JP2007288419A - Oscillator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillator which is capable of obtaining an oscillation output of high precision having less variance in oscillation period in spite of the variance in threshold voltage among MOS transistors during manufacturing. <P>SOLUTION: Each circuit comprises MOS transistors and includes a current source circuit 1, a capacitor 2, a first charging/discharging circuit 3, a second charging/discharging circuit 4, a first charge determination amplifier 5, a second charge determination amplifier 6, a delay inverter stage 7, a delay inverter stage 8, and a latch circuit 9. A current mirror relation is given between the current source circuit 1 and the charge determination amplifiers 5 and 6, and optimum values of both of them are obtained by using a preliminarily defined expression wherein m is the mirror ratio and K is conductivity factors of input MOS transistors constituting the charge determination amplifiers 5 and 6. When the oscillator is designed under these optimum values, the variance in threshold voltage among MOS transistors is compensated to reduce the fluctuation of the oscillation period during use though the variance in threshold voltage among the MOS transistors occurs during manufacturing. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、クロックの発生などに使用される発振器に関し、特に、MOSトランジスタを用いて集積回路化する場合に安定に製造できる発振器に関するものである。   The present invention relates to an oscillator used for clock generation and the like, and more particularly to an oscillator that can be stably manufactured when an integrated circuit is formed using a MOS transistor.

従来、RSラッチ回路を使用した発振器として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。
この発振器は、キャパシタと、このキャパシタを充電するための電流を生成する電流源回路と、CMOSインバータからなりそのキャパシタの充放電を独立的にそれぞれ行う2つの充放電回路と、キャパシタの充電電圧の判定に応じた出力動作を行う2つの充電判定アンプと、その2つの充電判定アンプの出力を記憶するとともに2つの充放電回路の動作を制御するラッチ回路と、を備えている。
Conventionally, for example, an oscillator described in Patent Document 1 is known as an oscillator using an RS latch circuit.
The oscillator includes a capacitor, a current source circuit that generates a current for charging the capacitor, two charge / discharge circuits each configured to independently charge and discharge the capacitor, and a charge voltage of the capacitor. Two charge determination amplifiers that perform an output operation according to the determination, and a latch circuit that stores the outputs of the two charge determination amplifiers and controls the operation of the two charge / discharge circuits.

ところで、このような従来の発振器において、充電判定アンプとしてCMOSインバータを使用すると、判定レベルがしきい値電圧に依存するので、発振周期がそのしきい値電圧に依存するという不具合がある。
このため、従来の発振器の出力を、遅延時間を生成するための遅延カウンタ用のクロックとして使用すると、その遅延時間がそのCMOSインバータのしきい値電圧のばらつきによってばらつくという不具合がある。
By the way, in such a conventional oscillator, when a CMOS inverter is used as a charge determination amplifier, the determination level depends on the threshold voltage, so that the oscillation period depends on the threshold voltage.
For this reason, when the output of the conventional oscillator is used as a clock for a delay counter for generating a delay time, there is a problem that the delay time varies due to variations in threshold voltage of the CMOS inverter.

このような不具合を改善するために、充電判定アンプとしてCMOSインバータに代えて、定電流駆動型のインバータを使用することが可能であるが、この場合にも判定レベルのしきい値電圧に対する依存性は残るため、上記の不具合を解消することはできない。
米国特許3702446号公報
In order to improve such a problem, it is possible to use a constant current drive type inverter instead of a CMOS inverter as a charge determination amplifier. In this case as well, the dependency of the determination level on the threshold voltage Therefore, the above problem cannot be solved.
US Pat. No. 3,702,446

そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、MOSトランジスタのしきい値電圧の製造によるばらつきがあっても、発振周期のばらつきが低減化された精度の良い発振出力が得られるようにした発振器を提供することにある。   Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to obtain a highly accurate oscillation output in which variation in oscillation cycle is reduced even if there is variation due to manufacture of the threshold voltage of a MOS transistor. It is to provide an oscillator.

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
すなわち、第1の発明は、各回路がMOSトランジスタから構成される発振器であって、参照電流を生成する電流源回路と、キャパシタと、前記参照電流に基づいて生成される充電電流による前記キャパシタの充電と前記キャパシタの放電とを行う第1充放電回路と、前記参照電流に基づいて生成される充電電流による前記キャパシタの充電と前記キャパシタの放電とを行う第2充放電回路と、前記第1充放電回路による前記キャパシタの一端側の充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力する第1充電判定アンプと、前記第2充放電回路による前記キャパシタの他端側の充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力する第2充電判定アンプと、前記第1および第2充電判定アンプの両出力信号に基づき、前記第1および第2充放電回路の充放電動作を制御する制御信号をそれぞれ生成するラッチ回路と、を備え、前記第1および第2充電判定アンプは、入力用の第1のMOSトランジスタと、この第1のMOSトランジスタを駆動させるバイアス電流を生成する第2のMOSトランジスタとを含む定電流駆動型のインバータでそれぞれ構成し、前記両充電判定アンプを駆動するバイアス電流は、それぞれ前記電流源回路が生成する参照電流に基づいて生成するようになっており、かつ、設計の際に、電流源回路1の参照電流と前記両充電判定アンプのバイアス電流との間で決まるミラー比m、および前記入力用の第1のMOSトランジスタの導電係数Kについて、その最適な値を予めそれぞれ求めておき、この求めた各値となるように構成するようにした。
In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, each invention has the following configuration.
That is, the first invention is an oscillator in which each circuit is configured by a MOS transistor, and includes a current source circuit that generates a reference current, a capacitor, and a charge current generated based on the reference current. A first charging / discharging circuit that performs charging and discharging of the capacitor; a second charging / discharging circuit that performs charging of the capacitor and discharging of the capacitor by a charging current generated based on the reference current; and A first charge determination amplifier that determines whether or not a charge voltage on one end side of the capacitor by the charge / discharge circuit is completed to a logical threshold value, and outputs a signal according to the determination; and the second charge / discharge circuit A second charge determination amplifier that determines whether or not the charge voltage on the other end of the capacitor has reached a logical threshold value, and outputs a signal according to the determination; A latch circuit that generates control signals for controlling charge / discharge operations of the first and second charge / discharge circuits based on both output signals of the second charge determination amplifier, and the first and second charge determination amplifiers. Each comprising a constant current drive type inverter including a first MOS transistor for input and a second MOS transistor for generating a bias current for driving the first MOS transistor, and the both charge determination amplifiers Are generated based on the reference currents generated by the current source circuits, and the bias currents of the reference current of the current source circuit 1 and the charge determination amplifiers are designed at the time of design. Optimum values for the mirror ratio m determined between the current and the conductivity coefficient K of the first MOS transistor for input are obtained in advance. Place was to constitute so that the respective values thus determined.

第2の発明は、第1の発明において、前記ミラー比mおよび前記導電係数Kの各値は、予め所定の定義式を定義しておき、前記入力用の第1のMOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきの範囲の下で、前記定義式を満足するような値を求めるようにした。   According to a second invention, in the first invention, each value of the mirror ratio m and the conductivity coefficient K is defined in advance as a predetermined definition formula, and the threshold value of the first MOS transistor for input is set. A value satisfying the above definition formula was obtained under the range of voltage variation.

第3の発明は、各回路がMOSトランジスタから構成される発振器であって、参照電流を生成する電流源回路と、第1キャパシタおよび第2キャパシタと、前記参照電流に基づいて生成される充電電流による前記第1キャパシタの充電と前記第1キャパシタの放電とを行う第1充放電回路と、前記参照電流に基づいて生成される充電電流による前記第2キャパシタの充電と前記第2キャパシタの放電とを行う第2充放電回路と、前記第1キャパシタの充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力する第1充電判定アンプと、前記第2キャパシタの充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力する第2充電判定アンプと、前記第1および第2充電判定アンプの両出力信号に基づき、前記第1および第2充放電回路の充放電動作を制御する制御信号をそれぞれ生成するラッチ回路と、を備え、前記第1および第2充電判定アンプは、入力用の第1のMOSトランジスタと、この第1のMOSトランジスタを駆動させるバイアス電流を生成する第2のMOSトランジスタとを含む定電流駆動型のインバータでそれぞれ構成し、前記両充電判定アンプを駆動するバイアス電流は、それぞれ前記電流源回路が生成する参照電流に基づいて生成するようになっており、かつ、設計の際に、電流源回路1の参照電流と前記両充電判定アンプのバイアス電流との間で決まるミラー比m、および前記入力用の第1のMOSトランジスタの導電係数Kについて、その最適な値を予めそれぞれ求めておき、この求めた各値となるように構成するようにした。   A third invention is an oscillator in which each circuit is composed of MOS transistors, a current source circuit for generating a reference current, a first capacitor and a second capacitor, and a charging current generated based on the reference current A first charging / discharging circuit that charges the first capacitor and discharges the first capacitor, and charging the second capacitor with a charging current generated based on the reference current; and discharging the second capacitor A first charge / discharge circuit that performs a determination, determines whether the charge voltage of the first capacitor has been completed to a logical threshold value, and outputs a signal according to the determination; and the second charge determination amplifier It is determined whether or not the charging voltage of the capacitor is completed up to the logic threshold value, and both the first charging determination amplifier and the second charging determination amplifier that outputs a signal corresponding to the determination are output. And a latch circuit that generates control signals for controlling the charge / discharge operations of the first and second charge / discharge circuits based on the signal, respectively, and the first and second charge determination amplifiers include the first input amplifier Each of the constant current drive type inverters includes a MOS transistor and a second MOS transistor that generates a bias current for driving the first MOS transistor, and the bias currents for driving both the charge determination amplifiers are respectively The mirror ratio is generated based on the reference current generated by the current source circuit, and is determined between the reference current of the current source circuit 1 and the bias current of the charge determination amplifiers at the time of design. m and an optimum value for the conductivity coefficient K of the first MOS transistor for input are obtained in advance, and the obtained values are obtained. It was to be configured.

第4の発明は、第3の発明において、前記ミラー比mおよび前記導電係数Kの各値は、予め所定の定義式を定義しておき、前記入力用の第1のMOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきの範囲の下で、前記定義式を満足するような値を求めるようにした。
このような構成からなる本発明によれば、MOSトランジスタのしきい値電圧の製造によるばらつきがあっても、発振周期のばらつきが低減化された精度の良い発振出力が得られる。
In a fourth aspect based on the third aspect, the mirror ratio m and the conductivity coefficient K are defined in advance as predetermined values for the threshold value of the first MOS transistor for input. A value satisfying the above definition formula was obtained under the range of voltage variation.
According to the present invention having such a configuration, even if there is a variation due to the manufacture of the threshold voltage of the MOS transistor, a highly accurate oscillation output in which the variation in the oscillation period is reduced can be obtained.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
本発明の発振器の第1実施形態の構成について、図1を参照して説明する。
この第1実施形態に係る発振器は、図1に示すように、電流源回路1と、キャパシタ2と、第1充放電回路3と、第2充放電回路4と、第1充電判定アンプ5と、第2充電判定アンプ6と、遅延インバータ段7と、遅延インバータ段8と、ラッチ回路9と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
The configuration of the first embodiment of the oscillator of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the oscillator according to the first embodiment includes a current source circuit 1, a capacitor 2, a first charge / discharge circuit 3, a second charge / discharge circuit 4, and a first charge determination amplifier 5. , A second charging determination amplifier 6, a delay inverter stage 7, a delay inverter stage 8, and a latch circuit 9.

また、この第1実施形態は、上記のような各回路がMOSトランジスタから構成され、そのMOSトランジスタは同一基板上に集積回路化されている。
ここで、本発明の第1実施形態の説明に先立って、本発明の基本的な考え方について説明する。
本発明のような発振器をMOSトランジスタで構成する場合に、そのMOSトランジスタのしきい値電圧にばらつきがあると、発振器を量産する場合に発振周期にばらつきが発生するという不具合があり、これに個別的に対処するのはコストなどの点で難しい。
Further, in the first embodiment, each circuit as described above is composed of MOS transistors, and the MOS transistors are integrated on the same substrate.
Here, prior to the description of the first embodiment of the present invention, the basic concept of the present invention will be described.
When an oscillator like the present invention is composed of MOS transistors, if there is a variation in the threshold voltage of the MOS transistor, there is a problem that the oscillation period varies when the oscillator is mass-produced. It is difficult to deal with it in terms of cost.

ところが、発振器を量産する場合には、MOSトランジスタを同一基板上に集積回路化する。このため、その集積回路化された複数のMOSトランジスタの間では、仮に、しきい値電圧がばらつくとすれば、同じ傾向にばらつくものと考えられ、このばらつきを統一的に解決するのが好ましい。
そこで、本発明では、電流源回路1と充電判定アンプ5、6との間で電流ミラーの関係を持たせ、そのミラー比をmとし、充放電判定アンプを構成する入力MOSトランジスタの導電係数をKとし、予め定義した式を使用してその両者の最適値を求め、この求めた最適値の下で設計すると、製造時にMOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきがあっても、使用時にはそのばらつき補償されて発振周期の変動が僅かになることを見いだしたものである。
However, when mass-producing oscillators, MOS transistors are integrated on the same substrate. For this reason, if the threshold voltage varies among the plurality of MOS transistors integrated into the integrated circuit, it is considered that the same tendency varies, and it is preferable to solve this variation uniformly.
Therefore, in the present invention, a current mirror relationship is provided between the current source circuit 1 and the charge determination amplifiers 5 and 6, the mirror ratio is m, and the conductivity coefficient of the input MOS transistor constituting the charge / discharge determination amplifier is If the optimum value of both is obtained using K and a design is made under the obtained optimum value, even if there is a variation in the threshold voltage of the MOS transistor at the time of manufacture, the variation will be caused at the time of use. It has been found that the fluctuation of the oscillation period becomes small after compensation.

次に、この第1実施形態の概略構成について、図1を参照して説明する。
電流源回路1は、第1充放電回路3および第2充放電回路4がそれぞれキャパシタ2を充電するための充電電流Icの基準となる参照電流Irefを生成する回路であり、その参照電流Irefはバイアス端子11に供給されるバイアス電圧VBによりを外部から可変あるいは任意に設定できるようになっている。
Next, a schematic configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG.
The current source circuit 1 is a circuit that generates a reference current Iref that serves as a reference for a charging current Ic for the first charging / discharging circuit 3 and the second charging / discharging circuit 4 to charge the capacitor 2, and the reference current Iref is The bias voltage VB supplied to the bias terminal 11 can be variably or arbitrarily set from the outside.

また、電流源回路1は、第1充電判定アンプ5および第2充電判定アンプ6を駆動するバイアス電流Ijの基準となる参照電流Irefを生成するようになっている。
第1充放電回路3は、キャパシタ2の充放電を行うようになっている。第2充放電回路4は、キャパシタ2の充放電を行うようになっており、その充放電動作が第1充放電回路3による充放電動作と排他的であって重ならないようになっている。
The current source circuit 1 generates a reference current Iref that serves as a reference for the bias current Ij that drives the first charge determination amplifier 5 and the second charge determination amplifier 6.
The first charging / discharging circuit 3 charges and discharges the capacitor 2. The second charging / discharging circuit 4 performs charging / discharging of the capacitor 2, and its charging / discharging operation is exclusive with the charging / discharging operation by the first charging / discharging circuit 3 and does not overlap.

第1充電判定アンプ5は、第1充放電回路3によるキャパシタ2の一端側の充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力するようになっている。第2充電判定アンプ6は、第2充放電回路4によるキャパシタ2の他端側の充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力するようになっている。   The first charging determination amplifier 5 determines whether or not the charging voltage on one end side of the capacitor 2 by the first charging / discharging circuit 3 is completed to the logical threshold value, and outputs a signal corresponding to this determination. ing. The second charging determination amplifier 6 determines whether or not the charging voltage on the other end side of the capacitor 2 by the second charging / discharging circuit 4 is completed up to the logical threshold value, and outputs a signal according to this determination. It has become.

第1充電判定アンプ5および第2充電判定アンプ6は、入力用のMOSトランジスタと、電流源および負荷として機能するMOSトランジスタとを含む、定電流駆動型のインバータからそれぞれ構成される。
遅延インバータ段7は、第1充電判定アンプ5の出力信号を所定時間遅延させるものであり、例えば3段のインバータ71〜73とアンドゲート74で構成される。遅延インバータ段8は、第2充電判定アンプ6の出力信号を所定時間遅延させるものであり、例えば3段のインバータ81〜83で構成される。ここで、アンドゲート74は、ラッチ回路9の禁止入力を回避するためのものである。
The first charge determination amplifier 5 and the second charge determination amplifier 6 are each composed of a constant current drive type inverter including an input MOS transistor and a MOS transistor functioning as a current source and a load.
The delay inverter stage 7 delays the output signal of the first charge determination amplifier 5 for a predetermined time, and includes, for example, three stages of inverters 71 to 73 and an AND gate 74. The delay inverter stage 8 delays the output signal of the second charge determination amplifier 6 for a predetermined time, and is composed of, for example, three stages of inverters 81 to 83. Here, the AND gate 74 is for avoiding the prohibition input of the latch circuit 9.

ラッチ回路9は、2つのノアゲート91、92をたすき掛けに接続したRSラッチ回路からなる。そして、このラッチ回路9は、第1充電判定アンプ5の出力信号を遅延インバータ段7で遅延させた信号と、第2充電判定アンプ6の出力信号を遅延インバータ段8で遅延させた信号とに基づき、出力端子12に発振出力信号OUTを生成するとともに、第1充放電回路3および第2充放電回路4の充放電動作を制御する制御信号を生成するようになっている。   The latch circuit 9 includes an RS latch circuit in which two NOR gates 91 and 92 are connected to each other. The latch circuit 9 is a signal obtained by delaying the output signal of the first charge determination amplifier 5 by the delay inverter stage 7 and a signal obtained by delaying the output signal of the second charge determination amplifier 6 by the delay inverter stage 8. Based on this, an oscillation output signal OUT is generated at the output terminal 12, and a control signal for controlling the charge / discharge operation of the first charge / discharge circuit 3 and the second charge / discharge circuit 4 is generated.

また、この第1実施形態では、電流源回路1が生成する参照電流Irefに基づき、第1および第2の充放電回路3、4がそれぞれキャパシタ2を充電する充電電流Ic(Ic=n×Iref)と、第1および第2の充電判定アンプ5、6をそれぞれ駆動するバイアス電流Ij(Ij=m×Iref)とを、生成するようになっている。ここで、nおよびmは、それぞれ電流ミラー比である。   In the first embodiment, the charging current Ic (Ic = n × Iref) for charging the capacitor 2 by each of the first and second charging / discharging circuits 3 and 4 based on the reference current Iref generated by the current source circuit 1. ) And a bias current Ij (Ij = m × Iref) for driving the first and second charge determination amplifiers 5 and 6, respectively. Here, n and m are current mirror ratios, respectively.

このため、電流源回路1のMOSトランジスタPE8は、MOSトランジスタPE1、MOSトランジスタPE3、MOSトランジスタPE4、およびMOSトランジスタPE6との間でカレントミラー回路を構成するようになっている。
さらに、この第1実施形態では、後述のように、上記のミラー比mと、充放電判定アンプ4、5の入力MOSトランジスタの導電係数Kについて、予め定義した式を使用してその最適値を求め、この求めた最適値の下で設計するようにしている。
Therefore, the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1 forms a current mirror circuit with the MOS transistor PE1, MOS transistor PE3, MOS transistor PE4, and MOS transistor PE6.
Furthermore, in the first embodiment, as will be described later, the optimum value is set for the mirror ratio m and the conduction coefficient K of the input MOS transistors of the charge / discharge determination amplifiers 4 and 5 by using a predefined equation. The design is made under the optimum value obtained.

次に、この第1実施形態の各回路の具体的な構成について、図1を参照しながら説明する。
電流源回路1は、カレントミラー回路を構成するP型のMOSトランジスタPE7、PE8と、N型のMOSトランジスタNE5、NE6と、抵抗R1とから構成される。
MOSトランジスタPE7、PE8の各ソースおよび各基板端子は共通接続され、その共通接続部が電源端子10に接続されて電源電圧VDDが供給されるようになっている。MOSトランジスタPE8のゲートは、自己のドレインに接続されるとともに、MOSトランジスタPE7のゲートに接続されている。
Next, a specific configuration of each circuit of the first embodiment will be described with reference to FIG.
The current source circuit 1 includes P-type MOS transistors PE7 and PE8 that constitute a current mirror circuit, N-type MOS transistors NE5 and NE6, and a resistor R1.
The sources and substrate terminals of the MOS transistors PE7 and PE8 are commonly connected, and the common connection portion is connected to the power supply terminal 10 so that the power supply voltage VDD is supplied. The gate of the MOS transistor PE8 is connected to its own drain and to the gate of the MOS transistor PE7.

MOSトランジスタPE7のドレインは、MOSトランジスタNE5を介して接地されている。MOSトランジスタPE8のドレインは、MOSトランジスタNE6および抵抗R1を介して接地されている。また、MOSトランジスタNE5のゲートはMOSトランジスタNE6のソースに接続され、MOSトランジスタNE6のゲートはMOSトランジスタNE5のドレインに接続されている。さらに、MOSトランジスタNE5、NE6の各基板端子は接地されている。   The drain of the MOS transistor PE7 is grounded through the MOS transistor NE5. The drain of the MOS transistor PE8 is grounded through the MOS transistor NE6 and the resistor R1. The gate of the MOS transistor NE5 is connected to the source of the MOS transistor NE6, and the gate of the MOS transistor NE6 is connected to the drain of the MOS transistor NE5. Further, the substrate terminals of the MOS transistors NE5 and NE6 are grounded.

第1充放電回路3は、CMOSインバータを構成するP型のMOSトランジスタPE2およびN型のMOSトランジスタNE3と、そのCMOSインバータの電流源として機能するP型のMOSトランジスタPE1とから構成される。
そして、MOSトランジスタPE1は、電流源回路1のMOSトランジスタPE8に流れる参照電流Irefのn倍の充電電流Icを得るために、MOSトランジスタPE8との間でカレントミラー回路を構成している。
The first charging / discharging circuit 3 includes a P-type MOS transistor PE2 and an N-type MOS transistor NE3 that constitute a CMOS inverter, and a P-type MOS transistor PE1 that functions as a current source for the CMOS inverter.
The MOS transistor PE1 forms a current mirror circuit with the MOS transistor PE8 in order to obtain a charging current Ic that is n times the reference current Iref flowing in the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1.

さらに詳述すると、MOSトランジスタPE2、NE3の各ゲートは共通接続され、その共通接続部がノアゲート91の出力端子に接続されるとともに、ノアゲート92の一方の入力端子に接続されている。MOSトランジスタPE2、NE3の各ドレインが共通接続され、その共通接続部がキャパシタ2の一端側に接続されるとともに、第1充電判定アンプ5のMOSトランジスタNE4のゲートに接続されている。   More specifically, the gates of the MOS transistors PE2 and NE3 are commonly connected, and the common connection portion is connected to the output terminal of the NOR gate 91 and to one input terminal of the NOR gate 92. The drains of the MOS transistors PE2 and NE3 are connected in common, and the common connection is connected to one end of the capacitor 2 and to the gate of the MOS transistor NE4 of the first charge determination amplifier 5.

MOSトランジスタNE3のソースおよび基板端子は、それぞれ接地されている。MOSトランジスタPE2のソースは、MOSトランジスタPE1のドレインと接続されている。MOSトランジスタPE2の基板端子は電源端子10に接続され、電源電圧VDDが供給されるようになっている。
MOSトランジスタPE1のゲートは、電流源回路1のMOSトランジスタPE8のゲートおよびドレインに接続されている。MOSトランジスタPE1のソースおよび基板端子は共通接続され、その共通接続部が電源端子10に接続され、電源電圧VDDが供給されるようになっている。
The source and substrate terminal of the MOS transistor NE3 are each grounded. The source of the MOS transistor PE2 is connected to the drain of the MOS transistor PE1. The substrate terminal of the MOS transistor PE2 is connected to the power supply terminal 10 so that the power supply voltage VDD is supplied.
The gate of the MOS transistor PE1 is connected to the gate and drain of the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1. The source and substrate terminal of the MOS transistor PE1 are connected in common, and the common connection portion is connected to the power supply terminal 10 so that the power supply voltage VDD is supplied.

第2充放電回路4は、CMOSインバータを構成するP型のMOSトランジスタPE5およびN型のMOSトランジスタNE2と、そのCMOSインバータの電流源として機能するP型のMOSトランジスタPE4とから構成される。
そして、MOSトランジスタPE4は、電流源回路1のMOSトランジスタPE8に流れる参照電流Irefのn倍の充電電流Icを得るために、MOSトランジスタPE8との間でカレントミラー回路を構成している。
The second charging / discharging circuit 4 includes a P-type MOS transistor PE5 and an N-type MOS transistor NE2 that constitute a CMOS inverter, and a P-type MOS transistor PE4 that functions as a current source for the CMOS inverter.
The MOS transistor PE4 forms a current mirror circuit with the MOS transistor PE8 in order to obtain a charging current Ic that is n times the reference current Iref flowing in the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1.

さらに詳述すると、MOSトランジスタPE5、NE2の各ゲートは共通接続され、その共通接続部がノアゲート91の一方の入力端子に接続されるとともに、ノアゲート92の出力端子に接続されている。MOSトランジスタPE5、NE2の各ドレインが共通接続され、その共通接続部がキャパシタ2の他端側に接続されるとともに、第2充電判定アンプ6のMOSトランジスタNE1のゲートに接続されている。   More specifically, the gates of the MOS transistors PE5 and NE2 are connected in common, and the common connection is connected to one input terminal of the NOR gate 91 and to the output terminal of the NOR gate 92. The drains of the MOS transistors PE5 and NE2 are connected in common, and the common connection is connected to the other end of the capacitor 2 and to the gate of the MOS transistor NE1 of the second charge determination amplifier 6.

MOSトランジスタNE2のソースおよび基板端子は、それぞれ接地されている。MOSトランジスタPE5のソースは、MOSトランジスタPE4のドレインと接続されている。MOSトランジスタPE5の基板端子は電源端子10に接続され、電源電圧VDDが供給されるようになっている。
MOSトランジスタPE4のゲートは、電流源回路1のMOSトランジスタPE8のゲートおよびドレインに接続されている。MOSトランジスタPE4のソースおよび基板端子は共通接続され、その共通接続部が電源端子10に接続され、電源電圧VDDが供給されるようになっている。
The source and substrate terminal of the MOS transistor NE2 are grounded. The source of the MOS transistor PE5 is connected to the drain of the MOS transistor PE4. The substrate terminal of the MOS transistor PE5 is connected to the power supply terminal 10 so that the power supply voltage VDD is supplied.
The gate of the MOS transistor PE4 is connected to the gate and drain of the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1. The source and substrate terminal of the MOS transistor PE4 are connected in common, and the common connection portion is connected to the power supply terminal 10 so that the power supply voltage VDD is supplied.

第1充電判定アンプ5は、入力用のN型のMOSトランジスタNE4と、その負荷および電流源として機能するP型のMOSトランジスタPE3とから構成される、定電流駆動型のインバータからなる。
そして、MOSトランジスタPE3は、電流源回路1のMOSトランジスタPE8に流れる参照電流Irefのm倍のバイアス電流Ijを得るために、MOSトランジスタPE8との間でカレントミラー回路を構成している。
The first charge determination amplifier 5 is composed of a constant current drive type inverter composed of an N-type MOS transistor NE4 for input and a P-type MOS transistor PE3 that functions as a load and a current source.
The MOS transistor PE3 forms a current mirror circuit with the MOS transistor PE8 in order to obtain a bias current Ij that is m times the reference current Iref flowing in the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1.

さらに詳述すると、MOSトランジスタNE4のゲートには、キャパシタ2の一端側の電圧が印加されるようになっている。MOSトランジスタNE4のソースおよび基板端子はそれぞれ接地されている。また、MOSトランジスタNE4のドレインは、MOSトランジスタPE3のドレインに接続されるとともに、インバータ71の入力端子に接続されている。   More specifically, a voltage on one end side of the capacitor 2 is applied to the gate of the MOS transistor NE4. The source and substrate terminal of the MOS transistor NE4 are each grounded. The drain of the MOS transistor NE4 is connected to the drain of the MOS transistor PE3 and to the input terminal of the inverter 71.

MOSトランジスタPE3のゲートは、電流源回路1のMOSトランジスタPE8のゲートおよびドレインに接続されている。MOSトランジスタPE3のソースおよび基板端子は共通接続され、その共通接続部が電源端子10に接続され、電源電圧VDDが供給されるようになっている。   The gate of the MOS transistor PE3 is connected to the gate and drain of the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1. The source and substrate terminal of the MOS transistor PE3 are connected in common, and the common connection portion is connected to the power supply terminal 10 so that the power supply voltage VDD is supplied.

第2充電判定アンプ6は、入力用のN型のMOSトランジスタNE1と、その負荷および電流源として機能するP型のMOSトランジスタPE6とから構成される、定電流駆動型のインバータからなる。
そして、MOSトランジスタPE6は、電流源回路1のMOSトランジスタPE8に流れる参照電流Irefのm倍のバイアス電流Ijを得るために、MOSトランジスタPE8との間でカレントミラー回路を構成している。
The second charge determination amplifier 6 is composed of a constant current drive type inverter composed of an N-type MOS transistor NE1 for input and a P-type MOS transistor PE6 that functions as a load and a current source.
The MOS transistor PE6 forms a current mirror circuit with the MOS transistor PE8 in order to obtain a bias current Ij that is m times the reference current Iref flowing in the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1.

さらに詳述すると、MOSトランジスタNE1のゲートには、キャパシタ2の他端側の電圧が印加されるようになっている。MOSトランジスタNE1のソースおよび基板端子はそれぞれ接地されている。また、MOSトランジスタNE1のドレインは、MOSトランジスタPE6のドレインに接続されるとともに、インバータ81の入力端子に接続されている。   More specifically, the voltage on the other end side of the capacitor 2 is applied to the gate of the MOS transistor NE1. The source and substrate terminal of the MOS transistor NE1 are grounded. The drain of the MOS transistor NE1 is connected to the drain of the MOS transistor PE6 and to the input terminal of the inverter 81.

MOSトランジスタPE6のゲートは、電流源回路1のMOSトランジスタPE8のゲートおよびドレインに接続されている。MOSトランジスタPE6のソースおよび基板端子は共通接続され、その共通接続部が電源端子10に接続され、電源電圧VDDが供給されるようになっている。   The gate of the MOS transistor PE6 is connected to the gate and drain of the MOS transistor PE8 of the current source circuit 1. The source and substrate terminal of the MOS transistor PE6 are connected in common, and the common connection portion is connected to the power supply terminal 10 so that the power supply voltage VDD is supplied.

次に、このような構成からなる第1実施形態の動作例について、図1および図2を参照して説明する。
いま、例えば、ノアゲート91の出力がLレベルの場合には、第1充放電回路3のCMOSインバータの入力信号はLレベルとなるので、MOSトランジスタPE2がオンするとともにMOSトランジスタNE3がオフした状態にある。
Next, an operation example of the first embodiment having such a configuration will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
Now, for example, when the output of the NOR gate 91 is at L level, the input signal of the CMOS inverter of the first charge / discharge circuit 3 is at L level, so that the MOS transistor PE2 is turned on and the MOS transistor NE3 is turned off. is there.

このときには、ノアゲート92の出力はHレベルであるので、第2充放電回路4のCMOSインバータの入力信号はHレベルとなり、MOSトランジスタPE5がオフするとともにMOSトランジスタNE2がオンした状態にある。
このため、ノアゲート91の出力がLレベルの場合には、キャパシタ2の一端側21は電流源であるMOSトランジスタPE1に接続され、キャパシタ2の他端側22はグランドに接続される。このため、キャパシタ2は第1充放電回路3により充電される。従って、このときには、キャパシタ2の一端側の端子電圧V1は、図2の実線で示すように直線的に増加していく。一方、キャパシタ2の他端側の端子電圧V2は、図2の破線で示すように0〔V〕を維持する。
At this time, since the output of the NOR gate 92 is at the H level, the input signal of the CMOS inverter of the second charge / discharge circuit 4 is at the H level, and the MOS transistor PE5 is turned off and the MOS transistor NE2 is turned on.
For this reason, when the output of the NOR gate 91 is L level, one end side 21 of the capacitor 2 is connected to the MOS transistor PE1 which is a current source, and the other end side 22 of the capacitor 2 is connected to the ground. For this reason, the capacitor 2 is charged by the first charging / discharging circuit 3. Therefore, at this time, the terminal voltage V1 on one end side of the capacitor 2 increases linearly as shown by the solid line in FIG. On the other hand, the terminal voltage V2 on the other end side of the capacitor 2 maintains 0 [V] as shown by a broken line in FIG.

その後、キャパシタ2の端子電圧V1が、第1充電判定アンプ3の論理しきい値VTに達すると、MOSトランジスタNE4の出力がLレベルからHレベルに反転する。これにより、ノアゲート92の出力がHレベルからLレベルに変化するとともに、ノアゲート91の出力がLレベルからHレベルに変化する。
このため、第1充放電回路3のCMOSインバータの入力信号はLレベルからHレベルに変化するので、MOSトランジスタPE2がオフするとともにMOSトランジスタNE3はオンする。一方、第2充放電回路4のCMOSインバータの入力信号はHレベルからLレベルに変化するので、MOSトランジスタPE5がオンするとともにMOSトランジスタNE2がオフする。
Thereafter, when the terminal voltage V1 of the capacitor 2 reaches the logic threshold value VT of the first charge determination amplifier 3, the output of the MOS transistor NE4 is inverted from the L level to the H level. As a result, the output of the NOR gate 92 changes from H level to L level, and the output of the NOR gate 91 changes from L level to H level.
For this reason, the input signal of the CMOS inverter of the first charge / discharge circuit 3 changes from the L level to the H level, so that the MOS transistor PE2 is turned off and the MOS transistor NE3 is turned on. On the other hand, since the input signal of the CMOS inverter of the second charge / discharge circuit 4 changes from the H level to the L level, the MOS transistor PE5 is turned on and the MOS transistor NE2 is turned off.

これにより、キャパシタ2の端子電圧V1は急激にしきい値電圧VTから0〔V〕になり、一方、キャパシタ2の端子電圧V2は急激に接地電位の0〔V〕から−VT〔V〕まで低下する(図2)。
そして、キャパシタ2は、その−VT〔V〕から第2充放電回路4により充電が開始される。このときには、キャパシタ2の端子電圧V2は、図2に示すように直線的に増加していく。一方、キャパシタ2の端子電圧V1は、図2に示すように0〔V〕を維持している。
As a result, the terminal voltage V1 of the capacitor 2 suddenly changes from the threshold voltage VT to 0 [V], while the terminal voltage V2 of the capacitor 2 suddenly decreases from 0 [V] of the ground potential to -VT [V]. (FIG. 2).
Then, charging of the capacitor 2 is started by the second charge / discharge circuit 4 from -VT [V]. At this time, the terminal voltage V2 of the capacitor 2 increases linearly as shown in FIG. On the other hand, the terminal voltage V1 of the capacitor 2 is maintained at 0 [V] as shown in FIG.

その後、キャパシタ2の他端側の電圧V2が、第2充電判定アンプ4の論理しきい値VTに達すると、MOSトランジスタNE1の出力がLレベルからHレベルに反転する。これにより、ノアゲート92の出力がLレベルからHレベルに変化するとともに、ノアゲート91の出力がHレベルからLレベルに変化する。
このような一連の動作を繰り返すことにより、出力端子12からは所望の周期からなるパルスが出力される。
Thereafter, when the voltage V2 on the other end side of the capacitor 2 reaches the logic threshold value VT of the second charge determination amplifier 4, the output of the MOS transistor NE1 is inverted from the L level to the H level. As a result, the output of the NOR gate 92 changes from the L level to the H level, and the output of the NOR gate 91 changes from the H level to the L level.
By repeating such a series of operations, a pulse having a desired cycle is output from the output terminal 12.

次に、この第1実施形態の設計手法について説明する。
この第1実施形態では、充電判定アンプ5、6の論理しきい値VTと、電流源回路1が生成する参照電流Irefとの間には、比例定数をkとすると、次の(1)式のように一次近似的に比例関係が成立するように設計されている。
Next, the design method of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, if the proportionality constant is k between the logical threshold value VT of the charge determination amplifiers 5 and 6 and the reference current Iref generated by the current source circuit 1, the following equation (1) In this way, the proportional relationship is established in a first-order approximation.

VT=k×Iref・・・(1)   VT = k × Iref (1)

ここで、この発振器の発振周期をT、キャパシタ2の容量値をCとすると、次の(2)式が成立する。   Here, when the oscillation period of the oscillator is T and the capacitance value of the capacitor 2 is C, the following equation (2) is established.

n×Iref=C×(VT/T)・・・(2)   n × Iref = C × (VT / T) (2)

ここで、左辺の(n×Iref)は、第1の充放電回路3または第2の充放電回路4に流れる充電電流Icであり、nはその参照電流Irefとその充電電流Icとのミラー比である。
(1)式および(2)式を用いて、発振器の発振周期Tを求めると、次の(3)式のようになる。
Here, (n × Iref) on the left side is a charging current Ic flowing through the first charging / discharging circuit 3 or the second charging / discharging circuit 4, and n is a mirror ratio between the reference current Iref and the charging current Ic. It is.
When the oscillation period T of the oscillator is obtained using the equations (1) and (2), the following equation (3) is obtained.

T=(C×k×Iref)/(n×Iref)=(k/n)×C・・・(3)   T = (C × k × Iref) / (n × Iref) = (k / n) × C (3)

(3)式によれば一次近似が成立している。また、この(3)式によれば、発振周期Tを大きくするには、ミラー比nを小さくし、あるいは、キャパシタ2の容量値Cを大きくすれば良いことがわかる。
ここで、(3)式中の比例定数kは、電流源回路1に使用する抵抗R1の抵抗値rが十分大きい場合、例えば数百KΩ以上の時、この抵抗値rで近似できるので、(3)式は次の(4)式のようになる。
According to the equation (3), the first order approximation is established. Further, according to the equation (3), it can be seen that in order to increase the oscillation period T, the mirror ratio n should be decreased or the capacitance value C of the capacitor 2 should be increased.
Here, the proportionality constant k in the equation (3) can be approximated by the resistance value r when the resistance value r of the resistor R1 used in the current source circuit 1 is sufficiently large, for example, when it is several hundred KΩ or more, The formula (3) becomes the following formula (4).

T≒C×(r/n)・・・(4)   T≈C × (r / n) (4)

ところで、この第1実施形態は、充電判定アンプ5、6の入力MOSトランジスタNE4、NE1のしきい値電圧Vthnのばらつきに起因する発振器の発振周期Tの変動を抑えるようにしたものである。
そこで、この第1実施形態では、そのしきい値電圧Vthnのばらつきに対処するために、後述のようにして求めることができる、電流源回路1で生成する参照電流Irefおよび充電判定アンプ5、6の論理しきい値VTに着目し、以下の(5)式のようにD値を定義するようにした。
By the way, in the first embodiment, fluctuations in the oscillation period T of the oscillator due to variations in the threshold voltage Vthn of the input MOS transistors NE4 and NE1 of the charge determination amplifiers 5 and 6 are suppressed.
Therefore, in the first embodiment, the reference current Iref generated by the current source circuit 1 and the charge determination amplifiers 5 and 6 can be obtained as will be described later in order to deal with variations in the threshold voltage Vthn. Focusing on the logic threshold value VT, the D value is defined as in the following equation (5).

Figure 2007288419
Figure 2007288419

さらに、この第1実施形態では、入力用MOSトランジスタNE4、NE1のしきい値電圧Vthnのばらつきの範囲の下で、(5)式で定義したD値が近似的にD=1になるように、電流源回路1の参照電流Irefと充電判定アンプ5、6のバイアス電流Ijとの間で決まるミラー比m、およびその入力用MOSトランジスタNE4、NE1の導電係数Kまたはそのサイズ比(W/L)についてその最適な各値を求め、この求めた各値を使用して設計するようにした。ここで、WはMOSトランジスタのチャネル幅であり、Lはそのチャネル長さである。   Further, in the first embodiment, the D value defined by the equation (5) is approximately D = 1 under the range of variation of the threshold voltage Vthn of the input MOS transistors NE4 and NE1. , The mirror ratio m determined between the reference current Iref of the current source circuit 1 and the bias current Ij of the charge determination amplifiers 5 and 6, and the conduction coefficient K of the input MOS transistors NE4 and NE1 or the size ratio (W / L) ) Was determined for each optimum value, and the design was made using each of the determined values. Here, W is the channel width of the MOS transistor, and L is the channel length.

具体的には、シミュレータを使用して上記の最適値を求めるようにする。数値解析でも同様な結果が得られるので、この最適化はMOSトランジスタのモデルパラメータに依存するものでないことがわかる。
また、電流源回路1の抵抗R1の抵抗値r、MOSトランジスタの酸化膜厚tox、キャリア電子の移動度μnが数10パーセント変動していても最適化にほとんど影響を与えないことがシミュレーションで確認することができた。さらに、温度による影響も十分に小さい。
Specifically, the optimum value is obtained using a simulator. Since similar results are obtained by numerical analysis, it can be seen that this optimization does not depend on the model parameters of the MOS transistor.
In addition, it is confirmed by simulation that even if the resistance value r of the resistor R1 of the current source circuit 1, the oxide film thickness tox of the MOS transistor, and the mobility μn of carrier electrons fluctuate by several tens of percent, the optimization is hardly affected. We were able to. Furthermore, the influence of temperature is sufficiently small.

次に、(5)式で定義した電流源回路1の参照電流Iref、および充電判定アンプ5、6の論理しきい値VTの導出について説明する。
図1に示す電流源回路1において、カレントミラーを構成するMOSトランジスタPE7、PE8が同じサイズで構成されているとすれば、MOSトランジスタNE5、NE6には同じ電流が流れる。
Next, the derivation of the reference current Iref of the current source circuit 1 defined by the equation (5) and the logic threshold value VT of the charge determination amplifiers 5 and 6 will be described.
In the current source circuit 1 shown in FIG. 1, if the MOS transistors PE7 and PE8 constituting the current mirror have the same size, the same current flows through the MOS transistors NE5 and NE6.

そこで、MOSトランジスタNE5が飽和領域で動作し、その動作電流である参照電流Irefは、次の(6)式で表すことができる。   Therefore, the MOS transistor NE5 operates in the saturation region, and the reference current Iref that is the operating current can be expressed by the following equation (6).

Figure 2007288419
Figure 2007288419

ここで、式中のrは抵抗R1の抵抗値、KoはMOSトランジスタの導電係数(トランスコンダクタンス係数)、VthnはMOSトランジスタのしきい値電圧である。
(6)式をIrefについて解くと、次の(7)式が得られる。
Here, r in the equation is the resistance value of the resistor R1, Ko is the conductivity coefficient (transconductance coefficient) of the MOS transistor, and Vthn is the threshold voltage of the MOS transistor.
When the equation (6) is solved for Iref, the following equation (7) is obtained.

Figure 2007288419
Figure 2007288419

また、充電判定アンプ5、6のMOSトランジスタNE4、NE1の動作電流であるバイアス電流Ijとしては、電流源回路1の参照電流Irefがm倍されたミラー電流が流れる。
そこで、充電判定アンプ5、6の論理しきい値VTは、MOSトランジスタNE4、NE1のバイアス電流Ijがそのミラー電流となるときの飽和電圧が、その近似であるため、次の(8)式が成立する。
Further, as the bias current Ij that is the operating current of the MOS transistors NE4 and NE1 of the charge determination amplifiers 5 and 6, a mirror current obtained by multiplying the reference current Iref of the current source circuit 1 by m flows.
Therefore, since the saturation threshold voltage when the bias current Ij of the MOS transistors NE4 and NE1 becomes the mirror current is an approximation of the logical threshold value VT of the charge determination amplifiers 5 and 6, the following equation (8) is obtained. To establish.

Figure 2007288419
Figure 2007288419

この(8)式について充電判定回路の論理しきい値VTについて求めると、次の(9)式のようになる。   When the logical threshold value VT of the charge determination circuit is obtained with respect to the equation (8), the following equation (9) is obtained.

Figure 2007288419
Figure 2007288419

ここで、(7)式および(9)式を使用すると、詳細な式の変形を示さないが、K/m=ρを変数と書き直して、(5)式は、ρの関数として表すことができる。この場合には、横軸をρに縦軸をDとして数値解析することで、D=1とするための最適なρの確認が可能である。   Here, if the equations (7) and (9) are used, detailed deformation of the equation is not shown, but K / m = ρ is rewritten as a variable, and the equation (5) can be expressed as a function of ρ. it can. In this case, the optimal ρ for setting D = 1 can be confirmed by numerical analysis with the horizontal axis being ρ and the vertical axis being D.

簡易には、抵抗値rと変数ρについて r>>1 且つ ρ=K/m>>1 が成立している場合は、(7)式と(9)式から、近似的に(1)式が導かれる。
これらの結果により、この第1実施形態では、MOSトランジスタにより集積回路化する場合に、レイアウト上の素子のミスマッチが極力小さくなる工夫などして製造する限り、MOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきに影響されない発振周期Tを実現することができる。
For simplicity, when r >> 1 and ρ = K / m >> 1 are established for the resistance value r and the variable ρ, the expression (1) is approximately calculated from the expressions (7) and (9). Is guided.
Based on these results, in the first embodiment, when an integrated circuit is formed using MOS transistors, variations in the threshold voltage of the MOS transistors occur as long as the device is manufactured with a device that minimizes the mismatch of elements on the layout. An oscillation period T that is not affected can be realized.

以上説明したように、この第1実施形態では、電流源回路1と充電判定アンプ5、6との間で電流ミラーの関係を持たせ、そのミラー比をmとし、充放電判定アンプを構成する入力MOSトランジスタの導電係数をKとし、予め定義した式を使用してその両者の最適値を求めるようにした。
このため、その求めた最適値の下で設計すると、製造時にMOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきがあっても、使用時にはそのばらつき補償されて発振周期の変動が僅かになる。例えば、MOSトランジスタのしきい値がばらつきがあっても、そのばらつきが充電判定アンプ5、6に流れるバイアス電流によって補償される。
As described above, in the first embodiment, the current source circuit 1 and the charge determination amplifiers 5 and 6 have a current mirror relationship, the mirror ratio is m, and the charge / discharge determination amplifier is configured. The conduction coefficient of the input MOS transistor is set to K, and the optimum value of both is obtained by using a predefined formula.
For this reason, when designed under the optimum value obtained, even if there is a variation in the threshold voltage of the MOS transistor at the time of manufacture, the variation is compensated at the time of use and the fluctuation of the oscillation period becomes small. For example, even if the threshold value of the MOS transistor varies, the variation is compensated by the bias current flowing through the charge determination amplifiers 5 and 6.

(第2実施形態)
本発明の発振器の第2実施形態の構成について、図3を参照して説明する。
図1に示す第1実施形態では、キャパシタ2を1つで構成し、そのキャパシタ2の両端を充電端子して使用する構成になっている。このため、充放電の切り替え時に、それまで充電されていた端子が急速に放電されると、反対側のグランドレベル端子はこれに追随できないので、瞬間的にグランド以下のレベルに下降する。
(Second Embodiment)
The configuration of the second embodiment of the oscillator of the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment shown in FIG. 1, one capacitor 2 is configured, and both ends of the capacitor 2 are used as charging terminals. For this reason, when the terminal charged until then is rapidly discharged at the time of switching between charge and discharge, the ground level terminal on the opposite side cannot follow this, so it instantaneously drops to a level below ground.

そこで、この第2実施形態では、その下降による誤差や不具合を解消するために、キャパシタ2を2つに分割し、その2つのキャパシタを交互に充放電させるようにしたものである。このような構成は、キャパシタの容量値のマッチングが問題とならず、かつ、レイアウト面積に余裕のあるときには有効である。   Therefore, in the second embodiment, the capacitor 2 is divided into two parts and the two capacitors are alternately charged and discharged in order to eliminate errors and problems caused by the lowering. Such a configuration is effective when there is no problem in matching capacitance values of capacitors and there is a sufficient layout area.

このために、第2実施形態は、図3に示すように、電流源回路11と、キャパシタ2Aおよびキャパシタ2Bと、第1充放電回路13と、第2充放電回路14と、第1充電判定アンプ15と、第2充電判定アンプ16と、遅延インバータ段17と、遅延インバータ段18と、ラッチ回路19と、を備えている。
また、この第2実施形態は、上記のような各回路はMOSトランジスタから構成され、そのMOSトランジスタは同一基板上に集積回路化されている。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 3, the current source circuit 11, the capacitor 2A and the capacitor 2B, the first charging / discharging circuit 13, the second charging / discharging circuit 14, and the first charging determination An amplifier 15, a second charge determination amplifier 16, a delay inverter stage 17, a delay inverter stage 18, and a latch circuit 19 are provided.
In the second embodiment, each circuit as described above is composed of MOS transistors, and the MOS transistors are integrated on the same substrate.

次に、この第2実施形態の概略構成について、図3を参照して説明する。
電流源回路11は、第1充放電回路13および第2充放電回路14がそれぞれキャパシタ2A、2Bをそれぞれ充電するための充電電流Icの基準となる参照電流Irefを生成する回路であり、その参照電流Irefを外部から設定できるようになっている。
また、電流源回路11は、第1充電判定アンプ15および第2充電判定アンプ16を駆動するバイアス電流Ijの基準となる参照電流Irefを生成するようになっている。
Next, a schematic configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG.
The current source circuit 11 is a circuit that generates a reference current Iref that serves as a reference for the charging current Ic for the first charging / discharging circuit 13 and the second charging / discharging circuit 14 to charge the capacitors 2A and 2B, respectively. The current Iref can be set from the outside.
The current source circuit 11 generates a reference current Iref that serves as a reference for the bias current Ij that drives the first charge determination amplifier 15 and the second charge determination amplifier 16.

第1充放電回路13は、キャパシタ2Aの充放電を行うようになっている。第2充放電回路14は、キャパシタ2Bの充放電を行うようになっている。
第1充電判定アンプ15は、第1充放電回路13によるキャパシタ2Aの充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力するようになっている。第2充電判定アンプ16は、第2充放電回路14によるキャパシタ2Bの充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力するようになっている。
The first charge / discharge circuit 13 charges and discharges the capacitor 2A. The second charge / discharge circuit 14 charges and discharges the capacitor 2B.
The first charging determination amplifier 15 determines whether or not the charging voltage of the capacitor 2A by the first charging / discharging circuit 13 has been completed to the logical threshold value, and outputs a signal according to this determination. The second charging determination amplifier 16 determines whether or not the charging voltage of the capacitor 2B by the second charging / discharging circuit 14 is completed to the logical threshold value, and outputs a signal corresponding to this determination.

第1充電判定アンプ15および第2充電判定アンプ16は、それぞれ、入力用のMOSトランジスタと、電流源および負荷として機能するMOSトランジスタとを含む定電流源駆動型のインバータから構成される。
遅延インバータ段17は、第1充電判定アンプ15の出力信号を所定時間遅延させるものであり、例えば3段のインバータ171〜173とアンドゲート174で構成される。遅延インバータ段18は、第2充電判定アンプ16の出力信号を所定時間遅延させるものであり、例えば3段のインバータ181〜183で構成される。
The first charge determination amplifier 15 and the second charge determination amplifier 16 are each composed of a constant current source drive type inverter including an input MOS transistor and a current source and a MOS transistor functioning as a load.
The delay inverter stage 17 delays the output signal of the first charge determination amplifier 15 for a predetermined time, and includes, for example, three stages of inverters 171 to 173 and an AND gate 174. The delay inverter stage 18 delays the output signal of the second charge determination amplifier 16 for a predetermined time, and includes, for example, three stages of inverters 181 to 183.

ラッチ回路19は、2つのノアゲート191、192をたすき掛けに接続したRSラッチ回路から構成される。そして、このラッチ回路19は、第1充電判定アンプ15の出力信号を遅延インバータ段17で遅延させた信号と、第2充電判定アンプ16の出力信号を遅延インバータ段18で遅延させた信号とに基づき、発振出力信号を生成するとともに、第1充放電回路13および第2充放電回路14の充放電動作を制御する制御信号を生成するようになっている。   The latch circuit 19 includes an RS latch circuit in which two NOR gates 191 and 192 are connected to each other. The latch circuit 19 is a signal obtained by delaying the output signal of the first charge determination amplifier 15 by the delay inverter stage 17 and a signal obtained by delaying the output signal of the second charge determination amplifier 16 by the delay inverter stage 18. Based on this, an oscillation output signal is generated, and a control signal for controlling the charging / discharging operation of the first charging / discharging circuit 13 and the second charging / discharging circuit 14 is generated.

また、この第2実施形態では、電流源回路11が生成する参照電流Irefに基づき、第1および第2の充放電回路13、14がそれぞれキャパシタ2A、2Bを充電する充電電流Ic(Ic=n×Iref)と、第1および第2の充電判定アンプ15、16をそれぞれ駆動するバイアス電流Ij(Ij=m×Iref)とを、生成するようになっている。ここで、nおよびmは、それぞれ電流ミラー比である。
このため、電流源回路11のMOSトランジスタPE8は、MOSトランジスタPE1、MOSトランジスタPE3、MOSトランジスタPE4、およびMOSトランジスタPE6との間でカレントミラー回路を構成するようになっている。
In the second embodiment, based on the reference current Iref generated by the current source circuit 11, the first and second charge / discharge circuits 13 and 14 charge the capacitors 2A and 2B, respectively. × Iref) and a bias current Ij (Ij = m × Iref) for driving the first and second charge determination amplifiers 15 and 16, respectively, are generated. Here, n and m are current mirror ratios, respectively.
Therefore, the MOS transistor PE8 of the current source circuit 11 forms a current mirror circuit with the MOS transistor PE1, the MOS transistor PE3, the MOS transistor PE4, and the MOS transistor PE6.

さらに、この第2実施形態では、第1実施形態と同様に、上記のミラー比mと、充放電判定アンプ14、15の入力MOSトランジスタの導電係数Kについて、予め定義した式を使用してその最適値を求め、この求めた最適値の下で設計するようにしている。
なお、この第2実施形態におけるトランジスタレベルでの具合的な構成は、第1実施形態の場合の構成と基本的に同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付してその説明は省略する。
Further, in the second embodiment, as in the first embodiment, the above-described mirror ratio m and the conductivity coefficient K of the input MOS transistors of the charge / discharge determination amplifiers 14 and 15 are determined using a predefined formula. An optimum value is obtained, and design is performed under the obtained optimum value.
Note that the specific configuration at the transistor level in the second embodiment is basically the same as the configuration in the first embodiment. Omitted.

次に、このような構成からなる第2実施形態の動作例について、図3および図4を参照して説明する。
いま、例えば、ノアゲート191の出力がLレベルの場合には、第1充放電回路13のCMOSインバータの入力信号はLレベルとなるので、MOSトランジスタPE2がオンするとともにMOSトランジスタNE3がオフした状態にある。
Next, an operation example of the second embodiment having such a configuration will be described with reference to FIGS.
Now, for example, when the output of the NOR gate 191 is L level, the input signal of the CMOS inverter of the first charge / discharge circuit 13 is L level, so that the MOS transistor PE2 is turned on and the MOS transistor NE3 is turned off. is there.

このため、キャパシタ2Aは電流源であるMOSトランジスタPE1に接続されるので、キャパシタ2Aは第1充放電回路13により充電される。従って、このときには、キャパシタ2Aの電圧V1は、図4の実線で示すように直線的に増加していく。
このときには、ノアゲート192の出力はHレベルであるので、第2充放電回路14のCMOSインバータの入力信号はHレベルとなり、MOSトランジスタPE5がオフするとともにMOSトランジスタNE2がオンした状態にある。
For this reason, since the capacitor 2A is connected to the MOS transistor PE1 that is a current source, the capacitor 2A is charged by the first charging / discharging circuit 13. Therefore, at this time, the voltage V1 of the capacitor 2A increases linearly as shown by the solid line in FIG.
At this time, since the output of the NOR gate 192 is at the H level, the input signal of the CMOS inverter of the second charge / discharge circuit 14 is at the H level, and the MOS transistor PE5 is turned off and the MOS transistor NE2 is turned on.

このため、キャパシタ2Bの両端がMOSトランジスタNE2により短絡した状態にあるので、キャパシタ2Bの電圧V2は、図4の破線で示すように0〔V〕を維持している。
その後、キャパシタ2Aの電圧V1が、第1充電判定アンプ13の論理しきい値VTに達すると、MOSトランジスタNE4の出力がLレベルからHレベルに反転する。これにより、ノアゲート192の出力がHレベルからLレベルに変化するとともに、ノアゲート191の出力がLレベルからHレベルに変化する。
For this reason, since both ends of the capacitor 2B are short-circuited by the MOS transistor NE2, the voltage V2 of the capacitor 2B maintains 0 [V] as shown by the broken line in FIG.
Thereafter, when the voltage V1 of the capacitor 2A reaches the logic threshold value VT of the first charge determination amplifier 13, the output of the MOS transistor NE4 is inverted from the L level to the H level. As a result, the output of the NOR gate 192 changes from the H level to the L level, and the output of the NOR gate 191 changes from the L level to the H level.

このため、第1充放電回路13のCMOSインバータの入力信号はLレベルからHレベルに変化するので、MOSトランジスタPE2がオフするとともにMOSトランジスタNE3はオンする。このため、キャパシタ2Aの両端がMOSトランジスタNE3により短絡されるので、キャパシタ2Aの電圧V2は、図4に示すように急減に0〔V〕に低下し、以後その状態を維持する。   For this reason, the input signal of the CMOS inverter of the first charge / discharge circuit 13 changes from the L level to the H level, so that the MOS transistor PE2 is turned off and the MOS transistor NE3 is turned on. For this reason, since both ends of the capacitor 2A are short-circuited by the MOS transistor NE3, the voltage V2 of the capacitor 2A rapidly decreases to 0 [V] as shown in FIG. 4, and thereafter maintains that state.

これらの動作に並行し、第2充放電回路14のCMOSインバータの入力信号はHレベルからLレベルに変化するので、MOSトランジスタPE5がオンするとともにMOSトランジスタNE2はオフする。このため、キャパシタ2Bは電流源であるMOSトランジスタPE4に接続されるので、キャパシタ2Bは第1充放電回路14により充電される。従って、このときには、キャパシタ2Bの電圧V2は、図4に示すように直線的に増加していく。   In parallel with these operations, the input signal of the CMOS inverter of the second charge / discharge circuit 14 changes from the H level to the L level, so that the MOS transistor PE5 is turned on and the MOS transistor NE2 is turned off. For this reason, since the capacitor 2B is connected to the MOS transistor PE4 which is a current source, the capacitor 2B is charged by the first charging / discharging circuit 14. Accordingly, at this time, the voltage V2 of the capacitor 2B increases linearly as shown in FIG.

その後、キャパシタ2Bの電圧V2が、第2充電判定アンプ14の論理しきい値VTに達すると、MOSトランジスタNE1の出力がLレベルからHレベルに反転する。これにより、ノアゲート192の出力がLレベルからHレベルに変化するとともに、ノアゲート191の出力がHレベルからLレベルに変化する。
このような一連の動作を繰り返すことにより、出力端子12からは所望の周期からなるパルスが出力される。
なお、第2実施形態における設計手法は、第1実施形態の設計手法と基本的に同じであるので、その説明を省略する。
Thereafter, when the voltage V2 of the capacitor 2B reaches the logic threshold value VT of the second charge determination amplifier 14, the output of the MOS transistor NE1 is inverted from the L level to the H level. As a result, the output of the NOR gate 192 changes from the L level to the H level, and the output of the NOR gate 191 changes from the H level to the L level.
By repeating such a series of operations, a pulse having a desired cycle is output from the output terminal 12.
Note that the design method in the second embodiment is basically the same as the design method in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

(第3実施形態)
本発明の発振器の第3実施形態の構成について、図5を参照して説明する。
図1または図3に示す第1または第2実施形態を低電流動作条件で使用する場合には、充電判定アンプのゲインが足りないので、例えば、図3に示すインバータ171を直接駆動させる場合には動作異常(チャタリングなど)の可能性がある。
(Third embodiment)
The configuration of the third embodiment of the oscillator of the present invention will be described with reference to FIG.
When the first or second embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 3 is used under a low current operating condition, the gain of the charge determination amplifier is insufficient. For example, when the inverter 171 shown in FIG. May be an abnormal operation (such as chattering).

そこで、この第3実施形態では、それを回避するために、図3に示すインバータ171181を、図5に示すように十分な利得が得られるバッファ用アンプ21、22に置き換えるようにしたものである。
さらに、この第3実施形態では、図3に示すラッチ回路19を駆動するインバータ173、183を、シュミット回路23、24に置き換え、これによりラッチ回路19にパルスを成形し、鈍った波形を矩形波にするようにした。
Therefore, in this third embodiment, in order to avoid this, the inverter 171181 shown in FIG. 3 is replaced with buffer amplifiers 21 and 22 that can obtain a sufficient gain as shown in FIG. .
Further, in the third embodiment, the inverters 173 and 183 that drive the latch circuit 19 shown in FIG. 3 are replaced with Schmitt circuits 23 and 24, thereby forming a pulse in the latch circuit 19 and making the blunt waveform a rectangular wave. I tried to do it.

上記のバッファアンプ21は、図5に示すように、入力段のP型のMOSトランジスタPE11と、電流源および負荷として機能するN型のMOSトランジスタNE11とから構成される。また、バッファアンプ22は、同図に示すように、入力段のP型のMOSトランジスタPE12と、電流源および負荷として機能するN型のMOSトランジスタNE12とから構成される。   As shown in FIG. 5, the buffer amplifier 21 includes a P-type MOS transistor PE11 in the input stage and an N-type MOS transistor NE11 that functions as a current source and a load. Further, as shown in the figure, the buffer amplifier 22 includes a P-type MOS transistor PE12 in the input stage, and an N-type MOS transistor NE12 that functions as a current source and a load.

また、このバッファアンプ21、22のMOSトランジスタNE11、NE12のゲートに所望のバイアス電圧をそれぞれ供給するようになっている。このために、電流源回路11には、P型のMOSトランジスタPE13とN型のMOSトランジスタNE13とを追加し、これによりそのバイアス電圧Vbを生成し、この生成したバイアス電圧VbをMOSトランジスタNE11、NE12のゲートにそれぞれ供給するようにしている。
なお、この第3実施形態の上記の構成を除く部分は、図3に示す第2実施形態の構成を同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
A desired bias voltage is supplied to the gates of the MOS transistors NE11 and NE12 of the buffer amplifiers 21 and 22, respectively. For this purpose, a P-type MOS transistor PE13 and an N-type MOS transistor NE13 are added to the current source circuit 11, thereby generating the bias voltage Vb. The generated bias voltage Vb is used as the MOS transistor NE11, Each is supplied to the gate of the NE 12.
The portions of the third embodiment other than the above-described configuration are the same as those of the second embodiment shown in FIG. 3, and therefore the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. To do.

次に、図5のシュミット回路23、24の具体的な構成について、図6を参照して説明する。
このシュミット回路は、図6に示すように、電源端子31とアース端子32との間に、P型のMOSトランジスタPE21、PE22およびN型のMOSトランジスタNE21、NE22を直列に接続するようになっている。そして、その4つのMOSトランジスタの各ゲートを接続し、その共通接続部が入力端子33に接続され、入力電圧VINが供給されるようになっている。また、MOSトランジスタPE22のドレインとMOSトランジスタNE21のドレインとを接続し、この共通接続部が出力端子34に接続されて、その出力端子34から出力電圧OUTを取り出すようになっている。
Next, a specific configuration of the Schmitt circuits 23 and 24 in FIG. 5 will be described with reference to FIG.
In this Schmitt circuit, P-type MOS transistors PE21 and PE22 and N-type MOS transistors NE21 and NE22 are connected in series between a power supply terminal 31 and a ground terminal 32, as shown in FIG. Yes. The gates of the four MOS transistors are connected to each other, the common connection portion is connected to the input terminal 33, and the input voltage VIN is supplied. Further, the drain of the MOS transistor PE22 and the drain of the MOS transistor NE21 are connected, and this common connection is connected to the output terminal 34, and the output voltage OUT is taken out from the output terminal 34.

さらに、P型のMOSトランジスタPE23とN型のMOSトランジスタNE23の各ゲートが接続され、その共通接続部が出力端子34に接続されている。MOSトランジスタPE23は、そのソースがMOSトランジスタPE21のドレインに接続され、そのドレインがアース端子32に接続されている。さらに、MOSトランジスタNE23は、そのソースがMOSトランジスタNE21のソースに接続され、そのドレインが電源端子31に接続されている。   Further, the gates of the P-type MOS transistor PE23 and the N-type MOS transistor NE23 are connected, and the common connection portion is connected to the output terminal 34. The source of the MOS transistor PE23 is connected to the drain of the MOS transistor PE21, and the drain thereof is connected to the ground terminal 32. Further, the source of the MOS transistor NE23 is connected to the source of the MOS transistor NE21, and the drain thereof is connected to the power supply terminal 31.

(その他)
各実施形態のキャパシタとしては、膜厚が良く管理されたMOSキャパシタで、特に空乏層の幅が短くするものを使用するようにしても良い。
各実施形態の電流源回路に使用される抵抗R1は、製造ばらつきの少ないN+ポリ抵抗を採用し、その抵抗値を試作評価時の中心値にトリミングする構成にしても良い。
上記の第3実施形態では、バッファ用アンプとシュミット回路とを含むようにしたが、第2の実施形態において、そのバッファ用アンプとシュミット回路を含む構成にしても良い。
(Other)
As the capacitor of each embodiment, a MOS capacitor whose thickness is well controlled, and in particular, a capacitor whose width of the depletion layer is shortened may be used.
The resistor R1 used in the current source circuit of each embodiment may be an N + poly resistor with little manufacturing variation, and the resistance value may be trimmed to the center value at the time of prototype evaluation.
In the third embodiment, the buffer amplifier and the Schmitt circuit are included. However, in the second embodiment, the buffer amplifier and the Schmitt circuit may be included.

本発明の発振器の第1実施形態の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of an oscillator of the present invention. 第1実施形態の動作時における各部の波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform of each part at the time of operation | movement of 1st Embodiment. 本発明の発振器の第2実施形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of 2nd Embodiment of the oscillator of this invention. 第2実施形態の動作時における各部の波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform of each part at the time of operation | movement of 2nd Embodiment. 本発明の発振器の第3実施形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of 3rd Embodiment of the oscillator of this invention. シュミット回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a Schmitt circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1、11・・・電流源回路、2、2A、2B・・・キャパシタ、3、13・・・第1充放電回路、4、14・・・第2充放電回路、5、15・・・第1充電判定アンプ、6、16・・・第2充電判定アンプ、7、17・・・遅延インバータ段、8、18・・遅延インバータ段、9、19・・・ラッチ回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 ... Current source circuit 2, 2, 2A, 2B ... Capacitor 3, 13 ... 1st charging / discharging circuit 4, 14 ... 2nd charging / discharging circuit 5, 15 ... 1st charge determination amplifier, 6, 16 ... 2nd charge determination amplifier, 7, 17 ... Delay inverter stage, 8, 18 ... Delay inverter stage, 9, 19 ... Latch circuit

Claims (4)

各回路がMOSトランジスタから構成される発振器であって、
参照電流を生成する電流源回路と、
キャパシタと、
前記参照電流に基づいて生成される充電電流による前記キャパシタの充電と前記キャパシタの放電とを行う第1充放電回路と、
前記参照電流に基づいて生成される充電電流による前記キャパシタの充電と前記キャパシタの放電とを行う第2充放電回路と、
前記第1充放電回路による前記キャパシタの一端側の充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力する第1充電判定アンプと、
前記第2充放電回路による前記キャパシタの他端側の充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力する第2充電判定アンプと、
前記第1および第2充電判定アンプの両出力信号に基づき、前記第1および第2充放電回路の充放電動作を制御する制御信号をそれぞれ生成するラッチ回路と、を備え、
前記第1および第2充電判定アンプは、入力用の第1のMOSトランジスタと、この第1のMOSトランジスタを駆動させるバイアス電流を生成する第2のMOSトランジスタとを含む定電流駆動型のインバータでそれぞれ構成し、
前記両充電判定アンプを駆動するバイアス電流は、それぞれ前記電流源回路が生成する参照電流に基づいて生成するようになっており、
かつ、設計の際に、電流源回路1の参照電流と前記両充電判定アンプのバイアス電流との間で決まるミラー比m、および前記入力用の第1のMOSトランジスタの導電係数Kについて、その最適な値を予めそれぞれ求めておき、この求めた各値となるように構成するようにしたことを特徴とする発振器。
Each circuit is an oscillator composed of MOS transistors,
A current source circuit for generating a reference current;
A capacitor;
A first charging / discharging circuit for charging the capacitor and discharging the capacitor with a charging current generated based on the reference current;
A second charging / discharging circuit for charging the capacitor and discharging the capacitor with a charging current generated based on the reference current;
A first charge determination amplifier that determines whether or not a charge voltage on one end side of the capacitor by the first charge / discharge circuit is completed to a logical threshold value, and outputs a signal according to the determination;
A second charging determination amplifier that determines whether or not a charging voltage on the other end side of the capacitor by the second charging / discharging circuit is completed up to a logical threshold, and outputs a signal according to the determination;
A latch circuit that generates control signals for controlling charge / discharge operations of the first and second charge / discharge circuits based on both output signals of the first and second charge determination amplifiers,
The first and second charge determination amplifiers are constant current drive type inverters including an input first MOS transistor and a second MOS transistor that generates a bias current for driving the first MOS transistor. Configure each
The bias currents for driving both the charge determination amplifiers are generated based on reference currents generated by the current source circuits, respectively.
In designing, the mirror ratio m determined between the reference current of the current source circuit 1 and the bias current of the both charge determination amplifiers, and the conductivity coefficient K of the first MOS transistor for input are optimal. An oscillator characterized in that each value is obtained in advance and configured so as to have each obtained value.
前記ミラー比mおよび前記導電係数Kの各値は、予め所定の定義式を定義しておき、前記入力用の第1のMOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきの範囲の下で、前記定義式を満足するような値を求めるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の発振器。   Each value of the mirror ratio m and the conductivity coefficient K is defined in advance as a predetermined definition formula, and the definition formula is determined within a range of variation in threshold voltage of the first MOS transistor for input. 2. The oscillator according to claim 1, wherein a value satisfying the above is obtained. 各回路がMOSトランジスタから構成される発振器であって、
参照電流を生成する電流源回路と、
第1キャパシタおよび第2キャパシタと、
前記参照電流に基づいて生成される充電電流による前記第1キャパシタの充電と前記第1キャパシタの放電とを行う第1充放電回路と、
前記参照電流に基づいて生成される充電電流による前記第2キャパシタの充電と前記第2キャパシタの放電とを行う第2充放電回路と、
前記第1キャパシタの充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力する第1充電判定アンプと、
前記第2キャパシタの充電電圧が論理しきい値まで完了したか否かを判定し、この判定に応じた信号を出力する第2充電判定アンプと、
前記第1および第2充電判定アンプの両出力信号に基づき、前記第1および第2充放電回路の充放電動作を制御する制御信号をそれぞれ生成するラッチ回路と、を備え、
前記第1および第2充電判定アンプは、入力用の第1のMOSトランジスタと、この第1のMOSトランジスタを駆動させるバイアス電流を生成する第2のMOSトランジスタとを含む定電流駆動型のインバータでそれぞれ構成し、
前記両充電判定アンプを駆動するバイアス電流は、それぞれ前記電流源回路が生成する参照電流に基づいて生成するようになっており、
かつ、設計の際に、電流源回路1の参照電流と前記両充電判定アンプのバイアス電流との間で決まるミラー比m、および前記入力用の第1のMOSトランジスタの導電係数Kについて、その最適な値を予めそれぞれ求めておき、この求めた各値となるように構成するようにしたことを特徴とする発振器。
Each circuit is an oscillator composed of MOS transistors,
A current source circuit for generating a reference current;
A first capacitor and a second capacitor;
A first charging / discharging circuit for charging the first capacitor and discharging the first capacitor with a charging current generated based on the reference current;
A second charging / discharging circuit for charging the second capacitor and discharging the second capacitor with a charging current generated based on the reference current;
A first charge determination amplifier that determines whether or not the charging voltage of the first capacitor is completed to a logical threshold value, and outputs a signal according to the determination;
A second charging determination amplifier that determines whether or not the charging voltage of the second capacitor is completed up to a logical threshold, and outputs a signal according to the determination;
A latch circuit that generates control signals for controlling charge / discharge operations of the first and second charge / discharge circuits based on both output signals of the first and second charge determination amplifiers,
The first and second charge determination amplifiers are constant current drive type inverters including a first MOS transistor for input and a second MOS transistor for generating a bias current for driving the first MOS transistor. Configure each
The bias currents for driving both the charge determination amplifiers are generated based on reference currents generated by the current source circuits, respectively.
In designing, the mirror ratio m determined between the reference current of the current source circuit 1 and the bias current of both the charge determination amplifiers and the conductivity coefficient K of the first MOS transistor for input are optimal. An oscillator characterized in that each value is obtained in advance and configured to have the obtained values.
前記ミラー比mおよび前記導電係数Kの各値は、予め所定の定義式を定義しておき、前記入力用の第1のMOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきの範囲の下で、前記定義式を満足するような値を求めるようにしたことを特徴とする請求項3に記載の発振器。   Each value of the mirror ratio m and the conductivity coefficient K is defined in advance as a predetermined definition formula, and the definition formula is determined within a range of variation in threshold voltage of the first MOS transistor for input. 4. The oscillator according to claim 3, wherein a value satisfying the above is obtained.
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