專利名稱：壓控振蕩器和壓控振蕩器單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備共振電路的壓控振蕩器(Voltage Control Oscillator以下，稱之為“VCO”)以及壓控振蕩器單元，其中，該共振電路具有兩個或兩個以上的相對于電感器相互并聯(lián)地配置的可變電容元件，并以基于電感器的電感與可變電容元件的電容值之和的共振頻率進行共振。
背景技術(shù)：
一般來說，在廣播信號接收調(diào)諧器中，調(diào)諧器本機振蕩裝置要求較大的頻率范圍。例如，衛(wèi)星廣播接收用調(diào)諧器的輸入頻率為950MHz～2150MHz，如果是直接轉(zhuǎn)換方式的調(diào)諧器，則需要以與950MHz～2150MHz的輸入頻率相同的頻率進行振蕩的本機振蕩裝置。
壓控振蕩器在上述廣播信號接收所需的較大的頻率范圍內(nèi)進行振蕩。在將這種壓控振蕩器搭載于半導(dǎo)體電路上的情況下，如果采用1個VCO的話，就不能得到所需的振蕩頻率范圍，對此，例如，在專利文獻1(日本國專利申請公開特開2004-120215號公報，
公開日2004年4月15日)中揭示了這樣一種方法，即通過在集成電路上形成振蕩頻率范圍彼此不同的多個VCO，來覆蓋所需的頻率范圍。
圖11(a)是表示現(xiàn)有的壓控振蕩器單元980的結(jié)構(gòu)的電路圖，該壓控振蕩器單元980使用了多個VCO。圖11(b)是用于說明現(xiàn)有的壓控振蕩器單元980的頻率控制電壓V_ctrl和振蕩頻率f_vco的關(guān)系(f-V特性)的圖表。圖11(c)是表示被設(shè)置在現(xiàn)有的壓控振蕩器單元980中的現(xiàn)有的VCO90的結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照圖11(a)，壓控振蕩器單元980具有n個VCO90-1～90-n。根據(jù)所需的振蕩頻率范圍和單個VCO所能夠?qū)崿F(xiàn)的振蕩頻率范圍來決定VCO的個數(shù)n。
壓控振蕩器單元980具有開關(guān)單元(Switching Unit)981。該開關(guān)單元981根據(jù)控制電路982響應(yīng)外部信號所生成的控制信號，從VCO90-1～90-n中選擇要生成向混頻器983供給的振蕩頻率信號的VCO。此外，也可通過緩沖電路向混頻器983供給VCO的輸出信號。VCO90-1～90-n構(gòu)成為與PLL984連接，PLL以相應(yīng)于外部信號的頻率進行鎖相。
關(guān)于圖11(b)所示的各VCO90-1～90-n的頻率覆蓋范圍，一般而言，為了在即使集成電路存在偏差的情況下也總是能夠連續(xù)地覆蓋所需的全頻率范圍，而將各VCO90-1～90-n構(gòu)成為，在相鄰的VCO各自覆蓋的頻率覆蓋范圍之間可得到某種程度的重疊(Overlap)。
參照圖11(c)，VCO90具備與VCO90-1～90-n相同的結(jié)構(gòu)，具有兩個與電源電壓端子919相互并聯(lián)連接的電感器903。在各電感器903的與電源電壓端子919相反的一側(cè)，分別連接可變電容元件904。在各可變電容元件904的與電感器903相反的一側(cè)的電容值控制端子上連接有頻率控制電壓輸入端子921。電感器903和可變電容元件904構(gòu)成共振電路，該共振電路的振蕩頻率是由電感器903的電感和共振電路所含有的包括可變電容元件904的電容與寄生電容在內(nèi)的電容值總和的乘積的倒數(shù)來決定的。
在VCO90中設(shè)有一對晶體管909。各晶體管909的集電極與電感器903和可變電容元件904連接。VCO90具有一對電容器915，在該電容器915中，為了不經(jīng)由集電極地向各晶體管909提供基極偏置偏壓(Base Bias)而使DC分離。電阻913的一端與各晶體管909的發(fā)射極連接，電阻913的另一端與接地914連接。產(chǎn)生基極偏置偏壓的偏置電路916與各晶體管909的基極連接。在圖11(c)中，電阻913與一對晶體管909的發(fā)射極連接，但是，電阻913也可以置換為恒流電源。另外，在圖11(c)中，共振電路由電感器903和可變電容元件904構(gòu)成，但是，根據(jù)振蕩頻率的微調(diào)等的狀況，也可以進一步追加連接電容。
在壓控振蕩器單元中設(shè)置多個上述結(jié)構(gòu)的VCO90-1～90-n，并將VCO90-1～90-n構(gòu)成為在相鄰的VCO各自覆蓋的頻率覆蓋范圍之間能夠得到某種程度的重疊，由此，可以如圖11(b)所示那樣地覆蓋較大的振蕩頻率范圍。
但是，上述結(jié)構(gòu)存在下述問題，即由于必須使用多個VCO，所以，集成電路的芯片尺寸增大，從而導(dǎo)致成本增加。特別是，在集成電路上實現(xiàn)VCO所需的片上電感器在結(jié)構(gòu)上需要非常大的面積。因此，為了避免成本的增加，需要盡可能增大單個VCO的振蕩頻率可變范圍，減少搭載在集成電路上的VCO的數(shù)量。
另一方面，在接收數(shù)字廣播時，需要相位噪聲較小的本振信號。如果增大單個VCO的振蕩頻率可變范圍，雖然VCO增益Kv(振蕩頻率相對于控制電壓的變化率)增加，但是，將會產(chǎn)生這樣的問題，即當VCO增益Kv增大時，相位噪聲就會惡化。
如上所述，為了在集成電路上搭載可良好地接收數(shù)字廣播的寬帶頻、低相位噪聲的本振源，并且，為了控制成本的上升，需要使所采用的電感器的數(shù)量盡可能地少，并盡可能地抑制VCO增益Kv。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而進行開發(fā)的，其目的在于提供一種能夠良好地接收數(shù)字廣播的低成本的壓控振蕩器以及壓控振蕩器單元。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的壓控振蕩器的特征在于，包括共振電路，具有兩個或兩個以上的相對于電感器相互并聯(lián)地配置的可變電容元件，并以基于上述電感器的電感與上述可變電容元件的電容值之和的共振頻率進行共振；以及至少一個開關(guān)，切換上述兩個或兩個以上的可變電容元件中的至少一個電容值控制端子的連接對象。
根據(jù)上述特征，能夠切換相對于電感器相互并聯(lián)地配置的兩個或兩個以上的可變電容元件中的至少一個電容值控制端子的連接對象。因此，可根據(jù)所切換的連接對象來覆蓋不同的振蕩頻率范圍，并可得到將表示振蕩頻率對頻率控制電壓的變化率的VCO增益Kv抑制得較小的多種振蕩頻率-頻率控制電壓特性。所以，能夠增大可覆蓋的振蕩頻率可變范圍并減少所使用的電感器的數(shù)量，而且，可將VCO增益Kv抑制得較小。其結(jié)果，可提供這樣一種壓控振蕩器，即能夠以接收衛(wèi)星廣播所需的寬頻的頻率范圍進行振蕩，而且，相位噪聲較低，另外，可被形成在集成電路上的較小面積的區(qū)域中，因此，可良好地接收衛(wèi)星數(shù)字廣播，并能降低成本的壓控振蕩器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的壓控振蕩器單元的特征在于，設(shè)置有多個本發(fā)明的壓控振蕩器，并具備從上述多個壓控振蕩器輸出的輸出信號中選擇一個輸出信號來進行輸出的開關(guān)單元。
根據(jù)上述特征，可設(shè)置多個本發(fā)明的壓控振蕩器，其中，壓控振蕩器的振蕩頻率相互變動。由此，能夠得到一種這樣的壓控振蕩器單元，即可覆蓋較大的振蕩頻率范圍，并減少所使用的電感器的數(shù)量，而且，將VCO增益Kv抑制得較小的壓控振蕩器單元。
本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點在以下的描述中會變得十分明了。此外，以下參照附圖來明確本發(fā)明的優(yōu)點。


圖1是表示本發(fā)明的實施例1的壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2(a)、圖2(b)是說明上述壓控振蕩器的C-V特性的圖表，圖2(c)是說明上述壓控振蕩器的f-V特性的圖表，圖2(d)是說明上述壓控振蕩器的C-V特性的圖表，圖2(e)是說明上述壓控振蕩器的f-V特性的圖表。
圖3是表示本發(fā)明的實施例2的壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施例3的壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5(a)是表示設(shè)置在實施例3的壓控振蕩器中的電感器的結(jié)構(gòu)的圖，圖5(b)是表示上述電感器的另一結(jié)構(gòu)的圖。
圖6(a)是表示設(shè)置在實施例3的壓控振蕩器中的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖6(b)是表示上述開關(guān)的另一結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施例4的壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖8(a)、圖8(b)是說明上述壓控振蕩器的C-V特性的圖表，圖8(c)是說明上述壓控振蕩器的f-V特性的圖表，圖8(d)是說明實施例5的壓控振蕩器的C-V特性的圖表，圖8(e)是說明上述壓控振蕩器的f-V特性的圖表。
圖9是表示本發(fā)明的實施例5的壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖10(a)是表示本發(fā)明的實施例6的壓控振蕩器單元的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖10(b)是說明上述壓控振蕩器單元的f-V特性的圖表。
圖11(a)～圖11(c)表示現(xiàn)有技術(shù)，其中，圖11(a)是表示現(xiàn)有技術(shù)的壓控振蕩器單元的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖11(b)是說明上述現(xiàn)有技術(shù)的壓控振蕩器單元的f-V特性的圖表，圖11(c)是表示在上述現(xiàn)有技術(shù)的壓控振蕩器單元中設(shè)置的現(xiàn)有技術(shù)的壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
具體實施例方式
下面，參照圖1至圖10(b)來說明本發(fā)明的具體實施方式
。
(實施例1)圖1是表示本發(fā)明的實施例1的壓控振蕩器1a的結(jié)構(gòu)的電路圖。VCO1a具有兩個電感器3，該電感器3并聯(lián)地連接在電源電壓端子19上。在各電感器3的與電源電壓端子19相反的一側(cè)分別連接有可變電容元件4。在各可變電容元件4的與電感器3相反的一側(cè)的電容值控制端子4a上連接有頻率控制電壓輸入端子21。
在各電感器3的與電源電壓輸入端子19相反的一側(cè)，可變電容元件5分別與可變電容元件4并聯(lián)地連接。在各可變電容元件5的與電感器3相反一側(cè)的電容值控制端子5a上連接有開關(guān)6。開關(guān)6使兩個電容值控制端子5a可切換地連接電壓端子7和電壓端子8中的一者，電壓端子7供給預(yù)定的電壓，電壓端子8供給另一預(yù)定電壓。
共振電路2由電感器3、可變電容元件4、可變電容元件5構(gòu)成，該共振電路2的振蕩頻率是由電感器3的電感和共振電路2所含有的包括可變電容元件4及可變電容元件5的電容與寄生電容在內(nèi)的電容值總和的乘積的倒數(shù)來決定的。
在VCO1a中設(shè)置有一對晶體管9。各晶體管9的集電極10與電感器3、可變電容元件4、可變電容元件5連接。VCO1a具有一對電容器15，在該電容器15中，為了不經(jīng)由集電極10地向各晶體管9供給基極偏置偏壓而使DC分離。各晶體管9的發(fā)射極12與電阻13的一端連接，電阻13的另一端與接地14連接。電阻13可以置換為恒流電源。另外，圖1中的共振電路由電感器3、可變電容元件4、可變電容元件5構(gòu)成，但是，為了對振蕩頻率進行微調(diào)等，也可以連接更多的可變電容元件。各晶體管9的基極11與偏置電路16連接，該偏置電路16產(chǎn)生基極偏置電壓。偏置電路16由電壓源17和電阻18構(gòu)成，其中，該電阻18被設(shè)置在各晶體管9的基極11與電壓源17之間。
例如，通過緩沖器20從晶體管9的基極11取出VCO1a的輸出信號。另外，例如，也可以同樣地從晶體管9的集電極取出VCO1a的輸出信號。
如果電感器3的電壓下降較小而達到可以被忽視的程度，則被施加給可變電容元件4的一個端子的DC電壓是電源電壓VCC，對另一個端子即電容值控制端子4a施加要輸入到頻率控制電壓輸入端子21的頻率控制電壓。由此，可變電容元件4的電容值將因被施加給頻率控制電壓輸入端子21的頻率控制電壓而發(fā)生變化。因此，可以通過被施加給頻率控制電壓輸入端子21的頻率控制電壓來控制圖1所示的VCO1a的振蕩頻率。
另外，如圖1所示，可變電容元件5的電容值控制端子5a與開關(guān)6連接，通過開關(guān)6可切換地連接電壓端子7和電壓端子8，其中，電壓端子7施加預(yù)定的電壓，電壓端子8施加另一預(yù)定的電壓。
晶體管9放大由共振電路2產(chǎn)生的振蕩信號，在該晶體管9中，集電極10連接由電感器3、可變電容元件4、可變電容元件5構(gòu)成的共振電路2，基極11通過電容器15與另一集電極10進行DC分離、AC耦合，由另外構(gòu)成的偏置電路16供給DC電壓。差動型結(jié)構(gòu)的2個晶體管9的發(fā)射極12相互連接，發(fā)射極12通過電阻13與接地14連接。
在圖1中設(shè)定VCO1a的電源電壓為電源電壓VCC，但是，該電源電壓VCC可不必是搭載上述VCO1a的整個集成電路的電源電壓。另外，晶體管9使用的是雙極型NPN晶體管，但是，該晶體管9可以不是NPN晶體管，也可使用NMOS晶體管。此外，使用PNP晶體管或者PMOS晶體管也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的特性。
圖2(a)、圖2(b)是說明壓控振蕩器1a的C-V特性的圖表，圖2(c)是說明壓控振蕩器1a的f-V特性的圖表，圖2(d)是說明上述壓控振蕩器的C-V特性的圖表，圖2(e)是說明上述壓控振蕩器1a的f-V特性的圖表。
以下，通過圖2(a)至圖2(e)來說明VCO1a的振蕩頻率根據(jù)被施加給頻率控制電壓輸入端子21的頻率控制電壓以及開關(guān)4的連接狀態(tài)進行變化的情況。在圖2(a)至圖2(e)中，橫軸V_ctrl表示被施加給可變電容元件4的一端的頻率控制電壓，圖2(a)、圖2(b)以及圖2(d)的縱軸C表示可變電容元件的電容值，圖2(c)和圖2(e)的縱軸f_vco表示VCO1a的振蕩頻率。
在圖2(a)中，曲線22表示一個可變電容元件5的C-V特性，曲線23表示在并聯(lián)地連接兩個可變電容元件4和可變電容元件5時的C-V特性。在圖2(b)中，曲線24表示在將兩個可變電容元件4、5中的一個可變電容元件5固定為最小電容值時的總電容值的C-V特性，曲線25表示在將兩個可變電容元件4和可變電容元件5中的一個可變電容元件5固定為最大電容值時的總電容值的C-V特性。圖2(b)中的曲線23、曲線24、曲線25所示的C-V特性的VCO1a具有圖2(c)的曲線26、曲線27、曲線25所示的f-V特性。由圖2(c)可知，通過將可變電容元件5的電容值控制為最大電容值或最小容量值，可以得到與曲線26的f-V特性相同的曲線27和曲線28的兩個f-V特性，其中，曲線26的VCO增益Kv較高，曲線27和曲線28的覆蓋頻率可變范圍的VCO增益Kv較低。上述可通過圖1中的開關(guān)6的切換來實現(xiàn)。
此外，在借助于具有圖2(d)的曲線29、曲線30所示的C-V特性的可變電容元件實現(xiàn)如曲線31所示的C-V特性的可變電容的情況下，將電容可變范圍較小的曲線30的可變電容元件固定為最大電容值或最小電容值，并使電容可變范圍較大的曲線29的可變電容元件發(fā)生變化，由此，可以得到如曲線32或曲線33所示的可變電容特性。其結(jié)果，可以得到圖2(e)的曲線34、曲線35所示的f-V特性的振蕩頻率，從而能夠確保即使在批量生產(chǎn)時發(fā)生了振蕩頻率的偏差也能夠得到連續(xù)的振蕩頻率的重疊36。如上所述，如果采用圖1所示的結(jié)構(gòu)的VCO1a，就可以得到多種f-V特性，借助于使用了1組電感器3的VCO，可以較大范圍地覆蓋振蕩頻率可變范圍，并且將VCO增益Kv抑制得較小，由此能夠得到良好的相位噪聲。
(實施例2)圖3是表示本發(fā)明的實施例2的壓控振蕩器1b的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖3中與上述構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素被賦予相同的標號，在此省略其說明。在以后的附圖中也同樣如此。
在壓控振蕩器1b中設(shè)有MOS型可變電容元件7、可變電容元件8，以替代可變電容元件4和可變電容元件5?？勺冸娙菰碾娙菘勺儽仍酱?，VCO的振蕩頻率可變比(振蕩頻率可變范圍和中心頻率的比)就越大，該可變電容元件的電容可變比是由工藝中可能使用的裝置來決定的。在本發(fā)明的實施方式中，通過固定可變電容元件的一部分電容來抑制VCO增益Kv，因此，如果使用具有較大的電容可變比的可變電容元件，本發(fā)明就能取得特別良好的效果。一般來說，比起MOS型可變電容元件，PN接合型可變電容元件的電容可變比較小，而且，在使用PN接合型的可變電容元件的情況下，為了不使PN接合變成正向，需要由電容等來分離DC成分，從而導(dǎo)致有效的電容可變比進一步變小。因此，如果在壓控振蕩器1b中設(shè)置電容可變比大于PN接合型可變電容元件的MOS型可變電容元件37、可變電容元件38，就能夠增大振蕩頻率可變比，所以，可以說MOS型可變電容元件是特別適合本發(fā)明的可變電容元件。根據(jù)圖3所示的采用了MOS型可變電容元件37和可變電容元件38作為可變電容元件的VCO1b，能夠?qū)崿F(xiàn)圖2(c)的曲線27、曲線28的f-V特性以及圖2(e)的曲線34、曲線35的f-V特性。
(實施例3)圖4是表示本發(fā)明的實施例3的壓控振蕩器1c的結(jié)構(gòu)的電路圖。開關(guān)6使電容值控制端子5a可切換地連接電源電壓端子39和接地40中的一者，其中，該電源電壓端子39供給電源電壓VCC。
如圖2(a)所示，可變電容元件的C-V特性在頻率控制電壓為0V時取最大值，在頻率控制電壓為電源電壓時取最小值。在這種情況下，如圖4所示，如果借助于開關(guān)6使得可變電容元件5的電容值控制端子5a可切換地連接電源電壓端子39或接地40，就能夠?qū)崿F(xiàn)圖2(c)的曲線27、曲線28的f-V特性以及圖2(e)的曲線34、曲線35的f-V特性。另外，如以下實施例所述，如果將可變電容元件的電容值控制端子構(gòu)成為還進一步連接頻率控制電壓，那么，振蕩頻率可變范圍與VCO增益Kv的設(shè)定自由度將大幅度提高，并能夠取得最佳的使用特性。
圖5(a)是表示設(shè)置在實施例3的壓控振蕩器1c中的電感器的結(jié)構(gòu)的圖，圖5(b)是表示上述電感器的另一結(jié)構(gòu)的圖。圖5(a)是電感器3的布圖示例，圖5(b)是對稱型電感器5a的布圖示例。在集成電路上，可由圖5(a)所示的布案構(gòu)成圖1、圖3、圖4所示的兩個電感器3。在使用圖5(a)所示的布案的電感器3的情況下，端子41、端子42為電感器的兩端，在每一個VCO電路中，需要由兩個電感器元件來形成兩個電感器。這里，將對圖5(b)所示的布案的電感器3a進行說明。如果使用圖5(b)所示的布案的電感器3a，就能夠用一個電感器元件來形成圖1、圖3、圖4所示的兩個的電感器3。這是因為，在圖5(b)中，從端子44到端子43的路徑形成一個電感器，從端子45到端子43的路徑形成另一個電感器。圖5(b)所示的電感器3a的圖案一體地形成兩個電感器，所以，較之于形成兩個如圖5(a)所示的電感器3，這樣能夠減少在芯片上占有的面積。
圖6(a)是表示設(shè)置在實施例3的壓控振蕩器1c的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖6(b)表示上述開關(guān)的另一結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖6(a)中，開關(guān)6具有一對模擬開關(guān)50。各模擬開關(guān)50由NMOS晶體管51和PMOS晶體管52構(gòu)成。各模擬開關(guān)50的通/斷是通過由控制信號輸入端子49輸入的控制信號以及由倒相器53對上述控制信號進行反轉(zhuǎn)后所得到的控制信號來控制的。
在圖6(a)所示的開關(guān)6的情況下，當兩個模擬開關(guān)50中的一個模擬開關(guān)根據(jù)控制信號輸入端子49的控制信號接通時另一個模擬開關(guān)斷開，當一個模擬開關(guān)斷開時另一個模擬開關(guān)就接通。由此，可以根據(jù)被輸入控制信號輸入端子49的控制信號來控制端子46與端子47、端子48中的某一個連接。在圖6(a)所示的開關(guān)6中，當被輸入控制信號輸入端子49的控制信號為高電平(HIGH)時端子46連接端子47，當被輸入控制信號輸入端子49的控制信號為低電平(LOW)時端子46連接端子48。
另外，在圖6(b)所示的開關(guān)6a中，能夠獨立地控制端子46與端子47、端子48、端子54中的某一個連接。如后述實施例所示，在可變電容元件的電容值控制端子與選自電源電壓、接地、頻率控制電壓的某一個連接的情況下，使用圖6(b)所示的開關(guān)6a即可。在圖6(b)的開關(guān)6a中，三個模擬開關(guān)50中的、被輸入控制信號輸入端子49的控制信號為高電平(HIGH)的模擬開關(guān)50接通。在本發(fā)明中，端子46與可變電容元件的電容值控制端子連接，端子47、端子48、端子54分別與電源電壓、接地、頻率控制電壓3中的某一者連接，所以，必須使三個控制信號輸入端子49中的一個總是高電平(HIGH)。
(實施例4)圖7是表示本發(fā)明的實施例4的壓控振蕩器1d的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖7的VCO1d中，可變電容元件4總是用作可變電容。對此，關(guān)于可變電容元件5和可變電容元件55，分別通過開關(guān)54和開關(guān)55來切換電容值控制端子的連接對象，存在與電源電壓端子39或接地40連接的情形以及與頻率控制電壓輸入端子21連接的情形。
以下，通過圖8(a)、圖8(b)、圖8(c)來說明本實施例的效果。圖8(a)、圖8(b)是說明壓控振蕩器1d的C-V特性的圖表，圖8(c)是說明壓控振蕩器1d的f-V特性的圖表。
作為可變電容元件的C-V特性，首先說明圖8(a)所示的C-V特性。這里，將圖8(a)中的曲線58作為圖7中的可變電容元件4的C-V特性，曲線57作為可變電容元件5的C-V特性，曲線56作為可變電容元件55的C-V特性。即，可變電容元件5的可變電容值大于可變電容元件55的可變電容值，可變電容元件4的可變電容值大于可變電容元件5的可變電容值。
此時，當按照下述表1所示那樣地連接開關(guān)54、開關(guān)55時，如果為連接1，則可變電容元件4、可變電容元件5和可變電容元件55的整體特性成為圖8(b)的曲線60所示的C-V特性，如果為連接2，則成為曲線59的所示的C-V特性。


關(guān)于圖7的VCO1d的頻率，如圖8(c)所示，，在為曲線60所示的C-V特性時，隨著曲線63所示的f-V特性的變化而變化，在為曲線59所示的C-V特性時，隨著曲線64所示的f-V特性的變化而變化。
在表1中，與接地40、電源電壓端子39連接的可變電容元件在連接1和連接2之間變化。在此，假設(shè)與接地40、電源電壓端子39連接的電容值控制端子不變。首先，說明僅使可變電容元件5可切換地與接地40、電源電壓端子39連接，并且使可變電容元件55總是與頻率控制電壓輸入端子21連接的情況。此時，在總可變電容中根據(jù)頻率控制電壓而發(fā)生變化的部分的C-V特性由圖8(a)中的曲線58與曲線56之和來表示。在可變電容元件5的電容值控制端子與接地40連接的情況下，在上述曲線58與曲線56之和中加上曲線57的C-V特性的V_ctrl＝0V時的電容值。在可變電容元件5的電容值控制端子與電源電壓端子39連接的情況下，在上述曲線58與曲線56之和中加上V_ctrl＝電源電壓VCC時的電容值。此時，各連接的C-V特性成為圖8(b)的曲線61的C-V特性和曲線59的C-V特性。
與上述相反，在僅僅使可變電容元件55可切換地與接地40、電源電壓端子39連接，并且使可變電容元件5總是與頻率控制電壓輸入端子21連接的情況下，在總可變電容中根據(jù)頻率控制電壓而發(fā)生變化的部分的C-V特性由圖8(a)中的曲線58與曲線57之和來表示，根據(jù)連接狀態(tài)加上曲線57的C-V特性的電容值。此時，各連接的C-V特性成為圖8(b)的曲線60的C-V特性和曲線62的C-V特性。
對上述狀態(tài)進行比較后可知較之于僅僅切換可變電容元件5時的曲線61和曲線59的兩個C-V特性的傾斜，在僅僅切換可變電容元件55時的曲線60和曲線62的兩個C-V特性的傾斜較為陡峭。這是因為，如圖8(a)所示，表示可變電容元件5的C-V特性的曲線57的傾斜比表示可變電容元件55的C-V特性的曲線56的傾斜更為陡峭。
在由相同的C-V特性的可變電容元件構(gòu)成VOC的情況下，當電容可變比為恒定時，振蕩頻率越高，VCO的VCO增益Kv就變得越大。另外，振蕩頻率越高，相位噪聲的狀況也將會惡化。因此，如果使電容可變比恒定地來構(gòu)成VCO，較之于低頻率振蕩，高頻率振蕩時的相位噪聲將會惡化。由此可知在低頻振蕩時，使電容可變比增大，在高頻振蕩時，使電容可變比減小，這樣能夠使得整體的特性變好。因此，根據(jù)本實施例，在圖(b)中，能夠?qū)崿F(xiàn)曲線60的C-V特性和曲線59的C-V特性，從而可得到相位噪聲良好的、而且必要的振蕩頻率可變范圍。
(實施例5)圖9是表示本發(fā)明的實施例5的壓控振蕩器1e的結(jié)構(gòu)的電路圖。除實施例4所述的要素之外，圖9的壓控振蕩器1e還包括開關(guān)73，通過開關(guān)73將可變電容元件4的電容值控制端子的連接對象切換為電源電壓端子39、接地40、頻率控制電壓輸入端子21中的某一個。
將圖8(a)中的曲線58表示的C-V特性作為圖9中的可變電容元件4的C-V特性，曲線57表示的C-V特性作為可變電容元件5的C-V特性，曲線56表示的C-V特性作為可變電容元件55的C-V特性。此時，如果按照下述表2所示的連接1、連接2、連接3、連接4那樣地切換開關(guān)73、開關(guān)54、開關(guān)55，就能夠?qū)崿F(xiàn)圖8(d)所示的四個C-V特性。


這里，關(guān)于可變電容元件4、可變電容元件5、可變電容元件55的總的C-V特性，在為表2中的連接1的情況下，由圖8(d)的曲線65來表示，在為連接2的情況下，由曲線66來表示，在為連接3的情況下，由曲線67來表示，在為連接4的情況下，由曲線68來表示。此時，圖9的VCO1e的f-V特性如圖8(e)所示，如果為曲線65的C-V特性，則成為曲線69所示的f-V特性，如果為曲線66的C-V特性，則成為曲線70所示的f-V特性，如果為曲線67的C-V特性，則成為曲線71所示的f-V特性，如果為曲線68的C-V特性，則成為曲線72所示的f-V特性。關(guān)于C-V特性的傾斜和可變范圍，與實施例4同樣地，在實施例5中，振蕩頻率越高，電容可變比減小，也可將頻率可變比抑制得較小。而且，與表示實施例4的圖8(c)相比，圖8(e)所示的各f-V特性的傾斜變小。因此，根據(jù)本實施例，能夠進一步減小VCO增益Kv，可得到相位噪聲良好的VCO。
(實施例6)圖10(a)是表示本發(fā)明實施例6的壓控振蕩器單元80的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖10(b)是用于說明壓控振蕩器單元80的f-V特性的圖表。壓控振蕩器單元80具有n個VCO1e-1～VCO1e-n。VCO1e-1～VCO1e-n具備與上述實施例5所述的VCO1e相同的結(jié)構(gòu)，即能夠通過切換可變電容元件的電容值控制端子的連接對象來進行圖8(e)所示的f-V特性的設(shè)定的VCO1e。VCO的個數(shù)n是由所需的振蕩頻率范圍和單個VCO所能夠?qū)崿F(xiàn)的振蕩頻率范圍來確定的。
在VCO單元80中設(shè)有開關(guān)單元81。該開關(guān)單元81根據(jù)控制電路82響應(yīng)外部信號所生成的控制信號，從VCO1e-1～1e-n中選擇要向混頻器83供給振蕩頻率信號的VCO。此外，也可通過緩沖電路向混頻器83供給VCO的輸出信號。VCO1e-1～VCO1e-n構(gòu)成為與PLL84連接，PLL以相應(yīng)于外部信號的頻率進行鎖相。
圖10(b)表示被供給圖10(a)的結(jié)構(gòu)的各VCO的頻率控制電壓和各VCO的振蕩頻率的關(guān)系。這里，各VCO1e-1～VCO1e-n為本發(fā)明的實施例5的結(jié)構(gòu)，所以，如圖10(b)所示，各VCO的f-V特性85-1～85-n分別由多個f-V特性表示。如圖10(a)所示那樣地構(gòu)成VCO1e-1～VCO1e-n，得到圖10(b)所示的f-V特性85-1～85-n，由此，可得到覆蓋較大范圍的振蕩頻率范圍且相位噪聲良好的VCO單元。
關(guān)于多個VCO的情況，VCO的振蕩頻率可變比被設(shè)計為振蕩頻率越高，則振蕩頻率可變比越小。這樣，能夠得到相位噪聲更小的VCO單元。
另外，使得多個VCO中未被控制電路82選擇的VCO停止動作，由此，可削減消耗電流，從而實現(xiàn)低功耗化。
本發(fā)明并不限于上述各實施例，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可進行各種變更，通過適當?shù)亟M合不同實施例中的技術(shù)手段所得到的實施方式也同樣包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
本發(fā)明適用于內(nèi)置以連續(xù)的較大的頻率范圍進行振蕩的壓控振蕩器或壓控振蕩器單元的集成電路、以及采用了該集成電路的信號接收裝置特別是用作諸如衛(wèi)星廣播接收器的廣播接收器的信號接收裝置。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器中，優(yōu)選的是，上述可變電容元件是MOS型可變電容元件。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與PN接合型可變電容元件相比較而言，MOS型可變電容元件的電容可變比更大，電容可變比越大，VCO的振蕩頻率可變比(振蕩頻率可變范圍與中心頻率之比)就越大。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器中，優(yōu)選的是，上述開關(guān)將上述可變電容元件的電容值控制端子的連接對象切換為頻率控制電壓輸入端子、電源和接地的某一者。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可根據(jù)頻率控制電壓輸入端子、電源和接地這樣的連接對象來覆蓋振蕩頻率范圍，并得到將VCO增益Kv抑制得較小的多種振蕩頻率-頻率控制電壓特性。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器中，優(yōu)選的是，上述共振電路是差動型共振電路，上述電感器為一個或一個以上的電感器。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于共振電路是差動型共振電路，所以，能夠穩(wěn)定地供給經(jīng)振蕩的頻率信號。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器中，優(yōu)選的是，上述電感器是一個對稱型的電感器。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可由一個電感器單元在集成電路上形成兩個電感器，所以，較之于由兩個電感器單元形成兩個電感器，這樣能夠減小電感器在集成電路上的占有面積。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器中，優(yōu)選的是，上述開關(guān)由MOS型FET構(gòu)成。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如，在由BiCOMS工藝或COMS工藝形成開關(guān)的情況下，通過使用NMOSFET、PMOSFET，能夠以較小的占有面積非常簡單地形成芯片。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器中，優(yōu)選的是，設(shè)置有一個上述開關(guān)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)來增大壓控振蕩器的振蕩頻率范圍，并將VCO增益Kv抑制得較小。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器中，優(yōu)選的是，上述至少一個的開關(guān)為兩個開關(guān)，上述兩個開關(guān)中的一個開關(guān)切換上述兩個或兩個以上的可變電容元件中的一個可變電容元件的電容值控制端子的連接對象，上述兩個開關(guān)中的另一個開關(guān)切換上述兩個或兩個以上的可變電容元件中的另一個可變電容元件的電容值控制端子的連接對象。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠增大振蕩頻率范圍，并將VCO增益Kv抑制得較小。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器中，優(yōu)選的是，上述至少一個的開關(guān)為三個開關(guān)，上述兩個或兩個以上的可變電容元件為三個或三個以上的可變電容元件，上述三個開關(guān)中的一個開關(guān)切換上述三個或三個以上的可變電容元件中的一個電容值控制端子的連接對象，上述三個開關(guān)中的一個開關(guān)切換上述三個或三個以上的可變電容元件中的一個電容值控制端子的連接對象，上述三個開關(guān)中的另一個開關(guān)切換上述三個或三個以上的可變電容元件中的另一個電容值控制端子的連接對象。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠進一步增大壓控振蕩器的振蕩頻率范圍，并將VCO增益Kv抑制得更小。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器單元中，優(yōu)選的是，壓控振蕩器的振蕩頻率越高，其振蕩頻率可變比就越小。
根據(jù)上述特征，能夠?qū)CO增益Kv抑制得更小，因此，可得到相位噪聲更小的壓控振蕩器單元。
在本發(fā)明的實施例的壓控振蕩器單元中，優(yōu)選的是，還具備對上述開關(guān)的選擇動作實施控制的控制電路，上述控制電路使得未被上述開關(guān)選擇的壓控振蕩器停止動作。
根據(jù)上述特征，能夠削減壓控振蕩器單元的電耗。
以上，對本發(fā)明進行了詳細的說明，上述具體實施方式
或?qū)嵤├齼H僅是揭示本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容的示例，本發(fā)明并不限于上述具體示例，不應(yīng)對本發(fā)明進行狹義的解釋，可在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行各種變更來實施之。
權(quán)利要求
1.一種具備共振電路的壓控振蕩器，其中，該共振電路具有兩個或兩個以上的相對于電感器相互并聯(lián)地配置的可變電容元件，并以基于上述電感器的電感與上述可變電容元件的電容值之和的共振頻率進行共振，該壓控振蕩器的特征在于具備至少一個開關(guān)，切換上述兩個或兩個以上的可變電容元件中的至少一個電容值控制端子的連接對象。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于上述可變電容元件是MOS型可變電容元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于上述開關(guān)將上述可變電容元件的電容值控制端子的連接對象切換為頻率控制電壓輸入端子、電源和接地的某一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于上述共振電路是差動型共振電路；上述電感器是一個或一個以上的電感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于上述電感器是一個對稱型電感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于上述開關(guān)由MOS型FET構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于設(shè)置有一個上述開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于上述至少一個的開關(guān)為兩個開關(guān)；上述兩個開關(guān)中的一個開關(guān)切換上述兩個或兩個以上的可變電容元件中的一個電容值控制端子的連接對象；上述兩個開關(guān)中的另一個開關(guān)切換上述兩個或兩個以上的可變電容元件中的另一個電容值控制端子的連接對象。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于上述至少一個的開關(guān)為三個開關(guān)；上述兩個或兩個以上的可變電容元件為三個或三個以上的可變電容元件；上述三個開關(guān)中的一個開關(guān)切換上述三個或三個以上的可變電容元件中的一個電容值控制端子的連接對象；上述三個開關(guān)中的一個開關(guān)切換上述三個或三個以上的可變電容元件中的一個電容值控制端子的連接對象；上述三個開關(guān)中的另一個開關(guān)切換上述三個或三個以上的可變電容元件中的另一個電容值控制端子的連接對象。
10.一種壓控振蕩器單元，設(shè)置有多個壓控振蕩器，并具備從上述多個壓控振蕩器輸出的輸出信號中選擇一個輸出信號來進行輸出的開關(guān)單元，其特征在于上述各壓控振蕩器是權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓控振蕩器單元，其特征在于在上述多個壓控振蕩器中，壓控振蕩器的振蕩頻率越高，則壓控振蕩器的振蕩頻率可變比就越小。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓控振蕩器單元，其特征在于還具備對上述開關(guān)的選擇動作實施控制的控制電路；上述控制電路使得未被上述開關(guān)選擇的壓控振蕩器停止動作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠良好地接收數(shù)字廣播的低成本的壓控振蕩器。該壓控振蕩器具有共振電路，具備相對于電感器相互并聯(lián)地配置的可變電容元件，并以基于電感器的電感與可變電容元件的電容值之和的共振頻率進行共振；以及至少一個開關(guān)，切換可變電容元件中的至少一個電容值控制端子的連接對象。
文檔編號H03L7/099GK1941610SQ20061014215
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者天野真司 申請人:夏普株式會社