KR100354241B1

KR100354241B1 - 전압제어발진기

Info

Publication number: KR100354241B1
Application number: KR1019990063173A
Authority: KR
Inventors: 이가라시야스히로
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2002-09-26
Also published as: CN1175573C; CN1259799A; JP2000201023A; KR20000052592A

Abstract

본 발명은 1개의 발진회로로 복수의 주파수대의 안정된 발진이 가능한 전압제어발진기를 간단하게 실현하는 것이다.

본 발명에서는 이를 위하여 발진트랜지스터(1)의 에미터와 귀환 콘덴서(3, 4)의 접속점과의 사이에 인덕터(15)를 접속하고, 인덕터(15)의 단락 또는 비단락을 다이오드(16)로 변환함으로써, 1개의 인덕터(15)에 의하여 베이스·에미터사이 및 에미터·콜렉터사이의 양쪽의 등가적인 용량을 동시에 귀환콘덴서(3, 4)보다도 늘리는 수 있어 높은 주파수대에서는 귀환콘덴서(3, 4)에 의하여 발진시키고, 낮은 주파수대에서는 등가적인 용량을 귀환 콘덴서(3, 4)보다 늘려 발진시켜 모두 안정된 발진이 가능해진다.

Description

전압제어발진기{VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR}

본 발명은 전압제어발진기에 관한 것으로, 예를 들어 두개의 다른 방식에 공용되는 휴대전화기에 사용되는 전압제어발진기에 관한 것이다.

최근, 2개의 다른 휴대전화방식에 1대의 휴대전화기로 공용하는 것이 연구되고 있다. 이와 같은 2방식 공용형의 휴대전화기는 예를 들어 AMPS 방식과 PCS 방식에 사용되는 경우에는, 900 MHz 대의 발진신호와, 1.7 GHz 대의 발진신호를 필요로 한다.

도 4는 종래의 2방식 공용형의 휴대전화기의 요부를 나타내고, 휴대전화기 (25)에는 2개의 전압제어발진기(26, 27)가 사용되고 있다. 제 1 전압제어발진기 (26)는 예를 들어 900 MHz 대에서 발진하고, 제 2 전압제어발진기(27)는 l.7 GHz 대에서 발진한다. 그리고 어느 하나의 발진신호를 스위치(28)에 의하여 선택하여 증폭기(29)에 의하여 증폭하고, 휴대전화기(25)내의 고주파회로(도시 생략)에 공급하도록 하고 있었다.

도 5는 이와 같은 전압제어발진기의 회로도이다. 이 발진회로는 콜렉터접지형의 발진회로이며, 전원전압(E)이 인가된 발진트랜지스터(31)의 콜렉터는 접지콘덴서(32)에 의하여 고주파적으로 접지되고, 베이스와 에미터와의 사이 및 에미터와 그라운드와의 사이에는 각각 귀환콘덴서(33, 34)가 접속된다. 그리고 베이스와 그라운드와의 사이에 리액턴스회로(35)가 접속된다. 리액턴스회로(35)는 직렬로 접속된 귀환콘덴서(33, 34)에 대하여 병렬로 접속되고, 발진주파수에 있어서는 등가적으로 인덕턴스소자로서 작용한다.

리액턴스회로(35)는 크랩콘덴서(36), 직류저지콘덴서(37), 접지콘덴서(38), 인덕턴스소자인 예를 들어 코일(39), 코일(39)에 병렬접속되는 버랙터다이오드(40) 및 버랙터다이오드(40)에 제어전압을 인가하는 초크코일(41)로 이루어진다. 그리고 버랙터다이오드(40)에 인가하는 제어전압을 변화시키면, 버랙터다이오드(40)의 용량이 변화하고, 리액턴스회로(35)의 등가적인 인덕턴스가 변화하여 발진주파수가 변화된다. 이 리액턴스회로(35)의 등가적인 인덕턴스와, 직렬접속된 귀환콘덴서 (33, 34)의 직렬용량에 의한 병렬공진주파수에 의하여 발진주파수가 결정된다.

또 발진트랜지스터(31)의 에미터와 그라운드와의 사이에는 저항(42)이 접속되고, 베이스와 그라운드와의 사이에는 저항(43)이 접속된다. 또 베이스에는 저항(44)을 거쳐 전원전압(E)이 공급된다. 저항(42)은 에미터에 바이어스전압을 부여하기 위한 에미터바이어스저항이 되고, 저항(43, 44)은 베이스에 바이어스전압을 부여하기 위한 베이스바이어스저항으로 되어 있다.

그러나 상기의 발진회로에서는 어느범위의 주파수대에서 밖에 안정된 발진을 할 수 없었다. 또 리액턴스회로(35)의 코일(39)을 다른 코일과 변환함으로써 인덕턴스를 변환하여 복수의 주파수대에 사용하였다 하더라도 인덕턴스의 변화만으로는 변화할 수 있는 대역이 좁고, 넓은 대역을 변환하기 위해서는 귀환콘덴서(33, 34)의 용량도 변화시키지 않으면 발진의 품질이 나빠진다는 단점이 있었다. 또 귀환 콘덴서 (33, 34)의 한 쪽 또는 양쪽을 가변콘덴서 또는 버랙터다이오드로서 귀환용량을 조절하여 복수가 넓은 주파수대에 사용하였다 하더라도 조절이 복잡하다는 단점이 있었다.

즉, 종래의 2방식 공용형의 휴대전화기에서는 발진회로를 2개 설치하고 있었다. 이 때문에 휴대전화기의 소형화 또는 경량화의 방해로 되어 있었다.

그래서 본 발명은 1개의 발진회로에서 복수의 주파수대에서의 안정된 발진이 가능한 전압제어발진기를 간단하게 제공함으로써, 2방식 공용형의 휴대전화기의 발진회로를 1개로 하고, 휴대전화기를 소형화 또는 경량화하고, 그리고 가격을 저렴하게 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 전압제어발진기의 발진회로를 나타내는 회로도,

도 2는 본 발명의 전압제어발진기의 발진회로의 주요부를 나타내는 회로도,

도 3은 본 발명의 전압제어발진기의 발진회로의 주요부를 나타내는 등가회로도,

도 4는 종래의 휴대전화의 주요부를 나타내는 블럭도,

도 5는 종래의 전압제어발진기의 발진회로를 나타내는 회로도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발진트랜지스터 3, 4 : 귀환콘덴서

5 : 리액턴스회로 9a : 스위치

9b, 9c : 코일 10 : 버랙터다이오드

11 : 초크코일 12 : 에미터바이어스저항

15 : 인덕턴스 16 : 다이오드

17 : 직류저지 콘덴서 18 : 저항

19 : 변환전압단자 20 : 접지콘덴서

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전압제어발진기는 서로 직렬접속된 제 1 콘덴서 및 제 2 콘덴서를 발진트랜지스터의 베이스와 콜렉터사이에 접속하고, 상기 제 1 콘덴서와 상기 제 2 콘덴서의 접속점과 상기 발진트랜지스터의 에미터와의 사이에 인덕턴스를 접속하여, 주파수가 높은 제 1 주파수대에서 발진할 때,상기 인덕턴스의 양쪽 끝을 단락하고, 주파수가 낮은 제 2 주파수대에서 발진할 때, 상기 인덕턴스의 양쪽 끝을 단락하지 않으며, 또한 상기 인덕턴스와 상기 제 1 및 제 2 콘덴서에 의하여 상기 발진트랜지스터의 베이스·에미터사이 및 에미터·콜렉터사이에 형성되는 등가적인 용량을 각각 상기 제 1 및 제 2 콘덴서의 용량보다도 커지도록 하였다.

또 본 발명의 전압제어발진기는, 상기 인덕턴스와 병렬로 다이오드를 접속하여 주파수가 높은 제 1 주파수대에서 발진할 때, 상기 다이오드를 도통시키고, 주파수가 낮은 제 2 주파수대에서 발진할 때, 상기 다이오드를 비도통으로 하도록 하였다.

또 본 발명의 전압제어발진기는, 상기 발진트랜지스터의 에미터를 에미터바이어스저항으로 접지하고, 상기 다이오드에 직렬접속된 직류저지콘덴서를 설치함과 함께, 직렬접속된 상기 다이오드와 상기 직류저지콘덴서의 접속점에 상기 다이오드를 도통 또는 비도통으로 하는 변환전압을 인가하도록 하였다.

본 발명의 전압제어발진기의 회로도를 도 l에 나타낸다. 이 발진회로는 콜렉터접지형의 발진회로이며, 전원전압(E)이 인가된 발진트랜지스터(1)의 콜렉터는 접지콘덴서(2)에 의하여 고주파적으로 접지되고, 베이스와 에미터의 사이 및 에미터와 그라운드와의 사이에는 각각 제 1 귀환콘덴서(3), 제 2 귀환콘덴서(4)가 접속된다. 그리고 베이스와 그라운드와의 사이에 리액턴스회로(5)가 접속된다. 리액턴스회로(5)는 직렬로 접속된 귀환콘덴서(3, 4)에 대하여 병렬로 접속되고, 발진주파수에 있어서는 등가적으로 인덕턴스소자로서 작용한다.

리액턴스회로(5)는 크랩콘덴서(6), 직류저지콘덴서(7), 접지콘덴서(8), 인덕턴스소자인 예를 들어 코일(9b, 9c), 코일(9b, 9c)을 변환하는 스위치(9a), 코일 (9b, 9c)에 병렬접속되는 버랙터다이오드(10) 및 버랙터다이오드(10)에 제어전압을 인가하는 초크코일(11)로 이루어진다. 코일(9b)과 코일(9c)의 인덕턴스는 서로 다르다.

스위치(9a)에 의하여 코일(9b, 9c)을 변환함으로써, 리액턴스회로(5)의 인덕턴스가 크게 변화되어 다른 주파수대에서 발진가능하게 된다. 또 초크코일(11)로부터 버랙터다이오드(10)에 인가하는 제어전압을 변화시키면, 버랙터다이오드(10)의 용량이 변화되고, 각 주파수대에서의 발진주파수가 바뀌어진다. 그리고 이 리액턴스회로(5)의 등가적인 인덕턴스와 직렬접속된 귀환콘덴서(3, 4)의 직렬용량에 의한 병렬공진주파수에 의하여 발진주파수가 결정된다.

또 발진트랜지스터(1)의 에미터와 그라운드의 사이에는 저항(12)이 접속되고, 베이스와 그라운드의 사이에는 저항(13)이 접속된다. 또 베이스에는 저항(14)을 거쳐 전원전압(E)이 공급된다. 저항(12)은 에미터에 바이어스전압을 부여하기 위한 에미터바이어스저항이 되고, 저항(13, l4)은 베이스에 바이어스전압을 부여하기 위한 베이스바이어스저항으로 되어 있다.

또 발진트랜지스터(1)의 에미터와 귀환콘덴서(3, 4)의 접속점의 사이에 인덕터(15)를 접속하고, 인덕터(15)에 직렬접속된 다이오드(16) 및 직류저지콘덴서(17)를 병렬로 접속한다. 그리고 다이오드(16)와 콘덴서(17)의 접속점에 변환전압단자 (19)로부터의 변환전압을 저항(18)을 거쳐 인가하도록 하고 있다. 또한 저항(18)과 변환전압단자(19)의 접속점을 접지콘덴서(20)로 접지한다. 변환전압은 이 전압제어발진기를 높은 주파수대에서 발진시킬 때는 양의 전압으로 하고, 낮은 주파수대에서 발진시킬 때는 0 또는 음의 전압으로 한다.

도 1에 나타내는 전압제어발진기의 회로의 동작을 이하에 나타낸다.

이 전압제어발진기의 발진주파수대는, 스위치(9a)에 의하여 코일(9b, 9c)을 변환하여 행한다. 이 전압제어발진기를 높은 주파수대에서 발진시킬 때는 다이오드(16)에는 양의 전압이 인가되기 때문에, 다이오드(16)는 도통하고, 따라서 인덕터(15)의 양쪽 끝은 고주파적으로 단락한다. 이 경우의 동작은 종래예와 동일하기때문에, 설명은 생략한다.

한편, 이 전압제어발진기를 낮은 주파수대에서 발진시킬 때는, 다이오드(16)에는 0 또는 음의 전압이 인가되기 때문에, 다이오드(16)는 비도통이 되고, 인덕터 (15)가 귀환콘덴서(3, 4)의 접속점과 발진트랜지스터(1)의 에미터와의 사이에 접속된 상태로 된다.

도 2는 이 경우의 주요부의 회로도이다. 도 2에서 분명한 바와 같이, 귀환콘덴서(3, 4)와 인덕터(15)는 Y 결선으로 되어 있다. 이 도 2의 Y 결선을 △결선의 등가회로와 대체한 것이 도 3이다. 이 때 인덕터(15)의 인덕턴스를 L, 귀환콘덴서(3 및 4)의 용량을 각각 C3, C4라 하면, 베이스·에미터사이에는 용량(C3)을 가지는 콘덴서(21)와 인덕턴스(L)(1 + C4 / C3)를 가지는 인덕턴스(22)가 직렬로 삽입되고, 콜렉터·에미터사이에는 용량(C4)을 가지는 콘덴서(23)와 인덕턴스(L) (1 + C3 / C4)를 가지는 인덕턴스(24)가 직렬로 삽입된 것이 된다. 그리고 베이스·에미터사이의 임피던스(Zbe), 콜렉터·에미터사이의 임피던스(Zce)는 이 전압제어발진기의 발진주파수를 ωo라 하면,

Zbe = jωoL (l + C4 / C3) + l / jωoC3

Zce = jωoL (l + C3 / C4) + l / jωoC4 가 된다.

이때 인덕터(15)는 베이스·에미터사이와 콜렉터·에미터사이에 등가적으로 삽입되는 용량을 귀환콘덴서(3, 4)의 용량보다도 늘리는 쪽으로 기능할 필요가 있기 때문에,

ωoL (l + C4 / C3) -l / ωoC3 < 0

ωoL (1 + C3 / C4) -l / ωoC4 < 0

이 양쪽 모두 성립하지 않으면 안된다.

이 결과, 인덕터(15)의 L 은,

L < l / ωo^2 (C3 + C4) (「ωo^2」는, ωo의 2승을 나타냄)

을 만족하면 베이스·에미터사이와 콜렉터·에미터사이에 등가적으로 삽입되는 귀환용량이 각각 귀환콘덴서(3, 4)의 용량보다 커져 낮은 주파수대에서 발진이 안정된다.

이상과 같이 발진트랜지스터(1)의 에미터와 귀환콘덴서(3, 4)의 접속점과의 사이에 상기한 범위의 인덕턴스(L)를 가지는 인덕터(15)를 접속하고, 인덕터(15)의 양쪽 끝을 단락 또는 비단락으로 함으로써, 높은 주파수대에서는 귀환콘덴서(3, 4)에 의하여 발진시키고, 낮은 주파수대에서는 등가적인 용량을 귀환콘덴서(3, 4)보다 증가시켜 모두 안정된 발진이 가능하게 된다.

또한 이상까지의 설명은 콜렉터접지형의 발진회로에 관하여 설명하였으나, 베이스접지형 또는 콜렉터접지형의 발진회로로 구성하더라도 같은 효과를 가질 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 전압제어발진기는 서로 직렬접속된 제 1 귀환콘덴서와 제 2 귀환콘덴서의 접속점과 상기 발진트랜지스터의 에미터와의 사이에 인덕턴스를 접속하여 주파수가 높은 제 1 주파수대에서 발진할 때, 상기 인덕턴스의 양쪽 끝을 단락하고, 주파수가 낮은 제 2 주파수대에서 발진할 때, 상기 인덕턴스의 양쪽 끝을 단락하지 않고, 또 상기 인덕터와 상기 제 1 및 제 2 콘덴서에 의하여 상기 발진트랜지스터의 베이스·에미터사이 및 에미터·콜렉터사이에 형성되는 등가적인 용량을 상기 제 1 및 제 2 콘덴서의 용량보다도 커지도록 하였기 때문에, 양쪽의 주파수대에 있어서 안정된 발진상태를 얻을 수 있다. 또 인덕턴스 1개를 사용할 뿐으로 베이스·에미터사이 및 에미터·콜렉터사이의 양쪽의 등가적인 귀환용량을 바꿀 수 있다.

또 본 발명의 전압제어발진기는 상기 인덕터와 병렬로 다이오드를 접속하여, 주파수가 높은 제 1 주파수대에서 발진할 때, 상기 다이오드를 도통시키고, 주파수가 낮은 제 2 주파수대에서 발진할 때, 상기 다이오드를 비도통시키도록 하였기때문에, 베이스·에미터사이 및 에미터·콜렉터사이의 등가적인 　귀환용량을 간단하게 바꿀 수 있다.

또 본 발명의 전압제어발진기는, 상기 발진트랜지스터의 에미터를 에미터 바이어스저항으로 접지하고, 상기 다이오드에 직렬접속된 직류저지콘덴서를 설치함과 함께, 직렬접속된 상기 다이오드와 상기 직류저지콘덴서와의 접속점에 상기 다이오드를 도통 또는 비도통으로 하는 변환전압을 인가하도록 하였기 때문에, 1개의 변환전압으로 베이스·에미터사이 및 에미터·콜렉터사이의 등가적인 귀환용량을 간단하게 바꿀 수 있다.

Claims

주파수가 높은 제 1 주파수대와, 주파수가 낮은 제 2 주파수대의 두 개의 다른 주파수대의 발진을 행하는 발진기에 있어서,

서로 직렬접속된 제 1 귀환콘덴서 및 제 2 귀환콘덴서를 발진트랜지스터의 베이스와 콜렉터사이에 접속하고,

상기 제 1 귀환콘덴서와 상기 제 2 귀환콘덴서의 접속점과, 상기 발진트랜지스터의 에미터와의 사이에 인덕턴스를 접속하여,

상기 주파수가 높은 제 1 주파수대에서 발진할 때, 상기 인덕턴스의 양쪽 끝을 단락하고,

상기 주파수가 낮은 제 2 주파수대에서 발진할 때, 상기 인덕턴스의 양쪽 끝을 단락하지 않으며, 또한 상기 인덕턴스와 상기 제 1 및 제 2 콘덴서에 의하여 상기 발진트랜지스터의 베이스·에미터 사이 및 에미터·콜렉터 사이에 형성되는 등가적인 용량을 각각 상기 제 1 및 제 2 귀환콘덴서의 용량보다도 커지도록 하여,

상기 두 개의 다른 주파수대 각각에 있어서 안정된 발진을 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.
제 1항에 있어서,

상기 인덕턴스와 병렬로 다이오드를 접속하여,

상기 주파수가 높은 제 1 주파수대에서 발진할 때, 상기 다이오드를 도통시키고,

상기 주파수가 낮은 제 2 주파수대에서 발진할 때, 상기 다이오드를 비도통시키도록 한 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.
제 2항에 있어서,

상기 발진트랜지스터의 에미터를 에미터바이어스저항으로 접지하고,

상기 다이오드에 직렬접속된 직류저지콘덴서를 설치함과 함께,

직렬접속된 상기 다이오드와 상기 직류저지콘덴서와의 접속점에 상기 다이오드를 도통 또는 비도통으로 하는 변환전압을 인가하도록 한 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.
제 3항에 있어서,

상기 발진트랜지스터의 콜렉터를 접지콘덴서로 접지하고,

상기 발진트랜지스터의 에미터로부터 출력을 인출하도록 한 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.