JP2001119297A - チャージポンプ回路及びそれを用いたpll周波数シンセサイザ回路 - Google Patents
チャージポンプ回路及びそれを用いたpll周波数シンセサイザ回路Info
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- JP2001119297A JP2001119297A JP29730499A JP29730499A JP2001119297A JP 2001119297 A JP2001119297 A JP 2001119297A JP 29730499 A JP29730499 A JP 29730499A JP 29730499 A JP29730499 A JP 29730499A JP 2001119297 A JP2001119297 A JP 2001119297A
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較周波数毎にチャージポンプ回路の終端電
圧が所望の電位から大きくずれることを防止し、その結
果、スプリアス成分が抑えられ、かつ、制御電圧のダイ
ナミックレンジの範囲において、ほぼ同等のスプリアス
特性を得ることが可能なコンパクトなチャージポンプ回
路及びこれを用いたコンパクトなPLL周波数シンセサ
イザ回路を提供すること 【解決手段】 チャージポンプ回路1の各定電流源回路
3、7に並列に可変抵抗器2、6を設け、可変抵抗器
2、6の電気抵抗を電圧制御発振器27に入力する制御
電圧に基づいて変更する。
圧が所望の電位から大きくずれることを防止し、その結
果、スプリアス成分が抑えられ、かつ、制御電圧のダイ
ナミックレンジの範囲において、ほぼ同等のスプリアス
特性を得ることが可能なコンパクトなチャージポンプ回
路及びこれを用いたコンパクトなPLL周波数シンセサ
イザ回路を提供すること 【解決手段】 チャージポンプ回路1の各定電流源回路
3、7に並列に可変抵抗器2、6を設け、可変抵抗器
2、6の電気抵抗を電圧制御発振器27に入力する制御
電圧に基づいて変更する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、コード
レス電話等の通信機器で利用されるPLL周波数シンセ
サイザ回路に関し、特に、チャージポンプ回路に関す
る。
レス電話等の通信機器で利用されるPLL周波数シンセ
サイザ回路に関し、特に、チャージポンプ回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話、コードレス電話等の普
及に伴い、上記通信機器で利用されるPLL(Phase lo
cked loop)周波数シンセサイザ回路に対し、リファレ
ンスリーク等のスプリアス成分を抑えると同時に電圧制
御発振器における制御電圧のダイナミックレンジの範囲
において同等のスプリアス特性を得ることが求められて
いる。PLL周波数シンセサイザ回路とは、ある基準周
波数から複数の所望する出力周波数を作り出すシステム
であるが、そのスプリアス特性には、チャージポンプ回
路の構成が大きく関係しており、種々の工夫がなされて
いる。以下に従来技術について具体的に説明する。
及に伴い、上記通信機器で利用されるPLL(Phase lo
cked loop)周波数シンセサイザ回路に対し、リファレ
ンスリーク等のスプリアス成分を抑えると同時に電圧制
御発振器における制御電圧のダイナミックレンジの範囲
において同等のスプリアス特性を得ることが求められて
いる。PLL周波数シンセサイザ回路とは、ある基準周
波数から複数の所望する出力周波数を作り出すシステム
であるが、そのスプリアス特性には、チャージポンプ回
路の構成が大きく関係しており、種々の工夫がなされて
いる。以下に従来技術について具体的に説明する。
【0003】図5に位相比較器15とチャージポンプ回
路16の一般的な構成を示し、図6は上記位相比較器1
5の回路図、図7は上記位相比較器15の動作を示す波
形図である。図5において、位相比較器15は図6に示
す一般的な回路構成をとり、チャージポンプ回路16は
定電流源回路17、20と、PMOSトランジスタ18
と、NMOSトランジスタ19とで構成されている。
路16の一般的な構成を示し、図6は上記位相比較器1
5の回路図、図7は上記位相比較器15の動作を示す波
形図である。図5において、位相比較器15は図6に示
す一般的な回路構成をとり、チャージポンプ回路16は
定電流源回路17、20と、PMOSトランジスタ18
と、NMOSトランジスタ19とで構成されている。
【0004】上記チャージポンプ回路16は、図8のブ
ロック図に示すような全体構成を有するPLL回路のチ
ャージポンプ回路16である。PLL回路は、基準信号
が基準分周器25で分周されたリファレンス信号fr
と、電圧制御発振器27の出力信号foが比較分周器2
8で分周された信号fpとを、位相比較器15において
位相を比較して、比較結果(位相の進み、遅れ)に基づ
いてPDU(Phase Ditector Up)信号,又はPDD(Phas
e Ditector Down)信号をチャージポンプ回路16に出力
する。チャージポンプ回路16ではその位相差に比例し
た電流量をソースまたはシンク(ポンプ動作)し、それ
をローパスフィルタ26からなる積分手段によって積分
して、直流電圧Vtに変換し、その制御電圧Vtにより
電圧制御発振器27にフィードバックをかける。
ロック図に示すような全体構成を有するPLL回路のチ
ャージポンプ回路16である。PLL回路は、基準信号
が基準分周器25で分周されたリファレンス信号fr
と、電圧制御発振器27の出力信号foが比較分周器2
8で分周された信号fpとを、位相比較器15において
位相を比較して、比較結果(位相の進み、遅れ)に基づ
いてPDU(Phase Ditector Up)信号,又はPDD(Phas
e Ditector Down)信号をチャージポンプ回路16に出力
する。チャージポンプ回路16ではその位相差に比例し
た電流量をソースまたはシンク(ポンプ動作)し、それ
をローパスフィルタ26からなる積分手段によって積分
して、直流電圧Vtに変換し、その制御電圧Vtにより
電圧制御発振器27にフィードバックをかける。
【0005】図6は、位相比較器15の一般的な構成を
示している。Dフリップフロップ21は電源VddをD
入力端子、分周されたリファレンス信号frをクロック
入力端子にそれぞれ入力し、Dフリップフロップ22も
電源VddをD入力端子、分周された信号fpをクロッ
ク入力端子に入力する。そして、Dフリップフロップ2
1のQ出力とDフリップフロップ22のQ出力がAND
回路23に入力され、該AND回路23の出力が前記し
た2つのDフリップフロップ21、22のリセット入力
端子に入力される。
示している。Dフリップフロップ21は電源VddをD
入力端子、分周されたリファレンス信号frをクロック
入力端子にそれぞれ入力し、Dフリップフロップ22も
電源VddをD入力端子、分周された信号fpをクロッ
ク入力端子に入力する。そして、Dフリップフロップ2
1のQ出力とDフリップフロップ22のQ出力がAND
回路23に入力され、該AND回路23の出力が前記し
た2つのDフリップフロップ21、22のリセット入力
端子に入力される。
【0006】上記のような、図6の構成をとる位相比較
器15では、AND回路23の遅延とDフリップフロッ
プ夫々のリセットがかかる時間があるため、図7に示す
通り、比較毎に時間tの幅だけ信号PDUと信号PDD
が同時にアクティブ状態となる。ここでアクティブ状態
とは、信号PDUであれば、チャージポンプ回路16に
おけるPMOSトランジスタ18がオンする「Low」
の状態であり、信号PDDであれば、チャージポンプ回
路16におけるNMOSトランジスタ19がオンする
「High」の状態である。そのため、信号PDUと信
号PDDが同時にオンすることは、チャージポンプ回路
16におけるPMOSトランジスタ18とNMOSトラ
ンジスタ19が時間tの期間同時にオンすることを意味
する。
器15では、AND回路23の遅延とDフリップフロッ
プ夫々のリセットがかかる時間があるため、図7に示す
通り、比較毎に時間tの幅だけ信号PDUと信号PDD
が同時にアクティブ状態となる。ここでアクティブ状態
とは、信号PDUであれば、チャージポンプ回路16に
おけるPMOSトランジスタ18がオンする「Low」
の状態であり、信号PDDであれば、チャージポンプ回
路16におけるNMOSトランジスタ19がオンする
「High」の状態である。そのため、信号PDUと信
号PDDが同時にオンすることは、チャージポンプ回路
16におけるPMOSトランジスタ18とNMOSトラ
ンジスタ19が時間tの期間同時にオンすることを意味
する。
【0007】上記図7に示す時間tの期間、PMOSト
ランジスタ18とNMOSトランジスタ19が同時にオ
ンすることを防止するため、図示はしないが種々の工夫
がなされている。しかしながら、上記防止手段によれ
ば、信号frと信号fpの位相が非常に近くなった場合
に信号PDUと信号PDDが出力されなくなる、いわゆ
る不感帯が存在することになりPLL周波数シンセサイ
ザとしての特性が非常に悪くなってしまう。以下、図6
に示す一般的な位相比較器15を使用した際のチャージ
ポンプ回路16を例に説明する。
ランジスタ18とNMOSトランジスタ19が同時にオ
ンすることを防止するため、図示はしないが種々の工夫
がなされている。しかしながら、上記防止手段によれ
ば、信号frと信号fpの位相が非常に近くなった場合
に信号PDUと信号PDDが出力されなくなる、いわゆ
る不感帯が存在することになりPLL周波数シンセサイ
ザとしての特性が非常に悪くなってしまう。以下、図6
に示す一般的な位相比較器15を使用した際のチャージ
ポンプ回路16を例に説明する。
【0008】図5に示すPMOSトランジスタ18のオ
ン抵抗値をRp、NMOSトランジスタ19のオン抵抗
値をRnとし、定電流源回路17、20の抵抗値をRt
とすると、これら2つのトランジスタ18、19が同時
にオンした場合の出力電圧Vt’ONは、Vt’ON=
(Rn+Rt)×Vdd/(Rn+Rp+2Rt)とな
る。
ン抵抗値をRp、NMOSトランジスタ19のオン抵抗
値をRnとし、定電流源回路17、20の抵抗値をRt
とすると、これら2つのトランジスタ18、19が同時
にオンした場合の出力電圧Vt’ONは、Vt’ON=
(Rn+Rt)×Vdd/(Rn+Rp+2Rt)とな
る。
【0009】PLLは、ロックする周波数によって電圧
制御発振器27の制御電圧Vtは変わるのだが、PLL
がロックしている状態では、制御電圧Vtはほとんど変
化しないはずである。ところが、比較毎にチャージポン
プ回路16の出力電圧Vt’が、(Rn+Rt)×Vd
d/(Rn+Rp+2Rt)に変化するため、Vt−
{(Rn+Rt)×Vdd/(Rn+Rp+2Rt)}
の補正を比較周波数毎に行うことになる。この現象がス
プリアス周波数成分となり、Vt−{(Rn+Rt)×
Vdd/(Rn+Rp+2Rt)}の絶対値が大きいと
スプリアス特性も悪くなる。
制御発振器27の制御電圧Vtは変わるのだが、PLL
がロックしている状態では、制御電圧Vtはほとんど変
化しないはずである。ところが、比較毎にチャージポン
プ回路16の出力電圧Vt’が、(Rn+Rt)×Vd
d/(Rn+Rp+2Rt)に変化するため、Vt−
{(Rn+Rt)×Vdd/(Rn+Rp+2Rt)}
の補正を比較周波数毎に行うことになる。この現象がス
プリアス周波数成分となり、Vt−{(Rn+Rt)×
Vdd/(Rn+Rp+2Rt)}の絶対値が大きいと
スプリアス特性も悪くなる。
【0010】また、ロックする周波数により、電圧制御
発振器27の制御電圧Vtが変化するため、Vt−
{(Rn+Rt)×Vdd/(Rn+Rp+2Rt)}
の値が変わり、その結果、スプリアス特性も異なるとい
う問題も生じる。
発振器27の制御電圧Vtが変化するため、Vt−
{(Rn+Rt)×Vdd/(Rn+Rp+2Rt)}
の値が変わり、その結果、スプリアス特性も異なるとい
う問題も生じる。
【0011】次に、上記問題点についての対策を行った
従来技術を具体的に説明する。例えば、特開平11−8
8161号公報に示されているPLL周波数シンセサイ
ザ回路が該等し、図9〜図11に従って説明する。図9
に一般的な位相比較器15と上記従来技術に基づき構成
されたチャージポンプ回路31を示す。T1はインバー
タ、TNA1〜TNAkは2入力NAND回路、TA1
〜TAkは2入力AND回路、Tp1〜TpkはPMO
Sトランジスタ、及びTn1〜TnkはNMOSトラン
ジスタである。
従来技術を具体的に説明する。例えば、特開平11−8
8161号公報に示されているPLL周波数シンセサイ
ザ回路が該等し、図9〜図11に従って説明する。図9
に一般的な位相比較器15と上記従来技術に基づき構成
されたチャージポンプ回路31を示す。T1はインバー
タ、TNA1〜TNAkは2入力NAND回路、TA1
〜TAkは2入力AND回路、Tp1〜TpkはPMO
Sトランジスタ、及びTn1〜TnkはNMOSトラン
ジスタである。
【0012】PMOSトランジスタTp1〜Tpkのソ
ースは、電源Vddに接続され、ドレインは、共通に接
続される。さらに該トランジスタTp1〜Tpkのそれ
ぞれのゲートは、夫々、2入力NAND回路TNA1〜
TNAkの出力端子に接続され、ON/OFF制御が行
われる。
ースは、電源Vddに接続され、ドレインは、共通に接
続される。さらに該トランジスタTp1〜Tpkのそれ
ぞれのゲートは、夫々、2入力NAND回路TNA1〜
TNAkの出力端子に接続され、ON/OFF制御が行
われる。
【0013】2入力NAND回路TNA1〜TNAkの
一方の入力端子は、位相比較器15の出力PDUを反転
させた出力(T1出力)と接続され、もう一方の入力端
子には、夫々コンパレータ32(図10)の反転出力S
1B〜SkBに接続される。
一方の入力端子は、位相比較器15の出力PDUを反転
させた出力(T1出力)と接続され、もう一方の入力端
子には、夫々コンパレータ32(図10)の反転出力S
1B〜SkBに接続される。
【0014】NMOSトランジスタTn1〜Tnkのソ
ースは接地GNDに接続され、ドレインは共通に接続さ
れる。さらに該トランジスタTn1〜Tnkのゲート
は、夫々、2入力AND回路TA1〜TAkの出力端子
に接続され、ON/OFF制御が行われる。2入力AN
D回路TA1〜TAkの一方の入力端子は、位相比較器
15の出力PDDと接続され、もう一方の入力端子は、
夫々コンパレータ32の出力S1〜Skに接続される。
ースは接地GNDに接続され、ドレインは共通に接続さ
れる。さらに該トランジスタTn1〜Tnkのゲート
は、夫々、2入力AND回路TA1〜TAkの出力端子
に接続され、ON/OFF制御が行われる。2入力AN
D回路TA1〜TAkの一方の入力端子は、位相比較器
15の出力PDDと接続され、もう一方の入力端子は、
夫々コンパレータ32の出力S1〜Skに接続される。
【0015】前記コンパレータの出力S1〜Skは、図
10に示すようなコンパレータ32の出力であり、ロー
パスフィルタ26後の電圧制御発振器27の制御電圧V
t信号と接続され、その制御電圧Vtによってコンパレ
ータ32の出力S1〜Skの状態を設定する。また、反
転出力S1B〜SkBは、上記コンパレータ32の出力
S1〜Skを反転させたものである。
10に示すようなコンパレータ32の出力であり、ロー
パスフィルタ26後の電圧制御発振器27の制御電圧V
t信号と接続され、その制御電圧Vtによってコンパレ
ータ32の出力S1〜Skの状態を設定する。また、反
転出力S1B〜SkBは、上記コンパレータ32の出力
S1〜Skを反転させたものである。
【0016】ここで例えば、k=4の場合を例に挙げて
説明する。PMOSトランジスタTp1〜Tpkのオン
抵抗値rpを夫々、1R,2R,3R,4Rとし、NM
OSトランジスタTn1〜Tnkのオン抵抗値rnを夫
々、1R,2R,3R,4Rとする。電圧制御発振器2
7の特性として、図11のように使用制御電圧Vtダイ
ナミックレンジが4Vdd/20〜16Vdd/20の
範囲でリニアに周波数が増加するものとする。また、上
記従来技術におけるコンパレータ32の特性を表1に示
す。ここで、Rnは、NMOSトランジスタTn1〜T
nkのオン抵抗値rnを全て加算したソース側全オン抵
抗値であり、Rpは、PMOSトランジスタTp1〜T
pkのオン抵抗値rpを全て加算したシンク側全オン抵
抗値である。
説明する。PMOSトランジスタTp1〜Tpkのオン
抵抗値rpを夫々、1R,2R,3R,4Rとし、NM
OSトランジスタTn1〜Tnkのオン抵抗値rnを夫
々、1R,2R,3R,4Rとする。電圧制御発振器2
7の特性として、図11のように使用制御電圧Vtダイ
ナミックレンジが4Vdd/20〜16Vdd/20の
範囲でリニアに周波数が増加するものとする。また、上
記従来技術におけるコンパレータ32の特性を表1に示
す。ここで、Rnは、NMOSトランジスタTn1〜T
nkのオン抵抗値rnを全て加算したソース側全オン抵
抗値であり、Rpは、PMOSトランジスタTp1〜T
pkのオン抵抗値rpを全て加算したシンク側全オン抵
抗値である。
【0017】
【表1】
【0018】制御電圧Vtに対してVdd/10単位で
出力電圧Vt’ONが得られるように、コンパレータ3
2の出力S1〜S4の状態を設定している。それによっ
て、制御電圧Vtと出力電圧Vt’ONの差は最大でも
Vdd/20に抑えることができ、使用制御電圧ダイミ
ナックレンジ内ではいずれの電圧においても同等のスプ
リアス成分を持つこととなる。
出力電圧Vt’ONが得られるように、コンパレータ3
2の出力S1〜S4の状態を設定している。それによっ
て、制御電圧Vtと出力電圧Vt’ONの差は最大でも
Vdd/20に抑えることができ、使用制御電圧ダイミ
ナックレンジ内ではいずれの電圧においても同等のスプ
リアス成分を持つこととなる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のチャージポンプ回路31は、電圧制御発振器27の
制御電圧Vtに応じてチャージポンプ回路内の複数のト
ランジスタを切替えることでオン抵抗を切り替えること
によりスプリアス成分を抑え、かつ、制御電圧のダイナ
ミックレンジの範囲において同等のスプリアス特性を得
ようとするものだが、制御電圧値チャージポンプ回路内
のトランジスタのオン抵抗を切り替える作用を持つコン
パレータ回路32の回路規模は非常に大きな面積を必要
とするという問題がある。なぜなら、該コンパレータ回
路32は、アナログ−デジタル変換器等で実現可能であ
ると思われるが、アナログ−デジタル変換器の回路構成
は単純とは言えず、当然、回路規模も大きいからであ
る。
術のチャージポンプ回路31は、電圧制御発振器27の
制御電圧Vtに応じてチャージポンプ回路内の複数のト
ランジスタを切替えることでオン抵抗を切り替えること
によりスプリアス成分を抑え、かつ、制御電圧のダイナ
ミックレンジの範囲において同等のスプリアス特性を得
ようとするものだが、制御電圧値チャージポンプ回路内
のトランジスタのオン抵抗を切り替える作用を持つコン
パレータ回路32の回路規模は非常に大きな面積を必要
とするという問題がある。なぜなら、該コンパレータ回
路32は、アナログ−デジタル変換器等で実現可能であ
ると思われるが、アナログ−デジタル変換器の回路構成
は単純とは言えず、当然、回路規模も大きいからであ
る。
【0020】本発明は、前記の問題点を解消するためな
されたものであって、比較周波数毎にチャージポンプ回
路の終端電圧が所望の電位から大きくずれることを防止
し、その結果、スプリアス成分が抑えられ、かつ、制御
電圧のダイナミックレンジの範囲において、ほぼ同等の
スプリアス特性を得ることが可能なコンパクトなチャー
ジポンプ回路及びこれを用いたコンパクトなPLL周波
数シンセサイザ回路を提供することを目的とする。
されたものであって、比較周波数毎にチャージポンプ回
路の終端電圧が所望の電位から大きくずれることを防止
し、その結果、スプリアス成分が抑えられ、かつ、制御
電圧のダイナミックレンジの範囲において、ほぼ同等の
スプリアス特性を得ることが可能なコンパクトなチャー
ジポンプ回路及びこれを用いたコンパクトなPLL周波
数シンセサイザ回路を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、次の構成を有する。本発明の第1の要旨
は、一端側が第1の電源電位に接続される第1の電流源
回路と、その第1の電源電位と所定電位差の第2の電源
電位に一端側が接続される第2の電流源回路と、出力端
子と第1の電流源回路の他端側との導通と出力端子と第
2の電流源回路の他端側との導通とを入力信号に基づい
て切り換え制御するスイッチング回路を備えたPLL周
波数シンセサイザ回路に用いるチャージポンプ回路にお
いて、第1の電流源回路に並列に第1の可変電気抵抗回
路と、第2の電流源回路に並列に第2の可変電気抵抗回
路とを設け、制御信号に応じて第1、第2の可変電気抵
抗回路の電気抵抗値を変化させることを特徴とするチャ
ージポンプ回路である。
達成するため、次の構成を有する。本発明の第1の要旨
は、一端側が第1の電源電位に接続される第1の電流源
回路と、その第1の電源電位と所定電位差の第2の電源
電位に一端側が接続される第2の電流源回路と、出力端
子と第1の電流源回路の他端側との導通と出力端子と第
2の電流源回路の他端側との導通とを入力信号に基づい
て切り換え制御するスイッチング回路を備えたPLL周
波数シンセサイザ回路に用いるチャージポンプ回路にお
いて、第1の電流源回路に並列に第1の可変電気抵抗回
路と、第2の電流源回路に並列に第2の可変電気抵抗回
路とを設け、制御信号に応じて第1、第2の可変電気抵
抗回路の電気抵抗値を変化させることを特徴とするチャ
ージポンプ回路である。
【0022】本発明の第2の要旨は、第1の可変電気抵
抗回路と第2の可変電気抵抗回路は、各々極性の異なる
トランジスタにより構成し、かつ制御信号は出力端子か
ら出力した電流を積分した制御電圧とし、その制御電圧
の値に応じてトランジスタのオン抵抗を可変とすること
を特徴とする要旨1に記載のチャージポンプ回路であ
る。
抗回路と第2の可変電気抵抗回路は、各々極性の異なる
トランジスタにより構成し、かつ制御信号は出力端子か
ら出力した電流を積分した制御電圧とし、その制御電圧
の値に応じてトランジスタのオン抵抗を可変とすること
を特徴とする要旨1に記載のチャージポンプ回路であ
る。
【0023】本発明の第3の要旨は、要旨1に記載のチ
ャージポンプ回路の出力側にローパスフィルタを介して
電圧制御発振器を備えたPLL周波数シンセサイザ回路
において、第1、第2の可変電気抵抗回路に入力される
制御信号は、電圧制御発振器に入力される制御電圧であ
ることを特徴とするPLL周波数シンセサイザ回路であ
る。
ャージポンプ回路の出力側にローパスフィルタを介して
電圧制御発振器を備えたPLL周波数シンセサイザ回路
において、第1、第2の可変電気抵抗回路に入力される
制御信号は、電圧制御発振器に入力される制御電圧であ
ることを特徴とするPLL周波数シンセサイザ回路であ
る。
【0024】本発明によれば、第1の電流源回路に並列
に第1の可変電気抵抗回路と、第2の電流源回路に並列
に第2の可変電気抵抗回路とを設け、第1、第2の可変
電気抵抗回路は制御信号に応じて電気抵抗値が変化する
チャージポンプ回路とすることで、第1の電流源回路か
らスイッチング回路までの合成抵抗と第2の電流源回路
からスイッチング回路までの合成抵抗を可変、調整する
ことができる。そして、かかる合成抵抗を可変、調節す
ることでチャージポンプ回路の終端電圧が所望の電位か
ら大きくずれることを防止し、スプリアス成分を抑える
ことができる。また、第1の可変電気抵抗回路と第2の
可変電気抵抗回路を各々極性の異なるトランジスタによ
り構成し、かつ制御信号は出力端子から出力した電流を
積分した制御電圧とし、その制御電圧の値に応じてトラ
ンジスタのオン抵抗を可変とすることにより、簡単かつ
小スペースに可変抵抗器を構成、フィードバック制御で
き、チャージポンプ回路のコンパクト化、可変電気抵抗
値の調整に寄与する。また、第1、第2の可変電気抵抗
回路に入力される制御信号を電圧制御発振器に入力され
る制御電圧とすることで、電圧制御発振器の制御電圧に
応じて可変抵抗器の抵抗値が変化し、比較周波数毎にチ
ャージポンプ回路の終端電圧が所望の電位から大きくず
れることを防止し、スプリアス成分が抑えられる。ま
た、電圧制御発振器の制御電圧のダイナミックレンジの
範囲において、ほぼ同等のスプリアス特性を得ることが
可能となる。
に第1の可変電気抵抗回路と、第2の電流源回路に並列
に第2の可変電気抵抗回路とを設け、第1、第2の可変
電気抵抗回路は制御信号に応じて電気抵抗値が変化する
チャージポンプ回路とすることで、第1の電流源回路か
らスイッチング回路までの合成抵抗と第2の電流源回路
からスイッチング回路までの合成抵抗を可変、調整する
ことができる。そして、かかる合成抵抗を可変、調節す
ることでチャージポンプ回路の終端電圧が所望の電位か
ら大きくずれることを防止し、スプリアス成分を抑える
ことができる。また、第1の可変電気抵抗回路と第2の
可変電気抵抗回路を各々極性の異なるトランジスタによ
り構成し、かつ制御信号は出力端子から出力した電流を
積分した制御電圧とし、その制御電圧の値に応じてトラ
ンジスタのオン抵抗を可変とすることにより、簡単かつ
小スペースに可変抵抗器を構成、フィードバック制御で
き、チャージポンプ回路のコンパクト化、可変電気抵抗
値の調整に寄与する。また、第1、第2の可変電気抵抗
回路に入力される制御信号を電圧制御発振器に入力され
る制御電圧とすることで、電圧制御発振器の制御電圧に
応じて可変抵抗器の抵抗値が変化し、比較周波数毎にチ
ャージポンプ回路の終端電圧が所望の電位から大きくず
れることを防止し、スプリアス成分が抑えられる。ま
た、電圧制御発振器の制御電圧のダイナミックレンジの
範囲において、ほぼ同等のスプリアス特性を得ることが
可能となる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係
るチャージポンプ回路1の等価回路であり、図2はチャ
ージポンプ回路1の回路図であり、図3はNMOSトラ
ンジスタの可変抵抗としての特性の一例を示す図であ
り、図4はPMOSトランジスタ11の可変抵抗として
の特性の一例を示す図である。尚、本実施形態では前記
従来技術と相違する部分を中心に説明し、同一構成には
同一符号を付すとともに説明を省略する。
施形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係
るチャージポンプ回路1の等価回路であり、図2はチャ
ージポンプ回路1の回路図であり、図3はNMOSトラ
ンジスタの可変抵抗としての特性の一例を示す図であ
り、図4はPMOSトランジスタ11の可変抵抗として
の特性の一例を示す図である。尚、本実施形態では前記
従来技術と相違する部分を中心に説明し、同一構成には
同一符号を付すとともに説明を省略する。
【0026】図1において、位相比較器15から出力さ
れた信号PDU又は信号PDDを入力とするチャージポ
ンプ回路1は、ローパスフィルタ26から出力され、電
圧制御発振器27の制御電圧である信号Vtを入力とす
る可変電気抵抗2、6と、ソース及びシンク時の電流量
を一定に保持する定電流源回路3、7と、スイッチング
部材(素子)4、5とで構成され、該スイッチング素子
4、5の一方の端子同士が接続され、外部のローパスフ
ィルタ26へと繋がれている。ここで、上記チャージポ
ンプ回路1は前述したように、図8のような全体構成を
有するPLL回路のチャージポンプ16として用いられ
るものである。
れた信号PDU又は信号PDDを入力とするチャージポ
ンプ回路1は、ローパスフィルタ26から出力され、電
圧制御発振器27の制御電圧である信号Vtを入力とす
る可変電気抵抗2、6と、ソース及びシンク時の電流量
を一定に保持する定電流源回路3、7と、スイッチング
部材(素子)4、5とで構成され、該スイッチング素子
4、5の一方の端子同士が接続され、外部のローパスフ
ィルタ26へと繋がれている。ここで、上記チャージポ
ンプ回路1は前述したように、図8のような全体構成を
有するPLL回路のチャージポンプ16として用いられ
るものである。
【0027】次に、図1のチャージポンプ回路1を具体
的にトランジスタで表した等価回路を図2に示す。図2
においてチャージポンプ回路1aは、信号PDU、信号
PDD、及び制御信号Vtを入力として、可変電気抵抗
として機能するNMOSトランジスタ2a、PMOSト
ランジスタ6aと、定電流源回路3、7と、スイッチン
グ素子として機能するPMOSトランジスタ4a及びN
MOSトランジスタ5aとで概略構成されている。
的にトランジスタで表した等価回路を図2に示す。図2
においてチャージポンプ回路1aは、信号PDU、信号
PDD、及び制御信号Vtを入力として、可変電気抵抗
として機能するNMOSトランジスタ2a、PMOSト
ランジスタ6aと、定電流源回路3、7と、スイッチン
グ素子として機能するPMOSトランジスタ4a及びN
MOSトランジスタ5aとで概略構成されている。
【0028】可変電気抵抗として機能するNMOSトラ
ンジスタ2aは、ソース端子が電源Vddに接続され、
ドレイン端子が定電流源回路3及びPMOSトランジス
タ4aのソース端子に接続されている。前記定電流源回
路3の他端子は、電源Vddに接続されている。また、
可変電気抵抗として機能するPMOSトランジスタ6a
は、ソース端子が接地GNDに接続され、ドレイン端子
が定電流源回路7及びNMOSトランジスタ5aのソー
ス端子に接続されている。前記定電流源回路7の他端子
は、接地GNDに接続されている。
ンジスタ2aは、ソース端子が電源Vddに接続され、
ドレイン端子が定電流源回路3及びPMOSトランジス
タ4aのソース端子に接続されている。前記定電流源回
路3の他端子は、電源Vddに接続されている。また、
可変電気抵抗として機能するPMOSトランジスタ6a
は、ソース端子が接地GNDに接続され、ドレイン端子
が定電流源回路7及びNMOSトランジスタ5aのソー
ス端子に接続されている。前記定電流源回路7の他端子
は、接地GNDに接続されている。
【0029】スイッチング素子として機能するPMOS
トランジスタ4aとNMOSトランジスタ5aは、両ド
レイン端子同士が接続されており、該ドレイン端子は出
力信号Vt’として外部のローパスフィルタ26(図8
参照)に繋がり、電荷を供給/充電(ソース電流を流
す)または、流入/放電(シンク電流を流す)するため
のスイッチング動作を行う。
トランジスタ4aとNMOSトランジスタ5aは、両ド
レイン端子同士が接続されており、該ドレイン端子は出
力信号Vt’として外部のローパスフィルタ26(図8
参照)に繋がり、電荷を供給/充電(ソース電流を流
す)または、流入/放電(シンク電流を流す)するため
のスイッチング動作を行う。
【0030】図3、4にゲート電圧により電気抵抗値が
変わる可変抵抗としてのNMOSトランジスタ2a及び
PMOSトランジスタ6aの特性を示し、以下に該可変
電気抵抗器2a、6aを使った場合の動作を説明する。
図3に示すように、NMOSトランジスタ2aは、その
ゲート電圧が4Vdd/20のときのオン抵抗が20R
で、8Vdd/20のときのオン抵抗が14Rで、16
Vdd/20のときのオン抵抗が2Rとする。また、図
4に示すようにPMOSトランジスタ6aは、そのゲー
ト電圧が4Vdd/20のときにはオン抵抗が2Rで、
8Vdd/20のときにはオン抵抗が8Rで、16Vd
d/20のときにはオン抵抗が20Rとする。
変わる可変抵抗としてのNMOSトランジスタ2a及び
PMOSトランジスタ6aの特性を示し、以下に該可変
電気抵抗器2a、6aを使った場合の動作を説明する。
図3に示すように、NMOSトランジスタ2aは、その
ゲート電圧が4Vdd/20のときのオン抵抗が20R
で、8Vdd/20のときのオン抵抗が14Rで、16
Vdd/20のときのオン抵抗が2Rとする。また、図
4に示すようにPMOSトランジスタ6aは、そのゲー
ト電圧が4Vdd/20のときにはオン抵抗が2Rで、
8Vdd/20のときにはオン抵抗が8Rで、16Vd
d/20のときにはオン抵抗が20Rとする。
【0031】また、定電流源回路3、7のオン抵抗をm
R(mは定数)、PMOSトランジスタ4aとNMOS
トランジスタ5aの各オン抵抗をRとする。
R(mは定数)、PMOSトランジスタ4aとNMOS
トランジスタ5aの各オン抵抗をRとする。
【0032】以上の条件において、Vt=4Vdd/2
0の時には、ソース側AR1の全オン抵抗Rsoは(2
1m+20)R/(20+m)となり、シンク側AR2
の全オン抵抗Rsiは(3m+2)・R/(2+m)と
なる。ここで、m=10とすると、Rso=230R/
30,Rsi=32R/12となる。従って、PMOS
トランジスタ4aとNMOSトランジスタ5aが同時に
オンした場合の出力電圧Vt’ONは、Vt’ON=R
si・Vdd/(Rso+Rsi)=8Vdd/31と
なる。
0の時には、ソース側AR1の全オン抵抗Rsoは(2
1m+20)R/(20+m)となり、シンク側AR2
の全オン抵抗Rsiは(3m+2)・R/(2+m)と
なる。ここで、m=10とすると、Rso=230R/
30,Rsi=32R/12となる。従って、PMOS
トランジスタ4aとNMOSトランジスタ5aが同時に
オンした場合の出力電圧Vt’ONは、Vt’ON=R
si・Vdd/(Rso+Rsi)=8Vdd/31と
なる。
【0033】また、Vt=8Vdd/20の時には、ソ
ース側AR1の全オン抵抗Rsoは(15m+14)・
R/(14+m)となり、シンク側AR2の全オン抵抗
Rsiは、(9m+8)・R/(8+m)となる。従っ
て、m=10であれば、Rso=164R/24,Rs
i=98R/18であるから、出力電圧Vt’ONは、
Vt’ON=Rsi・Vdd/(Rso+Rsi)=9
8Vdd/221となる。同様に計算すると、Vt=4
Vdd/20〜16Vdd/20の範囲で、出力電圧V
t’ONは表2のようになる。
ース側AR1の全オン抵抗Rsoは(15m+14)・
R/(14+m)となり、シンク側AR2の全オン抵抗
Rsiは、(9m+8)・R/(8+m)となる。従っ
て、m=10であれば、Rso=164R/24,Rs
i=98R/18であるから、出力電圧Vt’ONは、
Vt’ON=Rsi・Vdd/(Rso+Rsi)=9
8Vdd/221となる。同様に計算すると、Vt=4
Vdd/20〜16Vdd/20の範囲で、出力電圧V
t’ONは表2のようになる。
【0034】
【表2】
【0035】上記のように、信号VtがVdd/20単
位で変化した場合、VtとVt’ONとの差は、最大で
も0.1Vdd以下に抑えることができる。この値は、
従来技術の場合のVdd/20=0.05Vddと比べ
ると大きな値であるが、│Vt−Vt’ON│は0.1
Vdd以下であれば、その差によって出現するスプリア
ス成分を十分に抑えることが可能であり、また、電圧制
御発振器27の制御電圧のダイナミックレンジにおいて
ほぼ同等のスプリアス特性を得ることができると考えら
れる。
位で変化した場合、VtとVt’ONとの差は、最大で
も0.1Vdd以下に抑えることができる。この値は、
従来技術の場合のVdd/20=0.05Vddと比べ
ると大きな値であるが、│Vt−Vt’ON│は0.1
Vdd以下であれば、その差によって出現するスプリア
ス成分を十分に抑えることが可能であり、また、電圧制
御発振器27の制御電圧のダイナミックレンジにおいて
ほぼ同等のスプリアス特性を得ることができると考えら
れる。
【0036】なお、上述した実施の形態においては、定
電流源回路3、7のオン抵抗値を10Rとしたが、この
値を大きくすることにより│Vt−Vt’ON│をさら
に小さくできる。また、可変電気抵抗器としてMOSト
ランジスタを利用したが、同等の可変電気抵抗特性を持
つものであれば、これに限定するものではない。
電流源回路3、7のオン抵抗値を10Rとしたが、この
値を大きくすることにより│Vt−Vt’ON│をさら
に小さくできる。また、可変電気抵抗器としてMOSト
ランジスタを利用したが、同等の可変電気抵抗特性を持
つものであれば、これに限定するものではない。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
定電流源回路と並列に可変抵抗器を付加するコンパクト
な構成により、例えば電圧制御発振器の制御電圧に応じ
て可変抵抗器の抵抗値を調整し、結果としてスプリアス
成分が抑えられ、また、電圧制御発振器の制御電圧のダ
イナミックレンジの範囲においてほぼ同等のスプリアス
特性を得ることが可能となった。
定電流源回路と並列に可変抵抗器を付加するコンパクト
な構成により、例えば電圧制御発振器の制御電圧に応じ
て可変抵抗器の抵抗値を調整し、結果としてスプリアス
成分が抑えられ、また、電圧制御発振器の制御電圧のダ
イナミックレンジの範囲においてほぼ同等のスプリアス
特性を得ることが可能となった。
【図1】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路の
説明図である。
説明図である。
【図2】図1に示すチャージポンプ回路の等価回路図で
ある。
ある。
【図3】NMOSトランジスタのゲート電圧に対するO
N抵抗の可変電気抵抗特性の説明図である。
N抵抗の可変電気抵抗特性の説明図である。
【図4】PMOSトランジスタのゲート電圧に対するO
N抵抗の可変電気抵抗特性の説明図である。
N抵抗の可変電気抵抗特性の説明図である。
【図5】従来のチャージポンプ回路の説明図である。
【図6】従来の位相比較器の回路説明図である。
【図7】位相比較器の入出力信号のタイムチャートであ
る。
る。
【図8】従来のPLL回路の概略ブロック図である。
【図9】従来のチャージポンプ回路の説明図である。
【図10】従来のチャージポンプ回路に用いるコンパレ
ータ回路の説明図である。
ータ回路の説明図である。
【図11】電圧制御発振器による入力電圧Vtと出力周
波数foとの特性の説明図である。
波数foとの特性の説明図である。
1、1a チャージポンプ回路 2、6 可変抵抗 3、7 定電流源回路 4、5 スイッチング素子 2a NMOSトランジスタ 4a PMOSトランジスタ 5a NMOSトランジスタ 6a PMOSトランジスタ AR1 ソース側 AR2 シンク側 Vdd 電源 Vt 制御電圧 25 位相比較器 26 ローパスフィルタ 27 電圧制御発振器
Claims (3)
- 【請求項1】 一端側が第1の電源電位に接続される第
1の電流源回路と、前記第1の電源電位と所定電位差の
第2の電源電位に一端側が接続される第2の電流源回路
と、出力端子と前記第1の電流源回路の他端側との導通
と前記出力端子と前記第2の電流源回路の他端側との導
通とを入力信号に基づいて切り換え制御するスイッチン
グ回路を備えたPLL周波数シンセサイザ回路に用いる
チャージポンプ回路において、 前記第1の電流源回路に並列に第1の可変電気抵抗回路
と、 前記第2の電流源回路に並列に第2の可変電気抵抗回路
とを設け、 制御信号に応じて前記第1、第2の可変電気抵抗回路の
電気抵抗値を変化させることを特徴とするチャージポン
プ回路。 - 【請求項2】 前記第1の可変電気抵抗回路と第2の可
変電気抵抗回路は、各々極性の異なるトランジスタによ
り構成し、かつ前記制御信号は前記出力端子から出力し
た電流を積分した制御電圧とし、 該制御電圧の値に応じてトランジスタのオン抵抗を可変
とすることを特徴とする請求項1に記載のチャージポン
プ回路。 - 【請求項3】 請求項1に記載のチャージポンプ回路の
出力側にローパスフィルタを介して電圧制御発振器を備
えたPLL周波数シンセサイザ回路において、 前記第1、第2の可変電気抵抗回路に入力される制御信
号は、電圧制御発振器に入力される制御電圧であること
を特徴とするPLL周波数シンセサイザ回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29730499A JP2001119297A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | チャージポンプ回路及びそれを用いたpll周波数シンセサイザ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29730499A JP2001119297A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | チャージポンプ回路及びそれを用いたpll周波数シンセサイザ回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001119297A true JP2001119297A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=17844789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29730499A Pending JP2001119297A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | チャージポンプ回路及びそれを用いたpll周波数シンセサイザ回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001119297A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100779108B1 (ko) | 2006-08-22 | 2007-11-27 | 주식회사엘디티 | 발진 주파수 조절이 가능한 발진회로 |
WO2008065762A1 (fr) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Panasonic Corporation | Amplificateur opérationnel |
US7449928B2 (en) | 2006-01-12 | 2008-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
JPWO2008044350A1 (ja) * | 2006-10-12 | 2010-02-04 | パナソニック株式会社 | Pll回路 |
CN113315504A (zh) * | 2020-02-27 | 2021-08-27 | 成都纳能微电子有限公司 | Sst驱动结构 |
-
1999
- 1999-10-19 JP JP29730499A patent/JP2001119297A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7449928B2 (en) | 2006-01-12 | 2008-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
KR100779108B1 (ko) | 2006-08-22 | 2007-11-27 | 주식회사엘디티 | 발진 주파수 조절이 가능한 발진회로 |
JPWO2008044350A1 (ja) * | 2006-10-12 | 2010-02-04 | パナソニック株式会社 | Pll回路 |
JP4512642B2 (ja) * | 2006-10-12 | 2010-07-28 | パナソニック株式会社 | Pll回路 |
US7808326B2 (en) | 2006-10-12 | 2010-10-05 | Panasonic Corporation | PLL circuit |
WO2008065762A1 (fr) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Panasonic Corporation | Amplificateur opérationnel |
US7852158B2 (en) | 2006-11-30 | 2010-12-14 | Panasonic Corporation | Operational amplifier |
CN113315504A (zh) * | 2020-02-27 | 2021-08-27 | 成都纳能微电子有限公司 | Sst驱动结构 |
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