JP2007267247A

JP2007267247A - Voltage controlled oscillator

Info

Publication number: JP2007267247A
Application number: JP2006091978A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Onuma; 文彦大沼
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage controlled oscillator having circuit scale reducible by reducing the number of components. <P>SOLUTION: A voltage controlled oscillator is equipped with an oscillation circuit (2), a plurality of resonance circuits (5, 6) and a switching means (4) for selectively connecting any one of the plurality of resonance circuit with the oscillation circuit, wherein each resonance circuit includes an LC resonance circuit corresponding to a predetermined resonant frequency and a variable capacitance diode which controls the resonant frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば携帯電話機等の無線通信システムやその他の通信機器に用いられる電圧制御発振器に関する。 The present invention relates to a voltage controlled oscillator used in a wireless communication system such as a mobile phone and other communication devices.

複数の周波数帯域において発振可能な電圧制御発振器の従来構成例を図３に示す。図３に示す従来例の電圧制御発振器において、回路ブロック１０９、１１０は互いに異なる周波数帯域において発振可能な電圧制御発振器（ＶＣＯ）であり、それぞれ発振回路と共振回路とを有している。各回路ブロック１０９、１１０の出力は切り替え部１１１に入力される。この切り替え部１１１は、回路ブロック１０９、１１０のいずれかの出力信号を選択的に出力端子１１２から出力させる。 FIG. 3 shows a conventional configuration example of a voltage controlled oscillator that can oscillate in a plurality of frequency bands. In the conventional voltage-controlled oscillator shown in FIG. 3, circuit blocks 109 and 110 are voltage-controlled oscillators (VCOs) that can oscillate in mutually different frequency bands, and each have an oscillation circuit and a resonance circuit. Outputs of the circuit blocks 109 and 110 are input to the switching unit 111. The switching unit 111 selectively outputs one of the output signals of the circuit blocks 109 and 110 from the output terminal 112.

しかしながら、上記従来例の電圧制御発振器は、より多くの周波数帯域を切り替えることを可能とするためには、発振回路と共振回路を含む回路ブロックを多く用意する必要が生じる。このため、部品点数が増大し、コストが増加する。また、回路規模が大きくなるため、電圧制御発振器の小型化が難しくなる。 However, the voltage-controlled oscillator of the above-described conventional example needs to prepare many circuit blocks including an oscillation circuit and a resonance circuit in order to be able to switch more frequency bands. For this reason, the number of parts increases and the cost increases. In addition, since the circuit scale becomes large, it is difficult to reduce the size of the voltage controlled oscillator.

特開平１０−１０７５４５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-107545 特開平１０−４３１５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-4315 特開平９−２５２２２０号公報JP-A-9-252220

そこで本発明は、部品点数を削減し、回路規模を低減させることが可能な電圧制御発振器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a voltage controlled oscillator capable of reducing the number of parts and the circuit scale.

本発明の電圧制御発振器は、発振回路と、複数の共振回路と、複数の共振回路のいずれか１つを選択的に発振回路と接続させる切り替え手段と、を備える。ここで、各共振回路は、例えば、所定の共振周波数に対応するＬＣ共振回路と当該共振周波数を制御する可変容量ダイオードと、を含んで構成される。 The voltage controlled oscillator according to the present invention includes an oscillation circuit, a plurality of resonance circuits, and switching means for selectively connecting any one of the plurality of resonance circuits to the oscillation circuit. Here, each resonance circuit includes, for example, an LC resonance circuit corresponding to a predetermined resonance frequency and a variable capacitance diode that controls the resonance frequency.

かかる構成によれば、各共振回路に互いに異なる共振周波数を設定しておき、各共振回路のいずれかを選択的に発振回路へ接続させることにより、異なる周波数帯域及び周波数制御電圧感度にて発振出力電圧を取り出すことができる。よって、部品点数を削減し、回路規模を低減させることが可能な電圧制御発振器が得られる。 According to such a configuration, different resonance frequencies are set in the respective resonance circuits, and any one of the resonance circuits is selectively connected to the oscillation circuit, so that the oscillation output is performed with different frequency bands and frequency control voltage sensitivities. The voltage can be taken out. Therefore, a voltage controlled oscillator capable of reducing the number of parts and the circuit scale can be obtained.

好ましくは、切り替え手段は、半導体スイッチング素子を含む。 Preferably, the switching unit includes a semiconductor switching element.

これにより、回路規模の低減が図られる。 Thereby, the circuit scale can be reduced.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、一実施形態の電圧制御発振器の構成を説明する回路図である。本実施形態の電圧制御発振器は、電源端子１、発振回路２、出力端子３、切り替え回路（切り替え手段）４、２つの共振回路５、６、２つの制御電圧端子７、８、を含んで構成されている。 FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a voltage controlled oscillator according to an embodiment. The voltage controlled oscillator of this embodiment includes a power supply terminal 1, an oscillation circuit 2, an output terminal 3, a switching circuit (switching means) 4, two resonance circuits 5, 6, and two control voltage terminals 7, 8. Has been.

発振回路２は、発振用のトランジスタＱ１、バイアス用の抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、正帰還用のコンデンサ（容量素子）Ｃ２、バイパス用のコンデンサＣ３、直流遮断用のコンデンサＣ４、を含んで構成される。より詳細には、トランジスタＱ１は、コレクタが高周波遮断用のインダクタ（誘導素子）Ｌ１を介して電源端子１と接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ３の一方端子と接続され、ベースがコンデンサＣ４を介して切り替え回路４の出力端子Ｐ１と接続されている。エミッタは、直流遮断用のコンデンサＣ１を介して出力端子３と接続されている。抵抗素子Ｒ１は、トランジスタＱ１のベース−エミッタ間に接続されている。抵抗素子Ｒ２は、一方端子がトランジスタＱ１のベースに接続され、他方端子が接地されている。抵抗素子Ｒ３の他方端子は接地されている。コンデンサＣ２、Ｃ３は直列接続されている。そして、コンデンサＣ２の一方端子はトランジスタＱ１のベースに接続されており、コンデンサＣ３の一方端子は接地されている。コンデンサＣ３の他方端子及びコンデンサＣ２の他方端子と抵抗素子Ｒ３の一方端子との間も相互に接続されている。 The oscillation circuit 2 includes an oscillation transistor Q1, bias resistance elements R1, R2, and R3, a positive feedback capacitor (capacitance element) C2, a bypass capacitor C3, and a DC blocking capacitor C4. Is done. More specifically, the transistor Q1 has a collector connected to the power supply terminal 1 via a high frequency cutoff inductor (inductive element) L1, an emitter connected to one terminal of the resistor element R3, and a base connected to the capacitor C4. The switching circuit 4 is connected to the output terminal P1. The emitter is connected to the output terminal 3 via a DC blocking capacitor C1. The resistance element R1 is connected between the base and emitter of the transistor Q1. The resistor element R2 has one terminal connected to the base of the transistor Q1 and the other terminal grounded. The other terminal of the resistor element R3 is grounded. Capacitors C2 and C3 are connected in series. One terminal of the capacitor C2 is connected to the base of the transistor Q1, and one terminal of the capacitor C3 is grounded. The other terminal of the capacitor C3, the other terminal of the capacitor C2, and one terminal of the resistor element R3 are also connected to each other.

共振回路５は、高周波遮断用のインダクタＬ３、直流遮断用のコンデンサＣ７、可変容量ダイオードＤ１、インダクタＬ２、コンデンサＣ６を含んで構成されている。インダクタＬ３は、一方端子が制御電圧端子７と接続され、他方端子が可変容量ダイオードＤ１及びコンデンサＣ７と接続されている。可変容量ダイオードＤ１は、一方端子（カソード）がインダクタＬ３及びコンデンサＣ７と接続され、他方端子（アノード）が接地されている。コンデンサＣ７は、コンデンサＣ５と直列接続されている。コンデンサＣ５の他方端子は切り替え回路４の入力端子Ｐ２と接続され、コンデンサＣ７の他方端子はインダクタＬ３と接続されている。コンデンサＣ６は、一方端子がコンデンサＣ５とコンデンサＣ７との間に接続され、他方端子が接地されている。インダクタＬ２も、一方端子がコンデンサＣ５とコンデンサＣ７との間に接続され、他方端子が接地されている。すなわち、この共振回路５を全体としてみると、高周波遮断用のインダクタＬ３を介して制御電圧端子７と接続され、直流遮断用のコンデンサＣ５を介して切り替え回路４の入力端子Ｐ２と接続されている。 The resonance circuit 5 includes a high frequency cutoff inductor L3, a DC cutoff capacitor C7, a variable capacitance diode D1, an inductor L2, and a capacitor C6. The inductor L3 has one terminal connected to the control voltage terminal 7 and the other terminal connected to the variable capacitance diode D1 and the capacitor C7. The variable capacitance diode D1 has one terminal (cathode) connected to the inductor L3 and the capacitor C7, and the other terminal (anode) grounded. The capacitor C7 is connected in series with the capacitor C5. The other terminal of the capacitor C5 is connected to the input terminal P2 of the switching circuit 4, and the other terminal of the capacitor C7 is connected to the inductor L3. The capacitor C6 has one terminal connected between the capacitors C5 and C7 and the other terminal grounded. The inductor L2 also has one terminal connected between the capacitors C5 and C7 and the other terminal grounded. That is, when viewed as a whole, the resonance circuit 5 is connected to the control voltage terminal 7 via the high frequency cutoff inductor L3 and is connected to the input terminal P2 of the switching circuit 4 via the DC cutoff capacitor C5. .

上記の共振回路５は、可変容量ダイオードＤ１と直流遮断用のコンデンサＣ７との直列合成容量とこれに並列なコンデンサＣ６との並列合成容量と、インダクタＬ２とのＬＣ並列共振回路によって共振周波数が確定されるものである。そして、制御電圧端子７を介して可変容量ダイオードＤ１に印加される電圧値の増減によって可変容量ダイオードＤ１の容量値を変化させることにより、共振周波数の調整が可能である。 The resonance frequency of the resonance circuit 5 is determined by an LC parallel resonance circuit including a series combined capacitance of the variable capacitance diode D1 and the DC blocking capacitor C7, a parallel combined capacitance of the capacitor C6 parallel thereto, and an inductor L2. It is what is done. The resonance frequency can be adjusted by changing the capacitance value of the variable capacitance diode D1 by increasing or decreasing the voltage value applied to the variable capacitance diode D1 via the control voltage terminal 7.

共振回路６は、上記の共振回路５と同様の構成を有する。具体的には、共振回路６は、高周波遮断用のインダクタＬ５、直流遮断用のコンデンサＣ１０、可変容量ダイオードＤ２、インダクタＬ４、コンデンサＣ９を含んで構成されている。インダクタＬ５は、一方端子が制御電圧端子８と接続され、他方端子が可変容量ダイオードＤ２及びコンデンサＣ１０と接続されている。可変容量ダイオードＤ２は、一方端子（カソード）がインダクタＬ５及びコンデンサＣ１０と接続され、他方端子（アノード）が接地されている。コンデンサＣ１０は、コンデンサＣ８と直列接続されている。コンデンサＣ８の他方端子は切り替え回路４の入力端子Ｐ３と接続され、コンデンサＣ１０の他方端子はインダクタＬ５と接続されている。コンデンサＣ９は、一方端子がコンデンサＣ８とコンデンサＣ１０との間に接続され、他方端子が接地されている。インダクタＬ４も、一方端子がコンデンサＣ８とコンデンサＣ１０との間に接続され、他方端子が接地されている。すなわち、この共振回路６を全体としてみると、高周波遮断用のインダクタＬ５を介して制御電圧端子８と接続され、直流遮断用のコンデンサＣ８を介して切り替え回路４の入力端子Ｐ３と接続されている。 The resonance circuit 6 has the same configuration as the resonance circuit 5 described above. Specifically, the resonance circuit 6 includes a high frequency cutoff inductor L5, a DC cutoff capacitor C10, a variable capacitance diode D2, an inductor L4, and a capacitor C9. The inductor L5 has one terminal connected to the control voltage terminal 8 and the other terminal connected to the variable capacitance diode D2 and the capacitor C10. The variable capacitance diode D2 has one terminal (cathode) connected to the inductor L5 and the capacitor C10, and the other terminal (anode) grounded. The capacitor C10 is connected in series with the capacitor C8. The other terminal of the capacitor C8 is connected to the input terminal P3 of the switching circuit 4, and the other terminal of the capacitor C10 is connected to the inductor L5. The capacitor C9 has one terminal connected between the capacitors C8 and C10, and the other terminal grounded. The inductor L4 also has one terminal connected between the capacitors C8 and C10 and the other terminal grounded. That is, when the resonance circuit 6 is viewed as a whole, it is connected to the control voltage terminal 8 via the high frequency cutoff inductor L5, and is connected to the input terminal P3 of the switching circuit 4 via the DC cutoff capacitor C8. .

上記の共振回路６は、可変容量ダイオードＤ２と直流遮断用のコンデンサＣ１０との直列合成容量とこれに並列なコンデンサＣ９との並列合成容量と、インダクタＬ４とのＬＣ並列共振回路によって共振周波数が確定されるものである。そして、制御電圧端子８を介して可変容量ダイオードＤ２に印加される電圧値の増減によって可変容量ダイオードＤ２の容量値を変化させることにより、共振周波数の調整が可能である。 The resonance frequency of the resonance circuit 6 is determined by an LC parallel resonance circuit including a series combined capacitance of the variable capacitance diode D2 and the DC blocking capacitor C10, a parallel combined capacitance of the capacitor C9 parallel thereto, and an inductor L4. It is what is done. The resonance frequency can be adjusted by changing the capacitance value of the variable capacitance diode D2 by increasing or decreasing the voltage value applied to the variable capacitance diode D2 via the control voltage terminal 8.

切り替え回路４は、図示しない外部装置等から供給される制御信号に応じて、２つの共振回路のいずれか１つを選択的に発振回路２と接続させる。より詳細には、共振回路５の出力は切り替え回路４の入力端子Ｐ２に接続され、共振回路６の出力は切り替え回路４の入力端子Ｐ３に接続されており、これらの入力端子Ｐ２、Ｐ３のいずれかが選択的に出力端子Ｐ１と接続される。この切り替え回路４は、例えば図２に構成例を示すように、半導体スイッチング素子を含んで構成される。具体的には、図２に示す構成例の切り替え回路４は、４つのトランジスタ（電界効果型トランジスタ）２１、２２、２３、２４を含んで構成されている。トランジスタ２１は、ゲートが端子２５と接続され、一方のソースドレインが入力端子Ｐ２と接続され、他方のソースドレインが接地されている。トランジスタ２２は、ゲートが端子２６と接続され、一方のソースドレインが入力端子Ｐ３と接続され、他方のソースドレインが接地されている。トランジスタ２３は、ゲートが端子２５と接続され、一方のソースドレインが入力端子Ｐ３と接続され、他方のソースドレインが出力端子Ｐ１と接続されている。トランジスタ２４は、ゲートが端子２６と接続され、一方のソースドレインが入力端子Ｐ２と接続され、他方のソースドレインが出力端子Ｐ１と接続されている。端子２５に所定電位が与えられると、トランジスタ２１がオン状態となり、入力端子Ｐ２が接地される。またこのとき、トランジスタ２３もオン状態となり、入力端子Ｐ３と出力端子Ｐ１との間が導通する。それにより、入力端子Ｐ３と接続されている共振回路６の出力が発振回路２へ供給される。一方、端子２６に所定電位が与えられると、トランジスタ２２がオン状態となり、入力端子Ｐ３が接地される。またこのとき、トランジスタ２４もオン状態となり、入力端子Ｐ２と出力端子Ｐ１との間が導通する。それにより、入力端子Ｐ２と接続されている共振回路５の出力が発振回路２へ供給される。 The switching circuit 4 selectively connects one of the two resonance circuits to the oscillation circuit 2 in accordance with a control signal supplied from an external device (not shown) or the like. More specifically, the output of the resonance circuit 5 is connected to the input terminal P2 of the switching circuit 4, and the output of the resonance circuit 6 is connected to the input terminal P3 of the switching circuit 4, and any of these input terminals P2 and P3 is connected. Are selectively connected to the output terminal P1. The switching circuit 4 includes a semiconductor switching element, for example, as shown in FIG. Specifically, the switching circuit 4 in the configuration example illustrated in FIG. 2 includes four transistors (field effect transistors) 21, 22, 23, and 24. The transistor 21 has a gate connected to the terminal 25, one source / drain connected to the input terminal P2, and the other source / drain grounded. The transistor 22 has a gate connected to the terminal 26, one source / drain connected to the input terminal P3, and the other source / drain grounded. The transistor 23 has a gate connected to the terminal 25, one source / drain connected to the input terminal P3, and the other source / drain connected to the output terminal P1. The transistor 24 has a gate connected to the terminal 26, one source / drain connected to the input terminal P2, and the other source / drain connected to the output terminal P1. When a predetermined potential is applied to the terminal 25, the transistor 21 is turned on and the input terminal P2 is grounded. At this time, the transistor 23 is also turned on, and the input terminal P3 and the output terminal P1 are conducted. As a result, the output of the resonance circuit 6 connected to the input terminal P3 is supplied to the oscillation circuit 2. On the other hand, when a predetermined potential is applied to the terminal 26, the transistor 22 is turned on, and the input terminal P3 is grounded. At this time, the transistor 24 is also turned on, and the input terminal P2 and the output terminal P1 are conducted. As a result, the output of the resonance circuit 5 connected to the input terminal P2 is supplied to the oscillation circuit 2.

このような本実施形態の電圧制御発振器によれば、共振回路５、６のそれぞれにおいて使用されている各コンデンサ、可変容量ダイオード、インダクタの値を調整することにより、互いに異なる共振周波数を設定することができる。そして、各共振回路５、６のいずれかを選択的に発振回路２へ接続させることにより、出力端子３から、異なる周波数帯域及び周波数制御電圧感度にて発振出力電圧を取り出すことができる。よって、部品点数を削減し、回路規模を低減させることが可能な電圧制御発振器が得られる。 According to the voltage controlled oscillator of this embodiment, different resonance frequencies can be set by adjusting the values of the capacitors, variable capacitance diodes, and inductors used in the resonance circuits 5 and 6, respectively. Can do. Then, by selectively connecting any one of the resonance circuits 5 and 6 to the oscillation circuit 2, the oscillation output voltage can be extracted from the output terminal 3 with different frequency bands and frequency control voltage sensitivities. Therefore, a voltage controlled oscillator capable of reducing the number of parts and the circuit scale can be obtained.

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施することができる。例えば、上述した実施形態では２つの発振回路を選択的に用いていたが、３つ以上の発振回路を予め用意しておき、これらの何れかを選択的に用いるようにしてもよい。また、各電圧制御端子７、８は独立していたが、これらは共通端子とされていてもよい。 In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, various deformation | transformation can be implemented. For example, in the above-described embodiment, two oscillation circuits are selectively used. However, three or more oscillation circuits may be prepared in advance and any one of them may be selectively used. Moreover, although each voltage control terminal 7 and 8 was independent, these may be made into a common terminal.

一実施形態の電圧制御発振器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the voltage controlled oscillator of one Embodiment. 切り替え回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a switching circuit. 電圧制御発振器の従来構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of a conventional structure of a voltage controlled oscillator.

Explanation of symbols

１…電源端子、２…発振回路、３…出力端子、４…切り替え回路（切り替え手段）、５、６…共振回路、７、８…電圧制御端子、２１、２２、２３、２４…トランジスタ、２５、２６…端子、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０…コンデンサ、Ｄ１、Ｄ２…可変容量ダイオード、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５…インダクタ、Ｐ１…出力端子、Ｐ２、Ｐ３…入力端子、Ｑ１…トランジスタ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３…抵抗素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply terminal, 2 ... Oscillation circuit, 3 ... Output terminal, 4 ... Switching circuit (switching means) 5, 6 ... Resonance circuit, 7, 8 ... Voltage control terminal, 21, 22, 23, 24 ... Transistor, 25 , 26 ... terminal, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10 ... capacitor, D1, D2 ... variable capacitance diode, L2, L3, L4, L5 ... inductor, P1 ... output terminal, P2, P3 ... input terminal, Q1 ... transistor, R1, R2, R3 ... resistance element

Claims

An oscillation circuit;
A plurality of resonant circuits;
Switching means for selectively connecting any one of the plurality of resonance circuits to the oscillation circuit;
A voltage controlled oscillator comprising:

2. The voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein each of the plurality of resonance circuits includes an LC resonance circuit corresponding to a predetermined resonance frequency and a variable capacitance diode that controls the resonance frequency.

The voltage-controlled oscillator according to claim 1, wherein the switching unit includes a semiconductor switching element.