KR20050006772A - Voltage controlled oscillatior for using schottky junction of transistor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전압제어 발진회로에 관한 것으로, 상세하게는 전압제어 발진회로에 바랙터 다이오드를 사용하지 않고, 트랜지스터의 쇼트키 접합(SchottkyJunction)을 이용하여 바랙터 다이오드 기능을 구현하도록 하는 트랜지스터의 쇼트키 접합을 이용하는 전압제어 발진회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage controlled oscillator circuit. Specifically, a schottky junction of a transistor for implementing a varactor diode function by using a Schottky junction of a transistor without using a varactor diode in a voltage controlled oscillator circuit. A voltage controlled oscillation circuit using a junction.
일반적으로 전압제어 발진회로(Voltage Controlled Oscillator : VCO)는 외부에서 인가되는 튜닝 전압값에 따라서 출력되는 발진 주파수를 가변시키는 회로를 말한다.In general, a voltage controlled oscillator circuit (VCO) refers to a circuit for varying an output oscillation frequency according to an externally tuned voltage value.
이러한 전압제어 발진회로는 도 1에 도시된 바와 같이 트랜지스터(11)와, 바랙터 다이오드(12)와, 궤환 회로(13)와, 공진 회로(14)와, RF 쵸크(15)와, 커플링 커패시터(16)와, 바이어스 저항(17)과, 전원단(18)과, 튜닝 전압단(19)과, DC 차단 커패시터(20)로 구성되고, 또 각 구성들을 그 기능에 따라 능동 회로부와, 발진 회로부로 나눌 수 있다.As shown in FIG. 1, the voltage controlled oscillation circuit includes a transistor 11, a varactor diode 12, a feedback circuit 13, a resonance circuit 14, an RF choke 15, and a coupling. A capacitor 16, a bias resistor 17, a power supply stage 18, a tuning voltage stage 19, a DC blocking capacitor 20, and each of the components according to the function of the active circuit portion, It can be divided into an oscillation circuit part.
전압제어 발진회로의 기본 동작은 트랜지스터(11)에 궤환 회로(13)를 사용하여 부성저항(Negative Resistance) 특성을 갖도록 하여 전력을 발생시킨다. 발생된 전력 신호는 공진 회로(14)를 통과하면 원하는 발진 주파수 신호를 선택하여 원하는 발진 신호를 출력하게 된다.The basic operation of the voltage controlled oscillation circuit generates power by using the feedback circuit 13 in the transistor 11 to have a negative resistance characteristic. When the generated power signal passes through the resonance circuit 14, a desired oscillation frequency signal is selected to output a desired oscillation signal.
한편 원하는 발진 신호로 가변하기 위해서는 튜닝 전압단(19)에서 공진 회로(14)로 인가되는 튜닝 전압을 가변시켜 바랙터 다이오드(12)의 커패시턴스값을 가변시켜 공진 회로(14)의 공진 주파수를 변화시켜 최종적으로 발진 신호를 가변시킨다.On the other hand, in order to vary the desired oscillation signal, the tuning voltage applied from the tuning voltage stage 19 to the resonance circuit 14 is varied to change the capacitance value of the varactor diode 12 to change the resonance frequency of the resonance circuit 14. Finally, the oscillation signal is varied.
전원단(18)에서 인가되는 전압은 바이어스 저항(17)을 통해서 트랜지스터(11)가 동작할 수 있는 전압 및 전류값을 정해주며 발진 신호 성분이 전원이나 튜닝 전압으로 유입되지 않도록 전원단(18) 및 튜닝 전압단(19)에 각각 RF 쵸크(15)가 설치된다.The voltage applied from the power supply stage 18 determines the voltage and current value at which the transistor 11 can operate through the bias resistor 17 and the power supply stage 18 so that the oscillation signal component does not flow into the power supply or the tuning voltage. And RF chokes 15 are provided at the tuning voltage stages 19, respectively.
그리고 커플링 커패시터(16)는 능동 회로부와 발진 회로부의 커플링 정도를 조절하는 값이며, 트랜지스터(11)에 인가되는 전류가 공진 회로부로 유입되는 것을 방지하며, DC 차단 커패시터(20)는 바랙터 다이오드(12)에 인가되는 튜닝 전압이 공진 회로(14)로 유입되는 것을 막아주며 또한 이 값은 튜닝 주파수에 영향을 준다.The coupling capacitor 16 is a value for controlling the degree of coupling between the active circuit portion and the oscillation circuit portion, and prevents the current applied to the transistor 11 from flowing into the resonant circuit portion, and the DC blocking capacitor 20 is a varactor. The tuning voltage applied to the diode 12 is prevented from entering the resonant circuit 14 and this value also affects the tuning frequency.
그러나 이러한 종래의 전압제어 발진회로에는 마이크로 웨이브 및 밀리미터 웨이브 대역에서 동작하는 바랙터 다이오드가 사용되는데 바랙터 다이오드의 부품 가격이 고가여서 제품의 단가가 상승되는 문제점이 있다.However, in the conventional voltage controlled oscillator circuit, varactor diodes operating in the microwave and millimeter wave bands are used, and there is a problem in that the unit price of the varactor diode is high and the unit price of the product is increased.
또한 이러한 종래의 전압제어 발진회로에는 커플링 커패시터와 DC 차단 커패시터와 같은 추가적인 소자가 사용됨으로써 고주파/초고주파 회로동작시 기생 성분이 커져서 전압제어 발진회로의 설계가 어려워지고 제품별 특성 편차가 발생하며, 많은 소자가 사용되어 회로 부피가 커지는 다른 문제점이 있다.In addition, in the conventional voltage controlled oscillator circuit, additional elements such as a coupling capacitor and a DC blocking capacitor are used to increase the parasitic components during the operation of the high frequency / ultra high frequency circuit, making it difficult to design the voltage controlled oscillator circuit and causing product-specific variation. There is another problem that many devices are used to make the circuit bulky.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 전압제어 발진회로에 바랙터 다이오드를 사용하지 않고, 트랜지스터의 쇼트키 접합(Schottky Junction)을 이용하여 바랙터 다이오드 기능을 구현함으로써 제품의 단가를 상대적으로 낮출 수 있도록 하는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, without using a varactor diode in the voltage controlled oscillator circuit, by implementing the varactor diode function by using the Schottky junction of the transistor of the product The reason is to make the unit price relatively low.
또한 본 발명의 다른 목적은 전압제어 발진회로에 커플링 커패시터와 DC 차단 커패시터와 같은 추가적인 소자의 사용을 없애 회로의 고주파/초고주파 회로동작시 기생 성분이 발생하는 것을 미연에 방지하여 제품별 특성 편차가 발생을 막고, 회로 부피를 상대적으로 줄일 수 있도록 하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to eliminate the use of additional components such as coupling capacitor and DC blocking capacitor in the voltage controlled oscillation circuit to prevent the occurrence of parasitic components during the operation of the high-frequency / ultra-high frequency circuit of the circuit in advance by product characteristic variation To prevent generation and to reduce circuit volume relatively.
도 1은 종래의 전압제어 발진회로의 구성을 나타낸 회로도1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional voltage controlled oscillator circuit
도 2는 본 발명에 따른 트랜지스터의 쇼트키 접합을 이용하는 전압제어 발진회로의 구성을 나타낸 회로도2 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage controlled oscillation circuit using a Schottky junction of a transistor according to the present invention.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11, 110 : 트랜지스터 12 : 바랙터 다이오드11, 110: transistor 12: varactor diode
13, 150 : 궤환 회로 14, 130 : 공진 회로13, 150: feedback circuit 14, 130: resonant circuit
15, 170 : RF 쵸크 16 : 커플링 커패시터15, 170: RF choke 16: Coupling capacitor
17 : 바이어스 저항 18, 120 : 전원단17: bias resistor 18, 120: power stage
19, 140 : 튜닝 전압단 20 : DC 차단 커패시터19, 140: tuning voltage stage 20: DC blocking capacitor
160 : 전류원160: current source
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,Features of the present invention for achieving the above object,
전압제어 발진회로에 있어서,In the voltage controlled oscillation circuit,
입력되는 공진 주파수에 따라 발진 주파수를 생성하는 트랜지스터와,A transistor for generating an oscillation frequency according to an input resonance frequency;
상기 트랜지스터의 컬랙터에 직렬 연결되어 전원을 공급하는 전원단과,A power supply terminal connected to the collector of the transistor in series to supply power;
상기 트랜지스터의 베이스에 직렬 연결되고, 입력되는 튜닝 전압값에 따라 공진 주파수를 발생하여 상기 트랜지스터로 인가하는 공진 회로와,A resonant circuit connected to the base of the transistor in series and generating a resonant frequency according to an input tuning voltage value and applying the resonant frequency to the transistor;
상기 공진 회로와 상기 트랜지스터의 베이스 사이에 병렬 연결되어 상기 공진 회로로 튜닝 전압을 공급하는 튜닝 전압단과,A tuning voltage terminal connected in parallel between the resonant circuit and the base of the transistor to supply a tuning voltage to the resonant circuit;
상기 트랜지스터의 베이스와 컬렉터 사이에 병렬 연결되어 상기 트랜지스터가 부성저항 특성을 갖도록 하는 궤환 회로와,A feedback circuit connected in parallel between the base and the collector of the transistor so that the transistor has a negative resistance characteristic;
상기 트랜지스터의 에미터에 직렬 연결되어 전류값을 일정하게 유지시키는 전류원과,A current source connected in series with the emitter of the transistor to keep the current value constant;
상기 트랜지스터의 컬랙터와 상기 전원단 사이와, 상기 트랜지스터의 베이스와 상기 튜닝 전압단 사이에 각각 연결되어 발진 신호가 상기 전원단 및 튜닝 전압단으로 유입되는 것을 차단하는 RF 쵸크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And an RF choke connected between the collector and the power supply terminal of the transistor and between the base and the tuning voltage terminal of the transistor to block an oscillation signal from flowing into the power supply terminal and the tuning voltage terminal. .
여기에서 상기 트랜지스터는,Here, the transistor,
커패시턴스값이 가변되어 공진 주파수를 가변시킬 수 있도록 베이스의 전압이 에미터의 전압보다 높은 전위로 바이어스를 설정하여 쇼트키 접합을 구현한다.The Schottky junction is implemented by setting the bias to a potential higher than the voltage of the emitter so that the capacitance value can be varied to change the resonant frequency.
여기에서 또한 상기 궤환 회로 및 상기 공진 회로는,Here, the feedback circuit and the resonance circuit,
커패시턴스값을 가지도록 개방 마이크로 스트립 라인으로 형성된다.It is formed as an open microstrip line with a capacitance value.
여기에서 또 상기 튜닝 전압단은,Here, the tuning voltage stage is
쇼트키 접합의 구현이 가능하도록 전압을 인가한다.The voltage is applied to enable the implementation of the Schottky junction.
이하, 본 발명에 의한 트랜지스터의 쇼트키 접합을 이용하는 전압제어 발진회로의 구성을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the voltage controlled oscillation circuit using the Schottky junction of the transistor according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 2는 본 발명에 따른 트랜지스터의 쇼트키 접합을 이용하는 전압제어 발진회로의 구성을 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram showing the configuration of a voltage controlled oscillation circuit using a Schottky junction of a transistor according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 트랜지스터의 쇼트키 접합을 이용하는 전압제어 발진회로(100)는, 트랜지스터(110)와, 전원단(120)과, 공진 회로(130)와, 튜닝 전압단(140)과, 궤환 회로(150)와, 전류원(160) 및 RF 쵸크(170)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the voltage controlled oscillation circuit 100 using the Schottky junction of a transistor according to the present invention includes a transistor 110, a power supply terminal 120, a resonance circuit 130, and a tuning voltage terminal ( 140, a feedback circuit 150, a current source 160, and an RF choke 170.
트랜지스터(110)는 입력되는 공진 주파수에 따라 발진 주파수를 생성한다. 여기에서 트랜지스터(110)는 커패시턴스값이 가변되어 공진 주파수를 가변시킬 수 있도록 베이스의 전압이 에미터의 전압보다 높은 전위로 바이어스를 설정하여 쇼트키 접합이 구현된다.The transistor 110 generates an oscillation frequency according to the input resonance frequency. Here, the transistor 110 implements a Schottky junction by setting the bias to a potential higher than the voltage of the emitter so that the capacitance value is variable to change the resonance frequency.
전원단(120)은 트랜지스터(110)의 컬랙터에 직렬 연결되어 전원을 공급한다.The power supply terminal 120 is connected in series to the collector of the transistor 110 to supply power.
공진 회로(130)는 트랜지스터(110)의 베이스에 직렬 연결되고, 입력되는 튜닝 전압값에 따라 공진 주파수를 발생하여 트랜지스터(110)로 인가한다. 여기에서공진 회로(130)는 커패시턴스값을 가지도록 개방 마이크로 스트립 라인으로 형성된다.The resonant circuit 130 is connected to the base of the transistor 110 in series, and generates a resonant frequency according to the input tuning voltage value to apply to the transistor 110. Here, the resonant circuit 130 is formed of an open microstrip line to have a capacitance value.
튜닝 전압단(140)은 공진 회로(130)와 트랜지스터(110)의 베이스 사이에 병렬 연결되어 공진 회로(130)로 튜닝 전압을 공급한다. 여기에서 튜닝 전압단(140)은 쇼트키 접합의 구현이 가능하도록 전압을 인가한다.The tuning voltage terminal 140 is connected in parallel between the resonant circuit 130 and the base of the transistor 110 to supply a tuning voltage to the resonant circuit 130. Here, the tuning voltage terminal 140 applies a voltage to enable the implementation of the Schottky junction.
궤환 회로(150)는 트랜지스터(110)의 베이스와 컬렉터 사이에 병렬 연결되어 트랜지스터(110)가 부성저항 특성을 갖도록 한다. 여기에서 궤환 회로(150)는 커패시턴스값을 가지도록 개방 마이크로 스트립 라인으로 형성된다.The feedback circuit 150 is connected in parallel between the base and the collector of the transistor 110 so that the transistor 110 has a negative resistance characteristic. Here, the feedback circuit 150 is formed of an open microstrip line to have a capacitance value.
전류원(160)은 트랜지스터(110)의 에미터에 직렬 연결되어 전류값을 일정하게 유지시킨다.The current source 160 is connected in series with the emitter of the transistor 110 to keep the current value constant.
RF 쵸크(170)는 트랜지스터(110)의 컬랙터와 전원단 사이와, 트랜지스터(110)의 베이스와 튜닝 전압단 사이에 각각 연결되어 발진 신호가 전원단(120) 및 튜닝 전압단(140)으로 유입되는 것을 차단한다.The RF choke 170 is connected between the collector and the power supply terminal of the transistor 110 and between the base and the tuning voltage terminal of the transistor 110 so that the oscillation signal is supplied to the power supply terminal 120 and the tuning voltage terminal 140. Block incoming
이하, 본 발명에 의한 트랜지스터의 쇼트키 접합을 이용하는 전압제어 발진회로의 동작을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the voltage controlled oscillation circuit using the Schottky junction of the transistor according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
먼저 트랜지스터(110)에 개방 마이크로 스트립 라인으로 구성된 궤환 회로(150)를 부성저항 특성을 갖도록 하며, 이때 궤환 회로(150)는 사용 주파수에 따라서 커패시터를 사용할 수도 있다.First, the feedback circuit 150 configured as an open micro strip line in the transistor 110 has a negative resistance characteristic. In this case, the feedback circuit 150 may use a capacitor according to a frequency used.
그리고 공진 회로(130)는 종래의 단락 마이크로 스트립 라인을 대신하여 개방 마이크로 스트립 라인으로 구현한하여 튜닝 전압이 단락되지 않도록 한다.In addition, the resonant circuit 130 is implemented as an open micro strip line in place of the conventional short circuit micro strip line so that the tuning voltage is not shorted.
한편 트랜지스터(110)는 PN 접합을 이용하면 일반적인 다이오드의 특성 구현이 가능하고, 역방향 바이어스를 인가해주면 쇼트키 접합이 되어서 인가된 역방향 바이어스 전압의 크기에 다라 쇼트키 접합의 접합 커패시턴스값이 변하기 때문에 바랙터 다이오드의 특성 구현이 가능하다. 이때 쇼트키 접합을 구현하기 위해서 트랜지스터(110)는 베이스 전압값이 에미터 전압보다 높은 전위가 유지되도록 바이어스를 설정하며, 튜닝 전압단(140)의 튜닝 전압도 이 조건이 만족하도록 인가해야만 한다.On the other hand, the transistor 110 can implement the characteristics of a general diode by using a PN junction, and when the reverse bias is applied, the Schottky junction becomes a Schottky junction, so the junction capacitance value of the Schottky junction varies according to the magnitude of the applied reverse bias voltage. The characteristics of the varactor diode can be realized. In this case, in order to implement a Schottky junction, the transistor 110 sets a bias such that the base voltage value is maintained higher than the emitter voltage, and the tuning voltage of the tuning voltage terminal 140 must be applied to satisfy this condition.
또 트랜지스터(110)의 베이스 전압이 튜닝 전압에 따라서 변화기 때문에 전압제어 발진회로(100)의 전류값이 변하게 되고, 전류값이 변화하게 되면 특정 튜닝 전압에서 발진이 안되거나 발진 주파수 대역별로 출력 신호의 레벨 차이가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해 트랜지스터(110)의 에미터에 전류원(160)을 설치하여 전압제어 발진회로(100)가 일정한 전류값을 유지할 수 있도록 한다. 여기에서 전류원(160)은 AC 신호와는 무관하게 동작하므로 저주파에서 사용되는 저가의 범용 소자를 사용해도 무방하다.In addition, since the base voltage of the transistor 110 changes according to the tuning voltage, the current value of the voltage controlled oscillation circuit 100 changes, and when the current value changes, oscillation does not occur at a specific tuning voltage, Since a level difference occurs, the current source 160 is installed in the emitter of the transistor 110 so that the voltage controlled oscillation circuit 100 maintains a constant current value. In this case, since the current source 160 operates independently of the AC signal, a low-cost general purpose device used at a low frequency may be used.
따라서 전압제어 발진회로에서 바랙터 다이오드와 커패시터를 제거하고, 트랜지스터의 쇼트키 접합을 이용하여 커패시턴스값을 조절하여 발진 주파수를 조절할 수 있다.Therefore, the oscillation frequency can be controlled by removing the varactor diode and the capacitor from the voltage controlled oscillator circuit and adjusting the capacitance value by using the Schottky junction of the transistor.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 특징으로 하는 트랜지스터의 쇼트키 접합을 이용하는 전압제어 발진회로에 의하면, 전압제어 발진회로에 바랙터다이오드를 사용하지 않고, 트랜지스터의 쇼트키 접합(Schottky Junction)을 이용하여 바랙터 다이오드 기능을 구현함으로써 제품의 단가를 상대적으로 낮출 수 있고, 전압제어 발진회로에 커플링 커패시터와 DC 차단 커패시터와 같은 추가적인 소자의 사용을 없애 회로의 고주파/초고주파 회로동작시 기생 성분이 발생하는 것을 미연에 방지하여 제품별 특성 편차가 발생을 막고, 회로 부피를 상대적으로 줄일 수 있다.As described above, according to the voltage-controlled oscillation circuit using the Schottky junction of the transistor of the present invention, a Schottky junction of the transistor is used without using a varactor diode in the voltage-controlled oscillation circuit. By implementing the varactor diode function, the unit cost of the product can be lowered relatively, and parasitic components are generated during the operation of the high frequency / ultra high frequency circuit of the circuit by eliminating the use of additional elements such as a coupling capacitor and a DC blocking capacitor in the voltage controlled oscillation circuit. This prevents the occurrence of product-specific variation and reduces the circuit volume relatively.
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|---|---|---|---|---|
| US8217728B2 (en) | 2009-12-21 | 2012-07-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | LC voltage-controlled oscillator |
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| US8217728B2 (en) | 2009-12-21 | 2012-07-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | LC voltage-controlled oscillator |
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