JPH0691429B2 - リングオシレ−タ - Google Patents

リングオシレ−タ

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JPH0691429B2
JPH0691429B2 JP62069619A JP6961987A JPH0691429B2 JP H0691429 B2 JPH0691429 B2 JP H0691429B2 JP 62069619 A JP62069619 A JP 62069619A JP 6961987 A JP6961987 A JP 6961987A JP H0691429 B2 JPH0691429 B2 JP H0691429B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリングオシレータに関する。
〔従来の技術〕
従来のリングオシレータは第4図に一例を示したよう
に、インバータを奇数段縦続接続し、最終段から初段に
帰還をかけることによって構成する。
第4図において、PチャネルMOSFET Q1とNチャネルMOS
FET Q2で第1段のCMOSインバータ、PチャネルMOSFET 3
とNチャネルMOSFET Q4で第2段のCMOSインバータ、P
チャネルMOSFET Q5とNチャネルMOSFET Q6で第3段のCM
OSインバータを構成しており、各段のCMOSインバータ間
の遅延時間を利用して発振パルスを発生させている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のリングオシレータは、各CMOSインバータ
の入力信号がトランジェント状態、すなわち、電位変遷
時にPチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETそれぞれのス
レッショルド電位の間にある状態において、両トランジ
スタが共にオン状態になっているため、第5図で斜線を
施して示すように、貫通電流が流れる。
なお、第5図において、実線はPチャネルMOSFET Q1,Q3
およびQ5のソースドレイン間電流を示し、点線はNチャ
ネルMOSFETQ2,Q4およびQ6のソースドレイン間電流を示
す。
この貫通電流はCMOSインバータの動作には不必要であ
り、かつリングオシレータにおいてはCMOSインバータの
入力信号のトランジェント状態は頻繁に現われるため、
失う電力が多大なものになるという問題点がある。
上述した従来のリングオシレータに対し、本発明のリン
グオシレータは、貫通電流を完全に防ぎ低消費電力化す
るという独創的内容を有する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のリングオシレータは、奇数個のインバータによ
り構成され、かつそのインバータは1対の入力端子と1
対の出力端子を持ち、第1の入力端子はPチャネルMOSF
ETのゲートであり、第2の入力端子はNチャネルMOSFET
のゲートであるため、両トランジスタのオン状態が同時
に起こることが無いように、このインバータに入力され
る1対の入力信号は低電位から高電位に移行するときは
PチャネルMOSFETが完全にオフ状態になってからNチャ
ネルMOSFETがオン状態になるように、第1の入力端子に
入力される第1の入力信号が高電位になってから遅れ
て、第2の入力端子に入力される第2の入力信号が高電
位となり、1対の入力信号が高電位から低電位に移行す
るときは、NチャネルMOSFETが完全にオフ状態になって
からPチャネルMOSFETがオン状態になるように第2の入
力端子が低電位になってから遅れて、第1の入力信号が
低電位となるような1対の信号が入力可能で、第1の出
力端子は定電流回路により放電速度のみ制限され、第2
の出力端子は定電流回路により充電速度のみ制限される
ため、両出力端子からの1対の出力信号は位相差を持
ち、かつその位相差は前述の1対の入力信号とするに充
分な条件を有している。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の回路図である。
第1図において、1〜3は3つの無貫通電流インバータ
であり、リング状に直列接続されて本リングオシレータ
の中核部を形成し、4〜6は基準電圧発生部7と共に定
電流回路を構成する3つの定電流回路部である。
先ず、基準電圧発生部7並びに定電流回路部4,5および
6について説明する。
基準電圧発生部7はPチャネルMOSFET Q13とNチャネル
MOSFET Q14と抵抗器R1とから成る。抵抗器R1の両端はノ
ードN1,N2に接続し、ノードN1にはPチャネルMOSFET Q1
3のゲートとドレインが、またノードN2にはNチャネルM
OSFET Q14のゲートとドレインがそれぞれ共通接続され
それぞれのソースはVCCのGNDに接続する。
抵抗器R1の抵抗値をPチャネルMOSFET Q13およびNチャ
ネルMOSFET Q14のオン抵抗値より充分高くとることによ
り、VCCとノードN1間はPチャネルMOSFET Q13のスレッ
ショルド電圧、GNDとノードN2間はNチャネルMOSFET Q1
4のスレッショルド電圧に近い値となり、基準電圧発生
部7は基準電圧を発生する回路として働く。
定電流回路部4は、PチャネルMOSFET Q7とNチャネルM
OSFET Q8とから成り、それらのドレイン同士を接続して
定電流回路部4の第1のノード、またソース同士を接続
して第2のノードとする。PチャネルMOSFET Q7のゲー
トは基準電圧発生部7のノードN1に接続し、Nチャネル
MOSFET Q8のゲートは基準電圧発生部7のノードN2に接
続している。
VCCとノードN1の電位はPチャネルMOSFET Q7のスレッシ
ョルド電圧よりも僅かに高くしてあり、PチャネルMOSF
ET Q7はソース電位が高くなると飽和領域動作となるの
で、ソース・ドレイン間電流はソース電位によらず一定
となる。同様に、NチャネルMOSFET Q8についてもソー
ス・ドレイン間電流は一定である。
尚、極性が異なる2種のトランジィスタを並列に組合せ
た理由は、PもしくはNチャネルMOSFETのみを用いた場
合、ゲート電圧として各MOSFETのスレッショルド電圧に
近い電圧が印加されているので、定電流回路部4の第2
のゲートが電源電位まで上昇しないか第1のソードが接
地電位まで下降しないからである。
以上は定電流回路部4について説明したが、定電流回路
部5および6の構成と動作も同様である。
次に無貫通電流インバータ1,2および3の構成について
説明する。
無貫通電流インバータ1は、PチャネルMOSFET Q1とN
チャネルMOSFET Q2で構成されている。PチャネルMOSFE
T Q1のソースは電源に接続し、ゲートは第1の入力端子
として用い、ドレインは定電流回路部4の第1のノード
に接続して第1の出力端子としている。
NチャネルMOSFET Q2のドレインは定電流回路部4の第
2のノードと接続して無貫通電流インバータの第2の出
力端子とし、ゲートは無貫通電流インバータ4の第2の
入力端子とし、ソースは接地する。これによって1対の
入力端子と1対の出力端子を持つ無貫通電流インバータ
4が構成できる。回路部2と3についても同等の構成で
ある。
無貫通電流インバータ1,2および3の第1と第2の入力
端子は、それぞれ無貫通電流インバータ3,1および2の
第1と第2の出力端子に接続し、これによに無貫通電流
インバータ1,2および3がリング状に連結されたことに
なる。無貫通電流インバータ1の第1の入力端子と無貫
通電流インバータ2の第1の出力端子の接点は本リング
オシレータの発振出力端子となり、無貫通電流インバー
タ1の第2の入力端子と無貫通電流インバータ3の第2
の出力端子の接点にはコンデンサC1を接続し、コンデン
サC1のもう一方の端子は接地する。
次に、本実施例の動作について説明する。
いま、無貫通電流インバータ1において、第1と第2の
入力端子が共に低電位になると、第1の出力端子はPチ
ャネルMOSFET Q1がオン状態であるので直ちに充電され
て高電位になるが、第2の出力端子は定電流回路部4に
よる電流制限のため充電は遅く、第1の出力端子に遅れ
て高電位になる。
これにより、無貫通電流インバータ2において第1の入
力端子が第2の入力端子よりも先に高電位になるから、
電流制限が充分大きければPチャネルMOSFET Q3が先ず
オフ状態になってから後に、NチャネルMOSFET Q4がオ
ン状態になり、両者は同時にオン状態になることはな
く、無貫通電流インバータ2に貫通電流は流れることな
はない。
また、無貫通電流インバータ2の第2の出力端子はNチ
ャネルMOSFET Q4により直ちに放電され低電位になる
が、第1の出力端子は定電流回路部5により放電電流が
制限されるため遅れて低電位になる。
これにより、無貫通電流インバータ3において第2の入
力端子が第1の入力端子よりも先に低電位になるから、
電流制限が充分大きければNチャネルMOSFET Q6が先ず
オフ状態になってから後に、PチャネルMOSFET Q5がオ
ン状態になり、両者は同時にオン状態になることはな
い。
また、無貫通電流インバータ3の第1の出力端子は直ち
にPチャネルMOSFET Q5により充電され高電位になる
が、第2の出力端子は定電流回路部6により充電電流が
制限されるため遅れて高電位になる。
以上のような動作がリング状に結合した無貫通電流イン
バータ1,2,および3の間で繰返されて発振が起ることに
なるが、第3図に図示するように、各無貫通電流インバ
ータ1,2および3において貫通電流が流れることはな
い。
尚、コンデンサC1は、発振出力側の付加容量が大きい場
合に無貫通電流インバータ1,2および3の第1の入出力
端子側の発振位相と第2の入出力端子側の発振位相を乱
さないようにするために、発振出力側の付加容量に比例
した値に調節するためのものである。P,N両チャネルMOS
FETの電流能力が等しいならば、コンデンサC1の値は発
振出力側の付加容量に等しくする。
第2図は本発明の第2の実施例の回路図である。
第1の実施例においては、定電流回路部4〜6はPチャ
ネルMOSFET、NチャネルMOSFETの並列接続により構成し
たが、本実施例では直列接続することにより構成されて
いる。但し、この場合に用いたP,N両チャネルMOSFETの
それぞれのドレインソースとゲート間の電位差がスレッ
ショルド電圧以下になったとき、電流を流さなくなるの
で、PチャネルMOSFET Q15,Q17およびQ19並びにNチャ
ネルMOSFET Q16,Q18およびQ20をダイオード様式に付加
接続することによりその電流が流れるようにしている。
なお、上述した定電流回路部4〜6や4の他に、どのよ
うな双方向定電流駆動手段を定電流回路部として用いて
もよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、インバータを構成する2
つのトランジスタの間に双方向定電流駆動手段を縦続接
続することにより、インバータの貫通電流を無くするこ
とができるので低消費電力のリングオシレータを得る効
果がある。
本発明の回路と従来の回路について貫通電流が動作電流
に占める割合を試作による測定で比較すると、本発明の
回路においては第3図に示した様に貫通電流は0%であ
るのに対し、従来の回路では第5図に示した様に貫通電
流は動作電流の10.7%も占めていた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例、第2図は本発明の第2
の実施例、第3図は第1の実施例の波形図、第4図は従
来例および第5図は従来例の波形図をそれぞれ示す。 1,2,3,11,12,13……無貫通電流インバータ、4,5,6,14,1
5,16……定電流回路部、7……基準電圧発生部、Q1,Q2,
Q5,Q7,Q9,Q11,Q13,Q15,Q17,Q19……PチャネルMOSFET、
Q2,Q4,Q6,Q8,Q10,Q12,Q14,Q16,Q18,Q20……NチャネルM
OSFET、R1……抵抗器、C1……コンデンサ、N1,N2……ノ
ード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各段において、ソースが電源に接続された
    PチャネルMOSFETと、ソースが接地されたNチャネルMO
    SFETとから成る奇数段のインバータと、 ソースが電源に接続されたPチャネルMOSFETと、ソース
    が接地されたNチャネルMOSFETのそれぞれにおいて、ゲ
    ートとドレイン同士が直結された節点の間に抵抗器を介
    在させた基準電圧発生部と、 それぞれのゲートが同極性のMOSFET側の前記節点と接続
    されたPチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETを含み、前
    記インバータのPチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETの
    ドレイン間に挿入された前記インバータ対応の双方向定
    電流回路部とを有し、 前記インバータの最終段の出力は初段のゲートにフィー
    ドバック接続されたリングオシレータ。
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