JP4483119B2 - High frequency oscillator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてコードレスリモコン、コードレス電話、携帯電話などの無線機の高周波発振器に関し、発振回路を半導体基板上に集積した半導体集積回路を用いて構成される高周波発振器で、出力信号に高いC/Nを要求される用途に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の高周波発信器について図面を参照しながら説明する。図6は、従来の高周波発信器の構成図である。
【0003】
図6において、1は半導体集積回路、2は発振回路、3はバイアス回路、4は共振器、6はコンデンサ、7は共振器接続端子、8は発振出力端子、15はノイズパス端子である。
【0004】
半導体集積回路1内に発振回路2とバイアス回路3が内蔵されている。そして、共振回路2の入力は半導体集積回路1の外部接続端子である共振器接続端子7に接続されている。ここでバイアス回路3の出力は発振回路2の入力すなわち共振器接続端子7に接続され、バイアス電圧を与えるものである。
【0005】
前記共振器接続端子7に半導体外部に構成された共振器4が接続されている。共振器4はインダクタとコンデンサからなる並列共振器である。共振器4の共振周波数できまる周波数で発振回路2が発振し、発振出力端子8より高周波信号が出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の高周波発振器では、高周波出力信号のノイズ特性が十分に得られないという問題があった。あるいはバイアス回路3のノイズを除去するためのコンデンサ6を接続するためのノイズパス端子14を半導体集積回路1に設ける必要があり、コストアップの要因となっていた。
【0007】
すなわち、バイアス回路3は定電流源回路やカレントミラー回路などで構成されるが、定電流回路は数kHzから数百kHzの低周波ノイズを含んでいる。このノイズが発振回路に与えられることにより発振出力にノイズ成分が重畳され発振出力端子8より出力されていた。あるいは、上記の低周波ノイズを除去するために、バイアス回路3からノイズパス端子15を通じてコンデンサにより交流的に接地していた。この構成ではノイズパス用の端子が必要となり、半導体集積回路1の端子数が増加する。そのため半導体集積回路1のチップサイズの増大およびパッケージのピン数増加によりコストが上がっていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の高周波発信器は、半導体集積回路内に構成された発振回路と、前記半導体集積回路内に構成され前記発振回路の共振器接続端子のバイアス電圧を供給するバイアス回路と、共振器と、インダクタと、コンデンサを備え、前記共振器接続端子と前記共振器を接続し、前記共振器接続端子は前記インダクタと前記コンデンサを直列に介してグランドまたは電源に接続される構成であり、前記インダクタと前記コンデンサの合成インピーダンスが前記バイアス回路の出力に含まれる低周波ノイズの周波数において十分に低いインピーダンスであり発振周波数において十分に高いインピーダンスとなるように定数が設定されるものである。
【0009】
そして、インダクタとコンデンサの直列接続を介して接地されるため、発振周波数の信号を減衰することなくバイアス回路の低周波ノイズ成分を減衰することができ、低ノイズな発振出力信号を得ることができる。また、ノイズパス端子などの端子の増加もない。
【0010】
【発明の実施の形態】
第1の発明は、半導体集積回路内に構成された発振回路と、前記半導体集積回路内に構成され前記発振回路の共振器接続端子のバイアス電圧を供給するバイアス回路と、共振器と、インダクタと、コンデンサと、スイッチを備え、前記共振器接続端子と前記共振器を接続し、前記共振器接続端子は前記インダクタと前記コンデンサとスイッチを直列に介してグランドまたは電源に接続される構成であり、前記インダクタと前記コンデンサの合成インピーダンスが前記バイアス回路の出力に含まれる低周波ノイズの周波数において十分に低いインピーダンスであり発振周波数において十分に高いインピーダンスとなるように定数が設定され、運用状態に応じてスイッチをオンまたはオフとするものである。そして、スイッチによりインダクタンスとコンデンサの直列接続の接地をオンオフするため、オフ状態で電源投入時の立ち上がり時間を短縮でき、その後オンとすることで発振出力信号のノイズ特性を改善することができる。
【0012】
また第2の発明は、特に第1記載のスイッチは半導体集積回路内に構成されたものである。そして、半導体集積回路内にスイッチを設けたため外付け部品の増加がない。また、スイッチの制御を半導体集積回路内で行うため配線などの引き回しが不要となる。
【0013】
また第3の発明は、半導体集積回路内に構成された発振回路と、前記半導体集積回路内に構成され前記発振回路の入力端子のバイアス電圧を供給するバイアス回路と、前記半導体集積回路内に構成された第1のコンデンサおよびスイッチと、共振器と、インダクタと、第2のコンデンサを備え、前記入力端子は並列に接続された前記第1のコンデンサと前記スイッチを介して前記半導体集積回路内に構成された共振器接続端子に接続され、前記共振器接続端子と前記共振器を接続し、前記共振器接続端子は前記インダクタと前記第2のコンデンサを直列に介してグランドまたは電源に接続される構成であり、前記インダクタと前記第2のコンデンサの合成インピーダンスが前記バイアス回路の出力に含まれる低周波ノイズの周波数において十分に低いインピーダンスであり発振周波数において十分に高いインピーダンスとなるように定数が設定されるものである。そして、外付けのスイッチが不要であり、端子数の増加もない構成で、立ち上がり特性とノイズ特性を両立することができる。
【0014】
また第4の発明は、特に第1ないし3のいずれか1つの発明におけるインダクタの代わりに抵抗を用いたものである。そして、低コストとする事ができる。
【0015】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【0016】
(実施例1)
図1は、本発明による実施例1の高周波発振器の回路図である。図1を用いて本実施例の集積回路について説明する。
【0017】
図1において、1は半導体集積回路、2は発振回路、3はバイアス回路、4は共振器、5はインダクタ、6はコンデンサ、7は共振器接続端子、8は発振出力端子である。
【0018】
半導体集積回路1内に発振回路2とバイアス回路3が内蔵されている。そして、共振回路2の入力は半導体集積回路1の外部接続端子である共振器接続端子7に接続されている。ここでバイアス回路3の出力は発振回路2の入力すなわち共振器接続端子7に接続され、バイアス電圧を与えるものである。
【0019】
前記共振器接続端子7に半導体外部に構成された共振器4が接続されている。共振器4はインダクタとコンデンサからなる並列共振器である。共振器4の共振周波数できまる周波数で発振回路2が発振し、発振出力端子8より高周波信号が出力される。
【0020】
そして、前記共振器接続端子はインダクタ5およびコイル6を介して接地されている。ここで、インダクタ5とコンデンサ6の合成インピーダンスがバイアス回路3の出力に含まれる低周波ノイズの周波数において十分に低いインピーダンスであり発振周波数において十分に高いインピーダンスとなるように定数が設定されている。本実施例では、インダクタは470nH、コンデンサは0.022uFである。これにより、バイアス回路の低周波ノイズである数百kHz以下の成分を減衰している。このとき発信周波数である400MHzではインダクタが大きなインピーダンスを持つため合成インピーダンスが大きくなり、高周波成分はほとんど減衰しない。
【0021】
以上のように、ノイズパス端子を設ける必要がなく、低周波ノイズを減衰することができため、ノイズ成分が小さい高周波発信出力信号を得ることができる。
【0022】
尚、本実施例の構成は、バイアス回路から発生する低周波ノイズ以外にも、半導体集積回路1に復調回路やロジック回路などを内蔵した場合に発生する低周波ノイズ成分が発振器に与える影響を抑えることにも効果がある。従って、半導体集積回路1内の高周波信号により配線構造に電圧が励起されることがないため、大きなアイソレーションが得られる。
【0023】
(実施例2)
図2は、本発明の実施例2の高周波発信器の構成図である。図2において、9はスイッチである。また図1と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【0024】
本発明の特徴は、インダクタ5およびコンデンサ6に加えて更に直列にスイッチ9を介して接地する構成としたことにある。
【0025】
コンデンサ6は、低い周波数の低周波ノイズを確実に減衰するためには大きな容量とするのが望ましい。しかし、コンデンサ6の容量を非常に大きくした場合には、回路の立ち上がり時間が延びてしまう場合がある。すなわち電源投入時にバイアス回路3からの電流でコンデンサ6を充電する必要があるが、バイアス回路は定電流源から成っているため、短時間でコンデンサ6を充電できない。そこで、電源投入時には、スイッチ9をオフとし高速に立ち上げる。この時点で、例えばキャリアセンス動作などの短時間で完了する必要がある動作を行う。そしてキャリアセンスがあった場合にスイッチ9をオンとすることにより、高周波発振器の出力信号品質が改善されるため、耐妨害波特性などが向上して安定した受信動作を行うことができる。
【0026】
尚、スイッチのオンおよびオフのタイミングは無線機の運用条件によって任意に設定してもよい。
【0027】
本実施例では、回路の立ち上がり時間と高周波出力信号の品質を両立でるという特徴がある。
【0028】
(実施例3)
図3は、本発明の実施例3の高周波発信器の構成図である。図3において、11はスイッチ端子である。また図1および図2と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【0029】
本発明の特徴は、スイッチ9を半導体集積回路1に内蔵したところにある。そして、インダクタ5とコンデンサ6の直列接続から半導体集積回路1の外部接続端子であるスイッチ端子11より半導体集積回路内のスイッチ9を通じて接地されている。
【0030】
以上のように、半導体集積回路内にスイッチを設けたため外付け部品の増加がないという特徴がある。また、スイッチの制御を半導体集積回路内で行うため、スイッチを外部に設けた場合と比べて配線などの引き回しが不要となり、高周波発振器を小型に構成することができる。
【0031】
(実施例4)
図4は、本発明の実施例4の高周波発信器の構成図である。図4において、12は第2のコンデンサ、13は入力端子である。また図1、図2および図3と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【0032】
本発明の特徴は、回路の立ち上がり時間と高周波出力信号の品質を両立でるのに加えて、ノイズ減衰用の端子が不要な点にある。
【0033】
発振回路2の入力端子13に第2のコンデンサ12とスイッチ9が並列に接続されており、第2のコンデンサ12およびスイッチ9の他端は共振器接続端子7に接続されている。
【0034】
ここで、第2のコンデンサの容量は、バイアス回路の低周波ノイズの周波数において十分に高インピーダンスとなる値となっている。ただし、共振器4と共振器接続端子7の間に挿入されている直流カット用のコンデンサの容量より大きな値となっている。
【0035】
回路の立ち上がり時には、スイッチ9がオフとなる。このときバイアス電圧は、コンデンサ6と第2のコンデンサ12で分圧されるが、ほとんどの電圧が第2のコンデンサの電極間に加わるため、コンデンサ12への充電電流は小さい。そのため短時間で充電を終了する事ができる。この状態でキャリアセンス動作などの高速で行う必要のある動作を行う。次にスイッチ9をオンとすることにより発振出力の信号品質を上げることができるので、安定して受信動作を行うことができる。
【0036】
以上のように、回路の立ち上がり時間と高周波出力信号の品質を両立でると共に、ノイズ減衰用の端子が不要である。
【0037】
(実施例5)
図5は、本発明の実施5の高周波発信器の構成図である。図5において、14は抵抗である。また、図1と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【0038】
本発明の特徴は、インダクタの代わりに抵抗を用いた点である。抵抗を用いても類似した効果を得ることができるのは、高周波信号と低周波信号のインピーダンスの違いによる。つまり、高周波信号周波数においては、50Ωに対して十分に大きなインピーダンスであれば減衰などの影響を与えない。たとえは1kΩの抵抗では損失は0.3dBである。一方、低周波ノイズの周波数では10kΩに対して小さいインピーダンスにおいて信号を減衰することができる。従って、例えば抵抗値を1kΩに設定すれば高周波信号の減衰はほとんどない状態で、低周波ノイズの減衰を20dB程度得ることができる。
【0039】
このようにインダクタの代わりに抵抗を用いることにより低コスト化を図ることができる。
【0040】
また、抵抗は半導体集積回路に内蔵することが容易であるため、コンデンサのみを外付けとした構成が可能となる。これにより回路の小型化および低コスト化を図ることができる。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の高周波発信器によれば、インダクタとコンデンサの直列接続を介して接地されるため、発振周波数の信号を減衰することなくバイアス回路の低周波ノイズ成分を減衰することができ、低ノイズな発振出力信号を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における高周波発信器の回路図
【図2】本発明の実施例2における高周波発信器の回路図
【図3】本発明の実施例3における高周波発信器の回路図
【図4】本発明の実施例4における高周波発信器の回路図
【図5】本発明の実施例5における高周波発信器の回路図
【図6】従来の高周波発信器の回路図
【符号の説明】
1 半導体集積回路
2 発振回路
3 バイアス回路
4 共振器
5 インダクタ
6 コンデンサ
7 共振器接続端子
8 発振出力端子
9 スイッチ
11 スイッチ端子
12 第2のコンデンサ
13 入力端子
14 抵抗
15 ノイズパス端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a high frequency oscillator for a radio such as a cordless remote controller, a cordless telephone, and a mobile phone, and is a high frequency oscillator configured using a semiconductor integrated circuit in which an oscillation circuit is integrated on a semiconductor substrate. It relates to applications requiring N.
[0002]
[Prior art]
A conventional high-frequency transmitter will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional high-frequency transmitter.
[0003]
In FIG. 6, 1 is a semiconductor integrated circuit, 2 is an oscillation circuit, 3 is a bias circuit, 4 is a resonator, 6 is a capacitor, 7 is a resonator connection terminal, 8 is an oscillation output terminal, and 15 is a noise path terminal.
[0004]
An
[0005]
A resonator 4 configured outside the semiconductor is connected to the resonator connection terminal 7. The resonator 4 is a parallel resonator composed of an inductor and a capacitor. The
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional high-frequency oscillator has a problem that the noise characteristics of the high-frequency output signal cannot be obtained sufficiently. Alternatively, it is necessary to provide the semiconductor integrated
[0007]
That is, the
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described conventional problems, a high-frequency oscillator according to the present invention includes an oscillation circuit configured in a semiconductor integrated circuit and a bias voltage of a resonator connection terminal of the oscillation circuit configured in the semiconductor integrated circuit. A bias circuit to be supplied, a resonator, an inductor, and a capacitor are provided, and the resonator connection terminal and the resonator are connected to each other. The resonator connection terminal is connected to the ground or a power supply through the inductor and the capacitor in series. The constant is set so that the combined impedance of the inductor and the capacitor is sufficiently low at the low frequency noise frequency included in the output of the bias circuit and sufficiently high at the oscillation frequency. It is what is done.
[0009]
And since it is grounded via a series connection of an inductor and a capacitor, the low frequency noise component of the bias circuit can be attenuated without attenuating the oscillation frequency signal, and a low noise oscillation output signal can be obtained. . Further, there is no increase in terminals such as noise path terminals.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to a first aspect of the present invention, there is provided an oscillation circuit configured in a semiconductor integrated circuit, a bias circuit configured in the semiconductor integrated circuit for supplying a bias voltage of a resonator connection terminal of the oscillation circuit, a resonator, an inductor, A capacitor and a switch, the resonator connecting terminal and the resonator are connected, and the resonator connecting terminal is connected to a ground or a power source through the inductor, the capacitor and the switch in series, Constants are set so that the combined impedance of the inductor and the capacitor is sufficiently low at the low frequency noise frequency included in the output of the bias circuit and sufficiently high at the oscillation frequency. The switch is turned on or off. In addition, since the ground of the series connection of the inductance and the capacitor is turned on and off by the switch, the rise time when the power is turned on in the off state can be shortened, and the noise characteristics of the oscillation output signal can be improved by turning it on thereafter.
[0012]
In the second invention, in particular, the switch according to the first aspect is configured in a semiconductor integrated circuit. And since the switch is provided in the semiconductor integrated circuit, there is no increase in external parts. In addition, since the switch is controlled in the semiconductor integrated circuit, wiring or the like is not required.
[0013]
According to a third aspect of the present invention , there is provided an oscillation circuit configured in a semiconductor integrated circuit, a bias circuit configured in the semiconductor integrated circuit for supplying a bias voltage of an input terminal of the oscillation circuit, and configured in the semiconductor integrated circuit. A first capacitor and a switch, a resonator, an inductor, and a second capacitor, and the input terminal is connected in parallel to the semiconductor integrated circuit via the first capacitor and the switch. Connected to the configured resonator connection terminal, the resonator connection terminal and the resonator are connected, and the resonator connection terminal is connected to the ground or the power supply through the inductor and the second capacitor in series. a configuration, ten at the frequency of the low frequency noise combined impedance of the said inductor second capacitor is included in the output of the bias circuit In which the constant is set to be sufficiently high impedance at a low impedance oscillation frequency. In addition, it is possible to achieve both rising characteristics and noise characteristics with a configuration that does not require an external switch and does not increase the number of terminals.
[0014]
In the fourth invention , a resistor is used in place of the inductor in any one of the first to third inventions . And it can be made low-cost.
[0015]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
Example 1
1 is a circuit diagram of a high-frequency oscillator according to a first embodiment of the present invention. The integrated circuit of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0017]
In FIG. 1, 1 is a semiconductor integrated circuit, 2 is an oscillation circuit, 3 is a bias circuit, 4 is a resonator, 5 is an inductor, 6 is a capacitor, 7 is a resonator connection terminal, and 8 is an oscillation output terminal.
[0018]
An
[0019]
A resonator 4 configured outside the semiconductor is connected to the resonator connection terminal 7. The resonator 4 is a parallel resonator composed of an inductor and a capacitor. The
[0020]
The resonator connection terminal is grounded via the inductor 5 and the
[0021]
As described above, since it is not necessary to provide a noise path terminal and low frequency noise can be attenuated, a high frequency transmission output signal with a small noise component can be obtained.
[0022]
The configuration of this embodiment suppresses the influence of the low frequency noise component generated when the demodulator circuit, the logic circuit, etc. are built in the semiconductor integrated
[0023]
(Example 2)
FIG. 2 is a configuration diagram of the high-frequency transmitter according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 9 is a switch. In addition, the same components as those in FIG.
[0024]
A feature of the present invention resides in that a ground is connected in series via a switch 9 in addition to the inductor 5 and the
[0025]
It is desirable that the
[0026]
Note that the on / off timing of the switch may be arbitrarily set according to the operating conditions of the radio.
[0027]
This embodiment is characterized in that both the circuit rise time and the quality of the high-frequency output signal can be achieved.
[0028]
(Example 3)
FIG. 3 is a configuration diagram of a high-frequency transmitter according to
[0029]
A feature of the present invention resides in that the switch 9 is built in the semiconductor integrated
[0030]
As described above, since a switch is provided in the semiconductor integrated circuit, there is a feature that there is no increase in external parts. Further, since the switch is controlled in the semiconductor integrated circuit, it is not necessary to route wiring or the like as compared with the case where the switch is provided outside, and the high-frequency oscillator can be configured in a small size.
[0031]
Example 4
FIG. 4 is a configuration diagram of a high-frequency transmitter according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 4, 12 is a second capacitor, and 13 is an input terminal. The same components as those in FIGS. 1, 2 and 3 are given the same reference numerals.
[0032]
The feature of the present invention is that the rise time of the circuit and the quality of the high-frequency output signal are compatible, and a noise attenuation terminal is unnecessary.
[0033]
A second capacitor 12 and a switch 9 are connected in parallel to the input terminal 13 of the
[0034]
Here, the capacitance of the second capacitor is a value that provides a sufficiently high impedance at the low-frequency noise frequency of the bias circuit. However, the value is larger than the capacity of the DC cut capacitor inserted between the resonator 4 and the resonator connection terminal 7.
[0035]
At the start of the circuit, the switch 9 is turned off. At this time, the bias voltage is divided by the
[0036]
As described above, both the circuit rise time and the quality of the high-frequency output signal are compatible, and a noise attenuating terminal is unnecessary.
[0037]
(Example 5)
FIG. 5 is a configuration diagram of a high-frequency transmitter according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, 14 is a resistor. Also, the same components as those in FIG.
[0038]
A feature of the present invention is that a resistor is used instead of an inductor. A similar effect can be obtained even if a resistor is used because of the difference in impedance between the high-frequency signal and the low-frequency signal. That is, at the high frequency signal frequency, if the impedance is sufficiently large with respect to 50Ω, there is no influence such as attenuation. For example, with a resistance of 1 kΩ, the loss is 0.3 dB. On the other hand, at a frequency of low frequency noise, a signal can be attenuated with an impedance smaller than 10 kΩ. Therefore, for example, if the resistance value is set to 1 kΩ, the attenuation of the low frequency noise can be obtained about 20 dB with almost no attenuation of the high frequency signal.
[0039]
Thus, the cost can be reduced by using a resistor instead of the inductor.
[0040]
In addition, since the resistor can be easily incorporated in the semiconductor integrated circuit, a configuration in which only the capacitor is externally attached is possible. As a result, the circuit can be reduced in size and cost.
[0041]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the high frequency oscillator of the present invention, since it is grounded via a series connection of an inductor and a capacitor, the low frequency noise component of the bias circuit is attenuated without attenuating the oscillation frequency signal. Therefore, there is an effect that a low noise oscillation output signal can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a high-frequency oscillator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a high-frequency oscillator according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram of a high-frequency oscillator according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram of a high-frequency oscillator according to a fifth embodiment of the present invention. Explanation】
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