KR100286465B1

KR100286465B1 - 발진회로

Info

Publication number: KR100286465B1
Application number: KR1019970067216A
Authority: KR
Inventors: 나카츠카겐지
Original assignee: 가타오카 마사타카; 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 2001-04-16
Also published as: JPH10173438A; GB2321350B; FR2756987A1; GB9725495D0; DE19754666A1; CN1074211C; CN1190284A; FR2756987B1; JP3330040B2; KR19980063973A; DE19754666B4; GB2321350A; US5945884A

Abstract

본 발명은 병렬 공진 회로(15)의 Q를 높여 발진 회로의 C/N을 크게 하는 것이다.

트랜지스터(1)의 베이스, 에미터간 및 에미터, 콜렉터간에 각각 귀환 콘덴서(3, 4)를 접속함과 동시에, 상기 베이스와 상기 콜렉터간에 상기 두 개의 귀환 콘덴서(3, 4)와 함께 병렬 공진 회로를 구성하는 직렬 접속된 두 개의 코일(22, 23)을 설치하고, 상기 트랜지스터(1)의 에미터와 상기 두 개의 코일(22, 23)의 접속점(26)에 에미터 바이어스저항(14)을 접속하였다.

Description

발진 회로{OSCILLATING CIRCUIT}

본 발명은 발진 회로에 관한 것으로, 특히 협대역 통신의 국부 발진용으로서 이용하는 데 적합한 발진 회로에 관한 것이다.

종래의 발진 회로를 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6에 나타내는 발진 회로는 콜렉터 접지형 콜피츠 발진 회로로서 발진 트랜지스터(이하, 단지 트랜지스터라 함)(1)의 콜렉터는 저임피던스의 접지 콘덴서(2)를 개재하여 그랜드(어스)에 고주파적으로 접속되어 있다. 또 베이스와 에미터간, 에미터와 그랜드와의 사이에는 각각 귀환 콘덴서(3, 4)가 접속되고, 또한 베이스와 그랜드와의 사이에는 클랩 콘덴서(5)를 개재하여 코일(6)이 접속되어 있다. 이 결과, 트랜지스터(1)의 베이스와 콜렉터간에는 두 개의 귀환 콘덴서(3, 4)가 직렬로 삽입되고, 또 코일(6)이 이 직렬 접속된 두 개의 귀환 콘덴서(3, 4)에 병렬 접속되는 것으로 병렬 공진 회로 (7)가 구성된다. 코일(6)에는 직렬 접속된 보정 콘덴서(8)와 버랙터 다이오드(9)가 병렬로 접속되고, 이 버랙터 다이오드(9)의 캐소드에 급전 저항(10)을 개재하여 동조 전압이 인가된다. 귀환 콘덴서(4), 코일(6)의 각 한쪽 끝과 버랙터 다이오드(9)의 애노드와는 그랜드에 직접 접속되어 있고, 그랜드 및 접지 콘덴서(2)를 개재하여 트랜지스터(1)의 콜렉터에 고주파적으로 접속되어 있다. 또한 클랩 콘덴서(5)는 반드시 필요한 것은 아니다.

트랜지스터(1)의 베이스에는 전원 단자(11)와 그랜드와의 사이에 접속된 베이스 바이어스저항(12, 13)에 의하여 바이어스전압이 주어지고, 또 에미터와 그랜드와의 사이에는 에미터 바이어스 저항(14)이 접속되어 있다. 베이스 바이어스저항(12, 13)에는 통상 수KΩ의 저항치의 것이 사용되나, 에미터 바이어스저항(14)에는 저전압으로 구동하는 발진 회로에서는 100Ω 내지 200Ω의 저저항치의 것이 사용된다.

이상과 같은 구성의 발진 회로는 극히 일반적인 것으로, 그 동작의 상세한 설명은 생략하나, 클랩 콘덴서(5), 코일(6), 보정 콘덴서(8), 버랙터 다이오드(9)로 이루어지는 직병렬 회로(15)가 전체로서 유도성(인덕티브)이 되어 직렬 접속된 귀환 콘덴서(3, 4)에 병렬로 접속됨으로써 트랜지스터(1)의 콜렉터와 베이스사이에 병렬 공진 회로(7)가 구성되고, 귀환 콘덴서(3, 4)의 접속점, 즉 트랜지스터(1)의 에미터를 중점으로 하여 병렬 공진 회로(7)의 양쪽 끝, 즉 트랜지스터(1)의 콜렉터와 베이스가 역위상 관계가 되기 때문에 발진이 성립하고 있다.

이와 같은 발진 회로는 최근, 휴대 전화기용으로서 소형화,전력 절약화, 저구동 전압화를 도모한 VCO(전압 제어 발진기)로서 이용되고 있으나, 그것에 따라 발진 회로의 중요한 성능인 C/N(캐리어 대 노이즈비)가 저하하고 있다. 그 주된 이유는 코일(6)의 소형화에 의한 무부하(Q)의 저하이고, 또한 트랜지스터(1)의 바이어스 저항, 특히 저저항치의 에미터 바이어스저항(14)에 의한 병렬 공진회로(7)의 Q의 저하이다. 에미터 바이어스저항(14)은 귀환 콘덴서(4)에 병렬로 접속되어 있고, 병렬 공진 회로(7)의 양쪽 끝에 발생하는 공진 전압을 받아 공진 전류의 일부가 흐르고, 전력을 소비함으로써 병렬 공진 회로(7)의 Q를 저하시키고, C/N을 저하시킨다. 에미터 바이어스저항(14)의 저항치가 작아질수록 Q 및 C/N의 저하는 커진다. 그리고 발진 회로의 구동 전압을 저전압화할수록 에미터 바이어스저항(14)의 저항치를 작게 하지 않을 수 없기 때문에 (트랜지스터(1)의 콜렉터, 에미터간에 소정의 전압을 확보하기 위해) Q의 저하, C/N의 저하는 매우 중요한 문제로 되어 있다. 그래서 본 발명은 병렬 공진회로(7)의 Q를 높여 발진 회로의 C/N을 크게 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 제 1실시예의 발진 회로,

도 2는 도 1의 등가 회로,

도 3은 본 발명에 관한 제 1실시예의 발진 회로의 다른 예,

도 4는 본 발명에 관한 제 2실시예의 발진 회로,

도 5는 본 발명에 관한 제 2실시 형태의 발진 회로의 다른 예,

도 6은 종래의 발진 회로이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발진 트랜지스터 2 : 접지 콘덴서

3, 4 : 귀환 콘덴서 5 : 클랩 콘덴서

6, 21, 31 : 코일 7 : 병렬 공진 회로

8 : 보정 콘덴서 9 : 버랙터 다이오드

10 : 급전 저항 11 : 전원 단자

12, 13 : 베이스 바이어스 저항 14 : 에미터 바이어스 저항

15, 24, 34 : 직병렬 회로 22, 23, 32, 33 : 코일

26, 36 : 접속점 27, 28, 29 : 등가 코일

30, 41 : 고주파 저지용 코일

이상의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 발진 회로는 귀환 증폭용 트랜지스터의 베이스와 에미터간에 접속된 제 1귀환 콘덴서와, 그 트랜지스터의 에미터와 콜렉터간에 접속된 제 2귀환 콘덴서와, 한쪽 끝이 상기 베이스에 접속된 제 1인덕터와, 한쪽 끝이 상기 콜렉터에 접속되어 다른 한쪽 끝이 제 1인덕터의 다른 한쪽 끝에 접속되고, 각 귀환 콘덴서 및 제 1인덕터와 함께 병렬 공진회로를 구성하는 제 2인덕터와, 한쪽 끝이 상기 콜렉터에 접속되고 다른 한쪽 끝이 상기 두 개의 인덕터의 접속점에 접속된 에미터 바이어스저항을 구비하고, 발진 주파수에서 제 1인덕터의 임피던스와 제 1귀환 콘덴서의 임피던스가 거의 같다.

또 본 발명의 발진회로는 상기 두 개의 인덕터의 어느 한쪽의 인덕터의 한쪽 끝을 그라운드로 직접 접속함과 동시에, 베이스 접지형 또는 콜렉터 접지형으로 구성하였다.

또 본 발명의 발진 회로는 귀환 증폭용 트랜지스터의 베이스와 에미터간에 접속된 제 1귀환 콘덴서와, 그 트랜지스터의 에미터와 콜렉터간에 접속된 제 2귀환 콘덴서와, 상기 베이스와 콜렉터간에 접속되어 상기 두 개의 귀환 콘덴서와 함께 병렬 공진 회로를 구성하는 인덕터와 상기 에미터와 그라운드간에 직렬로 접속된 고주파 저지용 인덕터와 에미터 바이어스저항을 구비하고, 발진 주파수에서 상기 고주파 저지용 인덕터의 임피던스가 상기 각 귀환 콘덴서의 임피던스보다도 충분히 크다.

(실시예)

이하, 본 발명의 제 1실시예를 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명하고, 또 본 발명의 제 2실시예를 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 여기서 도 1은 콜렉터 접지형 발진 회로, 도 2는 그 등가회로, 도 3은 베이스접지형 발진 회로를 나타낸다. 또 도 4는 콜렉터 접지형 발진회로, 도 5는 베이스 접지형 발진 회로를 나타낸다. 또한 이들 도에서 종래의 구성 부분과 동일한 것에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다

먼저 도 1에서 직렬 접속된 두 개의 귀환 콘덴서(3, 4)에 대하여 클랩 콘덴서(5)를 개재하여 병렬 접속되는 코일(21)은 두 개의 코일(22, 23)이 직렬 접속되어 구성되어 있고, 이 코일(21)의 인덕턴스는 도 6에 나타내는 종래의 발진 회로에서의 코일(6)의 그것과 동일하다. 그리고 클랩 콘덴서(5), 보정 콘덴서(8), 버랙터 다이오드(9), 코일(21)로 이루어지는 직병렬 회로(24)는 전체로서 유도성(인덕티브)으로 되어 직렬 접속 귀환 콘덴서(3, 4)에 병렬로 접속되어 병렬 공진 회로(25)가 구성된다.

또 코일(21)의 한쪽 끝 및 버랙터 다이오드(9)의 애노드는 그랜드에 직접 접속되어 있다. 이로써 콜렉터 접지형 발진회로가 구성되어 있다.

한편, 트랜지스터(1)의 에미터 바이어스저항(14)은 코일(22)과 코일(23)의 접속점(26)에 접속되어 있다. 또한 여기서는 두 개의 코일(22, 23)을 직렬 접속하고 있으나, 한 개의 코일을 이용하여 중간 탭을 마련하여도 되고, 그 경우는 중간 탭이 접속점이 된다. 이와 같이 함으로써 에미터 바이어스저항(14)은 귀환 콘덴서(4)에 병렬로 접속되지 않고, 따라서 에미터 바이어스저항(14)에 흐르는 공진 전류는 종래의 발진 회로와 비교하여 적어지고, 병렬 공진 회로(25)의 Q가 높아진다. 또한 코일(22)과 코일(23)과의 접속점(26)을 트랜지스터(1)의 베이스와 에미터간에 발생하는 공진 전압, 즉 귀환 콘덴서(3)의 양쪽 끝에 발생하는 공진 전압과, 트랜지스터(1)의 베이스와 접속점(26)간에 발생하는 공진 전압이 같아지도록 설정하면, 이상적이 되고, 트랜지스터(1)의 에미터와 콜렉터(그랜드)사이에 발생하는 공진 전압, 즉 귀환 콘덴서(4)의 양쪽 끝에 발생하는 공진 전압과, 접속점(26)과 그랜드와의 사이에 발생하는 공진 전압도 같아져 트랜지스터(1)의 에미터와 접속점(26)과는 동전위가 되어 트랜지스터(1)의 에미터와 접속점(26)사이에 접속된 에미터 바이어스저항(14)에는 공진 전류가 흐르지 않고, 병렬 공진 회로(25)의 Q, 따라서 발진 회로의 C/N 가 한층 높아진다.

또한 동조 전압을 변화시킴으로써 버랙터 다이오드(9)의 용량치가 변화하고, 그 결과, 접속점(26)의 전위와 트랜지스터(1)의 에미터의 전위와의 사이에 차가 생긴다. 이것은 클랩 콘덴서(5)의 존재에 의한 것이다. 따라서 접속점(26)의 전위와 트랜지스터(1)의 에미터의 전위를 동일하게 유지하기 위해서는 코일(22)과 코일 (23)과의 인덕턴스비를 변화시킬 필요가 있으나, 그 차는 약간이기 때문에 버랙터 다이오드(9)의 용량 변화의 중앙치에서 코일(22, 23)의 인덕턴스치를 결정하여도 실용상 문제점은 없다.

도 2는 도 1의 발진 회로의 등가 회로이나, 여기서 코일(27)은 도 1의 직병렬 회로(24)를 등가적으로 나타낸 것이다. 코일(27)을 구성하는 코일(28, 29)은 클랩 콘덴서(5), 보정 콘덴서(8), 버랙터 다이오드(9)를 포함한 등가적인 것이며, 도 1의 코일(22, 23)과는 일치하지 않는다. 여기서 귀환 콘덴서(3, 4)와 코일(28)과 코일(29)과는 소위 브리지 회로를 구성하게 되어 귀환 콘덴서(3, 4)의 임피던스비와 코일(28, 29)의 임피던스비를 동일하게 함으로써 브리지 회로가 평형 상태로 되고, 에미터 바이어스저항(14)에는 공진 전류가 흐르지 않게 된다. 여기서 평형 상태는귀환 콘덴서(3)의 양쪽 끝에 발생하는 공진 전압과, 트랜지스터(1)의 베이스와 접속점(26)사이에 발생하는 공진 전압이 같아지게 하는 것이다.

도 3은 본 발명의 제 1실시예를 베이스 접지형 발진 회로로 구성한 것이며, 트랜지스터(1)의 베이스는 접지 콘덴서(2)로 그랜드에 접속되고, 또 콜렉터는 고주파 저지용 코일(30)로 전원 단자(11)에 접속된다. 그리고 직렬 접속된 두 개의 귀환 콘덴서(3, 4)에 대하여 클랩 콘덴서(5)를 개재하여 병렬 접속되는 코일(31)은 두 개의 코일(32, 33)이 직렬 접속되어 구성되어 있고, 이 코일(31)의 인덕턴스치는 도 6에 나타내는 종래의 발진 회로에서의 코일(6)의 그것과 동일하다. 그리고 클랩 콘덴서(5), 보정 콘덴서(8), 버랙터 다이오드(9), 코일(31)로 이루어지는 직병렬 회로(34)는 전체로서 유도성(인덕티브)으로 되어 직렬 접속된 귀환 콘덴서(3, 4)에 병렬로 접속되어 병렬 공진 회로(35)가 구성된다. 단, 클랩 콘덴서(5)는 트랜지스터(1)의 콜렉터측에 접속되고, 코일(32)의 한쪽 끝과 버랙터 다이오드(9)의 애노드가 그랜드에 직접 접속되어 있다. 이로써 베이스 접지형 발진 회로가 구성되어 있다.

그리고 도 1의 콜렉터 접지형 발진 회로와 마찬가지로 트랜지스터(1)의 에미터 바이어스저항(14)은 코일(32)과 코일(33)과의 접속점(36)에 접속되고 이 접속점 (36)은 귀환 콘덴서(3)의 양쪽 끝에 발생하는 공진 전압과, 코일(32)의 양쪽 끝에 발생하는 공진 전압이 같아지도록 설정된다. 그 결과 귀환 콘덴서(4)의 양쪽 끝에 발생하는 공진 전압과, 접속점(36)과 콜렉터간에 발생하는 공진 전압도 같아지고, 트랜지스터(1)의 에미터와 접속점(36)과는 동전위가 된다. 따라서 트랜지스터(1)의 에미터와 접속점(36)과의 사이에 접속된 에미터 바이어스저항(14)에는 공진 전류가 흐르지 않고, 병렬 공진 회로(35)의 Q가 높아져 발진 회로의 C/N가 향상한다.

이상과 같이 본 발명의 발진 회로의 제 1실시예에서는 트랜지스터(1)의 에미터와 두 개의 코일의 접속점(26 또는 36) 사이에 에미터 바이어스저항(14)을 접속하였기 때문에, 에미터 바이어스저항(14)에 흐르는 공진 전류는 종래의 발진 회로와 비교하여 적어지고, 병렬 공진회로(25 및 35)의 Q가 높아진다. 또 두 개의 코일의 접속점(26 또는 36)을 귀환 콘덴서(3)에 발생하는 공진 전압과, 트랜지스터 (1)의 베이스와 접속점(26 또는 36)사이에 발생하는 공진 전압이 같아지는 위치로 설정함으로써 에미터 바이어스저항(14)에는 공진 전류를 흐르지 않도록 할 수 있기 때문에 병렬 공진 회로(25 또는 35)의 Q를 한층 높게 할 수 있다. 또한 두 개의 코일(23 또는 32)을 그랜드에 직접 접속하면, 에미터 바이어스저항을 접속점(26 또는 36)에 접속하는 것만으로 콜렉터 접지형 또는 베이스 접지형의 발진회로를 간단하게 구성할 수 있다.

다음에 본 발명의 발진회로에 관한 제 2실시예를 도 4, 도 5에 의하여 설명한다. 도 4에 나타내는 본 발명의 제 2실시예가 도 6에 나타내는 종래의 발진 회로와 다른 점은 트랜지스터(1)의 에미터 바이어스저항(14)이 고주파 저지용 코일(41)과 직렬 접속되어 에미터와 그랜드와의 사이에 접속되어 있는 것이다. 그 결과, 직렬 접속된 고주파 저지용 코일(41)과 에미터 바이어스저항(14)은 귀환 용량(4)에 병렬로 접속되게 된다. 그리고 이 고주파 저지용 코일(41)의 임피던스는 발진 주파수에서 귀환 콘덴서(4)의 임피던스 보다도 충분히 커지도록 설정되어 있다.

이와 같이 에미터 바이어스저항(14)이 고주파 저지용 코일(41)과 직렬 접속되어 그랜드에 접속됨으로써 귀환 콘덴서(4)의 양쪽 끝에 공진 전압이 발생하고 있더라도 고주파 저지용 코일(41)의 고임피던스에 의하여 에미터 바이어스저항(14)에 흐르는 공진 전류가 적어지기 때문에 병렬 공진 회로(7)의 Q가 높아지고, C/N이 향상한다. 또 고주파 저지용 코일(41)의 임피던스를 크게 함으로써 에미터, 콜렉터간에 접속된 귀환 콘덴서(4)에의 영향이 없어지고, 따라서 귀환 콘덴서(4)의 용량치를 보정할 필요도 없다.

도 5는 본 발명의 발진 회로의 제 2실시예를 베이스 접지형으로 구성한 것이나, 도 4의 콜렉터 접지형과 마찬가지로 에미터 바이어스저항(14)은 고주파 저지용 코일(41)과 직렬 접속되어 트랜지스터(1)의 에미터와 그랜드사이에 접속되어 있다. 또한 도 5에서는 클랩 콘덴서(5), 코일(6), 보정 콘덴서(8), 버랙터 다이오드(9)로 이루어지는 직병렬 회로(15)는 클랩 콘덴서(5)가 트랜지스터(1)의 콜렉터측에 접속되어 있는 점이 도 4의 콜렉터접지형 발진 회로와 다르다. 그리고 직렬 접속된 고주파 저지용 코일(41)과 에미터 바이어스저항(14)은 귀환 용량(3)과 병렬로 접속되게 되고 이 경우도 고주파 저지용 코일(41)의 임피던스는 발진 주파수에서는 귀환 콘덴서(3)의 임피던스보다도 커지도록 설정되어 있다. 이 결과, 귀환 콘덴서(3)의 양쪽 끝에 발생한 공진 전압에 의해서도 고주파 저지용 코일(41)을 위하여 에미터 바이어스저항(14)에 흐르는 공진 전류를 적게 할 수 있고, 병렬 공진 회로(7)의 Q가 커져 C/N도 향상됨과 동시에 귀환 콘덴서(3)의 용량치를 보정할 필요도 없다.

또한 본 발명의 실시예에서는 코일을 이용하여 설명하였으나, 코일과 마찬가지로 인덕터가 되는 다른 소자, 예를 들어 프린트 배선기판 등에 형성한 도체 패턴으로 이루어지는 마이크로 스트립라인 등을 이용하여도 본 발명을 마찬가지로 실시할 수 있다

이상과 같이 본 발명의 발진 회로는 직렬 접속된 두 개의 귀환 콘덴서와 이들 귀환 콘덴서와 함께 병렬 공진 회로를 구성하는 직렬 접속된 두 개의 인덕터를 설치하고, 트랜지스터의 에미터와 두 개의 인덕터끼리의 접속점에 에미터 바이어스저항을 접속하였기 때문에 에미터 바이어스저항에 흐르는 공진 전류는 종래의 발진 회로에 비교하여 적어지고, 병렬 공진 회로의 Q가 높아져 발진 회로의 C/N을 향상할 수 있다.

또 본 발명의 발진 회로는 두 개의 인덕터의 접속점을 베이스, 에미터간에 접속된 귀환 콘덴서의 양쪽 끝에 발생하는 공진 전압과, 베이스와 두 개의 인덕터끼리의 접속점과의 사이에 발생하는 공진 전압이 같아지는 1로 설정하였기 때문에 에미터 바이어스저항에는 공진 전류를 흐르지 않도록 할 수 있으므로 병렬 공진 회로(Q)와 발진 회로의 C/N을 한층 높게 할 수 있다.

또 본 발명의 발진 회로는 두 개의 인덕터의 어느 한쪽의 인덕터의 한쪽 끝을 그랜드에 직접 접속하였기 때문에 에미터 바이어스저항을 두 개의 인덕터의 접속점에 접속하는 것만으로 콜렉터 접지형 또는 베이스 접지형의 발진 회로를 간단하게 구성할 수 있다.

또 본 발명의 발진 회로는 트랜지스터의 베이스, 에미터간 및 에미터, 콜렉터간에 각각 귀환 콘덴서를 접속하고, 트랜지스터의 에미터와 그랜드 사이에 고주파 저지용 인덕터와 에미터 바이어스저항을 직렬 접속하였기 때문에 귀환 콘덴서의 양쪽 끝에 발생한 공진 전압에 의해서도 고주파 저지용 인덕터를 위하여 에미터 바이어스저항에 흐르는 공진 전류를 적게 할 수 있고, 공진 회로의 Q와 발진 회로의 C/N을 높게 할 수 있다.

또 본 발명의 발진 회로는 고주파 저지용 인덕터의 임피던스를 귀환 콘덴서의 임피던스보다도 충분히 크게 하였기 때문에 에미터 바이어스저항에 흐르는 공진 전류를 한층 적게 할 수 있음과 동시에, 병렬 공진 회로의 Q와 발진 회로의 C/N을 한층 높일 수 있고, 또한 귀환 콘덴서의 용량치를 보정할 필요도 없다.

Claims

귀환 증폭용 트랜지스터와,

상기 트랜지스터의 베이스와 에미터간에 접속된 제 1귀환 콘덴서와,

상기 트랜지스터의 에미터와 콜렉터간에 접속된 제 2귀환 콘덴서와,

한쪽 끝이 상기 베이스에 접속된 제 1인덕터와, 한쪽 끝이 상기 콜렉터에 접속되어 다른쪽 끝이 제 1인덕터의 다른쪽 끝에 접속되고, 상기 각 귀환 콘덴서 및 제 1인덕터와 함께 병렬 공진 회로를 구성하는 제 2인덕터와,

한쪽 끝이 상기 콜렉터에 접속되고 다른쪽 끝이 상기 두 개의 인덕터의 접속점에 접속된 에미터 바이어스저항을 구비하고,

발진 주파수에서 상기 제 1인덕터의 임피던스와 상기 제 1귀환 콘덴서의 임피던스가 거의 같은 것을 특징으로 하는 발진 회로.
제 1항에 있어서,

상기 두 개의 인덕터중 어느 한쪽의 인덕터의 한쪽 끝이 그라운드에 직접 접속된 베이스 접지형 또는 콜렉터 접지형의 발진 회로인 것을 특징으로 하는 발진 회로.