JP2009118438A - Oscillation circuit - Google Patents

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昭 松澤
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the oscillation frequency of an oscillation circuit by a simple structure. <P>SOLUTION: First and second distribution constant lines 11 and 12 having a predetermined length are disposed to be approximately parallel to each other. A predetermined direct-current voltage VDD or direct current is supplied to first ends of the first and second distribution constant lines 11 and 12. One or a plurality of capacitative elements C11, C12, ... are connected between intermediate portions of the first distribution constant line 11 and intermediate portions of the second distribution constant line 12. An oscillation circuit in which switching means Q11 and Q12 are mutually connected is formed between second ends of the first and second distribution constant lines 11 and 12 and a ground potential part. The oscillation frequency can be controlled by setting the connecting positions of the capacitative elements C11, C12, ... on the first and second distribution constant lines 11 and 12. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波信号を発振する発振回路に関し、特に高分解能の発振周波数制御が可能な発振回路に関する。   The present invention relates to an oscillation circuit that oscillates a high-frequency signal, and more particularly to an oscillation circuit capable of high-resolution oscillation frequency control.

従来の発振回路の一例を、図8に示す。
この図7の構成を説明すると、所定の直流電圧VDDが得られる電源端子を、スイッチング素子Q1,Q2の一端に接続し、各スイッチング素子Q1,Q2の他端から、発振信号出力端子2,3を引き出す。スイッチング素子Q1,Q2は、P型MOSトランジスタを使用する。そして、スイッチング素子Q1の他端側を、スイッチング素子Q2のゲート端子に接続し、スイッチング素子Q2の他端側を、スイッチング素子Q1のゲート端子に接続する。
An example of a conventional oscillation circuit is shown in FIG.
The configuration of FIG. 7 will be described. A power supply terminal capable of obtaining a predetermined DC voltage VDD is connected to one end of each of the switching elements Q1 and Q2, and the oscillation signal output terminals 2 and 3 are connected to the other ends of the switching elements Q1 and Q2. Pull out. Switching elements Q1 and Q2 use P-type MOS transistors. Then, the other end side of the switching element Q1 is connected to the gate terminal of the switching element Q2, and the other end side of the switching element Q2 is connected to the gate terminal of the switching element Q1.

また、スイッチング素子Q1の他端を、スイッチング素子Q3の一端に接続し、そのスイッチング素子Q3の他端を接地させる。さらに、スイッチング素子Q2の他端を、スイッチング素子Q4の一端に接続し、そのスイッチング素子Q3の他端を接地させる。そして、スイッチング素子Q3の一端側を、スイッチング素子Q4のゲート端子に接続し、スイッチング素子Q4の一端側を、スイッチング素子Q3のゲート端子に接続する。   The other end of the switching element Q1 is connected to one end of the switching element Q3, and the other end of the switching element Q3 is grounded. Further, the other end of the switching element Q2 is connected to one end of the switching element Q4, and the other end of the switching element Q3 is grounded. Then, one end side of the switching element Q3 is connected to the gate terminal of the switching element Q4, and one end side of the switching element Q4 is connected to the gate terminal of the switching element Q3.

そして、スイッチング素子Q1の他端とスイッチング素子Q3の一端との接続点と、スイッチング素子Q2の他端とスイッチング素子Q4の一端との接続点との間に、コイルL1を接続し、さらに容量素子C1,C2の直列回路を接続する。
ここでは、2つの容量素子C1,C2として、印加される電圧により容量が変化するバラクタを使用し、制御端子1から制御電圧Vcを2つの容量素子C1,C2の接続点に供給する。
A coil L1 is connected between a connection point between the other end of the switching element Q1 and one end of the switching element Q3, and a connection point between the other end of the switching element Q2 and one end of the switching element Q4. A series circuit of C1 and C2 is connected.
Here, a varactor whose capacitance is changed by an applied voltage is used as the two capacitive elements C1 and C2, and the control voltage Vc is supplied from the control terminal 1 to the connection point of the two capacitive elements C1 and C2.

このように構成したことで、制御端子1から2つの容量素子C1,C2の接続点に供給する電圧値に応じて、2つの容量素子C1,C2の容量値が変化し、容量素子C1,C2とコイルL1とで構成される共振回路の共振特性が変化して、この発振回路の発振周波数が変化し、発振信号出力端子2,3に得られる発振信号の周波数が変化する。発振信号出力端子2に得られる発振信号Voutと、発振信号出力端子3に得られる発振信号Vout′とは、同じ周波数で相互に位相が逆の信号である。   With this configuration, the capacitance values of the two capacitive elements C1 and C2 change according to the voltage value supplied from the control terminal 1 to the connection point of the two capacitive elements C1 and C2, and the capacitive elements C1 and C2 And the resonance characteristic of the resonance circuit composed of the coil L1 changes, the oscillation frequency of the oscillation circuit changes, and the frequency of the oscillation signal obtained at the oscillation signal output terminals 2 and 3 changes. The oscillation signal Vout obtained at the oscillation signal output terminal 2 and the oscillation signal Vout ′ obtained at the oscillation signal output terminal 3 are signals having the same frequency and opposite phases.

特許文献1には、この種の発振回路の例についての記載がある。
特開2007−266700号公報
Patent Document 1 describes an example of this type of oscillation circuit.
JP 2007-266700 A

ところで、図8に示した発振回路の構成の場合、制御端子1に外部から供給する制御信号の電圧値により容量値を制御して、出力される発振周波数を制御するので、所望の発振周波数を得るためには、電圧値を厳密にコントロールする必要があり、発振周波数に対して0.01%程度の周波数分解能を必要とするが、アナログの電圧値であるため、厳密な制御が困難であり、所望の発振周波数を得るための構成が複雑化するという問題があった。図7の回路で容量値の設定だけで所望の周波数を得るためには、容量値を非常に微妙に設定する必要があり、特にGHz帯などの高周波帯域で必要とする発振周波数を得るためには、現実的に実現困難な小容量のコンデンサが必要となり、現実的でない回路構成になってしまう。   By the way, in the case of the configuration of the oscillation circuit shown in FIG. 8, the capacitance value is controlled by the voltage value of the control signal supplied from the outside to the control terminal 1 to control the output oscillation frequency. In order to obtain it, it is necessary to strictly control the voltage value, and a frequency resolution of about 0.01% with respect to the oscillation frequency is required, but since it is an analog voltage value, strict control is difficult. There is a problem that the configuration for obtaining a desired oscillation frequency is complicated. In order to obtain a desired frequency only by setting the capacitance value in the circuit of FIG. 7, it is necessary to set the capacitance value very delicately, in particular, in order to obtain an oscillation frequency required in a high frequency band such as the GHz band. This requires a small-capacitance capacitor that is difficult to realize in practice, resulting in an unrealistic circuit configuration.

従来、このような発振回路を使用して所望の周波数を得るためには、この発振回路を組み込んだPLL回路(フェーズ・ロックド・ループ回路)を構成させて、出力周波数をフィードバックして制御する構成としてあり、発振出力を逓倍や分周などで必要な周波数を得るのが一般的であり、構成が複雑化していた。   Conventionally, in order to obtain a desired frequency using such an oscillation circuit, a PLL circuit (phase locked loop circuit) incorporating this oscillation circuit is configured, and the output frequency is fed back and controlled. In general, the required frequency is obtained by multiplying or dividing the oscillation output, which complicates the configuration.

本発明の目的は、発振回路の発振周波数の、高分解能を有する制御が簡単な構成でできるようにすることにある。   An object of the present invention is to make it possible to control the oscillation frequency of an oscillation circuit with high resolution with a simple configuration.

本発明の発振回路は、所定長の第1及び第2の分布定数線路をほぼ平行に配置し、その第1及び第2の分布定数線路の一端を接続し、その一端の接続点に所定の直流電圧もしくは直流電流を供給する。そして、第1の分布定数線路の途中と、第2の分布定数線路の途中との間に、1つ又は複数の容量素子を接続する。
さらに、第1の分布定数線路の他端と、接地電位部との間に、第1のスイッチング手段を接続し、第2の分布定数線路の他端と、接地電位部との間に、第2のスイッチング手段を接続し、第1のスイッチング手段の制御を第2の分布定数線路の他端に得られる信号で行い、第2のスイッチング手段の制御を第1の分布定数線路の他端に得られる信号で行い、発振させる構成とする。そして、第1又は第2の分布定数線路の他端から、発振信号を取り出す構成とした。
In the oscillation circuit of the present invention, first and second distributed constant lines having a predetermined length are arranged substantially in parallel, one end of each of the first and second distributed constant lines is connected, and a predetermined point is connected to a connection point of the one end. Supply DC voltage or DC current. Then, one or a plurality of capacitive elements are connected between the middle of the first distributed constant line and the middle of the second distributed constant line.
Further, the first switching means is connected between the other end of the first distributed constant line and the ground potential portion, and the second switching constant line is connected between the other end of the second distributed constant line and the ground potential portion. 2 switching means are connected, the first switching means is controlled by a signal obtained at the other end of the second distributed constant line, and the second switching means is controlled at the other end of the first distributed constant line. It is configured to oscillate with the signal obtained. The oscillation signal is extracted from the other end of the first or second distributed constant line.

本発明によると、第1,第2の分布定数線路を用意して、その途中に容量素子を接続したことで、その線路中の容量素子の接続位置の設定で、発振周波数を制御できるようになる。従って、従来のような電圧制御ではなく、容量素子の接続位置をパラメータとした発振周波数の設定も可能となり、従来の電圧制御とは異なる厳密な発振周波数制御が可能となる。   According to the present invention, by preparing the first and second distributed constant lines and connecting the capacitive element in the middle thereof, the oscillation frequency can be controlled by setting the connection position of the capacitive element in the line. Become. Therefore, instead of the conventional voltage control, it is possible to set the oscillation frequency using the connection position of the capacitive element as a parameter, and strict oscillation frequency control different from the conventional voltage control is possible.

例えば、接続位置が異なる複数の容量素子を用意して、その複数の容量素子の接続を選択的に行うことで、接続させる容量素子をデジタル的に選択する制御で、発振周波数を可変させる構成が可能となり、簡単な制御で所望の発振周波数が得られるようになる。   For example, there is a configuration in which a plurality of capacitive elements having different connection positions are prepared, and the plurality of capacitive elements are selectively connected, so that the oscillation frequency can be varied by control to digitally select the capacitive elements to be connected. Thus, a desired oscillation frequency can be obtained with simple control.

以下に、本発明の実施の形態の例を、図1〜図7を用いて説明する。
図1は、本実施の形態の発振回路の基本構成例を示した図である。図1の構成について説明すると、それぞれ所定の同じ長さの導電材で構成される第1の分布定数線路11と、第2の分布定数線路12を用意して、両分布定数線路11,12を所定の間隔でほぼ平行に配置する。そして、両分布定数線路11,12の一端(以下この一端を「短絡端」と称する。)11a,12aを接続して、その接続点に、所定の直流電源電圧VDDを供給する。直流電源電圧VDDを接続点に接続する際には、図1に示すように電流源15を接続して、電流源15からの直流電流を供給する構成とする。本例の発振回路を集積回路として構成させた場合には、例えば2本の分布定数線路11,12は、その集積回路の平面状の回路形成方向(即ち集積回路の厚さ方向と直交する方向)に直線状に配置する。
Below, the example of embodiment of this invention is demonstrated using FIGS.
FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration example of the oscillation circuit of the present embodiment. The configuration of FIG. 1 will be described. A first distributed constant line 11 and a second distributed constant line 12 each made of a conductive material having a predetermined length are prepared, and both distributed constant lines 11 and 12 are connected. They are arranged almost in parallel at a predetermined interval. Then, one end (hereinafter, this one end is referred to as a “short-circuit end”) 11a, 12a of both distributed constant lines 11, 12 is connected, and a predetermined DC power supply voltage VDD is supplied to the connection point. When the DC power supply voltage VDD is connected to the connection point, a current source 15 is connected as shown in FIG. 1 to supply a DC current from the current source 15. When the oscillation circuit of this example is configured as an integrated circuit, for example, the two distributed constant lines 11 and 12 are formed in a planar circuit formation direction of the integrated circuit (that is, a direction orthogonal to the thickness direction of the integrated circuit). ) In a straight line.

2本の分布定数線路11,12の他端((以下この他端を「開放端」と称する。)11b,12bは、接続しない。開放端11b,12bと接地電位部との間には、2つのスイッチング素子Q11,Q12を相互に接続した発振回路を構成させる。
即ち、第1の分布定数線路11の開放端11bを、スイッチング素子Q11を介して接地電位部に接続し、第2の分布定数線路12の開放端12bを、スイッチング素子Q12を介して接地電位部に接続する。そして、スイッチング素子Q11の制御端であるゲートを、第2の分布定数線路12の開放端12b側に接続し、スイッチング素子Q12の制御端であるゲートを、第1の分布定数線路11の開放端11b側に接続する。スイッチング素子Q11,Q12としては、例えばMOS型トランジスタを使用する。
The other ends of the two distributed constant lines 11 and 12 (hereinafter referred to as “open ends”) 11b and 12b are not connected. Between the open ends 11b and 12b and the ground potential portion, An oscillation circuit in which two switching elements Q11 and Q12 are connected to each other is configured.
That is, the open end 11b of the first distributed constant line 11 is connected to the ground potential portion via the switching element Q11, and the open end 12b of the second distributed constant line 12 is connected to the ground potential portion via the switching element Q12. Connect to. The gate that is the control end of the switching element Q11 is connected to the open end 12b side of the second distributed constant line 12, and the gate that is the control end of the switching element Q12 is connected to the open end of the first distributed constant line 11. Connect to the 11b side. For example, MOS transistors are used as the switching elements Q11 and Q12.

そして、第1の分布定数線路11の開放端11bとスイッチング素子Q11との接続点から、発振信号出力端子13を引き出し、この出力端子13に発振信号出力Voutを得る。また、第2の分布定数線路12の開放端12bとスイッチング素子Q12との接続点から、発振信号出力端子14を引き出し、この出力端子14に発振信号出力Vout′を得る。発振信号出力端子13に得られる発振信号Voutと、発振信号出力端子14に得られる発振信号Vout′とは、同じ周波数で相互に位相が逆の信号である。   Then, the oscillation signal output terminal 13 is drawn out from the connection point between the open end 11b of the first distributed constant line 11 and the switching element Q11, and the oscillation signal output Vout is obtained at the output terminal 13. Further, the oscillation signal output terminal 14 is drawn out from the connection point between the open end 12b of the second distributed constant line 12 and the switching element Q12, and the oscillation signal output Vout ′ is obtained at the output terminal 14. The oscillation signal Vout obtained at the oscillation signal output terminal 13 and the oscillation signal Vout ′ obtained at the oscillation signal output terminal 14 are signals having the same frequency and opposite phases.

そして本実施の形態においては、平行に配置した第1の分布定数線路11と第2の分布定数線路12との間に、1つ又は複数のコンデンサを接続する。図1の例では、4つのコンデンサC11,C12,C13,C14を、ほぼ等間隔で均等に配置した例としてある。それぞれのコンデンサC11〜C14は、容量値が同じ素子であってもよい。
本実施の形態の発信回路の場合には、このコンデンサC11〜C14の分布定数線路11,12上の配置位置と、それぞれの容量値とで、発振回路での発振周波数が決まる。従って、例えば図1に示すように4つのコンデンサC11〜C14を用意した場合に、それぞれのコンデンサが同じ容量値のものであっても、それぞれのコンデンサC11,C12,C13,C14で2本の分布定数線路11,12を接続する位置の設定で、発振周波数を変化させることが可能となる。
なお、以上の説明においては、図1に示すように電流源15を第1及び第2の分布定数線路11,12の一端11a,12aに接続したが、電流源15を設けずに、第1及び第2の分布定数線路11,12の一端11a,12aに、直接、直流電圧VDDを供給する構成としてもよい。但し、電流源15を接続した方が性能がよい。
In this embodiment, one or a plurality of capacitors are connected between the first distributed constant line 11 and the second distributed constant line 12 arranged in parallel. In the example of FIG. 1, four capacitors C11, C12, C13, and C14 are arranged evenly at almost equal intervals. The capacitors C11 to C14 may be elements having the same capacitance value.
In the case of the transmission circuit of the present embodiment, the oscillation frequency in the oscillation circuit is determined by the arrangement positions of the capacitors C11 to C14 on the distributed constant lines 11 and 12 and the respective capacitance values. Therefore, for example, when four capacitors C11 to C14 are prepared as shown in FIG. 1, even if each capacitor has the same capacitance value, two distributions are provided for each capacitor C11, C12, C13, and C14. The oscillation frequency can be changed by setting the position where the constant lines 11 and 12 are connected.
In the above description, as shown in FIG. 1, the current source 15 is connected to the one ends 11a and 12a of the first and second distributed constant lines 11 and 12, but the first current source 15 is not provided. The DC voltage VDD may be directly supplied to the one ends 11a and 12a of the second distributed constant lines 11 and 12. However, the performance is better when the current source 15 is connected.

また、図2に示したように、スイッチング素子Q11,Q12と接地電位部との間に、電流源16を接続して、直流電圧VDDの供給路と第1及び第2の分布定数線路11,12の一端11a,12aとの間には電流源を接続しない構成としてもよい。図2のその他の部分は、図1の回路と同様に構成する。   Further, as shown in FIG. 2, a current source 16 is connected between the switching elements Q11, Q12 and the ground potential portion, and the supply path of the DC voltage VDD and the first and second distributed constant lines 11, It is good also as a structure which does not connect a current source between the one ends 11a and 12a of 12. The other parts of FIG. 2 are configured in the same manner as the circuit of FIG.

この図1に示す構成及び図2に示す構成で、発振周波数を設定できる点について以下説明する。
本実施の形態においては、コンデンサの容量変化が、発振周波数変化を引き起こす感度dfosc/dCが、容量の分布定数線路上の位置によって大きく異なる現象を利用したものである。
即ち、発振器が発振した状態では、定在波が立ち、その電圧は分布定数線路11,12の開放端で最大となり、短絡端で最小になる。従って、容量を分布定数線路11,12上に分散して配置すれば、各容量変化に対する発振周波数の変化は開放端11b,12bの位置にコンデンサを配置した場合で最大となり、短絡端11a,12aの位置にコンデンサを配置した場合で最小となる。
The point that the oscillation frequency can be set in the configuration shown in FIG. 1 and the configuration shown in FIG. 2 will be described below.
In the present embodiment, a phenomenon is used in which the sensitivity df osc / dC causing the change in the oscillation frequency due to the change in the capacitance of the capacitor varies greatly depending on the position of the capacitance on the distributed constant line.
That is, when the oscillator oscillates, a standing wave is generated, and the voltage is maximum at the open ends of the distributed constant lines 11 and 12 and is minimum at the short-circuit ends. Therefore, if the capacitance is distributed on the distributed constant lines 11 and 12, the change in the oscillation frequency with respect to each capacitance change becomes the maximum when the capacitor is arranged at the open ends 11b and 12b, and the short-circuit ends 11a and 12a. This is the minimum when a capacitor is placed at the position.

図3は、容量変化に対する周波数変化の位置依存性を示した図である。図3の横軸で示した距離は、分布定数線路11,12の開放端からの距離を[mm]で示し、縦軸は周波数ステップ[MHz]を示す。この例では、同じ容量値のコンデンサの有無が発振周波数の変化に及ぼす影響を示したものである。図2に示すように、開放端の位置に設けたコンデンサの場合には、約400MHzの発振周波数変化を与えることができる。これに対して、短絡端の位置に近づくに従って、コンデンサの有無による周波数変化が少なくなっていることが判る。
従って、図1或いは図2に示した回路構成において、2本の分布定数線路11,12を接続するコンデンサの数と位置の設定で、この回路の出力端子13,14に得られる発振信号の周波数を所望の周波数とすることができる。
FIG. 3 is a diagram showing the position dependency of the frequency change with respect to the capacitance change. The distance indicated by the horizontal axis in FIG. 3 indicates the distance from the open end of the distributed constant lines 11 and 12 in [mm], and the vertical axis indicates the frequency step [MHz]. In this example, the influence of the presence or absence of a capacitor having the same capacitance value on the change of the oscillation frequency is shown. As shown in FIG. 2, in the case of the capacitor provided at the position of the open end, it is possible to give an oscillation frequency change of about 400 MHz. On the other hand, it can be seen that the frequency change due to the presence or absence of the capacitor decreases as the position of the short-circuit end is approached.
Therefore, in the circuit configuration shown in FIG. 1 or FIG. 2, the frequency of the oscillation signal obtained at the output terminals 13 and 14 of this circuit can be set by setting the number and position of the capacitors connecting the two distributed constant lines 11 and 12. Can be set to a desired frequency.

図4は、発振器が発振した状態では、定在波が立ち、その電圧は分布定数線路11,12の開放端で最大となり、短絡端で最小になることを、電圧波形で示したものである。この図4において、縦軸は電圧であり、ここでは+2Vから−2Vまでの電圧変化があることを示し、横軸は時間を示し、時間での電圧の変化を示す。さらに、図4での奥行き方向は、短絡端からの距離として示す。この例では距離として4[mm]まで示してある。
この図4に示されるように、開放端では電圧が最大となり、短絡端では最小となっていることが判る。本実施の形態では、このことを積極的に利用して、分布定数線路11,12上でのコンデンサの位置で、発振周波数を変化させるようにしたものである。
FIG. 4 is a voltage waveform showing that a standing wave is generated when the oscillator oscillates, and that the voltage is maximum at the open end of the distributed constant lines 11 and 12 and is minimum at the short-circuited end. . In FIG. 4, the vertical axis represents voltage, and here, there is a voltage change from +2 V to −2 V, the horizontal axis represents time, and the voltage change with time. Furthermore, the depth direction in FIG. 4 is shown as a distance from the short-circuit end. In this example, the distance is shown up to 4 [mm].
As shown in FIG. 4, it can be seen that the voltage is maximum at the open end and minimum at the short-circuit end. In the present embodiment, this fact is utilized positively to change the oscillation frequency at the position of the capacitor on the distributed constant lines 11 and 12.

図1或いは図2の回路で所望の発振周波数を得るためには、大きな周波数変化は、分布定数線路11,12の開放端11b,12b寄りの位置に設ける容量の制御により行い、小さな周波数変化は、分布定数線路11,12の短絡端11a,12a寄りの位置に設ける容量の制御により行う。このようにすることで、可変分解能を大きく取ることができ、高分解能の発振周波数制御が可能となる。
具体的には、例えば図1或いは図2に示した4つのコンデンサC11〜C14が、全て同じ容量値であっても、分布定数線路11,12に接続する位置の選定で、出力端子13,14に得られる発振信号の周波数を、必要な周波数とすることができる。勿論、各コンデンサC11〜C14の容量値をそれぞれ適正に設定する点と、各コンデンサC11〜C14を分布定数線路11,12に接続する位置の選定とを組み合わせて、発振周波数を選定するようにしてもよい。
In order to obtain a desired oscillation frequency in the circuit of FIG. 1 or FIG. 2, a large frequency change is performed by controlling the capacitance provided near the open ends 11b and 12b of the distributed constant lines 11 and 12, and a small frequency change is The control is performed by controlling the capacitance provided at positions near the short-circuit ends 11a and 12a of the distributed constant lines 11 and 12. By doing so, a large variable resolution can be obtained, and high-resolution oscillation frequency control is possible.
Specifically, for example, even if all the four capacitors C11 to C14 shown in FIG. 1 or FIG. 2 have the same capacitance value, the output terminals 13 and 14 can be selected by selecting the positions to be connected to the distributed constant lines 11 and 12. The frequency of the oscillation signal obtained can be set to a necessary frequency. Of course, the oscillation frequency is selected by combining the proper setting of the capacitance values of the capacitors C11 to C14 and the selection of the positions where the capacitors C11 to C14 are connected to the distributed constant lines 11 and 12. Also good.

次に、本発明の一実施の形態の発振回路において、発振周波数を可変させる構成を、図5及び図6を参照して説明する。図5と図6はそれぞれ別の例を示したものである。この図5及び図6において、図1に対応する部分には同一符号を付す。   Next, a configuration for varying the oscillation frequency in the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 show different examples. 5 and FIG. 6, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.

まず図5の構成について説明すると、この例は、発振周波数を変化させる構成として、可変容量素子C21〜C28を使用した例としてある。
即ち、図5に示すように、2本平行に配置した第1の分布定数線路11の短絡端11aと第2の分布定数線路12の短絡端12aとを接続し、その接続点に、直流電源電圧VDDが供給される電流源15を接続して、電流源15からの電流を供給する。そして、第1及び第2の分布定数線路11,12の短絡端11b,12bと、接地電位部との間に、それぞれスイッチング素子Q11,Q12を接続し、それぞれのスイッチング素子Q11,Q12のゲートを、別の他方の分布定数線路の短絡端12b又は11b側に接続して、発振回路を構成させる。
First, the configuration of FIG. 5 will be described. In this example, variable capacitance elements C21 to C28 are used as a configuration for changing the oscillation frequency.
That is, as shown in FIG. 5, the short-circuit end 11a of the first distributed constant line 11 and the short-circuit end 12a of the second distributed constant line 12 arranged in parallel are connected, and a DC power source is connected to the connection point. The current source 15 to which the voltage VDD is supplied is connected to supply the current from the current source 15. The switching elements Q11 and Q12 are connected between the short-circuit ends 11b and 12b of the first and second distributed constant lines 11 and 12 and the ground potential portion, and the gates of the respective switching elements Q11 and Q12 are connected. The oscillation circuit is configured by connecting to the short-circuited end 12b or 11b side of the other distributed constant line.

そして図5の例では、2本の分布定数線路11,12の間に、2個の可変容量素子C21,C22の直列回路と、2個の可変容量素子C23,C24の直列回路と、2個の可変容量素子C25,C26の直列回路と、2個の可変容量素子C27,C28の直列回路とを接続する。そして、この4つの直列回路の接続点に、制御信号入力端子21,22,23,24に得られる制御信号V11,V12,V13,V14を供給する。
それぞれの可変容量素子C21〜C28としては、ここでは電圧値により容量値が制御されるバラクタを使用してあり、各制御信号V11,V12,V13,V14の電圧値により、4つの可変容量素子の直列回路の容量値が制御される。
In the example of FIG. 5, between the two distributed constant lines 11 and 12, a series circuit of two variable capacitance elements C21 and C22, a series circuit of two variable capacitance elements C23 and C24, and two Are connected to a series circuit of the variable capacitance elements C25 and C26 and a series circuit of two variable capacitance elements C27 and C28. The control signals V11, V12, V13, and V14 obtained from the control signal input terminals 21, 22, 23, and 24 are supplied to the connection points of the four series circuits.
As each of the variable capacitance elements C21 to C28, here, a varactor whose capacitance value is controlled by a voltage value is used. Depending on the voltage value of each control signal V11, V12, V13, V14, four variable capacitance elements The capacitance value of the series circuit is controlled.

4つの可変容量素子の直列回路を、分布定数線路11,12に接続する位置の設定については、既に図1の構成で説明した通りである。即ち、容量変化に対する発振周波数の変化は開放端11b,12bの位置にコンデンサを配置した場合で最大となり、短絡端11a,12aの位置にコンデンサを配置した場合で最小となる点を利用して、所望の発振周波数が得られる配置とする。
そして、制御信号入力端子21,22,23,24に得られる各制御信号V11,V12,V13,V14の電圧値を制御することで、この図4の回路構成で出力端子13,14に得られる発振周波数Vout、Vout′の周波数を可変させることができる。各制御信号V11,V12,V13,V14の電圧値については、アナログ的に可変させてもよいが、例えばハイレベル“H”とローレベル“L”の2値などの予め決められた複数段階の中から選定する構成としてもよい。
The setting of the position where the series circuit of the four variable capacitance elements is connected to the distributed constant lines 11 and 12 is as already described in the configuration of FIG. That is, the change of the oscillation frequency with respect to the capacitance change is maximized when a capacitor is disposed at the positions of the open ends 11b and 12b, and is minimized when the capacitor is disposed at the positions of the short-circuit ends 11a and 12a. The arrangement is such that a desired oscillation frequency can be obtained.
Then, by controlling the voltage values of the control signals V11, V12, V13, and V14 obtained at the control signal input terminals 21, 22, 23, and 24, they are obtained at the output terminals 13 and 14 in the circuit configuration of FIG. The oscillation frequencies Vout and Vout ′ can be varied. The voltage values of the control signals V11, V12, V13, and V14 may be varied in an analog manner. A configuration may be selected from among them.

図5の例では、4つの可変容量素子の直列回路を設けた例としたが、出力端子13又は14から取り出す必要のある周波数の可変範囲に応じて、1つの直列回路から任意の複数個の直列回路まで、適宜選択可能である。この場合、2つの分布定数線路11,12を接続させる容量素子として、全ての素子を可変容量素子で構成させるのではなく、一部の素子は図1の例のように容量値が決まったコンデンサとしてもよい。
また、図5の例の場合にも、電流源15の代わりに、図2に示したように接地側に電流源16を接続する構成としてもよい。
In the example of FIG. 5, an example is provided in which a series circuit of four variable capacitance elements is provided. However, according to the variable range of the frequency that needs to be taken out from the output terminal 13 or 14, an arbitrary number of plural plural capacitance elements can be obtained from one series circuit. A series circuit can be selected as appropriate. In this case, as a capacitive element for connecting the two distributed constant lines 11 and 12, not all of the elements are constituted by variable capacitive elements, but some of the elements are capacitors whose capacitance values are determined as in the example of FIG. It is good.
Also in the example of FIG. 5, the current source 16 may be connected to the ground side as shown in FIG. 2 instead of the current source 15.

次に、図6の例について説明する。2本の分布定数線路11,12の間に、2個のコンデンサC31,C32とスイッチS11との直列回路と、2個のコンデンサC33,C33とスイッチS12との直列回路と、2個のコンデンサC35,C36とスイッチS13との直列回路と、2個のコンデンサC37,C38とスイッチS14との直列回路とを接続する。但し各スイッチS11,S12,S13,S14は、図6の例では2個のコンデンサの間に接続させてある。
そして、各スイッチS11,S12,S13,S14の開閉を、制御信号入力端子31,32,33,34に得られる制御信号V21,V22,V23,V24により制御する。各スイッチS11,S12,S13,S14としては、例えば半導体スイッチを使用する。
Next, the example of FIG. 6 will be described. Between two distributed constant lines 11 and 12, a series circuit of two capacitors C31 and C32 and a switch S11, a series circuit of two capacitors C33 and C33 and a switch S12, and two capacitors C35 , C36 and a switch S13 and a series circuit of two capacitors C37 and C38 and a switch S14 are connected. However, each of the switches S11, S12, S13, S14 is connected between two capacitors in the example of FIG.
And opening / closing of each switch S11, S12, S13, S14 is controlled by the control signals V21, V22, V23, V24 obtained at the control signal input terminals 31, 32, 33, 34. For example, semiconductor switches are used as the switches S11, S12, S13, and S14.

4つのコンデンサとスイッチの直列回路を、分布定数線路11,12に接続する位置の設定については、既に図1の構成で説明した通りである。即ち、容量変化に対する発振周波数の変化は開放端11b,12bの位置にコンデンサを配置した場合で最大となり、短絡端11a,12aの位置にコンデンサを配置した場合で最小となる点を利用して、所望の発振周波数が得られる配置とする。
そして、制御信号入力端子31,32,33,34に得られる各制御信号V21,V22,V23,V24により、各スイッチの開閉を個別に制御することで、この図5の回路構成で出力端子13,14に得られる発振周波数Vout、Vout′の周波数を可変させることができる。各制御信号V21,V22,V23,V24に得られる信号による制御としてはスイッチを開と閉のいずれかにするだけであるので、例えばハイレベル“H”とローレベル“L”の2値のいずれかを選択的に供給する構成でよい。このように半導体スイッチで容量を切り換える構成としたことで、トランジスタなどで構成される半導体スイッチは、電圧で制御される構成となり、電流型の制御でなくなり、スイッチ抵抗は無視でき、良好に容量を制御できるようになり。
The setting of the position where the series circuit of four capacitors and switches is connected to the distributed constant lines 11 and 12 is as already described in the configuration of FIG. That is, the change of the oscillation frequency with respect to the capacitance change is maximized when a capacitor is disposed at the positions of the open ends 11b and 12b, and is minimized when the capacitor is disposed at the positions of the short-circuit ends 11a and 12a. The arrangement is such that a desired oscillation frequency can be obtained.
Then, by controlling the opening and closing of each switch individually by the control signals V21, V22, V23, and V24 obtained at the control signal input terminals 31, 32, 33, and 34, the output terminal 13 has the circuit configuration of FIG. , 14 can be varied in the oscillation frequencies Vout and Vout ′. Since the control based on the signals obtained for the control signals V21, V22, V23, and V24 is merely to open or close the switch, for example, one of two values of high level “H” and low level “L”. The structure which supplies these selectively may be sufficient. By adopting a configuration in which the capacitance is switched by the semiconductor switch in this way, the semiconductor switch configured by a transistor or the like is configured to be controlled by voltage, is not current-type control, the switch resistance can be ignored, and the capacitance can be improved. To be able to control.

図6の例では、4つのコンデンサとスイッチの直列回路を設けた例としたが、出力端子13又は14から取り出す必要のある周波数の可変範囲に応じて、1つの直列回路から任意の複数個の直列回路まで、適宜選択可能である。この場合、2つの分布定数線路11,12を接続させるコンデンサとして、全てのコンデンサをスイッチと直列に接続させるのではなく、一部の素子は図1の例のようにスイッチを設けずコンデンサだけで直接2本の分布定数線路と接続する構成としてもよい。
また、図6の例の場合にも、電流源15の代わりに、図2に示したように接地電位側に電流源16を接続する構成としてもよい。
In the example of FIG. 6, an example in which a series circuit of four capacitors and switches is provided is provided. However, according to a variable range of the frequency that needs to be taken out from the output terminal 13 or 14, an arbitrary plurality of plural circuits are provided from one series circuit. A series circuit can be selected as appropriate. In this case, as a capacitor for connecting the two distributed constant lines 11 and 12, not all capacitors are connected in series with the switch, but some elements are not provided with a switch as in the example of FIG. It is good also as a structure directly connected with two distributed constant lines.
Also in the example of FIG. 6, the current source 16 may be connected to the ground potential side as shown in FIG. 2 instead of the current source 15.

図7は、この図5,図6の構成で、線路上の容量位置と、発振周波数の変化(図7(a))及び周波数ステップの変化(図7(b))を示したものである。図7(a)と図7(b)のいずれも、横軸は開放端から容量を接続した位置までの距離[mm]を示し、図7(a)の縦軸は出力発振周波数である。この例では、同じ容量値のコンデンサを接続する位置を線路11,12上で変化させることで、約8.8GHzから9.8GHzまで変化させていることを示している。また、図7(b)に示すように、同じ容量値のコンデンサの接続位置の違いで、400MHzステップから0MHzまで自在に周波数ステップを変化させることが判る。   FIG. 7 shows the capacitance position on the line, the change in oscillation frequency (FIG. 7A), and the change in frequency step (FIG. 7B) in the configuration of FIGS. . In both FIG. 7A and FIG. 7B, the horizontal axis indicates the distance [mm] from the open end to the position where the capacitor is connected, and the vertical axis in FIG. 7A is the output oscillation frequency. In this example, it is shown that the position where the capacitors having the same capacitance value are connected is changed on the lines 11 and 12 to change from about 8.8 GHz to 9.8 GHz. Further, as shown in FIG. 7B, it can be seen that the frequency step is freely changed from 400 MHz step to 0 MHz depending on the connection position of the capacitors having the same capacitance value.

この図7から判るように、同じ容量値のコンデンサを線路上に接続する位置を変えることで、発振周波数を大きく変えることができるだけでなく、短絡端側寄り配置したコンデンサ又は可変容量素子の接続を制御する構成としたことで、非常に小さな発振周波数の制御も可能であり、大きな周波数変化から小さな周波数変化まで、スイッチ制御又はバラクタの制御電圧の設定で簡単に行える効果を有する。従って、現実的に実現可能な容量値のコンデンサを使用して回路を組んだ場合でも、発振周波数の可変範囲を大きく取ることができ、高分解能の発振器周波数制御が可能となる。また、従来の発振回路と異なり、デジタル的な制御で周波数制御が行え、制御構成が簡単になる効果を有する。   As can be seen from FIG. 7, not only can the oscillation frequency be greatly changed by changing the position where capacitors having the same capacitance value are connected on the line, but also the connection of capacitors or variable capacitance elements arranged closer to the short-circuit end side. By adopting the control configuration, it is possible to control a very small oscillation frequency, and it is possible to easily perform a switch from a large frequency change to a small frequency change by setting a switch voltage or a control voltage of a varactor. Therefore, even when a circuit is constructed using a capacitor having a practically realizable capacitance value, the variable range of the oscillation frequency can be increased, and high-resolution oscillator frequency control can be performed. Further, unlike the conventional oscillation circuit, frequency control can be performed by digital control, and the control configuration is simplified.

なお、上述した実施の形態では、可変容量素子としてバラクタを使用した例としたが、その他の可変容量素子を使用してもよい。また、図3,図4、図7で示した発振周波数や周波数ステップなどの値は一例を示したものであり、この値に限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the varactor is used as the variable capacitance element. However, other variable capacitance elements may be used. Further, the values of the oscillation frequency and the frequency step shown in FIGS. 3, 4, and 7 are examples, and are not limited to these values.

本発明の一実施の形態の発振回路の基本構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of a basic composition of the oscillation circuit of one embodiment of this invention. 図1の発振回路の電流源の接続位置を変えた例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example in which a connection position of a current source of the oscillation circuit of FIG. 1 is changed. 本発明の一実施の形態における容量変化に対する位置依存性例を示した特性図である。It is the characteristic view which showed the example of the position dependence with respect to the capacity | capacitance change in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における位置と時間と電圧の関係の例を示した特性図である。It is the characteristic view which showed the example of the relationship between the position in one embodiment of this invention, time, and voltage. 本発明の一実施の形態の発振回路の例(例1)を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example (Example 1) of the oscillation circuit of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態の発振回路の例(例2)を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example (Example 2) of the oscillation circuit of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における発振周波数の可変特性例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the variable characteristic example of the oscillation frequency in one embodiment of this invention. 従来の発振回路の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional oscillation circuit.

符号の説明Explanation of symbols

11…第1の分布定数線路、11a…短絡端、11b…開放端、12…第2の分布定数線路、12a…短絡端、12b…開放端、13,14…発振信号出力端子、15,16…電流源、21〜24,31〜34…制御信号入力端子、C11〜C14…コンデンサ、C21〜C28…容量可変素子、C31〜C38…コンデンサ、Q11,Q12…スイッチング素子、S11〜S14…スイッチ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... 1st distributed constant line, 11a ... Short-circuit end, 11b ... Open end, 12 ... 2nd distributed constant line, 12a ... Short-circuit end, 12b ... Open end, 13, 14 ... Oscillation signal output terminal, 15, 16 ... Current source, 21-24, 31-34 ... Control signal input terminal, C11-C14 ... Capacitor, C21-C28 ... Capacitance variable element, C31-C38 ... Capacitor, Q11, Q12 ... Switching element, S11-S14 ... Switch

Claims (5)

所定長の第1及び第2の分布定数線路をほぼ平行に配置し、前記第1及び第2の分布定数線路の一端を接続し、その一端の接続点に所定の直流電圧もしくは直流電流を供給し、
前記第1の分布定数線路の途中と、前記第2の分布定数線路の途中との間に、1つ又は複数の容量素子を接続し、
前記第1の分布定数線路の他端と、接地電位部との間に、第1のスイッチング手段を接続し、前記第2の分布定数線路の他端と、接地電位部との間に、第2のスイッチング手段を接続し、
前記第1のスイッチング手段の制御を前記第2の分布定数線路の他端に得られる信号で行い、前記第2のスイッチング手段の制御を前記第1の分布定数線路の他端に得られる信号で行い、
前記第1又は第2の分布定数線路の他端から、発振信号を取り出す構成としたことを特徴とする発振回路。
First and second distributed constant lines having a predetermined length are arranged substantially in parallel, one end of each of the first and second distributed constant lines is connected, and a predetermined DC voltage or DC current is supplied to a connection point of the one end. And
Connecting one or more capacitive elements between the middle of the first distributed constant line and the middle of the second distributed constant line;
A first switching means is connected between the other end of the first distributed constant line and the ground potential portion, and a second switching device is connected between the other end of the second distributed constant line and the ground potential portion. Connecting two switching means,
The first switching means is controlled by a signal obtained at the other end of the second distributed constant line, and the second switching means is controlled by a signal obtained at the other end of the first distributed constant line. Done
An oscillation circuit characterized in that an oscillation signal is extracted from the other end of the first or second distributed constant line.
請求項1記載の発振回路において、
前記容量素子を、前記第1及び第2の分布定数線路上の接続する位置の設定により、前記発振信号の周波数を制御することを特徴とする発振回路。
The oscillation circuit according to claim 1,
An oscillation circuit, wherein the frequency of the oscillation signal is controlled by setting a position where the capacitive element is connected on the first and second distributed constant lines.
請求項1又は2記載の発振回路において、
前記1つ又は複数の容量素子の前記第1及び第2の分布定数線路への接続を、選択的に行う選択手段を設け、
前記選択手段により前記第1及び第2の分布定数線路に接続する容量素子の選択で、前記発振信号の周波数を可変とすることを特徴とする発振回路。
The oscillation circuit according to claim 1 or 2,
Providing a selection means for selectively connecting the one or more capacitive elements to the first and second distributed constant lines;
An oscillation circuit characterized in that the frequency of the oscillation signal is made variable by selection of a capacitive element connected to the first and second distributed constant lines by the selection means.
請求項3記載の発振回路において、
前記選択手段は、スイッチング手段で構成したことを特徴とする発振回路。
The oscillation circuit according to claim 3, wherein
An oscillation circuit characterized in that the selection means is constituted by switching means.
請求項3記載の発振回路において、
前記容量素子として、容量値が制御される容量可変素子とし、
前記選択手段は、前記容量可変素子の容量を選択的に変化させる手段としたことを特徴とする発振回路。
The oscillation circuit according to claim 3, wherein
As the capacitive element, a capacitive variable element whose capacitance value is controlled,
The oscillation circuit according to claim 1, wherein the selection means is means for selectively changing a capacitance of the capacitance variable element.
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