JP2009152704A - Oscillation circuit, method of inspecting abnormal oscillation, high frequency receiver, and high frequency transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電圧制御発振器を有する発振回路、その発振回路の異常発振を検査する方法、並びにその発振回路を有する高周波受信機及び高周波送信機に関する。 The present invention relates to an oscillation circuit having a plurality of voltage-controlled oscillators, a method for inspecting abnormal oscillation of the oscillation circuit, a high-frequency receiver and a high-frequency transmitter having the oscillation circuit.
広い帯域に多数のチャンネルが存在する衛星放送用受信機やケーブルテレビ用受信機で用いられる発振器は、広い発振周波数レンジでかつ低位相雑音であることが要求される。このような発振器を小型で実現する方法としてチューニング電圧により発振周波数を可変することができる電圧制御発振器を用いた方法が一般的である。しかしながら、1つの電圧制御発振器で広い発振周波数レンジをカバーしようとするとチューニング電圧に対する発振周波数の感度が高くなるため位相雑音特性の劣化を招く。 An oscillator used in a satellite broadcast receiver or a cable television receiver having a large number of channels in a wide band is required to have a wide oscillation frequency range and low phase noise. As a method of realizing such an oscillator in a small size, a method using a voltage controlled oscillator that can vary an oscillation frequency by a tuning voltage is generally used. However, if an attempt is made to cover a wide oscillation frequency range with a single voltage-controlled oscillator, the sensitivity of the oscillation frequency to the tuning voltage increases, leading to deterioration of the phase noise characteristics.
このため、広い発振周波数レンジにおいて低位相雑音を実現する方法として、複数の電圧制御発振器を設ける方法が考案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。複数の電圧制御発振器を有する発振回路は、発振周波数帯域が異なる電圧制御発振器を複数設けることによって広い発振周波数レンジをカバーすることができ、個々の電圧制御発振器においては発振周波数レンジが狭いため位相雑音特性の劣化が起こりにくい。
For this reason, a method of providing a plurality of voltage controlled oscillators has been devised as a method of realizing low phase noise in a wide oscillation frequency range (see, for example,
ここで、複数の電圧制御発振器を有する従来の発振回路の構成例を図5に示す。トランジスタTr1_1、Tr1_2、・・・、Tr1_nは基準電圧生成回路の構成要素である。トランジスタTr1_1と差動トランジスタTr2_1及びTr3_1とはカレントミラーで接続され、以下同様に、トランジスタTr1_2と差動トランジスタTr2_2及びTr3_2とがカレントミラーで接続され、・・・、トランジスタTr1_nと差動トランジスタTr2_n及びTr3_nとがカレントミラーで接続されている。また、差動トランジスタTr2_1及びTr3_1の各面積をトランジスタTr1_1の面積のN1倍とし、以下同様に、差動トランジスタTr2_2及びTr3_2の各面積をトランジスタTr1_2の面積のN2倍とし、・・・、差動トランジスタTr2_n及びTr3_nの各面積をトランジスタTr1_nの面積のNn倍としているため、差動トランジスタTr2_1及びTr3_1に流れるコレクタ電流は基準電圧生成回路のトランジスタTr1_1に流れるコレクタ電流I1のN1倍となり、以下同様に、差動トランジスタTr2_2及びTr3_2に流れるコレクタ電流は基準電圧生成回路のトランジスタTr1_2に流れるコレクタ電流I2のN2倍となり、・・・、差動トランジスタTr2_n及びTr3_nに流れるコレクタ電流は基準電圧生成回路のトランジスタTr1_nに流れるコレクタ電流InのNn倍となる。 Here, FIG. 5 shows a configuration example of a conventional oscillation circuit having a plurality of voltage controlled oscillators. Transistors Tr1_1, Tr1_2,..., Tr1_n are components of the reference voltage generation circuit. The transistor Tr1_1 and the differential transistors Tr2_1 and Tr3_1 are connected by a current mirror. Similarly, the transistor Tr1_2 and the differential transistors Tr2_2 and Tr3_2 are connected by a current mirror,..., ..., the transistor Tr1_n and the differential transistor Tr2_n and Tr3_n is connected by a current mirror. Each area of the differential transistors Tr2_1 and Tr3_1 is set to N1 times the area of the transistor Tr1_1. Similarly, each area of the differential transistors Tr2_2 and Tr3_2 is set to N2 times the area of the transistor Tr1_2. Since the areas of the transistors Tr2_n and Tr3_n are Nn times the area of the transistor Tr1_n, the collector current flowing through the differential transistors Tr2_1 and Tr3_1 is N1 times the collector current I1 flowing through the transistor Tr1_1 of the reference voltage generation circuit, and so on. The collector current flowing in the differential transistors Tr2_2 and Tr3_2 is N2 times the collector current I2 flowing in the transistor Tr1_2 of the reference voltage generation circuit,..., And the collector current flowing in the differential transistors Tr2_n and Tr3_n. Inductor current becomes Nn times the collector current In flowing through the transistor Tr1_n of the reference voltage generating circuit.
図5に示す従来の発振回路が有する電圧制御発振器VCO1’の発振周波数、すなわち、インダクタL1_1及びL2_1と可変容量素子C1_1及びC2_1とからなる共振回路の共振周波数f1は、下記の(1)式で表される。ただし、Cは可変容量素子C1_1及びC2_1の各容量値であり、LはインダクタL1_1及びL2_1の各インダクタンスである。
ところで、バイポーラトランジスタでは、図6に示すようにエミッタ−ベース間空間電荷領域において一般的に存在する結晶歪みなどにより、少数キャリアと多数キャリアとのランダムな再結合が起こることがある。このランダムな再結合が発生すると、バイポーラトランジスタのベース電流が揺らぎ、微小電流ノイズINOISEが発生する。 By the way, in the bipolar transistor, as shown in FIG. 6, random recombination of minority carriers and majority carriers may occur due to crystal distortion generally present in the emitter-base space charge region. When this random recombination occurs, the base current of the bipolar transistor fluctuates and minute current noise I NOISE is generated.
図5に示す従来の発振回路が有する電圧制御発振器VCO1’において、図7に示すように微小電流ノイズINOISEが基準電圧生成回路のトランジスタTr1_1で発生した場合、ポイントP1の電圧には微小電流ノイズINOISEと抵抗R1_1との積が余計に現れる。このため、トランジスタTr1_1で発生した微小電流ノイズINOISEのN1倍のベース電流が差動トランジスタTr2_1及びTR3_1のベースに流れ込み、結果的に差動トランジスタTr2_1及びTR3_1のコレクタ電流I2_1及びI3_1にもトランジスタTr1_1のコレクタ電流に含まれるノイズ電流と同じ割合のノイズ電流が含まれる。ノイズ電流が含まれたコレクタ電流I2_1及びI3_1が流れると、ポイントP2及びP3の直流成分電圧はコレクタ電流I2_1及びI3_1に含まれるノイズ電流に応じて揺らぐため、可変容量素子C1_1及びC2_1の各容量値も±CNOISE揺らぐ。 In the voltage controlled oscillator VCO1 ′ of the conventional oscillation circuit shown in FIG. 5, when a minute current noise I NOISE is generated in the transistor Tr1_1 of the reference voltage generation circuit as shown in FIG. 7, the voltage at the point P1 is a minute current noise. An extra product of I NOISE and resistance R1_1 appears. For this reason, a base current N1 times the minute current noise I NOISE generated in the transistor Tr1_1 flows into the bases of the differential transistors Tr2_1 and TR3_1. The noise current is included in the same proportion as the noise current included in the collector current. When the collector currents I2_1 and I3_1 including the noise current flow, the DC component voltages at the points P2 and P3 fluctuate according to the noise current included in the collector currents I2_1 and I3_1. Therefore, the capacitance values of the variable capacitance elements C1_1 and C2_1 Also ± C NOISE shakes.
したがって、微小電流ノイズINOISEが基準電圧生成回路のトランジスタTr1_1で発生した場合の図5に示す従来の発振回路が有する電圧制御発振器VCO1’の発振周波数、すなわち、微小電流ノイズINOISEが基準電圧生成回路のトランジスタTr1_1で発生した場合のインダクタL1_1及びL2_1と可変容量素子C1_1及びC2_1とからなる共振回路の共振周波数f1'は、下記の(2)式で表される。
つまり、基準電圧生成回路のバイポーラトランジスタに微小電流ノイズが発生すると、発振周波数が揺らぎ異常発振することがわかる。上記の説明においては、電圧制御発振器VCO1’の場合を例に挙げて説明したが、電圧制御発振器VCO2’、・・・、VCOn’でも同じ現象が発生する可能性があるため、異常発振の有無検査はすべての電圧制御発振器で行う必要があり、その検査に時間がかかっていた。 That is, it can be seen that when a minute current noise occurs in the bipolar transistor of the reference voltage generation circuit, the oscillation frequency fluctuates and abnormal oscillation occurs. In the above description, the case of the voltage controlled oscillator VCO1 ′ has been described as an example. However, since the same phenomenon may occur in the voltage controlled oscillator VCO2 ′,. The inspection had to be done with all voltage controlled oscillators, and it took time.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、複数の電圧制御発振器を有するにもかかわらず異常発振の有無検査の検査時間を短縮することができる発振回路、その発振回路の異常発振を検査する方法、並びにその発振回路を有する高周波受信機及び高周波送信機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an oscillation circuit capable of reducing the inspection time for the presence or absence of abnormal oscillation despite having a plurality of voltage controlled oscillators, and abnormal oscillation of the oscillation circuit And a high frequency receiver and a high frequency transmitter having the oscillation circuit.
上記目的を達成するために本発明に係る発振回路は、動作電流がそれぞれ異なる値である第1から第n(nは2以上の自然数)の電圧制御発振器と、1つの基準電圧生成回路と、第1から第n(nは2以上の自然数)のスイッチとを備え、すべてのk(k=1〜n)について、第kの電圧制御発振器と前記基準電圧生成回路との間に第kのスイッチが設けられており、第kのスイッチがオン状態のときに前記基準電圧生成回路から第kの電圧制御発振器の差動トランジスタにベースバイアス電圧が供給される構成としている。 In order to achieve the above object, an oscillation circuit according to the present invention includes first to n-th (n is a natural number of 2 or more) voltage-controlled oscillators having different operating currents, one reference voltage generation circuit, First to n-th (n is a natural number of 2 or more) switches, and for all k (k = 1 to n), a k-th switch between the k-th voltage controlled oscillator and the reference voltage generation circuit. A switch is provided, and a base bias voltage is supplied from the reference voltage generation circuit to the differential transistor of the k-th voltage controlled oscillator when the k-th switch is in an ON state.
このような構成によると、第1から第nの電圧制御発振器の差動トランジスタにベースバイアス電圧を供給する基準電圧生成回路が1つであるので、ベースバイアス電圧が揺らいだときに生じる発振周波数の揺らぎ量は、動作電流が最も大きい電圧制御発振器が最も多くなる。したがって、第1から第nの電圧制御発振器のうち動作電流が最も大きい電圧制御発振器についてのみ異常発振の有無を検査すれば十分であるので、複数の電圧制御発振器を有するにもかかわらず異常発振の有無検査の検査時間を短縮することができる。 According to such a configuration, since there is one reference voltage generation circuit that supplies the base bias voltage to the differential transistors of the first to n-th voltage controlled oscillators, the oscillation frequency generated when the base bias voltage fluctuates. The amount of fluctuation is highest in the voltage controlled oscillator having the largest operating current. Therefore, since it is sufficient to check the presence or absence of abnormal oscillation only for the voltage controlled oscillator having the largest operating current among the first to nth voltage controlled oscillators, the abnormal oscillation can be achieved despite having a plurality of voltage controlled oscillators. The inspection time for the presence / absence inspection can be shortened.
また、上記構成の発振回路において、第1から第nの電圧制御発振器はそれぞれ発振周波数帯域が異なる電圧制御発振器であり、第1から第nのスイッチのうち1つのみをオン状態にして第1から第nの電圧制御発振器のうち1つのみを選択し発振動作をさせるようにしてもよい。 In the oscillation circuit having the above-described configuration, the first to nth voltage controlled oscillators are voltage controlled oscillators having different oscillation frequency bands, and only one of the first to nth switches is turned on. Alternatively, only one of the n-th voltage controlled oscillators may be selected to oscillate.
このような構成によると、広い発振周波数レンジにおいて低位相雑音を実現することができる。 According to such a configuration, low phase noise can be realized in a wide oscillation frequency range.
また、上記各構成の発振回路において、すべてのk(k=1〜n)について、第kの電圧制御発振器の差動トランジスタと前記基準電圧生成回路のトランジスタとがカレントミラーで接続されているようにしてもよい。 In the oscillation circuits having the above-described configurations, for all k (k = 1 to n), the differential transistor of the kth voltage controlled oscillator and the transistor of the reference voltage generation circuit are connected by a current mirror. It may be.
このような構成によると、電圧制御発振器の差動トランジスタと基準電圧生成回路のトランジスタとがカレントミラーで接続されているので、電圧制御発振器の差動トランジスタと基準電圧生成回路のトランジスタとの面積比を電圧制御発振器毎に変えることで、無駄なく発振余裕度に応じた動作電流を各電圧制御発振器に与えることができる。 According to such a configuration, since the differential transistor of the voltage controlled oscillator and the transistor of the reference voltage generation circuit are connected by the current mirror, the area ratio of the differential transistor of the voltage controlled oscillator and the transistor of the reference voltage generation circuit By changing for each voltage controlled oscillator, an operating current corresponding to the oscillation margin can be provided to each voltage controlled oscillator without waste.
また、上記各構成の発振回路において、前記基準電圧生成回路を中心にしてその周辺に第1から第nの電圧制御発振器を配置し、前記基準電圧生成回路と第1から第nの電圧制御発振器それぞれとの距離が略等しいようにしてもよい。 Further, in the oscillation circuit having each configuration described above, the first to nth voltage controlled oscillators are arranged around the reference voltage generating circuit, and the reference voltage generating circuit and the first to nth voltage controlled oscillators are arranged. You may make it the distance with each substantially equal.
このような構成によると、基準電圧生成回路と電圧制御発振器それぞれとの間の配線抵抗が略等しくなるので、電圧制御発振器それぞれの差動トランジスタの入力ベース抵抗が略等しくなる。これにより、第1から第nの電圧制御発振器それぞれの動作電流の大小関係が設計と異なってしまう事態を回避することができる。 According to such a configuration, since the wiring resistance between the reference voltage generation circuit and each of the voltage controlled oscillators is substantially equal, the input base resistance of the differential transistor of each voltage controlled oscillator is substantially equal. As a result, it is possible to avoid a situation in which the magnitude relationship between the operating currents of the first to nth voltage controlled oscillators differs from the design.
また、上記目的を達成するために本発明に係る異常発振検査方法は、上記いずれかの構成の発振回路における異常発振の有無を検査する異常発振検査方法であって、前記発振回路が有する第1から第nの電圧制御発振器のうち動作電流が最も大きい電圧制御発振器についてのみ異常発振の有無を検査するようにしている。 In order to achieve the above object, an abnormal oscillation inspection method according to the present invention is an abnormal oscillation inspection method for inspecting the presence or absence of abnormal oscillation in an oscillation circuit having any one of the above-described configurations. Thus, only the voltage controlled oscillator having the largest operating current among the n th voltage controlled oscillators is inspected for the presence of abnormal oscillation.
このような異常発振検査方法によると、第1から第nの電圧制御発振器のうち動作電流が最も大きい電圧制御発振器についてのみ異常発振の有無を検査しているので、複数の電圧制御発振器を有する発振回路の異常発振検査にもかかわらず検査時間を短縮することができる。 According to such an abnormal oscillation inspection method, since the presence or absence of abnormal oscillation is inspected only for the voltage controlled oscillator having the largest operating current among the first to nth voltage controlled oscillators, the oscillation having a plurality of voltage controlled oscillators The inspection time can be shortened despite the abnormal oscillation inspection of the circuit.
また、上記目的を達成するために本発明に係る高周波受信機は、上記いずれかの構成の発振回路を備え、前記発振回路から出力される局部発振信号を用いて、高周波受信信号のダウンコンバートを行うようにしている。 In order to achieve the above object, a high frequency receiver according to the present invention includes an oscillation circuit having any one of the above configurations, and downconverts a high frequency reception signal using a local oscillation signal output from the oscillation circuit. Like to do.
また、上記目的を達成するために本発明に係る高周波送信機は、上記いずれかの構成の発振回路を備え、前記発振回路から出力される局部発振信号を用いて、高周波送信信号へのアップコンバートを行うようにしている。 In order to achieve the above object, a high-frequency transmitter according to the present invention includes an oscillation circuit having any one of the above-described configurations, and upconverts to a high-frequency transmission signal using a local oscillation signal output from the oscillation circuit. Like to do.
本発明によると、第1から第nの電圧制御発振器の差動トランジスタにベースバイアス電圧を供給する基準電圧生成回路が発振回路内に1つであるので、ベースバイアス電圧が揺らいだときに生じる発振周波数の揺らぎ量は、動作電流が最も大きい電圧制御発振器が最も多くなる。したがって、第1から第nの電圧制御発振器のうち動作電流が最も大きい電圧制御発振器についてのみ異常発振の有無を検査すれば十分であるので、発振回路が複数の電圧制御発振器を有するにもかかわらず異常発振の有無検査の検査時間を短縮することができる。 According to the present invention, since there is one reference voltage generation circuit in the oscillation circuit for supplying the base bias voltage to the differential transistors of the first to n-th voltage controlled oscillators, the oscillation that occurs when the base bias voltage fluctuates. The amount of frequency fluctuation is the highest in the voltage controlled oscillator having the largest operating current. Therefore, since it is sufficient to check the presence or absence of abnormal oscillation only for the voltage controlled oscillator having the largest operating current among the first to nth voltage controlled oscillators, the oscillation circuit has a plurality of voltage controlled oscillators. The inspection time for the presence or absence of abnormal oscillation can be shortened.
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る発振回路の構成例を図1に示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A configuration example of an oscillation circuit according to the present invention is shown in FIG.
図1に示す本発明に係る発振回路は、動作電流がそれぞれ異なる値である第1から第n(nは2以上の自然数)の電圧制御発振器VCO1〜VCOnと、1つの基準電圧生成回路RV0と、第1から第n(nは2以上の自然数)のスイッチSW1〜SWnとを備えている。そして、すべてのk(k=1〜n)について、第kの電圧制御発振器VCOkの直流バイアス入力端子T_kと基準電圧生成回路RV0の直流バイアス出力端子T_0との間に第kのスイッチSWkが設けられており、第kのスイッチSWkがオン状態のときに基準電圧生成回路RV0から第kの電圧制御発振器VCOkの差動トランジスタ(図1において不図示)にベースバイアス電圧が供給される。 The oscillation circuit according to the present invention shown in FIG. 1 includes first to n-th (n is a natural number of 2 or more) voltage-controlled oscillators VCO1 to VConn having different operating currents, and one reference voltage generation circuit RV0. , First to nth (n is a natural number of 2 or more) switches SW1 to SWn. For all k (k = 1 to n), the kth switch SWk is provided between the DC bias input terminal T_k of the kth voltage controlled oscillator VCOk and the DC bias output terminal T_0 of the reference voltage generation circuit RV0. The base bias voltage is supplied from the reference voltage generation circuit RV0 to the differential transistor (not shown in FIG. 1) of the kth voltage controlled oscillator VCOk when the kth switch SWk is in the ON state.
図1に示す本発明に係る発振回路は、第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnの差動トランジスタにベースバイアス電圧を供給する基準電圧生成回路RV0が1つであるので、ベースバイアス電圧が揺らいだときに生じる発振周波数の揺らぎ量は、動作電流が最も大きい電圧制御発振器が最も多くなる。したがって、第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnのうち動作電流が最も大きい電圧制御発振器についてのみ異常発振の有無を検査すれば十分であるので、複数の電圧制御発振器を有するにもかかわらず異常発振の有無検査の検査時間を短縮することができる。 Since the oscillation circuit according to the present invention shown in FIG. 1 has one reference voltage generation circuit RV0 that supplies a base bias voltage to the differential transistors of the first to n-th voltage controlled oscillators VCO1 to VCON, The amount of fluctuation of the oscillation frequency that occurs when the voltage fluctuates is the largest in the voltage controlled oscillator having the largest operating current. Therefore, it is sufficient to check the presence or absence of abnormal oscillation only for the voltage controlled oscillator having the largest operating current among the first to nth voltage controlled oscillators VCO1 to VConn. The inspection time for the presence or absence of abnormal oscillation can be shortened.
図1に示す本発明に係る発振回路は、例えば、広い帯域に多数のチャンネルが存在する衛星放送用受信機やケーブルテレビ用受信機で用いられる場合、広い周波数帯域から1つのチャンネルを選択する動作を受信機が行う必要があるため、広い発振周波数レンジが要求される。第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnをそれぞれ発振周波数帯域が異なる電圧制御発振器とし、第1から第nのスイッチSW1〜SWnのうち1つのみをオン状態にして第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnをのうち1つのみを選択し発振動作をさせることにより、上記要求を満たすことができる。 The oscillator circuit according to the present invention shown in FIG. 1 selects, for example, one channel from a wide frequency band when used in a satellite broadcast receiver or a cable television receiver having a large number of channels in a wide band. Therefore, a wide oscillation frequency range is required. The first to nth voltage controlled oscillators VCO1 to VConn are voltage controlled oscillators having different oscillation frequency bands, and only one of the first to nth switches SW1 to SWn is turned on to turn the first to nth voltage controlled oscillators. The above requirement can be satisfied by selecting only one of the voltage controlled oscillators VCO1 to VConn and performing an oscillation operation.
次に、図1に示す本発明に係る発振回路の具体的な回路構成例を図2に示す。 Next, a specific circuit configuration example of the oscillation circuit according to the present invention shown in FIG. 1 is shown in FIG.
基準電圧生成回路RV0は、トランジスタTr1_0と、定電圧VCが印加される端子とトランジスタTr1_0のコレクタとの間に設けられる直流電流源1_0と、トランジスタTr1_0のエミッタとグランドとの間に設けられる抵抗R4_0と、トランジスタTr1_0のベースに一端が接続されトランジスタTr1_0のコレクタ、直流電流源1_0、及び直流バイアス出力端子T_0に他端が接続される抵抗R1_0とによって構成されている。 The reference voltage generation circuit RV0 includes a transistor Tr1_0, a direct current source 1_0 provided between a terminal to which the constant voltage V C is applied and the collector of the transistor Tr1_0, and a resistor provided between the emitter of the transistor Tr1_0 and the ground. R4_0 and one end connected to the base of the transistor Tr1_0, a collector of the transistor Tr1_0, a DC current source 1_0, and a resistor R1_0 connected to the DC bias output terminal T_0 are connected to the other end.
第1の電圧制御発振器VCO1は、差動トランジスタTr2_1及びTr3_1と、差動トランジスタTr2_1のコレクタに一端が接続され定電圧VCが印加される端子に他端が接続されるインダクタL1_1と、一端が差動トランジスタTr3_1のコレクタに接続され他端が定電圧VCが印加される端子に接続されるインダクタL2_1と、差動トランジスタTr2_1のコレクタに一端が接続されチューニング電圧VTが印加される端子に他端が接続される可変容量素子C1_1と、差動トランジスタTr3_1のコレクタに一端が接続されチューニング電圧VTが印加される端子に他端が接続される可変容量素子C2_1と、差動トランジスタTr2_1のコレクタに一端が接続され差動トランジスタTr3_1のベースに他端が接続される固定コンデンサC3_1と、差動トランジスタTr3_1のコレクタに一端が接続され差動トランジスタTr2_1のベースに他端が接続される固定コンデンサC4_1と、差動トランジスタTr2_1のベースに一端が接続され直流バイアス入力端子T_1に他端が接続される抵抗R2_1と、差動トランジスタTr3_1のベースに一端が接続され直流バイアス入力端子T_1に他端が接続される抵抗R3_1と、差動トランジスタTr2_1及びTr3_1のエミッタとグランドとの間に設けられる抵抗R5_1とによって構成されている。第2から第nの電圧制御発振器VCO2〜VCOnの構成は、第1の電圧制御発振器VCO1の構成と基本的に同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。 The first voltage controlled oscillator VCO1 includes a differential transistor Tr2_1 and Tr3_1, an inductor L1_1 having one end connected to the collector of the differential transistor Tr2_1, and the other end connected to a terminal to which a constant voltage V C is applied, and one end An inductor L2_1 connected to the collector of the differential transistor Tr3_1 and the other end connected to a terminal to which a constant voltage V C is applied, and a terminal connected to the collector of the differential transistor Tr2_1 and applied with a tuning voltage V T The variable capacitance element C1_1 having the other end connected, the variable capacitance element C2_1 having one end connected to the collector of the differential transistor Tr3_1 and the other end connected to a terminal to which the tuning voltage V T is applied, and the differential transistor Tr2_1 One end is connected to the collector, and the other end is connected to the base of the differential transistor Tr3_1. Fixed capacitor C3_1, one end connected to the collector of the differential transistor Tr3_1, one end connected to the base of the differential transistor Tr2_1, and one end connected to the base of the differential transistor Tr2_1, and a DC bias input A resistor R2_1 having the other end connected to the terminal T_1, a resistor R3_1 having one end connected to the base of the differential transistor Tr3_1 and the other end connected to the DC bias input terminal T_1, the emitters of the differential transistors Tr2_1 and Tr3_1, and the ground And a resistor R5_1 provided between the two. The configuration of the second to nth voltage controlled oscillators VCO2 to VConn is basically the same as the configuration of the first voltage controlled oscillator VCO1, and therefore detailed description thereof is omitted here.
第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnをそれぞれ発振周波数帯域が異なる電圧制御発振器とした場合、電圧制御発振器毎に発振余裕度が異なり必要とする動作電流が異なる。一般的に発振周波数が高い電圧制御発振器ではより多くの動作電流を必要とする。 When the first to n-th voltage controlled oscillators VCO1 to VCon are voltage controlled oscillators having different oscillation frequency bands, the required operating current differs depending on the voltage controlled oscillator. In general, a voltage controlled oscillator having a high oscillation frequency requires more operating current.
従来の発振回路においては図5に示したように電圧制御発振器毎に基準電圧生成回路が独立しているため、電圧制御発振器の差動トランジスタに供給されるベースバイアス電圧を電圧制御発振器毎に個別に調整し、電圧制御発振器毎に動作電流を個別に調整すればよかった。これに対して、本発明に係る発振回路においては図1及び図2に示したように基準電圧生成回路RV0が1つであるため電圧制御発振器の差動トランジスタに供給されるベースバイアス電圧を電圧制御発振器毎に個別に調整することはできない。 In the conventional oscillation circuit, since the reference voltage generation circuit is independent for each voltage controlled oscillator as shown in FIG. 5, the base bias voltage supplied to the differential transistor of the voltage controlled oscillator is individually set for each voltage controlled oscillator. The operating current should be adjusted individually for each voltage controlled oscillator. On the other hand, since the oscillation circuit according to the present invention has one reference voltage generation circuit RV0 as shown in FIGS. 1 and 2, the base bias voltage supplied to the differential transistor of the voltage controlled oscillator is set to the voltage. It cannot be adjusted individually for each controlled oscillator.
しかしながら、図2に示す回路構成では、第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnの差動トランジスタと基準電圧生成回路RV0のトランジスタとがカレントミラーで接続されているので、第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnの差動トランジスタと基準電圧生成回路RV0のトランジスタとの面積比を電圧制御発振器毎に変えることで、無駄なく発振余裕度に応じた動作電流を各電圧制御発振器に与えることができる。 However, in the circuit configuration shown in FIG. 2, the differential transistors of the first to nth voltage controlled oscillators VCO1 to VConn and the transistor of the reference voltage generation circuit RV0 are connected by a current mirror. By changing the area ratio of the differential transistors of the voltage controlled oscillators VCO1 to VConn and the transistors of the reference voltage generating circuit RV0 for each voltage controlled oscillator, an operating current corresponding to the oscillation margin is provided to each voltage controlled oscillator without waste. be able to.
第1の電圧制御発振器VCO1の発振周波数帯域が最も高く、第2の電圧制御発振器VCO2、第3の電圧制御発振器VCO3、・・・となるに従って発振周波数帯域が低くなっていく設定にした場合、発振余裕度の問題から第1の電圧制御発振器VCO1に最も大きい動作電流が必要となること及び低消費電力化を図ることを考慮し、基準電圧生成回路RV0のトランジスタに対する第1の電圧制御発振器VCO1の差動トランジスタの面積比N1が最も大きく、基準電圧生成回路RV0のトランジスタに対する第2の電圧制御発振器VCO2の差動トランジスタの面積比N2、基準電圧生成回路RV0のトランジスタに対する第3の電圧制御発振器VCO3の差動トランジスタの面積比N3、・・・となるに従って小さくなるようにすること、すなわち、N1>N2>・・・>Nnとなるようにすることが望ましい。 When the oscillation frequency band of the first voltage controlled oscillator VCO1 is the highest, and the oscillation frequency band is set to become lower as the second voltage controlled oscillator VCO2, the third voltage controlled oscillator VCO3,. The first voltage controlled oscillator VCO1 for the transistor of the reference voltage generation circuit RV0 is considered in consideration of the necessity of the largest operating current for the first voltage controlled oscillator VCO1 due to the problem of oscillation margin and the reduction of power consumption. The differential transistor area ratio N1 is the largest, the differential voltage area ratio N2 of the differential transistor of the second voltage controlled oscillator VCO2 with respect to the transistor of the reference voltage generating circuit RV0, and the third voltage controlled oscillator with respect to the transistor of the reference voltage generating circuit RV0. As the area ratio N3 of the differential transistor of VCO3 becomes N3,... If, namely, it is desirable to be N1> N2> ···> Nn.
また、第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnの差動トランジスタと基準電圧生成回路RV0のトランジスタとがカレントミラーで接続されているので、上記面積比に応じて、抵抗R2_1及びR3_1の抵抗値をそれぞれ抵抗R1_0の抵抗値をN1で除した値、抵抗R5_1の抵抗値を抵抗R4_0の抵抗値を(2×N1)で除した値とし、以下同様に、抵抗R2_2及びR3_2の抵抗値をそれぞれ抵抗R1_0の抵抗値をN2で除した値、抵抗R5_2の抵抗値を抵抗R4_0の抵抗値を(2×N2)で除した値とし、・・・、抵抗R2_n及びR3_nの抵抗値をそれぞれ抵抗R1_0の抵抗値をNnで除した値、抵抗R5_nの抵抗値を抵抗R4_0の抵抗値を(2×Nn)で除した値とすることが望ましい。 In addition, since the differential transistors of the first to nth voltage controlled oscillators VCO1 to VConn and the transistor of the reference voltage generation circuit RV0 are connected by a current mirror, the resistances of the resistors R2_1 and R3_1 according to the area ratio. The resistance value of the resistor R1_0 is divided by N1, the resistance value of the resistor R5_1 is divided by the resistance value of the resistor R4_0 by (2 × N1), and similarly, the resistance values of the resistors R2_2 and R3_2 are set as follows. The resistance value of the resistor R1_0 is divided by N2, the resistance value of the resistor R5_2 is divided by the resistance value of the resistor R4_0 by (2 × N2), and the resistance values of the resistors R2_n and R3_n are respectively resistances. It is desirable that the resistance value of R1_0 is divided by Nn, and the resistance value of the resistor R5_n is a value obtained by dividing the resistance value of the resistor R4_0 by (2 × Nn).
次に、本発明に係る発振回路の回路配置例を図3に示す。図3に示す回路配置では、基準電圧生成回路RV0を中心にしてその周辺に第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnを配置し、基準電圧生成回路RV0と第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnそれぞれとの距離を略等しくしている。より詳細には、基準電圧生成回路RV0の直流バイアス出力端子T_0と第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnそれぞれの直流バイアス入力端子T_1〜T_nとの距離を略等しくしている。 Next, FIG. 3 shows a circuit arrangement example of the oscillation circuit according to the present invention. In the circuit arrangement shown in FIG. 3, the first to nth voltage controlled oscillators VCO1 to VConn are arranged around the reference voltage generation circuit RV0, and the reference voltage generation circuit RV0 and the first to nth voltage control are arranged. The distances from the oscillators VCO1 to VConn are made substantially equal. More specifically, the distances between the DC bias output terminal T_0 of the reference voltage generation circuit RV0 and the DC bias input terminals T_1 to T_n of the first to n-th voltage controlled oscillators VCO1 to VConn are substantially equal.
このような回路配置によると、基準電圧生成回路RV0と第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnそれぞれとの間の配線抵抗が略等しくなるので、第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnそれぞれの差動トランジスタの入力ベース抵抗が略等しくなる。これにより、第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnそれぞれの動作電流の大小関係が設計と異なってしまう事態を回避することができる。なお、基準電圧生成回路RV0と第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnそれぞれとの距離はでき得る限り短くし、基準電圧生成回路RV0と第1から第nの電圧制御発振器VCO1〜VCOnそれぞれとの間の配線抵抗をでき得る限り小さくすることが望ましい。 According to such a circuit arrangement, the wiring resistance between the reference voltage generation circuit RV0 and each of the first to n-th voltage controlled oscillators VCO1 to VConn becomes substantially equal, so the first to n-th voltage controlled oscillators VCO1 to VCO1 The input base resistance of each differential transistor of VCon becomes substantially equal. As a result, it is possible to avoid a situation where the magnitude relationship between the operating currents of the first to nth voltage controlled oscillators VCO1 to VConn differs from the design. The distance between the reference voltage generating circuit RV0 and each of the first to nth voltage controlled oscillators VCO1 to VConn is as short as possible, and the reference voltage generating circuit RV0 and each of the first to nth voltage controlled oscillators VCO1 to VConn are each reduced. It is desirable to make the wiring resistance between the two as small as possible.
次に、本発明に係る電圧制御発振器を備えた高周波送受信機の構成例を図4に示す。
図4に示す高周波送受信機は、アンテナ11と、スイッチ12と、LNA(Low Noise Amplifier)13及び23と、ミキサ14及び22と、可変利得アンプ15と、バンドパスフィルタ16及び21と、アンプ17と、復調器18と、変調器20と、本発明に係る発振回路19とを備えており、スイッチ12の接点選択切り替えにより、受信動作と送信動作とを切り替える。
Next, FIG. 4 shows a configuration example of a high frequency transmitter / receiver provided with a voltage controlled oscillator according to the present invention.
4 includes an
受信時には、アンテナ11から入力された高周波受信信号は、LNA13にて増幅された後、ミキサ14で本発明に係る発振回路19から出力される局部発振信号とのミキシングによりダウンコンバートされ、その後可変利得アンプ15にて増幅され、バンドパスフィルタ16で不要な周波数成分がカットされ、さらにアンプ17にて増幅されて復調器18に送られる。逆に、送信時には、変調器20から送出された送信信号は、バンドパスフィルタ21で不要な周波数成分がカットされ、ミキサ22にて本発明に係る発振回路19から出力される局部発振信号とのミキシングにより高周波送信信号へとアップコンバートされ、パワーアンプにて電力増幅された後アンテナ11から送信される。
At the time of reception, the high-frequency reception signal input from the
図4に示す高周波送受信機は、本発明に係る発振回路19を局部発振回路として利用しているので、本発明に係る発振回路19内の電圧制御発振器の選択を切り替えることで、広い局部発振周波数レンジをカバーすることができ、個々の電圧制御発振器においては発振周波数レンジが狭いため位相雑音特性の劣化が起こりにくい。
Since the high-frequency transceiver shown in FIG. 4 uses the
11 アンテナ
12 スイッチ
13 LNA
14、22 ミキサ
15 可変利得アンプ
16、21 バンドパスフィルタ
17 アンプ
18 復調器
19 本発明に係る発振回路
20 変調器
23 パワーアンプ
RV0 基準電圧生成回路
SW1〜SWn 第1から第nのスイッチ
T_0 直流バイアス出力端子
T_1〜T_n 直流バイアス入力端子
VCO1〜VCOn 第1から第nの電圧制御発振器
11
14, 22
Claims (7)
すべてのk(k=1〜n)について、第kの電圧制御発振器と前記基準電圧生成回路との間に第kのスイッチが設けられており、第kのスイッチがオン状態のときに前記基準電圧生成回路から第kの電圧制御発振器の差動トランジスタにベースバイアス電圧が供給されることを特徴とする発振回路。 First to nth (n is a natural number greater than or equal to 2) voltage controlled oscillators, one reference voltage generation circuit, and first to nth (n is a natural number greater than or equal to 2) switch having different operating current values And
For all k (k = 1 to n), a kth switch is provided between the kth voltage controlled oscillator and the reference voltage generation circuit, and the reference when the kth switch is in the ON state. An oscillation circuit, wherein a base bias voltage is supplied from a voltage generation circuit to a differential transistor of a kth voltage controlled oscillator.
第1から第nのスイッチのうち1つのみをオン状態にして第1から第nの電圧制御発振器のうち1つのみを選択し発振動作をさせる請求項1に記載の発振回路。 The first to nth voltage controlled oscillators are voltage controlled oscillators having different oscillation frequency bands,
2. The oscillation circuit according to claim 1, wherein only one of the first to n-th switches is turned on to select only one of the first to n-th voltage-controlled oscillators to perform an oscillation operation.
前記発振回路が有する第1から第nの電圧制御発振器のうち動作電流が最も大きい電圧制御発振器についてのみ異常発振の有無を検査することを特徴とする異常発振検査方法。 An abnormal oscillation inspection method for inspecting the presence or absence of abnormal oscillation in the oscillation circuit according to any one of claims 1 to 4,
An abnormal oscillation inspection method, wherein only the voltage controlled oscillator having the largest operating current among the first to nth voltage controlled oscillators included in the oscillation circuit is inspected for the presence of abnormal oscillation.
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JP2016058788A (en) * | 2014-09-05 | 2016-04-21 | 株式会社日立製作所 | High frequency integrated circuit and device employing the same |
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