング回路及びそれを有する電圧制御発振装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 非選択状態にある回路を確実に不動作とすることが可能なスイッチング回路及びそれを有する電圧制御発振装置を提供する。
【解決手段】 切替電圧Vswが例えばLowである場合、PNPトランジスタQ1は導通状態となり、抵抗R11側に接続された回路へ電圧が印加される。また、この際、PNPトランジスタQ2は遮断状態となり、抵抗R21側に接続された回路への電圧が遮断される。これに対して、切替電圧VswがHighである場合、PNPトランジスタQ1は遮断状態となり、抵抗R11側に接続された回路への電圧が遮断される。またこの際、PNPトランジスタQ2は導通状態となり、抵抗R21側に接続された回路へ電圧が印加される。
【選択図】 図4

Description

本発明は、スイッチング回路及びそれを有する電圧制御発振装置に関し、特に周波数を切り替えて出力することが可能な電圧制御発振装置及びそのスイッチング回路に関する。
従来技術において、周波数を切り替えて出力することが可能な電圧制御発振装置が存在する(例えば特許文献1参照)。このような電圧制御発振装置900の構成を図1に示す。
図1に示すように、従来技術による電圧制御発振装置900は、それぞれ異なる周波数で発振する2つの電圧制御発振回路910a,910bと、これらの電圧制御発振回路のうち何れかから入力された発振信号を選択的に出力する切替回路920とを有して構成される。
より詳細に説明すると、2つの電圧制御発振回路910a,910bは、それぞれ入力された制御電圧に基づいて異なる周波数で発振する。電圧制御発振回路910aから出力された発振信号は、切替回路920における端子921aに入力する。また、電圧制御発振回路910bから出力された発振信号は、切替回路920における端子921bに入力する。切替回路920には、切替電圧Vsが印加され、これに基づいて何れの一方の端子(921a,921b)に入力された発振信号を選択的に出力する。
特開平8−256078号公報
しかしながら、上記のような構成では、複数の電圧制御発振回路が同時に動作しているため、一方の電圧制御発振回路からの発振信号が他方の電圧制御発振回路に影響を与えてしまい、正確な周波数制御が困難となるという問題が存在する。
また、非選択状態にある電圧制御発振回路も動作しているため、消費電力が大きいという問題も存在する。この問題は、特に携帯電話機などのような低消費電力化が求められる電子機器において致命的となる。
そこで本発明は、上記問題に鑑み、非選択状態にある回路を確実に不動作とすることが可能なスイッチング回路及びそれを有する電圧制御発振装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成するために、本発明は、請求項1記載のように、ベースに印加された切替電圧の状態に基づいてコレクタ出力の状態が切り替わる第1のPNPトランジスタと、該第1のPNPトランジスタのコレクタ出力と逆の状態にコレクタ出力の状態が切り替わる第2のPNPトランジスタとを有し、前記第1及び第2のPNPトランジスタのコレクタ出力の状態に応じて、前記第1のPNPトランジスタのコレクタに接続された回路及び前記第2のPNPトランジスタのコレクタに接続された回路の動作を切り替えるように構成される。これにより、切替電圧の状態に応じて、第1のPNPトランジスタのコレクタに接続された回路及び第2のPNPトランジスタのコレクタに接続された回路の動作/不動作を確実に制御することが可能となるため、非選択状態にある回路を確実に不動作とすることが可能となる。また、切替電圧は第1のPNPトランジスタのベースに印加されるため、切替電圧の入力端子に大きな電流が流れるという不具合の発生を防止できる。更に、一方のPNPトランジスタをオン状態とした場合、他方のPNPトランジスタをオフ状態とすることが可能であるため、消費電力を低減できると共に、各回路の消費電力を独立して設定することが可能となるため、設計の容易化が図れる。
また、本発明は、請求項2記載のように、第1及び第2の電圧制御発振回路と、該第1及び第2の電圧制御発振回路の何れかを切り替えて動作させる切替手段とを有する電圧制御発振装置であって、前記切替手段が、ベースに印加された切替電圧の状態に基づいてコレクタ出力の状態が切り替わる第1のPNPトランジスタと、該第1のPNPトランジスタのコレクタ出力と逆の状態にコレクタ出力の状態が切り替わる第2のPNPトランジスタとを有し、前記第1及び第2のPNPトランジスタのコレクタ出力の状態に応じて、前記第1の電圧制御発振回路及び前記第2の電圧制御発振回路の動作を切り替えるように構成される。これにより、切替電圧の状態に応じて、第1のPNPトランジスタのコレクタに接続された第1の電圧制御発振回路及び第2のPNPトランジスタのコレクタに接続された第2の電圧制御発振回路の動作/不動作を確実に制御することが可能となるため、非選択状態にある電圧制御発振回路を確実に不動作とすることが可能となる。また、切替電圧は第1のPNPトランジスタのベースに印加されるため、切替電圧の入力端子に大きな電流が流れるという不具合の発生を防止できる。更に、一方のPNPトランジスタをオン状態とした場合、他方のPNPトランジスタをオフ状態とすることが可能であるため、消費電力を低減できると共に、各電圧制御発振回路の消費電力を独立して設定することが可能となるため、設計の容易化が図れる。
請求項2記載の前記電圧制御発振装置は、例えば請求項3記載のように、前記第1の電圧制御発振回路が第1のバイアス回路を有し、前記第2の電圧制御発振回路が第2のバイアス回路を有し、前記第1のPNPトランジスタのコレクタが前記第1のバイアス回路に接続され、前記第2のPNPトランジスタのコレクタが前記第2のバイアス回路に接続された構成を有してもよい。この構成においても、一方の電圧制御発振回路が動作状態にある際に他方の電圧制御発振回路を不動作状態とするために、バイアス回路の抵抗比を調整する必要がないため、電圧制御発振装置の設計が容易化する。
また、本発明は、請求項4記載のように、2つの周波数帯域のうち何れか1つを選択的に出力する電圧制御発振装置であって、各々異なる周波数帯域で発振する2つの電圧制御発振回路と、印加された切替電圧に基づいて前記2つの電圧制御発振回路のうち動作する電圧制御発振回路を切り替える切替回路とを有し、前記切替回路が前記2つの電圧制御発振回路と対になる2つのPNPトランジスタを有して構成される。これにより、各電圧制御発振回路の動作/不動作が、対応するPNPトランジスタのオン/オフ状態により確実に制御されるため、非選択状態にある電圧制御発振回路を確実に不動作とすることが可能となる。また、切替電圧は第1のPNPトランジスタのベースに印加されるため、切替電圧の入力端子に大きな電流が流れるという不具合の発生を防止できる。更に、一方のPNPトランジスタをオン状態とした場合、他方のPNPトランジスタをオフ状態とすることが可能であるため、消費電力を低減できると共に、各電圧制御発振回路の消費電力を独立して設定することが可能となるため、設計の容易化が図れる。
請求項4記載の前記電圧制御発振装置は、例えば請求項5記載のように、前記電圧制御発振回路がバイアス回路を有して構成され、前記切替回路が前記2つの電圧制御発振回路に含まれる前記バイアス回路のうち電圧を供給するバイアス回路を選択的に切り替えるように構成されても良い。この構成においても、一方の電圧制御発振回路が動作状態にある際に他方の電圧制御発振回路を不動作状態とするために、バイアス回路の抵抗比を調整する必要がないため、電圧制御発振装置の設計が容易化する。
また、請求項2から5の何れか1項に記載の前記電圧制御発振装置は、例えば請求項6記載のように、ワンパッケージ化されていてもよい。これにより、使い勝手の良い電圧制御発振装置を提供することができる。
以上のように、本発明によれば、非選択状態にある回路を確実に不動作とすることが可能なスイッチング回路及びそれを有する電圧制御発振装置が実現できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
本発明の実施例1を説明するにあたり、まず、本発明の参考技術として以下の構成を説明する。図2は、本発明の第1の参考技術となる電圧制御発振装置10の構成を示す回路図である。尚、電圧制御発振装置10は、2つの周波数を切り替えて出力するデュアルバンド型のVCO(Voltage Controlled Oscillator)である。
図2に示すように、電圧制御発振装置10は、スイッチング回路SW1と2つの電圧制御発振回路(第1の電圧制御発振回路100,第2の電圧制御発振回路200)とを有して構成されている。尚、第1の電圧制御発振回路100と第2の電圧制御発振回路200とは、各々異なる周波数帯域で発振するように構成される。
この構成において、スイッチング回路SW1は、PNPトランジスタQ1と2つの抵抗R1,R2とを有する。PNPトランジスタQ1のベースには、抵抗
R1を介して切替電圧Vswが印加される。PNPトランジスタQ1のエミッタには電源電圧Vccが入力される。また、この電源電圧Vccは、抵抗R2を介してPNPトランジスタQ1のベースにも印加される。
従って、スイッチング回路SW1は切替電圧Vswの状態に応じてコレクタ出力の状態(High/Low)を切り替える。これにより、抵抗R11,R21の後段に設けられた回路の動作が切り替えられる。
また、第1の電圧制御発振回路100は、第1のバイアス回路11と、共振器を含んで構成された増幅器(以下、アンプという)13とを有する。第1のバイアス回路11は、直列に接続された抵抗R11及びR12を有する。抵抗R11において、抵抗R12と接続された端と反対の端は、スイッチング回路SW1におけるPNPトランジスタQ1のコレクタが接続される。すなわち、第1のバイアス回路11には、PNPトランジスタQ1のコレクタ出力が印加される。また、抵抗R12において、抵抗R11と接続された端と反対の端はグランドに接続されている。
第1のバイアス回路11において、抵抗R11と抵抗R12との接続部分は分岐され、アンプ13の反転入力端子に接続されている。すなわち、アンプ13の反転入力端子には、第1のバイアス回路11の出力電圧が印加される。アンプ13の非反転入力端子には電源電圧Vccが印加される。アンプ13は、電源電圧Vccと第1のバイアス回路11との電位差に基づく周波数で発振し、これを出力Output1として出力する。
同様に、第2の電圧制御発振回路200は、第2のバイアス回路21と、共振器を含んで構成されたアンプ23とを有する。第2のバイアス回路21は、直列に接続された抵抗R21及びR22を有する。抵抗R21において、抵抗R22と接続された端と反対の端は、電源電圧Vccが印加される。また、抵抗R22において、抵抗R21に接続された端と反対の端はグランドに接続されている。
第2のバイアス回路21において、抵抗R21と抵抗R22との接続部分は分岐され、アンプ23の反転入力端子に接続されている。すなわち、アンプ23の反転入力端子には、第2のバイアス回路21の出力電圧が印加される。アンプ23の非反転入力端子には電源電圧Vccが印加される。アンプ23は、電源電圧Vccと第2のバイアス回路21との電位差に基づく周波数で発振し、これを出力Output2として出力する。
以上のような構成において、切替電圧VswがLowである場合、スイッチング回路SW1のPNPトランジスタQ1がオン(導通)状態となり、これのコレクタ出力が第1のバイアス回路11に供給されるため、抵抗R11側である第1の電圧制御発振回路100が動作する。これに対して、切替電圧VswがHighの場合、スイッチング回路SW1のPNPトランジスタQ1がオフ(遮断)状態となり、第1のバイアス回路11に電流が供給されないため、第1の電圧制御発振回路100が不動作となる。このとき、第2の電圧制御発振回路200は常に動作の状態であるが、抵抗R11とR21との抵抗値の比を調整することで、電圧制御発振回路200の動作/不動作を調整することができる。換言すれば、第1及び第2のバイアス回路11,21における抵抗R11,R21の抵抗値の比を調整することで、第1の電圧制御発振回路100が動作状態にある際に第2の電圧制御発振回路200を不動作状態とすることができる。すなわち、何れか一方のみが動作状態となるように構成することができる。
次に、本発明の第2の参考技術となる電圧制御発振装置20の構成を図3を用いて以下に説明する。尚、本説明において、図2と同様の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図3に示すように、電圧制御発振装置20は、電圧制御発振装置10と同様の構成において、第1のバイアス回路11における抵抗R11の一方の端(抵抗R12に接続された端と反対の端)が、スイッチング回路SW1におけるPNPトランジスタQ1のコレクタでなく、切替電圧Vswの入力端に接続されている。すなわち、切替電圧Vswがスイッチング回路SW1と第1のバイアス回路11とに印加するように構成されている。また、第2のバイアス回路21における抵抗R21の一方の端(抵抗R22に接続された端と反対の端)は、PNPトランジスタQ1のコレクタに接続されている。すなわち、第2のバイアス回路21にはスイッチング回路SW1の出力が印加するように構成されている。尚、他の構成は、電圧制御発振装置10と同様である。
以上のような構成において、切替電圧VswがLowである場合、第1のバイアス回路11に電圧が供給されないため、第1の電圧制御発振回路100は不動作状態となる。また、スイッチング回路SW1ではPNPトランジスタQ1がオン状態となり、これのコレクタ出力が第2のバイアス回路21に供給されるため、第2の電圧制御発振回路200は動作状態となる。これに対して、切替電圧VswがHighの場合、第1のバイアス回路11に電圧が供給されるため、第1の電圧制御発振回路100は動作状態となる。また、スイッチング回路SW1ではPNPトランジスタQ1がオフ状態となり、第2のバイアス回路21に電圧が供給されないため、第2の電圧制御発振回路200は不動作状態となる。
しかしながら、上記した電圧制御発振装置10の構成では、切替電圧VswがLowの際に、第1の電圧制御発振回路100と第2の電圧制御発振回路200とが同時に動作することを防止するために、第1及び第2のバイアス回路11,21における抵抗R11及びR21の抵抗値の比を調整する必要がある。この結果、各々の電圧制御発振回路(100,200)の消費電力を独立に設定することが不可能となる。
また、上記した電圧制御発振装置20の構成では、切替電圧VswがHighの際に、切替電圧Vswの入力端に比較的大きな電流が流れてしまう。このため、第1の電圧制御発振回路100からのノイズが増大し、切替電圧Vswを制御する周辺機器に何らかの影響を及ぼしてしまう可能性が生じる。
そこで本実施例は、図4に示す電圧制御発振装置30のような構成を有することで、これらの不具合を解消する。尚、本説明において、図2又は図3と同様の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図4に示すように、電圧制御発振装置30は、2つのスイッチング回路(SW1,SW2)と、2つの電圧制御発振回路(第1の電圧制御発振回路100,第2の電圧制御発振回路200)を有する。
スイッチング回路SW1(これを第1のスイッチング回路とする)は、上記と同様に、切替電圧Vswが抵抗R1を介してベースに印加されるPNPトランジスタQ1を有する。PNPトランジスタQ1のエミッタには、電源電圧Vccが入力される。また、電源電圧Vccは抵抗R2を介してPNPトランジスタQ1のベースにも印加される。従って、PNPトランジスタQ1(これを第1のPNPトランジスタとする)は、ベースに印加された切替電圧Vswの状態に基づいてコレクタ出力の状態が切り替わる。
スイッチング回路SW2(これを第2のスイッチング回路とする)は、スイッチング回路SW1と同様の回路構成を有する。但し、PNPトランジスタQ1に対応するPNPトランジスタQ2のベースには、抵抗R3(抵抗R1に対応)を介してPNPトランジスタQ1のコレクタ出力が印加される。また、電源電圧Vccは抵抗R4(抵抗R2に対応)を介してPNPトランジスタQ2のベースにも印加される。従って、PNPトランジスタQ2(これを第2のPNPトランジスタとする)は、PNPトランジスタQ1のコレクタ出力と逆の状態にコレクタ出力の状態が切り替わる。
また、第1の電圧制御発振回路100は、上記と同様の構成において、第1のバイアス回路11にスイッチング回路SW1におけるPNPトランジスタQ1のコレクタ出力が印加される。また、第2の電圧制御発振回路200も、上記と同様の構成において、第2のバイアス回路21にスイッチング回路SW2におけるPNPトランジスタQ2のコレクタ出力が印加される。
このような構成において、スイッチング回路SW1はPNPトランジスタQ1のコレクタに接続された回路、すなわち第1の電圧制御発振回路100の動作(選択状態)/不動作(非選択状態)を切り替える。また、第2のスイッチング回路SW1はPNPトランジスタQ2のコレクタに接続された回路、すなわち第2の電圧制御発振回路200の動作/不動作を切り替える。
すなわち、切替電圧Vswが例えばLowである場合、PNPトランジスタQ1はオン状態となり、抵抗R11側に接続された第1の電圧制御発振回路100に電圧が供給される。またこの際、PNPトランジスタQ2はオフ状態となり、抵抗R21側に接続された第2の電圧制御発振回路200への電圧が遮断される。これに対して、切替電圧VswがHighである場合、PNPトランジスタQ1はオフ状態となり、抵抗R11側に接続された第1の電圧制御発振回路100への電圧が遮断される。またこの際、PNPトランジスタQ2はオン状態となり、抵抗R21側に接続された第2の電圧制御発振回路200へ電圧が供給される。
このように、2つの電圧制御発振回路(100,200)と対になる2つのPNPトランジスタ(Q1,Q2)を設け、このPNPトランジスタ(Q1,Q2)を用いて電圧を供給するバイアス回路(11,21)を切り替えることで、不動作に切り替えられた回路へのコレクタ出力を完全に遮断することができる。このため、不動作とした回路の動作を完全に停止させることができ、これにより、各々の電圧制御発振回路の消費電流を独立して設定することが可能となる。
また、切替電圧VswがPNPトランジスタQ1,Q2を介して各々のバイアス回路(11,21)に接続されているため、切替電圧Vswの入力端に大きな電流が流れ込むことを防止でき、結果として周辺機器へ与えるノイズ等の影響を低減することができる。
ここで、上記における第1及び第2のスイッチング回路SW1,SW2は、図5に示すように、1チップ化することが可能である。図5において、端子1Cはスイッチング回路SW1におけるPNPトランジスタQ1のコレクタに接続された端子であり、端子1Bは同PNPトランジスタQ1のベースに接続された端子であり、端子1Eは同PNPトランジスタQ1のエミッタに接続された端子である。同様に、端子2Cはスイッチング回路SW2におけるPNPトランジスタQ2のコレクタに接続された端子であり、端子2Bは同PNPトランジスタQ2のベースに接続された端子であり、端子2Eは同PNPトランジスタQ2のエミッタに接続された端子である。これにより、簡易に利用できるスイッチングのパッケージを供給できる。
また、上記のように1チップ化された第1及び第2のスイッチング回路SW1,SW2に電圧制御発振回路(100,200)を接続したものをワンパッケージ化することも可能である。尚、図4は、ワンパッケージ化した際の電圧制御発振装置30の構成を示している。
尚、上記実施例1は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
従来技術による電圧制御発振装置900の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例1における第1の参考技術による電圧制御発振装置10の構成を示す回路図である。 本発明の実施例1における第2の参考技術による電圧制御発振装置20の構成を示す回路図である。 本発明の実施例1による電圧制御発振装置30の構成を示す回路図である。 本発明の実施例1による第1及び第2のスイッチング回路SW1,SW2を1チップ化した際の構成を示す回路図である。
符号の説明
11 第1のバイアス回路
13、23 アンプ
21 第2のバイアス回路
30 電圧制御発振装置
100 第1の電圧制御発振回路
200 第2の電圧制御発振回路
Output1、Output2 出力
R1、R2、R3、R4、R11、R12、R21、R22 抵抗
SW1 第1のスイッチング回路
SW2 第2のスイッチング回路
Vcc 電源電圧
Vsw 切替電圧

Claims (6)

  1. ベースに印加された切替電圧の状態に基づいてコレクタ出力の状態が切り替わる第1のPNPトランジスタと、
    該第1のPNPトランジスタのコレクタ出力と逆の状態にコレクタ出力の状態が切り替わる第2のPNPトランジスタとを有し、
    前記第1及び第2のPNPトランジスタのコレクタ出力の状態に応じて、前記第1のPNPトランジスタのコレクタに接続された回路及び前記第2のPNPトランジスタのコレクタに接続された回路の動作を切り替えることを特徴とするスイッチング回路。
  2. 第1及び第2の電圧制御発振回路と、該第1及び第2の電圧制御発振回路の何れかを切り替えて動作させる切替手段とを有する電圧制御発振装置であって、
    前記切替手段は、ベースに印加された切替電圧の状態に基づいてコレクタ出力の状態が切り替わる第1のPNPトランジスタと、該第1のPNPトランジスタのコレクタ出力と逆の状態にコレクタ出力の状態が切り替わる第2のPNPトランジスタとを有し、
    前記第1及び第2のPNPトランジスタのコレクタ出力の状態に応じて、前記第1の電圧制御発振回路及び前記第2の電圧制御発振回路の動作を切り替えることを特徴とする電圧制御発振装置。
  3. 請求項2記載の前記電圧制御発振装置において、
    前記第1の電圧制御発振回路は第1のバイアス回路を有し、
    前記第2の電圧制御発振回路は第2のバイアス回路を有し、
    前記第1のPNPトランジスタのコレクタは前記第1のバイアス回路に接続され、
    前記第2のPNPトランジスタのコレクタは前記第2のバイアス回路に接続されていることを特徴とする電圧制御発振装置。
  4. 2つの周波数帯域のうち何れか1つを選択的に出力する電圧制御発振装置であって、
    各々異なる周波数帯域で発振する2つの電圧制御発振回路と、
    前記2つの電圧制御発振回路のうち動作する電圧制御発振回路を切り替える切替回路とを有し、
    前記切替回路は、前記2つの電圧制御発振回路と対になる2つのPNPトランジスタを有することを特徴とする電圧制御発振装置。
  5. 前記電圧制御発振回路はバイアス回路を有して構成され、
    前記切替回路は前記2つの電圧制御発振回路に含まれる前記バイアス回路のうち電圧を供給するバイアス回路を選択的に切り替えることを特徴とする請求項4記載の電圧制御発振装置。
  6. 請求項2から5の何れか1項に記載の前記電圧制御発振装置において、ワンパッケージ化されていることを特徴とする電圧制御発振装置。
JP2003341873A 2003-09-30 2003-09-30 スイッチング回路及びそれを有する電圧制御発振装置 Pending JP2005109980A (ja)

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