-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Oszillatorschaltung,
die ein Oszillationssignal erzeugt, sowie eine Prüfvorrichtung,
die eine elektronische Vorrichtung prüft. Die vorliegende Erfindung ist
mit der folgenden Japanischen Patentanmeldung assoziiert. Diese
Patentanmeldung bezieht hier den Inhalt der folgenden Patentanmeldung
ein, falls dies anwendbar ist.
-
Japanische
Patentanmeldung Nr. 2004-212231, die am 20. Juli 2004 eingereicht
wurde.
-
STAND DER
TECHNIK
-
Eine
Phasenregelschleifenschaltung (PLL) ist herkömmlich bekannt als eine Schaltung
zum Erzeugen eines Oszillationssignals. Gemäß der PLL-Schaltung werden
ein Bezugssignal und ein durch einen spannungsgesteuerten Oszillator
erzeugtes Oszillationssignal miteinander in Bezug auf die Phase
verglichen, und die Frequenz des von dem spannungsgesteuerten Oszillator
erzeugten Oszillationssignals wird auf der Grundlage des Ergebnisses des
Vergleichs gesteuert. Die Frequenz des Oszillationssignals ist gleich
einem integralen Mehrfachen der Frequenz des Bezugssignals und wird
gesteuert zu dem Zeitpunkt jeder Flanke des Bezugssignals derart,
dass das Oszillationssignal mit dem Bezugssignal synchronisiert
ist. Der spannungsgesteuerte Oszillator der PLL-Schaltung ist typischerweise durch
Verwenden einer Ringoszillatorschaltung, einer LC-Resonatorschaltung
oder dergleichen gebildet.
-
Patentdokumente
und andere Druckschriften, die sich auf die vorliegende Erfindung
beziehen, wurden nicht erkannt und werden daher hier nicht zitiert.
-
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
-
DURCH DIE
ERFINDUNG ZU LÖSENDE
PROBLEME
-
Wie
vorstehend erwähnt
ist, erzeugt der spannungsgesteuerte Oszillator, der durch Verwendung
einer Ringoszillatorschaltung oder einer LC-Resonatorschaltung ausgebildet
ist, ein Oszillationssignal auf der Grundlage einer positiven Rückführung oder
dergleichen. Dies führt
zu dem Problem, dass eine dem spannungsgesteuerten Oszillator zugewiesene
Phasenstörung
allmählich
akkumuliert wird. Genauer gesagt, da das Oszillationssignal mit
dem Bezugssignal hinsichtlich der Phase verglichen wird, ist der
Mittelwert der Phase jedes Zyklus des Oszillationssignals mit der des
Bezugssignals synchronisiert, aber die Phasenjitterkomponente jedes
Zyklus wird akkumuliert. Beispielsweise nimmt die Amplitude der
Phasenjitterkomponente allmählich
zu, wobei der Mittelwert der Phase jedes Zyklus des Oszillationssignals
in der Mitte positioniert ist.
-
Angesichts
des Vorstehenden besteht ein Vorteil einiger Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung darin, eine Oszillatorschaltung und eine
Prüfvorrichtung
vorzusehen, die das vorbeschriebene Problem lösen können. Dieser Vorteil wird erzielt
durch Kombinieren der in den unabhängigen Ansprüchen wiedergegebenen
Merkmale. Die abhängigen
Ansprüche
definieren weitere wirksame spezifische Beispiele der vorliegenden
Erfindung.
-
MITTEL ZUM
LÖSEN DER
PROBLEME
-
Um
das vorbeschriebene Problem zu lösen, sieht
ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Oszillatorschaltung
vor, die ein Oszillationssignal erzeugt. Die Oszillatorschaltung
enthält
einen Oszillator, der das Oszillationssignal auf der Grundlage einer
positiven Rückführung eines
Signals erzeugt, eine Synchronisations-Erzeugungsschaltung, die
ein zwangsweises Synchronisationssignal erzeugt mit einer Flanke,
die (i) einen Nulldurchgangspunkt zu einem idealen Zeitpunkt einer
Flanke des Oszillationssignals bei jeder vorbestimmten Anzahl von
Zyklen des Oszillationssignals kreuzt und (ii) einen Gradienten
in derselben Richtung wie die Flanke des Oszillationssignals hat,
und eine Kombinationsschaltung, die das zwangsweise Synchronisationssignal
in einen positiven Rückführungspfad
des Oszillators injiziert.
-
Der
Oszillator kann ein spannungsgesteuerter Oszillator sein, der das
Oszillationssignal mit einer gemäß einer
diesem zugeführten
Steuerspannung bestimmten Frequenz erzeugt. Die Oszillatorschaltung
kann weiterhin eine Bezugssignal-Erzeugungsschaltung, die ein Bezugssignal
mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wobei das Bezugssignal eine
Phase des Oszillationssignals steuert, und einen Phasenkomparator,
der die Steuerspannung auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen
dem Bezugssignal und dem Oszillationssignal erzeugt und die erzeugte
Steuerspannung zu dem spannungsgesteuerten Oszillator liefert, enthalten.
Die Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung kann das zwangsweise
Synchronisationssignal auf der Grundlage des Bezugssignals erzeugen.
-
Die
Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung kann ein durch Differenzieren
des Bezugssignals erzeugtes Signal invertieren und weiterhin das
invertierte Signal differenzieren, um das zwangsweise Synchronisationssignal
zu erzeugen. Die Kombinationsschaltung und der Phasenkomparator
können
abwechselnd die Phase des Oszillationssignals steuern mittels des
zwangsweisen Synchronisationssignals und die Frequenz des Oszillationssignals steuern
mittels der Steuerspannung.
-
Die
Oszillationsschaltung kann weiterhin eine Frequenzteilerschaltung
enthalten, die ein frequenzgeteiltes Bezugssignal erzeugt durch
Teilen der Frequenz des Bezugssignals. Die Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung
kann das zwangsweise Synchronisationssignal auf der Grundlage von der
einen von der vorderen oder hinteren Flanke des frequenzgeteilten
Bezugssignals erzeugen, und der Phasenkomparator kann die Steuerspannung
auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen der anderen Flanke
des frequenzge teilten Bezugssignals und dem Oszillationssignal erzeugen.
-
Die
Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung kann eine Vorderflanken-Differenzierschaltung,
die die vordere Flanke des frequenzgeteilten Bezugssignals differenziert,
eine Invertierungsschaltung, die ein von der Vorderflanken-Differenzierschaltung
ausgegebenes Signal invertiert, und eine Differenzierschaltung,
die ein von der Invertierungsschaltung ausgegebenes Signal differenziert,
enthalten.
-
Der
Oszillator kann eine Ringoszillatorschaltung sein, bei der eine
ungerade Anzahl von Stufen von Invertern in Reihe miteinander in
einer solchen Weise verbunden sind, dass das von einem Inverter der
letzten Stufe ausgegebene Oszillationssignal zu einem Eingangsanschluss
eines Inverters der ersten Stufe zurückgeführt wird, und die Kombinationsschaltung
kann einen Ausgangsanschluss der Differenzierschaltung und den Eingangsanschluss
des Inverters der ersten Stufe kapazitiv so koppeln, dass das zwangsweise
Synchronisationssignal injiziert wird.
-
Der
Oszillator kann eine LC-Resonatorschaltung sein, die eine Induktivitätskomponente
und eine Kapazitätskomponente
enthält,
und die Kombinationsschaltung kann einen Ausgangsanschluss der Differenzierschaltung
und die Induktivitätskomponente
so koppeln, dass das zwangsweise Synchronisationssignal injiziert
wird.
-
Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Prüfvorrichtung
vor, die eine elektronische Vorrichtung prüft. Die Prüfvorrichtung enthält einen
Mustergenerator, der ein Prüfmuster
zum Prüfen
der elektronischen Vorrichtung erzeugt, eine Oszillatorschaltung,
die ein Oszillationssignal mit einer gemäß einer Frequenz eines in die
elektronische Vorrichtung einzugebenden Prüfsignals bestimmten Frequenz
erzeugt, eine Wellenform-Formungsvorrichtung, die das in die elektronische
Vorrichtung einzugebende Prüfsignal
erzeugt auf der Grundlage des von dem Mustergenerator erzeugten
Prüfmusters und
des von der Oszillatorschaltung erzeugten Oszillationssignals, und
eine Beurteilungsschaltung, die feststellt, ob die elektronische
Vorrichtung gut oder schlecht ist, indem ein von der elektronischen
Vorrichtung ausgegebenes Ausgangssignal mit einem von dem Mustergenerator
erzeugten Muster für
einen erwarteten Wert verglichen wird. Die Oszillatorschaltung enthält einen
Oszillator, der das Oszillationssignal auf der Grundlage einer positiven
Rückführung eines
Signals erzeugt, eine Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung,
die ein zwangsweises Synchronisationssignal erzeugt mit einer Flanke,
die (i) einen Nulldurchgangspunkt zu einem idealen Zeitpunkt einer
Flanke des Oszillationssignals jeweils nach einer vorbestimmten
Anzahl von Zyklen des Oszillationssignals kreuzt und (ii) einen
Gradienten in derselben Richtung wie die Flanke des Oszillationssignals
hat, und eine Kombinationsschaltung, die das zwangsweise Synchronisationssignal
in einen positiven Rückführungspfad
des Oszillators injiziert.
-
Alle
erforderlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind hier nicht
in der Zusammenfassung aufgeführt.
Die Unterkombinationen der Merkmale können die Erfindung sein.
-
WIRKUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß einigen
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann mit einer einfachen Konfiguration
die Kontinuität
des Oszillationssignals aufrechterhalten werden, und es kann verhindert werden,
dass die Phasenjitterkomponente des Oszillationssignals akkumuliert
wird, so dass ein Oszillationssignal mit einer geringen Phasenstörung erzeugt wird.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
ein Beispiel für
die Konfiguration einer Oszillatorschaltung 100, die sich
auf ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezieht.
-
2 wird
zur Erläuterung
eines Beispiels für
ein zwangsweises Synchronisationssignal verwendet.
-
3 zeigt
ein Beispiel für
eine Kombinationsschaltung 60.
-
4 zeigt
ein Beispiel für
die Konfiguration einer Oszillatorschaltung 200, die sich
auf ein anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezieht.
-
5 zeigt
ein Beispiel für
Konfiguration einer Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 im Einzelnen.
-
6 ist
ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für die von der Oszillatorschaltung 200 durchgeführte Arbeitsweise
zeigt.
-
7 zeigt
ein anderes Beispiel für
die Konfi guration eines Oszillators 70.
-
8 wird
verwendet zur Erläuterung
der Kombinationsschaltung 60 in Verbindung mit einem Fall,
in welchem der Oszillator 70 durch Verwendung einer LC-Resonatorschaltung
ausgebildet ist.
-
9 zeigt
ein anderes Beispiel für
die Konfiguration des Oszillators 70.
-
10 zeigt
ein Beispiel für
die Konfiguration einer Prüfvorrichtung 300,
die sich auf ein anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezieht.
-
BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
-
Nachfolgend
werden einige Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsbeispiele begrenzen nicht
die Erfindung entsprechend den Ansprüchen, und sämtliche Kombinationen der in
den Ausführungsbeispielen
beschriebenen Merkmale sind nicht notwendigerweise wesentlich für durch
Aspekte der Erfindung vorgesehene Mittel.
-
1 zeigt
ein Beispiel für
die Konfiguration einer Oszillatorschaltung 100, die auf
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezogen ist. Die Oszillatorschaltung 100 erzeugt
ein Oszillationssignal und enthält
eine Bezugssignal-Erzeugungsschaltung 10, eine Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung,
eine Kombinationsschaltung 60, eine Last 50 und
einen Oszillator 70.
-
Die
Bezugssignal-Erzeugungsschaltung 10 erzeugt ein Bezugssignal,
das eine vorbestimmte Frequenz hat und zur Steuerung der Phase des
Oszillationssignals verwendet wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
hat das von der Bezugssignal-Erzeugungsschaltung 10 erzeugte
Bezugssignal eine Frequenz gleich einem ganzzahligen Vielfachen
der Frequenz des von dem Oszillator 70 erzeugten Oszillationssignals.
Wenn die Oszillatorschaltung 100 in einer Prüfvorrichtung
zum Prüfen
einer elektronischen Vorrichtung wie einer Halbleiterschaltung verwendet
wird, erzeugt die Bezugssignal-Erzeugungsschaltung 10 einen
gemeinsamen Bezugstakt, der in der gesamten Prüfvorrichtung zu verwenden ist.
In diesem Fall liefert die Oszillatorschaltung 100 einen
Takt mit einer vorbestimmten Frequenz zu einem oder mehreren Teilen
der Prüfvorrichtung,
die mit einer gegenüber
der Frequenz des Bezugstakts unterschiedlichen Frequenz arbeiten
müssen.
-
Der
Oszillator 70 erzeugt das Oszillationssignal auf der Grundlage
einer positiven Rückführung eines
Signals. Der Oszillator 70 ist ein spannungsgesteuerter
Oszillator, der ein Oszillationssignal mit einer Frequenz beispielsweise
entsprechend einer zu diesem gelieferten Steuerspannung erzeugt.
Der Oszillator 70 kann ein Ringoszillator sein, der durch mehrere
Inverter (72, 74 und 76) gebildet, die
miteinander in einer Schleifenform verbunden sind. Alternativ kann
der Oszillator 70 eine LC-Resonatorschaltung oder eine
Differentialringoszillatorschaltung sein.
-
Die
Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 erzeugt ein
zwangsweises Synchronisationssignal mit einer Flanke, die den Nulldurchgangspunkt
zu einem idealen Zeitpunkt der Flanke des Oszillationssignals nach
jeweils einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen des Oszillationssignals kreuzt
und die einen Gradien ten in derselben Richtung wie die Flanke des
Oszillationssignals hat. Wenn ein derartiges zwangsweises Synchronisationssignal
in den positiven Rückführungspfad
des Oszillators 70 injiziert wird, wird ermöglicht,
die Phase des von dem Oszillator 70 erzeugten Oszillationssignals
nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen zu dem idealen
Zeitpunkt zu ziehen. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
erzeugt die Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung das zwangsweise
Synchronisationssignal durch Invertieren eines Signals, das durch
Differenzieren eines frequenzgeteilten Bezugssignals erzeugt wurde,
und weiterhin durch Differenzieren des invertierten Signals. Die
sich auf das vorliegende Ausführungsbeispiel
beziehende Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 enthält eine
Frequenzteilerschaltung 22, eine Vorderflanken-Differenzierschaltung 30,
eine Invertierungsschaltung 24 und eine Differenzierschaltung 40.
-
Die
Frequenzteilerschaltung 22 erzeugt ein frequenzgeteiltes
Bezugssignal durch Teilen der Frequenz des von der Bezugssignal-Erzeugungsschaltung 10 erzeugten
Bezugssignals. Mit anderen Worten, das von der Frequenzteilerschaltung 22 erzeugte
frequenzgeteilte Bezugssignal hat eine Zykluszeit, die gemäß der vorgenannten
vorbestimmten Anzahl von Zyklen bestimmt ist.
-
Die
Vorderflanken-Differenzierschaltung 30 differenziert die
vordere Flanke des frequenzgeteilten Bezugssignals. Es ist hier
festzustellen, dass die vordere Flanke des frequenzgeteilten Bezugssignals
die ansteigende Flanke in jedem Zyklus des frequenzgeteilten Bezugssignals
anzeigt, wenn die Oszillatorschaltung 100 gemäß positiver
Logik arbeitet, und sie zeigt die abfallende Flanke in jedem Zyklus
des frequenzgeteilten Bezugssignals an, wenn die Oszillator schaltung 100 gemäß der negativen
Logik arbeitet.
-
Die
Invertierungsschaltung 24 invertiert das von der Vorderflanken-Differenzierschaltung 30 ausgegebene
Signal und gibt das invertierte Signal in die Differenzierschaltung 40 ein.
Die Differenzierschaltung 40 differenziert das von der
Invertierungsschaltung 24 ausgegebene Signal und gibt das
differenzierte Signal aus. Die vorbeschriebene Konfiguration ermöglicht,
dass die Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 das
vorgenannte zwangsweise Synchronisationssignal erzeugt.
-
Die
Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 ist über die
Last 50 geerdet. Der Kombinationsabschnitt 60 kombiniert
den Ausgangsanschluss der Differenzierschaltung 40 mit
dem positiven Rückführungspfad
des Oszillators 70, um das zwangsweise Synchronisationssignal
in den positiven Rückführungspfad
des Oszillators 70 zu injizieren. Der Oszillator 70 ist
eine in einer solchen Weise gebildet Ringoszillatorschaltung, dass
eine ungerade Anzahl von Stufen von Invertern (72, 74 und 76)
in Reihe verbunden sind und dass von dem Inverter 76 der
letzten Stufe ausgegebene Oszillationssignal beispielsweise zu dem
Eingang des Inverters 72 der ersten Stufe zurückgeführt wird.
Die Kombinationsschaltung 60 koppelt den Ausgangsanschluss
der Differenzierschaltung 40 kapazitiv mit dem Eingangsanschluss
des Inverters 72 der ersten Stufe, um das zwangsweise Synchronisationssignal
in den positiven Rückführungspfad
des Oszillators 70 zu injizieren.
-
2 wird
zur Erläuterung
eines Beispiels für
das zwangsweise Synchronisationssignal verwendet. Wie vorstehend
beschrieben ist, hat das von der Synchro nisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 erzeugte
zwangsweise Synchronisationssignal eine Flanke, die den Nulldurchgangspunkt
zu einem idealen Zeitpunkt der Flanke des Oszillationssignals nach jeweils
einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen des Oszillationssignals kreuzt
und die einen Gradienten in derselben Richtung wie die Flanke des
Oszillationssignals hat. Es ist hier festzustellen, dass die Flanke
des zwangsweisen Synchronisationssignals, die einen Gradienten in
derselben Richtung wie die Flanke des Oszillationssignals hat, sich
auf eine Flanke mit einem positiven Gradienten bezieht, wenn die
Flanke des Oszillationssignals eine ansteigende Flanke ist, und
sich auf eine Flanke mit einem negativen Gradienten bezieht, wenn
die Flanke des Oszillationssignals eine abfallende Flanke ist. Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
hat die Flanke des zwangsweisen Synchronisationssignals, die den Nulldurchgangspunkt
zu dem idealen Zeitpunkt kreuzt, einen positiven Gradienten.
-
Wie
in 2 illustriert ist, kreuzt ein ideales Oszillationssignal
ohne eine Phasenjitterkomponente einen Schwellenwert VT zu
dem idealen Zeitpunkt. Wenn andererseits das Oszillationssignal
eine Phasenjitterkomponente enthält,
kreuzt das Oszillationssignal die Schwellenspannung VT zu
einem gegenüber
dem idealen Zeitpunkt unterschiedlichen Zeitpunkt. Da der Oszillator 70 das
Oszillationssignal auf der Grundlage einer positiven Rückführung oder
dergleichen erzeugt, nimmt die Amplitude der Phasenjitterkomponente
allmählich
zu. Um dieses Problem zu lösen,
wird das vorgenannte zwangsweise Synchronisationssignal in das Oszillationssignal
bei der auf das vorliegende Ausführungsbeispiel
bezogenen Oszillatorschaltung 100 injiziert, so dass die
Phasenjitterkomponente des Os zillationssignals nach jeder vorbestimmten
Anzahl von Zyklen des Oszillationssignals herabgesetzt wird.
-
Wenn
beispielsweise der Zeitpunkt, zu dem das Oszillationssignal die
Schwellenspannung VT kreuzt, früher als
der ideale Zeitpunkt ist, wird der negative Teil des zwangsweisen
Synchronisationssignals in den Pegel des Oszillationssignals zu
dem Zeitpunkt (VT) injiziert. Auf diese
Weise wird der Zeitpunkt, zu welchem das Oszillationssignal die
Schwellenspannung VT kreuzt, zu dem idealen
Zeitpunkt gezogen. Hier nimmt die Größe der durch das zwangsweise
Synchronisationssignal bewirkten Phasenverschiebung des Oszillationssignals
zu gemäß der Differenz
zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem das Oszillationssignal den Schwellenwert
VT kreuzt, und dem idealen Zeitpunkt.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, wird die Phase des Oszillationssignals
nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen um einen Betrag
verschoben, der gemäß der Amplitude
der Phasenjitterkomponente des Oszillationssignals bestimmt ist.
Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Phasenjitterkomponente
des Oszillationssignals akkumuliert wird, so dass die Amplitude
der Phasenjitterkomponente unter einem bestimmten Pegel gehalten wird.
Ein anderer Vorteil wird nachfolgend erläutert. Wenn die Phase des Oszillationssignals
nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen auf den idealen
Zeitpunkt eingestellt wird, ändert
sich die Zykluszeit des Oszillationssignals beträchtlich vor und nach dem Zyklus,
in welchem die Einstellung durchgeführt wird, wodurch es unmöglich wird,
die Kontinuität
des Oszillationssignals aufrecht zu erhalten. Dieses Problem wird
auch durch die auf das vorliegende Ausführungsbeispiel bezogene Oszillatorschaltung 100 in
der folgen den Weise gelöst.
Da die Phasenjitterkomponente des Oszillationssignals nach jeweils
der vorbestimmten Anzahl von Zyklen reduziert wird, kann die Kontinuität des Oszillationssignals
aufrechterhalten werden.
-
Wie
in 2 illustriert ist, variiert der Wert des zwangsweisen
Synchronisationssignals mit einem Gradient in derselben Richtung
wie der Gradient der Flanke des Oszillationssignals innerhalb eines Gültigkeitsbereichs
T1 für
die zwangsweise Synchronisation. Hier ist es bevorzugt, dass der
Gültigkeitsbereich
T1 für
die zwangsweise Synchronisation ausreichend größer als die Anstiegszeit (oder
Abfallzeit) T2 des Oszillationssignals ist.
-
3 zeigt
ein Beispiel für
die Kombinationsschaltung 60. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
enthält
die Kombinationsschaltung 60 Drähte 42 und 78.
Das von der Differenzierschaltung 40 ausgegebene zwangsweise
Synchronisationssignal wird über
den Draht 42 in die Last 50 eingegeben, wie in 3 gezeigt
ist. Weiterhin wird das von dem Inverter 76 ausgegebene
Oszillationssignal über
den Draht 78 in den Inverter 72 eingegeben. Gemäß 3 sind
die Drähte 42 und 78 in
gegenseitiger Nähe
vorgesehen.
-
Die
wie vorstehend erwähnt
in gegenseitiger Nähe
angeordneten Drähte 42 und 78 können durch eine
Drahtkopplungskapazität
miteinander gekoppelt sein. die Drahtkopplungskapazität ermöglicht,
dass das zwangsweise Synchronisationssignal in das Oszillationssignal
injiziert wird. Eine derartige Konfiguration ermöglicht der Kombinationsschaltung 60,
das zwangsweise Synchronisationssignal in das Oszillationssignal
zu injizieren, ohne eine wesentliche Beeinflussung des Lastgleichgewichts
des Oszillators 70 zu bewirken.
-
Die
Kombinationsschaltung 60 kann zusätzlich Mittel für eine direkte
Wechselstromkopplung der Drähte 42 und 78 enthalten.
Beispielsweise kann die Kombinationsschaltung 60 einen
Kondensator zwischen den Drähten 42 und 78 enthalten.
-
4 zeigt
ein Beispiel für
die Konfiguration einer auf ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung bezogenen Oszillatorschaltung 200. Die Oszillatorschaltung 200 enthält einen
Phasenkomparator 90, eine Ladungspumpe 92 und
ein Schleifenfilter 94 zusätzlich zu den Teilen der mit
Bezug auf 1 beschriebenen Oszillatorschaltung 100,
und die Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 enthält zusätzlich einen
Inverter 26. Die in 4 gezeigten
Teile, denen dieselben Bezugszahlen wie in 1 zugewiesen
sind, haben dieselben Funktionen wie die entsprechenden, mit Bezug auf 1 beschriebenen
Teile.
-
Der
Phasenkomparator 90 erzeugte eine Steuerspannung auf der
Grundlage der Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten Bezugssignal und
dem Oszillationssignal. Weiterhin liefert der Phasenkomparator 90 die
Steuerspannung über
die Ladungspumpe 92 und das Schleifenfilter 94 zu
dem Oszillator 70, um die Frequenz des von dem Oszillator 70 erzeugten
Oszillationssignals zu steuern. D.h., der Oszillator 70,
der Phasenkomparator 90, die Ladungspumpe 92 und
das Schleifenfilter 94 wirken zusammen als eine PLL-Schaltung.
-
Die
sich auf das vorliegende Ausführungsbeispiel
beziehende Oszillatorschaltung 200 kann den Mittelwert der
Phase jedes Zyklus des Oszillationssignals mit der des Bezugssignals
synchronisieren und sie kann die Phasenjitterkomponente des Oszillationssignals
verringern, wobei es möglich
ist, die Kontinuität
des Oszillationssignals aufrechtzuerhalten. Zusätzlich kann, selbst wenn die
Amplitude der Phasenjitterkomponente des Oszillationssignals größer als
der mit Bezug auf 2 illustrierte Gültigkeitsbereich
T1 der zwangsweisen Synchronisation wird,
die Amplitude der Phasenjitterkomponente durch den Phasenkomparator 90 herabgesetzt
werden, der den Mittelwert der Phase nach jeder vorbestimmten Anzahl
von Zyklen mit dem sequenzgeteilten Synchronisationssignal synchronisiert.
-
Es
ist bevorzugt, dass die Kombinationsschaltung 60 und der
Phasenkomparator 90 abwechselnd die Phase des Oszillationssignals
mittels des zwangsweisen Synchronisationssignals sowie die Frequenz
des Oszillationssignals mittels der Steuerspannung steuern. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
hat das durch die Bezugssignal-Erzeugungsschaltung 10 erzeugte
Bezugssignal eine gemäß dem Zeitpunkt
der Steuerung der Phase des Oszillationssignals bestimmte Zykluszeit.
Wie vorstehend beschrieben ist, erzeugt die Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 das
zwangsweise Synchronisationssignal auf der Grundlage des Bezugssignals.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
hat das von der Frequenzteilerschaltung 22 erzeugte frequenzgeteilte
Bezugssignal eine Zykluszeit, die das Doppelte der Zykluszeit des
Bezugssignals ist.
-
Die
Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 erzeugt das
zwangsweise Synchronisationssignal auf der Grundlage von der einen
von der vorderen und hinteren Flanke des frequenzgeteilten Bezugssignals.
Der Phasenkomparator erzeugt die Steuerspannung auf der Grundlage
der Phasendifferenz zwischen der anderen Flanke des frequenzgeteilten
Bezugssignals und des Oszillationssignals. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
invertiert der Inverter 26 das von der Frequenzteilerschaltung 22 erzeugte
frequenzgeteilte Bezugssignal und gibt das invertierte Signal in
den Phasenkomparator 90 ein, um zu bewirken, dass die Kombinationsschaltung 60 und
der Phasenkomparator 90 abwechselnd das Oszillationssignal
steuern.
-
Da
die Kombinationsschaltung 60 und der Phasenkomparator 90 das
Oszillationssignal abwechselnd steuern, kann die Oszillatorschaltung 200 sowohl
die Steuerung zur Synchronisierung des Mittelwertes der Phase jedes
Zyklus des Oszillationssignals mit der des Bezugssignals als auch
die Steuerung zur Verringerung der Phasenjitterkomponente des Oszillationssignals
genau durchführen.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
hat das von der Frequenzteilerschaltung 22 erzeugte frequenzgeteilte
Bezugssignal eine Zykluszeit, die das Doppelte der Zykluszeit des
Bezugssignals ist. Daher werden die Steuerung der Phase des Oszillationssignals
mittels des zwangsweisen Synchronisationssignals und die Steuerung
der Frequenz des Oszillationssignals mittels der Steuerspannung
in gleichen Intervallen alternativ durchgeführt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
kann das Frequenzteilungsverhältnis
der Frequenzteilerschaltung 22 so auf einen gewünschten
Wert gesetzt werden, dass die Steuerung der Phase des Oszillationssignals
mittels des zwangsweisen Synchronisationssignals und die Steuerung
der Frequenz des Oszillationssignals mittels der Steuerspannung
in gewünschten
Intervallen abwechselnd durchgeführt
werden.
-
5 zeigt
ein Beispiel für
die Konfiguration der Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20 im
Einzelnen. Wie in 5 gezeigt ist, enthält die Frequenzteilerschaltung 22 ein
Flipflop, in das das Bezugssignal als ein Triggersignal eingegeben
wird und in das das invertierte Ausgangssignal zurückgeführt wird.
Diese Konfiguration ermöglicht
der Frequenzteilerschaltung 22, das frequenzgeteilte Bezugssignal
mit einer Zykluszeit, die das Doppelte der Zykluszeit des Bezugssignals
ist, zu erzeugen.
-
Die
Differenzierschaltung 30 für die vordere Flanke enthält eine
variable Verzögerungsschaltung 22,
einen Inverter 34 und eine logische UND-Schaltung 36.
Die variable Verzögerungsschaltung 32 verzögert das
frequenzgeteilte Bezugssignal um eine vorbestimmte Zeitperiode.
Der Inverter 34 invertiert das frequenzgeteilte Bezugssignal,
das von der variablen Verzögerungsschaltung 32 verzögert wurde, und
gibt das invertierte Signal aus. Die logische UND-Schaltung 36 gibt
eine logische UND-Verknüpfung
zwischen dem von der Frequenzteilerschaltung 22 ausgegebenen
frequenzgeteilten Bezugssignal und dem von dem Inverter 34 ausgegebenen
frequenzgeteilten Bezugssignal aus. Eine derartige Konfiguration
ermöglicht
der Differenzierschaltung 30 für die vordere Flanke, die vordere
Flanke des frequenzgeteilten Bezugssignals zu differenzieren, um ein
Signal zu erzeugen.
-
Wie
in 5 gezeigt ist, verwendet die Differenzierschaltung 40 einen
Kondensator, um das von der Invertierschaltung 24 eingegebene
Signal zu differenzieren, um das zwangsweise Synchronisationssignal
zu erzeugen. Die vorbeschriebene Konfiguration ermöglicht der
Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung 20, das frequenzgeteilte
Bezugssignal in zweiter Ordnung zu differenzieren, um das zwangsweise
Synchronisationssignal zu erzeugen.
-
6 ist
ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für die von der Oszillatorschaltung 200 durchgeführte Operation
zeigt. Wie vorstehend erwähnt
ist, erzeugt die Bezugssignal-Erzeugungsschaltung 10 das
Bezugssignal mit einer Zykluszeit, die gleich einem ganzzahligen
Mehrfachen der Zykluszeit des Oszillationssignals ist. Die Frequenzteilerschaltung 22 teilt die
Frequenz des Bezugssignals, um das frequenzgeteilte Bezugssignal
mit einer Zykluszeit, die das Doppelte der Zykluszeit des Bezugssignals
ist, zu erzeugen.
-
Die
Differenzierschaltung 30 für die vordere Flanke erzeugt
das differenzierte Signal für
die vordere Flanke durch Differenzieren der vorderen Flanke des
frequenzgeteilten Bezugssignals. Die Inverterschaltung 24 erzeugt
das invertierte differenzierte Signal durch Invertieren des differenzierten
Signals der vorderen Flanke. Die Differenzierschaltung 40 differenziert
das invertierte differenzierte Signal, um das zwangsweise Synchronisationssignal
zu erzeugen. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird
das differenzierte Signal der vorderen Flanke invertiert und dann
differenziert. Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
kann jedoch das frequenzgeteilte Bezugssignal in zweiter Ordnung
differenziert und dann invertiert werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird das Oszillationssignal durch Verwendung des zwangsweisen Synchronisationssignals
nach jeweils 20 Zyklen des Oszillationssignals gesteuert. Somit
ist es eine Phasenjitterkomponente von nur 20 Zyklen, die in dem
Oszillationssignal akkumuliert wird.
-
Der
Inverter 26 invertiert das frequenzgeteilte Bezugssignal,
um ein Phasenvergleichssignal zu erzeugen, und gibt das Phasenvergleichssignal
in den Phasenkomparator 90 ein. Auf diese Weise können die
Kombinationsschaltungs-Injektionszeit, zu der die Kombinationsschaltung 60 die
Phase des Oszillationssignals durch Verwendung des zwangsweisen
Synchronisationssignals steuert, und die Phasenkomparator-Steuerzeit,
zu der der Phasenkomparator 90 die Frequenz des Oszillationssignal
durch Verwendung der Steuerspannung steuert, abwechselnd in gleichmäßigen Intervallen
angeordnet sein.
-
7 zeigt
ein anderes Beispiel für
die Konfiguration des Oszillators 70. Der sich auf das
vorliegende Ausführungsbeispiel
beziehende Oszillator 70 ist eine LC-Resonatorschaltung,
die eine Kapazitätskomponente 80 mit
einer variablen Kapazität,
einen Widerstand 82, eine Induktivitätskomponente 84 und einen
Transistor 86 enthält
Die Kapazitätskomponente 80,
der Widerstand 82 und die Induktivitätskomponente 84 sind
parallel zwischen dem Treiberpotential Vdd und
dem Erdpotential vorgesehen und erzeugen das Oszillationssignal
gemäß dem an
dem Gate des Transistors 86 eingegebenen Triggersignal.
Die Kapazität
der Kapazitätskomponente 80 wird
durch die von dem Phasenkomparator 90 gelieferte Steuerspannung
gesteuert, so dass ein Oszillationssignal mit einer gemäß der Steuerspannung
bestimmten Frequenz erzeugt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Kapazitätskomponente 80 und
die Induktivitätskomponente 84 ein
Kondensator bzw. eine Spule.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel koppelt
die Kombinationsschaltung 60 den Ausgangsanschluss der Differenzierschaltung 40 und
die Induktivitätskomponente 84 kapazitiv,
um das zwangsweise Synchronisationssignal in das Oszillationssignal
zu injizieren. Diese Konfiguration ermöglicht dem zwangsweisen Synchronisationssignal
in das von dem Oszillator 70, der unter Verwendung einer
LC-Resonatorschaltung ausgebildet ist, erzeugte Oszillationssignal
injiziert zu werden.
-
8 wird
zur Erläuterung
der Kombinationsschaltung 60 in Verbindung mit einem Fall,
in welchem der Oszillator 70 durch Verwendung einer LC-Resonatorschaltung
ausgebildet ist, verwendet. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
enthält
die Kombinationsschaltung 60 einen Draht 42. Das
von der Differenzierschaltung 40 ausgegebene zwangsweise
Synchronisationssignal wird über
den Draht 42 in die Last 50 eingegeben, wie in 8 gezeigt
ist. Hier befindet sich der Draht 42 der Kombinationsschaltung 60 in
der Nähe
des Drahtes der Induktivitätskomponente 84.
Dies ermöglicht,
den Draht 42 und die Induktivitätskomponente 84 mittels
der Drahtkopplungskapazität
und gegenseitigen Induktivität
zu koppeln. Die Drahtkopplungskapazität und die gegenseitige Induktivität ermöglichen
dem zwangsweisen Synchronisationssignal, in das Oszillationssignal
injiziert zu werden. Eine derartige Konfiguration ermöglicht der
Kombinationsschaltung 60, das zwangsweise Synchronisationssignal
in das Oszillationssignal zu injizieren, ohne einen bemerkenswerten
Einfluss auf das Lastgleichgewicht des Oszillators 70 zu
bewirken.
-
Die
Kombinationsschaltung 60 kann zusätzlich Mittel zur direkten
Wechselstromkopplung des Drahtes 42 und der Induktivitätskomponente 84 enthalten.
Beispielsweise kann die Kombinationsschaltung 60 einen
Konden sator zwischen dem Draht 42 und der Induktivitätskomponente 84 enthalten.
-
Die
vorstehende Beschreibung erfolgte unter der Annahme, dass der Oszillator 70 durch
eine Ringoszillatorschaltung oder eine LC-Resonatorschaltung gebildet
ist. Jedoch kann das zwangsweise Synchronisationssignal in ähnlicher
Weise in das von dem Oszillator 70 erzeugte Oszillationssignal
mit einer unterschiedlichen Konfiguration injiziert werden. Es sei
ein Beispiel genommen, bei dem der Oszillator 70 als eine
Differenzialring-Oszillatorschaltung ausgebildet ist, bei der ein
Differenzialelement verwendet wird, um einen Ringoszillator zu bilden.
In diesem Fall wird das zwangsweise Synchronisationssignal in dem
positiven logischen Eingang des Differenzialelements injiziert,
was die Phasenjitterkomponente des Oszillationssignals verringern
kann.
-
9 zeigt
ein anderes Beispiel der Konfiguration des Oszillators 70.
Der sich auf das vorliegende Ausführungsbeispiel beziehende Oszillator 70 ist eine
Differentialringoszillatorschaltung enthaltend mehrere in Kaskade
angeordnete Differenzverstärker 71, 73 und 75.
Das invertierte Ausgangssignal des Differenzverstärkers 75 der
letzten Stufe unter den mehreren Differenzverstärkern wird zu dem invertierten
Eingang des Differenzverstärkers 71 der ersten
Stufe zurückgeführt. Das
nichtinvertierte Ausgangssignal des Differenzverstärkers 75 der
letzten Stufe wird zu dem nichtinvertierten Eingang des Differenzverstärkers der
ersten Stufe zurückgeführt. Diese
Konfiguration ermöglicht,
dass der Differenzverstärker 75 der
letzten Stufe das Oszillationssignal ausgibt.
-
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
koppelt die Kombinationsschaltung 60 den Ausgangsanschluss
der Differenzierschaltung 40 kapazitiv mit dem positiven
Rückführungspfad
des Oszillators 70. Im Einzelnen kombiniert, ähnlich dem
mit Bezug auf 3 illustrierten Beispiel, da
der Draht der Kombinationsschaltung 60, durch den das zwangsweise
Synchronisationssignal hindurchgeht in der Nähe des positiven Rückführungspfads
des Oszillators 70 angeordnet ist, die Kombinationsschaltung 60 den
Draht und den positiven Rückführungspfad durch
Verwendung der Drahtkopplungskapazität. Diese Konfiguration ermöglicht dem
zwangsweisen Synchronisationssignal, in das von dem Oszillator 70,
der durch Verwendung der Differenzialringoszillatorschaltung ausgebildet
ist, erzeugte Oszillationssignal injiziert zu werden.
-
10 zeigt
ein Beispiel für
die Konfiguration einer Prüfvorrichtung 300,
die sich auf ein anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezieht. Die Prüfvorrichtung 300 wird
verwendet, um eine elektronische Vorrichtung 400 wie eine
Halbleiterschaltung zu prüfen.
Die Prüfvorrichtung 300 enthält einen
Mustergenerator 310, eine Oszillatorschaltung 200,
eine Wellenform-Formungsvorrichtung 320, einen Treiber 330 und
eine Beurteilungsschaltung 340.
-
Der
Mustergenerator 310 erzeugte in Prüfmuster, das aus digitalen
Daten besteht, um die elektronische Vorrichtung 400 zu
prüfen.
Die Oszillatorschaltung 200 erzeugt ein Oszillationssignal
mit einer Frequenz, die gemäß der Frequenz
des Prüfsignals bestimmt
ist, um in die elektronische Vorrichtung 400 eingegeben
zu werden. Die Oszillatorschaltung 200 hat dieselbe Konfiguration
und Funktion wie die mit Bezug auf 4 illustrierte
Oszillatorschaltung.
-
Die
Wellenform-Formungsvorrichtung 320 erzeugt ein in die elektronische
Vorrichtung 400 einzugebendes Prüfsignal auf der Grundlage des
von dem Mustergenerator 310 erzeugten Prüfmusters und
des Oszillationssignals. Beispielsweise erzeugt die Wellenform-Formungsvorrichtung 320 ein
Prüfsignal,
dessen Wert gemäß dem Prüfmuster
bei der Frequenz des Oszillationssignals variiert. Der Treiber 330 liefert
das von der Wellenform-Formungsvorrichtung 320 erzeugte
Prüfsignal
zu der elektronischen Vorrichtung 400.
-
Die
Beurteilungsschaltung 340 stellt fest, ob die elektronische
Vorrichtung 400 gut oder schlecht ist, indem sie das von
der elektronischen Vorrichtung 400 ausgegebene Ausgangssignal
mit einem von dem Mustergenerator 310 ausgegebenen Muster
für erwartete
Werte vergleicht. Die sich auf das vorliegende Ausführungsbeispiel
beziehende Prüfvorrichtung 300 erzeugt
das Prüfsignal
auf der Grundlage des Oszillationssignals mit geringem Phasenjitter und
kann so genau beurteilen, ob die elektronische Vorrichtung 400 gut
oder schlecht ist. Hier kann die Prüfvorrichtung 300 anstelle
der Oszillatorschaltung 200 die mit Bezug auf 2 illustrierte
Oszillatorschaltung 100 enthalten.
-
Die
Oszillatorschaltungen 100 und 200 können auf
verschiedene Weise wirksame verwendet werden. Beispielsweise können die
Oszillatorschaltungen 100 und 200 verwendet werden
zum Erzeugen eines Takts auf dem Gebiet von Funkkommunikationen
wie mobilen Telefonen, zum Erzeugen eines Takts auf dem Gebiet der
Datenkommunikation, zum Erzeugen eines Takts in einem Mikroprozessor
und dergleichen. In jedem Fall beeinträchtigt die Phasenstörung des
Takts das Leistungsvermögen
des Systems beträchtlich,
was zeigt, dass die Os zillatorschaltungen 100 und 200 wirksam
verwendet werden können.
-
Während die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische
Bereich der Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Es ist für
den Fachmann augenscheinlich, dass verschiedene Änderungen und Verbesserungen
zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
hinzugefügt werden
können.
Es ist auch aus dem Bereich der Ansprüche ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele, denen
derartige Änderungen
und Verbesserungen hinzugefügt
sind, in den technischen Bereich der Erfindung enthalten sein können.
-
GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
-
Wie
aus dem Vorstehenden deutlich ersichtlich ist, können die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung die Kontinuität des Oszillationssignals aufrechterhalten
und verhindern, dass die Phasenjitterkomponente des Oszillationssignals
akkumuliert wird, um ein Oszillationssignal mit einer geringen Phasenstörung zu
erzeugen, wobei eine einfache Konfiguration verwendet wird.
-
Zusammenfassung:
-
Es
ist eine Oszillatorschaltung vorgesehen, die ein Oszillationssignal
erzeugt. Die Oszillatorschaltung enthält einen Oszillator, der das
Oszillationssignal auf der Grundlage einer positiven Rückführung eines
Signals erzeugt, eine Synchronisationssignal-Erzeugungsschaltung,
die ein Zwangssynchronisationssignal erzeugt, mit einer Flanke,
die (i) einen Nulldurchgangspunkt zu einem idealen Zeitpunkt einer
Flanke des Oszillationssignal nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl
von Zyklen des Oszillationssignals kreuzt und (ii) einen Gradienten
in derselben Richtung wie der Flanke des Oszillationssignals hat; und
eine Kombinationsschaltung, die das Zwangssynchronisationssignal
in einen positiven Rückführungspfad
des Oszillators injiziert.