JPH09307430A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH09307430A
JPH09307430A JP8118078A JP11807896A JPH09307430A JP H09307430 A JPH09307430 A JP H09307430A JP 8118078 A JP8118078 A JP 8118078A JP 11807896 A JP11807896 A JP 11807896A JP H09307430 A JPH09307430 A JP H09307430A
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】5/6系2モジュラス・プリスケーラにおける
高速分周動作化を計る。 【解決手段】5/6系2モジュラス・プリスケーラにお
いて、分周比の切り換え信号MCを、レベルシフト回路
(トランジスタ4、7、抵抗5、8、定電流源6)に入
力し、レベルシフト回路の出力レベルを信号MCによっ
て制御し、分周比を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波において用い
る2モジュラス・プリスケーラとして用いて好適な半導
体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、2種類の分周比を有する2モジュ
ラス・プリスケーラ回路は、たとえば、特開昭61−6
2232号公報に示されるように、無線受信機の周波数
シンセサイザ等において、高速分周動作及び消費電流の
低減を目的として用いられている。図5は、この公報に
示されている従来の4×2n/4×2n+1(nは1以上
の整数;4/5,8/9,…)分周機能を備えた2モジ
ュラス・プリスケーラ回路を示すブロック図である。図
5に示す2モジュラス・プリスケーラ回路は、マスタ・
スレーブ型のDフリップ・フロップ(以下、DFF)20
1,202,203と、Tフリップ・フロップ(以下、TFF)2
04,205と、NORゲート回路(以下、NOR)208,209
と、ORゲート回路(以下、OR)208とから構成され
ていて、DFF201,202,203のクロック端子CLに分周
すべき信号を入力して、1/16あるいは1/17の分
周器として動作し、TFF205の端子Qから分周した信
号を出力する。分周比の切換は、OR208に入力される
信号MC(モジュラス・コントロール)のHigh/L
owのレベルを切り換えることで行う。また、3個のD
FF201,202,203は、信号MCの値に応じて1/4ある
いは1/5の分周器として動作する。
【0003】図6(a)は、図5に示す2モジュラス・
プリスケーラ回路における2個のNOR206,207と、D
FF201のマスタ部201Mの回路構成を示す回路図である
(図6(b)の等価回路参照)。この図において、NO
R206、NOR207に相当する回路(破線で囲まれた部
分)は、DFF201のマスタ部201Mの定電流源に直接付
加され、DFF201の内部に組み込まれた形になってい
る。
【0004】図6(a)において、ソース端が共通接続
されたFET・T101/T101a、T102/T102a、T103
/T103aは、いわば階段上に接続され、信号入力端子10
1に接続された駆動トランジスタT104の負荷トランジス
タの形をとっている。そしてFET・T104/T104aの
共通ソース端が定電流源用のFET・Tgを介して定電
圧源111に接続されている。また上記FET・T101/T
101aの各ドレインが抵抗R101,102の端子108、108aに各
々接続されている。
【0005】図6(a)に示す回路においては、端子10
4、105、106に入力される信号は端子104a、105a、106a
に入力される信号と逆相となり、FET・T101がオン
のときには、FET・T102aがオフになるというように
動作する。
【0006】図7は、従来の5×2n/5×2n+1(n
は0以上の整数;5/6,10/11,20/21,
…)分周機能を備えた2モジュラス・プリスケーラ回路
の回路構成を示すブロック図である。この図に示す2モ
ジュラス・プリスケーラ回路は、図6(a)に示すよう
なDFF及びNORの複合回路であるNOR付DFF30
1と、DFF302,303と、NOR304とから構成されてい
て、NOR付DFF301とDFF302,303のクロック端子
に分周すべき信号を入力し、NOR304の一方に入力す
る入力信号MCによって分周比を切り換え制御し、DF
F303の端子Qから1/5あるいは1/6の分周比によ
る分周出力を得るものである。なお、DFF302の負論
理出力Q ̄は、NOR304の一方の端子に帰還され、D
FF303の正論理出力Qは、NOR付DFF301内のNO
Rの一方の端子に帰還されるようになっている。なお、
NOR付DFF301内のDFFと、DFF302,303は、マ
スタ・スレーブ型のDフリップ・フロップであり、順に
従属接続されている。
【0007】この図に示す構成において、信号MCがH
ighの場合には、NOR304の出力は常にLowとな
り、1/6分周が行われる。この場合、2モジュラス・
プリスケーラ回路の最高動作周波数fmaxは下式で示さ
れる。 fmax=1/(2Tpd(DFF)) …(1) ここで、Tpd(DFF)は、NOR付DFF301、DF
F302,303においてマスタあるいはスレーブとして用い
る1個のDFFの動作時間である。この場合、各DFF
は同一のクロック信号で動作するため、回路全体でのD
FFによる動作時間は1個のDFFのマスタ部とスレー
ブ部とを合わせた時間となり、また出力が一定であるN
OR304による動作時間の遅延は含まれない。
【0008】一方、信号MCがLowの場合には、NO
R304がインバータ回路として動作してDFF302の出力
Q ̄からのパルス列を反転して出力し、1/5分周が行
われる。この場合、1/6分周の場合と異なり、全体の
動作時間にNOR304の動作時間Tpd(NOR)が含ま
れることになり、2モジュラス・プリスケーラ回路の最
高動作周波数fmaxは下式で示されるようになる。 fmax=1/(2Tpd(DFF)+Tpd(NOR))…(2)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の5
×2n/5×2n+1(nは0以上の整数)分周機能を備
えた2モジュラス・プリスケーラ回路においては、分周
比によって最高動作周波数fmaxが異なり、NOR回路
をインバータとして動作させる、1/5分周時には、N
OR回路の動作時間によって回路動作が遅延するため、
1/6分周時に可能である高速な分周動作が不可能であ
るという問題があった。
【0010】本発明の目的は、5×2n/5×2n+1
(nは0以上の整数)分周機能を備えた2モジュラス・
プリスケーラ回路において高速分周動作を可能にする半
導体集積回路を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、入力信号を切換信号に従い
1/(5×2n)または1/(5×2n+1)(nは0以
上の整数)分周する分周回路と前記切換信号によって前
記分周回路の動作状態を切り換える制御回路とを備えた
半導体集積回路において、前記制御回路をレベルシフト
回路で構成することを特徴としている。
【0012】また、請求項2記載の発明は、前記制御回
路が、定電流源と、該定電流源に並列接続されたスイッ
チング回路とその負荷回路からなることを特徴とする請
求項1記載の半導体集積回路である。
【0013】また、請求項3記載の発明は、入力信号を
切換信号に従い1/(5×2n)または1/(5×2n
1)(nは0以上の整数)分周する分周回路と前記切換
信号によって前記分周回路の動作状態を切り換える制御
回路とを備えた半導体集積回路において、前記制御回路
を、前記分周回路を構成するDフリップ・フロップ回路
内にスレイブ回路を2個配置することで構成し、前記切
換信号により、該2個のスレイブ回路の一方の動作状態
を切り換えて、分周比を切り換えることを特徴としてい
る。
【0014】この構成によれば、NOR回路(NOR30
4)を削除し、遅延のない制御回路に置換することによ
って、2モジュラス・プリスケーラ回路の最高動作周波
数f maxを fmax=1/(2Tpd(DFF))…(1) のみで表される高速分周動作に適したものとすることが
できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態について説明する。まず、本発明の第1の実施形態
について図1を参照して説明する。図1に示す5×2n
/5×2n+1(nは0以上の整数;ただし、この場合
はn=0である)分周機能を備えた2モジュラス・プリ
スケーラ回路は、カスケード接続されたNOR付DFF
1と、DFF2及びDFF3と、DFF2の出力Q2
接続されている、トランジスタ4、抵抗5からなるエミ
ッタホロア回路と、抵抗5とグランド間に接続されてい
る定電流源6と、定電流源6と並列に接続されているト
ランジスタ7と抵抗8の直列回路から構成されている。
NOR付DFF1は、DFF10とNOR11から構成
され、分周する入力信号は、DFF10、DFF2、D
FF3の各クロック端子に入力される。また、各DFF
10、2、3は、マスタ・スレーブ型のDFFである。
【0016】DFF3の出力Q3はNOR11の一方の
端子に接続され、抵抗5と定電流源6の接続点が他方の
端子に接続されている。トランジスタ4のコレクタは電
源V ccに、ベースはDFF2の出力Q2に接続されてい
る。トランジスタ7のベースには分周比を切り換えるM
C信号が入力される。また、DFF1の出力Q1はDF
F2の入力D2に、DFF2の出力Q2はDFF3の入力
3に、それぞれ接続されている。そして、分周した出
力信号はDFF3の出力Q3から得る。
【0017】以上構成において、モジュラス・コントロ
ール(MC)信号によって定電流源6と並行に接続した
トランジスタ7をON/OFFさせて分周比を切り換え
る。ここで、図1に示す実施形態の動作について図1及
び図2を参照して説明する。MC信号がHighの場
合、帰還信号(図1の(a))のDCレベルは、低下し
て、NOR付DFF1(NOR11)の入力のスレッシ
ョルドレベルより低くなる。つまりNOR11の一方の
端子にLow信号が入力されてNOR11がインバータ
としてスイッチング動作することになる。よってDFF
3の出力信号が、NOR11で反転され、タイミングチ
ャート(図2)に示す様に1/6分周動作することにな
る。
【0018】なお、MC信号がHighの場合の帰還信
号(a)の電圧低下の大きさ(MC信号がHighのと
きとLowのときの電位差)ΔVは、抵抗5の抵抗値を
R、トランジスタ7がオンした時に流れる電流値をIと
したとき、ΔV=R・Iで表される。
【0019】一方、MC信号がLowの場合、帰還信号
((a))は、DFF2の出力信号Q2と同じになる。
つまり、2つの帰還信号をNOR11でスイッチングす
ることになり、図2に示すように1/5分周動作するこ
とになる。ただし、この時インバータ回路がないため、
DFF2の出力にエミッタホロア回路を接続する際、従
来例の逆相(Q ̄2→Q2)に接続する。
【0020】このように本実施形態では、レベルシフト
回路によって、1個のNORを置換することにより、1
/5分周と1/6分周の動作時間の差を無くし、さら
に、NORによって発生する動作遅延時間を無くすこと
ができるので、従来に比べ高速な動作が可能となる。
【0021】次に、本発明の第2の実施形態について図
3を参照して説明する。図3(a)において、符号20
は、本実施形態が特徴とする1個のマスタ部とその出力
に並列接続される2個のスレイブ部からなるDFFであ
る。また、図3(b)はそのDFF20の回路構成例を
示す回路図である。図3において、図1に示すものと同
一の構成には同一の符号を付けている。ただし、図3で
は、各DFFをマスタ回路Mとスレイブ回路Sの2つの
ブロックに分けて図示している。また、各DFFのクロ
ック端子に入力される入力信号は、その図示を省略して
いる。
【0022】この図に示す2モジュラス・プリスケーラ
回路では、一段目NOR付DFF1の正負両出力を2段
目のDFF20の正負両入力端子に入力する。2段目の
DFF20は、マスター回路Mと2つのスレイブ回路S
1、S2で構成されており、第1のスレイブ回路S1の出
力Q2は3段目のDFF3の入力D3に接続されている。
第2のスレイブ回路S2は、MC信号によりスイッチン
グされ、その出力Q2’はNOR付DFF1に入力され
る。
【0023】第2のスレイブ回路S2では、図3(b)
に示すように、トランジスタT1とT 2、トランジスタT
3とT4は、共にコレクタとエミッタが共通に接続されて
おり、トランジスタT1とT4のベースは抵抗R1を介し
て入力されるMC信号のHigh/Lowの切り換えに
よって設定されるようになっている。また、出力Q2
はトランジスタT1、T2のコレクタに接続されている抵
抗R2の一方の端子から取り出している。なお、図3
(b)において、符号T5〜T8はトランジスタ、R3
抵抗、I2は定電流源を表し、CLおよびCL ̄は、図
1に示すCL端子とその反転入力端子にそれぞれ対応す
るものである。
【0024】この構成において、MC信号がHighの
時(T1、T2、T4がONの時)、帰還信号(図3の出
力Q2’)のDCレベルは、低下し、NOR付DFF1
の入力のスレッショルドレベルより低くなる。よってD
FF3の出力信号Q3がNOR付DFF1のNORゲー
ト回路で反転される。つまりタイミングチャート(図
4)に示す様に1/6分周動作する。
【0025】またMC信号がLowの場合帰還信号(図
3の出力Q2’)は、第1のスレイブ回路S1の出力信号
2と同じになる。つまり、NOR付DFF1の入力は
2つの帰還信号はNORゲート回路でスイッチングを行
うため1/5分周動作する(図4参照)。
【0026】このように、第2の実施形態においては、
従来の回路が備えていた1個のNOR回路を、1個のD
FFにスレイブ回路を2個設置し、その状態を切り換え
ることで置換する。したがって、第1の実施形態と同様
に、回路の高速道差が可能となる。
【0027】以上のように、第1の実施形態の場合、図
7に示す従来の回路に比べて最高動作周波数は1.4倍
となる。その理由は、図7のNOR304をレベルシフト
回路に置換したためである。また、第2の実施形態の場
合、図7に示す従来の回路に比べて最高動作周波数は
1.4倍となる。その理由は、DFF20内にNOR30
4に相当する回路をスレイブ回路S2に置換して設けたた
めである。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、5×2n/5×2n+1(nは0以上の整数)分周機
能を備えた半導体集積回路において、分周比の切り換え
を制御する制御回路を、レベルシフト回路あるいは従来
のスレイブ回路に並列接続するスレイブ回路を用いて構
成することで、従来必要であったNORを省略すること
ができる。これにより、5×2n及び5×2n+1分周に
おいて、分周比による動作時間の差をなくし、両分周比
において、ともに高速な分周動作を可能にすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示すブロック構成図
である。
【図2】図1に示す実施形態の動作を示すタイミングチ
ャートである。
【図3】本発明の第2の実施形態を示すブロック構成図
である。
【図4】図2に示す実施形態の動作を示すタイミングチ
ャート。
【図5】従来例の4×2n/4×2n+1分周比の2モジ
ュラス・プリスケーラの構成を示すブロック構成図であ
る。
【図6】図5に示すDFF201とNOR206,207の回路構
成を示す回路図である。
【図7】従来の5×2n/5×2n+1分周比の2モジュ
ラス・プリスケーラの構成を示すブロック構成図であ
る。
【符号の説明】
1 NOR付DFF 2、3、10 DFF 4、7 トランジスタ 5、8 抵抗 6 定電流源 11 NOR 20 DFF

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を切換信号に従い1/(5×2
    n)または1/(5×2n+1)(nは0以上の整数)分
    周する分周回路と前記切換信号によって前記分周回路の
    動作状態を切り換える制御回路とを備えた半導体集積回
    路において、 前記制御回路をレベルシフト回路で構成することを特徴
    とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記制御回路が、定電流源と、該定電流
    源に並列接続されたスイッチング回路とその負荷回路か
    らなることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回
    路。
  3. 【請求項3】 入力信号を切換信号に従い1/(5×2
    n)または1/(5×2n+1)(nは0以上の整数)分
    周する分周回路と前記切換信号によって前記分周回路の
    動作状態を切り換える制御回路とを備えた半導体集積回
    路において、 前記制御回路を、前記分周回路を構成するDフリップ・
    フロップ回路内にスレイブ回路を2個配置することで構
    成し、 前記切換信号により、該2個のスレイブ回路の一方の動
    作状態を切り換えて、分周比を切り換えることを特徴と
    する半導体集積回路。
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