JP2006217162A - Ring oscillator circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ring oscillator circuit capable of finely adjusting an oscillation period with a shorter variable width than before. <P>SOLUTION: The ring oscillator is constituted by connecting a plurality of logic gates in a ring shape and outputs a clock of designated frequency from one of the plurality of logic gates, and one of the plurality of logic gates is a switching circuit with two or more two inputs. The output signal of the switching circuit rises according to a 1st signal inputted through a 1st path and falls according to a 2nd signal which is inputted through a 2nd path and has the same polarity with the 1st signal, but differs in propagation delay time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えばPLL(位相同期ループ)の電圧制御発振器(VCO)などで用いられるリングオシレータ回路に関するものである。   The present invention relates to a ring oscillator circuit used in a voltage controlled oscillator (VCO) of a PLL (phase locked loop), for example.

リングオシレータ回路は、所定周波数のクロックを出力するもので、例えばクロックの停止もしくは発振を制御するための制御回路としての1個のNANDゲートやNORゲートと、遅延回路としての偶数個のインバータとをリング状に接続して構成される。上記PLLのVCOでは、インバータとして、その速度(遅延時間)がコントロール電圧に応じて変化する速度可変型のインバータが用いられる。   The ring oscillator circuit outputs a clock with a predetermined frequency. For example, one NAND gate or NOR gate as a control circuit for controlling stop or oscillation of a clock and an even number of inverters as a delay circuit are provided. Connected in a ring shape. In the PLL VCO, a variable speed inverter whose speed (delay time) changes according to a control voltage is used as an inverter.

以下、制御回路として2入力のNANDゲートと、遅延回路として4段および6段のインバータとによって構成されるリングオシレータ回路の場合を例に挙げて、従来のリングオシレータ回路の問題点について説明する。   Hereinafter, the problem of the conventional ring oscillator circuit will be described by taking as an example a case of a ring oscillator circuit composed of a 2-input NAND gate as a control circuit and 4-stage and 6-stage inverters as a delay circuit.

図6に示すリングオシレータ回路18は、制御回路となるNANDゲートi0と、遅延回路となる4個のインバータi1〜i4とによって構成されている。NANDゲートi0には、イネーブル信号Enableとインバータi4の出力信号とが入力されている。NANDゲートi0の出力信号は、クロックOSCoutとして出力されるとともに、インバータi1に入力され、インバータi1〜i3の出力信号が順次次段のインバータi2〜i4に入力されている。   The ring oscillator circuit 18 shown in FIG. 6 includes a NAND gate i0 serving as a control circuit and four inverters i1 to i4 serving as delay circuits. The enable signal Enable and the output signal of the inverter i4 are input to the NAND gate i0. The output signal of the NAND gate i0 is output as the clock OSCout and is input to the inverter i1, and the output signals of the inverters i1 to i3 are sequentially input to the inverters i2 to i4 in the next stage.

リングオシレータ回路18の場合、クロックOSCoutは、図7のタイミングチャートに示すように、Enable=0で停止し、Enable=1で発振する。Enable=0の時、各論理ゲートi0〜i4の出力信号は以下のようになる。   In the case of the ring oscillator circuit 18, as shown in the timing chart of FIG. 7, the clock OSCout stops when Enable = 0 and oscillates when Enable = 1. When Enable = 0, the output signals of the logic gates i0 to i4 are as follows.

i0=1
i1=0
i2=1
i3=0
i4=1
i0 = 1
i1 = 0
i2 = 1
i3 = 0
i4 = 1

すなわち、クロックOSCout(=i0)は1で停止している。   That is, the clock OSCout (= i0) is stopped at 1.

一方、Enableが0から1になると、図7のタイミングチャートに示すように、各論理ゲートi0〜i4の出力信号は以下のように順次変化する。   On the other hand, when Enable changes from 0 to 1, as shown in the timing chart of FIG. 7, the output signals of the logic gates i0 to i4 sequentially change as follows.

i0:1→0
i1:0→1
i2:1→0
i3:0→1
i4:1→0
i0:0→1
i1:1→0
i2:0→1
i3:1→0
i4:0→1
i0: 1 → 0
i1: 0 → 1
i2: 1 → 0
i3: 0 → 1
i4: 1 → 0
i0: 0 → 1
i1: 1 → 0
i2: 0 → 1
i3: 1 → 0
i4: 0 → 1

以上で1周期であり、以後上記の周期が繰り返される。すなわち、クロックOSCoutの発振周期(=1周期に要する遅延時間)は、NANDゲートの遅延時間×2段分+インバータの遅延時間×8段分となる。ここで、NANDゲートの遅延時間がインバータの遅延時間と比べて小さく、無視することができるとすると、クロックOSCoutの発振周期は、簡略的に、インバータの遅延時間×8段分と見なすことができる。   The above is one cycle, and the above cycle is repeated thereafter. That is, the oscillation period of the clock OSCout (= delay time required for one period) is NAND gate delay time × 2 stages + inverter delay time × 8 stages. Here, assuming that the delay time of the NAND gate is smaller than the delay time of the inverter and can be ignored, the oscillation period of the clock OSCout can be simply regarded as the delay time of the inverter × 8 stages. .

次に、図8に示すリングオシレータ回路20は、図6に示すリングオシレータ回路18において、インバータi5およびi6を追加してインバータの段数を6段にしたものである。インバータi4およびi5の出力信号が順次次段のインバータi5およびi6に入力され、NANDゲートi0には、イネーブル信号Enableとインバータi6の出力信号が入力されている。また、その動作を図9のタイミングチャートに示す。   Next, the ring oscillator circuit 20 shown in FIG. 8 is obtained by adding inverters i5 and i6 to the number of inverter stages in the ring oscillator circuit 18 shown in FIG. The output signals of the inverters i4 and i5 are sequentially input to the next-stage inverters i5 and i6, and the enable signal Enable and the output signal of the inverter i6 are input to the NAND gate i0. The operation is shown in the timing chart of FIG.

図8に示すリングオシレータ回路20から出力されるクロックOSCoutの発振周期は、図6に示すリングオシレータ回路18の場合と同様に、簡略的にインバータの遅延時間×12段分と見なすことができる。すなわち、インバータが6段のリングオシレータ回路20は、インバータが4段のリングオシレータ回路18と比べて、クロックOSCoutの発振周期が1.5倍に急増することが分かる。   As in the case of the ring oscillator circuit 18 shown in FIG. 6, the oscillation period of the clock OSCout output from the ring oscillator circuit 20 shown in FIG. 8 can be simply regarded as the inverter delay time × 12 stages. That is, it can be seen that in the ring oscillator circuit 20 having six stages of inverters, the oscillation period of the clock OSCout rapidly increases by 1.5 times compared to the ring oscillator circuit 18 having four stages of inverters.

上記のように、インバータの段数を4段から6段に変更するなど、リングオシレータ回路を利用する際、さまざまな発振周波数を実現するために、インバータの段数を変更して対応することは一般的に行われる方法である。   As described above, when using a ring oscillator circuit, such as changing the number of inverter stages from 4 to 6, it is common to change the number of inverter stages to achieve various oscillation frequencies. This is the method that is performed.

例えば、特許文献1には、7個のインバータと、それに4個のインバータを加えた合計11個のインバータとを切替えることによって、2通りに発振周波数を変更する例が示されている。また、特許文献2では、6通りにバッファの段数を切替えることによって幅広い発振周波数を実現する例が示されている。さらに、特許文献3では、インバータの段数切替えの方法について、より具体的な回路例が示されている。   For example, Patent Document 1 shows an example in which the oscillation frequency is changed in two ways by switching between seven inverters and a total of 11 inverters including four inverters. Patent Document 2 shows an example in which a wide range of oscillation frequencies is realized by switching the number of buffer stages in six ways. Further, Patent Document 3 shows a more specific circuit example for a method of switching the number of inverter stages.

なお、特許文献2に開示のクロック発生回路では、1個のバッファを単位として、その段数を切替えることが出来るような図が示されているが、1個のバッファは2個のインバータを直列に接続して実現されるものであるから、上記4個および6個のインバータで構成されるリングオシレータ回路のように、偶数個のインバータを単位として追加して遅延時間を調整するものと同じである。   In the clock generation circuit disclosed in Patent Document 2, there is shown a diagram in which the number of stages can be switched in units of one buffer, but one buffer has two inverters connected in series. Since it is realized by connecting, it is the same as adjusting the delay time by adding an even number of inverters as a unit, like the ring oscillator circuit composed of the above four and six inverters. .

特開平3−217917号公報JP-A-3-217717 特開昭63−211919号公報JP 63-2111919 A 特許第2933286号公報Japanese Patent No. 2933286

上記のように、制御回路としてNANDゲートi0を使用したリングオシレータ回路18および20では、インバータの段数を変更する場合、偶数段で変更する必要がある。インバータの段数を奇数段にすると、リングオシレータ回路全体として信号の反転回数が偶数回となり、クロックOSCoutが発振しないからである。このため、インバータの段数を変更する場合、4段から5段ではなく6段に変更する必要がある。   As described above, in the ring oscillator circuits 18 and 20 using the NAND gate i0 as the control circuit, when the number of inverter stages is changed, it is necessary to change the number of inverter stages. This is because if the number of inverter stages is an odd number, the number of inversions of the signal in the entire ring oscillator circuit is an even number, and the clock OSCout does not oscillate. For this reason, when changing the number of inverter stages, it is necessary to change from 4 stages to 6 stages instead of 5 stages.

次に、VCOとして、速度可変型のインバータで構成されたリングオシレータ回路を用いたPLLを構成する場合を考える。様々な発振周波数に対応するため、リングオシレータ回路の段数を切替えるが、段数の切替えだけでは離散的な発振周波数しか実現できない。このため、それら離散的な発振周波数の間の発振周波数は、コントロール電圧に応じて、速度可変型インバータの速度を調整することにより対応しなければならない。   Next, consider a case in which a PLL using a ring oscillator circuit composed of a variable speed inverter is configured as the VCO. In order to cope with various oscillation frequencies, the number of stages of the ring oscillator circuit is switched, but only discrete oscillation frequencies can be realized only by switching the number of stages. For this reason, the oscillation frequency between these discrete oscillation frequencies must be dealt with by adjusting the speed of the variable speed inverter according to the control voltage.

既に述べたように、インバータの段数は偶数段で変更しなければならず、上記のように、インバータの段数を4段から6段に変更した場合、その発振周期は約1.5倍に急増する。従って、このリングオシレータ回路で構成されたVCOを用いるPLLにおいて、その間の周波数にも対応するためには、個々の速度可変型インバータの遅延時間を約1.5倍まで可変できるように設計する必要がある。   As described above, the number of inverter stages must be changed to an even number, and when the number of inverter stages is changed from 4 to 6 as described above, the oscillation period increases rapidly by about 1.5 times. To do. Therefore, in a PLL using a VCO composed of this ring oscillator circuit, in order to cope with the frequency between them, it is necessary to design the delay time of each variable speed inverter to be variable up to about 1.5 times. There is.

一方で、PLLの安定度(ジッタなど)に着目すると、過度なVCOの可変幅(可変感度)は特性に悪影響を与える。可変幅が広くなると可変感度が高くなり、ジッタが大きくなる原因の1つとなる。すなわち、前述のインバータが4段と6段のリングオシレータ回路の発振周期が約1.5倍も離れてしまうことは、リングオシレータ回路をVCOとして用いる上で、特性面での大きなデメリットとなる。   On the other hand, paying attention to PLL stability (such as jitter), an excessive variable width (variable sensitivity) of the VCO adversely affects the characteristics. When the variable width is widened, the variable sensitivity is increased, which is one of the causes of increasing jitter. That is, the fact that the oscillation cycle of the four-stage and six-stage ring oscillator circuits of the aforementioned inverter is about 1.5 times apart is a great demerit in terms of characteristics in using the ring oscillator circuit as a VCO.

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、従来よりも細かい可変幅で発振周期を微調整することができるリングオシレータ回路を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a ring oscillator circuit that can solve the problems based on the prior art and finely adjust the oscillation period with a finer variable width than the conventional one.

上記目的を達成するために、本発明は、複数の論理ゲートがリング状に接続されて構成され、前記複数の論理ゲートのうちの1つから所定周波数のクロックを出力するリングオシレータ回路であって、
前記複数の論理ゲートのうちの1つが2入力以上の切替回路であって、該切替回路の出力信号は、第1の経路を介して入力される第1の信号に応じて立ち上がり、第2の経路を介して入力され、前記第1の信号と同一極性で伝播遅延時間が異なる第2の信号に応じて立ち下がることを特徴とするリングオシレータ回路を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention is a ring oscillator circuit configured by connecting a plurality of logic gates in a ring shape and outputting a clock having a predetermined frequency from one of the plurality of logic gates. ,
One of the plurality of logic gates is a switching circuit having two or more inputs, and an output signal of the switching circuit rises in response to a first signal input through a first path, The present invention provides a ring oscillator circuit characterized by falling in response to a second signal that is input via a path and has the same polarity as the first signal but different propagation delay time.

ここで、該リングオシレータ回路は、PLLの電圧制御発振器で用いられるもので、前記論理ゲートは、前記電圧制御発振器に入力されるコントロール電圧に応じて、その遅延時間が変化するものであることが好ましい。   Here, the ring oscillator circuit is used in a voltage-controlled oscillator of a PLL, and the logic gate may change its delay time according to a control voltage input to the voltage-controlled oscillator. preferable.

本発明のリングオシレータ回路では、等価的に、インバータの段数を1段単位で変更することができ、従来よりも細かい可変幅でクロックの発振周期を微調整することができる。従って、本発明のリングオシレータ回路が適用された電圧制御発振器を用いるPLLにおいて、速度可変型インバータの速度可変範囲が従来よりも狭くて済むため、PLLの安定度を向上させることができ、ジッタなどの特性を改善することができる。   In the ring oscillator circuit of the present invention, the number of inverter stages can be equivalently changed in units of one stage, and the clock oscillation cycle can be finely adjusted with a finer variable width than in the prior art. Therefore, in the PLL using the voltage controlled oscillator to which the ring oscillator circuit of the present invention is applied, the speed variable range of the speed variable inverter can be narrower than that of the conventional one, so that the stability of the PLL can be improved, jitter, etc. The characteristics can be improved.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のリングオシレータ回路を詳細に説明する。   Hereinafter, a ring oscillator circuit of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

図1は、本発明のリングオシレータ回路の構成を表す一実施形態の回路図である。同図に示すリングオシレータ回路10は、複数の論理ゲートがリング状に接続されて構成され、そのうちの1つの論理ゲートから所定周波数のクロックOSCoutを出力するもので、制御回路兼切替回路となる3入力のNANDゲートi0と、遅延回路となる6個のインバータi1〜i6とを備えている。   FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment showing a configuration of a ring oscillator circuit of the present invention. The ring oscillator circuit 10 shown in the figure is configured by connecting a plurality of logic gates in a ring shape, and outputs a clock OSCout having a predetermined frequency from one of the logic gates, and serves as a control circuit / switching circuit 3 An input NAND gate i0 and six inverters i1 to i6 serving as delay circuits are provided.

ここで、NANDゲートi0には、イネーブル信号Enableとインバータi4およびi6の出力信号とが入力されている。NANDゲートi0の出力信号は、クロックOSCoutとして出力されるとともに、インバータi1に入力され、インバータi1〜i5の出力信号が順次次段のインバータi2〜i6に入力されている。   Here, the enable signal Enable and the output signals of the inverters i4 and i6 are input to the NAND gate i0. The output signal of the NAND gate i0 is output as the clock OSCout and is input to the inverter i1, and the output signals of the inverters i1 to i5 are sequentially input to the next-stage inverters i2 to i6.

リングオシレータ回路10の場合も、クロックOSCoutは、図2のタイミングチャートに示すように、Enable=0で停止し、Enable=1で発振する。Enable=0の時、各論理ゲートi0〜i6の出力信号は以下のようになる。   Also in the case of the ring oscillator circuit 10, as shown in the timing chart of FIG. 2, the clock OSCout stops when Enable = 0 and oscillates when Enable = 1. When Enable = 0, the output signals of the logic gates i0 to i6 are as follows.

i0=1
i1=0
i2=1
i3=0
i4=1
i5=0
i6=1
i0 = 1
i1 = 0
i2 = 1
i3 = 0
i4 = 1
i5 = 0
i6 = 1

すなわち、クロックOSCout(=i0)は1で停止している。   That is, the clock OSCout (= i0) is stopped at 1.

Enableが0から1になると、図2のタイミングチャートに示すように、各論理ゲートi0〜i6の出力信号は以下のように順次変化する。   When Enable changes from 0 to 1, as shown in the timing chart of FIG. 2, the output signals of the logic gates i0 to i6 sequentially change as follows.

i0:1→0
i1:0→1
i2:1→0
i3:0→1
i4:1→0
i0:0→1 … i0が0→1となる変化はi4から伝播する。
i1:1→0
i2:0→1
i3:1→0
i4:0→1
i5:1→0
i6:0→1
i0:1→0 … i0が1→0となる変化はi6から伝播する。
i0: 1 → 0
i1: 0 → 1
i2: 1 → 0
i3: 0 → 1
i4: 1 → 0
i0: 0 → 1 ... The change in which i0 becomes 0 → 1 propagates from i4.
i1: 1 → 0
i2: 0 → 1
i3: 1 → 0
i4: 0 → 1
i5: 1 → 0
i6: 0 → 1
i0: 1 → 0 ... The change in which i0 becomes 1 → 0 propagates from i6.

以上で1周期であり、以後上記の周期が繰り返される。すなわち、リングオシレータ回路10から出力されるクロックOSCoutの発振周期は、NANDゲートの遅延時間×2段分+インバータの遅延時間×10段分となる。同様に、NANDゲートの遅延時間を無視することができるとすると、クロックOSCoutの発振周期は、簡略的に、インバータの遅延時間×10段分と見なすことができる。   The above is one cycle, and the above cycle is repeated thereafter. That is, the oscillation period of the clock OSCout output from the ring oscillator circuit 10 is NAND gate delay time × 2 stages + inverter delay time × 10 stages. Similarly, if the delay time of the NAND gate can be ignored, the oscillation period of the clock OSCout can be simply regarded as the delay time of the inverter × 10 stages.

ここで、リングオシレータ回路10では、制御回路兼切替回路としてNANDゲートi0を用いている。このため、その3つの入力信号Enable、i4およびi6の出力信号のうちの少なくとも1つが0になればNANDゲートi0の出力信号は1となる。一方、NANDゲートi0の出力信号は、3つの入力信号Enable、i4およびi6の出力信号の全てが1にならなければ0にはならない。   Here, in the ring oscillator circuit 10, a NAND gate i0 is used as a control circuit / switching circuit. Therefore, if at least one of the three input signals Enable, i4, and i6 is 0, the output signal of the NAND gate i0 is 1. On the other hand, the output signal of the NAND gate i0 does not become 0 unless all of the output signals of the three input signals Enable, i4 and i6 become 1.

このため、上述のように、i0が0→1となる(=OSCoutが立ち上がる)時の伝播経路がi0→i1→i2→i3→i4→i0となるのに対して、i0が1→0となる(=OSCoutが立ち下がる)時の伝播経路は、i0→i1→i2→i3→i4→i5→i6→i0となる。すなわち、クロックOSCoutの立ち上がりの時と立ち下がりの時とで信号の伝播経路が異なっている。   Therefore, as described above, the propagation path when i0 becomes 0 → 1 (= OSCout rises) becomes i0 → i1 → i2 → i3 → i4 → i0, whereas i0 becomes 1 → 0. (= OSCout falls), the propagation path is i0 → i1 → i2 → i3 → i4 → i5 → i6 → i0. That is, the signal propagation path differs between when the clock OSCout rises and when it falls.

つまり、リングオシレータ回路10は、クロックOSCoutの立ち上がりの時の信号の伝播経路がインバータ4段のリングオシレータ回路と同じで、なおかつ、その立ち下がりの時の信号の伝播経路がインバータ6段のリングオシレータ回路と同じリングオシレータ回路として動作する。その結果、リングオシレータ回路10によって、等価的にインバータが5段のリングオシレータ回路が実現される。   In other words, the ring oscillator circuit 10 has the same signal propagation path as the ring oscillator circuit with four stages of inverters at the rising edge of the clock OSCout, and the signal propagation path at the falling edge of the ring oscillator circuit with six stages of inverters. It operates as the same ring oscillator circuit as the circuit. As a result, the ring oscillator circuit 10 realizes a ring oscillator circuit equivalently having five stages of inverters.

従来のリングオシレータ回路では、例えばインバータの段数を4段から6段に変更することしかできず、その場合、クロックOSCoutの発振周期の変化が約1.5倍となることは述べた通りである。これに対し、リングオシレータ回路10の場合、等価的にインバータが5段のリングオシレータ回路が実現されているため、そのクロックの発振周期の変化は、インバータが4段のリングオシレータ回路の場合の1.25倍に留まる。   In the conventional ring oscillator circuit, for example, the number of inverter stages can only be changed from 4 to 6, and in that case, the change in the oscillation period of the clock OSCout is about 1.5 times as described above. . On the other hand, in the case of the ring oscillator circuit 10, since a ring oscillator circuit having five stages of inverters is equivalently realized, the change in the oscillation cycle of the clock is 1 in the case where the inverter is a four stage ring oscillator circuit. Stays 25 times.

すなわち、リングオシレータ回路10では、等価的に、インバータの段数を4段から5段相当に1段単位で変更することができ、従来よりも細かい可変幅でクロックOSCoutの発振周期を微調整することができる。   In other words, in the ring oscillator circuit 10, the number of inverter stages can be equivalently changed in units of one stage from four stages to five stages, and the oscillation period of the clock OSCout can be finely adjusted with a finer variable width than before. Can do.

従って、電圧制御発振器として、速度可変型のインバータで構成されたリングオシレータ回路10を用いたPLLにおいて、連続した周波数範囲をカバーするためには、速度可変型インバータの速度(=遅延時間)を1.25倍まで可変できるだけでよい。すなわち、速度可変範囲が従来よりも狭くてよいため、PLLの安定度が増し、ジッタなどの特性を改善することができる。   Therefore, in the PLL using the ring oscillator circuit 10 composed of a variable speed inverter as a voltage controlled oscillator, the speed (= delay time) of the variable speed inverter is set to 1 in order to cover a continuous frequency range. It only needs to be variable up to 25 times. That is, since the speed variable range may be narrower than before, the stability of the PLL increases and characteristics such as jitter can be improved.

なお、本発明のリングオシレータ回路は、上記実施形態の構成に限定されない。   The ring oscillator circuit of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment.

すなわち、本発明のリングオシレータ回路は、リング状に接続された複数の論理ゲートのうちの1つが2入力以上の切替回路であって、この切替回路の出力信号が、第1の経路を介して入力される第1の信号に応じて立ち上がり、第2の経路を介して入力され、第1の信号と同一極性で伝播遅延時間が異なる第2の信号に応じて立ち下がるものであればよい。   In other words, the ring oscillator circuit of the present invention is a switching circuit in which one of a plurality of logic gates connected in a ring shape has two or more inputs, and an output signal of the switching circuit is transmitted via a first path. Any signal may be used as long as it rises in response to the first input signal and is input through the second path and falls in response to the second signal having the same polarity as the first signal but having a different propagation delay time.

図1に示すリングオシレータ回路10において、3入力のNANDゲートi0は、イネーブル信号Enableによって、リングオシレータ回路10から出力されるクロックOSCoutの停止もしくは発振を制御するための制御回路としての機能と、上記第1および第2の経路を介して入力される第1および第2の信号とを切り替えるための切替回路としての機能とを併せ持つ制御回路兼切替回路として一体型に構成されている。   In the ring oscillator circuit 10 shown in FIG. 1, the three-input NAND gate i0 functions as a control circuit for controlling the stop or oscillation of the clock OSCout output from the ring oscillator circuit 10 by the enable signal Enable, A control circuit / switching circuit having a function as a switching circuit for switching between the first and second signals input via the first and second paths is integrally configured.

リングオシレータ回路10では、制御回路兼切替回路として3入力のNANDゲートを使用しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図3および図4に示すリングオシレータ回路12および14のように、3入力NANDゲートの代わりに、2入力OR−NAND複合ゲートや3入力NORゲートなどの3入力以上の各種の論理ゲートを使用しても同様の機能を実現することができる。   In the ring oscillator circuit 10, a three-input NAND gate is used as a control circuit and switching circuit, but the present invention is not limited to this. For example, as in the ring oscillator circuits 12 and 14 shown in FIGS. 3 and 4, various logic gates having three or more inputs such as a two-input OR-NAND composite gate and a three-input NOR gate are used instead of the three-input NAND gate. Even if it is used, the same function can be realized.

また、本発明のリングオシレータ回路では、制御回路と切替回路とを別々の論理ゲートによって構成してもよい。また、制御回路は、本発明のリングオシレータ回路にとって必須の構成要素ではなく、不要であれば省略してもよい。   In the ring oscillator circuit of the present invention, the control circuit and the switching circuit may be configured by separate logic gates. The control circuit is not an essential component for the ring oscillator circuit of the present invention, and may be omitted if not necessary.

例えば、制御回路が不要である場合、図1に示すリングオシレータ回路10は、制御回路兼切替回路としての3入力のNANDゲートi0を、切替回路としての2入力のNANDゲートとすることができる。また、図3および図4に示すリングオシレータ回路12および14の場合、制御回路兼切替回路としての2入力OR−NAND複合ゲートおよび3入力NORゲートを切替回路としての2入力NORゲートとすることができる。   For example, when a control circuit is not required, the ring oscillator circuit 10 shown in FIG. 1 can use a 3-input NAND gate i0 as a control circuit / switching circuit as a 2-input NAND gate as a switching circuit. In the case of the ring oscillator circuits 12 and 14 shown in FIGS. 3 and 4, the 2-input OR-NAND composite gate and the 3-input NOR gate as the control circuit / switching circuit may be used as the 2-input NOR gate as the switching circuit. it can.

また、制御回路と切替回路とを別々の論理ゲートで構成する場合、例えば図5に示すリングオシレータ回路16のように、制御回路として、イネーブル信号Enableとインバータi6の出力信号とが入力される2入力のNANDゲートi0を用い、切替回路として、インバータi2およびi4の出力信号が入力される2入力のNANDゲートi5を用いることでも同様の機能を実現できる。   Further, when the control circuit and the switching circuit are configured by separate logic gates, for example, as in the ring oscillator circuit 16 shown in FIG. 5, the enable signal Enable and the output signal of the inverter i6 are input as the control circuit 2 The same function can also be realized by using the input NAND gate i0 and using the 2-input NAND gate i5 to which the output signals of the inverters i2 and i4 are input as the switching circuit.

すなわち、第1および第2の信号は、切替回路に入力される。また、第1および第2の信号は、切替回路の1段前(直前)の第1の論理ゲートの出力信号と、第1の論理ゲートの出力信号と同一極性で伝播遅延時間の異なる、第1の論理ゲートよりもさらに1段以上前の第2の論理ゲートの出力信号となる。   That is, the first and second signals are input to the switching circuit. The first and second signals have the same polarity as the output signal of the first logic gate immediately preceding (immediately before) the switching circuit and the output signal of the first logic gate, and have different propagation delay times. This is the output signal of the second logic gate one stage or more before the one logic gate.

なお、切替回路には、3本以上の信号を入力することもできる。例えば、リングオシレータ回路10において、第3の信号として、インバータi2の出力信号をNANDゲートi0に入力することも可能である。しかし、3本以上の信号を切替回路に入力しても、最初に変化する信号(i2)と最後に変化する信号(i6)との間で変化する信号(i4)は、クロックOSCoutの変化に寄与しない。このため、切替回路には、最初に変化する信号と最後に変化する信号との2本の信号を入力するだけで必要十分である。   Note that three or more signals can be input to the switching circuit. For example, in the ring oscillator circuit 10, it is also possible to input the output signal of the inverter i2 to the NAND gate i0 as the third signal. However, even if three or more signals are input to the switching circuit, the signal (i4) that changes between the signal (i2) that changes first and the signal (i6) that changes last will change the clock OSCout. Does not contribute. For this reason, it is necessary and sufficient to input only two signals, a first changing signal and a last changing signal, to the switching circuit.

また、リングオシレータ回路10では、制御回路兼切替回路として3入力のNANDゲートと、遅延回路として偶数段のインバータとを使用しているが、これも限定されない。例えば、NANDゲートi0とその次の段(直後)のインバータi1とを合わせてANDゲートとすることも可能である。この場合、インバータの段数は奇数個となる。また、連続する2段のインバータをバッファで構成することも可能である。   In the ring oscillator circuit 10, a 3-input NAND gate is used as a control circuit / switching circuit and an even-numbered inverter is used as a delay circuit, but this is not limited. For example, the NAND gate i0 and the inverter i1 in the next stage (immediately after) can be combined into an AND gate. In this case, the number of inverter stages is an odd number. It is also possible to configure a continuous two-stage inverter with a buffer.

また、本発明のリングオシレータ回路は、2つの経路を構成するインバータの段数が4段と6段のものに限定されず、任意の偶数段とすることができる。例えば、2つの経路のインバータの段数を8段と10段とした場合、等価的にインバータが9段のリングオシレータ回路を実現できる。従来は、インバータの段数を8段から10段に変更すると、クロックOSCoutの発振周期の変化が約1.25倍となるのに対し、本発明の場合、約1.125倍の変化へと緩和される。   Further, the ring oscillator circuit of the present invention is not limited to the number of stages of inverters constituting two paths being four and six, and can be any even number. For example, when the number of stages of inverters of two paths is 8 and 10, the ring oscillator circuit having 9 stages of inverters can be equivalently realized. Conventionally, when the number of inverter stages is changed from 8 to 10, the change in the oscillation period of the clock OSCout is about 1.25 times, whereas in the present invention, the change is reduced to about 1.125 times. Is done.

リングオシレータ回路10の場合、第1および第2の経路のインバータの段数差は、第1および第2の信号を同一極性とするために偶数段としている。しかし、両者の間のインバータの段数差が大きくなるに従って、クロックOSCoutのデューティ(ハイレベルのパルス幅とローレベルのパルス幅との比)が崩れる割合も大きくなる。このため、2つの経路の間のインバータの段数差は、最小とする(リングオシレータ回路10の場合、インバータ2段とする)のが最も好ましい。   In the ring oscillator circuit 10, the difference in the number of stages of the inverters in the first and second paths is an even number in order to make the first and second signals have the same polarity. However, as the difference in the number of inverter stages between the two increases, the rate at which the duty of the clock OSCout (ratio between the high level pulse width and the low level pulse width) collapses also increases. For this reason, the difference in the number of inverter stages between the two paths is most preferably minimized (in the case of the ring oscillator circuit 10, the inverter has two stages).

また、本発明は、PLLのVCOなどで用いられる、速度可変型インバータによって構成されるリングオシレータ回路に限定されず、通常のインバータによって構成される各種のリングオシレータ回路に適用することができる。   The present invention is not limited to a ring oscillator circuit configured by a variable speed inverter used in a PLL VCO or the like, and can be applied to various ring oscillator circuits configured by a normal inverter.

本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明のリングオシレータ回路について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
The present invention is basically as described above.
The ring oscillator circuit of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. is there.

本発明のリングオシレータ回路の構成を表す一実施形態の回路図である。It is a circuit diagram of one embodiment showing composition of a ring oscillator circuit of the present invention. 図1に示すリングオシレータ回路の動作を表すタイミングチャートである。2 is a timing chart illustrating an operation of the ring oscillator circuit illustrated in FIG. 1. 本発明のリングオシレータ回路の別の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing another structure of the ring oscillator circuit of this invention. 本発明のリングオシレータ回路の別の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing another structure of the ring oscillator circuit of this invention. 本発明のリングオシレータ回路の別の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing another structure of the ring oscillator circuit of this invention. 従来のリングオシレータ回路の構成を表す一例の回路図である。It is an example circuit diagram showing the structure of the conventional ring oscillator circuit. 図6に示すリングオシレータ回路の動作を表すタイミングチャートである。7 is a timing chart illustrating an operation of the ring oscillator circuit illustrated in FIG. 6. 従来のリングオシレータ回路の構成を表す別の例の回路図である。It is a circuit diagram of another example showing the structure of the conventional ring oscillator circuit. 図8に示すリングオシレータ回路の動作を表すタイミングチャートである。9 is a timing chart illustrating the operation of the ring oscillator circuit illustrated in FIG. 8.

符号の説明Explanation of symbols

10,12,14,16,18,20 リングオシレータ回路
i0〜i6 論理ゲート
10, 12, 14, 16, 18, 20 Ring oscillator circuit i0-i6 Logic gate

Claims (2)

複数の論理ゲートがリング状に接続されて構成され、前記複数の論理ゲートのうちの1つから所定周波数のクロックを出力するリングオシレータ回路であって、
前記複数の論理ゲートのうちの1つが2入力以上の切替回路であって、該切替回路の出力信号は、第1の経路を介して入力される第1の信号に応じて立ち上がり、第2の経路を介して入力され、前記第1の信号と同一極性で伝播遅延時間が異なる第2の信号に応じて立ち下がることを特徴とするリングオシレータ回路。
A ring oscillator circuit configured by connecting a plurality of logic gates in a ring shape and outputting a clock of a predetermined frequency from one of the plurality of logic gates;
One of the plurality of logic gates is a switching circuit having two or more inputs, and an output signal of the switching circuit rises in response to a first signal input through a first path, A ring oscillator circuit characterized by falling according to a second signal that is input via a path and has the same polarity as the first signal but a different propagation delay time.
該リングオシレータ回路は、PLLの電圧制御発振器で用いられるもので、前記論理ゲートは、前記電圧制御発振器に入力されるコントロール電圧に応じて、その遅延時間が変化するものであることを特徴とする請求項1に記載のリングオシレータ回路。   The ring oscillator circuit is used in a voltage controlled oscillator of a PLL, and the logic gate has a delay time that changes according to a control voltage input to the voltage controlled oscillator. The ring oscillator circuit according to claim 1.
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