JP2009094621A - Spread spectrum clock generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁波輻射を低減するために周波数を微小に変動させてスペクトラム拡散したクロック信号を発生するスペクトラム拡散クロック生成器(Spread Spectrum Clock Generator)に関するものである。 The present invention relates to a spread spectrum clock generator that generates a spread spectrum clock signal by minutely changing the frequency in order to reduce electromagnetic radiation.
近年、半導体製造技術の進歩により半導体素子の動作可能な周波数がますます高くなってきている。例えば、パーソナルコンピュータに広く使用されているCPU(中央処理装置)の動作クロック周波数は、開発当初の10MHz前後から現在ではすでに数GHzに達している。 In recent years, due to advances in semiconductor manufacturing technology, the frequency at which semiconductor elements can operate has become increasingly higher. For example, the operation clock frequency of a CPU (central processing unit) widely used in personal computers has already reached several GHz from about 10 MHz at the beginning of development.
半導体素子の動作周波数の向上により、半導体素子を用いた電子機器において電磁波輻射の問題が無視できないほど大きくなっている。特に、周波数の向上に伴い、高周波信号の波長が短くなり、接続回路または基板内部の配線長が高周波信号の波長とほぼ同じオーダーになると、基板内部の配線などの接続部がアンテナとして機能してしまい、周囲への電磁波輻射が急激に増加してしまうという不利益がある。 Due to the improvement of the operating frequency of semiconductor elements, the problem of electromagnetic radiation has become so large that it cannot be ignored in electronic devices using semiconductor elements. In particular, as the frequency increases, the wavelength of the high-frequency signal becomes shorter, and when the connection circuit or the wiring length inside the board is on the same order as the wavelength of the high-frequency signal, the connection part such as the wiring inside the board functions as an antenna. Therefore, there is a disadvantage that the electromagnetic radiation to the surroundings increases rapidly.
このような電磁波輻射を低減するために、従来、電磁波遮蔽(シールド)により周囲への電磁波の漏れを低減させるなどの対策が施されている。しかし、携帯機器などにおいては、小型化、軽量化が要求されており、電磁波輻射を低減するためのシールドを十分に施すことができないことがある。 In order to reduce such electromagnetic radiation, measures such as reducing leakage of electromagnetic waves to the surroundings by electromagnetic shielding (shielding) have been conventionally taken. However, miniaturization and weight reduction are required in portable devices and the like, and there are cases where a shield for reducing electromagnetic radiation cannot be sufficiently applied.
そこで、周波数を微小に変動させてスペクトラム拡散したクロック信号を発生して、クロック信号のスペクトラム拡散を実現して、電磁波輻射を低減するスペクトラム拡散クロック生成器(Spread Spectrum Clock Generator)が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)
Therefore, a spread spectrum clock generator (Spread Spectrum Clock Generator) has been proposed that generates a spread spectrum clock signal by minutely changing the frequency, realizes spread spectrum of the clock signal, and reduces electromagnetic radiation. (For example, see
この種のスペクトラム拡散クロック生成器として、特許文献1には、電圧加算器で外部から入力される変調信号を電圧加算して、電圧制御発振器(VCO)の発振周波数を微小に変動させる回路方式が開示されている。また、特許文献2には、分周器の分周比Nを周期的に変化させて、電圧制御発振器の発振周波数を微小に変動させる回路方式が開示されている。
As a spread spectrum clock generator of this type,
電圧加算器において外部変調信号を電圧加算する回路方式は、例えば、図4(a)に示す構成を有しており、位相比較器(PFD)100によって、電圧制御発振器(VCO)103から出力されるクロック信号CLKOを1/N分周器(1/N Div)105で分周してフィードバックした分周信号CLKFと、図示しない基準クロック発生器で生成した基準クロック信号CLKRとの位相差を検出し、この位相差に応じた信号をループフィルタ(LPF)101を介して電圧加算器102に入力する。
The circuit system for adding the voltage of the external modulation signal in the voltage adder has, for example, the configuration shown in FIG. 4A and is output from the voltage controlled oscillator (VCO) 103 by the phase comparator (PFD) 100. The phase difference between the divided clock signal CLKF obtained by dividing and feeding back the clock signal CLKO by the 1 / N divider (1 / N Div) 105 and the reference clock signal CLKR generated by the reference clock generator (not shown) is detected. Then, a signal corresponding to this phase difference is input to the
この電圧加算器102には、変調信号発生器106で電圧を所定周期(例えば、100kHz)で三角波状に微小に変動させて生成した変調信号CLKMを入力しており、この変調信号CLKMをループフィルタ101の出力信号に加算して、電圧制御発振器(VCO)103に印加する。これにより、図4(b)に示すようなスペクトラム拡散させたクロック信号CLKOが生成される。なお、このクロック信号CLKOは、バッファ(buf)104で増幅されてクロック信号CLKとして出力される。
The
また、1/N分周器の分周比Nを周期的に変化させる回路方式は、例えば、図5に示す構成を有しており、位相比較器110によって、電圧制御発振器(VCO)112から出力されるクロック信号CLKOを1/N分周器(1/N Div)114で分周してフィードバックした分周信号CLKFと、図示しない基準クロック発生器で生成した基準クロック信号CLKRとの位相差を検出する。そして、この位相差に応じた信号をループフィルタ111を介して電圧制御発振器(VCO)112に入力し、クロック信号CLKOを生成する。
Further, the circuit system for periodically changing the frequency division ratio N of the 1 / N frequency divider has a configuration shown in FIG. 5, for example, and the
このとき、1/N分周器114において、プログラマブル制御信号CONTにより、その分周比Nを所定周期(例えば、100kHz)で微小に変動させることによって、分周信号CLKFを変動させており、これにより、電圧制御発振器112において、スペクトラム拡散させたクロック信号CLKOが生成される。
しかしながら、電圧制御発振器は非常に感度が高いことから、上記特許文献1に記載の技術では、加算する変調信号CLKMが数mV単位の微小信号であることを前提とした電圧加算器102の設計が必要となり、その設計に困難性が伴ってしまう。
However, since the voltage-controlled oscillator has very high sensitivity, the technique described in
また、上記特許文献2に記載の技術では、グリッチの発生を抑制するために、1/N分周器114の分周比Nを切り替えるタイミングを精度よく行う必要があり、この場合も同様に、その設計に困難性が伴ってしまう。
Further, in the technique described in Patent Document 2, it is necessary to accurately perform the timing for switching the frequency division ratio N of the 1 /
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その設計の困難性を低減することができるスペクトラム拡散クロック生成器を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a spread spectrum clock generator capable of reducing the difficulty of design.
かかる課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、スペクトラム拡散したクロック信号を生成するスペクトラム拡散クロック生成器において、前記クロック信号を所定の分周比で分周した分周信号を出力する分周器と、入力される基準クロック信号と前記分周信号との位相差に応じてレベルを変化させた位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号に応じた発振制御信号を生成する発振制御信号生成器と、供給される電流に応じた周波数で発振する発振部を有し、前記発振制御信号のレベルに応じた電流を前記発振部に供給し、前記発振部を発振させて前記クロック信号を生成する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の発振部に供給される電流を増減させる変調電流を生成し、前記電圧制御発振器へ供給する変調電流生成器とを備える。 In order to solve this problem, the invention according to claim 1 outputs a frequency-divided signal obtained by dividing the clock signal by a predetermined frequency division ratio in a spread spectrum clock generator for generating a spread spectrum clock signal. A frequency divider that outputs a phase difference signal whose level is changed according to a phase difference between the input reference clock signal and the frequency division signal, and an oscillation control signal according to the phase difference signal An oscillation control signal generator that generates a signal and an oscillation unit that oscillates at a frequency corresponding to the supplied current, supplies a current corresponding to the level of the oscillation control signal to the oscillation unit, and oscillates the oscillation unit A voltage-controlled oscillator that generates the clock signal, and a modulation current that generates and supplies a modulation current that increases or decreases a current supplied to the oscillation unit of the voltage-controlled oscillator Provided with a door.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のスペクトラム拡散クロック生成器において、前記電圧制御発振器は、前記発振部としてチェーン接続した複数のインバータ回路を有し、前記発振制御信号のレベルに応じた電流を各前記インバータ回路に供給し、前記変調電流生成器は、前記変調電流により各前記インバータ回路に供給される電流をそれぞれ増減させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the spread spectrum clock generator according to the first aspect, the voltage controlled oscillator includes a plurality of inverter circuits connected in a chain as the oscillating unit, and the oscillation control signal A current corresponding to a level is supplied to each inverter circuit, and the modulation current generator increases or decreases the current supplied to each inverter circuit by the modulation current.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のスペクトラム拡散クロック生成器において、前記変調電流生成器は、オペアンプと、帰還回路と、電流分配器とを有し、前記オペアンプの出力ノードが前記帰還回路を介して前記オペアンプの非反転ノードに入力され、前記オペアンプの反転ノードに変調電圧が入力されて、前記オペアンプの出力から変調信号が前記電流分配器に出力され、前記電流分配器から前記変調信号に応じた前記変調電流が前記電圧制御発振器へ供給されることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the spread spectrum clock generator according to
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のスペクトラム拡散クロック生成器において、前記帰還回路は、可変抵抗器と、MOSトランジスタとを有し、前記MOSトランジスタのゲートが前記オペアンプの出力ノードに接続され、前記MOSトランジスタのドレインが前記可変抵抗器と前記オペアンプの非反転ノードに接続されており、前記可変抵抗器の抵抗値を調整可能としたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the spread spectrum clock generator according to the third aspect, the feedback circuit includes a variable resistor and a MOS transistor, and the gate of the MOS transistor is the gate of the operational amplifier. The MOS transistor is connected to an output node, and the drain of the MOS transistor is connected to the variable resistor and a non-inverting node of the operational amplifier, so that the resistance value of the variable resistor can be adjusted.
また、請求項5に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のスペクトラム拡散クロック生成器において、前記変調電流生成器は、オペアンプと、帰還回路と、電流分配器とを有し、前記オペアンプの出力ノードが前記帰還回路を介して前記オペアンプの非反転ノードに入力され、前記オペアンプの反転ノードに基準電圧が入力されており、前記帰還回路は、可変抵抗器と、MOSトランジスタとを有し、前記MOSトランジスタのゲートが前記オペアンプの出力ノードに接続され、前記MOSトランジスタのドレインが前記可変抵抗器と前記オペアンプの非反転ノードに接続されており、前記可変抵抗器の抵抗値を変動させることにより、前記オペアンプの出力から変調信号が前記電流分配器に出力され、前記電流分配器から前記変調信号に応じた前記変調電流を前記電圧制御発振器へ供給することを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the spread spectrum clock generator according to
請求項1に記載の発明によれば、クロック信号を所定の分周比で分周した分周信号を出力する分周器と、入力される基準クロック信号と分周信号との位相差に応じてレベルを変化させた位相差信号を出力する位相比較器と、位相差信号に応じた発振制御信号を生成する発振制御信号生成器と、発振制御信号のレベルに応じた電流を発振部に供給し、発振部を発振させてクロック信号を生成する電圧制御発振器とを備えるクロック生成ブロックに、電圧制御発振器の発振部に供給される電流を増減させる変調電流を生成して、その変調信号を電圧制御発振器へ供給する変調電流生成器を設ける単純な構成によって、スペクトラム拡散クロック生成器を構成することができるので、その回路設計の困難性を低減することができ、設計工数の短縮を図ることができる。また、基本周波数はクロック生成ブロックが決め、変調度は変調電流生成器が決めるので、各ブロックを独立に設計できることから、効率的な設計を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, a frequency divider that outputs a frequency-divided signal obtained by dividing the clock signal by a predetermined frequency dividing ratio, and a phase difference between the input reference clock signal and the frequency-divided signal A phase comparator that outputs a phase difference signal whose level has been changed, an oscillation control signal generator that generates an oscillation control signal according to the phase difference signal, and a current that corresponds to the level of the oscillation control signal is supplied to the oscillation unit And generating a modulation current for increasing or decreasing the current supplied to the oscillation unit of the voltage controlled oscillator in a clock generation block including a voltage controlled oscillator that oscillates the oscillation unit and generates a clock signal. A spread spectrum clock generator can be configured with a simple configuration that provides a modulation current generator to be supplied to the controlled oscillator, reducing the difficulty of circuit design and reducing design man-hours. Rukoto can. Further, since the basic frequency is determined by the clock generation block and the modulation degree is determined by the modulation current generator, each block can be designed independently, so that efficient design can be performed.
また、請求項2に記載の発明によれば、電圧制御発振器の発振部としてチェーン接続した複数のインバータ回路を用いた場合に、変調電流生成器において各インバータ回路に供給される電流をそれぞれ増減させるように各インバータ回路に変調電流を供給する単純な構成によって、スペクトラム拡散クロック生成器を構成することができる。 According to the second aspect of the present invention, when a plurality of inverter circuits connected in a chain are used as the oscillation unit of the voltage controlled oscillator, the current supplied to each inverter circuit is increased or decreased in the modulation current generator. Thus, the spread spectrum clock generator can be configured with a simple configuration for supplying a modulation current to each inverter circuit.
また、請求項3に記載の発明によれば、オペアンプを用いることによって、変調電流を生成する変調電流生成器の設計を簡単にすることができ、また回路面積も小さくて済むため、低コスト化が可能となる。 According to the invention described in claim 3, by using the operational amplifier, the design of the modulation current generator for generating the modulation current can be simplified and the circuit area can be reduced. Is possible.
また、請求項4に記載の発明によれば、帰還回路の抵抗値を調整可能とすることによって、変調信号の振幅を調整することができ、汎用性を持たせたスペクトラム拡散クロック生成器を提供することができる。 According to the invention described in claim 4, it is possible to adjust the amplitude of the modulation signal by making the resistance value of the feedback circuit adjustable, and to provide a spread spectrum clock generator having versatility. can do.
また、請求項5に記載の発明によれば、オペアンプを用いることによって、変調電流を生成する変調電流生成器の設計を簡単にすることができ、また回路面積も小さくて済むため、低コスト化が可能となる。しかも、帰還回路の抵抗値を変動させることによって、任意の周期と変調波形をもつ変調信号が生成可能となり、汎用性を持たせたスペクトラム拡散クロック生成器を提供することができる。 Further, according to the invention described in claim 5, by using the operational amplifier, the design of the modulation current generator for generating the modulation current can be simplified and the circuit area can be reduced. Is possible. In addition, by changing the resistance value of the feedback circuit, a modulation signal having an arbitrary period and modulation waveform can be generated, and a spread spectrum clock generator having versatility can be provided.
(スペクトラム拡散クロック生成器の概略構成)
本発明に係るスペクトラム拡散クロック生成器(Spread Spectrum Clock Generator)の一実施形態について、以下、図面を参照してその概要構成について説明する。図1は本実施形態におけるスペクトラム拡散クロック生成器の概略構成を示す図である。
(Schematic configuration of spread spectrum clock generator)
An outline configuration of an embodiment of a spread spectrum clock generator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a spread spectrum clock generator in the present embodiment.
本実施形態におけるスペクトラム拡散クロック生成器は、スペクトラム拡散させたクロック信号を生成するスペクトラム拡散クロック生成器であり、一般的なPLL回路(Phase-locked loop)の構成と同様の構成を有するクロック生成ブロックと、このクロック生成ブロックが生成するクロック信号を所定の周期で変調させる変調制御ブロックとから構成される。 The spread spectrum clock generator in this embodiment is a spread spectrum clock generator that generates a spread spectrum clock signal, and has a configuration similar to that of a general PLL circuit (phase-locked loop). And a modulation control block for modulating the clock signal generated by the clock generation block at a predetermined period.
そして、クロック生成ブロックは、出力するクロック信号の基本周波数を決定し、変調制御ブロックで変調度を決定するようにしている。これにより、本実施形態におけるスペクトラム拡散クロック生成器では、各ブロックを独立に設計でき、効率的な設計を行うことができる。なお、ここでは、基本周波数を例えば1〜10GHzの範囲とし、変調周波数を例えば30kHz〜120kHzの範囲とする。 The clock generation block determines the basic frequency of the output clock signal, and the modulation control block determines the modulation factor. Thereby, in the spread spectrum clock generator in the present embodiment, each block can be designed independently, and an efficient design can be performed. Here, the fundamental frequency is in the range of 1 to 10 GHz, for example, and the modulation frequency is in the range of 30 kHz to 120 kHz, for example.
クロック生成ブロックは、図1(a)に示すように、位相比較器(PFD)10と、発振制御信号生成器(CP+LPF)11と、電圧制御発振器(VCO)12と、出力バッファ(buf)13と、1/N分周器(1/N Div)14とを備える。なお、出力バッファ13は、電圧制御発振器12から出力されるクロック信号のドライブ能力が十分にある場合には、不要である。
As shown in FIG. 1A, the clock generation block includes a phase comparator (PFD) 10, an oscillation control signal generator (CP + LPF) 11, a voltage controlled oscillator (VCO) 12, and an output buffer (buf) 13. And a 1 / N frequency divider (1 / N Div) 14. The
位相比較器10は、図示しない基準クロック生成器から出力される基準クロック信号CLKRと1/N分周器14から出力される分周信号CLKFとの位相差に応じてレベルを変化させた位相差信号Spを出力する。分周信号CLKFは、1/N分周器14においてクロック信号CLKOを所定の分周比Nで分周して生成されるものである。
The
発振制御信号生成器11は、位相比較器10から出力されるパルス信号を直流電圧信号に変換する機能を有し、チャージポンプ(CP)及びローパスフィルタ(LPF)から構成される。発振制御信号生成器11は、入力される位相差信号Spに応じてチャージポンプ(CP)がチャージ電流又はディスチャージ電流を発生し、このチャージ電流又はディスチャージ電流に応じてキャパシタを充放電し、ローパスフィルタ(LPF)により高周波成分を除去して発振制御信号Scを生成する。なお、発振制御信号生成器11をローパスフィルタ(LPF)により構成し、このローパスフィルタ(LPF)により入力される位相差信号Spの高周波成分を除去して発振制御信号Scを生成するようにしてもよい。
The oscillation
電圧制御発振器12は、供給される電流に応じた周波数で発振する発振部を有し、発振制御信号Scのレベルに応じた電流を発振部に供給して、発振部を発振させ、発振制御信号Scのレベルに応じた周波数のクロック信号CLKOを生成する。このクロック信号CLKOは、出力バッファ13でドライブされてクロック信号CLKとして出力される。
The voltage controlled
このようにクロック生成ブロックは、一般的なPLL回路の構成と同様の構成を有している。 Thus, the clock generation block has a configuration similar to that of a general PLL circuit.
次に、変調制御ブロックを説明する。この変調制御ブロックは、図1(a)に示すような変調電流生成器(Iref回路)15から構成される。 Next, the modulation control block will be described. This modulation control block includes a modulation current generator (Iref circuit) 15 as shown in FIG.
変調電流生成器15は、オペアンプOPと、PMOSトランジスタTa,Tbと、抵抗器Raとを備えており、電圧制御発振器12の発振部に供給される電流を増減させる変調電流Imを生成し、電圧制御発振器12へ供給する機能を有している。この変調電流Imは、図1(b)に示すように、電流値I1を中心として、電流値I0〜I2の範囲を三角波状に線形的に周期的に変化する電流である。変調電流Imは、例えば、30kHz〜120kHz程度の三角波状の電流となる。
The modulation
このように変調電流生成器15から電圧制御発振器12へ変調電流Imが供給されると、図1(b)に示すように、電圧制御発振器12において生成するクロック信号CLKOの周波数が基本周波数F1を中心に周波数F0〜F2の間で変調される。なお、図1(b)において縦軸はクロック信号CLKOの周波数であり、横軸は、変調電流生成器15から供給される変調電流Imの電流値である。
When the modulation current Im is supplied from the modulation
なお、変調電流生成器15から変調電流Imを出力する方法として、オペアンプOPの反転ノードに変調電圧を入力する方法や、オペアンプOPの反転ノードには一定値の基準電圧を入力し、抵抗器Raの抵抗値を変動させる方法などがある。これらの方法については、後で詳述する。
As a method of outputting the modulation current Im from the modulation
このように、本実施形態におけるスペクトラム拡散クロック生成器1では、従来のPLL回路と同様の構成であるクロック生成ブロックの電圧制御発振器12の発振部に供給する電流に、変調電流生成器15で生成した変調電流Imを加算するだけで変調させたクロック信号を生成することができ、また、変調電流Imの電流値を抵抗器Raの抵抗値で容易に調整することができる。従って、その回路設計の困難性を低減することができ、設計工数の短縮を図ることができる。
As described above, in the spread
また、上述のように基本周波数はクロック生成ブロックで決定され、変調度は変調電流生成器で決定されるので、各ブロックを独立に設計でき、効率的な設計を行うことができる。 Further, as described above, the fundamental frequency is determined by the clock generation block, and the modulation degree is determined by the modulation current generator, so that each block can be designed independently and efficient design can be performed.
また、オペアンプを用いることによって、変調電流Imを生成する変調電流生成器15の設計を簡単にすることができ、また回路面積も小さくて済むため、低コスト化が可能となる。
Further, by using the operational amplifier, the design of the modulation
以下、電圧制御発振器12及び変調電流生成器15のいくつかの具体的構成について、図面を参照して具体的に説明する。
Hereinafter, several specific configurations of the voltage controlled
(電圧制御発振器12及び変調電流生成器15の具体的構成1)
まず、電圧制御発振器12及び変調電流生成器15の具体的構成1について、図2を参照して具体的に説明する。この具体的構成1は、オペアンプOPの反転ノードに変調電圧Vhを入力する方法を実現するための構成である。図2は本実施形態における電圧制御発振器及び変調電流生成器の具体的構成を示す図である。
(
First, the
図2に示すように、電圧制御発振器12は、チェーン接続した複数のインバータ回路Inv1〜Invmを有する発振部30と、発振制御信号Scのレベルに応じた電流Ic1〜Icmを発振部30の各インバータ回路Inv1〜Invmに供給する複数のPMOSトランジスタTc1〜Tcmを有する電流供給部31とを有している。
As shown in FIG. 2, the voltage controlled
各PMOSトランジスタTc1〜Tcmのソースは電源電位に接続されており、各ドレインは各インバータ回路Inv1〜Invmの電源入力ノードに接続され、各インバータ回路Inv1〜Invmに電流Ic1〜Icmを供給する。この電流Ic1〜Icmは、各PMOSトランジスタTc1〜Tcmのゲートに入力される発振制御信号Scによって制御される。すなわち、発振制御信号Scの電圧レベルに応じた電流Ic1〜Icmが各インバータ回路Inv1〜Invmに供給される。なお、各PMOSトランジスタTc1〜Tcmは同じチップサイズで構成されており、各電流Ic1〜Icmは、同一の電流値となる。 The sources of the PMOS transistors Tc1 to Tcm are connected to the power supply potential, the drains are connected to the power supply input nodes of the inverter circuits Inv1 to Invm, and supply currents Ic1 to Icm to the inverter circuits Inv1 to Invm. The currents Ic1 to Icm are controlled by an oscillation control signal Sc input to the gates of the PMOS transistors Tc1 to Tcm. That is, currents Ic1 to Icm corresponding to the voltage level of the oscillation control signal Sc are supplied to the inverter circuits Inv1 to Invm. The PMOS transistors Tc1 to Tcm have the same chip size, and the currents Ic1 to Icm have the same current value.
一方、変調電流生成器15には、オペアンプOPと、帰還回路41と、電流分配器42とを有しており、電圧制御発振器12の各インバータ回路Inv1〜Invmに供給される電流を増減させる変調電流Im1〜Immを生成し、各インバータ回路Inv1〜Invmへ供給するものである。
On the other hand, the modulation
オペアンプOPの出力ノードは、帰還回路41を介してオペアンプOPの非反転ノードに入力され、オペアンプOPの反転ノードに変調電圧Vhが入力されて、オペアンプOPの出力ノードから変調信号Vmが電流分配器42に出力される。ここで、変調電圧Vhとして、所定周期(例えば、100kHz)の三角波波形の電圧が入力される。
The output node of the operational amplifier OP is input to the non-inverting node of the operational amplifier OP via the
帰還回路41は、PMOSトランジスタTaと可変抵抗器50とを有している。PMOSトランジスタTaのゲートは、オペアンプOPの出力ノードに接続され、PMOSトランジスタTaのドレインが可変抵抗器50とオペアンプOPの非反転ノードに接続される。また、可変抵抗器50は、直列接続された各抵抗Ra1〜Ranと各スイッチSW1〜SWnとが並列に配列されており、これらがオペアンプOPの非反転ノードとの接地電位との間に接続される。
The
また、電流分配器42は、複数のPMOSトランジスタTb1〜Tbmを有しており、各PMOSトランジスタTb1〜Tbmのゲートに変調信号Vmが入力され、この変調信号Vmの電圧レベルに応じた変調電流Im1〜Immが各PMOSトランジスタTb1〜Tbmのドレインから電圧制御発振器12へ供給される。この変調電流Im1〜Immは、電圧制御発振器12の各PMOSトランジスタTc1〜Tcmのドレインから流れる電流Ic1〜Icmに加算されて、電流Ih1〜Ihmとして各インバータ回路Inv1〜Invmへ供給される。なお、各PMOSトランジスタTb1〜Tbmは同じチップサイズで構成されており、各変調電流Im1〜Immは、同一の電流値となる。
The
このように、具体的構成1においては、電圧制御発振器12の発振部30としてチェーン接続した複数のインバータ回路Inv1〜Invmを用いた場合に、変調電流生成器15において各インバータ回路Inv1〜Invmに供給される電流Ih1〜Ihmをそれぞれ増減させるよう各インバータ回路Inv1〜Invmに変調電流Im1〜Immを供給する単純な構成によって、スペクトラム拡散クロック生成器1を構成している。
As described above, in the
しかも、オペアンプOPを用いることによって、変調電流Im1〜Immを生成する変調電流生成器15の設計を簡単にすることができ、また回路面積も小さくて済むため、低コスト化が可能となる。また、変調周波数は30kHz〜120kHz程度の周波数であることから、オペアンプOPの帯域を気にすることなく、容易に変調電流Im1〜Immを取り出すことができる。
Moreover, by using the operational amplifier OP, the design of the modulation
また、可変抵抗器50は、上述のように複数の抵抗Ra1〜Ran及び複数のスイッチSW1〜SWnからなり、これらのスイッチSW1〜SWnは外部からの制御信号によって選択可能としており、帰還回路41の抵抗値Rxを可変している。これにより、変調信号Vmの振幅幅を調整することができ、汎用性を持たせたスペクトラム拡散クロック生成器を提供することができる。
The
(電圧制御発振器及び変調電流生成器の具体的構成2)
次に、電圧制御発振器及び変調電流生成器の具体的構成2について、図3を参照して具体的に説明する。この具体的構成2は、オペアンプOPの反転ノードには一定値の基準電圧を入力し、可変抵抗器50の抵抗値を変動させる方法を実現するための構成であり、電圧制御発振器12の構成は具体的構成1と同じである。図3は本実施形態における電圧制御発振器及び変調電流生成器の別の具体的構成を示す図である。なお、具体的構成1と同じ構成については、同一符号で記載し、説明を省略する。
(Specific configuration 2 of voltage controlled oscillator and modulation current generator)
Next, specific configuration 2 of the voltage controlled oscillator and the modulation current generator will be specifically described with reference to FIG. This specific configuration 2 is a configuration for realizing a method of changing the resistance value of the
上記具体的構成1では、変調電流生成器15において、オペアンプOPの反転入力ノードに変調電圧Vhを入力することとしたが、本具体的構成2では、図3(a)に示すように、変調電流生成器15’において、オペアンプOPの反転入力ノードに固定の基準電圧Vrefを入力し、オペアンプOPの非反転入力ノードに変調電圧Vhを入力するものである。
In the
すなわち、変調電流生成器15’において、オペアンプOPの非反転入力ノードに変調電圧Vhを入力するために、可変抵抗器50の各スイッチSW1〜SWnを制御することによって、図3(b)に示すように、可変抵抗器50の抵抗値を、所定抵抗値R1を基準として抵抗値R0〜R2の間を所望の周期(例えば、100kHz)で三角波状に線形に変動させる。これにより、オペアンプOPの出力から三角波波形の変調信号が電流分配器42に出力され、電流分配器42から変調信号Vmに応じた変調電流Imが電圧制御発振器12へ供給され、図3(b)に示すように、周波数F1を中心として周波数F0〜F2の間で変調されたクロック信号CLKOが出力される。なお、基準電圧Vrefとして、例えば、バンドギャップ(Bandgap)などの低電圧信号を用いることができる。
That is, in the modulation
このように、帰還回路41の可変抵抗器50の抵抗値を上述のように変動させることによって、任意の周期と変調波形をもつ変調信号が生成可能となり、汎用性を持たせたスペクトラム拡散クロック生成器を提供することができる。特に、微小電流制御が必要な場合でも、適切なスケーリングを行うことができる。
Thus, by varying the resistance value of the
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, these are merely examples, and the present invention can be implemented in other forms that are variously modified and improved based on the knowledge of those skilled in the art. It is possible to implement.
1 スペクトラム拡散クロック生成器
10 位相比較器
11 発振制御信号生成器
12 電圧制御発振器
13 出力バッファ
14 1/N分周器
15 変調電流生成器
30 発振部
31 電流供給部
41 帰還回路
42 電流分配器
50 可変抵抗器
OP オペアンプ
Ta,Tb,Tb1〜Tbm,Tc1〜Tcm PMOSトランジスタ
Inv1〜Invm インバータ回路
Im,Im1〜Imm 変調電流
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記クロック信号を所定の分周比で分周した分周信号を出力する分周器と、
入力される基準クロック信号と前記分周信号との位相差に応じてレベルを変化させた位相差信号を出力する位相比較器と、
前記位相差信号に応じた発振制御信号を生成する発振制御信号生成器と、
供給される電流に応じた周波数で発振する発振部を有し、前記発振制御信号のレベルに応じた電流を前記発振部に供給し、前記発振部を発振させて前記クロック信号を生成する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の発振部に供給される電流を増減させる変調電流を生成し、前記電圧制御発振器へ供給する変調電流生成器と、を備えたスペクトラム拡散クロック生成器。 In a spread spectrum clock generator that generates a spread spectrum clock signal,
A frequency divider that outputs a divided signal obtained by dividing the clock signal by a predetermined dividing ratio;
A phase comparator that outputs a phase difference signal having a level changed according to a phase difference between the input reference clock signal and the divided signal;
An oscillation control signal generator for generating an oscillation control signal according to the phase difference signal;
Voltage control having an oscillating unit that oscillates at a frequency corresponding to the supplied current, supplying a current corresponding to the level of the oscillation control signal to the oscillating unit, and oscillating the oscillating unit to generate the clock signal An oscillator,
A spread spectrum clock generator comprising: a modulation current generator that generates a modulation current that increases or decreases a current supplied to an oscillation unit of the voltage controlled oscillator and supplies the modulation current to the voltage controlled oscillator.
前記変調電流生成器は、前記変調電流により各前記インバータ回路に供給される電流をそれぞれ増減させることを特徴とする請求項1に記載のスペクトラム拡散クロック生成器。 The voltage controlled oscillator has a plurality of inverter circuits chain-connected as the oscillating unit, and supplies a current corresponding to the level of the oscillation control signal to each inverter circuit,
The spread spectrum clock generator according to claim 1, wherein the modulation current generator increases or decreases a current supplied to each inverter circuit by the modulation current.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007260913A JP2009094621A (en) | 2007-10-04 | 2007-10-04 | Spread spectrum clock generator |
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2007
- 2007-10-04 JP JP2007260913A patent/JP2009094621A/en active Pending
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