DE19531748A1

DE19531748A1 - Spannungsgesteuerter Oszillator

Info

Publication number: DE19531748A1
Application number: DE19531748A
Authority: DE
Inventors: Mizuno Masayuki
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: JP2867889B2; JPH0870239A; US5592127A; DE19531748C2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen spannungsgesteuerten Oszillator und genauer, auf einen spannungsgesteuerten Oszillator, bei dem Fluktuationen des Ausgangstaktsignals, die durch Veränderungen in der Betriebsumgebung ent stehen, reduziert werden.

Ein herkömmlicher ringförmiger spannungsgesteuerter Oszillator weist im allgemeinen Verstärkerelemente der Anzahl N (N ist eine ungerade Zahl) auf, die eine Verzögerungszeit zwischen Eingang und Ausgang über ein Eingangssignal von einer Verzögerungszeit-Steuerklemme verändern können, Eingangs- und Aus gangsklemmen aufweisen und als invertierende Verstärker arbeiten, wobei die jeweiligen Eingangs- und Ausgangsklemmen in Ringform miteinander verbunden sind.

Beim herkömmlichen spannungsgesteuerten Oszillator besteht jedoch das Problem, daß er dazu neigt, unterschiedliche Verzögerungszeiten in den Verstär kerelementen sowie eine relativ hohe zeitliche Fluktuation des Ausgangstaktsi gnals, den sogenannten "jitter", mit sich zu bringen. Dies liegt an der unterschiedli chen Qualität der Bauteile, die den spannungsgesteuerten Oszillator bilden, Ver änderungen in der Betriebsumgebung, die durch Veränderungen der Versor gungsspannung oder ähnlichem verursacht werden, einem von außen induzierten Rauschen, oder ähnlichem. Da eine Fluktuation in der Phasenbeziehung zwischen Ausgangstaktsignalen auftreten kann, wenn man ein Ausgangstaktsignal von zwei oder mehr Ausgangstaktsignalklemmen abnimmt, ist es insbesondere bei der Konstruktion eines Systems, das einen zeitlichen Ablauf für eine Synchronisa tionsschaltung durch einen spannungsgesteuerten Oszillator vorgibt, erforderlich, eine Sicherheitsmarge für solche Fluktuationen vorzusehen.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen spannungs gesteuerten Oszillator zu schaffen, bei dem Fluktuationen des Ausgangstaktsi gnals, die durch Veränderungen in der Betriebsumgebung auftreten, reduziert sind.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein spannungsgesteuerter Oszil lator auf:

Oszillatoren der Anzahl M, von denen jeder Verstärkerelemente in ungera der Anzahl N umfaßt, die als invertierende Verstärker arbeiten und in Ringform miteinander verbunden sind, und die eine Eingangsklemme, eine Ausgangs klemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme umfassen, wobei die Verzöge rungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird, wobei die Oszillatoren durch ein- oder mehrmaliges Wiederholen einer Prozedur ein Netzwerk bilden, bei der zwei Ausgangsklemmen aus den Verstärker elementen der Gesamtzahl M×N ausgewählt werden, wobei die zwei Ausgangs klemmen nicht Eingangs- und Ausgangsklemme nur eines der Verstärkerelemente sind und nicht Ausgangsklemmen sind, die zu nur einem der Oszillatoren gehören, worauf die zwei Ausgangsklemmen mit den Eingangs- und Ausgangsklemmen eines anderen Verstärkerelements verbunden werden, wobei keine der zwei Aus gangsklemmen über Pfade verbunden sind, die sie sowohl in Phase als auch in Gegenphase bringen, vorausgesetzt daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme pas sieren.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein spannungsgesteu erter Oszillator auf:

Oszillatoren der Anzahl M, von denen jeder Verstärkerelemente in ungera der Anzahl N aufweist, die als invertierende Verstärker arbeiten, in Ringform mit einander verbunden sind, und eine Eingangsklemme, eine Ausgangsklemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme aufweisen, wobei die Verzögerungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird, wobei die Oszillatoren durch M×N-faches Wiederholen einer Prozedur ein Netzwerk formen, bei der zwei Ausgangsklemmen aus den Verstärkerelementen der Gesamtzahl M×N ausgewählt werden, die zwei Ausgangsklemmen nicht Ein gangs- und Ausgangsklemme nur eines der Verstärkerelemente sind und nicht Ausgangsklemmen sind, die zu nur einem der Oszillatoren gehören, worauf die zwei Ausgangsklemmen mit den Eingangs- und Ausgangsklemmen eines anderen Verstärkerelements verbunden werden, wobei nicht mehr als drei der Eingangs- oder Ausgangsklemmen der Verstärkerelemente der Gesamtzahl M×N in irgend einer Schleife, die von den Verstärkerelementen gebildet wird, enthalten sind, wo bei keine der zwei Ausgangsklemmen über einen Pfad verbunden ist, der sie sowohl in Phase als auch in Gegenphase bringt, vorausgesetzt, daß alle Signal pfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal die selbe Ausgangsklemme passieren.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist ein spannungsgesteuer ter Oszillator auf:

Oszillatoren der Anzahl M, von denen jeder Verstärkerelemente der unge raden Anzahl N umfaßt, die als invertierende Verstärker arbeiten und in Ringform miteinander verbunden sind und die eine Eingangsklemme, eine Ausgangsklemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme aufweisen, wobei die Verzögerungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird,

Verzögerungseinheiten der Anzahl N, von denen jede Verstärkerelemente der ungeraden Anzahl M umfaßt, die als invertierende Verstärker arbeiten und linear miteinander verbunden sind, und die eine Eingangsklemme, eine Aus gangsklemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme umfassen, wobei die Ver zögerungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird,
wobei die Verstärkerelemente so verbunden sind, daß sie ein zweidimen sionales Netzwerk formen, eine Ausgangsklemme einer der Verzögerungseinhei ten ist mit einer Eingangsklemme einer anderen der Verzögerungseinheiten, bei der die Eingangsklemme nicht angeschlossen ist, verbunden,
wobei keine der zwei Ausgangsklemmen, die aus den M×N Verstärkere lementen, die in den Oszillatoren der Anzahl M enthalten sind, ausgewählt werden, über Pfade verbunden sind, die sie sowohl in Phase als auch in Gegenphase bringen, vorausgesetzt daß alle Signalpfade, die zwischen zwei Ausgangsklem men liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung weist ein spannungsgesteuerter Oszillator auf:

Oszillatoren der Anzahl M, von denen jeder Verstärkerelemente der ungera den Anzahl N umfaßt, die als invertierende Verstärker arbeiten und in Ringform miteinander verbunden sind, und die eine Eingangsklemme, eine Ausgangs klemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme umfassen, wobei die Verzöge rungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird, und

Verzögerungseinheiten der Anzahl N, von denen jede Verstärkerelemente der ungeraden Anzahl M-I umfaßt, die linear miteinander verbunden sind, und die eine Eingangsklemme, eine Ausgangsklemme und eine Verzögerungszeit-Steuer klemme umfassen, wobei die Verzögerungszeit von außen über die Verzögerungs zeit-Steuerklemme gesteuert wird,
wobei jeweils Eingangs- und Ausgangsklemmen von jeder der Verzöge rungseinheiten mit einer der Ausgangsklemmen der M×N Verstärkerelemente, die in den Oszillatoren der Anzahl M eingeschlossen sind, verbunden sind und die Verstärkerelemente zur Bildung eines zweidimensionalen Netzwerks miteinander verbunden sind,
wobei keine der zwei Ausgangsklemmen, die aus den M×N Verstärkere lementen ausgewählt werden, über einen Pfad verbunden sind, der sie sowohl in Phase als auch in Gegenphase bringt, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Aus gangsklemme passieren.

Herkömmliche spannungsgesteuerte Oszillatoren sind im allgemeinen Ringoszillatoren, bei denen eine Vielzahl von Verstärkerelementen in Ringform miteinander verbunden sind. Die Oszillationsfrequenz des Ringoszillators ist 1/(2Nt_pd), wobei t_pd die Verzögerungszeit eines Verstärkerelements ist und N die Anzahl der Verstärkerelemente ist. Dabei weist die Oszillationsfrequenz des Oszil lators zeitliche Fluktuationen, sogenanntes "jittering", auf, wenn die Verzögerungs zeit jedes Verstärkerelements aufgrund von Streuungen der Qualität eines Bau teils, Variationen der Versorgungsspannung, von außen induziertem Rauschen oder ähnlichem variiert. Darüber hinaus ist, wenn ein Ausgangssignal gleichzeitig von einer Mehrzahl von Ausgangsklemmen von Verstärkerelementen abgenom men wird, das Zeitverhalten zwischen von den verschiedenen Ausgangsklemmen erhaltenen Signalen Gegenstand von Fluktuationen.

Der spannungsgesteuerte Oszillator gemäß der Erfindung ist so konstru iert, daß eine Vielzahl von Ringoszillatoren, von denen jeder in Ringform mitein ander verbundene Verstärkerelemente umfaßt, vorgesehen sind, und diese zur Bildung eines Netzwerks miteinander verbunden sind. Darüber hinaus genügt er der Bedingung, daß keine zwei Ausgangsklemmen, die aus allen Verstärkerele menten, die in den Oszillatoren eingeschlossen sind, ausgewählt werden, über Pfade verbunden sind, die sie sowohl in Phase als auch in Gegenphase bringen, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren. Er kann des halb als stabiler Oszillator dienen. Das heißt, selbst wenn die unterschiedliche Qualität eines Bauteils, eine Variation der Versorgungsspannung, ein von außen induziertes Rauschen oder ähnliches die Verzögerungszeit des Verstärkerele ments, das den spannungsgesteuerten Oszillator bildet, beeinflußt, kann eine zeit liche Fluktuation des Ausgangssignals verhindert werden, da die Verstärkerele mente zur Bildung eines Netzwerks miteinander verbunden sind. Insbesondere kann eine zeitliche Fluktuation zwischen von Ausgangsklemmen verschiedener Verstärkerelemente abgegriffenen Signalen wesentlich reduziert werden, wenn das Ausgangssignal von Ausgangsklemmen einer Vielzahl von Verstärkerelementen abgenommen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend im Detail in Verbindung mit der beigefüg ten Zeichnung erläutert, bei der

Fig. 1 einen Schaltplan zeigt, der einen herkömmlichen spannungsgesteuerten Oszillator darstellt,

Fig. 2A einen Schaltplan zeigt, der einen spannungsgesteuerten Oszillator gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt,

Fig. 2B eine Darstellung der Verzögerung von Signalen, die sich durch einen Ringoszillator gemäß Fig. 2A ausbreiten, darstellt,

Fig. 3 einen Schaltplan zeigt, der einen spannungsgesteuerten Oszillator in einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung darstellt,

Fig. 4 einen Schaltplan zeigt, der einen spannungsgesteuerten Oszillator in einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung darstellt,

Fig. 5 einen Schaltplan zeigt, der einen spannungsgesteuerten Oszillator in einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung darstellt,

Fig. 6 einen Schaltplan zeigt, der einen spannungsgesteuerten Oszillator in einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung darstellt,

Fig. 7 einen Schaltplan zeigt, der einen spannungsgesteuerten Oszillator in einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung darstellt,

Fig. 8 einen Schaltplan zeigt, der ein Beispiel eines Verstärkerelements dar stellt, und

Fig. 9 einen Schaltplan zeigt, der ein anderes Beispiel eines Verstärkerele ments darstellt.

Vor Erläuterung eines spannungsgesteuerten Oszillators in einem bevor zugten Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel des vorher erwähnten herkömmlichen spannungsgesteuerten Oszillators anhand des Schaltplans von Fig. 1 erläutert.

Der herkömmliche spannungsgesteuerte Oszillator weist Verstärkerele mente in der Anzahl N (N ist eine ungerade Zahl) auf, die eine Verzögerungszeit zwischen Eingang und Ausgang über einen Signaleingang von einer Verzöge rungszeit-Steuerklemme 12 verändern können, Eingangs- und Ausgangsklemmen aufweisen und als invertierende Verstärker arbeiten, wobei die jeweiligen Ein gangs- und Ausgangsklemmen in Ringform miteinander verbunden sind. Die jewei ligen Verstärkerelemente 10 umfassen einen Inverter, der einen P-Kanal-Transi stor, einen N-Kanal-Transistor und ähnliches umfaßt. Ein Ausgangstaktsignal erhält man durch Verwenden irgendeiner oder aller der Taktsignalklemmen 13, 14 15, . . ., 16.

Wie vorher erwähnt, neigt der herkömmliche spannungsgesteuerte Oszilla tor dazu, eine Streuung der Verzögerungszeit in den Verstärkerelementen und eine relativ hohe zeitliche Fluktuation des Ausgangstaktsignals, den sogenannten "jitter", aufzuweisen. Dies liegt an der unterschiedlichen Qualität der Bauteile, die den spannungsgesteuerten Oszillator bilden, Veränderungen in der Betriebsum gebung, die durch Veränderungen der Versorgungsspannung oder ähnliches ver ursacht werden, einem von außer induzierten Rauschen und ähnlichem.

Als nächstes werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Fig. 2 bis 9 erläutert.

Fig. 2 bis 7 zeigen Schaltpläne, die spannungsgesteuerte Oszillatoren in dem jeweils ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel darstellen. Bei den Fig. 2 bis 7 sind die Verzögerungszeit-Steuerklemme eines Verstärkerelements und die Aus gangstaktsignalklemme weggelassen.

Beispiele für Verstärkerelemente, wie sie spannungsgesteuerte Oszillato ren in Fig. 2 bis 7 aufweisen können, sind in Fig. 8 und 9 gezeigt. In Fig. 8 umfaßt das Verstärkerelement einen Inverter, der einen P-Kanal-Transistor P₁ und einen N-Kanal-Transistor N₁, einen N-Kanal-Transistor N₂ und einen Kondensator C. In Fig. 9 umfaßt das Verstärkerelement einen Inverter, der einen P-Kanal-Transistor P_1′, einen N-Kanal-Transistor N₁ und P- und N-Kanal-Transistoren P₂ und N₂ um faßt. Das Verstärkerelement ist nicht auf diese Beispiele beschränkt und beliebige Verstärkerelemente können verwendet werden, wenn sie Eingangs- und Aus gangsklemmen und Verzögerungszeit-Steuerklemmen aufweisen und als invertie rende Verstärker arbeiten können sowie eine Verzögerungszeit von außen steuern können.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2A umfaßt nun der spannungsgesteuerte Oszillator in dem ersten Ausführungsbeispiel einen Ringoszillator R1, bei dem drei Verstärkerelemente A1, A2 und A3 in Ringform miteinander verbunden sind, einen Ringoszillator R2, bei dem drei Verstärkerelemente A4, A5 und A6 in Ringform miteinander verbunden sind und einen Ringoszillator R3, bei dem drei Verstärker elemente A7, A8 und A9 in Ringform miteinander verbunden sind. Die jeweiligen Ausgangsklemmen dieser 3×3 Verstärkerelemente sind auf eine vordefinierte Weise mit jedem der Verstärkerelemente A10 bis A18 wie in Fig. 2A gezeigt ver bunden.

Die Verbindung mit den jeweiligen Verstärkerelementen A10 bis A18 geschieht dabei auf die folgende Weise: Zunächst optionales Auswählen zweier Ausgangsklemmen aus den 3×3 Verstärkerelementen, die drei Ringoszillatoren formen, wobei die zwei Ausgangsklemmen nicht aus den Eingangs- und Aus gangsklemmen nur eines Verstärkerelements gewählt werden und wobei die Aus gangsklemmen nicht aus den Ausgangsklemmen, die zu demselben Ringoszillator gehören, gewählt werden. Als nächstes werden die Eingangs- und Ausgangs klemmen eines der Verstärkerelemente A10 bis A18 mit den optional ausgewählten zwei Ausgangsklemmen verbunden. Daraufhin wird die obige Prozedur ein- oder mehrmals zur Bildung eines Netzwerks zwischen den Ringoszillatoren R bis R3 wiederholt. C1 bis C9 sind dabei Verbindungsknoten.

Bei den oben erwähnten Verbindungen ist es wichtig, daß keine der zwei Ausgangsklemmen, die aus den Ausgangsklemmen der 3×3 Verstärkerelemente, welche drei Ringoszillatoren formen, ausgewählt werden, über sowohl gleichpha sige als auch gegenphasige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei ausgewählten Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren. Unter einem gleichphasigen Pfad ist hierbei ein Pfad zu verstehen, der über eine gerade Anzahl von Verstär kerelementen führt und dabei logische Phasengleichheit repräsentiert, und unter einem gegenphasigen Pfad versteht man einen Pfad, der über eine ungerade Anzahl von Verstärkerelementen führt und dabei eine logische Gegenphase reprä sentiert. So existiert z. B. in Fig. 2A zwischen den Ausgangsklemmen C7 und C9 ein Pfad über eine gerade Anzahl von Verstärkerelementen von A8 und A9 oder A12, A13, A14 und A9, aber es existiert kein Pfad über eine ungerade Anzahl von Verstärkerelementen. Im Gegensatz dazu existiert zwischen den Ausgangsklem men C7 und C8 ein Pfad über eine ungerade Anzahl von Verstärkerelementen A8 oder A12, A13 und A14, aber es existiert kein Pfad über eine gerade Anzahl von Verstärkerelementen.

Fig. 2B ist eine Darstellung, die die Verzögerung von Signalen, die sich durch den Ringoszillator von Fig. 2A ausbreiten, darstellt, wobei C₀ ein Eingang bzw. Ausgang der Verstärkerelemente A1 und A3 ist, C₁ ein Ausgang bzw. Ein gang der Verstärkerelemente A1 und A2 ist und C2 ein Ausgang bzw. Eingang der Verstärkerelemente A2 und A3 ist und t_pd die Verzögerungszeit an jedem Verstär kerelement ist. Wie in Fig. 2B gezeigt, sind bei der ersten Periode t_pd C₀ und C₁ im Hochpegelzustand und C₂ ist im Niedrigpegelzustand, und nach der Zeit t_pd wird C₁ in den Niedrigpegelzustand invertiert. Danach wird C₂ nach einer Verzögerungszeit von t_pd in den Hochpegelzustand invertiert, worauf nach der Zeit t_pd ein Ausgang des Verstärkerelements A3 (= C₀) in den Niedrigpegelzustand invertiert wird.

Somit oszillieren die Signale C₀, C₁ und C₂ mit der Frequenz f, wobei f = 1/(1Nt_pd) und in diesem Beispiel N gleich 3 ist. Entsprechend kann ein span nungsgesteuerter Oszillator durch Steuern der Verzögerungszeit t_pd jedes Verstär kerelements von außen realisiert werden.

Bezugnehmend auf Fig. 3 umfaßt der spannungsgesteuerte Oszillator in dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Ringoszillator R1, bei dem drei Verstärker elemente A1, A2 und A3 in Ringform miteinander verbunden sind, einen Ringoszil lator R2, bei dem drei Verstärkerelemente A4, A5 und A6 in Ringform miteinander verbunden sind und einen Ringoszillator R3, bei dem drei Verstärkerelemente A7, A8 und A9 in Ringform miteinander verbunden sind. Die jeweiligen Ausgangsklemmen dieser 3×3 Verstärkerelemente sind in vorherbestimmter Weise mit jedem der Verstärkerelemente A10 bis A18 wie in Fig. 3 gezeigt verbunden.

Die Verbindung mit den jeweiligen Verstärkerelementen A10 bis A18 geschieht auf folgende Weise: Zunächst werden zwei Ausgangsklemmen der 3×3 Verstärkerelemente, welche drei Ringoszillatoren bilden, ausgewählt, wobei die zwei Ausgangsklemmen nicht die Eingangs- und Ausgangsklemmen eines Verstär kerelements sind und wobei die zwei Ausgangsklemmen nicht von den Ausgangs klemmen, die zu demselben Ringoszillator gehören, ausgewählt werden. Als nächstes werden die Eingangs- und Ausgangsklemmen eines der Verstärkerele mente A10 bis A18 mit den ausgewählten zwei Ausgangsklemmen verbunden. Daraufhin wird die obige Prozedur ein oder mehrere Male zur Bildung eines Netz werks zwischen den Ringoszillatoren R1 bis R3 wiederholt. C1 bis C9 sind dabei Verbindungsknotenpunkte.

Bei den obigen Verbindungen ist es wichtig, daß keine der zwei Aus gangsklemmen, die aus den Ausgangsklemmen der 3×3 Verstärkerelemente, die drei Ringoszillatoren bilden, ausgewählt werden, über sowohl gleichphasige als auch gegenphasige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei ausgewählten Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

Bezugnehmend auf Fig. 4 umfaßt der spannungsgesteuerte Oszillator in dem dritten Ausführungsbeispiel einen Ringoszillator R1, bei dem drei Verstärker elemente A1, A2 und A3 in Ringform miteinander verbunden sind, einen Ringoszil lator R2, bei dem drei Verstärkerelemente A4, A5 und A6 in Ringform miteinander verbunden sind und einen Ringoszillator R3, bei dem drei Verstärkerelemente A7, A8 und A9 in Ringform miteinander verbunden sind. Die jeweiligen Ausgangsklemmen dieser 3×3 Verstärkerelemente sind in einer vordefinierten Weise mit jedem der Verstärkerelemente A10 bis A18 wie in Fig. 4 gezeigt verbun den.

Die Verbindung mit den jeweiligen Verstärkerelementen A10 bis A18 geschieht auf folgende Weise: Zunächst werden zwei Ausgangsklemmen der 3×3 Verstärkerelemente, welche drei Ringoszillatoren bilden, ausgewählt, wobei die zwei Ausgangsklemmen nicht die Eingangs- und Ausgangsklemme nur eines Ver stärkerelements sind und wobei die zwei Ausgangsklemmen nicht aus den Aus gangsklemmen, die zu demselben Ringoszillator gehören, ausgewählt werden. Als nächstes werden die Eingangs- und Ausgangsklemmen eines der Verstärkerele mente A10 bis A18 mit den ausgewählten zwei Ausgangsklemmen verbunden. Daraufhin wird die obige Prozedur 3×3 dreimal zur Bildung eines Netzwerkes zwi schen den Ringoszillatoren R1 bis R3 wiederholt. Nach Bildung des Netzwerks sind jedoch nicht mehr als drei Eingangs- oder Ausgangsklemmen der 3×3 Ver stärkerelemente in irgendeiner Schleife, die durch die Verstärkerelemente A1 bis A18 gebildet wird, enthalten. C1 bis C9 sind dabei Verbindungsknoten.

Bei den oben erwähnten Verbindungen ist es wichtig, daß keine der zwei Ausgangsklemmen, die aus den Ausgangsklemmen der 3×3 Verstärkerelemente, die drei Ringoszillatoren bilden, ausgewählt werden, sowohl über gleichphasige als auch über gegenphasige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signal pfade, die zwischen den zwei ausgewählten Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

Der spannungsgesteuerte Oszillator in dem vierten in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im allgemeinen ähnlich zu dem in Fig. 4 gezeigten, aber die Richtung der Verbindung der Verstärkerelemente A13, A14 und A15 ist ent gegengesetzt zu der in Fig. 4 gezeigten.

Bezugnehmend auf Fig. 6 umfaßt der spannungsgesteuerte Oszillator in dem fünften Ausführungsbeispiel einen Ringoszillator R1, bei dem drei Verstärker elemente A1, A2 und A3 in Ringform miteinander verbunden sind, einen Ringoszil lator R2, bei dem drei Verstärkerelemente A4, A5 und A6 in Ringform miteinander verbunden sind, einen Ringoszillator R3, bei dem drei Verstärkerelemente A7, A8 und A9 in Ringform miteinander verbunden sind, eine Verzögerungseinheit D1, bei der zwei Verstärkerelemente A10 und A11 linear miteinander verbunden sind, eine Verzögerungseinheit C2, bei der zwei Verstärkerelemente A12 und A13 linear miteinander verbunden sind und eine Verzögerungseinheit C3, bei der zwei Verstärkerelemente A14 und A15 linear miteinander verbunden sind, wobei die Verstärkerelemente so miteinander verbunden sind, daß sie ein zweidimensionales Netzwerk bilden.

Die Eingangsklemme der Verzögerungseinheit D1 ist mit der Ausgangs klemme des Verstärkerelements A1 verbunden und die Ausgangsklemme der Ver zögerungseinheit ist mit der Ausgangsklemme des Verstärkerelements A7 verbun den. Die Eingangsklemme der Verzögerungseinheit D2 ist mit der Ausgangs klemme des Verstärkerelements A2 verbunden und die Ausgangsklemme der Ver zögerungseinheit ist mit dem Ausgang des Verstärkerelements A8 verbunden. Die Eingangsklemme der Verzögerungseinheit D3 ist mit der Ausgangsklemme des Verstärkerelements A3 verbunden und die Ausgangsklemme der Verzögerungs einheit ist mit dem Ausgang des Verstärkerelements A9 verbunden.

Bei den oben erwähnten Verbindungen ist es wichtig, daß keine der zwei Ausgangsklemmen, die aus den Ausgangsklemmen der 3×3 Verstärkerelemente, die drei Ringoszillatoren bilden, ausgewählt werden, sowohl über gleichphasige als auch gegenphasige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei ausgewählten Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

Der spannungsgesteuerte Oszillator in dem sechsten in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im allgemeinen ähnlich dem in Fig. 6 gezeigten, aber die Richtung der Verbindung der Verzögerungseinheit D2, die aus den Verstärkere lementen A12 und A13 gebildet wird, ist entgegengesetzt zu der in Fig. 6 gezeig ten.

Wie oben beschrieben sind die in Fig. 2 bis 7 gezeigten spannungsge steuerten Oszillatoren so konstruiert, daß eine Vielzahl von Ringoszillatoren mit einander verbunden sind und dadurch Verstärkerelemente zur Bildung eines Netzwerks miteinander verbunden sind. Selbst wenn unterschiedliche Qualitäten eines Bauteils, Variationen der Versorgungsspannung, ein von außen induziertes Rauschen oder ähnliches zu einer Variation der Verzögerungszeit der Verstärker elemente, die den spannungsgesteuerten Oszillator bilden, führen, kann deshalb eine zeitliche Fluktuation eines Ausgangstaktsignals verhindert werden. Insbeson dere kann, wenn das Ausgangssignal von den Ausgangsklemmen einer Mehrzahl von Verstärkerelementen abgegriffen wird, eine zeitliche Fluktuation zwischen von Ausgangsklemmen abgegriffenen Signalen wesentlich reduziert werden.

Darüber hinaus sehen die in Fig. 2 bis 7 gezeigten spannungsgesteuerten Oszillatoren an jedem Knoten eines Verstärkerelements eine Vielzahl von Signal pfaden zwischen zwei Knoten vor. Dies ermöglicht, daß eine abweichende Beein flussung eines sich auf einem Pfad zum Ausgangstaktsignal befindlichen Verstär kerelements, d. h. eine zeitliche Fluktuation des Ausgangstaktsignals, verhindert werden kann. Darüber hinaus existieren Knoten, die die gleiche Phase aufweisen, und es existierten Verstärkerelemente, die die Knoten mit gleicher Phase verbin den. Selbst wenn die Phase von Knoten, die ursprünglich gleichphasig sein soll ten, durch die unterschiedliche Qualität von Bauteilen, Variation der Versorgungs spannung, ein von außen induziertes Rauschen oder ähnliches variiert werden, können die Verstärkerelemente, die die Knoten verbinden, die Variation verhindern und somit die zeitliche Fluktuation des Ausgangstaktsignals reduzieren.

Wie oben beschrieben umfaßt ein spannungsgesteuerter Oszillator Ringoszillato ren R1, R2 und R3, die jeweils drei Verstärkerelemente A1 bis A3, A4 bis A6 und A7 bis A9 umfassen, die in Ringform miteinander verbunden sind. Die Verbindung mit den jeweiligen Verstärkerelementen A10 bis A18 geschieht auf folgende Weise: Zunächst werden zwei Ausgangsklemmen von den 3×3 Verstärkerelemen ten, die drei Ringoszillatoren bilden, ausgewählt, wobei die zwei Ausgangsklem men nicht die Eingangs- und Ausgangsklemme nur eines der Verstärkerelemente sind, und wobei die zwei Ausgangsklemmen nicht aus den Ausgangsklemmen, die zu demselben Ringoszillator gehören, ausgewählt werden. Als nächstes werden die Eingangs- und Ausgangsklemmen eines der Verstärkerelemente A10 bis A18 mit den zwei ausgewählten Ausgangsklemmen verbunden. Daraufhin wird die obige Prozedur ein oder mehrere Male zur Bildung eines Netzwerks zwischen den Ringoszillatoren R1 bis R3 wiederholt. C1 bis C9 sind dabei Verbindungsknoten punkte. Bei den obigen Verbindungen ist es wichtig, daß keine der zwei Aus gangsklemmen, die aus den Ausgangsklemmen der 3×3 Verstärkerelemente, die drei Ringoszillatoren bilden, ausgewählt werden, sowohl über gleichphasige als auch über gegenphasige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt daß alle Signal pfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbei spiele zum Zwecke vollständiger und klarer Offenbarung beschrieben wurde, sind die beigefügten Ansprüche nicht darauf beschränkt. Modifikationen und alternative Konstruktionen sind für den Fachmann aufgrund der obigen Erläuterungen ohne weiteres möglich.

Claims

1. Spannungsgesteuerter Oszillator, welcher aufweist:
Oszillatoren der Anzahl M, von denen jeder Verstärkerelemente der unge raden Zahl N umfaßt, welche als invertierende Verstärker arbeiten und in Ringform miteinander verbunden sind, und welche eine Eingangsklemme, eine Ausgangs klemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme umfassen, wobei die Verzöge rungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird,
wobei die Oszillatoren ein Netzwerk formen, in dem ein oder mehrere Male eine Prozedur wiederholt wird, bei der zwei Ausgangsklemmen optional aus den Verstärkerelementen der Gesamtzahl M×N ausgewählt werden, wobei die zwei Ausgangsklemmen nicht Eingangs- und Ausgangsklemme nur eines der Verstär kerelemente sind und nicht Ausgangsklemmen sind, die zu nur einem der Oszilla toren gehören, und danach die zwei Ausgangsklemmen mit Eingangs- und Aus gangsklemmen eines anderen Verstärkerelements verbunden werden, wobei keine der zwei Ausgangsklemmen sowohl über gleichphasige als auch über gegenpha sige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

2. Spannungsgesteuerter Oszillator, welcher aufweist:
Oszillatoren der Anzahl M, von denen jeder Verstärkerelemente der unge raden Anzahl N umfaßt, welche als invertierende Verstärker arbeiten und in Ring form miteinander verbunden sind, und welche eine Eingangsklemme, eine Aus gangsklemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme umfassen, wobei die Ver zögerungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird,
wobei die Oszillatoren durch M×N-maliges Wiederholen einer Prozedur ein Netzwerk bilden, bei der zwei Ausgangsklemmen aus den Verstärkerelementen der Gesamtzahl M×N ausgewählt werden, wobei die zwei Ausgangsklemmen nicht Eingangs- und Ausgangsklemme nur eines der Verstärkerelemente sind und nicht Ausgangsklemmen sind, die zu nur einem der Verstärkerelemente gehören, und danach die zwei Ausgangsklemmen mit Eingangs- und Ausgangsklemmen eines anderen Verstärkerelements verbunden werden, wobei nicht mehr als drei Ein gangs- oder Ausgangsklemmen der Verstärkerelemente der Gesamtzahl M×N von irgendeiner Schleife, die von den Verstärkerelementen gebildet wird, umfaßt wer den, wobei keine der zwei Ausgangsklemmen sowohl über gleichphasige als auch über gegenphasige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

3. Spannungsgesteuerter Oszillator, welcher aufweist:
Oszillatoren der Anzahl M, von denen jeder Verstärkerelemente der unge raden Anzahl N umfaßt, die als invertierende Verstärker arbeiten und in Ringform miteinander verbunden sind, und die eine Eingangsklemme, eine Ausgangs klemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme umfassen, wobei die Verzöge rungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird und
Verzögerungseinheiten der Anzahl N, von denen jede Verstärkerelemente der ungeraden Anzahl M umfaßt, die als invertierende Verstärker arbeiten und linear miteinander verbunden sind, und die eine Eingangsklemme, eine Aus gangsklemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme umfassen, wobei die Ver zögerungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird,
wobei die Verstärkerelemente zur Bildung eines zweidimensionalen Netz werks miteinander verbunden sind, eine Ausgangsklemme einer der Verzöge rungseinheiten mit einer Eingangsklemme einer anderen der Verzögerungsein heiten verbunden ist, bei der die Eingangsklemme nicht verbunden ist,
und keine zwei Ausgangsklemmen, die aus den M×N Verstärkerelementen, welche von den M Oszillatoren umfaßt werden, ausgewählt werden, über sowohl gleichphasige als auch gegenphasige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

4. Spannungsgesteuerter Oszillator, welcher aufweist:
Oszillatoren der Anzahl M, von denen jeder Verstärkerelemente der unge raden Anzahl N umfaßt, die als invertierende Verstärker arbeiten und in Ringform miteinander verbunden sind, und die eine Eingangsklemme, eine Ausgangs klemme und eine Verzögerungszeit-Steuerklemme umfassen, wobei die Verzöge rungszeit von außen über die Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird, und
Verzögerungseinheiten der Anzahl N, von denen jede linear miteinander verbundene Verstärkerelemente der ungeraden Anzahl M-1 umfaßt, und die eine Eingangsklemme, eine Ausgangsklemme und eine Verzögerungszeit-Steuer klemme umfassen, wobei die Verzögerungszeit von außen über die Verzögerungs zeit-Steuerklemme gesteuert wird,
wobei die jeweiligen Eingangs- und Ausgangsklemmen jeder der Verzöge rungseinheiten mit einer der Ausgangsklemmen der M×N Verstärkerelemente, die von den Oszillatoren der Anzahl M umfaßt werden, verbunden sind, und die Ver stärkerelemente zur Bildung eines zweidimensionalen Netzwerks verbunden sind,
und keine der zwei Ausgangsklemmen, die aus den M×N Verstärkerele menten ausgewählt werden, sowohl über gleichphasige als auch über gegenpha sige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

5. Spannungsgesteuerter Oszillator, welcher aufweist:
Oszillatoren der Anzahl M, wobei M 2 ist, von denen jeder Verstärkerele mente der ungeraden Zahl N umfaßt, welche als invertierende Verstärker arbeiten und in Ringform miteinander verbunden sind, und welche eine Eingangsklemme und eine Ausgangsklemme umfassen, und bei welchen die Verzögerungszeit von außen über eine Verzögerungszeit-Steuerklemme gesteuert wird,
wobei die Oszillatoren ein Netzwerk formen, in dem mindestens ein Paar von Ausgangsklemmen, die zu Verstärkerelementen verschiedenen Oszillatoren gehören, über eine Verbindungsvorrichtung miteinander verknüpft werden, wobei durch die Verknüpfung keine zwei Ausgangsklemmen des Netzwerks sowohl über gleichphasige als auch über gegenphasige Pfade verbunden sind, vorausgesetzt, daß alle Signalpfade, die zwischen den zwei Ausgangsklemmen liegen, nicht mehr als einmal dieselbe Ausgangsklemme passieren.

6. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Anspruch 5, bei dem die Verbin dungsvorrichtung aus mindestens einem als invertierenden Verstärker arbeitenden Verstärkerelement besteht.

7. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Anspruch 5, bei dem die Verbin dungsvorrichtung die beiden Ausgangsklemmen zu einem Verbindungsknoten verbindet.

8. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei dem mehrere Paare von Ausgangsklemmen jeweils über eine Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind.