JP2009253401A - Capacity-switching circuit, vco, and pll circuit - Google Patents

Capacity-switching circuit, vco, and pll circuit Download PDF

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Masahito Suzuki
仁人 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacity-switching circuit capable of improving the oscillation characteristics of a PLL and of a VCO. <P>SOLUTION: Capacitors C1k (k=0 to n), FETs (Q1k), and capacitors C2k are connected in series between a terminal P1 and a terminal P2. Drains of FETs (Q3k) are connected to the sources of FETs (Q1k), and the drains of FETs (Q4k) are connected to drains of FETs (Q1k). Gates of FETs (Q3k and Q4k) are connected to each other, and sources of these FETs are connected to each other. Control data bk controlling turning-on/off of the FETs (Q1k) are supplied to gates of FETs (Q1k). Source bias voltages VSk, which turn off the FETs (Q3k and Q4k), at least during turning-off of FETs (Q1k) are supplied to sources of FETs (Q4k). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、容量切り換え回路、VCO、およびPLL回路に関する。   The present invention relates to a capacitance switching circuit, a VCO, and a PLL circuit.

スーパーヘテロダイン方式の受信機をシンセサイザ方式に構成した場合、その局部発振信号はPLL回路により形成されるが、そのPLL回路の一部であるVCOの共振回路は、一般にLC共振回路により構成される。   When a superheterodyne receiver is configured as a synthesizer, its local oscillation signal is formed by a PLL circuit, but a VCO resonance circuit that is a part of the PLL circuit is generally configured by an LC resonance circuit.

図7において、符号11は、そのようなVCOの一例を示す。すなわち、NチャンネルのMOS−FET(Q1、Q2)のソースが互いに接続されるとともに、定電流源Q0を通じて接地される。また、FET(Q1、Q2)のドレインが共振用のコイルL1、L2を通じて電源端子T1に接続されるとともに、相手のゲートに接続される。また、FET(Q1、Q2)のドレイン間に、可変容量ダイオードなどの可変容量素子CDが接続され、この可変容量素子CDとコイルL1、L2とにより共振回路21が構成される。なお、可変容量素子CDには、制御電圧VCが供給される。   In FIG. 7, reference numeral 11 indicates an example of such a VCO. That is, the sources of the N-channel MOS-FETs (Q1, Q2) are connected to each other and grounded through the constant current source Q0. The drains of the FETs (Q1, Q2) are connected to the power supply terminal T1 through the resonance coils L1, L2, and are connected to the other gate. Further, a variable capacitance element CD such as a variable capacitance diode is connected between the drains of the FETs (Q1, Q2), and a resonance circuit 21 is constituted by the variable capacitance element CD and the coils L1, L2. Note that the control voltage VC is supplied to the variable capacitance element CD.

したがって、制御電圧VCにより可変容量素子CDの容量が変化するので、VCO11の発振周波数fVCOを変更することができる。   Therefore, since the capacitance of the variable capacitance element CD is changed by the control voltage VC, the oscillation frequency fVCO of the VCO 11 can be changed.

ところが、上記のようなVCO11を有するPLLをIC化した場合、可変容量素子CDもオンチップ化すると、オンチップ化しないときよりも、その容量の可変範囲が狭くなり、共振回路21の共振周波数、すなわち、発振周波数fVCOの可変範囲が狭くなってしまう。特に、ICの低消費電力化などのために端子T1の電源電圧+VDDが低いときには、制御電圧VCの変化範囲が狭くなるので、結果として、発振周波数fVCOの可変範囲がなおさら狭くなってしまう。   However, when the PLL having the VCO 11 as described above is made into an IC, if the variable capacitance element CD is also made on-chip, the variable range of the capacitance becomes narrower than when not made on-chip, and the resonance frequency of the resonance circuit 21, That is, the variable range of the oscillation frequency fVCO is narrowed. In particular, when the power supply voltage + VDD at the terminal T1 is low for the purpose of reducing the power consumption of the IC, the change range of the control voltage VC is narrowed. As a result, the variable range of the oscillation frequency fVCO is even narrower.

そこで、図8あるいは図9に示すような容量切り換え回路22により、共振回路21における共振用の容量を切り換えることが考えられている。なお、図7において、FET(Q1、Q2)のドレインと、コイルL1、L2との接続点を点P1、P2とする。   Therefore, it is considered to switch the resonance capacitance in the resonance circuit 21 by the capacitance switching circuit 22 as shown in FIG. In FIG. 7, connection points between the drains of the FETs (Q1, Q2) and the coils L1, L2 are defined as points P1, P2.

そして、図8の容量切り換え回路22においては、n対(nは1以上の整数)のNチャンネルのMOS−FETQ1k、Q2k(k=0〜n)が設けられ、それらのソースが接地されるとともに、それらのドレインがコンデンサC1k、C2kを通じて図7にも示す接続点P1、P2に接続される。また、FET(Q1k、Q2k)のゲートには、それらをオンオフ制御する制御ビットbk(制御データDD)が供給される。   In the capacity switching circuit 22 of FIG. 8, n pairs (n is an integer of 1 or more) N-channel MOS-FETs Q1k and Q2k (k = 0 to n) are provided, and their sources are grounded. These drains are connected to connection points P1, P2 also shown in FIG. 7 through capacitors C1k, C2k. Further, the control bits bk (control data DD) for ON / OFF control of the FETs (Q1k, Q2k) are supplied.

なお、コンデンサC1k、C2kの容量は、例えば、
C1k=C2k=C0・2^k ・・・ (1)
C0:所定の容量
とされる。
The capacitance of the capacitors C1k and C2k is, for example,
C1k = C2k = C0 ・ 2 ^ k (1)
C0: A predetermined capacity.

したがって、例えばb0=“L”のときには、FET(Q10、Q20)がオフになるので、接続点P1、P2にコンデンサC10、C20が接続されていないときと等価である。しかし、b0=“H”のときには、FET(Q10、Q20)がオンになるので、接続点P1、P2は、コンデンサC10、C20を通じて接地に接続されることになり、このとき、コンデンサC10、C20は、コイルL1、L2に交流的に並列接続されることになる。したがって、このときの共振回路21の共振周波数、すなわち、VCO11の発振周波数fVCOは、コイルL1、L2の値と、コンデンサC10、C20の値と、可変容量素子CDの値とで決まることになる。   Therefore, for example, when b0 = "L", the FETs (Q10, Q20) are turned off, which is equivalent to the case where the capacitors C10, C20 are not connected to the connection points P1, P2. However, when b0 = "H", the FETs (Q10, Q20) are turned on, so that the connection points P1, P2 are connected to the ground through the capacitors C10, C20. At this time, the capacitors C10, C20 are connected. Are connected in parallel to the coils L1, L2. Accordingly, the resonance frequency of the resonance circuit 21 at this time, that is, the oscillation frequency fVCO of the VCO 11, is determined by the values of the coils L1, L2, the values of the capacitors C10, C20, and the value of the variable capacitance element CD.

同様に、他のFET(Q11、Q21)〜(Q1n、Q2n)も、ビットb1〜bnのレベルに対応してオフあるいはオンとなるので、コンデンサC11、C21〜(C1n、C2n)が、コイルL1、L2に選択的に並列接続されることになる。   Similarly, the other FETs (Q11, Q21) to (Q1n, Q2n) are turned off or on in accordance with the levels of the bits b1 to bn, so that the capacitors C11, C21 to (C1n, C2n) are replaced with the coil L1. , L2 is selectively connected in parallel.

したがって、制御ビットb0〜bnのレベルに対応して、コイルL1、L2に、コンデンサ(C10、C20)〜(C1n、C2n)が選択的に接続されることになるとともに、このとき、コンデンサ(C10、C20)〜(C1n、C2n)の値は、(1)式に示すように設定されているので、コイルL1、L2に並列接続されるコンデンサの容量を、値C0ずつ2^kステップにわたって変更することができる。   Accordingly, capacitors (C10, C20) to (C1n, C2n) are selectively connected to the coils L1, L2 corresponding to the levels of the control bits b0 to bn, and at this time, the capacitors (C10 , C20) to (C1n, C2n) are set as shown in equation (1), so the capacitance of the capacitors connected in parallel to the coils L1, L2 is changed in increments of 2 ^ k steps by the value C0. can do.

この結果、制御ビットb0〜bnにより、1つの受信バンドが2^k個のサブバンドに分割され、そのサブバンドのそれぞれにおいて、可変容量素子CDおよび制御電圧VCにより、発振周波数fVCOが変更されることになる。したがって、可変容量素子CDの容量の変化範囲が狭くなっても、VCO11の発振周波数fVCOとして、必要な周波数を得ることができる。   As a result, one reception band is divided into 2 ^ k subbands by the control bits b0 to bn, and the oscillation frequency fVCO is changed by the variable capacitance element CD and the control voltage VC in each of the subbands. It will be. Therefore, even if the change range of the capacitance of the variable capacitance element CD becomes narrow, a necessary frequency can be obtained as the oscillation frequency fVCO of the VCO 11.

一方、図9の容量切り換え回路22においては、接続点P1とP2との間に、コンデンサC1kと、NチャンネルのMOS−FET(Q1k)のソース・ドレイン間と、コンデンサC2kとが直列接続されるとともに、FET(Q1k)のソースおよびドレインがバイアス用の抵抗器R1k、R2kを通じて接地される。また、FET(Q1k)のゲートに制御ビットbkが供給される。   On the other hand, in the capacitance switching circuit 22 of FIG. 9, the capacitor C1k, the source-drain of the N-channel MOS-FET (Q1k), and the capacitor C2k are connected in series between the connection points P1 and P2. At the same time, the source and drain of the FET (Q1k) are grounded through bias resistors R1k and R2k. The control bit bk is supplied to the gate of the FET (Q1k).

したがって、例えばb0=“L”のときには、FET(Q10)がオフになるので、接続点P1とP2との間には、コンデンサC10、C20が接続されていないときと等価である。しかし、b0=“H”のときには、FET(Q10)がオンになるので、接続点P1とP2との間は、コンデンサC10、C20の直列回路を通じて接続されることになり、このとき、コンデンサC10、C20は、可変容量素子CDに並列接続されることになる。したがって、このときのVCO11の発振周波数fVCOは、コイルL1、L2の値と、コンデンサC10、C20の値と、可変容量素子CDの値とで決まることになる。   Therefore, for example, when b0 = "L", the FET (Q10) is turned off, which is equivalent to the case where the capacitors C10 and C20 are not connected between the connection points P1 and P2. However, when b0 = "H", the FET (Q10) is turned on, so that the connection points P1 and P2 are connected through a series circuit of capacitors C10 and C20. At this time, the capacitor C10 , C20 are connected in parallel to the variable capacitance element CD. Accordingly, the oscillation frequency fVCO of the VCO 11 at this time is determined by the values of the coils L1 and L2, the values of the capacitors C10 and C20, and the value of the variable capacitance element CD.

同様に、他のFET(Q11、Q21)〜(Q1n、Q2n)も、ビットb1〜bnのレベルに対応してオフあるいはオンとなるので、コンデンサ(C11、C21)〜(C1n、C2n)の各直列回路が、可変容量素子CDに選択的に並列接続されることになる。   Similarly, the other FETs (Q11, Q21) to (Q1n, Q2n) are turned off or on in accordance with the levels of the bits b1 to bn, so that the capacitors (C11, C21) to (C1n, C2n) The series circuit is selectively connected in parallel to the variable capacitance element CD.

したがって、制御ビットb0〜bnのレベルに対応して、可変容量素子CDに、コンデンサ(C10、C20)〜(C1n、C2n)の直列回路が選択的に接続されることになるとともに、このとき、コンデンサ(C10、C20)〜(C1n、C2n)の値は、(1)式に示すように設定されているので、コイルL1、L2に並列接続されるコンデンサの容量を、値C0/2ずつ2^kステップにわたって変更することができる。   Accordingly, a series circuit of capacitors (C10, C20) to (C1n, C2n) is selectively connected to the variable capacitance element CD in accordance with the levels of the control bits b0 to bn. Since the values of the capacitors (C10, C20) to (C1n, C2n) are set as shown in the equation (1), the capacitance of the capacitors connected in parallel to the coils L1, L2 is set to 2 by the value C0 / 2. It can be changed over ^ k steps.

この結果、図9の容量切り換え回路22の場合も、制御ビットb0〜bnにより、1つの受信バンドが2^k個のサブバンドに分割され、そのサブバンドのそれぞれにおいて、可変容量素子CDおよび制御電圧VCにより、発振周波数fVCOが変更されることになる。したがって、可変容量素子CDの容量の変化範囲が狭くなっても、VCO11の発振周波数fVCOとして、必要な周波数を得ることができる。   As a result, also in the case of the capacitance switching circuit 22 of FIG. 9, one reception band is divided into 2 ^ k subbands by the control bits b0 to bn, and in each of the subbands, the variable capacitance element CD and the control are controlled. The oscillation frequency fVCO is changed by the voltage VC. Therefore, even if the change range of the capacitance of the variable capacitance element CD becomes narrow, a necessary frequency can be obtained as the oscillation frequency fVCO of the VCO 11.

なお、先行技術文献として例えば以下のものがある。
特開2001−156629号公報 特開平9−93125号公報 特開平11−308101号公報
For example, there are the following prior art documents.
JP 2001-156629 A JP-A-9-93125 Japanese Patent Laid-Open No. 11-308101

ここで、図8の容量切り換え回路22について、FET(Q10、Q20)〜(Q1n、Q2n)およびコンデンサ(C10、C20)〜(C1n、C2n)を代表してFET(Q10、Q20)およびコンデンサC10、C20により考察する。すなわち、簡単のため、図8の容量切り換え回路22は、FET(Q10、Q20)およびコンデンサC10、C20だけであるとする。   Here, with respect to the capacitance switching circuit 22 of FIG. 8, the FETs (Q10, Q20) and the capacitor C10 are representative of the FETs (Q10, Q20) to (Q1n, Q2n) and the capacitors (C10, C20) to (C1n, C2n). , C20. That is, for the sake of simplicity, it is assumed that the capacitance switching circuit 22 in FIG. 8 includes only FETs (Q10, Q20) and capacitors C10, C20.

そして、
CON :FET(Q10、Q20)がオンになったときに点P1、P2から見た容量
COFF:FET(Q10、Q20)がオフになったときに点P1、P2から見た容量
とする。
And
CON: capacitance seen from points P1, P2 when FET (Q10, Q20) is turned on COFF: capacitance seen from points P1, P2 when FET (Q10, Q20) is turned off.

すると、容量比CON/COFFが大きくなるほど、FET(Q10、Q20)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲(サブバンドの切り換えによる帯域幅)を広くすることができる。   Then, as the capacitance ratio CON / COFF increases, the change range (bandwidth due to subband switching) of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FETs (Q10, Q20) can be increased.

そして、
CP:FET(Q10)のソース・バックゲート間の寄生容量
とすると、FET(Q10)がオフの場合、その寄生容量CPがコンデンサC1Oに直列接続されるので、
COFF=C10・CP/(C10+CP) ・・・ (2)
となる。したがって、容量比CON/COFFは、(2)式から
CON/COFF=1+C10/CP ・・・ (3)
となる。
And
CP: When the parasitic capacitance between the source and the back gate of the FET (Q10) is turned off, when the FET (Q10) is off, the parasitic capacitance CP is connected in series to the capacitor C1O.
COFF = C10 ・ CP / (C10 + CP) (2)
It becomes. Therefore, the capacitance ratio CON / COFF is calculated from the equation (2): CON / COFF = 1 + C10 / CP (3)
It becomes.

また、
α :定数
W :FET(Q10、Q20)のゲート幅
とすると、寄生容量CPはゲート幅Wに比例し、
CP=α・W ・・・ (4)
である。そこで、(3)式に(4)式を代入すると、(3)式は、
CON/COFF−1=C10/(α・W) ・・・ (5)
となる。そして、FET(Q20)およびコンデンサC20についても同様である。
Also,
α: constant W: the gate width of the FET (Q10, Q20), the parasitic capacitance CP is proportional to the gate width W,
CP = α · W (4)
It is. Therefore, substituting equation (4) into equation (3), equation (3) becomes
CON / COFF-1 = C10 / (α · W) (5)
It becomes. The same applies to the FET (Q20) and the capacitor C20.

つまり、FET(Q10)のゲート幅Wが狭くなるほど、容量比CON/COFFが大きくなり、FET(Q10、Q20)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲を広くすることができる。   That is, as the gate width W of the FET (Q10) becomes narrower, the capacitance ratio CON / COFF becomes larger, and the change range of the oscillation frequency fVCO due to on / off of the FETs (Q10, Q20) can be widened.

一方、FET(Q10)がオンの場合、
RON:FET(Q10)のオン抵抗
とすると、このオン抵抗RONがコンデンサC10に直列接続されるので、このオン抵抗RONが小さくなるほど、共振回路21のQ値が高くなる。すなわち、
QON:FET(Q10、Q20)がオンのときの共振回路21のQ値
とすると、
QON=1/(2πfVCO・C10・RON) ・・・ (6)
となる。
On the other hand, when FET (Q10) is on,
RON: When the ON resistance of the FET (Q10) is assumed, the ON resistance RON is connected in series with the capacitor C10. Therefore, the Q value of the resonance circuit 21 increases as the ON resistance RON decreases. That is,
QON: When the Q value of the resonance circuit 21 when the FETs (Q10, Q20) are on,
QON = 1 / (2πfVCO · C10 · RON) (6)
It becomes.

また、オン抵抗RONは、ゲート幅Wに反比例し、
RON=β/W ・・・ (7)
β:定数
である。そこで、(6)式に(7)式を代入すると、(6)式は、
QON=γ・W ・・・ (8)
γ=1/(2πfVCO・C10・β)
となる。
The on-resistance RON is inversely proportional to the gate width W,
RON = β / W (7)
β: constant. Therefore, substituting equation (7) into equation (6), equation (6) becomes
QON = γ ・ W (8)
γ = 1 / (2πfVCO · C10 · β)
It becomes.

つまり、FET(Q10、Q20)のゲート幅Wが狭くなるほど、共振回路21のQ値(QON)が高くなり、VCO11の発振信号SVCOの位相ノイズ特性が改善される。   That is, the narrower the gate width W of the FETs (Q10, Q20), the higher the Q value (QON) of the resonant circuit 21, and the phase noise characteristics of the oscillation signal SVCO of the VCO 11 are improved.

以上ことから、(5)式および(8)式によれば、FET(Q10、Q20)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲を広くするには、FET(Q10、Q20)のゲート幅Wを広くすることが要求され、VCO11の位相ノイズ特性を向上させるには、FET(Q10、Q20)のゲート幅Wを狭くすることが要求される。   From the above, according to the equations (5) and (8), the gate width W of the FET (Q10, Q20) is increased in order to widen the change range of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FET (Q10, Q20). In order to improve the phase noise characteristics of the VCO 11, it is required to reduce the gate width W of the FETs (Q10, Q20).

つまり、FET(Q10、Q20)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲の拡大と、VCO11の発振信号SVCOの位相ノイズ特性の改善とは、トレードオフの関係にあり、両立させることが困難である。   That is, the expansion of the change range of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FETs (Q10, Q20) and the improvement of the phase noise characteristics of the oscillation signal SVCO of the VCO 11 are in a trade-off relationship, and it is difficult to achieve both.

しかも、図8の容量切り換え回路22においては、FET(Q10、Q20)のオン抵抗RON、RONが、コンデンサC10、C20に対してそれぞれ直列に付加され、2素子分の抵抗値となるため、比較的高い値となってしまう。   Moreover, in the capacitance switching circuit 22 of FIG. 8, the on-resistances RON and RON of the FETs (Q10 and Q20) are added in series to the capacitors C10 and C20, respectively, and become resistance values for two elements. It becomes a high value.

その点、図9の容量切り換え回路22は、FET(Q10)がオンのときのQ値(QON)は、そのFET(Q10)だけにより決まるので、図8の容量切り換え回路22のFET(Q10、Q20)のゲート幅Wが等しい場合、Q値(QON)を2倍に高めることでできる。   In that respect, the capacitance switching circuit 22 of FIG. 9 has the Q value (QON) when the FET (Q10) is on determined only by the FET (Q10). When the gate width W of Q20) is equal, the Q value (QON) can be increased by a factor of two.

ところが、図9の容量切り換え回路22においては、制御ビットb0のレベルによりFET(Q10)を正しくオンオフさせるためには、図9にも示すように、抵抗器R10、R20を接続してFET(Q10)のソースおよびドレインをバイアスする必要がある。   However, in the capacitance switching circuit 22 of FIG. 9, in order to correctly turn on / off the FET (Q10) according to the level of the control bit b0, as shown in FIG. 9, resistors R10 and R20 are connected to connect the FET (Q10). ) Source and drain must be biased.

そして、このとき、抵抗器R10、R20は共振回路21に接続されるので、コンデンサC10、C20のインピーダンスに比べ、十分に大きな値であることが要求される。しかし、抵抗器R10、R20の値を大きくすると、ICチップ上における抵抗器R10、R20の物理的なサイズが大きくなり、寄生容量が大きくなってしまい、この結果、FET(Q10)がオフのときの容量COFFが大きくなり、容量比CON/COFFが小さくなってしまう。   At this time, since the resistors R10 and R20 are connected to the resonance circuit 21, the resistors R10 and R20 are required to have a sufficiently large value as compared with the impedances of the capacitors C10 and C20. However, if the values of the resistors R10 and R20 are increased, the physical size of the resistors R10 and R20 on the IC chip increases and the parasitic capacitance increases. As a result, when the FET (Q10) is off. This increases the capacitance COFF and decreases the capacitance ratio CON / COFF.

すなわち、やはり、FET(Q10)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲の拡大と、VCO11の発振信号SVCOの位相ノイズ特性の改善とは、トレードオフの関係になってしまい、両立させることが困難となってしまう。   That is, the expansion of the change range of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FET (Q10) and the improvement of the phase noise characteristic of the oscillation signal SVCO of the VCO 11 are in a trade-off relationship, and it is difficult to achieve both. turn into.

この発明は、以上のような問題点を解決しようとするものである。   The present invention is intended to solve the above problems.

この発明においては、
第1のMOS−FETと、
第1の端子と上記第1のMOS−FETのソースとの間に直列に接続された第1のコンデンサと、
上記第1のMOS−FETのドレインと第2の端子との間に直列に接続された第2のコンデンサと、
上記第1のMOS−FETのソースにドレインが接続された第2のMOS−FETと、
上記第1のMOS−FETのドレインにドレインが接続された第3のMOS−FETと
を有し、
上記第2および第3のMOS−FETのゲートは互いに接続されるとともに、これら第2および第3のMOS−FETのソースも互いに接続され、
上記第1のMOS−FETのゲートに、この第1のMOS−FETをオンオフ制御する制御データが供給され、
上記第2および第3のMOS−FETに、少なくとも上記第1のMOS−FETがオフのときには、上記第2および第3のMOS−FETをオフにするゲートバイアス電圧が供給されるとともに、
上記第2および第3のMOS−FETのドレインとバックゲートとの間の寄生ダイオードがオフとなるソースバイアス電圧が供給される
ようにした容量切り換え回路
とするものである。
In this invention,
A first MOS-FET;
A first capacitor connected in series between a first terminal and the source of the first MOS-FET;
A second capacitor connected in series between the drain of the first MOS-FET and a second terminal;
A second MOS-FET having a drain connected to the source of the first MOS-FET;
A third MOS-FET having a drain connected to the drain of the first MOS-FET;
The gates of the second and third MOS-FETs are connected to each other, and the sources of the second and third MOS-FETs are also connected to each other,
Control data for controlling on / off of the first MOS-FET is supplied to the gate of the first MOS-FET,
A gate bias voltage for turning off the second and third MOS-FETs is supplied to the second and third MOS-FETs when at least the first MOS-FET is off.
The capacitance switching circuit is configured to be supplied with a source bias voltage that turns off the parasitic diode between the drain and back gate of the second and third MOS-FETs.

この発明によれば、FETのオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲の拡大と、VCOの発振信号SVCOの位相ノイズ特性の改善とを両立させることができる。   According to the present invention, it is possible to achieve both the expansion of the change range of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FET and the improvement of the phase noise characteristic of the oscillation signal SVCO of the VCO.

〔1〕 PLL回路の例
図1において、符号10は、この発明によるPLL回路の一例を示す。このPLL回路10において、VCO11の発振信号SVCOが可変分周回路12に供給されて1/N(Nは正の整数)の周波数の分周信号SDIVに分周され、この分周信号SDIVが位相比較回路13に供給される。また、基準信号生成回路14が、図示はしないが、例えば水晶発振回路および分周回路により構成され、基準信号生成回路14から基準となる周波数fREFの基準信号SREFが取り出され、この基準信号SREFが位相比較回路13に供給される。
[1] Example of PLL Circuit In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an example of a PLL circuit according to the present invention. In this PLL circuit 10, the oscillation signal SVCO of the VCO 11 is supplied to the variable frequency dividing circuit 12, and is divided into a frequency divided signal SDIV having a frequency of 1 / N (N is a positive integer), and this frequency divided signal SDIV is phase-shifted. It is supplied to the comparison circuit 13. Although not shown, the reference signal generation circuit 14 includes, for example, a crystal oscillation circuit and a frequency dividing circuit. A reference signal SREF having a reference frequency fREF is extracted from the reference signal generation circuit 14, and the reference signal SREF is It is supplied to the phase comparison circuit 13.

そして、位相比較回路13において、分周信号SDIVが基準信号SREFと位相比較され、その比較出力がチャージポンプ回路15に供給されて分周信号SDIVと基準信号SREFとの位相差に対応してパルス幅の変化する位相比較出力が取り出される。そして、この比較出力がループフィルタ16に供給され、分周信号SDIVと、基準信号SREFとの位相差に対応してレベルの変化する電圧VCが取り出され、この電圧VCがVCO11に発振周波数fVCOの制御電圧として供給される。   Then, the phase comparison circuit 13 compares the phase of the frequency-divided signal SDIV with the reference signal SREF, and supplies the comparison output to the charge pump circuit 15 to generate a pulse corresponding to the phase difference between the frequency-divided signal SDIV and the reference signal SREF. A phase comparison output with varying width is taken out. Then, this comparison output is supplied to the loop filter 16, and a voltage VC whose level changes corresponding to the phase difference between the frequency-divided signal SDIV and the reference signal SREF is taken out, and this voltage VC is supplied to the VCO 11 with the oscillation frequency fVCO. Supplied as a control voltage.

この結果、定常状態では、VCO11の発振周波数fVCOは、
fVCO=N・fREF ・・・ (11)
となるので、分周比Nを変更すれば、VCO11の発振周波数fVCOを変更することができる。
As a result, in the steady state, the oscillation frequency fVCO of the VCO 11 is
fVCO = N ・ fREF (11)
Therefore, if the frequency division ratio N is changed, the oscillation frequency fVCO of the VCO 11 can be changed.

したがって、VCO11の発振信号SVCO(あるいはその分周信号)を局部発振信号として使用して受信信号の周波数変換を行うとともに、分周比Nを変更すれば、受信周波数を変更することができる。すなわち、シンセサイザ方式の受信を行うことができる。   Therefore, the frequency of the received signal is converted using the oscillation signal SVCO (or its frequency-divided signal) of the VCO 11 as a local oscillation signal, and the reception frequency can be changed by changing the frequency division ratio N. That is, synthesizer type reception can be performed.

なお、詳細は後述するが、VCO11には、発振周波数fVCOの変化範囲(最低周波数から最高周波数までの発振周波数帯域)を、切り換え制御する制御データDDが供給される。   Although details will be described later, the VCO 11 is supplied with control data DD for switching and controlling the change range (oscillation frequency band from the lowest frequency to the highest frequency) of the oscillation frequency fVCO.

〔2〕 VCO11の例
図2は、この発明によるVCO11の一例を示す。すなわち、NチャンネルのMOS−FET(Q1、Q2)のソースが互いに接続されるとともに、定電流源Q0を通じて一方の基準電位点、例えば接地に接続される。また、FET(Q1、Q2)のドレインが共振用のコイルL1、L2を通じて他方の電位点、例えば電源端子T1に接続されるとともに、相手のゲートに接続される。なお、FET(Q1、Q2)のドレインと、コイルL1、L2との接続点を、接続点P1、P2とする。
[2] Example of VCO 11 FIG. 2 shows an example of the VCO 11 according to the present invention. That is, the sources of the N-channel MOS-FETs (Q1, Q2) are connected to each other and connected to one reference potential point, for example, ground, through the constant current source Q0. Further, the drains of the FETs (Q1, Q2) are connected to the other potential point, for example, the power supply terminal T1, through the resonance coils L1, L2, and to the other gate. Note that connection points between the drains of the FETs (Q1, Q2) and the coils L1, L2 are connection points P1, P2.

さらに、FET(Q1、Q2)のドレイン間に、可変容量素子CDが接続されるとともに、後述する容量切り換え回路22が接続され、これら可変容量素子CDおよび容量切り換え回路22と、コイルL1、L2とにより共振回路21が構成される。なお容量切り換え回路22には、制御データDDが供給されて接続点P1とP2との間の容量がステップ式に変更される。また、可変容量素子CDには、制御電圧VCが供給され、その容量が連続的に変更されるが、可変容量素子CDとしては、可変容量ダイオードやMOSバラクタなどがある。   Further, a variable capacitance element CD is connected between the drains of the FETs (Q1, Q2), and a capacitance switching circuit 22 to be described later is connected. These variable capacitance element CD and capacitance switching circuit 22, coils L1, L2 and Thus, the resonance circuit 21 is configured. The capacity switching circuit 22 is supplied with control data DD, and the capacity between the connection points P1 and P2 is changed to a step type. The variable capacitance element CD is supplied with a control voltage VC and its capacitance is continuously changed. Examples of the variable capacitance element CD include a variable capacitance diode and a MOS varactor.

したがって、目的とする受信バンドにおいて、制御データDDによりサブバンドが切り換えられ、その切り換えられたサブバンドにおいて、制御電圧VCによりVCO11の発振周波数fVCOを変更される。   Accordingly, in the intended reception band, the subband is switched by the control data DD, and the oscillation frequency fVCO of the VCO 11 is changed by the control voltage VC in the switched subband.

〔3〕 容量切り換え回路22の例
〔3−1〕 構成例
図3は、この発明による容量切り換え回路22の一例を示す。すなわち、この切り換え回路22においては、n個(nは1以上の整数)のNチャンネルのMOS−FET(Q1k)(k=0〜n)が設けられ、接続点P1が、共振用のコンデンサC1kを通じてFET(Q1k)のソースに接続され、そのドレインが共振用のコンデンサC2kを通じて接続点P2に接続される。
[3] Example of Capacitance Switching Circuit 22 [3-1] Configuration Example FIG. 3 shows an example of the capacitance switching circuit 22 according to the present invention. That is, in this switching circuit 22, n (n is an integer of 1 or more) N-channel MOS-FETs (Q1k) (k = 0 to n) are provided, and the connection point P1 is a resonance capacitor C1k. Is connected to the source of the FET (Q1k), and its drain is connected to the connection point P2 through the resonance capacitor C2k.

さらに、FET(Q1k)のゲートには、それらをオンオフ制御する制御ビットbkが供給される。なお、上述の制御データDDが、これら制御ビットb0〜bnである。   Further, a control bit bk for controlling on / off of the FET (Q1k) is supplied to the gate of the FET (Q1k). The control data DD described above is the control bits b0 to bn.

また、コンデンサC1k、C2kの容量は、例えば、
C1k=C2k=C0・2^k ・・・ (12)
C0:所定の容量
とされる。
The capacitance of the capacitors C1k and C2k is, for example,
C1k = C2k = C0 ・ 2 ^ k (12)
C0: A predetermined capacity.

さらに、FET(Q1k)のソースが、NチャンネルのMOS−FET(Q3k)のドレインに接続され、FET(Q1k)のドレインが、NチャンネルのMOS−FET(Q3k)のドレインに接続される。そして、FET(Q3k、Q4k)のゲートにバイアス電圧としてゲート電圧VGkが供給され、それらのソースにバイアス電圧としてソース電圧VSkが供給される。   Further, the source of the FET (Q1k) is connected to the drain of the N-channel MOS-FET (Q3k), and the drain of the FET (Q1k) is connected to the drain of the N-channel MOS-FET (Q3k). A gate voltage VGk is supplied as a bias voltage to the gates of the FETs (Q3k, Q4k), and a source voltage VSk is supplied as a bias voltage to their sources.

この場合、ゲート電圧VGk、ソース電圧VSkおよび制御データDD(制御ビットb0〜bn)は、例えば図4A〜Eに示す電圧のうちのいずれか1組である。また、接続点P1、P2は、図2に示すVCO11において、FET(Q1、Q2)のドレインと、コイルL1、L2との接続点である。さらに、制御ビットbkに対応する素子Q1k、Q3k、Q4k、C1k、C2kにより構成されている回路部を、容量切り換え部22kとする。   In this case, the gate voltage VGk, the source voltage VSk, and the control data DD (control bits b0 to bn) are, for example, any one of the voltages shown in FIGS. The connection points P1 and P2 are connection points between the drains of the FETs (Q1 and Q2) and the coils L1 and L2 in the VCO 11 shown in FIG. Further, a circuit unit configured by the elements Q1k, Q3k, Q4k, C1k, and C2k corresponding to the control bit bk is defined as a capacitance switching unit 22k.

このような構成によれば、制御データDD(ビットb0〜bn)、ゲート電圧VGkおよびソース電圧VSkにしたがって、以下のような動作が行われる。なお、容量切り換え回路22において、容量切り換え部220〜22nの動作は等しいので、以下においては、簡単のため、その動作を容量切り換え部220により代表して説明する。   According to such a configuration, the following operation is performed according to the control data DD (bits b0 to bn), the gate voltage VGk, and the source voltage VSk. In the capacitance switching circuit 22, the operations of the capacitance switching units 220 to 22n are the same, and therefore, the operation will be described below by using the capacitance switching unit 220 for the sake of simplicity.

〔3−2〕 動作例
〔3−2−1〕 第1の制御例
この例においては、容量切り換え部220には、例えば図4Aに示すような制御ビットbO、ゲート電圧VG0およびソース電圧VS0が供給される。
[3-2] Operation Example [3-2-1] First Control Example In this example, the capacity switching unit 220 has a control bit bO, a gate voltage VG0, and a source voltage VS0 as shown in FIG. 4A, for example. Supplied.

この場合、ゲート電圧VG0およびソース電圧VS0は固定のバイアス電圧とされるとともに、
VS0>VG0−VTH
VTH:所定の電圧
の関係とされる。
In this case, the gate voltage VG0 and the source voltage VS0 are fixed bias voltages,
VS0> VG0−VTH
VTH: A predetermined voltage relationship is established.

また、制御ビットb0は、“H”レベルのときには、b0>VS0+VTHとされ、“L”レベルのときには、VS0+VTH>b0とされる。   The control bit b0 is b0> VS0 + VTH when it is at "H" level, and VS0 + VTH> b0 when it is at "L" level.

したがって、制御ビットb0のレベルにかかわらずFET(Q30、Q40)は逆バイアスされてオフであり、そのドレイン・ソース間は常に高インピーダンスとなっている。   Therefore, regardless of the level of the control bit b0, the FETs (Q30, Q40) are reverse-biased and turned off, and the drain-source is always high impedance.

そして、b0=“H”のときには、FET(Q10)は順バイアスされてオンとなるので、接続点P1とP2との間に、コンデンサC10、C20が直列接続されることになる。   When b0 = "H", the FET (Q10) is forward-biased and turned on, so that the capacitors C10 and C20 are connected in series between the connection points P1 and P2.

しかし、b0=“L”のときには、FET(Q10)は逆バイアスされてオフとなるので、接続点P1とP2との間は分離されたことになり、コンデンサC10、C20も接続されていないことになる。   However, when b0 = "L", the FET (Q10) is reverse-biased and turned off. Therefore, the connection points P1 and P2 are separated, and the capacitors C10 and C20 are not connected. become.

そして、他の容量切り換え部221〜22nについても同様である。したがって、制御ビットb0〜bnに対応して、接続点P1とP2との間の容量を、値C0/2ずつ2^kステップにわたって変更することができる。この結果、目的とする受信バンドにおいて、制御ビットb0〜bnによりサブバンドを切り換えることができる。なお、その切り換えられたサブバンドにおいては、制御電圧VCによりVCO11の発振周波数fVCOを変更することができる。   The same applies to the other capacity switching units 221 to 22n. Accordingly, the capacity between the connection points P1 and P2 can be changed over 2 ^ k steps by the value C0 / 2 corresponding to the control bits b0 to bn. As a result, in the intended reception band, the subbands can be switched by the control bits b0 to bn. In the switched subband, the oscillation frequency fVCO of the VCO 11 can be changed by the control voltage VC.

そして、この例においては、FET(Q30、Q40)のドレイン・ソース間を通じてFET(Q10)のソースおよびドレインの電位を得ているが、FET(Q30、Q40)がオフのときのドレイン・ソース間のインピーダンスは、(図9における抵抗器R10、R20の場合よりも)、コンデンサC10、C20のインピーダンスに比べ、十分大きな値となる。したがって、共振回路21のQ値を低下させることがない。   In this example, the source and drain potentials of the FET (Q10) are obtained through the drain and source of the FET (Q30, Q40), but between the drain and source when the FET (Q30, Q40) is off. Is sufficiently larger than the impedance of the capacitors C10 and C20 (as compared with the resistors R10 and R20 in FIG. 9). Therefore, the Q value of the resonance circuit 21 is not lowered.

また、大きなインピーダンスを得るために、ICチップ上におけるFET(Q30、Q40)の物理的なサイズを大きくする必要がないので、寄生容量が大きくなることがなく、この結果、FET(Q10)がオフのときの容量COFFが小さくなり、容量比CON/COFFを大きくすることができる。   Moreover, since it is not necessary to increase the physical size of the FET (Q30, Q40) on the IC chip in order to obtain a large impedance, the parasitic capacitance does not increase, and as a result, the FET (Q10) is turned off. In this case, the capacitance COFF is reduced, and the capacitance ratio CON / COFF can be increased.

したがって、VCO11の発振信号SVCOの位相ノイズ特性を改善することができるとともに、FET(Q10)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲を拡大することができる。   Therefore, the phase noise characteristic of the oscillation signal SVCO of the VCO 11 can be improved, and the change range of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FET (Q10) can be expanded.

〔3−2−2〕 第2の制御例
この例においては、容量切り換え部220には、例えば図4Bに示すような制御ビットbO、ゲート電圧VG0およびソース電圧VS0が供給される。
[3-2-2] Second Control Example In this example, the capacity switching unit 220 is supplied with a control bit bO, a gate voltage VG0, and a source voltage VS0 as shown in FIG. 4B, for example.

すなわち、ゲート電圧VG0は固定のバイアス電圧とされるが、ソース電圧VSOは、b0=“H”のときには、VS0>VG0−VTHの範囲で、図4Aの場合よりも低くされ、b0=“L”のときには、オンのとき電圧b0よりも低い範囲で、図4Aの場合よりも高くされる。   That is, the gate voltage VG0 is a fixed bias voltage, but the source voltage VSO is lower than that in the case of FIG. 4A in the range of VS0> VG0−VTH when b0 = “H”, and b0 = “L”. In the case of "", the voltage is set higher than in the case of FIG.

したがって、〔3−2−1〕の場合と同様の動作が行われ、VCO11の発振信号SVCOの位相ノイズ特性を改善することができるとともに、FET(Q10)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲を拡大することができる。   Therefore, the same operation as in [3-2-1] is performed, the phase noise characteristic of the oscillation signal SVCO of the VCO 11 can be improved, and the change range of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FET (Q10) can be reduced. Can be enlarged.

さらに、VCO11においては、FET(Q10)がオフのとき、そのソース・ドレイン間に、VCO11の発振信号SVCOがほぼそのままのレベルで印加されるので、FET(Q10)のソースおよびドレインに生じる寄生ダイオードがオンになる可能性がある。しかし、この例においては、ソース電圧VS0が上記のように変更され、ICのバックゲート電位VBよりも高くなるので、FET(Q10)のソースおよびドレインに生じる寄生ダイオードがオンになることがない。   Furthermore, in the VCO 11, when the FET (Q10) is off, the oscillation signal SVCO of the VCO 11 is applied at almost the same level between the source and drain of the FET (Q10), so that a parasitic diode generated at the source and drain of the FET (Q10). May turn on. However, in this example, since the source voltage VS0 is changed as described above and becomes higher than the back gate potential VB of the IC, the parasitic diode generated at the source and drain of the FET (Q10) is not turned on.

また、FET(Q10)がオンのとき、ソース電圧VS0がバックゲート電位VBよりも高いと、FET(Q10)のオン抵抗RONが若干大きくなるが、この例においては、ソース電圧VS0がICのバックゲート電位VBよりも高くならないので、オン抵抗RONが増大することがない。   Further, when the FET (Q10) is on and the source voltage VS0 is higher than the back gate potential VB, the on-resistance RON of the FET (Q10) slightly increases, but in this example, the source voltage VS0 is the back voltage of the IC. Since it is not higher than the gate potential VB, the on-resistance RON does not increase.

〔3−2−3〕 第3の制御例
この例においては、容量切り換え部220には、例えば図4Cに示すような制御ビットbO、ゲート電圧VG0およびソース電圧VS0が供給される。すなわち、ソース電圧VS0は固定のバイアス電圧とされるが、ゲート電圧VGは、制御ビットb0と等しいレベルとされる。
[3-2-3] Third Control Example In this example, the capacity switching unit 220 is supplied with a control bit bO, a gate voltage VG0, and a source voltage VS0 as shown in FIG. 4C, for example. That is, the source voltage VS0 is a fixed bias voltage, but the gate voltage VG is at a level equal to the control bit b0.

したがって、〔3−2−1〕の場合と同様の動作が行われ、VCO11の発振信号SVCOの位相ノイズ特性を改善することができるとともに、FET(Q10)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲を拡大することができる。   Therefore, the same operation as in [3-2-1] is performed, the phase noise characteristic of the oscillation signal SVCO of the VCO 11 can be improved, and the change range of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FET (Q10) can be reduced. Can be enlarged.

そして、この例によれば、FET(Q10)がオンのとき、FET(Q30、Q40)も同時にオンとなるので、オン抵抗RONをさらに低減することができる。   According to this example, when the FET (Q10) is turned on, the FETs (Q30, Q40) are also turned on at the same time, so that the on-resistance RON can be further reduced.

〔3−2−4〕 第4の制御例
この例においては、容量切り換え部220には、例えば図4Dに示すような制御ビットbO、ゲート電圧VG0およびソース電圧VS0が供給される。すなわち、〔3−2−2〕におけるソース電圧VS0と、〔3−2−3〕におけるゲート電圧VG0とを組み合わせた場合であり、それぞれを単独で実行する場合よりも、より効果的となる。
[3-2-4] Fourth Control Example In this example, the capacity switching unit 220 is supplied with a control bit bO, a gate voltage VG0, and a source voltage VS0 as shown in FIG. 4D, for example. That is, it is a case where the source voltage VS0 in [3-2-2] and the gate voltage VG0 in [3-2-3] are combined, which is more effective than the case where each is executed alone.

〔3−2−5〕 第5の制御例
この例においては、容量切り換え部220には、例えば図4Eに示すような制御ビットbO、ゲート電圧VG0およびソース電圧VS0が供給される。すなわち、〔3−2−4〕において、そのゲート電圧VG0が、制御ビットb0に対して所定の時間だけ遅延するようにした場合である。なお、このように制御ビットb0に対して所定の時間だけ遅延したゲート電圧VG0を得るには、例えば図5AあるいはBに示すような遅延回路を使用することができる。
[3-2-5] Fifth Control Example In this example, the capacity switching unit 220 is supplied with a control bit bO, a gate voltage VG0, and a source voltage VS0 as shown in FIG. 4E, for example. That is, in [3-2-4], the gate voltage VG0 is delayed by a predetermined time with respect to the control bit b0. In order to obtain the gate voltage VG0 delayed by a predetermined time with respect to the control bit b0 as described above, for example, a delay circuit as shown in FIG. 5A or B can be used.

そして、例えば〔3−2−2〕においては、FET(Q10)がオフのとき、FET(Q30、Q40)が高いインピーダンスを示すので、FET(Q10)がオフからオンになるとき、ソース電圧VS0を切り換えてもFET(Q10)のソース電位およびドレイン電位は、大きな時定数で所定値に整定していくことになる。したがって、VCO11に用いた場合、発振周波数fVCOが整定するまでに時間のかかることになる。   For example, in [3-2-2], when the FET (Q10) is off, the FETs (Q30, Q40) exhibit high impedance. Therefore, when the FET (Q10) is turned on from off, the source voltage VSO The source potential and drain potential of the FET (Q10) are set to a predetermined value with a large time constant even if the switching is performed. Therefore, when used for the VCO 11, it takes time until the oscillation frequency fVCO is settled.

しかし、この例においては、ゲート電圧VG0が制御ビットb0に対して遅延しているので、FET(Q10)のソース電位およびドレイン電位が整定するまでの時間を短くすることができ、VCO11においては、発振周波数fVCOが整定するまでの時間を短縮することができる。   However, in this example, since the gate voltage VG0 is delayed with respect to the control bit b0, the time until the source potential and drain potential of the FET (Q10) are settled can be shortened. The time until the oscillation frequency fVCO is settled can be shortened.

例えば、PLL回路10を受信機の局部発振回路に使用する場合、容量切り換え回路22によりサブバンドを切り換えるとともに、そのサブバンドごとにVCO11の発振周波数fVCOを自動校正することがある。このような場合、発振周波数fVCOが整定するまで、その発振周波数fVCOの測定および校正ができないので、発振周波数fVCOが整定するまでの時間を短縮することができれば、自動校正に必要な時間を短縮することができる。   For example, when the PLL circuit 10 is used as a local oscillation circuit of a receiver, the subband is switched by the capacitance switching circuit 22 and the oscillation frequency fVCO of the VCO 11 may be automatically calibrated for each subband. In such a case, since the oscillation frequency fVCO cannot be measured and calibrated until the oscillation frequency fVCO is settled, if the time until the oscillation frequency fVCO is settled can be shortened, the time required for automatic calibration is shortened. be able to.

〔4〕 その他
図3に示す容量切り換え回路22においては、NチャンネルのMOS−FETにより構成した場合であるが、例えば図6に示すようにPチャンネルのMOS−FETにより構成することもできる。そして、この場合には、制御ビットbO、ゲート電圧VG0およびソース電圧VS0の極性を、図4の場合とは逆にすればよい。
[4] Others The capacity switching circuit 22 shown in FIG. 3 is configured by an N-channel MOS-FET, but can also be configured by a P-channel MOS-FET, for example, as shown in FIG. In this case, the polarities of the control bit b0, the gate voltage VG0, and the source voltage VS0 may be reversed from those in FIG.

〔5〕 まとめ
上述の容量切り換え回路22によれば、FET(Q3k、Q4k)のドレイン・ソース間を通じてFET(Q1k)のソースおよびドレインにバイアス電圧を印加しているが、FET(Q3k、Q4k)がオフのときのドレイン・ソース間のインピーダンスは、図9における抵抗器R1k、R2kの場合よりも、コンデンサC1k、C2kのインピーダンスに比べ、十分大きな値となる。
[5] Summary According to the capacitance switching circuit 22 described above, a bias voltage is applied to the source and drain of the FET (Q1k) through the drain and source of the FET (Q3k, Q4k), but the FET (Q3k, Q4k) The impedance between the drain and source when is turned off is sufficiently larger than the impedance of the capacitors C1k and C2k than in the case of the resistors R1k and R2k in FIG.

したがって、共振回路21のQ値を低下させることがないので、VCO11の発振信号SVCOの位相ノイズ特性を改善することができる。   Therefore, since the Q value of the resonance circuit 21 is not lowered, the phase noise characteristic of the oscillation signal SVCO of the VCO 11 can be improved.

また、FET(Q1k)のソースおよびドレインのバイアス電圧を、FET(Q3k、Q4k)を通じて印加しているので、大きなインピーダンスを得るために、ICチップ上におけるFET(Q3k、Q4k)の物理的なサイズを、抵抗器の場合のように、大きくする必要がない。したがって、寄生容量が大きくなることがなく、FET(Q1k)がオフのときの容量COFFが小さくなり、容量比CON/COFFを大きくすることができる。この結果、FET(Q1k)のオンオフによる発振周波数fVCOの変化範囲を拡大することができる。   Further, since the bias voltage of the source and drain of the FET (Q1k) is applied through the FET (Q3k, Q4k), the physical size of the FET (Q3k, Q4k) on the IC chip is obtained in order to obtain a large impedance. Does not need to be increased as in the case of resistors. Therefore, the parasitic capacitance does not increase, the capacitance COFF when the FET (Q1k) is OFF is reduced, and the capacitance ratio CON / COFF can be increased. As a result, the change range of the oscillation frequency fVCO due to the on / off of the FET (Q1k) can be expanded.

さらに、テレビチューナにおいては、およそ40MHz〜900MHzの非常に広い周波数範囲に対して、低雑音な局部発振信号が必要となるので、VCO11にも非常に可変範囲の広いものが求められるが、上述のVCO11によれば、その要求に対処できる。   Furthermore, since a TV tuner requires a low-noise local oscillation signal for a very wide frequency range of about 40 MHz to 900 MHz, the VCO 11 is also required to have a very wide variable range. The VCO 11 can cope with the request.

〔略語の一覧〕
IC :Integrated Circuit
FET:Field Effect Transistor
MOS:Metal Oxide Semiconductor
PLL:Phase Locked Loop
Q値 :Quality Factor
VCO:Voltage Controlled Oscillator
[List of abbreviations]
IC: Integrated Circuit
FET: Field Effect Transistor
MOS: Metal Oxide Semiconductor
PLL: Phase Locked Loop
Q value: Quality Factor
VCO: Voltage Controlled Oscillator

この発明の一形態を示す系統図である。It is a systematic diagram showing one embodiment of the present invention. この発明の一形態を示す接続図である。It is a connection diagram showing one embodiment of the present invention. この発明の一形態を示す接続図である。It is a connection diagram showing one embodiment of the present invention. この発明の一形態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows one form of this invention. 一部の一例を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows an example of a part. この発明の他の形態を示す接続図である。It is a connection diagram which shows the other form of this invention. この発明を説明するための接続図である。It is a connection diagram for explaining the present invention. この発明を説明するための接続図である。It is a connection diagram for explaining the present invention. この発明を説明するための接続図である。It is a connection diagram for explaining the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…PLL回路、11…VCO、12…可変分周回路、13…位相比較回路、14…基準信号生成回路、15…チャージポンプ回路、16…ループフィルタ、21…共振回路、22…容量切り換え回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... PLL circuit, 11 ... VCO, 12 ... Variable frequency dividing circuit, 13 ... Phase comparison circuit, 14 ... Reference signal generation circuit, 15 ... Charge pump circuit, 16 ... Loop filter, 21 ... Resonance circuit, 22 ... Capacitance switching circuit

Claims (8)

第1のMOS−FETと、
第1の端子と上記第1のMOS−FETのソースとの間に直列に接続された第1のコンデンサと、
上記第1のMOS−FETのドレインと第2の端子との間に直列に接続された第2のコンデンサと、
上記第1のMOS−FETのソースにドレインが接続された第2のMOS−FETと、
上記第1のMOS−FETのドレインにドレインが接続された第3のMOS−FETと
を有し、
上記第2および第3のMOS−FETのゲートは互いに接続されるとともに、これら第2および第3のMOS−FETのソースも互いに接続され、
上記第1のMOS−FETのゲートに、この第1のMOS−FETをオンオフ制御する制御データが供給され、
上記第2および第3のMOS−FETに、少なくとも上記第1のMOS−FETがオフのときには、上記第2および第3のMOS−FETをオフにするゲートバイアス電圧が供給されるとともに、
上記第2および第3のMOS−FETのドレインとバックゲートとの間の寄生ダイオードがオフとなるソースバイアス電圧が供給される
ようにした容量切り換え回路。
A first MOS-FET;
A first capacitor connected in series between a first terminal and the source of the first MOS-FET;
A second capacitor connected in series between the drain of the first MOS-FET and a second terminal;
A second MOS-FET having a drain connected to the source of the first MOS-FET;
A third MOS-FET having a drain connected to the drain of the first MOS-FET;
The gates of the second and third MOS-FETs are connected to each other, and the sources of the second and third MOS-FETs are also connected to each other,
Control data for controlling on / off of the first MOS-FET is supplied to the gate of the first MOS-FET,
A gate bias voltage for turning off the second and third MOS-FETs is supplied to the second and third MOS-FETs when at least the first MOS-FET is off.
A capacitance switching circuit that is supplied with a source bias voltage that turns off a parasitic diode between the drain and back gate of the second and third MOS-FETs.
請求項1に記載の容量切り換え回路において、
上記第2および第3のMOS−FETのゲートに供給されるゲートバイアス電圧および上記ソースバイアス電圧を、上記第1のMOS−FETのオンオフにかかわらず一定とする
ようにした容量切り換え回路。
The capacitance switching circuit according to claim 1,
A capacitance switching circuit in which the gate bias voltage supplied to the gates of the second and third MOS-FETs and the source bias voltage are made constant regardless of whether the first MOS-FET is on or off.
請求項1に記載の容量切り換え回路において、
上記第1のMOS−FETのオンオフにかかわらず上記ゲートバイアス電圧を一定とするとともに、
上記第1のMOS−FETのオンのときには、上記ソースバイアス電圧を上記ゲートバイアス電圧に近づける
ようにした容量切り換え回路。
The capacitance switching circuit according to claim 1,
The gate bias voltage is made constant regardless of whether the first MOS-FET is on or off, and
A capacitance switching circuit configured to bring the source bias voltage close to the gate bias voltage when the first MOS-FET is on.
請求項1に記載の容量切り換え回路において、
上記第1のMOS−FETのオンオフにかかわらず上記ソースバイアス電圧を一定とするとともに、
上記ゲートバイアス電圧を上記制御データと同じ極性の方向に変化させる
ようにした容量切り換え回路。
The capacitance switching circuit according to claim 1,
While keeping the source bias voltage constant regardless of whether the first MOS-FET is on or off,
A capacitance switching circuit that changes the gate bias voltage in the same polarity direction as the control data.
請求項1に記載の容量切り換え回路において、
上記ゲートバイアス電圧を上記制御データと同じ極性の方向に変化させるとともに、
上記ソースバイアス電圧を上記制御データと逆の極性の方向に変化させる
ようにした容量切り換え回路。
The capacitance switching circuit according to claim 1,
While changing the gate bias voltage in the same polarity direction as the control data,
A capacitance switching circuit that changes the source bias voltage in the direction of the opposite polarity to the control data.
請求項1に記載の容量切り換え回路において、
上記ゲートバイアス電圧を上記制御データと同じ極性の方向に変化させるとともに、
上記制御データの変化よりも遅延させ、
上記ソースバイアス電圧を上記制御データと逆の極性の方向に変化させる
ようにした容量切り換え回路。
The capacitance switching circuit according to claim 1,
While changing the gate bias voltage in the same polarity direction as the control data,
Delay from the change of the control data,
A capacitance switching circuit that changes the source bias voltage in the direction of the opposite polarity to the control data.
共振回路が、その共振用の容量手段として、
容量切り換え回路と、
この容量切り換え回路に並列接続された可変容量素子と
を有し、
上記容量切り換え回路は、
第1のMOS−FETと、
上記並列接続のための第1の接続点と、上記第1のMOS−FETのソースとの間に直列に接続された第1のコンデンサと、
上記第1のMOS−FETのドレインと、上記並列接続のための第2の接続点との間に直列に接続された第2のコンデンサと、
上記第1のMOS−FETのドレインにドレインが接続された第3のMOS−FETと
を有し、
上記第2および第3のMOS−FETのゲートは互いに接続されるとともに、これら第2および第3のMOS−FETのソースも互いに接続され、
上記第1のMOS−FETのゲートに、この第1のMOS−FETをオンオフ制御する制御データが供給され、
上記第2および第3のMOS−FETに、少なくとも上記第1のMOS−FETがオフのときには、上記第2および第3のMOS−FETをオフにするゲートバイアス電圧が供給されるとともに、
上記第2および第3のMOS−FETのドレインとバックゲートとの間の寄生ダイオードがオフとなるソースバイアス電圧が供給される
上記制御データのオンオフにより発振周波数の変化範囲が変更されるとともに、
上記可変容量素子に供給される制御電圧により発振周波数が変更される
ようにしたVCO。
The resonance circuit is a capacitive means for resonance.
A capacity switching circuit;
A variable capacitance element connected in parallel to the capacitance switching circuit;
The capacitance switching circuit is
A first MOS-FET;
A first capacitor connected in series between the first connection point for the parallel connection and the source of the first MOS-FET;
A second capacitor connected in series between the drain of the first MOS-FET and the second connection point for the parallel connection;
A third MOS-FET having a drain connected to the drain of the first MOS-FET,
The gates of the second and third MOS-FETs are connected to each other, and the sources of the second and third MOS-FETs are also connected to each other,
Control data for controlling on / off of the first MOS-FET is supplied to the gate of the first MOS-FET,
A gate bias voltage for turning off the second and third MOS-FETs is supplied to the second and third MOS-FETs when at least the first MOS-FET is off.
A source bias voltage is supplied to turn off the parasitic diode between the drain and back gate of the second and third MOS-FETs, and the change range of the oscillation frequency is changed by turning on and off the control data.
A VCO whose oscillation frequency is changed by a control voltage supplied to the variable capacitance element.
VCOと、
このVCOの発振信号を分周する可変分周回路と、
この可変分周回路の出力信号と、基準となる周波数の基準信号とを位相比較する位相比較回路と、
この位相比較回路の出力が供給されるチャージポンプ回路と、
このチャージポンプ回路の出力が供給されて上記可変分周回路の出力信号と上記基準信号との位相差に対応してレベルの変化する電圧を出力するとともに、この電圧を上記VCOにその制御電圧として供給するループフィルタと
を有し、
上記VCOは、その共振回路が共振用の容量手段として、
容量切り換え回路と、
この容量切り換え回路に並列接続された可変容量素子と
を有し、
上記容量切り換え回路は、
第1のMOS−FETと、
上記並列接続のための第1の接続点と、上記第1のMOS−FETのソースとの間に直列に接続された第1のコンデンサと、
上記第1のMOS−FETのドレインと、上記並列接続のための第2の接続点との間に直列に接続された第2のコンデンサと、
上記第1のMOS−FETのソースにドレインが接続された第2のMOS−FETと、
上記第1のMOS−FETのドレインにドレインが接続された第3のMOS−FETと
を有し、
上記第2および第3のMOS−FETのゲートは互いに接続されるとともに、これら第2および第3のMOS−FETのソースも互いに接続され、
上記第1のMOS−FETのゲートに、この第1のMOS−FETをオンオフ制御する制御データが供給され、
上記第2および第3のMOS−FETに、少なくとも上記第1のMOS−FETがオフのときには、上記第2および第3のMOS−FETをオフにするゲートバイアス電圧が供給されるとともに、
上記第2および第3のMOS−FETのドレインとバックゲートとの間の寄生ダイオードがオフとなるソースバイアス電圧が供給される
上記制御データのオンオフにより発振周波数の変化範囲が変更されるとともに、
上記可変分周回路の分周比を変更することにより発振周波数が変更される
ようにしたPLL回路。
VCO,
A variable frequency dividing circuit for dividing the oscillation signal of the VCO;
A phase comparison circuit that compares the phase of the output signal of the variable frequency dividing circuit with a reference signal having a reference frequency;
A charge pump circuit to which the output of the phase comparison circuit is supplied;
The output of the charge pump circuit is supplied to output a voltage whose level changes in accordance with the phase difference between the output signal of the variable frequency dividing circuit and the reference signal, and this voltage is used as the control voltage for the VCO. A loop filter to supply,
The VCO has a resonance circuit as a capacitive means for resonance.
A capacity switching circuit;
A variable capacitance element connected in parallel to the capacitance switching circuit;
The capacitance switching circuit is
A first MOS-FET;
A first capacitor connected in series between the first connection point for the parallel connection and the source of the first MOS-FET;
A second capacitor connected in series between the drain of the first MOS-FET and the second connection point for the parallel connection;
A second MOS-FET having a drain connected to the source of the first MOS-FET;
A third MOS-FET having a drain connected to the drain of the first MOS-FET;
The gates of the second and third MOS-FETs are connected to each other, and the sources of the second and third MOS-FETs are also connected to each other,
Control data for controlling on / off of the first MOS-FET is supplied to the gate of the first MOS-FET,
A gate bias voltage for turning off the second and third MOS-FETs is supplied to the second and third MOS-FETs when at least the first MOS-FET is off.
A source bias voltage is supplied to turn off the parasitic diode between the drain and back gate of the second and third MOS-FETs, and the change range of the oscillation frequency is changed by turning on and off the control data.
A PLL circuit in which the oscillation frequency is changed by changing the frequency dividing ratio of the variable frequency dividing circuit.
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