JP2008306231A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2008306231A
JP2008306231A JP2007148726A JP2007148726A JP2008306231A JP 2008306231 A JP2008306231 A JP 2008306231A JP 2007148726 A JP2007148726 A JP 2007148726A JP 2007148726 A JP2007148726 A JP 2007148726A JP 2008306231 A JP2008306231 A JP 2008306231A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mosfet
circuit
current
drain
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007148726A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiro Sakaguchi
治朗 坂口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2007148726A priority Critical patent/JP2008306231A/en
Publication of JP2008306231A publication Critical patent/JP2008306231A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a PLL circuit achieving high-speed responsivity and stable operation. <P>SOLUTION: A low-amplitude signal of a phase comparison circuit operated with a low supply voltage VddL is inputted to a first differential circuit having an N-channel MOSFET input configuration and a second one having a P-channel MOSFET input configuration that are operated with a high supply voltage each. As the loads of the first and second differential circuits, a MOSFET in diode connection is in parallel with the MOSFET in cross couple connection. A P-channel MOSFET, where a prescribed bias voltage is supplied to the gate, is connected to an N-channel MOSFET in series. The source of the P-channel MOSFET is controlled by the output signal of the first differential circuit. The source of the N-channel MOSFET is controlled by the output signal of the second differential circuit. An up current or a down current is formed from the drain of the P- and N-channel MOSFETs. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体装置に関し、PLL(フェーズ・ロックド・ループ)回路を有するものに利用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and relates to a technique that is effective when used for a semiconductor device having a PLL (phase locked loop) circuit.

図10に本願発明に先立って検討されたPLLのブロック図が示されている。このPLLは、位相比較回路PFD、チャージポンプ回路CP、ロウパスフィルタLPF及び電圧制御発振回路VCO(電圧電流変換回路VIC+電流制御発振回路CCO)と分周回路DiV−1で構成される。非特許文献1には、外部供給は1電源であるが内部レギュレータて低電圧VddLを生成し内部動作ではVddHとVddLからなる2電源PLLの構成としている。低電源電圧VddLで動作する位相比較回路PFDと高電源電圧VddHのチャージポンプ回路CPの間にレベル変換回路LSが挿入される。レベル変換を行ったアップ信号UP及びダウン信号DNは、チャージポンプ回路CPのスイッチを駆動する。チャージポンプCPの構成は、非特許文献2に示すように種々有る。
IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 40, NO. 1, JANUARY 2005 「A 0.16-2.55-GHz CMOS ACTIVE CLOCK DESKEWING PLL USING ANALOG PHASE INTERPOLATION」 IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 31, NO. 11, NOVEMVER 1996 「A 320MHz,1.5mW @ 1.35V CMOS PLL for Microprocessor Clock Generation 」
FIG. 10 shows a block diagram of the PLL studied prior to the present invention. The PLL includes a phase comparison circuit PFD, a charge pump circuit CP, a low-pass filter LPF, a voltage control oscillation circuit VCO (voltage-current conversion circuit VIC + current control oscillation circuit CCO), and a frequency divider circuit DiV-1. In Non-Patent Document 1, the external supply is one power supply, but the internal regulator generates a low voltage VddL, and the internal operation has a configuration of a two power supply PLL composed of VddH and VddL. A level conversion circuit LS is inserted between the phase comparison circuit PFD operating at the low power supply voltage VddL and the charge pump circuit CP of the high power supply voltage VddH. The up signal UP and the down signal DN that have undergone level conversion drive the switch of the charge pump circuit CP. There are various configurations of the charge pump CP as shown in Non-Patent Document 2.
IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 40, NO. 1, JANUARY 2005 `` A 0.16-2.55-GHz CMOS ACTIVE CLOCK DESKEWING PLL USING ANALOG PHASE INTERPOLATION '' IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 31, NO. 11, NOVEMVER 1996 `` A 320MHz, 1.5mW @ 1.35V CMOS PLL for Microprocessor Clock Generation ''

前記図10のPLL回路において、位相比較回路PFDは参照クロックFref と帰還クロックFBとの間の位相差に応じたパルス幅のアップ信号UP,ダウン信号DNを出力する。レベル変換するレベル変換回路LSは、高応答性のために高速動作が求められる。しかしながら、高電源電圧VddHの振幅で位相差に対応した細幅パルス動作を実現する為にレベルシフトLS回路での電源電流スパイクが大きくなり同じ電源線VddHを共有するチャージポンプ回路CP, 電流電圧変換回路VIC等のアナログ回路に対してジッタ増加、参照クロックスプリアス悪化等の悪影響を及ぼす。又高電源電圧VddHの振幅で且つ高スリューレート波形でチャージポンプ回路CPのスイッチMOSFETを駆動することになる為、スイッチMOSFETでのフィードスルー含む不要のチャージ注入量が大きくなりチャージポンプ回路CP回路の出力のノイズを増加させる。   In the PLL circuit of FIG. 10, the phase comparison circuit PFD outputs an up signal UP and a down signal DN having a pulse width corresponding to the phase difference between the reference clock Fref and the feedback clock FB. The level conversion circuit LS that performs level conversion is required to operate at high speed for high response. However, in order to realize a narrow pulse operation corresponding to the phase difference with the amplitude of the high power supply voltage VddH, the power supply current spike in the level shift LS circuit becomes large and the charge pump circuit CP sharing the same power supply line VddH, current-voltage conversion It adversely affects analog circuits such as the circuit VIC, such as increased jitter and reference clock spurious deterioration. Further, since the switch MOSFET of the charge pump circuit CP is driven with the amplitude of the high power supply voltage VddH and a high slew rate waveform, an unnecessary charge injection amount including feedthrough in the switch MOSFET becomes large, and the charge pump circuit CP circuit. Increase the output noise.

この発明の目的は、高速応答性と動作の安定化を実現したPLL回路を備えた半導体装置を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device including a PLL circuit that realizes high-speed response and stable operation. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される半導体装置の実施例の1つは下記の通りである。低電源電圧VddLで動作する位相比較回路の低振幅信号を夫々高電源電圧で動作するNチャネルMOSFET入力構成の第1差動回路とPチャネルMOSFET入力構成の第2差動回路に入力する。上記第1及び第2差動回路の負荷回路としてダイオード接続MOSFETとクロスカップル接続のMOSFETを並列構成とする。ゲートに所定のバイアス電圧が供給されたPチャネルMOSFET,NチャネルMOSFETを直列接続し、PチャネルMOSFETのソースは、上記第1差動回路の出力信号で制御し、NチャネルMOSFETのソースは、上記第2差動回路の出力信号で制御し、PチャネルMOSFET及びNチャネルMOSFETのドレインからアップ電流又はダウン電流を形成する。   One example of the semiconductor device disclosed in the present application is as follows. The low-amplitude signal of the phase comparison circuit operating at the low power supply voltage VddL is input to the first differential circuit having the N-channel MOSFET input configuration and the second differential circuit having the P-channel MOSFET input configuration operating at the high power supply voltage. A diode-connected MOSFET and a cross-coupled MOSFET are configured in parallel as load circuits of the first and second differential circuits. A P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET whose gates are supplied with a predetermined bias voltage are connected in series, the source of the P-channel MOSFET is controlled by the output signal of the first differential circuit, and the source of the N-channel MOSFET is the above-mentioned Controlled by the output signal of the second differential circuit, an up current or a down current is formed from the drains of the P-channel MOSFET and the N-channel MOSFET.

上記低振幅信号を位相比較出力信号をNチャネルMOSFET入力及びPチャネルMOSFET入力の差動回路にそれぞれ入力し、その出力信号によりアップ電流又はダウン電流を形成するMOSFETを直接制御するので高速応答性と動作の安定化を実現することができる。   The low-amplitude signal is input to the differential circuit of the N-channel MOSFET input and the P-channel MOSFET input respectively as the phase comparison output signal, and the MOSFET that forms the up current or the down current is directly controlled by the output signal. Stabilization of operation can be realized.

図1には、この発明に係るチャージポンプ回路の一実施例の回路図が示されている。位相比較回路で形成されたアップ信号UP及びその反転信号UPBは、Nチャネル型の差動MOSFETMN1及びMN2のゲートに供給される。これら差動MOSFETMN1,MN2のソースと回路の接地電位(VSS:0V)との間には、電流源IB1が設けられる。上記差動MOSFETMN1及びMN2のドレインと高電源電圧VddHとの間には、次の負荷回路が設けられる。上記負荷回路は、上記差動MOSFETMN1,MN2のドレインにそれぞれ設けられたダイオード形態のPチャネルMOSFETMP1,MP4及びこれらのMOSFETMP1及びMP4にそれぞれ並列形態にされたPチャネルMOSFETMP2とMP3とで構成される。上記MOSFETMP2とMP3は、ゲートとドレインとが交差接続されてラッチ形態にされる。   FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of a charge pump circuit according to the present invention. The up signal UP and its inverted signal UPB formed by the phase comparison circuit are supplied to the gates of the N-channel type differential MOSFETs MN1 and MN2. A current source IB1 is provided between the sources of the differential MOSFETs MN1 and MN2 and the circuit ground potential (VSS: 0 V). The following load circuit is provided between the drains of the differential MOSFETs MN1 and MN2 and the high power supply voltage VddH. The load circuit includes diode-type P-channel MOSFETs MP1 and MP4 provided at the drains of the differential MOSFETs MN1 and MN2, respectively, and P-channel MOSFETs MP2 and MP3 parallel to the MOSFETs MP1 and MP4, respectively. The MOSFETs MP2 and MP3 are in a latch form with their gates and drains cross-connected.

PチャネルMOSFETMP5は、上記位相比較回路のアップ信号UP,UPBに対応したアップ電流Iupを形成する。このMOSFETMP5のソースは、上記差動MOSFETMN2のドレインに接続される。上記MOSFETMP5のゲートには、バイアス電圧VBPが供給される。このMOSFETMP5のゲートと上記高電源電圧VddHとの間には、バイアス電圧VBPの安定化容量C1が設けられる。   The P-channel MOSFET MP5 forms an up current Iup corresponding to the up signals UP and UPB of the phase comparison circuit. The source of the MOSFET MP5 is connected to the drain of the differential MOSFET MN2. A bias voltage VBP is supplied to the gate of the MOSFET MP5. A stabilization capacitor C1 of the bias voltage VBP is provided between the gate of the MOSFET MP5 and the high power supply voltage VddH.

上記位相比較回路で形成されたダンウ信号DN及びその反転信号DNBは、Pチャネル型の差動MOSFETMP7及びMP6のゲートに供給される。これら差動MOSFETMP6,MP7のソースと高電源電圧VddHとの間には、電流源IB2が設けられる。上記差動MOSFETMP6及びMP7のドレインと回路の接地電位(VSS:0V)との間には、次の負荷回路が設けられる。上記負荷回路は、上記差動MOSFETMP6,MP7のドレインにそれぞれ設けられたダイオード形態のNチャネルMOSFETMN3,MN6及びこれらのMOSFETMN3及びMN6にそれぞれ並列形態にされたNチャネルMOSFETMN4とMN5とで構成される。上記MOSFETMN4とMN5は、ゲートとドレインとが交差接続されてラッチ形態にされる。   The Dan signal DN and its inverted signal DNB formed by the phase comparison circuit are supplied to the gates of P-channel type differential MOSFETs MP7 and MP6. A current source IB2 is provided between the sources of the differential MOSFETs MP6 and MP7 and the high power supply voltage VddH. The following load circuit is provided between the drains of the differential MOSFETs MP6 and MP7 and the circuit ground potential (VSS: 0 V). The load circuit includes diode-shaped N-channel MOSFETs MN3 and MN6 provided at the drains of the differential MOSFETs MP6 and MP7, respectively, and N-channel MOSFETs MN4 and MN5 arranged in parallel with the MOSFETs MN3 and MN6, respectively. The MOSFETs MN4 and MN5 are latched with their gates and drains cross-connected.

NチャネルMOSFETMN7は、上記位相比較回路のダウン信号DN,DNBに対応したダウン電流Idnを形成する。このMOSFETMN7のソースは、上記差動MOSFETMP7のドレインに接続される。上記MOSFETMN7のゲートには、バイアス電圧VBNが供給される。このMOSFETMN7のゲートと上記回路の接地電位VSSの間には、バイアス電圧VBNの安定化容量C2が設けられる。   The N-channel MOSFET MN7 forms a down current Idn corresponding to the down signals DN and DNB of the phase comparison circuit. The source of the MOSFET MN7 is connected to the drain of the differential MOSFET MP7. A bias voltage VBN is supplied to the gate of the MOSFET MN7. A stabilizing capacitor C2 of the bias voltage VBN is provided between the gate of the MOSFET MN7 and the ground potential VSS of the circuit.

この実施例のチャージポンプ回路の回路動作は、以下の通りである。アップ信号UPがロウレベルで、反転信号UPBがハイレベル(VddL)のとき、NチャネルMOSFETMN1はオフ状態で、NチャネルMOSFETMN2はオン状態であり、電流源IB1の電流は上記MOSFETMN2側に流れる。MOSFETMN2に流れる電流は負荷回路を構成するダイオード形態MOSFETMP4にも流れて電圧Vgsp4を発生させる。このためにノード(a)は、高電源電圧VddHから上記MOSFETMP4のソース,ゲート間電圧Vgsp4だけ低下した電位になる。上記ノード(a)の電圧Vgsp4は、同時に交差(クロスカップル)接続のPチャネルMOSFETMP2をオン状態にさせる。差動MOSFETMN1はオフ状態で電流が流れないために、PチャネルMOSFETMP1,MP2のドレインノード電荷を放電させて高電源電圧VddHの電位にする。上記MOSFETMP5のソース電圧であるノード(a)の電位がVddHから上記電圧Vgsp4分低下する事で、PチャネルMOSFETMP5のゲート−ソース電圧が減少(或いは逆バイアス)となって、PチャネルMOSFETMP5がオフ状態となり、アップ電流Iupをゼロにする。   The circuit operation of the charge pump circuit of this embodiment is as follows. When the up signal UP is at the low level and the inverted signal UPB is at the high level (VddL), the N-channel MOSFET MN1 is in the off state, the N-channel MOSFET MN2 is in the on state, and the current of the current source IB1 flows toward the MOSFET MN2. The current flowing through the MOSFET MN2 also flows through the diode-type MOSFET MP4 constituting the load circuit to generate the voltage Vgsp4. For this reason, the node (a) becomes a potential which is lowered from the high power supply voltage VddH by the source-gate voltage Vgsp4 of the MOSFET MP4. The voltage Vgsp4 at the node (a) simultaneously turns on the cross-coupled P-channel MOSFET MP2. Since the differential MOSFET MN1 is off and no current flows, the drain node charges of the P-channel MOSFETs MP1 and MP2 are discharged to the high power supply voltage VddH. When the potential of the node (a), which is the source voltage of the MOSFET MP5, decreases from VddH by the voltage Vgsp4, the gate-source voltage of the P-channel MOSFET MP5 decreases (or reverse bias), and the P-channel MOSFET MP5 is turned off. Thus, the up current Iup is made zero.

上記アップ信号UPがハイレベル(VddL)で、反転信号UPBがロウレベルに切り替わると、NチャネルMOSFETMN1はオン状態で、NチャネルMOSFETMN2はオフ状態に変化する。電流源IB1の電流は上記MOSFETMN1側に流れる。MOSFETMN1に流れる電流は負荷回路を構成するダイオード形態MOSFETMP1にも流れて電圧Vgsp1を発生させる。このためにMOSFETMP1のドレイン電位は、それまでの上記高電源電圧VddHからVddH−Vgsp1に低下する。この電圧低下によりPチャネルMOSFETMP3がオン状態となり、ノード(a)をそれまでのVddH−Vgsp4から高電源電圧VddHへと変化させる。PチャネルMOSFETMP5は、ソース電位が上記高電源電圧VddHに上昇する事でオン状態となり、ゲートに供給されるバイアス電圧VBPで決まるアップ電流Iupが流れて、図示しないチャージポンプ回路CPで形成される制御電圧を上昇させる。このように位相比較回路PFDで形成されたアップ信号UPがハイレベル(VddL)の期間、上記アップ電流IupがロウパスフィルタLPFに供給されるというチャージポンプ動作を行う。   When the up signal UP is at a high level (VddL) and the inverted signal UPB is switched to a low level, the N-channel MOSFET MN1 is turned on and the N-channel MOSFET MN2 is turned off. The current of the current source IB1 flows to the MOSFETMN1 side. The current flowing through the MOSFET MN1 also flows through the diode-type MOSFET MP1 constituting the load circuit to generate the voltage Vgsp1. For this reason, the drain potential of the MOSFET MP1 decreases from the high power supply voltage VddH up to that time to VddH−Vgsp1. Due to this voltage drop, the P-channel MOSFET MP3 is turned on, and the node (a) is changed from the previous VddH-Vgsp4 to the high power supply voltage VddH. The P-channel MOSFET MP5 is turned on when the source potential rises to the high power supply voltage VddH, and an up current Iup determined by the bias voltage VBP supplied to the gate flows, so that the control formed by the charge pump circuit CP (not shown). Increase the voltage. In this way, during the period when the up signal UP formed by the phase comparison circuit PFD is at the high level (VddL), the charge pump operation is performed in which the up current Iup is supplied to the low pass filter LPF.

ダウン信号DNがロウレベルで、反転信号DNBがハイレベル(VddL)のとき、PチャネルMOSFETMP6はオフ状態で、PチャネルMOSFETMP7はオン状態であり、電流源IB2の電流は上記MOSFETMP7側に流れる。MOSFETMP7に流れる電流は負荷回路を構成するダイオード形態MOSFETMN6にも流れて電圧Vgsn3を発生させる。このためにノード(b)は、回路の接地電位VSSから上記MOSFETMN6のソース,ゲート間電圧Vgsn6だけ上昇した電位になる。上記ノード(b)の電圧Vgsn6は、同時に交差(クロスカップル)接続のNチャネルMOSFETMN4をオン状態にさせる。差動MOSFETMP6はオフ状態で電流が流れないために、NチャネルMOSFETMN3,MN4のドレインノード電荷を放電させて回路の接地電位VSSの電位にする。上記MOSFETMN7のソース電圧であるノード(b)の電位が上記電圧Vgsn6分上昇する事で、NチャネルMOSFETMN7のゲート−ソース電圧が減少(或いは逆バイアス)となって、NチャネルMOSFETMN7がオフ状態となり、ダウン電流Idnをゼロにする。   When the down signal DN is at a low level and the inverted signal DNB is at a high level (VddL), the P-channel MOSFET MP6 is off, the P-channel MOSFET MP7 is on, and the current of the current source IB2 flows to the MOSFET MP7 side. The current flowing through the MOSFET MP7 also flows through the diode-type MOSFET MN6 constituting the load circuit to generate the voltage Vgsn3. For this reason, the node (b) becomes a potential that is increased by the voltage Vgsn6 between the source and gate of the MOSFET MN6 from the ground potential VSS of the circuit. The voltage Vgsn6 of the node (b) simultaneously turns on the cross-coupled N-channel MOSFET MN4. Since the differential MOSFET MP6 is off and no current flows, the drain node charges of the N-channel MOSFETs MN3 and MN4 are discharged to the ground potential VSS of the circuit. When the potential of the node (b), which is the source voltage of the MOSFET MN7, increases by the voltage Vgsn6, the gate-source voltage of the N-channel MOSFET MN7 decreases (or reverse bias), and the N-channel MOSFET MN7 is turned off. The down current Idn is set to zero.

上記ダウン信号DNがハイレベル(VddL)で、反転信号DNBがロウレベルに切り替わると、PチャネルMOSFETNP6はオン状態で、PチャネルMOSFETMP7はオフ状態に変化する。電流源IB2の電流は上記MOSFETMP6側に流れる。MOSFETMP6に流れる電流は負荷回路を構成するダイオード形態MOSFETMN3にも流れて電圧Vgsn3を発生させる。このためにMOSFETMN3のドレイン電位は、それまでの上記接地電位VSSからVgsn3に上昇する。この電圧上昇によりNチャネルMOSFETMN5がオン状態となり、ノード(b)をそれまでのVgsn6から接地電位VSS(0V)へと変化させる。NチャネルMOSFETMN7は、ソース電位が上記接地電位VSSに低下する事でオン状態となり、ゲートに供給されるバイアス電圧VBNで決まるダウン電流Idnが流れて、図示しないチャージポンプ回路CPで形成される制御電圧を低下させる。このように位相比較回路PFDで形成されたダウン信号DPがハイレベル(VddL)の期間、上記ダウン電流IdnをロウパスフィルタLPFに供給するというチャージポンプ動作を行う。   When the down signal DN is at a high level (VddL) and the inverted signal DNB is switched to a low level, the P-channel MOSFET NP6 is turned on and the P-channel MOSFET MP7 is turned off. The current of the current source IB2 flows to the MOSFET MP6 side. The current flowing through the MOSFET MP6 also flows through the diode-type MOSFET MN3 constituting the load circuit to generate the voltage Vgsn3. For this reason, the drain potential of the MOSFET MN3 rises from the ground potential VSS so far to Vgsn3. This voltage rise turns on the N-channel MOSFET MN5 and changes the node (b) from the previous Vgsn6 to the ground potential VSS (0 V). The N-channel MOSFET MN7 is turned on when the source potential is lowered to the ground potential VSS, and the down current Idn determined by the bias voltage VBN supplied to the gate flows, so that the control voltage formed by the charge pump circuit CP (not shown). Reduce. In this way, a charge pump operation is performed in which the down current Idn is supplied to the low-pass filter LPF while the down signal DP formed by the phase comparison circuit PFD is at a high level (VddL).

上記差動回路の各々の出力ノード(a)及び(b)の振幅は夫々電流源IB1,IB2で形成されたテール電流で生じた差電圧Vgsp4, Vgsn6で上記高電源電圧VddHよりはるかに小さい。MOSFETの閾値Vthにオーバードライブ電圧を加えた値程度であるために、容易に低電源電圧VddL以下に設計が可能である。ダイオード接続のMOS負荷回路で出力振幅を制限できる為に使用するMOSFETとしては位相比較回路PFDを構成する薄膜MOSFETを用いることが可能になり差動回路の負荷回路を夫々全て薄膜MOSFETMP1〜MP4及びMN3〜MN6に置換する事で微細プロセスデバイスの高速性能で出力ノード(a)(b)を高速遷移できるようになる。ドレインに高電圧が印加される差動入力MOSFETMN1,MN2及びMP6,MP7と、チャージポンプ出力駆動MOSFETMP5,MN7には従来通り厚膜MOSFETを用いる。つまり、チャージポンプ回路CPは、高電源電圧VddHで動作するにもかかわらず、図1の回路構成では、低耐圧の薄膜ゲート構造のMOSFETを用いることができ、しかもそれによりチャージポンプ出力MOSFETMP5、MN7を直接に駆動することができる。   The amplitudes of the output nodes (a) and (b) of the differential circuit are the difference voltages Vgsp4 and Vgsn6 generated by the tail currents formed by the current sources IB1 and IB2, respectively, and are much smaller than the high power supply voltage VddH. Since it is about the value obtained by adding the overdrive voltage to the threshold value Vth of the MOSFET, it can be easily designed to be lower than the low power supply voltage VddL. Since the output amplitude can be limited by the diode-connected MOS load circuit, a thin film MOSFET constituting the phase comparison circuit PFD can be used as the MOSFET used, and the differential circuit load circuits are all thin film MOSFETs MP1 to MP4 and MN3. By substituting for ~ MN6, the output nodes (a) and (b) can be transitioned at high speed with the high-speed performance of the fine process device. Conventionally, thick film MOSFETs are used for the differential input MOSFETs MN1, MN2 and MP6, MP7 to which a high voltage is applied to the drain and the charge pump output drive MOSFETs MP5, MN7. That is, although the charge pump circuit CP operates at the high power supply voltage VddH, the circuit configuration of FIG. 1 can use a low breakdown voltage thin film gate MOSFET, and the charge pump output MOSFETs MP5 and MN7. Can be driven directly.

図1において、MOSFETMN1、MN2やMP6,MP7等のようにゲート電極を四角で示した素子は、ゲート絶縁膜の膜厚が厚いことを示し、MOSFETMP1,MP2やMN3,MN4のようにゲート電極を直線で示した素子は、ゲート絶縁膜の膜厚が薄いことを示している。PチャネルMOSFETは、ゲートに○を付してNチャネルMOSFETと区別できるように表している。このような表現方法は、以下に示した回路図においても同様である。   In FIG. 1, elements having a square gate electrode, such as MOSFETs MN1, MN2, MP6, MP7, etc., indicate that the gate insulating film is thick, and the gate electrodes, such as MOSFETs MP1, MP2, MN3, MN4, etc. The element indicated by the straight line indicates that the gate insulating film is thin. The P-channel MOSFET is indicated so that it can be distinguished from the N-channel MOSFET by adding a circle to the gate. Such an expression method is the same in the circuit diagrams shown below.

図2には、上記チャージポンプ回路に用いられるバイアス回路の一実施例の回路図が示されている。電流源IB1で形成された電流をダイオード形態のPチャネルMOSFETMP1aに流す。このMOSFETMP1aと電流ミラー形態にされたPチャネルMOSFETMP3aを設ける。このMOSFETMP3aとダイオード形態のPチャネルMOSFETMP5aを直列接続し、そのドレインと回路の接地電位VSSとの間に電流源Iupを設ける。上記MOSFETMP5aのゲート,ドレイン電圧をバイアス電圧VBPとして上記PチャネルMOSFETMP5のゲートに供給する。   FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of a bias circuit used in the charge pump circuit. The current formed by the current source IB1 is passed through the diode-shaped P-channel MOSFET MP1a. This MOSFET MP1a and a P-channel MOSFET MP3a in the form of a current mirror are provided. This MOSFET MP3a and a diode-type P-channel MOSFET MP5a are connected in series, and a current source Iup is provided between the drain thereof and the ground potential VSS of the circuit. The gate and drain voltages of the MOSFET MP5a are supplied as the bias voltage VBP to the gate of the P-channel MOSFET MP5.

電流源IB2で形成された電流をダイオード形態のNチャネルMOSFETMN3aに流す。このMOSFETMN3aと電流ミラー形態にされたNチャネルMOSFETMN5aを設ける。このMOSFETMN5aとダイオード形態のNチャネルMOSFETMN7aを直列接続し、そのドレインと高電源電圧VddHとの間に電流源Idnを設ける。上記MOSFETMN7aのゲート,ドレイン電圧をバイアス電圧VBNとして上記NチャネルMOSFETMP7のゲートに供給する。   The current formed by the current source IB2 is passed through the diode-shaped N-channel MOSFET MN3a. This MOSFET MN3a and an N-channel MOSFET MN5a in the form of a current mirror are provided. This MOSFET MN5a and a diode-shaped N-channel MOSFET MN7a are connected in series, and a current source Idn is provided between the drain thereof and the high power supply voltage VddH. The gate and drain voltages of the MOSFET MN7a are supplied as the bias voltage VBN to the gate of the N-channel MOSFET MP7.

この実施例では、バイアス電圧源Iup,Idnをチャージポンプ部に正確に転送する為に差動回路のレプリカ構成にする。つまり、電流源IB1、IB2を上記のように差動回路のバイアス電流(テール電流)と同じくし、MP5=MP5a及びMN7=MN7aとし、MP1=MP1a、MP3=MP3a、MN3=MN3a、MP5=MN5aのように同サイズとする。   In this embodiment, in order to accurately transfer the bias voltage sources Iup and Idn to the charge pump unit, a differential circuit replica configuration is adopted. That is, the current sources IB1 and IB2 are made the same as the bias current (tail current) of the differential circuit as described above, MP5 = MP5a and MN7 = MN7a, MP1 = MP1a, MP3 = MP3a, MN3 = MN3a, MP5 = MN5a Same size as

図3には、上記チャージポンプ回路の動作の一例を説明するためのタイミング図が示されている。参照クロックFref に対して帰還クロックFBが遅れていると、アップ信号UPが、その位相差に対応した期間ハイレベルにされる。チャージポンプ回路では、ノード(a)が上記アップ信号UPがハイレベルの期間に高電源電圧VddHにされて、前記のようにアップ電流Iupを流す。逆に、参照クロックFref に対して帰還クロックFBが進んでいると、ダウン信号DNが、その位相差に対応した期間ハイレベルにされる。チャージポンプ回路では、ノード(b)が上記ダウン信号DNがハイレベルの期間に接地電位VSS(0V)にされて、前記のようにダウン電流Idnを流す。   FIG. 3 is a timing chart for explaining an example of the operation of the charge pump circuit. When the feedback clock FB is delayed with respect to the reference clock Fref, the up signal UP is set to the high level for a period corresponding to the phase difference. In the charge pump circuit, the node (a) is set to the high power supply voltage VddH while the up signal UP is at the high level, and the up current Iup flows as described above. On the contrary, when the feedback clock FB advances with respect to the reference clock Fref, the down signal DN is set to the high level for a period corresponding to the phase difference. In the charge pump circuit, the node (b) is set to the ground potential VSS (0 V) while the down signal DN is at the high level, and the down current Idn flows as described above.

この実施例の位相比較回路では、位相比較動作のときに最小パルス幅にされたUP信号及びDN信号が出力される。このような細いパルス幅の信号を常時出力させることより、チャージポンプ回路での不感帯、つまり出力MOSFETMP5とMN7とが共にオフ状態にされたときの出力電圧の不安定を防止する。例えば、上記最小パルス幅に対応した電流をΔIup及びΔIdnとすると、実際のアップ電流はIup−ΔIdnとなり、実際のダウン電流Idn−ΔIupとなる。これにより、クロックFref と帰還クロックFBとが完全に一致したときでも、チャージポンプ回路にはΔIupとΔIdnのような貫通電流が流れて出力安定化させる。この実施例では、このような細いパルス幅に正確に対応した上記ΔIup及びΔIdnを流すようにすることができる。   In the phase comparison circuit of this embodiment, the UP signal and DN signal having the minimum pulse width are output during the phase comparison operation. By always outputting such a signal having a narrow pulse width, a dead zone in the charge pump circuit, that is, instability of the output voltage when both the output MOSFETs MP5 and MN7 are turned off is prevented. For example, if the currents corresponding to the minimum pulse width are ΔIup and ΔIdn, the actual up current is Iup−ΔIdn and the actual down current Idn−ΔIup. Thereby, even when the clock Fref and the feedback clock FB completely coincide with each other, through currents such as ΔIup and ΔIdn flow in the charge pump circuit to stabilize the output. In this embodiment, the ΔIup and ΔIdn that accurately correspond to such a narrow pulse width can be supplied.

この実施例のチャージポンプ回路は、スイッチング動作が高速となる。出力ノード(a)(b)の振幅がダイオード接続のPチャネルMOSFET及びNチャネルMOSFETのゲート,ソース間電圧Vgsであり、MOSFETの閾値電圧Vthに近い値で小さい為高電源電圧VddHのフル振幅を行う場合に比べ遷移を大幅に高速に行う事ができる。加えて差動回路の負荷回路のMOSFETに短チャンネルの薄膜MOSFETを使用する為さらに高速化が可能となる。   In the charge pump circuit of this embodiment, the switching operation is fast. Since the amplitude of the output nodes (a) and (b) is the gate-source voltage Vgs of the diode-connected P-channel MOSFET and N-channel MOSFET and is small and close to the threshold voltage Vth of the MOSFET, the full amplitude of the high power supply voltage VddH can be obtained. Transitions can be made much faster than when doing so. In addition, since a short channel thin film MOSFET is used as the MOSFET of the load circuit of the differential circuit, the speed can be further increased.

この実施例のチャージポンプ回路は、低ノイズである。高速のスイッチング電圧振幅が前述のように低振幅のためフル振幅信号でのスイッチングに比べフィルドスルー等で注入されるノイズ電荷量が減少する。つまり、チャージポンプ回路の電流MOSFETMP5、MN7のソースを低振幅でスイッチングし、ゲート電圧をバイアス電圧VBPとVBNに固定の構成の為に上記MOSFETMP5,MN7の出力電流とスイッチング信号間の寄生的な容量が少なくクロストークも少ない。   The charge pump circuit of this embodiment has low noise. Since the high-speed switching voltage amplitude is low as described above, the amount of noise charge injected by filled-through or the like is reduced as compared with the switching with the full amplitude signal. That is, the parasitic capacitance between the output currents of the MOSFETs MP5 and MN7 and the switching signal is configured to switch the sources of the current MOSFETs MP5 and MN7 of the charge pump circuit with a low amplitude and fix the gate voltage to the bias voltages VBP and VBN. There is little crosstalk.

この実施例のチャージポンプ回路は、高電源電圧VddHにスパイク電流が無く低ノイズ源である。この為電源線インピーダンスに起因の電源変動ノイズが発生せず同一の電源線に接続された他のアナログ回路ブロックにノイズ源として悪影響を与えない。薄膜MOS構成の高速位相比較回路PFDの出力信号( VddL振幅)を直接に差動入力MOSFETに入力し、差動入力MOSFETが電流経路切り替えスイッチとして動作する為電源線電流は常にテール電流IB1、IB2の一定電流が流れるだけでありスパイク電流が発生しない。厳密には、チャージポンプ電流Iup,Idnが流れる期間、この電流分電源線には増減があるがロウパスフィルタ内蔵PLLではIup,Idnは数十μA程度でテール電流IB1、IB2に比べ十分小さい為無視できる。   The charge pump circuit of this embodiment is a low noise source with no spike current in the high power supply voltage VddH. Therefore, power fluctuation noise due to power line impedance does not occur and other analog circuit blocks connected to the same power line do not have a bad influence as a noise source. The output signal (VddL amplitude) of the high-speed phase comparison circuit PFD having a thin film MOS structure is directly input to the differential input MOSFET, and the differential input MOSFET operates as a current path changeover switch. Only a constant current flows and no spike current is generated. Strictly speaking, during the period in which the charge pump currents Iup and Idn flow, the power supply line is increased or decreased by this amount. Can be ignored.

図4には、この発明に係るチャージポンプ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例は、前記図1の変形例であり、前記図1の回路にPチャネルMOSFETMPAとMPB及びNチャネルMOSFETMNA及びMNBが追加される。上記PチャネルMOSFETMPAは、上記MOSFETMP1,MP2に並列形態に接続され、PチャネルMOSFETMPBは、上記MOSFETMP3,MP4に並列形態に接続される。これらのMOSFETMPA,MPBのゲートには、バイアス電圧Vgpが共通に供給される。上記NチャネルMOSFETMNAは、上記MOSFETMN3,MN4に並列形態に接続され、NチャネルMOSFETMNBは、上記MOSFETMN5,MN6に並列形態に接続される。これらのMOSFETMNA,MNBのゲートには、バイアス電圧Vgnが共通に供給される。これらのMOSFETMPA,MPB及びMNA,MNBは定電流源として動作させられる。   FIG. 4 shows a circuit diagram of another embodiment of the charge pump circuit according to the present invention. This embodiment is a modification of FIG. 1, and P-channel MOSFETs MPA and MPB and N-channel MOSFETs MNA and MNB are added to the circuit of FIG. The P-channel MOSFET MPA is connected to the MOSFETs MP1 and MP2 in parallel, and the P-channel MOSFET MPB is connected to the MOSFETs MP3 and MP4 in parallel. A bias voltage Vgp is commonly supplied to the gates of these MOSFETs MPA and MPB. The N-channel MOSFET MNA is connected in parallel to the MOSFETs MN3 and MN4, and the N-channel MOSFET MNB is connected in parallel to the MOSFETs MN5 and MN6. A bias voltage Vgn is commonly supplied to the gates of these MOSFETs MNA and MNB. These MOSFETs MPA, MPB and MNA, MNB are operated as constant current sources.

アップ信号UP,UPBが入力されるNチャネル入力差動回路(MN1,MN2)を例に動作を説明する。入力信号UPがロウレベル(0V)からハイレベル(VddL)に、入力信号UPBがハイレベルからロウレベルに変化した時、テール電流IB1が差動MOSFETMN1からMN2に切替って流れる。出力ノード(a)はそれまでの電圧Vgsp4からMOSFETMP4の閾値(Vth) までそのダイオード特性で上昇する。しかしながら、高電源電圧VddHまで充電するのはMOSFETMP1のドレインに電圧Vgsp1が発生し,この電圧でMOSFETMP3がオンすることで成し遂げられる。この実施例では、この経路の伝達時間の期間も出力ノード(a)を高電源電圧VddHに向かって充電を行うために前記電流源動作のMOSFETMPBを並列に追加するものである。差動MOSFETMN2がオフ状態となって電流が遮断された後、Vgsp4の電圧を閾値(Vth) まではMOSFETMP4とMPBにて充電し、閾値(Vth) 以降はMOSFETMPBの電流でノード(a)の充電を行う。この間MOSFETMP1−MP3の経路でMOSFETMP3が活性化すれば、MOSFETMP3も加わって充電を行う。差動回路の電流切り替え直後から出力ノード(a)の高電源電圧VddHに向かった充電をMOSFETMPBにて行う為に遅延時間が短縮される。このような動作の為には、上記MOSFETMPA,MPBの電流はテール電流IB1以下に設定される。   The operation will be described by taking N-channel input differential circuits (MN1, MN2) to which up signals UP, UPB are input as an example. When the input signal UP changes from the low level (0 V) to the high level (VddL) and the input signal UPB changes from the high level to the low level, the tail current IB1 flows from the differential MOSFET MN1 to the MN2. The output node (a) rises with its diode characteristics from the voltage Vgsp4 so far to the threshold value (Vth) of the MOSFET MP4. However, charging to the high power supply voltage VddH is accomplished by generating the voltage Vgsp1 at the drain of the MOSFET MP1 and turning on the MOSFET MP3 at this voltage. In this embodiment, the MOSFET MPB for the current source operation is added in parallel to charge the output node (a) toward the high power supply voltage VddH during the transmission time period of this path. After the differential MOSFET MN2 is turned off and the current is cut off, the voltage Vgsp4 is charged by the MOSFET MP4 and MPB up to the threshold (Vth), and the node (a) is charged by the current of the MOSFET MPB after the threshold (Vth). I do. During this time, if the MOSFET MP3 is activated along the path of the MOSFETs MP1-MP3, the MOSFET MP3 is also added for charging. Since the MOSFET MPB charges the output node (a) toward the high power supply voltage VddH immediately after switching the current of the differential circuit, the delay time is shortened. For such an operation, the currents of the MOSFETs MPA and MPB are set to the tail current IB1 or less.

上記MOSFETMPAは、上記とは逆の切り替えを高速に行うようにするために設けられる。つまり、入力信号UPがハイレベル(VddL)からハイレベル(0V)に、入力信号UPBがロウレベル(0V)からハイレベル(VddL)に変化したときには、上記ノード(a)を高速に変化させてMOSFETMP5を高速に遮断させる。同様に、定電流源として動作するNチャネルMOSFETMNA,MNBによって、ダウン信号DN,DNBの変化に対応してノード(b)が高速に変化してダウン電流Idnを形成するNチャネルMOSFETMN7のスイッチ制御が行われる。   The MOSFET MPA is provided in order to perform switching opposite to the above at high speed. That is, when the input signal UP changes from the high level (VddL) to the high level (0V) and the input signal UPB changes from the low level (0V) to the high level (VddL), the node (a) is changed at a high speed to cause the MOSFET MP5. Is shut off at high speed. Similarly, the switch control of the N-channel MOSFET MN7 in which the node (b) changes at a high speed in response to the change of the down signals DN and DNB to form the down current Idn by the N-channel MOSFETs MNA and MNB operating as constant current sources. Done.

図5には、この発明に係るチャージポンプ回路の更に他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、差動回路の負荷回路として抵抗R1,R2が用いて素子数を削減させる。つまり、Nチャネル差動MOSFETMN2のドレインと高電源電圧VddHとの間に抵抗R1を接続し、差動MOSFETMN1のドレインは高電源電圧VddHを印加する。同様に、Pチャネル差動MOSFETMP7のドレインと接地電位VSSとの間に抵抗R2を接続し、差動MOSFETMP6のドレインには接地電位VSSを供給する。この実施例回路では、出力ノード(a)(b)の振幅は、それぞれIB1×R1、IB2×R2となる。出力ノードの遷移時間はノード(a)(b)の容量と抵抗R1,R2で決まり高速化の為には抵抗R1,R2の抵抗値を小さくする必要がある。チャージポンプ電流用のMOSFETMP5,MN7をカットオフさせる為には出力振幅IB1×R1、IB2×R2を前記のような電圧に設定される。   FIG. 5 shows a circuit diagram of still another embodiment of the charge pump circuit according to the present invention. In this embodiment, resistors R1 and R2 are used as the load circuit of the differential circuit to reduce the number of elements. That is, the resistor R1 is connected between the drain of the N-channel differential MOSFET MN2 and the high power supply voltage VddH, and the high power supply voltage VddH is applied to the drain of the differential MOSFET MN1. Similarly, a resistor R2 is connected between the drain of the P-channel differential MOSFET MP7 and the ground potential VSS, and the ground potential VSS is supplied to the drain of the differential MOSFET MP6. In this embodiment circuit, the amplitudes of the output nodes (a) and (b) are IB1 × R1 and IB2 × R2, respectively. The transition time of the output node is determined by the capacity of the nodes (a) and (b) and the resistors R1 and R2, and the resistance values of the resistors R1 and R2 need to be reduced in order to increase the speed. In order to cut off the MOSFETs MP5 and MN7 for the charge pump current, the output amplitudes IB1 × R1 and IB2 × R2 are set to the voltages as described above.

バイアス電圧源回路は、次の回路により構成される。特に制限されないが、デジタル/アナログ変換回路DACで形成された基準電流Icpをダイオード形態のNチャネルMOSFETMN7bに供給する。このMOSFETMN7bのソースと回路の接地電位との間には、抵抗R2bが設けられる。このMOSFETMN7bのゲート電圧がバイアス電圧VBNとして抵抗R3を介して前記NチャネルMOSFETMN7のゲートに供給される。上記MOSFETMB7bに電流ミラー形態のNチャネルMOSFETMN7a及びソースに抵抗R2aが設けられる。このMOSFETMN7aのドレイン電流は、PチャネルMOSFETMP5aのドレインに流れるようにされる。このMOSFETMP5aのソースは、抵抗R1aを介して高電源電圧VddHが供給される。そして、MOSFETMP5aのゲート電圧が、バイアス電圧VBPとして抵抗R4を介して前記PチャネルMOSFETMP5のゲートに供給される。   The bias voltage source circuit includes the following circuits. Although not particularly limited, the reference current Icp formed by the digital / analog conversion circuit DAC is supplied to the diode-shaped N-channel MOSFET MN7b. A resistor R2b is provided between the source of the MOSFET MN7b and the ground potential of the circuit. The gate voltage of the MOSFET MN7b is supplied as the bias voltage VBN to the gate of the N-channel MOSFET MN7 via the resistor R3. The MOSFET MB7b is provided with an N-channel MOSFET MN7a in the form of a current mirror and a resistor R2a at the source. The drain current of the MOSFET MN7a flows through the drain of the P-channel MOSFET MP5a. The source of the MOSFET MP5a is supplied with the high power supply voltage VddH via the resistor R1a. Then, the gate voltage of the MOSFET MP5a is supplied as the bias voltage VBP to the gate of the P-channel MOSFET MP5 via the resistor R4.

そして、差動アンプAMPは、上記MOSFETMP5,MN7のドレイン電圧と、上記MOSFETMP5a,MN7aのドレイン電圧とが等しくなるようにMOSFETMP5aのゲート電圧、つまりはバイアス電圧VBPを形成する。この構成により、前記図2図と同様に差動回路のレプリカとなるように抵抗R1a,R2aが用いられる。つまり、MP5=MP5a,R1=R1a,MN7=MN7a=MN7b,R2=R2a=R2bにされる。この構成は、ダウン電流IdnがMOSFETMN7のドレイン電圧(CPout)の影響を受けてΔi変動したときに、上記差動アンプAMPの動作によりアップ電流Iupも上記Δi だけ変動するようバイアス電圧VBPを制御するように作用する。   The differential amplifier AMP forms the gate voltage of the MOSFET MP5a, that is, the bias voltage VBP so that the drain voltages of the MOSFETs MP5 and MN7 are equal to the drain voltages of the MOSFETs MP5a and MN7a. With this configuration, the resistors R1a and R2a are used so as to be replicas of the differential circuit as in FIG. That is, MP5 = MP5a, R1 = R1a, MN7 = MN7a = MN7b, R2 = R2a = R2b. This configuration controls the bias voltage VBP so that when the down current Idn varies by Δi due to the influence of the drain voltage (CPout) of the MOSFET MN7, the up current Iup also varies by Δi due to the operation of the differential amplifier AMP. Acts as follows.

図6には、この発明に係るチャージポンプ回路の更に他の一実施例の回路図が示されている。この実施例は、前記図1に示したようなチャージポンプ回路に、前記図5と図2とを組み合わせたバイアス回路が用いられる。この実施例においても、差動アンプAMPの動作によって前記図5のバイアス回路と同様にCPout に対応してバイアス電圧VBPを制御する。この実施例のバイアス回路は、前記図4に示したチャージポンプ回路にも同様に用いることができる。   FIG. 6 shows a circuit diagram of still another embodiment of the charge pump circuit according to the present invention. In this embodiment, a bias circuit combining the above-described FIG. 5 and FIG. 2 is used for the charge pump circuit as shown in FIG. Also in this embodiment, the bias voltage VBP is controlled corresponding to CPout by the operation of the differential amplifier AMP as in the bias circuit of FIG. The bias circuit of this embodiment can be similarly used for the charge pump circuit shown in FIG.

図7には、この発明に係るPLL回路の一実施例のブロック図が示されている。PLL回路は、位相比較回路PFD、チャージポンプ回路CP、ロウパスフィルタLPF及び電圧制御発振回路VCO(電圧電流変換回路VIC+電流制御発振回路CCO)と分周回路DiV1で構成される。チャージポンプ回路CPのスイッチSW1と電流源Iupは、前記PチャネルMOSFETMP5で構成され、スイッチSW2と電流源Idnは、前記NチャネルMOSFETMN7で構成される。位相比較回路PFDは参照クロックFref と帰還クロックFBとの間の位相差に応じたパルス幅のアップ信号UP,ダウン信号DNを出力する。この実施例のPLL回路では、前記のようにチャージポンプ回路CPが位相比較回路PFDの出力信号(アップ信号UP,ダウン信号DN)により直接に動作するようにされる。上記参照クロックFref は、約200〜300MHzのような高周波数とされ、分周回路は、分周比が1ないし1/2にされる。したがって、内部クロック信号Fout の周波数も上記200〜300MHz又はその2倍のような高い周波数とされる。   FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of a PLL circuit according to the present invention. The PLL circuit includes a phase comparison circuit PFD, a charge pump circuit CP, a low-pass filter LPF, a voltage-controlled oscillation circuit VCO (voltage-current conversion circuit VIC + current-controlled oscillation circuit CCO), and a frequency divider circuit DiV1. The switch SW1 and the current source Iup of the charge pump circuit CP are configured by the P-channel MOSFET MP5, and the switch SW2 and the current source Idn are configured by the N-channel MOSFET MN7. The phase comparison circuit PFD outputs an up signal UP and a down signal DN having a pulse width corresponding to the phase difference between the reference clock Fref and the feedback clock FB. In the PLL circuit of this embodiment, as described above, the charge pump circuit CP is operated directly by the output signals (up signal UP, down signal DN) of the phase comparison circuit PFD. The reference clock Fref has a high frequency such as about 200 to 300 MHz, and the frequency dividing circuit has a frequency dividing ratio of 1 to 1/2. Therefore, the frequency of the internal clock signal Fout is also set to a high frequency such as 200 to 300 MHz or twice the frequency.

この実施例のPLL回路は、高電源電圧VddHと低電源電圧VddLの2電源電圧で動作するようにされる。高電源電圧VddHは、例えば3.3Vにされ、低電源電圧VddLは、例えば1.2〜1.0Vにされる。上記低電源電圧VddLは、上記高電源電圧VddHを降圧電源回路で形成されたものであってもよい。上記位相比較回路PFDと、電流制御発振回路CCO及び分周回路DiV1は、上記低電源電圧VddLで動作するようにされる。上記チャージポンプ回路CPと、電圧電流変換回路VICとが上記高電源電圧VddHで動作するようにされる。出力信号Fout は、分周回路DiV2で形成される。この分周回路DiV2も上記低電源電圧VddLで動作するようにされる。   The PLL circuit of this embodiment is operated with two power supply voltages, ie, a high power supply voltage VddH and a low power supply voltage VddL. The high power supply voltage VddH is set to 3.3 V, for example, and the low power supply voltage VddL is set to 1.2 to 1.0 V, for example. The low power supply voltage VddL may be the high power supply voltage VddH formed by a step-down power supply circuit. The phase comparison circuit PFD, the current control oscillation circuit CCO, and the frequency divider circuit DiV1 are operated with the low power supply voltage VddL. The charge pump circuit CP and the voltage / current conversion circuit VIC are operated at the high power supply voltage VddH. The output signal Fout is formed by the frequency dividing circuit DiV2. The frequency divider DiV2 is also operated with the low power supply voltage VddL.

図8には、図7の電圧制御型発振回路VOCの一実施例の回路図が示されている。この実施例の電圧制御型発振回路は、前記のように電圧電流変換回路VICと電流制御発振回路CCOから構成される。前記ロウパスフィルタで形成された制御電圧Vcは、NチャネルMOSFETMN10のゲートに供給される。このMOSFETMN10のソースと回路の接地電位との間には、抵抗R10が設けられて電流信号Ic (=(Vc−Vth)/R10)に変換される。この電流Ic は、PチャネルMOSFETMP10とM11からなる電流ミラー回路に供給される。上記MOSFETMP10とMP11のソースには、上記高電源電圧VddHが供給される。上記MOSFETMP11のドレイン電流は、回路の接地電位側に設けられたNチャネルMOSFETMM11とMN12からなる電流ミラー回路に供給される。上記MOSFETMN12のドレイン電流が電流制御発振回路CCOを構成するリングオシレータの動作電流とされる。このリングオシレータを構成するCMOSインバータ回路の動作電圧は、低電源電圧VddLとされる。なお、NチャネルMOSFETMN11の耐圧が必要なら、ダイオード形態のMOSFETや抵抗手段をドレインに接続し、電圧を低下させるようにすればよい。   FIG. 8 shows a circuit diagram of an embodiment of the voltage controlled oscillation circuit VOC of FIG. As described above, the voltage-controlled oscillation circuit of this embodiment is constituted by the voltage-current conversion circuit VIC and the current-controlled oscillation circuit CCO. The control voltage Vc formed by the low pass filter is supplied to the gate of the N-channel MOSFET MN10. A resistor R10 is provided between the source of the MOSFET MN10 and the ground potential of the circuit, and is converted into a current signal Ic (= (Vc−Vth) / R10). This current Ic is supplied to a current mirror circuit composed of P-channel MOSFETs MP10 and M11. The high power supply voltage VddH is supplied to the sources of the MOSFETs MP10 and MP11. The drain current of the MOSFET MP11 is supplied to a current mirror circuit composed of N-channel MOSFETs MM11 and MN12 provided on the ground potential side of the circuit. The drain current of the MOSFET MN12 is used as the operating current of the ring oscillator constituting the current controlled oscillation circuit CCO. The operating voltage of the CMOS inverter circuit constituting this ring oscillator is set to the low power supply voltage VddL. If the breakdown voltage of the N-channel MOSFET MN11 is necessary, a diode-type MOSFET or resistance means may be connected to the drain to reduce the voltage.

図9に、この発明に係る半導体装置の一実施例の概略素子構造断面図が示されている。同図には、この発明に係る半導体装置に用いられるPチャネルル型MOSFETを例にした3つのMOSFETMP3,MP4及びMP1と1つのNチャネルMOSFETMN3が例示的に示されている。この実施例の半導体装置は、特に制限されないが、P型半導体基板1にN型ウエル2とP型ウエル3とが形成されている。また、P型半導体基板1の表面には、N型ウエル2とP型ウエル3との境界領域などにフィールド絶縁膜4が形成されている。上記N型ウエル2には、PチャネルMOSFETMP3,MP4及びMP1が設けられる。P型ウエル3には、NチャネルMOSFETMN3が設けられる。   FIG. 9 shows a schematic element structure sectional view of an embodiment of a semiconductor device according to the present invention. In the figure, three MOSFETs MP3, MP4 and MP1 and one N-channel MOSFET MN3 are exemplified by way of example of P-channel MOSFETs used in the semiconductor device according to the present invention. The semiconductor device of this embodiment is not particularly limited, but an N-type well 2 and a P-type well 3 are formed on a P-type semiconductor substrate 1. A field insulating film 4 is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 1 in the boundary region between the N-type well 2 and the P-type well 3. The N-type well 2 is provided with P-channel MOSFETs MP3, MP4 and MP1. The P-type well 3 is provided with an N-channel MOSFET MN3.

上記MOSFETMP1は、そのゲート酸化膜(絶縁膜)17の膜厚が、上記半導体装置のプロセスで可能とされる最も薄い膜厚に形成される。例えば、10〜30Å程度の薄く成形される。そして、チャネル長は、約40〜100nm程度に小さくされる。MOSFETMP3,MP4は、上記MOSFETMP1に比べてゲート酸化膜16の膜厚が厚く形成される。この膜厚の設定は、上記高電源電圧VddHの耐圧等を考慮して約50〜100Å程度と厚く形成される。そして、チャネル長も400nm程度に大きくされる。図示しない、NチャネルMOSFETMN1,MN2等のように厚い膜厚とされるMOSFETは、上記NチャネルMOSFETMP3,MP4と同様に形成される。図示しない、PチャネルMOSFETMP1等のように薄い膜厚とされるMOSFETは、上記PチャネルMOSFETMP1と同様に形成される。特に制限されないが、上記MOSFETMP3,MP4は、ソースが共通の半導体領域5で構成される。上記N型ウエル2には、NチャネルMOSFETのソース,ドレイン拡散層と同じN型の拡散層8が設けられ、そこにバイアス電圧VddHが印加される。   The MOSFET MP1 is formed to have the thinnest film thickness of the gate oxide film (insulating film) 17 that is possible in the process of the semiconductor device. For example, it is molded as thin as about 10 to 30 mm. The channel length is reduced to about 40 to 100 nm. In the MOSFETs MP3 and MP4, the gate oxide film 16 is formed thicker than the MOSFET MP1. This film thickness is set to a thickness of about 50 to 100 mm considering the breakdown voltage of the high power supply voltage VddH. The channel length is also increased to about 400 nm. MOSFETs having a thick film thickness such as N-channel MOSFETs MN1 and MN2 (not shown) are formed in the same manner as the N-channel MOSFETs MP3 and MP4. A MOSFET having a thin film thickness such as a P channel MOSFET MP1 (not shown) is formed in the same manner as the P channel MOSFET MP1. Although not particularly limited, the MOSFETs MP3 and MP4 are formed of a semiconductor region 5 having a common source. The N-type well 2 is provided with the same N-type diffusion layer 8 as the source and drain diffusion layers of the N-channel MOSFET, and a bias voltage VddH is applied thereto.

N型ウエル2に形成されたPチャネルMOSFETMP3,MP4の高濃度のP型半導体領域であるソース,ドレイン5、6及び7のゲート電極Gとオーバーラップする部分には、それよりも低濃度のp型半導体領域9が形成されており、LDD(Lighly Doped Drain Structure)構造とされる。このことは、PチャネルMOSFETMP1のソース,ドレインについても同様である。また、P型ウエル3に形成されたNチャネルMOSFETMN3の高濃度のN型半導体領域であるソース,ドレイン13のゲート電極Gとオーバーラップする部分には、それよりも低濃度のN型半導体領域が形成されており、LDD構造とされる。前述のMOSFETMP3,MP4,MP1及びMN3におけるゲート電極Gの下部には、それぞれ前述のような観点で決められて膜厚が異なるゲート酸化膜15〜18が形成されていると共にゲート電極Gの側壁には側壁用絶縁膜が形成されている。   The portions overlapping the gate electrodes G of the source, drain 5, 6 and 7 which are the high concentration P type semiconductor regions of the P channel MOSFETs MP3 and MP4 formed in the N type well 2 have a lower concentration p. A type semiconductor region 9 is formed and has an LDD (Lighly Doped Drain Structure) structure. The same applies to the source and drain of the P-channel MOSFET MP1. Further, a portion of the N-channel MOSFET MN3 formed in the P-type well 3 that overlaps with the gate electrode G of the source / drain 13 which is a high-concentration N-type semiconductor region has a lower-concentration N-type semiconductor region. The LDD structure is formed. Below the gate electrodes G in the MOSFETs MP3, MP4, MP1 and MN3, gate oxide films 15 to 18 having different thicknesses determined from the above-mentioned viewpoints are formed, and are formed on the side walls of the gate electrodes G. A sidewall insulating film is formed.

以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、ゲート絶縁膜の膜厚や素子サイズは、種々の実施形態を採ることができる。リングオシレータは、前記のようなCMOSインバータ回路を用いるもの他、差動増幅回路に置き換えるものであってもよい。PLL回路は、前記のように電源電流スパイクやスイッチMOSFETでのフィードスルー含む不要のチャージ注入量の影響を受ける高周波数で動作するものに広く利用できる。   The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the invention of the present application is not limited to the embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, various embodiments can be employed for the film thickness and element size of the gate insulating film. The ring oscillator may be replaced with a differential amplifier circuit in addition to the one using the CMOS inverter circuit as described above. As described above, the PLL circuit can be widely used for a circuit that operates at a high frequency affected by an unnecessary charge injection amount including a power supply current spike and a feedthrough in a switch MOSFET.

この発明に係るチャージポンプ回路の一実施例の回路図である。1 is a circuit diagram of an embodiment of a charge pump circuit according to the present invention. FIG. 図1のチャージポンプ回路に用いられるバイアス回路の一実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of a bias circuit used in the charge pump circuit of FIG. 1. 図1のチャージポンプ回路の動作の一例を説明するためのタイミング図である。FIG. 2 is a timing diagram for explaining an example of the operation of the charge pump circuit of FIG. 1. この発明に係るチャージポンプ回路の他の一実施例の回路図である。It is a circuit diagram of another embodiment of the charge pump circuit according to the present invention. この発明に係るチャージポンプ回路の更に他の一実施例の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of still another embodiment of the charge pump circuit according to the present invention. この発明に係るチャージポンプ回路の更に他の一実施例の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of still another embodiment of the charge pump circuit according to the present invention. この発明に係るPLL回路の一実施例のブロック図である。1 is a block diagram of an embodiment of a PLL circuit according to the present invention. 図7の電圧制御型発振回路VOCの一実施例の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of an embodiment of the voltage controlled oscillation circuit VOC of FIG. 7. この発明に係る半導体装置の一実施例の概略素子構造断面図である。It is a schematic element structure sectional view of one example of a semiconductor device concerning this invention. 本願発明に先立って検討されたPLLのブロック図である。It is a block diagram of a PLL examined prior to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

MP1〜MP12…PチャネルMOSFET、NM1〜MN12…NチャネルMOSFET、C0〜C2…キャパシタ、R1〜R4…抵抗、
PFD…位相比較回路、CP…チャージポンプ回路、LPF…ロウパスフィルタ、VIC…電圧電流変換回路、CCO…電流制御発振回路、DiV1,2…分周回路、
1…P型半導体基板、2…N型ウエル、3…P型ウエル、4…フィールド絶縁膜、5〜7…半導体領域、8…拡散層、9,14…p型半導体領域、10,12,13…半導体領域、15〜18…ゲート絶縁膜。
MP1-MP12 ... P-channel MOSFET, NM1-MN12 ... N-channel MOSFET, C0-C2 ... Capacitor, R1-R4 ... Resistance,
PFD ... Phase comparison circuit, CP ... Charge pump circuit, LPF ... Low pass filter, VIC ... Voltage current conversion circuit, CCO ... Current control oscillation circuit, DiV1,2 ... Division circuit,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P-type semiconductor substrate, 2 ... N-type well, 3 ... P-type well, 4 ... Field insulating film, 5-7 ... Semiconductor region, 8 ... Diffusion layer, 9, 14 ... P-type semiconductor region 10, 12, 13: Semiconductor region, 15-18: Gate insulating film.

Claims (10)

第1電源電圧で動作し、第1入力信号と第2入力信号との位相差に対応した第1出力信号と第2出力信号を形成する位相比較回路と、
上記第1電源電圧よりも大きな第2電源電圧で動作し、上記第1出力信号と第2出力信号に対応した出力電流を形成するチャージポンプ回路と、
上記チャージポンプ回路の出力電流により制御電圧を形成するロウパスフィルタと、
上記制御電圧に対応して発振周波数が制御される電圧制御型発振回路とを有するPLL回路を備え、
上記チャージポンプ回路は、
ゲートに第1バイアス電圧が供給され、上記第2電源電圧側からのアップ電流を形成する第1導電型MOSFETと、
ゲートに第2バイアス電圧が供給され、回路の接地電位側に向かうダウン電流を形成する第2導電型MOSFETと、
上記第1出力信号を受けて差動動作する第2導電型の第1差動MOSFETと、
上記第2電源電圧側に設けられ、上記第1差動MOSFETの出力電流に対応して上記第1導電型MOSFETのソースに供給される第1電圧信号を形成する第1負荷回路と、
上記第2出力信号を受けて差動動作する第1導電型の第2差動MOSFETと、
回路の接地電位側に設けられ、上記第2差動MOSFETの出力電流に対応して上記第2導電型MOSFETのソースに供給される第2電圧信号を形成する第2負荷回路とを有し、
上記第1電圧信号は、上記第1出力信号が第1レベルのときに上記第1導電型MOSFETをオフ状態にし、上記第1出力信号が第2レベルのときに上記第1導電型MOSFETをオン状態にして上記アップ電流を形成し、
上記第2電圧信号は、上記第2出力信号が第1レベルのときに上記第2導電型MOSFETをオフ状態し、上記第2出力信号が第2レベルのときに上記第2導電型MOSFETをオン状態にして上記ダウン電流を形成する半導体装置。
A phase comparator circuit operating at a first power supply voltage and forming a first output signal and a second output signal corresponding to a phase difference between the first input signal and the second input signal;
A charge pump circuit that operates at a second power supply voltage that is greater than the first power supply voltage and that forms an output current corresponding to the first output signal and the second output signal;
A low-pass filter that forms a control voltage by the output current of the charge pump circuit;
A PLL circuit having a voltage-controlled oscillation circuit whose oscillation frequency is controlled in response to the control voltage,
The charge pump circuit is
A first conductivity type MOSFET that is supplied with a first bias voltage to the gate and forms an up-current from the second power supply voltage side;
A second conductivity type MOSFET that is supplied with a second bias voltage to the gate and forms a down current toward the ground potential side of the circuit;
A first differential MOSFET of a second conductivity type that receives the first output signal and operates differentially;
A first load circuit which is provided on the second power supply voltage side and forms a first voltage signal supplied to the source of the first conductivity type MOSFET corresponding to the output current of the first differential MOSFET;
A first conductivity type second differential MOSFET that differentially operates in response to the second output signal;
A second load circuit provided on the ground potential side of the circuit and forming a second voltage signal supplied to the source of the second conductivity type MOSFET corresponding to the output current of the second differential MOSFET;
The first voltage signal turns off the first conductivity type MOSFET when the first output signal is at a first level, and turns on the first conductivity type MOSFET when the first output signal is at a second level. State to form the up current,
The second voltage signal turns off the second conductivity type MOSFET when the second output signal is at the first level, and turns on the second conductivity type MOSFET when the second output signal is at the second level. A semiconductor device which forms the down current in a state.
請求項1において、
上記電圧制御発振回路は、
上記制御電圧を電流信号に変換する電圧−電流変換回路と、
上記変換された電流信号により周波数が制御されるリングオシレータからなり、
上記電圧−電流変換回路は、上記第2電源電圧により動作し、
上記リングオシレータは、上記第1電源電圧で動作する半導体装置。
In claim 1,
The voltage controlled oscillation circuit is
A voltage-current conversion circuit for converting the control voltage into a current signal;
It consists of a ring oscillator whose frequency is controlled by the converted current signal,
The voltage-current conversion circuit operates with the second power supply voltage,
The ring oscillator is a semiconductor device that operates with the first power supply voltage.
請求項2において、
上記第1導電型は、Pチャネル型であり、
上記第2導電型は、Nチャネル型であり、
上記第1電源電圧及び上記第2電源電圧は正電圧である半導体装置。
In claim 2,
The first conductivity type is a P channel type,
The second conductivity type is an N channel type,
The semiconductor device in which the first power supply voltage and the second power supply voltage are positive voltages.
請求項3において、
上記第1負荷回路は、
上記第1電源電圧側にソースが接続されたダイオート形態の第1及び第2PチャネルMOSFETと、
上記第1電源電圧側にソースが接続され、ゲートとドレインが交差接続された第3及び第4PチャネルMOSFETからなり、
上記第1PチャネルMOSFETと第3PチャネルMOSFETのドレインが上記第1差動MOSFETの一方のドレインに接続され、
上記第2PチャネルMOSFETと第4PチャネルMOSFETのドレインが上記第1差動MOSFETの他方のドレインに接続され、
上記第1出力信号が第1レベルのときに上記一方のドレインに出力電流が流れ、
上記第1出力信号が第2レベルのときに上記他方のドレインに出力電流が流れ、
上記第1差動MOSFETの一方のドレインが上記第1導電型MOSFETのソースに接続され、
上記第2負荷回路は、
上記回路接地電位側にソースが接続されたダイオート形態の第1及び第2NチャネルMOSFETと、
上記回路接地電位側にソースが接続され、ゲートとドレインが交差接続された第3及び第4NチャネルMOSFETからなり、
上記第1NチャネルMOSFETと第3NチャネルMOSFETのドレインが上記第2差動MOSFETの一方のドレインに接続され、
上記第2NチャネルMOSFETと第4NチャネルMOSFETのドレインが上記第2差動MOSFETの他方のドレインに接続され、
上記第2出力信号が第1レベルのときに上記一方のドレインに出力電流が流れ、
上記第2出力信号が第2レベルのときに上記他方のドレインに出力電流が流れ、
上記第2差動MOSFETの一方のドレインが上記第2導電型MOSFETのソースに接続される半導体装置。
In claim 3,
The first load circuit includes:
First and second P-channel MOSFETs in a die-auto form with sources connected to the first power supply voltage side;
The first power supply voltage side is composed of third and fourth P-channel MOSFETs whose source is connected and whose gate and drain are cross-connected,
The drains of the first P-channel MOSFET and the third P-channel MOSFET are connected to one drain of the first differential MOSFET,
The drains of the second P-channel MOSFET and the fourth P-channel MOSFET are connected to the other drain of the first differential MOSFET,
When the first output signal is at the first level, an output current flows through the one drain,
When the first output signal is at the second level, an output current flows to the other drain,
One drain of the first differential MOSFET is connected to the source of the first conductivity type MOSFET,
The second load circuit is
First and second N-channel MOSFETs in the form of a die auto having a source connected to the circuit ground potential side;
The third and fourth N-channel MOSFETs having a source connected to the circuit ground potential side and a gate and a drain cross-connected,
The drains of the first N-channel MOSFET and the third N-channel MOSFET are connected to one drain of the second differential MOSFET,
The drains of the second N-channel MOSFET and the fourth N-channel MOSFET are connected to the other drain of the second differential MOSFET,
When the second output signal is at the first level, an output current flows through the one drain,
When the second output signal is at the second level, an output current flows to the other drain,
A semiconductor device in which one drain of the second differential MOSFET is connected to a source of the second conductivity type MOSFET.
請求項4において、
上記位相比較回路を構成するMOSFET、上記第1ないし第4PチャネルMOSFET及び第1ないし第4PチャネルMOSFET及び上記リングオシレータを構成するMOSFETは、第1ゲート絶縁膜のMOSFETで構成され、
上記第1及び第2差動MOSFET、上記第1導電型MOSFET及び第2導電型MOSFETと、上記電圧−電流変換回路を構成するMOSFETは、上記第1ゲート絶縁膜よりも厚い第2ゲート絶縁膜のMOSFETで構成される半導体装置。
In claim 4,
The MOSFETs constituting the phase comparison circuit, the first to fourth P-channel MOSFETs, the first to fourth P-channel MOSFETs, and the MOSFETs constituting the ring oscillator are constituted by MOSFETs of a first gate insulating film,
The first and second differential MOSFETs, the first conductive MOSFET and the second conductive MOSFET, and the MOSFET constituting the voltage-current conversion circuit are thicker than the first gate insulating film. A semiconductor device composed of a MOSFET.
請求項3において、
上記第1負荷回路は、
第1と第2抵抗素子であり、
上記第1差動MOSFETのソースと回路の接地電位との間には第1電流源が設けられ、
上記第1抵抗素子が上記第1差動MOSFETの一方のドレインに接続され、
上記第2抵抗素子が上記第1差動MOSFETの他方のドレインに接続され、
上記第1出力信号が第1レベルのときに上記一方のドレインに上記第1電流源の電流が流れ、
上記第1出力信号が第1レベルのときに上記他方のドレインに上記第1電流源の電流が流れ、
上記第1差動MOSFETの一方のドレインが上記第1導電型MOSFETのソースに接続され、
上記第2負荷回路は、
第3と第4抵抗素子であり、
上記第2差動MOSFETのソースと上記第2電源電圧との間には第2電流源が設けられ、
上記第3抵抗素子が上記第2差動MOSFETの一方のドレインに接続され、
上記第4抵抗素子が上記第2差動MOSFETの他方のドレインに接続され、
上記第2出力信号が第1レベルのときに上記一方のドレインに上記第2電流源の電流が流れ、
上記第1出力信号が第1レベルのときに上記他方のドレインに上記第2電流源の電流が流れ、
上記第2差動MOSFETの一方のドレインが上記第2導電型MOSFETのソースに接続される半導体装置。
In claim 3,
The first load circuit includes:
First and second resistance elements;
A first current source is provided between the source of the first differential MOSFET and the ground potential of the circuit,
The first resistance element is connected to one drain of the first differential MOSFET;
The second resistance element is connected to the other drain of the first differential MOSFET;
When the first output signal is at the first level, the current of the first current source flows to the one drain,
When the first output signal is at the first level, the current of the first current source flows to the other drain,
One drain of the first differential MOSFET is connected to the source of the first conductivity type MOSFET,
The second load circuit is
Third and fourth resistance elements,
A second current source is provided between the source of the second differential MOSFET and the second power supply voltage,
The third resistance element is connected to one drain of the second differential MOSFET;
The fourth resistance element is connected to the other drain of the second differential MOSFET;
When the second output signal is at the first level, the current of the second current source flows to the one drain,
When the first output signal is at the first level, the current of the second current source flows to the other drain,
A semiconductor device in which one drain of the second differential MOSFET is connected to a source of the second conductivity type MOSFET.
請求項6において、
上記位相比較回路を構成するMOSFET及び上記リングオシレータを構成するMOSFETは、第1ゲート絶縁膜のMOSFETで構成され、
上記第1及び第2差動MOSFET、上記第1導電型MOSFET及び第2導電型MOSFETと、上記電圧−電流変換回路を構成するMOSFETは、上記第1ゲート絶縁膜よりも厚い第2ゲート絶縁膜のMOSFETで構成される半導体装置。
In claim 6,
The MOSFET that constitutes the phase comparison circuit and the MOSFET that constitutes the ring oscillator are constituted by MOSFETs of a first gate insulating film,
The first and second differential MOSFETs, the first conductive MOSFET and the second conductive MOSFET, and the MOSFET constituting the voltage-current conversion circuit are thicker than the first gate insulating film. A semiconductor device composed of a MOSFET.
請求項5において、
上記第1及び第2PチャネルMOSFETには、第1電流源が並列に設けられ、
上記第3及び第4PチャネルMOSFETには、第2電流源が並列に設けられ、
上記第1及び第2NチャネルMOSFETには、第3電流源が並列に設けられ、
上記第3及び第4NチャネルMOSFETには、第4電流源が並列に設けられる半導体装置。
In claim 5,
The first and second P-channel MOSFETs are provided with a first current source in parallel,
The third and fourth P-channel MOSFETs are provided with a second current source in parallel,
The first and second N-channel MOSFETs are provided with a third current source in parallel,
A semiconductor device in which a fourth current source is provided in parallel to the third and fourth N-channel MOSFETs.
請求項5又は7において、
上記第1ゲート絶縁膜の第5PチャネルMOSFET、上記第2ゲート絶縁膜の第6PチャネルMOSFET及び第5電流源からなる第1直列回路を更に有し、
上記第1直列回路は、上記第2電源電圧と回路の接地電位との間に設けられ、上記第6PチャネルMOSFETのゲート,ドレインから上記第1バイアス電圧を生成し、
上記第1ゲート絶縁膜の第5NチャネルMOSFET、上記第2ゲート絶縁膜の第6NチャネルMOSFET及び第6電流源からなる第2直列回路を更に有し、
上記第2直列回路は、上記第2電源電圧と回路の接地電位との間に設けられ、上記第6PチャネルMOSFETのゲート,ドレインから上記第2バイアス電圧を生成する半導体装置。
In claim 5 or 7,
A first series circuit comprising a fifth P-channel MOSFET of the first gate insulating film, a sixth P-channel MOSFET of the second gate insulating film, and a fifth current source;
The first series circuit is provided between the second power supply voltage and the ground potential of the circuit, and generates the first bias voltage from the gate and drain of the sixth P-channel MOSFET,
A second series circuit comprising a fifth N-channel MOSFET of the first gate insulating film, a sixth N-channel MOSFET of the second gate insulating film, and a sixth current source;
The second series circuit is a semiconductor device that is provided between the second power supply voltage and the ground potential of the circuit, and generates the second bias voltage from the gate and drain of the sixth P-channel MOSFET.
請求項5又は7において、
定電流が流れるようにされ、ダイオード形態にされた第1導電型の第1MOSFETと、
上記第1MOSFETと電流ミラー形態にされ、第1導電型の第2MOSFETと、
上記第2MOSFETと直列形態にされた第2導電型の第3MOSFETと、
電圧比較回路とを更に有し、
上記第1MOSFETのゲート,ドレインから上記第1又は第2バイアス電圧を生成し、上記第3MOSFETのゲートから上記第2又は第1バイアス電圧を生成し、
上記電圧比較回路は、上記第1導電型MOSFETと第2導電型MOSFETの共通接続されたドレインの電位と上記第2MOSFETと第3MOSFETの共通接続されたドレイン電圧とが等しくなるよう上記第3MOSFETのゲート電圧を形成し、
上記第1MOSFETないし第3MOSFETは、上記第2ゲート絶縁膜で構成される半導体装置。
In claim 5 or 7,
A first MOSFET of a first conductivity type in which a constant current is allowed to flow and is in the form of a diode;
A first mirror type second MOSFET in the form of a current mirror with the first MOSFET;
A third MOSFET of the second conductivity type in series with the second MOSFET;
A voltage comparison circuit;
Generating the first or second bias voltage from the gate and drain of the first MOSFET, generating the second or first bias voltage from the gate of the third MOSFET;
The voltage comparison circuit includes a gate of the third MOSFET so that a potential of a commonly connected drain of the first conductivity type MOSFET and the second conductivity type MOSFET is equal to a common voltage of the drain of the second MOSFET and the third MOSFET. Forming voltage,
The first MOSFET to the third MOSFET are semiconductor devices composed of the second gate insulating film.
JP2007148726A 2007-06-05 2007-06-05 Semiconductor device Pending JP2008306231A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007148726A JP2008306231A (en) 2007-06-05 2007-06-05 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007148726A JP2008306231A (en) 2007-06-05 2007-06-05 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008306231A true JP2008306231A (en) 2008-12-18

Family

ID=40234600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007148726A Pending JP2008306231A (en) 2007-06-05 2007-06-05 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008306231A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010234972A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Toyota Motor Corp Hybrid car
US8305155B2 (en) 2009-04-07 2012-11-06 Icom Incorporated Phase locked loop circuit with variable voltage sources
JP2015216712A (en) * 2014-05-07 2015-12-03 ローム株式会社 Dc/dc converter, control circuit and control method therefor, and electronic apparatus
US10797711B2 (en) 2018-11-29 2020-10-06 Seiko Epson Corporation Oscillator, electronic apparatus, and vehicle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010234972A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Toyota Motor Corp Hybrid car
US8305155B2 (en) 2009-04-07 2012-11-06 Icom Incorporated Phase locked loop circuit with variable voltage sources
JP2015216712A (en) * 2014-05-07 2015-12-03 ローム株式会社 Dc/dc converter, control circuit and control method therefor, and electronic apparatus
US10797711B2 (en) 2018-11-29 2020-10-06 Seiko Epson Corporation Oscillator, electronic apparatus, and vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4059077B2 (en) Charge pump and PLL circuit using the same
JP4794067B2 (en) Internal clock generation circuit
US7176737B2 (en) Phase-locked loop and delay-locked loop including differential delay cells having differential control inputs
EP1746710A2 (en) Charge pump apparatus, system and method.
US7719331B2 (en) PLL circuit
US7154352B2 (en) Clock generator and related biasing circuit
US7679467B2 (en) Voltage controlled oscillator
JP2009260607A (en) Voltage-controlled oscillator and phase synchronization circuit
US11206028B2 (en) Voltage-controlled oscillator and PLL circuit in which same is used
JPH03235512A (en) Voltage controlled oscillator circuit
Zhang et al. A high performance NMOS-switch high swing cascode charge pump for phase-locked loops
US6472914B2 (en) Process independent ultralow charge pump
US6157691A (en) Fully integrated phase-locked loop with resistor-less loop filer
US5585765A (en) Low power RC oscillator using a low voltage bias circuit
JP2008306231A (en) Semiconductor device
US5880579A (en) VCO supply voltage regulator for PLL
JP2008042339A (en) Semiconductor device
WO2003069781A2 (en) Pll arrangement, charge pump, method for charge regulation and mobile transceiver
KR20110014643A (en) Method of compensating jitters due to power supply variation and digitally controlled oscillator implemented thereof
US7053684B1 (en) Reduced jitter charge pumps and circuits and systems utilizing the same
US7042261B2 (en) Differential charge pump and phase locked loop having the same
US20060226917A1 (en) High-performance charge-pump circuit for phase-locked loops
US10361706B2 (en) Clock and data recovery (CDR) circuit
JP5799828B2 (en) Phase lock loop circuit
US7162001B2 (en) Charge pump with transient current correction