JP4783199B2 - Voltage controlled oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、制御電圧に応じて発振周波数が変化する電圧制御発振器(以下、「VCO」という)、特にその発振周波数範囲の拡大技術に関するものである。 The present invention relates to a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as “VCO”) whose oscillation frequency changes according to a control voltage, and more particularly to a technique for expanding the oscillation frequency range.
図2は、従来のVCOの構成図である。
このVCOは、負性抵抗回路1に、インダクタ2と可変キャパシタ3からなる共振タンク回路を並列に接続すると共に、その発振周波数範囲を拡大するために固定キャパシタ4a,4b,4cをスイッチ用のMOSトランジスタ(以下、単に「MOS」という)5a,5b,5cを介して並列に接続している。
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional VCO.
In this VCO, a resonant tank circuit composed of an
可変キャパシタ3は、例えばMOSのゲート容量を利用したもので、そのゲートに制御電圧VCを印加することによって、静電容量を変化させることができるものである。この可変キャパシタ3では、制御電圧VCを0Vから2Vまで掃引することにより、その容量値が2pFから1pFに単調に減少するようになっている。
The
一方、固定キャパシタ4a,4b,4cの容量値は、それぞれ0.3pF,0.6pF,1.2pFと、2の冪乗の関係となるように設定されている。これにより、固定キャパシタの容量値は、スイッチ用のMOS5a〜5cのゲートに与える制御信号S1〜S3の組み合わせにより、0.3pF単位で最大2.1pFまで8段階に切り替え可能である。また、負性抵抗回路1の両端の電圧は、バッファ用の増幅器(AMP)6で増幅され、この増幅器6から発振信号OUTとして出力されるようになっている。
On the other hand, the capacitance values of the
このVCOでは、制御信号S1〜S3として、MOS5a〜5cの閾値電圧に比べて十分に高い電圧(例えば、電源電圧)を印加すると、これらのMOS5a〜5cがオン状態となって固定キャパシタ4a,4b,4cが共振回路に接続される。また、制御信号S1〜S3として低い電圧(例えば、接地電圧)を印加すると、MOS5a〜5cがオフ状態となって固定キャパシタ4a,4b,4cは切断される。これにより、制御信号S1〜S3の電圧を切り替えることにより、発振周波数のレンジを切り替えることができ、更に、制御電圧VCを連続的に変化させることにより、その周波数レンジ内で発振周波数を連続的に制御することができる。
In this VCO, when a voltage (for example, a power supply voltage) sufficiently higher than the threshold voltages of the MOSs 5a to 5c is applied as the control signals S1 to S3, the MOSs 5a to 5c are turned on and the
前記VCOでは、固定キャパシタ4a,4b,4cの容量値を、2の冪乗の関係となるように設定し、これをスイッチ用のMOS5a〜5cで切り替えて共振回路に並列に接続するようにしている。しかし、固定キャパシタに直列に接続されたスイッチ用のMOSの影響で、所期の容量と一致せず発振周波数のレンジがずれてしまう。即ち、スイッチ用のMOSをオフ状態にしても、このMOSには寄生する静電容量が存在する。
In the VCO, the capacitance values of the
MOSの寄生容量は、ゲート部分とソース部分のオーバーラップ容量Cgs、ゲート部分とドレイン部分のオーバーラップ容量Cgd、ソース部分とバルク部分の接合容量Csb、及びドレイン部分とバルク部分の接合容量Cdbからなる。そして、直列に接続されたオーバーラップ容量Cgs,Cgdと、接合容量Csb,Cdbが、ドレイン・ソース間の実効容量となる。 The parasitic capacitance of the MOS includes an overlap capacitance Cgs between the gate portion and the source portion, an overlap capacitance Cgd between the gate portion and the drain portion, a junction capacitance Csb between the source portion and the bulk portion, and a junction capacitance Cdb between the drain portion and the bulk portion. . The overlap capacitances Cgs and Cgd connected in series and the junction capacitances Csb and Cdb are effective drain-source capacitances.
このため、MOSの静電容量とこれに対応する固定キャパシタの直列回路が共振回路に接続され、オフ状態にしたはずの固定キャパシタを完全に切り離すことができない。このため、制御信号S1〜S3でスイッチ用のMOS5a〜5cをオン・オフ制御して周波数レンジを切り替え、一定範囲の制御電圧VCで発振周波数を制御する場合に、所定の発振周波数範囲をカバーすることができなくなるという課題があった。 For this reason, the series circuit of the capacitance of the MOS and the corresponding fixed capacitor is connected to the resonance circuit, and the fixed capacitor that should have been turned off cannot be completely separated. For this reason, when the control signals S1 to S3 are used to switch on / off the switching MOSs 5a to 5c to switch the frequency range, and the oscillation frequency is controlled by the control voltage VC within a certain range, the predetermined oscillation frequency range is covered. There was a problem that it was impossible.
図3は、図2のVCOの電圧―周波数特性図で、横軸に制御電圧VC[V]、縦軸に発振周波数[MHz]を示している。この図の中で、パラメータnは、制御信号S1〜S3を(S3 S2 S1)の3ビットの値として示したものである。図3に示すように、制御電圧VCとして0.5〜1.0Vの範囲を使用する場合、周波数レンジをどのように切り替えても、例えば1400MHzの発振周波数を得ることができない。 FIG. 3 is a voltage-frequency characteristic diagram of the VCO of FIG. 2, in which the horizontal axis represents the control voltage VC [V] and the vertical axis represents the oscillation frequency [MHz]. In this figure, the parameter n represents the control signals S1 to S3 as a 3-bit value of (S3 S2 S1). As shown in FIG. 3, when a range of 0.5 to 1.0 V is used as the control voltage VC, an oscillation frequency of, for example, 1400 MHz cannot be obtained regardless of how the frequency range is switched.
本発明は、制御信号によって周波数レンジを切り替えることにより、連続した広範囲な発振周波数を得ることができるVCOを目的としている。 An object of the present invention is to provide a VCO that can obtain a wide range of continuous oscillation frequencies by switching the frequency range according to a control signal.
本発明のVCOは、第1ノードと第2ノードの間に接続された負性抵抗回路と、前記第1ノードと第2ノードの間に接続されたインダクタと、前記第1ノードと第2ノードの間に接続され、制御電圧に応じて静電容量の値が制御される第1可変キャパシタと、前記第1ノードと第2ノードの間に、それぞれ独立した制御信号で制御されるスイッチ用のMOSを介して接続された第1から第n(但し、nは2以上の整数)までのn個の固定キャパシタと、前記n個の各固定キャパシタのそれぞれに並列に設けられ、前記制御電圧に応じて静電容量の値が制御される第1から第nまでの第2可変キャパシタと、前記第1ノードと第2ノードの信号を増幅して発振信号を出力する増幅器とを備えている。
そして、前記固定キャパシタの内の第i(但し、iは2からnまでの整数)の固定キャパシタは、静電容量Ciを有し、第i−1の固定キャパシタの静電容量Ci−1との容量比Ci/Ci−1を、1以上2以下の値となるように設定している。更に、前記第2可変キャパシタの内の第iの第2可変キャパシタは、特定の制御電圧において静電容量CViを有し、第i−1の第2可変キャパシタの該特定の制御電圧における静電容量CVi−1との容量比CVi/CVi−1を、1以上2以下の値となるように設定している。
The VCO of the present invention includes a negative resistance circuit connected between a first node and a second node, an inductor connected between the first node and the second node, and the first node and the second node. And a first variable capacitor whose capacitance value is controlled according to a control voltage, and a switch for the switch controlled by an independent control signal between the first node and the second node. The n fixed capacitors from 1 to n (where n is an integer of 2 or more) connected via the MOS and each of the n fixed capacitors are provided in parallel, and the control voltage is depending from a first value of the capacitance is controlled by a second variable capacitor up to the n, the first node and Bei Eteiru an amplifier for amplifying the signal of the second node to output an oscillation signal.
Then, the i-th of the fixed capacitor (where, i is an integer from 2 to n) fixed capacitor has a capacitance Ci, the capacitance Ci-1 of the (i-1) of the fixed capacitor The capacity ratio Ci / Ci-1 is set to a value of 1 or more and 2 or less . Furthermore, the i-th second variable capacitor among the second variable capacitors has a capacitance CVi at a specific control voltage, and the electrostatic capacitance at the specific control voltage of the (i−1) -th second variable capacitor. The capacity ratio CVi / CVi-1 with the capacity CVi-1 is set to be a value between 1 and 2.
本発明によれば、発振周波数のレンジを切り替えるためにスイッチ用のMOSを介して第1ノードと第2ノードの間に接続した固定キャパシタの静電容量を2の冪乗の関係ではなく、各容量比が1以上2以下の値となるように設定している。これにより、オフ状態のスイッチ用のMOSの寄生容量の影響が抑制され、周波数レンジを切り替えることにより、連続した広範囲な発振周波数を得ることができる。
更に、第iの第2可変キャパシタの静電容量CViと、第i−1の可変キャパシタの静電容量CVi−1との容量比CVi/CVi−1が、1以上2以下の値となるように設定している。これにより、特に発振周波数が低いレンジで、周波数可変範囲の縮小を抑えることができる。
According to the present invention , the capacitance of the fixed capacitor connected between the first node and the second node via the switching MOS in order to switch the oscillation frequency range is not a power of 2 relationship. The capacity ratio is set to be 1 or more and 2 or less . Thereby, the influence of the parasitic capacitance of the MOS for the switch in the off state is suppressed, and a continuous wide range of oscillation frequencies can be obtained by switching the frequency range .
Further, the capacitance ratio CVi / CVi−1 between the electrostatic capacitance CVi of the i-th second variable capacitor and the electrostatic capacitance CVi−1 of the i−1th variable capacitor is a value of 1 or more and 2 or less. Is set. Thereby, especially in the range where the oscillation frequency is low, the reduction of the frequency variable range can be suppressed.
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。 The above and other objects and novel features of the present invention will become more fully apparent when the following description of the preferred embodiment is read in conjunction with the accompanying drawings. However, the drawings are for explanation only, and do not limit the scope of the present invention.
図1は、本発明の実施例1を示すVCOの構成図である。
このVCOは、ノードN1とノードN2の間に、負性抵抗回路10、インダクタ20及び可変キャパシタ30を並列に接続すると共に、周波数レンジ切り替え用の固定キャパシタ41,42,43をそれぞれスイッチ用のMOS51,52,53を介して並列に接続して構成されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a VCO showing
In this VCO, a
負性抵抗回路10は、例えば、2組のCMOSインバータI1,I2を、ノードN1,N2間に逆方向に接続したものである。即ち、電源電位VDDと接地電位GNDの間にPチャネルMOS(以下、「PMOS」という)11とNチャネルMOS(以下、「NMOS」という)12からなるCMOSインバータI1と、PMOS13とNMOS14からなるCMOSインバータI2を接続している。CMOSインバータI1の入力側はノードN2に接続され、出力側がノードN1に接続されている。一方、CMOSインバータI2の入力側はノードN1に接続され、出力側がノードN2に接続されている。
In the
インダクタ20は、例えば、4.5nHのインダクタンスを有する固定インダクタである。
For example, the
可変キャパシタ30は、例えば、MOSのゲート容量を利用したもので、そのゲートに制御電圧VCを印加することによって、静電容量を変化させることができるものである。この可変キャパシタ30では、制御電圧VCを0Vから2Vまで掃引することにより、その容量値が2pFから1pFに単調に減少するようになっている。
The
一方、固定キャパシタ41,42,43の容量値C1,C2,C3は、それぞれ0.35pF,0.6pF,1.06pFとなっており、容量値の比C2/C1,C3/C2がそれぞれ1.7,1.78と、容量比が1以上で2未満となるように設定されている。
On the other hand, the capacitance values C1, C2, and C3 of the
また、スイッチ用のMOS51,52,53は、同一サイズのもので、各々のゲートに与えられる制御信号S1〜S3が電源電圧VDD(論理地1)のときにオン状態となり、接地電圧GND(論理地0)のときにオフ状態となるものである。なお、MOS51,52,53は、オフ状態時に0.2pFの寄生容量を呈するようになっている。ノードN1,N2にはバッファ用の増幅器60が接続され、この増幅器60から発振信号OUTが出力されるようになっている。
The switching
このVCOでは、制御信号S1〜S3として、MOS51〜53の閾値電圧に比べて十分に高い電圧(即ち、電源電圧VDD)を印加すると、これらのMOS51〜53がオン状態となり、固定キャパシタ41,42,43がノードN1,N2間に接続され、共振回路の静電容量が増加して発振周波数が低下する。
In this VCO, when a voltage sufficiently higher than the threshold voltage of the
また、制御信号S1〜S3に低い電圧(即ち、接地電圧GND)を印加すると、MOS51〜53はオフ状態となり、このMOS51〜53の寄生容量と固定キャパシタ41,42,43の直列回路による静電容量がノードN1,N2間に接続される。
Further, when a low voltage (that is, the ground voltage GND) is applied to the control signals S1 to S3, the
これにより、制御信号S1〜S3の電圧を切り替えることにより、発振周波数のレンジを切り替えることができ、更に、制御電圧VCを連続的に変化させることにより、その周波数レンジ内で発振周波数を連続的に制御することができる。 Thereby, the range of the oscillation frequency can be switched by switching the voltages of the control signals S1 to S3, and the oscillation frequency is continuously changed within the frequency range by continuously changing the control voltage VC. Can be controlled.
図4は、図1のVCOの電圧―周波数特性図で、横軸に制御電圧VC[V]、縦軸に発振周波数[MHz]を示している。この図の中で、パラメータnは、制御信号S1〜S3を(S3 S2 S1)の3ビットの値として示したものである。この図4に示すように、パラメータnの値0〜7に対応する特性曲線がほぼ等間隔に並び、例えば制御電圧VCの可変範囲を0.5〜1.0Vにした場合でも、周波数レンジを切り替えることにより、最低の1230MHzから最高の1680MHzまでの周波数範囲を完全にカバーすることができる。
FIG. 4 is a voltage-frequency characteristic diagram of the VCO of FIG. 1, in which the horizontal axis represents the control voltage VC [V] and the vertical axis represents the oscillation frequency [MHz]. In this figure, the parameter n represents the control signals S1 to S3 as a 3-bit value of (S3 S2 S1). As shown in FIG. 4, the characteristic curves corresponding to the
次に、この実施例1における発振周波数の範囲と、制御信号S1〜S3の値nとの関係を説明する。 Next, the relationship between the range of the oscillation frequency in the first embodiment and the value n of the control signals S1 to S3 will be described.
発振周波数f(n)は、インダクタ20のインダクタンスをL、可変キャパシタ30の容量値をCx、制御信号S1〜S3で制御されたMOS51〜53によってノードN1,N2間に接続された寄生容量と固定キャパシタの合成容量値をC(n)とすると、次の比例関係が成り立つ。
f(n)∝1/√{L(Cx+C(n))} ・・(1)
CxがCnに比べて大きいときは、次の近似式が成り立つ。
f(n)/f(n+1)≒1+{C(n)−C(n+1)}/2Cx
従って、nを変化させたときにf(n)の変化する割合を一定にするためには、C(n)の変化を一定にする必要がある。この実施例1の場合には次のようになる。
C(0)=1.24pF
C(1)=1.47pF, C(1)−C(0)=0.23pF
C(2)=1.69pF, C(2)−C(1)=0.22pF
C(3)=1.91pF, C(3)−C(2)=0.22pF
C(4)=2.14pF, C(4)−C(3)=0.23pF
C(5)=2.36pF, C(5)−C(4)=0.22pF
C(6)=2.58pF, C(6)−C(5)=0.22pF
C(7)=2.80pF, C(7)−C(6)=0.22pF
The oscillation frequency f (n) is fixed to the parasitic capacitance connected between the nodes N1 and N2 by the
f (n) ∝1 / √ {L (Cx + C (n))} (1)
When Cx is larger than Cn, the following approximate expression holds.
f (n) / f (n + 1) ≈1 + {C (n) −C (n + 1)} / 2Cx
Therefore, in order to make the rate of change of f (n) constant when n is changed, it is necessary to make the change of C (n) constant. In the case of Example 1, the operation is as follows.
C (0) = 1.24 pF
C (1) = 1.47 pF, C (1) -C (0) = 0.23 pF
C (2) = 1.69 pF, C (2) -C (1) = 0.22 pF
C (3) = 1.91 pF, C (3) -C (2) = 0.22 pF
C (4) = 2.14 pF, C (4) -C (3) = 0.23 pF
C (5) = 2.36 pF, C (5) -C (4) = 0.22 pF
C (6) = 2.58 pF, C (6) -C (5) = 0.22 pF
C (7) = 2.80 pF, C (7) -C (6) = 0.22 pF
このように、C(n+1)−C(n)が、ほぼ一定になっていることが分かる。これは、次のように説明できる。 Thus, it can be seen that C (n + 1) -C (n) is substantially constant. This can be explained as follows.
合成容量値C(n)は、オン状態のMOS51〜53と固定キャパシタ41〜43の容量の和をCf、オフ状態のMOS51〜53の数をk、オフ状態のMOS51〜53の寄生容量をCpとすると、CpがCfよりも小さいときは、次のように近似できる。
C(n)≒k×Cp+Cf
ここでオフとなっているMOS51〜53の数kは、nの値によって次のようになる。
n=0のとき k=3
n=1のとき k=2
n=2のとき k=2
n=3のとき k=1
n=4のとき k=2
n=5のとき k=1
n=6のとき k=1
n=7のとき k=0
The combined capacitance value C (n) is the sum of the capacities of the on-state MOSs 51-53 and the fixed capacitors 41-43, Cf, the number of off-state MOSs 51-53 is k, and the parasitic capacitance of the off-state MOSs 51-53 is Cp. Then, when Cp is smaller than Cf, it can be approximated as follows.
C (n) ≈k × Cp + Cf
Here, the number k of the
When n = 0 k = 3
When n = 1, k = 2
When n = 2, k = 2
When n = 3, k = 1
When n = 4, k = 2
When n = 5, k = 1
When n = 6, k = 1
When n = 7, k = 0
従って、MOS51がオフからオンに変化するとき、即ち、nが0から1、2から3、または4から5に切り替えられると、寄生容量Cpの寄与が減少するのに対して、MOS52がオフからオンに変化するとき、即ち、nが1から2、または5から6に切り替えられるときには、寄生容量Cpの寄与は変化しない。一方、MOS53がオフからオンに変化するとき、即ち、nが3から4に切り替えられると、寄生容量Cpの寄与が増加する。これらの変化の相違を、固定キャパシタ41〜43の各容量を2の冪乗の関係とせずに、容量比を1以上2未満の値とすることで相殺し、合成容量値C(n)を滑らかに変化させることが可能になり、図4のような電圧−周波数特性を得ることができる。
Therefore, when the
以上のように、この実施例1のVCOでは、制御信号S1〜S3に従ってノードN1,N2間に並列に挿入される固定キャパシタ41〜43の容量値C1,C2,C3の容量比C2/C1,C3/C2を、1以上2未満の値になるように設定している。これにより、オフ状態となったMOS51〜53の寄生容量Cpの影響が軽減され、制御信号S1〜S3を切り替えたときの周波数変化幅のばらつきが抑制されるので、周波数レンジを切り替えることにより、連続した広範囲な発振周波数を出力することができるVCOが得られるという利点がある。
As described above, in the VCO according to the first embodiment, the capacitance ratio C2 / C1, of the capacitance values C1, C2, and C3 of the fixed
図5は、本発明の実施例2を示すVCOの構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
FIG. 5 is a configuration diagram of a
このVCOは、図1のVCOのノードN1とノードN2の間に、可変キャパシタ71,72,73をそれぞれスイッチ用のMOS81,82,83を介して並列に接続するように追加したものである。可変キャパシタ71,72,73には、可変キャパシタ30と同様に、制御電圧VCが共通に与えられるようになっている。また、スイッチ用のMOS81,82,83のゲートには、MOS51,52,53と同様に、それぞれ制御信号S1,S2,S3が与えられるようになっている。その他の構成は、インダクタ20のインダクタンスと各容量の容量値を除き、図1と同様である。
This VCO is obtained by adding
ここで、可変キャパシタ30は、制御電圧VCを0Vから2Vまで掃引することにより、その容量値が1.05pFから0.53pFまで単調に減少するものである。固定キャパシタ41,42,43の容量値C1、C2,C3は、それぞれ0.25pF,0.41pF,0.70pFに設定され、容量比C2/C1,C3/C2は、1以上2以下の値となっている。また、スイッチ用のMOS51〜53,81〜83は、いずれも同一サイズで、オフ状態での寄生容量Cpは0.2pFとなっている。
Here, the capacitance value of the
更に、可変キャパシタ71,72,73は、制御電圧VCを0Vから2Vまで掃引することにより、その容量値が0.25〜0.12pF、0.40〜0.20pF、0.69〜0.34pFの間でそれぞれ単調に減少するものである。これらの可変キャパシタ71,72,73の容量値CV1,CV2,CV3は、制御電圧VCが同一の場合(例えば、0.5Vや、1.0V等の特定の電圧のとき)に、容量比CV2/CV1,CV3/CV2が、1以上2以下の値となるように設定されている。
Furthermore, the
図6は、図5のVCOの電圧―周波数特性図で、横軸に制御電圧VC[V]、縦軸にその制御電圧VCに対応する発振周波数[MHz]を示している。ここでは、インダクタ20のインダクタンスを3.5nHとしている。
FIG. 6 is a voltage-frequency characteristic diagram of the VCO of FIG. 5, in which the horizontal axis represents the control voltage VC [V], and the vertical axis represents the oscillation frequency [MHz] corresponding to the control voltage VC. Here, the inductance of the
図6に示すように、パラメータnの値0〜7に対応する特性曲線がほぼ等間隔に並んでおり、例えば制御電圧VCの可変範囲を0.5〜1.0Vにした場合でも、周波数レンジを切り替えることにより、最低の1230MHzから最高の1680MHzまでの周波数範囲を完全にカバーすることができる。
As shown in FIG. 6, the characteristic curves corresponding to the
更に、この図6に示すように、このVCOでは、制御電圧VCの変化に対する周波数変化の割合、即ち、パラメータnの各値0〜7に対応する電圧―周波数特性曲線の傾きが、ほぼ一定であることが分かる。
Further, as shown in FIG. 6, in this VCO, the ratio of the frequency change to the change in the control voltage VC, that is, the slope of the voltage-frequency characteristic curve corresponding to each
次に、この実施例2における発振周波数fと、制御信号S1〜S3の値nとの関係を説明する。 Next, the relationship between the oscillation frequency f in Example 2 and the value n of the control signals S1 to S3 will be described.
発振周波数fは、インダクタ20のインダクタンスをL、可変キャパシタ30の容量値をCV、制御信号S1〜S3で制御されたMOSによってノードN1,N2間に接続された寄生容量と固定キャパシタの合成容量値をC(n)とすると、実施例1で示した(1)式が成り立つので、制御電圧VCがv1の時と、v2の時の周波数の比は、次の比例関係が成り立つ。
f(v2)/f(v1)
∝1/√{(CV(v1)+C(n))/(CV(v2)+C(n))}
値nを0から増加させると、C(n)の値は増大する。このとき、値nの増加に伴って、CV(v)も増加するので、f(v2)/f(v1)は低下せず、ほぼ同一の値に維持される。これにより、発振周波数fの制御信号S1〜S3の値nに対する依存性が抑制され、例えば値n=7の場合等、発振周波数が低い周波数レンジにおいて、図1のVCOに比べて周波数可変範囲を拡大することができる。
The oscillation frequency f is the combined capacitance value of the fixed capacitor and the parasitic capacitance connected between the nodes N1 and N2 by the MOS controlled by the control signals S1 to S3, and the inductance value of the
f (v2) / f (v1)
∝1 / √ {(CV (v1) + C (n)) / (CV (v2) + C (n))}
Increasing the value n from 0 increases the value of C (n). At this time, as the value n increases, CV (v) also increases, so f (v2) / f (v1) does not decrease and is maintained at substantially the same value. Thereby, the dependence of the oscillation frequency f on the value n of the control signals S1 to S3 is suppressed. For example, in the frequency range where the oscillation frequency is low, such as when the value n = 7, the frequency variable range is set as compared with the VCO in FIG. Can be enlarged.
以上のように、この実施例2のVCOでは、周波数レンジ切り替え用の固定キャパシタ41〜43と並列に、制御電圧VCによって容量値が変化する可変キャパシタ71,72,73を設けている。そして、固定キャパシタ41〜43の容量値C1,C2,C3の容量比C2/C1,C3/C2を、1以上2以下の値となるように設定すると共に、可変キャパシタ71,72,73の容量値CV1,CV2,CV3の容量比CV2/CV1,CV3/CV2も、1以上2以下の値となるように設定している。これにより、実施例1と同様の利点に加えて、制御信号S1〜S3によって切り替えられる各周波数レンジにおける周波数可変幅をほぼ同じ値に設定することができるという利点がある。従って、特に発振周波数の低いレンジにおいて、可変周波数範囲が狭くならないので、位相同期ループ等に適用する場合に安定した動作をすることができる。
As described above, in the VCO according to the second embodiment, the
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
(a) 実施例1における固定キャパシタ41〜43、及び実施例2における固定キャパシタ41〜43と可変キャパシタ71〜73の数は、3個に限定するものではなく、任意の複数n個を用いることができる。その場合、n個の固定キャパシタの内の第i(但し、iは2からnまでの整数)の固定キャパシタは静電容量Ciを有し、第i−1の固定キャパシタの静電容量Ci−1との容量比Ci/Ci−1が、1〜2の範囲の値となるように設定すれば良い。また、可変キャパシタの静電容量についても、固定キャパシタと同様の関係を有するように設定する必要がある。
(b) 実施例2では、固定キャパシタ41〜43と、可変キャパシタ71〜73をそれぞれ別のスイッチ用のMOS51〜53,81〜83を介してノードN1,N2間に接続しているが、固定キャパシタ41〜43と可変キャパシタ71〜73をそれぞれ並列に接続すれば、スイッチ用のMOS81〜83は不要になる。
(c) 負性抵抗回路10の構成は、図1中に例示したものに限定されない。即ち、ノードN1の信号をノードN2に帰還して、発振動作を起こさせる回路であれば良い。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible. Examples of this modification include the following.
(A) The number of the fixed
(B) In the second embodiment, the fixed
(C) The configuration of the
10 負性抵抗回路
20 インダクタ
30,71〜73 可変キャパシタ
41〜43 固定キャパシタ
51〜53,81〜83 MOS
60 増幅器
DESCRIPTION OF
60 amplifier
Claims (1)
前記第1ノードと第2ノードの間に接続されたインダクタと、
前記第1ノードと第2ノードの間に接続され、制御電圧に応じて静電容量の値が制御される第1可変キャパシタと、
前記第1ノードと第2ノードの間に、それぞれ独立した制御信号で制御されるスイッチ用のMOSトランジスタを介して接続された第1から第n(但し、nは2以上の整数)までのn個の固定キャパシタと、
前記n個の各固定キャパシタのそれぞれに並列に設けられ、前記制御電圧に応じて静電容量の値が制御される第1から第nまでの第2可変キャパシタと、
前記第1ノードと第2ノードの信号を増幅して発振信号を出力する増幅器とを備え、
前記固定キャパシタの内の第i(但し、iは2からnまでの整数)の固定キャパシタは静電容量Ciを有し、第i−1の固定キャパシタの静電容量Ci−1との容量比Ci/Ci−1を、1以上2以下の値となるように設定し、
前記第2可変キャパシタの内の第iの第2可変キャパシタは特定の制御電圧において静電容量CViを有し、第i−1の第2可変キャパシタの該特定の制御電圧における静電容量CVi−1との容量比CVi/CVi−1を、1以上2以下の値となるように設定したことを特徴とする電圧制御発振器。 A negative resistance circuit connected between the first node and the second node;
An inductor connected between the first node and the second node;
A first variable capacitor connected between the first node and the second node and having a capacitance value controlled according to a control voltage;
The first to nth (where n is an integer of 2 or more) n connected between the first node and the second node via switching MOS transistors controlled by independent control signals. Fixed capacitors,
First to n-th second variable capacitors provided in parallel to each of the n fixed capacitors, the capacitance value of which is controlled according to the control voltage;
An amplifier for amplifying signals of the first node and the second node and outputting an oscillation signal;
Among the fixed capacitors, the i-th (where i is an integer from 2 to n) fixed capacitor has a capacitance Ci, and the capacitance ratio of the i-1th fixed capacitor with the capacitance Ci-1. the ci / ci-1, set to be 1 to 2 values,
The i-th second variable capacitor among the second variable capacitors has a capacitance CVi at a specific control voltage, and the capacitance CVi− at the specific control voltage of the (i−1) -th second variable capacitor. 1. A voltage controlled oscillator characterized in that a capacity ratio CVi / CVi−1 to 1 is set to a value of 1 or more and 2 or less .
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