專利名稱：振蕩器、通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振蕩器，特別涉及生成四相信號(hào)的電壓控制振蕩器(VoltageControlled oscillator)。
背景技術(shù)：
攜帶電話等通信裝置中，作為本機(jī)振蕩器而設(shè)有電壓控制振蕩器。就這種電壓控制振蕩器而言，在要求信號(hào)(例如，相位偏移90°的四相信號(hào))的生成精度的同時(shí)，伴隨系統(tǒng)的移動(dòng)，也要求電路的簡(jiǎn)化和省電。
圖9～圖15表示生成直角相位信號(hào)的振蕩器的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。
圖9(a)、圖9(b)所示的振蕩器(以下為第一現(xiàn)有技術(shù))使用以要求的90°相位差信號(hào)的兩倍的頻率產(chǎn)生振蕩的電壓控制振蕩器(VCO)和如圖9(a)所示的二分割的分頻電路。就該分頻電路來(lái)說(shuō)，一般使用數(shù)字主從觸發(fā)器(digital master-slave flip-flop)電路。在這種數(shù)字主從觸發(fā)器電路，主觸發(fā)器的輸出Q以及QB被分別作為從觸發(fā)器電路的輸入D以及DB，從觸發(fā)器的輸出Q以及QB被分別反饋到主觸發(fā)器的輸入DB以及D。另外，CLK信號(hào)使用來(lái)自上述VCO的振蕩信號(hào)(具有要求信號(hào)的兩倍頻率的信號(hào)，參照?qǐng)D9(b))。由此，各觸發(fā)器的輸出(Q以及QB)相位相差180°，主觸發(fā)器的輸出Q(QB)和從觸發(fā)器的輸出Q(QB)相位相差90°(參照?qǐng)D9(b))。即，可以將主觸發(fā)器的輸出Q(QB)用作I信號(hào)，將從觸發(fā)器的輸出Q(QB)用作Q信號(hào)。
此外，專利文獻(xiàn)1(美國(guó)專利第6、404、293 B1)或非專利文獻(xiàn)1(A.Rofougaran et al.“A 900MHz CMOS LC oscillator with quadrature outputs，”Int.Solid-State Circuits Conference，San Francisco，CA，1996，pp.316-317.)中公開的振蕩器(以下為第二現(xiàn)有技術(shù))為以下的結(jié)構(gòu)。
如圖10所示，成對(duì)的振蕩電路A及B分別包括兩個(gè)線圈(coil)、兩個(gè)電容器、交叉連接的兩個(gè)N溝道MOS晶體管、恒流源。
例如，在振蕩電路A，在高電位側(cè)電源和N溝道MOS晶體管818的漏極端子之間，并聯(lián)連接線圈826及電容器827。此外，在高電位側(cè)電源和N溝道MOS晶體管820的漏極端子之間，并聯(lián)連接線圈828以及電容器829。此外，MOS晶體管818的柵極端子和MOS晶體管820的漏極端子被連接，MOS晶體管820的柵極端子和MOS晶體管818的漏極端子被連接。此外，MOS晶體管818的源極端子以及MOS晶體管820的源極端子被連接到恒流源810。
這里，兩個(gè)振蕩電路A及B用四個(gè)MOS晶體管(834、836、838、840)來(lái)連接。例如，N溝道MOS晶體管834中，其漏極端子連接到振蕩電路A的MOS晶體管818的漏極端子，其柵極端子連接到振蕩電路B的MOS晶體管824的漏極端子，其源極端子連接到恒流源。此外，N溝道MOS晶體管838中，其漏極端子連接到振蕩電路B的MOS晶體管822的漏極端子，其柵極端子連接到振蕩電路A的MOS晶體管818的漏極端子，其源極端子連接到恒流源。
此外，專利文獻(xiàn)2(美國(guó)專利第5912596)中公開的振蕩器(以下為第三現(xiàn)有技術(shù))為以下的結(jié)構(gòu)。
如圖11所示，成對(duì)的振蕩電路A以及B分別包括一個(gè)P溝道MOS晶體管、兩個(gè)線圈、一個(gè)可變電容器、四個(gè)N溝道MOS晶體管、恒流源。
例如，在振蕩電路A，在P溝道MOS晶體管82的漏極端子和N溝道MOS晶體管76之間連接線圈52，在MOS晶體管82的漏極和N溝道MOS晶體管74之間連接線圈50。該MOS晶體管82的源極端子連接到Vdd，其柵極端子連接到偏壓(bias)。此外，在MOS晶體管74的漏極端子和MOS晶體管76的漏極端子之間設(shè)置可變電容器56。此外，MOS晶體管74的源極端子、MOS晶體管76的源極端子、N溝道MOS晶體管72的源極端子、N溝道MOS晶體管78的源極端子被連接，并連接到電流源。此外，MOS晶體管72的漏極端子連接到MOS晶體管76的柵極端子，MOS晶體管78的漏極端子連接到MOS晶體管74的柵極端子。
這里，兩個(gè)振蕩電路A以及B經(jīng)由8個(gè)MOS晶體管(60、64、66、72、74、76、78)的電極以及兩個(gè)可變電容器46、48連接。例如，振蕩電路A的MOS晶體管78的柵極端子連接到振蕩電路B的MOS晶體管62的漏極端子。振蕩電路A的MOS晶體管72的柵極端子連接到振蕩電路B的MOS晶體管64的漏極端子。此外，在MOS晶體管74的漏極端子和MOS晶體管64的漏極端子之間并列設(shè)置兩個(gè)可變電容器46、48。
此外，專利文獻(xiàn)3(美國(guó)專利第6639481 B1)中公開的振蕩器(以下為第四現(xiàn)有技術(shù))為以下的結(jié)構(gòu)。
如圖12所示，成對(duì)的振蕩電路A及B分別包括交叉連接的兩個(gè)P溝道MOS晶體管、6個(gè)可變電容器、交叉連接的兩個(gè)N溝道MOS晶體管、可變恒流源。
例如，在振蕩電路A，P溝道MOS晶體管54的源極端子和P溝道MOS晶體管56的源極端子被連接，該MOS晶體管54的柵極端子和MOS晶體管56的漏極端子被連接，MOS晶體管56的柵極端子和MOS晶體管54的漏極端子被連接。此外，N溝道MOS晶體管58的源極端子和N溝道MOS晶體管60的源極端子被連接，并與恒流源62連接，該MOS晶體管58的柵極端子和MOS晶體管60的漏極端子被連接，MOS晶體管60的柵極端子和MOS晶體管58的漏極端子被連接。此外，MOS晶體管56的漏極端子和MOS晶體管60的漏極端子被連接，MOS晶體管54的漏極端子和MOS晶體管58的漏極端子被連接。此外，在MOS晶體管54的漏極端子和MOS晶體管56的漏極端子之間串聯(lián)連接兩個(gè)可變電容器64、66。此外，在MOS晶體管54的漏極端子和MOS晶體管56的漏極端子之間串聯(lián)連接4個(gè)可變電容器68、70、72、74。
這里，兩個(gè)振蕩電路A以及B由兩個(gè)變壓器25、27連接。例如，變壓器25的兩個(gè)繞組內(nèi)，一個(gè)繞組的兩端連接到振蕩電路A中的可變電容器68和70之間、以及可變電容器72及74之間，另一個(gè)繞組的兩端連接到振蕩電路B中的N溝道MOS晶體管18的漏極端子及N溝道MOS晶體管20的漏極端子。
另外，圖13、圖14(a)～圖14(d)、圖15所示的專利文獻(xiàn)4(美國(guó)專利第6、456、167 B1)以及非專利文獻(xiàn)2(J.van der Tang，et al.，“Analysis anddesign of an optimally coupled 5-GHz quadrature LC oscillator，”IEEE Journal ofSolid-State Circuits，vol.37，No.5，May 2002，pp.657-661.)以及非專利文獻(xiàn)3(P.Andreani et al.，“Analysis and design of a 1.8-GHz CMOS LC quadratureVCO，”IEEE Journal of Solid-State Circuits，vol.37，No.12，Dec.2002，pp.1737-1747.)中也公開了將成對(duì)的兩個(gè)振蕩電路由MOS晶體管連接的結(jié)構(gòu)。
但是，第一現(xiàn)有技術(shù)需要以兩倍的要求的頻率進(jìn)行動(dòng)作的VCO。因此，振蕩器中的消耗功率增加，而且電路(觸發(fā)電路)設(shè)計(jì)也復(fù)雜化。
此外，第二以及第三現(xiàn)有技術(shù)、以及專利文獻(xiàn)5～7中公開了的現(xiàn)有技術(shù)中，成對(duì)的兩個(gè)振蕩電路的連接使用作為有源元件的多個(gè)MOS晶體管。因此，容易發(fā)生噪聲(相位噪聲等)，此外，消耗功率也增大。此外，電路面積也增大。
此外，在第四現(xiàn)有技術(shù)中，兩個(gè)振蕩電路的連接使用可變電容器(變?nèi)荻O管(varactor))以及變壓器。因此，電路面積增大，此外消耗功率也增大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題而完成，其目的在于提供一種噪聲的發(fā)生少且低消耗功率的振蕩器。
本發(fā)明的振蕩器為了解決上述課題，具有分別具備振蕩電路和多個(gè)晶體管的第一以及第二振蕩電路，其特征在于，在上述第一振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)各第二導(dǎo)通端子連接到上述諧振電路的第一以及第二晶體管，上述第一晶體管的第二導(dǎo)通端子和第二晶體管的控制端子直接或者經(jīng)由電容器連接，同時(shí)第一晶體管的控制端子和第二晶體管的第二導(dǎo)通端子直接或經(jīng)由電容器連接，上述第二諧振電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)各第二導(dǎo)通端子連接到上述諧振電路的第三以及第四晶體管，上述第三晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四晶體管的控制端子直接或經(jīng)由電容器連接，同時(shí)第三晶體管的控制端子和第四晶體管的第二導(dǎo)通端子直接或經(jīng)由電容器連接，在上述第一晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第二晶體管的第二導(dǎo)通端子和第三晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第三晶體管的第二導(dǎo)通端子和第一晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第四晶體管的第二導(dǎo)通端子和第二晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接。
在上述結(jié)構(gòu)中，諧振電路產(chǎn)生頻率為諧振頻率的交流信號(hào)。
此外，第一以及第二晶體管，第一導(dǎo)通端子(發(fā)射極端子和源極端子)之間被連接，同時(shí)第一晶體管的第二導(dǎo)通端子和第二晶體管的控制端子直接或經(jīng)由電容器連接，并且第一晶體管的控制端子和第二晶體管的第二導(dǎo)通端子直接或經(jīng)由電容器連接。這樣交叉連接的第一以及第二晶體管構(gòu)成負(fù)阻抗電路。而且，該負(fù)阻抗電路經(jīng)由第一以及第二晶體管的各第二導(dǎo)通端子連接到諧振電路(屬于第一諧振電路的諧振電路)。例如，在第一以及第二晶體管的各第二導(dǎo)通端子之間連接諧振電路。由此，諧振電路中的損失(寄生電阻等引起的損失)由負(fù)阻抗電路補(bǔ)償，諧振電路引起的振蕩繼續(xù)。其結(jié)果，從第一振蕩電路輸出交流信號(hào)。
對(duì)于第二振蕩電路也是同樣。即，交叉連接的第三以及第四晶體管構(gòu)成負(fù)阻抗電路。而且，該負(fù)阻抗電路經(jīng)由第三以及第四晶體管的各第二導(dǎo)通端子連接到諧振電路(屬于第二諧振電路的諧振電路)。例如，在第三以及第四晶體管的各第二導(dǎo)通端子之間連接諧振電路。由此，諧振電路中的損失(寄生電阻等引起的損失)由負(fù)阻抗電路補(bǔ)償，諧振電路引起的振蕩繼續(xù)。其結(jié)果，從第二振蕩電路輸出交流信號(hào)。
而且，第一振蕩電路的各晶體管和屬于第二振蕩電路的各晶體管通過(guò)由電阻以及電容構(gòu)成的RC連接而被連接，因此，將來(lái)自第二振蕩電路的信號(hào)的相位與來(lái)自第一振蕩電路的信號(hào)的相位相比較，可以偏移90°。其結(jié)果，從第一以及第二振蕩電路輸出相位互相偏移90°的交流信號(hào)。
這里，如上所述，在本發(fā)明，屬于第一振蕩電路的各晶體管和屬于第二振蕩電路的各晶體管的連接使用直接連接的連接用電阻以及連接用電容器(電容)。從而，與該連接使用晶體管或變壓器等的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比較，可以抑制噪聲的發(fā)生。此外，晶體管的數(shù)目少即可，因此也可以實(shí)現(xiàn)省電和電路面積的縮小。
另外，上述連接用電阻也可以是如寄生電阻這樣的值極小的電阻。在該情況下，各振蕩電路間的連接接近電容性的連接。
此外，為了解決上述課題，本發(fā)明的振蕩器包括分別具有振蕩電路和多個(gè)晶體管的第一以及第二振蕩電路，其特征在于，在第一振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子之間被連接的第一以及第二MOS晶體管，以及第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子被連接的第三以及第四MOS晶體管，上述第二以及第三MOS晶體管的第一導(dǎo)通端子之間被連接，同時(shí)上述第二以及第三MOS晶體管的各第二導(dǎo)通端子連接到諧振電路，并且第二晶體管的第二導(dǎo)通端子和第三晶體管的控制端子被連接，同時(shí)第二晶體管的控制端子和第三晶體管的第二導(dǎo)通端子被連接，在第二振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子之間被連接的第五以及第六MOS晶體管，以及第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子被連接的第七以及第八MOS晶體管，上述第六以及第七M(jìn)OS晶體管的第一導(dǎo)通端子之間被連接，同時(shí)上述第六以及第七M(jìn)OS晶體管的各第二導(dǎo)通端子連接到諧振電路，并且第六晶體管的第二導(dǎo)通端子和第七晶體管的控制端子被連接，同時(shí)第六晶體管的控制端子和第七晶體管的第二導(dǎo)通端子被連接，在上述第五以及第六MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第一MOS晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第七以及第八MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四MOS晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第三以及第四MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第五MOS晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第一以及第二MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第八MOS晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接。
上述各導(dǎo)通端子對(duì)應(yīng)于MOS晶體管的源極端子或者漏極端子，控制端子對(duì)應(yīng)于柵極端子。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在屬于第一振蕩電路的各晶體管和屬于第二振蕩電路的各晶體管的連接上使用直接連接的電阻以及電容。因此，與該連接使用晶體管或變壓器的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比較，可以抑制噪聲的發(fā)生。此外，晶體管的數(shù)目少即可，因此也可以實(shí)現(xiàn)省電和電路面積的縮小。
圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4是表示使用本振蕩器的通信裝置的一般結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5是表示使用本振蕩器的通信裝置(直接變頻(direct conversion)方式)的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是表示使用本振蕩器的通信裝置(雙重變頻(dual conversion)方式)的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7(a)、圖7(b)是表示本振蕩器振蕩的四相信號(hào)的曲線圖。
圖8是表示本振蕩器的振蕩頻率以及信號(hào)振幅的連接電阻依賴性的曲線圖。
圖9(a)、圖9(b)是表示現(xiàn)有的振蕩器的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖10是表示現(xiàn)有的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11是表示現(xiàn)有的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖12是表示現(xiàn)有的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖13是表示現(xiàn)有的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖14(a)～圖14(d)是表示現(xiàn)有的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖15是表示現(xiàn)有的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
具體實(shí)施例方式
基于圖1～圖8說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施方式時(shí)如下所述。
首先，說(shuō)明使用本發(fā)明的振蕩器的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(通信裝置)。如圖4所示，在攜帶電話等數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的RF發(fā)送接收部(無(wú)線頻率信號(hào)發(fā)送接收部)中，使用時(shí)鐘合成器(振蕩器或混頻器等)，用于將由天線接收的無(wú)線頻率信號(hào)下變頻為更低頻率的信號(hào)(基帶信號(hào)或中頻信號(hào))，或者將從基帶處理器輸出的信號(hào)上變頻為從天線發(fā)送的無(wú)線頻率信號(hào)。
在圖5所示的直接變頻方式的情況下，在RF發(fā)送部，首先來(lái)自天線的無(wú)線頻率信號(hào)被發(fā)送到帶通濾波器(BPF)，其高低頻帶分量被除去。通過(guò)了帶通濾波器的信號(hào)被發(fā)送到低噪聲放大器(LNA)，通過(guò)低NF(噪聲指數(shù))被放大。通過(guò)低噪聲放大器的信號(hào)被分波為兩個(gè)。被分波的一個(gè)信號(hào)與由連接到PLL電路的VCO(電壓控制振蕩器)22生成的基準(zhǔn)相位的信號(hào)通過(guò)混頻器21a混合，并被下變頻(down conversion)為低頻率的I信號(hào)。此外，被分波的另一個(gè)信號(hào)和與VCO22生成的上述基準(zhǔn)相位偏移90°的信號(hào)由混頻器21b混合，并被下變頻為低頻率的Q信號(hào)。被下變頻的這些I信號(hào)以及Q信號(hào)被發(fā)送到用于除去不需要的分量的低通濾波器。此外，在RF發(fā)送部中，從低通濾波器(LPF)發(fā)送的I信號(hào)和VCO22生成的基準(zhǔn)相位的信號(hào)通過(guò)混頻器31a混合并被上變頻(up conversion)，同時(shí)從低通濾波器(LPF)發(fā)送的Q信號(hào)和與VCO22生成的基準(zhǔn)相位偏移90°的信號(hào)通過(guò)混頻器31a混合并被上變頻。來(lái)自混頻器31a的I信號(hào)以及來(lái)自混頻器31b的Q信號(hào)重合而作為RF(無(wú)線頻率)信號(hào)。該RF信號(hào)由放大電路(PA)放大之后通過(guò)BPF而從天線被發(fā)送。
在圖6所示的雙重變頻(double conversion)方式的情況下，在RF發(fā)送部，來(lái)自天線的無(wú)線頻率信號(hào)由低噪聲放大器(LNA)低NF放大之后，與來(lái)自VCO的信號(hào)(1.5GHz)混合，并被下變頻為中頻信號(hào)。進(jìn)而，該中頻信號(hào)被分波，一個(gè)信號(hào)和分頻后的基準(zhǔn)相位的信號(hào)(1.5/2GHz)通過(guò)混頻器被混合，并被下變頻為低頻率的I信號(hào)。此外，另一個(gè)信號(hào)和與被分頻的基準(zhǔn)相位偏移90°的信號(hào)(1.5/2GHz)通過(guò)混頻器被混合，并被下變頻為低頻率的Q信號(hào)。另外，被下變頻為低頻率的這些I信號(hào)以及Q信號(hào)分別被發(fā)送到信道選擇濾波器。
此外，在RF發(fā)送部，從基帶處理器傳送的I信號(hào)和分頻后的基準(zhǔn)相位的信號(hào)(1.5/2GHz)通過(guò)混頻器被混合，并被上變頻為中頻信號(hào)，同時(shí)從基帶處理器發(fā)送的Q信號(hào)和與分頻后的基準(zhǔn)相位偏移90°的信號(hào)(1.5/2GHz)通過(guò)混頻器被混合，并被上變頻為中頻信號(hào)。這些IQ信號(hào)(中頻信號(hào))被重疊之后與來(lái)自VCO的信號(hào)(1.5GHz)混合，并被上變頻為RF(無(wú)線頻率)信號(hào)。該RF(無(wú)線頻率)信號(hào)由放大電路(PA)放大之后被發(fā)送到天線。
這樣，在通信裝置中，利用相位互相偏移90°的直角相位信號(hào)，并設(shè)置有生成它的振蕩器(VCO、電壓控制振蕩器)。
圖1是表示本實(shí)施方式的振蕩器的結(jié)構(gòu)的電路圖。如該圖所示，本實(shí)施方式的振蕩器10(四相電壓控制振蕩器)包括成對(duì)的振蕩電路A(第一振蕩電路)以及B(第二振蕩電路)，和四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)562～565，由P1～P4生成相位互相偏移90°的四個(gè)信號(hào)(四相信號(hào))。
振蕩電路A包括LC諧振電路570和負(fù)阻抗電路571。LC諧振電路570包括線圈503(503a、503b)和變?nèi)荻O管504(504a、504b)。負(fù)阻抗電路571包括兩個(gè)NPN晶體管501、502、四個(gè)電容器505(反饋用電容器)、506(反饋用電容器)、507、508、兩個(gè)電阻Rb、恒流源Io。
線圈503a以及503b串聯(lián)連接，它們的中點(diǎn)連接到Vcc。此外，變?nèi)荻O管504a以及504b也串聯(lián)連接，其中點(diǎn)被連接到Vo。而且，線圈503和變?nèi)荻O管504并聯(lián)連接。即，線圈503a的一個(gè)端部(連接到Vcc的端部的相反側(cè)的端部)和變?nèi)荻O管504a的一個(gè)電極(連接到Vo的電極的相反側(cè)的電極)被連接，線圈504b的一個(gè)端部(連接到Vcc的端部的相反側(cè)的端部)和變?nèi)荻O管504b的一個(gè)電極(連接到Vo的電極的相反側(cè)的電極)被連接。
而且，該變?nèi)荻O管504a的一個(gè)電極(連接到Vo的電極的相反側(cè)的電極)連接到晶體管501的集電極端子，變?nèi)荻O管504b的一個(gè)電極(連接到Vo的電極的相反側(cè)的電極)連接到晶體管502的集電極端子。
此外，晶體管501的基極端子經(jīng)由電容器506與晶體管502的集電極端子連接，晶體管502的基極端子經(jīng)由電容器505與晶體管501的集電極端子連接。即，電容器505的一個(gè)電極連接到晶體管501的集電極端子，另一個(gè)電極連接到晶體管502的基極端子。電容器506的一個(gè)電極連接到晶體管502的集電極端子，另一個(gè)電極連接到晶體管501的基極端子。
此外，晶體管501的基極端子經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vb，晶體管502的基極端子也經(jīng)由電阻Rb而連接到恒定電位源Vb。此外，晶體管501的基極端子經(jīng)由電容器507接地，晶體管502的基極端子經(jīng)由電容器508接地。即，電容器507的一個(gè)電極連接到晶體管501的基極端子，另一個(gè)電極接地。
而且，晶體管501的發(fā)射極端子和晶體管502的發(fā)射極端子連接，同時(shí)這些晶體管501、502的發(fā)射極端子連接到恒流源Io(上游端)。另外，該恒流源Io的下游端接地。
振蕩電路B包括LC諧振電路560和負(fù)阻抗電路561。LC諧振電路560包括線圈513(513a、513b)和變?nèi)荻O管514(514a、514b)。負(fù)阻抗電路561包括兩個(gè)NPN晶體管511、512、四個(gè)電容器515(反饋用電容器)、516(反饋用電容器)、517、518、兩個(gè)電阻Rb、恒流源Io。
線圈513a及513b串聯(lián)連接，其中點(diǎn)連接到Vcc。此外，變?nèi)荻O管514a以及514b也串聯(lián)連接，其中點(diǎn)連接到Vo。而且，線圈513和變?nèi)荻O管514被并聯(lián)連接。即，線圈513a的一個(gè)端部(連接到Vcc的端部的相反側(cè)的端部)和變?nèi)荻O管514a的一個(gè)電極(連接到Vo的電極的相反側(cè)的電極)被連接，線圈513b的一個(gè)端部(連接到Vcc的端部的相反側(cè)的端部)和變?nèi)荻O管514b的一個(gè)電極(連接到Vo的電極的相反側(cè)的電極)被連接。
而且，該變?nèi)荻O管514a的一個(gè)電極(連接到Vo的電極的相反側(cè)的電極)連接到晶體管511的集電極端子，變?nèi)荻O管514b的一個(gè)電極(連接到Vo的電極的相反側(cè)的電極)連接到晶體管512的集電極端子。
此外，晶體管501的基極端子經(jīng)由電容器516連接到晶體管512的集電極端子，晶體管512的基極端子經(jīng)由電容器515連接到晶體管511的集電極端子。即，電容器515的一個(gè)電極連接到晶體管511的集電極端子，另一個(gè)電極連接到晶體管512的基極端子。電容器516的一個(gè)電極連接到晶體管512的集電極端子，另一個(gè)電極連接到晶體管511的基極端子。
此外，晶體管511的基極端子經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vb，晶體管512的基極端子也經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vb。此外，晶體管511的基極端子經(jīng)由電容器517接地，晶體管512的基極端子經(jīng)由電容器518接地。即，電容器517的一個(gè)電極連接到晶體管511的基極端子，另一個(gè)電極接地。
而且，晶體管511的發(fā)射極端子和晶體管512的發(fā)射極端子連接，同時(shí)這些晶體管511、512的共用發(fā)射極端子連接到恒流源Io(上游端)。另外，該恒流源Io的下游端接地。
這里，在本振蕩器10中，這些振蕩電路A和振蕩電路B通過(guò)四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)562～565接地。
在RC連接網(wǎng)絡(luò)562中，在晶體管501的基極端子和晶體管511的集電極端子之間連接用電容器Cc520和連接用電阻Rc541串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc520的一個(gè)電極連接到晶體管501的基極端子，連接用電阻Rc541連接在連接用電容器Cc520的另一個(gè)電極和晶體管511的集電極端子之間。在RC連接網(wǎng)絡(luò)563中，在晶體管502的基極端子和晶體管512的集電極端子之間連接用電容器Cc521和連接用電阻Rc542串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc521的一個(gè)電極連接到晶體管502的基極端子，連接用電阻Rc542連接在連接用電容器Cc521的另一個(gè)電極和晶體管512的集電極端子之間。在RC連接網(wǎng)絡(luò)564中，在晶體管511的基極端子和晶體管502的集電極端子之間連接用電容器Cc522和連接用電阻Rc543串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc522的一個(gè)電極連接到晶體管511的基極端子，連接用電阻Rc543連接在連接用電容器Cc522的另一個(gè)電極和晶體管502的集電極端子之間。在RC連接網(wǎng)絡(luò)565中，在晶體管512的基極端子和晶體管501的集電極端子之間連接用電容器Cc523和連接用電阻Rc544串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc523的一個(gè)電極連接到晶體管512的基極端子，連接用電阻Rc544連接在連接用電容器Cc523的另一個(gè)電極和晶體管501的集電極端子之間。
在振蕩電路A，對(duì)LC諧振電路570施加任何電激勵(lì)時(shí)，交流信號(hào)由于LC諧振電路570的諧振現(xiàn)象而振蕩，并從輸出端P1(晶體管501的集電極端子)以及P2(晶體管502的集電極端子)輸出。此時(shí)，從輸出端P1以及P2輸出的信號(hào)是反相(互補(bǔ))信號(hào)。交流信號(hào)的頻率是LC諧振電路570的諧振頻率，可通過(guò)電壓控制的變?nèi)荻O管504a、504b調(diào)節(jié)。
振蕩電路B中也是同樣，對(duì)LC諧振電路560施加任何電激勵(lì)時(shí)，由于LC諧振電路560的諧振現(xiàn)象，在輸出端P3(晶體管511的集電極端子)以及P4(晶體管512的集電極端子)產(chǎn)生(振蕩)交流信號(hào)。輸出端P3以及P4的交流信號(hào)互相反相，其頻率是LC諧振電路560的諧振頻率。另外，該諧振頻率可通過(guò)電壓控制的變?nèi)荻O管514a、514b調(diào)節(jié)。
但是，在諧振電路A中，僅在LC諧振電路570產(chǎn)生寄生電阻等引起的能量損失，各電路中的振蕩都停止。因此，對(duì)電源電位布線Vcc施加正的電源電位，同時(shí)將包含交叉連接晶體管501、502以及反饋用的電容器505、506的負(fù)阻抗電路571連接到LC諧振電路570，從而可以補(bǔ)償LC諧振電路570的損失，并使該LC諧振電路570的振蕩繼續(xù)。其結(jié)果，可以從輸出端P1/P2連續(xù)取出交流信號(hào)。
在振蕩電路B中也是同樣，通過(guò)設(shè)置對(duì)電源電位布線Vcc施加正的電源電位，同時(shí)將包含交叉連接晶體管511、512以及反饋用的電容器515、516的負(fù)阻抗電路561，從而可以補(bǔ)償LC諧振電路560的損失，并使該LC諧振電路560的振蕩繼續(xù)。其結(jié)果，可以從輸出端P3/P4連續(xù)取出交流信號(hào)。
在振蕩電路A的負(fù)阻抗電路571，交叉連接晶體管501、502的發(fā)射極端子通過(guò)恒流源Io被偏置?？梢酝ㄟ^(guò)該恒流源Io任意地設(shè)定負(fù)阻抗電路571的跨導(dǎo)。此外，交叉連接晶體管501、502的基極端子經(jīng)由電阻器Rb從恒定電位源Vb接受偏置供給，并僅提高鞏固規(guī)定的直流電壓部分。由此，可以將晶體管501、502的偏置點(diǎn)維持在正常的狀態(tài)。
在振蕩電路B中也是同樣，在該負(fù)阻抗電路561，交叉連接晶體管511、512的發(fā)射極端子通過(guò)恒流源Io被偏置?？梢酝ㄟ^(guò)該恒流源Io任意地設(shè)定負(fù)阻抗電路561的跨導(dǎo)。此外，交叉連接晶體管511、512的基極端子經(jīng)由電阻器Rb從恒定電位源Vb接受偏置供給，并僅提高鞏固規(guī)定的直流電壓部分。由此，可以將晶體管511、512的偏置點(diǎn)維持在正常的狀態(tài)。
振蕩電路A、B被設(shè)計(jì)為以相同的條件以及相同的振蕩頻率動(dòng)作。例如，振蕩電路A不互相作用而動(dòng)作時(shí)的自由動(dòng)作頻率f0如下。
fo=12π×L×Ceff,Ceff=C+C1×C2C1+C2]]>其中，C是變?nèi)荻O管504的電容，C1是電容器505或者506的電容，C2是電容器507或者508的電容。對(duì)于振蕩電路B也同樣。
各振蕩電路的輸出如上所述，相位偏移180度，例如，將P1(晶體管501的集電極端子)的輸出設(shè)為X，則P2(晶體管502的集電極端子)的輸出成為-X。同樣，將P3(晶體管511的集電極端子)的輸出設(shè)為Y，則P4(晶體管512的集電極端子)的輸出成為-Y。另外，P1～P3中的各振蕩電路的輸出電壓分別為與規(guī)定電壓的差分電壓信號(hào)。
這里，在本振蕩器10中，這些振蕩電路A和振蕩電路B通過(guò)四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)562～565連接。這樣，通過(guò)由四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)(Rc541、Cc520、Rc542、Cc521、Rc543、Cc522以及Rc544、Cc523)連接振蕩電路A、B，可以將各振蕩電路的輸出信號(hào)X以及Y的相位互相偏移±90°(設(shè)為X＝±jY的關(guān)系)(參照?qǐng)D7(a)、圖7(b))。由此，從P1～P4輸出相位互相偏移90°的四相信號(hào)。圖7(a)表示振蕩電路A的P1中的輸出信號(hào)波形(Vx+)以及P2中的輸出信號(hào)波形(Vx-)，圖7(b)表示振蕩電路B的P3中的輸出信號(hào)波形(Vy+)以及P4中的輸出信號(hào)波形(Vy-)，可知Vx以及Vy僅相位移動(dòng)±90°。另外，該輸出信號(hào)的頻率(振蕩器10的振蕩頻率)約為3.5GHz。
此時(shí)，例如，將比例常數(shù)設(shè)為α，晶體管501的基極端子的電壓V1可以表示為V1＝α×X+k×Ye-jφ，將負(fù)阻抗電路571中的跨導(dǎo)設(shè)為gm，該集電極電流I1(流過(guò)P1的電流)可以表示為I1＝gm×V1。同樣，將比例常數(shù)設(shè)為α，晶體管511的基極端子的電壓V2可以表示為V2＝α×Y-k×Xe-jφ，將負(fù)阻抗電路561的跨導(dǎo)設(shè)為gm，該集電極電流I2(流過(guò)P3的電流)可以表示為I2＝gm×V2。另外，比例常數(shù)α由RC連接網(wǎng)絡(luò)中的Rc和/或Cc的設(shè)定條件決定。
此外，振蕩器10的振蕩頻率fosc可以如下表示。
fOSC=fa×[1+(gmk4πfaCeq)2±(gmk4πfaCeq)]]]>其中，fa(各振蕩電路中的負(fù)載時(shí)的自由動(dòng)作頻率)以及k可以如下表示。
fa=12π×L×Ceq]]>Ceq=C+Cc×(C1+C2)+C1×(Cc+C2)Ct]]>Ct=C1+C2+Cc,k=CcCt]]>在振蕩器10的設(shè)計(jì)時(shí)，可以將上述各方程式作為指針來(lái)使用。
各連接電阻器Rc(541、542、543、544)對(duì)信號(hào)X、Y的相位以及其振幅進(jìn)行控制。從而，連接電阻Rc優(yōu)選為可變電壓控制電阻，以便可以調(diào)整信號(hào)X、Y的相位。這里，RC變得非常大時(shí)，雙方的振蕩電路接近于獨(dú)立的狀態(tài)。反之，Rc接近0時(shí)(例如，Rc為僅寄生電阻這樣的情況)，各振蕩電路的RC連接網(wǎng)絡(luò)大致為電容性的連接。
圖8表示連接電阻Rc對(duì)振蕩器10的振動(dòng)振幅Vopp以及振蕩器10的振蕩頻率f的影響。根據(jù)該圖，優(yōu)選將連接電阻Rc的有效范圍設(shè)為到振幅-連接電阻值的曲線圖成為最小的值(大約300Ω)為止(0＜Rc＜300[Ω])。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在屬于振蕩器A的各晶體管和屬于振蕩器B的各晶體管的連接上使用串聯(lián)連接的電阻以及電容。從而，與該連接使用晶體管或變壓器等的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比較，可以抑制相位噪聲等噪聲的產(chǎn)生。此外，晶體管的數(shù)目少即可，也可以實(shí)現(xiàn)省電以及電路面積的縮小。
此外，通過(guò)對(duì)任意的連接用電阻Rc使用可變電阻，可以調(diào)整連接用電阻的電阻值，并控制各輸出信號(hào)的相位。由此，可以提高振蕩信號(hào)的相位精度。
此外，通過(guò)對(duì)任意的連接用電容器Cc使用可變電容器(變?nèi)荻O管)，可以調(diào)整連接用電容器的電容值，并控制各輸出信號(hào)的相位。由此，可以提高振蕩信號(hào)的相位精度。
此外，通過(guò)調(diào)整LC諧振電路560、570的可變電容器(變?nèi)荻O管)的電容，可以改變LC諧振電路560、570的諧振頻率，并可以容易地設(shè)定輸出的交流信號(hào)的頻率。
此外，在交叉連接的晶體管501、502以及晶體管511、512的各晶體管對(duì)中，發(fā)射極端子連接到恒流源Io。從而，通過(guò)調(diào)整該恒流源Io的電流值，可以容易地設(shè)定各晶體管對(duì)構(gòu)成的負(fù)阻抗電路561、571的跨導(dǎo)的值。由此，可以提高振蕩信號(hào)的相位精度。
另外，在本振蕩器10，使用雙極晶體管構(gòu)成各振蕩電路，但不限定于此。例如，也可以使用MOS晶體管、GaAs基極異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)、或者GaAs基極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)來(lái)構(gòu)成。
上述連接用電阻Rc(541～544)也可以是如寄生電阻那樣的值極小的電阻。在該情況下，各振蕩電路間的連接接近電容性的連接。此外，也可以用可變電阻構(gòu)成任意的連接用電阻Rc，此外也可以用可變電容電容器構(gòu)成任意的連接用電容器Cc(520～523)。
圖2表示使用MOS晶體管的本振蕩器的結(jié)構(gòu)。
如該圖所示，本實(shí)施方式的振蕩器100包括成對(duì)的振蕩電路A(第一振蕩電路)、振蕩電路B(第二振蕩電路)、四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)162～165，由P1～P4生成相位互相偏移90°的四個(gè)信號(hào)(四相信號(hào))。
振蕩電路A包括LC諧振電路160和負(fù)阻抗電路161。LC諧振電路160包括線圈103a、103b和變?nèi)荻O管104a、104b。負(fù)阻抗電路161包括交叉連接用的兩個(gè)N溝道MOS晶體管101、102、四個(gè)電容器105、106、107、108(反饋用電容器)、兩個(gè)電阻Rb、N溝道MOS晶體管180。
線圈103a以及103b串聯(lián)連接，其中點(diǎn)連接到Vcc。變?nèi)荻O管104a以及104b反向?qū)χ玫卮?lián)連接，陽(yáng)極端子之間被連接，同時(shí)它們連接到Vcontrol(以下為Vco)。進(jìn)而，線圈103a、103b和變?nèi)荻O管104a、104b并聯(lián)連接。
而且，該變?nèi)荻O管104a的陰極連接到晶體管101的漏極端子，變?nèi)荻O管104b的陰極連接到晶體管102的漏極端子。由此，在晶體管101的漏極端子以及晶體管102的漏極端子之間連接LC諧振電路160。
此外，晶體管101的柵極端子經(jīng)由電容器106連接到晶體管102的漏極端子，晶體管102的柵極端子經(jīng)由電容器105連接到晶體管101的漏極端子。
此外，晶體管101的柵極端子經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vbias1(以下為Vb1)，晶體管102的柵極端子也經(jīng)由電阻Rb連接到Vb1。此外，晶體管101的柵極端子經(jīng)由電容器107接地，晶體管102的柵極端子經(jīng)由電容器108接地。
進(jìn)而，晶體管101的源極端子和晶體管102的源極端子被連接，同時(shí)這些晶體管101、102的源極端子連接到晶體管180的源極端子。另外，該晶體管180的漏極端子接地，柵極端子連接到恒定電位源Vbias2(以下為Vb2)。
振蕩電路B包括LC諧振電路170和負(fù)阻抗電路171。LC諧振電路170包括線圈113a、113b和變?nèi)荻O管114a、114b。負(fù)阻抗電路171包括交叉連接用的兩個(gè)N溝道MOS晶體管122、112、四個(gè)電容器115、116、117、118(反饋用電容器)、兩個(gè)電阻Rb、N溝道MOS晶體管181。
線圈113a以及113b串聯(lián)連接，其中點(diǎn)連接到Vcc。變?nèi)荻O管114a以及114b反向串聯(lián)連接，陽(yáng)極端子之間被連接，同時(shí)它們連接到Vcontrol(以下為Vco)。進(jìn)而，線圈113a、113b和變?nèi)荻O管114a、114b連接。
而且，該變?nèi)荻O管114a的陰極連接到晶體管122的漏極端子，變?nèi)荻O管114b的陰極連接到晶體管112的漏極端子。由此，在晶體管122的漏極端子以及晶體管112的漏極端子之間連接LC諧振電路170。
此外，晶體管122的柵極端子經(jīng)由電容器116連接到晶體管112的漏極端子，晶體管112的柵極端子經(jīng)由電容器115連接到晶體管122的漏極端子。
此外，晶體管122的柵極端子經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vbias1(以下為Vb1)，晶體管112的柵極端子也經(jīng)由電阻Rb連接到Vb1。此外，晶體管122的柵極端子經(jīng)由電容器117接地，晶體管112的柵極端子經(jīng)由電容器118接地。
進(jìn)而，晶體管122的源極端子和晶體管112的源極端子被連接，同時(shí)這些晶體管122、112的源極端子連接到晶體管181的源極端子。另外，該晶體管181的漏極端子接地，柵極端子連接到恒定電位源Vbias2(以下為Vb2)。
這里，在本振蕩器100中，這些振蕩電路A和振蕩電路B通過(guò)四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)162～165接地。
在RC連接網(wǎng)絡(luò)162中，在晶體管101的柵極端子和晶體管112的漏極端子之間連接用電容器Cc120和連接用電阻Rc141串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc120的一個(gè)電極連接到晶體管101的柵極端子，連接用電阻Rc141連接在連接用電容器Cc120的另一個(gè)電極和晶體管112的漏極端子之間。
在RC連接網(wǎng)絡(luò)163中，在晶體管102的柵極端子和晶體管122的漏極端子之間連接用電容器Cc121和連接用電阻Rc142串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc121的一個(gè)電極連接到晶體管102的柵極端子，連接用電阻Rc142連接在連接用電容器Cc121的另一個(gè)電極和晶體管122的漏極端子之間。
在RC連接網(wǎng)絡(luò)164中，在晶體管122的柵極端子和晶體管101的漏極端子之間連接用電容器Cc122和連接用電阻Rc143串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc122的一個(gè)電極連接到晶體管122的柵極端子，連接用電阻Rc143連接在連接用電容器Cc122的另一個(gè)電極和晶體管101的漏極端子之間。
在RC連接網(wǎng)絡(luò)165中，在晶體管112的柵極端子和晶體管102的漏極端子之間連接用電容器Cc123和連接用電阻Rc144串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc123的一個(gè)電極連接到晶體管112的柵極端子，連接用電阻Rc144連接在連接用電容器Cc123的另一個(gè)電極和晶體管102的漏極端子之間。
在振蕩電路A，對(duì)LC諧振電路160施加任何電激勵(lì)時(shí)，交流信號(hào)由于LC諧振電路160的諧振現(xiàn)象而產(chǎn)生振蕩，并從輸出端P1、P2輸出。此時(shí)，從輸出端P1以及P2輸出的信號(hào)是反相(互補(bǔ))信號(hào)。交流信號(hào)的頻率是LC諧振電路160的諧振頻率，可通過(guò)電壓控制的變?nèi)荻O管104a、104b調(diào)節(jié)。該原理對(duì)于振蕩電路B也是同樣。
而且，包含了交叉連接晶體管101、102以及反饋用電容器105、106的負(fù)阻抗電路161連接到LC諧振電路160，因此LC諧振電路160中的損失被補(bǔ)償，該LC諧振電路160的振蕩繼續(xù)。其結(jié)果，可以從輸出端P1(晶體管101的漏極端子)、P2(晶體管102的漏極端子)連續(xù)地取出互相反相的交流信號(hào)。對(duì)于振蕩電路B也同樣，從輸出端P3(晶體管122的漏極端子)、P4(晶體管112的漏極端子)連續(xù)地取出互相反相的交流信號(hào)。
這里，在本振蕩器100，這些振蕩電路A和振蕩電路B通過(guò)四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)162～165連接。這樣，通過(guò)由四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)(Rc141、Cc120、Rc142、Cc121、Rc143、Cc122以及Rc144、Cc123)連接振蕩電路A、B，可以將各振蕩電路的輸出信號(hào)X以及Y的相位互相偏移±90°(設(shè)為X＝±jY的關(guān)系)。由此，從P1～P4輸出相位互相偏移90°的四相信號(hào)。
圖3表示使用了MOS晶體管的本振蕩器的其它的變形例。
如該圖所示，本實(shí)施方式的振蕩器200包括成對(duì)的振蕩電路A(第一振蕩電路)、振蕩電路B(第二振蕩電路)、四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)262～265，由P1～P4生成相位互相偏移90°的四個(gè)信號(hào)(四相信號(hào))。
振蕩電路A包括LC諧振電路260和負(fù)阻抗電路261。LC共振電路260包括線圈203a、203b和變?nèi)荻O管204a、204b和變?nèi)荻O管204a、204b。負(fù)阻抗電路261包括交叉連接用的兩個(gè)N溝道MOS晶體管201(第六MOS晶體管)、202(第七M(jìn)OS晶體管)、耦合用的兩個(gè)N溝道MOS晶體管251(第五MOS晶體管)、252(第八MOS晶體管)、兩個(gè)電阻Rb、N溝道MOS晶體管280。
線圈203a以及203b串聯(lián)連接，其中點(diǎn)連接到Vcc。變?nèi)荻O管204a以及204b反向?qū)χ玫卮?lián)連接，陽(yáng)極端子之間被連接，同時(shí)它們連接到Vcontrol(以下為Vco)。而且，線圈203a、203b和變?nèi)荻O管204a、204b并聯(lián)連接。
此外，晶體管251的漏極端子和晶體管201的漏極端子被連接，晶體管251的源極端子和晶體管201的源極端子被連接。此外，晶體管252的漏極端子和晶體管202的漏極端子被連接，晶體管252的源極端子和晶體管202的源極端子被連接。
而且，該晶體管201、251的共用漏極端子連接到變?nèi)荻O管204a的陰極，晶體管202、252的共用漏極端子連接到變?nèi)荻O管204b的陰極。由此，在晶體管201、251的共用漏極端子以及晶體管202、252的共用漏極端子之間連接LC諧振電路260。
此外，晶體管201的柵極端子連接到晶體管202、252的共用漏極端子，晶體管202的柵極端子連接到晶體管201、251的共用漏極端子。
進(jìn)而，晶體管251的柵極端子經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vbias1(以下為Vb1)，晶體管252的柵極端子也經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vb1。
進(jìn)而，晶體管201、251的共同源極端子和晶體管202、252的共同源極端子被連接，同時(shí)該連接點(diǎn)和晶體管280的源極端子被連接。另外，該晶體管280的漏極端子接地，柵極端子連接到恒定電位源Vbias2(以下為Vb2)。
振蕩電路B包括LC諧振電路270和負(fù)阻抗電路271。LC諧振電路270包括線圈213a、213b和變?nèi)荻O管214a、214b。負(fù)阻抗電路271包括交叉連接用的兩個(gè)N溝道MOS晶體管211(第二MOS晶體管)、212(第三MOS晶體管)、耦合用的兩個(gè)N溝道MOS晶體管291(第一MOS晶體管)、292(第四MOS晶體管)、兩個(gè)電阻Rb、N溝道MOS晶體管281。
線圈214a及214b串聯(lián)連接，其中點(diǎn)連接到Vcc。變?nèi)荻O管214a以及214b反向?qū)χ玫卮?lián)連接，陽(yáng)極端子之間被連接，同時(shí)它們連接到Vcontrol(以下為Vco)。而且，線圈213a、213b和變?nèi)荻O管214a、214b并聯(lián)連接。
此外，晶體管291的漏極端子和晶體管211的漏極端子被連接，晶體管291的源極端子和晶體管211的源極端子被連接。此外，晶體管292的漏極端子和晶體管212的漏極端子被連接，晶體管292的源極端子和晶體管212的源極端子被連接。
而且，該晶體管291、211的共用漏極端子連接到變?nèi)荻O管214a的陰極，晶體管292、212的共用漏極端子連接到變?nèi)荻O管214b的陰極。由此，在晶體管291、211的共用漏極端子以及晶體管292、212的共用漏極端子之間并聯(lián)連接LC諧振電路270。
此外，晶體管211的柵極端子連接到晶體管212、292的共用漏極端子，晶體管212的柵極端子連接到晶體管211、291的共用漏極端子。
進(jìn)而，晶體管291的柵極端子經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vbias1(以下為Vb1)，晶體管292的柵極端子也經(jīng)由電阻Rb連接到恒定電位源Vb1。
進(jìn)而，晶體管211、291的共同源極端子和晶體管212、292的共同源極端子被連接，同時(shí)該連接點(diǎn)和晶體管281的源極端子被連接。另外，該晶體管281的漏極端子接地，柵極端子連接到恒定電位源Vbias2(以下為Vb2)。
這里，在本振蕩器200，這些振蕩電路A和振蕩電路B通過(guò)四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)262～265連接。
在RC連接網(wǎng)絡(luò)262中，在晶體管251的柵極端子和晶體管212(292)的漏極端子之間連接用電容器Cc220和連接用電阻Rc241串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc220的一個(gè)電極連接到晶體管201的柵極端子，連接用電阻Rc241連接在連接用電容器Cc220的另一個(gè)電極和晶體管212(292)的漏極端子之間。在RC連接網(wǎng)絡(luò)263中，晶體管252的柵極端子和晶體管211(291)的漏極端子之間連接用電容器Cc221和連接用電阻Rc242串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc221的一個(gè)電極連接到晶體管251的柵極端子，連接用電阻Rc242連接在連接用電容器Cc221的另一個(gè)電極和晶體管211(291)的漏極端子之間。在RC連接網(wǎng)絡(luò)264中，在晶體管291的柵極端子和晶體管201(251)的漏極端子之間連接用電容器Cc222和連接用電阻Rc243串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc222的一個(gè)電極連接到晶體管291的柵極端子，連接用電阻Rc243連接在連接用電容器Cc222的另一個(gè)電極和晶體管201(251)的漏極端子之間。在RC連接網(wǎng)絡(luò)265中，在晶體管292的柵極端子和晶體管202(252)的漏極端子之間連接用電容器Cc223和連接用電阻Rc244串聯(lián)連接。即，連接用電容器Cc223的一個(gè)電極連接到晶體管292的柵極端子，連接用電阻Rc244連接在連接用電容器Cc223的另一個(gè)電極和晶體管202(252)的漏極端子之間。
在振蕩電路A，對(duì)LC諧振電路260施加任何電激勵(lì)時(shí)，交流信號(hào)由于LC諧振電路260的諧振現(xiàn)象而振蕩，并從輸出端P1、P2輸出。此時(shí)，從輸出端P1以及P2輸出的信號(hào)是反相(互補(bǔ))信號(hào)。交流信號(hào)的頻率是LC諧振電路260的諧振頻率，可通過(guò)電壓控制的變?nèi)荻O管204a、204b調(diào)節(jié)。該原理對(duì)于振蕩電路B也是同樣。
而且，包含了交叉連接的耦合晶體管201、251以及202、252的負(fù)阻抗電路261連接到LC諧振電路260，因此LC諧振電路260中的損失被補(bǔ)償，該LC諧振電路160的振蕩繼續(xù)。其結(jié)果，可以從輸出端P1(晶體管201、251的共用漏極端子)、P2(晶體管202、252的共用漏極端子)連續(xù)地取出互相反相的交流信號(hào)。對(duì)于振蕩電路B也是同樣，從輸出端P3(晶體管211、291的共用漏極端子)、P4(晶體管212、292的共用漏極端子)連續(xù)地取出互相反相的交流信號(hào)。
這里，在本振蕩器200，這些振蕩電路A和振蕩電路B通過(guò)四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)262～265連接。這樣，通過(guò)由四個(gè)RC連接網(wǎng)絡(luò)(Rc241、Cc220、Rc242、Cc221、Rc243、Cc222以及Rc244、Cc223)連接振蕩電路A、B，可以將各振蕩電路的輸出信號(hào)X以及Y的相位互相偏移±90°(設(shè)為X＝±jY的關(guān)系)。由此，從P1～P4輸出相位互相偏移90°的四相信號(hào)。
本振蕩器的頻率調(diào)整系統(tǒng)可應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信裝置，例如進(jìn)行IEEE802.11X標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線數(shù)據(jù)通信的攜帶電話用的收發(fā)器(transceiver)。
如上所述，根據(jù)本振蕩器，在屬于第一振蕩電路的各晶體管和屬于第二振蕩電路的各晶體管的連接上使用串聯(lián)連接的電阻以及電容。從而，與在該連接上使用多個(gè)晶體管或變壓器等的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比較，可以抑制噪聲的產(chǎn)生。此外，晶體管的數(shù)目少即可，因此也可以實(shí)現(xiàn)省電和電路面積的縮小。
此外，在上述結(jié)構(gòu)中，上述連接用電阻優(yōu)選是可變電阻。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整連接用電阻的電阻值可以控制各輸出信號(hào)的相位。由此，可以提高振蕩信號(hào)的相位精度。
此外，在上述結(jié)構(gòu)中，上述連接用電容器優(yōu)選為可變電容器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整連接用電容器的電容值可以控制各輸出信號(hào)的相位。由此，可以提高振蕩信號(hào)的相位精度。
在上述結(jié)構(gòu)中，上述諧振電路優(yōu)選是包含了可變電容器(例如變?nèi)荻O管)的LC諧振電路。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整可變電容器的電容可以改變諧振電路的諧振頻率，并可以容易地設(shè)定輸出的交流信號(hào)的頻率。
在上述結(jié)構(gòu)中，在上述第一及第二晶體管和第三及第四晶體管的各晶體管對(duì)中，優(yōu)選第一導(dǎo)通端子連接到恒流源。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整恒流源的電流值，可以設(shè)定各晶體管構(gòu)成的負(fù)阻抗電路的跨導(dǎo)的值。由此，可以提高振蕩信號(hào)的相位精度。
在上述結(jié)構(gòu)中，也可以在各晶體管上使用NPN型的雙極晶體管。在該情況下，上述第一以及第二導(dǎo)通端子分別是發(fā)射極端子及集電極端子，上述控制端子是基極端子。
在上述結(jié)構(gòu)中，也可以在各晶體管上使用N溝道MOS晶體管。在該情況下，上述第一及第二導(dǎo)通端子分別是源極端子以及漏極端子，上述控制端子是柵極端子。
此外，包括本振蕩器的通信裝置包括如上述的優(yōu)點(diǎn)。
另外，本實(shí)施方式不限定于上述實(shí)施方式，在權(quán)利要求所示的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更，對(duì)于適當(dāng)組合實(shí)施方式中公開的技術(shù)手段而獲得的實(shí)施方式而言，也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種振蕩器，包括分別具有諧振電路和多個(gè)晶體管的第一振蕩電路及第二振蕩電路，其特征在于，在上述第一振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)各第二導(dǎo)通端子連接到上述諧振電路的第一晶體管及第二晶體管，上述第一晶體管的第二導(dǎo)通端子和第二晶體管的控制端子直接或者經(jīng)由電容器連接，同時(shí)第一晶體管的控制端子和第二晶體管的第二導(dǎo)通端子直接或經(jīng)由電容器連接，在上述第二諧振電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)各第二導(dǎo)通端子連接到上述諧振電路的第三晶體管及第四晶體管，上述第三晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四晶體管的控制端子直接或經(jīng)由電容器連接，同時(shí)第三晶體管的控制端子和第四晶體管的第二導(dǎo)通端子直接或經(jīng)由電容器連接，在上述第一晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四晶體管的控制端子之間，連接用電容器及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第二晶體管的第二導(dǎo)通端子和第三晶體管的控制端子之間，連接用電容器及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第三晶體管的第二導(dǎo)通端子和第一晶體管的控制端子之間，連接用電容器及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第四晶體管的第二導(dǎo)通端子和第二晶體管的控制端子之間，將連接用電容器及連接用電阻串聯(lián)連接。
2.一種振蕩器，包括分別具有諧振電路和多個(gè)晶體管的第一振蕩電路及第二振蕩電路，其特征在于，在第一振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子之間被連接的第一MOS晶體管及第二MOS晶體管，以及第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子被連接的第三MOS晶體管及第四MOS晶體管，上述第二MOS晶體管及第三MOS晶體管的第一導(dǎo)通端子之間被連接，同時(shí)上述第二MOS晶體管及第三MOS晶體管的各第二導(dǎo)通端子連接到諧振電路，并且第二晶體管的第二導(dǎo)通端子和第三晶體管的控制端子被連接，同時(shí)第二晶體管的控制端子和第三晶體管的第二導(dǎo)通端子被連接，在第二振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子之間被連接的第五MOS晶體管及第六MOS晶體管，以及第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子被連接的第七M(jìn)OS晶體管及第八MOS晶體管，上述第六MOS晶體管及第七M(jìn)OS晶體管的第一導(dǎo)通端子之間被連接，同時(shí)上述第六MOS晶體管及第七M(jìn)OS晶體管的各第二導(dǎo)通端子連接到諧振電路，并且第六晶體管的第二導(dǎo)通端子和第七晶體管的控制端子被連接，同時(shí)第六晶體管的控制端子和第七晶體管的第二導(dǎo)通端子被連接，在上述第五MOS晶體管及第六MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第一MOS晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第七M(jìn)OS晶體管及第八MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四MOS晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第三MOS晶體管及第四MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第五MOS晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第一MOS晶體管及第二MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第八MOS晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于，上述連接用電阻包含可變電阻。
4.如權(quán)利要求2所述的振蕩器，其特征在于，上述連接用電阻包含可變電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于，上述連接用電容器包含可變電容器。
6.如權(quán)利要求2所述的振蕩器，其特征在于，上述連接用電容器包含可變電容器。
7.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于，上述諧振電路是包含可變電容器的LC諧振電路。
8.如權(quán)利要求2所述的振蕩器，其特征在于，上述諧振電路是包含可變電容器的LC諧振電路。
9.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于，在上述第一晶體管及第二晶體管和第三晶體管及第四晶體管的各晶體管對(duì)中，第一導(dǎo)通端子被連接到恒流源。
10.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于，上述各晶體管是NPN型晶體管，上述第一導(dǎo)通端子及第二導(dǎo)通端子分別是發(fā)射極端子及集電極端子，上述控制端子是基極端子。
11.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其特征在于，上述各晶體管是N溝道MOS晶體管，上述第一導(dǎo)通端子及第二導(dǎo)通端子分別是源極端子及漏極端子，上述控制端子是柵極端子。
12.一種包括振蕩器的通信裝置，其中，該振蕩器包括分別具有諧振電路和多個(gè)晶體管的第一振蕩電路及第二振蕩電路，在上述第一振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)各第二導(dǎo)通端子連接到上述諧振電路的第一晶體管及第二晶體管，上述第一晶體管的第二導(dǎo)通端子和第二晶體管的控制端子直接或者經(jīng)由電容器連接，同時(shí)第一晶體管的控制端子和第二晶體管的第二導(dǎo)通端子直接或經(jīng)由電容器連接，在上述第二諧振電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)各第二導(dǎo)通端子連接到上述諧振電路的第三晶體管及第四晶體管，上述第三晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四晶體管的控制端子直接或經(jīng)由電容器連接，同時(shí)第三晶體管的控制端子和第四晶體管的第二導(dǎo)通端子直接或經(jīng)由電容器連接，在上述第一晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第二晶體管的第二導(dǎo)通端子和第三晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第三晶體管的第二導(dǎo)通端子和第一晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第四晶體管的第二導(dǎo)通端子和第二晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接。
13.一種包括振蕩器的通信裝置，其中，該振蕩器包括分別具有諧振電路和多個(gè)晶體管的第一以及第二振蕩電路，在第一振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子之間被連接的第一MOS晶體管及第二MOS晶體管，以及第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子被連接的第三MOS晶體管及第四MOS晶體管，上述第二MOS晶體管及第三MOS晶體管的第一導(dǎo)通端子之間被連接，同時(shí)上述第二以及第三MOS晶體管的各第二導(dǎo)通端子連接到諧振電路，并且第二晶體管的第二導(dǎo)通端子和第三晶體管的控制端子被連接，同時(shí)第二晶體管的控制端子和第三晶體管的第二導(dǎo)通端子被連接，在第二振蕩電路中，設(shè)置第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子之間被連接的第五MOS晶體管及第六MOS晶體管，以及第一導(dǎo)通端子之間被連接、同時(shí)第二導(dǎo)通端子被連接的第七M(jìn)OS晶體管及第八MOS晶體管，上述第六MOS晶體管及第七M(jìn)OS晶體管的第一導(dǎo)通端子之間被連接，同時(shí)上述第六MOS晶體管及第七M(jìn)OS晶體管的各第二導(dǎo)通端子連接到諧振電路，并且第六晶體管的第二導(dǎo)通端子和第七晶體管的控制端子被連接，同時(shí)第六晶體管的控制端子和第七晶體管的第二導(dǎo)通端子被連接，在上述第五MOS晶體管及第六MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第一MOS晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第七M(jìn)OS晶體管及第八MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第四MOS晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第三MOS晶體管及第四MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第五MOS晶體管的控制端子之間，連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第一MOS晶體管及第二MOS晶體管的第二導(dǎo)通端子和第八MOS晶體管的控制端子之間連接用電容器以及連接用電阻被串聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明的振蕩器包括將交叉連接的第一晶體管及第二晶體管連接到諧振電路的第一振蕩電路；以及將交叉連接的第三晶體管及第四晶體管連接到諧振電路的第二振蕩電路，在上述第一晶體管的集電極端子和第四晶體管的基極端子之間連接用電容器及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第二晶體管的集電極端子和第三晶體管的基極端子之間連接用電容器及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第三晶體管的集電極端子和第一晶體管的基極端子之間連接用電容器及連接用電阻被串聯(lián)連接，在上述第四晶體管的集電極端子和第二晶體管的基極端子之間連接用電容器及連接用電阻被串聯(lián)連接。由此，可以抑制噪聲及低消耗功率。
文檔編號(hào)H03B5/12GK1764060SQ200510113868
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者艾伯托·奧阿丹 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社