JP2000049533A - Voltage controlled oscillator - Google Patents

Voltage controlled oscillator

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JP2000049533A
JP2000049533A JP10227706A JP22770698A JP2000049533A JP 2000049533 A JP2000049533 A JP 2000049533A JP 10227706 A JP10227706 A JP 10227706A JP 22770698 A JP22770698 A JP 22770698A JP 2000049533 A JP2000049533 A JP 2000049533A
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JP
Japan
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phase
output
buffer circuit
controlled oscillator
terminal
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JP10227706A
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Kyosuke Ishikawa
恭輔 石川
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Hitachi Ltd
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage controlled oscillator which controls modulation sensitivity and stabilizes the input level of a buffer to be connected to the subsequent stage. SOLUTION: This voltage controlled oscillator is constructed by connecting buffer circuits in two-stage. In this buffer circuit, a signal is inputted from a positive-phase input terminal 1 and a negative-phase input terminal 2, passes through a differential amplifying part BUF and is outputted from output terminals 3 and 4 through an emitter follower EF. Differential amplifying parts PBUF and NBUF are provided between the output end of the follower EF and the output end of the part BUF. The parts PBUF and NBUF operate as positive and negative feedback amplifiers respectively. A feedback quantity control buffer CBUF controls feedback quantity that is feedbacked to the output of the part BUF by controlling current flowing into the parts PBUF and NBUF.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送システムの
受信器に適用するのに好適な電圧制御発振器に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage controlled oscillator suitable for application to a receiver of an optical transmission system.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在実用化されている伝送速度2.5G
bit/s及び10Gbit/sをはじめとする基幹系
の光伝送システムでは、受信器を構成する集積回路(I
C)チップ数の減少を図り、光伝送システム全体のコス
トを低減する必要に迫られている。受信器を構成するI
Cのうち、データ信号からクロック信号を抽出するタイ
ミング抽出系を構成する全波整流器、表面弾性波フィル
タ(又は誘電体フィルタ)及びリミット増幅器の3つの
ICを位相ロックループ(PLL:PhaseLock
ed Loop)とし、更にこれを識別器のICと一体
化することにより、合計4つのICを1つのPLL集積
回路(PLL−IC)に置き換えることが可能となる。
PLLにより受信器を構成した場合、4つのICを1つ
にできるかわりに新たに電圧制御発振器(VCO)が必
要となる。
2. Description of the Related Art Currently, a transmission speed of 2.5 G has been practically used.
In backbone optical transmission systems such as 10 bit / s and 10 Gbit / s, an integrated circuit (I
C) It is necessary to reduce the number of chips and to reduce the cost of the entire optical transmission system. I constituting the receiver
Among the three ICs, a full-wave rectifier, a surface acoustic wave filter (or a dielectric filter), and a limit amplifier, which constitute a timing extraction system for extracting a clock signal from a data signal, are connected to a phase-locked loop (PLL: Phase Lock Loop).
ed Loop), and further integrating it with the IC of the discriminator, it is possible to replace a total of four ICs with one PLL integrated circuit (PLL-IC).
When a receiver is configured by a PLL, a new voltage controlled oscillator (VCO) is required instead of using four ICs as one.

【0003】VCOは、マルチバイブレータ型とリング
オシレータ型に分類できる。PLLのキャプチャレンジ
を拡大する周波数比較器を用いるためには、90度の位
相差をもつ2つの信号を直接出力可能なリングオシレー
タ型VCOを搭載することが必須である。このリングオ
シレータ型VCOの一例として、ISSCC94(19
94 IEEE International Sol
id―State Circuits Confere
nce) pp.116―117の“An 8GHz
Silicon Bipolar Clock−Rec
overy and Data−Regenerato
r IC”に示す回路が挙げられる。この回路は、2段
のバッファで構成され、1段目出力と2段目出力クロッ
ク信号の位相差が90度となっている。本回路におい
て、1段目及び2段目を構成するバッファはエミッタが
共通の第1のトランジスタ対が基準となるバッファであ
り、これに負荷抵抗からエミッタフォロワを介してフィ
ードバックさせる第2のトランジスタ対及び第3のトラ
ンジスタ対が設けられる。第2のトランジスタ対からな
るバッファは正帰還をかける目的で、第3のトランジス
タ対からなるバッファは負帰還をかける目的で適用さ
れ、各々基準となる周波数から低く、或いは高くなるよ
うに動作する。周波数の変動範囲は、正帰還の第2のト
ランジスタ対と負帰還の第3のトランジスタ対に流れる
電流で決定できる。
[0003] VCOs can be classified into a multivibrator type and a ring oscillator type. In order to use a frequency comparator for expanding the capture range of the PLL, it is essential to mount a ring oscillator type VCO that can directly output two signals having a phase difference of 90 degrees. As an example of this ring oscillator type VCO, ISSCC94 (19
94 IEEE International Sol
id-State Circuits Conference
nce) pp. 116-117 "An 8GHz
Silicon Bipolar Clock-Rec
overy and Data-Regenerato
r IC ". This circuit is composed of a two-stage buffer, and the phase difference between the first-stage output and the second-stage output clock signal is 90 degrees. In this circuit, one stage is provided. The buffers forming the first and second stages are buffers based on a first transistor pair having a common emitter, and a second transistor pair and a third transistor pair fed back from a load resistor via an emitter follower. The buffer composed of the second transistor pair is applied for the purpose of applying positive feedback, and the buffer composed of the third transistor pair is applied for the purpose of applying negative feedback, and the respective buffers are set to be lower or higher than the reference frequency. The frequency fluctuation range can be determined by the current flowing through the second pair of positive feedback transistors and the third pair of negative feedback transistors.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、VC
Oの出力クロック周波数は、VCOを構成する第1〜第
3のトランジスタ対及びエミッタフォロワの電流により
制御される。そして、この電流は同一の電圧により制御
される。この制御電圧は、電流源のベース端子に印加さ
れるので、従来の技術に示されているように制御電圧範
囲が0.6Vと狭い。従って可変範囲がGHzに及ぶ場
合には、VCOの変調感度が非常に高くなる。このた
め、PLLのループ帯域をITU−T準拠の4MHz〜
8MHzに設定することが難しい。また従来の技術で
は、トランジスタ対とエミッタフォロワの電流を直接可
変するため、出力クロックの直流バイアスレベルの変動
が大きくなるという問題もある。
In the prior art, VC
The output clock frequency of O is controlled by the currents of the first to third transistor pairs and the emitter follower constituting the VCO. This current is controlled by the same voltage. Since this control voltage is applied to the base terminal of the current source, the control voltage range is as narrow as 0.6 V as shown in the prior art. Therefore, when the variable range extends to GHz, the modulation sensitivity of the VCO becomes very high. For this reason, the loop band of the PLL is set to 4 MHz or more in accordance with ITU-T.
It is difficult to set to 8 MHz. Further, in the conventional technique, since the currents of the transistor pair and the emitter follower are directly varied, there is also a problem that the fluctuation of the DC bias level of the output clock becomes large.

【0005】従って本発明の目的は、変調感度の制御可
能な電圧制御発振器を提供することにある。また本発明
の他の目的は、次段に接続されるバッファの入力レベル
を安定化させることのできる電圧制御発振器を提供する
ことにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a voltage controlled oscillator capable of controlling modulation sensitivity. Another object of the present invention is to provide a voltage controlled oscillator that can stabilize the input level of a buffer connected to the next stage.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、帰還経路の
帰還量を制御するよう構成した第1及び第2のバッファ
回路を有し、第1のバッファ回路の逆相出力端子を第2
のバッファ回路の正相入力端子に接続し、第1のバッフ
ァ回路の正相出力端子を第2のバッファ回路の逆相入力
端子に接続し、更に第2のバッファ回路の逆相出力端子
を第1のバッファ回路の逆相入力端子に接続し、第2の
バッファ回路の正相出力端子を第1のバッファ回路の正
相入力端子に接続した電圧制御発振器により、達成され
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to have first and second buffer circuits configured to control a feedback amount of a feedback path, and to connect an opposite-phase output terminal of the first buffer circuit to a second buffer circuit.
Connected to the positive-phase input terminal of the first buffer circuit, connected to the negative-phase input terminal of the second buffer circuit, and connected to the negative-phase output terminal of the second buffer circuit. This is achieved by a voltage-controlled oscillator connected to the negative-phase input terminal of one buffer circuit and the positive-phase output terminal of the second buffer circuit connected to the positive-phase input terminal of the first buffer circuit.

【0007】ここで、帰還経路は正帰還及び負帰還の経
路からなり、正帰還及び負帰還の帰還量を制御するよう
構成される。また、この帰還量は電流量である。さら
に、電圧制御発振器のクロック発振出力の振幅を増大さ
せるために、第1及び第2のバッファ回路の少なくとも
一方の出力側に第3のバッファ回路を接続する。第3の
バッファ回路は1段又は複数段で構成される。
Here, the feedback path comprises a positive feedback path and a negative feedback path, and is configured to control the feedback amount of the positive feedback and the negative feedback. This feedback amount is a current amount. Further, a third buffer circuit is connected to at least one output side of the first and second buffer circuits in order to increase the amplitude of the clock oscillation output of the voltage controlled oscillator. The third buffer circuit has one or more stages.

【0008】このような電圧制御発振器を用いて位相ロ
ックループ集積回路を構成することができる。本発明に
係る位相ロックループ集積回路は、変調感度が制御可能
に構成され位相の異なる第1及び第2のクロック信号を
出力する電圧制御発振器と、データ信号と第1のクロッ
ク信号を入力する第1の位相比較器と、データ信号と第
2のクロック信号を入力する第2の位相比較器と、第1
及び第2の位相比較器の出力信号をもとに動作する周波
数比較器と、第1の位相比較器と前記周波数比較器の出
力信号を切り替えて電圧制御発振器に出力するセレクタ
と、第1及び第2のクロック信号を入力しロックしたク
ロック位相をデータ位相に対して調整する移相器とを備
えて構成される。
A phase locked loop integrated circuit can be constructed using such a voltage controlled oscillator. A phase-locked loop integrated circuit according to the present invention includes a voltage-controlled oscillator configured to control the modulation sensitivity and outputting first and second clock signals having different phases, and a second circuit configured to input a data signal and a first clock signal. A first phase comparator, a second phase comparator for inputting a data signal and a second clock signal, and a first phase comparator.
A frequency comparator that operates based on an output signal of the second phase comparator, a selector that switches an output signal of the first phase comparator and the output signal of the frequency comparator, and outputs the output signal to the voltage-controlled oscillator, And a phase shifter that receives the second clock signal and adjusts the locked clock phase with respect to the data phase.

【0009】また、本発明に係る位相ロックループ集積
回路は、データ信号を入力するデータ入力端子と、デー
タ信号を出力するデータ出力端子と、位相ロックループ
の帯域を所定範囲に設定できるように構成した電圧制御
発振器の入力信号切替えのしきい値を調節するしきい値
調整端子と、前記電圧制御発振器の出力クロックを入力
する移相器の移相量を調整する移相量調整端子と、前記
移相器の出力が伝達されるクロック出力端子とを有す
る。ここで、電圧制御発振器は帰還量制御端子を有して
構成される。
Further, a phase locked loop integrated circuit according to the present invention is configured such that a data input terminal for inputting a data signal, a data output terminal for outputting a data signal, and a band of the phase locked loop can be set within a predetermined range. A threshold adjustment terminal for adjusting a threshold value for switching the input signal of the voltage controlled oscillator, a phase shift amount adjustment terminal for adjusting a phase shift amount of a phase shifter for inputting an output clock of the voltage controlled oscillator, A clock output terminal to which the output of the phase shifter is transmitted. Here, the voltage controlled oscillator has a feedback amount control terminal.

【0010】さらに、本発明に係るバッファ回路は、入
力端子を接続した第1の差動増幅部と、第1の差動増幅
部の出力を入力とするエミッタフォロワと、エミッタフ
ォロワの出力端と第1の差動増幅部の出力端の間に設け
られた第2及び第3の差動増幅部と、第2及び第3の差
動増幅部を流れる電流を制御する第4の差動増幅部を備
えて構成される。
Further, the buffer circuit according to the present invention includes a first differential amplifier connected to an input terminal, an emitter follower receiving an output of the first differential amplifier as an input, and an output terminal of the emitter follower. Second and third differential amplifiers provided between the output terminals of the first differential amplifier, and fourth differential amplifier for controlling current flowing through the second and third differential amplifiers Unit.

【0011】ここで、第4の差動増幅部は、第1及び第
2のトランジスタを有し、第1及び第2のトランジスタ
の各ベースを入力端子とし、各コレクタを出力端子と
し、両エミッタを共通接続し、共通接続したエミッタに
電流源を接続して構成される。また、第4の差動増幅部
は、第1及び第2のトランジスタを有し、第1及び第2
のトランジスタの各ベースを入力端子とし、各コレクタ
を出力端子とし、両エミッタをそれぞれ抵抗を介して接
続し、この2つの抵抗の間に電流源を接続して構成する
こともできる。
The fourth differential amplifier has first and second transistors, each base of the first and second transistors as an input terminal, each collector as an output terminal, and both emitters. And a current source is connected to the commonly connected emitter. The fourth differential amplifying section has first and second transistors, and the first and second
The transistors may be configured such that each base is an input terminal, each collector is an output terminal, both emitters are connected via resistors, and a current source is connected between the two resistors.

【0012】このように構成することで、変調感度を制
御することのできる電圧制御発振器を得ることができ
る。また次段に接続されるバッファの入力レベルを安定
化させることができる。
With this configuration, it is possible to obtain a voltage controlled oscillator capable of controlling the modulation sensitivity. Further, the input level of the buffer connected to the next stage can be stabilized.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電圧制御発振
器(VCO)、及びこれを用いた位相ロックループ集積
回路(PLL−IC)の実施例について、図面を用いて
詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a voltage controlled oscillator (VCO) according to the present invention and a phase locked loop integrated circuit (PLL-IC) using the same will be described in detail with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明に係るVCOを構成するバ
ッファ回路RBUFの一実施例を示すブロック図であ
る。信号は、正相入力端子1及び逆相入力端子2より入
力され、差動増幅部BUFを通り、エミッタフォロワE
Fを経て、出力端子3及び4より出力される。エミッタ
フォロワEFの出力を入力とし、差動増幅部BUFの出
力端子O1及びO2に接続される差動増幅部PBUF及
びNBUFは、各々正帰還/負帰還増幅器として動作す
る。差動増幅部PBUFは正帰還として動作するため発
振周波数を遅く、逆に差動増幅部NBUFは負帰還とし
て動作するため発振周波数を速くする目的で適用され
る。そのため、差動増幅部PBUFの正相出力端子がO
1に、逆相出力端子がO2に接続されるのに対して、差
動増幅部NBUFの正相出力端子はO2に、逆相出力端
子はO1にそれぞれ接続される。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a buffer circuit RBUF constituting a VCO according to the present invention. The signal is input from the positive-phase input terminal 1 and the negative-phase input terminal 2, passes through the differential amplifier BUF, and passes through the emitter follower E.
The signal is output from output terminals 3 and 4 via F. The differential amplifiers PBUF and NBUF connected to the output of the emitter follower EF and connected to the output terminals O1 and O2 of the differential amplifier BUF operate as positive / negative feedback amplifiers, respectively. The differential amplifier PBUF operates as positive feedback to lower the oscillation frequency, and the differential amplifier NBUF operates as negative feedback to increase the oscillation frequency. Therefore, the positive-phase output terminal of the differential amplifier PBUF is
1, while the negative-phase output terminal is connected to O2, the positive-phase output terminal of the differential amplifier NBUF is connected to O2, and the negative-phase output terminal is connected to O1.

【0015】帰還量制御バッファCBUFは、帰還経路
の差動増幅部PBUFとNBUFに流れる電流を制御す
るために設けられたものである。この電流を制御するこ
とにより、差動増幅部BUFの出力にフィードバックさ
れる帰還量を制御することができる。ここで、差動増幅
部PBUFに流れる電流が差動増幅部NBUFよりも大
きい場合には正帰還、逆に小さい場合には負帰還がかか
る。帰還量制御バッファCBUFは、帰還量制御端子5
及び6を介して電圧を入力し、制御用の電流を出力する
よう構成される。
The feedback amount control buffer CBUF is provided for controlling the current flowing through the differential amplifiers PBUF and NBUF on the feedback path. By controlling this current, the amount of feedback that is fed back to the output of the differential amplifier BUF can be controlled. Here, when the current flowing through the differential amplifier PBUF is larger than that of the differential amplifier NBUF, positive feedback is applied, and when it is smaller, negative feedback is applied. The feedback amount control buffer CBUF has a feedback amount control terminal 5
And 6 to input a voltage and output a control current.

【0016】図2は、図1に示すバッファ回路RBUF
を2段接続したリングオシレータ型VCOの一実施例を
示すブロック図である。発振器として動作させるために
は、以下に示す接続が必要である。即ち、バッファ回路
RBUF1の逆相出力端子3は、バッファ回路RBUF
2の正相入力端子に、バッファ回路RBUF1の正相出
力端子4は、バッファ回路RBUF2の逆相入力端子に
接続され、更に、バッファ回路RBUF2の逆相出力端
子2は、バッファ回路RBUF1の逆相入力端子に、バ
ッファ回路RBUF2の正相出力端子1は、バッファ回
路RBUF1の正相入力端子に接続される。この構成で
は、端子1及び2と、端子3及び4から取り出されるク
ロック信号の位相差は90度となるため、周波数比較器
を用いるPLLでは有用である。各バッファ回路の帰還
制御系の帰還量を制御することにより、制御電圧範囲を
例えば1.0V〜2.0Vに広くすることができる。
FIG. 2 shows the buffer circuit RBUF shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of a ring oscillator type VCO in which are connected in two stages. In order to operate as an oscillator, the following connections are required. That is, the negative phase output terminal 3 of the buffer circuit RBUF1 is connected to the buffer circuit RBUF.
2, the positive-phase output terminal 4 of the buffer circuit RBUF1 is connected to the negative-phase input terminal of the buffer circuit RBUF2, and the negative-phase output terminal 2 of the buffer circuit RBUF2 is connected to the negative-phase output terminal 2 of the buffer circuit RBUF1. The input terminal is connected to the in-phase output terminal 1 of the buffer circuit RBUF2, and the in-phase output terminal 1 of the buffer circuit RBUF1 is connected to the in-phase input terminal of the buffer circuit RBUF1. In this configuration, the phase difference between the clock signals extracted from the terminals 1 and 2 and the terminals 3 and 4 is 90 degrees, which is useful in a PLL using a frequency comparator. By controlling the feedback amount of the feedback control system of each buffer circuit, the control voltage range can be widened to, for example, 1.0 V to 2.0 V.

【0017】図3は、図2に示すVCOのクロック発振
出力の振幅を増大させる場合のブロック図である。バッ
ファ回路RBUF1及びRBUF2で構成される電圧制
御発振器VCOの出力端子1及び2には、出力バッファ
OBUFを接続し、増幅されたクロックを出力端子RO
2及びRO1より取り出す。また、電圧制御発振器VC
Oの出力端子3及び4には、別の出力バッファOBUF
を接続し、同様に出力端子RO3及びRO4からクロッ
クを取り出す。図3は、図2と同様、出力端子RO1/
RO2とRO3/RO4の位相差は90度となる。
FIG. 3 is a block diagram when the amplitude of the clock oscillation output of the VCO shown in FIG. 2 is increased. An output buffer OBUF is connected to the output terminals 1 and 2 of the voltage controlled oscillator VCO including the buffer circuits RBUF1 and RBUF2, and the amplified clock is output to the output terminal RO.
2 and RO1. Also, a voltage controlled oscillator VC
O output terminals 3 and 4 have another output buffer OBUF
, And a clock is similarly extracted from the output terminals RO3 and RO4. FIG. 3 shows an output terminal RO1 /
The phase difference between RO2 and RO3 / RO4 is 90 degrees.

【0018】図4は、図1に示すバッファ回路RBUF
をトランジスタを用いて構成した場合の回路図である。
図のように、このバッファ回路RBUFは、基本となる
増幅部BUF、正帰還として動作する差動増幅部PBU
Fと負帰還として動作する差動増幅部NBUF、エミッ
タフォロワEF及び差動増幅部PBUF/NBUFの電
流を制御する帰還量制御バッファCBUFより構成され
る。
FIG. 4 shows the buffer circuit RBUF shown in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram in a case where the circuit is configured using transistors.
As shown in the figure, the buffer circuit RBUF includes a basic amplification unit BUF and a differential amplification unit PBU operating as positive feedback.
F and a differential amplifier NBUF that operates as a negative feedback, an emitter follower EF, and a feedback control buffer CBUF that controls the current of the differential amplifier PBUF / NBUF.

【0019】基本となる増幅部BUFは、負荷抵抗RL
1/RL2とエミッタを共通とするトランジスタ対TR
1/TR2よりなり、電流源として動作するトランジス
タTR3の耐圧保護のためのダイオードD1を備えてい
る。電流源トランジスタTR3のエミッタには抵抗RE
1が接続され、ベースに電圧VBを印加し、電流を制御
する。差動増幅部PBUFは、エミッタを共通とするト
ランジスタ対TR4/TR5よりなり、差動増幅部NB
UFは、PBUFと同様にトランジスタ対TR7/TR
8より構成される。エミッタフォロワEFは、基本とな
る増幅部の負荷抵抗RL1/RL2の出力端子O1/O
2を入力とするトランジスタTR11/TR12、負荷
抵抗RE3/RE4よりなり、端子3/4より出力され
る。
The basic amplification unit BUF includes a load resistance RL
A transistor pair TR having a common emitter with 1 / RL2
1 / TR2, which includes a diode D1 for withstand voltage protection of a transistor TR3 that operates as a current source. The resistor RE is connected to the emitter of the current source transistor TR3.
1 is connected to apply the voltage VB to the base and control the current. The differential amplifier PBUF is composed of a transistor pair TR4 / TR5 having a common emitter, and the differential amplifier NB
UF is a transistor pair TR7 / TR like PBUF.
8. The emitter follower EF is connected to the output terminals O1 / O of the load resistors RL1 / RL2 of the basic amplifier.
A transistor TR11 / TR12 having 2 as an input and load resistors RE3 / RE4 are output from a terminal 3/4.

【0020】帰還量制御バッファCBUFは、トランジ
スタTR6/TR9、エミッタ抵抗RD1/RD2、電
流源トランジスタTR10とそのエミッタ抵抗RE2よ
りなる。差動増幅部PBUFとNBUF全体の電流は、
電流源トランジスタTR10のベース電圧VBにより制
御し、PBUFとNBUFに流れる電流は、TR6及び
TR9のベースにそれぞれ接続された入力端子5及び6
により制御する。エミッタ抵抗RD1、RD2は無くて
もよいが、これを付加することにより端子5、6から入
力される電圧のダイナミックレンジを向上させることが
可能となり、結果としてVCOの変調感度を制御するこ
とができる。
The feedback amount control buffer CBUF comprises transistors TR6 / TR9, emitter resistors RD1 / RD2, a current source transistor TR10 and its emitter resistor RE2. The current of the differential amplifiers PBUF and NBUF as a whole is
Controlled by the base voltage VB of the current source transistor TR10, currents flowing through PBUF and NBUF are input terminals 5 and 6 connected to the bases of TR6 and TR9, respectively.
Is controlled by The emitter resistors RD1 and RD2 may not be provided, but by adding them, the dynamic range of the voltage input from the terminals 5 and 6 can be improved, and as a result, the modulation sensitivity of the VCO can be controlled. .

【0021】図5は、図2又は図3に示すVCOを内蔵
して構成したPLL−ICを示すブロック図である。こ
のPLL−ICは、図のように、増幅部AMP1/AM
P2とフリップフロップFF及び出力増幅部AMP3よ
りなる識別部、ロックしたクロック位相をデータ位相に
対して微調する移相器PS、クロック信号の出力増幅部
AMP4、位相比較器PDI/PDQ、周波数比較器F
D、位相比較器PDIと周波数比較器FDの出力信号を
切り替えるセレクタSEL、そのセレクタSELを切り
替える制御信号を発生する制御信号生成回路CONT、
ループフィルタLOOP及び電圧制御発振器VCOより
構成される。
FIG. 5 is a block diagram showing a PLL-IC having the VCO shown in FIG. 2 or 3 built therein. This PLL-IC has an amplifying unit AMP1 / AM as shown in the figure.
An identification unit including P2, a flip-flop FF and an output amplifier AMP3, a phase shifter PS for finely adjusting a locked clock phase with respect to a data phase, an output amplifier AMP4 for a clock signal, a phase comparator PDI / PDQ, and a frequency comparator F
D, a selector SEL for switching output signals of the phase comparator PDI and the frequency comparator FD, a control signal generation circuit CONT for generating a control signal for switching the selector SEL,
It comprises a loop filter LOOP and a voltage controlled oscillator VCO.

【0022】データ信号はデータ入力端子DINより入
力され、識別部中のフリップフロップFFにより波形整
形されてデータ出力端子DOUTに至る。データ信号
は、増幅部AMP1を経た後、分岐され位相比較器PD
IとPDQに入力される。位相比較器PDIには、VC
Oからある周波数のクロック信号C0が入力され、位相
比較器PDQには、位相比較器PDIに入力されたクロ
ック信号C0と90度の位相差をもつクロック信号C9
0が入力される。データ伝送速度とクロック周波数が異
なる場合には、位相比較器PDIとPDQの出力信号を
もとに周波数比較器FDが動作し、セレクタでは、制御
信号生成回路CONTの制御信号により、位相比較器P
DIと周波数比較器FDの出力信号を切り替える。制御
信号生成回路CONTに制御電圧しきい値調整端子VC
から電圧を入力することにより、信号切替えのしきい値
を制御することができる。移相器PSへの入力位相と出
力位相は位相量調整端子VPからの電圧により制御す
る。移相器PSの出力はフリップフロップFF及び出力
増幅部AMP4を介してクロック出力端子COUTに至
る。ここで説明したPLL−ICは周波数比較器FDを
用いる構成であるため、90度位相の異なる2つのクロ
ック信号が必要であり、本発明のVCOの構成により、
簡単に2つのクロック信号を生成できる。このVCOを
PLL−ICに内蔵することにより光伝送システムの一
層の低コスト化につながる。
The data signal is input from the data input terminal DIN, and the waveform is shaped by the flip-flop FF in the identification section, and reaches the data output terminal DOUT. The data signal is branched after passing through the amplifying unit AMP1.
Input to I and PDQ. The phase comparator PDI has VC
O, a clock signal C0 of a certain frequency is input to the phase comparator PDQ, and a clock signal C9 having a phase difference of 90 degrees from the clock signal C0 input to the phase comparator PDI.
0 is input. When the data transmission speed and the clock frequency are different, the frequency comparator FD operates based on the output signals of the phase comparators PDI and PDQ.
DI and the output signal of the frequency comparator FD are switched. A control voltage threshold adjustment terminal VC is connected to the control signal generation circuit CONT.
By inputting a voltage from, the threshold value for signal switching can be controlled. The input phase and the output phase to the phase shifter PS are controlled by the voltage from the phase adjustment terminal VP. The output of the phase shifter PS reaches the clock output terminal COUT via the flip-flop FF and the output amplifier AMP4. Since the PLL-IC described here has a configuration using the frequency comparator FD, two clock signals having phases different from each other by 90 degrees are required. According to the configuration of the VCO of the present invention,
Two clock signals can be easily generated. By incorporating this VCO in the PLL-IC, the cost of the optical transmission system can be further reduced.

【0023】図6は、リングオシレータ型電圧制御発振
器の特性図である。同図は、差動増幅部PBUFの電流
をNBUFよりも大きくした場合の図3のVCOの出力
波形を示している。出力端子2の電圧V(2)、出力端
子3の電圧V(3)は90度位相が異なっており、出力
バッファを通過後の端子RO2/RO3では、電圧V
(RO2)、V(RO3)に示すように、Peak−t
o−peakで約0.4V増幅されている。V(2)及
びV(3)の中心バイアスレベルは、−1.08Vであ
る。
FIG. 6 is a characteristic diagram of the ring oscillator type voltage controlled oscillator. This figure shows the output waveform of the VCO in FIG. 3 when the current of the differential amplifier PBUF is larger than NBUF. The voltage V (2) of the output terminal 2 and the voltage V (3) of the output terminal 3 are 90 degrees out of phase, and the voltage V (RO) at the terminals RO2 / RO3 after passing through the output buffer.
(RO2) and V (RO3), Peak-t
Approximately 0.4 V is amplified by o-peak. The center bias level of V (2) and V (3) is -1.08V.

【0024】図7は、リングオシレータ型電圧制御発振
器の他の特性図である。同図は、差動増幅部NBUFの
電流をPBUFよりも大きくした場合の図3のVCOの
出力波形を示している。電圧V(2)及びV(3)の中
心バイアスレベルは、図6の場合と同様、−1.08V
であり、帰還量によりレベルの変動が無いことを示して
いる。出力バッファ通過後の端子RO2/RO3では、
Peak−to−peakで0.4V近くまで増幅され
た波形が観測された。
FIG. 7 is another characteristic diagram of the ring oscillator type voltage controlled oscillator. This figure shows the output waveform of the VCO of FIG. 3 when the current of the differential amplifier NBUF is larger than that of PBUF. The center bias level of the voltages V (2) and V (3) is -1.08V as in the case of FIG.
This indicates that there is no level change due to the feedback amount. At the terminals RO2 / RO3 after passing through the output buffer,
A peak-to-peak amplified waveform up to about 0.4 V was observed.

【0025】出力クロック周波数は、図6の場合は8.
6GHz、図7の場合は10.9GHzであり、帰還量
制御バッファにより周波数が制御できていることがわか
る。出力電圧の振幅が図6と図7で異なるのは、差動増
幅部PBUF/NBUFに流す電流に起因するもので、
出力バッファの段数を増やすことで対応することが可能
である。
The output clock frequency is 8. in FIG.
The frequency is 6 GHz, and in the case of FIG. 7, it is 10.9 GHz, which indicates that the frequency can be controlled by the feedback amount control buffer. The difference between the amplitude of the output voltage in FIG. 6 and FIG. 7 is due to the current flowing through the differential amplifier PBUF / NBUF.
This can be dealt with by increasing the number of stages of the output buffer.

【0026】本発明によるバッファ回路を用いて電圧制
御発振器を構成することにより、電圧制御発振器の変調
感度がITU−T準拠の値となるように制御電圧範囲の
拡大を図ることが可能となる。更に、出力されるクロッ
ク信号の周波数の違いによる出力直流バイアスレベルを
一定に保ち、次段に接続されるバッファの入力レベルを
安定化させることが可能となる。
By configuring the voltage controlled oscillator using the buffer circuit according to the present invention, it is possible to expand the control voltage range so that the modulation sensitivity of the voltage controlled oscillator becomes a value conforming to ITU-T. Further, the output DC bias level due to the difference in the frequency of the output clock signal can be kept constant, and the input level of the buffer connected to the next stage can be stabilized.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、変調感度の制御可能な
電圧制御発振器を得ることができる。また、次段に接続
されるバッファの入力レベルを安定化させることのでき
る電圧制御発振器を得ることができる。
According to the present invention, a voltage-controlled oscillator capable of controlling the modulation sensitivity can be obtained. Further, it is possible to obtain a voltage-controlled oscillator that can stabilize the input level of the buffer connected to the next stage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る電圧制御発振器を構成するバッフ
ァ回路の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a buffer circuit constituting a voltage controlled oscillator according to the present invention.

【図2】バッファ回路を2段接続したリングオシレータ
型電圧制御発振器の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of a ring oscillator type voltage controlled oscillator in which two stages of buffer circuits are connected.

【図3】電圧制御発振器のクロック発振出力の振幅を増
大させる場合のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram in a case where the amplitude of a clock oscillation output of a voltage controlled oscillator is increased.

【図4】バッファ回路をトランジスタを用いて構成した
場合の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram in the case where a buffer circuit is formed using transistors.

【図5】電圧制御発振器を内蔵して構成したPLL−I
Cを示すブロック図である。
FIG. 5 shows a PLL-I having a built-in voltage-controlled oscillator.
It is a block diagram which shows C.

【図6】リングオシレータ型電圧制御発振器の特性図で
ある。
FIG. 6 is a characteristic diagram of a ring oscillator type voltage controlled oscillator.

【図7】リングオシレータ型電圧制御発振器の他の特性
図である。
FIG. 7 is another characteristic diagram of the ring oscillator type voltage controlled oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 入力端子 3、4 出力端子 5、6 帰還量制御端子 O1、O2 差動増幅部出力端子 BUF、PBUF、NBUF 差動増幅部 EF エミッタフォロワ CBUF 帰還量制御バッファ 1, 2 input terminal 3, 4 output terminal 5, 6 feedback amount control terminal O1, O2 differential amplifier output terminal BUF, PBUF, NBUF differential amplifier EF emitter follower CBUF feedback amount control buffer

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 帰還経路の帰還量を制御するよう構成し
た第1及び第2のバッファ回路を有し、第1のバッファ
回路の逆相出力端子を第2のバッファ回路の正相入力端
子に接続し、第1のバッファ回路の正相出力端子を第2
のバッファ回路の逆相入力端子に接続し、更に第2のバ
ッファ回路の逆相出力端子を第1のバッファ回路の逆相
入力端子に接続し、第2のバッファ回路の正相出力端子
を第1のバッファ回路の正相入力端子に接続したことを
特徴とする電圧制御発振器。
A first buffer circuit configured to control a feedback amount of a feedback path, wherein an opposite-phase output terminal of the first buffer circuit is connected to a positive-phase input terminal of the second buffer circuit; And the positive-phase output terminal of the first buffer circuit is connected to the second
Connected to the negative-phase input terminal of the second buffer circuit, the negative-phase output terminal of the second buffer circuit is connected to the negative-phase input terminal of the first buffer circuit, and the positive-phase output terminal of the second buffer circuit is connected to the negative-phase input terminal. A voltage-controlled oscillator connected to the positive-phase input terminal of one of the buffer circuits.
【請求項2】 前記帰還経路は、正帰還及び負帰還経路
からなり、前記正帰還及び負帰還経路の帰還量を制御す
るよう構成したことを特徴とする請求項1記載の電圧制
御発振器。
2. The voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein said feedback path comprises a positive feedback path and a negative feedback path, and is configured to control a feedback amount of said positive feedback path and said negative feedback path.
【請求項3】 前記帰還量は、電流量であることを特徴
とする請求項1又は2記載の電圧制御発振器。
3. The voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein the feedback amount is a current amount.
【請求項4】 第1及び第2のバッファ回路の少なくと
も一方の出力側に第3のバッファ回路を接続したことを
特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電圧制御
発振器。
4. The voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein a third buffer circuit is connected to at least one output side of the first and second buffer circuits.
【請求項5】 位相の異なる第1及び第2のクロック信
号を出力する変調感度が制御可能に構成された電圧制御
発振器と、データ信号と第1のクロック信号を入力する
第1の位相比較器と、データ信号と第2のクロック信号
を入力する第2の位相比較器と、第1及び第2の位相比
較器の出力信号をもとに動作する周波数比較器と、第1
の位相比較器と前記周波数比較器の出力信号を切り替え
て前記電圧制御発振器に出力するセレクタと、第1及び
第2のクロック信号を入力しロックしたクロック位相を
データ位相に対して調整する移相器とを備えたことを特
徴とする位相ロックループ集積回路。
5. A voltage controlled oscillator configured to control the modulation sensitivity for outputting first and second clock signals having different phases, and a first phase comparator for inputting a data signal and a first clock signal. A second phase comparator that inputs a data signal and a second clock signal, a frequency comparator that operates based on output signals of the first and second phase comparators,
A selector for switching the output signals of the phase comparator and the frequency comparator to output to the voltage controlled oscillator, and a phase shifter for inputting the first and second clock signals and adjusting the locked clock phase with respect to the data phase And a phase locked loop integrated circuit.
【請求項6】 データ信号を入力するデータ入力端子
と、データ信号を出力するデータ出力端子と、位相ロッ
クループの帯域を所定範囲に設定できるように構成した
電圧制御発振器の入力信号切替えのしきい値を調節する
しきい値調整端子と、前記電圧制御発振器の出力クロッ
クを入力する移相器の移相量を調整する移相量調整端子
と、前記移相器の出力が伝達されるクロック出力端子と
を有することを特徴とする位相ロックループ集積回路。
6. A data input terminal for inputting a data signal, a data output terminal for outputting a data signal, and a threshold for switching an input signal of a voltage controlled oscillator configured so that a band of a phase locked loop can be set within a predetermined range. A threshold adjustment terminal for adjusting a value, a phase shift amount adjustment terminal for adjusting a phase shift amount of a phase shifter for inputting an output clock of the voltage controlled oscillator, and a clock output to which an output of the phase shifter is transmitted. A phase-locked loop integrated circuit having a terminal.
【請求項7】 前記電圧制御発振器が帰還量制御端子を
有することを特徴とする請求項6記載の位相ロックルー
プ集積回路。
7. The phase-locked loop integrated circuit according to claim 6, wherein said voltage controlled oscillator has a feedback amount control terminal.
【請求項8】 入力端子を接続した第1の差動増幅部
と、第1の差動増幅部の出力を入力とするエミッタフォ
ロワと、前記エミッタフォロワの出力端と第1の差動増
幅部の出力端の間に設けられた第2及び第3の差動増幅
部と、第2及び第3の差動増幅部を流れる電流を制御す
る第4の差動増幅部とを備えたことを特徴とするバッフ
ァ回路。
8. A first differential amplifier connected to an input terminal, an emitter follower receiving an output of the first differential amplifier as an input, an output terminal of the emitter follower and a first differential amplifier. And second and third differential amplifiers provided between the output terminals of the first and second amplifiers, and a fourth differential amplifier for controlling a current flowing through the second and third differential amplifiers. Characteristic buffer circuit.
【請求項9】 第4の差動増幅部は、第1及び第2のト
ランジスタを有し、第1及び第2のトランジスタの各ベ
ースを入力端子とし、各コレクタを出力端子とし、両エ
ミッタを共通接続し、前記共通接続したエミッタに電流
源を接続して構成されることを特徴とする請求項8記載
のバッファ回路。
9. The fourth differential amplifying unit has first and second transistors, each base of the first and second transistors as an input terminal, each collector as an output terminal, and both emitters as emitters. 9. The buffer circuit according to claim 8, wherein the buffer circuit is connected to a common source, and a current source is connected to the common connected emitter.
【請求項10】 第4の差動増幅部は、第1及び第2の
トランジスタを有し、第1及び第2のトランジスタの各
ベースを入力端子とし、各コレクタを出力端子とし、両
エミッタをそれぞれ抵抗を介して接続し、前記両抵抗間
に電流源を接続して構成されることを特徴とする請求項
8記載のバッファ回路。
10. The fourth differential amplifying section has first and second transistors, each base of the first and second transistors as an input terminal, each collector as an output terminal, and both emitters as emitters. 9. The buffer circuit according to claim 8, wherein each of the buffers is connected via a resistor, and a current source is connected between the two resistors.
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