(57)【要約】【課題】ＩＣへの集積化が容易で、かつ、ノイズの発生を低減することも可能な電圧制御発振器を提供する。【解決手段】抵抗Ｒ１，Ｒ２と、クロスカップルされた発振用のペアトランジスタＭ１，Ｍ２による正帰還回路と、可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２と、可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２に対して固定のバイアス電圧を与えるバイアス回路Ｍ４，Ｍ５とを備え、可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の容量値を同調電圧ＶＴによって可変させることで発振周波数を制御できるようにすることにより、ＩＣ化に向かないインダクタや大きな電流性ノイズを出しやすい定電流源を用いずに電圧制御発振器を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続された複数の抵抗と、
クロスカップルされた発振用のペアトランジスタによる正帰還回路と、
可変容量回路と、
上記可変容量回路に対して固定のバイアス電圧を与えるバイアス回路とを備え、
上記可変容量回路の容量値を制御電圧によって可変させることで発振周波数を制御するようにしたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項２】
上記可変容量回路は可変容量ダイオードを備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の電圧制御発振回路。
【請求項３】
上記可変容量回路は、複数のコンデンサと複数スイッチとを備え、上記スイッチのオン／オフにより上記複数のコンデンサの何れかを選択的に接続するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧制御発振回路。
【請求項４】
電源に接続された複数の抵抗と、
クロスカップルされた発振用のペアトランジスタによる正帰還回路と、
可変抵抗回路と、
上記可変抵抗回路に対して固定のバイアス電圧を与えるバイアス回路とを備え、
上記可変抵抗回路の抵抗値を制御電圧によって可変させることで発振周波数を制御するようにしたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項５】
上記バイアス回路はミラー接続されたトランジスタにより構成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電圧制御発振回路。
【請求項６】
上記バイアス回路は抵抗により構成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電圧制御発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振周波数を制御する電圧制御発振回路（Voltage Controlled Oscillator：ＶＣＯ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路で用いられるＶＣＯには、マルチバイブレータやリングオシレータ、ＬＣ発振型オシレータなどがある。ＬＣ発振型オシレータとしては、印加電圧の大きさによりその静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えたものが広く知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特開２００５−３２３０１６号公報
【特許文献２】特開２００３−７８３４８号公報
【特許文献３】特開２００２−１５８５３９号公報
【特許文献４】特開平１１−９７９２８号公報
【０００３】
一般に、ＬＣ発振型オシレータは、マルチバイブレータやリングオシレータに比べてジッタが小さいという利点がある。そのため、発振周波数の精度が要求される無線通信機器等には、可変容量ダイオードを用いたＬＣ発振型オシレータが多く利用されている。ところが、ＬＣ発振型オシレータはインダクタを必要とするため、ＩＣへの集積化が困難である。
【０００４】
これに対して、図７に示すようなＲＣ発振型の緩和発振器というものが存在する。この緩和発振器は、コンデンサＣ１が唯一の蓄積素子であるにもかかわらず、トランジスタＭ１，Ｍ２の正帰還が回路のスイッチングを素早く行い、正帰還ループを停止させるので、実質的に蓄積動作を生じさせ、発振が可能である。
【０００５】
しかしながら、図７に示されるように、緩和発振器では、発振周波数を可変とするために定電流源ＩＳＳが用いられる。一般的に、定電流源ＩＳＳは大きな電流性ノイズを出しやすい。そのため、緩和発振器は、これまで高周波回路ではあまり用いられてこなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みて成されたものであり、ＩＣへの集積化が容易で、かつ、ノイズの発生を低減することも可能な電圧制御発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明の電圧制御発振回路では、複数の抵抗と、クロスカップルされた発振用のペアトランジスタによる正帰還回路と、可変容量回路または可変抵抗回路と、当該可変容量回路または可変抵抗回路に対して固定のバイアス電圧を与えるバイアス回路とを備え、可変容量回路の容量値または可変抵抗回路の抵抗値を制御電圧によって可変させることで発振周波数を制御するようにしている。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明によれば、インダクタの代わりに抵抗を用いた発振回路により発振動作が実現されるので、電圧制御発振回路のＩＣへの集積化が容易になる。また、例えばトランジスタまたは抵抗により構成されるバイアス回路を用いて常に固定の電流が流れるように成され、その代わりに発振周波数の制御は可変容量回路の容量値または可変抵抗回路の抵抗値を可変とすることで実現されるので、定電流源を用いる必要がなく、ノイズの発生も抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による電圧制御発振回路の構成例を示す図である。図１において、電源ＶＤＤには一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２の各一端が接続されている。これら抵抗Ｒ１，Ｒ２の各他端には、クロスカップルされた発振用のペアトランジスタＭ１，Ｍ２による正帰還回路が接続されている。
【００１０】
ペアトランジスタＭ１，Ｍ２の各ソースは抵抗Ｒ１，Ｒ２にそれぞれ接続されており、ペアトランジスタＭ１，Ｍ２の各ドレインは一対の可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の各アノードにそれぞれ接続されている。これら可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の各カソードは共通に接続されている。そして、このカソード共通接続点に制御電圧（同調電圧）ＶＴが印加される。
【００１１】
可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の各アノードには更に、当該可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２に対して固定のバイアス電圧を与えるバイアス回路が接続されている。このバイアス回路は、トランジスタＭ３に対してミラー接続された一対のトランジスタＭ４，Ｍ５により構成されている。トランジスタＭ３のソースは電源に接続され、ドレインはグランドに接続されている。これにより、トランジスタＭ４，Ｍ５には常に一定の電流が流れる。
【００１２】
上記のように構成した電圧制御発振器では、ペアトランジスタＭ１，Ｍ２の高速なオン／オフ切り替えによって可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２への充放電を行うことで発振させる。これにより、電圧制御発振器の出力端子Ｑ，Ｑバーのそれぞれから、図４に示すような所望周波数の鋸波が出力される。また、可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の容量値を同調電圧ＶＴによって可変させることで、所望の発振周波数を制御するようにしている。
【００１３】
なお、図１ではバイアス回路の例としてトランジスタＭ４，Ｍ５を用いているが、これに限定されない。例えば、図２に示すように、バイアス回路を抵抗Ｒ３，Ｒ４により構成するようにしても良い。トランジスタＭ４，Ｍ５に比べて抵抗Ｒ３，Ｒ４の方が、電流性ノイズの発生をより効果的に抑制できるという効果がある。
【００１４】
また、図１および図２ではペアトランジスタＭ１，Ｍ２としてｎＭＯＳトランジスタを用いる例について示しているが、ｐＭＯＳトランジスタを用いても良い。例えば、図２の回路においてペアトランジスタＭ１，Ｍ２をｐＭＯＳトランジスタに変える場合は、図３のような構成となる。
【００１５】
すなわち、図３の構成では、電源ＶＤＤに一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２の各一端が接続されている。これら抵抗Ｒ１，Ｒ２の各他端には、一対の可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の各カソードがそれぞれ接続されている。これら可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の各アノードは共通に接続されている。そして、このアノード共通接続点に制御電圧（同調電圧）ＶＴが印加される。
【００１６】
可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の各カソードには更に、クロスカップルされた発振用のペアトランジスタＭ１，Ｍ２による正帰還回路が接続されている。ここで、ペアトランジスタＭ１，Ｍ２の各ソースは可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の各カソードにそれぞれ接続されており、ペアトランジスタＭ１，Ｍ２の各ドレインは抵抗Ｒ３，Ｒ４の各一端にそれぞれ接続されている。抵抗Ｒ３，Ｒ４の各他端はグランドに接続されている。
【００１７】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、ＲＣ発振型の緩和発振器を改良し、緩和発振器で用いられていた定電流源は用いず、固定のバイアス電圧を与えるバイアス回路（トランジスタＭ４，Ｍ５または抵抗Ｒ３，Ｒ４）を用いることで、常に固定の電流が流れるようにしている。そして、発振周波数の制御を実現するために可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２を用い、当該可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の容量値を可変させることで発振周波数を制御するようにしている。これにより、インダクタを用いる必要がなくなり、電圧制御発振回路のＩＣへの集積化を容易にすることができる。また、定電流源を用いる必要もなく、ノイズの発生も抑制することができる。
【００１８】
なお、上記実施形態では、可変容量回路の例として可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２を用い、同調電圧ＶＴにより可変容量ダイオードＤ１，Ｄ２の容量値を変えることによって発振周波数を制御する例について説明したが、これに限定されない。例えば、図５に示すように、電圧制御発振器の出力端子Ｑ，Ｑバーの間に容量値が異なる複数のコンデンサＣ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを並列に接続するとともに、各コンデンサＣ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎに対してスイッチＳ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎを各々直列に接続する。そして、スイッチＳ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎの何れかを選択的にオンとすることにより容量値を可変とし、発振周波数を制御するようにしても良い。
【００１９】
なお、複数のコンデンサと複数のスイッチとをラダー状に接続し、何れかのスイッチを選択することにより、１個以上のコンデンサの合成容量値を可変とするようにしても良い。この場合、複数のコンデンサの容量値はそれぞれ異なっていても良いし、同じであっても良い。
【００２０】
また、図６に示すように、電圧制御発振器の出力端子Ｑ，Ｑバーの間に、コンデンサＣとＭＯＳトランジスタＴｒとを直列に接続し、当該ＭＯＳトランジスタＴｒを３極管領域で動作させることにより、これを等価的に可変抵抗素子として用いる。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒのゲート電圧を３極管領域の範囲内で変えることにより抵抗値ｒを可変とし、これによって発振周波数を制御するようにしても良い。
【００２１】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、発振周波数を制御する電圧制御発振器に有用である。また、本発明の電圧制御発振器は、無線通信装置その他の電子機器に応用することが可能である。本発明の電圧制御発振器は、低周波回路のみならず、高周波回路にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態による電圧制御発振器の一構成例を示す図である。
【図２】本実施形態による電圧制御発振器の他の構成例を示す図である。
【図３】本実施形態による電圧制御発振器の他の構成例を示す図である。
【図４】本実施形態による電圧制御発振器より出力される信号の波形を示す図である。
【図５】本実施形態において発振周波数を制御するための他の構成例を示す図である。
【図６】本実施形態において発振周波数を制御するための他の構成例を示す図である。
【図７】従来の緩和発振器を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
Ｍ１，Ｍ２  正帰還回路としての発振用ペアトランジスタ
Ｄ１，Ｄ２  可変容量ダイオード
Ｍ４，Ｍ５  バイアス回路としてのトランジスタ
Ｒ３，Ｒ４  バイアス回路としての抵抗
Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎ  コンデンサ
Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎ  スイッチ
Ｃ  コンデンサ
Ｔｒ  ＭＯＳトランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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