JP2005287009A - Differential voltage controlled oscillator with high frequency switch circuit - Google Patents
Differential voltage controlled oscillator with high frequency switch circuit Download PDFInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- switching element
- terminal
- switching
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
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
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
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
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。
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。
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。
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
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-
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
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
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
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
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
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-
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
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
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-
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-
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
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-
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-
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
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-
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-
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
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。
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
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-
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-
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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。
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。
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。
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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-
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
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
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-
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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-
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-
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
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
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
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
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
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-
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
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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
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-
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
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-
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
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
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-
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
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
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
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
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-
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-
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-
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-
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
(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-
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
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-
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-
(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-
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-
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
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-
(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-
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
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-
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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-
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-
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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.
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
Claims (21)
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005048990A JP2005287009A (en) | 2004-03-03 | 2005-02-24 | Differential voltage controlled oscillator with high frequency switch circuit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004059469 | 2004-03-03 | ||
| JP2005048990A JP2005287009A (en) | 2004-03-03 | 2005-02-24 | Differential voltage controlled oscillator with high frequency switch circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005287009A true JP2005287009A (en) | 2005-10-13 |
Family
ID=35184864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005048990A Pending JP2005287009A (en) | 2004-03-03 | 2005-02-24 | Differential voltage controlled oscillator with high frequency switch circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005287009A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008081629A1 (en) | 2006-12-27 | 2008-07-10 | Sony Corporation | Variable capacitance circuit |
| KR20100071888A (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-29 | 삼성전자주식회사 | Adjustable capacitor, digitally controlled oscillator, and all-digital phase locked loop |
| KR101190313B1 (en) | 2010-05-27 | 2012-10-12 | 부경대학교 산학협력단 | A Self noise Suppressing Voltage Controlled Oscillator |
-
2005
- 2005-02-24 JP JP2005048990A patent/JP2005287009A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008081629A1 (en) | 2006-12-27 | 2008-07-10 | Sony Corporation | Variable capacitance circuit |
| US8212420B2 (en) | 2006-12-27 | 2012-07-03 | Sony Corporation | Variable capacitance circuit |
| KR20100071888A (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-29 | 삼성전자주식회사 | Adjustable capacitor, digitally controlled oscillator, and all-digital phase locked loop |
| KR101640495B1 (en) | 2008-12-19 | 2016-07-19 | 삼성전자주식회사 | Adjustable capacitor, digitally controlled oscillator, and all-digital phase locked loop |
| KR101190313B1 (en) | 2010-05-27 | 2012-10-12 | 부경대학교 산학협력단 | A Self noise Suppressing Voltage Controlled Oscillator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100582796B1 (en) | Oscillator circuit and l load differential circuit achieving a wide oscillation frequency range and low phase noise characteristics | |
| JP4666564B2 (en) | Tunable voltage controlled oscillator | |
| JP5154419B2 (en) | Variable integrated inductor | |
| CN109192726B (en) | Circuit and method for multimode filter | |
| CN101682293B (en) | Voltage controlled oscillator, and pll circuit and wireless communication device using voltage controlled oscillator | |
| US6661301B2 (en) | Oscillator circuit | |
| JP3892383B2 (en) | Voltage controlled oscillator | |
| CN103888079B (en) | Variometer for LC oscillators | |
| CN104160627A (en) | Voltage controlled oscillator, signal generating device and electronic equipment | |
| JP4358185B2 (en) | Voltage-controlled oscillator, transmitter and receiver | |
| US8098109B2 (en) | Differential varactor circuit for a voltage controlled oscillator | |
| JP2006033803A (en) | Voltage-controlled oscillator, and PLL circuit and wireless communication device using the same | |
| CA3012231C (en) | Controlling a switched capacitor bank in a voltage controlled oscillator for wireless sensor devices | |
| CA3015840C (en) | Transforming voltage in a voltage controlled oscillator for wireless sensor devices | |
| JP2005287009A (en) | Differential voltage controlled oscillator with high frequency switch circuit | |
| US7310506B2 (en) | Differential voltage control oscillator including radio-frequency switching circuits | |
| WO2006095502A1 (en) | Voltage controlled oscillator and method for controlling frequency of voltage controlled oscillator | |
| US7227425B2 (en) | Dual-band voltage controlled oscillator utilizing switched feedback technology | |
| US8120440B2 (en) | Voltage controlled oscillator (VCO) with simultaneous switching of frequency band, oscillation core and varactor size | |
| EP4156506A1 (en) | Oscillator circuit | |
| EP1898520B1 (en) | Voltage controlled oscillator with lc resonator circuit | |
| JP2004312588A (en) | Crystal oscillator switching type pll oscillation circuit | |
| JP2009302607A (en) | Oscillation circuit device |