JP2006033803A - Voltage-controlled oscillator, and pll circuit and wireless communications apparatus using the same - Google Patents

Voltage-controlled oscillator, and pll circuit and wireless communications apparatus using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage controlled oscillator capable of including superior phase noise characteristics and approximately equal frequency sensitivity, in all bands when a plurality of bands are used to obtain a wide-frequency variable range. <P>SOLUTION: A voltage-controlled oscillator comprises a parallel resonance circuit including an inductor circuit, a variable capacitance circuit, and a high-frequency switching circuit, a negative resistance circuit, a frequency control section, and a frequency tuning sensitivity control section. The frequency control section shifts the band of the oscillation frequency, by controlling ON/OFF of a switching element included in the high-frequency switching circuit. The frequency tuning sensitivity control section adjusts the change rate of the total capacitance of the variable capacitance circuit with respect to a control voltage, depending on the band used. The frequency tuning sensitivity control section is connected to a virtual ground point of a different signal. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電圧制御発振器、ならびにそれを用いたPLL回路および無線通信機器に関し、より特定的には、バンド切り換え機能を有する電圧制御発振器、ならびにそれを用いたPLL回路および無線通信機器に関する。   The present invention relates to a voltage controlled oscillator, and a PLL circuit and a wireless communication device using the voltage controlled oscillator. More specifically, the present invention relates to a voltage controlled oscillator having a band switching function, and a PLL circuit and a wireless communication device using the voltage controlled oscillator.

電圧制御発振器は、無線通信機の局部発振信号を発生させる手段として広く使用されている。この電圧制御発振器は、高周波ICとして製造される場合、半導体製造プロセスにおける構成要素のばらつきから、発振周波数範囲を広くする必要があった。また、近年では異なる周波数帯を使用する通信システムに対応するため、電圧制御発振器の発振周波数を、広い周波数範囲で可変にする必要が生じている。   A voltage controlled oscillator is widely used as a means for generating a local oscillation signal of a wireless communication device. When this voltage controlled oscillator is manufactured as a high frequency IC, it is necessary to widen the oscillation frequency range due to variations in components in the semiconductor manufacturing process. In recent years, in order to cope with a communication system using different frequency bands, it is necessary to make the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator variable in a wide frequency range.

図13は、バンド切り換え機能を有する従来の電圧制御発振器500の構成の一例を示す図である。図13において、従来の電圧制御発振器500は、インダクタ501,502と、電源端子503と、可変容量素子504,505と、制御電圧端子506と、発振トランジスタ507,508と、電流源509と、容量性素子511,512と、スイッチング素子513,514と、制御電圧端子515とを含む。図13では、バイアス回路等は省略されている。   FIG. 13 is a diagram showing an example of a configuration of a conventional voltage controlled oscillator 500 having a band switching function. In FIG. 13, a conventional voltage controlled oscillator 500 includes inductors 501, 502, a power supply terminal 503, variable capacitance elements 504, 505, a control voltage terminal 506, oscillation transistors 507, 508, a current source 509, a capacitance. Characteristic elements 511 and 512, switching elements 513 and 514, and a control voltage terminal 515. In FIG. 13, the bias circuit and the like are omitted.

以下、図13を参照しながら従来の電圧制御発振器の動作について説明する。図13に示す電圧制御発振器500は、インダクタ501、インダクタ501に直列に接続されたインダクタ502、およびインダクタ501とインダクタ502の間に接続され電源電圧Vddを供給するための電源端子503からなるインダクタ回路520と、可変容量素子504および可変容量素子505からなり、両者の接続点に制御電圧端子506が接続された可変容量回路530と、2つの発振トランジスタ507、508が互いにクロスカップリングされている負性抵抗回路540と、容量性素子511およびスイッチング素子513ならびにスイッチング素子514および容量性素子512からなり、スイッチング素子513とスイッチング素子514との接続点にスイッチング素子513、514の制御電圧を供給する制御電圧端子515が接続された高周波スイッチ回路(バンド切り換え回路)510と、が互いに並列接続されている発振回路である。   The operation of the conventional voltage controlled oscillator will be described below with reference to FIG. A voltage controlled oscillator 500 shown in FIG. 13 includes an inductor 501, an inductor 502 connected in series to the inductor 501, and a power supply terminal 503 connected between the inductor 501 and the inductor 502 for supplying a power supply voltage Vdd. 520, a variable capacitance element 504 and a variable capacitance element 505, and a variable capacitance circuit 530 having a control voltage terminal 506 connected to the connection point between them, and two oscillation transistors 507 and 508 are cross-coupled to each other. Control circuit 540, capacitive element 511 and switching element 513, switching element 514 and capacitive element 512, and a control for supplying a control voltage of switching elements 513 and 514 to a connection point between switching element 513 and switching element 514 A high frequency switch circuit (band switching circuit) 510 voltage terminal 515 is connected, an oscillation circuit but connected in parallel with each other.

発振トランジスタ507のソース側および発振トランジスタ508のソース側は、互いに接続され、電流源509の一方側に接続されている。電流源509の他方側は、接地されている。スイッチング素子513,514のそれぞれ一方側は容量性素子511,512にそれぞれ接続されており、他方側はそれぞれ接地されており、さらにもう一方側は制御電圧端子515にそれぞれ接続されている。   The source side of the oscillation transistor 507 and the source side of the oscillation transistor 508 are connected to each other and connected to one side of the current source 509. The other side of the current source 509 is grounded. One side of each of the switching elements 513 and 514 is connected to the capacitive elements 511 and 512, the other side is grounded, and the other side is connected to the control voltage terminal 515.

電源端子503から電源電圧Vddが供給されると、インダクタ501,502を介して発振トランジスタ507,508に電源電圧Vddがそれぞれ供給される。発振トランジスタ507,508の出力側が互いに他のトランジスタのゲート側に戻されることにより、この発振回路は、上述のインダクタ回路520、可変容量回路530、および高周波スイッチ回路510から構成される並列共振回路により決定される共振周波数近傍で発振する。すなわち、制御電圧端子506から入力される制御電圧Vtと電源電圧Vddとの差電圧が可変容量素子504,505の両端に印加され、この差電圧によって可変容量素子504,505の容量が決定されるので、制御電圧端子506から入力される制御電圧Vtによって発振周波数は変化する。また、制御電圧端子515から入力される制御電圧Vctrlによってスイッチング素子513,514はオンかオフし、バンド切り換え回路510全体の容量値が決定さるので、スイッチング素子513,514をオンかオフに切り換えることによって、発振周波数をシフトすることができる。   When the power supply voltage Vdd is supplied from the power supply terminal 503, the power supply voltage Vdd is supplied to the oscillation transistors 507 and 508 via the inductors 501 and 502, respectively. By returning the output sides of the oscillation transistors 507 and 508 to the gate sides of the other transistors, this oscillation circuit is constituted by a parallel resonance circuit composed of the above-described inductor circuit 520, variable capacitance circuit 530, and high-frequency switch circuit 510. Oscillates near the determined resonance frequency. That is, a difference voltage between the control voltage Vt input from the control voltage terminal 506 and the power supply voltage Vdd is applied to both ends of the variable capacitance elements 504 and 505, and the capacitance of the variable capacitance elements 504 and 505 is determined by this difference voltage. Therefore, the oscillation frequency changes depending on the control voltage Vt input from the control voltage terminal 506. Further, the switching elements 513 and 514 are turned on or off by the control voltage Vctrl input from the control voltage terminal 515, and the capacitance value of the entire band switching circuit 510 is determined. Therefore, the switching elements 513 and 514 are switched on or off. Thus, the oscillation frequency can be shifted.

図14Aは、従来の電圧制御発振器において、発振周波数がシフトする様子を示す図である。通常、従来の電圧制御発振器は、発振周波数の可変範囲を広くするために高周波スイッチ回路を複数用いている。図14Aでは、9個のバンド数となっている。このように、図13に示す電圧制御発振器500は、制御電圧Vtを制御することによって、発振周波数を連続的に変化させることができ、さらに、制御電圧Vctrlを制御することによって、発振周波数のバンドを変化させることができる。   FIG. 14A is a diagram showing how the oscillation frequency shifts in a conventional voltage controlled oscillator. Usually, a conventional voltage controlled oscillator uses a plurality of high-frequency switch circuits in order to widen the variable range of the oscillation frequency. In FIG. 14A, the number of bands is nine. As described above, the voltage controlled oscillator 500 shown in FIG. 13 can continuously change the oscillation frequency by controlling the control voltage Vt, and can further change the oscillation frequency band by controlling the control voltage Vctrl. Can be changed.

図13に示す電圧制御発振器500の発振周波数f0は、インダクタ501,502のインダクタンスをそれぞれL、可変容量素子504,505の容量値をそれぞれC1、高周波スイッチ回路の容量性素子511,512の容量値をそれぞれC2とし、それ以外の差動寄生容量成分をそれぞれC3とすると、
f0=1/(2π(2L・C’/2)1/2)=1/(2π(L・C’)1/2
ここで、C’=C1+C2+C3
と表される。
The oscillation frequency f0 of the voltage controlled oscillator 500 shown in FIG. 13 is that the inductances of the inductors 501 and 502 are L, the capacitance values of the variable capacitance elements 504 and 505 are C1, respectively, and the capacitance values of the capacitive elements 511 and 512 of the high frequency switch circuit. Is C2, and other differential parasitic capacitance components are C3.
f0 = 1 / (2π (2L · C ′ / 2) 1/2 ) = 1 / (2π (L · C ′) 1/2 )
Here, C ′ = C1 + C2 + C3
It is expressed.

スイッチング素子513,514をオフにした場合、スイッチング素子513,514は遮断されるので、高周波信号において、容量性素子511,512は、共振回路に接続されない。よって、このときの発振周波数f0_offは、
f0_off=1/(2π(L・(C1+C3))1/2
となる。
When the switching elements 513 and 514 are turned off, the switching elements 513 and 514 are cut off, so that the capacitive elements 511 and 512 are not connected to the resonance circuit in the high-frequency signal. Therefore, the oscillation frequency f0_off at this time is
f0_off = 1 / (2π (L · (C1 + C3)) 1/2 )
It becomes.

一方、スイッチング素子513,514をオンにした場合、スイッチング素子513,514は導通するので、高周波信号において、容量性素子511,512は、共振回路に接続される。よって、このときの発振周波数f0_onは、
f0_on=1/(2π(L・(C1+C2+C3))1/2
となる。
On the other hand, when the switching elements 513 and 514 are turned on, the switching elements 513 and 514 conduct, so that the capacitive elements 511 and 512 are connected to the resonance circuit in the high frequency signal. Therefore, the oscillation frequency f0_on at this time is
f0_on = 1 / (2π (L · (C1 + C2 + C3)) 1/2 )
It becomes.

ここで、周波数感度(制御電圧Vtに対する発振周波数の変化の割合のことをいう、以下同様)は、共振回路の全容量に対する可変容量回路の容量変化量の比で決定され、この比が大きいほど、周波数感度は高くなる。f0_offとf0_onとを比較すると、周波数感度はf0_offの方が高くなる。   Here, the frequency sensitivity (which means the rate of change of the oscillation frequency with respect to the control voltage Vt, hereinafter the same) is determined by the ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacitance of the resonance circuit. The frequency sensitivity is high. When f0_off is compared with f0_on, the frequency sensitivity is higher in f0_off.

つまり、スイッチング素子513,514をオフにした場合の方が、発振周波数は高くなり、かつ、周波数感度も高くなる。   That is, when the switching elements 513 and 514 are turned off, the oscillation frequency is higher and the frequency sensitivity is higher.

図14Aに示すように、高周波スイッチ回路におけるスイッチング素子を複数用いて、バンド数を多くすればするほど、発振周波数が最も高いバンドと最も低いバントとで、それぞれの周波数感度の差は大きくなる。   As shown in FIG. 14A, as the number of bands is increased by using a plurality of switching elements in the high-frequency switch circuit, the difference between the frequency sensitivities of the highest and lowest oscillating frequencies increases.

しかし、電圧制御発振器の制御電圧Vtと発振周波数との関係は、全てのバンドにおいて、つまり全発振周波数において、その傾きは同程度であることが望ましい。なぜなら、電圧制御発振器を用いてPLL(フェーズロックループ)回路を構成した場合、PLL回路の過渡応答特性や雑音帯域特性は制御電圧に対する周波数感度に依存するので、周波数によって周波数感度が異なると、PLL回路自身の特性が周波数によって変動するためである。   However, the relationship between the control voltage Vt of the voltage controlled oscillator and the oscillation frequency is desirably the same in all bands, that is, at all oscillation frequencies. This is because when a PLL (phase-locked loop) circuit is configured using a voltage controlled oscillator, the transient response characteristics and noise band characteristics of the PLL circuit depend on the frequency sensitivity with respect to the control voltage. This is because the characteristics of the circuit itself vary with frequency.

電圧制御発振器を半導体基板上に実現する場合、前述したように広い周波数範囲で可変にする必要があり、図13に示す従来の電圧制御発振器500では、高周波スイッチ回路を用いることによって、広い周波数可変範囲を得ることとは可能であるが、その広い全周波数可変範囲において周波数感度を同程度にすることは困難であった。   When the voltage-controlled oscillator is realized on a semiconductor substrate, it is necessary to make it variable in a wide frequency range as described above. In the conventional voltage-controlled oscillator 500 shown in FIG. Although it is possible to obtain a range, it has been difficult to achieve the same frequency sensitivity in the wide variable frequency range.

このような課題を解決するための回路が既に提案されている(例えば、特許文献1または特許文献2を参照)。   A circuit for solving such a problem has already been proposed (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2).

図15は、広い周波数可変範囲において周波数感度を同程度にする改善方法を採用する従来の電圧制御発振器600の回路図である。   FIG. 15 is a circuit diagram of a conventional voltage-controlled oscillator 600 that employs an improvement method for making the frequency sensitivity comparable in a wide frequency variable range.

図15において、図13に示す従来の電圧制御発振器500と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。図15において、従来の電圧制御発振器600は、従来の電圧制御発振器500と比べて、可変容量素子551,552,561,562,571,572と、スイッチング素子553,554,563,564,573,574とを含む点が異なる。   15, parts having the same functions as those of the conventional voltage controlled oscillator 500 shown in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 15, the conventional voltage controlled oscillator 600 is different from the conventional voltage controlled oscillator 500 in that the variable capacitance elements 551, 552, 561, 562, 571, and the switching elements 553, 554, 563, 564, 573. 574 is different.

図15に示す電圧制御発振器600では、第1、第2および第3の可変容量回路550,560,570が並列に接続されている。第1の可変容量回路550は、可変容量素子551,552の両端にスイッチング素子553,554が接続される構成を有している。第2の可変容量回路560は、可変容量素子561,562の両端にスイッチング素子563,564が接続される構成を有している。第3の可変容量回路570は、可変容量素子571,572の両端にスイッチング素子573,574が接続される構成を有している。第1、第2および第3の可変容量回路550,560,570には、制御電圧端子506から、制御電圧Vtが入力される。   In the voltage controlled oscillator 600 shown in FIG. 15, first, second and third variable capacitance circuits 550, 560 and 570 are connected in parallel. The first variable capacitance circuit 550 has a configuration in which switching elements 553 and 554 are connected to both ends of the variable capacitance elements 551 and 552. The second variable capacitance circuit 560 has a configuration in which switching elements 563 and 564 are connected to both ends of the variable capacitance elements 561 and 562. The third variable capacitance circuit 570 has a configuration in which switching elements 573 and 574 are connected to both ends of the variable capacitance elements 571 and 572. A control voltage Vt is input from the control voltage terminal 506 to the first, second, and third variable capacitance circuits 550, 560, and 570.

発振周波数が低くなると、共振回路の全容量に対する可変容量回路の容量変化量の比が小さくなり、周波数感度が低下する。したがって、以下に示すように、発振周波数が低くなるバンドでは、可変容量回路のスイッチング素子をオンにして共振回路に接続する可変容量回路を多くして、可変容量素子の容量変化量を増加させることで、発振周波数が低い場合でもその周波数感度を発振周波数が高い場合と同程度にすることができる。   When the oscillation frequency is lowered, the ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacitance of the resonance circuit is reduced, and the frequency sensitivity is lowered. Therefore, as shown below, in the band where the oscillation frequency is low, the switching element of the variable capacitance circuit is turned on to increase the number of variable capacitance circuits connected to the resonance circuit, thereby increasing the capacitance change amount of the variable capacitance element. Thus, even when the oscillation frequency is low, the frequency sensitivity can be made comparable to that when the oscillation frequency is high.

例えば、図14Aにおける最も発振周波数が高いバンドの場合、第1から第3の可変容量回路550,560,570のうち、第1の可変容量回路550のスイッチング素子553,554のみをオンにし、それ以外をオフにする。また、例えば、図14Aにおける発振周波数が上から5番目のバンドの場合、第1から第3の可変容量回路550,560,570のうち、第1および第2の可変容量回路550,560のスイッチング素子553,554,563,564をオンにし、それ以外をオフにする。また、例えば、図14Aにおける最も発振周波数が低いバンドの場合、第1から第3の可変容量回路550,560,570の全てのスイッチング素子553,554,563,564,573,574をオンにする。このようにすることによって、発振周波数が低くなるごとに共振回路に接続する可変容量回路の並列数を多くし、その容量変化量を増加させることで、全発振周波数範囲に渡って、周波数感度を同程度にすることができる。図14Bは、全発振周波数範囲に渡って、周波数感度を同程度にした場合の電圧制御発振器600の特性を示す図である。
特開2003−174320号公報 特開2004−15387号公報 特開2003―324316号公報
For example, in the band having the highest oscillation frequency in FIG. 14A, only the switching elements 553 and 554 of the first variable capacitance circuit 550 among the first to third variable capacitance circuits 550, 560, and 570 are turned on. Turn off except. For example, when the oscillation frequency in FIG. 14A is the fifth band from the top, switching of the first and second variable capacitance circuits 550, 560 among the first to third variable capacitance circuits 550, 560, 570 is performed. The elements 553, 554, 563, and 564 are turned on, and the others are turned off. For example, in the case of the band having the lowest oscillation frequency in FIG. 14A, all the switching elements 553, 554, 563, 564, 573, and 574 of the first to third variable capacitance circuits 550, 560, and 570 are turned on. . By doing so, the frequency sensitivity is increased over the entire oscillation frequency range by increasing the parallel number of variable capacitance circuits connected to the resonance circuit each time the oscillation frequency is lowered and increasing the capacitance change amount. It can be the same level. FIG. 14B is a diagram illustrating the characteristics of the voltage controlled oscillator 600 when the frequency sensitivity is set to be approximately the same over the entire oscillation frequency range.
JP 2003-174320 A JP 2004-15387 A JP 2003-324316 A

しかしながら、図15に示すような従来の改善方法では、可変容量回路550,560,570の高周波信号が流れる部分にスイッチング素子553,554,563,564,573,574が用いられているため、そのスイッチング素子での損失により、位相雑音特性が劣化するという問題があった。例えば、スイッチング素子をMOSスイッチとした場合は、そのオン抵抗で損失が生じてしまい、位相雑音特性が劣化してしまう。   However, in the conventional improvement method as shown in FIG. 15, the switching elements 553, 554, 563, 564, 573, and 574 are used in the portions where the high-frequency signals of the variable capacitance circuits 550, 560, and 570 flow. There has been a problem that phase noise characteristics deteriorate due to loss in the switching element. For example, when the switching element is a MOS switch, a loss occurs due to the on-resistance, and the phase noise characteristics deteriorate.

位相雑音特性の劣化を防止するための電圧制御発振器として、特許文献3に記載されている電圧制御発振器がある。図16Aは、特許文献3に記載されている従来の電圧制御発振器700の構成を示す回路図である。図16Bは、特許文献3に記載されている従来の電圧制御発振器700の特性を示すグラフである。従来の電圧制御発振器700は、可変容量素子をインダクタ707に対して並列に接続する。従来の電圧制御発振器700は、スイッチング素子708〜711のオンオフを切り換えて、可変容量素子の素子数を変化させる。これにより、LC共振器の容量が変化し、発振周波数のバンドを変化させることができる。図16Bにおいて、Aは、可変容量素子701と702との中点のみにCTRLが印加され、可変容量素子703と704、705と706の中点にはVssが印加されたときの特性を示す。Bは、スイッチング素子708または710のいずれか一方がオン状態のときの特性を示す。Cは、スイッチング素子708および710が共にオン状態のときの特性を示す。バンドAでは、共振回路の全容量が最も大きいのに(発振周波数が最も低いのに)、全容量に対する可変容量回路の容量変化量の比が小さくなる。したがって、バンドAの周波数感度は最も低くなってしまう。よって、バンド毎の周波数感度が異なってしまうという課題が発生する。   As a voltage controlled oscillator for preventing deterioration of phase noise characteristics, there is a voltage controlled oscillator described in Patent Document 3. FIG. 16A is a circuit diagram showing a configuration of a conventional voltage controlled oscillator 700 described in Patent Document 3. As shown in FIG. FIG. 16B is a graph showing characteristics of the conventional voltage controlled oscillator 700 described in Patent Document 3. The conventional voltage controlled oscillator 700 connects a variable capacitance element in parallel to the inductor 707. The conventional voltage controlled oscillator 700 changes the number of variable capacitance elements by switching on and off the switching elements 708 to 711. Thereby, the capacity | capacitance of LC resonator changes and the band of an oscillation frequency can be changed. In FIG. 16B, A shows the characteristics when CTRL is applied only to the midpoint between the variable capacitance elements 701 and 702 and Vss is applied to the midpoint between the variable capacitance elements 703 and 704 and 705 and 706. B shows the characteristics when either one of the switching elements 708 or 710 is in the ON state. C indicates characteristics when both of the switching elements 708 and 710 are in the on state. In the band A, although the total capacity of the resonance circuit is the largest (even though the oscillation frequency is the lowest), the ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacity is small. Therefore, the frequency sensitivity of band A is the lowest. Therefore, the problem that the frequency sensitivity for every band will differ arises.

それゆえ、本発明の目的は、上記の課題を鑑み、位相雑音特性の劣化を抑制することができ、かつ広い帯域にわたって周波数可変範囲を制御することができ、その周波数可変範囲において周波数感度を同程度にすることが可能な電圧制御発振器、ならびにそれを用いたPLL回路および無線通信機器を提供することである。   Therefore, in view of the above problems, the object of the present invention is to suppress the deterioration of the phase noise characteristics and to control the frequency variable range over a wide band. A voltage-controlled oscillator that can be reduced to an extent, and a PLL circuit and a wireless communication device using the same are provided.

上記課題を解決するために本発明は以下のような特徴を有する。本発明の第1の局面は、高周波信号を発振するための差動回路で構成された電圧制御発振器であって、インダクタを有するインダクタ回路と、インダクタ回路に並列に接続され、発振周波数をフィードバック制御するために印加される制御電圧によって容量値が変化する可変容量素子をそれぞれ有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、インダクタ回路に並列に接続され、容量性素子と、容量性素子に接続されるスイッチング素子と、スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、m個の高周波スイッチ回路が有するスイッチング素子のオンオフを制御することによって、発振周波数のバンドをシフトさせる周波数制御部と、使用するバンドに応じて、制御電圧に対するn個の可変容量回路全体の容量の変化率を調整する周波数感度制御部とを備える。周波数感度制御部は、n個の可変容量回路における差動信号の仮想接地点に接続されている。   In order to solve the above problems, the present invention has the following features. A first aspect of the present invention is a voltage controlled oscillator composed of a differential circuit for oscillating a high-frequency signal, the inductor circuit having an inductor and a parallel connection to the inductor circuit, and feedback control of the oscillation frequency And n (where n is a natural number greater than or equal to 2) variable capacitance circuits each having a variable capacitance element whose capacitance value varies depending on the control voltage applied to the capacitor, an inductor circuit connected in parallel, a capacitive element, and a capacitance A switching element connected to the active element, a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element, m (m is a natural number of 1 or more) high-frequency switching circuits, and an inductor circuit Controls ON / OFF of switching elements of negative resistance circuit connected in parallel and m high frequency switch circuits By Rukoto includes a frequency control unit that shifts the band of the oscillation frequency, in response to a band to be used, and a frequency sensitivity controller for adjusting the rate of change in n number of variable capacitance circuits overall capacitance with respect to the control voltage. The frequency sensitivity control unit is connected to a virtual ground point for differential signals in n variable capacitance circuits.

本発明の第1の局面によれば、高周波スイッチ回路を用いて、発振周波数のバンドを切り換えることができるので、周波数可変範囲の広い電圧制御発振器が提供される。加えて、使用するバンドに応じて、容量変化率が調整されることとなるので、周波数可変範囲において周波数感度を同程度にすることが可能となる。さらに、周波数感度制御部が、仮想接地点に接続されているので、高周波信号が電圧制御発振器の外側に流れない。よって、周波数感度制御部での損失は発生しないので、Q値が劣化しない。したがって、位相雑音特性の劣化が抑制される。   According to the first aspect of the present invention, since the band of the oscillation frequency can be switched using the high frequency switch circuit, a voltage controlled oscillator having a wide frequency variable range is provided. In addition, since the capacity change rate is adjusted according to the band to be used, it is possible to make the frequency sensitivity comparable in the frequency variable range. Further, since the frequency sensitivity control unit is connected to the virtual ground point, the high frequency signal does not flow outside the voltage controlled oscillator. Therefore, since no loss occurs in the frequency sensitivity control unit, the Q value does not deteriorate. Therefore, deterioration of the phase noise characteristic is suppressed.

たとえば、周波数制御部は、使用するバンドに応じて、スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を高周波スイッチ回路のスイッチング制御端子に入力し、周波数感度制御部は、スイッチング制御電圧に同期して、n個の可変容量回路における各可変容量素子の一方の端子に印加する電圧を、所定の基準電圧とするか制御電圧とするかを選択的に切り換えるとよい。   For example, the frequency control unit inputs a switching control voltage for controlling on / off of the switching element to the switching control terminal of the high frequency switch circuit according to the band to be used, and the frequency sensitivity control unit is synchronized with the switching control voltage. Thus, the voltage applied to one terminal of each variable capacitance element in the n variable capacitance circuits may be selectively switched between a predetermined reference voltage and a control voltage.

これにより、使用するバンドに応じて、基準電圧が入力されて固定容量として機能する可変容量回路と、制御電圧が入力される可変容量として機能する可変容量回路とが決定される。可変容量として機能する可変容量回路の数を調整することによって、制御電圧に対する容量変化率を調整することができ、周波数可変範囲において周波数感度を同程度にすることが可能となる。   As a result, a variable capacitance circuit that functions as a fixed capacitor when a reference voltage is input and a variable capacitance circuit that functions as a variable capacitor that receives a control voltage are determined according to the band to be used. By adjusting the number of variable capacitance circuits functioning as variable capacitors, the capacitance change rate with respect to the control voltage can be adjusted, and the frequency sensitivity can be made comparable in the frequency variable range.

たとえば、周波数感度制御部は、n個の周波数感度制御用スイッチング素子を含み、各周波数感度制御用スイッチング素子は、n個の可変容量回路における各仮想接地点に接続されており、各可変容量回路に印加する電圧を、所定の基準電圧とするか制御電圧とするかを選択的に切り換えるとよい。   For example, the frequency sensitivity control unit includes n frequency sensitivity control switching elements, and each frequency sensitivity control switching element is connected to each virtual ground point in the n variable capacitance circuits. It is preferable to selectively switch whether the voltage applied to the voltage is a predetermined reference voltage or a control voltage.

このように、仮想接地点に接続された周波数感度制御用スイッチング素子を用いることによって、基準電圧と制御電圧との切り替えが効率的に行われ、かつ位相雑音を抑制することができる。   In this way, by using the frequency sensitivity control switching element connected to the virtual ground point, the switching between the reference voltage and the control voltage is efficiently performed, and the phase noise can be suppressed.

たとえば、周波数感度制御部は、n−1個の周波数感度制御用スイッチング素子を含み、各周波数制御用スイッチング素子は、n−1個の可変容量回路における各仮想接地点に接続されており、各可変容量回路に印加する電圧を、所定の基準電圧とするか制御電圧とするかを選択的に切り換え、1個の可変容量回路の仮想接地点には、制御電圧が供給されるとよい。   For example, the frequency sensitivity control unit includes n−1 frequency sensitivity control switching elements, and each frequency control switching element is connected to each virtual ground point in the n−1 variable capacitance circuit. The voltage applied to the variable capacitance circuit is selectively switched between a predetermined reference voltage and a control voltage, and a control voltage may be supplied to a virtual ground point of one variable capacitance circuit.

これにより、少なくとも1個の可変容量回路は、必ず、可変容量として機能することとなる。   Thereby, at least one variable capacitance circuit always functions as a variable capacitance.

たとえば、基準電圧は、制御電圧の変化範囲の中点の電圧であるとよい。   For example, the reference voltage may be a midpoint voltage in the change range of the control voltage.

これにより、制御電圧の変化範囲の中点を中心にして、周波数感度を同程度にすることができる電圧制御発振器が提供されることとなる。   As a result, a voltage controlled oscillator capable of making the frequency sensitivities the same around the middle point of the control voltage change range is provided.

たとえば、基準電圧は、発振周波数をフィードバック制御して発振周波数が固定された時の制御電圧の値であるとよい。   For example, the reference voltage may be a control voltage value when the oscillation frequency is fixed by feedback control of the oscillation frequency.

これにより、可変容量として機能する可変容量回路の数が変わる前後において、共振回路の全容量値が変化しないこととなる。よって、フィードバック制御が収束している場合においても、出力される周波数は変化しないこととなるので、所望の周波数をそのまま出力しつつ、可変周波数範囲において周波数感度を同程度にすることができる電圧制御発振器が提供されることとなる。   As a result, the total capacitance value of the resonance circuit does not change before and after the number of variable capacitance circuits functioning as variable capacitors changes. Therefore, even when the feedback control is converged, the output frequency does not change, so that the voltage control can output the desired frequency as it is and the frequency sensitivity can be made comparable in the variable frequency range. An oscillator will be provided.

たとえば、周波数感度制御部は、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしている場合、n個の可変容量回路のうち、1個の可変容量回路に対してのみ制御電圧を印加し、残りのn−1個の可変容量回路に対しては基準電圧を印加するように、周波数感度制御用スイッチング素子を制御するとよい。   For example, the frequency sensitivity control unit applies a control voltage only to one variable capacitance circuit among n variable capacitance circuits when all of the switching elements of the m high frequency switch circuits are off, The frequency sensitivity control switching element may be controlled so that the reference voltage is applied to the remaining n−1 variable capacitance circuits.

これにより、少なくとも1個の可変容量回路が可変容量として機能することとなる。   Thereby, at least one variable capacitance circuit functions as a variable capacitance.

たとえば、周波数感度制御部は、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオンしている場合、n個の可変容量回路全てに制御電圧が印加されるように、周波数感度制御用スイッチング素子を制御するとよい。   For example, the frequency sensitivity control unit controls the frequency sensitivity control switching element so that the control voltage is applied to all the n variable capacitance circuits when all the switching elements of the m high frequency switch circuits are turned on. Good.

これにより、高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオンしている場合、固定容量として機能する可変容量回路が不要となるので、電圧制御発振器の回路規模が縮小する。   As a result, when all the switching elements of the high-frequency switch circuit are turned on, a variable capacitance circuit that functions as a fixed capacitance is not necessary, and the circuit scale of the voltage controlled oscillator is reduced.

たとえば、周波数感度制御部は、周波数制御部によってシフトされるバンド毎に、各可変容量回路を可変容量として使用するか、それとも固定容量として使用するかを予め決めており、可変容量として使用する可変容量回路に対しては、制御信号を印加し、固定容量として使用する可変容量回路に対しては、所定の基準電圧を印加するとよい。   For example, the frequency sensitivity control unit determines in advance whether to use each variable capacitance circuit as a variable capacitor or a fixed capacitor for each band shifted by the frequency control unit. A control signal is applied to the capacitor circuit, and a predetermined reference voltage is applied to the variable capacitor circuit used as a fixed capacitor.

これにより、使用するバンドに応じて、基準電圧が入力されて固定容量として機能する可変容量回路と、制御電圧が入力される可変容量として機能する可変容量回路とが決定される。可変容量として機能する可変容量回路の数を調整することによって、制御電圧に対する容量変化率を調整することができ、周波数可変範囲において周波数感度を同程度にすることが可能となる。   As a result, a variable capacitance circuit that functions as a fixed capacitor when a reference voltage is input and a variable capacitance circuit that functions as a variable capacitor that receives a control voltage are determined according to the band to be used. By adjusting the number of variable capacitance circuits functioning as variable capacitors, the capacitance change rate with respect to the control voltage can be adjusted, and the frequency sensitivity can be made comparable in the frequency variable range.

好ましくは、電圧制御発振器は、PLL回路に設けられており、PLL回路がロックしたときの制御電圧を所定の基準電圧とするとよい。   Preferably, the voltage controlled oscillator is provided in the PLL circuit, and the control voltage when the PLL circuit is locked may be a predetermined reference voltage.

これにより、可変容量として機能する可変容量回路の数が変わる前後において、共振回路の全容量値が変化しないこととなる。よって、PLL回路がロックしている場合においても、PLL回路から出力される周波数は変化しないこととなるので、所望の周波数をそのまま出力しつつ、可変周波数範囲において周波数感度を同程度にすることができる電圧制御発振器が提供されることとなる。   As a result, the total capacitance value of the resonance circuit does not change before and after the number of variable capacitance circuits functioning as variable capacitors changes. Therefore, even when the PLL circuit is locked, the frequency output from the PLL circuit does not change, so that it is possible to make the frequency sensitivity the same in the variable frequency range while outputting the desired frequency as it is. A voltage-controlled oscillator that can be provided will be provided.

本発明の第2の局面は、高周波信号を発振するための差動回路で構成された電圧制御発振器において、インダクタを有するインダクタ回路と、インダクタ回路に並列に接続され、可変容量素子を有し、直流成分を遮断するための阻止コンデンサをその両端に有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、インダクタ回路と並列に接続され、容量性素子と、容量性素子に接続されるスイッチング素子と、スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、m個の高周波スイッチ回路が有するスイッチング素子のオンオフを制御することによって、発振周波数のバンドをシフトさせる周波数制御部と、n個の可変容量回路の可変容量素子の一方の端子に、発振周波数をフィードバック制御するための制御電圧を入力する制御端子と、n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に、基準電圧を入力し、使用するバンドに応じて、基準電圧を調整して、制御電圧に対する発振周波数の変化の割合を調整する基準電圧制御部とを備える。   According to a second aspect of the present invention, in a voltage controlled oscillator configured with a differential circuit for oscillating a high-frequency signal, an inductor circuit having an inductor, a variable capacitance element connected in parallel to the inductor circuit, Connected in parallel to an n number (n is a natural number of 2 or more) of variable capacitors having both ends of a blocking capacitor for blocking a direct current component, and an inductor circuit, and to a capacitive element and a capacitive element M high-frequency switch circuits (m is a natural number of 1 or more) having a switching element and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element, and a negative electrode connected in parallel to the inductor circuit The oscillation frequency band is controlled by controlling on / off of the switching element included in the resistive resistor circuit and the m high frequency switch circuits. , A control terminal for inputting a control voltage for feedback control of the oscillation frequency to one terminal of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits, and a variable capacitance of the n variable capacitance circuits A reference voltage is input to the other terminal of the element, and a reference voltage control unit that adjusts the reference voltage according to the band to be used and adjusts the rate of change of the oscillation frequency with respect to the control voltage.

本発明の第2の局面によれば、使用するバンドに応じて、基準電圧が調整されることによって、可変周波数範囲において周波数感度を同程度にすることができる。   According to the second aspect of the present invention, the frequency sensitivity can be made comparable in the variable frequency range by adjusting the reference voltage according to the band to be used.

たとえば、基準電圧制御部は、高周波スイッチ回路のスイッチング制御端子に入力されるスイッチング制御電圧と同期して、n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に印加する電圧を制御するとよい。   For example, the reference voltage control unit may control the voltage applied to the other terminal of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits in synchronization with the switching control voltage input to the switching control terminal of the high frequency switch circuit.

これにより、可変容量回路の容量を変化させることができる。   As a result, the capacitance of the variable capacitance circuit can be changed.

たとえば、基準電圧制御部は、n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に入力される基準電圧のうち、nが奇数の場合は(n+1)/2番目の基準電圧を制御電圧の変化範囲の中点の電圧とし、nが偶数の場合はn/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を制御電圧の変化範囲の中点の電圧とするとよい。   For example, the reference voltage control unit sets the (n + 1) / 2th reference voltage as the control voltage when n is an odd number among the reference voltages input to the other terminals of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits. The voltage at the midpoint of the change range is assumed. When n is an even number, the intermediate voltage between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage is the midpoint voltage of the control voltage change range. Good.

これにより、基準電圧の近傍において、可変容量範囲において周波数感度を同程度とすることができる。   Thereby, in the vicinity of the reference voltage, the frequency sensitivity can be made comparable in the variable capacitance range.

たとえば、基準電圧制御部は、n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に入力される基準電圧のうち、nが奇数の場合は(n+1)/2番目の基準電圧を発振周波数をフィードバック制御して発振周波数が固定されたときの制御電圧の値にし、nが偶数の場合はn/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を発振周波数をフィードバック制御して発振周波数が固定されたときの制御電圧の値にするとよい。   For example, the reference voltage control unit sets the oscillation frequency to the (n + 1) / 2th reference voltage when n is an odd number among the reference voltages input to the other terminals of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits. When the oscillation frequency is fixed by feedback control, the value of the control voltage is set. When n is an even number, the intermediate voltage between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage is set as the oscillation frequency. It is good to use the control voltage value when the oscillation frequency is fixed by feedback control.

これにより、フィードバック制御が収束している場合においても、出力される周波数は変化しないこととなるので、所望の周波数をそのまま出力しつつ、可変周波数範囲において周波数感度を同程度にすることができる電圧制御発振器が提供されることとなる。   As a result, even when the feedback control is converged, the output frequency does not change, so that the voltage sensitivity can be made the same in the variable frequency range while outputting the desired frequency as it is. A controlled oscillator will be provided.

たとえば、基準電圧制御部は、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしている場合、制御電圧に対する発振周波数の変化の割合が制御電圧にわたってほぼ一定になるように基準電圧を調整し、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしている場合以外の状態の場合、n個の可変容量回路において、nが奇数の場合は(n+1)/2番目の基準電圧を、nが偶数の場合はn/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を、調整するとよい。   For example, the reference voltage control unit adjusts the reference voltage so that the rate of change of the oscillation frequency with respect to the control voltage is substantially constant over the control voltage when all the switching elements of the m high-frequency switch circuits are off, In a state other than when all the switching elements of the m high frequency switch circuits are off, in the n variable capacitance circuits, when n is an odd number, (n + 1) / 2th reference voltage is set, and n is an even number. In this case, an intermediate voltage between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage may be adjusted.

これにより、当該基準電圧または中間の電圧の近傍において、制御電圧に対する発振周波数の変化の割合がスイッチング素子を全てオフにした場合と同程度となるように、容量変化率を調整することができる。   As a result, in the vicinity of the reference voltage or the intermediate voltage, the capacitance change rate can be adjusted so that the rate of change of the oscillation frequency with respect to the control voltage is approximately the same as when all the switching elements are turned off.

たとえば、n個の可変容量回路のうち、n個の可変容量回路に入力される基準電圧を大きい順に並べたとき、k番目(kは、2以上n以下の自然数)の可変容量回路の可変容量素子に入力される基準電圧と、k−1番目の可変容量回路の可変容量素子に入力される基準電圧との差は、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしている場合が最大であり、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオンしている場合が最小であり、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオンまたは全てオフ以外の状態の場合は、最大と最小との間の値であるとよい。   For example, when the reference voltages input to n variable capacitance circuits among n variable capacitance circuits are arranged in descending order, the variable capacitance of the kth variable capacitance circuit (k is a natural number of 2 or more and n or less). The difference between the reference voltage input to the element and the reference voltage input to the variable capacitance element of the (k−1) th variable capacitance circuit is maximum when all the switching elements of the m high-frequency switch circuits are off. The minimum is when all the switching elements of the m high frequency switch circuits are on, and the maximum and minimum are when the switching elements of the m high frequency switch circuits are all on or all other than off. It should be a value between.

上記いずれかの電圧制御発振器は、PLL回路に用いられるとよい。   Any one of the voltage controlled oscillators may be used in a PLL circuit.

また、上記電圧制御発振器は、無線通信機器に用いられるとよい。   The voltage controlled oscillator may be used for a wireless communication device.

本発明の第3の局面は、発振周波数を固定するためのPLL回路であって、高周波信号を発振するための差動回路で構成さており、印加される制御電圧に応じて発振周波数を調整する電圧制御発振器と、電圧制御発振器が出力する高周波信号をフィードバックして、基準信号との位相差を比較し、電圧制御発振器に印加する制御電圧を調整するフィードバック制御電圧調整回路とを備え、電圧制御発振器は、インダクタを有するインダクタ回路と、インダクタ回路に並列に接続され、発振周波数をフィードバック制御するための印加される制御電圧によって容量値が変化する可変容量素子をそれぞれ有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、インダクタ回路に並列に接続され、容量性素子と、容量性素子に接続されるスイッチング素子と、スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、n個の可変容量回路の仮想接地点に接続され、m個の高周波スイッチ回路が有するスイッチング素子がオンオフすることによって発振周波数がシフトするのに応じて、n個の可変容量回路における各可変容量素子の一方の端子に印加する電圧を、所定の基準電圧とするか制御電圧とするかを選択的に切り換える周波数感度制御部と、固定された発振周波数に応じて、高周波スイッチ回路のスイッチング素子をオンオフし、使用するバンドを決定する周波数制御部とを備え、周波数感度制御部は、フィードバック制御電圧調整回路から出力される制御電圧を基準電圧とすることを特徴とする。   A third aspect of the present invention is a PLL circuit for fixing an oscillation frequency, which is composed of a differential circuit for oscillating a high-frequency signal, and adjusts the oscillation frequency according to an applied control voltage. The voltage control oscillator includes a voltage control oscillator and a feedback control voltage adjustment circuit that feeds back a high frequency signal output from the voltage control oscillator, compares a phase difference with a reference signal, and adjusts a control voltage applied to the voltage control oscillator. The oscillator includes an inductor circuit having an inductor and n variable capacitor elements each having a capacitance value that is connected in parallel to the inductor circuit and whose capacitance value changes according to an applied control voltage for feedback control of the oscillation frequency (n is 2 or more). (Natural number) of the variable capacitance circuit and the inductor circuit connected in parallel, the capacitive element, and the switched element connected to the capacitive element Negative switching element connected in parallel to an m number (m is a natural number of 1 or more) high-frequency switch circuit having an element and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element. The n variable capacitance circuits are connected to the virtual grounding point of the resistance circuit and n variable capacitance circuits, and the switching frequency of the m high frequency switch circuits is turned on and off to shift the oscillation frequency. A frequency sensitivity control unit that selectively switches a voltage applied to one terminal of each variable capacitance element between a predetermined reference voltage and a control voltage, and a high-frequency switch circuit according to a fixed oscillation frequency. A frequency control unit that turns on and off the switching element and determines a band to be used. The control voltage output from the control voltage adjustment circuit, characterized in that the reference voltage.

本発明の第3の局面によれば、可変容量として機能する可変容量回路の数が変わる前後において、共振回路の全容量値が変化しないこととなる。よって、PLL回路がロックしている場合においても、PLL回路から出力される周波数は変化しないこととなるので、所望の周波数をそのまま出力しつつ、可変周波数範囲において周波数感度を同程度にすることができるPLL回路が提供されることとなる。   According to the third aspect of the present invention, the total capacitance value of the resonance circuit does not change before and after the number of variable capacitance circuits functioning as variable capacitors changes. Therefore, even when the PLL circuit is locked, the frequency output from the PLL circuit does not change, so that it is possible to make the frequency sensitivity the same in the variable frequency range while outputting the desired frequency as it is. A PLL circuit that can be used is provided.

本発明によれば、良好な位相雑音特性を有し、かつ広い帯域にわたって周波数範囲を制御し、更に周波数感度を同程度にすることができる電圧制御発振器、ならびにそれを用いたPLL回路および無線通信機器を提供することができる。   According to the present invention, a voltage-controlled oscillator having good phase noise characteristics, controlling a frequency range over a wide band, and having the same frequency sensitivity, and a PLL circuit and a wireless communication using the same Equipment can be provided.

本発明のこれらおよび他の目的、特徴、局面、効果は、添付図面と照合して、以下の詳細な説明から一層明らかになるであろう。   These and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態における電圧制御発振器100の構成を示す回路図である。なお、図1において、バイアス回路等は省略されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage controlled oscillator 100 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the bias circuit and the like are omitted.

図1において、電圧制御発振器100は、インダクタ回路120と、負性抵抗回路140と、高周波スイッチ回路(バンド切り換え回路)110と、第1の可変容量回路150(以下可変容量回路Aという)と、第2の可変容量回路160(以下可変容量回路Bという)と、第3の可変容量回路170(以下可変容量回路Cという)と、周波数感度制御部180と、周波数制御部190とを備える。インダクタ回路120と、負性抵抗回路140と、高周波スイッチ回路110と、可変容量回路Aと、可変容量回路Bと、可変容量回路Cとは、互いに並列接続され、発振回路を構成する。   In FIG. 1, a voltage controlled oscillator 100 includes an inductor circuit 120, a negative resistance circuit 140, a high frequency switch circuit (band switching circuit) 110, a first variable capacitance circuit 150 (hereinafter referred to as a variable capacitance circuit A), A second variable capacitance circuit 160 (hereinafter referred to as variable capacitance circuit B), a third variable capacitance circuit 170 (hereinafter referred to as variable capacitance circuit C), a frequency sensitivity control unit 180, and a frequency control unit 190 are provided. The inductor circuit 120, the negative resistance circuit 140, the high frequency switch circuit 110, the variable capacitance circuit A, the variable capacitance circuit B, and the variable capacitance circuit C are connected in parallel to each other to constitute an oscillation circuit.

インダクタ回路120は、インダクタ101と、インダクタ101に直列に接続されたインダクタ102、インダクタ101とインダクタ102との間に接続され、電源Vddを供給するための電源端子103とからなる。   The inductor circuit 120 includes an inductor 101, an inductor 102 connected in series to the inductor 101, and a power supply terminal 103 connected between the inductor 101 and the inductor 102 for supplying a power supply Vdd.

負性抵抗回路140は、2つのトランジスタ107および108が互いにクロスカップリングされることによって構成される。   The negative resistance circuit 140 is configured by two transistors 107 and 108 being cross-coupled to each other.

高周波スイッチ回路110は、容量性素子111,スイッチング素子113,スイッチング素子114,および容量性素子112からなる。スイッチング素子113とスイッチング素子114との接続点に、スイッチング素子113,114の制御電圧Vctrlを供給するための制御電圧端子115が接続されている。   The high frequency switch circuit 110 includes a capacitive element 111, a switching element 113, a switching element 114, and a capacitive element 112. A control voltage terminal 115 for supplying a control voltage Vctrl of the switching elements 113 and 114 is connected to a connection point between the switching element 113 and the switching element 114.

可変容量回路Aは、可変容量素子151と、可変容量素子151に直列に接続された可変容量素子152とからなる。   The variable capacitance circuit A includes a variable capacitance element 151 and a variable capacitance element 152 connected in series to the variable capacitance element 151.

可変容量回路Bは、可変容量素子161と、可変容量素子161に直列に接続された可変容量素子162とからなる。   The variable capacitance circuit B includes a variable capacitance element 161 and a variable capacitance element 162 connected in series to the variable capacitance element 161.

可変容量回路Cは、可変容量素子171と、可変容量素子171に直列に接続された可変容量素子172とからなる。   The variable capacitance circuit C includes a variable capacitance element 171 and a variable capacitance element 172 connected in series to the variable capacitance element 171.

可変容量回路A、可変容量回路B、および可変容量回路Cは、電圧制御発振器100の可変容量回路130を構成している。   The variable capacitance circuit A, variable capacitance circuit B, and variable capacitance circuit C constitute a variable capacitance circuit 130 of the voltage controlled oscillator 100.

高周波スイッチ回路110、インダクタ回路120、および可変容量回路130は、電圧制御発振器100の共振回路を構成している。   The high frequency switch circuit 110, the inductor circuit 120, and the variable capacitance circuit 130 constitute a resonance circuit of the voltage controlled oscillator 100.

トランジスタ107のソース側、およびトランジスタ108のソース側は、互いに接続され、電流源109の一方の端子に接続されている。電流源109の他方の端子は、接地されている。   The source side of the transistor 107 and the source side of the transistor 108 are connected to each other and connected to one terminal of the current source 109. The other terminal of the current source 109 is grounded.

可変容量素子151,152,161,162,171,172は、CMOSプロセスで用いられるゲート容量を利用した可変容量素子である。   The variable capacitance elements 151, 152, 161, 162, 171, and 172 are variable capacitance elements using a gate capacitance used in the CMOS process.

可変容量回路Aにおける可変容量素子151と可変容量素子152との接続点(以下接続点aという)には、直流電圧を切り換えるスイッチ153が接続されている。   A switch 153 for switching a DC voltage is connected to a connection point (hereinafter referred to as a connection point a) between the variable capacitance element 151 and the variable capacitance element 152 in the variable capacitance circuit A.

可変容量回路Bにおける可変容量素子161と可変容量素子162との接続点(以下接続点bという)には、スイッチ163が接続されている。   A switch 163 is connected to a connection point (hereinafter referred to as a connection point b) between the variable capacitance element 161 and the variable capacitance element 162 in the variable capacitance circuit B.

可変容量回路Cにおける可変容量素子171と可変容量素子172との接続点(以下接続点cという)には、スイッチ173が接続されている。   A switch 173 is connected to a connection point (hereinafter referred to as a connection point c) between the variable capacitance element 171 and the variable capacitance element 172 in the variable capacitance circuit C.

スイッチ153,163,173の一方端は、互いに接続され、制御電圧端子181に接続されている。スイッチ153,163,173の他方端は、互いに接続され、基準電圧端子182に接続されている。スイッチ153,163,173は、周波数感度制御部180を構成する。   One ends of the switches 153, 163, and 173 are connected to each other and connected to the control voltage terminal 181. The other ends of the switches 153, 163, and 173 are connected to each other and to the reference voltage terminal 182. The switches 153, 163, and 173 constitute a frequency sensitivity control unit 180.

周波数制御部190の一方の出力は、制御電圧端子115に接続されている。周波数制御部190は、制御電圧端子115に制御電圧Vctrlを供給する。周波数制御部190の他方の出力は、周波数感度制御部180に接続されている。周波数制御部190は、周波数感度制御部180のスイッチ153,163,173のオンおよび/またはオフをそれぞれ切り換えるための制御電圧Vswを供給する。   One output of the frequency control unit 190 is connected to the control voltage terminal 115. The frequency control unit 190 supplies the control voltage Vctrl to the control voltage terminal 115. The other output of the frequency control unit 190 is connected to the frequency sensitivity control unit 180. The frequency control unit 190 supplies a control voltage Vsw for switching on and / or off the switches 153, 163, and 173 of the frequency sensitivity control unit 180.

制御電圧端子181は、制御電圧Vtを供給する。制御電圧Vtは、PLL回路において、発振周波数をフィードバックして、基準周波数と発振周波数とを比較した結果得られる、発振周波数を制御(フィードバック制御)するための電圧である。基準電圧端子182は、基準電圧Vsを供給する。   The control voltage terminal 181 supplies a control voltage Vt. The control voltage Vt is a voltage for controlling (feedback control) the oscillation frequency obtained by feeding back the oscillation frequency and comparing the reference frequency and the oscillation frequency in the PLL circuit. The reference voltage terminal 182 supplies the reference voltage Vs.

次に、上記のように構成された第1の実施形態における電圧制御発振器100の動作を説明する。   Next, the operation of the voltage controlled oscillator 100 according to the first embodiment configured as described above will be described.

図2Aは、スイッチ153を制御電圧端子181側に接続し、スイッチ163,173を基準電圧端子182側に接続した場合の電圧制御発振器100の発振周波数を示すグラフである。この場合、可変容量回路Aは、可変容量として動作する。可変容量回路Bおよび可変容量回路Cは、固定容量として動作する。ここでは高周波スイッチ回路が複数ある場合を想定しており、図2Aでは、最も発振周波数が高いバンド(以下バンドHという)と最も発振周波数が低いバンド(以下バンドLという)と、中間の発振周波数となるバンド(以下バンドMという)とを図示している。   FIG. 2A is a graph showing the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 100 when the switch 153 is connected to the control voltage terminal 181 side and the switches 163 and 173 are connected to the reference voltage terminal 182 side. In this case, the variable capacitance circuit A operates as a variable capacitance. The variable capacitance circuit B and the variable capacitance circuit C operate as fixed capacitors. Here, it is assumed that there are a plurality of high-frequency switch circuits. In FIG. 2A, a band with the highest oscillation frequency (hereinafter referred to as band H), a band with the lowest oscillation frequency (hereinafter referred to as band L), and an intermediate oscillation frequency. And a band (hereinafter referred to as a band M).

制御電圧端子181から供給する制御電圧Vtを変化することによって、可変容量回路130の容量値が可変し、発振周波数がアナログ的(横方向)に変化する。周波数制御部190は、制御電圧端子115に供給する制御電圧Vctrlを変化させることによって、高周波スイッチ回路110のスイッチング素子113,114をオンおよび/またはオフすることで発振周波数をデジタル的(縦方向)に変化させることができる。   By changing the control voltage Vt supplied from the control voltage terminal 181, the capacitance value of the variable capacitance circuit 130 is varied, and the oscillation frequency is changed in an analog manner (lateral direction). The frequency control unit 190 changes the control voltage Vctrl supplied to the control voltage terminal 115 to turn on and / or off the switching elements 113 and 114 of the high-frequency switch circuit 110 to digitally change the oscillation frequency (vertical direction). Can be changed.

スイッチ153を制御電圧端子181に接続し、スイッチ163,173を基準電圧端子182に接続した場合、周波数感度は、バンドHが最も高く、バンドM、バンドLと順に低くなる。   When the switch 153 is connected to the control voltage terminal 181 and the switches 163 and 173 are connected to the reference voltage terminal 182, the frequency sensitivity is highest in the band H and decreases in the order of the band M and the band L.

なぜなら、周波数感度は、共振回路の全容量に対する可変容量回路の容量変化量の比で決定するためである。バンドHとバンドLとの共振回路の全容量を比較すると、バンドHは高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしており、バンドLは全てオンしているので、共振回路の全容量はバンドLの方が大きい。したがって、バンドHの方がバンドLより共振回路の全容量に対する可変容量回路の容量変化量の比が大きくなるので、周波数感度が高くなる。   This is because the frequency sensitivity is determined by the ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacitance of the resonance circuit. Comparing the total capacity of the resonance circuit between the band H and the band L, all the switching elements of the high-frequency switch circuit are turned off in the band H, and all the bands L are turned on. Is bigger. Therefore, since the ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacitance of the resonance circuit is larger in the band H than in the band L, the frequency sensitivity is increased.

そこで、図1に示す第1の実施形態における電圧制御発振器100のように、周波数感度制御部180と周波数制御部190とを用いて、周波数感度制御部180のスイッチ153,163,173の切り換えを高周波スイッチ回路110の切り換えに同期させることで、バンド毎に可変容量回路として使用する可変容量素子の並列数を可変し、バンド毎の周波数感度を同程度にすることができる。本明細書において、可変容量回路の並列数と言った場合、可変容量回路150〜170の内、可変容量として動作する可変容量回路の数のことをいう。   Therefore, as in the voltage controlled oscillator 100 in the first embodiment shown in FIG. 1, the frequency sensitivity control unit 180 and the frequency control unit 190 are used to switch the switches 153, 163, and 173 of the frequency sensitivity control unit 180. By synchronizing with the switching of the high-frequency switch circuit 110, the parallel number of variable capacitance elements used as variable capacitance circuits can be varied for each band, and the frequency sensitivity for each band can be made comparable. In this specification, the term “parallel number of variable capacitance circuits” refers to the number of variable capacitance circuits that operate as variable capacitances among the variable capacitance circuits 150 to 170.

次に、図2Bを用いて、バンド毎の周波数感度を同程度にする動作について説明する。   Next, using FIG. 2B, an operation for setting the frequency sensitivity for each band to the same level will be described.

例えば、バンドHの場合、バンドM、バンドLと比較すると発振周波数は最も高く、共振回路の全容量は3つのバンドの中では最も小さくなる。共振回路の全容量が小さいので、可変容量回路の容量の変化に対する周波数感度が高くなる。この場合、スイッチ153のみが制御電圧端子181に接続され、可変容量回路Aが可変容量素子として用いられ、残りのスイッチ163,173が基準電圧端子182に接続され、可変容量回路Bおよび可変容量回路Cが可変容量素子ではなく、固定容量素子として用いられる。この場合の制御電圧Vtに対する発振周波数の変化は、図2Bの中で、発振周波数が最も高い実線L1の変化となる。   For example, in the case of the band H, the oscillation frequency is the highest as compared with the bands M and L, and the total capacity of the resonance circuit is the smallest among the three bands. Since the total capacity of the resonant circuit is small, the frequency sensitivity to the change in the capacity of the variable capacity circuit is increased. In this case, only the switch 153 is connected to the control voltage terminal 181, the variable capacitance circuit A is used as a variable capacitance element, and the remaining switches 163 and 173 are connected to the reference voltage terminal 182, and the variable capacitance circuit B and the variable capacitance circuit C is used not as a variable capacitor but as a fixed capacitor. The change in the oscillation frequency with respect to the control voltage Vt in this case is a change in the solid line L1 having the highest oscillation frequency in FIG. 2B.

バンドLの場合、バンドH、バンドMと比較すると発振周波数は最も低く、共振回路の全容量は3つのバンドの中では最も大きくなる。したがって、上記のバンドHの場合と同様に、スイッチ153のみが制御電圧端子181に接続され、スイッチ163,173が基準電圧端子182に接続されたのでは、バンドHと比較すると周波数感度は低下してしまう。この場合の制御電圧Vtに対する発振周波数の変化は、図2Bの中で、周波数が最も低い破線L2の変化となる。   In the case of the band L, the oscillation frequency is the lowest as compared with the bands H and M, and the total capacity of the resonance circuit is the largest among the three bands. Therefore, as in the case of the band H described above, when only the switch 153 is connected to the control voltage terminal 181 and the switches 163 and 173 are connected to the reference voltage terminal 182, the frequency sensitivity is lowered as compared with the band H. End up. The change in the oscillation frequency with respect to the control voltage Vt in this case is the change in the broken line L2 having the lowest frequency in FIG. 2B.

そこで、バンドLの場合、スイッチ153,163,173が制御電圧端子181に接続され、可変容量回路A、可変容量回路B、可変容量回路Cの全てが可変容量素子として用いられることで、共振回路の全容量に対する可変容量回路の容量変化量の比を、可変容量回路Aのみを可変容量として用いた場合より大きくし、周波数感度をバンドHと同程度にすることができる。この場合の制御電圧Vtに対する発振周波数の変化は、図2Bの中で、周波数が最も低い実線L3となる。実線L3は、破線L2と比較すると、バンドHと同程度に周波数感度が高くなっていることが分かる。   Therefore, in the case of the band L, the switches 153, 163, and 173 are connected to the control voltage terminal 181, and the variable capacitance circuit A, the variable capacitance circuit B, and the variable capacitance circuit C are all used as the variable capacitance elements, so that the resonance circuit The ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit with respect to the total capacitance can be made larger than when only the variable capacitance circuit A is used as the variable capacitance, and the frequency sensitivity can be made comparable to the band H. In this case, the change in the oscillation frequency with respect to the control voltage Vt is a solid line L3 having the lowest frequency in FIG. 2B. It can be seen that the frequency sensitivity of the solid line L3 is as high as that of the band H compared to the broken line L2.

ここで、例えば、図2Bに示すように、制御電圧端子181から供給される制御電圧Vtの可変範囲の中点をVm[V]とし、基準電圧端子182から供給される基準電圧VsをVmとする。この条件の下、バンドLの場合、スイッチ153のみが制御電圧端子181に接続されている場合(破線L2の場合)とスイッチ153,163,173が制御電圧端子に接続されている場合(実線L3の場合)とを比較する。この場合、図2Bに示すように、周波数特性は、基準電圧端子182から供給される基準電圧Vs(=Vm)を中心として、Vt<Vmでは、実線L3の場合の方が破線L2の場合よりも発振周波数が低くなり、Vt>Vmでは、実線L3の場合の方が破線L2の場合よりも発振周波数が高くなる。結果、実線L3の場合の方が、破線L2の場合よりも、周波数感度が高くなる。Vt=Vmでは、発振周波数は変化しない。   Here, for example, as shown in FIG. 2B, the middle point of the variable range of the control voltage Vt supplied from the control voltage terminal 181 is Vm [V], and the reference voltage Vs supplied from the reference voltage terminal 182 is Vm. To do. Under this condition, in the case of band L, when only switch 153 is connected to control voltage terminal 181 (in the case of broken line L2) and when switches 153, 163 and 173 are connected to the control voltage terminal (solid line L3). ). In this case, as shown in FIG. 2B, the frequency characteristic is centered on the reference voltage Vs (= Vm) supplied from the reference voltage terminal 182. When Vt <Vm, the solid line L3 is better than the broken line L2. The oscillation frequency becomes lower, and when Vt> Vm, the oscillation frequency is higher in the case of the solid line L3 than in the case of the broken line L2. As a result, the frequency sensitivity is higher in the case of the solid line L3 than in the case of the broken line L2. When Vt = Vm, the oscillation frequency does not change.

また、バンドMの場合、バンドH、バンドLと比較すると発振周波数は中間となっており、共振回路の全容量も中間となる。したがって、上記のバンドHの場合と同様に、スイッチ153のみが制御電圧端子181に接続され、スイッチ163,173が基準電圧端子182に接続された場合、周波数感度は、バンドHとバンドLとの中間の値となる。この場合の制御電圧Vtに対する発振周波数の変化は、図2Bの中で、発振周波数が中間の破線L4の変化となる。   In the case of band M, the oscillation frequency is intermediate compared to bands H and L, and the total capacity of the resonance circuit is also intermediate. Therefore, as in the case of the band H described above, when only the switch 153 is connected to the control voltage terminal 181 and the switches 163 and 173 are connected to the reference voltage terminal 182, the frequency sensitivity is the difference between the band H and the band L. Intermediate value. In this case, the change of the oscillation frequency with respect to the control voltage Vt is a change of a broken line L4 having an intermediate oscillation frequency in FIG. 2B.

そこで、バンドMの場合、バンドHと周波数感度を同程度にするためには、スイッチ153,163が制御電圧端子181に接続され、可変容量回路A、可変容量回路Bが可変容量素子として用いられ、残りのスイッチ173が基準電圧端子182に接続され、可変容量回路Cが可変容量素子ではなく、固定容量素子として用いられるとよい。この場合の制御電圧Vtに対する発振周波数の変化は、図2Bの中で、発振周波数が中間の実線L5の変化となる。破線L4と実線L5とを比較すると、周波数感度が少し高くなっており、バンドHと同程度になっていることが分かる。   Therefore, in the case of the band M, the switches 153 and 163 are connected to the control voltage terminal 181 and the variable capacitance circuit A and the variable capacitance circuit B are used as variable capacitance elements in order to make the frequency sensitivity comparable to that of the band H. The remaining switch 173 is connected to the reference voltage terminal 182, and the variable capacitance circuit C is preferably used as a fixed capacitance element instead of a variable capacitance element. In this case, the change in the oscillation frequency with respect to the control voltage Vt is a change in the solid line L5 having an intermediate oscillation frequency in FIG. 2B. Comparing the broken line L4 and the solid line L5, it can be seen that the frequency sensitivity is a little higher and is about the same as the band H.

このように、バンド毎に、並列に接続された複数の可変容量回路に供給するDC電圧を制御電圧端子181に接続するか基準電圧端子182に接続するかスイッチを用いて切り換えることによって、複数の可変容量回路から構成される可変容量回路全体の制御電圧Vtに対する容量変化率が調整されることとなる。これによって、全バンドの周波数感度を同程度にすることが可能となる。ここで、可変容量回路全体の制御電圧Vtに対する容量変化率とは、制御電圧Vtがある一定量変化したときの可変容量回路全体の容量の変化量を制御電圧Vtの変化量で割ったものである。すなわち、可変容量回路全体の制御電圧Vtに対する容量変化率=(制御電圧Vtがある一定量変化したときの可変容量回路全体の容量の変化量)/(制御電圧Vtの変化量)である。   In this way, a plurality of DC voltages to be supplied to a plurality of variable capacitance circuits connected in parallel are connected to the control voltage terminal 181 or the reference voltage terminal 182 for each band by using a switch. The capacity change rate with respect to the control voltage Vt of the entire variable capacity circuit constituted by the variable capacity circuit is adjusted. As a result, the frequency sensitivity of all bands can be made the same level. Here, the capacitance change rate with respect to the control voltage Vt of the entire variable capacitance circuit is obtained by dividing the change amount of the capacitance of the entire variable capacitance circuit when the control voltage Vt changes by a certain amount by the change amount of the control voltage Vt. is there. That is, the capacity change rate with respect to the control voltage Vt of the entire variable capacitance circuit = (change amount of the capacitance of the entire variable capacitance circuit when the control voltage Vt changes by a certain amount) / (change amount of the control voltage Vt).

以上に示した一連の動作は、周波数制御部190によって制御される。周波数制御部190は、高周波スイッチ回路110の制御電圧端子115に入力する制御電圧Vctrlに応じた制御電圧Vswを周波数感度制御部180に入力する。制御電圧Vctrlと制御電圧Vswとの関係は予め決まられている。つまり、所望の周波数を得る場合、周波数制御部190は、使用するバンドを決定するために制御電圧Vctrlを決定し、それに同期して、制御電圧Vswを決定する。周波数制御部190は、バンドを切り換える時に、使用するバンドの周波数感度が所望の値となるように、周波数感度制御部180のスイッチを制御電圧端子181か基準電圧端子182に切り換えるための制御電圧Vswを出力する。周波数感度制御部180は、制御電圧Vswに応じて、予め決まられている規則に従って、スイッチを切り換える。   The series of operations described above is controlled by the frequency control unit 190. The frequency control unit 190 inputs a control voltage Vsw corresponding to the control voltage Vctrl input to the control voltage terminal 115 of the high frequency switch circuit 110 to the frequency sensitivity control unit 180. The relationship between the control voltage Vctrl and the control voltage Vsw is determined in advance. That is, when obtaining a desired frequency, the frequency control unit 190 determines the control voltage Vctrl in order to determine the band to be used, and determines the control voltage Vsw in synchronization therewith. When the frequency control unit 190 switches the band, the control voltage Vsw for switching the switch of the frequency sensitivity control unit 180 from the control voltage terminal 181 to the reference voltage terminal 182 so that the frequency sensitivity of the band to be used becomes a desired value. Is output. The frequency sensitivity control unit 180 switches the switch according to a predetermined rule according to the control voltage Vsw.

バンドHの場合、可変容量回路130のうち、可変容量回路Aのみが可変容量回路として使用されることとなる。したがって、バンドHの場合、可変容量回路Aを構成している可変容量素子151,152の素子値は、周波数感度が他のバンドと同程度になる大きさであればよい。つまり、可変容量回路Aで用いる可変容量素子は、周波数が最も高いバンドで周波数感度が適切な値となる素子値に選ぶことが望ましい。   In the case of the band H, only the variable capacitance circuit A among the variable capacitance circuits 130 is used as the variable capacitance circuit. Therefore, in the case of the band H, the element values of the variable capacitance elements 151 and 152 constituting the variable capacitance circuit A only have to have a magnitude with which the frequency sensitivity is comparable to that of the other bands. That is, it is desirable that the variable capacitance element used in the variable capacitance circuit A is selected to have an element value at which the frequency sensitivity is an appropriate value in the highest frequency band.

バンドLの場合、可変容量回路130のうち、可変容量回路A、可変容量回路B、可変容量回路Cの全てが可変容量回路として用いられることとなる。したがって、バンドLの場合、可変容量回路130で用いる可変容量素子の素子値の合計は、周波数感度が他のバンドと同程度になる大きさであればよい。つまり、可変容量回路130で用いる可変容量素子の合計の最大値は、周波数が最も低いバンドで周波数感度が適切な値となる素子値に選ぶことが望ましく、可変容量回路130を構成している可変容量回路A、可変容量回路B、および可変容量回路Cのように並列に接続される可変容量回路の可変容量素子の合計素子値は、周波数が最も低いバンドLの場合に適切な周波数感度となるように選べばよい。   In the case of the band L, of the variable capacitance circuit 130, all of the variable capacitance circuit A, the variable capacitance circuit B, and the variable capacitance circuit C are used as the variable capacitance circuit. Therefore, in the case of the band L, the sum of the element values of the variable capacitance elements used in the variable capacitance circuit 130 only needs to be large enough to make the frequency sensitivity comparable to other bands. That is, it is desirable to select the maximum value of the total of the variable capacitance elements used in the variable capacitance circuit 130 as an element value at which the frequency sensitivity is an appropriate value in the band with the lowest frequency, and the variable constituting the variable capacitance circuit 130. The total element value of the variable capacitance elements of the variable capacitance circuits connected in parallel, such as the capacitance circuit A, the variable capacitance circuit B, and the variable capacitance circuit C, has an appropriate frequency sensitivity when the frequency band is the lowest. You can choose as follows.

また、可変容量回路Aの可変容量素子151と可変容量素子152との接続点a、および可変容量回路Bの可変容量素子161と可変容量素子162との接続点b、および可変容量回路Cの可変容量素子151と可変容量素子152との接続点cは、いずれも可変容量回路における差動信号の仮想接地点となるので、接続点a、接続点b、および接続点cより外側には高周波信号は流れない。したがって、周波数感度制御部180としてスイッチ153,163,173を用いても、高周波信号の損失は発生しない。電圧制御発振器の位相雑音特性は、発振周波数での共振回路のQ値(損失を表す指標)に比例するので、共振回路の損失が大きい、つまり、Q値が低いと、位相雑音は劣化してしまう。図1の可変容量回路130は、周波数感度制御部180を用いることでQ値が劣化しないので、位相雑音が劣化することはない。   Further, the connection point a between the variable capacitance element 151 and the variable capacitance element 152 in the variable capacitance circuit A, the connection point b between the variable capacitance element 161 and the variable capacitance element 162 in the variable capacitance circuit B, and the variable capacitance circuit C are variable. Since the connection point c between the capacitive element 151 and the variable capacitive element 152 is a virtual ground point for differential signals in the variable capacitive circuit, a high-frequency signal is present outside the connection point a, the connection point b, and the connection point c. Does not flow. Therefore, even if the switches 153, 163, and 173 are used as the frequency sensitivity control unit 180, no high-frequency signal loss occurs. The phase noise characteristic of the voltage controlled oscillator is proportional to the Q value (an index representing loss) of the resonant circuit at the oscillation frequency, so that if the loss of the resonant circuit is large, that is, if the Q value is low, the phase noise deteriorates. End up. In the variable capacitance circuit 130 of FIG. 1, the Q value does not deteriorate by using the frequency sensitivity control unit 180, so that the phase noise does not deteriorate.

つまり、第1の実施形態における電圧制御発振器100で用いている可変容量回路130では、全バンドの周波数感度を同程度にするための周波数感度制御部180を、仮想接地点である接続点a、接続点b、および接続点cより外側で用いているので、周波数感度制御部180で高周波信号の損失は発生しない。したがって、共振回路のQ値は、周波数感度制御部180を用いていない場合と同じ値となり、位相雑音が劣化することはない。   That is, in the variable capacitance circuit 130 used in the voltage controlled oscillator 100 according to the first embodiment, the frequency sensitivity control unit 180 for making the frequency sensitivity of all bands the same level is connected to the connection point a, which is a virtual ground point, Since it is used outside the connection point b and the connection point c, the frequency sensitivity control unit 180 does not cause a loss of the high frequency signal. Therefore, the Q value of the resonance circuit becomes the same value as when the frequency sensitivity control unit 180 is not used, and the phase noise does not deteriorate.

図3Aは、可変容量回路130における可変容量回路の並列数をN=1とし、バンド数を16とした場合の発振周波数特性を示すグラフである。このとき、可変容量回路で用いる可変容量素子の素子値(単位トランジスタ数または単位基本セル数ともいう)を12としている。図4に、このときのバンド毎の周波数感度を点線で示す。図4の横軸は、バンド番号を示しており、発振周波数が高い方から0、1、2、・・・、15としている。図4の縦軸は、周波数感度[MHz/V]としている。全てのバンドで可変容量回路を同一にした場合、図4に示すように、バンド番号が大きくなる、つまり発振周波数が低くなると、周波数感度は低くなる。バンド0の周波数感度は、バンド15の周波数感度と比較すると、約2.4倍となっている。   FIG. 3A is a graph showing oscillation frequency characteristics when the parallel number of variable capacitance circuits in the variable capacitance circuit 130 is N = 1 and the number of bands is 16. At this time, the element value (also referred to as the number of unit transistors or the number of unit basic cells) of the variable capacitance element used in the variable capacitance circuit is 12. FIG. 4 shows the frequency sensitivity for each band at this time by dotted lines. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the band number, and 0, 1, 2,..., 15 from the highest oscillation frequency. The vertical axis in FIG. 4 represents frequency sensitivity [MHz / V]. When the variable capacitance circuits are the same in all bands, as shown in FIG. 4, the frequency sensitivity decreases as the band number increases, that is, the oscillation frequency decreases. The frequency sensitivity of band 0 is about 2.4 times that of band 15.

図3Bは、可変容量回路130の可変容量回路の並列数をN=5(可変容量回路A、B、C、D、E)とし、バンド数を16とした場合の発振周波数特性を示すグラフである。図5は、このとき、可変容量回路A〜Eを、可変容量として用いるか固定容量として用いるかの切り換え規則を示す表である。可変容量回路A〜Eの素子値の比は、A:B:C:D:E=8:2:2:2:4としている。図5において、○印は、可変容量回路A〜Eを可変容量として用いることを示す。×印は、可変容量回路A〜Eを固定容量として用いることを示す。ここで、制御電圧Vtは、0[V]から1.8[V]の範囲で使用するとする。基準電圧Vsは、制御電圧Vtの可変範囲の中点であるVs=0.9[V]であるとする。図4に、このときのバンド毎の周波数感度を実線で示す。図5に示すように、バンド0から2では可変容量回路Aを可変容量として用い、バンド3から5では可変容量回路A,Bを可変容量として用い、バンド6から8では可変容量回路A,B,Cを可変容量として用い、バンド9から12では可変容量回路A,B,C,Dを可変容量として用い、バンド13から15では可変容量回路A,B,C,D,Eを可変容量として用いている。図4の実線に示すように、このときの周波数感度は、110[MHz/V]を中心として、±10%程度となっている。したがって、図4の点線で示したように、可変容量回路を同一とした場合と比較すると、バンド毎の周波数感度の差が大幅に改善されていることが分かる。以上のように、使用する可変容量回路の並列数を全てのバンドで変えるのではなく、段階的に変えることでも、周波数感度を全てのバンドで同程度にすることができる。   FIG. 3B is a graph showing oscillation frequency characteristics when the parallel number of variable capacitance circuits of the variable capacitance circuit 130 is N = 5 (variable capacitance circuits A, B, C, D, E) and the number of bands is 16. is there. FIG. 5 is a table showing switching rules for using the variable capacitance circuits A to E as variable capacitors or fixed capacitors at this time. The ratio of the element values of the variable capacitance circuits A to E is A: B: C: D: E = 8: 2: 2: 2: 4. In FIG. 5, ◯ indicates that the variable capacitance circuits A to E are used as variable capacitors. A cross indicates that the variable capacitance circuits A to E are used as fixed capacitors. Here, it is assumed that the control voltage Vt is used in the range of 0 [V] to 1.8 [V]. The reference voltage Vs is assumed to be Vs = 0.9 [V], which is the middle point of the variable range of the control voltage Vt. FIG. 4 shows the frequency sensitivity for each band at this time by a solid line. As shown in FIG. 5, the variable capacity circuit A is used as a variable capacity in the bands 0 to 2, the variable capacity circuits A and B are used as the variable capacity in the bands 3 to 5, and the variable capacity circuits A and B are used in the bands 6 to 8. , C are used as variable capacitors, the variable capacitors A, B, C, D are used as variable capacitors in bands 9 to 12, and the variable capacitors A, B, C, D, E are used as variable capacitors in bands 13-15. Used. As shown by the solid line in FIG. 4, the frequency sensitivity at this time is about ± 10% with 110 [MHz / V] as the center. Therefore, as shown by the dotted line in FIG. 4, it can be seen that the difference in frequency sensitivity for each band is greatly improved as compared with the case where the variable capacitance circuits are the same. As described above, the frequency sensitivity can be made the same in all bands by changing the parallel number of variable capacitance circuits to be used not in all bands but in stages.

図3Cは、可変容量回路130における可変容量回路の並列数をN=1とし、バンド数を16とした場合(図3Aに対応)の位相雑音特性を示すグラフである。図3Dは、可変容量回路130の可変容量回路の並列数をN=5とし、バンド数を16とした場合(図3Bに対応)の位相雑音特性を示すグラフである。図3Cと図3Dとを比較すると分かるように、可変容量回路の並列数を増やして、バンド毎に可変容量回路全体の容量変化率を調整したとしても、位相雑音特性は劣化しない。   FIG. 3C is a graph showing phase noise characteristics when the parallel number of variable capacitance circuits in the variable capacitance circuit 130 is N = 1 and the number of bands is 16 (corresponding to FIG. 3A). FIG. 3D is a graph showing phase noise characteristics when the parallel number of the variable capacitance circuits of the variable capacitance circuit 130 is N = 5 and the number of bands is 16 (corresponding to FIG. 3B). As can be seen by comparing FIG. 3C and FIG. 3D, even if the parallel number of variable capacitance circuits is increased and the capacitance change rate of the entire variable capacitance circuit is adjusted for each band, the phase noise characteristics do not deteriorate.

なお、周波数制御部190は、たとえば、予め所定の動作がプログラムされた集積回路等によって実現され、図5に示すような表を予め記憶している。周波数制御部190は、所望のバンドに切り換えるための制御電圧Vctrlに応じて、当該表を参照して、どの可変容量回路を可変容量として使用するか認識し、可変容量として使用する可変容量回路が制御電圧端子181に接続されるようにスイッチを切り換えるための制御電圧Vswを周波数感度制御部180に入力する。周波数感度制御部180は、たとえば、予め所定の動作がプログラムされた集積回路等によって実現され、周波数制御部190から入力される制御電圧Vswに応じて、どのスイッチを制御電圧端子181および/または基準電圧端子182に接続するのかを示す表を記憶している。周波数感度制御部180は、当該表を参照して、入力される制御電圧Vswに基づいて、どのスイッチを切り換えるべきか認識してスイッチを切り換える。これにより、使用するバンドに応じて、可変容量回路130の容量変化量が調整されることとなる。   The frequency control unit 190 is realized by, for example, an integrated circuit in which a predetermined operation is programmed in advance, and stores a table as shown in FIG. 5 in advance. The frequency control unit 190 recognizes which variable capacitance circuit is used as a variable capacitance by referring to the table according to the control voltage Vctrl for switching to a desired band, and the variable capacitance circuit used as the variable capacitance is A control voltage Vsw for switching the switch so as to be connected to the control voltage terminal 181 is input to the frequency sensitivity control unit 180. The frequency sensitivity control unit 180 is realized by, for example, an integrated circuit in which a predetermined operation is programmed in advance, and depending on the control voltage Vsw input from the frequency control unit 190, which switch is connected to the control voltage terminal 181 and / or the reference A table indicating whether to connect to the voltage terminal 182 is stored. The frequency sensitivity control unit 180 refers to the table and recognizes which switch should be switched based on the input control voltage Vsw and switches the switch. As a result, the capacitance change amount of the variable capacitance circuit 130 is adjusted according to the band to be used.

なお、第1の実施形態では、図1において、可変容量回路130は、可変容量回路A、可変容量回路B、可変容量回路Cの3つの可変容量回路を並列接続して構成されることとしたが、必ずしも3つに限定される訳ではなく、図5で示したように5並列でもよいし、2並列、4並列以上の構成をとってもよい。すなわち、n個(nは2以上の自然数)の可変容量回路があればよい。この場合、周波数感度制御部180は、n個の可変容量回路の仮想接地点に接続され、n個の可変容量回路によって構成される可変容量回路全体の制御電圧Vtに対する容量変化率を調整するようにすればよい。いずれの場合でも、上記と同様の効果が得られる。   In the first embodiment, in FIG. 1, the variable capacitance circuit 130 is configured by connecting three variable capacitance circuits of the variable capacitance circuit A, the variable capacitance circuit B, and the variable capacitance circuit C in parallel. However, the number is not necessarily limited to three, and may be five in parallel as shown in FIG. 5, or may have a configuration of two parallels, four parallels or more. That is, it is sufficient if there are n (n is a natural number of 2 or more) variable capacitance circuits. In this case, the frequency sensitivity control unit 180 is connected to the virtual ground point of the n variable capacitance circuits, and adjusts the capacitance change rate with respect to the control voltage Vt of the entire variable capacitance circuit configured by the n variable capacitance circuits. You can do it. In either case, the same effect as described above can be obtained.

なお、図1では、高周波スイッチ回路110は、容量性素子111およびスイッチング素子113からなる高周波スイッチ回路、ならびに容量性素子112およびスイッチング素子114からなる高周波スイッチ回路からなることとしたが、これに限定されるものではなく、高周波スイッチ回路は、容量性素子と、前記容量性素子に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するための制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路からなればよい。   In FIG. 1, the high-frequency switch circuit 110 is composed of a high-frequency switch circuit composed of a capacitive element 111 and a switching element 113, and a high-frequency switch circuit composed of a capacitive element 112 and a switching element 114. However, the present invention is not limited to this. The high-frequency switch circuit has a capacitive element, a switching element connected to the capacitive element, and a switching control terminal for inputting a control voltage for controlling on / off of the switching element. It suffices to be composed of high-frequency switch circuits (m is a natural number of 1 or more).

なお、第1の実施形態では、可変容量回路130は、可変容量回路A、可変容量回路B、可変容量回路Cで構成しており、それぞれ接続点a、接続点b、接続点cにスイッチが接続されていることとしたが、必ずしも全てにスイッチが接続される必要はない。例えば、図5の構成では可変容量回路Aは常に可変容量回路として使用されるので、接続点aはスイッチ153に接続されることなく、直接、制御電圧端子181に接続されてもよい。この場合でも、上記と同様の効果が得られる。すなわち、可変容量回路がn個ある場合、周波数感度制御部は、n−1個のスイッチング素子を含み、当該スイッチング素子は、n−1個の可変容量回路における各仮想接地点に接続されており、各可変容量回路に印加する電圧を、所定の基準電圧とするか前記制御電圧とするかを選択的に切り換えるとよい。そして、1個の可変容量回路の仮想接地点には、上記スイッチング素子を介さずに、制御電圧が供給されるとよい。   In the first embodiment, the variable capacitance circuit 130 includes a variable capacitance circuit A, a variable capacitance circuit B, and a variable capacitance circuit C, and switches are connected to the connection point a, the connection point b, and the connection point c, respectively. Although it is assumed that they are connected, it is not always necessary to connect the switches. For example, since the variable capacitance circuit A is always used as a variable capacitance circuit in the configuration of FIG. 5, the connection point a may be directly connected to the control voltage terminal 181 without being connected to the switch 153. Even in this case, the same effect as described above can be obtained. That is, when there are n variable capacitance circuits, the frequency sensitivity control unit includes n−1 switching elements, and the switching elements are connected to the virtual ground points in the n−1 variable capacitance circuits. The voltage applied to each variable capacitance circuit may be selectively switched between the predetermined reference voltage and the control voltage. A control voltage may be supplied to the virtual ground point of one variable capacitance circuit without passing through the switching element.

なお、第1の実施形態では、周波数制御部190は、2つの出力端子を持っており、それらが制御電圧端子115および周波数感度制御部180に接続され、それぞれに制御電圧Vctrlおよび制御電圧Vswを供給することとしたが、必ずしも制御電圧Vctrlを出力する必要はない。たとえば、周波数制御部190は、他の構成要素から出力された制御電圧Vctrlに同期して、制御電圧Vswを周波数感度制御部180に供給してもよい。この場合でも、上記と同様の効果が得られる。   Note that in the first embodiment, the frequency control unit 190 has two output terminals, which are connected to the control voltage terminal 115 and the frequency sensitivity control unit 180, and have the control voltage Vctrl and the control voltage Vsw respectively. However, it is not always necessary to output the control voltage Vctrl. For example, the frequency control unit 190 may supply the control voltage Vsw to the frequency sensitivity control unit 180 in synchronization with the control voltage Vctrl output from other components. Even in this case, the same effect as described above can be obtained.

なお、第1の実施形態では、周波数制御部190は、2つの出力端子を持っており、それらが制御電圧端子115および周波数感度制御部180に接続され、それぞれに制御電圧Vctrlおよび制御電圧Vswを供給することとしたが、必ずしもこの構成には限られるものではない。例えば、周波数制御部190は、3つの出力端子を持っており、そのうちの一つの出力端子は基準電圧端子182に接続されており、基準電圧端子182に基準電圧Vsを供給してもよい。このとき、周波数制御部190は、使用するバンドの周波数感度が所望の値となるように、制御電圧Vctrlに同期して、制御電圧Vsw、基準電圧Vsを供給すればよい。この場合でも、上記と同様の効果が得られる。   In the first embodiment, the frequency control unit 190 has two output terminals, which are connected to the control voltage terminal 115 and the frequency sensitivity control unit 180, respectively, and have the control voltage Vctrl and the control voltage Vsw respectively. Although supplied, it is not necessarily limited to this configuration. For example, the frequency control unit 190 has three output terminals, one of which is connected to the reference voltage terminal 182, and may supply the reference voltage Vs to the reference voltage terminal 182. At this time, the frequency control unit 190 may supply the control voltage Vsw and the reference voltage Vs in synchronization with the control voltage Vctrl so that the frequency sensitivity of the band to be used becomes a desired value. Even in this case, the same effect as described above can be obtained.

なお、第1の実施形態では、複数の可変容量回路の素子値の比を例えば、図5に示す回路構成では8:2:2:2:4としており、可変容量回路A以外の可変容量回路の素子値の比を異なる値としているが、これに限定されているものではない。例えば、素子値の比を8:2:2:2:2のように全て同じ値としてもよいし、8:2:3:4:5のように全て異なる値としてもよいし、また、2:2:2:2:2のようにA〜Eを全て同じ値としてもよい。この場合でも、上記と同様の効果が得られる。   In the first embodiment, the ratio of element values of a plurality of variable capacitance circuits is, for example, 8: 2: 2: 2: 4 in the circuit configuration shown in FIG. Although the ratio of the element values is different, it is not limited to this. For example, the ratio of the element values may be all the same value such as 8: 2: 2: 2: 2, or may be all different values such as 8: 2: 3: 4: 5. : A to E may be set to the same value as in 2: 2: 2: 2. Even in this case, the same effect as described above can be obtained.

なお、第1の実施形態では、高周波スイッチ回路110は、容量性素子111、スイッチング素子113、スイッチング素子114、および容量性素子112を用いて構成したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。ステップ状に発振周波数のバンドを切り換えることができるものであればよい。この場合でも、上記と同様の効果が得られる。   In the first embodiment, the high-frequency switch circuit 110 is configured using the capacitive element 111, the switching element 113, the switching element 114, and the capacitive element 112, but is not necessarily limited to this configuration. . Any device that can switch the band of the oscillation frequency in a stepwise manner may be used. Even in this case, the same effect as described above can be obtained.

なお、第1の実施形態では、基準電圧端子182から供給する基準電圧Vsを制御電圧端子181から供給する制御電圧Vtの可変範囲の中点Vmとしたが、かならずしもVmに限定されるものではない。たとえば、基準電圧Vsをグランドであるとしてもよいし、電源電圧Vddであるとしてもよいし、任意の電圧でもあるとしてもよい。また、電圧制御発振器をPLL回路で用いる場合、発振周波数をフィードバック制御して発振周波数が固定された場合、その時の制御電圧の値を基準電圧Vsとしてもよい。いずれの場合でも、上記と同様の効果が得られる。   In the first embodiment, the reference voltage Vs supplied from the reference voltage terminal 182 is the midpoint Vm of the variable range of the control voltage Vt supplied from the control voltage terminal 181. However, the reference voltage Vs is not necessarily limited to Vm. . For example, the reference voltage Vs may be the ground, the power supply voltage Vdd, or an arbitrary voltage. When the voltage controlled oscillator is used in the PLL circuit, when the oscillation frequency is fixed by feedback control of the oscillation frequency, the value of the control voltage at that time may be used as the reference voltage Vs. In either case, the same effect as described above can be obtained.

なお、電圧制御発振器がm個の高周波スイッチ回路から構成される場合を考える。図5のバンド0に示すように、周波数感度制御部は、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしている場合、n個の可変容量回路のうち、1個の可変容量回路に対してのみ制御電圧が印加され、残りのn−1個の可変容量回路に対しては基準電圧が印加されるように、内蔵するスイッチング素子を制御するとよい。また、周波数感度制御部は、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオンしている場合、図5のバンド15に示すように、n個の可変容量回路全てに制御電圧が印加されるように、内蔵するスイッチング素子を制御するとよい。   It is assumed that the voltage controlled oscillator is composed of m high frequency switch circuits. As shown in band 0 of FIG. 5, the frequency sensitivity control unit applies to one variable capacitance circuit among the n variable capacitance circuits when all the switching elements of the m high frequency switch circuits are off. It is preferable to control the built-in switching element so that the control voltage is applied only when the reference voltage is applied to the remaining n-1 variable capacitance circuits. The frequency sensitivity control unit applies the control voltage to all the n variable capacitance circuits as shown in the band 15 in FIG. 5 when all the switching elements of the m high frequency switch circuits are turned on. In addition, the built-in switching element may be controlled.

(第2の実施形態)
図6Aは、本発明の第2の実施形態に係るPLL回路の構成を示すブロック図である。上記第1の実施形態に係る電圧制御発振器は、主に、図6Aに示すようなPLL回路で用いられる。図6Aにおいて、PLL回路300は、位相比較器301と、ループフィルタ302と、電圧制御発振器303と、分周器304とを備える。PLL回路は、所望とされる周波数に発振周波数を固定(ロック)する回路である。電圧制御発振器303は、第1の実施形態に係る電圧制御発振器と同様である。位相比較器301は、入力される基準信号の位相と電圧制御発振器303の出力信号を分周器304で分周した信号の位相とを比較する。位相比較器301の出力信号は、ループフィルタ302に入力される。ループフィルタ302は、位相比較器301の出力信号を直流成分に変換して、電圧制御発振器303に入力する。ループフィルタ302から出力される信号は、電圧制御発振器303の制御電圧端子181に制御電圧Vtとして入力される。これによって、電圧制御発振器303からは、所望の周波数が出力されることとなる。
(Second Embodiment)
FIG. 6A is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit according to the second embodiment of the present invention. The voltage controlled oscillator according to the first embodiment is mainly used in a PLL circuit as shown in FIG. 6A. 6A, the PLL circuit 300 includes a phase comparator 301, a loop filter 302, a voltage controlled oscillator 303, and a frequency divider 304. The PLL circuit is a circuit that fixes (locks) the oscillation frequency to a desired frequency. The voltage controlled oscillator 303 is the same as the voltage controlled oscillator according to the first embodiment. The phase comparator 301 compares the phase of the input reference signal with the phase of the signal obtained by dividing the output signal of the voltage controlled oscillator 303 by the frequency divider 304. The output signal of the phase comparator 301 is input to the loop filter 302. The loop filter 302 converts the output signal of the phase comparator 301 into a DC component and inputs it to the voltage controlled oscillator 303. A signal output from the loop filter 302 is input to the control voltage terminal 181 of the voltage controlled oscillator 303 as the control voltage Vt. As a result, a desired frequency is output from the voltage controlled oscillator 303.

図6Bは、第2の実施形態における電圧制御発振器303の動作を示すフローチャートである。以下、図6Bを参照しながら、電圧制御発振器303の動作について説明する。なお、PLL回路300の動作が開始する時点において、可変容量回路150,160,170は、可変容量として動作しており、可変容量回路150,160,170には、制御電圧Vtが印加されているとする。   FIG. 6B is a flowchart showing the operation of the voltage controlled oscillator 303 in the second embodiment. Hereinafter, the operation of the voltage controlled oscillator 303 will be described with reference to FIG. 6B. Note that when the operation of the PLL circuit 300 starts, the variable capacitance circuits 150, 160, and 170 operate as variable capacitances, and the control voltage Vt is applied to the variable capacitance circuits 150, 160, and 170. And

まず、電圧制御発振器303の周波数制御部190は、PLL回路300から出力すべき所望の周波数を検知する(ステップS1)。この際、電圧制御発振器303の周波数制御部190は、PLL回路300がロックしている場合は、PLL回路300の出力信号の周波数を検波することによってステップS1の動作を行ってもよいし、所望の周波数を決定しPLL回路300に対して命令を伝える回路ブロックから検知することによってステップS1の動作を行ってもよい。   First, the frequency control unit 190 of the voltage controlled oscillator 303 detects a desired frequency to be output from the PLL circuit 300 (step S1). At this time, if the PLL circuit 300 is locked, the frequency control unit 190 of the voltage controlled oscillator 303 may perform the operation of step S1 by detecting the frequency of the output signal of the PLL circuit 300, or may be desired. The operation of step S1 may be performed by detecting the frequency from the circuit block that transmits the command to the PLL circuit 300.

次に、電圧制御発振器303の周波数制御部190は、ステップS1で検知したPLL回路300の出力すべき周波数に応じて電圧制御発振器303の使用するバンドを決定する(ステップS2)。   Next, the frequency control unit 190 of the voltage controlled oscillator 303 determines a band to be used by the voltage controlled oscillator 303 according to the frequency to be output from the PLL circuit 300 detected in step S1 (step S2).

次に、電圧制御発振器303の周波数制御部190は、決定したバンドに応じて、可変容量回路130において可変容量として使用する可変容量回路の並列数を決定する(ステップS3)。具体的には、電圧制御発振器303の周波数制御部190は、バンドと可変容量として使用する可変容量回路の並列数とを対応付けた表を予め記憶しており、それを参照して、可変容量として使用する可変容量回路の並列数を決定する。   Next, the frequency control unit 190 of the voltage controlled oscillator 303 determines the parallel number of variable capacitance circuits to be used as variable capacitances in the variable capacitance circuit 130 according to the determined band (step S3). Specifically, the frequency control unit 190 of the voltage controlled oscillator 303 stores in advance a table in which bands are associated with the parallel number of variable capacitance circuits used as variable capacitances. The parallel number of the variable capacitance circuit used as is determined.

ステップS3の後、PLL回路300は、当該所望の周波数となるように、発振周波数をロックする。電圧制御発振器303の周波数制御部190は、PLL回路300がロックしたら、電圧制御発振器303に入力される制御電圧Vtを検波する(ステップS4)。   After step S3, the PLL circuit 300 locks the oscillation frequency so that the desired frequency is obtained. When the PLL circuit 300 is locked, the frequency control unit 190 of the voltage controlled oscillator 303 detects the control voltage Vt input to the voltage controlled oscillator 303 (step S4).

次に、電圧制御発振器303は、検波した制御電圧Vtを基準電圧端子182に供給する基準電圧Vsとして、基準電圧Vs(=Vt)を基準電圧端子182に供給する(ステップS5)。   Next, the voltage controlled oscillator 303 supplies the reference voltage Vs (= Vt) to the reference voltage terminal 182 as the reference voltage Vs to which the detected control voltage Vt is supplied to the reference voltage terminal 182 (step S5).

最後に、電圧制御発振器303の周波数制御部190は、可変容量回路130のうち、可変容量として使用する可変容量回路のスイッチを制御電圧端子181に接続し、固定容量として使用する可変容量回路のスイッチを基準電圧端子182に接続するように、制御電圧Vswを周波数感度制御部180に入力する(ステップS6)。   Finally, the frequency control unit 190 of the voltage controlled oscillator 303 connects the switch of the variable capacitance circuit used as the variable capacitance of the variable capacitance circuit 130 to the control voltage terminal 181 to switch the variable capacitance circuit used as the fixed capacitance. Is connected to the reference voltage terminal 182 and the control voltage Vsw is input to the frequency sensitivity control unit 180 (step S6).

図7は、第2の実施形態による制御によって周波数特性が変化する様子を示す図である。この場合、図7に示すように、制御電圧Vtに対する発振周波数は、基準電圧Vsを中心として、Vs>Vtの範囲では低下し、Vs<Vtの範囲では高くなる。これによって、周波数感度を適切な値とすることができる。第2の実施形態では、基準電圧VsをPLL回路がロックした時の制御電圧Vtとしているので、可変容量回路の並列数を変える前後(ステップS6の動作が行われる前後)において、共振回路の全容量値は変わらない。なぜなら、固定容量として使用される可変容量回路および可変容量として使用される可変容量回路には、並列数が変わる前後で同じ制御電圧が入力されているからである。よって、PLL回路300が既にロックしている場合においても、その前後でPLL回路から出力される周波数は変化せず、所望の周波数がそのまま出力されることとなる。したがって、所望の周波数をそのまま出力しつつ、可変周波数範囲において周波数感度を同程度にすることができる電圧制御発振器が提供されることとなる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the frequency characteristic is changed by the control according to the second embodiment. In this case, as shown in FIG. 7, the oscillation frequency with respect to the control voltage Vt decreases with respect to the reference voltage Vs in the range of Vs> Vt, and increases in the range of Vs <Vt. Thereby, the frequency sensitivity can be set to an appropriate value. In the second embodiment, since the reference voltage Vs is the control voltage Vt when the PLL circuit is locked, before and after changing the parallel number of variable capacitance circuits (before and after the operation of step S6 is performed) The capacitance value does not change. This is because the same control voltage is input to the variable capacitance circuit used as the fixed capacitance and the variable capacitance circuit used as the variable capacitance before and after the parallel number is changed. Therefore, even when the PLL circuit 300 is already locked, the frequency output from the PLL circuit does not change before and after that, and the desired frequency is output as it is. Therefore, it is possible to provide a voltage controlled oscillator that can output the desired frequency as it is and can have the same frequency sensitivity in the variable frequency range.

このように、第2の実施形態に係るPLL回路において、上記制御方法を用いることによって、PLL回路がロックした後でも出力周波数を変えることなく、周波数感度を変化させることができ、適切な周波数感度とすることができる。   As described above, in the PLL circuit according to the second embodiment, by using the control method, the frequency sensitivity can be changed without changing the output frequency even after the PLL circuit is locked. It can be.

なお、第2の実施形態では、分周器304を用いることとしたが、必ずしも分周器に限定されるものではなく、ミキサーを用いてもよいし、分周器とミキサーとを用いてもよい。   In the second embodiment, the frequency divider 304 is used. However, the frequency divider 304 is not necessarily limited to the frequency divider, and a mixer may be used, or a frequency divider and a mixer may be used. Good.

(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態に係る電圧制御発振器で用いられる可変容量回路の構成を示す回路図である。図8に示す可変容量回路200は、図1の電圧制御発振器100の可変容量回路130として用いられる。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a variable capacitance circuit used in the voltage controlled oscillator according to the third embodiment of the present invention. A variable capacitance circuit 200 shown in FIG. 8 is used as the variable capacitance circuit 130 of the voltage controlled oscillator 100 of FIG.

電圧制御発振器の周波数感度は可変容量素子の特性でほぼ決定されるため、使用する可変容量素子は、広い制御電圧範囲に渡って緩やかに容量変化する特性を有していることが望ましい。しかしながら、実際には、電圧制御発振器を半導体基板上に実現する際、線形性の高い可変容量素子を利用することが難しい。   Since the frequency sensitivity of the voltage controlled oscillator is substantially determined by the characteristics of the variable capacitance element, it is desirable that the variable capacitance element to be used has a characteristic that the capacitance changes gradually over a wide control voltage range. However, in practice, when implementing a voltage controlled oscillator on a semiconductor substrate, it is difficult to use a variable capacitance element having high linearity.

第1の実施形態に係る電圧制御発振器では、その周波数感度を線形と近似しているが、上記のように、使用する可変容量素子によっては、周波数感度が線形と近似できない場合がある。第3の実施形態に係る電圧制御発振器は、線形性の低い可変容量素子を用いた場合でも全てのバンドにおいて、所望とされる周波数近傍の周波数感度を同程度にすることができる電圧制御発振器に関する。   In the voltage controlled oscillator according to the first embodiment, the frequency sensitivity is approximated to linear, but as described above, the frequency sensitivity may not be approximated to linear depending on the variable capacitance element used. The voltage-controlled oscillator according to the third embodiment relates to a voltage-controlled oscillator that can make frequency sensitivities in the vicinity of a desired frequency the same in all bands even when a variable capacitance element with low linearity is used. .

図8において、可変容量回路200は、可変容量回路210(以下、可変容量回路Xという)と、可変容量回路220(以下、可変容量回路Yという)と、可変容量回路230(以下、可変容量回路Zという)と、高周波阻止用抵抗215,216,225,226,235,236と、基準電圧制御部240と、制御電圧端子250と、制御電圧端子115とを含む。制御電圧端子115は、第1の実施形態に係る制御電圧端子115と同じ役割を果たす。可変容量回路X,Y,Zは、それぞれ並列に接続されている。   In FIG. 8, a variable capacitance circuit 200 includes a variable capacitance circuit 210 (hereinafter referred to as variable capacitance circuit X), a variable capacitance circuit 220 (hereinafter referred to as variable capacitance circuit Y), and a variable capacitance circuit 230 (hereinafter referred to as variable capacitance circuit). Z), high frequency blocking resistors 215, 216, 225, 226, 235, 236, a reference voltage control unit 240, a control voltage terminal 250, and a control voltage terminal 115. The control voltage terminal 115 plays the same role as the control voltage terminal 115 according to the first embodiment. The variable capacitance circuits X, Y, and Z are connected in parallel.

可変容量回路Xは、可変容量素子211,212と、DCカット用容量性素子213,214とを有する。可変容量素子211と可変容量素子212とは、直列に接続されている。可変容量素子211と可変容量素子212との直列回路の両端には、直流成分を阻止するために、DCカット用容量性素子213,214が直列に接続されている。DCカット用容量性素子213、可変容量素子211、可変容量素子212、DCカット用容量性素子214が順に接続された直列回路によって、可変容量回路Xが構成される。   The variable capacitance circuit X includes variable capacitance elements 211 and 212 and DC cut capacitive elements 213 and 214. The variable capacitance element 211 and the variable capacitance element 212 are connected in series. DC cut capacitive elements 213 and 214 are connected in series at both ends of the series circuit of the variable capacitance element 211 and the variable capacitance element 212 in order to block a direct current component. A variable capacitance circuit X is configured by a series circuit in which a DC cut capacitive element 213, a variable capacitive element 211, a variable capacitive element 212, and a DC cut capacitive element 214 are connected in order.

可変容量回路Yは、可変容量素子221,222と、DCカット用容量性素子223,224とを有する。可変容量素子221と可変容量素子222とは、直列に接続されている。可変容量素子221と可変容量素子222との直列回路の両端には、直流成分を阻止するために、DCカット用容量性素子223,224が直列に接続されている。DCカット用容量性素子223、可変容量素子221、可変容量素子222、DCカット用容量性素子224が順に接続された直列回路によって、可変容量回路Yが構成される。   The variable capacitance circuit Y includes variable capacitance elements 221 and 222 and DC cut capacitive elements 223 and 224. The variable capacitance element 221 and the variable capacitance element 222 are connected in series. DC cut capacitive elements 223 and 224 are connected in series to both ends of the series circuit of the variable capacitance element 221 and the variable capacitance element 222 in order to block a direct current component. The variable capacitance circuit Y is configured by a series circuit in which the DC cut capacitive element 223, the variable capacitive element 221, the variable capacitive element 222, and the DC cut capacitive element 224 are sequentially connected.

可変容量回路Zは、可変容量素子231,232と、DCカット用容量性素子233,234とを有する。可変容量素子231と可変容量素子232とは、直列に接続されている。可変容量素子231と可変容量素子232との直列回路の両端には、直流成分を阻止するために、DCカット用容量性素子233,234が直列に接続されている。DCカット用容量性素子233、可変容量素子231、可変容量素子232、DCカット用容量性素子234が順に接続された直列回路によって、可変容量回路Zが構成される。   The variable capacitance circuit Z includes variable capacitance elements 231 and 232 and DC cut capacitive elements 233 and 234. The variable capacitance element 231 and the variable capacitance element 232 are connected in series. DC cut capacitive elements 233 and 234 are connected in series at both ends of the series circuit of the variable capacitance element 231 and the variable capacitance element 232 in order to block a direct current component. The variable capacitance circuit Z is configured by a series circuit in which the DC-cut capacitive element 233, the variable-capacitance element 231, the variable-capacitance element 232, and the DC-cut capacitive element 234 are sequentially connected.

可変容量素子211,212,221,222,231,232は、たとえば、CMOSプロセスで用いられるゲート容量を利用した可変容量素子である。   The variable capacitance elements 211, 212, 221, 222, 231, 232 are variable capacitance elements using a gate capacitance used in, for example, a CMOS process.

可変容量回路Xにおける可変容量素子211と可変容量素子212との接続点、可変容量回路Yにおける可変容量素子221と可変容量素子222との接続点、可変容量回路Zにおける可変容量素子231と可変容量素子232との接続点には、制御電圧端子250が接続されている。   A connection point between the variable capacitance element 211 and the variable capacitance element 212 in the variable capacitance circuit X, a connection point between the variable capacitance element 221 and the variable capacitance element 222 in the variable capacitance circuit Y, and the variable capacitance element 231 and the variable capacitance in the variable capacitance circuit Z. A control voltage terminal 250 is connected to a connection point with the element 232.

また、可変容量回路Xにおける可変容量素子211とDCカット用容量性素子213との接続点と、可変容量素子212とDCカット用容量性素子214との接続点とは、それぞれ高周波阻止用抵抗215,216を介して、基準電圧制御部240の第1の出力に接続されている。   In the variable capacitance circuit X, the connection point between the variable capacitance element 211 and the DC cut capacitive element 213 and the connection point between the variable capacitance element 212 and the DC cut capacitive element 214 are respectively a high frequency blocking resistor 215. , 216 are connected to the first output of the reference voltage control unit 240.

可変容量回路Yにおける可変容量素子221とDCカット用容量性素子223との接続点と、可変容量素子222とDCカット用容量性素子224との接続点とは、それぞれ高周波阻止用抵抗225,226を介して、基準電圧制御部240の第2の出力に接続されている。   In the variable capacitance circuit Y, the connection point between the variable capacitance element 221 and the DC cut capacitive element 223 and the connection point between the variable capacitance element 222 and the DC cut capacitive element 224 are the high frequency blocking resistors 225 and 226, respectively. Is connected to the second output of the reference voltage controller 240.

可変容量回路Zにおける可変容量素子231とDCカット用容量性素子233との接続点と、可変容量素子232とDCカット用容量性素子234との接続点とは、それぞれ高周波阻止用抵抗235,236を介して、基準電圧制御部240の第3の出力に接続されている。また、制御電圧端子115は、基準電圧制御部240の入力端子に接続されている。   In the variable capacitance circuit Z, a connection point between the variable capacitance element 231 and the DC cut capacitive element 233 and a connection point between the variable capacitance element 232 and the DC cut capacitive element 234 are the high frequency blocking resistors 235 and 236, respectively. Is connected to the third output of the reference voltage control unit 240. The control voltage terminal 115 is connected to the input terminal of the reference voltage control unit 240.

以下、第3の実施形態に係る電圧制御発振器の動作について説明する。
線形性の低い可変容量素子を用いた場合でも、その線形性を改善し周波数感度を平均化することができる方法は、「滝波浩二(Koji Takinami)他、“ア ワイド チューニング レンジ エルシーブイシーオー フォー ファイブギガヘルツ ワイヤレス ラン ユージング ア チューニング センセティビティ リニアライゼイション テクニック(A WIDE TUNING RANGE LC−VCO FOR 5GHZ WIRELESS LAN USING A TUNING SENSITIVITY LINEARIZATION TECHNIQUE)”、2003 アジアパシフィック マイクロウエーブ カンファレンス(2003 Asia−Pacific Microwave Conference)」や、特開2004−147310号公報に既に記載されている。
The operation of the voltage controlled oscillator according to the third embodiment will be described below.
Even when a variable capacitance element with low linearity is used, the method that can improve the linearity and average the frequency sensitivity is described in “Koji Takinami et al.,“ A Wide Tuning Range. gigahertz wireless Lan Yujingu A tuning Sense tee Activity linearization technique (A WIDE tUNING RANGE LC-VCO FOR 5GHZ wIRELESS LAN USING A tUNING SENSITIVITY lINEARIZATION tECHNIQUE) ", 2003 Asia Pacific microwave Conference (2003 Asia-Pacific microwave Conference)" and, JP 2004-147310 A It has already been described in the broadcast.

図9A〜図9Bは、従来の方式の課題を説明するための図である。図9に示すように、従来の方式では、周波数感度を平均化することは可能であるが、バンド間の周波数感度を同程度に揃えることができないという課題があった。図9Aは、発振周波数が最も高いバンド(バンドH)の可変容量特性を示す。図9Bは、発振周波数が最も低いバンド(バンドL)の可変容量特性を示す。図9A、図9Bにおいて、横軸は制御電圧Vt、縦軸は共振回路の全容量値に対する可変容量回路の容量変化量の比率を示しており、実線は複数の可変容量回路の可変容量特性、破線はその合計の可変容量特性を示している。図9Cにおいて、横軸は制御電圧Vt、縦軸は発振周波数を示して示しており、実線は発振周波数特性、破線は制御電圧Vtの可変範囲の中点近傍の周波数感度を示している。図9Cに示すような周波数感度を示すのは、上記しているように、図9A、図9Bに示すように周波数が高いバンドHと比べて周波数が低いバンドLでは、共振回路の全容量値に対する可変容量回路の容量変化量の比率が低くなるためである。このように、周波数感度の線形性を改善した場合でも、図9Cに示すように、バンド間の周波数感度を同程度に揃えることができない。   9A to 9B are diagrams for explaining the problems of the conventional method. As shown in FIG. 9, in the conventional method, it is possible to average the frequency sensitivity, but there is a problem that the frequency sensitivity between bands cannot be equalized. FIG. 9A shows the variable capacitance characteristics of the band (band H) having the highest oscillation frequency. FIG. 9B shows the variable capacitance characteristics of the band (band L) having the lowest oscillation frequency. 9A and 9B, the horizontal axis indicates the control voltage Vt, the vertical axis indicates the ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacitance value of the resonance circuit, and the solid line indicates the variable capacitance characteristics of the plurality of variable capacitance circuits. The broken line indicates the total variable capacitance characteristic. In FIG. 9C, the horizontal axis indicates the control voltage Vt, the vertical axis indicates the oscillation frequency, the solid line indicates the oscillation frequency characteristic, and the broken line indicates the frequency sensitivity near the midpoint of the variable range of the control voltage Vt. As described above, the frequency sensitivity as shown in FIG. 9C is the total capacitance value of the resonance circuit in the band L having a lower frequency than the band H having a higher frequency as shown in FIGS. 9A and 9B. This is because the ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit with respect to is reduced. Thus, even when the linearity of the frequency sensitivity is improved, the frequency sensitivity between the bands cannot be equalized as shown in FIG. 9C.

第3の実施形態では、基準電圧制御部240を用いて、基準電圧制御部240から出力される電圧を、制御電圧端子115に入力される制御電圧Vctrlを用いて、高周波スイッチ回路110の切り換えに同期させることで、バンド間の周波数感度を同程度にすることができる。   In the third embodiment, the reference voltage control unit 240 is used to switch the voltage output from the reference voltage control unit 240 to the high frequency switch circuit 110 using the control voltage Vctrl input to the control voltage terminal 115. By synchronizing, the frequency sensitivity between bands can be made comparable.

可変容量回路X、可変容量回路Y、可変容量回路Zに基準電圧制御部240から出力される電圧は、それぞれVref、Vref−Vy、Vref−Vzとする。なお、Vy<Vzとする。   The voltages output from the reference voltage control unit 240 to the variable capacitance circuit X, the variable capacitance circuit Y, and the variable capacitance circuit Z are Vref, Vref−Vy, and Vref−Vz, respectively. Note that Vy <Vz.

ここで、Vz=2×Vyとすると、基準電圧制御部240からは電圧Vyだけ異なる3つの基準電圧が出力され、それぞれ可変容量回路Xの可変容量素子211および可変容量素子212と、可変容量回路Yの可変容量素子221および可変容量素子222と、可変容量回路Zの可変容量素子231および可変容量素子232とに印加される。   Here, assuming that Vz = 2 × Vy, three reference voltages that differ by the voltage Vy are output from the reference voltage control unit 240, and each of the variable capacitance element 211 and the variable capacitance element 212 of the variable capacitance circuit X, and the variable capacitance circuit The variable capacitance element 221 and the variable capacitance element 222 of Y, and the variable capacitance element 231 and the variable capacitance element 232 of the variable capacitance circuit Z are applied.

基準電圧をVrefとした場合、各可変容量素子の容量が、制御電圧Vth近傍で変化すると仮定すると、可変容量回路X、可変容量回路Y、可変容量回路Zの容量値は、制御電圧Vtに対して図10Aの実線に示すように変化する。図10A、図10B、図10Cの横軸は制御電圧Vt、縦軸は共振回路の全容量値に対する可変容量回路の容量変化量の比率を示しており、実線は可変容量回路X、可変容量回路Y、可変容量回路Zの可変容量特性、破線はその合計の可変容量特性を示している。したがって、可変容量回路X、可変容量回路Y、可変容量回路Zの全容量値は、図10Aに破線で示すように制御電圧Vtに対して緩やかに変化し、その結果、広い制御電圧範囲にわたって周波数感度を平均化することができる。   When the reference voltage is Vref, assuming that the capacitance of each variable capacitance element changes in the vicinity of the control voltage Vth, the capacitance values of the variable capacitance circuit X, the variable capacitance circuit Y, and the variable capacitance circuit Z are relative to the control voltage Vt. As shown by the solid line in FIG. 10A. 10A, 10B, and 10C, the horizontal axis indicates the control voltage Vt, the vertical axis indicates the ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacitance value of the resonance circuit, and the solid lines indicate the variable capacitance circuit X and the variable capacitance circuit. Y, the variable capacitance characteristics of the variable capacitance circuit Z, and the broken line indicate the total variable capacitance characteristics. Therefore, the total capacitance values of the variable capacitance circuit X, the variable capacitance circuit Y, and the variable capacitance circuit Z change gently with respect to the control voltage Vt as shown by the broken line in FIG. 10A, and as a result, the frequency over a wide control voltage range. Sensitivity can be averaged.

図10Aは、発振周波数が最も高いバンドであるバンドHの場合の可変容量特性を示す図である。図10Bは、発振周波数が中間となるバンドMの場合の可変容量特性を示す図である。図10Cは、発振周波数が最も低いバンドであるバンドLの場合の可変容量特性を示す図である。ここで、図10A,B,Cに示すバンドH、バンドM、バンドLの周波数感度をそれぞれKh、Km、Klとする。   FIG. 10A is a diagram showing variable capacitance characteristics in the case of band H, which is the band with the highest oscillation frequency. FIG. 10B is a diagram illustrating variable capacitance characteristics in the case of the band M in which the oscillation frequency is intermediate. FIG. 10C is a diagram illustrating a variable capacitance characteristic in the case of the band L, which is the band with the lowest oscillation frequency. Here, the frequency sensitivities of the bands H, M, and L shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C are Kh, Km, and Kl, respectively.

発振周波数が最も高いバンドであるバンドHにおいては、基準電圧制御部240は、出力する電圧Vref、Vref−Vy、Vref−Vzを制御して、制御電圧Vtに対する可変容量回路200の容量変化を緩やかにすることで、周波数感度Khを線形化する。例えば、可変容量回路200が図8に示すように3つの可変容量回路X、Y、Zで構成される場合、基準電圧制御部240から出力される電圧は、Vref>Vref−Vy>Vref−Vzとなる。このとき、その電圧が3つの中で中間の値となるVref−Vyを制御電圧Vtの可変範囲の中点であるVmとすることによって、Vmを中心として周波数感度を線形化することができる。   In the band H, which is the band with the highest oscillation frequency, the reference voltage control unit 240 controls the output voltages Vref, Vref−Vy, and Vref−Vz to moderate the capacitance change of the variable capacitance circuit 200 with respect to the control voltage Vt. Thus, the frequency sensitivity Kh is linearized. For example, when the variable capacitance circuit 200 includes three variable capacitance circuits X, Y, and Z as shown in FIG. 8, the voltage output from the reference voltage control unit 240 is Vref> Vref−Vy> Vref−Vz. It becomes. At this time, by setting Vref−Vy, which has an intermediate value among the three voltages, to Vm, which is the midpoint of the variable range of the control voltage Vt, the frequency sensitivity can be linearized around Vm.

一方、発振周波数が最も低いバンドであるバンドLにおいては、基準電圧制御部240は、Vmを中心として、周波数感度KlがバンドHの周波数感度Khと同程度となるようにする。バンドLの共振回路の全容量値に対する可変容量回路の容量変化量の比率は、図9Cに示すようにバンドHと比較すると小さくなる。そこで、例えば、図10Cに示すように、Vref−Vyの電圧をバンドHと同じ値とし、VyおよびVzをバンドHの場合より小さい値にする。つまり、可変容量回路X、可変容量回路Y、可変容量回路Zの容量が急峻に変化する領域を、バンドHと比較して、Vref−Vy近傍に集める。これによって、全ての制御電圧Vtの範囲ではないが、Vref−Vy近傍、つまり制御電圧Vtの変化範囲の中心であるVm近傍での周波数感度を高くし、周波数感度をバンドHと同程度にすることができる。   On the other hand, in the band L, which is the lowest oscillation frequency band, the reference voltage control unit 240 makes the frequency sensitivity Kl approximately equal to the frequency sensitivity Kh of the band H with Vm as the center. The ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacitance value of the resonance circuit of the band L is smaller than that of the band H as shown in FIG. Therefore, for example, as shown in FIG. 10C, the voltage of Vref−Vy is set to the same value as that of band H, and Vy and Vz are set to values smaller than those of band H. That is, the regions where the capacitances of the variable capacitance circuit X, the variable capacitance circuit Y, and the variable capacitance circuit Z change sharply are collected in the vicinity of Vref−Vy as compared with the band H. This increases the frequency sensitivity in the vicinity of Vref−Vy, that is, in the vicinity of Vm, which is the center of the change range of the control voltage Vt, but not in the range of all the control voltages Vt. be able to.

また、発振周波数が中間であるバンドMにおいては、基準電圧制御部240は、バンドLの場合と同様に、Vmを中心として、周波数感度KmがバンドHの周波数感度Khと同程度となるようにする。バンドMの共振回路の全容量値に対する可変容量回路の容量変化量の比率は、図9Cに示すようにバンドHとバンドLとの間の値となる。そこで、例えば、図10Bに示すように、Vref−Vyの電圧VmをバンドHと同じ値とし、VyおよびVzをバンドHとバンドLの間の値にする。これによって、全ての制御電圧Vtの範囲ではないが、バンドHより狭く、バンドLよりも広い範囲でVref−Vy近傍、つまり制御電圧Vtの変化範囲の中心であるVm近傍での周波数感度を高くし、周波数感度をバンドHと同程度にすることができる。   Further, in the band M in which the oscillation frequency is intermediate, the reference voltage control unit 240 is set so that the frequency sensitivity Km is about the same as the frequency sensitivity Kh of the band H around Vm as in the case of the band L. To do. The ratio of the capacitance change amount of the variable capacitance circuit to the total capacitance value of the resonance circuit of the band M is a value between the band H and the band L as shown in FIG. 9C. Therefore, for example, as shown in FIG. 10B, the voltage Vm of Vref−Vy is set to the same value as that of the band H, and Vy and Vz are set to values between the band H and the band L. As a result, the frequency sensitivity in the vicinity of Vref−Vy, that is, in the vicinity of Vm, which is the center of the change range of the control voltage Vt, is high in a range narrower than the band H and wider than the band L, although not in the entire control voltage Vt range. In addition, the frequency sensitivity can be set to the same level as that of the band H.

つまり、図11に示すように、基準電圧制御部240は、発振周波数が最も高いバンドHでは、可変容量素子の容量変化を制御電圧Vtに対して緩やかに変化させ、広い制御電圧範囲にわたって周波数感度Khを平均化し、発振周波数が低くなるバンドでは、周波数感度を平均化するのではなく、Vm近傍で周波数感度が最も高いバンドの周波数感度Khと同程度となるように、出力するVref、Vy、Vzを制御する。   That is, as shown in FIG. 11, in the band H where the oscillation frequency is the highest, the reference voltage control unit 240 gradually changes the capacitance change of the variable capacitance element with respect to the control voltage Vt, and the frequency sensitivity over a wide control voltage range. In the band where Kh is averaged and the oscillation frequency is low, the frequency sensitivity is not averaged, but the output Vref, Vy, and so on are equal to the frequency sensitivity Kh of the band having the highest frequency sensitivity near Vm. Vz is controlled.

以上に示した一連の動作を実現するために、基準電圧制御部240は、高周波スイッチ回路110の制御電圧端子115に入力する制御電圧Vctrlに応じて、基準電圧制御部240から出力されるVref、Vref−Vy、Vref−Vzの値を決定する。この決定は、たとえば、予め記憶されている制御電圧VctrlとVref、Vref−Vy、Vref−Vzとの対応表を参照することによって基準電圧制御部240によってなされればよい。つまり、バンドを切り換える時に、基準電圧制御部240は、使用するバンドを制御電圧端子115に入力する制御電圧Vctrlで特定し、高周波スイッチ回路110と同期して、バンドを切り換えた時に周波数感度が所望の値となるように、可変容量回路に印加するVref、Vref−Vy、Vref−Vzを調整して出力するようにすればよい。これにより、制御電圧Vtの近傍で、全てのバンドの周波数感度を同程度にすることができる。このように、全てのバンドの周波数感度を同程度にすることで、位相雑音を抑制することができる。なぜなら、周波数感度が高いと、Vtに乗ってくる雑音成分による位相雑音劣化の影響が大きくなってしまうからである。   In order to realize the series of operations described above, the reference voltage control unit 240 outputs Vref output from the reference voltage control unit 240 according to the control voltage Vctrl input to the control voltage terminal 115 of the high-frequency switch circuit 110, The values of Vref−Vy and Vref−Vz are determined. This determination may be made by the reference voltage control unit 240 by referring to a correspondence table of the control voltage Vctrl and Vref, Vref−Vy, Vref−Vz stored in advance, for example. That is, when switching the band, the reference voltage control unit 240 specifies the band to be used by the control voltage Vctrl input to the control voltage terminal 115, and the frequency sensitivity is desired when the band is switched in synchronization with the high frequency switch circuit 110. Vref, Vref−Vy, and Vref−Vz applied to the variable capacitance circuit may be adjusted so as to be output so that the value becomes. As a result, the frequency sensitivities of all the bands can be made similar in the vicinity of the control voltage Vt. Thus, phase noise can be suppressed by setting the frequency sensitivities of all bands to the same level. This is because if the frequency sensitivity is high, the influence of phase noise degradation due to noise components riding on Vt becomes large.

なお、第3の実施形態では、可変容量回路200を3つの可変容量回路X、Y、Zで構成する場合、基準電圧制御部240から出力される電圧の中で中間の値となるVref−Vyを制御電圧Vtの可変範囲の中点であるVmとしたが、必ずしもVref−VyはVmに限定されるものではなく、任意の電圧でもよい。この場合でも、上記と同様の効果が得られる。例えば、第2の実施形態に示したように、可変容量回路200を使用した電圧制御発振器100がPLL回路300で用いられる場合、PLL回路300がロックした時の電圧制御発振器100に入力される制御電圧Vtを検波し、検波した制御電圧VtをVref−Vyと定義してもよい。この場合、周波数感度は、PLL回路300がロックした時の周波数を中心として、各バンドの周波数感度を同程度にすることができる。これにより、PLL回路300がロックした後でも出力周波数を変えることなく、周波数感度を変化させることができ、適切な周波数感度とすることができる。   In the third embodiment, when the variable capacitance circuit 200 is configured by three variable capacitance circuits X, Y, and Z, Vref−Vy which is an intermediate value among the voltages output from the reference voltage control unit 240. Is Vm which is the midpoint of the variable range of the control voltage Vt, but Vref−Vy is not necessarily limited to Vm, and may be any voltage. Even in this case, the same effect as described above can be obtained. For example, as shown in the second embodiment, when the voltage controlled oscillator 100 using the variable capacitance circuit 200 is used in the PLL circuit 300, the control input to the voltage controlled oscillator 100 when the PLL circuit 300 is locked. The voltage Vt may be detected, and the detected control voltage Vt may be defined as Vref−Vy. In this case, the frequency sensitivity of each band can be made the same level with the frequency when the PLL circuit 300 is locked as the center. Thereby, even after the PLL circuit 300 is locked, the frequency sensitivity can be changed without changing the output frequency, and an appropriate frequency sensitivity can be obtained.

なお、第3の実施形態では、可変容量回路200は可変容量回路X、可変容量回路Y、可変容量回路Zの3つの可変容量回路を並列接続して構成したが、必ずしも3つに限定されるものではなく、2並列、もしくは4並列以上の構成をとってもよい。すなわち、可変容量回路は、n個(nは2以上の自然数)あればよい。この場合、基準電圧制御部は、高周波スイッチ回路のスイッチング制御端子に入力されるスイッチング制御電圧と同期して、n個の可変容量回路の可変容量素子に印加する電圧を制御すればよい。いずれの場合でも、上記と同様の効果が得られる。   In the third embodiment, the variable capacitance circuit 200 is configured by connecting the three variable capacitance circuits of the variable capacitance circuit X, the variable capacitance circuit Y, and the variable capacitance circuit Z in parallel, but is not necessarily limited to three. Instead of this, a configuration of 2 parallels or 4 parallels or more may be adopted. That is, the number of variable capacitance circuits may be n (n is a natural number of 2 or more). In this case, the reference voltage control unit may control the voltage applied to the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits in synchronization with the switching control voltage input to the switching control terminal of the high frequency switch circuit. In either case, the same effect as described above can be obtained.

なお、第3の実施形態では、基準電圧制御部240は、制御電圧端子115に入力される制御電圧Vctrlに基づいてVref、Vref−Vy、Vref−Vzを調整することとしたが、必ずしも制御電圧Vctrlに基づいてVref、Vref−Vy、Vref−Vxを調整しなくてもよい。たとえば、基準電圧制御部240は、所望の周波数となるバンドを自ら決定して、制御電圧Vctrlを制御電圧端子115に出力し、決定したバンドに基づいて、周波数感度が同程度になるようにVref、Vref−Vy、Vref−Vzを調整してもよい。この場合でも、上記と同様の効果が得られる。   In the third embodiment, the reference voltage control unit 240 adjusts Vref, Vref−Vy, and Vref−Vz based on the control voltage Vctrl input to the control voltage terminal 115. It is not necessary to adjust Vref, Vref−Vy, and Vref−Vx based on Vctrl. For example, the reference voltage control unit 240 determines a band having a desired frequency by itself, outputs the control voltage Vctrl to the control voltage terminal 115, and based on the determined band, Vref , Vref−Vy, Vref−Vz may be adjusted. Even in this case, the same effect as described above can be obtained.

なお、第3の実施形態では、基準電圧制御部240から出力される電位差をVref、Vref−Vy、Vref−Vzとし、Vz=2×Vyとし、それぞれの電位差がVyと一定であるとしているが、異なる電位差を与えてもよいことは言うまでもない。この場合でも、上記と同様の効果が得られる。   In the third embodiment, the potential difference output from the reference voltage control unit 240 is Vref, Vref−Vy, Vref−Vz, Vz = 2 × Vy, and each potential difference is constant to Vy. Needless to say, different potential differences may be given. Even in this case, the same effect as described above can be obtained.

なお、第3の実施形態に係る電圧制御発振器は、第2の実施形態に係るPLL回路に用いられてもよい。この場合も、第2の実施形態と同様の効果が得られる。   Note that the voltage controlled oscillator according to the third embodiment may be used in the PLL circuit according to the second embodiment. In this case, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.

ここで、可変容量回路がn個ある場合に使用される基準電圧の好ましい例について説明しておく。nが奇数の場合、基準電圧制御部は、(n+1)/2番目の基準電圧を制御電圧Vtの変化範囲の中点の電圧とするとよい。また、nが偶数の場合、基準電圧制御部は、n/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を制御電圧Vtの変化範囲の中点の電圧とするとよい。これにより、制御電圧Vtの中間の電圧を中心として、周波数感度を全てのバンドで揃えることができるという効果が生じる。   Here, a preferable example of the reference voltage used when there are n variable capacitance circuits will be described. When n is an odd number, the reference voltage control unit may set the (n + 1) / 2th reference voltage as the midpoint voltage of the change range of the control voltage Vt. When n is an even number, the reference voltage control unit assumes that the intermediate voltage between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage is the midpoint voltage of the control voltage Vt changing range. Good. As a result, there is an effect that the frequency sensitivity can be made uniform in all bands centering on the intermediate voltage of the control voltage Vt.

また、nが奇数の場合、基準電圧制御部は、(n+1)/2番目の基準電圧を発振周波数をフィードバック制御して発振周波数が固定されたときの制御電圧Vtの値にするとよい。また、nが偶数の場合、基準電圧制御部は、n/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を発振周波数をフィードバック制御して発振周波数が固定されたときの制御電圧Vtの値にするとよい。これにより、PLL回路が既にロックしている場合においても、その前後でPLL回路から出力される周波数は変化せず、所望の周波数がそのまま出力されるという効果が生じる。   When n is an odd number, the reference voltage control unit may set the (n + 1) / 2th reference voltage to the value of the control voltage Vt when the oscillation frequency is fixed by feedback control of the oscillation frequency. When n is an even number, the reference voltage control unit feedback-controls the oscillation frequency between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage, and the oscillation frequency is fixed. It is good to use the value of the control voltage Vt. Thereby, even when the PLL circuit is already locked, the frequency output from the PLL circuit does not change before and after that, and the desired frequency is output as it is.

なお、基準電圧制御部は、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしている場合、制御電圧Vtに対する発振周波数の変化の割合が制御電圧Vtにわたってほぼ一定になるように基準電圧を調整するとよい。また、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしている場合以外の状態では、基準電圧制御部は、n個の可変容量回路において、nが奇数の場合、(n+1)/2番目の基準電圧をロックした時の基準電圧Vtまたは中間の電圧の近傍において、制御電圧に対する発振周波数の変化の割合がスイッチング素子を全てオフにした場合と同程度となるように調整するとよい。また、同様の状態において、基準電圧制御部は、nが偶数の場合、n/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を、当該基準電圧または中間の電圧の近傍において、制御電圧に対する発振周波数の変化の割合がスイッチング素子を全てオフにした場合と同程度となるように調整するとよい。たとえば、基準電圧制御部は、使用するバンドに対応して、基準電圧を予め決めており、予め決められた基準電圧を出力することによって、制御電圧に対する発振周波数の変化の割合がスイッチング素子を全てオフにした場合と同程度となるように調整する。これにより、周波数感度が平均化される制御電圧の範囲が最大になるという効果が生じる。   The reference voltage control unit adjusts the reference voltage so that the rate of change of the oscillation frequency with respect to the control voltage Vt is substantially constant over the control voltage Vt when all the switching elements of the m high-frequency switch circuits are turned off. Good. Further, in a state other than when all of the switching elements of the m high-frequency switch circuits are off, the reference voltage control unit, when n is an odd number in the n variable capacitance circuits, is (n + 1) / 2nd. In the vicinity of the reference voltage Vt or the intermediate voltage when the reference voltage is locked, it is preferable to adjust so that the rate of change of the oscillation frequency with respect to the control voltage is approximately the same as when all the switching elements are turned off. Further, in the same state, when n is an even number, the reference voltage control unit calculates an intermediate voltage between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage as the reference voltage or the intermediate voltage. It is preferable to adjust so that the rate of change of the oscillation frequency with respect to the control voltage is approximately the same as when all the switching elements are turned off. For example, the reference voltage control unit predetermines the reference voltage corresponding to the band to be used, and by outputting the predetermined reference voltage, the ratio of the change in the oscillation frequency with respect to the control voltage is all the switching elements. Adjust to the same level as when turned off. This has the effect of maximizing the range of the control voltage where the frequency sensitivity is averaged.

なお、n個の可変容量回路のうち、n個の可変容量回路に入力される基準電圧を大きい順に並べたとき、k番目(kは、2以上n以下の自然数)の可変容量回路の可変容量素子に入力される基準電圧と、k−1番目の可変容量回路の可変容量素子に入力される基準電圧との差は、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオフしている場合が最大であり、m個の高周波スイッチ回路のスイッチング素子が全てオンしている場合が最小であり、m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオンまたは全てオフ以外の状態の場合は、最大と最小との間の値であるとよい。これにより、基準電圧制御部240から出力されるVref、Vref−Vy、Vref−Vzの範囲が限定されるので、その制御が容易となるという効果が生じる。   When the reference voltages input to the n variable capacitance circuits among the n variable capacitance circuits are arranged in descending order, the variable capacitance of the kth variable capacitance circuit (k is a natural number of 2 or more and n or less). The difference between the reference voltage input to the element and the reference voltage input to the variable capacitance element of the (k−1) th variable capacitance circuit is maximum when all the switching elements of the m high-frequency switch circuits are off. The minimum is when all the switching elements of the m high-frequency switch circuits are on, and the maximum and minimum when the switching elements of the m high-frequency switch circuits are all on or other than the off state. It should be a value between. Thereby, since the ranges of Vref, Vref−Vy, and Vref−Vz output from the reference voltage control unit 240 are limited, an effect of facilitating the control occurs.

(第4の実施形態)
図12は、本発明の第1〜第3の実施形態に係る電圧制御発振器を用いた無線通信機器400の構成を示すブロック図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication device 400 using the voltage controlled oscillator according to the first to third embodiments of the present invention.

図12において、無線通信機器400は、アンテナ401と、電力増幅器402と、変調器403と、スイッチ404と、低雑音増幅器405と、復調器406と、PLL回路407とを備える。   In FIG. 12, a wireless communication device 400 includes an antenna 401, a power amplifier 402, a modulator 403, a switch 404, a low noise amplifier 405, a demodulator 406, and a PLL circuit 407.

PLL回路407は、第1または第3の電圧制御発振器を用いた第2の実施形態に係るPLL回路である。   The PLL circuit 407 is a PLL circuit according to the second embodiment using the first or third voltage controlled oscillator.

無線通信機器400において、無線信号を送信する場合、変調器403は、PLL回路407から出力される所望の高周波信号をベースバンド変調信号で変調して出力する。変調器403から出力される高周波変調信号は、電力増幅器402によって増幅され、スイッチ404を介してアンテナ401から放射される。   When transmitting a wireless signal in the wireless communication device 400, the modulator 403 modulates a desired high-frequency signal output from the PLL circuit 407 with a baseband modulation signal and outputs the modulated signal. The high frequency modulation signal output from the modulator 403 is amplified by the power amplifier 402 and radiated from the antenna 401 via the switch 404.

無線信号を受信する場合、アンテナ401から受信された高周波変調信号は、スイッチ404を介して低雑音増幅器405に入力されて増幅され、復調器406に入力される。復調器406は、PLL回路407から出力される高周波信号によって、入力された高周波変調信号をベースバンド変調信号に復調する。   When a radio signal is received, the high frequency modulation signal received from the antenna 401 is input to the low noise amplifier 405 via the switch 404 and amplified, and then input to the demodulator 406. The demodulator 406 demodulates the input high frequency modulation signal into a baseband modulation signal using the high frequency signal output from the PLL circuit 407.

図12に示すように、電圧制御発振器を含むPLL回路407は、高周波信号を発生させる手段として必要不可欠な回路である。   As shown in FIG. 12, a PLL circuit 407 including a voltage controlled oscillator is an indispensable circuit as means for generating a high frequency signal.

なお、第4の実施形態では、無線通信機器400を図12に示すような構成としたが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、送信と受信とで異なるPLL回路を用いてもよいし、送信および受信で複数のPLL回路を用いてもよい。また、PLL回路が変調器を兼ねてもよい。   In the fourth embodiment, the wireless communication device 400 is configured as shown in FIG. 12, but is not necessarily limited to this configuration. For example, different PLL circuits may be used for transmission and reception, or a plurality of PLL circuits may be used for transmission and reception. The PLL circuit may also serve as the modulator.

なお、第1〜第4の実施形態では、各可変容量素子は、C−MOSプロセスで用いられるゲート容量が利用された可変容量素子であるとしてきたが、各可変容量素子は、他のタイプの可変容量素子であっても良く、その場合も上記と同様の効果を得ることができる。   In the first to fourth embodiments, each variable capacitor has been described as a variable capacitor using a gate capacitor used in the C-MOS process. However, each variable capacitor has other types. A variable capacitance element may be used, and in this case, the same effect as described above can be obtained.

なお、第1〜第4の実施形態では、発振トランジスタとしてMOSトランジスタを用いているとしたが、バイポーラトランジスタが用いられても良い。   In the first to fourth embodiments, the MOS transistor is used as the oscillation transistor. However, a bipolar transistor may be used.

以上のように、本発明によれば、広い周波数可変範囲を得るために複数のバンドを用いた場合であっても、全てのバンドにおいて、良好な位相雑音特性を有し、かつ周波数感度を同程度にすることができる電圧制御発振器、ならびにそれを用いたPLL回路、および無線通信機器を提供することができる。   As described above, according to the present invention, even when a plurality of bands are used in order to obtain a wide frequency variable range, all the bands have good phase noise characteristics and the same frequency sensitivity. It is possible to provide a voltage-controlled oscillator that can be reduced to a level, a PLL circuit using the oscillator, and a wireless communication device.

以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。   Although the present invention has been described in detail above, the above description is merely illustrative of the present invention in all respects and is not intended to limit the scope thereof. It goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明にかかる電圧制御発振器、ならびにそれを用いたPLL回路、および無線通信機器によれば、良好な位相雑音特性を有し、広い帯域にわたる周波数範囲を制御することができ、無線通信等の分野に有用である。   The voltage controlled oscillator according to the present invention, the PLL circuit using the voltage controlled oscillator, and the wireless communication device have good phase noise characteristics and can control a frequency range over a wide band. Useful for.

本発明の第1の実施形態における電圧制御発振器100の構成を示す回路図1 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage controlled oscillator 100 according to a first embodiment of the present invention. スイッチ153を制御電圧端子181側に接続し、スイッチ163,173を基準電圧端子182側に接続した場合の電圧制御発振器100の発振周波数を示すグラフA graph showing the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 100 when the switch 153 is connected to the control voltage terminal 181 side and the switches 163 and 173 are connected to the reference voltage terminal 182 side. バンド毎の周波数感度を同程度にする動作について説明するための図Diagram for explaining the operation to make the frequency sensitivity of each band the same level 可変容量回路130における可変容量回路の並列数をN=1とし、バンド数を16とした場合の発振周波数特性を示すグラフA graph showing the oscillation frequency characteristics when the parallel number of variable capacitance circuits in the variable capacitance circuit 130 is N = 1 and the number of bands is 16. 可変容量回路130の可変容量回路の並列数をN=5(可変容量回路A、B、C、D、E)とし、バンド数を16とした場合の発振周波数特性を示すグラフA graph showing oscillation frequency characteristics when the parallel number of variable capacitance circuits of the variable capacitance circuit 130 is N = 5 (variable capacitance circuits A, B, C, D, E) and the number of bands is 16. 可変容量回路130における可変容量回路の並列数をN=1とし、バンド数を16とした場合(図3Aに対応)の位相雑音特性を示すグラフThe graph which shows the phase noise characteristic when the parallel number of the variable capacity circuit in the variable capacity circuit 130 is N = 1 and the number of bands is 16 (corresponding to FIG. 3A). 可変容量回路130の可変容量回路の並列数をN=5とし、バンド数を16とした場合(図3Bに対応)の位相雑音特性を示すグラフThe graph which shows the phase noise characteristic when the parallel number of the variable capacity circuit of the variable capacity circuit 130 is N = 5 and the number of bands is 16 (corresponding to FIG. 3B). バンド毎の周波数感度を示すグラフGraph showing frequency sensitivity for each band 可変容量回路A〜Eを、可変容量として用いるか固定容量として用いるかの切り換え規則を示す表Table showing switching rules for using variable capacitance circuits A to E as variable capacitors or fixed capacitors 本発明の第2の実施形態に係るPLL回路の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the PLL circuit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態における電圧制御発振器303の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the voltage controlled oscillator 303 in the second embodiment. 第2の実施形態による制御によって周波数特性が変化する様子を示す図The figure which shows a mode that a frequency characteristic changes by control by 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る電圧制御発振器で用いられる可変容量回路の構成を示す回路図A circuit diagram showing composition of a variable capacity circuit used with a voltage controlled oscillator concerning a 3rd embodiment of the present invention. 従来の方式の課題を説明するための図Diagram for explaining the problems of the conventional method 従来の方式の課題を説明するための図Diagram for explaining the problems of the conventional method 従来の方式の課題を説明するための図Diagram for explaining the problems of the conventional method 第3の実施形態に係る電圧制御発振器による可変容量の容量値を説明するための図The figure for demonstrating the capacitance value of the variable capacity | capacitance by the voltage control oscillator which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る電圧制御発振器による可変容量の容量値を説明するための図The figure for demonstrating the capacitance value of the variable capacity | capacitance by the voltage control oscillator which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る電圧制御発振器による可変容量の容量値を説明するための図The figure for demonstrating the capacitance value of the variable capacity | capacitance by the voltage control oscillator which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る電圧制御発振器の発振周波数を示すグラフThe graph which shows the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator which concerns on 3rd Embodiment 本発明の第1〜第3の実施形態に係る電圧制御発振器を用いた無線通信機器400の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the radio | wireless communication apparatus 400 using the voltage control oscillator which concerns on the 1st-3rd embodiment of this invention. バンド切り換え機能を有する従来の電圧制御発振器500の構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of the conventional voltage controlled oscillator 500 which has a band switching function. 従来の電圧制御発振器において、発振周波数がシフトする様子を示す図A diagram showing how the oscillation frequency shifts in a conventional voltage-controlled oscillator 全発振周波数範囲に渡って、周波数感度を同程度にした場合の電圧制御発振器600の特性を示す図The figure which shows the characteristic of the voltage controlled oscillator 600 at the time of making frequency sensitivity the same over the whole oscillation frequency range. 広い周波数可変範囲において周波数感度を同程度にする改善方法を採用する従来の電圧制御発振器600の回路図Circuit diagram of a conventional voltage-controlled oscillator 600 that employs an improved method of making the frequency sensitivity comparable in a wide frequency variable range. 特許文献3に記載されている従来の電圧制御発振器700の構成を示す回路図A circuit diagram showing a configuration of a conventional voltage-controlled oscillator 700 described in Patent Document 3 特許文献3に記載されている従来の電圧制御発振器700の特性を示すグラフThe graph which shows the characteristic of the conventional voltage control oscillator 700 described in patent document 3

符号の説明Explanation of symbols

100,303 電圧制御発振器
101,102 インダクタ
103 電源端子
107,108 トランジスタ
109 電流源
110 高周波スイッチ回路
111,112 容量性素子
113,114 スイッチング素子
115 制御電圧端子
120 インダクタ回路
130,150,160,170,200,210,220,230 可変容量回路
140 負性抵抗回路
151,152,161,162,171,172,211,212,221,222,231,232 可変容量素子
153,163,173 スイッチ
180 周波数感度制御部
181 制御電圧端子
182 基準電圧端子
190 周波数制御部
213,214,223,224,233,234 DCカット用容量性素子
215,216,225,226,235,236 高周波阻止用抵抗
240 基準電圧制御部
250 制御電圧端子
300 PLL回路
301 位相比較器
302 ループフィルタ
304 分周器
400 無線通信機器
401 アンテナ
402 電力増幅器
403 変調器
404 スイッチ
405 低雑音増幅器
406 復調器
407 PLL回路
100, 303 Voltage controlled oscillator 101, 102 Inductor 103 Power supply terminal 107, 108 Transistor 109 Current source 110 High frequency switch circuit 111, 112 Capacitive element 113, 114 Switching element 115 Control voltage terminal 120 Inductor circuit 130, 150, 160, 170, 200, 210, 220, 230 Variable capacitance circuit 140 Negative resistance circuit 151, 152, 161, 162, 171, 172, 211, 212, 221, 222, 231, 232 Variable capacitance element 153, 163, 173 Switch 180 Frequency sensitivity Control unit 181 Control voltage terminal 182 Reference voltage terminal 190 Frequency control unit 213, 214, 223, 224, 233, 234 DC cut capacitive element 215, 216, 225, 226, 235, 236 High frequency blocking resistor 240 reference voltage control unit 250 control voltage terminal 300 PLL circuit 301 phase comparator 302 loop filter 304 frequency divider 400 wireless communication device 401 the antenna 402 power amplifier 403 modulator 404 switches 405 low noise amplifier 406 demodulator 407 PLL circuit

Claims (25)

高周波信号を発振するための差動回路で構成された電圧制御発振器であって、
インダクタを有するインダクタ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、発振周波数をフィードバック制御するために印加される制御電圧によって容量値が変化する可変容量素子をそれぞれ有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、容量性素子と、前記容量性素子に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、
前記m個の高周波スイッチ回路が有する前記スイッチング素子のオンオフを制御することによって、前記発振周波数のバンドをシフトさせる周波数制御部と、
使用する前記バンドに応じて、前記制御電圧に対する前記n個の可変容量回路全体の容量の変化率を調整する周波数感度制御部とを備え、
前記周波数感度制御部は、前記n個の可変容量回路における差動信号の仮想接地点に接続されている、電圧制御発振器。
A voltage controlled oscillator composed of a differential circuit for oscillating a high frequency signal,
An inductor circuit having an inductor;
N variable capacitance circuits (n is a natural number of 2 or more) each having a variable capacitance element that is connected in parallel to the inductor circuit and whose capacitance value changes according to a control voltage applied to feedback control the oscillation frequency;
M capacitors connected in parallel to the inductor circuit and having a capacitive element, a switching element connected to the capacitive element, and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element. A high-frequency switch circuit (m is a natural number of 1 or more);
A negative resistance circuit connected in parallel to the inductor circuit;
A frequency control unit that shifts a band of the oscillation frequency by controlling on / off of the switching element included in the m high-frequency switch circuits;
A frequency sensitivity control unit that adjusts the rate of change of the capacitance of the entire n variable capacitance circuits with respect to the control voltage according to the band to be used;
The frequency sensitivity control unit is a voltage controlled oscillator connected to a virtual ground point of a differential signal in the n variable capacitance circuits.
前記周波数制御部は、使用する前記バンドに応じて、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を前記高周波スイッチ回路のスイッチング制御端子に入力し、
前記周波数感度制御部は、前記スイッチング制御電圧に同期して、前記n個の可変容量回路における各前記可変容量素子の一方の端子に印加する電圧を、所定の基準電圧とするか前記制御電圧とするかを選択的に切り換える、請求項1に記載の電圧制御発振器。
The frequency control unit inputs a switching control voltage for controlling on / off of the switching element to a switching control terminal of the high-frequency switch circuit according to the band to be used,
The frequency sensitivity control unit uses a voltage applied to one terminal of each of the variable capacitance elements in the n variable capacitance circuits in synchronization with the switching control voltage as a predetermined reference voltage or the control voltage. The voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein the voltage controlled oscillator is selectively switched.
前記周波数感度制御部は、n個の周波数感度制御用スイッチング素子を含み、
各前記周波数感度制御用スイッチング素子は、前記n個の可変容量回路における各前記仮想接地点に接続されており、各前記可変容量回路に印加する電圧を、前記所定の基準電圧とするか前記制御電圧とするかを選択的に切り換える、請求項2に記載の電圧制御発振器。
The frequency sensitivity control unit includes n frequency sensitivity control switching elements,
Each of the frequency sensitivity control switching elements is connected to each of the virtual ground points in the n number of variable capacitance circuits, and the voltage applied to each of the variable capacitance circuits is set to the predetermined reference voltage or the control The voltage controlled oscillator according to claim 2, wherein the voltage controlled oscillator is selectively switched.
前記周波数感度制御部は、n−1個の周波数感度制御用スイッチング素子を含み、
各前記周波数感度制御用スイッチング素子は、n−1個の前記可変容量回路における各前記仮想接地点に接続されており、各前記可変容量回路に印加する電圧を、前記所定の基準電圧とするか前記制御電圧とするかを選択的に切り換え、
1個の前記可変容量回路の仮想接地点には、前記制御電圧が供給される、請求項2に記載の電圧制御発振器。
The frequency sensitivity control unit includes n-1 frequency sensitivity control switching elements,
Each of the frequency sensitivity control switching elements is connected to each of the virtual ground points in the n−1 variable capacitance circuits, and a voltage applied to each of the variable capacitance circuits is set as the predetermined reference voltage. Selectively switching the control voltage,
The voltage controlled oscillator according to claim 2, wherein the control voltage is supplied to a virtual ground point of one of the variable capacitance circuits.
前記基準電圧は、前記制御電圧の変化範囲の中点の電圧である、請求項3に記載の電圧制御発振器。   The voltage controlled oscillator according to claim 3, wherein the reference voltage is a voltage at a midpoint of a change range of the control voltage. 前記基準電圧は、前記制御電圧の変化範囲の中点の電圧である、請求項4に記載の電圧制御発振器。   The voltage controlled oscillator according to claim 4, wherein the reference voltage is a voltage at a midpoint of a change range of the control voltage. 前記基準電圧は、前記発振周波数をフィードバック制御して前記発振周波数が固定された時の前記制御電圧の値である、請求項3に記載の電圧制御発振器。   4. The voltage controlled oscillator according to claim 3, wherein the reference voltage is a value of the control voltage when the oscillation frequency is fixed by feedback control of the oscillation frequency. 前記基準電圧は、前記発振周波数をフィードバック制御して前記発振周波数が固定された時の前記制御電圧の値である、請求項4に記載の電圧制御発振器。   5. The voltage controlled oscillator according to claim 4, wherein the reference voltage is a value of the control voltage when the oscillation frequency is fixed by feedback control of the oscillation frequency. 前記周波数感度制御部は、前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオフしている場合、前記n個の可変容量回路の内、1個の前記可変容量回路に対してのみ前記制御電圧を印加し、残りのn−1個の前記可変容量回路に対しては前記基準電圧を印加するように、前記周波数感度制御用スイッチング素子を制御する、請求項3に記載の電圧制御発振器。   When the switching elements of the m high-frequency switch circuits are all turned off, the frequency sensitivity control unit controls the control voltage only for one of the n variable capacitance circuits. 4. The voltage controlled oscillator according to claim 3, wherein the frequency sensitivity control switching element is controlled so that the reference voltage is applied to the remaining n−1 variable capacitance circuits. 前記周波数感度制御部は、前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオフしている場合、前記n個の可変容量回路の内、1個の前記可変容量回路に対してのみ前記制御電圧を印加し、残りのn−1個の前記可変容量回路に対しては前記基準電圧を印加するように、前記周波数感度制御用スイッチング素子を制御する、請求項4に記載の電圧制御発振器。   When the switching elements of the m high-frequency switch circuits are all turned off, the frequency sensitivity control unit controls the control voltage only for one of the n variable capacitance circuits. 5. The voltage controlled oscillator according to claim 4, wherein the frequency sensitivity control switching element is controlled so that the reference voltage is applied to the remaining n−1 variable capacitance circuits. 前記周波数感度制御部は、前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオンしている場合、前記n個の可変容量回路全てに前記制御電圧が印加されるように、前記周波数感度制御用スイッチング素子を制御する、請求項3に記載の電圧制御発振器。   The frequency sensitivity control unit is configured to control the frequency sensitivity so that the control voltage is applied to all of the n variable capacitance circuits when all of the switching elements of the m high frequency switch circuits are turned on. The voltage controlled oscillator according to claim 3, wherein the voltage controlled oscillator controls a switching element. 前記周波数感度制御部は、前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオンしている場合、前記n個の可変容量回路全てに前記制御電圧が印加されるように、前記周波数感度制御用スイッチング素子を制御する、請求項4に記載の電圧制御発振器。   The frequency sensitivity control unit is configured to control the frequency sensitivity so that the control voltage is applied to all of the n variable capacitance circuits when all of the switching elements of the m high frequency switch circuits are turned on. The voltage controlled oscillator according to claim 4, wherein the voltage controlled oscillator controls a switching element. 前記周波数感度制御部は、前記周波数制御部によってシフトされる前記バンド毎に、各前記可変容量回路を可変容量として使用するか、それとも固定容量として使用するかを予め決めており、前記可変容量として使用する可変容量回路に対しては、前記制御信号を印加し、前記固定容量として使用する可変容量回路に対しては、所定の基準電圧を印加する、請求項1に記載の電圧制御発振器。   The frequency sensitivity controller determines in advance whether to use each variable capacitor circuit as a variable capacitor or a fixed capacitor for each band shifted by the frequency controller. The voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein the control signal is applied to a variable capacitance circuit to be used, and a predetermined reference voltage is applied to the variable capacitance circuit to be used as the fixed capacitance. 前記電圧制御発振器は、PLL回路に設けられており、PLL回路がロックしたときの制御電圧を前記所定の基準電圧とする、請求項13に記載の電圧制御発振器。   The voltage controlled oscillator according to claim 13, wherein the voltage controlled oscillator is provided in a PLL circuit, and a control voltage when the PLL circuit is locked is the predetermined reference voltage. 高周波信号を発振するための差動回路で構成された電圧制御発振器において、
インダクタを有するインダクタ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、可変容量素子を有し、直流成分を遮断するための阻止コンデンサをその両端に有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、
前記インダクタ回路と並列に接続され、容量性素子と、前記容量性素子に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、
前記m個の高周波スイッチ回路が有する前記スイッチング素子のオンオフを制御することによって、前記発振周波数のバンドをシフトさせる周波数制御部と、
前記n個の可変容量回路の可変容量素子の一方の端子に、発振周波数をフィードバック制御するための制御電圧を入力する制御端子と、
前記n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に、基準電圧を入力し、使用する前記バンドに応じて、前記基準電圧を調整して、前記制御電圧に対する発振周波数の変化の割合を調整する基準電圧制御部とを備える、電圧制御発振器。
In a voltage controlled oscillator composed of a differential circuit for oscillating a high frequency signal,
An inductor circuit having an inductor;
N (n is a natural number of 2 or more) variable capacitance circuits that are connected in parallel to the inductor circuit, have variable capacitance elements, and have blocking capacitors for blocking DC components at both ends;
M pieces having a capacitive element connected in parallel with the inductor circuit, a switching element connected to the capacitive element, and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element. A high-frequency switch circuit (m is a natural number of 1 or more);
A negative resistance circuit connected in parallel to the inductor circuit;
A frequency control unit that shifts a band of the oscillation frequency by controlling on / off of the switching element included in the m high-frequency switch circuits;
A control terminal for inputting a control voltage for feedback control of the oscillation frequency to one terminal of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits;
A reference voltage is input to the other terminal of the variable capacitance element of the n number of variable capacitance circuits, the reference voltage is adjusted according to the band to be used, and the rate of change in oscillation frequency with respect to the control voltage is determined. A voltage controlled oscillator comprising a reference voltage control unit to be adjusted.
前記基準電圧制御部は、前記高周波スイッチ回路のスイッチング制御端子に入力されるスイッチング制御電圧と同期して、前記n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に印加する基準電圧を制御する、請求項15に記載の電圧制御発振器。   The reference voltage control unit controls a reference voltage applied to the other terminal of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits in synchronization with a switching control voltage input to a switching control terminal of the high frequency switching circuit. The voltage controlled oscillator according to claim 15. 前記基準電圧制御部は、前記n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に入力される基準電圧の内、nが奇数の場合は(n+1)/2番目の基準電圧を前記制御電圧の変化範囲の中点の電圧とし、nが偶数の場合はn/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を前記制御電圧の変化範囲の中点の電圧とする、請求項16に記載の電圧制御発振器。   The reference voltage control unit determines (n + 1) / 2th reference voltage as the control voltage when n is an odd number among the reference voltages input to the other terminals of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits. In the case where n is an even number, an intermediate voltage between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage is used as the midpoint voltage of the control voltage change range. The voltage controlled oscillator according to claim 16. 前記基準電圧制御部は、前記n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に入力される基準電圧の内、nが奇数の場合は(n+1)/2番目の基準電圧を発振周波数をフィードバック制御して発振周波数が固定されたときの制御電圧の値にし、nが偶数の場合はn/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を発振周波数をフィードバック制御して発振周波数が固定されたときの制御電圧の値にする、請求項16に記載の電圧制御発振器。   The reference voltage control unit sets an oscillation frequency to (n + 1) / 2th reference voltage when n is an odd number among reference voltages input to the other terminals of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits. When the oscillation frequency is fixed by feedback control, the value of the control voltage is set. When n is an even number, the intermediate voltage between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage is set as the oscillation frequency. The voltage-controlled oscillator according to claim 16, wherein the control voltage is set to a value when the oscillation frequency is fixed by feedback control. 前記基準電圧制御部は、
前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオフしている場合、前記制御電圧に対する発振周波数の変化の割合が制御電圧にわたってほぼ一定になるように基準電圧を調整し、
前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオフしている場合以外の状態の場合、前記n個の可変容量回路において、nが奇数の場合は(n+1)/2番目の基準電圧を、nが偶数の場合はn/2番目の基準電圧と(n+2)/2番目の基準電圧との中間の電圧を、調整する、請求項16に記載の電圧制御発振器。
The reference voltage controller is
When all the switching elements of the m high frequency switch circuits are off, the reference voltage is adjusted so that the rate of change of the oscillation frequency with respect to the control voltage is substantially constant over the control voltage,
When the switching elements of the m high-frequency switch circuits are in a state other than when all the switching elements are off, in the n variable capacitance circuits, when n is an odd number, the (n + 1) / 2th reference voltage is The voltage controlled oscillator according to claim 16, wherein when n is an even number, an intermediate voltage between the n / 2th reference voltage and the (n + 2) / 2th reference voltage is adjusted.
前記n個の可変容量回路のうち、前記n個の可変容量回路に入力される基準電圧を大きい順に並べたとき、k番目(kは、2以上n以下の自然数)の可変容量回路の可変容量素子に入力される基準電圧と、k−1番目の可変容量回路の可変容量素子に入力される基準電圧との差は、
前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオフしている場合が最大であり、
前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオンしている場合が最小であり、
前記m個の高周波スイッチ回路の前記スイッチング素子が全てオンまたは全てオフ以外の状態の場合は、最大と最小との間の値である、請求項16に記載の電圧制御発振器。
When the reference voltages input to the n variable capacitance circuits among the n variable capacitance circuits are arranged in descending order, the variable capacitance of the kth (k is a natural number of 2 to n) variable capacitance circuit The difference between the reference voltage input to the element and the reference voltage input to the variable capacitance element of the (k−1) th variable capacitance circuit is
The maximum is when all of the switching elements of the m high-frequency switch circuits are off,
The case where all the switching elements of the m high-frequency switch circuits are on is the minimum,
The voltage controlled oscillator according to claim 16, wherein when all the switching elements of the m high frequency switch circuits are in a state other than on or all off, the voltage controlled oscillator has a value between a maximum and a minimum.
高周波信号を発振するための差動回路で構成された電圧制御発振器を備えるPLL回路であって、
前記電圧制御発振器は、
インダクタを有するインダクタ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、発振周波数をフィードバック制御するために印加される制御電圧によって容量値が変化する可変容量素子をそれぞれ有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、容量性素子と、前記容量性素子に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、
前記m個の高周波スイッチ回路が有する前記スイッチング素子のオンオフを制御することによって、前記発振周波数のバンドをシフトさせる周波数制御部と、
使用する前記バンドに応じて、前記制御電圧に対する前記n個の可変容量回路全体の容量の変化率を調整する周波数感度制御部とを備え、
前記周波数感度制御部は、前記n個の可変容量回路における差動信号の仮想接地点に接続されている、PLL回路。
A PLL circuit comprising a voltage controlled oscillator composed of a differential circuit for oscillating a high frequency signal,
The voltage controlled oscillator is:
An inductor circuit having an inductor;
N variable capacitance circuits (n is a natural number of 2 or more) each having a variable capacitance element that is connected in parallel to the inductor circuit and whose capacitance value changes according to a control voltage applied to feedback control the oscillation frequency;
M capacitors connected in parallel to the inductor circuit and having a capacitive element, a switching element connected to the capacitive element, and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element. A high-frequency switch circuit (m is a natural number of 1 or more);
A negative resistance circuit connected in parallel to the inductor circuit;
A frequency control unit that shifts a band of the oscillation frequency by controlling on / off of the switching element included in the m high-frequency switch circuits;
A frequency sensitivity control unit that adjusts the rate of change of the capacitance of the entire n variable capacitance circuits with respect to the control voltage according to the band to be used;
The frequency sensitivity control unit is a PLL circuit connected to a virtual ground point of a differential signal in the n variable capacitance circuits.
高周波信号を発振するための差動回路で構成された電圧制御発振器を備えるPLL回路であって、
前記電圧制御発振器は、
インダクタを有するインダクタ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、可変容量素子を有し、直流成分を遮断するための阻止コンデンサをその両端に有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、
前記インダクタ回路と並列に接続され、容量性素子と、前記容量性素子に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、
前記m個の高周波スイッチ回路が有する前記スイッチング素子のオンオフを制御することによって、前記発振周波数のバンドをシフトさせる周波数制御部と、
前記n個の可変容量回路の可変容量素子の一方の端子に、発振周波数をフィードバック制御するための制御電圧を入力する制御端子と、
前記n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に、基準電圧を入力し、使用する前記バンドに応じて、前記基準電圧を調整して、前記制御電圧に対する発振周波数の変化の割合を調整する基準電圧制御部とを備える、PLL回路。
A PLL circuit comprising a voltage controlled oscillator composed of a differential circuit for oscillating a high frequency signal,
The voltage controlled oscillator is:
An inductor circuit having an inductor;
N (n is a natural number of 2 or more) variable capacitance circuits that are connected in parallel to the inductor circuit, have variable capacitance elements, and have blocking capacitors for blocking DC components at both ends;
M pieces having a capacitive element connected in parallel with the inductor circuit, a switching element connected to the capacitive element, and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element. A high-frequency switch circuit (m is a natural number of 1 or more);
A negative resistance circuit connected in parallel to the inductor circuit;
A frequency control unit that shifts a band of the oscillation frequency by controlling on / off of the switching element included in the m high-frequency switch circuits;
A control terminal for inputting a control voltage for feedback control of the oscillation frequency to one terminal of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits;
A reference voltage is input to the other terminal of the variable capacitance element of the n number of variable capacitance circuits, the reference voltage is adjusted according to the band to be used, and the rate of change in oscillation frequency with respect to the control voltage is determined. A PLL circuit comprising a reference voltage control unit to be adjusted.
発振周波数を固定するためのPLL回路であって、
高周波信号を発振するための差動回路で構成さており、印加される制御電圧に応じて発振周波数を調整する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器が出力する高周波信号をフィードバックして、基準信号との位相差を比較し、前記電圧制御発振器に印加する前記制御電圧を調整するフィードバック制御電圧調整回路とを備え、
前記電圧制御発振器は、
インダクタを有するインダクタ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、発振周波数をフィードバック制御するための印加される制御電圧によって容量値が変化する可変容量素子をそれぞれ有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、容量性素子と、前記容量性素子に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、
発振周波数に応じて、前記高周波スイッチ回路のスイッチング素子をオンオフし、使用するバンドを決定する周波数制御部と、
前記n個の可変容量回路の仮想接地点に接続され、前記m個の高周波スイッチ回路が有する前記スイッチング素子がオンオフすることによって発振周波数がシフトするのに応じて、前記n個の可変容量回路における各前記可変容量素子の一方の端子に印加する電圧を、所定の基準電圧とするか前記制御電圧とするかを選択的に切り換える周波数感度制御部とを備え、
前記周波数感度制御部は、前記フィードバック制御電圧調整回路から出力される制御電圧を前記基準電圧とすることを特徴とする、PLL回路。
A PLL circuit for fixing an oscillation frequency,
A voltage-controlled oscillator that is composed of a differential circuit for oscillating a high-frequency signal and adjusts an oscillation frequency according to an applied control voltage;
A feedback control voltage adjustment circuit that feeds back a high-frequency signal output from the voltage-controlled oscillator, compares a phase difference with a reference signal, and adjusts the control voltage applied to the voltage-controlled oscillator;
The voltage controlled oscillator is:
An inductor circuit having an inductor;
N (n is a natural number greater than or equal to 2) variable capacitance circuits each having a variable capacitance element that is connected in parallel to the inductor circuit and whose capacitance value changes according to an applied control voltage for feedback control of the oscillation frequency;
M capacitors connected in parallel to the inductor circuit and having a capacitive element, a switching element connected to the capacitive element, and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element. A high-frequency switch circuit (m is a natural number of 1 or more);
A negative resistance circuit connected in parallel to the inductor circuit;
According to the oscillation frequency, the frequency control unit for turning on and off the switching element of the high-frequency switch circuit and determining a band to be used;
The n variable capacitance circuits are connected to virtual ground points of the n variable capacitance circuits, and the oscillation frequency shifts by turning on and off the switching elements of the m high frequency switch circuits. A frequency sensitivity control unit that selectively switches a voltage applied to one terminal of each of the variable capacitance elements to be a predetermined reference voltage or the control voltage;
The PLL circuit according to claim 1, wherein the frequency sensitivity control unit uses the control voltage output from the feedback control voltage adjustment circuit as the reference voltage.
高周波信号を発振するための差動回路で構成された電圧制御発振器を備える無線通信機器であって、
前記電圧制御発振器は、
インダクタを有するインダクタ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、発振周波数をフィードバック制御するために印加される制御電圧によって容量値が変化する可変容量素子をそれぞれ有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、容量性素子と、前記容量性素子に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、
前記m個の高周波スイッチ回路が有する前記スイッチング素子のオンオフを制御することによって、前記発振周波数のバンドをシフトさせる周波数制御部と、
使用する前記バンドに応じて、前記制御電圧に対する前記n個の可変容量回路全体の容量の変化率を調整する周波数感度制御部とを備え、
前記周波数感度制御部は、前記n個の可変容量回路における差動信号の仮想接地点に接続されている、無線通信機器。
A wireless communication device comprising a voltage-controlled oscillator configured with a differential circuit for oscillating a high-frequency signal,
The voltage controlled oscillator is:
An inductor circuit having an inductor;
N variable capacitance circuits (n is a natural number of 2 or more) each having a variable capacitance element that is connected in parallel to the inductor circuit and whose capacitance value changes according to a control voltage applied to feedback control the oscillation frequency;
M capacitors connected in parallel to the inductor circuit and having a capacitive element, a switching element connected to the capacitive element, and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element. A high-frequency switch circuit (m is a natural number of 1 or more);
A negative resistance circuit connected in parallel to the inductor circuit;
A frequency control unit that shifts a band of the oscillation frequency by controlling on / off of the switching element included in the m high-frequency switch circuits;
A frequency sensitivity control unit that adjusts the rate of change of the capacitance of the entire n variable capacitance circuits with respect to the control voltage according to the band to be used;
The frequency sensitivity control unit is a wireless communication device connected to a virtual ground point of a differential signal in the n variable capacitance circuits.
高周波信号を発振するための差動回路で構成された電圧制御発振器を備える無線通信機器であって、
前記電圧制御発振器は、
インダクタを有するインダクタ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続され、可変容量素子を有し、直流成分を遮断するための阻止コンデンサをその両端に有するn個(nは2以上の自然数)の可変容量回路と、
前記インダクタ回路と並列に接続され、容量性素子と、前記容量性素子に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのスイッチング制御電圧を入力するスイッチング制御端子とを有するm個(mは1以上の自然数)の高周波スイッチ回路と、
前記インダクタ回路に並列に接続される負性抵抗回路と、
前記m個の高周波スイッチ回路が有する前記スイッチング素子のオンオフを制御することによって、前記発振周波数のバンドをシフトさせる周波数制御部と、
前記n個の可変容量回路の可変容量素子の一方の端子に、発振周波数をフィードバック制御するための制御電圧を入力する制御端子と、
前記n個の可変容量回路の可変容量素子の他方の端子に、基準電圧を入力し、使用する前記バンドに応じて、前記基準電圧を調整して、前記制御電圧に対する発振周波数の変化の割合を調整する基準電圧制御部とを備える、無線通信機器。
A wireless communication device comprising a voltage-controlled oscillator configured with a differential circuit for oscillating a high-frequency signal,
The voltage controlled oscillator is:
An inductor circuit having an inductor;
N (n is a natural number of 2 or more) variable capacitance circuits that are connected in parallel to the inductor circuit, have variable capacitance elements, and have blocking capacitors for blocking DC components at both ends;
M pieces having a capacitive element connected in parallel with the inductor circuit, a switching element connected to the capacitive element, and a switching control terminal for inputting a switching control voltage for controlling on / off of the switching element. A high-frequency switch circuit (m is a natural number of 1 or more);
A negative resistance circuit connected in parallel to the inductor circuit;
A frequency control unit that shifts a band of the oscillation frequency by controlling on / off of the switching element included in the m high-frequency switch circuits;
A control terminal for inputting a control voltage for feedback control of the oscillation frequency to one terminal of the variable capacitance elements of the n variable capacitance circuits;
A reference voltage is input to the other terminal of the variable capacitance element of the n number of variable capacitance circuits, the reference voltage is adjusted according to the band to be used, and the rate of change in oscillation frequency with respect to the control voltage is determined. A wireless communication device comprising a reference voltage control unit to be adjusted.
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