JPH02281815A - Vco回路とpll回路およびこれらを含む集積回路 - Google Patents

Vco回路とpll回路およびこれらを含む集積回路

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JPH02281815A
JPH02281815A JP1103962A JP10396289A JPH02281815A JP H02281815 A JPH02281815 A JP H02281815A JP 1103962 A JP1103962 A JP 1103962A JP 10396289 A JP10396289 A JP 10396289A JP H02281815 A JPH02281815 A JP H02281815A
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JP
Japan
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circuit
signal
vco
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input
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JP1103962A
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Kiyoshi Suga
菅 清
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、電圧制御発振器(Voltage Cont
rolled O5cillator :以下rVCO
Jという)回路と位相同期ループ(Phase Loc
ked Loop:以下rPLL」という)回路および
これらを含む集積回路に関し、特に出力信号のパルス幅
を任意に制御可能としたVCO回路、これを利用したP
LL回路およびこれらを有機的に組合せた集積回路に関
する。
〔従来の技術〕
従来のPLL回路は、例えば、特開昭63−36613
号公報に開示されている如く、その中のVCO回路の発
振周波数のみを制御しており1発振出力信号のパルス幅
を制御することについては配慮されていなかった。なお
、これに関しては、上記公開公報以外にも、例えば、特
開昭61−80916号公報。
同63−52517号公報等を挙げることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術に示されるPLL回路は、出力信号の周波
数は正確に制御可能であるが、出力信号のパルス幅につ
いては何等制御されておらず、このため、このPLL回
路の出力を論理回路のクロックとして用いるような集積
回路を構成した場合には、素子の特性ばらつき、温度の
変動等により。
出力信号のパルス幅が変動し、前記論理回路の動作マー
ジンが減少して、誤動作につながる可能性があるという
問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の技術における上述の如き問題を解
消し、出力信号のパルス幅が、素子の特性ばらつきや温
度変動に依存しないようなPLL回路を提供することに
ある。本発明の他の目的は、上述の如きPLL回路を構
成するのに好適なりCo回路を提供することにある。ま
た、本発明の更に他の目的は、上記PLL回路を有効に
用いる集積回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の上記目的は、非安定マルチバイブレータを用い
るVCO回路において、VCO出力信号の低レベル時間
幅を制御する第1の制御入力と、高レベル時間幅を制御
する第2の制御入力とを有する如く構成したことを特徴
とするVCO回路。
および、該VCO回路と、該VCO回路の出力信号およ
び外部から供給される基準クロックを入力とし、該入力
の位相差に応じて周波数上昇指示信号または周波数下降
指示信号を出力する位相比較器と、前記VCO回路の出
力信号を入力とする積分回路と、該積分回路の出力信号
および外部から供給される基準電圧を入力とし、該入力
の電位差に応じてデユーティ上昇信号またはデユーティ
下降信号を出力する電圧比較器と、前記周波数上昇指示
信号9周波数下降指示信号、デユーティ上昇信号、デユ
ーティ下降信号を入力とする第1.第2のチャージポン
プ回路を有し、該第1のチャージポンプ回路の出力を前
記VCO回路の第1の制御入力に、また、前記第2のチ
ャージポンプ回路の出力を前記VCO回路の第2の制御
入力に接続することを特徴とするPLL回路によって達
成される。
〔作用〕
本発明に係るVCO回路においては、出力信号の高レベ
ル時間幅および低レベル時間幅を各々独立に制御する2
つの制御端子を持つ非安定マルチバイブレータにより構
成したことにより、上記目的を達成している。また、本
発明に係るPLL回路においては、上述のVCO回路の
出力信号を積分してパルス幅を電圧に変換し、外部から
供給される基準電圧と比較して、その電圧差に応じて上
記VCO回路を制御するものである。
なお、本発明に係るPLL@路を用いる集積回路におい
ては、PLL回路へのフィードバック信号を、集積回路
の代表的な位置からとることにより、配線途中における
パルス幅の変化を補正するものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第3図は1本発明の一実施例を示すVCO回路の構成図
であり、特許請求の範囲の請求項1に対応するものであ
る。図において、101.102はNチャンネルMOS
トランジスタ(以下、単′に「トランジスタ」という)
、105,106は負荷抵抗、107はコンデンサ、7
09,710は制御信号、701は出力信号を示してい
る。上述のトランジスタ101.102は、それぞれの
ドレイン、ゲートが互いに交差接続されており、いずれ
か一方がオンしているとき、他方はオフしている。また
、上記トランジスタ101.102は、一定周期でオン
、オフを繰り返す、従って、出力信号701は、矩形波
となる。
今、トランジスタ101がオン、102がオフしている
ものとすると、電流は電源から負荷抵抗105.トラン
ジスタ101を通った後、一部は トランジスタ103
を通って接地電位へ、残りはコンデンサ1o7゜トラン
ジスタ104を通って接地電位へ流れる。トランジスタ
103,104のドレイン電流は、それぞれ、制御信号
709,710の電圧によって定まる一定電流となる。
従って、時間とともにコンデンサ107は充電され、ト
ランジスタ101のソース電位は上昇する。これにより
、トランジスタ102のゲート、ソース間開電圧がある
一定電圧を越えたとき、トランジスタ102はオンし、
これによってトランジスタ101はゲート、ソース間が
逆バイアスされて急速にオフする。
以上の動作により、本実施例に示すVCO回路は、出力
信号701のハイレベル時間幅は、定電流回路として働
くトランジスタ 104のドレイン電流が大きい程、す
なわち、制御信号710の電圧が高い程短くなり、また
、逆に、出力信号701のローレベル時間幅は、制御信
号709の電圧が高い程短くなる。すなわち、本実施例
に示すVCO回路においては、制御信号709および7
10により、出力信号701のローレベル時間幅および
ハイレベル時間幅を、独立に制御することができる。
上記実施例においては、スイッチング素子としてNチャ
ンネルMOSトランジスタ101〜104を用いた回路
を例として説明したが、これは他の種類の素子、例えば
、PチャンネルMOSトランジスタ、バイポーラトラン
ジスタおよびこれらの組合せによっても良いことは言う
までもない。
第1図は、特許請求の範囲の請求項2に対応するPLL
回路のブロック図である0図において、1は前述の実施
例に示したVCO回路であり、その出力信号701は、
第1のチャージポンプ5の出力信号709の電圧が高い
程、ローレベル時間幅が短くなり、逆に、第2のチャー
ジポンプ6の出力信号710の電圧が高い程、ハイレベ
ル時間幅が短くなる。
上記VCO回路1の出力信号701は、基準クロック7
02と1例えば、立上がりエツジにおいて位相が比較さ
れる。基準クロック702よりVCO回路1の出力信号
701の周波数が低くなった場合には、基準クロック7
02に対するVCO回路1の出力信号701の位相遅れ
を位相比較器2が検出し、周波数上昇指示信号705を
出力する。第1および第2のチャージポンプ5,6は、
上記信号705を受けてvCQ回路制御信号709.7
10の電圧をともに上昇させ、VCO回路1の周波数を
上げようとする。逆に、基準クロック702よりVCO
回路1の出力信号701の周波数が高くなった場合には
基準クロック702に対するvCo60回路出力信号7
01の位相進みを位相比較器2が検出し、周波数下降指
示信号706を出力する。第1および第2のチャージポ
ンプ5,6は、上記信号706を受けてvCO00回路
制御信号709.710の電圧をともに下降させ、vC
O00回路周波数を下げようとする。
更に、vCO00回路出力信号701のパルス幅が短く
なった場合は、電圧比較器4が、積分器3の出力信号7
03の電圧が基準電圧704より低くなったことを検出
し、デユーティ上昇指示信号708を出力する。該信号
708を受けて、第1のチャージポンプ5は、vCO回
路制御制御子09の電圧を上昇させる一方で、第2のチ
ャージポンプ6は、vCO回路制御信号710の電圧を
下降させ、vCO00回路周波数を一定としたまま、パ
ルス幅を長くしようとする。また、VCO回路1の出力
信号701のパルス幅が長くなった場合は、電圧比較器
4が、積分器3の出力信号703の電圧が基準電圧70
4より高くなったことを検出し、デユーティ下降指示信
号707を出力する。該信号707を受けて、第1のチ
ャージポンプ5は、vCO回路制御制御子09の電圧を
下降させる一方で、第2のチャージポンプ6は、vco
回路制御信号710の電圧を上昇させ、vCO00回路
周波数を一定としたまま、パルス幅を短くしようとする
上記実施例によれば、vCO00回路出力信号のパルス
幅をフィードバックし、所定のパルス幅になるように制
御しているために、VCO回路1を構成する素子の特性
ばらつき、温度変動があっても、正確なパルス幅のクロ
ック信号を得ることが可能なPLL回路を実現できる。
次に、第2図は、特許請求の範囲の請求項4に対応する
PLL回路のブロック図である。図において、1は前述
の実施例に示したvCO回路であり、その出力信号70
1のローレベル時間幅およびハイレベル時間幅は、信号
709および710によって制御され、信号709の電
圧が高い程、ローレベル時間幅が短くなり、逆に、信号
710の電圧が高い程、ハイレベル時間幅が短くなる。
第1の位相比較器21は、基準クロック702および信
号701の立上がりエツジのタイミングを比較する。基
準クロック702の立上がりエツジより信号701の立
上がりエツジが遅れている場合、上記位相比較器21は
、信号705を出力する。また、基準クロック702の
立上がりエツジより信号701の立上がりエツジが進ん
でいる場合、上記位相比較器21は、信号706を出力
する。同様に、第2の位相比較器22は、基準クロック
702および信号701の立下がりエツジのタイミング
を比較する。基準クロック702の立下がりエツジより
信号701の立下がりエツジが遅れている場合、上記位
相比較器22は、信号715を出力する。また、基準ク
ロック702の立下がりエツジより信号701の立下が
りエツジが進んでいる場合、上記位相比較器22は、信
号716を出力する。
第1のチャージポンプ5は、上述の信号705が入力さ
れると、信号709の電圧を上昇させて、信号701の
ローレベル時間幅を短くする。また、信号706が入力
されると、信号709の電圧を下降させて、信号701
のローレベル時間幅を長くする。
第2のチャージポンプ6は、上述の信号715が入力さ
れると、信号71Gの電圧を上昇させて、信号701の
ハイレベル時間幅を短くする。また、信号716が入力
されると、信号710の電圧を下降させて、信号701
のハイレベル時間幅を長くする。
以上の通り、信号709.710の電圧が制御されるこ
とにより、信号701は周波数、パルス幅ともに基準ク
ロック702に一致するように制御される。
上記実施例によれば、vCO00回路出力信号のパルス
幅をフィードバックし、所定のパルス幅になるように制
御しているために、vCO00回路構成する素子の特性
ばらつき、温度変動があっても、正確なパルス幅のクロ
ック信号を得ることが可能なPLL回路を実現できる。
なお、上記実施例では、基準クロック702と出力クロ
ック701の位相比較を1両者の立上りエツジと立上が
りエツジ、立下がりエツジと立下がりエツジで行ったが
、立下がりエツジと立上がりエツジ、立上がりエツジと
立下がりエツジで行っても、同じ効果が得られることは
言うまでもない。
以下、上記実施例をより具体的に説明する。
第4図は、第1図に示したPLL回路の具体的構成例を
示す回路図である。信号701は1位相比較器2および
積分器3に入力する0位相比較器2は、信号701とと
もに基準クロック信号702を入力し、信号701.7
02の位相差に応じて周波数上昇指示信号705または
周波数下降指示信号706を出力する。信号701の位
相が信号702の位相より遅れている場合、第5図(a
)に示す如く、信号705がローレベルになって、チャ
ージポンプ5,6のPチャネルMoSトランジスタ50
1,601を駆動し、信号709.710の電圧を上昇
させ、VCO回路1の周波数を上昇させる。逆に、信号
701の位相が信号702の位相より進んでいる場合、
第5図(b)に示す如く、信号706がハイレベルにな
って、チャージポンプ5,6のNチャネルMOSトラン
ジスタ502.602を駆動し、信号709.710の
電圧を下降させ、VCO回路1の周波数を下降させる。
積分器3は、信号701を積分し、信号703として出
力する。電圧比較器4は、信号703とともに基$電圧
704を入力し、信号703.704の電圧差に応じて
デユーティ下降指示信号707またはデユーティ上昇指
示信号70gを出力する。電圧比較器4は、信号704
および該信号704より低い電圧の信号411を、それ
ぞれ、基準電圧とする2つの電圧比較器401.402
から成っている。今、信号701のパルス間が長くなる
と、第6図(a)に示す如く、信号703の電圧が信号
704の電圧より高くなるため、電圧比較器401の出
力信号707がハイレベルとなり、チャージポンプ5の
NチャネルMOSトランジスタ504を駆動し、信号7
09の電圧を下降させるとともに、チャージポンプ6の
PチャネルMOSトランジスタ603を駆動して、信号
710の電圧を上昇させることにより、信号701の周
波数を一定としたまま、パルス幅を短くする。逆に、信
号701のパルス幅が長くなると、第6図(b)に示す
如く、信号703の電圧が信号411の電圧より低くな
るため、電圧比較器402の出カフ08がハイレベルと
なり、チャージポンプ5のPチャネルMOSトランジス
タ503を駆動して、信号709の電圧を上昇させると
ともに、チャージポンプ6のNチャネルMoSトランジ
スタ604を駆動して、信号710の電圧を下降させる
ことにより、信号701の周波数を一定のまま、パルス
幅を短くする。
効果については、前述の通りである。
第7図は、第1図または第2図に示した、本発明に係る
PLL回路を、クロック発生器として用いた集積回路を
示すブロック図である。図において、1は前述のVCO
回路、7は第1図または第2図に示したPLL回路を示
している。また、90〜99はクロックトライバ、81
〜89は論理回路を示している。
本実施例に示す集積回路においては、VCO回路1の出
力は、クロックトライバ90.91〜99を通って、論
理回路81〜89に供給されている。また、論理回路8
1のクロック入力端子から、信号801を取出して、デ
ユーティの制御に用いている。これにより、本実施例に
示す集積回路においては、クロックトライバ90.91
の影響によるクロックパルス幅の変動をなくすことがで
きるという効果がある。上述の実施例では、デユーティ
の制御に用いる信号を、論理回路81のクロック入力端
子からとっているが、これは−例であり、他の論理回路
のクロック入力端子からとっても良い。最も好ましいの
は、上記VCO回路1の出力により駆動される論理回路
のうちの、上記VCO回路からの配線長の平均値に近い
位置にある1代表的な論理回路の入力端子から信号を取
出すことである。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、出力信号
のパルス幅が、素子の特性ばらつきや温度変動に依存し
ないようなPLL回路を、出力信号の高レベル時間幅お
よび低レベル時間幅を各々独立に制御する2つの制御端
子を持つ非安定マルチバイブレータにより構成したVC
O回路により構成することで、実現している。また、V
CO回路の出力端子から、クロックを必要とする末端論
理回路の間にバッファ等が介在し、パルス幅が変化する
ような場合でも、末端論理回路からフィードパツクをか
けることにより、所望のパルス幅のクロックを得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の一実施例を示すPLL回路の
ブロック図、第3図は同じく一実施例を示すVCO回路
のブロック図、第4図は第1図に示した実施例のPLL
回路の詳細を示す回路図、第5図、第6図はその動作タ
イミング図、第7図は本発明に係るPLL回路を用いた
集積回路を示すブロック図である。 1 : VCO回路、2,21,22:位相比較器、3
:積分器、4:電圧比較器、5,6:チャージポンプ、
7:PLL回路。 第 図 (a)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、非安定マルチバイブレータを用いるVCO回路にお
    いて、VCO出力信号の低レベル時間幅を制御する第1
    の制御入力と、高レベル時間幅を制御する第2の制御入
    力とを有する如く構成したことを特徴とするVCO回路
    。 2、請求項1記載のVCO回路と、該VCO回路の出力
    信号および外部から供給される基準クロックを入力とし
    、該入力の位相差に応じて周波数上昇指示信号または周
    波数下降指示信号を出力する位相比較器と、前記VCO
    回路の出力信号を入力とする積分回路と、該積分回路の
    出力信号および外部から供給される基準電圧を入力とし
    、該入力の電位差に応じてデューティ上昇信号またはデ
    ューティ下降信号を出力する電圧比較器と、前記周波数
    上昇指示信号、周波数下降指示信号、デューティ上昇信
    号、デューティ下降信号を入力とする第1、第2のチャ
    ージポンプ回路を有し、該第1のチャージポンプ回路の
    出力を前記VCO回路の第1の制御入力に、また、前記
    第2のチャージポンプ回路の出力を前記VCO回路の第
    2の制御入力に接続することを特徴とするPLL回路。 3、前記VCO回路の出力と、位相比較器入力との間に
    、分周器を設けたことを特徴とする請求項2記載のPL
    L回路。 4、請求項1記載のVCO回路と、該VCO回路の出力
    信号および外部から供給される基準クロックを入力とし
    、両入力の立上がりエッジで位相差を比較し、位相差に
    応じてチャージポンプ制御信号を出力する第1の位相比
    較器と、前記VCO回路の出力信号および基準クロック
    を入力とし、両入力の立下がりエッジで位相差を比較し
    、位相差に応じてチャージポンプ制御信号を出力する第
    2の位相比較器と、前記第1の位相比較器の出力信号を
    入力とする第1のチャージポンプ回路と、前記第2の位
    相比較器の出力信号を入力とする第2のチャージポンプ
    回路とを有し、前記第1のチャージポンプ回路の出力を
    前記VCO回路の第1の制御入力に、また、前記第2の
    チャージポンプ回路の出力を前記VCO回路の第2の制
    御入力に接続することを特徴とするPLL回路。 5、前記VCO回路の出力と、位相比較器入力との間に
    、分周器を設けたことを特徴とする請求項4記載のPL
    L回路。 6、クロック発生器として、請求項2から5のいずれか
    に記載のPLL回路を有する集積回路において、前記P
    LL回路出力により駆動される論理回路のうちの、代表
    的な論理回路の入力端子から信号を取出し、これを前記
    PLL回路にフィードバックする如く構成したことを特
    徴とする集積回路。 7、前記代表的な論理回路として、前記PLL回路から
    の配線長の平均値に近い位置にあるものを用いることを
    特徴とする請求項6記載の集積回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002026699A (ja) * 2000-07-13 2002-01-25 Nec Corp Dll回路、及び、dll制御方法
JP2002353784A (ja) * 2001-05-28 2002-12-06 Sony Corp 発振回路

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