JPH07264016A - 位相同期発振器配置 - Google Patents

位相同期発振器配置

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JPH07264016A
JPH07264016A JP7037847A JP3784795A JPH07264016A JP H07264016 A JPH07264016 A JP H07264016A JP 7037847 A JP7037847 A JP 7037847A JP 3784795 A JP3784795 A JP 3784795A JP H07264016 A JPH07264016 A JP H07264016A
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JP7037847A
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Yves Dufour
デュフル イヴ
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Koninklijke Philips NV
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Philips Electronics NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/089Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses
    • H03L7/0891Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses the up-down pulses controlling source and sink current generators, e.g. a charge pump
    • H03L7/0895Details of the current generators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D13/00Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations
    • H03D13/003Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations in which both oscillations are converted by logic means into pulses which are applied to filtering or integrating means
    • H03D13/004Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations in which both oscillations are converted by logic means into pulses which are applied to filtering or integrating means the logic means delivering pulses at more than one terminal, e.g. up and down pulses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は性能が改善され小型化された位相同
期発振器配置の提供を目的とする。 【構成】 本発明の位相同期発振器配置は、可変周波数
発振器11と、容量13を充電するチャージポンプ回路15
と、基準発振器21と可変周波数発振器11の信号を比較し
チャージポンプ回路15にアップ及びダウンコマンド信号
を供給する位相検波器19と、上記コマンド信号の同時の
作動状態を検出し遅延装置53を介して位相検波器19にリ
セット信号を供給する論理ゲート31とからなる。遅延装
置はチャージポンプ回路15の電流源を形成するトランジ
スタ40a-40b,40c-40d とマッチングした対を形成する付
加トランジスタ40e と、論理ゲート31によるターンオン
の後付加トランジスタの電流が公称電流の所定の少量に
達する際にリセット信号を発生する手段57,59,60,62 と
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チャージポンプ回路に
より充電される蓄電容量からの制御電圧によって制御さ
れる出力信号を供給する可変周波数発振器と、上記可変
周波数発振器の出力信号から得られる信号を受ける入力
と、基準発振器からの信号を受ける別の入力と、リセッ
ト入力とを有する位相検波器とからなり、上記ポンプ回
路は、各々が並列に動作し、夫々に上記蓄電容量を充電
及び放電する複数のトランジスタを含む二つの電流源よ
りなり、アップコマンド信号と称するスイッチング信号
を供給し上記電流源の一方を作動させる上記位相検波器
の第1の出力に接続された第1の制御入力と、ダウンコ
マンド信号と称するスイッチング信号を供給し上記電流
源の他方を作動させる上記位相検波器の第2の出力に接
続された第2の制御入力の二つの入力を有し、上記二つ
のコマンド信号が同時に作動状態にある時間間隔は上記
アップコマンド信号と上記ダウンコマンド信号を組み合
わせる論理ゲートからのリセット信号により制御され、
上記リセット信号は遅延装置の通過後に上記位相検波器
の上記リセット入力に印加される位相同期発振器配置に
関する。
【0002】
【従来の技術】上記の形の配置は欧州特許出願第449,65
9 号明細書により周知である。チャージポンプ回路の線
形動作のために、蓄電容量を夫々に充電及び放電する二
つの電流源が同時に作動し得ることが必要である。この
方法によれば、チャージポンプの電流源に印加されるア
ップ及びダウンコマンドの間に僅かでも時間的偏移があ
ると蓄電容量に正味の電荷が生じ、かかる容量の両端の
電圧制御の「デッドゾーン」は回避される。
【0003】しかし、チャージポンプの二つの電流源が
同時に作動状態にある時間間隔は以下の理由により最小
限に抑えるべきである。即ち、一つの理由は、バッテリ
ー電源式の携帯形で用いる場合に特に重要である電流消
費であり、もう一つの理由は蓄電容量の間のノイズは二
つの電流源が作動していないときにはゼロであると考え
られ、二つの電流源が作動しているときに、上記電流源
とそのコマンド信号の両方に起因するノイズが現われる
と考えられるノイズに係る。
【0004】従って、解決すべき技術的課題は、チャー
ジポンプの二つの電流源が同時に作動する時間間隔を最
小限に抑えることである。技術的な考察により、応答時
間は大規模なトランジスタを使用するチャージポンプに
関係する部分で最も長く、一方、スイッチング時間が実
質的により短い低消費形論理回路を用いて制御信号を得
ることができることは明らかである。
【0005】従って、アップ及びダウンコマンドを使用
して上記コマンドが同時に作動状態にある時点を論理的
手法で検出し、得られた信号を比較的長いチャージポン
プの電流源の電流の立ち上がり時間を許容する遅延装置
に供給することが提案されている。次いで、かかる遅延
装置からの信号は、位相検波器のリセット入力、即ち、
アップ及びダウンコマンド信号を非作動状態の論理レベ
ルに設定する論理装置に供給される。
【0006】従来の遅延装置は直列に配置された複数の
論理ゲートからなり、かかる装置の出力で得られる遅延
は装置の全ゲートの応答時間の合計に一致する。このよ
うなシステムの性能を温度の関数として考えると、遅延
装置により生ずる遅延は、所定の温度でチャージポンプ
の電流源の立ち上がり時間に正確に適合させることがで
きるが、特定の温度範囲の限界温度では、かかる遅延は
全く調整できない。
【0007】温度の関数としての性能の差異は、特に、
遅延装置を形成するゲートと、チャージポンプの電流源
とに対し異なる技術が使用されていることに起因する。
上記の問題を緩和するため、チャージポンプの電流源の
各々のトランジスタの一つを使用して論理ゲートで組み
合わされ出力にリセット信号を生じる二つの信号を発生
させることが提案されている。この方法によれば、時間
の経過と共に供給される電流はチャージポンプ自体で測
定されるので、この測定は上記電流源の温度特性を考慮
する。従って、かかる方法は先に記載した方法よりも精
度が優れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法は、先に記載した方法よりも精度は優れているが、回
路を低電源電圧で動作させる必要のある場合には欠点が
ある。チャージポンプの一方の電流源にある二つのトラ
ンジスタは、かかる二つのトランジスタから供給される
電流を蓄電容量の充電及び放電に使用することなく、ア
ップ及びダウンコマンドをリセットする信号を発生させ
るためだけに確保しておく必要がある。
【0009】その理由は、関連するトランジスタの電流
が蓄電容量の充電又は放電に使用されるならば、上記蓄
電容量の両端に得られる電圧の振幅は、二つの順方向ダ
イオード電圧により減少させられるからである。従っ
て、低電圧動作で位相同期回路の出力に最大の振幅を得
る必要がある場合には、それによって供給される電流は
蓄電容量の充電及び放電には使用されることなく、か
つ、面積を無視し得ない二つのトランジスタを電流の測
定用に確保する必要がある。
【0010】本発明は上記の問題点の解決を目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、冒頭の
節に記載した形の位相同期発振器配置は、上記遅延装置
が、上記チャージポンプ回路の電流源の一方のトランジ
スタとマッチングした対(matched pair)を形成するトラ
ンジスタを含む切替え可能である付加電流源と、該付加
電流源より供給される電流を所定の閾値電流と比較し上
記閾値に達する際に上記リセット信号を供給する比較手
段とよりなることを特徴とする。
【0012】本発明による配置は、まず第一に、関連す
る信号の作動状態を検出するゲートで組み合わされるア
ップ及びダウンコマンド信号を使用し、得られた信号は
一方の電流源のトランジスタと同一のトランジスタから
なる遅延装置に供給され、チャージポンプ回路の実際の
電流源の遅延のターンオンを指示する。従って、上記の
配置は、かなり大規模なトランジスタを二つ使用するの
ではなく、一つしか使用しないのでより小型化される。
性能の良いチャージポンプ回路を得るため、二つの電流
源のトランジスタの立ち上がり時間をできる限り高い精
度で一致させるべきことは周知である。チャージポンプ
のトランジスタの一つと同一構造の付加トランジスタを
一つ使用することにより、チャージポンプの電流源の動
作が時間の関数として充分に精度良く得られる。しか
し、チャージポンプの一方の電流源がもう一方の電流源
よりも僅かに低いと考えられる場合には、チャージポン
プの低い方の電流源に使用されているトランジスタと同
じ形のトランジスタを付加電流源に使用することが望ま
しい。
【0013】一般的に、チャージポンプ回路の電流源を
実現するためトランジスタの並列結合が使用され、作動
状態のトランジスタの数はその用途に依存してプログラ
ムすることができる。付加電流源に起因する消費量の増
加は、全回路で消費される電流の中の実質的に無視し得
る少量であり、その上、付加電流源は、補正されるべき
位相誤差とは無関係であり、かかる付加電流源の立ち上
がり時間にだけ対応する非常に短い時間に給電するに過
ぎないと考えられる。付加電流源はチャージポンプ回路
の外側にあるので、付加電流源を形成するトランジスタ
は、上述の如く、正確な適合が必要である点を除いて、
チャージポンプのトランジスタに加えられるバイアスに
拘束されることはない。
【0014】付加電流源により供給される電流を所定の
電流閾値と比較する手段の簡単な解決法は、上記付加電
流源と直列に負荷抵抗を使用し、その負荷抵抗の両端の
電圧降下によってリセット信号を発生させることであ
る。しかし、かかる解決法は温度変化の点で最適ではな
い。本発明の好ましい一実施例において、上記比較手段
は、付加電流源から電流を受ける入力枝路と、上記電流
閾値を供給する基準電流発生器の出力に直列に接続され
遅延装置の出力を形成する出力枝路とを有するカレント
ミラーよりなる。
【0015】かかる実施例において、基準電流発生器に
より供給される電流と、付加電流源により供給される電
流とを比較することにより、リセット信号を発生させる
付加電流源の僅かな部分を正確に選ぶことができる。カ
レントミラーの出力電流/入力電流比が1よりも小さ
く、これにより、消費量が減少させられる場合に、基準
電流源により供給される電流は付加電流源の公称電流の
僅かな部分に過ぎない。
【0016】カレントミラーの出力枝路に直列にあるト
ランジスタの飽和を防止する手段を設けることが適当で
ある。他の有利な例において、電流閾値を供給する基準
電流発生器とカレントミラーは、MOS形電界効果トラ
ンジスタによって構成される。
【0017】
【実施例】添付図面を参照する以下の説明によって、本
発明の本質と実施方法がその例に限定されることなくよ
り完全に理解されよう。従来の配置と本発明による配置
に共通する原理に基づく位相同期発振器配置の一般的な
回路図を図1に示す。
【0018】可変周波数発振器11は、図示しないロー
パスフィルタが一般的に接続される蓄電容量13からの
制御電圧VCDによって周波数が制御される出力信号を
供給する。上記蓄電容量はチャージポンプ回路15を用
いて充電又は放電される。発振器11の出力信号は一般
的にプログラマブル分周器17によって分周され、かか
る分周の結果は位相検波器19の第1の入力18に印加
される。位相検波器19の第2の入力は基準発振器21
からの信号を受ける。位相検波器19はリセット入力を
有し、かかるリセット入力によって位相検波器の二つの
出力25及び24の状態は入力信号と無関係にゼロに設
定することができる。出力25はアップ信号UPを発生
し、出力24はダウン信号DWNを発生し、これらの信
号は入力18及び20に印加された夫々の入力信号の立
ち上がりエッジに同期している。
【0019】アップ信号UPと、ダウン信号DWNは、
チャージポンプ回路15の夫々の入力26及び29に充
電電流源27及び放電電流源30を夫々作動させるコマ
ンド信号として印加される。充電及び放電電流は蓄電容
量13に印加される。チャージポンプ回路15の電流源
27及び30は、位相検波器19によって比較される信
号間の時間的な差が位相差を表わす時点で作動され、一
方、上記電流源は、アップ及びダウンコマンドが位相検
波器19に印加されたリセット信号
【0020】
【外1】 の作用でその非作動状態にリセットされる際に非作動状
態になる。上記リセット信号
【0021】
【外2】 を発生させるため、アップ信号UPとダウン信号DWN
は、出力信号が遅延装置33で遅延されるNANDゲー
ト31の入力に印加される。ゲート31の論理形は、ア
ップ信号UP、ダウン信号DWN、及び作動状態である
と考えられるリセット信号
【0022】
【外3】 の状態と、遅延装置33が反転形或いは非反転形のいず
れであるかとに依存することは明らかである。図1に示
すNANDゲートは考え得るゲートの中の一つの形に過
ぎず、単なる一例である。
【0023】上記の例において、チャージポンプ回路1
5の電流源27及び30がターンオフされる前に公称電
流のかなりの部分に達する時間を確保するよう試みる。
前述の如く、遅延装置を形成するために直列の複数のゲ
ートを使用する解決法は、あらゆる温度でチャージポン
プ回路の電流源27及び30の立ち上がり時間が正確に
補正されることを保証する訳ではないので充分ではな
い。
【0024】遅延装置33により生ずる遅延が電流源2
7及び30の立ち上がり時間に関して短すぎる場合に、
上記電流源はかなりの電流供給レベルに達するので、チ
ャージポンプ回路には所謂「デッドゾーン」がある。デ
ッドゾーンにおいて、ゼロ近傍の小さい位相誤差は正確
に補正し得なくなる。一方、遅延装置33により生ずる
遅延が長すぎる場合に、電流源27及び30は余分な時
間間隔に亘り同時に電流を供給し、不要な電源電流消費
と、可変周波数発振器11により発生される周波数の過
大なノイズとを生ずる。
【0025】図2は本発明による位相同期発振器配置に
関係するより詳細な線図である。同図において、図1に
示された素子と同じ機能を有する素子は同一の参照符号
が付けられている。実際の例において、チャージポンプ
回路15の電流源27はPNP形の複数のバイポーラト
ランジスタ40a−40bからなり、かかるトランジス
タのベースはアップコマンド信号UPで制御されるスイ
ッチ43の作用によってベース電流発生器41に接続す
ることができる。上記トランジスタのコレクタは蓄電容
量13を充電する電流を供給する。
【0026】他の一実施例において、簡単化のため図示
しないが、並列に動作するトランジスタ40a−40b
の個数をプログラマブルにしてもよい。チャージポンプ
回路15の電流源30は、同様にPNP形の複数のバイ
ポーラトランジスタ40c−40dからなり、その全て
のトランジスタ、或いは、プログラム可能な数のトラン
ジスタは、ダウンコマンドDWNの作用で並列に動作さ
せることができ、これにより、スイッチ45は作動状態
にされ、ベース電圧発生器41により供給される電圧は
トランジスタ40c−40dのベースに印加される。
【0027】トランジスタ40c−40dの各々のコレ
クタ電流は、NPN形のバイポーラトランジスタにより
形成されるカレントミラー47−49の入力に印加さ
れ、かかるカレントミラーは蓄電容量13の放電電流を
供給するため並列に接続された出力を有する。全てのト
ランジスタ、40a−40b、40c−40dは、同一
の構造を有しマッチングした対を形成する。かくして、
電流源27及び30の対称性のある動作が保証される。
本発明によれば、遅延回路53は、スイッチ55を介し
てそのベースでベース電圧発生器41により印加される
電圧を受けるPNP形バイポーラトランジスタ40eに
より形成される。かかるスイッチ55は、入力でアップ
コマンド信号UPとダウンコマンド信号DWNを受ける
ANDゲート31によって制御される。トランジスタ4
0eは、トランジスタ40a−40b、40c−40d
と同一の構造を有し、かつ、その中の何れか一つとマッ
チングした対を形成する。従って、トランジスタ40e
のスイッチング特性は全ての温度で電流源トランジスタ
27及び30のスイッチング特性と一致する。かかる例
において、トランジスタ40eのコレクタ電流は、基準
電圧VEEにも接続される負荷抵抗57に印加される。
基準電流源60は、基準電圧VEEに接続される抵抗5
9に与えられる基準電流I0 を持続的に供給する。抵抗
57及び59の両端に生ずる電圧降下は、リセット信号
【0028】
【外4】 を出力に発生する比較器62で比較される。明らかに抵
抗57及び59の値を適切に選ぶことにより基準電流I
0 はトランジスタ40eの公称電流よりも小さくさせる
ことが可能であり、かくして、基準電流I0 によって示
される消費量は、回路の全体の消費量に対し充分に小さ
くすることができる。
【0029】図3は本発明の好ましい一実施例における
遅延装置63の系統線図である。上記の遅延装置と同様
に、遅延装置63は、図2に示す電流源のトランジスタ
40a−40b、40c−40dの中の何れか一つとマ
ッチングした対を形成するPNP形トランジスタ40e
よりなる。上記トランジスタのベースは論理ゲート31
によって条件付けられる作動信号を受け、かかる作動信
号によりアップコマンドUPとダウンコマンドDWNが
同時に作動状態にあることが検出され得る。図3に示す
線図において、ベース電圧発生器41によって供給され
る電圧は、トランジスタ40eのベースをバイアスする
ために使用され、ゲート31により制御されるスイッチ
64を介して印加される。チャージポンプ回路の電流源
のトランジスタの一つの形(image) であるトランジスタ
40eにより供給される電流を時間の経過と共に評価す
る手段は、トランジスタ40eからのコレクタ電流を受
ける入力枝路と、別のカレントミラー67の出力に接続
された出力枝路とを有するカレントミラー65からな
り、電源電圧Vccと呼ばれる上記カレントミラー67
は、MOS形トランジスタ68及び69からなる。最後
に、基準電圧VEEと呼ばれる電流源Soは、一定電流
0 をカレントミラー67の入力枝路に供給する。カレ
ントミラー67の出力に接続されたカレントミラー65
の出力枝路は、リセット信号
【0030】
【外5】 が現われるノードを形成する。電流源Soとカレントミ
ラー67とにより形成される結合は、図2において参照
符号60を付けられた基準電流源の等価物を構成する。
【0031】上記の例において、電流源60により供給
される電流I0 は、トランジスタ40eにより形成され
る切換え可能な電流源の公称電流の僅かな部分であるに
過ぎない。カレントミラー65は、1よりも小さい、例
えば、図示する如く1/2の出力電流/入力電流比を有
することが好ましい。1なる比を有するカレントミラー
67に対し、電流源Soによって供給される電流I0
値は、例えば、トランジスタ40eの公称電流の35%
になるよう選ぶことができる。単に例として与えられた
上記の条件下で、トランジスタ40eにより供給される
電流がその公称値の70%に達するときに、リセット信
【0032】
【外6】 は発生される。同じ結果を得るため、別の電流I0 の値
とカレントミラー67の比とを選ぶことができる。カレ
ントミラー67とカレントミラー65とがバイポーラト
ランジスタで実現される場合に、かかるカレントミラー
の出力枝路に含まれるトランジスタに耐飽和性手段を設
けることが望ましい。
【0033】図3に示す好ましい他の一実施例におい
て、カレントミラー67及びカレントミラー65はMO
S形電界効果トランジスタにより実現されるので、この
場合には飽和の問題は存在しない。ダイオード71及び
73はバイポーラトランジスタ40eと基準電圧端子V
EEとの間に並列に接続される。これにより、かかるト
ランジスタの飽和は回避される。カレントミラー65の
入力トランジスタのゲートに直列で示される抵抗75
は、かかるカレントミラーのスイッチング速度を増加さ
せる本質的に周知の手段を形成する。
【0034】
【発明の効果】上記の形の遅延回路は単純かつ小型であ
る。この回路はチャージポンプ回路の電流源を精密に制
御された方法でリセットし得るので、位相同期発振器の
最適的な動作を保証する。
【図面の簡単な説明】
【図1】リセット入力を有する位相検波器と、リセット
信号用の遅延装置とを使用する周知の位相同期発振器配
置の簡単化した系統線図である。
【図2】本発明による発振器配置の系統線図である。
【図3】本発明により提供される遅延装置の好ましい他
の一実施例の一部分を示す図である。
【符号の説明】 11 可変周波数発振器 13 蓄電容量 15 チャージポンプ回路 17 分周器 18 第1の入力 19 位相検波器 20 第2の入力 21 基準発振器 24,25 位相検波器の出力 26,29 チャージポンプ回路の入力 27 充電電流源 30 放電電流源 31 NAND(AND)ゲート 33,53,63 遅延装置 40a,40b,40c,40d,40e PNP形
バイポーラトランジスタ 41 ベース電流発生器 43,45,55,64 スイッチ 47,48,49,65,67 カレントミラー 57 負荷抵抗 59,75 抵抗 60 基準電流源 62 比較器 68,69 MOS形トランジスタ 71,73 ダイオード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャージポンプ回路により充電される蓄
    電容量からの制御電圧によって制御される出力信号を供
    給する可変周波数発振器と、上記可変周波数発振の出力
    信号から得られる信号を受ける入力と、基準発振器から
    の信号を受ける別の入力と、リセット入力とを有する位
    相検波器とからなり、 上記チャージポンプ回路は、各々が並列に動作し夫々に
    上記蓄電容量を充電及び放電する複数のトランジスタを
    含む二つの電流源よりなり、アップコマンド信号と称す
    るスイッチング信号を供給し上記電流源の一方を作動さ
    せる上記位相検波器の第1の出力に接続された第1の制
    御入力と、ダウンコマンド信号と称するスイッチング信
    号を供給し上記電流源の他方を作動させる上記位相検波
    器の第2の出力に接続された第2の制御入力との二つの
    入力を有し、 上記二つのコマンド信号が同時に作動状態にある時間間
    隔は上記アップコマンド信号と上記ダウンコマンド信号
    を組み合わせる論理ゲートからのリセット信号により制
    御され、上記リセット信号は遅延装置の通過後に上記位
    相検波器の上記リセット入力に印加される、位相同期発
    振器配置であって、 上記遅延装置は、上記チャージポンプ回路の電流源の一
    方のトランジスタとマッチングした対を形成するトラン
    ジスタを含む切替え可能である付加電流源と、該付加電
    流源より供給される電流を所定の閾値電流と比較し上記
    閾値に達する際に上記リセット信号を供給する比較手段
    とよりなることを特徴とする配置。
  2. 【請求項2】 前記比較手段は、上記付加電流源から上
    記電流を受ける入力枝路と、上記電流閾値を供給する基
    準電流発生器の出力と直列に接続され上記遅延装置の上
    記出力を形成する出力枝路とを有するカレントミラーよ
    りなることを特徴とする請求項1記載の配置。
  3. 【請求項3】 上記カレントミラー及び上記基準電流発
    生器は、MOS形電界効果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2記載の配置。
  4. 【請求項4】 上記チャージポンプ回路の上記電流源を
    形成する上記トランジスタ及び上記付加電流源を形成す
    る上記トランジスタは、PNP形バイポーラトランジス
    タであることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれ
    か1項記載の配置。
JP7037847A 1994-03-02 1995-02-27 位相同期発振器配置 Withdrawn JPH07264016A (ja)

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