DE19529625A1 - Spannungsgesteuerter Oszillator - Google Patents
Spannungsgesteuerter OszillatorInfo
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- H03L7/0995—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop the oscillator comprising a ring oscillator
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Pulse Circuits (AREA)
Description
Diese Erfindung bezieht sich auf einen spannungsgesteuerten Oszillator
(VCO), genauer, auf einen spannungsgesteuerten Oszillator vom Typ eines
Ringoszillators, der in geeigneter Weise für eine Frequenzquelle für eine
Phasenregelkreis-(PLL)-Schaltung verwendet werden kann.
Ein herkömmlicher spannungsgesteuerter Oszillator vom Typ eines
Ringoszillators, der eine Kaskadenverbindung einer ungeraden Anzahl von
Inverterschaltungen einschließt, die eine Ausbreitungsverzögerungszeit steuern
wird als Frequenzquelle für eine PLL-Schaltung verwendet, etwa in einem
Frequenz-Synthesizer, einem digitalen Audio-Interface, einer Kommunikations
einrichtung oder ähnlichem, da er eine hervorragend lineare Steuerspannungs-
Oszillationsfrequenzcharakteristik aufweist.
Bei dem herkömmlichen spannungsgesteuerten Oszillator besteht jedoch
das Problem, daß die Fluktuation eines Hochfrequenzsignals, wie etwa eines
Rausch-Spikes, das auf der Steuerleitung induziert wird, die Oszillationsfrequenz
beeinflußt und die zeitliche Fluktuation der Frequenz des Ausgangstaktsignals,
d. h. den "Jitter" vergrößert, wenn die Veränderung der Oszillationsfrequenz in
Abhängigkeit von der Steuersignalspannung, d. h. die Steuer-Verstärkung groß ist.
Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen spannungsgesteuerten Oszillator zu schaffen, bei dem die Steuer
verstärkung während eines Einschwingvorgangs groß ist und der Jitter eines
Ausgangstaktsignals ausreichend reduziert ist.
Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
spannungsgesteuerten Oszillator zu schaffen, bei dem die Steuerverstärkung des
spannungsgesteuerten Oszillators und die Reduktion des Jitter eines
Ausgangstaktsignals durch geeignetes Einstellen der Antwortcharakteristik auf
Steuersignale in am besten geeigneter Weise eingestellt werden können.
Gemäß der Erfindung weist ein spannungsgesteuerter Oszillator auf:
eine ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten, die invertierende Verstärkerschaltungen und Verzögerungssteuerschaltungen aufweisen, welche in Reaktion auf ein erstes Steuersignal eine Verzögerungszeit steuern, wobei die ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten in Form einer Kaskade miteinander verbunden sind und eine Eingangsklemme einer ersten Verzögerungseinheit und eine Ausgangsklemme einer Abschlußeinheit der Verzögerungseinheiten in Ringform miteinander verbunden sind und wobei eine Oszillationsfrequenz durch Steuern einer Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verzögerungssteuerschaltung eine Vorrichtung zum Ändern der Verzögerungs-Steuerempfindlichkeit in Reaktion auf ein zweites Steuersignal aufweist, die der durch Ändern des Spannungspegels des ersten Steuersignals verursachten Veränderung der Verzögerungszeit entspricht.
eine ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten, die invertierende Verstärkerschaltungen und Verzögerungssteuerschaltungen aufweisen, welche in Reaktion auf ein erstes Steuersignal eine Verzögerungszeit steuern, wobei die ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten in Form einer Kaskade miteinander verbunden sind und eine Eingangsklemme einer ersten Verzögerungseinheit und eine Ausgangsklemme einer Abschlußeinheit der Verzögerungseinheiten in Ringform miteinander verbunden sind und wobei eine Oszillationsfrequenz durch Steuern einer Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verzögerungssteuerschaltung eine Vorrichtung zum Ändern der Verzögerungs-Steuerempfindlichkeit in Reaktion auf ein zweites Steuersignal aufweist, die der durch Ändern des Spannungspegels des ersten Steuersignals verursachten Veränderung der Verzögerungszeit entspricht.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße spannungsgesteuerte
Oszillatorschaltung folgendes auf:
eine ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten, die invertierende Verstärkerschaltungen einschließen, von denen jede eine CMOS-Inverterschaltung aufweist, die erste und zweite MOS-Transistoren von jeweils erstem und zweitem Leitungstyp, bei denen die jeweiligen Drains in Serie geschaltet sind, aufweist, und Verzögerungssteuerschaltungen, die in Reaktion auf erste und zweite Steuersignale, welche jeweils reguläre und komplementäre Signale sind, eine Verzögerungszeit steuern, wobei die ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten in Form einer Kaskade verbunden sind und die Eingangsklemme einer ersten der Verzögerungseinheiten und die Ausgangsklemme einer Abschlußeinheit der Verzögerungseinheiten in Ringform miteinander verbunden sind und wobei eine Oszillationsfrequenz durch das Steuern einer Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungssteuerschaltung eine Vorrichtung zum Verändern einer Verzögerungs-Steuerempfindlichkeit in Reaktion auf jeweilige dritte und vierte Steuersignale aufweist, die der durch Ändern der jeweiligen Spannungspegel des ersten und zweiten Steuersignals, welche jeweils reguläre und komplementäre Steuersignale sind, verursachten Veränderung der Verzögerungszeit entspricht.
eine ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten, die invertierende Verstärkerschaltungen einschließen, von denen jede eine CMOS-Inverterschaltung aufweist, die erste und zweite MOS-Transistoren von jeweils erstem und zweitem Leitungstyp, bei denen die jeweiligen Drains in Serie geschaltet sind, aufweist, und Verzögerungssteuerschaltungen, die in Reaktion auf erste und zweite Steuersignale, welche jeweils reguläre und komplementäre Signale sind, eine Verzögerungszeit steuern, wobei die ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten in Form einer Kaskade verbunden sind und die Eingangsklemme einer ersten der Verzögerungseinheiten und die Ausgangsklemme einer Abschlußeinheit der Verzögerungseinheiten in Ringform miteinander verbunden sind und wobei eine Oszillationsfrequenz durch das Steuern einer Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungssteuerschaltung eine Vorrichtung zum Verändern einer Verzögerungs-Steuerempfindlichkeit in Reaktion auf jeweilige dritte und vierte Steuersignale aufweist, die der durch Ändern der jeweiligen Spannungspegel des ersten und zweiten Steuersignals, welche jeweils reguläre und komplementäre Steuersignale sind, verursachten Veränderung der Verzögerungszeit entspricht.
Die Erfindung wird nun im Detail in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen erläutert, bei denen
Fig. 1 ein Schaltbild zeigt, das einen herkömmlichen spannungsgesteuer
ten Oszillator darstellt,
Fig. 2 ein Schaltbild zeigt, das einen anderen herkömmlichen spannungs
gesteuerten Oszillator darstellt,
Fig. 3 ein Schaltbild zeigt, das einen spannungsgesteuerten Oszillator
entsprechend einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellt, und
Fig. 4 ein Schaltbild zeigt, das einen spannungsgesteuerten Oszillator
entsprechend einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellt.
Vor Erläuterung des spannungsgesteuerten Oszillators des bevorzugten
Ausführungsbeispiels wird der vorher erwähnte herkömmliche
spannungsgesteuerte Oszillator anhand Fig. 1 und 2 erläutert.
Bezugnehmend auf Fig. 1 weist der herkömmliche spannungsgesteuerte
Oszillator eine ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten 11 auf, die
Inverterschaltungen A11 einschließen und in Form einer Kaskade verbunden sind
und bei denen die Eingangsklemme der ersten Einheit und die Ausgangsklemme
der Abschlußeinheit in Ringform miteinander verbunden sind und die
Verzögerungszeit durch eine Spannung geregelt wird, und eine
Steuersignalleitung 5 zur Übertragung eines Steuersignals CC, die mit der
Verzögerungssteuerklemme der jeweiligen Verzögerungseinheit 11 zur Regelung
der Verzögerungszeit verbunden ist.
Jede der Verzögerungseinheiten 11 umfaßt eine Inverterschaltung All,
die aus einem CMOS-Transistor, in dem ein PMOS-Transistor und ein NMOS-
Transistor komplementär miteinander verbunden sind, besteht, einen NMOS-
Transistor N11, bei dem die Drain mit der Ausgangsklemme der Inverters A11 und
das Gate mit der Steuersignalleitung 5 verbunden sind, und einen Kondensator
C11, der zwischen der Source des Transistors N11 und Erde geschaltet ist.
Beim Betrieb kann der herkömmliche spannungsgesteuerte Oszillator wie
in Fig. 1 gezeigt eine Oszillationsfrequenz basierend auf der Spannung des
Steuersignals steuern und ein Ausgangstaktsignal Q an eine
Ausgangstaktsignalleitung 4 ausgeben, wenn wie oben erwähnt eine ungerade
Anzahl von Verzögerungseinheiten 11 in Ringform miteinander verbunden sind.
In den jeweiligen Verzögerungseinheiten 11 arbeitet der Inverter A11 als
Verstärkungseinheit und der Transistor N11, bei dem die Drain die
Eingangsklemme, das Gate die Steuerklemme und die Source die
Ausgangsklemme sind, arbeitet als variables Widerstandselement, bei dem der
Widerstandswert in leitendem Zustand über das Steuersignal CC, welches über
die Steuerleitung 5 geliefert wird, geregelt wird. Ist die Spannung des
Steuersignals CC niedrig, so wird der leitende Widerstand des Transistors N11
groß, was darin resultiert, daß der Kondensator C11 nicht so stark die
Ausgangskapazität des Inverters A11 beeinflußt. Deshalb wird die
Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten 11 kleiner und die
Oszillationsfrequenz wird größer, da bei einem solchen Ringoszillator die
Frequenz umgekehrt proportional zum Produkt der Verzögerungszeit der jeweiligen
Verzögerungseinheiten 11 und der Anzahl der Verzögerungseinheiten 11 ist. Wenn
im Gegensatz dazu die Spannung des Steuersignals CC erhöht wird, so wird der
leitende Widerstand des Transistors N11 niedriger, was darin resultiert, daß der
Kondensator C11 die Ausgangskapazität des Inverters A11 stark beeinflußt und
daß die Ausgangskapazität dementsprechend größer wird. Deshalb wird die
Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten 11 größer und die
Oszillationsfrequenz wird niedriger.
Andererseits beschreibt die japanische Patentanmeldung 5-14136 einen
anderen herkömmlichen wie in Fig. 2 gezeigten VCO. Der VCO weist eine
ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten 21, die Inverterschaltungen A21
umfassen und in Form einer Kaskade miteinander verbunden sind und bei denen
die Eingangsklemme der ersten Einheit und die Ausgangsklemme der
Abschlußeinheit in Ringform miteinander verbunden sind und bei denen die
Ausbreitungsverzögerungszeit über eine Spannung geregelt wird, sowie
Steuersignalleitungen 51, 52 auf, die mit den Verzögerungssteuerklemmen der
jeweiligen regulären und komplementären Verzögerungseinheiten 21 verbunden
sind, um die Verzögerungszeit zu regeln, und die reguläre und komplementäre
Regelsignale CP, CN, die zueinander gegenpolig sind und dieselbe Spannung
aufweisen, übertragen.
Jede der Verzögerungseinheiten 21 umfaßt eine Inverterschaltung A21,
die aus einem CMOS-Transistor besteht, bei dem ein PMOS-Transistor P21 und
ein NMOS-Transistor N21 komplementär miteinander verbunden sind, einen
Transistor P22, bei dem die Source mit der Versorgungsspannung, die Drain mit
der Source des Transistors P21, und das Gate mit der Steuerleitung 51 verbunden
sind, und einen Transistor N22, bei dem die Source mit Erde, die Drain mit der
Source des Transistors N21 und das Gate mit der Steuersignalleitung 52
verbunden sind.
Beim Betrieb kann der herkömmliche spannungsgesteuerte Oszillator wie
in Fig. 2 gezeigt eine Oszillationsfrequenz basierend auf der Spannung der
Steuersignale CP, CN regeln und ein Ausgangstaktsignal Q an eine
Ausgangstaktsignalleitung 4 ausgeben, wenn er, wie oben erwähnt, eine ungerade
Anzahl von Verzögerungseinheiten 21 aufweist, die in Ringform miteinander
verbunden sind.
Bei den jeweiligen Verzögerungseinheiten 21 arbeitet der Inverter A21 als
Verstärkungseinheit, und die Transistoren P22, N22, bei denen die Drains
Eingangsklemmen, die Gates Steuerklemmen und die Sources Ausgangsklemmen
sind, arbeiten als variable Widerstandselemente, bei denen der Widerstandswert
im leitenden Zustand durch die Steuersignale CP, CN geregelt wird, die über die
Steuersignalleitungen 51, 52 geliefert werden. Die Verzögerungszeit der jeweiligen
Verzögerungseinheiten A21 hängt ab von der Ausgangskapazität des Inverters
A21 und der Entladezeit für die Ladung, die in der nächsten Eingangskapazität
angehäuft wird (nachfolgend bezeichnet als "angehäufte Ladung"), und die
Entladezeit hängt von den jeweiligen leitenden Widerständen der Transistoren P22
und N22 ab. Ist die Spannung der Steuersignale CP, CN niedrig, so werden die
jeweiligen leitenden Widerstände der Transistoren P22, N22 groß, was darin
resultiert, daß die Entladezeit der angehäuften Ladung größer wird. Deshalb wird
die Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten 21 größer und die
Oszillationsfrequenz niedriger. Wenn im Gegensatz dazu die Spannung der
Steuersignale CP, CN erhöht wird, werden die jeweiligen leitenden Widerstände
der Transistoren P22, N22 niedriger, was darin resultiert, daß die Entladezeit der
angehäuften Ladung kleiner wird. Deshalb wird die Verzögerungszeit der
jeweiligen Verzögerungseinheiten 21 kleiner und die Oszillationsfrequenz wird
höher.
Bei dem obenerwähnten herkömmlichen spannungsgesteuerten
Oszillatoren führt die Fluktuation eines Hochfrequenzsignals wie etwa eines
Rausch-Spikes, der auf der Steuerleitung induziert wird, dazu, daß die
Oszillationsfrequenz beeinflußt wird und der Jitter sich erhöht, insbesondere dann
wenn die Steuerverstärkung groß ist.
Als nächstes wird anhand von Fig. 3 ein spannungsgesteuerter Oszillator
gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert
wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind.
Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt in dem ersten Ausführungsbeispiel ein
spannungsgesteuerter Oszillator anstelle der herkömmlichen
Verzögerungseinheiten Verzögerungseinheiten 11A, die eine variable
Widerstandsschaltung 111 einschließen, welche in Ringform miteinander
verbunden sind, und zusätzlich zu einer ähnlich der in Fig. 1 gezeigten
Steuerleitung 5 eine Steuersignalleitung 6 zur Übertragung eines Steuersignals
CG, das die Steuerverstärkung variieren kann,.
Jede der Verzögerungseinheiten 11A umfaßt anstelle des Transistors N11
die variable Widerstandsschaltung 111, die die Veränderung des Widerstands in
Reaktion auf das Steuersignal CG variieren kann, zusätzlich zu einem Inverter
A11 und einem Kondensator C11, ähnlich den in Fig. 1 gezeigten.
Die variable Widerstandsschaltung 111 umfaßt einen Transistor N111
ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Transistor N11, einen Transistor N112, bei dem
die Drain mit der Ausgangsklemme des Inverters A11 und die Source mit dem
Kondensator C11 verbunden sind, und einen Transistor N113, bei dem die Drain
mit dem Gate des Transistors N111, die Source mit dem Gate des Transistors
N112 und das Gate mit der Steuersignalleitung 6 verbunden sind.
Beim Betrieb arbeitet der spannungsgesteuerte Oszillator in diesem
Ausführungsbeispiel im allgemeinen ähnlich zu dem in Fig. 1 gezeigten,
ausgenommen der Wirkungsweise der variablen Widerstandsschaltung 111 in der
Verzögerungseinheit 11A.
In der variablen Widerstandsschaltung 111 wird der leitende Widerstand
des Transistors 113 in Reaktion auf den Spannungspegel des Steuersignals CG
gesteuert. Ist die Spannung des Steuersignals CG niedrig, so ist der leitende
Widerstand des Transistors N113 groß und das an das Gate des Transistors N112
über den Transistor N113 gelieferte Steuersignal CC ist deshalb stark reduziert.
Der Transistor N112 befindet sich in einem Zustand niedriger Verstärkung, in dem
die Empfindlichkeit auf das Steuersignal CC, d. h. die Steuerempfindlichkeit, niedrig
ist. Andererseits arbeitet der Transistor N111 ungeachtet des Spannungspegels
des Steuersignals CG mit einer ähnlichen Steuerspannungs-/leitender
Widerstandscharakteristik wie der Transistor N11 in der Verzögerungseinheit beim
Stand der Technik. Erhöht sich der Spannungspegel des Steuersignals CG, so
wird der leitende Widerstand des Transistors N113 klein und die
Steuerempfindlichkeit des Transistors N112 wird dadurch größer, er befindet sich
in einem Zustand hoher Verstärkung. Da die Transistoren N111 und N112 parallel
geschaltet sind, kann die Charakteristik der Variation des Widerstands der
variablen Widerstandsschaltung 111 in Abhängigkeit von dem Steuersignal CC,
d. h., die Widerstandssteuerverstärkung, in Reaktion auf den Spannungspegel des
Steuersignals CG in dem Bereich von einer minimalen Widerstandssteuer
verstärkung, die der Steilheit (gm) nur im Transistor N111 entspricht, bis zu der
maximalen Widerstandssteuerverstärkung, die der Steilheit bei der
Parallelschaltung der Transistoren N111 und N112 entspricht, variieren. Die
Steilheit eines MOS-Transistors mit der gleichen Struktur hängt von der Größe ab.
So ist beispielsweise, falls die Transistoren N111 und N112 dieselbe Struktur und
Größe haben, das Verhältnis niedrige Verstärkung/hohe Verstärkung im Bereich
der Verstärkungsvariation gleich 2. Ist die Größe des Transistors N112 größer
gewählt als die des Transistors N111, so kann das Verhältnis im Bereich der
Verstärkungsvariation größer sein.
Der Betrieb des gesamten spannungsgesteuerten Oszillators wird
nachfolgend nun im Detail erläutert. Der Spannungspegel des Steuersignals CG
wird erhöht, um die Widerstandssteuerverstärkung der variablen
Widerstandsschaltung 11 in Abhängigkeit von dem Steuersignal CC zu erhöhen. In
diesem Fall wird die Variation der Oszillationsfrequenz des gesamten
spannungsgesteuerten Oszillators in Reaktion auf eine Veränderung des
Spannungspegels des Steuersignals CC, d. h. die Steuerverstärkung, groß. Damit
können die Oszillationsfrequenz, die Frequenz des Ausgangstaktsignals Q, bei der
anfänglichen Synchronisation eines PLL-Kreises oder ähnlichem schnell auf die
vorbestimmte Frequenz eingeregelt werden. Nähert sich die Frequenz des
Ausgangstaktsignals Q dem vorbestimmten Wert, so wird der Spannungspegel des
Steuersignals CG erniedrigt, um die Steuerverstärkung des Steuersignals CC zu
verringern. Dadurch wird der Einfluß eines Rausch-Spikes etc., auf der
Steuersignalleitung, der den Jitter des Ausgangstaktsignals verursacht, reduziert.
Ebenso wird gesichert, daß die für den eingelockten stationären Zustand des PLL-
Kreises nötige Steuerverstärkung ausreicht.
Weiterhin können wie oben erwähnt durch geeignetes Setzen der
Steuercharakteristik der Transistoren N111 bis N113 in Abhängigkeit von dem
jeweiligen Steuersignal CG und CC, die Größe der Steuerverstärkung des
spannungsgesteuerten Oszillators und die Verringerung des Jitters des
Ausgangstaktsignals Q in am besten geeigneter Weise festgelegt werden.
Drittens wird nun anhand von Fig. 4 ein spannungsgesteuerter Oszillator
gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert
wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 bezeichnet sind.
Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt im zweiten Ausführungsbeispiel ein
spannungsgesteuerter Oszillator anstelle der herkömmlichen Verzögerungseinhei
ten Verzögerungseinheiten 21A, die variable Widerstandsschaltungen 211, 212
einschließen, welche in Ringform miteinander verbunden sind, und
Steuersignalleitungen 61, 62 zur Übertragung regulärer und komplementärer
Steuersignale CGP, CGN, die die Regelverstärkung variieren können, zusätzlich
zu ähnlich den in Fig. 2 gezeigten Steuerleitungen 51, 52.
Jede der Verzögerungseinheiten 21A umfaßt anstelle des Transistors P22
eine variable Widerstandsschaltung 211, die die Variation des Widerstands in
Reaktion auf das Steuersignal CGP verändern kann, und anstelle des Transistors
N22 eine variable Widerstandsschaltung 212, die die Variation des Widerstands in
Reaktion auf das Steuersignal CGN variieren kann, zusätzlich zu einem Inverter
A21 in CMOS-Ausführung, der dem in Fig. 2 gezeigten ähnelt und aus den
Transistoren P21, N21 besteht. Die variable Widerstandsschaltung 211 umfaßt
einen Transistor P211, ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten Transistor P22, einen
Transistor P212, bei dem die Drain mit der Source des Transistors P21 und die
Source mit der Versorgungsspannung verbunden sind, und einen Transistor P213
bei dem die Drain mit dem Gate des Transistors P211, die Source mit dem Gate
des Transistors P212 und das Gate mit der Steuersignalleitung 61 verbunden sind.
Die variable Widerstandsschaltung 212 umfaßt einen Transistor N211
ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten Transistor N22, einen Transistor N212, bei dem
die Drain mit der Source des Transistors N21 und die Source mit Erde verbunden
sind, und einen Transistor N213, bei dem die Drain mit dem Gate des Transistors
N211 die Source mit dem Gate des Transistors N212 und das Gate mit der
Steuersignalleitung 62 verbunden sind.
Im Betrieb arbeitet der spannungsgesteuerte Oszillator in diesem
Ausführungsbeispiel im allgemeinen ähnlich zu dem in Fig. 2 gezeigten,
ausgenommen des Betriebs der variablen Widerstandsschaltungen 211, 212 in
den Verzögerungseinheiten 21A.
Die variable Widerstandsschaltung 212 ist genauso zusammengesetzt wie
die variable Widerstandsschaltung 111 im ersten Ausführungsbeispiel. Somit wird
wenn man jeweils die Steuersignale CN und CGN anstelle der Steuersignale CC
und CG setzt, die gleiche Operation ausgeführt, d. h. die Widerstandssteuerverstär
kung der variablen Widerstandsschaltung in Abhängigkeit vom Steuersignal CN
kann durch den Spannungspegel des Steuersignals CGN variiert werden. Da
andererseits die variable Widerstandsschaltung 212 denselben Aufbau wie die
variable Widerstandsschaltung 211 hat, ausgenommen der entgegengesetzten
Polarität, wird dieselbe Operation ausgeführt, wenn man die Steuersignale CP und
CGP jeweils anstelle der Steuersignale CN und CGN setzt.
Entsprechend wird durch den Betrieb des spannungsgesteuerten
Oszillators in diesem Ausführungsbeispiel, der dem des ersten
Ausführungsbeispiels ähnelt, falls eine große Steuerverstärkung bei der
anfänglichen Synchronisation oder ähnlichem erforderlich ist, die Spannung der
Steuersignale CGP, CGN vergrößert, um die Steuerverstärkung zu vergrößern,
und im stationären eingelockten Zustand wird sie verringert, um die
Steuerverstärkung zu reduzieren, wodurch die Oszillationsfrequenz schnell
eingestellt und im eingelockten Zustand das Auftreten von Jitter verhindert werden
kann.
Obwohl die Erfindung zur vollständigen und klaren Offenbarung unter
Bezugnahme auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, sind
die nachfolgenden Ansprüche nicht hierauf beschränkt, sondern sie sind so
auszulegen, daß alle Modifikationen und alternativen Aufbauten, die einem
Fachmann möglich sind, eingeschlossen sind.
Claims (6)
1. Spannungsgesteuerter Oszillator, der eine ungerade Anzahl von
Verzögerungseinheiten umfaßt, welche invertierende Verstärkerschaltungen und
Verzögerungssteuerschaltungen einschließen, die eine Verzögerungszeit in
Reaktion auf ein erstes Steuersignal steuern, wobei die ungerade Anzahl von
Verzögerungseinheiten in Form einer Kaskade miteinander verbunden sind und
eine Eingangsklemme einer ersten der Verzögerungseinheiten und eine
Ausgangsklemme einer Abschlußeinheit der Verzögerungseinheiten in Form eines
Rings miteinander verbunden sind, wobei eine Oszillationsfrequenz durch Steuern
einer Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten geregelt wird
dadurch gekennzeichnet daß:
die Verzögerungssteuerschaltung eine Vorrichtung zum Ändern einer Verzögerungssteuerempfindlichkeit in Reaktion auf ein zweites Steuersignal einschließt, welche der durch Ändern eines Spannungspegels des ersten Steuersignals verursachten Veränderung der Verzögerungszeit entspricht.
die Verzögerungssteuerschaltung eine Vorrichtung zum Ändern einer Verzögerungssteuerempfindlichkeit in Reaktion auf ein zweites Steuersignal einschließt, welche der durch Ändern eines Spannungspegels des ersten Steuersignals verursachten Veränderung der Verzögerungszeit entspricht.
2. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß:
die Vorrichtung zum Ändern der Verzögerungssteuerempfindlichkeit umfaßt: eine variable Widerstandsschaltung, welche ein erstes variables Widerstandselement einschließt, bei dem ein Eingang mit einem Ausgang des jeweiligen invertierenden Verstärkers verbunden ist und ein Widerstandswert durch das erste Steuersignal, das an seine Steuerklemme geliefert wird, gesteuert wird, ein zweites variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit einem Ausgang des jeweiligen invertierenden Verstärkers verbunden ist und ein Widerstandswert über ein drittes Steuersignal, das an seine Steuerklemme gelegt wird, gesteuert wird, und ein drittes variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Steuerklemme des ersten variablen Widerstandselements und ein Ausgang mit der Steuerklemme des zweiten variablen Widerstandselements verbunden sind und ein Widerstandswert über das zweite Steuersignal, das an seine Steuerklemme gelegt wird, geregelt wird und welches das dritte Steuersignal in Reaktion auf das Anlegen des ersten Steuersignals ausgibt, und
einen Kondensator, der zwischen den jeweiligen Ausgängen des ersten und zweiten Widerstandselements und einer ersten Versorgungsspannung geschaltet ist.
die Vorrichtung zum Ändern der Verzögerungssteuerempfindlichkeit umfaßt: eine variable Widerstandsschaltung, welche ein erstes variables Widerstandselement einschließt, bei dem ein Eingang mit einem Ausgang des jeweiligen invertierenden Verstärkers verbunden ist und ein Widerstandswert durch das erste Steuersignal, das an seine Steuerklemme geliefert wird, gesteuert wird, ein zweites variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit einem Ausgang des jeweiligen invertierenden Verstärkers verbunden ist und ein Widerstandswert über ein drittes Steuersignal, das an seine Steuerklemme gelegt wird, gesteuert wird, und ein drittes variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Steuerklemme des ersten variablen Widerstandselements und ein Ausgang mit der Steuerklemme des zweiten variablen Widerstandselements verbunden sind und ein Widerstandswert über das zweite Steuersignal, das an seine Steuerklemme gelegt wird, geregelt wird und welches das dritte Steuersignal in Reaktion auf das Anlegen des ersten Steuersignals ausgibt, und
einen Kondensator, der zwischen den jeweiligen Ausgängen des ersten und zweiten Widerstandselements und einer ersten Versorgungsspannung geschaltet ist.
3. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß:
jedes der ersten, zweiten und dritten variablen Widerstandselemente aus einem MOS-Transistor eines ersten Leitungstyps besteht, bei dem die Drain dem Eingang, das Gate der Steuerklemme und die Source dem Ausgang entspricht.
jedes der ersten, zweiten und dritten variablen Widerstandselemente aus einem MOS-Transistor eines ersten Leitungstyps besteht, bei dem die Drain dem Eingang, das Gate der Steuerklemme und die Source dem Ausgang entspricht.
4. Spannungsgesteuerter Oszillator, der eine ungerade Anzahl von
Verzögerungseinheiten aufweist, die invertierende Verstärkerschaltungen
umfassen, von denen jede eine CMOS-Inverterschaltung einschließt, die erste und
zweite MOS-Transistoren eines jeweils ersten und zweiten Leitungstyps umfaßt,
bei denen jeweils die Drains in Serie geschaltet sind, und Verzögerungssteuer
schaltungen, die eine Verzögerungszeit in Reaktion auf ein erstes und zweites
Steuersignal, die jeweils reguläre und komplementäre Signale sind, steuern, wobei
die ungerade Anzahl von Verzögerungseinheiten in Form einer Kaskade
verbunden sind und eine Eingangsklemme einer ersten Verzögerungseinheit und
eine Ausgangsklemme einer Abschlußeinheit der Verzögerungseinheiten
miteinander in Ringform verbunden sind und wobei eine Oszillationsfrequenz
durch Regeln einer Verzögerungszeit der jeweiligen Verzögerungseinheiten
gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Verzögerungssteuerschaltung eine Vorrichtung zum Ändern einer Verzögerungssteuerempfindlichkeit in Reaktion auf das jeweilige dritte und vierte Steuersignal, die jeweils reguläre und komplementäre Steuersignale sind, umfaßt, welche der durch Änderung des jeweiligen Spannungspegels des ersten und zweiten Steuersignals verursachten Veränderung einer Verzögerungszeit entspricht.
die Verzögerungssteuerschaltung eine Vorrichtung zum Ändern einer Verzögerungssteuerempfindlichkeit in Reaktion auf das jeweilige dritte und vierte Steuersignal, die jeweils reguläre und komplementäre Steuersignale sind, umfaßt, welche der durch Änderung des jeweiligen Spannungspegels des ersten und zweiten Steuersignals verursachten Veränderung einer Verzögerungszeit entspricht.
5. Spannungsgeregelter Oszillator nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß:
die Vorrichtung zum Ändern der Verzögerungssteuerempfindlichkeit umfaßt:
eine erste variable Widerstandsschaltung, die ein erstes variables Widerstandselement umfaßt, bei dem ein Eingang mit der Source des ersten MOS- Transistors und ein Ausgang mit einer ersten Versorgungsspannung verbunden sind und dessen Widerstandswert durch das an seine Steuerklemme angelegte Steuersignal gesteuert wird, ein zweites Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Source des ersten MOS-Transistors und ein Ausgang mit der ersten Versorgungsspannung verbunden sind und dessen Widerstandswert durch ein drittes Steuersignal, das an seine Steuerklemme angelegt wird, gesteuert wird, und ein drittes variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Steuerklemme des ersten variablen Widerstandselements und ein Ausgang mit der Steuerklemme des zweiten variablen Widerstandselements verbunden sind, und dessen Widerstandswert durch das an die Steuerklemme angelegte zweite Steuersignal gesteuert wird, und das das dritte Steuersignal in Reaktion auf das Anlegen des ersten Steuersignals ausgibt, und
eine zweite variable Widerstandsschaltung, die ein viertes variables Widerstandselement umfaßt, bei dem ein Eingang mit der Source des zweiten MOS-Transistors und ein Ausgang mit einer zweiten Versorgungsspannung verbunden sind, und dessen Widerstandswert durch das zweite Steuersignal, das an seine Steuerklemme angelegt wird, gesteuert wird, ein fünftes variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Source des zweiten MOS- Transistors und ein Ausgang mit einer zweiten Versorgungsspannung verbunden sind, und dessen Widerstandswert über ein drittes Steuersignal, das an seine Steuerklemme angelegt wird, gesteuert wird, und ein sechstes variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Steuerklemme des vierten variablen Widerstandselements und ein Ausgang mit der Steuerklemme des fünften variablen Widerstandselements verbunden sind, und dessen Widerstandswert durch das vierte Steuersignal, das an seine Steuerklemme angelegt wird, gesteuert wird, welches mit dem zweiten Steuersignal in einem regulär-komplementär Verhältnis steht, und das das dritte Steuersignal in Reaktion auf das Anlegen des zweiten Steuersignals ausgibt.
die Vorrichtung zum Ändern der Verzögerungssteuerempfindlichkeit umfaßt:
eine erste variable Widerstandsschaltung, die ein erstes variables Widerstandselement umfaßt, bei dem ein Eingang mit der Source des ersten MOS- Transistors und ein Ausgang mit einer ersten Versorgungsspannung verbunden sind und dessen Widerstandswert durch das an seine Steuerklemme angelegte Steuersignal gesteuert wird, ein zweites Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Source des ersten MOS-Transistors und ein Ausgang mit der ersten Versorgungsspannung verbunden sind und dessen Widerstandswert durch ein drittes Steuersignal, das an seine Steuerklemme angelegt wird, gesteuert wird, und ein drittes variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Steuerklemme des ersten variablen Widerstandselements und ein Ausgang mit der Steuerklemme des zweiten variablen Widerstandselements verbunden sind, und dessen Widerstandswert durch das an die Steuerklemme angelegte zweite Steuersignal gesteuert wird, und das das dritte Steuersignal in Reaktion auf das Anlegen des ersten Steuersignals ausgibt, und
eine zweite variable Widerstandsschaltung, die ein viertes variables Widerstandselement umfaßt, bei dem ein Eingang mit der Source des zweiten MOS-Transistors und ein Ausgang mit einer zweiten Versorgungsspannung verbunden sind, und dessen Widerstandswert durch das zweite Steuersignal, das an seine Steuerklemme angelegt wird, gesteuert wird, ein fünftes variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Source des zweiten MOS- Transistors und ein Ausgang mit einer zweiten Versorgungsspannung verbunden sind, und dessen Widerstandswert über ein drittes Steuersignal, das an seine Steuerklemme angelegt wird, gesteuert wird, und ein sechstes variables Widerstandselement, bei dem ein Eingang mit der Steuerklemme des vierten variablen Widerstandselements und ein Ausgang mit der Steuerklemme des fünften variablen Widerstandselements verbunden sind, und dessen Widerstandswert durch das vierte Steuersignal, das an seine Steuerklemme angelegt wird, gesteuert wird, welches mit dem zweiten Steuersignal in einem regulär-komplementär Verhältnis steht, und das das dritte Steuersignal in Reaktion auf das Anlegen des zweiten Steuersignals ausgibt.
6. Spannungsgeregelter Oszillator nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß:
jedes der ersten, zweiten und dritten variablen Widerstandselemente aus einem MOS-Transistor eines ersten Leitungstyps besteht, bei dem die Drain den Eingang, das Gate die Steuerklemme und die Source den Ausgang bilden, und
jedes der vierten, fünften und sechsten variablen Widerstandselemente aus einem MOS-Transistor eines zweiten Leitungstyps besteht, bei dem die Drain den Eingang, das Gate die Steuerklemme und die Source den Ausgang bilden.
jedes der ersten, zweiten und dritten variablen Widerstandselemente aus einem MOS-Transistor eines ersten Leitungstyps besteht, bei dem die Drain den Eingang, das Gate die Steuerklemme und die Source den Ausgang bilden, und
jedes der vierten, fünften und sechsten variablen Widerstandselemente aus einem MOS-Transistor eines zweiten Leitungstyps besteht, bei dem die Drain den Eingang, das Gate die Steuerklemme und die Source den Ausgang bilden.
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