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JP2005287009A - Differential voltage controlled oscillator with high frequency switch circuit - Google Patents

Differential voltage controlled oscillator with high frequency switch circuit Download PDF

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JP2005287009A
JP2005287009A JP2005048990A JP2005048990A JP2005287009A JP 2005287009 A JP2005287009 A JP 2005287009A JP 2005048990 A JP2005048990 A JP 2005048990A JP 2005048990 A JP2005048990 A JP 2005048990A JP 2005287009 A JP2005287009 A JP 2005287009A
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JP
Japan
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circuit
switching element
terminal
switching
frequency
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Application number
JP2005048990A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Chikusawa
貴行 築澤
Koji Takinami
浩二 滝波
Hisashi Adachi
寿史 足立
Yukio Hiraoka
幸生 平岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential voltage controlling oscillator which has good phase noise characteristics and can change an oscillation frequency in a wide frequency range. <P>SOLUTION: The differential voltage controlling oscillator 100 is provided with a parallel resonance circuit 100a and a negative resistance circuit 130 connected in parallel to the parallel resonance circuit 100a. A high-frequency switching circuit 140 includes a first high-frequency signal reducing portion connected between a control voltage terminal 147 and a first switching element 143 and a second high-frequency signal reducing portion connected between the control voltage terminal 147 and a second switching element 144. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高周波スイッチ回路を備える差動電圧制御発振器に関し、より特定的には携帯電話装置などの無線通信装置に好適な高周波スイッチ回路を備えた差動電圧制御発振器に関する。   The present invention relates to a differential voltage controlled oscillator including a high frequency switch circuit, and more particularly to a differential voltage controlled oscillator including a high frequency switch circuit suitable for a wireless communication device such as a mobile phone device.

また、本発明は、高周波スイッチ回路を備える整合回路に関する。   The present invention also relates to a matching circuit including a high-frequency switch circuit.

さらに、本発明は、差動電圧制御発振器を備えるPLL(Phase Locked Loop)回路および無線通信機器に関する。   Furthermore, the present invention relates to a PLL (Phase Locked Loop) circuit including a differential voltage controlled oscillator and a wireless communication device.

差動電圧制御発振器は、携帯電話装置などの無線通信装置において局部信号を発生させる手段として広く使用されている。差動電圧制御発振器は、高周波ICとして製造される場合、半導体製造プロセスにおける構成要素のばらつきから、発振周波数範囲を広くする必要があった。また、近年では異なる周波数帯を使用する通信システムに対応するため、差動電圧制御発振器の発振周波数を、広い周波数範囲で可変にする必要が生じている。   A differential voltage controlled oscillator is widely used as a means for generating a local signal in a wireless communication device such as a mobile phone device. When the differential voltage controlled oscillator is manufactured as a high frequency IC, it is necessary to widen the oscillation frequency range due to variations in components in the semiconductor manufacturing process. In recent years, in order to cope with communication systems using different frequency bands, it has become necessary to make the oscillation frequency of the differential voltage controlled oscillator variable in a wide frequency range.

発振周波数を広い範囲で可変にするため、複数の高周波スイッチ回路を備えた差動電圧制御発振器が知られている(非特許文献1、Fig.11)。図17は、従来の差動電圧制御発振器600を表す回路図である。   In order to make the oscillation frequency variable in a wide range, a differential voltage controlled oscillator having a plurality of high-frequency switch circuits is known (Non-patent Document 1, FIG. 11). FIG. 17 is a circuit diagram showing a conventional differential voltage controlled oscillator 600.

図17に示す差動電圧制御発振器600は、並列共振回路100aと、負性抵抗回路130とを備える。   A differential voltage controlled oscillator 600 shown in FIG. 17 includes a parallel resonant circuit 100a and a negative resistance circuit 130.

並列共振回路100aは、インダクタ回路110と、可変容量回路120と、第1の高周波スイッチ回路640と、第2の高周波スイッチ回路650と、第3の高周波スイッチ回路660と、第4の高周波スイッチ回路670とを含む。インダクタ回路110と、可変容量回路120と、負性抵抗回路130と、第1の高周波スイッチ回路640と、第2の高周波スイッチ回路650と、第3の高周波スイッチ回路660と、第4の高周波スイッチ回路670とは、互いに並列に接続されている。   The parallel resonant circuit 100a includes an inductor circuit 110, a variable capacitance circuit 120, a first high-frequency switch circuit 640, a second high-frequency switch circuit 650, a third high-frequency switch circuit 660, and a fourth high-frequency switch circuit. 670. Inductor circuit 110, variable capacitance circuit 120, negative resistance circuit 130, first high-frequency switch circuit 640, second high-frequency switch circuit 650, third high-frequency switch circuit 660, and fourth high-frequency switch The circuit 670 is connected to each other in parallel.

インダクタ回路110は、インダクタ111と、インダクタ111に直列に接続されたインダクタ112とからなるインダクタ対を含む。インダクタ111とインダクタ112との間には、差動電圧制御発振器600に電圧Vddを供給するための電源端子101が接続される。   Inductor circuit 110 includes an inductor pair including inductor 111 and inductor 112 connected in series to inductor 111. A power supply terminal 101 for supplying a voltage Vdd to the differential voltage controlled oscillator 600 is connected between the inductor 111 and the inductor 112.

可変容量回路120は、バラクタ121と、バラクタ121に直列に接続されたバラクタ122とからなるバラクタ対を含む。バラクタ121とバラクタ122との間には、可変容量回路120を制御する制御電圧Vtを供給するための制御電圧端子102が接続される。   Variable capacitance circuit 120 includes a varactor pair including varactor 121 and varactor 122 connected in series to varactor 121. A control voltage terminal 102 for supplying a control voltage Vt for controlling the variable capacitance circuit 120 is connected between the varactor 121 and the varactor 122.

負性抵抗回路130は、トランジスタ131と、トランジスタ132とからなるトランジスタ対を含む。トランジスタ131のゲートは、トランジスタ132のドレインに接続される。トランジスタ132のゲートは、トランジスタ131のドレインに接続される。すなわち、トランジスタ131と、トランジスタ132とは互いにクロスカップリングされている。   Negative resistance circuit 130 includes a transistor pair including transistor 131 and transistor 132. The gate of the transistor 131 is connected to the drain of the transistor 132. The gate of the transistor 132 is connected to the drain of the transistor 131. That is, the transistor 131 and the transistor 132 are cross-coupled with each other.

トランジスタ131のソースは、電流源103の一方の端子に接続される。トランジスタ132のソースは、電流源103の一方の端子に接続される。電流源103の他方の端子は、グラウンドに接続される。   The source of the transistor 131 is connected to one terminal of the current source 103. The source of the transistor 132 is connected to one terminal of the current source 103. The other terminal of the current source 103 is connected to the ground.

第1の高周波スイッチ回路640は、容量性素子141及びスイッチング素子143からなる直列回路と、容量性素子142及びスイッチング素子144からなる直列回路との直列回路対を含む。容量性素子141及び容量性素子142は、MIM(Metal−Insulator−Metal)容量素子である。   The first high-frequency switch circuit 640 includes a series circuit pair of a series circuit composed of the capacitive element 141 and the switching element 143 and a series circuit composed of the capacitive element 142 and the switching element 144. The capacitive element 141 and the capacitive element 142 are MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitive elements.

スイッチング素子143及びスイッチング素子144は、電界効果トランジスタ(FET:FIELD EFFECT TRANSISTOR)である。   The switching element 143 and the switching element 144 are field effect transistors (FET: FIELD EFFECT TRANSISTOR).

容量性素子141の一方端は、スイッチング素子143のドレインd(導通端子)に接続される。容量性素子142の一方端は、スイッチング素子144のドレインd(導通端子)に接続される。容量性素子141の他方端は、インダクタ回路110と、可変容量回路120と、負性抵抗回路130との一方の接続点に接続される。容量性素子142の他方端は、インダクタ回路110と、可変容量回路120と、負性抵抗回路130との他方の接続点に接続される。   One end of the capacitive element 141 is connected to the drain d (conduction terminal) of the switching element 143. One end of the capacitive element 142 is connected to the drain d (conduction terminal) of the switching element 144. The other end of the capacitive element 141 is connected to one connection point of the inductor circuit 110, the variable capacitance circuit 120, and the negative resistance circuit 130. The other end of the capacitive element 142 is connected to the other connection point of the inductor circuit 110, the variable capacitance circuit 120, and the negative resistance circuit 130.

スイッチング素子143のゲート端子(スイッチング制御端子)は、スイッチング素子144のゲート端子(スイッチング制御端子)に接続される。スイッチング素子143及びスイッチング素子144のソースは、ともにグラウンドに接続されている。   The gate terminal (switching control terminal) of the switching element 143 is connected to the gate terminal (switching control terminal) of the switching element 144. The sources of the switching element 143 and the switching element 144 are both connected to the ground.

スイッチング素子143のゲート端子(スイッチング制御端子)とスイッチング素子144のゲート端子(スイッチング制御端子)が接続されることにより、2つの直列回路対が接続される。   By connecting the gate terminal (switching control terminal) of the switching element 143 and the gate terminal (switching control terminal) of the switching element 144, two series circuit pairs are connected.

制御電圧端子147は、スイッチング素子143のゲート端子及びスイッチング素子144のゲート端子の接続点に接続される。制御電圧端子147は、スイッチング素子143及びスイッチング素子144に制御電圧Vctrl1を供給する。   The control voltage terminal 147 is connected to a connection point between the gate terminal of the switching element 143 and the gate terminal of the switching element 144. The control voltage terminal 147 supplies the control voltage Vctrl1 to the switching element 143 and the switching element 144.

第2の高周波スイッチ回路650と、第3の高周波スイッチ回路660と、第4の高周波スイッチ回路670とは、いずれも第1の高周波スイッチ回路640と等しい内部素子の接続関係からなる。また、第1乃至第4の高周波スイッチ回路には、それぞれ独立に制御可能な、制御電圧Vctrl1〜4が制御電圧端子147,157,167,177から入力される。   The second high-frequency switch circuit 650, the third high-frequency switch circuit 660, and the fourth high-frequency switch circuit 670 all have the same internal element connection relationship as the first high-frequency switch circuit 640. In addition, control voltages Vctrl1 to Vctrl1 to 4 which can be independently controlled are input from control voltage terminals 147, 157, 167 and 177 to the first to fourth high frequency switch circuits.

並列共振回路100aは、インダクタ回路110の持つインダクタンスと、可変容量回路120及び第1〜第4の高周波スイッチ回路640、650、660、670の持つ容量とによって決定される周波数で共振する。また、負性抵抗回路130は、電圧Vddが印可されると並列共振回路100aで発生する損失を補償する。この結果、差動電圧制御発振器600は、並列共振回路100aの共振周波数近傍で発振する。   The parallel resonance circuit 100a resonates at a frequency determined by the inductance of the inductor circuit 110 and the capacitances of the variable capacitance circuit 120 and the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670. Further, the negative resistance circuit 130 compensates for a loss generated in the parallel resonant circuit 100a when the voltage Vdd is applied. As a result, the differential voltage controlled oscillator 600 oscillates near the resonant frequency of the parallel resonant circuit 100a.

可変容量回路120の容量は、バラクタ121及びバラクタ122の両端に印加される電圧により変化する。バラクタ121及びバラクタ122は、両端に電圧Vddと制御電圧Vtが印加される。このうち、制御電圧Vtは可変であるため、制御電圧Vtを変化させることにより、バラクタ121及びバラクタ122に印加する電圧を変化させることができる。バラクタ121及びバラクタ122に印加される電圧が変化すると、可変容量回路120の容量が変化するので、並列共振回路100aにおける共振周波数が変化する。   The capacitance of the variable capacitance circuit 120 varies depending on the voltage applied to both ends of the varactor 121 and the varactor 122. The varactor 121 and the varactor 122 are applied with a voltage Vdd and a control voltage Vt at both ends. Among these, since the control voltage Vt is variable, the voltage applied to the varactor 121 and the varactor 122 can be changed by changing the control voltage Vt. When the voltage applied to the varactor 121 and the varactor 122 changes, the capacitance of the variable capacitance circuit 120 changes, so that the resonance frequency in the parallel resonance circuit 100a changes.

第1の高周波スイッチ回路640は、制御電圧Vctrl1によりオン又はオフにスイッチングされる。第1の高周波スイッチ回路640がオンされると、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のドレイン−ソース間がアクティブとなり導通し、オフ状態の場合と比較すると並列共振回路100aの容量が増加する。この結果、並列共振回路100aにおける共振周波数が低下する。   The first high-frequency switch circuit 640 is switched on or off by the control voltage Vctrl1. When the first high-frequency switch circuit 640 is turned on, the drain and source of the switching element 143 and the switching element 144 become active and conductive, and the capacitance of the parallel resonant circuit 100a increases as compared to the case of the off state. As a result, the resonance frequency in the parallel resonance circuit 100a is lowered.

このように、第1の高周波スイッチ回路640をオン及びオフすると、発振周波数をシフトすることができる。   Thus, when the first high-frequency switch circuit 640 is turned on and off, the oscillation frequency can be shifted.

差動電圧制御発振器600は、それぞれ独立に制御可能な制御電圧Vctrl1〜4が供給される第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670を含んでいる。   The differential voltage controlled oscillator 600 includes first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 to which control voltages Vctrl1 to Vctrl1 to 4 that can be independently controlled are supplied.

例えば、第1の高周波スイッチ回路640の容量性素子及びスイッチング素子を基準とし、第2の高周波スイッチ回路650の容量性素子の容量及びスイッチング素子のゲート幅をその2倍とし、第3の高周波スイッチ回路660の容量性素子の容量及びスイッチング素子のゲート幅をその4倍とし、第4の高周波スイッチ回路670の容量性素子の容量及びスイッチング素子のゲート幅をその8倍とする。   For example, the capacitive element and switching element of the first high-frequency switch circuit 640 are used as a reference, the capacitance of the capacitive element of the second high-frequency switch circuit 650 and the gate width of the switching element are doubled, and the third high-frequency switch The capacity of the capacitive element of the circuit 660 and the gate width of the switching element are four times that of the circuit 660, and the capacity of the capacitive element of the fourth high-frequency switch circuit 670 and the gate width of the switching element are eight times thereof.

以上の回路において、制御電圧Vctrl1〜4を制御して、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670を選択的にオン及びオフすることにより、制御電圧Vtにより制御可能な発振周波数範囲を、16通り(2×2×2×2通り)にシフトすることができる。このように、高周波スイッチ回路を複数個用いることによって、広い周波数可変範囲を得ることができる。   In the above circuit, the control voltage Vctrl1 to 4 is controlled to selectively turn on and off the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670, so that the oscillation can be controlled by the control voltage Vt. The frequency range can be shifted to 16 ways (2 × 2 × 2 × 2 ways). Thus, a wide frequency variable range can be obtained by using a plurality of high-frequency switch circuits.

図18は、従来の差動電圧制御発振器600の発振周波数特性を示すグラフである。図18において、グラフの横軸は制御電圧Vt、グラフの縦軸は発振周波数を示す。また、グラフ中、最も発振周波数が高い側の実線が、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670がすべてオフの場合を表す。また、グラフ中、最も発振周波数が低い側の実線が、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670がすべてオンの場合を表す。   FIG. 18 is a graph showing the oscillation frequency characteristics of a conventional differential voltage controlled oscillator 600. In FIG. 18, the horizontal axis of the graph represents the control voltage Vt, and the vertical axis of the graph represents the oscillation frequency. In the graph, the solid line on the side with the highest oscillation frequency represents the case where the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 are all off. In the graph, the solid line with the lowest oscillation frequency represents the case where all of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 are on.

最も発振周波数が高い側及び最も発振周波数が低い側を含めた16本の実線は、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670のオン及びオフを、組み合わせたそれぞれの状態に対応する。   The 16 solid lines including the side with the highest oscillation frequency and the side with the lowest oscillation frequency indicate the respective states in which the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, 670 are turned on and off. Correspond.

図18より、制御電圧Vtを増加させると、発振周波数が減少していくことがわかる。また、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670のオン及びオフを組み合わせることにより、発振周波数範囲がシフトしていることがわかる。   FIG. 18 shows that the oscillation frequency decreases as the control voltage Vt is increased. Further, it can be seen that the oscillation frequency range is shifted by combining ON and OFF of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670.

このように、複数の高周波スイッチ回路を備えた従来の差動電圧制御発振器600は、広い範囲で発振周波数を可変にすることができる。   As described above, the conventional differential voltage controlled oscillator 600 including a plurality of high frequency switch circuits can vary the oscillation frequency in a wide range.

また、同様の高周波スイッチ回路を備える整合回路が知られている。高周波スイッチ回路を備える整合回路は、高周波スイッチ回路のスイッチング素子をスイッチングすることにより、負荷インピーダンスを可変にでき、広い周波数範囲に対して整合をとることができる。
エマド・ヘガジ(Emad Hegazi)他,「トランスミッター アンド フリーケンシー シンセサイザー フォー 900MHzジーエスエム フリイ インテグレーテッド イン 0.35μmシーモス(Transmitter and Frequency Synthesizer for 900−MHz GSM Fully Integrated in 0.35μm CMOS)」,アイトリプルイー・ジャーナル・オブ・ソリッド・ステート・サーキッツ(IEEE JOURNAL OF SOLID−STATE CIRCUITS)、米国、VOL.38、No.5、2003年5月、p782−792
A matching circuit including a similar high-frequency switch circuit is also known. The matching circuit including the high-frequency switch circuit can change the load impedance by switching the switching element of the high-frequency switch circuit, and can achieve matching over a wide frequency range.
Emad Hegazi et al., “Transmitter and Frequency Synthesizer 900-MHz GSM Int 3”・ Journal of Solid State Circuits (IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS), USA, VOL. 38, no. 5, May 2003, p782-792

しかしながら、従来の差動電圧制御発振器は、広い範囲で発振周波数を変化させると、位相雑音が劣化するという課題があった。特に、高周波スイッチ回路のオフ状態での位相雑音特性が良好ではなかった。   However, the conventional differential voltage controlled oscillator has a problem that phase noise deteriorates when the oscillation frequency is changed in a wide range. In particular, the phase noise characteristics in the off state of the high frequency switch circuit were not good.

図19は、従来の差動電圧制御発振器600の位相雑音特性を示すグラフである。図19において、グラフの横軸は制御電圧Vt、グラフの縦軸は位相雑音を示す。   FIG. 19 is a graph showing the phase noise characteristics of a conventional differential voltage controlled oscillator 600. In FIG. 19, the horizontal axis of the graph represents the control voltage Vt, and the vertical axis of the graph represents the phase noise.

グラフ中、最も位相雑音が良好な側(グラフ中の下側)の実線が、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670がすべてオンの場合を表す。グラフ中、最も位相雑音が良好でない側(グラフ中の上側)の実線が、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670がすべてオフの場合を表す。さらに、すべての16本の実線は、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670のオン及びオフを、組み合わせた状態にそれぞれに対応する。   In the graph, the solid line on the side with the best phase noise (the lower side in the graph) represents the case where all of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 are on. In the graph, the solid line on the side with the least favorable phase noise (upper side in the graph) represents the case where the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 are all off. Furthermore, all the 16 solid lines correspond to the combined states of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670, respectively.

図19より、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670のオン及びオフを組み合わせることにより、位相雑音特性を示す曲線がシフトしていることがわかる。特に、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670がすべてオンの場合と、すべてオフの場合とでは、約5dBの差が発生している。   It can be seen from FIG. 19 that the curve indicating the phase noise characteristic is shifted by combining ON and OFF of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670. In particular, there is a difference of about 5 dB between when the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 are all on and when they are all off.

次に、差動電圧制御発振器600の位相雑音特性を分析するために、Q値を評価パラメータとして導入する。ここで、Q値とは素子の損失を表す指標であり、Q値が高いほど回路における損失が小さいことに対応する。   Next, in order to analyze the phase noise characteristics of the differential voltage controlled oscillator 600, the Q value is introduced as an evaluation parameter. Here, the Q value is an index representing the loss of the element, and the higher the Q value, the smaller the loss in the circuit.

図20は、従来の高周波スイッチ回路640の高周波信号に対するQ値を示すグラフである。図20において、グラフの横軸はスイッチング素子143の物理的なゲート幅、グラフの縦軸は対数目盛で表したQ値を示す。なお、スイッチング素子144の動作は、スイッチング素子143の動作と等しいため、図19のグラフについては、スイッチング素子143に対してのみ説明し、スイッチング素子144に対する説明は省略する。   FIG. 20 is a graph showing a Q value for a high frequency signal of the conventional high frequency switch circuit 640. In FIG. 20, the horizontal axis of the graph represents the physical gate width of the switching element 143, and the vertical axis of the graph represents the Q value expressed on a logarithmic scale. Since the operation of the switching element 144 is the same as the operation of the switching element 143, the graph of FIG. 19 will be described only for the switching element 143, and the description for the switching element 144 will be omitted.

図20において、グラフ中、実線はスイッチング素子143がオン状態の第1の高周波スイッチ回路640のQ値を示す。また、グラフ中、破線はスイッチング素子143がオフ状態の第1の高周波スイッチ回路640のQ値を示す。   In FIG. 20, the solid line in the graph indicates the Q value of the first high-frequency switch circuit 640 in which the switching element 143 is on. In the graph, the broken line indicates the Q value of the first high-frequency switch circuit 640 in which the switching element 143 is off.

また、図21は、従来の高周波スイッチ回路640の回路図である。図21の高周波スイッチ回路640は、従来の差動電圧制御発振器600に備えられた第1の高周波スイッチ回路640を示している。図21において、構成要素には図17と同一の参照符号を付してある。ここで、端子148は、容量性素子141のスイッチング素子143に接続されていない側の端子である。   FIG. 21 is a circuit diagram of a conventional high frequency switch circuit 640. A high-frequency switch circuit 640 in FIG. 21 is a first high-frequency switch circuit 640 provided in the conventional differential voltage controlled oscillator 600. In FIG. 21, the same reference numerals as those in FIG. Here, the terminal 148 is a terminal on the side not connected to the switching element 143 of the capacitive element 141.

図21において、点線は寄生容量及びゲート抵抗に対応する。寄生容量143aは、スイッチング素子143のゲート−ドレイン容量に対応する。寄生容量143cは、スイッチング素子143のゲート−ソース容量に対応する。抵抗143bは、スイッチング素子143のゲート抵抗に対応する。   In FIG. 21, dotted lines correspond to parasitic capacitance and gate resistance. The parasitic capacitance 143a corresponds to the gate-drain capacitance of the switching element 143. The parasitic capacitance 143 c corresponds to the gate-source capacitance of the switching element 143. The resistor 143b corresponds to the gate resistance of the switching element 143.

図20において、スイッチング素子143がオン状態の場合(実線の場合)、スイッチング素子143のゲート幅Wgが大きくなるとQ値は高くなる。   In FIG. 20, when the switching element 143 is in an ON state (in the case of a solid line), the Q value increases as the gate width Wg of the switching element 143 increases.

スイッチング素子143がオン状態の場合、スイッチング素子143はアクティブになり導通するので、高周波信号は、大部分がドレインdからソースsを介してグラウンドへ流れる。高周波信号の一部は、寄生容量143aを介してドレインdからゲートgへリークする。しかしながら、ゲートgへリークする高周波信号は、グラウンドへ流れる高周波信号と比較して少ない。   When the switching element 143 is in the ON state, the switching element 143 becomes active and becomes conductive, so that most of the high-frequency signal flows from the drain d to the ground through the source s. A part of the high-frequency signal leaks from the drain d to the gate g through the parasitic capacitance 143a. However, the number of high-frequency signals leaking to the gate g is smaller than that of high-frequency signals flowing to the ground.

したがって、高周波スイッチング回路のQ値は、スイッチング素子143のオン抵抗によりほぼ決定される。スイッチング素子143のオン抵抗は、スイッチング素子143のゲート幅を大きくすることにより小さくすることが可能である。すなわち、スイッチング素子143のゲート幅を大きくして、オン抵抗を小さくすることにより、高周波スイッチ回路のオン状態のQ値を高くすることができる。   Therefore, the Q value of the high frequency switching circuit is substantially determined by the on-resistance of the switching element 143. The on-resistance of the switching element 143 can be reduced by increasing the gate width of the switching element 143. That is, the on-state Q value of the high-frequency switch circuit can be increased by increasing the gate width of the switching element 143 and decreasing the on-resistance.

一方、図20において、スイッチング素子143がオフ状態の場合(点線の場合)、ゲート幅を大きくすると、オン状態と比較して高周波スイッチ回路のQ値は低くなる。   On the other hand, in FIG. 20, when the switching element 143 is in an off state (in the case of a dotted line), when the gate width is increased, the Q value of the high frequency switch circuit is lower than that in the on state.

スイッチング素子143がオフ状態の場合、スイッチは遮断されるため、高周波信号は、基本的には流れない。しかしながら、寄生容量143aを介してドレインdからゲートgに高周波信号の一部が流れる。それらの高周波信号は、寄生容量143cを介してソースsからグラウンドへ流れる成分と、ゲート抵抗143bを通って制御電圧端子147へ流れる成分とに分かれる。   When the switching element 143 is in the OFF state, the switch is cut off, so that the high-frequency signal basically does not flow. However, a part of the high-frequency signal flows from the drain d to the gate g through the parasitic capacitance 143a. These high-frequency signals are divided into a component that flows from the source s to the ground through the parasitic capacitance 143c and a component that flows to the control voltage terminal 147 through the gate resistor 143b.

グラウンドへ流れる高周波信号は、寄生容量143cしか介されていないので、損失はほとんどない。しかしながら、ゲート抵抗143bを通って制御電圧端子147へ流れる高周波信号は、ゲート抵抗143bにより損失される。この結果、高周波スイッチ回路640のQ値は、劣化してしまう。   Since the high-frequency signal flowing to the ground is only passed through the parasitic capacitance 143c, there is almost no loss. However, the high-frequency signal that flows to the control voltage terminal 147 through the gate resistor 143b is lost by the gate resistor 143b. As a result, the Q value of the high frequency switch circuit 640 is degraded.

以上のように、従来の差動電圧制御発振器に用いられている高周波スイッチ回路は、スイッチング素子のオフ状態では、オン状態と比較してQ値が劣化してしまうという課題を有していた。   As described above, the high-frequency switch circuit used in the conventional differential voltage controlled oscillator has a problem that the Q value deteriorates in the OFF state of the switching element as compared with the ON state.

また、高周波スイッチ回路のQ値は、差動電圧制御発振器の位相雑音に比例するため、高周波スイッチ回路のQ値が高いほど、差動電圧制御発振器の位相雑音特性は良好になる。したがって、従来の高周波スイッチ回路を備えた差動電圧制御発振器は、特に高周波スイッチ回路のスイッチング素子のオフ状態において、良好な位相雑音特性を得ることができないという課題を有していた。   Further, since the Q value of the high frequency switch circuit is proportional to the phase noise of the differential voltage controlled oscillator, the higher the Q value of the high frequency switch circuit, the better the phase noise characteristic of the differential voltage controlled oscillator. Therefore, the differential voltage controlled oscillator provided with the conventional high-frequency switch circuit has a problem that it cannot obtain good phase noise characteristics particularly in the off state of the switching element of the high-frequency switch circuit.

同様の課題は、高周波スイッチ回路を整合回路の一部にした場合にも発生する。すなわち、整合回路においても、高周波スイッチ回路は、スイッチング素子のオフ状態では、オン状態と比較してQ値が劣化してしまうという課題を有していた。したがって、従来の高周波スイッチ回路を備える整合回路は、特に高周波スイッチ回路のスイッチング素子のオフ状態において、整合回路での損失が大きいという課題を有していた。   Similar problems occur when the high-frequency switch circuit is part of the matching circuit. That is, also in the matching circuit, the high-frequency switch circuit has a problem that the Q value is deteriorated in the off state of the switching element as compared with the on state. Therefore, the matching circuit including the conventional high-frequency switch circuit has a problem that the loss in the matching circuit is large, particularly in the off state of the switching element of the high-frequency switch circuit.

したがって、本発明の目的は、Q値が高い高周波スイッチ回路を提供することである。また、本発明の他の目的は、位相雑音特性が良好で、広い周波数範囲で発振周波数を変化させることが可能な差動電圧制御発振器を提供することである。さらに、本発明の他の目的は、低損失で負荷インピーダンスを変化させることが可能な整合回路を提供することである。あわせて、本発明の目的は、このような差動電圧発振器を備えるPLL回路及び無線通信機器を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-frequency switch circuit having a high Q value. Another object of the present invention is to provide a differential voltage controlled oscillator having good phase noise characteristics and capable of changing the oscillation frequency in a wide frequency range. Furthermore, another object of the present invention is to provide a matching circuit capable of changing the load impedance with low loss. In addition, an object of the present invention is to provide a PLL circuit and a wireless communication device including such a differential voltage oscillator.

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。
本発明は、高周波信号を発振するための差動電圧制御発振器であって、インダクタ回路と、可変容量回路と、高周波スイッチ回路とを並列に接続してなる並列共振回路と、並列共振回路と並列に接続される負性抵抗回路とを備え、高周波スイッチ回路は、第1のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第1のスイッチング素子と、第1のスイッチング素子に接続される第1の容量性素子と、第2のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第2のスイッチング素子と、第2のスイッチング素子に接続される第2の容量性素子と、並列共振回路で発生する差動信号の仮想接地点に接続されており、第1及び第2のスイッチング制御端子に対して共通の制御電圧を供給するための制御電圧端子と、制御電圧端子と第1のスイッチング素子との間に接続されており、第1のスイッチング素子の導通端子から第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第1の高周波信号減少部と、制御電圧端子と第2のスイッチング素子との間に接続されており、第2のスイッチング素子の導通端子から第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第2の高周波信号減少部とを含む。
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
The present invention is a differential voltage controlled oscillator for oscillating a high-frequency signal, and includes a parallel resonant circuit formed by connecting an inductor circuit, a variable capacitance circuit, and a high-frequency switch circuit in parallel, and a parallel resonant circuit in parallel. A high-frequency switch circuit connected to the first switching element, and the high-frequency switch circuit is connected to the first switching element that is switched according to a control voltage input to the first switching control terminal. A first capacitive element, a second switching element that is switched according to a control voltage input to the second switching control terminal, and a second capacitive element that is connected to the second switching element Connected to a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonance circuit, and a control for supplying a common control voltage to the first and second switching control terminals. A first high-frequency signal that is connected between the voltage terminal, the control voltage terminal, and the first switching element, and that reduces a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the first switching element to the first switching control terminal. The second signal reduction unit is connected between the control voltage terminal and the second switching element, and is a second for reducing the high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the second switching element to the second switching control terminal. And a high-frequency signal reduction unit.

本発明によれば、本発明の差動電圧制御発振器は、第1及び第2の高周波信号減少部を設けているので、Q値が高い差動電圧制御発振器となる。したがって、本発明の差動電圧制御発振器は、高周波スイッチ回路がオフ状態の場合の位相雑音特性が良好となる。合わせて、本発明の差動電圧制御発振器は、高周波スイッチ回路がオン状態の場合でも、本発明の従来と同様の位相雑音特性を有する。さらに、本発明の差動電圧制御発振器は、従来と比べて、少ない消費電流で位相雑音特性を向上させることができる。   According to the present invention, the differential voltage controlled oscillator according to the present invention is provided with the first and second high-frequency signal reducing units, so that it becomes a differential voltage controlled oscillator having a high Q value. Therefore, the differential voltage controlled oscillator of the present invention has good phase noise characteristics when the high frequency switch circuit is in the OFF state. In addition, the differential voltage controlled oscillator of the present invention has the same phase noise characteristic as that of the conventional one of the present invention even when the high frequency switch circuit is in the ON state. Furthermore, the differential voltage controlled oscillator according to the present invention can improve the phase noise characteristics with a small current consumption as compared with the prior art.

好ましくは、第1の高周波信号減少部は、第1のスイッチング素子の導通電極から第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号に対して、所望のインピーダンスを有する第1のインピーダンス素子であり、第2の高周波信号減少部は、第2のスイッチング素子の導通電極から第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号に対して、所望のインピーダンスを有する第2のインピーダンス素子であるとよい。   Preferably, the first high-frequency signal reduction unit is a first impedance element having a desired impedance with respect to the high-frequency signal flowing from the conduction electrode of the first switching element to the first switching control terminal, The high-frequency signal reducing unit may be a second impedance element having a desired impedance with respect to the high-frequency signal flowing from the conduction electrode of the second switching element to the second switching control terminal.

このように、高周波信号減少部をインピーダンス素子によって構成することによって、位相雑音特性が良好な差動電圧制御発振器を容易に実現することができる。   In this way, by configuring the high-frequency signal reducing unit with an impedance element, a differential voltage controlled oscillator with good phase noise characteristics can be easily realized.

好ましくは、高周波スイッチ回路は、仮想接地点と制御電圧端子との間に接続されており、第1および第2のスイッチング素子の導通端子から第1および第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第3の高周波信号減少部をさらに含むとよい。   Preferably, the high frequency switch circuit is connected between the virtual ground point and the control voltage terminal, and receives a high frequency signal flowing from the conduction terminal of the first and second switching elements to the first and second switching control terminals. It is preferable to further include a third high-frequency signal reducing unit for reducing the frequency.

これにより、バランス度のずれによって仮想接地点とされる箇所が完全な仮想接地点となっていないような場合に、高周波信号が制御電圧端子に流れるのを防止することができる。結果、位相雑音特性が良好な差動電圧制御発振器を提供することができる。   As a result, it is possible to prevent a high-frequency signal from flowing to the control voltage terminal when a location that is assumed to be a virtual grounding point is not a complete virtual grounding point due to a shift in the degree of balance. As a result, a differential voltage controlled oscillator having good phase noise characteristics can be provided.

なお、高周波スイッチ回路は、第2の高周波信号減少部の代わりに、制御電圧端子と仮想接地点との間に接続されている第4の高周波信号減少部を備えていてもよい。   The high-frequency switch circuit may include a fourth high-frequency signal reducing unit connected between the control voltage terminal and the virtual ground point, instead of the second high-frequency signal reducing unit.

好ましくは、第1及び第2のインピーダンス素子は、第1及び第2のスイッチング素子がオフのときのQ値と、第1及び第2のスイッチング素子がオンのときのQ値とを同程度にさせるインピーダンスを有するとよい。   Preferably, the first and second impedance elements have the same Q value when the first and second switching elements are off and the Q value when the first and second switching elements are on. It is good to have the impedance to make.

これにより、位相雑音特性が良好な差動電圧制御発振器が提供されることとなる。   As a result, a differential voltage controlled oscillator with good phase noise characteristics is provided.

たとえば、第1及び第2のインピーダンス素子の内、少なくとも一つは、抵抗性素子である。また、たとえば、第1及び第2のインピーダンス素子の内、少なくとも一つは、インダクタである。また、たとえば、インダクタは、配線である。   For example, at least one of the first and second impedance elements is a resistive element. For example, at least one of the first and second impedance elements is an inductor. For example, the inductor is a wiring.

好ましくは、第3の高周波信号減少部は、第3のインピーダンス素子であるとよい。   Preferably, the third high-frequency signal reducing unit is a third impedance element.

たとえば、第3のインピーダンス素子は、抵抗性素子またはインダクタである。   For example, the third impedance element is a resistive element or an inductor.

好ましくは、さらに、並列共振回路及び負性抵抗回路と並列に接続されており、内部素子の接続関係が高周波スイッチ回路と等しい別の高周波スイッチ回路を少なくとも一つ備えるとよい。   Preferably, at least one other high-frequency switch circuit connected in parallel with the parallel resonant circuit and the negative resistance circuit and having the connection relationship between the internal elements equal to that of the high-frequency switch circuit is preferably provided.

このように、複数の高周波スイッチ回路が備われば、可変容量回路全体の容量値をスイッチのオンオフによってシフトさせることができる。したがって、広い周波数範囲で発振周波数を変化させることが可能な差動電圧制御発振器が提供されることとなる。   As described above, when a plurality of high-frequency switch circuits are provided, the capacitance value of the entire variable capacitance circuit can be shifted by turning on and off the switches. Therefore, a differential voltage controlled oscillator capable of changing the oscillation frequency in a wide frequency range is provided.

好ましくは、任意の一つの高周波スイッチ回路内での第1の容量性素子の素子値と第2の容量性素子の素子値とは、同一であり、任意の一つの高周波スイッチ回路内での第1及び第2の容量性素子の素子値と、別の高周波スイッチ回路内での第1及び第2の容量性素子の素子値とは、互いに異なっているとよい。   Preferably, the element value of the first capacitive element and the element value of the second capacitive element in any one high-frequency switch circuit are the same, and the first capacitive element in any one high-frequency switch circuit is the same. The element values of the first and second capacitive elements may be different from the element values of the first and second capacitive elements in different high-frequency switch circuits.

これにより、発振周波数のシフト数を最大にすることができる。   Thereby, the number of shifts of the oscillation frequency can be maximized.

たとえば、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子は、電界効果トランジスタである。   For example, the first switching element and the second switching element are field effect transistors.

好ましくは、電界効果トランジスタは、ドレイン電極の周囲をゲート電極が取り囲むリング構造であるとよい。   Preferably, the field effect transistor has a ring structure in which the gate electrode surrounds the drain electrode.

これにより、ドレイン−基板間の寄生容量を小さくすることができ、結果、位相雑音特性が良好な差動電圧制御発振器が提供されることとなる。   As a result, the parasitic capacitance between the drain and the substrate can be reduced, and as a result, a differential voltage controlled oscillator having good phase noise characteristics is provided.

好ましくは、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子は、IC上で交互に櫛状にレイアウトされた電界効果トランジスタであるとよい。   Preferably, the first switching element and the second switching element are field effect transistors that are alternately laid out in a comb shape on the IC.

これにより、高周波スイッチ回路対の基板間の抵抗成分を小さくすることができ、結果、位相雑音特性が良好な差動電圧制御発振器が提供されることとなる。   As a result, the resistance component between the substrates of the high-frequency switch circuit pair can be reduced, and as a result, a differential voltage controlled oscillator with good phase noise characteristics is provided.

好ましくは、電解効果トランジスタのゲートからの引き出し線は、ICの最上位層に配置されているとよい。   Preferably, the lead-out line from the gate of the field effect transistor is arranged in the uppermost layer of the IC.

これにより、基板で発生する損失を小さくすることができ、結果、位相雑音特性が良好な差動電圧制御発振器が提供されることとなる。   As a result, loss generated in the substrate can be reduced, and as a result, a differential voltage controlled oscillator with good phase noise characteristics is provided.

好ましくは、第1及び第2の高周波信号減少部は、電解効果トランジスタのゲートからの引き出し線の近傍に配置されているとよい。   Preferably, the first and second high-frequency signal reducing sections are arranged in the vicinity of the lead line from the gate of the field effect transistor.

これにより、引き出し線と基板との間の寄生容量をできるだけ小さくすることができ、基板で発生する損失を小さくすることができる。結果、位相雑音特性が良好な差動電圧制御発振器が提供されることとなる。   Thereby, the parasitic capacitance between the lead line and the substrate can be made as small as possible, and the loss generated in the substrate can be reduced. As a result, a differential voltage controlled oscillator having good phase noise characteristics is provided.

たとえば、第1及び第2の容量性素子はMIM(Metal−Insulator−Metal)容量素子である。また、たとえば、第1及び第2の容量性素子はMOS(Metal−Oxcide−Semiconductor)容量素子である。   For example, the first and second capacitive elements are MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitive elements. In addition, for example, the first and second capacitive elements are MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) capacitive elements.

また、本発明は、差動高周波回路に接続され、差動高周波回路と差動高周波回路に接続されるべき他の回路との間の整合をとる整合回路であって、差動高周波回路と他の回路との間に並列に接続される高周波スイッチ回路を備え、高周波スイッチ回路は、差動高周波回路と他の回路との間を流れる高周波信号に対する負荷インピーダンスを可変にする回路であり、第1のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第1のスイッチング素子と、第1のスイッチング素子に接続される第1の容量性素子と、第2のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第2のスイッチング素子と、第2のスイッチング素子に接続される第2の容量性素子と、整合回路内での差動信号の仮想接地点に接続されており、第1及び第2のスイッチング制御端子に対して共通の制御電圧を供給するための制御電圧端子と、制御電圧端子と第1のスイッチング素子との間に接続されており、第1のスイッチング素子の導通端子から第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第1の高周波信号減少部と、制御電圧端子と第2のスイッチング素子との間に接続されており、第2のスイッチング素子の導通端子から第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第2の高周波信号減少部とを含む。   The present invention also relates to a matching circuit that is connected to a differential high-frequency circuit and performs matching between the differential high-frequency circuit and another circuit to be connected to the differential high-frequency circuit. A high-frequency switch circuit connected in parallel with the first circuit, and the high-frequency switch circuit is a circuit that varies a load impedance for a high-frequency signal flowing between the differential high-frequency circuit and another circuit. The first switching element that is switched in accordance with the control voltage input to the switching control terminal, the first capacitive element that is connected to the first switching element, and the second switching control terminal A second switching element that is switched according to the control voltage, a second capacitive element that is connected to the second switching element, and a virtual ground point of the differential signal in the matching circuit A control voltage terminal for supplying a common control voltage to the first and second switching control terminals, and is connected between the control voltage terminal and the first switching element, A first high-frequency signal reducing unit for reducing a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the first switching element to the first switching control terminal, and being connected between the control voltage terminal and the second switching element; A second high-frequency signal reducing unit for reducing a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the second switching element to the second switching control terminal.

上記整合回路において、好ましくは、第1の高周波信号減少部は、第1のスイッチング素子の導通電極から第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号に対して、所望のインピーダンスを有する第1のインピーダンス素子であり、
第2の高周波信号減少部は、第2のスイッチング素子の導通電極から第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号に対して、所望のインピーダンスを有する第2のインピーダンス素子であるとよい。
In the matching circuit, preferably, the first high-frequency signal reducing unit has a first impedance element having a desired impedance with respect to the high-frequency signal flowing from the conduction electrode of the first switching element to the first switching control terminal. And
The second high-frequency signal reducing unit may be a second impedance element having a desired impedance for the high-frequency signal flowing from the conduction electrode of the second switching element to the second switching control terminal.

上記整合回路において、好ましくは、高周波スイッチ回路は、仮想接地点と制御電圧端子との間に接続されている第3のインピーダンス素子をさらに含むとよい。   In the above matching circuit, the high-frequency switch circuit preferably further includes a third impedance element connected between the virtual ground point and the control voltage terminal.

なお、高周波スイッチ回路は、第2の高周波信号減少部の代わりに、制御電圧端子と仮想接地点との間に接続されている第4の高周波信号減少部を備えていてもよい。   The high-frequency switch circuit may include a fourth high-frequency signal reducing unit connected between the control voltage terminal and the virtual ground point, instead of the second high-frequency signal reducing unit.

上記整合回路において、好ましくは、第1及び第2のインピーダンス素子は、第1及び第2のスイッチング素子がオフのときのQ値と、第1及び第2のスイッチング素子がオンのときのQ値とを同程度にさせるインピーダンスを有するとよい。   In the matching circuit, preferably, the first and second impedance elements include a Q value when the first and second switching elements are off and a Q value when the first and second switching elements are on. It is good to have an impedance that makes the

上記整合回路において、たとえば、第1及び第2のインピーダンス素子の内、少なくとも一つは、抵抗性素子であるとよい。   In the matching circuit, for example, at least one of the first and second impedance elements may be a resistive element.

上記整合回路において、たとえば、第1及び第2のインピーダンス素子の内、少なくとも一つは、インダクタであるとよい。   In the matching circuit, for example, at least one of the first and second impedance elements may be an inductor.

上記整合回路において、たとえば、インダクタは、配線であってもよい。   In the matching circuit, for example, the inductor may be a wiring.

上記整合回路において、たとえば、第3のインピーダンス素子は、抵抗性素子であるとよい。   In the matching circuit, for example, the third impedance element may be a resistive element.

上記整合回路において、たとえば、第3のインピーダンス素子は、インダクタであるとよい。   In the matching circuit, for example, the third impedance element may be an inductor.

上記整合回路において、好ましくは、さらに、並列共振回路及び負性抵抗回路と並列に接続されており、内部素子の接続関係が高周波スイッチ回路と等しい別の高周波スイッチ回路を少なくとも一つ備えるとよい。   The matching circuit preferably further includes at least one other high-frequency switch circuit that is connected in parallel with the parallel resonant circuit and the negative resistance circuit and in which the connection relationship of the internal elements is equal to that of the high-frequency switch circuit.

上記整合回路において、好ましくは、任意の一つの高周波スイッチ回路内での第1の容量性素子の素子値と第2の容量性素子の素子値とは、同一であり、
任意の一つの高周波スイッチ回路内での第1及び第2の容量性素子の素子値と、別の高周波スイッチ回路内での第1及び第2の容量性素子の素子値とは、互いに異なっているとよい。
In the matching circuit, preferably, the element value of the first capacitive element and the element value of the second capacitive element in any one high-frequency switch circuit are the same,
The element values of the first and second capacitive elements in any one high-frequency switch circuit are different from the element values of the first and second capacitive elements in another high-frequency switch circuit. It is good to be.

上記整合回路において、好ましくは、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子は、電界効果トランジスタであるとよい。   In the matching circuit, the first switching element and the second switching element are preferably field effect transistors.

上記整合回路において、好ましくは、電界効果トランジスタは、ドレイン電極の周囲をゲート電極が取り囲むリング構造であるとよい。   In the matching circuit, the field effect transistor preferably has a ring structure in which the gate electrode surrounds the drain electrode.

上記整合回路において、好ましくは、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子は、IC上で交互に櫛状にレイアウトされた電界効果トランジスタであるとよい。   In the above matching circuit, the first switching element and the second switching element are preferably field effect transistors that are alternately laid out in a comb shape on the IC.

上記整合回路において、好ましくは、電解効果トランジスタのゲートからの引き出し線は、ICの最上位層に配置されているとよい。   In the matching circuit, the lead line from the gate of the field effect transistor is preferably arranged in the uppermost layer of the IC.

上記整合回路において、好ましくは、第1及び第2の高周波信号減少部は、電解効果トランジスタのゲートからの引き出し線の近傍に配置されているとよい。   In the matching circuit, preferably, the first and second high-frequency signal reducing units are arranged in the vicinity of the lead line from the gate of the field effect transistor.

上記整合回路において、たとえば、第1及び第2の容量性素子はMIM(Metal−Insulator−Metal)容量素子であるとよい。   In the matching circuit, for example, the first and second capacitive elements may be MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitive elements.

上記整合回路において、たとえば、第1及び第2の容量性素子はMOS(Metal−Oxcide−Semiconductor)容量素子であるとよい。   In the matching circuit, for example, the first and second capacitive elements may be MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) capacitive elements.

上記整合回路において、好ましくは、差動高周波回路の一方の入出力側に接続される第4のインピーダンス素子と、
差動高周波回路の他方の入出力側に接続される第5のインピーダンス素子とを備えるとよい。
In the matching circuit, preferably, a fourth impedance element connected to one input / output side of the differential high-frequency circuit;
A fifth impedance element connected to the other input / output side of the differential high-frequency circuit may be provided.

上記整合回路において、たとえば、第4のインピーダンス素子及び第5のインピーダンス素子の内、少なくとも1つは、インダクタであるとよい。   In the matching circuit, for example, at least one of the fourth impedance element and the fifth impedance element may be an inductor.

上記整合回路において、たとえば、第4のインピーダンス素子及び第5のインピーダンス素子の内、少なくとも1つは、容量性素子であるとよい。   In the matching circuit, for example, at least one of the fourth impedance element and the fifth impedance element may be a capacitive element.

上記整合回路において、好ましくは、高周波スイッチ回路に並列に接続される回路上に配置される第6のインピーダンス素子を備えるとよい。   The matching circuit preferably includes a sixth impedance element arranged on a circuit connected in parallel to the high-frequency switch circuit.

上記整合回路において、たとえば、第6のインピーダンス素子は、インダクタまたは容量性素子であるとよい。   In the matching circuit, for example, the sixth impedance element may be an inductor or a capacitive element.

また、本発明は、差動電圧制御発振器を具備するPLL(Phase Locked Loop)回路であって、差動電圧制御発振器は、上記のような差動電圧制御発振器と同様の構成を有している。   Further, the present invention is a PLL (Phase Locked Loop) circuit including a differential voltage controlled oscillator, and the differential voltage controlled oscillator has the same configuration as the above-described differential voltage controlled oscillator. .

また、本発明は、差動電圧制御発振器を具備する無線通信機器であって、差動電圧制御発振器は、上記のような差動電圧制御発振器と同様の構成を有している。   Further, the present invention is a wireless communication device including a differential voltage controlled oscillator, and the differential voltage controlled oscillator has the same configuration as the above-described differential voltage controlled oscillator.

以上のように、本発明によれば、位相雑音特性が良好で広い周波数範囲で発振周波数を変化させることが可能な差動電圧制御発振器を提供することができる。さらに、本発明によれば、低損失で負荷インピーダンスを変化させることが可能な整合回路を提供することができる。また、本発明の差動電圧制御発振器を具備するPLL回路及び無線通信端末が提供されることとなる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a differential voltage controlled oscillator that has favorable phase noise characteristics and can change the oscillation frequency in a wide frequency range. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a matching circuit capable of changing the load impedance with low loss. In addition, a PLL circuit and a wireless communication terminal including the differential voltage controlled oscillator of the present invention are provided.

本発明のこれらおよび他の目的、特徴、局面、効果は、添付図面と照合して、以下の詳細な説明から一層明らかになるであろう。   These and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140を備えた差動電圧制御発振器100の回路図である。なお、この差動電圧制御発振器100は、携帯電話装置のGSM(Global System for Mobile communications)方式やPDC(Personal Digital Cellular)方式に使用される800MHz〜5GHz域の周波数帯に好適である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a differential voltage controlled oscillator 100 including a high frequency switch circuit 140 according to the first embodiment of the present invention. The differential voltage controlled oscillator 100 is suitable for a frequency band of 800 MHz to 5 GHz used for a GSM (Global System for Mobile communications) system or a PDC (Personal Digital Cellular) system of a mobile phone device.

図1に示す差動電圧制御発振器100は、並列共振回路100aと、負性抵抗回路130とを備える。   The differential voltage controlled oscillator 100 shown in FIG. 1 includes a parallel resonant circuit 100a and a negative resistance circuit 130.

並列共振回路100aは、インダクタ回路110と、可変容量回路120と、高周波スイッチ回路140とを含む。差動電圧制御発振器100は、インダクタ回路110と、可変容量回路120と、負性抵抗回路130と、高周波スイッチ回路140とをすべて並列に接続した回路である。   The parallel resonant circuit 100a includes an inductor circuit 110, a variable capacitance circuit 120, and a high frequency switch circuit 140. The differential voltage controlled oscillator 100 is a circuit in which an inductor circuit 110, a variable capacitance circuit 120, a negative resistance circuit 130, and a high-frequency switch circuit 140 are all connected in parallel.

インダクタ回路110は、インダクタ111と、インダクタ111に直列に接続されたインダクタ112とを有する差動のインダクタ対を含む。インダクタ111の素子値とインダクタ112の素子値とは同一である。インダクタ111とインダクタ112との間にある並列共振回路100aで発生する差動信号の仮想接地点には、差動電圧制御発振器600に電圧Vddを供給するための電源端子101が接続される。   Inductor circuit 110 includes a differential inductor pair having an inductor 111 and an inductor 112 connected in series to inductor 111. The element value of the inductor 111 and the element value of the inductor 112 are the same. A power supply terminal 101 for supplying a voltage Vdd to the differential voltage controlled oscillator 600 is connected to a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonance circuit 100a between the inductor 111 and the inductor 112.

可変容量回路120は、バラクタ121と、バラクタ121に直列に接続されたバラクタ122とを有する差動のバラクタ対を含む。バラクタ121の素子値とバラクタ122の素子値とは同一である。バラクタ121とバラクタ122との間にある並列共振回路100aで発生する差動信号の仮想接地点には、可変容量回路120を制御する制御電圧Vtを供給するための制御電圧端子102が接続される。   Variable capacitance circuit 120 includes a differential varactor pair having varactor 121 and varactor 122 connected in series to varactor 121. The element value of the varactor 121 and the element value of the varactor 122 are the same. A control voltage terminal 102 for supplying a control voltage Vt for controlling the variable capacitance circuit 120 is connected to a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit 100a between the varactor 121 and the varactor 122. .

負性抵抗回路130は、トランジスタ131と、トランジスタ132とを有する差動のトランジスタ対を含む。トランジスタ131の素子値とトランジスタ132の素子値とは同一である。トランジスタ131のゲートは、トランジスタ132のドレインに接続される。トランジスタ132のゲートは、トランジスタ131のドレインに接続される。すなわち、トランジスタ131と、トランジスタ132とは互いにクロスカップリングされている。   Negative resistance circuit 130 includes a differential transistor pair including transistor 131 and transistor 132. The element value of the transistor 131 and the element value of the transistor 132 are the same. The gate of the transistor 131 is connected to the drain of the transistor 132. The gate of the transistor 132 is connected to the drain of the transistor 131. That is, the transistor 131 and the transistor 132 are cross-coupled with each other.

トランジスタ131のソースは、電流源103の一方の端子に接続される。トランジスタ132のソースは、電流源103の一方の端子に接続される。電流源103の他方の端子は、グラウンドに接続される。電流源103は、並列共振回路100aで発生する差動信号の仮想接地点に接続される。   The source of the transistor 131 is connected to one terminal of the current source 103. The source of the transistor 132 is connected to one terminal of the current source 103. The other terminal of the current source 103 is connected to the ground. The current source 103 is connected to a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit 100a.

高周波スイッチ回路140は、容量性素子141と、スイッチング素子143と、抵抗性素子145とを持つ直列回路と、容量性素子142と、スイッチング素子144と、抵抗性素子146とを持つ直列回路とを有する差動の直列回路対を含む。容量性素子141の素子値と容量性素子142の素子値とは、同一である。スイッチング素子143とスイッチング素子144の素子値とは、同一である。抵抗性素子145の素子値と抵抗性素子146の素子値とは、同一である。   The high-frequency switch circuit 140 includes a series circuit having a capacitive element 141, a switching element 143, and a resistive element 145, and a series circuit having a capacitive element 142, a switching element 144, and a resistive element 146. A differential series circuit pair. The element value of the capacitive element 141 and the element value of the capacitive element 142 are the same. The element values of the switching element 143 and the switching element 144 are the same. The element value of the resistive element 145 and the element value of the resistive element 146 are the same.

容量性素子141及び容量性素子142は、MIM(Metal−Inslator−Metal)容量素子である。また、スイッチング素子143及びスイッチング素子144は、ともに電界効果トランジスタである。スイッチング素子143及びスイッチング素子144は、ドレインdと、ゲートgと、ソースsとを含む。   The capacitive element 141 and the capacitive element 142 are MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitive elements. The switching element 143 and the switching element 144 are both field effect transistors. The switching element 143 and the switching element 144 include a drain d, a gate g, and a source s.

容量性素子141の一方端は、スイッチング素子143のドレインd(導通端子)に接続される。容量性素子142の一方端は、スイッチング素子144のドレインd(導通端子)に接続される。容量性素子141の他方端は、インダクタ回路110と、可変容量回路120と、負性抵抗回路130との一方の接続点に接続される。容量性素子142の他方端は、インダクタ回路110と、可変容量回路120と、負性抵抗回路130との他方の接続点に接続される。   One end of the capacitive element 141 is connected to the drain d (conduction terminal) of the switching element 143. One end of the capacitive element 142 is connected to the drain d (conduction terminal) of the switching element 144. The other end of the capacitive element 141 is connected to one connection point of the inductor circuit 110, the variable capacitance circuit 120, and the negative resistance circuit 130. The other end of the capacitive element 142 is connected to the other connection point of the inductor circuit 110, the variable capacitance circuit 120, and the negative resistance circuit 130.

スイッチング素子143のゲート端子(スイッチング制御端子)は、抵抗性素子145の一方端と接続される。スイッチング素子144のゲート端子(スイッチング制御端子)は、抵抗性素子146の一方端と接続される。スイッチング素子143及びスイッチング素子144のソースsは、ともにグラウンドに接続されている。   A gate terminal (switching control terminal) of the switching element 143 is connected to one end of the resistive element 145. A gate terminal (switching control terminal) of the switching element 144 is connected to one end of the resistive element 146. The sources s of the switching element 143 and the switching element 144 are both connected to the ground.

抵抗性素子145の他方端は、抵抗性素子146の他方端と接続される。抵抗性素子145と抵抗性素子146とが接続されることにより、2つの直列回路対が接続される。   The other end of resistive element 145 is connected to the other end of resistive element 146. By connecting the resistive element 145 and the resistive element 146, two series circuit pairs are connected.

制御電圧端子147は、抵抗性素子145及び抵抗性素子146の接続点に接続される。抵抗性素子145及び抵抗性素子146の接続点は、並列共振回路100aで発生する差動信号の仮想接地点である。制御電圧端子147は、スイッチング素子143及びスイッチング素子144に制御電圧Vctrl1を供給する。   The control voltage terminal 147 is connected to a connection point between the resistive element 145 and the resistive element 146. A connection point between the resistive element 145 and the resistive element 146 is a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit 100a. The control voltage terminal 147 supplies the control voltage Vctrl1 to the switching element 143 and the switching element 144.

以上の構成において、並列共振回路100aは、インダクタ回路110の持つインダクタンスと、可変容量回路120及び高周波スイッチ回路140の持つ容量とによって決定される周波数で共振する。また、負性抵抗回路130は、電圧Vddが印可されると並列共振回路100aで発生する損失を補償する。この結果、差動電圧制御発振器100は、並列共振回路100aの共振周波数近傍で発振する。   In the above configuration, the parallel resonance circuit 100a resonates at a frequency determined by the inductance of the inductor circuit 110 and the capacitances of the variable capacitance circuit 120 and the high frequency switch circuit 140. Further, the negative resistance circuit 130 compensates for a loss generated in the parallel resonant circuit 100a when the voltage Vdd is applied. As a result, the differential voltage controlled oscillator 100 oscillates near the resonant frequency of the parallel resonant circuit 100a.

可変容量回路120の容量は、バラクタ121及びバラクタ122の両端に印加される電圧により変化する。バラクタ121及びバラクタ122は、両端に電圧Vddと制御電圧Vtが印加される。このうち、制御電圧Vtは可変であるため、制御電圧Vtを変化させることにより、バラクタ121及びバラクタ122に印加する電圧を変化させることができる。バラクタ121及びバラクタ122に印加される電圧が変化すると、可変容量回路120の容量が変化するので、並列共振回路100aにおける共振周波数が変化する。   The capacitance of the variable capacitance circuit 120 varies depending on the voltage applied to both ends of the varactor 121 and the varactor 122. The varactor 121 and the varactor 122 are applied with a voltage Vdd and a control voltage Vt at both ends. Among these, since the control voltage Vt is variable, the voltage applied to the varactor 121 and the varactor 122 can be changed by changing the control voltage Vt. When the voltage applied to the varactor 121 and the varactor 122 changes, the capacitance of the variable capacitance circuit 120 changes, so that the resonance frequency in the parallel resonance circuit 100a changes.

高周波スイッチ回路140は、制御電圧Vctrl1によりオン又はオフにスイッチングされる。高周波スイッチ回路140がオンされると、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のドレイン−ソース間がアクティブとなり導通し、オフ状態の場合と比較すると、並列共振回路100aの容量が増加する。この結果、並列共振回路100aにおける共振周波数が低下する。   The high frequency switch circuit 140 is switched on or off by the control voltage Vctrl1. When the high-frequency switch circuit 140 is turned on, the drain and source of the switching element 143 and the switching element 144 become active and conductive, and the capacitance of the parallel resonant circuit 100a increases as compared to the off state. As a result, the resonance frequency in the parallel resonance circuit 100a is lowered.

このように、高周波スイッチ回路140をオン及びオフすると、発振周波数をシフトすることができる。さらに、発振周波数のシフトについて、図2を用いて模式化して説明する。   As described above, when the high-frequency switch circuit 140 is turned on and off, the oscillation frequency can be shifted. Further, the shift of the oscillation frequency will be schematically described with reference to FIG.

図2は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140を備えた差動電圧制御発振器100の周波数特性を模式化したグラフである。   FIG. 2 is a graph schematically showing the frequency characteristics of the differential voltage controlled oscillator 100 including the high frequency switch circuit 140 according to the first embodiment.

図2において、横軸は制御電圧Vt、縦軸は発振周波数である。図2において、実線はスイッチング素子143及びスイッチング素子144がオン状態にある場合、破線はスイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフ状態にある場合の発振周波数特性をそれぞれ示している。   In FIG. 2, the horizontal axis represents the control voltage Vt, and the vertical axis represents the oscillation frequency. In FIG. 2, the solid line indicates the oscillation frequency characteristics when the switching element 143 and the switching element 144 are in the on state, and the broken line indicates the oscillation frequency characteristic when the switching element 143 and the switching element 144 are in the off state.

制御電圧Vctrlを制御して、スイッチング素子143及びスイッチング素子144をオフさせた状態では、スイッチング素子143及びスイッチング素子144は遮断される。したがって、発振周波数を決定する並列共振回路100aの容量は、可変容量回路120のバラクタ121及びバラクタ122により定まる。この状態で制御電圧Vtを変化させると、バラクタ121及びバラクタ122の容量が変化する。この結果、差動電圧制御発振器100の発振周波数は、制御電圧Vtによって変化する。   In a state where the control voltage Vctrl is controlled and the switching element 143 and the switching element 144 are turned off, the switching element 143 and the switching element 144 are cut off. Therefore, the capacitance of the parallel resonant circuit 100 a that determines the oscillation frequency is determined by the varactor 121 and the varactor 122 of the variable capacitance circuit 120. When the control voltage Vt is changed in this state, the capacities of the varactor 121 and the varactor 122 are changed. As a result, the oscillation frequency of the differential voltage controlled oscillator 100 varies with the control voltage Vt.

一方、制御電圧Vctrlを制御して、スイッチング素子143及びスイッチング素子144をオンした状態では、スイッチング素子143及びスイッチング素子144は、アクティブとなり導通する。したがって、発振周波数を決定する並列共振回路100aの容量は、可変容量回路120のバラクタ121及びバラクタ122と、容量性素子141及び容量性素子142により定まる。オフ状態の場合と比べて、並列共振回路100aの容量は増加し発振周波数は低下する。   On the other hand, in a state where the control voltage Vctrl is controlled and the switching element 143 and the switching element 144 are turned on, the switching element 143 and the switching element 144 become active and become conductive. Therefore, the capacitance of the parallel resonant circuit 100 a that determines the oscillation frequency is determined by the varactor 121 and the varactor 122 of the variable capacitance circuit 120, the capacitive element 141, and the capacitive element 142. Compared to the off state, the capacitance of the parallel resonant circuit 100a increases and the oscillation frequency decreases.

このようにして、差動電圧制御発振器100は、制御電圧Vtを変化させることにより発振周波数を変化させることができる。また、差動電圧制御発振器100は、制御電圧Vctrlを制御してスイッチング素子143及びスイッチング素子144の状態を切換えることによって発振周波数をシフトすることができる。   In this way, the differential voltage controlled oscillator 100 can change the oscillation frequency by changing the control voltage Vt. Further, the differential voltage controlled oscillator 100 can shift the oscillation frequency by controlling the control voltage Vctrl to switch the states of the switching element 143 and the switching element 144.

図3は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140の回路図である。図3において、図1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図3において、端子148は、図1のインダクタ回路110及び可変容量回路120の一方の接続点に接続される端子を示している。端子149は、図1のインダクタ回路110及び可変容量回路120の他方の接続点に接続される端子を示している。   FIG. 3 is a circuit diagram of the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 3, a terminal 148 indicates a terminal connected to one connection point of the inductor circuit 110 and the variable capacitance circuit 120 in FIG. A terminal 149 indicates a terminal connected to the other connection point of the inductor circuit 110 and the variable capacitance circuit 120 in FIG.

なお、寄生容量144aは、スイッチング素子144のゲート−ドレイン容量に対応する。寄生容量144cは、スイッチング素子144のゲート−ソース容量に対応する。抵抗144bは、スイッチング素子144のゲート抵抗に対応する。   The parasitic capacitance 144 a corresponds to the gate-drain capacitance of the switching element 144. The parasitic capacitance 144c corresponds to the gate-source capacitance of the switching element 144. The resistor 144b corresponds to the gate resistance of the switching element 144.

また、図4は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140のスイッチング素子143及び144のゲート幅に対するQ値を示すグラフである。図4において、グラフの横軸はスイッチング素子143及び144の物理的なゲート幅、グラフの縦軸は対数目盛で表したQ値を示す。   FIG. 4 is a graph showing the Q value with respect to the gate width of the switching elements 143 and 144 of the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment. In FIG. 4, the horizontal axis of the graph represents the physical gate width of the switching elements 143 and 144, and the vertical axis of the graph represents the Q value expressed on a logarithmic scale.

図4において、グラフ中、実線はスイッチング素子143及びスイッチング素子144がオン状態の高周波スイッチ回路140のQ値を示す。また、グラフ中、破線はスイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフ状態の高周波スイッチ回路140のQ値を示す。ただし、抵抗性素子145及び抵抗性素子146は、1kΩの抵抗としている。   In FIG. 4, the solid line in the graph indicates the Q value of the high-frequency switch circuit 140 in which the switching element 143 and the switching element 144 are on. In the graph, the broken line indicates the Q value of the high-frequency switch circuit 140 in which the switching element 143 and the switching element 144 are off. However, the resistive element 145 and the resistive element 146 have a resistance of 1 kΩ.

図4において、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオン状態の場合(実線の場合)、スイッチング素子143及びスイッチング素子144は、ゲート幅Wgが大きくなるとQ値は高くなる。   In FIG. 4, when the switching element 143 and the switching element 144 are in an ON state (in the case of a solid line), the Q value of the switching element 143 and the switching element 144 increases as the gate width Wg increases.

スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオン状態の場合、スイッチング素子143及びスイッチング素子144はアクティブになり導通するので、高周波信号は、大部分がドレインdからソースsを介してグラウンドへ流れる。高周波信号の一部は、寄生容量143a及び寄生容量144aを介してドレインdからゲートgへ流れる。しかしながら、ドレインdからゲートgへ流れる高周波信号は、グラウンドへ流れる高周波信号と比較して少ない。   When the switching element 143 and the switching element 144 are in the ON state, the switching element 143 and the switching element 144 are activated and become conductive, so that most of the high-frequency signal flows from the drain d to the ground through the source s. A part of the high-frequency signal flows from the drain d to the gate g through the parasitic capacitance 143a and the parasitic capacitance 144a. However, the high-frequency signal flowing from the drain d to the gate g is less than the high-frequency signal flowing to the ground.

したがって、高周波スイッチ回路140のQ値は、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のオン抵抗によりほぼ決定される。スイッチング素子143及びスイッチング素子144のオン抵抗は、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のゲート幅を大きくすることにより小さくすることが可能である。すなわち、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のゲート幅を大きくして、オン抵抗を小さくすることにより、高周波スイッチ回路140のオン状態のQ値を高くすることができる。   Therefore, the Q value of the high-frequency switch circuit 140 is substantially determined by the ON resistances of the switching element 143 and the switching element 144. The on-resistances of the switching element 143 and the switching element 144 can be reduced by increasing the gate width of the switching element 143 and the switching element 144. That is, the on-state Q value of the high-frequency switch circuit 140 can be increased by increasing the gate widths of the switching elements 143 and 144 and decreasing the on-resistance.

一方、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフ状態の場合(点線の場合)、高周波スイッチ回路140は、オン状態とほぼ同程度のQ値を持つ。   On the other hand, when the switching element 143 and the switching element 144 are in an off state (in the case of a dotted line), the high-frequency switch circuit 140 has a Q value that is substantially the same as that in the on state.

これは、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140では、スイッチング素子143と制御電圧端子147との間に抵抗性素子145が接続され、スイッチング素子144と制御電圧端子147との間に抵抗性素子146が接続されており、このような構成とすることによって、ドレインdからゲートgへリークし制御電圧端子147に流れる高周波信号を抑圧しており、ゲート抵抗143b及びゲート抵抗144bでの損失によるQ値の劣化を防いでいることによる。   This is because the resistive element 145 is connected between the switching element 143 and the control voltage terminal 147 and the resistive element 145 is connected between the switching element 144 and the control voltage terminal 147 in the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment. The element 146 is connected, and with such a configuration, a high-frequency signal leaking from the drain d to the gate g and flowing to the control voltage terminal 147 is suppressed, and due to loss at the gate resistance 143b and the gate resistance 144b. This is because the deterioration of the Q value is prevented.

すなわち、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140は、抵抗性素子145及び抵抗性素子146が仮想接地点の内側に挿入されているので、ゲート抵抗143b及びゲート抵抗144bを通ってゲート端子(スイッチング制御端子)から仮想接地点である制御電圧端子147へ流れる差動信号が減少する。   That is, in the high frequency switch circuit 140 according to the first embodiment, since the resistive element 145 and the resistive element 146 are inserted inside the virtual ground point, the gate terminal (through the gate resistor 143b and the gate resistor 144b) The differential signal flowing from the switching control terminal) to the control voltage terminal 147 which is a virtual ground point decreases.

さらに、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140は、抵抗性素子145及び抵抗性素子146の抵抗値を高くすることにより、ドレインdからゲートgにリークし制御電圧端子147に流れる高周波信号を減少させている。抵抗性素子145及び抵抗性素子146の抵抗値を高くすると、ゲート端子(スイッチング制御端子)から制御電圧端子147をみた場合、高周波信号に対して、より高インピーダンスになる。したがって、寄生容量143a及び寄生容量144aを介してドレインdからゲートgにリークし制御電圧端子147に流れる高周波信号が減少するので、ゲート抵抗143b及びゲート抵抗144bにおける損失によるQ値の劣化が抑圧される。   Furthermore, the high frequency switch circuit 140 according to the first embodiment increases the resistance values of the resistive element 145 and the resistive element 146 to generate a high frequency signal that leaks from the drain d to the gate g and flows to the control voltage terminal 147. It is decreasing. When the resistance values of the resistive element 145 and the resistive element 146 are increased, when the control voltage terminal 147 is viewed from the gate terminal (switching control terminal), the impedance becomes higher with respect to the high-frequency signal. Accordingly, the high-frequency signal leaking from the drain d to the gate g via the parasitic capacitance 143a and the parasitic capacitance 144a and flowing to the control voltage terminal 147 is reduced, so that the deterioration of the Q value due to the loss in the gate resistance 143b and the gate resistance 144b is suppressed. The

このように、抵抗性素子145及び抵抗性素子146は、高周波信号がゲート端子(スイッチング制御端子)から制御電圧端子147へ流れないようにしている。ドレインd(導通端子)からゲートg(スイッチング制御端子)にリークして制御電圧端子147に流れる高周波信号が減少するということは、ドレインd(導通端子)からゲートg(スイッチング制御端子)に流れる高周波信号が減少することと同等である。すなわち、抵抗性素子145は、スイッチング素子143のドレインd(導通端子)からスイッチング素子143のゲートg(スイッチング制御端子)へ流れる高周波信号を減少させるための第1の高周波信号減少部として機能する。抵抗性素子146は、スイッチング素子144のドレインd(導通端子)からスイッチング素子144のゲートg(スイッチング制御端子)へ流れる高周波信号を減少させるための第2の高周波信号減少部として機能する。   As described above, the resistive element 145 and the resistive element 146 prevent a high frequency signal from flowing from the gate terminal (switching control terminal) to the control voltage terminal 147. The fact that the high frequency signal leaking from the drain d (conduction terminal) to the gate g (switching control terminal) and flowing to the control voltage terminal 147 decreases means that the high frequency signal flowing from the drain d (conduction terminal) to the gate g (switching control terminal). Equivalent to a decrease in signal. That is, the resistive element 145 functions as a first high-frequency signal reducing unit for reducing a high-frequency signal flowing from the drain d (conduction terminal) of the switching element 143 to the gate g (switching control terminal) of the switching element 143. The resistive element 146 functions as a second high-frequency signal reducing unit for reducing a high-frequency signal flowing from the drain d (conduction terminal) of the switching element 144 to the gate g (switching control terminal) of the switching element 144.

抵抗性素子145及び抵抗性素子146を挿入することにより、高周波信号がゲート端子(スイッチング制御端子)から制御電圧端子147へ流れないように構成されているため、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のゲートg(スイッチング制御端子)間は、高周波信号においてほぼ分離されている。   Since the high-frequency signal is configured not to flow from the gate terminal (switching control terminal) to the control voltage terminal 147 by inserting the resistive element 145 and the resistive element 146, the gates of the switching element 143 and the switching element 144 The g (switching control terminal) is substantially separated in the high-frequency signal.

つまり、抵抗性素子145及び抵抗性素子146をスイッチング素子143及びスイッチング素子144のゲート端子(スイッチング制御端子)間に接続し、抵抗性素子145及び抵抗性素子146との接続点に制御電圧端子147を配置することは、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のゲートgを高周波的に分離し、高周波信号がゲート端子(スイッチング制御端子)から制御電圧端子147へ流れないようにすることに相当する。   That is, the resistive element 145 and the resistive element 146 are connected between the gate terminals (switching control terminals) of the switching element 143 and the switching element 144, and the control voltage terminal 147 is connected to the connection point between the resistive element 145 and the resistive element 146. Is equivalent to separating the gate g of the switching element 143 and the switching element 144 in a high frequency manner so that a high frequency signal does not flow from the gate terminal (switching control terminal) to the control voltage terminal 147.

図5は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140の抵抗性素子の抵抗値に対するQ値を示すグラフである。図5のグラフは、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のゲート幅Wgをそれぞれ3100μmとし、抵抗性素子145及び抵抗性素子146の抵抗値を変化させた場合のQ値を示している。   FIG. 5 is a graph showing the Q value with respect to the resistance value of the resistive element of the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment. The graph of FIG. 5 shows the Q value when the gate width Wg of the switching element 143 and the switching element 144 is 3100 μm and the resistance values of the resistive element 145 and the resistive element 146 are changed.

図5において、横軸は抵抗性素子145及び抵抗性素子146の抵抗値Rexを示し、縦軸はQ値を示す。また、グラフの実線はスイッチング素子143及びスイッチング素子144がオン状態にある場合、破線はスイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフ状態にある場合のQ値を表す。   In FIG. 5, the horizontal axis indicates the resistance value Rex of the resistive element 145 and the resistive element 146, and the vertical axis indicates the Q value. The solid line in the graph represents the Q value when the switching element 143 and the switching element 144 are in the on state, and the broken line represents the Q value when the switching element 143 and the switching element 144 are in the off state.

図5において、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオン状態にある場合は、抵抗性素子145及び抵抗性素子146の抵抗値に関係なくQ値は一定の値(実線)を示す。   In FIG. 5, when the switching element 143 and the switching element 144 are in the ON state, the Q value shows a constant value (solid line) regardless of the resistance values of the resistive element 145 and the resistive element 146.

一方、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフ状態にある場合は、抵抗性素子145及び抵抗性素子146の抵抗値を大きくすると、高周波スイッチ回路140のQ値が高くなる。   On the other hand, when the switching element 143 and the switching element 144 are in the off state, increasing the resistance values of the resistive element 145 and the resistive element 146 increases the Q value of the high-frequency switch circuit 140.

したがって、抵抗値を大きくすればするほど、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフ状態にある場合のQ値は改善される。図5からわかるように、抵抗性素子145及び抵抗性素子146の抵抗値Rexを100Ω〜10000Ω(10kΩ)とすると、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオン状態にある場合と同程度のQ値を得ることができる。ここで同程度のQ値とは、オン状態のときのQ値に対して、1/10倍〜2倍のQ値のことをいう。抵抗値Rexを100Ω〜10kΩとした場合、位相雑音の改善量は、1〜2.5dBであった。なお、ここで、10kΩの場合、最も高い改善量が得られたということを意味しているのではなく、100Ω〜10kΩの内、最も高い改善量が2.5dBであったということを意味している。   Therefore, as the resistance value is increased, the Q value when the switching element 143 and the switching element 144 are in the OFF state is improved. As can be seen from FIG. 5, when the resistance value Rex of the resistive element 145 and the resistive element 146 is 100Ω to 10000Ω (10 kΩ), the Q value is about the same as when the switching element 143 and the switching element 144 are in the ON state. Can be obtained. Here, the similar Q value means a Q value that is 1/10 to 2 times the Q value in the on state. When the resistance value Rex was 100Ω to 10 kΩ, the amount of improvement in phase noise was 1 to 2.5 dB. Here, in the case of 10 kΩ, it does not mean that the highest improvement amount was obtained, but it means that the highest improvement amount was 2.5 dB among 100 Ω to 10 kΩ. ing.

この範囲の抵抗値を持つ抵抗性素子を挿入することにより、寄生容量143a及び寄生容量144aを介してドレインdからゲートgに流れる高周波信号を減少させることができる。   By inserting a resistive element having a resistance value in this range, a high frequency signal flowing from the drain d to the gate g through the parasitic capacitance 143a and the parasitic capacitance 144a can be reduced.

このように、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140は、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のドレイン端子(導通端子)からゲート端子(スイッチング制御端子)へ流れる高周波信号を減少させるための第1および第2の高周波信号減少部を含んでいるので、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフ状態の場合の高周波信号に対するQ値が高い。   As described above, the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment is configured to reduce the high-frequency signal flowing from the drain terminal (conduction terminal) of the switching element 143 and the switching element 144 to the gate terminal (switching control terminal). Since the second high-frequency signal reducing unit is included, the Q value for the high-frequency signal when the switching element 143 and the switching element 144 are in the off state is high.

図6は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140をIC上に具体化したときの模式図である。図6は、高周波スイッチ回路140のうち、電界効果トランジスタであるスイッチング素子143及びスイッチング素子144に相当する部分をIC上に具体化したレイアウトである。   FIG. 6 is a schematic diagram when the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment is embodied on an IC. FIG. 6 is a layout in which a portion corresponding to the switching element 143 and the switching element 144 that are field effect transistors in the high-frequency switch circuit 140 is embodied on an IC.

図6において、スイッチング素子の構成要素のうち、ゲート電極201と、ドレイン電極202と、ソース電極203とが図示されている。スイッチング素子は、中心に形成されたドレイン電極202の周囲をリング上にゲート電極201が囲むリング構造となっている。このような構造はRingMOSトランジスタと呼ばれている。スイッチング素子をRingMOSトランジスタ構造とすると、ドレイン−基板間の寄生容量を小さくすることができる。   In FIG. 6, the gate electrode 201, the drain electrode 202, and the source electrode 203 are illustrated among the components of the switching element. The switching element has a ring structure in which the gate electrode 201 surrounds the periphery of the drain electrode 202 formed at the center on the ring. Such a structure is called a RingMOS transistor. When the switching element has a RingMOS transistor structure, the parasitic capacitance between the drain and the substrate can be reduced.

また、図6のレイアウトでは、ゲート電極201が4つ接続されて一つのユニットが形成されており、各ユニットはゲートコンタクト204aまたは204bを介して、ゲート引き出し線205aまたは205bに接続されている。なお、図6では4つの場合を例示したが、複数のゲート電極201が接続されていればよい。すなわち、複数のゲート電極201をそれぞれ有する複数のRingMOSトランジスタからなる複数のユニットが、それぞれゲートコンタクト204aまたは204bを介して、ゲート引き出し線205aまたは205bに接続されることによって、第1および第2のスイッチング素子がIC上で交互に櫛状にレイアウトされる。   Further, in the layout of FIG. 6, four gate electrodes 201 are connected to form one unit, and each unit is connected to the gate lead line 205a or 205b via the gate contact 204a or 204b. Although FIG. 6 illustrates four cases, a plurality of gate electrodes 201 may be connected. That is, a plurality of units each composed of a plurality of RingMOS transistors each having a plurality of gate electrodes 201 are connected to the gate lead-out lines 205a or 205b via the gate contacts 204a or 204b, respectively, thereby causing the first and second Switching elements are alternately laid out in a comb shape on the IC.

各ユニットは一つおきに電気的に接続されており、図中、最も左に位置するユニットと左から三番目のユニットは図中上方のゲート引き出し線205に接続され、最も右に位置するユニットと右から三番目のユニットは図中下方のゲート引き出し線205に接続される櫛状の構成を有している。このように、電界効果トランジスタをIC上で櫛状に配置することにより、高周波スイッチ回路対の基板間の抵抗成分を小さくすることができる。   Each unit is electrically connected every other unit. The leftmost unit in the figure and the third unit from the left are connected to the upper gate lead-out line 205 in the figure, and the rightmost unit. The third unit from the right has a comb-like structure connected to the lower gate lead-out line 205 in the drawing. Thus, by arranging the field effect transistors in a comb shape on the IC, the resistance component between the substrates of the high frequency switch circuit pair can be reduced.

なお、図6のレイアウトにおいて、共通のゲート引き出し線で接続されている構造全体が1つのスイッチング素子に相当する。この例では、上方のゲート引き出し線205aに接続されている複数のユニットがスイッチング素子143に、下方のゲート引き出し線205bに接続されている複数のユニットがスイッチング素子144に相当している。   In the layout of FIG. 6, the entire structure connected by a common gate lead line corresponds to one switching element. In this example, a plurality of units connected to the upper gate lead line 205a correspond to the switching element 143, and a plurality of units connected to the lower gate lead line 205b correspond to the switching element 144.

図6に示すように、上方の引き出し線の一端には、抵抗性素子145が配置されている。下方の引き出し線の一端には、抵抗性素子146が配置されている。このように、引き出し線の近傍に抵抗性素子を配置することによって、引き出し線と基板との間の寄生容量をできるだけ小さくすることができ、基板で発生する損失を小さくすることができる。   As shown in FIG. 6, a resistive element 145 is arranged at one end of the upper lead line. A resistive element 146 is disposed at one end of the lower lead line. Thus, by disposing the resistive element in the vicinity of the lead line, the parasitic capacitance between the lead line and the substrate can be made as small as possible, and the loss generated in the substrate can be reduced.

ICは、多層構造を有している。好ましくは、引き出し線は、ICの最上位層に配置されているとよい。これによって、引き出し線と基板との間の寄生容量をさらに小さくすることができ、基板で発生する損失をさらに小さくすることができる。   The IC has a multilayer structure. Preferably, the lead line is arranged in the uppermost layer of the IC. As a result, the parasitic capacitance between the lead line and the substrate can be further reduced, and the loss generated in the substrate can be further reduced.

ドレイン電極202は、図示しない引き出し線により引き出され、ICの別の部分に形成された容量性素子141及び容量性素子142に接続される。また、ソース電極203は、図示しない引き出し線により引き出され、グラウンドに接続される。   The drain electrode 202 is drawn out by a lead line (not shown), and is connected to the capacitive element 141 and the capacitive element 142 formed in another part of the IC. The source electrode 203 is drawn out by a lead line (not shown) and connected to the ground.

このように、各ユニットが複数のゲート電極を含み、かつ櫛状に配置されることにより、全体として各素子をほぼ正方形に配置することができる。正方形及び正方形に近い形に配置することにより、IC状の素子の配置構成を容易にすることができる。   Thus, each unit includes a plurality of gate electrodes and is arranged in a comb shape, whereby each element can be arranged in a substantially square shape as a whole. By arranging in a square and a shape close to a square, the arrangement of IC-shaped elements can be facilitated.

図7は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140を複数備えた差動電圧制御発振器の回路図である。図7において、図1で参照した差動電圧制御発振器100と等しい構成には同一の符号を付し、説明を省略する。   FIG. 7 is a circuit diagram of a differential voltage controlled oscillator including a plurality of high-frequency switch circuits 140 according to the first embodiment. In FIG. 7, the same components as those of the differential voltage controlled oscillator 100 referred to in FIG.

第1の高周波スイッチ回路140は、先に説明した高周波スイッチ回路140と同一である。第1の高周波スイッチ回路140において、容量性素子141及び容量性素子142の容量値をC1とする。また、スイッチング素子143及びスイッチング素子144のゲート幅WgをWg1とする。   The first high frequency switch circuit 140 is the same as the high frequency switch circuit 140 described above. In the first high-frequency switch circuit 140, the capacitance values of the capacitive element 141 and the capacitive element 142 are C1. The gate width Wg of the switching element 143 and the switching element 144 is Wg1.

第2の高周波スイッチ回路150は、第1の高周波スイッチ回路140と等しい内部素子の接続関係を含む。ただし、第1の高周波スイッチ回路140における容量性素子141は容量性素子151に、容量性素子142は容量性素子152に対応する。また、第1の高周波スイッチ回路140におけるスイッチング素子143はスイッチング素子153に、スイッチング素子144はスイッチング素子154に対応する。   The second high-frequency switch circuit 150 includes the same internal element connection relationship as the first high-frequency switch circuit 140. However, the capacitive element 141 in the first high-frequency switch circuit 140 corresponds to the capacitive element 151, and the capacitive element 142 corresponds to the capacitive element 152. In the first high-frequency switch circuit 140, the switching element 143 corresponds to the switching element 153, and the switching element 144 corresponds to the switching element 154.

また、第1の高周波スイッチ回路140における抵抗性素子145は抵抗性素子155に、抵抗性素子146は抵抗性素子156に対応する。また、第2の高周波スイッチ回路150は、抵抗性素子155及び抵抗性素子156の接続点(並列共振回路100aで発生する差動信号の仮想接地点)に制御電圧端子157が接続されている。制御電圧端子157は、スイッチング素子153及びスイッチング素子154に制御電圧Vctrl2を供給する。   In the first high-frequency switch circuit 140, the resistive element 145 corresponds to the resistive element 155, and the resistive element 146 corresponds to the resistive element 156. In the second high-frequency switch circuit 150, a control voltage terminal 157 is connected to a connection point between the resistive element 155 and the resistive element 156 (a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit 100a). The control voltage terminal 157 supplies the control voltage Vctrl2 to the switching element 153 and the switching element 154.

第2の高周波スイッチ回路150において、容量性素子151及び容量性素子152の容量値を2×C1(C1の2倍)とする。容量性素子151及び容量性素子152は、同一の素子値を有する。また、スイッチング素子153及びスイッチング素子154のゲート幅Wgを2×Wg1(Wg1の2倍)とする。スイッチング素子153及びスイッチング素子154は、同一の素子値を有する。   In the second high-frequency switch circuit 150, the capacitance values of the capacitive element 151 and the capacitive element 152 are 2 × C1 (twice C1). The capacitive element 151 and the capacitive element 152 have the same element value. The gate width Wg of the switching elements 153 and 154 is 2 × Wg1 (twice Wg1). The switching element 153 and the switching element 154 have the same element value.

第3の高周波スイッチ回路160は、第1の高周波スイッチ回路140と等しい内部素子の接続関係を含む。ただし、第1の高周波スイッチ回路140における容量性素子141は容量性素子161に、容量性素子142は容量性素子162に対応する。また、第1の高周波スイッチ回路140におけるスイッチング素子143はスイッチング素子163に、スイッチング素子144はスイッチング素子164に対応する。   The third high-frequency switch circuit 160 includes the same internal element connection relationship as the first high-frequency switch circuit 140. However, the capacitive element 141 in the first high-frequency switch circuit 140 corresponds to the capacitive element 161, and the capacitive element 142 corresponds to the capacitive element 162. In the first high-frequency switch circuit 140, the switching element 143 corresponds to the switching element 163, and the switching element 144 corresponds to the switching element 164.

また、第1の高周波スイッチ回路140における抵抗性素子145は抵抗性素子165に、抵抗性素子146は抵抗性素子166に対応する。また、第3の高周波スイッチ回路160は、抵抗性素子165及び抵抗性素子166の接続点(並列共振回路100aで発生する差動信号の仮想接地点)に制御電圧端子167が接続されている。制御電圧端子167は、スイッチング素子163及びスイッチング素子164に制御電圧Vctrl3を供給する。   In the first high-frequency switch circuit 140, the resistive element 145 corresponds to the resistive element 165, and the resistive element 146 corresponds to the resistive element 166. In the third high-frequency switch circuit 160, a control voltage terminal 167 is connected to a connection point between the resistive element 165 and the resistive element 166 (a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit 100a). The control voltage terminal 167 supplies the control voltage Vctrl3 to the switching element 163 and the switching element 164.

第3の高周波スイッチ回路160において、容量性素子161及び容量性素子162の容量値を4×C1(C1の4倍)とする。容量性素子161及び容量性素子162は、同一の素子値を有する。また、スイッチング素子163及びスイッチング素子164のゲート幅Wgを4×Wg1(Wg1の4倍)とする。スイッチング素子163及びスイッチング素子164は、同一の素子値を有する。   In the third high-frequency switch circuit 160, the capacitance values of the capacitive element 161 and the capacitive element 162 are 4 × C1 (4 times C1). The capacitive element 161 and the capacitive element 162 have the same element value. The gate width Wg of the switching elements 163 and 164 is 4 × Wg1 (4 times Wg1). The switching element 163 and the switching element 164 have the same element value.

第4の高周波スイッチ回路170は、第1の高周波スイッチ回路140と等しい内部素子の接続関係を含む。ただし、第1の高周波スイッチ回路140における容量性素子141は容量性素子171に、容量性素子142は容量性素子172に対応する。また、第1の高周波スイッチ回路140におけるスイッチング素子143はスイッチング素子173に、スイッチング素子144はスイッチング素子174に対応する。   The fourth high-frequency switch circuit 170 includes the same internal element connection relationship as the first high-frequency switch circuit 140. However, the capacitive element 141 in the first high-frequency switch circuit 140 corresponds to the capacitive element 171, and the capacitive element 142 corresponds to the capacitive element 172. In the first high-frequency switch circuit 140, the switching element 143 corresponds to the switching element 173, and the switching element 144 corresponds to the switching element 174.

また、第1の高周波スイッチ回路140における抵抗性素子145は抵抗性素子175に、抵抗性素子146は抵抗性素子176に対応する。また、第4の高周波スイッチ回路170は、抵抗性素子175及び抵抗性素子176の接続点(並列共振回路100aで発生する差動信号の仮想接地点)に制御電圧端子177が接続されている。制御電圧端子177は、スイッチング素子173及びスイッチング素子174に制御電圧Vctrl4を供給する。   In the first high-frequency switch circuit 140, the resistive element 145 corresponds to the resistive element 175, and the resistive element 146 corresponds to the resistive element 176. In the fourth high-frequency switch circuit 170, a control voltage terminal 177 is connected to a connection point between the resistive element 175 and the resistive element 176 (virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit 100a). The control voltage terminal 177 supplies the control voltage Vctrl4 to the switching element 173 and the switching element 174.

第4の高周波スイッチ回路170において、容量性素子171及び容量性素子172の容量値を8×C1(C1の8倍)とする。容量性素子171及び容量性素子172は、同一の素子値を有する。また、スイッチング素子173及びスイッチング素子174のゲート幅Wgを8×Wg1(Wg1の8倍)とする。スイッチング素子173及びスイッチング素子174は、同一の素子値を有する。   In the fourth high-frequency switch circuit 170, the capacitance values of the capacitive element 171 and the capacitive element 172 are 8 × C1 (8 times C1). The capacitive element 171 and the capacitive element 172 have the same element value. In addition, the gate width Wg of the switching element 173 and the switching element 174 is 8 × Wg1 (8 times Wg1). The switching element 173 and the switching element 174 have the same element value.

以上のように構成された差動電圧制御発振器200は、差動電圧制御発振器100と同様に動作する。ただし、差動電圧制御発振器200では、並列共振回路100aの容量を決定する際に、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670のオン又はオフの組み合わせにより可変範囲がさらに広く設定される点が異なる。   The differential voltage controlled oscillator 200 configured as described above operates in the same manner as the differential voltage controlled oscillator 100. However, in the differential voltage controlled oscillator 200, when determining the capacity of the parallel resonant circuit 100a, the variable range is further widened by the combination of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 being turned on or off. Different points are set.

すなわち、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670において、各容量性素子の容量とスイッチング素子のゲート幅がそれぞれ異なる値を有しているから、各高周波スイッチ回路のスイッチングの組み合わせは、16通り(2×2×2×2通り)となる。この結果、発振周波数を16種類の異なる範囲に対して切換えることができる。つまり、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670の内、任意の一つの高周波スイッチ回路全体の容量値と、別の高周波スイッチ回路全体の容量値とを異なるものとすることによって、発振周波数を最大限にシフトさせることができる。   That is, in the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670, the capacitance of each capacitive element and the gate width of the switching element have different values. There are 16 combinations (2 × 2 × 2 × 2). As a result, the oscillation frequency can be switched for 16 different ranges. That is, among the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, 670, the capacitance value of any one high-frequency switch circuit is different from the capacitance value of another high-frequency switch circuit. Thus, the oscillation frequency can be shifted to the maximum.

したがって、差動電圧制御発振器200は、図17で示した従来の差動電圧制御発振器600と等しい発振周波数特性を持つ。   Therefore, the differential voltage controlled oscillator 200 has an oscillation frequency characteristic equal to that of the conventional differential voltage controlled oscillator 600 shown in FIG.

また、差動電圧制御発振器200は、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670のいずれにおいても、差動信号の仮想接地点の内側に挿入した各抵抗性素子が高周波信号減少部として機能するので、各スイッチング素子がオフ状態にある場合でもゲート端子(スイッチング制御端子)から制御電圧端子147に流れる高周波信号を小さくすることができる。   Further, in any of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670, the differential voltage control oscillator 200 is configured such that each resistive element inserted inside the virtual ground point of the differential signal is a high-frequency signal. Since it functions as a reduction unit, the high-frequency signal flowing from the gate terminal (switching control terminal) to the control voltage terminal 147 can be reduced even when each switching element is in the OFF state.

図8は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路を複数備えた差動電圧制御発振器200の位相雑音特性を示すグラフである。図8において、横軸は制御電圧Vtを、縦軸は位相雑音を示している   FIG. 8 is a graph showing the phase noise characteristics of the differential voltage controlled oscillator 200 including a plurality of high-frequency switch circuits according to the first embodiment. In FIG. 8, the horizontal axis represents the control voltage Vt, and the vertical axis represents the phase noise.

図8において、グラフ中の実線は、各高周波スイッチ回路のスイッチング素子がすべてオフのときの位相雑音特性を示す。また、グラフ中の点線は、比較のため抵抗性素子をすべて除去した回路(図17で説明した差動電圧制御発振器600)のスイッチング素子がすべてオフのときの位相雑音特性に対応している。   In FIG. 8, the solid line in the graph shows the phase noise characteristics when all the switching elements of each high-frequency switch circuit are off. Also, the dotted line in the graph corresponds to the phase noise characteristic when all the switching elements of the circuit (the differential voltage controlled oscillator 600 described with reference to FIG. 17) from which all the resistive elements are removed are turned off for comparison.

図8において、従来の抵抗性素子がない場合(点線)と比較して、差動電圧制御発振器200(実線)は、位相雑音特性が2dB程度改善している。これは、スイッチング素子がオフである場合の第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670のQ値が改善されたことに起因する。   In FIG. 8, the phase noise characteristic of the differential voltage controlled oscillator 200 (solid line) is improved by about 2 dB compared to the case where there is no conventional resistive element (dotted line). This is because the Q values of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 when the switching element is off are improved.

図9は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路を複数備えた差動電圧制御発振器200の位相雑音特性を示すグラフである。図9において、横軸は制御電圧Vtを、縦軸は位相雑音を示している。   FIG. 9 is a graph showing the phase noise characteristics of the differential voltage controlled oscillator 200 including a plurality of high-frequency switch circuits according to the first embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the control voltage Vt, and the vertical axis indicates the phase noise.

図9において、グラフ中の実線は、各高周波スイッチ回路のスイッチング素子がすべてオン状態のときの位相雑音特性を示す。また、抵抗性素子をすべて除去した回路(図17で説明した差動電圧制御発振器600)のスイッチング素子がすべてオンのときの位相雑音特性も、このグラフとほぼ一致する。   In FIG. 9, the solid line in the graph shows the phase noise characteristics when all the switching elements of each high-frequency switch circuit are in the ON state. In addition, the phase noise characteristics when all the switching elements of the circuit (the differential voltage control oscillator 600 described with reference to FIG. 17) from which all the resistive elements are removed are substantially the same as this graph.

スイッチング素子がオンである場合は、位相雑音特性は抵抗性素子の有無によって変化しない。すなわち、抵抗性素子を配置することにより、スイッチング素子がオンである場合の位相雑音特性に影響を与えることなく、スイッチング素子がオフである場合の位相雑音特性が改善されている。   When the switching element is on, the phase noise characteristic does not change depending on the presence or absence of the resistive element. That is, by disposing the resistive element, the phase noise characteristic when the switching element is off is improved without affecting the phase noise characteristic when the switching element is on.

このように、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路を複数備えた差動電圧制御発振器200は、従来の差動電圧制御発振器600より、各高周波スイッチ回路がオフ状態の場合の位相雑音特性が良好である。一方、差動電圧制御発振器200は、各高周波スイッチ回路がオン状態の場合でも従来の差動電圧制御発振器600と等しい位相雑音特性を備えている。   As described above, the differential voltage controlled oscillator 200 including a plurality of the high frequency switch circuits according to the first embodiment has a phase noise characteristic when each high frequency switch circuit is in an OFF state, as compared with the conventional differential voltage controlled oscillator 600. It is good. On the other hand, the differential voltage controlled oscillator 200 has a phase noise characteristic equal to that of the conventional differential voltage controlled oscillator 600 even when each high frequency switch circuit is in an ON state.

差動電圧制御発振器200は、各高周波スイッチ回路が高周波信号減少部を含んでいるため、従来より位相雑音特性が良好となり、従来と同様の広い周波数範囲で発振周波数を変化させることが可能である。   In the differential voltage controlled oscillator 200, each high-frequency switch circuit includes a high-frequency signal reduction unit, so that the phase noise characteristic is better than before and the oscillation frequency can be changed in the same wide frequency range as before. .

なお、上記の例では、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670の容量性素子の容量及びスイッチング素子のゲート幅をすべて変化させたが、これに限られない。   In the above example, the capacities of the capacitive elements of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 and the gate width of the switching elements are all changed, but the present invention is not limited to this.

上記の例では、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670の容量性素子の容量及びスイッチング素子のゲート幅の比率を、第1の高周波スイッチ回路140を基準として、1:2:4:8に設定することにより、発振周波数を16種類の異なる範囲に対して切換えている。   In the above example, the ratios of the capacitances of the capacitive elements of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 and the gate width of the switching elements are set to 1: By setting 2: 4: 8, the oscillation frequency is switched to 16 different ranges.

これに対して、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670の容量性素子の容量及びスイッチング素子のゲート幅の比率を、第1の高周波スイッチ回路140を基準として、1:1:1:1に設定することにより、発振周波数を5種類の異なる範囲に対して切換えることができる。   On the other hand, the ratio of the capacitances of the capacitive elements of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 and the gate width of the switching elements is 1: By setting to 1: 1: 1, the oscillation frequency can be switched for five different ranges.

また、第1〜第4の高周波スイッチ回路640,650,660,670の容量性素子の容量及びスイッチング素子のゲート幅の比率を、第1の高周波スイッチ回路140を基準として、1:1:2:2に設定することにより、発振周波数を7種類の異なる範囲に対して切換えることができる。   Further, the ratio of the capacitances of the capacitive elements of the first to fourth high-frequency switch circuits 640, 650, 660, and 670 and the gate width of the switching elements is 1: 1: 2 with respect to the first high-frequency switch circuit 140. : By setting to 2, the oscillation frequency can be switched for seven different ranges.

なお、上記の例では、高周波スイッチ回路を4組で構成したが、これに限られない。例えば更に広い周波数可変範囲が必要であれば、高周波スイッチ回路を5組以上で構成してもよい。または、高周波スイッチ回路を3組以下として周波数の可変範囲を狭くしてもよい。   In the above example, four high-frequency switch circuits are configured, but the present invention is not limited to this. For example, if a wider frequency variable range is required, five or more high-frequency switch circuits may be configured. Alternatively, the frequency variable range may be narrowed by using three or less high-frequency switch circuits.

図10は、図17に示す従来の差動電圧制御発振器において、スイッチを全てオフにした場合に、電流源103の電流値を変化させた場合の位相雑音特性を示す図である。図10では、図8に示す点線(抵抗無し)における制御電圧Vtを0Vとして、電流源103の電流値を変化させている。図10には、図8に示す実線(抵抗有り)における制御電圧Vtを0Vとしたときの位相雑音(−160.5dBc/Hz)が黒丸でプロットされている。黒丸における消費電流は、6mAである。従来の差動電圧制御発振器において、6mAの消費電流である場合、白丸のプロットのように、−158.5dBc/Hzの位相雑音となる。従来の差動電圧制御発振器において、黒丸における位相雑音と同じ位相雑音を得るためには、菱形のプロットのように、消費電流を8mAまで上げなければならない。以上のことから、本発明の差動電圧制御発振器は、従来に比べ、少ない消費電流で位相雑音特性を向上させることが分かる。   FIG. 10 is a diagram showing phase noise characteristics when the current value of the current source 103 is changed when all the switches are turned off in the conventional differential voltage controlled oscillator shown in FIG. In FIG. 10, the current value of the current source 103 is changed by setting the control voltage Vt in the dotted line (without resistance) shown in FIG. 8 to 0V. In FIG. 10, the phase noise (−160.5 dBc / Hz) when the control voltage Vt in the solid line (with resistance) shown in FIG. 8 is 0 V is plotted with black circles. The current consumption in the black circle is 6 mA. In the conventional differential voltage controlled oscillator, when the current consumption is 6 mA, the phase noise is -158.5 dBc / Hz as indicated by the white circle plot. In the conventional differential voltage controlled oscillator, in order to obtain the same phase noise as that in the black circle, the current consumption must be increased to 8 mA as shown by the rhombus plot. From the above, it can be seen that the differential voltage controlled oscillator of the present invention improves the phase noise characteristics with less current consumption than the conventional one.

(第2の実施形態)
図11は、第2の実施形態に係る高周波スイッチ回路240の回路図である。図11において、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a circuit diagram of the high-frequency switch circuit 240 according to the second embodiment. In FIG. 11, the same components as those of the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第2の実施形態の高周波スイッチ回路240は、第1の実施形態の高周波スイッチ回路140と比較して、抵抗性素子145及び抵抗性素子146との接続点と制御電圧端子147の間に、抵抗性素子241が配置されている点のみが異なり他の構成はすべて同一である。このように、第2の実施形態の高周波スイッチ回路240には、仮想接地点と制御電圧端子147との間にインピーダンス素子が挿入されている。   Compared with the high frequency switch circuit 140 of the first embodiment, the high frequency switch circuit 240 of the second embodiment has a resistance between the connection point of the resistive element 145 and the resistive element 146 and the control voltage terminal 147. The only difference is that the conductive element 241 is arranged, and the other configurations are all the same. As described above, in the high-frequency switch circuit 240 according to the second embodiment, the impedance element is inserted between the virtual ground point and the control voltage terminal 147.

高周波スイッチ回路240は、抵抗性素子145と抵抗性素子146と抵抗性素子241とが高周波信号減少部として機能する。抵抗性素子241は、第3の高周波信号減少部として、スイッチング素子143及び144のドレイン(導通端子)からスイッチング素子143及び144のゲート(スイッチング制御端子)へ流れる高周波信号を減少させる働きをする。プロセスばらつきや温度特性によって、差動回路のバランス度がずれた場合、抵抗性素子145,146,241の接続点は、完全には仮想接地点とならない場合がある。このような場合、制御電圧端子に高周波信号が流れてしまう。しかし、第2の実施形態では、抵抗性素子241が高周波信号減少部として働くので、制御電圧端子に高周波信号が流れにくくなる。したがって、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフの状態であったとしても、高周波スイッチ回路240のQ値を改善することができる。   In the high-frequency switch circuit 240, the resistive element 145, the resistive element 146, and the resistive element 241 function as a high-frequency signal reducing unit. The resistive element 241 functions as a third high-frequency signal reducing unit to reduce high-frequency signals flowing from the drains (conduction terminals) of the switching elements 143 and 144 to the gates (switching control terminals) of the switching elements 143 and 144. When the balance of the differential circuit is shifted due to process variations and temperature characteristics, the connection points of the resistive elements 145, 146, and 241 may not be completely virtual ground points. In such a case, a high frequency signal flows to the control voltage terminal. However, in the second embodiment, since the resistive element 241 functions as a high frequency signal reducing unit, it is difficult for a high frequency signal to flow to the control voltage terminal. Therefore, even if the switching element 143 and the switching element 144 are in an off state, the Q value of the high-frequency switch circuit 240 can be improved.

また、第1の実施形態の高周波スイッチ回路140の換わりに、高周波スイッチ回路240を前述した差動電圧制御発振器100及び差動電圧制御発振器200に適用した場合、スイッチング素子143及びスイッチング素子144から制御電圧端子147へ流れる高周波信号を減少させることができる。したがって、差動電圧制御発振器100及び差動電圧制御発振器200に高周波スイッチ回路240を適用しても、これらの差動電圧制御発振器の良好な位相雑音特性を得ることができる。   Further, when the high-frequency switch circuit 240 is applied to the differential voltage controlled oscillator 100 and the differential voltage controlled oscillator 200 described above instead of the high-frequency switch circuit 140 of the first embodiment, the control is performed from the switching element 143 and the switching element 144. The high frequency signal flowing to the voltage terminal 147 can be reduced. Therefore, even when the high-frequency switch circuit 240 is applied to the differential voltage controlled oscillator 100 and the differential voltage controlled oscillator 200, good phase noise characteristics of these differential voltage controlled oscillators can be obtained.

(第3の実施形態)
図12は、第3の実施形態に係る高周波スイッチ回路340の回路図である。図12において、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路140と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a circuit diagram of the high-frequency switch circuit 340 according to the third embodiment. In FIG. 12, the same components as those of the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第3の実施形態の高周波スイッチ回路340は、第1の実施形態の高周波スイッチ回路140と比較して、抵抗性素子146に相当する素子が存在しない点と、抵抗性素子145及びスイッチング素子144の接続点と制御電圧端子147の間に、抵抗性素子241が配置されている点のみが異なり他の構成はすべて同一である。   The high-frequency switch circuit 340 according to the third embodiment is different from the high-frequency switch circuit 140 according to the first embodiment in that there is no element corresponding to the resistive element 146, and that the resistive element 145 and the switching element 144 are The only difference is that the resistive element 241 is disposed between the connection point and the control voltage terminal 147, and the other configurations are all the same.

高周波スイッチ回路340は、スイッチング素子143に対しては、抵抗性素子145と抵抗性素子241とが高周波信号減少部として機能する。高周波スイッチ回路340において、スイッチング素子144に対しては、抵抗性素子241は、第4の高周波信号減少部として、スイッチング素子44のドレイン(導通端子)からスイッチング素子144のゲート(スイッチング制御端子)へ流れる高周波信号を減少させる働きをする。したがって、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフの状態であったとしても、高周波スイッチ回路340のQ値を改善することができる。   In the high frequency switch circuit 340, the resistive element 145 and the resistive element 241 function as a high frequency signal reducing unit for the switching element 143. In the high-frequency switch circuit 340, the resistive element 241 is the fourth high-frequency signal reducing unit for the switching element 144, from the drain (conduction terminal) of the switching element 44 to the gate (switching control terminal) of the switching element 144. It works to reduce the flowing high frequency signal. Therefore, even if the switching element 143 and the switching element 144 are in an off state, the Q value of the high-frequency switch circuit 340 can be improved.

また、第1の実施形態の高周波スイッチ回路140の換わりに、高周波スイッチ回路340を前述した差動電圧制御発振器100及び差動電圧制御発振器200に適用した場合、スイッチング素子143及びスイッチング素子144から制御電圧端子147へ流れる高周波信号を減少させることができる。したがって、差動電圧制御発振器100及び差動電圧制御発振器200に高周波スイッチ回路340を適用しても、これらの差動電圧制御発振器の良好な位相雑音特性を得ることができる。   Further, when the high-frequency switch circuit 340 is applied to the differential voltage controlled oscillator 100 and the differential voltage controlled oscillator 200 described above instead of the high-frequency switch circuit 140 of the first embodiment, control is performed from the switching element 143 and the switching element 144. The high frequency signal flowing to the voltage terminal 147 can be reduced. Therefore, even if the high-frequency switch circuit 340 is applied to the differential voltage controlled oscillator 100 and the differential voltage controlled oscillator 200, good phase noise characteristics of these differential voltage controlled oscillators can be obtained.

(第4の実施形態)
以上説明した第1〜第3の実施形態では、第1〜第4の高周波信号減少部として抵抗性素子を回路中の所定位置に挿入する例を示した。しかし、第1〜第4の高周波信号減少部は、抵抗性素子やインダクタ素子等のインピーダンス素子であればよい。
(Fourth embodiment)
In the 1st-3rd embodiment demonstrated above, the example which inserts a resistive element in the predetermined position in a circuit as a 1st-4th high frequency signal reduction part was shown. However, the first to fourth high-frequency signal reducing units may be impedance elements such as resistive elements and inductor elements.

図13は、第4の実施形態に係る高周波スイッチ回路440の回路図である。第4の実施形態の高周波スイッチ回路440は、第1の実施形態の高周波スイッチ回路140と比較して、抵抗性素子145の位置にインダクタ441が配置されている点及び、抵抗性素子146の位置にインダクタ442が配置されている点が異なり、他の構成はすべて同一である。   FIG. 13 is a circuit diagram of the high-frequency switch circuit 440 according to the fourth embodiment. The high frequency switch circuit 440 of the fourth embodiment is different from the high frequency switch circuit 140 of the first embodiment in that an inductor 441 is disposed at the position of the resistive element 145 and the position of the resistive element 146. The other components are the same except that the inductor 442 is disposed.

抵抗性素子及びインダクタは、所定の特性値を設定することにより、ともに高周波信号に対して高いインピーダンスを示す素子であるので、高周波信号に対して両者を置換しても回路は同一の動作を行う。例えば、所望の周波数において1kΩの抵抗と等しいインピーダンスを示すインダクタ値を有するインダクタを用いた場合、1kΩの抵抗を用いた場合と同等の効果が得られる。したがって、スイッチング素子143及びスイッチング素子144がオフの状態であったとしても、高周波スイッチ回路440のQ値を改善することができる。   Both the resistive element and the inductor are elements that exhibit high impedance with respect to the high-frequency signal by setting predetermined characteristic values. Therefore, the circuit performs the same operation even if both are replaced with respect to the high-frequency signal. . For example, when an inductor having an inductor value showing an impedance equal to a 1 kΩ resistor at a desired frequency is used, the same effect as when a 1 kΩ resistor is used can be obtained. Therefore, even if the switching element 143 and the switching element 144 are in an off state, the Q value of the high-frequency switch circuit 440 can be improved.

また、第1の実施形態の高周波スイッチ回路140の換わりに、高周波スイッチ回路440を前述した差動電圧制御発振器100及び差動電圧制御発振器200に適用した場合、スイッチング素子143及びスイッチング素子144から制御電圧端子147へ流れる高周波信号を減少させることができる。したがって、差動電圧制御発振器100及び差動電圧制御発振器200に高周波スイッチ回路440を適用しても、これらの差動電圧制御発振器の良好な位相雑音特性を得ることができる。   Further, when the high-frequency switch circuit 440 is applied to the differential voltage controlled oscillator 100 and the differential voltage controlled oscillator 200 described above instead of the high-frequency switch circuit 140 of the first embodiment, control is performed from the switching element 143 and the switching element 144. The high frequency signal flowing to the voltage terminal 147 can be reduced. Therefore, even when the high-frequency switch circuit 440 is applied to the differential voltage controlled oscillator 100 and the differential voltage controlled oscillator 200, good phase noise characteristics of these differential voltage controlled oscillators can be obtained.

同様に前述の第2〜第3の実施形態においても、高周波信号減少部として配置した抵抗性素子を第4の実施形態のように高周波信号に対して抵抗性素子と同等のインピーダンスを有するインダクタに置換してよい。この場合においても、抵抗性素子の場合と同等の動作を行う。また、回路中に抵抗性素子とインダクタを組み合わせ使用してもよい。   Similarly, in the above-described second to third embodiments, the resistive element arranged as the high-frequency signal reducing unit is changed to an inductor having an impedance equivalent to that of the resistive element with respect to the high-frequency signal as in the fourth embodiment. May be replaced. In this case, the same operation as that of the resistive element is performed. Further, a resistive element and an inductor may be used in combination in the circuit.

(第5の実施形態)
以上説明した第1〜第4の実施形態は、第1〜第4の高周波信号減少部として高周波信号に対して高いインピーダンスを示す素子を回路中の所定位置に挿入したが、回路自体のインピーダンスを変更することにより、同等の作用を行わせることが可能である。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments described above, an element showing high impedance with respect to a high-frequency signal is inserted as a first to fourth high-frequency signal reducing unit at a predetermined position in the circuit. By changing, it is possible to perform an equivalent action.

具体的には、図6において説明したICの具体的なレイアウトにおいて、ゲート引き出し線205を、制御電圧Vctrl1に影響を与えない範囲で細線化し、高周波信号に対して高インピーダンスとなるようにする。このようにゲート引き出し線を細線化することにより、ゲート引き出し線をインダクタとして機能させることができ、新たな素子を追加する必要がなくなる。したがって、ICを製造する際の生産性とコストダウンをはかることができる。また、ICのレイアウトも容易になる。インダクタは、ゲート引き出し線以外の配線によって構成されてもよい。   Specifically, in the specific layout of the IC described with reference to FIG. 6, the gate lead-out line 205 is thinned so as not to affect the control voltage Vctrl1 so as to have a high impedance with respect to the high-frequency signal. By thinning the gate lead line in this way, the gate lead line can function as an inductor, and there is no need to add a new element. Therefore, productivity and cost reduction when manufacturing an IC can be achieved. Also, IC layout is facilitated. The inductor may be configured by wiring other than the gate lead line.

(第6の実施形態)
図14は、第6の実施形態に係る高周波スイッチ回路740を備える整合回路700の回路図である。第6の実施形態の高周波スイッチ回路740は、差動高周波回路750の出力部に接続される整合回路の一部である。
(Sixth embodiment)
FIG. 14 is a circuit diagram of a matching circuit 700 including the high-frequency switch circuit 740 according to the sixth embodiment. The high frequency switch circuit 740 of the sixth embodiment is a part of a matching circuit connected to the output unit of the differential high frequency circuit 750.

図14に示す整合回路700は、差動高周波回路750の出力側に接続されている。差動高周波回路750は、2個の出力を持ちそれぞれが整合回路700に接続される。   A matching circuit 700 shown in FIG. 14 is connected to the output side of the differential high-frequency circuit 750. The differential high frequency circuit 750 has two outputs, and each is connected to the matching circuit 700.

整合回路700は、出力端子701と、出力端子702と、インダクタ703と、インダクタ704と、高周波スイッチ回路740とを含む。差動高周波回路750の一方の出力は、インダクタ703の一方端に接続される。インダクタ703の他方端は、出力端子701に接続される。差動高周波回路750の他方の出力は、インダクタ704の一方端に接続される。インダクタ704の他方端は、出力端子702に接続される。インダクタ703の素子値とインダクタ704の素子値とは、同一である。   The matching circuit 700 includes an output terminal 701, an output terminal 702, an inductor 703, an inductor 704, and a high frequency switch circuit 740. One output of the differential high-frequency circuit 750 is connected to one end of the inductor 703. The other end of the inductor 703 is connected to the output terminal 701. The other output of the differential high-frequency circuit 750 is connected to one end of the inductor 704. The other end of the inductor 704 is connected to the output terminal 702. The element value of the inductor 703 and the element value of the inductor 704 are the same.

高周波スイッチ回路740は、容量性素子741と、スイッチング素子743と、抵抗性素子745とからなる差動の直列回路と、容量性素子742と、スイッチング素子744と、抵抗性素子746とからなる直列回路との差動の直列回路対を含む。容量性素子741の素子値と容量性素子742の素子値とは、同一である。スイッチング素子743の素子値とスイッチング素子744の素子値とは、同一である。抵抗性素子745の素子値と抵抗性素子746の素子値とは、同一である。   The high-frequency switch circuit 740 includes a differential series circuit composed of a capacitive element 741, a switching element 743, and a resistive element 745, a series composed of a capacitive element 742, a switching element 744, and a resistive element 746. Includes a differential series circuit pair with the circuit. The element value of the capacitive element 741 and the element value of the capacitive element 742 are the same. The element value of the switching element 743 and the element value of the switching element 744 are the same. The element value of the resistive element 745 and the element value of the resistive element 746 are the same.

スイッチング素子743及びスイッチング素子744は、ともに電界効果トランジスタである。スイッチング素子743及びスイッチング素子744は、ドレインdと、ゲートgと、ソースsとを含む。   The switching element 743 and the switching element 744 are both field effect transistors. The switching element 743 and the switching element 744 include a drain d, a gate g, and a source s.

容量性素子741及び容量性素子742は、MIM容量素子である。容量性素子741の一方端は、スイッチング素子743のドレインd(導通端子)に接続される。容量性素子742の一方端は、スイッチング素子744のドレインd(導通端子)に接続される。容量性素子741の他方端は、インダクタ703と出力端子701との間に接続される。容量性素子742の他方端は、インダクタ704と出力端子702との間に接続される。   The capacitive element 741 and the capacitive element 742 are MIM capacitive elements. One end of the capacitive element 741 is connected to the drain d (conduction terminal) of the switching element 743. One end of the capacitive element 742 is connected to the drain d (conduction terminal) of the switching element 744. The other end of the capacitive element 741 is connected between the inductor 703 and the output terminal 701. The other end of the capacitive element 742 is connected between the inductor 704 and the output terminal 702.

スイッチング素子743のゲート端子g(スイッチング制御端子)は、抵抗性素子745の一方端と接続される。スイッチング素子744のゲート端子(スイッチング制御端子)は、抵抗性素子746の一方端と接続される。スイッチング素子743及びスイッチング素子744のソースsは、ともにグラウンドに接続されている。   A gate terminal g (switching control terminal) of the switching element 743 is connected to one end of the resistive element 745. A gate terminal (switching control terminal) of the switching element 744 is connected to one end of the resistive element 746. The sources s of the switching element 743 and the switching element 744 are both connected to the ground.

抵抗性素子745の他方端は、抵抗性素子746の他方端と接続される。抵抗性素子745と抵抗性素子746とが接続されることにより、2つの直列回路対が接続される。   The other end of resistive element 745 is connected to the other end of resistive element 746. By connecting the resistive element 745 and the resistive element 746, two series circuit pairs are connected.

制御電圧端子747は、整合回路700内での差動信号の仮想接地点である抵抗性素子745及び抵抗性素子746の接続点に接続される。制御電圧端子747は、スイッチング素子743及びスイッチング素子744に制御電圧Vctrlを供給する。   The control voltage terminal 747 is connected to a connection point between the resistive element 745 and the resistive element 746 that is a virtual ground point of the differential signal in the matching circuit 700. The control voltage terminal 747 supplies the control voltage Vctrl to the switching element 743 and the switching element 744.

以上の構成により、差動高周波回路750から出力される高周波信号は、整合回路700の負荷インピーダンスにより最適化されて、出力端子701及び出力端子702から出力される。この結果、出力側に接続される他の回路と整合をとることができる。   With the above configuration, the high frequency signal output from the differential high frequency circuit 750 is optimized by the load impedance of the matching circuit 700 and output from the output terminal 701 and the output terminal 702. As a result, matching can be achieved with other circuits connected to the output side.

整合回路700の負荷インピーダンスは、インダクタ703及びインダクタ704と、容量性素子741及び容量性素子742とにより決定される。   The load impedance of matching circuit 700 is determined by inductor 703 and inductor 704, and capacitive element 741 and capacitive element 742.

高周波スイッチ回路740がオン状態の場合、スイッチング素子743及びスイッチング素子744がアクティブとなり導通する。このため、負荷インピーダンスは、インダクタ703及び容量性素子741と、インダクタ704及び容量性素子742とにより決定される。   When the high-frequency switch circuit 740 is in the on state, the switching element 743 and the switching element 744 are activated and become conductive. Therefore, the load impedance is determined by the inductor 703 and the capacitive element 741, and the inductor 704 and the capacitive element 742.

高周波スイッチ回路740がオフ状態の場合、スイッチング素子743及びスイッチング素子744は遮断される。このため、負荷インピーダンスは、インダクタ703と、インダクタ704とにより決定される。   When the high-frequency switch circuit 740 is in the off state, the switching element 743 and the switching element 744 are cut off. Therefore, the load impedance is determined by the inductor 703 and the inductor 704.

このように、整合回路700は、負荷インピーダンスを可変にしているので、広い周波数範囲に対して整合をとることができる。   As described above, since the matching circuit 700 makes the load impedance variable, matching can be achieved over a wide frequency range.

また、制御電圧端子747とスイッチング素子743のゲート端子(スイッチング制御端子)との間に抵抗性素子745が接続され、制御電圧端子747とスイッチング素子744のゲート端子(スイッチング制御端子)との間に抵抗性素子746が接続されている。また、スイッチング素子743のゲートgとスイッチング素子744のゲートgとは、抵抗性素子745及び抵抗性素子746が接続されている。したがって、スイッチング素子743とスイッチング素子744とのそれぞれのゲート端子(スイッチング制御端子)から制御電圧端子747を見た場合、インピーダンスが高くなっているので、各ゲート端子(スイッチング制御端子)間は高周波信号ではほぼ分離されている。   Further, a resistive element 745 is connected between the control voltage terminal 747 and the gate terminal (switching control terminal) of the switching element 743, and between the control voltage terminal 747 and the gate terminal (switching control terminal) of the switching element 744. A resistive element 746 is connected. The resistive element 745 and the resistive element 746 are connected to the gate g of the switching element 743 and the gate g of the switching element 744. Therefore, when the control voltage terminal 747 is viewed from the respective gate terminals (switching control terminals) of the switching element 743 and the switching element 744, the impedance is high, so that a high-frequency signal is generated between each gate terminal (switching control terminal). Is almost separated.

このため、スイッチング素子743及びスイッチング素子744がオフ状態の場合、差動高周波回路750の出力側からの高周波信号は、差動電圧制御発振器100の例で説明したように、スイッチング素子743及びスイッチング素子744のゲートgから制御電圧端子747に流れないので、ゲート抵抗を介して損失されない。このため、オフ状態の場合の高周波スイッチ回路740のQ値は劣化しない。   Therefore, when the switching element 743 and the switching element 744 are in the OFF state, the high-frequency signal from the output side of the differential high-frequency circuit 750 is the switching element 743 and the switching element as described in the example of the differential voltage control oscillator 100. Since it does not flow from the gate g of 744 to the control voltage terminal 747, it is not lost through the gate resistance. For this reason, the Q value of the high frequency switch circuit 740 in the off state does not deteriorate.

このように、高周波スイッチ回路を整合回路の一部に適用した場合も、スイッチング素子743と制御電圧端子747との間に第1の高周波信号減少部である抵抗性素子745と、スイッチング素子744と制御電圧端子747との間に第2の高周波信号減少部である抵抗性素子746とを設けることによりスイッチング素子がオフの場合のQ値が良好に維持されるので、低損失の整合回路を実現することができる。   As described above, even when the high-frequency switch circuit is applied to a part of the matching circuit, the resistive element 745, which is the first high-frequency signal reducing unit, between the switching element 743 and the control voltage terminal 747, the switching element 744, By providing a resistive element 746, which is a second high-frequency signal reducing unit, between the control voltage terminal 747 and the switching element is turned off, the Q value is maintained satisfactorily, thereby realizing a low-loss matching circuit. can do.

なお、第6の実施形態では、差動高周波回路の出力側の整合回路の例を示したが、入力側の整合回路に高周波スイッチ回路を用いてもよい。また、整合回路の回路構成は、第6の実施形態に示した構成でなくてもよい。例えば、インダクタの代わりに容量性素子を用いてもよいし、高周波スイッチ回路740に並列に容量性素子やインダクタを用いてもよい。   In the sixth embodiment, an example of the matching circuit on the output side of the differential high-frequency circuit is shown, but a high-frequency switch circuit may be used for the matching circuit on the input side. In addition, the circuit configuration of the matching circuit may not be the configuration shown in the sixth embodiment. For example, a capacitive element may be used instead of the inductor, or a capacitive element or an inductor may be used in parallel with the high-frequency switch circuit 740.

さらに、第2〜第5の実施形態で説明した高周波スイッチ回路を用いて整合回路を構成してもよい。   Furthermore, you may comprise a matching circuit using the high frequency switch circuit demonstrated in the 2nd-5th embodiment.

なお、上記第1〜第6の実施形態において、差動ペアを構成するための内部素子の素子値は、互いに同一であるとした。しかし、本発明は、素子値が完全で同一でない場合も包含している。素子値が完全で同一でないために、差動のバランス度がずれたとしても、高周波信号減少部を設けることによって、スイッチング素子の導通端子からスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させることができ、結果、位相雑音特性を向上させることができる。   In the first to sixth embodiments, the element values of the internal elements for configuring the differential pair are the same as each other. However, the present invention also includes a case where the element values are complete and not the same. Since the element values are not completely the same, even if the differential balance is deviated, by providing a high-frequency signal reduction unit, it is possible to reduce the high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the switching element to the switching control terminal, As a result, phase noise characteristics can be improved.

(その他の実施形態)
なお、以上説明した各実施形態の高周波スイッチ回路では、容量性素子がMIM(METAL−INSULATOR−METAL)容量素子であったがこれに限られない。例えば、容量性素子としてはMOS(METAL−OXIDE−SEMICONDUCTOR)容量素子を採用することができる。
(Other embodiments)
In the high-frequency switch circuit of each embodiment described above, the capacitive element is an MIM (METAL-INSULATOR-METAL) capacitive element, but is not limited thereto. For example, a MOS (METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR) capacitive element can be adopted as the capacitive element.

また、以上までの説明では、負性抵抗回路130を構成するトランジスタ131、132としてnMOSタイプのトランジスタを用いているが、pMOSタイプのトランジスタを用いてもよい。この場合、例えば、インダクタ111とインダクタ112との間は、電源端子101が接続されるのではなくグラウンドが接続され、電流源103のトランジスタ131、132のソースに接続されない他方の端子はグラウンドに接続されるのではなく、電源端子101に接続されてもよい。   In the above description, nMOS type transistors are used as the transistors 131 and 132 constituting the negative resistance circuit 130. However, pMOS type transistors may be used. In this case, for example, the power source terminal 101 is not connected to the inductor 111 and the inductor 112 but the ground is connected, and the other terminal not connected to the sources of the transistors 131 and 132 of the current source 103 is connected to the ground. Instead, the power supply terminal 101 may be connected.

また、以上までの説明では、負性抵抗回路130を構成するトランジスタ131、132としてMOSトランジスタを用いているが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。   In the above description, MOS transistors are used as the transistors 131 and 132 constituting the negative resistance circuit 130, but bipolar transistors may be used.

また、以上説明においては、第1〜第5の実施形態の高周波スイッチ回路及び差動電圧制御発振器を、携帯電話装置のGSM方式やPDC方式に使用される800MHz〜5GHz域の周波数帯に適用した例を示したが、これに限られない。さらに、30GHz以上のミリ波領域の高周波にも適用することも可能である。   In the above description, the high-frequency switch circuit and the differential voltage controlled oscillator according to the first to fifth embodiments are applied to a frequency band of 800 MHz to 5 GHz used for the GSM system and the PDC system of the mobile phone device. An example is shown, but the present invention is not limited to this. Further, it can be applied to a high frequency in the millimeter wave region of 30 GHz or more.

また、第1〜第5の実施形態の高周波スイッチ回路及び差動電圧制御発振器を携帯電話装置のGSM方式やPDC方式に使用される800MHz〜5GHz域の周波数帯に適用した例を示したが、ほぼ同一の周波数帯が使用される無線LAN(Local Area Network)システムにおいて用いられる接続装置に適用することも可能である。   Moreover, although the high-frequency switch circuit and the differential voltage control oscillator of the first to fifth embodiments are applied to a frequency band of 800 MHz to 5 GHz used for the GSM method and the PDC method of the mobile phone device, The present invention can also be applied to a connection device used in a wireless LAN (Local Area Network) system in which substantially the same frequency band is used.

なお、上記実施形態では、スイッチング素子として、電界効果トランジスタを用いることとしたが、電界効果トランジスタと同様の効果が得られるスイッチング素子であれば、これに限られるものではない。この場合、スイッチング素子のスイッチング制御端子とは、スイッチング素子のオンオフを制御するための端子のことをいう。スイッチング素子の導通端子とは、スイッチング素子に流れる信号を入出力するための端子のことをいう。   In the above embodiment, the field effect transistor is used as the switching element. However, the switching element is not limited to this as long as the same effect as the field effect transistor can be obtained. In this case, the switching control terminal of the switching element refers to a terminal for controlling on / off of the switching element. The conduction terminal of the switching element refers to a terminal for inputting / outputting a signal flowing through the switching element.

図15は、本発明の差動電圧制御発振器を具備するPLL回路300の機能的構成を示すブロック図である。図15に示すように、差動電圧制御発振器は、主に、PLL回路で用いられる。図15において、PLL回路300は、位相比較器301と、ループフィルタ302と、差動電圧制御発振器303と、分周器304とを備える。PLL回路は、所望とされる周波数に発振周波数を固定(ロック)する回路である。差動電圧制御発振器303は、第1〜第6の実施形態に係る差動電圧制御発振器と同様である。位相比較器301は、入力される基準信号の位相と差動電圧制御発振器303の出力信号を分周器304で分周した信号の位相とを比較する。位相比較器301の出力信号は、ループフィルタ302に入力される。ループフィルタ302は、位相比較器301の出力信号を直流成分に変換して、差動電圧制御発振器303に入力する。ループフィルタ302から出力される信号は、差動電圧制御発振器303の制御電圧端子102に制御電圧Vtとして入力される。これによって、差動電圧制御発振器303からは、所望の周波数が出力されることとなる。したがって、良好な位相雑音特性を有するPLL回路が提供されることとなる。   FIG. 15 is a block diagram showing a functional configuration of a PLL circuit 300 including the differential voltage controlled oscillator of the present invention. As shown in FIG. 15, the differential voltage controlled oscillator is mainly used in a PLL circuit. In FIG. 15, the PLL circuit 300 includes a phase comparator 301, a loop filter 302, a differential voltage control oscillator 303, and a frequency divider 304. The PLL circuit is a circuit that fixes (locks) the oscillation frequency to a desired frequency. The differential voltage controlled oscillator 303 is the same as the differential voltage controlled oscillator according to the first to sixth embodiments. The phase comparator 301 compares the phase of the input reference signal with the phase of the signal obtained by dividing the output signal of the differential voltage controlled oscillator 303 by the frequency divider 304. The output signal of the phase comparator 301 is input to the loop filter 302. The loop filter 302 converts the output signal of the phase comparator 301 into a direct current component and inputs it to the differential voltage controlled oscillator 303. A signal output from the loop filter 302 is input to the control voltage terminal 102 of the differential voltage controlled oscillator 303 as the control voltage Vt. As a result, a desired frequency is output from the differential voltage controlled oscillator 303. Therefore, a PLL circuit having good phase noise characteristics is provided.

図16は、本発明の差動電圧制御発振器を具備する無線通信機器400の機能的構成を示すブロック図である。図16において、無線通信機器400は、アンテナ401と、電力増幅器402と、変調器403と、スイッチ404と、低雑音増幅器405と、復調器406と、PLL回路407とを備える。無線通信機器400において、無線信号を送信する場合、変調器403は、PLL回路407から出力される所望の高周波信号をベースバンド変調信号で変調して出力する。変調器403から出力される高周波変調信号は、電力増幅器402によって増幅され、スイッチ404を介してアンテナ401から放射される。無線信号を受信する場合、アンテナ401から受信された高周波変調信号は、スイッチ404を介して低雑音増幅器405に入力されて増幅され、復調器406に入力される。復調器406は、PLL回路407から出力される高周波信号によって、入力された高周波変調信号をベースバンド変調信号に復調する。PLL回路407は、図15に示したように、本発明の差動電圧制御発振器を具備する。したがって、良好な雑音特性を有する無線通信機器が提供されることとなる。   FIG. 16 is a block diagram illustrating a functional configuration of a wireless communication device 400 including the differential voltage controlled oscillator according to the present invention. In FIG. 16, the wireless communication device 400 includes an antenna 401, a power amplifier 402, a modulator 403, a switch 404, a low noise amplifier 405, a demodulator 406, and a PLL circuit 407. When transmitting a wireless signal in the wireless communication device 400, the modulator 403 modulates a desired high-frequency signal output from the PLL circuit 407 with a baseband modulation signal and outputs the modulated signal. The high frequency modulation signal output from the modulator 403 is amplified by the power amplifier 402 and radiated from the antenna 401 via the switch 404. When a radio signal is received, the high frequency modulation signal received from the antenna 401 is input to the low noise amplifier 405 via the switch 404 and amplified, and then input to the demodulator 406. The demodulator 406 demodulates the input high frequency modulation signal into a baseband modulation signal using the high frequency signal output from the PLL circuit 407. As shown in FIG. 15, the PLL circuit 407 includes the differential voltage controlled oscillator of the present invention. Therefore, a wireless communication device having good noise characteristics is provided.

以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。   Although the present invention has been described in detail above, the above description is merely illustrative of the present invention in all respects and is not intended to limit the scope thereof. It goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明によれば、携帯電話装置や無線LAN装置などの無線通信機の性能向上を図ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to improve the performance of a wireless communication device such as a mobile phone device or a wireless LAN device.

第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路を備えた差動電圧制御発振器の回路図1 is a circuit diagram of a differential voltage controlled oscillator including a high-frequency switch circuit according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路を備えた差動電圧制御発振器の周波数特性を模式化したグラフThe graph which modeled the frequency characteristic of the differential voltage control oscillator provided with the high frequency switch circuit which concerns on 1st Embodiment 第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路の回路図Circuit diagram of the high-frequency switch circuit according to the first embodiment 第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路のスイッチング素子のゲート幅に対するQ値を示すグラフThe graph which shows Q value with respect to the gate width of the switching element of the high frequency switch circuit which concerns on 1st Embodiment 第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路の抵抗性素子の抵抗値に対するQ値を示すグラフThe graph which shows Q value with respect to the resistance value of the resistive element of the high frequency switch circuit which concerns on 1st Embodiment 第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路をIC上に具体化したときの模式図Schematic diagram when the high-frequency switch circuit according to the first embodiment is embodied on an IC. 第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路を複数備えた差動電圧制御発振器の回路図1 is a circuit diagram of a differential voltage controlled oscillator including a plurality of high-frequency switch circuits according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路を備えた差動電圧制御発振器の位相雑音特性を示すグラフThe graph which shows the phase noise characteristic of the differential voltage control oscillator provided with the high frequency switch circuit which concerns on 1st Embodiment 第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路を備えた差動電圧制御発振器の位相雑音特性を示すグラフThe graph which shows the phase noise characteristic of the differential voltage control oscillator provided with the high frequency switch circuit which concerns on 1st Embodiment 図17に示す従来の差動電圧制御発振器において、スイッチを全てオフにした場合に、電流源103の電流値を変化させた場合の位相雑音特性を示す図FIG. 17 is a diagram showing phase noise characteristics when the current value of the current source 103 is changed when all the switches are turned off in the conventional differential voltage controlled oscillator shown in FIG. 第2の実施形態に係る高周波スイッチ回路の回路図Circuit diagram of high-frequency switch circuit according to second embodiment 第3の実施形態に係る高周波スイッチ回路の回路図Circuit diagram of high-frequency switch circuit according to third embodiment 第4の実施形態に係る高周波スイッチ回路の回路図Circuit diagram of high-frequency switch circuit according to fourth embodiment 第6の実施形態に係る高周波スイッチ回路を備えた整合回路の回路図The circuit diagram of the matching circuit provided with the high frequency switch circuit concerning a 6th embodiment 本発明の差動電圧制御発振器を具備するPLL回路300の機能的構成を示すブロック図The block diagram which shows the functional structure of the PLL circuit 300 which comprises the differential voltage control oscillator of this invention 本発明の差動電圧制御発振器を具備する無線通信機器400の機能的構成を示すブロック図The block diagram which shows the functional structure of the radio | wireless communication apparatus 400 which comprises the differential voltage control oscillator of this invention. 従来の差動電圧制御発振器を表す回路図Circuit diagram showing a conventional differential voltage controlled oscillator 従来の差動電圧制御発振器の発振周波数特性を示すグラフGraph showing the oscillation frequency characteristics of a conventional differential voltage controlled oscillator 従来の差動電圧制御発振器の位相雑音特性を示すグラフGraph showing phase noise characteristics of a conventional differential voltage controlled oscillator 従来の高周波スイッチ回路のQ値を示すグラフGraph showing Q value of conventional high-frequency switch circuit 従来の高周波スイッチ回路の動作を説明するための回路図Circuit diagram for explaining the operation of a conventional high-frequency switch circuit

符号の説明Explanation of symbols

100、200、303 差動電圧制御発振器
100a 並列共振回路
110 インダクタ回路
120 可変容量回路
130 負性抵抗回路
140、150、160、170、240、340、440、740 高周波スイッチ回路
141、142、151、152、161、162、171、172、741、742 容量性素子
143、144、153、154、163、164、173、174、743、744 スイッチング素子
147、157、167、177、747 制御電圧端子
145、146、155、156、165、166、175、176、241、745、746 抵抗性素子
441、442 インダクタ
700 整合回路
300、407 PLL回路
301 位相比較器
302 ループフィルタ
304 分周器
400 無線通信機器
401 アンテナ
402 電力増幅器
403 変調器
404 スイッチ
405 低雑音増幅器
406 復調器
100, 200, 303 Differential voltage controlled oscillator 100a Parallel resonant circuit 110 Inductor circuit 120 Variable capacitance circuit 130 Negative resistance circuit 140, 150, 160, 170, 240, 340, 440, 740 High frequency switch circuits 141, 142, 151, 152, 161, 162, 171, 172, 741, 742 Capacitive elements 143, 144, 153, 154, 163, 164, 173, 174, 743, 744 Switching elements 147, 157, 167, 177, 747 Control voltage terminal 145 146, 155, 156, 165, 166, 175, 176, 241, 745, 746 Resistive element 441, 442 Inductor 700 Matching circuit 300, 407 PLL circuit 301 Phase comparator 302 Loop filter 304 Frequency divider 400 Wireless communication device 4 1 antenna 402 power amplifier 403 modulator 404 switches 405 low noise amplifier 406 demodulator

Claims (21)

高周波信号を発振するための差動電圧制御発振器であって、
インダクタ回路と、可変容量回路と、高周波スイッチ回路とを並列に接続してなる並列共振回路と、
前記並列共振回路と並列に接続される負性抵抗回路とを備え、
前記高周波スイッチ回路は、
第1のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子に接続される第1の容量性素子と、
第2のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子に接続される第2の容量性素子と、
前記並列共振回路で発生する差動信号の仮想接地点に接続されており、前記第1及び第2のスイッチング制御端子に対して共通の制御電圧を供給するための制御電圧端子と、
前記制御電圧端子と前記第1のスイッチング素子との間に接続されており、前記第1のスイッチング素子の導通端子から前記第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第1の高周波信号減少部と、
前記制御電圧端子と前記第2のスイッチング素子との間に接続されており、前記第2のスイッチング素子の導通端子から前記第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第2の高周波信号減少部とを含む、差動電圧制御発振器。
A differential voltage controlled oscillator for oscillating a high frequency signal,
A parallel resonant circuit formed by connecting an inductor circuit, a variable capacitance circuit, and a high-frequency switch circuit in parallel;
A negative resistance circuit connected in parallel with the parallel resonant circuit,
The high-frequency switch circuit is
A first switching element that is switched according to a control voltage input to the first switching control terminal;
A first capacitive element connected to the first switching element;
A second switching element that is switched according to a control voltage input to the second switching control terminal;
A second capacitive element connected to the second switching element;
A control voltage terminal connected to a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit, for supplying a common control voltage to the first and second switching control terminals;
A first high-frequency signal is connected between the control voltage terminal and the first switching element, and reduces a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the first switching element to the first switching control terminal. A signal reduction section;
A second high frequency signal is connected between the control voltage terminal and the second switching element, and reduces a high frequency signal flowing from the conduction terminal of the second switching element to the second switching control terminal. A differential voltage controlled oscillator including a signal reduction unit.
前記第1の高周波信号減少部は、前記第1のスイッチング素子の導通端子から前記第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号に対して、所望のインピーダンスを有する第1のインピーダンス素子であり、
前記第2の高周波信号減少部は、前記第2のスイッチング素子の導通端子から前記第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号に対して、所望のインピーダンスを有する第2のインピーダンス素子である、請求項1に記載の差動電圧制御発振器。
The first high-frequency signal reducing unit is a first impedance element having a desired impedance with respect to a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the first switching element to the first switching control terminal,
The second high-frequency signal reducing unit is a second impedance element having a desired impedance with respect to a high-frequency signal flowing from a conduction terminal of the second switching element to the second switching control terminal. 2. The differential voltage controlled oscillator according to 1.
前記高周波スイッチ回路は、前記仮想接地点と前記制御電圧端子との間に接続されており、前記第1および第2のスイッチング素子の導通端子から前記第1および第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第3の高周波信号減少部をさらに含む、請求項2に記載の差動電圧制御発振器。   The high-frequency switch circuit is connected between the virtual ground point and the control voltage terminal, and flows from the conduction terminals of the first and second switching elements to the first and second switching control terminals. The differential voltage controlled oscillator according to claim 2, further comprising a third high-frequency signal reducing unit for reducing the signal. 前記第1及び第2のインピーダンス素子は、第1及び第2のスイッチング素子がオフのときのQ値と、第1及び第2のスイッチング素子がオンのときのQ値とを同程度にさせるインピーダンスを有する、請求項2に記載の差動電圧制御発振器。   The first and second impedance elements are impedances that make the Q value when the first and second switching elements are off and the Q value when the first and second switching elements are on the same level. The differential voltage controlled oscillator according to claim 2, comprising: 前記第1及び第2のインピーダンス素子の内、少なくとも一つは、抵抗性素子である、請求項2に記載の差動電圧制御発振器。   3. The differential voltage controlled oscillator according to claim 2, wherein at least one of the first and second impedance elements is a resistive element. 前記第1及び第2のインピーダンス素子の内、少なくとも一つは、インダクタである、請求項2に記載の差動電圧制御発振器。   The differential voltage controlled oscillator according to claim 2, wherein at least one of the first and second impedance elements is an inductor. 前記インダクタは、配線である、請求項6に記載の差動電圧制御発振器。   The differential voltage controlled oscillator according to claim 6, wherein the inductor is a wiring. 前記第3の高周波信号減少部は、第3のインピーダンス素子である、請求項3に記載の差動電圧制御発振器。   The differential voltage controlled oscillator according to claim 3, wherein the third high-frequency signal reducing unit is a third impedance element. 前記第3のインピーダンス素子は、抵抗性素子またはインダクタである、請求項8に記載の差動電圧制御発振器。   The differential voltage controlled oscillator according to claim 8, wherein the third impedance element is a resistive element or an inductor. さらに、前記並列共振回路及び前記負性抵抗回路と並列に接続されており、内部素子の接続関係が前記高周波スイッチ回路と等しい別の高周波スイッチ回路を少なくとも一つ備える、請求項1に記載の差動電圧制御発振器。   2. The difference according to claim 1, further comprising at least one other high-frequency switch circuit connected in parallel with the parallel resonant circuit and the negative resistance circuit, wherein a connection relationship of internal elements is equal to the high-frequency switch circuit. Dynamic voltage controlled oscillator. 任意の一つの前記高周波スイッチ回路全体の容量値と、別の前記高周波スイッチ回路全体の容量値とは、異なっている、請求項10に記載の差動電圧制御発振器。   11. The differential voltage controlled oscillator according to claim 10, wherein a capacitance value of one arbitrary high-frequency switch circuit is different from a capacitance value of another whole high-frequency switch circuit. 前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子は、電界効果トランジスタである、請求項1に記載の差動電圧制御発振器。   The differential voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein the first switching element and the second switching element are field effect transistors. 前記電界効果トランジスタは、ドレイン電極の周囲をゲート電極が取り囲むリング構造である、請求項12に記載の差動電圧制御発振器。   The differential voltage controlled oscillator according to claim 12, wherein the field effect transistor has a ring structure in which a gate electrode surrounds a drain electrode. 前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子は、IC上で交互に櫛状にレイアウトされた電界効果トランジスタである、請求項12に記載の差動電圧制御発振器。   13. The differential voltage controlled oscillator according to claim 12, wherein the first switching element and the second switching element are field effect transistors alternately laid out in a comb shape on an IC. 前記電解効果トランジスタのゲートからの引き出し線は、前記ICの最上位層に配置されている、請求項14に記載の差動電圧制御発振器。   The differential voltage controlled oscillator according to claim 14, wherein a lead-out line from the gate of the field effect transistor is arranged in the uppermost layer of the IC. 前記第1及び第2の高周波信号減少部は、前記電解効果トランジスタのゲートからの引き出し線の近傍に配置されている、請求項14に記載の差動電圧制御発振器。   15. The differential voltage controlled oscillator according to claim 14, wherein the first and second high-frequency signal reducing units are arranged in the vicinity of a lead line from the gate of the field effect transistor. 前記第1及び第2の容量性素子はMIM(Metal−Insulator−Metal)容量素子である、請求項1に記載の差動電圧制御発振器。   2. The differential voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein the first and second capacitive elements are MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitive elements. 前記第1及び第2の容量性素子はMOS(Metal−Oxide−Semiconductor)容量素子である、請求項1に記載の差動電圧制御発振器。   The differential voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein the first and second capacitive elements are MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) capacitive elements. 差動高周波回路に接続され、前記差動高周波回路と前記差動高周波回路に接続されるべき他の回路との間の整合をとる整合回路であって、
前記差動高周波回路と前記他の回路との間に並列に接続される高周波スイッチ回路を備え、
前記高周波スイッチ回路は、前記差動高周波回路と前記他の回路との間を流れる高周波信号に対する負荷インピーダンスを可変にする回路であり、
第1のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子に接続される第1の容量性素子と、
第2のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子に接続される第2の容量性素子と、
前記整合回路内での差動信号の仮想接地点に接続されており、前記第1及び第2のスイッチング制御端子に対して共通の制御電圧を供給するための制御電圧端子と、
前記制御電圧端子と前記第1のスイッチング素子との間に接続されており、前記第1のスイッチング素子の導通端子から前記第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第1の高周波信号減少部と、
前記制御電圧端子と前記第2のスイッチング素子との間に接続されており、前記第2のスイッチング素子の導通端子から第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第2の高周波信号減少部とを含む、整合回路。
A matching circuit that is connected to a differential high-frequency circuit and that performs matching between the differential high-frequency circuit and another circuit to be connected to the differential high-frequency circuit;
A high-frequency switch circuit connected in parallel between the differential high-frequency circuit and the other circuit,
The high-frequency switch circuit is a circuit that makes a load impedance for a high-frequency signal flowing between the differential high-frequency circuit and the other circuit variable,
A first switching element that is switched according to a control voltage input to the first switching control terminal;
A first capacitive element connected to the first switching element;
A second switching element that is switched according to a control voltage input to the second switching control terminal;
A second capacitive element connected to the second switching element;
A control voltage terminal connected to a virtual ground point of a differential signal in the matching circuit and for supplying a common control voltage to the first and second switching control terminals;
A first high-frequency signal is connected between the control voltage terminal and the first switching element, and reduces a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the first switching element to the first switching control terminal. A signal reduction section;
A second high-frequency signal that is connected between the control voltage terminal and the second switching element and reduces a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the second switching element to the second switching control terminal. A matching circuit including a reduction portion.
差動電圧制御発振器を具備するPLL(Phase Locked Loop)回路であって、
前記差動電圧制御発振器は、
インダクタ回路と、可変容量回路と、高周波スイッチ回路とを並列に接続してなる並列共振回路と、
前記並列共振回路と並列に接続される負性抵抗回路とを備え、
前記高周波スイッチ回路は、
第1のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子に接続される第1の容量性素子と、
第2のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子に接続される第2の容量性素子と、
前記並列共振回路で発生する差動信号の仮想接地点に接続されており、前記第1及び第2のスイッチング制御端子に対して共通の制御電圧を供給するための制御電圧端子と、
前記制御電圧端子と前記第1のスイッチング素子との間に接続されており、前記第1のスイッチング素子の導通端子から前記第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第1の高周波信号減少部と、
前記制御電圧端子と前記第2のスイッチング素子との間に接続されており、前記第2のスイッチング素子の導通端子から前記第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第2の高周波信号減少部とを含む、PLL回路。
A PLL (Phase Locked Loop) circuit including a differential voltage controlled oscillator,
The differential voltage controlled oscillator is:
A parallel resonant circuit formed by connecting an inductor circuit, a variable capacitance circuit, and a high-frequency switch circuit in parallel;
A negative resistance circuit connected in parallel with the parallel resonant circuit,
The high-frequency switch circuit is
A first switching element that is switched according to a control voltage input to the first switching control terminal;
A first capacitive element connected to the first switching element;
A second switching element that is switched according to a control voltage input to the second switching control terminal;
A second capacitive element connected to the second switching element;
A control voltage terminal connected to a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit, for supplying a common control voltage to the first and second switching control terminals;
A first high-frequency signal is connected between the control voltage terminal and the first switching element, and reduces a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the first switching element to the first switching control terminal. A signal reduction section;
A second high frequency signal is connected between the control voltage terminal and the second switching element, and reduces a high frequency signal flowing from the conduction terminal of the second switching element to the second switching control terminal. A PLL circuit including a signal reduction unit.
差動電圧制御発振器を具備する無線通信機器であって、
前記差動電圧制御発振器は、
インダクタ回路と、可変容量回路と、高周波スイッチ回路とを並列に接続してなる並列共振回路と、
前記並列共振回路と並列に接続される負性抵抗回路とを備え、
前記高周波スイッチ回路は、
第1のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子に接続される第1の容量性素子と、
第2のスイッチング制御端子に入力される制御電圧に応じてスイッチングされる第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子に接続される第2の容量性素子と、
前記並列共振回路で発生する差動信号の仮想接地点に接続されており、前記第1及び第2のスイッチング制御端子に対して共通の制御電圧を供給するための制御電圧端子と、
前記制御電圧端子と前記第1のスイッチング素子との間に接続されており、前記第1のスイッチング素子の導通端子から前記第1のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第1の高周波信号減少部と、
前記制御電圧端子と前記第2のスイッチング素子との間に接続されており、前記第2のスイッチング素子の導通端子から前記第2のスイッチング制御端子へ流れる高周波信号を減少させるための第2の高周波信号減少部とを含む、無線通信機器。
A wireless communication device comprising a differential voltage controlled oscillator,
The differential voltage controlled oscillator is:
A parallel resonant circuit formed by connecting an inductor circuit, a variable capacitance circuit, and a high-frequency switch circuit in parallel;
A negative resistance circuit connected in parallel with the parallel resonant circuit,
The high-frequency switch circuit is
A first switching element that is switched according to a control voltage input to the first switching control terminal;
A first capacitive element connected to the first switching element;
A second switching element that is switched according to a control voltage input to the second switching control terminal;
A second capacitive element connected to the second switching element;
A control voltage terminal connected to a virtual ground point of a differential signal generated in the parallel resonant circuit, for supplying a common control voltage to the first and second switching control terminals;
A first high-frequency signal is connected between the control voltage terminal and the first switching element, and reduces a high-frequency signal flowing from the conduction terminal of the first switching element to the first switching control terminal. A signal reduction section;
A second high frequency signal is connected between the control voltage terminal and the second switching element, and reduces a high frequency signal flowing from the conduction terminal of the second switching element to the second switching control terminal. A wireless communication device including a signal reduction unit.
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