KR20080094815A - 고주파 발진기 및 전자기기 - Google Patents

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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

제1, 제2 공진회로(2, 3)에는 제1, 제2 증폭회로(4, 5)를 각각 접속한다. 또한 선택회로(6)를 제1, 제2 스위치회로(7, 8) 등으로 구성하고, 제1, 제2 스위치회로(7, 8)를 이용해서 제1, 제2 증폭회로(4, 5)를 선택적으로 동작시킨다. 또한, 제1, 제2 증폭회로(4, 5)의 출력측에는 이들에서 공통으로 사용하는 접지용 콘덴서(C4)를 접속한다. 한편, 제1 스위치회로(7)에는, 제1 증폭회로(4)와의 사이에 위치하여 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 접속한다. 이로 인해, 제1 증폭회로(4)가 동작할 때에만, 접지용 콘덴서(C4)에 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 병렬 접속할 수 있다.
고주파 발진기, 공진회로, 증폭회로, 선택회로, 스위치회로, 접지용 콘덴서

Description

고주파 발진기 및 전자기기{HIGH-FREQUENCY OSCILLATOR AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 서로 다른 2개의 발진 주파수를 전환하여 동작하는 주파수 선택형의 고주파 발진기 및 상기 고주파 발진기를 이용해서 구성되는 전자기기에 관한 것이다.
일반적으로, 전압제어 발진기 등의 고주파 발진기로서, 1개의 장치(회로)에서 다른 2개의 주파수의 고주파 신호를 발진하는 주파수 선택형의 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 주파수 선택형의 고주파 발진기에서는, 서로 다른 주파수로 공진하는 제1, 제2 공진회로와, 제1 공진회로에 접속된 제1 증폭회로와, 제2 공진회로에 접속된 제2 증폭회로와, 상기 제1, 제2 증폭회로 중 어느 한쪽을 선택적으로 동작시키는 선택회로를 구비하는 구성으로 되어 있다. 그리고 선택회로는 제1, 제2 증폭회로 중 어느 한쪽을 동작시킨다. 이로 인해, 선택회로에 의해 선택된 증폭회로는, 상기 증폭회로가 접속된 공진회로에서 출력되는 공진신호를 증폭시키고, 상기 공진신호에 따른 고주파 신호(출력 신호)를 발진하여 출력한다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 제2005-57725호
그런데 종래 기술에서는 제1, 제2 증폭회로는 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)를 이용해서 구성되는 동시에, 이들 바이폴라 트랜지스터는 공통의 콘덴서를 이용해서 고주파적으로 접지되어 있다. 이때, 콘덴서는 고주파 신호에 대하여 인덕턴스 성분을 갖는다. 이 때문에, 고주파 신호에 대하여 콘덴서의 임피던스를 최소로 하기 위해서는, 콘덴서의 용량을 고주파 신호의 주파수에 따라 최적의 값으로 설정할 필요가 있다. 즉, 콘덴서의 최적의 용량값은 고주파 신호의 주파수에 따라 다르다.
이 때문에, 종래 기술에서는 접지용 콘덴서의 용량은 제1, 제2 증폭회로에서 출력되는 어느 고주파 신호에 대해서도 최적이 되는 값이 선택되어 있다. 그리고, 제1, 제2 증폭회로에서 출력되는 제1, 제2 고주파 신호의 주파수(발진 주파수)가 가까울 때에는 콘덴서의 최적의 용량은 거의 같은 값이 된다.
그러나 제1, 제2 고주파 신호의 주파수가 예를 들어 1.5배 이상 떨어져 있을 경우에는 콘덴서의 최적의 용량값이 다르기 때문에 제1, 제2 증폭회로에 의한 발진 동작이 불안정해진다. 이로 인해, 예를 들면 고주파 발진기를 전압제어 발진기에 이용했을 경우에는, 발진 동작의 불안정화의 영향이 출력 부하 변동에 대한 주파수 변화에 현저하게 나타난다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 2개의 증폭회로 중 어느 것을 동작시킨 경우에도 발진 동작을 안정화시켜, 출력 부하 변동에 대한 주파수 변화를 개선할 수 있는 고주파 발진기 및 전자기기를 제공하는 것에 있다.
(1)상술한 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 서로 다른 주파수로 공진하는 제1, 제2 공진회로와, 상기 제1 공진회로에 접속되며 제1 공진회로가 출력하는 제1 공진신호를 증폭시키는 제1 증폭회로와, 상기 제2 공진회로에 접속되며 제2 공진회로가 출력하는 제2 공진신호를 증폭시키는 제2 증폭회로와, 상기 제1, 제2 증폭회로에 접속되며 제1, 제2 증폭회로 중 어느 한쪽을 선택적으로 동작시키는 선택회로와, 상기 제1, 제2 증폭회로에 접속되며 제1, 제2 증폭회로에서 공통으로 사용되는 접지용 콘덴서를 포함하는 고주파 발진기에 적용된다.
그리고 청구항 1에서 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 선택회로에는, 상기 제1, 제2 증폭회로 중 한쪽을 동작시켰을 때에 상기 접지용 콘덴서에 병렬 접속되고, 다른쪽을 동작시켰을 때에 상기 접지용 콘덴서와 차단되는 보조의 접지용 콘덴서를 형성하는 구성으로 한 것에 있다.
본 발명에 따르면 선택회로는 제1, 제2 증폭회로 중 어느 한쪽을 동작시킨다. 이로 인해, 예를 들면 선택회로에 의해 제1 증폭회로가 선택되었을 때에는, 제1 증폭회로는 제1 공진회로에서 출력되는 제1 공진신호를 증폭시키고, 상기 공진신호에 따른 고주파 신호를 발진하여 출력한다. 마찬가지로, 선택회로에 의해 제2 증폭회로가 선택되었을 때에는, 제2 증폭회로는 제2 공진신호에 따른 고주파 신호를 발진하여 출력한다.
또한 선택회로에는, 예를 들면 제1 증폭회로를 동작시켰을 때에 접지용 콘덴서에 병렬 접속되고, 제2 증폭회로를 동작시켰을 때에 접지용 콘덴서와 차단되는 보조의 접지용 콘덴서가 형성되어 있다. 이 때문에 제1 증폭회로를 동작시켰을 때에는, 접지용 콘덴서의 용량과 보조의 접지용 콘덴서의 용량을 가산한 합성 용량을 이용해서 접지한다. 이에 반해, 제2 증폭회로를 동작시켰을 때에는 접지용 콘덴서의 용량만을 이용해서 접지한다.
이 결과, 제1 증폭회로를 동작시키는 경우와 제2 증폭회로를 동작시키는 경우로, 접지 용량을 상이하게 할 수 있다. 따라서 제1, 제2 증폭회로에서 출력하는 고주파 신호의 주파수에 따라, 접지 용량을 각각 최적의 값으로 설정할 수 있다. 이 때문에, 2개의 증폭회로 중 어느 것을 동작시킨 경우에도 발진 동작을 안정시킬 수 있어, 출력 부하 변동에 대한 주파수 변화를 개선할 수 있다.
(2)이 경우 본 발명에서는, 상기 제1 증폭회로는, 베이스가 제1 바이어스 저항을 통하여 전원 단자에 접속된 제1 바이폴라 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 증폭회로는, 베이스가 제2 바이어스 저항을 통하여 전원 단자에 접속된 제2 바이폴라 트랜지스터를 포함하고, 상기 선택회로는, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터를 ON 상태 또는 OFF 상태로 하는 제1 스위치회로와, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터와는 반대의 동작 상태가 되도록 상기 제2 바이폴라 트랜지스터를 ON 상태 또는 OFF 상태로 하는 제2 스위치회로와, 상기 제1, 제2 스위치회로 중 한쪽 또는 양쪽에 전환제어신호를 입력하여 제1, 제2 바이폴라 트랜지스터의 동작 상태를 전환하는 전환제어신호 입력단자로 구성되고, 상기 제1, 제2 스위치회로 중 적어도 한쪽의 스위치회로는, 상기 한쪽의 스위치회로가 동작 상태를 전환하는 바이폴라 트랜지스터의 바이어스 저항과 전원 단자 사이에 형성되고, 상기 한쪽의 스위치회로와 전원 단자 사이에는 상기 접지용 콘덴서를 접속하고, 상기 한쪽의 스위치회로와 바이어스 저항 사이에는 상기 보조의 접지용 콘덴서를 접속해도 된다.
본 발명에 따르면 제1, 제2 스위치회로는 전환제어신호 입력단자로부터 입력되는 전환제어신호에 따라 동작하여, 제1, 제2 증폭회로 중 어느 한쪽의 증폭회로를 동작시키고, 다른쪽의 증폭회로를 정지시킨다. 이로 인해 제1, 제2 스위치회로는 제1, 제2 증폭회로 중 어느 한쪽을 선택적으로 동작시킨다.
또한, 예를 들면 한쪽의 스위치회로로서 제1 스위치회로를 이용할 경우에는, 제1 스위치회로를 제1 바이어스 저항과 전원 단자 사이에 형성하고, 제1 스위치회로와 전원 단자 사이에 공통의 접지용 콘덴서를 접속하는 동시에, 제1 스위치회로와 제1 바이어스 저항 사이에 보조의 접지용 콘덴서를 접속한다.
이 때문에, 선택회로에 의해 제1 증폭회로를 선택했을 때에는, 제1 증폭회로에 대하여 바이어스 전압을 공급하기 위해, 제1 스위치회로는 전원 단자와 바이어스 저항 사이를 접속한다. 이때, 보조의 접지용 콘덴서는 공통의 접지용 콘덴서에 대하여 병렬 접속된다.
한편, 선택회로에 의해 제2 증폭회로를 선택했을 때에는, 제1 증폭회로에 대 하여 바이어스 전압을 정지하기 위해, 제1 스위치회로는 전원 단자와 바이어스 저항 사이를 차단한다. 이때, 보조의 접지용 콘덴서는 공통의 접지용 콘덴서에 대하여 차단된다.
또한, 한쪽의 스위치회로로서 제2 스위치회로를 이용하는 경우도, 제1 스위치회로를 이용하는 경우와 마찬가지로, 제2 스위치회로는 공통의 접지용 콘덴서에 대하여 보조의 접지용 콘덴서를 접속, 차단한다. 이 결과, 제1 증폭회로를 동작시킬 때와, 제2 증폭회로를 동작시킬 때로 접지 용량을 상이하게 할 수 있다. 따라서 제1, 제2 증폭회로에서 출력하는 고주파 신호의 주파수에 따라 접지용량을 각각 최적의 값으로 설정할 수 있다.
또한, 제1, 제2 스위치회로 중 한쪽의 스위치회로를 이용해서 보조의 접지용 콘덴서를 공통의 접지용 콘덴서에 대하여 접속, 차단하기 때문에, 보조의 접지용 콘덴서를 이용하기 위해서 별개의 스위치회로를 형성할 필요가 없다. 이 때문에 제1, 제2 증폭회로에 대하여 접지 용량을 각각 최적의 값으로 하기 위해서는 보조의 접지용 콘덴서를 추가하기만 하면 되므로, 저비용으로 발진 동작의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 증폭회로를 선택하는 제1, 제2 스위치회로를 이용해서 보조의 접지용 콘덴서를 공통의 접지용 콘덴서에 대하여 접속, 차단하기 때문에 제1, 제2 증폭회로의 동작을 전환할 때에 보조의 접지용 콘덴서의 접속 상태도 함께 전환할 수 있다. 이 때문에 제1, 제2 증폭회로의 동작 전환과, 보조의 접지용 콘덴서의 접속 전환의 사이에서 시간적인 지연이 발생하는 일이 없어, 동작 전환시에도 고주파 신호를 안정적으로 발진할 수 있다.
(3)본 발명에서는, 상기 제1, 제2 증폭회로에 공통으로 접속되며, 제1 또는 제2 증폭회로의 출력 신호를 증폭시키는 버퍼회로를 형성하는 구성으로 해도 된다.
이로 인해, 버퍼회로를 이용해서 제1 또는 제2 증폭회로의 출력 신호를 증폭할 수 있다.
(4)본 발명에서는, 상기 버퍼회로는 바이폴라 트랜지스터를 포함하고, 상기 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터의 에미터는 상기 제1, 제2 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 각각 캐스케이드(cascade) 접속되고, 상기 보조의 접지용 콘덴서가 접속된 한쪽의 스위치회로는 상기 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터의 에미터에 접속되는 구성으로 해도 된다.
본 발명에 따르면, 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터의 에미터는 제1, 제2 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 각각 캐스케이드 접속했기 때문에, 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터는 제1, 제2 바이폴라 트랜지스터에 연동하여 동작하고, 이들에서 출력되는 고주파 신호를 증폭할 수 있다.
또한, 보조의 접지용 콘덴서가 접속된 한쪽의 스위치회로는, 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터의 에미터에 접속하기 때문에, 상기 스위치회로를 이용해서 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터의 에미터에 대하여 보조의 접지용 콘덴서를 접속, 차단할 수 있다. 여기서, 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터의 에미터에 공통의 접지용 콘덴서를 접속했을 경우에는, 상기 공통의 접지용 콘덴서를 이용해서 제1, 제2 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터를 고주파적으로 접지할 수 있다. 이 때문에, 한쪽의 스위치회로는, 제1, 제2 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 접속된 공통의 접지용 콘덴서에 대하여 보조의 접지용 콘덴서를 접속, 차단할 수 있다.
(5)본 발명에서는, 상기 제1, 제2 스위치회로 중 다른쪽의 스위치회로는, 상기 다른쪽의 스위치회로가 동작 상태를 전환하는 바이폴라 트랜지스터의 에미터 저항에 접속해도 된다.
본 발명에 따르면, 예를 들면 다른쪽의 스위치회로로서 제2 스위치회로를 이용할 경우에는, 제2 스위치회로를 제2 바이폴라 트랜지스터의 에미터 저항에 접속한다. 이로 인해, 제2 스위치회로는 제2 바이폴라 트랜지스터에 대하여 베이스 에미터간의 전류(바이어스 전류)를 공급, 정지할 수 있어 제2 증폭회로의 동작 상태를 전환할 수 있다. 또한, 다른쪽의 스위치회로로서 제1 스위치회로를 이용할 경우도 제2 스위치회로를 이용하는 경우와 마찬가지로, 제1 스위치회로는 제1 증폭회로의 동작 상태를 전환할 수 있다.
(6)본 발명에서는 상기 제1, 제2 스위치회로는 PNP형 트랜지스터 또는 NPN형 트랜지스터를 이용해서 구성해도 된다.
이때, PNP형 트랜지스터 및 NPN형 트랜지스터를 적절히 선택함으로써, 단일 전환제어신호를 이용해서 제1, 제2 스위치회로 중 한쪽을 접속 상태로 하고, 다른쪽을 차단 상태로 할 수 있다. 이로 인해, 단일 전환제어신호를 이용해서 제1, 제2 증폭회로를 선택적으로 동작시킬 수 있다.
(7)본 발명의 고주파 발진기를 이용해서 전자기기를 구성해도 된다.
이때, 고주파 발진기는 주파수가 다른 2개의 고주파 신호 중 어느 것을 발진할 경우에도 발진 동작을 안정시킬 수 있다. 이로 인해, 고주파 발진기의 출력 부하 변동에 대한 주파수 변동을 개선할 수 있어, 전자기기의 동작을 안정시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 고주파 발진기를 나타내는 회로도이다.
도 2는 비교예에 따른 고주파 발진기를 나타내는 회로도이다.
도 3은 비교예의 제1 증폭회로가 동작했을 때의 접지용 콘덴서의 용량과 출력 부하 변동에 대한 주파수 변동의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 4는 비교예의 제2 증폭회로가 동작했을 때의 접지용 콘덴서의 용량과 출력 부하 변동에 대한 주파수 변동의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 5는 제1 실시형태의 제1 증폭회로가 동작했을 때의 보조의 접지용 콘덴서의 용량과 출력 부하 변동에 대한 주파수 변동의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 6은 제1 실시형태의 제2 증폭회로가 동작했을 때의 보조의 접지용 콘덴서의 용량과 출력 부하 변동에 대한 주파수 변동의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 7은 제1 변형예에 따른 고주파 발진기를 나타내는 회로도이다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 고주파 발진기를 나타내는 회로도이다.
도 9는 제2 변형예에 따른 고주파 발진기를 나타내는 회로도이다.
도 10은 제3 실시형태에 따른 고주파 발진기를 나타내는 회로도이다.
도 11은 제4 실시형태에 따른 전자기기를 나타내는 블록도이다.
도 12는 제3 변형예에 따른 고주파 발진기를 나타내는 회로도이다.
<부호의 설명>
1,21,31,41,51,63,71 고주파 발진기
2 제1 공진회로
3 제2 공진회로
4 제1 증폭회로
5 제2 증폭회로
6 선택회로
7 제1 스위치회로
8 제2 스위치회로
9 버퍼회로
C4 접지용 콘덴서
C14 보조의 접지용 콘덴서
R2, R12 바이어스 저항
R4, R14 에미터 저항
Tr1∼Tr5 트랜지스터 소자
Vcc 전원 단자
Vsw 전환제어신호 입력단자
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 고주파 발진기 및 전자기기를 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1은 제1 실시형태에 따른 고주파 발진기(1)를 나타내고 있다. 도 1에서 고주파 발진기(1)는 다른 2개의 주파수의 고주파 신호 중 어느 한쪽을 선택해서 출력하는 주파수 선택형의 전압제어 발진기이다. 그리고, 고주파 발진기(1)는 후술하는 제1, 제2 공진회로(2, 3), 제1, 제2 증폭회로(4, 5), 선택회로(6), 버퍼회로(9) 등으로 구성되어 있다.
제1 공진회로(2)는 예를 들면 1.7GHz 정도의 주파수(F1)로 공진하는 회로를 갖고 있다. 또한, 제2 공진회로(3)는 주파수(F1)와 다른 값으로서 예를 들면 4.3GHz 정도의 주파수(F2)로 공진하는 회로를 갖고 있다. 그리고, 제1, 제2 공진회로(2, 3)는 각각 공진제어신호 입력단자(Vct)에 접속되어 있다. 이로 인해, 제1, 제2 공진회로(2, 3)는 공진제어신호 입력단자(Vct)로부터 입력되는 전압에 따라 공진 주파수(F1, F2)가 각각의 대역에서 변화하는 것이다.
제1 증폭회로(4)는 제1 트랜지스터 소자(Tr2), 콘덴서(C7, C8)와 에미터 저항(R4)으로 구성되어 있다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr2)는 예를 들면 NPN형 바이폴라 트랜지스터이다. 그리고, 트랜지스터 소자(Tr2)의 베이스 단자는 결합용 콘덴서(C9)를 개재하여 제1 공진회로(2)에 접속되는 동시에, 서로 직렬 접속된 바이어스 저항(R2)과 분압용 저항(R3) 사이에 접속되어 있다.
이때, 저항(R3)의 양 끝 중 바이어스 저항(R2)과 반대측의 단부(端部)는 접지되어 있다. 한편, 바이어스 저항(R2)의 양 끝 중 저항(R3)과 반대측의 단부는 후술하는 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)의 콜렉터 단자에 접속되어 있다.
또한, 트랜지스터 소자(Tr2)의 에미터 단자는 에미터 저항(R4)과 콘덴서(C8)의 병렬 접속 회로를 개재하여 그라운드에 접지되는 동시에, 결합용 콘덴서(C6)를 개재하여 버퍼회로(9)를 이루는 트랜지스터 소자(Tr1)의 베이스 단자에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr2)의 콜렉터 단자는 버퍼회로(9)를 이루는 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자에 캐스케이드 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr2)의 베이스 에미터간에는 콘덴서(C7)가 형성되어 있다.
그리고 제1 공진회로(2), 제1 증폭회로(4) 및 결합용 콘덴서(C9)(커플링 콘덴서)에 의해 제1 발진회로가 구성되어 있다.
제2 증폭회로(5)는 제2 트랜지스터 소자(Tr3), 콘덴서(C17, C18)와 에미터 저항(R14)으로 구성되어 있다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr3)는 예를 들면 NPN형 바이폴라 트랜지스터이다. 그리고, 트랜지스터 소자(Tr3)의 베이스 단자는 결합용 콘덴서(C19)를 개재하여 제2 공진회로(3)에 접속되는 동시에, 서로 직렬 접속된 바이어스 저항(R12)과 분압용 저항(R13) 사이에 접속되어 있다.
이때, 저항(R13)의 양 끝 중 바이어스 저항(R12)과 반대측의 단부는 접지되어 있다. 한편, 바이어스 저항(R12)의 양 끝 중 저항(R13)과 반대측의 단부는 후술하는 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)의 콜렉터 단자에 접속되어 있다.
또한, 트랜지스터 소자(Tr3)의 에미터 단자는 에미터 저항(R14)과 콘덴서(C18)의 병렬 접속 회로를 개재하여 그라운드에 접지되는 동시에, 결합용 콘덴서(C16)를 개재하여 버퍼회로(9)를 이루는 트랜지스터 소자(Tr1)의 베이스 단자에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr3)의 콜렉터 단자는 버퍼회로(9)를 이루는 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자에 캐스케이드 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr3)의 베이스 에미터간에는 콘덴서(C17)가 형성되어 있다.
그리고, 제2 공진회로(3), 제2 증폭회로(5) 및 결합용 콘덴서(C19)(커플링 콘덴서)에 의해 제2 발진회로가 구성되어 있다.
선택회로(6)는 제1, 제2 증폭회로(4, 5) 중 어느 한쪽을 선택적으로 동작시키는 것이다. 그리고, 선택회로(6)는 후술하는 제1, 제2 스위치회로(7, 8) 및 전환 제어신호 입력단자(Vsw)로 구성되어 있다.
제1 스위치회로(7)는 제1 증폭회로(4)의 트랜지스터 소자(Tr2)를 동작, 정지시키는 것이다. 상기 제1 스위치회로(7)는 트랜지스터 소자(Tr4) 및 저항(R5, R6)으로 구성되어 있다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr4)는 예를 들면 PNP형 바이폴라 트랜지스터이다.
그리고, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 단자는 저항(R5)을 개재하여 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)의 콜렉터 단자에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 에미터간에는 저항(R6)이 형성되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr4)의 에미터 단자는 후술하는 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자에 접속되어 있다. 이로 인해, 스위치회로(7)는 버퍼회로(9)를 개재하여 전원 단자(Vcc)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr4)의 콜렉터 단자는, 바이어스 저항(R2)을 개재하여 제1 증폭회로(4)의 트랜지스터 소자(Tr2)의 베이스 단자에 접속되어 있다.
그리고, 제1 스위치회로(7)는 트랜지스터 소자(Tr4)가 ON 상태가 되었을 때에는 전원 단자(Vcc)와 바이어스 저항(R2) 사이를 접속한다. 이로 인해, 전원 단자(Vcc)로부터의 전원 전압이 저항(R2, R3)에 의해 분압되어, 바이어스 전압으로서 트랜지스터 소자(Tr2)에 공급된다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr2)는 ON 상태가 되고, 제1 증폭회로(4)는 동작한다.
한편, 제1 스위치회로(7)는 트랜지스터 소자(Tr4)가 OFF 상태가 되었을 때에는 전원 단자(Vcc)와 바이어스 저항(R2) 사이를 차단한다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr2)에 대한 바이어스 전압의 공급이 정지된다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr2)는 OFF 상태가 되고, 제2 증폭회로(5)는 정지한다.
제2 스위치회로(8)는 제2 증폭회로(5)의 트랜지스터 소자(Tr3)를 동작, 정지시키는 것이다. 상기 제2 스위치회로(8)는 트랜지스터 소자(Tr5) 및 저항(R7, R8)으로 구성되어 있다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr5)는 예를 들면 PNP형 바이폴라 트랜지스터이다.
그리고, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 단자는 저항(R7)을 개재하여 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간에는 저항(R8)이 형성되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 에미터 단자는 후술하는 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자에 접속되어 있다. 이로 인해, 스위치회로(8)는 버퍼회로(9)를 개재하여 전원 단자(Vcc)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 콜렉터 단자는 바이어스 저항(R12)을 개재하여 제2 증폭회로(5)의 트랜지스터 소자(Tr3)의 베이스 단자에 접속되어 있다.
그리고, 제2 스위치회로(8)는 트랜지스터 소자(Tr5)가 ON 상태가 되었을 때에는, 전원 단자(Vcc)와 바이어스 저항(R12) 사이를 접속한다. 이로 인해, 전원 단자(Vcc)로부터의 전원 전압이 저항(R12, R13)에 의해 분압되어, 바이어스 전압으로서 트랜지스터 소자(Tr3)에 공급된다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr3)는 ON 상태가 되고, 제2 증폭회로(5)는 동작한다.
한편, 제2 스위치회로(8)는 트랜지스터 소자(Tr5)가 OFF 상태가 되었을 때에는 전원 단자(Vcc)와 바이어스 저항(R12) 사이를 차단한다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr3)에 대한 바이어스 전압의 공급이 정지된다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr3)는 OFF 상태가 되고, 제2 증폭회로(5)는 정지한다.
전환제어신호 입력단자(Vsw)는 제2 스위치회로(8)에 전환제어신호를 입력하는 것으로, 저항(R7)을 개재하여 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 단자에 접속되어 있다. 여기서, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에는 예를 들면 H레벨(High 레벨)의 전환제어신호와 L레벨(Low 레벨)의 전환제어신호 중 어느 한쪽이 가해진다.
그리고, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 L레벨의 전환제어신호가 가해질 때에는, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 전위가 저하한다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간의 전위차가 임계값 전압 이상이 되기 때문에 트랜지스터 소자(Tr5)는 ON 상태가 된다.
한편, 트랜지스터 소자(Tr5)가 ON 상태일 때에는, 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)는 그 베이스 전위가 높아진다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 에미터간의 전위차가 임계값 전압 미만이 되기 때문에 트랜지스터 소자(Tr4)는 OFF 상태가 된다.
또한, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 H레벨의 전환제어신호가 가해질 때에는, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 전위가 높아진다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간의 전위차가 임계값 전압 미만이 되기 때문에 트랜지스터 소자(Tr5)는 OFF 상태가 된다.
한편, 트랜지스터 소자(Tr5)가 OFF 상태일 때에는 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)는 그 베이스 전위가 저하한다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr4) 의 베이스 에미터간의 전위차가 임계값 전압 이상이 되기 때문에 트랜지스터 소자(Tr4)는 ON 상태가 된다.
이 결과, 전환제어신호 입력단자(Vsw)는, 제2 스위치회로(8)에 전환제어신호를 입력하여 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 동작 상태를 전환한다. 이 때문에, 전환제어신호 입력단자(Vsw)는 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)를 이용해서 제1, 제2 증폭회로(4, 5)의 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 동작 상태를 전환하는 것이다.
버퍼회로(9)는 제1, 제2 증폭회로(4, 5)에 공통으로 접속되어, 제1 또는 제2 증폭회로(4, 5)의 출력 신호를 증폭시키는 것이다. 그리고, 버퍼회로(9)는 예를 들면 NPN형 바이폴라 트랜지스터로 이루어지는 트랜지스터 소자(Tr1)로 구성되어 있다.
여기서, 트랜지스터 소자(Tr1)의 콜렉터 단자는 콘덴서(C3)를 개재하여 그라운드에 접지되는 동시에, 결합용 콘덴서(C2)를 개재하여 발진 신호의 출력 단자(Pout)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr1)의 콜렉터 단자는 선로(L)를 개재하여 전원 단자(Vcc)에 접속되고, 전원 단자(Vcc)는 콘덴서(C1)를 개재하여 접지되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr1)의 베이스 콜렉터간에는 바이어스 저항(Rl)이 형성되어 있다.
또한, 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자는 제1, 제2 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 콜렉터 단자(제1, 제2 증폭회로(4, 5))에 각각 캐스케이드 접속되어 있다. 이로 인해, 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)는 제1, 제2 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)에서 출력되는 출력 신호를 증폭시킨다.
또한, 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자는 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 에미터 단자(제1, 제2 스위치회로(7, 8))에 각각 접속되어 있다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 에미터 단자에는, 트랜지스터 소자(Tr1)를 통해서 전원 단자(Vcc)에 인가되는 전원 전압을 공급할 수 있다.
접지용 콘덴서(C4)는 제1, 제2 증폭회로(4, 5)에 공통으로 사용되는 것이다. 그리고, 접지용 콘덴서(C4)는 그 한쪽 끝이 제1, 제2 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 콜렉터 단자에 접속되고, 다른쪽 끝이 그라운드에 접속되어 있다. 이로 인해, 접지용 콘덴서(C4)는 제1, 제2 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 콜렉터 단자를 고주파적으로 그라운드에 접지한다.
또한, 접지용 콘덴서(C4)의 한쪽 끝은 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 에미터 단자(제1, 제2 스위치회로(7, 8))에 접속되는 동시에, 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자(버퍼회로(9))에도 접속되어 있다. 이로 인해, 접지용 콘덴서(C4)는 제1, 제2 스위치회로(7, 8)와 전원 단자(Vcc) 사이에 접속되어 있다.
보조의 접지용 콘덴서(C14)는 한쪽 끝이 제1 스위치회로(7)와 바이어스 저항(R2) 사이에 접속되고, 다른쪽 끝이 그라운드에 접속되어 있다. 그리고, 보조의 접지용 콘덴서(C14)는 트랜지스터 소자(Tr4)의 콜렉터 단자에 접속된다. 한편, 트랜지스터 소자(Tr4)의 에미터 단자에는 공통의 접지용 콘덴서(C4)가 접속된다. 이 때문에, 보조의 접지용 콘덴서(C14)는 트랜지스터 소자(Tr4)가 ON 상태가 되었을 때에 접지용 콘덴서(C4)에 병렬 접속되고, 트랜지스터 소자(Tr4)가 OFF 상태가 되었을 때에 접지용 콘덴서(C4)와 차단된다.
본 실시형태에 따른 고주파 발진기(1)는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 것으로, 이어서 그 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 L레벨의 전환제어신호를 입력했을 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 전위가 저하하여, 트랜지스터 소자(Tr5)는 ON 상태가 된다. 이때, 제2 증폭회로(5)의 트랜지스터 소자(Tr3)의 베이스 단자에는, 저항(R12, R13)의 분압회로에 의해 분압된 전원 전압이 바이어스 전압(구동용 전압)으로서 인가된다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr3)가 ON 상태가 되기 때문에, 제2 증폭회로(5)는 제2 공진회로(3)에서 출력되는 주파수(F2)의 공진신호를 증폭시키고, 상기 공진신호에 따른 출력 신호를 버퍼회로(9)를 향해 출력한다. 이 결과, 버퍼회로(9)는 제2 공진회로(3)에 의한 주파수(F2)의 출력 신호를 증폭시키고, 출력 단자(Pout)에서 외부를 향해 출력한다.
이에 반해, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)가 ON 상태일 때에는, 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 전위가 높아진다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr4)는 OFF 상태가 되기 때문에, 제1 증폭회로(4)의 트랜지스터 소자(Tr2)에는 전원 전압(바이어스 전압)은 인가되지 않는다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr2)는 OFF 상태가 되고, 제1 증폭회로(4)는 정지한다.
이상으로부터, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 L레벨의 전환제어신호를 입력했을 때에는, 고주파 발진기(1)는 주파수(F2)의 출력 신호를 출력한다.
다음으로 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 H레벨의 전환제어신호를 입력했을 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 전위가 높아지기 때문에, 트랜지스터 소자(Tr5)는 OFF 상태가 된다. 이로 인해, 제2 증폭회로(5)의 트랜지스터 소자(Tr3)에는 전원 전압(바이어스 전압)은 인가되지 않는다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr3)는 OFF 상태가 되고, 제2 증폭회로(5)는 정지한다.
이에 반해, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)가 OFF 상태일 때에는, 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 전위가 저하하여, 트랜지스터 소자(Tr4)는 ON 상태가 된다. 이때, 제1 증폭회로(4)의 트랜지스터 소자(Tr2)의 베이스 단자에는 저항(R2, R3)의 분압회로에 의해 분압된 전원 전압이 바이어스 전압(구동용 전압)으로서 인가된다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr2)가 ON 상태가 되기 때문에, 제1 증폭회로(4)는 제1 공진회로(2)에서 출력되는 주파수(F1)의 공진신호를 증폭시키고, 상기 공진신호에 따른 출력 신호를 버퍼회로(9)를 향해 출력한다. 이 결과, 버퍼회로(9)는 제1 공진회로(2)에 의한 주파수(F1)의 출력 신호를 증폭시키고, 출력 단자(Pout)에서 외부를 향해 출력한다.
이상으로부터, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 H레벨의 전환제어신호를 입력했을 때에는 고주파 발진기(1)는 주파수(F1)의 출력 신호를 출력한다.
이와 같이, 전환제어신호에 따라서 제1, 제2 스위치회로(7, 8) 중 어느 한쪽만이 선택적으로 ON 상태가 되고, 다른쪽은 OFF 상태가 된다. 이로 인해 제1, 제2 증폭회로(4, 5) 중 한쪽만이 동작한다. 이 때문에, 고주파 발진기(1)는 서로 다른 주파수(F1, F2) 중 어느 한쪽의 주파수를 가진 고주파 신호를 출력한다.
본 실시형태에 따른 고주파 발진기(1)는 접지용 콘덴서(C4, C14)를 이용해서 제1, 제2 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 콜렉터 단자를 그라운드에 접지하고 있다. 따라서, 다음으로 접지용 콘덴서(C4, C14)와 출력 부하 변동에 따른 주파수 변동과의 관계를 검토한다.
우선, 도 2에 나타내는 비교예와 같이 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 생략한 고주파 발진기(11)에 대하여, 접지용 콘덴서(C4)의 용량과 출력 부하 변동에 따른 주파수 변동(ΔF)을 측정하였다. 또한, 전압정재파비(VSWR;Voltage Standing Wave Ratio)는 전체 위상에 대하여 2로 하였다. 도 3은 제1 증폭회로(4)를 동작시켰을 때의 주파수 변동(ΔF)의 측정 결과를 나타내고, 도 4는 제2 증폭회로(5)를 동작시켰을 때의 주파수 변동(ΔF)의 측정 결과를 나타내고 있다.
도 3의 결과로부터, 주파수(F1)의 대역에서는 접지용 콘덴서(C4)의 용량이 커짐에 따라 주파수 변동(ΔF)은 감소한다. 이에 반해, 도 4의 결과로부터 주파수(F1)보다도 높은 주파수(F2)(F2＞Fl)의 대역에서는, 접지용 콘덴서(C4)의 용량이 커짐에 따라 주파수 변동(ΔF)은 증가한다.
여기서, 주파수 변동(ΔF)을 최소로 하기 위해서는, 접지용 콘덴서(C4)의 임피던스를 가능한 한 작게 할 필요가 있다. 이에 반해, 접지용 콘덴서(C4)의 인덕턴스 성분에 의해, 접지용 콘덴서(C4)의 임피던스를 최소로 하기 위해서는 접지용 콘덴서(C4)를 특정 용량값(최적값)으로 설정할 필요가 있다. 접지용 콘덴서(C4)의 용량값이 최적값에서 대, 소 어느 쪽으로 벗어나더라도 접지용 콘덴서(C4)의 임피던스는 증가한다. 즉, 주파수 변동(ΔF)은 접지용 콘덴서(C4)의 용량 변화에 대하여 예를 들면 2차 함수와 같이 극소값을 갖는다.
그리고, 접지용 콘덴서(C4)의 최적의 용량값은 주파수(F1, F2)에서 다르다. 일반적으로 접지용 콘덴서(C4)의 최적의 용량값은 고주파 신호의 주파수가 낮아짐에 따라 큰 값이 된다. 이 때문에 주파수 변동(ΔF)을 작게 하기 위해서는, 주파수(F1)의 대역에서는 접지용 콘덴서(C4)의 용량을 크게 할 필요가 있는 데 반해, 주파수(F2)의 대역에서는 접지용 콘덴서(C4)의 용량을 작게 할 필요가 있다. 이 결과, 비교예와 같이 단일 접지용 콘덴서(C4)만을 이용한 경우에는, 주파수(F1, F2) 중 어느 한쪽의 주파수 대역에서 고주파 발진기(1)의 발진 동작이 불안정해져, 출력 부하 변동에 대한 주파수 변동(ΔF)이 커진다는 문제가 있다.
다음으로 본 실시형태와 같이, 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 접속한 고주파 발진기(1)에 대하여, 보조의 접지용 콘덴서(C14)의 용량과 출력 부하 변동에 따른 주파수 변동(ΔF)을 측정하였다. 한편, 접지용 콘덴서(C4)의 용량은 주파수(F2)의 대역에서 주파수 변동(ΔF)이 작아지는 값(도 3, 도 4 중의 Ca)으로 설정하였다. 또한, 전압정재파비(VSWR)는 전체 위상에 대하여 2로 하였다. 도 5는 제1 증폭회로(4)를 동작시켰을 때의 주파수 변동(ΔF)의 측정 결과를 나타내고, 도 6은 제2 증폭회로(5)를 동작시켰을 때의 주파수 변동(ΔF)의 측정 결과를 나타내고 있다.
도 5의 결과로부터, 주파수(F1)의 대역에서는, 보조의 접지용 콘덴서(C14)의 용량이 커짐에 따라 주파수 변동(ΔF)은 감소한다. 그 이유는 주파수(F1)의 고주파 신호를 출력할 때에는 제1 트랜지스터 소자(Tr4)가 ON 상태가 되어, 접지용 콘덴서(C4)에 보조의 접지용 콘덴서(C14)가 병렬 접속되기 때문이다.
즉, 보조의 접지용 콘덴서(C14)의 용량을 크게 함으로써, 2개의 접지용 콘덴서(C4, C14)의 용량을 가산한 합성 용량도 커진다. 이 때문에, 주파수(F1)의 대역에서도 이들 접지용 콘덴서(C4, C14)의 병렬회로의 임피던스가 작아지기 때문에 출력 부하 변동에 대한 주파수 변동(ΔF)도 작아진다.
이에 반해 도 6의 결과로부터, 주파수(F2)의 대역에서는 보조의 접지용 콘덴서(C14)의 용량을 변화시켜도 주파수 변동(ΔF)은 변화하지 않고 일정해진다. 그 이유는 주파수(F2)의 고주파 신호를 출력할 때에는 제1 트랜지스터 소자(Tr4)가 OFF 상태가 되어, 출력 단자(Pout)측의 접지용 콘덴서(C4)와 보조의 접지용 콘덴서(C14) 사이가 차단되기 때문이다. 따라서, 보조의 접지용 콘덴서(C14)는 주파수(F2)의 고주파 신호에 대하여 전혀 영향을 주지 않는다.
이상으로부터, 접지용 콘덴서(C4)는 주파수(F2)의 대역에서 주파수 변동(ΔF)이 작아지는 값(예를 들면 도 3, 도 4 중의 Ca)으로 설정하면 되고, 보조의 접지용 콘덴서(C14)는 주파수(F1)의 대역에서 주파수 변동(ΔF)이 작아지는 값(예를 들면 도 5, 도 6 중의 Cb)으로 설정하면 된다는 것을 알 수 있다.
이렇게 하여 본 실시형태에서는, 선택회로(6)에는, 제1 증폭회로(4)를 동작시켰을 때에 접지용 콘덴서(C4)에 병렬 접속되고, 제2 증폭회로(5)를 동작시켰을 때에 접지용 콘덴서(C4)와 차단되는 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 형성하였다. 이 때문에, 제1 증폭회로(4)를 동작시켰을 때에는 접지용 콘덴서(C4)의 용량과 보조의 접지용 콘덴서(C14)의 용량을 가산한 합성 용량을 이용해서 접지한다. 이에 반해, 제2 증폭회로(5)를 동작시켰을 때에는 접지용 콘덴서(C4)의 용량만을 이용해서 접 지한다.
이 결과, 제1 증폭회로(4)를 동작시킬 경우와 제2 증폭회로(5)를 동작시킬 경우에 접지 용량을 상이하게 할 수 있다. 따라서 제1, 제2 증폭회로(4, 5)로에서 출력하는 고주파 신호의 주파수(F1, F2)에 따라, 접지 용량을 각각 최적의 값으로 설정할 수 있다. 이 때문에, 2개의 증폭회로(4, 5) 중 어느 것을 동작시킨 경우에도 발진 동작을 안정시킬 수 있어 출력 부하 변동에 대한 주파수 변화를 개선할 수 있다.
또한, 선택회로(6)를 구성하는 제1 스위치회로(7)를 이용해서 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 공통의 접지용 콘덴서(C4)에 대하여 접속, 차단하기 때문에, 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 이용하기 위해 별개의 스위치회로를 형성할 필요가 없다. 이 때문에 제1, 제2 증폭회로(4, 5)에 대하여 접지 용량을 각각 최적의 값으로 하기 위해서는 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 추가하기만 해도 되므로, 저비용으로 발진 동작의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 증폭회로(4, 5)를 선택하는 제1, 제2 스위치회로(7, 8)를 이용해서 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 공통의 접지용 콘덴서(C4)에 대하여 접속, 차단한다. 이로 인해, 제1, 제2 증폭회로(4, 5)의 동작을 전환할 때에 보조의 접지용 콘덴서(C14)의 접속 상태도 함께 전환할 수 있다. 이 때문에 제1, 제2 증폭회로(4, 5)의 동작 전환과, 보조의 접지용 콘덴서(C14)의 접속 전환의 사이에서 시간적인 지연이 발생하는 일이 없어, 동작 전환시에도 고주파 신호를 안정적으로 발진할 수 있다.
또한, 제1, 제2 증폭회로(4, 5)에 공통으로 접속되는 버퍼회로(9)를 형성했기 때문에, 상기 버퍼회로(9)를 이용해서 제1, 제2 증폭회로(4, 5)의 출력 신호를 증폭할 수 있다.
이 경우, 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터에 공통의 접지용 콘덴서(C4)를 접속했기 때문에, 상기 공통의 접지용 콘덴서(C4)는 제1, 제2 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 콜렉터를 고주파적으로 접지한다. 이에 더하여, 제1 스위치회로(7)는 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터에 접속하기 때문에, 제1 스위치회로(7)를 이용해서 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터에 대하여 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 접속, 차단할 수 있다. 이 때문에, 제1 스위치회로(7)는 제1, 제2 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 콜렉터에 접속된 공통의 접지용 콘덴서(C4)에 대하여 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 접속, 차단할 수 있다.
또한 제1, 제2 스위치회로(7, 8)는 PNP형 트랜지스터로 이루어지는 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)를 이용해서 구성하였다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 에미터를 전원 단자(Vcc)측에 접속하고, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스를 트랜지스터 소자(Tr5)의 콜렉터에 접속함으로써, 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 ON 상태, OFF 상태를 서로 반대의 동작 상태로 할 수 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스에 전환제어신호를 입력함으로써, 전환제어신호에 따라 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 ON 상태, OFF 상태를 용이하게 전환할 수 있다. 이 때문에, 단일 전환제어신호를 이용해서 제1, 제2 스위치회로(7, 8) 중 한쪽만을 선택적으로 ON 상태로 할 수 있어, 제1, 제2 증폭회로(4, 5)를 선택적으로 동작시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 실시형태에 따른 고주파 발진기(1)에서는, 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 제1 스위치회로(7)에 접속하는 구성으로 하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 예를 들면 도 7에 나타내는 제1 변형예에 따른 고주파 발진기(21)와 같이, 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 제2 스위치회로(8)에 접속하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 보조의 접지용 콘덴서(C14)는 트랜지스터 소자(Tr5)의 콜렉터와 제2 증폭회로(5)의 바이어스 저항(R12) 사이에 접속되는 것이다.
다음으로 도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 고주파 발진기를 나타내고 있다. 그리고 본 실시형태의 특징은 제1 스위치회로를 NPN형 트랜지스터를 이용해서 구성함과 함께, 제2 스위치회로를 PNP형 트랜지스터를 이용해서 구성한 것에 있다. 또한, 본 실시형태에서는 상기 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.
도 8에 나타내는 고주파 발진기(31)에서 제1 스위치회로(7)는 제1 증폭회로(4)의 트랜지스터 소자(Tr2)를 동작, 정지시키는 것이다. 상기 제1 스위치회로(7)는 트랜지스터 소자(Tr4) 및 저항(R5, R6)으로 구성되어 있다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr4)는 예를 들면 NPN형 바이폴라 트랜지스터이다.
여기서, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 단자는 저항(R5)을 개재하여 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 에미터간에는 저항(R6)이 형성되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr4)의 콜렉터 단자는 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자에 접속되어 있다. 이로 인해, 스위치회로(7)는 버퍼회로(9)를 개재하여 전원 단자(Vcc)에 접속되어 있다. 또 한, 트랜지스터 소자(Tr4)의 에미터 단자는 바이어스 저항(R2)을 개재하여 제1 증폭회로(4)의 트랜지스터 소자(Tr2)의 베이스 단자에 접속되어 있다.
제2 스위치회로(8)는 제2 증폭회로(5)의 트랜지스터 소자(Tr3)를 동작, 정지시키는 것이다. 상기 제2 스위치회로(8)는 트랜지스터 소자(Tr5) 및 저항(R7, R8)으로 구성되어 있다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr5)는 예를 들면 PNP형 바이폴라 트랜지스터이다.
여기서, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 단자는 저항(R7)을 개재하여 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간에는 저항(R8)이 형성되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 에미터 단자는 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)의 에미터 단자에 접속되어 있다. 이로 인해, 스위치회로(8)는 버퍼회로(9)를 개재하여 전원 단자(Vcc)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 콜렉터 단자는 바이어스 저항(R12)을 개재하여 제2 증폭회로(5)의 트랜지스터 소자(Tr3)의 베이스 단자에 접속되어 있다.
그리고, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 L레벨의 전환제어신호가 가해질 때에는 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 베이스 전위는 모두 저하한다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 에미터간의 전위차는 임계값 전압 미만이 되기 때문에, 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)는 OFF 상태가 된다. 한편, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간의 전위차는 임계값 전압 이상이 되기 때문에, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)는 ON 상태가 된다.
또한, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 H레벨의 전환제어신호가 가해질 때에는 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 베이스 전위는 모두 높아진다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 에미터간의 전위차는 임계값 전압 이상이 되기 때문에, 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)는 ON 상태가 된다. 한편, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간의 전위차는 임계값 전압 미만이 되기 때문에, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)는 OFF 상태가 된다.
보조의 접지용 콘덴서(C14)는 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)와 바이어스 저항(R12) 사이에 접속되어 있다. 이 결과, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)가 ON 상태가 되어 제2 증폭회로(5)가 동작할 때에는 보조의 접지용 콘덴서(C14)는 접지용 콘덴서(C4)에 병렬 접속된다. 이에 반해, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)가 OFF 상태가 되어 제1 증폭회로(4)가 동작할 때에는 보조의 접지용 콘덴서(C14)는 접지용 콘덴서(C4)와 차단된다.
이렇게 하여, 본 실시형태에서도 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 제2 실시형태에 따른 고주파 발진기(31)에서는, 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 제2 스위치회로(8)에 접속하는 구성으로 하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들면 도 9에 나타내는 제2 변형예에 따른 고주파 발진기(41)와 같이, 보조의 접지용 콘덴서(C14)를 제1 스위치회로(7)에 접속하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 보조의 접지용 콘덴서(C14)는 트랜지스터 소자(Tr4)의 에미터와 제1 증폭회로(4)의 바이어스 저항(R2) 사이에 접속되는 것이다.
다음으로 도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 고주파 발진기를 나타내고 있다. 그리고, 본 실시형태의 특징은 제1 스위치회로에 보조의 접지용 콘덴서를 접속함과 함께, 제2 스위치회로를 제2 트랜지스터 소자의 에미터 저항에 접속한 것에 있다. 또한, 본 실시형태에서는 상기 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.
도 10에 나타내는 고주파 발진기(51)에서 보조의 접지용 콘덴서(C14)는, 제1 실시형태와 같이 제1 스위치회로(7)와 바이어스 저항(R2) 사이에 접속되어 있다. 또한, 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)는 예를 들면 PNP형 바이폴라 트랜지스터이다. 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 단자는 저항(R5)을 개재하여 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 접속되어 있다.
제2 스위치회로(8)는 제2 증폭회로(5)의 트랜지스터 소자(Tr3)를 동작, 정지시키는 것이다. 상기 제2 스위치회로(8)는 트랜지스터 소자(Tr5) 및 저항(R7, R8)으로 구성되어 있다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr5)는 예를 들면 NPN형 바이폴라 트랜지스터이다.
여기서, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 단자는 저항(R7)을 개재하여 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간에는 저항(R8)이 형성되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 에미터 단자는 그라운드에 접지되어 있다. 또한, 트랜지스터 소자(Tr5)의 콜렉터 단자는 트랜지스터 소자(Tr3)의 에미터 저항(R14)에 접속되어 있다.
이때, 제2 증폭회로(5)의 트랜지스터 소자(Tr3)의 베이스 단자는, 바이어스 저항(R12)을 개재하여 버퍼회로(9)의 트랜지스터 소자(Tr1)의 베이스 단자에 접속 되어 있다. 이로 인해, 트랜지스터 소자(Tr3)의 베이스 단자는 저항(Rl, R12)을 개재하여 전원 단자(Vcc)에 접속되어 있다. 이 때문에 트랜지스터 소자(Tr3)의 베이스 단자에는 저항(Rl, R12)을 개재하여 바이어스 전압이 인가되는 구성으로 되어 있다.
그리고, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 L레벨의 전환제어신호가 가해질 때에는 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 베이스 전위는 모두 저하한다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 에미터간의 전위차는 임계값 전압 이상이 되기 때문에, 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)는 ON 상태가 된다. 한편, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간의 전위차는 임계값 전압 미만이 되기 때문에, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)는 OFF 상태가 된다.
또한, 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 H레벨의 전환제어신호가 가해질 때에는 트랜지스터 소자(Tr4, Tr5)의 베이스 전위는 모두 높아진다. 이때, 트랜지스터 소자(Tr4)의 베이스 에미터간의 전위차는 임계값 전압 미만이 되기 때문에, 제1 스위치회로(7)의 트랜지스터 소자(Tr4)는 OFF 상태가 된다. 한편, 트랜지스터 소자(Tr5)의 베이스 에미터간의 전위차는 임계값 전압 이상이 되기 때문에, 제2 스위치회로(8)의 트랜지스터 소자(Tr5)는 ON 상태가 된다.
이로 인해 제1, 제2 스위치회로(7, 8)는 제1, 제2 증폭회로(4, 5)를 선택적으로 동작시키는 것이다.
이렇게 하여, 본 실시형태에서도 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 특히, 제3 실시형태에서는 제2 스위치회로(8)를 제2 트랜지스터 소 자(Tr3)의 에미터 저항(R14)에 접속하였다. 이로 인해, 제2 스위치회로(8)는 제2 트랜지스터 소자(Tr3)에 대하여 베이스 에미터간의 전류(바이어스 전류)를 공급, 정지할 수 있으며, 제2 증폭회로(5)의 동작 상태를 바꿀 수 있다.
다음으로 도 11은 본 발명의 제4 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태의 특징은 본 발명의 고주파 발진기를 이용해서 전자기기를 구성한 것에 있다. 또한, 본 실시형태에서는 상기 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.
도 11에 나타내는 전자기기(61)는 상기 기기(61)의 동작을 제어하기 위한 제어부(62)와, 고주파 신호를 출력하는 고주파 발진기(63)와, 상기 고주파 발진기(63)에서 출력되는 고주파 신호를 이용해서 회로 동작을 행하는 고주파 신호 사용회로(64)로 구성되어 있다.
그리고, 고주파 발진기(63)는 예를 들면 제1∼제3 실시형태에 따른 고주파 발진기(1, 31, 51) 또는 제1, 제2 변형예에 따른 고주파 발진기(21, 41)로 구성되며, 2개의 주파수(F1, F2) 중 어느 한쪽 주파수의 고주파 신호를 선택하여 출력한다.
제어부(62)는 미리 부여된 프로그램에 따라서 고주파 발진기(63)에서 출력되는 고주파 신호의 주파수를 전환하기 위한 전환제어신호를 고주파 발진기(63)의 전환제어신호 입력단자(Vsw)에 가하는 구성을 구비하고 있다.
이렇게 하여, 본 실시형태에 따르면, 본 발명의 고주파 발진기(63)를 이용해서 전자기기(61)를 구성하였기 때문에, 서로 다른 주파수(F1, F2)의 고주파 신호 중 어느 것을 발진하는 경우에도 고주파 발진기(63)의 발진 동작을 안정시킬 수 있다. 이로 인해, 고주파 신호 사용회로(64)의 동작에 따라, 고주파 발진기(63)의 출력 부하가 변동할 때에도 이 출력 부하 변동에 대한 주파수 변화를 개선할 수 있어, 전자기기(61)의 동작을 안정시킬 수 있다.
한편, 상기 제1∼제3 실시형태에서는 고주파 발진기(1, 31, 51)에 버퍼회로(9)를 형성하는 구성으로 하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들면 도 12에 나타내는 제3 변형예에 따른 고주파 발진기(71)와 같이 버퍼회로를 생략하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 콜렉터 단자는 저항(Rl) 및 선로(L)를 개재하여 전원 단자(Vcc)에 각각 접속한다. 한편, 트랜지스터 소자(Tr2, Tr3)의 에미터 단자는 조정 회로(72)를 개재하여 출력 단자(Pout)에 접속하는 것이다.
또한, 상기 제1 실시형태에서는 보조의 접지용 콘덴서(C14)가 접속되지 않는 제2 스위치회로(8)도, 제1 스위치회로(7)와 마찬가지로 버퍼회로(9)와 바이어스 저항(R12) 사이에 형성하는 구성으로 하였다. 그러나 보조의 접지용 콘덴서(C14)가 접속되지 않는 제2 스위치회로(8)를 반드시 버퍼회로(9)와 바이어스 저항(R12) 사이에 형성할 필요는 없으며, 예를 들면 바이어스 저항(R12)과 제2 증폭회로(5) 사이에 형성하는 구성으로 해도 된다.
마찬가지로, 제2 실시형태 및 제1, 제2 변형예에서도 보조의 접지용 콘덴서(C14)가 접속되지 않는 스위치회로는 접속 위치를 적절히 변경해도 좋다.
또한, 제2 실시형태에서는 제1 스위치회로(7)에 NPN형 트랜지스터를 이용하 고, 제2 스위치회로(8)에 PNP형 트랜지스터를 이용하는 구성으로 했지만, 제1 스위치회로(7)에 PNP형 트랜지스터를 이용하고, 제2 스위치회로(8)에는 NPN형 트랜지스터를 이용하는 구성으로 해도 된다.
마찬가지로, 제3 실시형태에서는 제1 스위치회로(7)에 PNP형 트랜지스터를 이용하고, 제2 스위치회로(8)에 NPN형 트랜지스터를 이용하는 구성으로 했지만, 제1 스위치회로(7)에 NPN형 트랜지스터를 이용하고, 제2 스위치회로(8)에는 PNP형 트랜지스터를 이용하는 구성으로 해도 된다.

Claims (7)

  1. 서로 다른 주파수로 공진하는 제1, 제2 공진회로와,
    상기 제1 공진회로에 접속되며, 제1 공진회로가 출력하는 제1 공진신호를 증폭시키는 제1 증폭회로와,
    상기 제2 공진회로에 접속되며, 제2 공진회로가 출력하는 제2 공진신호를 증폭시키는 제2 증폭회로와,
    상기 제1, 제2 증폭회로에 접속되며, 제1, 제2 증폭회로 중 어느 한쪽을 선택적으로 동작시키는 선택회로와,
    상기 제1, 제2 증폭회로에 접속되며, 제1, 제2 증폭회로에서 공통으로 사용되는 접지용 콘덴서를 포함하는 고주파 발진기에 있어서,
    상기 선택회로에는, 상기 제1, 제2 증폭회로 중 한쪽을 동작시켰을 때에 상기 접지용 콘덴서에 병렬 접속되고, 다른쪽을 동작시켰을 때에 상기 접지용 콘덴서와 차단되는 보조의 접지용 콘덴서를 형성하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 고주파 발진기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증폭회로는, 베이스가 제1 바이어스 저항을 통하여 전원 단자에 접속된 제1 바이폴라 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 증폭회로는, 베이스가 제2 바이어스 저항을 통하여 전원 단자에 접 속된 제2 바이폴라 트랜지스터를 포함하고,
    상기 선택회로는, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터를 ON 상태 또는 OFF 상태로 하는 제1 스위치회로와, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터와는 반대의 동작 상태가 되도록 상기 제2 바이폴라 트랜지스터를 ON 상태 또는 OFF 상태로 하는 제2 스위치회로와, 상기 제1, 제2 스위치회로 중 한쪽 또는 양쪽에 전환제어신호를 입력하여 제1, 제2 바이폴라 트랜지스터의 동작 상태를 전환하는 전환제어신호 입력단자로 구성되고,
    상기 제1, 제2 스위치회로 중 적어도 한쪽의 스위치회로는, 상기 한쪽의 스위치회로가 동작 상태를 전환하는 바이폴라 트랜지스터의 바이어스 저항과 전원 단자 사이에 형성되고,
    상기 한쪽의 스위치회로와 전원 단자 사이에는 상기 접지용 콘덴서를 접속하고,
    상기 한쪽의 스위치회로와 바이어스 저항 사이에는 상기 보조의 접지용 콘덴서를 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 발진기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1, 제2 증폭회로에 공통으로 접속되며, 제1 또는 제2 증폭회로의 출력 신호를 증폭시키는 버퍼회로를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 발진기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버퍼회로는 바이폴라 트랜지스터를 포함하고,
    상기 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터의 에미터는 상기 제1, 제2 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 각각 캐스케이드 접속되며,
    상기 보조의 접지용 콘덴서가 접속된 한쪽의 스위치회로는, 상기 버퍼회로의 바이폴라 트랜지스터의 에미터에 접속되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 발진기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1, 제2 스위치회로 중 다른쪽의 스위치회로는, 상기 다른쪽의 스위치회로가 동작 상태를 전환하는 바이폴라 트랜지스터의 에미터 저항에 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 발진기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 스위치회로는 PNP형 트랜지스터 또는 NPN형 트랜지스터를 이용해서 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 발진기.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 고주파 발진기를 이용한 전자기기.
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