JPH07321649A - 電圧制御発振器及びpll回路 - Google Patents

電圧制御発振器及びpll回路

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JPH07321649A
JPH07321649A JP6115790A JP11579094A JPH07321649A JP H07321649 A JPH07321649 A JP H07321649A JP 6115790 A JP6115790 A JP 6115790A JP 11579094 A JP11579094 A JP 11579094A JP H07321649 A JPH07321649 A JP H07321649A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電圧制御発振器に関し、電源電圧の変動に関わ
らず、周波数の安定した発振出力を得ることができるよ
うにする。 【構成】完全差動増幅器22の非反転入力端子23と反
転入力端子24との間に制御電圧VCを供給し、この完
全差動増幅器22の非反転出力端子25及び反転出力端
子26に出力される電圧VA、VBを電源電圧としてリ
ングオシレータ57に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧制御発振器及び電
圧制御発振器を使用してなる位相同期ループ回路、いわ
ゆる、PLL(phase-locked loop)回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電圧制御発振器として、図11に
その回路図を示すようなマルチバイブレータ型の電圧制
御発振器が知られている。
【0003】図11中、VDDは高電圧側の電源電圧、
VSSは低電圧側の電源電圧、1〜4はMESFET
(Metal Semiconductor Field Effect Transisto
r)、5〜8は抵抗、9はコンデンサである。
【0004】この電圧制御発振器は、制御電圧VCをM
ESFET1、2のゲートに供給し、これらMESFE
T1、2に流れる電流を利用してコンデンサ9に対する
充放電を繰り返し、MESFET3、4を交互に導通、
非導通とすることにより、制御電圧VCに対応した周波
数の発振出力OUT、/OUTを得るとするものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この図11に示す電圧
制御発振器においては、電源電圧VDDにノイズが重畳
し、電源電圧VDDが変動すると、発振出力OUT、/
OUTの周波数が変動してしまうという問題点があっ
た。
【0006】したがって、また、この図11に示す電圧
制御発振器を使用してなるPLL回路においては、安定
したPLL動作を確保することができないという問題点
があった。
【0007】本発明は、かかる点に鑑み、電源電圧の変
動に関わらず、周波数の安定した発振出力を得ることが
できるようにした電圧制御発振器、及び、電源電圧の変
動に関わらず、安定したPLL動作を確保することがで
きるようにしたPLL回路を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の電圧制御発振器・・図1 図1は本発明の電圧制御発振器の原理説明図であり、図
1中、11は非反転入力端子と反転入力端子に対して非
反転出力端子と反転出力端子とを有する完全差動増幅器
(fully differential Amp)である。
【0009】この完全差動増幅器11において、12及
び13は、それぞれ、一方及び他方の入力端子、例え
ば、非反転入力端子及び反転入力端子、14及び15
は、それぞれ、一方及び他方の出力端子、例えば、非反
転出力端子及び反転出力端子である。
【0010】また、16は完全差動増幅器11の出力端
子14、15に出力される電圧VA、VBを一方及び他
方の電源電圧として動作する発振器である。
【0011】即ち、本発明の電圧制御発振器は、一方及
び他方の入力端子12、13間に制御電圧VCが供給さ
れる完全差動増幅器11と、この完全差動増幅器11の
一方及び他方の出力端子14、15に出力される電圧V
A、VBを一方及び他方の電源電圧として動作する発振
器16とを備えて構成するというものである。
【0012】本発明のPLL回路・・図2 また、図2は本発明のPLL回路の原理説明図であり、
図2中、18は図1に示す本発明の電圧制御発振器、1
9、20は完全差動増幅器とともにループ・フィルタを
構成するインピーダンス回路である。
【0013】即ち、本発明のPLL回路は、一方及び他
方の入力端子12、13間に制御電圧VCが供給される
完全差動増幅器11と、この完全差動増幅器11の一方
及び他方の出力端子14、15に出力される電圧VA、
VBを一方及び他方の電源電圧として動作する発振器1
6と、完全差動増幅器11とともにループ・フィルタを
構成するインピーダンス回路19、20とを備えて構成
されている電圧制御発振器を含んで構成するというもの
である。
【0014】
【作用】完全差動増幅器11においては、その電源電圧
の変動は出力端子14、15に同相出力として現れるの
で、これら出力端子14、15間の電圧差VA−VBは
変化しない。即ち、完全差動増幅器11は、雑音除去比
PSRR(power supplyrejection ratio)=電源変動
/出力変動比が極めて高い。
【0015】したがって、本発明の電圧制御発振器によ
れば、電源電圧が変動した場合においても、電圧差VA
−VBに変動のない電圧VA、VBを電源電圧として発
振器16に供給することができるので、電源電圧の変動
に関わらず、周波数の安定した発振出力OUTを得るこ
とができる。
【0016】したがって、また、本発明の電圧制御発振
器を使用してなる本発明のPLL回路によれば、電源電
圧が変動した場合においても、電圧差VA−VBに変動
のない電圧VA、VBを電源電圧として発振器16に供
給することができるので、電源電圧の変動に関わらず、
安定したPLL動作を確保することができる。
【0017】
【実施例】以下、図3〜図10を参照して、本発明の電
圧制御発振器の第1実施例、第2実施例、本発明のPL
L回路の第1実施例〜第3実施例及び本発明のPLL回
路の第3実施例の使用例について説明する。
【0018】本発明の電圧制御発振器の第1実施例・・
図3、図4 図3は本発明の電圧制御発振器の第1実施例を示す回路
図である。図中、22は完全差動増幅器であり、23は
非反転入力端子、24は反転入力端子、25は非反転出
力端子、26は反転出力端子である。
【0019】この実施例においては、非反転入力端子2
3と反転入力端子24との間に制御電圧VCが供給され
るが、この完全差動増幅器22は、例えば、図4に示す
ように構成することができる。
【0020】図4中、28は入力回路部であり、29、
30は入力トランジスタをなすデプレッション形のME
SFET、31、32はレベルシフト用のデプレッショ
ン形のMESFETからなるショットキー・ダイオー
ド、33、34は定電流源をなすデプレッション形のM
ESFETである。
【0021】また、35は差動増幅回路部であり、3
6、37は負荷抵抗、38、39は駆動トランジスタを
なすエンハンスメント形のMESFET、40は電流源
をなすエンハンスメント形のMESFETである。
【0022】また、41はコモンモード・フィードバッ
ク回路部であり、42、43は差動増幅回路部35の出
力が供給されるエンハンスメント形のMESFET、4
4、45は負荷抵抗、46、47はレベルシフト用のデ
プレッション形のMESFETからなるショットキー・
ダイオード、48はMESFET40とともにカレント
ミラー回路を構成するエンハンスメント形のMESFE
Tである。
【0023】このコモンモード・フィードバック回路部
41は、差動増幅回路部35の出力が高い場合には、差
動増幅回路部35に流れる電流を大きくし、また、差動
増幅回路部35の出力が低い場合には、差動増幅回路部
35に流れる電流を小さくし、差動増幅回路部35の出
力が一定の範囲にあるように制御するものである。
【0024】また、49は出力回路部であり、50、5
1は出力トランジスタをなすエンハンスメント形のME
SFET、52、53はレベルシフト用のデプレッショ
ン形のMESFETからなるショットキー・ダイオー
ド、54、55は電流源をなすエンハンスメント形のM
ESFET、VEはバイアス電圧である。
【0025】なお、エンハンスメント形のMESFET
55は、雑音除去比PSRR、同相除去比CMRR(co
mmon-mode rejection ratio)の向上を目的とするもの
であり、必ずしも、必要とするものではない。
【0026】また、図3において、57はリングオシレ
ータであり、このリングオシレータ57は、完全差動増
幅器22の非反転出力端子25に出力される電圧VAを
高電圧側の電源電圧、完全差動増幅器22の反転出力端
子26に出力される電圧VBを低電圧側の電源電圧とし
て動作するように構成されている。
【0027】なお、58〜62はインバータであり、6
3〜67は抵抗、68〜72はエンハンスメント形のM
ESFETである。
【0028】ここに、完全差動増幅器22においては、
その電源電圧の変動は、非反転出力端子25と反転出力
端子26とに同相出力として現れるので、これら非反転
出力端子25と反転出力端子26との間の電圧差VA−
VBは変化しない。
【0029】したがって、この実施例の電圧制御発振器
によれば、電源電圧の変動に関わらず、発振器57に安
定した発振動作を行わせることができ、周波数の安定し
た発振出力OUTを得ることができる。
【0030】本発明の電圧制御発振器の第2実施例・・
図5 図5は本発明の電圧制御発振器の第2実施例を示す回路
図であり、この実施例の電圧制御発振器は、図3に示す
リングオシレータ57の代わりに、マルチバイブレータ
74を設け、その他については、図3に示す電圧制御発
振器と同様に構成したものである。
【0031】ここに、マルチバイブレータ74におい
て、75は発振回路部であり、76、77は抵抗、78
〜81はエンハンスメント形のMESFET、82はコ
ンデンサである。
【0032】また、83は発振回路部75のMESFE
T80、81のゲートに制御電圧を供給するコモンモー
ド・フィードバック回路部であり、84、85は発振回
路部75の出力が供給されるエンハンスメント形のME
SFET、86、87は抵抗、88はMESFET8
0、81とともにカレントミラー回路を構成するエンハ
ンスメント形のMESFETである。
【0033】ここに、完全差動増幅器22においては、
その電源電圧の変動は、前述したように、非反転出力端
子25と反転出力端子26とに同相出力として現れるの
で、これら非反転出力端子25と反転出力端子26との
間の電圧差VA−VBは変化しない。
【0034】したがって、この実施例の電圧制御発振器
によっても、電源電圧の変動に関わらず、リングオシレ
ータ57に安定した発振動作を行わせることができ、周
波数の安定した発振出力OUTを得ることができる。
【0035】本発明のPLL回路の第1実施例・・図6 図6は本発明のPLL回路の第1実施例を示す回路図で
ある。図6中、90は基準クロックCrefが入力される
基準クロック入力端子、91は位相比較器であり、92
は位相比較器90を構成するEX−OR/NOR回路で
ある。
【0036】また、93、94はチャージ・ポンプ回路
であり、95〜98はエンハンスメント形のMESFE
Tである。
【0037】また、99〜102は抵抗、103、10
4はコンデンサ、105は図3に示す電圧制御発振器
(本発明の電圧制御発振器の第1実施例)であり、抵抗
99〜102及びコンデンサ103、104は、完全差
動増幅器22とともにループ・フィルタを構成するもの
である。
【0038】この実施例のPLL回路においても、完全
差動増幅器22においては、その電源電圧の変動は、非
反転出力端子25と反転出力端子26とに同相出力とし
て現れるので、これら非反転出力端子25と反転出力端
子26との間の電圧差VA−VBは変化しない。
【0039】したがって、この実施例のPLL回路によ
れば、電源電圧の変動に関わらず、リングオシレータ5
7に安定した発振動作を行わせることができるので、安
定したPLL動作を確保し、基準クロックCrefと同一
周波数の安定した発振出力OUTを得ることができる。
【0040】本発明のPLL回路の第2実施例・・図7 図7は本発明のPLL回路の第2実施例を示す回路図で
あり、このPLL回路は、図6に示す位相比較器91の
代わりに、位相周波数比較器107を設け、その他につ
いては、図6に示すPLL回路と同様に構成したもので
ある。
【0041】なお、位相周波数比較器107において、
108〜116はNOR回路、117、118はインバ
ータであり、NOR回路108〜116は、NAND回
路と置き換えることもできる。
【0042】この実施例のPLL回路においても、完全
差動増幅器22においては、その電源電圧の変動は、非
反転出力端子25と反転出力端子26とに同相出力とし
て現れるので、これら非反転出力端子25と反転出力端
子26との間の電圧差VA−VBは変化しない。
【0043】したがって、この実施例のPLL回路によ
っても、電源電圧の変動に関わらず、リングオシレータ
57に安定した発振動作を行わせることができるので、
安定したPLL動作を確保し、基準クロックCrefと同
一周波数の安定した発振出力OUTを得ることができ
る。
【0044】本発明のPLL回路の第3実施例・・図
8、図9 図8は本発明のPLL回路の第3実施例を示す回路図で
あり、図8中、120は基準クロックCrefが入力され
る基準クロック入力端子、121は基準クロックCref
と反転関係にある反転基準クロック/Crefが入力され
る反転クロック入力端子、122はバッファをなすディ
ファレンシャル・インバータである。
【0045】また、123は位相周波数比較器であり、
この位相周波数比較器は、図9に示すように構成されて
おり、図中、124〜132はNOR回路、133、1
34はインバータである。
【0046】また、135、136はチャージ・ポンプ
回路であり、137〜140はエンハンスメント形のM
ESFETである。
【0047】また、141〜144は抵抗、145、1
46はコンデンサ、147は図5に示す電圧制御発振器
(本発明の電圧制御発振器の第2実施例)であり、抵抗
141〜144及びコンデンサ145、146は完全差
動増幅器22とともにループ・フィルタを構成するもの
である。
【0048】また、148はバッファ回路、149はバ
ッファ回路147を介して供給される発振出力OUT、
/OUTの周波数を1/nに分周する1/n分周器であ
る。
【0049】この実施例のPLL回路においても、完全
差動増幅器22においては、その電源電圧の変動は、非
反転出力端子25と反転出力端子26とに同相出力とし
て現れるので、これら非反転出力端子22と反転出力端
子26との間の電圧差VA−VBは変化しない。
【0050】したがって、この実施例のPLL回路によ
れば、電源電圧の変動に関わらず、マルチバイブレータ
74に安定した発振動作を行わせることができるので、
安定したPLL動作を確保し、基準クロックCrefをn
倍に逓倍してなる周波数の安定した発振出力OUT、/
OUTを得ることができる。
【0051】使用例・・図10 図10は本発明のPLL回路の第3実施例をパラレル/
シリアル変換回路に使用した例を示す回路図である。
【0052】図10中、151は図8に示す本発明のP
LL回路の第3実施例、152は図8に示すバッファ回
路148を介して本発明のPLL回路の第3実施例15
1から出力される基準クロックCrefをn倍に逓倍して
なる発振出力OUT、/OUTを反転してなるクロック
CLK、/CLKを生成するディファレンシャル・イン
バータである。
【0053】また、153は8ビット構成のパラレル・
データD0〜D7が入力されるバッファ回路、154は
ディファレンシャル・インバータ152から供給される
クロックCLK、/CLKに同期して、バッファ回路1
53から出力されるパラレル・データD0〜D7をシリ
アル・データに変換するパラレル/シリアル変換器であ
る。
【0054】この使用例においては、本発明のPLL回
路の第3実施例151から周波数の安定した発振出力O
UT、/OUTを得ることができることから、周波数の
安定したクロックCLK、/CLKを得て、これをパラ
レル/シリアル変換器154に供給することができるの
で、周波数の安定したシリアル・データを得ることがで
きる。
【0055】なお、上述の実施例においては、MESF
ETを使用して構成する場合について説明したが、この
代わりに、MOSトランジスタ、バイポーラ・トランジ
スタを使用して構成することもできる。
【0056】
【発明の効果】以上のように、本発明の電圧制御発振器
によれば、一方及び他方の入力端子間に制御電圧が供給
される完全差動増幅器の一方及び他方の出力端子に出力
される電圧を一方及び他方の電源電圧として動作する発
振器を設けるという構成を採用したことにより、電源電
圧が変動した場合においても、電圧差に変動のない2個
の電圧を電源電圧として発振器に供給することができる
ので、電源電圧の変動に関わらず、周波数の安定した発
振出力を得ることができる。
【0057】また、本発明の電圧制御発振器によれば、
このように、電源電圧の変動に関わらず、周波数の安定
した発振出力を得ることができるので、本発明の電圧制
御発振器を搭載した集積回路の大規模化、PLL回路の
汎用マクロ化などを行うことができるという効果も得る
ことができる。
【0058】また、本発明のPLL回路によれば、電源
電圧の変動に関わらず、周波数の安定した発振出力を得
ることができる本発明の電圧制御発振器を使用している
ので、電源電圧の変動に関わらず、安定したPLL動作
を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電圧制御発振器の原理説明図である。
【図2】本発明のPLL回路の原理説明図である。
【図3】本発明の電圧制御発振器の第1実施例を示す回
路図である。
【図4】本発明の電圧制御発振器の第1実施例が設ける
完全差動増幅器の構成例を示す回路図である。
【図5】本発明の電圧制御発振器の第2実施例を示す回
路図である。
【図6】本発明のPLL回路の第1実施例を示す回路図
である。
【図7】本発明のPLL回路の第2実施例を示す回路図
である。
【図8】本発明のPLL回路の第3実施例を示す回路図
である。
【図9】本発明のPLL回路の第3実施例が設ける位相
周波数比較器の回路構成を示す回路図である。
【図10】本発明のPLL回路の第3実施例の使用例を
示す回路図である。
【図11】従来の電圧制御発振器の一例を示す回路図で
ある。
【符号の説明】
11 完全差動増幅器 16 発振器 19、20 インピーダンス回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一方及び他方の入力端子(12、13)間
    に制御電圧(VC)が供給される完全差動増幅器(1
    1)と、この完全差動増幅器(11)の一方及び他方の
    出力端子(14、15)に出力される電圧(VA、V
    B)を一方及び他方の電源電圧として動作する発振器
    (16)とを備えて構成されていることを特徴とする電
    圧制御発振器。
  2. 【請求項2】前記完全差動増幅器(11)には帰還回路
    が接続されていることを特徴とする請求項1記載の電圧
    制御発振器。
  3. 【請求項3】一方及び他方の入力端子(12、13)間
    に制御電圧(VC)が供給される完全差動増幅器(1
    1)と、この完全差動増幅器(11)の一方及び他方の
    出力端子(14、15)に出力される電圧(VA、V
    B)を一方及び他方の電源電圧として動作する発振器
    (16)と、前記完全差動増幅器(11)とともにルー
    プ・フィルタを構成するインピーダンス回路(19、2
    0)とを備えて構成されている電圧制御発振器を含んで
    構成されていることを特徴とするPLL回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1057309A (ja) * 1996-04-15 1998-03-03 Asahi Optical Co Ltd 電子内視鏡に接続可能な映像信号処理装置
JP2002353784A (ja) * 2001-05-28 2002-12-06 Sony Corp 発振回路
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