JP2001217695A - 多相発振器 - Google Patents

多相発振器

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JP2001217695A
JP2001217695A JP2000028957A JP2000028957A JP2001217695A JP 2001217695 A JP2001217695 A JP 2001217695A JP 2000028957 A JP2000028957 A JP 2000028957A JP 2000028957 A JP2000028957 A JP 2000028957A JP 2001217695 A JP2001217695 A JP 2001217695A
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JP
Japan
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fet
terminal
differential
voltage
signal
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JP2000028957A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Sekimoto
康彦 関本
Morihito Morishima
守人 森島
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でありながら高速で精密な多相ク
ロック信号を生成する多相発振器を実現する。 【解決手段】 差動増幅器10,20,30,40,5
0は、差動信号入力を反転増幅して次段の増幅器に供給
する。これにより、リングオシレータが形成される。比
較器17は、差動増幅器10の差動信号出力の極性に基
づいて比較結果を出力する。比較器19は、同様にして
180°位相の異なる比較結果を出力する。他の差動増
幅器20,30,40,50に対しても同様に一対づつ
の比較器が設けられ、各比較器の出力は10相の多相ク
ロック信号になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の書
込み装置等に用いて好適な多相発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のようにCD−R等の光ディスクに
書込まれる信号はEFM信号と呼ばれ、基本クロックの
周期Tに対して3T〜11T幅の“1”(ピットが形成
される期間)および“0”(ピットが形成されない期
間)の期間が交互に発生する。EFM信号は本来は完全
な方形波であるが、この方形波をそのままレーザパワー
の制御に用いると、記録密度、熱蓄積状況等の相違か
ら、ピットの長さが狂い、あるいはピットの形が歪む
等、種々の不具合が生ずる。
【0003】そこで、結果的に正常なピットが形成され
るように、この方形波に対して種々の波形変形処理が施
される。この処理をライトストラテジ処理と呼ぶ。ライ
トストラテジ処理においては、基本クロックの周期内の
随所でレーザパワーレベルが微細に制御されるから、基
本クロックに対して一定の位相づつ遅延した複数の信号
からなる多相クロックを制御タイミング信号として生成
する必要がある。このような、多相クロック信号を生成
するために、従来は、 (a)単純なリングオシレータの各タップを多相クロック
信号として使用する、 (b)ディレイラインに基本クロックを供給し、ディレイ
ラインのタップから多相クロック信号を取り出す、 (c)高速クロックを用いて完全同期タイミングで多相ク
ロック信号を生成する、等の技術が用いられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】光ディスク書込み装置
に対して高速化の要請は高いが、基本クロックの高速化
に伴って上記多相クロック信号の周波数はさらに高くす
る必要がある。しかし、上述した技術では、以下のよう
な理由により充分な精度で高速な多相クロック信号を得
ることは困難であった。まず、単純なリングオシレータ
を用いる場合に、何れかの相のクロック信号に対して1
80°位相が異なるクロック信号を生成するにはインバ
ータを使用する必要がある。しかし、クロック信号が高
速化されると、スルーレートの減少からその波形が正弦
波に近くなり、環境温度の変化によってしきい値が変動
すると、遅延量やデューティ比が変動するという問題が
ある。
【0005】また、ディレイラインによって多相クロッ
ク信号を生成する方法はデジタルプロセスで容易に実現
することが困難であり、部品点数が増大するという問題
がある。すなわち、ディレイラインは同期回路とのマッ
チングが難しく、長い周期での遅延量の制御も困難であ
る。さらに、ディレイラインを通過するデータの内容に
よってジッタが変動することが多く、正確な遅延コント
ロールが難しくなる。
【0006】また、高速クロックを用いる方法でパルス
幅を制御するには、その分解能に相当する周波数が必要
となり、所望とする高分解能を得るには、回路が複雑化
しコストも増大する。この発明は上述した事情に鑑みて
なされたものであり、簡単な構成でありながら高速で精
密な多相クロック信号を生成する多相発振器を提供する
ことを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明にあっては、下記構成を具備することを特徴とす
る。なお、括弧内は例示である。請求項1記載の構成に
あっては、複数段の差動増幅器をリング状に接続して成
り、前記各差動増幅器は、第1および第2の信号入力端
と、これら入力端間の電圧に応じて両者間の電圧が決定
される第1および第2の信号出力端とを有する、リング
オシレータと、前記各差動増幅器毎に設けられ、前記第
1および第2の信号出力端間の電圧の極性に応じた電圧
を出力する第1の比較器(17)と、前記各差動増幅器
毎に設けられ、前記第1および第2の信号出力端間の電
圧の極性に応じて、対応する前記第1の比較器とは逆極
性の電圧を出力する第2の比較器(19)とを有するこ
とを特徴とする。さらに、請求項2記載の構成にあって
は、請求項1記載の多相発振器において、前記各差動増
幅器は、各々第1〜第4のFET(1〜4)を有し、前
記第1のFETのゲート端は前記第1の信号入力端であ
り、前記第1のFETのドレイン端は電流入力端に接続
され、前記第1のFETのソース端は前記第1の信号出
力端であり、前記第2のFETのゲート端は該第2のF
ETのドレイン端に接続され、前記第2のFETのドレ
イン端は前記第1の信号出力端に接続され、前記第2の
FETのソース端は電流出力端に接続され、前記第3の
FETのゲート端は前記第2の信号入力端であり、前記
第3のFETのドレイン端は前記電流入力端に接続さ
れ、前記第3のFETのソース端は前記第2の信号出力
端であり、前記第4のFETのゲート端は前記第2のF
ETのゲート端に接続され、前記第4のFETのドレイ
ン端は前記第2の信号出力端に接続され、前記第4のF
ETのソース端は前記電流出力端に接続されていること
を特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態の多相
発振器の構成を図1を参照し説明する。図において5,
15,25,35,45,55はFETであり、各ドレ
イン端には所定の電源電圧が印加され、各ゲート端には
ループフィルタ62を介したPLL回路60の出力電圧
が印加される。これにより、各FET5,15,25,
35,45,55は、カレントミラー回路を構成してい
る。各カレントミラー回路の出力電流は、差動増幅器1
0,20,30,40,50に供給される。
【0009】ここで、各差動増幅器の構成は同一である
ため、差動増幅器10の構成について説明する。図にお
いて1〜4はFETであり、FET1,3のゲート端は
差動信号入力端になっている。FET1,3のドレイン
端は電流入力端として上記FET15のソース端に接続
されている。FET2,4のドレイン端は各々FET
1,3のソース端に接続され、両接続点が差動増幅器1
0の電流出力端になっている。FET2,4のゲート端
は共にFET2のドレイン端に接続され、FET2,4
のソース端は接地されている。
【0010】FET1のドレイン抵抗をrd、相互コン
ダクタンスをgm、ドレイン電流をID1、ゲート・ソー
ス間電圧をVGS1、ドレイン・ソース間電圧VDS1とする
と、下式(1)が成立する。 ID1=gm・VGS1+VDS1/rd ……(1)
【0011】各FET1〜4は同一のプロセスで形成さ
れているから、同一の相互コンダクタンスgmおよびド
レイン抵抗rdを有しているとすると、同様に下式(2)
〜(4)が成立する。なお、「ID2」等の末尾の数字は、
対応するFETの符号に一致する。 ID2=gm・VGS2+VDS2/rd ……(2) ID3=gm・VGS3+VDS3/rd ……(3) ID4=gm・VGS4+VDS4/rd ……(4)
【0012】ここで、ID1=ID2、ID3=ID4、VGS2
=VGS4であり、差動増幅器10における電圧降下をVX
とすると、VDS2=VX−VDS1、VDS4=VX−VDS3であ
るから、式(1)〜(4)より、下式(5),(6)が成立す
る。 ID1=gm・VGS1+VDS1/rd=gm・VGS2+(VX−VDS1)/rd ……(5) ID3=gm・VGS3+VDS3/rd=gm・VGS2+(VX−VDS3)/rd ……(6)
【0013】式(5)から式(6)を減算して整理すると、 出力差動電圧/入力差動電圧 =(VDS1−VDS3)/(VGS1−VGS3)=−gm・rd/2 ……(7) が得られる。
【0014】すなわち、差動信号入力端の極性が反転さ
れ、その振幅が「gm・rd/2」倍されて次段の差動増
幅器20内のFET21,FET23のゲート端に印加
される。従って、「gm・rd/2」が「1」を超えるよ
うにFETの製造プロセスを設定しておけば、最初の差
動信号入力端における電圧は、差動増幅器10,20,
30,40,50を介して、極性が反転され(5回反転
され)増幅されて元の差動信号入力端に帰還され、多相
発振器の発振条件が満たされることになる。
【0015】17,19は比較器であり、出力差動電圧
(VDS1−VDS3)の極性に応じて、比較結果を多相クロ
ック信号の各1相として出力する。但し、比較器17,
19は入力端の極性が逆になるように接続されているた
め、両者は180°位相が反転した信号になる。他の差
動増幅器20,30,40,50の出力差動電圧に対し
ても、同様の比較器27,29,37,39,47,4
9,57,59が接続されている。
【0016】ここで、FET5,15,25,35,4
5,55を流れる電流が大きくなるほど、多相発振器の
発振周波数は高くなる。これは、差動信号入力における
極性の変化に対して差動信号出力の応答が速くなるため
である。PLL回路60は、基本クロックCLKおよび
比較器17の出力信号の位相を比較し、その出力電圧を
調整することにより多相発振器の発振周波数が所定値に
なるようにロックする。
【0017】以上のようにして得られた多相クロック信
号の波形を図2に示す。本実施形態においては、一対の
比較器17,19によって180°反転したクロック信
号が生成されるから、インバータにおけるしきい値の変
動等の影響を受けることなく、正確なタイミングで多相
クロック信号を得ることができる。図示の例において
は、リングオシレータ発振周波数(500MHz)の1
0倍の分解能で様々なタイミング制御等を行うことがで
きた。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な構成でありながら高速で精密な多相クロック信号を
生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の多相発振器のブロック
図である。
【図2】 一実施形態の各部の波形図である。
【符号の説明】
1〜4,5,15,21,22,23,24,25,3
5,45,55……FET、10,20,30,40,
50……差動増幅器、17,19,27,29,37,
39,47,49,57,59……比較器、60……P
LL回路、62……ループフィルタ。
フロントページの続き Fターム(参考) 5J039 EE12 EE24 EE27 KK01 KK17 KK18 KK20 KK33 MM03 MM16 NN03 5J043 AA04 AA05 FF03 GG01 GG02 GG06 GG08 5J106 AA04 CC01 CC21 FF04 JJ01 KK02 KK39 PP01 QQ12 SS03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数段の差動増幅器をリング状に接続し
    て成り、前記各差動増幅器は、第1および第2の信号入
    力端と、これら入力端間の電圧に応じて両者間の電圧が
    決定される第1および第2の信号出力端とを有する、リ
    ングオシレータと、 前記各差動増幅器毎に設けられ、前記第1および第2の
    信号出力端間の電圧の極性に応じた電圧を出力する第1
    の比較器と、 前記各差動増幅器毎に設けられ、前記第1および第2の
    信号出力端間の電圧の極性に応じて、対応する前記第1
    の比較器とは逆極性の電圧を出力する第2の比較器とを
    有することを特徴とする多相発振器。
  2. 【請求項2】 前記各差動増幅器は、各々第1〜第4の
    FETを有し、 前記第1のFETのゲート端は前記第1の信号入力端で
    あり、 前記第1のFETのドレイン端は電流入力端に接続さ
    れ、 前記第1のFETのソース端は前記第1の信号出力端で
    あり、 前記第2のFETのゲート端は該第2のFETのドレイ
    ン端に接続され、 前記第2のFETのドレイン端は前記第1の信号出力端
    に接続され、 前記第2のFETのソース端は電流出力端に接続され、 前記第3のFETのゲート端は前記第2の信号入力端で
    あり、 前記第3のFETのドレイン端は前記電流入力端に接続
    され、 前記第3のFETのソース端は前記第2の信号出力端で
    あり、 前記第4のFETのゲート端は前記第2のFETのゲー
    ト端に接続され、 前記第4のFETのドレイン端は前記第2の信号出力端
    に接続され、 前記第4のFETのソース端は前記電流出力端に接続さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の多相発振器。
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