JP2004349831A - Oscillation circuit - Google Patents

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Kimiyoshi Mizoe
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Device Technology Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillation circuit with a simple configuration and low power consumption wherein a consumed current is small. <P>SOLUTION: The oscillation circuit is provided with: a capacitor Co for charging / discharging a current; a charge / discharge circuit 1 for controlling the current; a first comparator (COMP1) 2 for detecting a charging voltage across the capacitor Co with a first reference voltage Vref1; a second comparator (COMP2) 3 for detecting a charging voltage across the capacitor Co with a second reference voltage Vref2; and a bias current control circuit 4 for respectively receiving an output of the first comparator 2 and an output of the second comparator 3. The bias current control circuit 4 cuts off bias currents of the first and second comparators 2, 3 and alternately invalidates the comparators to control a charging / discharging period of the capacitor Co. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体集積回路などで構成され、基準クロック発生などに適用するときに低消費電力化が可能な発振回路に関し、特に、電源装置に用いる基本周波数を発生する発振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1には、簡単な構成で消費電力が小さく、かつ直線的な三角波形を発生し得る信号発生器の従来技術についての記載がある。
【0003】
図6は、従来の発振回路の構成を示す回路図であって、特許文献1において、図1として示されている。この発振回路は、増幅器12、カレントミラー14、第1比較器16、第2比較器18、RSフリップフロップ24、第1マルチプレクサ26、第2マルチプレクサ28、及び第3マルチプレクサ32を含んでいる。これらの回路コンポーネントにより、外部接続したコンデンサ22を直線的に充放電する手段が構成されている。コンデンサ22は、集積回路外部接続パッド36を介してこの回路の電流出力ノードに接続されている。これらの構成により、充放電電流の流れる向きを切り換え、この新たな電流路に放電電流を流すことによって回路の消費電力を低減できるとしている。
【0004】
この発振回路は、ワンショット動作モードとフリーラン動作モードがあるとしているが、ここでは連続発振であるフリーラン動作モードのみ説明する。
図7は、図6の発振回路のフリーラン動作モードにおける等価回路を示す回路図である。フリーラン動作モードにおける等価回路は、この図7に示すようにマルチプレクサを省略して、固定結線状態のものとしてあらわすことができる。また、増幅器12は、トランジスタQ1及びQ2のエミッタが結合された差動バイポーラ・トランジスタ対であり、バイアス電流が電流源34から供給される。増幅器12の入力電圧はQ1及びQ2のベースに供給され、トランジスタQ1及びQ2のコレクタから出力電流が出力される。コンデンサ22の放電電流はトランジスタQ1のコレクタに流れる。スーパー・ウィルソン型PNPカレントミラー14の電流入力端は、増幅器12の第2の電流出力端(トランジスタQ2のコレクタ)に接続され、電流出力端は、増幅器12の第1電流出力端(トランジスタQ1のコレクタ)に接続されている。カレントミラー14の出力電流は外部コンデンサ22の充電電流となる。
【0005】
第1の比較器16の正入力端(非反転入力)は増幅器12の第1電流出力端に接続され、比較器16の負入力端(反転入力)は回路ノード42の高レベル閾値電圧VHを受ける。第2比較器18の正入力端も増幅器12の第1電流出力端に接続され、負入力端は回路ノード38の低レベル閾値電圧VLを受ける。RSフリップフロップ24のリセット入力端Rは、第1比較器16の出力端に接続され、セット入力端Sは第2比較器18の出力端に接続され、RSフリップフロップ24の出力端Qは、増幅器12の第2電圧入力端(Q2のベース)に接続されている。増幅器12の第1電圧入力端には、基準電圧VREFのみが供給されている。RSフリップフロップ24のS入力端は、第2比較器18の出力のみを直接受ける。この発振回路のフリーラン出力VOUTは、RSフリップフロップ24の出力端Qから得られる。増幅器12、カレントミラー14、第1比較器16、第2比較器18、RSフリップフロップ24、及び外部コンデンサ22等、残りの回路とそれらの接続に関しては、図6の発振回路と同様である。
【0006】
図8は、フリーラン動作モードの等価回路の動作を説明するためのタイミング波形図である。図8では、第2比較器18の出力(RSフリップフロップ24のS入力)、第1比較器16の出力(RSフリップフロップ24のR入力)、コンデンサ22の電圧、及び発振回路のフリーラン出力(RSフリップフロップ24のQ出力)の波形を夫々示しており、これらの波形をそれぞれS、R、C、及びVOUTとして示している。フリーラン動作モードにおいて、外部コンデンサ22は、連続的に充電及び放電が繰り返される。
【0007】
以下の説明において、まずコンデンサ22の電圧CがVL及びVHの中央値であり、RSフリップフロップ24のQ出力VOUTが高レベルであると仮定する。トランジスタQ2のベースがトランジスタQ1のベースよりも高い電位となっているので、トランジスタQ2及びカレントミラー14を流れる電流に対応する電流がコンデンサ22を充電する。コンデンサ22の電圧が高レベル閾値VHに達すると、比較器16の出力電圧が高レベルとなり、RSフリップフロップ24がリセットされ、RSフリップフロップ24のQ出力が低レベルに変化する。この結果、増幅器12の電流の流れが切り換わり、トランジスタQ1を介して電流が流れるようになって、コンデンサ22の放電を開始する。コンデンサ22の電圧が低レベル閾値電圧VLに達すると、比較器18の出力が低レベルとなり、RSフリップフロップ24をセットして状態が切り換わる。こうしてRSフリップフロップ24のQ出力が高レベルとなると、再度電流がトランジスタQ2及びカレントミラー14を流れて、上述の充放電動作を連続的に繰り返す。
【0008】
以上のような特許文献1に示されている発振回路は、第1比較器16、第2比較器18、RSフリップフロップ24、増幅器12、及びカレントミラー14で構成される充放電回路と、コンデンサ22とからなる三角波発振回路の基本的な構成の1つである。この発振回路では、充放電時に常時、増幅器12の電流源34にバイアス電流が流れており、また、第1比較器16と第2比較器18を動作させているならば、さらに低消費電力化できる余地がある。
【0009】
別の従来技術を開示したものとして、特許文献2がある。
図9は、この特許文献2に記載された発振回路の基本構成を示す図である。第1と第2の基準電圧Vref1、Vref2を生成する電圧源101,102と、発振回路の出力電圧Voを比較する第1、第2のコンパレータ(COMP1、COMP2)103,104があり、コンパレータ103,104の出力を、ドライバ回路105の第1、第2の入力にそれぞれ接続し、ドライバ回路105の出力を充放電制御回路106の入力に接続して充放電制御回路106の出力、すなわち、発振回路の出力端子Voに接続したコンデンサCoの充放電の制御をして三角波出力をする発振回路があって、発振回路の出力Voと電源109からの第1の任意電圧V1を入力とする第1のバイアス制御回路107があり、その出力を第1のコンパレータ(COMP1)103のバイアス制御のために設けたバイアス制御電圧入力と接続し、発振回路の出力Voと電源110からの第2の任意電圧V2を入力とする第2のバイアス制御回路108があり、その出力を第2のコンパレータ(COMP2)104のバイアス制御のために設けたバイアス制御電圧入力と接続した発振回路である。
【0010】
この発振回路の動作をつぎに説明する。コンパレータ103,104とドライバ回路105、充放電制御回路106の部分については、コンデンサCoの放電時では、発振回路の出力Voと基準電圧Vref1をコンパレータ103で比較し、出力Voが基準電圧Vref1より低くなるとコンパレータ103はLowレベルからHighレベルに反転する。そうするとドライバ回路105の出力も反転して充放電制御回路106に充電信号を与え、充放電制御回路106はコンデンサCoを一定電流で充電させるように働く。コンデンサCoが充電され始め、出力Voが基準電圧Vref1より高くなるとコンパレータ103の出力はHighレベルからLowレベルに戻る。
【0011】
コンデンサCoの充電時では、発振回路の出力Voと基準電圧Vref2をコンパレータ104で比較し、出力Voが基準電圧Vref2より高くなるとコンパレータ104はLowレベルからHighレベルに反転する。そうするとドライバ回路105の出力も反転して充放電制御回路106に放電信号を与え、充放電制御回路106はコンデンサCoを一定電流で放電させるように働く。コンデンサCoが放電され始め、出力Voが基準電圧Vref2より低くなるとコンパレータ104の出力はHighレベルからLowレベルに戻る。
【0012】
コンデンサCoの充放電を繰り返すことにより、三角波が発振回路の出力Voから出力する。バイアス制御回路107,108の部分であるが、任意電圧V1は基準電圧Vref1より高く、任意電圧V2は基準電圧Vref2より低く、また、任意電圧V1は任意電圧V2より低く設定した場合、発振回路の出力Voが任意電圧V1より低いと第1のバイアス制御回路107が動作して、その出力が変化してコンパレータ103のバイアス制御入力の印加バイアス電圧が変化してコンパレータ103のバイアス電流が増加し、一方のコンパレータ104にはバイアス入力への印加バイアス電圧によって最小限のバイアス電流が流れる。そして、出力電圧Voが基準電圧Vref1になってコンパレータ103が反転動作するとき所望の遅延時間となるような最適なバイアス電流がタイミングよく流れる。
【0013】
発振回路の出力Voが任意電圧V2より高いと第2のバイアス制御回路108が動作して、その出力が変化してコンパレータ104のバイアス制御入力の印加バイアス電圧が変化してコンパレータ104のバイアス電流が増加し、一方のコンパレータ103にはバイアス入力への印加バイアス電圧によって最小限のバイアス電流が流れる。そして、出力電圧Voが基準電圧Vref2になってコンパレータ104が反転動作するとき所望の遅延時間となるような最適なバイアス電流がタイミングよく流れる。
【0014】
このように特許文献2に記載した発振回路は、コンパレータ103あるいはコンパレータ104の、いずれか反転動作するほうのバイアス電流を増加させ、反転動作しないほうのバイアス電流を少なくすることによって、発振回路の動作時の消費電流を減らすことができる。
【0015】
【特許文献1】
特開平06−196976号公報(第2頁〜第4頁、図1、図3、図5)
【特許文献2】
特開2002−217687号公報(第6頁〜第12頁、図1)
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献1のような従来の三角波発振回路では、コンパレータが2個必要となり、動作時の消費電流が大きく、低消費電力化するには回路的な工夫が必要になる。また、2個のコンパレータとRSフリップフロップ、コンデンサの充放電回路を要するために、回路の構成が大きくなりやすい。
【0017】
他方、上述した特許文献2の発振回路においては、ドライバ回路の具体的な実施の形態として、RSフリップフロップのようなロジック回路が必要になり、また、低消費電流化するためのバイアス制御回路には、差動回路を用いているために、その回路規模が大きくなるという課題が生じる。さらに、特許文献2のように低消費電力化のための回路的工夫をしたとしても、回路構成はさらに大きくなるという問題があった。
【0018】
この発明の目的は、より回路構成が簡単で消費電流が少ない低消費電力化した発振回路を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、コンデンサを充放電することにより三角波と矩形波を同時に出力可能な発振回路が提供される。この発振回路は、前記コンデンサを充放電する充放電回路と、前記コンデンサの充電電圧を検出する第1のコンパレータと、前記コンデンサの放電電圧を検出する第2のコンパレータと、前記第1のコンパレータの出力と前記第2のコンパレータの出力とをそれぞれ入力するとともに前記充放電回路と接続して、前記コンデンサの充放電を制御するバイアス電流制御回路とから構成される。
【0020】
この発振回路では、前記バイアス電流制御回路は、前記第1、及び第2のコンパレータのバイアス電流をカットし、それらを交互に無効化することにより、前記コンデンサの充放電期間を制御するようにしたので、低消費電力化が可能である。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、この発明の発振回路の基本的な構成を示すブロック図である。ここに示すように、電流を充放電するコンデンサCoは、その電流を制御する充放電回路1と、コンデンサCoの充電電圧を第1の基準電圧Vref1でもって検出する第1のコンパレータ(COMP1)2と、コンデンサCoの放電電圧を第2の基準電圧Vref2でもって検出する第2のコンパレータ(COMP2)3と、第1のコンパレータ2の出力と第2のコンパレータ3の出力をそれぞれ入力としているバイアス電流制御回路4とを具備する。バイアス電流制御回路4は、充放電回路1と接続され、コンデンサCoの充放電を制御する。また、バイアス電流制御回路4は、第1のコンパレータ2と接続されそのバイアス電流の制御を行うとともに、第2のコンパレータ3と接続されそのバイアス電流の制御を行うように構成している。ここで、第1の基準電圧Vref1は、入力端子5から第1のコンパレータ2の反転入力端に供給され、第2の基準電圧Vref2は、入力端子6から第2のコンパレータ3の反転入力端に供給されている。また、出力端子7の出力電圧Vpulseは矩形波であり、出力端子8の出力電圧Vtriは三角波である。
【0022】
つぎに、図1に示す発振回路の作用について説明する。
ここでは、入力端子5に供給される第1の基準電圧Vref1を、入力端子6に供給される第2の基準電圧Vref2より高く設定し、第1のコンパレータ(COMP1)2を充電電圧の検出のために利用し、第2のコンパレータ(COMP2)3を放電電圧の検出のために利用することとする。
【0023】
コンデンサCoの充電時での第1、第2のコンパレータ2,3の動作については、出力端子8への充放電回路1の出力電圧Vtriが第1の基準電圧Vref1より低いので、出力端子7に生じる第1のコンパレータ2の出力電圧VpulseはLow状態(接地電位)となる。その後、コンデンサCoが充放電回路1により充電されて、充放電回路1の出力電圧Vtriが第1の基準電圧Vref1を超えると、第1のコンパレータ2の出力電圧VpulseはHigh状態(電源電位)に変化する。
【0024】
コンデンサCoの放電時での第1、第2のコンパレータ2,3の動作については、充放電回路1の出力電圧Vtriは第2の基準電圧Vref2より高いので、第2のコンパレータ3の出力電圧VpulseはHigh状態(電源電位)となるが、コンデンサCoが充放電回路1により放電され、充放電回路1の出力電圧Vtriが第2の基準電圧Vref2より下がると、第2のコンパレータ3の出力電圧VpulseはLow状態(接地電位)に変化する。
【0025】
コンデンサCoの充電期間では、第1、第2のコンパレータ2,3の出力電圧VpulseがLow状態(接地電位)であり、この電圧を受けてバイアス電流制御回路4によって第1のコンパレータ2に対してバイアス電流を供給して、一方の第2のコンパレータ3に対してバイアス電流供給を停止して、第1のコンパレータ2のみ動作させる。また、バイアス電流制御回路4により充放電回路1を充電制御状態にして、コンデンサCoに充電電流を供給する。
【0026】
コンデンサCoの放電期間では、第1、第2のコンパレータ2,3の出力電圧VpulseがHigh状態(電源電位)であり、この電圧を受けてバイアス電流制御回路4によって第2のコンパレータ3に対してバイアス電流を供給して、一方の第1のコンパレータ2に対してのバイアス電流供給を停止して、第2のコンパレータ3のみ動作させる。また、バイアス電流制御回路4により充放電回路1を放電制御状態にして、コンデンサCoより電流を引き抜く。
【0027】
以上の動作により、充放電回路1の充放電電流を定電流とした場合、充放電回路1から出力端子8に出力される出力電圧Vtriは、三角波となる。また、第1、第2のコンパレータ2,3から出力端子7に出力される出力電圧Vpulseは、矩形波となる。したがって、三角波と矩形波を同時に出力可能にした発振回路となる。
【0028】
図2は、実施の形態1に係る発振回路の具体的構成を示す回路図である。
出力段としての充放電回路1は、定電流源I3,I4と、PMOSトランジスタM11,M13,M15と、NMOSトランジスタM12,M14,M16とから構成され、充放電のコンデンサCoが充放電回路1の出力端子とグランド間に接続される。PMOSトランジスタM11とNMOSトランジスタM12のドレインどうしを接続し、その接続点の出力電圧Vtriを出力端子8に出力している。充電側において、PMOSトランジスタM11とPMOSトランジスタM13でカレントミラーを構成し、ダイオード接続しているPMOSトランジスタM13のドレインに、スイッチであるPMOSトランジスタM15のドレインと充電用の定電流源I3とを接続している。また、放電側において、NMOSトランジスタM12とNMOSトランジスタM14でカレントミラーを構成し、さらに、ダイオード接続しているNMOSトランジスタM14のドレインに、それぞれスイッチであるNMOSトランジスタM16のドレインと放電用の定電流源I4とを接続した構成となっている。
【0029】
第1のコンパレータ(COMP1)2は、NMOSトランジスタM21を定電流源とするとともに、差動入力端子をNMOSトランジスタM22とNMOSトランジスタM23の各ゲートとし、それぞれダイオード接続したPMOSトランジスタM24とPMOSトランジスタM25を差動入力負荷とする差動段と、PMOSトランジスタM24とカレントミラーになっているPMOSトランジスタM26と、PMOSトランジスタM25とカレントミラーになっているPMOSトランジスタM27と、カレントミラーであるNMOSトランジスタM28とNMOSトランジスタM29とを接続した出力段とによって構成されている。また、PMOSトランジスタM27とNMOSトランジスタM29のドレインどうしの接続点を出力端子7とする。さらに、NMOSトランジスタM22のゲートは、この第1のコンパレータ2の反転入力端子として、第1の基準電圧Vref1が供給される入力端子5に接続され、NMOSトランジスタM23のゲートは、この第1のコンパレータ2の非反転入力端子として、充放電回路1の出力電圧Vtriが供給される出力端子8に接続されている。
【0030】
第2のコンパレータ(COMP2)3は、PMOSトランジスタM31を定電流源とするとともに、差動入力端子をPMOSトランジスタM32とPMOSトランジスタM33の各ゲートとし、差動入力負荷をそれぞれダイオード接続したNMOSトランジスタM34とNMOSトランジスタM35とする差動段と、NMOSトランジスタM34とカレントミラーになっているNMOSトランジスタM36と、NMOSトランジスタM35とカレントミラーになっているNMOSトランジスタM37と、カレントミラーであるPMOSトランジスタM38とPMOSトランジスタM39とを接続した出力段とによって構成されている。また、NMOSトランジスタM37とPMOSトランジスタM39のドレインどうしの接続点は、出力端子7に接続されている。さらに、PMOSトランジスタM32のゲートは、この第2のコンパレータ3の反転入力端子として、第2の基準電圧Vref2が供給される入力端子6に接続され、PMOSトランジスタM33のゲートは、この第2のコンパレータ3の非反転入力端子として、充放電回路1の出力電圧Vtriが供給される出力端子8に接続されている。
【0031】
バイアス電流制御回路4は、第1、第2のコンパレータ(COMP1,COMP2)2,3の出力端子どうしを接続して、第1のインバータINV1の入力側に接続し、第1のインバータINV1の出力端子を第2のインバータINV2の入力側に接続して、第2のインバータINV2の出力端子はスイッチであるNMOSトランジスタM43のゲートと、同じくスイッチであるPMOSトランジスタM44のゲートに接続する。また、NMOSトランジスタM43のドレインは第1の定電流源I1に接続するとともに、ダイオード接続となっているNMOSトランジスタM41のドレインと接続し、PMOSトランジスタM44のドレインは第2の定電流源I2に接続するとともに、ダイオード接続となっているPMOSトランジスタM42のドレインと接続している。
【0032】
ここで、第1のインバータINV1の出力端子は、バイアス電流制御回路4の出力として充放電回路1の入力であるPMOSトランジスタM15のゲートとNMOSトランジスタM16のゲートにそれぞれ接続する。また、NMOSトランジスタM41のドレインは、第1のコンパレータ2での差動段の定電流源を構成するNMOSトランジスタM21のゲートと接続されている。また、PMOSトランジスタM42のドレインは、第2のコンパレータ3での差動段の定電流源を構成するPMOSトランジスタM31のゲートと接続されている。そして、NMOSトランジスタM21とNMOSトランジスタM41、PMOSトランジスタM31とPMOSトランジスタM42は、それぞれカレントミラーを構成する。
【0033】
なお、第1の電源電位は正電源VDDから供給されており、第2の電源電位はグランド(接地電位)としている。また、図1の場合と同様に、第1の基準電圧Vref1は第2の基準電圧Vref2より高く設定する。
【0034】
上述した構成の発振回路の動作について、つぎに説明する。
コンデンサCoの充電期間においては、充放電回路1の出力電圧Vtriは、第1の基準電圧Vref1より低いので、第1のコンパレータ(COMP1)2の出力電圧VpulseはLow状態(接地電位)となる。この状態において、バイアス電流制御回路4では、NMOSトランジスタM43はオフ、PMOSトランジスタM44はオンとなって、第1のコンパレータ2のNMOSトランジスタM21にバイアス電流を供給し、第2のコンパレータ3のPMOSトランジスタM31へのバイアス電流供給を停止する。
【0035】
ここで、第2のコンパレータ3のNMOSトランジスタM34とNMOSトランジスタM35では、それらのゲートとドレインに繋がっている全容量成分(ゲート容量、ドレインの接合容量、配線による浮遊容量など)が図2で破線により示す容量成分C1、C2として不可避となる。そのため、PMOSトランジスタM31がオフされると、NMOSトランジスタM34とNMOSトランジスタM35のオンオフは、これらの容量成分C1、C2に蓄積されている電荷で決まる電圧(=電荷/容量値)で制御される。そして、この電圧がNMOSトランジスタM34とNMOSトランジスタM35の閾値電圧以上であれば、それらはオンして蓄積されている電荷を放電する。また、電荷の放電にともなって、容量成分C1、C2の電圧が閾値電圧まで低下すると、それらはオフ状態となる。したがって、第2のコンパレータ3では、バイアス電流供給が停止すれば、PMOSトランジスタM31がオフして、NMOSトランジスタM34とNMOSトランジスタM35のドレイン側がオープンになり、NMOSトランジスタM34とNMOSトランジスタM35は、その直前までオン状態になっていても、ほとんど瞬間的にオフする。そして、NMOSトランジスタM34とNMOSトランジスタM35がオフすれば、NMOSトランジスタM36とNMOSトランジスタM37もオフする。NMOSトランジスタM36がオフすると、上述のNMOSトランジスタM34,M36と同様のメカニズムでPMOSトランジスタM38及びM39がオフし、NMOSトランジスタM37とPMOSトランジスタM39のドレインどうしの接続点がハイインピーダンスになる。
【0036】
このように、第1のコンパレータ2が動作して、第2のコンパレータ3の動作が停止するときには、第2のコンパレータ3の出力端子はハイインピーダンスとなっている。また、充放電回路1は、バイアス電流制御回路4の出力がHigh状態、すなわち正電源VDDレベルとなっているから、PMOSトランジスタM15はオフ、NMOSトランジスタM16はオンしてPMOSトランジスタM11より一定電流が流れ、コンデンサCoを定電流で充電して、出力端子8の電圧信号Vtriは上昇する。充放電回路1の出力電圧Vtriが第1の基準電圧Vref1を超えると、第1のコンパレータ2の出力電圧VpulseはHigh状態、すなわち正電源VDDレベルとなり、コンデンサCoの放電期間に移行する。
【0037】
コンデンサCoの放電期間においては、バイアス電流制御回路4では、PMOSトランジスタM44はオフ、NMOSトランジスタM43はオンとなって、第2のコンパレータ3のPMOSトランジスタM31にバイアス電流を供給して第2のコンパレータ3は動作し、第1のコンパレータ2のPMOSトランジスタM21へのバイアス電流供給を停止して第1のコンパレータ2は停止する。このとき、第1のコンパレータ2の出力端子はハイインピーダンスになり、充放電回路1の出力電圧Vtriが第2の基準電圧Vref2より高いので、第2のコンパレータ3の出力電圧がHigh状態となって、出力電圧VpulseがHigh状態、すなわち正電源VDDレベルを保つ。
【0038】
また、充放電回路1では、バイアス電流制御回路4の出力はLow状態(接地電位)であるから、NMOSトランジスタM16はオフ、PMOSトランジスタM15はオンして、NMOSトランジスタM12より一定の電流が流れ、コンデンサCoを定電流放電させて出力電圧Vtriは下降する。充放電回路1の出力電圧Vtriが第2の基準電圧Vref2を下回ると、第2のコンパレータ3の出力電圧VpulseはLow状態(接地電位)となり、コンデンサCoの充電期間に移行する。
【0039】
上述した発振回路では、このような充電期間と放電期間を繰り返すことにより、充放電回路1の出力端子8から三角波電圧Vtriを出力し、第1、第2のコンパレータ2,3の出力端子7からは、矩形波電圧Vpulseを出力する。
【0040】
以上に説明したように、実施の形態1の発振回路は、充放電回路1として、ドレインを充放電回路1の出力とする第1のPMOSトランジスタM11のゲートに、第2のPMOSトランジスタM13のゲートを接続し、第2のPMOSトランジスタM13のドレインに第2のPMOSトランジスタM13のゲートと充電用の定電流源I3とを接続し、第3のPMOSトランジスタM15のドレインと第2のPMOSトランジスタM13のドレインとを接続し、第3のPMOSトランジスタM15のゲートとバイアス電流制御回路4の出力とを接続し、第1、第2、及び第3のPMOSトランジスタM11,M13,M15のソースを第1の電源VDDと接続して、充電側回路を構成し、ドレインを充放電回路1の出力とする第1のNMOSトランジスタM12のゲートに、第2のNMOSトランジスタM14のゲートを接続し、第2のNMOSトランジスタM14のドレインに第2のNMOSトランジスタM14のゲートと放電用の定電流源I4を接続し、第3のNMOSトランジスタM16のドレインと第2のNMOSトランジスタM14のドレインとを接続し、第3のNMOSトランジスタM16のゲートとバイアス電流制御回路4の出力とを接続し、第1、第2、及び第3のNMOSトランジスタM12,M14,M16のソースを第2の電源GNDと接続して、放電側回路を構成したものであって、コンデンサCoの充電期間と放電期間で第1のコンパレータ2と第2のコンパレータ3のどちらかのみで基準電圧と比較している動作に着目して、充電期間では第1のコンパレータ2にのみバイアス電流を供給してコンパレータ動作させるとともに、第2のコンパレータ3のバイアス電流をカットしてその動作を停止している。また、放電期間では第2のコンパレータ3にのみバイアス電流を供給してコンパレータ動作させるとともに、第1のコンパレータ2のバイアス電流をカットしてその動作を停止している。
【0041】
したがって、どちらか一方のコンパレータ2、又は3のみを動作させることにより、従来技術で示した発振回路と比べて、半分程度の消費電流により発振動作を行わせることができ、低消費電力化が可能となる。
【0042】
特に、バイアス電流制御回路4は、第1のインバータINV1の入力に第1のコンパレータ2の出力と第2のコンパレータ3の出力を接続し、第1のインバータINV1の出力をバイアス電流制御回路4の出力とし、第2のインバータINV2の入力に第1のインバータINV1の出力を接続し、第2のインバータINV2の出力に第4のNMOSトランジスタM43のゲートと第4のPMOSトランジスタM44のゲートとを接続し、第4のNMOSトランジスタM43のドレインに第5のNMOSトランジスタM41のドレインとゲートを接続し、第5のNMOSトランジスタM41のドレインに第1の定電流源I1を接続し、第5のNMOSトランジスタM41のドレインを第1のコンパレータ2と接続して第1のコンパレータ2のバイアス電流を制御するとともに、第4のPMOSトランジスタM44のドレインに第5のPMOSトランジスタM42のドレインとゲートを接続し、第5のPMOSトランジスタM42のドレインに第2の定電流源I2を接続し、第5のPMOSトランジスタM42のドレインを第2のコンパレータ3と接続して第2のコンパレータ3のバイアス電流を制御するように構成したものであって、2個のインバータINV1,INV2とMOSトランジスタM41〜M44による2個のスイッチだけでバイアス電流制御回路4が構成されているから、特許文献2の発振回路と比べると回路構成を一層簡素化できる。また、バイアス電流制御回路4と第1、第2のコンパレータ2,3とにより充放電の制御信号を生成しているので、従来の発振回路のようなRSフリップフロップが必要なくなるなど、さらに簡素な回路構成となる。
【0043】
なお、電源投入直後に第1の電源VDD、又は第2の電源GNDにトラブルがあって、出力端子8における出力電圧Vtriが第1の基準電圧Vref1より高い場合でも、充放電回路1では放電動作が始まり、反対に出力電圧Vtriが第2の基準電圧Vref2より低い場合には、充電動作が始まる。
【0044】
(第2の実施の形態)
図3は、実施の形態2に係る発振回路の具体的構成を示す回路図である。
第1、第2のコンパレータ(COMP1、COMP2)2,3の構成は、図2の発振回路の場合と同様である。また、充放電回路1の構成は、出力段としてPMOSトランジスタM11とNMOSトランジスタM12のドレインどうしを接続し、その接続点の出力電圧Vtriを出力端子8に出力している。充電側において、PMOSトランジスタM11とPMOSトランジスタM13でカレントミラーを構成し、ダイオード接続しているPMOSトランジスタM13のドレインには、図2の充電用の定電流源I3に代えて、NMOSトランジスタM17のドレインを接続している。また、放電側において、NMOSトランジスタM12とNMOSトランジスタM14でカレントミラーを構成し、ダイオード接続しているNMOSトランジスタM14のドレインには、図2の放電用の定電流源I4に代えて、PMOSトランジスタM18のドレインを接続した構成としている。
【0045】
バイアス電流制御回路4は、第1、第2のコンパレータ(COMP1,COMP2)2,3の出力端子どうしを接続して、バッファBUFの入力側に接続し、バッファBUFの出力端子はスイッチであるNMOSトランジスタM43のゲートと、同じくスイッチであるPMOSトランジスタM44のゲートに接続する。また、NMOSトランジスタM43のドレインは第1の定電流源I1に接続するとともに、ダイオード接続となっているNMOSトランジスタM41のドレインと接続し、PMOSトランジスタM44のドレインは第2の定電流源I2に接続するとともに、ダイオード接続となっているPMOSトランジスタM42のドレインと接続している。NMOSトランジスタM41のドレインは、図2の回路と同様に、第1のコンパレータ2での差動段の定電流源を構成するNMOSトランジスタM21のゲートと接続されている。また、PMOSトランジスタM42のドレインは、第2のコンパレータ3での差動段の定電流源を構成するPMOSトランジスタM31のゲートと接続されている。また、NMOSトランジスタM41とPMOSトランジスタM42は、いずれのゲートともにバイアス電流制御回路4の出力端子として、充放電回路1の入力端子を構成するNMOSトランジスタM17のゲートと、PMOSトランジスタM18のゲートにそれぞれ接続されている。そして、NMOSトランジスタM41は、NMOSトランジスタM21、及びNMOSトランジスタM17とそれぞれカレントミラーを構成し、PMOSトランジスタM42もPMOSトランジスタM31、及びPMOSトランジスタM18とそれぞれカレントミラーを構成する。
【0046】
なお、第1の電源として正電源VDDを用いており、第2の電源はグランド(GND)としている。
上述した構成の発振回路の動作について、つぎに説明する。
【0047】
コンデンサCoの充電期間においては、第1のコンパレータ(COMP1)2の出力電圧VpulseがLow状態(接地電位)であり、これによりバイアス電流制御回路4のNMOSトランジスタM43はオフ、PMOSトランジスタM44はオンする。したがって、バイアス電流制御回路4から第1のコンパレータ2のNMOSトランジスタM21にバイアス電流を流すと同時に、充放電回路1のNMOSトランジスタM17に一定電流を流すことにより、PMOSトランジスタM11からの定電流でコンデンサCoを充電する。
【0048】
コンデンサCoの放電期間においては、第2のコンパレータ(COMP2)3の出力電圧VpulseがHigh状態(電源電位)であり、これによりバイアス電流制御回路4のPMOSトランジスタM44はオフ、NMOSトランジスタM43はオンする。したがって、バイアス電流制御回路4から第2のコンパレータ3のPMOSトランジスタM31にバイアス電流を流すと同時に、充放電回路1のPMOSトランジスタM18に一定電流を流すことにより、NMOSトランジスタM12で定電流を引き抜いてコンデンサCoを放電する。
【0049】
このような充電期間と放電期間を繰り返すことにより、上述した発振回路では充放電回路1の出力端子8から三角波電圧Vtriが出力し、第1、第2のコンパレータ2,3の出力端子7から矩形波電圧Vpulseが出力する。
【0050】
以上に説明したように、実施の形態2の発振回路は、充放電回路1として、ドレインを充放電回路1の出力とする第1のPMOSトランジスタM11のゲートに、第2のPMOSトランジスタM13のゲートを接続し、第2のPMOSトランジスタM13のドレインに第2のPMOSトランジスタM13のゲートと第6のNMOSトランジスタM17のドレインとを接続し、第6のNMOSトランジスタM17のゲートと第5のNMOSトランジスタM41のゲートとを接続し、第6のNMOSトランジスタM17のソースを第2の電源GNDに接続して、充電側回路を構成し、ドレインを充放電回路1の出力とする第1のNMOSトランジスタM12のゲートに、第2のNMOSトランジスタM14のゲートを接続し、第2のNMOSトランジスタM14のドレインに第2のNMOSトランジスタM14のゲートと第6のPMOSトランジスタM18のドレインとを接続し、第6のPMOSトランジスタM18のゲートと第5のPMOSトランジスタM42のゲートとを接続し、第6のPMOSトランジスタM18のソースを第1の電源VDDに接続して、放電側回路を構成したものであって、コンデンサCoの充電期間と放電期間で第1のコンパレータ2と第2のコンパレータ3のどちらかのみで基準電圧と比較している動作に着目して、充電期間では第1のコンパレータ2にのみバイアス電流を供給してコンパレータ動作させるとともに、第2のコンパレータ3のバイアス電流をカットしてその動作を停止している。また、放電期間では第2のコンパレータ3にのみバイアス電流を供給してコンパレータ動作させるとともに、第1のコンパレータ2のバイアス電流をカットしてその動作を停止している。
【0051】
このように、どちらか一方のコンパレータ2、又は3のみを動作させることにより、従来技術で示した発振回路と比べて、半分程度の消費電流により発振動作を行わせることができ、低消費電力化が可能となる。
【0052】
特に、バイアス電流制御回路4は、バッファBUFとMOSトランジスタM41〜M44による2個のスイッチだけで構成されているから、特許文献2の発振回路と比べると回路構成を一層簡素化できる。また、このバイアス電流制御回路4と第1、第2のコンパレータ2,3とにより充放電の制御信号を生成しているので、従来の発振回路のようなRSフリップフロップが必要なくなるなど、さらに簡素な回路構成となる。
【0053】
(第3の実施の形態)
図4は、別の発振回路の基本的な構成を示すブロック図である。ここに示すように、電流を充放電するコンデンサCoは、その電流を制御する充放電回路1と、コンデンサCoの充電電圧を第1の基準電圧Vref1でもって検出する第1のコンパレータ(COMP1)2と、コンデンサCoの放電電圧を第2の基準電圧Vref2でもって検出する第2のコンパレータ(COMP2)3と、第1のコンパレータ2の出力と第2のコンパレータ3の出力をそれぞれ入力としているバイアス電流制御回路4とを具備する。第1のコンパレータ2と第2のコンパレータ3は、それぞれ差動段2a,3aと出力段2b,3bとから構成されている。
【0054】
第1のコンパレータ2の差動段2aからの非反転出力と、第2のコンパレータ3の差動段3aからの非反転出力は、それぞれ充放電回路1の入力側に接続され、充放電回路1は、これらの差動段2a,3aの非反転出力によりコンデンサCoの充放電制御をする。バイアス電流制御回路4は、第1のコンパレータ2と接続されそのバイアス電流の制御を行うとともに、第2のコンパレータ3と接続されそのバイアス電流の制御を行うように構成している。ここで、第1の基準電圧Vref1は、入力端子5から第1のコンパレータ2の差動段2aの反転入力端に供給され、第2の基準電圧Vref2は、入力端子6から第2のコンパレータ3の差動段3aの反転入力端に供給されている。また、出力端子7の出力電圧Vpulseは矩形波であり、出力端子8の出力電圧Vtriは三角波である。
【0055】
つぎに、図4に示す発振回路の作用について説明する。
ここでは、入力端子5に供給される第1の基準電圧Vref1を、入力端子6に供給される第2の基準電圧Vref2より高く設定し、第1のコンパレータ(COMP1)2を充電電圧の検出のために利用し、第2のコンパレータ(COMP2)3を放電電圧の検出のために利用することとする。また、コンデンサCoを充放電する充放電回路1は、第1のコンパレータ2の差動段2aからの非反転出力と、第2のコンパレータ3の差動段3aからの非反転出力により制御される。
【0056】
コンデンサCoの充電時での第1、第2のコンパレータ2,3の動作については、出力端子8への充放電回路1の出力電圧Vtriが第1の基準電圧Vref1より低いので、出力端子7に生じる第1のコンパレータ2の出力電圧VpulseはLow状態(接地電位)となるが、コンデンサCoが充放電回路1により充電され、充放電回路1の出力電圧Vtriが第1の基準電圧Vref1を超えると、第1のコンパレータ2の出力電圧VpulseはHigh状態(電源電位)に変化する。
【0057】
コンデンサCoの放電時での第1、第2のコンパレータ2,3の動作については、充放電回路1の出力電圧Vtriは第2の基準電圧Vref2より高いので、第2のコンパレータ3の出力電圧VpulseはHigh状態(電源電位)となるが、コンデンサCoが充放電回路1により放電され、充放電回路1の出力電圧Vtriが第2の基準電圧Vref2より下がると、第2のコンパレータ3の出力電圧Vpu1seはLow状態(接地電位)に変化する。
【0058】
コンデンサCoの充電期間では、第1、第2のコンパレータ2,3の出力電圧VpulseがLow状態(接地電位)であり、この電圧を受けてバイアス電流制御回路4によって第1のコンパレータ2に対してバイアス電流を供給して、一方の第2のコンパレータ3に対してバイアス電流供給を停止して、第1のコンパレータ2のみ動作させる。そして、第1のコンパレータ2の差動段2aからの非反転出力により充放電回路1に対する制御信号が出力され、充放電回路1を充電制御状態にして、コンデンサCoに充電電流を供給する。
【0059】
コンデンサCoの放電期間では、第1、第2のコンパレータ2,3の出力電圧VpulseがHigh状態(電源電位)であり、この電圧を受けてバイアス電流制御回路4によって第2のコンパレータ3に対してバイアス電流を供給して、一方の第1のコンパレータ2に対してのバイアス電流供給を停止して、第2のコンパレータ3のみ動作させる。そして、第2のコンパレータ3の差動段3aからの非反転出力により充放電回路1に対する制御信号が出力され、充放電回路1は放電制御状態にして、コンデンサCoより電流を引き抜く。なお、充放電回路1の充放電電流を定電流とした場合、充放電回路1の出力電圧Vtriは三角波となる。
【0060】
以上の動作により、第1、第2のコンパレータ2,3の出力電圧Vpulseは矩形波となり、よって三角波と矩形波を同時に出力可能にした発振回路となる。
【0061】
図5は、実施の形態3に係る発振回路の具体的構成を示す回路図である。
充放電回路1は、ドレインどうしを接続したPMOSトランジスタM11とNMOSトランジスタM12で構成され、PMOSトランジスタM11とNMOSトランジスタM12の接続点の出力電圧Vtriを出力端子8に出力している。また、充放電のコンデンサCoが充放電回路1の出力端子8とグランド間に接続される。
【0062】
第1のコンパレータ(COMP1)2の差動段2aは、NMOSトランジスタM21を定電流源とするとともに、差動入力端子をNMOSトランジスタM22とNMOSトランジスタM23の各ゲートとし、それぞれダイオード接続したPMOSトランジスタM24とPMOSトランジスタM25を差動入力負荷とし、PMOSトランジスタM24のドレインをその非反転出力として充放電回路1に供給するものである。また、第1のコンパレータ2の出力段2bは、PMOSトランジスタM24とカレントミラーになっているPMOSトランジスタM26と、PMOSトランジスタM25とカレントミラーになっているPMOSトランジスタM27と、カレントミラー接続したNMOSトランジスタM28とNMOSトランジスタM29とから構成されている。PMOSトランジスタM27とNMOSトランジスタM29のドレインどうしの接続点は、出力端子7と接続されている。さらに、NMOSトランジスタM22のゲートは、反転入力端子として第1の基準電圧Vref1が供給される入力端子5に接続され、NMOSトランジスタM23のゲートは、この第1のコンパレータ2の非反転入力端子として、充放電回路1の出力電圧Vtriが供給される出力端子8と接続されている。
【0063】
差動段2aの非反転出力端子は、PMOSトランジスタM24のドレインにより構成され、充放電回路1のPMOSトランジスタM11のゲートに接続する。ここでは、充放電回路1のPMOSトランジスタM11と第1のコンパレータ2のPMOSトランジスタM24とは、カレントミラーの構成となる。
【0064】
第2のコンパレータ(COMP2)3の差動段3aは、PMOSトランジスタM31を定電流源とするとともに、差動入力端子をPMOSトランジスタM32とPMOSトランジスタM33の各ゲートとし、それぞれダイオード接続したNMOSトランジスタM34とNMOSトランジスタM35を差動入力負荷とし、NMOSトランジスタM34のドレインをその非反転出力として充放電回路1に供給するものである。また、第2のコンパレータ3の出力段3bは、NMOSトランジスタM34とカレントミラーになっているNMOSトランジスタM36と、NMOSトランジスタM35とカレントミラーになっているNMOSトランジスタM37と、カレントミラー接続したPMOSトランジスタM38とPMOSトランジスタM39とから構成されている。また、NMOSトランジスタM37とPMOSトランジスタM39のドレインどうしの接続点は、出力端子7に接続されている。さらに、PMOSトランジスタM32のゲートは、この差動段3aの反転入力端子として、第2の基準電圧Vref2が供給される入力端子6に接続され、PMOSトランジスタM33のゲートは、この差動段3aの非反転入力端子として、充放電回路1の出力電圧Vtriが供給される出力端子8に接続されている。
【0065】
差動段3aの非反転出力端子は、PMOSトランジスタM34のドレインにより構成され、充放電回路1のNMOSトランジスタM12のゲートに接続する。ここでは、充放電回路1のNMOSトランジスタM12と第2のコンパレータ3のNMOSトランジスタM34とは、カレントミラーの構成となる。
【0066】
バイアス電流制御回路4は、第1、第2のコンパレータ(COMP1,COMP2)2,3の出力端子どうしを接続して、バッファBUFの入力側に接続し、バッファBUFの出力端子はスイッチであるNMOSトランジスタM43のゲートと、同じくスイッチであるPMOSトランジスタM44のゲートに接続する。また、NMOSトランジスタM43のドレインは第1の定電流源I1に接続するとともに、ダイオード接続となっているNMOSトランジスタM41のドレインと接続し、PMOSトランジスタM44のドレインは第2の定電流源I2に接続するとともに、ダイオード接続となっているPMOSトランジスタM42のドレインと接続している。NMOSトランジスタM41のドレインは、第1のコンパレータ2の差動段2aにおいて定電流源を構成するNMOSトランジスタM21のゲートと接続されている。また、PMOSトランジスタM42のドレインは、第2のコンパレータ3の差動段3aにおいて定電流源を構成するPMOSトランジスタM31のゲートと接続されている。そして、NMOSトランジスタM41は、NMOSトランジスタM21とカレントミラーを構成し、PMOSトランジスタM42もPMOSトランジスタM31とカレントミラーを構成する。
【0067】
上述した構成の発振回路の動作について、つぎに説明する。
コンデンサCoの充電期間においては、充放電回路1の出力電圧Vtriは、第1の基準電圧Vref1より低いので、第1のコンパレータ(COMP1)2の出力電圧VpulseはLow状態(接地電位)となる。この状態において、バイアス電流制御回路4では、NMOSトランジスタM43はオフ、PMOSトランジスタM44はオンとなって、第1のコンパレータ2のNMOSトランジスタM21にバイアス電流を供給し、第2のコンパレータ3のPMOSトランジスタM31へのバイアス電流供給を停止する。
【0068】
したがって、第1のコンパレータ2は動作し、第2のコンパレータ3の動作は停止する。ここで、第2のコンパレータ3の出力端子はハイインピーダンスとなっている。また、充放電回路1では、第1のコンパレータ2のNMOSトランジスタM21にバイアス電流が流れて、PMOSトランジスタM24にも一定電流が流れるため、PMOSトランジスタM24の電流に比例した電流がPMOSトランジスタM11に流れる。これにより、コンデンサCoを定電流で充電して、出力端子8の電圧信号Vtriは上昇する。充放電回路1の出力電圧Vtriが第1の基準電圧Vref1を超えると、第1のコンパレータ2の出力電圧VpulseはHigh状態、すなわち正電源VDDレベルとなり、コンデンサCoの放電期間に移行する。
【0069】
このとき、第1のコンパレータ2では、NMOSトランジスタM21のバイアス電流はNMOSトランジスタM23にも流れて、PMOSトランジスタM24に流れる電流は減少して充放電回路1のPMOSトランジスタM11からの充電電流は減少する。
【0070】
コンデンサCoの放電期間においては、バイアス電流制御回路4では、PMOSトランジスタM44はオフ、NMOSトランジスタM43はオンとなって、第2のコンパレータ3のPMOSトランジスタM31にバイアス電流を供給して第2のコンパレータ3は動作し、第1のコンパレータ2のPMOSトランジスタM21へのバイアス電流をカットして第1のコンパレータ2は停止する。このとき、第1のコンパレータ2の出力端子はハイインピーダンスになり、充放電回路の出力電圧Vtriが第2の基準電圧Vref2より高いので、第2のコンパレータ3の出力電圧がHigh状態となって、出力電圧VpulseがHigh状態、すなわち正電源VDDレベルを保つ。
【0071】
また、充放電回路1では、第2のコンパレータ3のPMOSトランジスタM31のバイアス電流がNMOSトランジスタM34に流れるため、NMOSトランジスタM34に比例した電流がNMOSトランジスタM12に流れ、コンデンサCoを定電流放電させて出力電圧Vtriは下降する。充放電回路1の出力電圧Vtriが第2の基準電圧Vref2を下回ると、第2のコンパレータ3の出力電圧VpulseはLow状態(接地電位)となり、コンデンサCoの充電期間に移行する。
【0072】
このとき、第2のコンパレータ3では、PMOSトランジスタM31のバイアス電流はPMOSトランジスタM33にも流れて、NMOSトランジスタM34に流れる電流は減少して充放電回路1のNMOSトランジスタM12からの放電電流は減少する。
【0073】
このような充電期間と放電期間を繰り返すことにより、上述した発振回路では充放電回路1の出力端子8から三角波が出力し、第1、第2のコンパレータ2,3の出力端子7から矩形波電圧Vpulseが出力する。
【0074】
以上に説明したように、実施の形態3の発振回路は、充放電回路1として、ドレインを充放電回路1の出力とする第1のPMOSトランジスタM11があり、第1のPMOSトランジスタM11のソースを第1の電源VDDと接続して、充電側回路を構成し、ドレインを充放電回路1の出力とする第1のNMOSトランジスタM12があり、第1のNMOSトランジスタM12のソースを第2の電源GNDと接続して、放電側回路を構成したものであって、コンデンサCoの充電期間と放電期間で第1のコンパレータ2と第2のコンパレータ3のどちらかのみで基準電圧と比較している動作に着目して、充電期間では第1のコンパレータ2にのみバイアス電流を供給してコンパレータ動作させるとともに、第2のコンパレータ3のバイアス電流をカットしてその動作を停止している。また、放電期間では第2のコンパレータ3にのみバイアス電流を供給してコンパレータ動作させるとともに、第1のコンパレータ2のバイアス電流をカットしてその動作を停止している。
【0075】
したがって、どちらか一方のコンパレータ2、又は3のみを動作させることにより、従来技術で示した発振回路と比べて、半分程度の消費電流により発振動作を行わせることができ、低消費電力化が可能となる。
【0076】
特に、バイアス電流制御回路4は、バッファBUFとMOSトランジスタM41〜M44による2個のスイッチだけで構成されているから、特許文献2の発振回路と比べると回路構成を一層簡素化できる。また、このバイアス電流制御回路4と第1、第2のコンパレータ2,3とにより充放電の制御信号を生成しているので、従来の発振回路のようなRSフリップフロップが必要なくなるなど、さらに簡素な回路構成となる。
【0077】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の発振回路によれば、低消費電力化と回路の簡素化が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の発振回路の基本的な構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態1に係る発振回路の具体的構成を示す回路図である。
【図3】実施の形態2に係る発振回路の具体的構成を示す回路図である。
【図4】別の発振回路の基本的な構成を示すブロック図である。
【図5】実施の形態3に係る発振回路の具体的構成を示す回路図である。
【図6】従来の発振回路の構成を示す回路図である。
【図7】図6の発振回路のフリーラン動作モードにおける等価回路を示す回路図である。
【図8】フリーラン動作モードの等価回路の動作を説明するためのタイミング波形図である。
【図9】別の従来技術である発振回路の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
1 充放電回路
2 第1のコンパレータ(COMP1)
3 第2のコンパレータ(COMP2)
4 バイアス電流制御回路
5,6 入力端子
7,8 出力端子
VDD 第1の電源(正電源電圧)
Co コンデンサ
Vref1 第1の基準電圧
Vref2 第2の基準電圧
I1 第1の定電流源
I2 第2の定電流源
I3 充電用の定電流源
I4 放電用の定電流源
Vtri 充放電回路の出力電圧(三角波出力)
Vpulse 出力電圧(矩形波出力)
INV1 第1のインバータ
INV2 第2のインバータ
BUF バッファ
M11〜M17、M21〜M29、M31〜M39、M41〜M44 PMOSトランジスタ、又はNMOSトランジスタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an oscillating circuit configured by a semiconductor integrated circuit or the like and capable of reducing power consumption when applied to generation of a reference clock or the like, and particularly to an oscillating circuit that generates a fundamental frequency used in a power supply device.
[0002]
[Prior art]
Patent Literature 1 describes a conventional technique of a signal generator capable of generating a linear triangular waveform with a simple configuration and low power consumption.
[0003]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional oscillation circuit, which is shown in FIG. This oscillation circuit includes an amplifier 12, a current mirror 14, a first comparator 16, a second comparator 18, an RS flip-flop 24, a first multiplexer 26, a second multiplexer 28, and a third multiplexer 32. These circuit components constitute a means for linearly charging and discharging the externally connected capacitor 22. Capacitor 22 is connected to the current output node of this circuit via integrated circuit external connection pad 36. According to these configurations, the direction in which the charge / discharge current flows is switched, and the power consumption of the circuit can be reduced by flowing the discharge current through this new current path.
[0004]
Although this oscillation circuit has a one-shot operation mode and a free-run operation mode, only the free-run operation mode of continuous oscillation will be described here.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the oscillation circuit of FIG. 6 in a free-run operation mode. As shown in FIG. 7, the equivalent circuit in the free-run operation mode can be represented as a fixed connection state by omitting a multiplexer. The amplifier 12 is a differential bipolar transistor pair in which the emitters of the transistors Q1 and Q2 are coupled, and a bias current is supplied from a current source 34. The input voltage of the amplifier 12 is supplied to the bases of Q1 and Q2, and the output current is output from the collectors of the transistors Q1 and Q2. The discharge current of the capacitor 22 flows to the collector of the transistor Q1. The current input terminal of the super-Wilson type PNP current mirror 14 is connected to the second current output terminal of the amplifier 12 (collector of the transistor Q2), and the current output terminal is connected to the first current output terminal of the amplifier 12 (the transistor Q1). Collector). The output current of the current mirror 14 becomes the charging current of the external capacitor 22.
[0005]
The positive input terminal (non-inverting input) of the first comparator 16 is connected to the first current output terminal of the amplifier 12, and the negative input terminal (inverting input) of the comparator 16 receives the high-level threshold voltage VH of the circuit node 42. receive. The positive input of the second comparator 18 is also connected to the first current output of the amplifier 12, and the negative input receives the low level threshold voltage VL of the circuit node 38. The reset input terminal R of the RS flip-flop 24 is connected to the output terminal of the first comparator 16, the set input terminal S is connected to the output terminal of the second comparator 18, and the output terminal Q of the RS flip-flop 24 is It is connected to the second voltage input terminal of the amplifier 12 (the base of Q2). The first voltage input terminal of the amplifier 12 is supplied with only the reference voltage VREF. The S input terminal of the RS flip-flop 24 directly receives only the output of the second comparator 18. Free-run output V of this oscillation circuit OUT Is obtained from the output terminal Q of the RS flip-flop 24. The remaining circuits such as the amplifier 12, the current mirror 14, the first comparator 16, the second comparator 18, the RS flip-flop 24, and the external capacitor 22 and their connections are the same as those of the oscillation circuit of FIG.
[0006]
FIG. 8 is a timing waveform chart for explaining the operation of the equivalent circuit in the free-run operation mode. In FIG. 8, the output of the second comparator 18 (S input of the RS flip-flop 24), the output of the first comparator 16 (R input of the RS flip-flop 24), the voltage of the capacitor 22, and the free-run output of the oscillation circuit (Q output of the RS flip-flop 24), respectively, and these waveforms are represented by S, R, C, and V, respectively. OUT As shown. In the free-run operation mode, the external capacitor 22 is repeatedly charged and discharged continuously.
[0007]
In the following description, first, the voltage C of the capacitor 22 is the median of VL and VH, and the Q output V of the RS flip-flop 24 OUT Is at a high level. Since the base of the transistor Q2 has a higher potential than the base of the transistor Q1, the current corresponding to the current flowing through the transistor Q2 and the current mirror 14 charges the capacitor 22. When the voltage of the capacitor 22 reaches the high level threshold value VH, the output voltage of the comparator 16 becomes high level, the RS flip-flop 24 is reset, and the Q output of the RS flip-flop 24 changes to low level. As a result, the current flow of the amplifier 12 is switched, and the current flows through the transistor Q1, and the discharge of the capacitor 22 is started. When the voltage of the capacitor 22 reaches the low-level threshold voltage VL, the output of the comparator 18 becomes low, and the state is switched by setting the RS flip-flop 24. When the Q output of the RS flip-flop 24 becomes high in this way, current flows again through the transistor Q2 and the current mirror 14, and the above-described charge / discharge operation is continuously repeated.
[0008]
The oscillation circuit disclosed in Patent Literature 1 includes a charge / discharge circuit including a first comparator 16, a second comparator 18, an RS flip-flop 24, an amplifier 12, and a current mirror 14, and a capacitor. 22 is one of the basic configurations of the triangular wave oscillation circuit composed of S.22 and S.22. In this oscillation circuit, if a bias current always flows through the current source 34 of the amplifier 12 during charging and discharging, and if the first comparator 16 and the second comparator 18 are operated, further lower power consumption can be achieved. There is room to do it.
[0009]
Patent Document 2 discloses another conventional technique.
FIG. 9 is a diagram showing a basic configuration of the oscillation circuit described in Patent Document 2. There are voltage sources 101 and 102 for generating first and second reference voltages Vref1 and Vref2, and first and second comparators (COMP1 and COMP2) 103 and 104 for comparing the output voltage Vo of the oscillation circuit. , 104 are connected to first and second inputs of a driver circuit 105, respectively, and the output of the driver circuit 105 is connected to the input of a charge / discharge control circuit 106, so that the output of the charge / discharge control circuit 106, There is an oscillating circuit that controls charging and discharging of a capacitor Co connected to an output terminal Vo of the circuit and outputs a triangular wave, and receives an output Vo of the oscillating circuit and a first arbitrary voltage V1 from a power supply 109 as first inputs. Of the first comparator (COMP1) 103. The bias control circuit 107 is provided with a bias control voltage input provided for bias control of the first comparator (COMP1) 103. And a second bias control circuit 108 which receives the output Vo of the oscillation circuit and the second arbitrary voltage V2 from the power supply 110 as inputs, and uses the output to control the bias of the second comparator (COMP2) 104. Is an oscillation circuit connected to the bias control voltage input provided in.
[0010]
The operation of this oscillation circuit will now be described. For the comparators 103 and 104, the driver circuit 105, and the charge / discharge control circuit 106, when the capacitor Co is discharging, the output Vo of the oscillation circuit is compared with the reference voltage Vref1 by the comparator 103, and the output Vo is lower than the reference voltage Vref1. Then, the comparator 103 is inverted from the Low level to the High level. Then, the output of the driver circuit 105 is also inverted to supply a charge signal to the charge / discharge control circuit 106, and the charge / discharge control circuit 106 operates to charge the capacitor Co with a constant current. When the capacitor Co starts to be charged and the output Vo becomes higher than the reference voltage Vref1, the output of the comparator 103 returns from the high level to the low level.
[0011]
When the capacitor Co is charged, the output Vo of the oscillation circuit is compared with the reference voltage Vref2 by the comparator 104, and when the output Vo becomes higher than the reference voltage Vref2, the comparator 104 inverts from the low level to the high level. Then, the output of the driver circuit 105 is also inverted to give a discharge signal to the charge / discharge control circuit 106, and the charge / discharge control circuit 106 operates to discharge the capacitor Co with a constant current. When the capacitor Co starts to be discharged and the output Vo becomes lower than the reference voltage Vref2, the output of the comparator 104 returns from the high level to the low level.
[0012]
By repeating charging and discharging of the capacitor Co, a triangular wave is output from the output Vo of the oscillation circuit. In the bias control circuits 107 and 108, when the arbitrary voltage V1 is set higher than the reference voltage Vref1, the arbitrary voltage V2 is set lower than the reference voltage Vref2, and the arbitrary voltage V1 is set lower than the arbitrary voltage V2, When the output Vo is lower than the arbitrary voltage V1, the first bias control circuit 107 operates, its output changes, the applied bias voltage of the bias control input of the comparator 103 changes, and the bias current of the comparator 103 increases, A minimum bias current flows through one comparator 104 by a bias voltage applied to a bias input. Then, when the output voltage Vo becomes the reference voltage Vref1 and the comparator 103 performs the inverting operation, an optimal bias current that flows to a desired delay time flows with good timing.
[0013]
When the output Vo of the oscillation circuit is higher than the arbitrary voltage V2, the second bias control circuit 108 operates, the output changes, the applied bias voltage of the bias control input of the comparator 104 changes, and the bias current of the comparator 104 decreases. The minimum bias current flows to one comparator 103 due to the bias voltage applied to the bias input. Then, when the output voltage Vo becomes the reference voltage Vref2 and the comparator 104 performs the inverting operation, an optimal bias current flows with good timing so as to have a desired delay time.
[0014]
As described above, the oscillation circuit described in Patent Document 2 increases the bias current of the comparator 103 or the comparator 104 that performs the inversion operation, and decreases the bias current that does not perform the inversion operation, thereby reducing the operation of the oscillation circuit. Current consumption can be reduced.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-06-1996976 (Pages 2 to 4, FIGS. 1, 3 and 5)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-217687 (pages 6 to 12, FIG. 1)
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional triangular wave oscillation circuit as disclosed in Patent Document 1 requires two comparators, consumes a large amount of current during operation, and requires circuit contrivance to reduce power consumption. Further, since two comparators, an RS flip-flop, and a capacitor charge / discharge circuit are required, the circuit configuration tends to be large.
[0017]
On the other hand, in the oscillation circuit of Patent Document 2 described above, as a specific embodiment of the driver circuit, a logic circuit such as an RS flip-flop is required, and a bias control circuit for reducing current consumption is used. However, since a differential circuit is used, there is a problem that the circuit scale becomes large. Further, even if a circuit is devised to reduce the power consumption as in Patent Document 2, there is a problem that the circuit configuration is further increased.
[0018]
An object of the present invention is to provide a low power consumption oscillation circuit having a simpler circuit configuration and low current consumption.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, there is provided an oscillation circuit capable of simultaneously outputting a triangular wave and a rectangular wave by charging and discharging a capacitor. The oscillation circuit includes a charge / discharge circuit for charging / discharging the capacitor, a first comparator for detecting a charge voltage of the capacitor, a second comparator for detecting a discharge voltage of the capacitor, and a first comparator. A bias current control circuit that inputs the output and the output of the second comparator and connects to the charging and discharging circuit to control charging and discharging of the capacitor.
[0020]
In this oscillation circuit, the bias current control circuit controls the charge / discharge period of the capacitor by cutting the bias currents of the first and second comparators and disabling them alternately. Therefore, low power consumption can be achieved.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an oscillation circuit according to the present invention. As shown here, a capacitor Co for charging / discharging a current includes a charging / discharging circuit 1 for controlling the current, and a first comparator (COMP1) 2 for detecting a charging voltage of the capacitor Co with a first reference voltage Vref1. A second comparator (COMP2) 3 for detecting the discharge voltage of the capacitor Co with the second reference voltage Vref2, and a bias current having the output of the first comparator 2 and the output of the second comparator 3 as inputs. And a control circuit 4. The bias current control circuit 4 is connected to the charge / discharge circuit 1 and controls charging / discharging of the capacitor Co. The bias current control circuit 4 is connected to the first comparator 2 to control the bias current, and is connected to the second comparator 3 to control the bias current. Here, the first reference voltage Vref1 is supplied from the input terminal 5 to the inverting input terminal of the first comparator 2, and the second reference voltage Vref2 is supplied from the input terminal 6 to the inverting input terminal of the second comparator 3. Supplied. The output voltage Vpulse of the output terminal 7 is a rectangular wave, and the output voltage Vtri of the output terminal 8 is a triangular wave.
[0022]
Next, the operation of the oscillation circuit shown in FIG. 1 will be described.
Here, the first reference voltage Vref1 supplied to the input terminal 5 is set higher than the second reference voltage Vref2 supplied to the input terminal 6, and the first comparator (COMP1) 2 detects the charging voltage. And the second comparator (COMP2) 3 is used for detecting the discharge voltage.
[0023]
Regarding the operation of the first and second comparators 2 and 3 during charging of the capacitor Co, the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 to the output terminal 8 is lower than the first reference voltage Vref1, The resulting output voltage Vpulse of the first comparator 2 is in a low state (ground potential). Thereafter, when the capacitor Co is charged by the charging / discharging circuit 1 and the output voltage Vtri of the charging / discharging circuit 1 exceeds the first reference voltage Vref1, the output voltage Vpulse of the first comparator 2 changes to a high state (power supply potential). Change.
[0024]
Regarding the operation of the first and second comparators 2 and 3 when the capacitor Co is discharged, since the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is higher than the second reference voltage Vref2, the output voltage Vpulse of the second comparator 3 Is in a high state (power supply potential), but when the capacitor Co is discharged by the charge / discharge circuit 1 and the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 falls below the second reference voltage Vref2, the output voltage Vpulse of the second comparator 3 Changes to a low state (ground potential).
[0025]
During the charging period of the capacitor Co, the output voltage Vpulse of the first and second comparators 2 and 3 is in a low state (ground potential). The bias current is supplied, the supply of the bias current to one second comparator 3 is stopped, and only the first comparator 2 is operated. Further, the charging / discharging circuit 1 is set to the charge control state by the bias current control circuit 4, and the charging current is supplied to the capacitor Co.
[0026]
During the discharging period of the capacitor Co, the output voltage Vpulse of the first and second comparators 2 and 3 is in a high state (power supply potential). The bias current is supplied, the supply of the bias current to one first comparator 2 is stopped, and only the second comparator 3 is operated. Further, the charge / discharge circuit 1 is set in a discharge control state by the bias current control circuit 4, and current is drawn from the capacitor Co.
[0027]
With the above operation, when the charge / discharge current of the charge / discharge circuit 1 is a constant current, the output voltage Vtri output from the charge / discharge circuit 1 to the output terminal 8 becomes a triangular wave. The output voltage Vpulse output from the first and second comparators 2 and 3 to the output terminal 7 is a rectangular wave. Therefore, the oscillation circuit can output a triangular wave and a rectangular wave simultaneously.
[0028]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of the oscillation circuit according to the first embodiment.
The charge / discharge circuit 1 as an output stage includes constant current sources I3, I4, PMOS transistors M11, M13, M15, and NMOS transistors M12, M14, M16. Connected between output terminal and ground. The drains of the PMOS transistor M11 and the NMOS transistor M12 are connected to each other, and the output voltage Vtri at the connection point is output to the output terminal 8. On the charging side, a current mirror is formed by the PMOS transistor M11 and the PMOS transistor M13, and the drain of the PMOS transistor M15, which is a switch, and the charging constant current source I3 are connected to the drain of the diode-connected PMOS transistor M13. ing. On the discharging side, a current mirror is formed by the NMOS transistor M12 and the NMOS transistor M14, and the drain of the NMOS transistor M16, which is a switch, and the constant current source for discharging are connected to the drain of the diode-connected NMOS transistor M14, respectively. I4 is connected.
[0029]
The first comparator (COMP1) 2 uses the NMOS transistor M21 as a constant current source, uses the differential input terminals as the gates of the NMOS transistor M22 and the NMOS transistor M23, and connects the diode-connected PMOS transistors M24 and M25 respectively. A differential stage serving as a differential input load, a PMOS transistor M26 which is a current mirror with the PMOS transistor M24, a PMOS transistor M27 which is a current mirror with the PMOS transistor M25, an NMOS transistor M28 which is a current mirror and an NMOS transistor And an output stage connected to the transistor M29. A connection point between the drains of the PMOS transistor M27 and the NMOS transistor M29 is referred to as an output terminal 7. Further, the gate of the NMOS transistor M22 is connected to the input terminal 5 to which the first reference voltage Vref1 is supplied as an inverting input terminal of the first comparator 2, and the gate of the NMOS transistor M23 is connected to the first comparator 2. 2 is connected to an output terminal 8 to which the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is supplied.
[0030]
The second comparator (COMP2) 3 uses an NMOS transistor M34 in which a PMOS transistor M31 is used as a constant current source, a differential input terminal is used as each gate of the PMOS transistor M32 and the PMOS transistor M33, and a differential input load is diode-connected. , An NMOS transistor M35, a NMOS transistor M36 having a current mirror with the NMOS transistor M34, an NMOS transistor M37 having a current mirror with the NMOS transistor M35, and a PMOS transistor M38 having a current mirror with the PMOS transistor M38. And an output stage connected to the transistor M39. The connection point between the drains of the NMOS transistor M37 and the PMOS transistor M39 is connected to the output terminal 7. Further, the gate of the PMOS transistor M32 is connected to the input terminal 6 to which the second reference voltage Vref2 is supplied as an inverting input terminal of the second comparator 3, and the gate of the PMOS transistor M33 is connected to the second comparator 3. 3 is connected to an output terminal 8 to which the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is supplied.
[0031]
The bias current control circuit 4 connects the output terminals of the first and second comparators (COMP1, COMP2) 2 and 3 to each other, connects the input terminals of the first inverter INV1, and outputs the output of the first inverter INV1. The terminal is connected to the input side of the second inverter INV2, and the output terminal of the second inverter INV2 is connected to the gate of the NMOS transistor M43 which is a switch and the gate of the PMOS transistor M44 which is also a switch. The drain of the NMOS transistor M43 is connected to the first constant current source I1, the drain of the NMOS transistor M41 is diode-connected, and the drain of the PMOS transistor M44 is connected to the second constant current source I2. In addition, it is connected to the drain of the PMOS transistor M42 which is diode-connected.
[0032]
Here, the output terminal of the first inverter INV1 is connected to the gate of the PMOS transistor M15 and the gate of the NMOS transistor M16 which are the inputs of the charge / discharge circuit 1 as the output of the bias current control circuit 4. Further, the drain of the NMOS transistor M41 is connected to the gate of the NMOS transistor M21 constituting a constant current source of a differential stage in the first comparator 2. Further, the drain of the PMOS transistor M42 is connected to the gate of the PMOS transistor M31 which forms a constant current source of the differential stage in the second comparator 3. The NMOS transistor M21 and the NMOS transistor M41 form a current mirror, and the PMOS transistor M31 and the PMOS transistor M42 form a current mirror.
[0033]
Note that the first power supply potential is supplied from the positive power supply VDD, and the second power supply potential is ground (ground potential). Also, as in the case of FIG. 1, the first reference voltage Vref1 is set higher than the second reference voltage Vref2.
[0034]
The operation of the oscillation circuit having the above configuration will be described below.
During the charging period of the capacitor Co, the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is lower than the first reference voltage Vref1, so that the output voltage Vpulse of the first comparator (COMP1) 2 is in a low state (ground potential). In this state, in the bias current control circuit 4, the NMOS transistor M43 is turned off and the PMOS transistor M44 is turned on to supply a bias current to the NMOS transistor M21 of the first comparator 2 and the PMOS transistor of the second comparator 3 The supply of the bias current to M31 is stopped.
[0035]
Here, in the NMOS transistor M34 and the NMOS transistor M35 of the second comparator 3, the total capacitance components (gate capacitance, junction capacitance of the drain, stray capacitance due to wiring, etc.) connected to their gate and drain are indicated by broken lines in FIG. Are inevitable as capacitance components C1 and C2 indicated by. Therefore, when the PMOS transistor M31 is turned off, the on / off of the NMOS transistor M34 and the NMOS transistor M35 is controlled by a voltage (= charge / capacitance value) determined by the charges accumulated in these capacitance components C1 and C2. If this voltage is equal to or higher than the threshold voltage of the NMOS transistor M34 and the NMOS transistor M35, they turn on and discharge the accumulated charge. In addition, when the voltages of the capacitance components C1 and C2 decrease to the threshold voltage as the charges are discharged, they are turned off. Therefore, in the second comparator 3, when the supply of the bias current is stopped, the PMOS transistor M31 is turned off, and the drain sides of the NMOS transistor M34 and the NMOS transistor M35 are opened. It turns off almost instantaneously even if it is on. When the NMOS transistors M34 and M35 are turned off, the NMOS transistors M36 and M37 are also turned off. When the NMOS transistor M36 is turned off, the PMOS transistors M38 and M39 are turned off by the same mechanism as the NMOS transistors M34 and M36, and the connection point between the drains of the NMOS transistor M37 and the PMOS transistor M39 becomes high impedance.
[0036]
As described above, when the first comparator 2 operates and the operation of the second comparator 3 stops, the output terminal of the second comparator 3 has a high impedance. In the charge / discharge circuit 1, since the output of the bias current control circuit 4 is in the high state, that is, the level of the positive power supply VDD, the PMOS transistor M15 is turned off, the NMOS transistor M16 is turned on, and a constant current is supplied from the PMOS transistor M11. Then, the capacitor Co is charged with a constant current, and the voltage signal Vtri at the output terminal 8 rises. When the output voltage Vtri of the charging / discharging circuit 1 exceeds the first reference voltage Vref1, the output voltage Vpulse of the first comparator 2 becomes High, that is, the level of the positive power supply VDD, and shifts to the discharging period of the capacitor Co.
[0037]
During the discharging period of the capacitor Co, in the bias current control circuit 4, the PMOS transistor M44 is turned off and the NMOS transistor M43 is turned on, and a bias current is supplied to the PMOS transistor M31 of the second comparator 3 so that the second comparator 3 3 operates, the supply of the bias current to the PMOS transistor M21 of the first comparator 2 is stopped, and the first comparator 2 is stopped. At this time, the output terminal of the first comparator 2 becomes high impedance, and the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is higher than the second reference voltage Vref2, so that the output voltage of the second comparator 3 becomes High. , The output voltage Vpulse is in the High state, that is, the positive power supply VDD level.
[0038]
In the charge / discharge circuit 1, the output of the bias current control circuit 4 is in a low state (ground potential), so that the NMOS transistor M16 is turned off, the PMOS transistor M15 is turned on, and a constant current flows from the NMOS transistor M12. The capacitor Co is discharged at a constant current, and the output voltage Vtri falls. When the output voltage Vtri of the charging / discharging circuit 1 falls below the second reference voltage Vref2, the output voltage Vpulse of the second comparator 3 goes to a low state (ground potential), and shifts to the charging period of the capacitor Co.
[0039]
In the above-described oscillation circuit, by repeating such a charging period and a discharging period, the triangular wave voltage Vtri is output from the output terminal 8 of the charging / discharging circuit 1 and the output terminal 7 of the first and second comparators 2 and 3 is output. Outputs a rectangular wave voltage Vpulse.
[0040]
As described above, in the oscillation circuit according to the first embodiment, as the charge / discharge circuit 1, the gate of the first PMOS transistor M11 whose drain is the output of the charge / discharge circuit 1 is connected to the gate of the second PMOS transistor M13. Is connected to the drain of the second PMOS transistor M13, the gate of the second PMOS transistor M13 and the constant current source I3 for charging are connected, and the drain of the third PMOS transistor M15 and the drain of the second PMOS transistor M13 are connected. The drain is connected, the gate of the third PMOS transistor M15 is connected to the output of the bias current control circuit 4, and the sources of the first, second, and third PMOS transistors M11, M13, and M15 are connected to the first. A first NMOS transistor which is connected to the power supply VDD to form a charge side circuit and has a drain as an output of the charge / discharge circuit 1 The gate of the transistor M12 is connected to the gate of the second NMOS transistor M14, the drain of the second NMOS transistor M14 is connected to the gate of the second NMOS transistor M14 and the constant current source I4 for discharging, and the third The drain of the NMOS transistor M16 is connected to the drain of the second NMOS transistor M14, the gate of the third NMOS transistor M16 is connected to the output of the bias current control circuit 4, and the first, second, and third The source of the NMOS transistors M12, M14, and M16 is connected to the second power supply GND to form a discharge side circuit. The first and second comparators 2 and 2 are connected during the charging and discharging periods of the capacitor Co. 3 during the charging period, focusing on the operation of comparing with the reference voltage in only one of the three cases. Together to comparator operation by supplying a bias current only to over motor 2 has stopped its operation by cutting the bias current of the second comparator 3. In the discharging period, a bias current is supplied only to the second comparator 3 to perform the comparator operation, and the bias current of the first comparator 2 is cut to stop the operation.
[0041]
Therefore, by operating only one of the comparators 2 and 3, the oscillation operation can be performed with about half the current consumption as compared with the oscillation circuit shown in the related art, and the power consumption can be reduced. It becomes.
[0042]
In particular, the bias current control circuit 4 connects the output of the first comparator 2 and the output of the second comparator 3 to the input of the first inverter INV1, and connects the output of the first inverter INV1 to the output of the bias current control circuit 4. As an output, the input of the second inverter INV2 is connected to the output of the first inverter INV1, and the output of the second inverter INV2 is connected to the gate of the fourth NMOS transistor M43 and the gate of the fourth PMOS transistor M44. Then, the drain and gate of the fifth NMOS transistor M41 are connected to the drain of the fourth NMOS transistor M43, the first constant current source I1 is connected to the drain of the fifth NMOS transistor M41, and the fifth NMOS transistor The drain of M41 is connected to the first comparator 2 and the bus of the first comparator 2 is connected. Control the ass current, connect the drain and gate of the fifth PMOS transistor M42 to the drain of the fourth PMOS transistor M44, connect the second constant current source I2 to the drain of the fifth PMOS transistor M42, The drain of the fifth PMOS transistor M42 is connected to the second comparator 3 to control the bias current of the second comparator 3, and includes two inverters INV1 and INV2 and MOS transistors M41 to M41. Since the bias current control circuit 4 is composed of only two switches M44, the circuit configuration can be further simplified as compared with the oscillation circuit of Patent Document 2. Further, since the charging / discharging control signal is generated by the bias current control circuit 4 and the first and second comparators 2 and 3, a simpler RS flip-flop like a conventional oscillation circuit is not required. It becomes a circuit configuration.
[0043]
Even if the first power supply VDD or the second power supply GND has a trouble immediately after the power is turned on and the output voltage Vtri at the output terminal 8 is higher than the first reference voltage Vref1, the charging / discharging circuit 1 performs the discharging operation. Starts, and when the output voltage Vtri is lower than the second reference voltage Vref2, the charging operation starts.
[0044]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration of the oscillation circuit according to the second embodiment.
The configuration of the first and second comparators (COMP1, COMP2) 2, 3 is the same as that of the oscillation circuit of FIG. In the configuration of the charge / discharge circuit 1, the drains of the PMOS transistor M11 and the NMOS transistor M12 are connected as an output stage, and the output voltage Vtri at the connection point is output to the output terminal 8. On the charging side, a current mirror is formed by the PMOS transistor M11 and the PMOS transistor M13, and the drain of the diode-connected PMOS transistor M13 is replaced with the drain of the NMOS transistor M17 instead of the charging constant current source I3 of FIG. Are connected. On the discharging side, a current mirror is formed by the NMOS transistor M12 and the NMOS transistor M14. Are connected.
[0045]
The bias current control circuit 4 connects the output terminals of the first and second comparators (COMP1, COMP2) 2 and 3 to each other and connects the input terminals of the buffer BUF, and the output terminal of the buffer BUF is an NMOS which is a switch. The gate of the transistor M43 is connected to the gate of a PMOS transistor M44, which is also a switch. The drain of the NMOS transistor M43 is connected to the first constant current source I1, the drain of the NMOS transistor M41 is diode-connected, and the drain of the PMOS transistor M44 is connected to the second constant current source I2. In addition, it is connected to the drain of the PMOS transistor M42 which is diode-connected. The drain of the NMOS transistor M41 is connected to the gate of the NMOS transistor M21 constituting a constant current source of a differential stage in the first comparator 2, as in the circuit of FIG. Further, the drain of the PMOS transistor M42 is connected to the gate of the PMOS transistor M31 which forms a constant current source of the differential stage in the second comparator 3. Further, the NMOS transistor M41 and the PMOS transistor M42 are both connected to the gate of the NMOS transistor M17 and the gate of the PMOS transistor M18, which constitute the input terminal of the charge / discharge circuit 1, respectively, as the output terminal of the bias current control circuit 4. Have been. The NMOS transistor M41 forms a current mirror with the NMOS transistor M21 and the NMOS transistor M17, respectively, and the PMOS transistor M42 also forms a current mirror with the PMOS transistor M31 and the PMOS transistor M18.
[0046]
Note that the positive power supply VDD is used as the first power supply, and the second power supply is ground (GND).
The operation of the oscillation circuit having the above configuration will be described below.
[0047]
During the charging period of the capacitor Co, the output voltage Vpulse of the first comparator (COMP1) 2 is in a low state (ground potential), whereby the NMOS transistor M43 of the bias current control circuit 4 is turned off and the PMOS transistor M44 is turned on. . Therefore, a bias current is supplied from the bias current control circuit 4 to the NMOS transistor M21 of the first comparator 2 and a constant current is supplied to the NMOS transistor M17 of the charge / discharge circuit 1 so that the capacitor is supplied with a constant current from the PMOS transistor M11. Charge Co.
[0048]
During the discharging period of the capacitor Co, the output voltage Vpulse of the second comparator (COMP2) 3 is in a high state (power supply potential), whereby the PMOS transistor M44 of the bias current control circuit 4 is turned off and the NMOS transistor M43 is turned on. . Therefore, a constant current is caused to flow from the bias current control circuit 4 to the PMOS transistor M31 of the second comparator 3 at the same time as a constant current is caused to flow to the PMOS transistor M18 of the charge / discharge circuit 1 so that the NMOS transistor M12 extracts a constant current. The capacitor Co is discharged.
[0049]
By repeating such a charging period and a discharging period, in the above-described oscillation circuit, the triangular wave voltage Vtri is output from the output terminal 8 of the charging / discharging circuit 1, and the rectangular voltage is output from the output terminal 7 of the first and second comparators 2 and 3. The wave voltage Vpulse is output.
[0050]
As described above, in the oscillation circuit according to the second embodiment, as the charge / discharge circuit 1, the gate of the first PMOS transistor M11 whose drain is the output of the charge / discharge circuit 1 is connected to the gate of the second PMOS transistor M13. Are connected, the gate of the second PMOS transistor M13 and the drain of the sixth NMOS transistor M17 are connected to the drain of the second PMOS transistor M13, and the gate of the sixth NMOS transistor M17 and the fifth NMOS transistor M41 are connected. And the source of the sixth NMOS transistor M17 is connected to the second power supply GND to form a charging-side circuit, and the drain of the first NMOS transistor M12 whose drain is the output of the charging / discharging circuit 1 is connected. The gate of the second NMOS transistor M14 is connected to the gate of the second NMOS transistor M14. The drain of the transistor M14 is connected to the gate of the second NMOS transistor M14 and the drain of the sixth PMOS transistor M18, the gate of the sixth PMOS transistor M18 is connected to the gate of the fifth PMOS transistor M42, 6, the source of the PMOS transistor M18 is connected to the first power supply VDD to form a discharge side circuit, and the first comparator 2 and the second comparator 3 are connected during the charging period and the discharging period of the capacitor Co. Paying attention to the operation of comparing with the reference voltage by only one of them, in the charging period, the bias current is supplied only to the first comparator 2 to perform the comparator operation, and the bias current of the second comparator 3 is cut. Its operation has stopped. In the discharging period, a bias current is supplied only to the second comparator 3 to perform the comparator operation, and the bias current of the first comparator 2 is cut to stop the operation.
[0051]
By operating only one of the comparators 2 or 3 in this manner, the oscillation operation can be performed with about half the current consumption as compared with the oscillation circuit shown in the related art, and the power consumption can be reduced. Becomes possible.
[0052]
In particular, since the bias current control circuit 4 includes only two switches including the buffer BUF and the MOS transistors M41 to M44, the circuit configuration can be further simplified as compared with the oscillation circuit of Patent Document 2. In addition, since the bias current control circuit 4 and the first and second comparators 2 and 3 generate charge / discharge control signals, an RS flip-flop unlike a conventional oscillation circuit is not required. Circuit configuration.
[0053]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a basic configuration of another oscillation circuit. As shown here, a capacitor Co for charging / discharging a current includes a charging / discharging circuit 1 for controlling the current, and a first comparator (COMP1) 2 for detecting a charging voltage of the capacitor Co with a first reference voltage Vref1. A second comparator (COMP2) 3 for detecting the discharge voltage of the capacitor Co with the second reference voltage Vref2, and a bias current having the output of the first comparator 2 and the output of the second comparator 3 as inputs. And a control circuit 4. The first comparator 2 and the second comparator 3 are respectively composed of differential stages 2a, 3a and output stages 2b, 3b.
[0054]
The non-inverted output from the differential stage 2a of the first comparator 2 and the non-inverted output from the differential stage 3a of the second comparator 3 are connected to the input side of the charge / discharge circuit 1, respectively. Controls the charging and discharging of the capacitor Co by the non-inverted outputs of the differential stages 2a and 3a. The bias current control circuit 4 is connected to the first comparator 2 to control the bias current, and is connected to the second comparator 3 to control the bias current. Here, the first reference voltage Vref1 is supplied from the input terminal 5 to the inverting input terminal of the differential stage 2a of the first comparator 2, and the second reference voltage Vref2 is supplied from the input terminal 6 to the second comparator 3 Are supplied to the inverting input terminal of the differential stage 3a. The output voltage Vpulse of the output terminal 7 is a rectangular wave, and the output voltage Vtri of the output terminal 8 is a triangular wave.
[0055]
Next, the operation of the oscillation circuit shown in FIG. 4 will be described.
Here, the first reference voltage Vref1 supplied to the input terminal 5 is set higher than the second reference voltage Vref2 supplied to the input terminal 6, and the first comparator (COMP1) 2 detects the charging voltage. And the second comparator (COMP2) 3 is used for detecting the discharge voltage. The charge / discharge circuit 1 for charging / discharging the capacitor Co is controlled by the non-inverted output from the differential stage 2a of the first comparator 2 and the non-inverted output from the differential stage 3a of the second comparator 3. .
[0056]
Regarding the operation of the first and second comparators 2 and 3 during charging of the capacitor Co, the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 to the output terminal 8 is lower than the first reference voltage Vref1, The resulting output voltage Vpulse of the first comparator 2 is in a low state (ground potential), but when the capacitor Co is charged by the charge / discharge circuit 1 and the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 exceeds the first reference voltage Vref1. The output voltage Vpulse of the first comparator 2 changes to a high state (power supply potential).
[0057]
Regarding the operation of the first and second comparators 2 and 3 when the capacitor Co is discharged, since the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is higher than the second reference voltage Vref2, the output voltage Vpulse of the second comparator 3 Is in a High state (power supply potential), but when the capacitor Co is discharged by the charge / discharge circuit 1 and the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 falls below the second reference voltage Vref2, the output voltage Vpu1se of the second comparator 3 Changes to a low state (ground potential).
[0058]
During the charging period of the capacitor Co, the output voltage Vpulse of the first and second comparators 2 and 3 is in a low state (ground potential). The bias current is supplied, the supply of the bias current to one second comparator 3 is stopped, and only the first comparator 2 is operated. Then, a control signal for the charge / discharge circuit 1 is output by the non-inverted output from the differential stage 2a of the first comparator 2, and the charge / discharge circuit 1 is set to a charge control state to supply a charge current to the capacitor Co.
[0059]
During the discharging period of the capacitor Co, the output voltage Vpulse of the first and second comparators 2 and 3 is in a high state (power supply potential). The bias current is supplied, the supply of the bias current to one first comparator 2 is stopped, and only the second comparator 3 is operated. Then, a control signal for the charging / discharging circuit 1 is output by the non-inverted output from the differential stage 3a of the second comparator 3, and the charging / discharging circuit 1 is set to a discharge control state to draw a current from the capacitor Co. When the charge / discharge current of the charge / discharge circuit 1 is a constant current, the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 becomes a triangular wave.
[0060]
By the above operation, the output voltage Vpulse of the first and second comparators 2 and 3 becomes a rectangular wave, and thus an oscillation circuit capable of simultaneously outputting a triangular wave and a rectangular wave.
[0061]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific configuration of the oscillation circuit according to the third embodiment.
The charge / discharge circuit 1 includes a PMOS transistor M11 and an NMOS transistor M12 having drains connected to each other, and outputs an output voltage Vtri at a connection point between the PMOS transistor M11 and the NMOS transistor M12 to an output terminal 8. A charge / discharge capacitor Co is connected between the output terminal 8 of the charge / discharge circuit 1 and the ground.
[0062]
The differential stage 2a of the first comparator (COMP1) 2 uses a NMOS transistor M21 as a constant current source, a differential input terminal as each gate of an NMOS transistor M22 and an NMOS transistor M23, and a diode-connected PMOS transistor M24. And the PMOS transistor M25 as a differential input load, and the drain of the PMOS transistor M24 is supplied to the charge / discharge circuit 1 as its non-inverted output. The output stage 2b of the first comparator 2 includes a PMOS transistor M26 which is a current mirror with the PMOS transistor M24, a PMOS transistor M27 which is a current mirror with the PMOS transistor M25, and an NMOS transistor M28 which is connected with the current mirror. And an NMOS transistor M29. The connection point between the drains of the PMOS transistor M27 and the NMOS transistor M29 is connected to the output terminal 7. Further, the gate of the NMOS transistor M22 is connected to the input terminal 5 to which the first reference voltage Vref1 is supplied as an inverting input terminal, and the gate of the NMOS transistor M23 serves as a non-inverting input terminal of the first comparator 2. The output terminal 8 to which the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is supplied is connected.
[0063]
The non-inverting output terminal of the differential stage 2a is constituted by the drain of the PMOS transistor M24, and is connected to the gate of the PMOS transistor M11 of the charge / discharge circuit 1. Here, the PMOS transistor M11 of the charge / discharge circuit 1 and the PMOS transistor M24 of the first comparator 2 have a current mirror configuration.
[0064]
The differential stage 3a of the second comparator (COMP2) 3 includes a PMOS transistor M31 as a constant current source, a differential input terminal as a gate of each of the PMOS transistor M32 and the PMOS transistor M33, and a diode-connected NMOS transistor M34. And the NMOS transistor M35 as a differential input load, and the drain of the NMOS transistor M34 is supplied to the charge / discharge circuit 1 as its non-inverted output. The output stage 3b of the second comparator 3 includes an NMOS transistor M36 which is a current mirror with the NMOS transistor M34, an NMOS transistor M37 which is a current mirror with the NMOS transistor M35, and a PMOS transistor M38 which is current mirror connected. And a PMOS transistor M39. The connection point between the drains of the NMOS transistor M37 and the PMOS transistor M39 is connected to the output terminal 7. Further, the gate of the PMOS transistor M32 is connected to the input terminal 6 to which the second reference voltage Vref2 is supplied as an inverting input terminal of the differential stage 3a, and the gate of the PMOS transistor M33 is connected to the differential stage 3a. The non-inverting input terminal is connected to the output terminal 8 to which the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is supplied.
[0065]
The non-inverting output terminal of the differential stage 3a is constituted by the drain of the PMOS transistor M34, and is connected to the gate of the NMOS transistor M12 of the charge / discharge circuit 1. Here, the NMOS transistor M12 of the charge / discharge circuit 1 and the NMOS transistor M34 of the second comparator 3 have a current mirror configuration.
[0066]
The bias current control circuit 4 connects the output terminals of the first and second comparators (COMP1, COMP2) 2 and 3 to each other and connects the input terminals of the buffer BUF, and the output terminal of the buffer BUF is an NMOS which is a switch. The gate of the transistor M43 is connected to the gate of a PMOS transistor M44, which is also a switch. The drain of the NMOS transistor M43 is connected to the first constant current source I1, the drain of the NMOS transistor M41 is diode-connected, and the drain of the PMOS transistor M44 is connected to the second constant current source I2. In addition, it is connected to the drain of the PMOS transistor M42 which is diode-connected. The drain of the NMOS transistor M41 is connected to the gate of the NMOS transistor M21 forming a constant current source in the differential stage 2a of the first comparator 2. Further, the drain of the PMOS transistor M42 is connected to the gate of the PMOS transistor M31 constituting a constant current source in the differential stage 3a of the second comparator 3. The NMOS transistor M41 forms a current mirror with the NMOS transistor M21, and the PMOS transistor M42 also forms a current mirror with the PMOS transistor M31.
[0067]
The operation of the oscillation circuit having the above configuration will be described below.
During the charging period of the capacitor Co, the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit 1 is lower than the first reference voltage Vref1, so that the output voltage Vpulse of the first comparator (COMP1) 2 is in a low state (ground potential). In this state, in the bias current control circuit 4, the NMOS transistor M43 is turned off and the PMOS transistor M44 is turned on to supply a bias current to the NMOS transistor M21 of the first comparator 2 and the PMOS transistor of the second comparator 3 The supply of the bias current to M31 is stopped.
[0068]
Therefore, the first comparator 2 operates, and the operation of the second comparator 3 stops. Here, the output terminal of the second comparator 3 has a high impedance. In the charge / discharge circuit 1, a bias current flows through the NMOS transistor M21 of the first comparator 2, and a constant current also flows through the PMOS transistor M24. Therefore, a current proportional to the current of the PMOS transistor M24 flows through the PMOS transistor M11. . As a result, the capacitor Co is charged with the constant current, and the voltage signal Vtri at the output terminal 8 rises. When the output voltage Vtri of the charging / discharging circuit 1 exceeds the first reference voltage Vref1, the output voltage Vpulse of the first comparator 2 becomes High, that is, the level of the positive power supply VDD, and shifts to the discharging period of the capacitor Co.
[0069]
At this time, in the first comparator 2, the bias current of the NMOS transistor M21 also flows to the NMOS transistor M23, the current flowing to the PMOS transistor M24 decreases, and the charging current from the PMOS transistor M11 of the charge / discharge circuit 1 decreases. .
[0070]
During the discharging period of the capacitor Co, in the bias current control circuit 4, the PMOS transistor M44 is turned off and the NMOS transistor M43 is turned on, and a bias current is supplied to the PMOS transistor M31 of the second comparator 3 so that the second comparator 3 3 operates, the bias current to the PMOS transistor M21 of the first comparator 2 is cut, and the first comparator 2 stops. At this time, the output terminal of the first comparator 2 becomes high impedance, and the output voltage Vtri of the charge / discharge circuit is higher than the second reference voltage Vref2, so that the output voltage of the second comparator 3 becomes High. The output voltage Vpulse is in the High state, that is, the positive power supply VDD level.
[0071]
Further, in the charging / discharging circuit 1, since the bias current of the PMOS transistor M31 of the second comparator 3 flows through the NMOS transistor M34, a current proportional to the NMOS transistor M34 flows through the NMOS transistor M12 to discharge the capacitor Co with a constant current. The output voltage Vtri decreases. When the output voltage Vtri of the charging / discharging circuit 1 falls below the second reference voltage Vref2, the output voltage Vpulse of the second comparator 3 goes to a low state (ground potential), and shifts to the charging period of the capacitor Co.
[0072]
At this time, in the second comparator 3, the bias current of the PMOS transistor M31 also flows to the PMOS transistor M33, the current flowing to the NMOS transistor M34 decreases, and the discharge current from the NMOS transistor M12 of the charge / discharge circuit 1 decreases. .
[0073]
By repeating such a charging period and a discharging period, a triangular wave is output from the output terminal 8 of the charge / discharge circuit 1 in the above-described oscillation circuit, and a rectangular wave voltage is output from the output terminals 7 of the first and second comparators 2 and 3. Vpulse outputs.
[0074]
As described above, the oscillation circuit according to the third embodiment includes, as the charge / discharge circuit 1, the first PMOS transistor M11 whose drain is the output of the charge / discharge circuit 1, and the source of the first PMOS transistor M11 is connected. There is a first NMOS transistor M12 connected to the first power supply VDD to form a charge side circuit and having a drain as an output of the charge / discharge circuit 1, and a source of the first NMOS transistor M12 is connected to the second power supply GND. And the discharge side circuit is connected to the first comparator 2 and the second comparator 3 to compare with the reference voltage during the charging period and the discharging period of the capacitor Co. Paying attention, during the charging period, the bias current is supplied only to the first comparator 2 to perform the comparator operation, and the bias current of the second comparator 3 is supplied. It has stopped its operation to cut. In the discharging period, a bias current is supplied only to the second comparator 3 to perform the comparator operation, and the bias current of the first comparator 2 is cut to stop the operation.
[0075]
Therefore, by operating only one of the comparators 2 and 3, the oscillation operation can be performed with about half the current consumption as compared with the oscillation circuit shown in the related art, and the power consumption can be reduced. It becomes.
[0076]
In particular, since the bias current control circuit 4 includes only two switches including the buffer BUF and the MOS transistors M41 to M44, the circuit configuration can be further simplified as compared with the oscillation circuit of Patent Document 2. In addition, since the bias current control circuit 4 and the first and second comparators 2 and 3 generate charge / discharge control signals, an RS flip-flop unlike a conventional oscillation circuit is not required. Circuit configuration.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the oscillation circuit of the present invention, low power consumption and simplification of the circuit can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an oscillation circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of the oscillation circuit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration of an oscillation circuit according to a second embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a basic configuration of another oscillation circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific configuration of an oscillation circuit according to a third embodiment.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional oscillation circuit.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the oscillation circuit of FIG. 6 in a free-run operation mode.
FIG. 8 is a timing waveform chart for explaining the operation of the equivalent circuit in the free-run operation mode.
FIG. 9 is a diagram showing a basic configuration of an oscillation circuit according to another related art.
[Explanation of symbols]
1 Charge / discharge circuit
2 First comparator (COMP1)
3 Second comparator (COMP2)
4 Bias current control circuit
5, 6 input terminals
7, 8 output terminal
VDD First power supply (positive power supply voltage)
Co capacitor
Vref1 First reference voltage
Vref2 Second reference voltage
I1 First constant current source
I2 Second constant current source
I3 constant current source for charging
I4 constant current source for discharging
Vtri Output voltage of charge / discharge circuit (triangular wave output)
Vpulse output voltage (square wave output)
INV1 First inverter
INV2 Second inverter
BUF buffer
M11 to M17, M21 to M29, M31 to M39, M41 to M44 PMOS transistor or NMOS transistor

Claims (9)

コンデンサを充放電することにより三角波と矩形波を同時に出力可能な発振回路において、
前記コンデンサを充放電する充放電回路と、
前記コンデンサの充電電圧を検出する第1のコンパレータと、
前記コンデンサの放電電圧を検出する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力と前記第2のコンパレータの出力とをそれぞれ入力するとともに前記充放電回路と接続し、前記コンデンサの充放電を制御するバイアス電流制御回路と、
を備え、前記バイアス電流制御回路は、前記第1、及び第2のコンパレータのバイアス電流をカットし、それらを交互に無効化することにより、前記コンデンサの充放電期間を制御するようにしたことを特徴とする発振回路。
In an oscillation circuit that can output a triangular wave and a rectangular wave simultaneously by charging and discharging a capacitor,
A charging and discharging circuit for charging and discharging the capacitor;
A first comparator for detecting a charging voltage of the capacitor;
A second comparator for detecting a discharge voltage of the capacitor;
A bias current control circuit that inputs the output of the first comparator and the output of the second comparator and connects to the charge / discharge circuit, and controls the charge / discharge of the capacitor;
Wherein the bias current control circuit controls the charge / discharge period of the capacitor by cutting bias currents of the first and second comparators and disabling them alternately. Characteristic oscillation circuit.
前記第1、及び第2のコンパレータの一方の出力が無効化されていないとき、他方の出力が無効化されていることを特徴とする請求項1記載の発振回路。2. The oscillation circuit according to claim 1, wherein when one output of the first and second comparators is not invalidated, the other output is invalidated. 前記バイアス電流制御回路は、前記第1、及び第2のコンパレータの出力を交互にハイインピーダンスにすることにより無効化することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の発振回路。3. The oscillation circuit according to claim 1, wherein the bias current control circuit invalidates the output of the first and second comparators by alternately setting the outputs to high impedance. 前記バイアス電流制御回路は、
第1のインバータ回路の入力に前記第1のコンパレータの出力と前記第2のコンパレータの出力を接続し、前記第1のインバータ回路の出力を前記バイアス電流制御回路の出力とし、
第2のインバータ回路の入力に前記第1のインバータ回路の出力を接続し、前記第2のインバータ回路の出力に第4のNMOSトランジスタのゲートと第4のPMOSトランジスタのゲートとを接続し、前記第4のNMOSトランジスタのドレインに第5のNMOSトランジスタのドレインとゲートを接続し、前記第5のNMOSトランジスタのドレインに第1の定電流バイアス源を接続し、前記第5のNMOSトランジスタのドレインを前記第1のコンパレータと接続して、前記第1のコンパレータのバイアス電流を制御するとともに、
前記第4のPMOSトランジスタのドレインに第5のPMOSトランジスタのドレインとゲートを接続し、前記第5のPMOSトランジスタのドレインに第2の定電流バイアス源を接続し、前記第5のPMOSトランジスタのドレインを前記第2のコンパレータと接続して、前記第2のコンパレータのバイアス電流を制御することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の発振回路。
The bias current control circuit,
An output of the first comparator and an output of the second comparator are connected to an input of a first inverter circuit, and an output of the first inverter circuit is used as an output of the bias current control circuit;
Connecting an output of the first inverter circuit to an input of a second inverter circuit, connecting a gate of a fourth NMOS transistor and a gate of a fourth PMOS transistor to an output of the second inverter circuit, A drain and a gate of a fifth NMOS transistor are connected to a drain of the fourth NMOS transistor, a first constant current bias source is connected to a drain of the fifth NMOS transistor, and a drain of the fifth NMOS transistor is connected to the drain of the fifth NMOS transistor. Connected to the first comparator to control a bias current of the first comparator;
The drain and the gate of a fifth PMOS transistor are connected to the drain of the fourth PMOS transistor, the second constant current bias source is connected to the drain of the fifth PMOS transistor, and the drain of the fifth PMOS transistor is connected. 4. The oscillation circuit according to claim 1, wherein the oscillation circuit is connected to the second comparator to control a bias current of the second comparator.
前記充放電回路は、
ドレインを前記充放電回路の出力とする第1のPMOSトランジスタのゲートに、第2のPMOSトランジスタのゲートを接続し、前記第2のPMOSトランジスタのドレインに該第2のPMOSトランジスタのゲートと充電用定電流源とを接続し、第3のPMOSトランジスタのドレインと前記第2のPMOSトランジスタのドレインとを接続し、前記第3のPMOSトランジスタのゲートと前記バイアス電流制御回路の出力とを接続し、前記第1、第2、及び第3のPMOSトランジスタのソースを第1の電源と接続して、充電側回路を構成し、
ドレインを前記充放電回路の出力とする第1のNMOSトランジスタのゲートに、第2のNMOSトランジスタのゲートを接続し、前記第2のNMOSトランジスタのドレインに該第2のNMOSトランジスタのゲートと放電用定電流源を接続し、第3のNMOSトランジスタのドレインと前記第2のNMOSトランジスタのドレインとを接続し、前記第3のNMOSトランジスタのゲートと前記バイアス電流制御回路の出力とを接続し、前記第1、第2、及び第3のNMOSトランジスタのソースを第2の電源と接続して、放電側回路を構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の発振回路。
The charge and discharge circuit,
A gate of a second PMOS transistor is connected to a gate of a first PMOS transistor having a drain as an output of the charge / discharge circuit, and a gate of the second PMOS transistor is connected to a drain of the second PMOS transistor for charging. A constant current source, a drain of a third PMOS transistor and a drain of the second PMOS transistor, a gate of the third PMOS transistor and an output of the bias current control circuit, Connecting the sources of the first, second, and third PMOS transistors to a first power supply to form a charging-side circuit;
A gate of a second NMOS transistor is connected to a gate of a first NMOS transistor having a drain as an output of the charge / discharge circuit, and a drain of the second NMOS transistor is connected to a gate of the second NMOS transistor for discharging. Connecting a constant current source, connecting a drain of a third NMOS transistor to a drain of the second NMOS transistor, connecting a gate of the third NMOS transistor to an output of the bias current control circuit, 5. The oscillation circuit according to claim 1, wherein the sources of the first, second, and third NMOS transistors are connected to a second power supply to form a discharge side circuit. .
前記充放電回路は、
ドレインを前記充放電回路の出力とする第1のPMOSトランジスタのゲートに、第2のPMOSトランジスタのゲートを接続し、前記第2のPMOSトランジスタのドレインに該第2のPMOSトランジスタのゲートと第6のNMOSトランジスタのドレインとを接続し、前記第6のNMOSトランジスタのゲートと前記第5のNMOSトランジスタのゲートとを接続し、前記第5のNMOSトランジスタのソースを第2の電源に接続して、充電側回路を構成し、
ドレインを前記充放電回路の出力とする第1のNMOSトランジスタのゲートに、第2のNMOSトランジスタのゲートを接続し、前記第2のNMOSトランジスタのドレインに該第2のNMOSトランジスタのゲートと第6のPMOSトランジスタのドレインとを接続し、前記第6のPMOSトランジスタのゲートと前記第5のPMOSトランジスタのゲートとを接続し、前記第6のPMOSトランジスタのソースを第1の電源に接続して、放電側回路を構成したことを特徴とする請求項4記載の発振回路。
The charge and discharge circuit,
The gate of a second PMOS transistor is connected to the gate of a first PMOS transistor whose drain is the output of the charge / discharge circuit, and the gate of the second PMOS transistor is connected to the drain of the second PMOS transistor. Connecting the drain of the fifth NMOS transistor, connecting the gate of the sixth NMOS transistor to the gate of the fifth NMOS transistor, and connecting the source of the fifth NMOS transistor to a second power supply; Configure the charging side circuit,
The gate of a second NMOS transistor is connected to the gate of a first NMOS transistor whose drain is the output of the charge / discharge circuit, and the gate of the second NMOS transistor is connected to the drain of the second NMOS transistor. Connecting the drain of the sixth PMOS transistor, the gate of the sixth PMOS transistor and the gate of the fifth PMOS transistor, and connecting the source of the sixth PMOS transistor to a first power supply; The oscillation circuit according to claim 4, wherein a discharge side circuit is configured.
前記バイアス電流制御回路は、
バッファ回路の入力に前記第1のコンパレータの出力と前記第2のコンパレータの出力を接続し、前記バッファ回路の出力に第4のNMOSトランジスタのゲートと第4のPMOSトランジスタのゲートとを接続し、前記第4のNMOSトランジスタのドレインに第5のNMOSトランジスタのドレインとゲートを接続し、前記第5のNMOSトランジスタのドレインに第1の定電流バイアス源を接続し、前記第5のNMOSトランジスタのドレインを前記第1のコンパレータと接続して前記第1のコンパレータのバイアス電流を制御するとともに、
前記第4のPMOSトランジスタのドレインに第5のPMOSトランジスタのドレインとゲートを接続し、前記第5のPMOSトランジスタのドレインに第2の定電流バイアス源を接続し、前記第5のPMOSトランジスタのドレインを前記第2のコンパレータと接続して前記第2のコンパレータのバイアス電流を制御することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の発振回路。
The bias current control circuit,
Connecting the output of the first comparator and the output of the second comparator to the input of a buffer circuit, connecting the gate of a fourth NMOS transistor and the gate of a fourth PMOS transistor to the output of the buffer circuit, A drain and a gate of a fifth NMOS transistor are connected to a drain of the fourth NMOS transistor, a first constant current bias source is connected to a drain of the fifth NMOS transistor, and a drain of the fifth NMOS transistor is connected. Is connected to the first comparator to control a bias current of the first comparator,
The drain and the gate of a fifth PMOS transistor are connected to the drain of the fourth PMOS transistor, the second constant current bias source is connected to the drain of the fifth PMOS transistor, and the drain of the fifth PMOS transistor is connected. 4. The oscillation circuit according to claim 1, wherein the oscillation circuit is connected to the second comparator to control a bias current of the second comparator.
前記第1、及び第2のコンパレータは、それぞれ差動段と出力段とから構成されており、
前記バイアス電流制御回路により前記第1のコンパレータ及び前記第2のコンパレータのバイアス電流を制御するとともに、前記第1のコンパレータの差動段の非反転出力と前記第2のコンパレータの差動段の非反転出力とを、前記充放電回路に入力して、前記コンデンサの充放電期間を制御するようにしたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の発振回路。
The first and second comparators each include a differential stage and an output stage,
The bias current control circuit controls the bias currents of the first comparator and the second comparator, and outputs the non-inverted output of the differential stage of the first comparator and the non-inverted output of the differential stage of the second comparator. 4. The oscillation circuit according to claim 1, wherein an inverted output is input to said charge / discharge circuit to control a charge / discharge period of said capacitor.
前記充放電回路は、
ドレインを前記充放電回路の出力とする第1のPMOSトランジスタがあり、前記第1のPMOSトランジスタのソースを前記第1の電源と接続して、充電側回路を構成し、
ドレインを前記充放電回路の出力とする第1のNMOSトランジスタがあり、前記第1のNMOSトランジスタのソースを前記第2の電源と接続して、放電側回路を構成したことを特徴とする請求項8記載の発振回路。
The charge and discharge circuit,
There is a first PMOS transistor having a drain as an output of the charge / discharge circuit, and a source of the first PMOS transistor is connected to the first power supply to form a charge side circuit;
3. A discharge-side circuit comprising a first NMOS transistor having a drain as an output of the charge / discharge circuit, and a source of the first NMOS transistor connected to the second power supply. 8. The oscillation circuit according to 8.
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