JP2006101043A

JP2006101043A - チャージポンプ回路

Info

Publication number: JP2006101043A
Application number: JP2004282870A
Authority: JP
Inventors: Seiji Watanabe; 誠司渡辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】オフセット電圧に起因する出力電流の誤差を抑制し、吐き出し電流と吸い込み電流のバランスを短時間で調整することができるチャージポンプ回路を提供する。
【解決手段】吐き出し側電流源１１とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチ５の開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源１４とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチ６の開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、吐き出し側電流源１１と吸い込み側電流源１４との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に一対のスイッチ１、２を設け、これらスイッチ１、２間における電圧に応じて吸い込み側電流源１４を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段２３を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）やスライサ等に使用されるチャージポンプ回路に関するものである。

従来のチャージポンプ回路は、例えば図８のような構成である。図８において、従来のチャージポンプ回路は、吐き出し側電流源１１と、この吐き出し側電流源１１からチャージポンプ出力（ｏｕｔ）への吐き出し電流の流出を開閉により制御する吐き出し側スイッチ５と、吸い込み側電流源１４と、この吸い込み側電流源１４の電流調整手段１３と、チャージポンプ出力（ｏｕｔ）から吸い込み側電流源１４への吸い込み電流の流入を開閉により制御する吸い込み側スイッチ６と、チャージポンプ出力と異なる別途経路への吐き出し側電流源１１の接続を開閉により制御する吐き出し側調整スイッチ３と、前記別途経路への吸い込み側電流源１４の接続を開閉により制御する吸い込み側調整スイッチ４と、吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファ１２とから構成されている。

上記のように構成された従来のチャージポンプ回路について動作を説明する。まず、チャージポンプ出力へ吐き出し電流を流すときは、スイッチ５が導通すると同時にスイッチ３が非導通となり、吐き出し側電流源１１から流れ出す電流はすべてチャージポンプ出力から放出される。

また、チャージポンプ出力から吸い込み電流を流し込むときは、スイッチ６が導通すると同時にスイッチ４が非導通となり、チャージポンプ出力から流れ込む電流はすべて吸い込み側電流源１４に吸収される。

バッファ１２は、例えばスイッチ５が非導通となり、スイッチ３が導通する場合に、吐き出し側電流源１１の吐き出し電流を吸い込んでチャージポンプ出力と同電圧を保ち、チャージポンプ出力電圧をスイッチ３とスイッチ４の接続点に伝達する。この動作により吐き出し側電流源１１の出力部の電圧はスイッチ５の導通／非導通にかかわらず一定に保たれる。

もしバッファ１２がなければ、吐き出し側電流源１１は理想電流源ではないので、吐き出し側電流源１１の出力電圧が大きく変化するとチャージポンプ出力の電流が変化してしまう。この電流変化は、電流出力する時間幅が小さいほどにチャージポンプ回路のＡＣ的な電流特性を悪化させる。バッファ１２はこのＡＣ的な電流特性を向上させるために入っている。

吐き出し側電流源１１と吸い込み側電流源１４の電流を完全に等しくすることは非常に困難なため、精度が必要なアプリケーションでは電流調整手段１３を備える場合がある。電流調整手段１３は、吸い込み側電流源１４のゲート電圧を調整して吸い込み電流が吐き出し電流と等しくなるように電流調整し、その調整状態を保持する機能を持つ。

電流調整の方法の一例として、ＰＬＬの入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックとの位相差が平均して０になるようにフィードバックをかける等の方法が用いられる。ただし、上記フィードバックは、ＰＬＬの位相比較のフィードバックとの競合をできるだけ避けるため充分に応答を遅くする必要がある。従って、電流調整にかかる時間は比較的長くなる。

なお、従来のチャージポンプ回路として下記の特許文献１に記載するものがあり、これは、本発明の従来例に示した回路とほぼ同じ回路である。
特開平９−２６６４４３号公報

しかしながら、上記従来のチャージポンプ回路では、チャージポンプ出力電圧をスイッチ３とスイッチ４の接続点に伝達するバッファ１２はオフセット電圧を持つ。このため、例えば、スイッチ５が導通でスイッチ３が非導通となってチャージポンプ電流を放出したときに吐き出し側電流源１１の出力部に寄生する寄生容量に印加される電圧と、スイッチ５が非導通でスイッチ３が導通となったときに前記寄生容量に印加される電圧との間には、バッファ１２に生じるオフセット電圧分の差が生じる。

この印加電圧の差により前記寄生容量に蓄積された電荷は、再びスイッチ５を導通しスイッチ３を非導通としてチャージポンプ電流を放出するときにチャージポンプ電流に加算されてしまい、出力電流に誤差を生じる。

吸い込み電流の場合にもスイッチ４、スイッチ６、および吸い込み側電流源１４の出力部に寄生する容量によって同様のことが起こる。出力電流に誤差が生じる方向は同じであり、打消しあうことはない。

この誤差電流は、スイッチ３とスイッチ５、および上記寄生容量で構成されるスイッチトキャパシタ構造を通じて流れる電流とみなすことができ、スイッチ３またはスイッチ５を開閉する周期が短いと等価抵抗が小さくなり電流が増加する。このため、ＰＬＬの入力クロックの周期が変化するとチャージポンプ電流のバランスが変化し、入力クロックの周波数に依存して入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックの位相がずれるという問題があった。

上記した誤差電流Ｉｅは以下の式で表される。寄生容量によって生じるスイッチトキャパシタ等価抵抗をＲｅｆｆ、バッファ１２のオフセット電圧をＶｏｆｓとすると、
Ｉｅ＝Ｖｏｆｓ／Ｒｅｆｆ
寄生容量をＣｓ、スイッチングの周期をＴとすると、
Ｒｅｆｆ＝Ｔ／Ｃｓ
であるから、
Ｉｅ＝Ｖｏｆｓ×Ｃｓ／Ｔ
となる。

すなわち、誤差電流Ｉｅはオフセット電圧Ｖｏｆｓが大きい場合、または寄生容量Ｃｓが大きい場合、またはスイッチング周期Ｔが短い場合に大きくなる。
もう１つの課題として、ＰＬＬの位相比較のフィードバックと出来るだけ競合するのを避けながら、ＰＬＬの入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックとの位相差が平均して０になるようにフィードバックをかけて電流調整するために、吐き出し電流と吸い込み電流のバランスを調整する時間が長くなるという問題があった。

本発明は上記した課題を解決するものであり、オフセット電圧に起因する出力電流の誤差を抑制し、吐き出し電流と吸い込み電流のバランスを短時間で調整することができるチャージポンプ回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のチャージポンプ回路は、吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に一対のスイッチを設け、これらスイッチ間における電圧に応じて吸い込み側電流源を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段を設けたものである。

上記した構成によれば、チャージポンプ回路を例えばＰＬＬに使用する場合に、従来であれば、ＰＬＬの入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックとの位相差が平均して０になるようにフィードバックをかける等の方法によって吸い込み電流を吐き出し電流に等しくする電流調整を行うが、本発明においては、吸い込み電流を調整する電流調整手段でＰＬＬのループとは独立に調整ループを形成することができ、吐き出し電流と吸い込み電流のＤＣ的なバランスを検出して吸い込み電流を吐き出し電流に等しく調整する電流調整にかかる時間を大幅に短縮できる。

請求項２に係る本発明のチャージポンプ回路は、吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチを設け、これら吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチ間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファを設け、吐き出し側電流源の出力部、および吸い込み側電流源の出力部にそれぞれ負性容量を備えたものである。

上記した構成により、バッファは、例えば吐き出し側スイッチが非導通となり、吐き出し側調整スイッチが導通する場合に、吐き出し側電流源の吐き出し電流を吸い込んでチャージポンプ出力と同電圧を保ち、チャージポンプ出力電圧を吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチの間の接続点に伝達する。

誤差電流の原因となる吐き出し側電流源の出力部に寄生する寄生容量、および吸い込み側電流源の出力部に寄生する寄生容量は、それぞれ各負性容量で打消される。このため、チャージポンプ回路を例えばＰＬＬに使用する場合に、ＰＬＬの入力クロックの周波数が変化しても、入力クロックとＰＬＬで生成したクロックとの位相差を高精度に一定に保つことができる。

請求項３に係る本発明のチャージポンプ回路は、吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチを設け、これら吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチ間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファを設け、バッファにオフセット調整手段を設けたものである。

上記した構成により、バッファは、例えば吐き出し側スイッチが非導通となり、吐き出し側調整スイッチが導通する場合に、吐き出し側電流源の吐き出し電流を吸い込んでチャージポンプ出力と同電圧を保ち、チャージポンプ出力電圧を吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチ間の接続点に伝達する。

誤差電流の原因となるバッファのオフセットはオフセット調整手段により補正される。このため、チャージポンプ回路を例えばＰＬＬに使用する場合に、ＰＬＬの入力クロックの周波数が変化しても、入力クロックとＰＬＬで生成したクロックとの位相差を高精度に一定に保つことができる。

請求項４に係る本発明のチャージポンプ回路は、吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチを設け、吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチ間の接続点における電圧に応じて吸い込み側電流源を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段を設け、吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチの間にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファを設け、吐き出し側電流源の出力部、および吸い込み側電流源の出力部にそれぞれ負性容量を備えたものである。

上記した構成により、チャージポンプ回路を例えばＰＬＬに使用する場合に、チャージポンプの電流調整にかかる時間を短縮でき、かつＰＬＬの入力クロックの周波数が変化しても、入力クロックとＰＬＬで生成したクロックとの位相差を高精度に一定に保つことができる。さらに、負性容量を構成する回路からはＤＣ電流が漏れ出る可能性があるが、吐き出し電流と吸い込み電流のＤＣ的なバランスを検出する電流調整手段によって、上記負性容量回路からの漏れ電流も同時に補正することができる。

請求項５に係る本発明のチャージポンプ回路は、吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチを設け、吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチ間の接続点における電圧に応じて吸い込み側電流源を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段を設け、吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチにチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファを設け、バッファにオフセット調整手段を設けたものである。

上記した構成により、チャージポンプ回路を例えばＰＬＬに使用する場合に、チャージポンプの電流調整にかかる時間を短縮でき、かつＰＬＬの入力クロックの周波数が変化しても、入力クロックとＰＬＬで生成したクロックとの位相差を高精度に一定に保つことができる。

請求項６に係る本発明のチャージポンプ回路は、請求項１、４、５の何れかに記載のチャージポンプ回路であって、電流調整手段による電流調整実施期間を、電源立上げ時、およびチャージポンプ電流変更時に設けるものである。

上記した構成により、従来はＰＬＬを動作させながらゆっくりと電流調整を行っていたが、本発明においては、電源立上げ時、およびチャージポンプ電流変更時に電流調整を行い、短時間で電流調整を終了させ、以後状態を保持させる。

この方法により、従来、電流調整手段とＰＬＬのフィードバックが競合してＰＬＬが引込みにくいという問題があったが、ＰＬＬが引き込む前に電流調整を完了してしまうため上記問題が解決できる。

本発明のチャージポンプ回路によれば、誤差電流発生の原因である寄生容量を負性容量で打消す、あるいは誤差電流発生の原因であるバッファのオフセットを補正することにより誤差電流が低減され、ＰＬＬの入力クロックの周波数が変化しても入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックの位相差を高精度に一定に保つことができる。

また、電流調整手段によって吐き出し電流と吸い込み電流のバランスを調節する電流調整をＰＬＬのループとは独立に行うため、吐き出し電流と吸い込み電流のバランス調整にかかる時間を大幅に短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態において、従来例と同様の動作をする部分については、同符号を用いてその説明を省略する。
（実施の形態１）
図１において、チャージポンプ回路は、吐き出し側電流源１１とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吐き出し側スイッチ５の開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源１４とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吸い込み側スイッチ６の開閉によって吸い込み電流の流入を制御するものである。

吐き出し側電流源１１と吸い込み側電流源１４との間にはチャージポンプ出力（ＯＵＴ）を含まない別途の経路を設けており、この経路の途中に一対のスイッチとして吐き出し側調整スイッチ１と吸い込み側調整スイッチ２を設けている。

これらのスイッチ間の接続点における電圧に応じて吸い込み側電流源１４を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段２３は、吐き出し側調整スイッチ１と吸い込み側調整スイッチ２間の接続点の電圧を入力電圧とし、出力電圧が吸い込み側電流源１４の制御電圧（ゲート電圧）をなす。

次に、上記のように構成されたチャージポンプ回路の動作を説明する。図１において、電流調整手段２３を稼動させる電流調整実施期間では、吐き出し側スイッチ５と吸い込み側スイッチ６を共に非導通にし、吐き出し側調整スイッチ１と吸い込み側調整スイッチ２を共に導通させる。

この状態で吐き出し側調整スイッチ１と吸い込み側調整スイッチ２の間（接続点）における電圧に応じて電流調整手段２３の入力電圧が決定される。つまり、電流調整手段２３の入力電圧は吐き出し電流と吸い込み電流の大小関係によって決定され、吐き出し電流が吸い込み電流（現在値）よりも大きいときは入力電圧がハイレベルとなり、逆の場合は入力電圧がロウレベルとなる。

この入力電圧に対して電流調整手段２３では、一回分逐次比較を行ってＤ／Ａコンバータ等により出力電圧を変化させる。
電流調整手段２３の出力電圧の変化によって吸い込み側電流源１４の吸い込み電流が変化すると、吐き出し電流と吸い込み電流の差が変化することになり、この差の変化によって電流調整手段２３の入力電圧がハイレベルからロウレベルへあるいはロウレベルからハイレベルへ逆転して変化する場合もあり、ハイレベルを維持し、あるいはロウレベルを維持したまま逆転せず変化しない場合もある。

この調整後の入力電圧に対して、再び電流調整手段２３において一回分逐次比較を行い、Ｄ／Ａコンバータ等により出力電圧を変化させる。この動作を繰り返すことで、最終的に吸い込み電流が吐き出し電流に等しくなるようにフィードバックがかかる。

電流調整手段２３が動作しない非電流調整実施期間では、電流調整手段２３の出力電圧は保持されており、吐き出し側調整スイッチ１と吸い込み側調整スイッチ２は共に非導通で、吐き出し側スイッチ５と吸い込み側スイッチ６はＰＬＬの位相比較器の出力により制御される。

このように、チャージポンプ回路をＰＬＬに使用する場合に、従来であれば、ＰＬＬの入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックとの位相差が平均して０になるようにフィードバックをかける等の方法によって吸い込み電流を吐き出し電流に等しくする電流調整を行うが、本発明では、吸い込み電流を調整する電流調整手段２３でＰＬＬのループとは独立に調整ループを形成することができ、吐き出し電流と吸い込み電流のＤＣ的なバランスを検出して吸い込み電流を吐き出し電流に等しく調整する電流調整にかかる時間を大幅に短縮できる。
（実施の形態２）
図２において、チャージポンプ回路は、吐き出し側電流源１１とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吐き出し側スイッチ５の開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源１４とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吸い込み側スイッチ６の開閉によって吸い込み電流の流入を制御するものである。

吐き出し側電流源１１と吸い込み側電流源１４との間にはチャージポンプ出力（ＯＵＴ）を含まないさらに別途の第２の経路を設けており、この第２の経路の途中に一対のスイッチとして第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４を設けている。これら第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４の間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファ１２を設けている。

この構成において、電流調整手段２３を稼動させる電流調整実施期間では、第２の吐き出し側調整スイッチ３、第２の吸い込み側調整スイッチ４、吐き出し側スイッチ５および吸い込み側スイッチ６を全て非導通にし、吐き出し側調整スイッチ１と吸い込み側調整スイッチ２を共に導通させる。

この状態で吐き出し側調整スイッチ１と吸い込み側調整スイッチ２の間（接続点）における電圧に応じて電流調整手段２３の入力電圧が決定され、電流調整手段２３の出力電圧の変化によって吸い込み側電流源１４の吸い込み電流が変化し、この動作の繰り返しによって最終的に吸い込み電流が吐き出し電流に等しくなる。

このとき、吐き出し側スイッチ５が導通すると同時に第２の吐き出し側調整スイッチ３が非導通となり、吐き出し側電流源１１から流れ出す電流はすべてチャージポンプ出力から放出される。また、吸い込み側スイッチ６が導通すると同時に第２の吸い込み側調整スイッチ４が非導通となり、チャージポンプ出力から流れ込む電流はすべて吸い込み側電流源１４に吸収される。

バッファ１２は、チャージポンプ出力と同電圧を保って、チャージポンプ出力電圧を第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４の接続点に伝達する。このバッファ１２の動作により、例えば吐き出し側電流源１１の出力部の電圧はスイッチ５の導通／非導通にかかわらず一定に保たれる。
（実施の形態３）
図３において、チャージポンプ回路は、吐き出し側電流源１１とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吐き出し側スイッチ５の開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源１４とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吸い込み側スイッチ６の開閉によって吸い込み電流の流入を制御するものである。

吐き出し側電流源１１と吸い込み側電流源１４との間にはチャージポンプ出力（ＯＵＴ）を含まない別途の経路を設けており、この経路の途中に一対のスイッチとして吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４を設けている。

これらのスイッチ間の接続点における電圧に応じて吸い込み側電流源１４を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段２３は、吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４間の接続点の電圧を入力電圧とし、出力電圧が吸い込み側電流源１４の制御電圧（ゲート電圧）をなす。さらに、吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４の間の接続点にスイッチ１６を介してチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファ１２を設けている。

この構成において、電流調整手段２３を稼動させる電流調整実施期間では、吐き出し側スイッチ５、吸い込み側スイッチ６、およびスイッチ１６を全て非導通にし、吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４を共に導通させる。

この状態で吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４の間（接続点）における電圧に応じて電流調整手段２３の入力電圧が決定され、電流調整手段２３の出力電圧の変化によって吸い込み側電流源１４の吸い込み電流が変化し、この動作の繰り返しによって最終的に吸い込み電流が吐き出し電流に等しくなる。

電流調整手段２３が動作しない非電流調整実施期間では、電流調整手段２３の出力電圧は保持されており、スイッチ１６が導通し、吐き出し側スイッチ５と吸い込み側スイッチ６はＰＬＬの位相比較器の出力により制御される。

このとき、吐き出し側スイッチ５が導通すると同時に吐き出し側調整スイッチ３が非導通となり、吐き出し側電流源１１から流れ出す電流はすべてチャージポンプ出力から放出される。また、吸い込み側スイッチ６が導通すると同時に吸い込み側調整スイッチ４が非導通となり、チャージポンプ出力から流れ込む電流はすべて吸い込み側電流源１４に吸収される。

バッファ１２は、チャージポンプ出力と同電圧を保って、チャージポンプ出力電圧を吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４の接続点に伝達する。このバッファ１２の動作により、例えば吐き出し側電流源１１の出力部の電圧はスイッチ５の導通／非導通にかかわらず一定に保たれる。
（実施の形態４）
図４において、チャージポンプ回路は、吐き出し側電流源１１とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吐き出し側スイッチ５の開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源１４とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吸い込み側スイッチ６の開閉によって吸い込み電流の流入を制御するものである。

電流調整手段１３は、吸い込み側電流源１４のゲート電圧を調整して吸い込み電流が吐き出し電流と等しくなるように電流調整し、その調整状態を保持する機能を持つもので、電流調整の方法は、ＰＬＬの入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックとの位相差が平均して０になるようにフィードバックをかけるなどして行う。また、吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４の間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファ１２を設けており、吐き出し側電流源１１の出力部に一端が接続される負性容量３１と、吸い込み側電流源１４の出力部に一端が接続される負性容量３２を備えている。

この構成において、チャージポンプ回路の動作は従来例の動作と全く同じであり、バッファ１２はオフセットを持つ。しかし、吐き出し側電流源１１の出力部に寄生する容量は負性容量３１により打消され、また吸い込み側電流源１４の出力部に寄生する容量は負性容量３２により打消されている。このため、寄生容量がゼロに近い値となり、バッファ１２のオフセットに起因する誤差電流は大幅に低減される。
（実施の形態５）
図５において、チャージポンプ回路は、吐き出し側電流源１１とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吐き出し側スイッチ５の開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源１４とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吸い込み側スイッチ６の開閉によって吸い込み電流の流入を制御するものである。

電流調整手段１３は、吸い込み側電流源１４のゲート電圧を調整して吸い込み電流が吐き出し電流と等しくなるように電流調整し、その調整状態を保持する機能を持つものであり、電流調整の方法は、ＰＬＬの入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックとの位相差が平均して０になるようにフィードバックをかけるなどして行う。また、吐き出し側調整スイッチ３と吸い込み側調整スイッチ４の間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファ１２を設けており、バッファ１２はオフセット調整手段２４を備えている。

この構成において、チャージポンプ回路の動作は従来例の動作と全く同じであり、バッファ１２はオフセット補正手段２４によりオフセットが補正される。吐き出し側電流源１１、および吸い込み側電流源１４の出力部には従来どおり寄生容量が寄生しており誤差電流の原因とみられるが、オフセット補正により寄生容量に印加される電位がスイッチング切換え時にほとんど変動しないため、バッファ１２のオフセットに起因する誤差電流は大幅に低減される。
（実施の形態６）
図６において、チャージポンプ回路は、吐き出し側電流源１１とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吐き出し側スイッチ５の開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源１４とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吸い込み側スイッチ６の開閉によって吸い込み電流の流入を制御するものである。

吐き出し側電流源１１と吸い込み側電流源１４との間にはチャージポンプ出力（ＯＵＴ）を含まないさらに別途の第２の経路を設けており、この第２の経路の途中に一対のスイッチとして第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４を設けている。これら第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４の間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファ１２を設けている。また、吐き出し側電流源１１の出力部に一端が接続される負性容量３１と、吸い込み側電流源１４の出力部に一端が接続される負性容量３２を備えている。

吐き出し側電流源１１の出力部に寄生する容量は負性容量３１により打消され、また吸い込み側電流源１４の出力部に寄生する容量は負性容量３２により打消されている。このため、寄生容量がゼロに近い値となり、バッファ１２のオフセットに起因する誤差電流は大幅に低減される。

バッファ１２は、チャージポンプ出力と同電圧を保って、チャージポンプ出力電圧を第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４の接続点に伝達する。このバッファ１２の動作により、例えば吐き出し側電流源１１の出力部の電圧はスイッチ５の導通／非導通にかかわらず一定に保たれる。

尚、負性容量はトランジスタとコンデンサを用いて回路で擬似的につくるため、理想的な負性容量にはない漏れ電流が発生する。漏れ電流はチャージポンプ電流出力の誤差電流となりチャージポンプ電流特性を悪化させる。しかしながら、電流調整手段２３を併用することで、上記負性容量の漏れ電流を吸い込み側電流源１４と同時に補正することが可能である。
（実施の形態７）
図７において、チャージポンプ回路は、吐き出し側電流源１１とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吐き出し側スイッチ５の開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源１４とチャージポンプ出力（ＯＵＴ）との間の経路に設けた吸い込み側スイッチ６の開閉によって吸い込み電流の流入を制御するものである。

吐き出し側電流源１１と吸い込み側電流源１４との間にはチャージポンプ出力（ＯＵＴ）を含まないさらに別途の第２の経路を設けており、この第２の経路の途中に一対のスイッチとして第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４を設けている。これら第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４の間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファ１２を設けている。バッファ１２はオフセット調整手段２４を備えている。

この状態で吐き出し側調整スイッチ１と吸い込み側調整スイッチ２の間（接続点）における電圧に応じて電流調整手段２３の入力電圧が決定され、電流調整手段２３の出力電圧の変化によって吸い込み側電流源１４の吸い込み電流が変化し、この動作の繰り返しによって最終的に吸い込み電流が吐き出し電流に等しくなる。この電流調整手段２３により電流調整時間を大幅に短縮することが可能である。

バッファ１２はオフセット補正手段２４によりオフセットが補正され、チャージポンプ出力と同電圧を保って、チャージポンプ出力電圧を第２の吐き出し側調整スイッチ３と第２の吸い込み側調整スイッチ４の接続点に伝達する。このバッファ１２の動作により、例えば吐き出し側電流源１１の出力部の電圧はスイッチ５の導通／非導通にかかわらず一定に保たれる。

吐き出し側電流源１１、および吸い込み側電流源１４の出力部には従来どおり寄生容量が寄生しており誤差電流の原因となりえるが、オフセット補正により寄生容量に印加される電位がスイッチング切換え時にほとんど変動しないため、バッファ１２のオフセットに起因する誤差電流は大幅に低減され、ＰＬＬの入力クロックの周波数が変化しても入力クロックとＰＬＬで生成されるクロックの位相差を高精度に一定に保つことができる。

上述した各実施の形態において、電流調整手段２３を稼動させるタイミングについて述べる。従来ではＰＬＬを動作させながらゆっくりと電流調整を行っていたが、本発明においては、電源立上げ時、およびチャージポンプ電流変更時に電流調整を行い、短時間で終了させ状態を保持させる。この方法により、従来、電流調整手段とＰＬＬのフィードバックが競合してＰＬＬが引込みにくいという問題があったが、ＰＬＬが引き込む前に電流調整を完了してしまうため上記問題が解決できる。

本発明のチャージポンプ回路は、誤差電流発生の原因である寄生容量を負性容量で打消す、あるいは誤差電流発生の原因であるバッファのオフセットを補正することにより誤差電流を低減でき、電流調整手段によって吐き出し電流と吸い込み電流のバランスを調節する電流調整にかかる時間を大幅に短縮することができるので、吐き出し電流と吸い込み電流のバランスが要求されるＰＬＬやスライサのチャージポンプ回路として有用である。

本発明の実施の形態１に係るチャージポンプ回路のブロック図本発明の実施の形態２に係るチャージポンプ回路のブロック図本発明の実施の形態３に係るチャージポンプ回路のブロック図本発明の実施の形態４に係るチャージポンプ回路のブロック図本発明の実施の形態５に係るチャージポンプ回路のブロック図本発明の実施の形態６に係るチャージポンプ回路のブロック図本発明の実施の形態７に係るチャージポンプ回路のブロック図従来例のチャージポンプ回路のブロック図

符号の説明

１、３吐き出し側調整スイッチ
２，４吸い込み側調整スイッチ
５吐き出し側スイッチ
６吐き出し側スイッチ
１１吐き出し側電流源
１２バッファ
１３電流調整手段（従来の構成）
１４吸い込み側電流源
１６スイッチ
２３電流調整手段（本発明の構成）
２４オフセット調整手段
３１負性容量
３２負性容量

Claims

吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に一対のスイッチを設け、これらスイッチ間における電圧に応じて吸い込み側電流源を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段を設けたことを特徴とするチャージポンプ回路。
吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチを設け、これら吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチ間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファを設け、吐き出し側電流源の出力部、および吸い込み側電流源の出力部にそれぞれ負性容量を備えたことを特徴とするチャージポンプ回路。
吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチを設け、これら吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチ間の接続点にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファを設け、バッファにオフセット調整手段を設けたことを特徴とするチャージポンプ回路。
吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチを設け、吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチ間の接続点における電圧に応じて吸い込み側電流源を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段を設け、吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチの間にチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファを設け、吐き出し側電流源の出力部、および吸い込み側電流源の出力部にそれぞれ負性容量を備えたことを特徴とするチャージポンプ回路。
吐き出し側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吐き出し側スイッチの開閉によって吐き出し電流の流出を制御し、吸い込み側電流源とチャージポンプ出力との間の経路に設けた吸い込み側スイッチの開閉によって吸い込み電流の流入を制御するチャージポンプ回路であって、
吐き出し側電流源と吸い込み側電流源との間にチャージポンプ出力を含まない別途の経路を設け、この経路の途中に吐き出し側調整スイッチおよび吸い込み側調整スイッチを設け、吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチ間の接続点における電圧に応じて吸い込み側電流源を制御して吸い込み電流を調整する電流調整手段を設け、吐き出し側調整スイッチと吸い込み側調整スイッチにチャージポンプ出力電圧を伝達するバッファを設け、バッファにオフセット調整手段を設けたことを特徴とするチャージポンプ回路。
請求項１、４、５の何れかに記載のチャージポンプ回路であって、電流調整手段による電流調整実施期間を、電源立上げ時、およびチャージポンプ電流変更時に設けることを特徴とするチャージポンプ回路。