JP2009194547A - Low-pass filter circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低域ろ波回路に関するものであり、特に、位相同期回路におけるループフィルタとしての使用に好適な低域ろ波回路の技術に関する。 The present invention relates to a low-pass filter circuit, and more particularly to a technique of a low-pass filter circuit suitable for use as a loop filter in a phase locked loop circuit.
位相同期回路(以下、「PLL」と称する)は、今や、半導体集積回路システムにおける必須の構成要素となっており、ほとんど全てのLSIに搭載されている。また、その応用範囲は、通信機器を始め、マイクロプロセッサ、ICカードなど、様々な分野にわたっている。 A phase-locked loop (hereinafter referred to as “PLL”) is now an essential component in a semiconductor integrated circuit system, and is mounted on almost all LSIs. The application range covers various fields such as communication devices, microprocessors, and IC cards.
図7は、一般的なチャージポンプ型PLLの構成を示す。同図を参照しながら、PLLの概要を説明する。位相比較器10は、PLLに与えられる入力クロックCKinと帰還クロックCKdivとの位相差を比較し、この位相差に応じたアップ信号UP及びダウン信号DNを出力する。チャージポンプ回路20は、アップ信号UP及びダウン信号DNに基づいて、電流Ipを出力(吐き出し又は吸い込み)する。ループフィルタ30は、電流Ipを平滑化し、電圧Voutとして出力する。電圧制御発振器40は、電圧Voutに基づいて、PLLの出力クロックCKoutの周波数を変化させる。分周器50は、出力クロックCKoutをN分周し、帰還クロックCKdivとして位相比較器10にフィードバックする。以上の動作の繰り返すうちに、出力クロックCKoutは次第に所定の周波数に収束し、ロックされる。
FIG. 7 shows a configuration of a general charge pump type PLL. The outline of the PLL will be described with reference to FIG. The
前記のPLLの構成要素のうち、ループフィルタ30は特に重要な要素である。ループフィルタ30のフィルタ特性によって、PLLの応答特性が決定されると言って良い。
Of the PLL components, the
図8は、一般的な能動型ループフィルタを示す。このうち同図(a)は受動フィルタであり、同図(b)は能動フィルタである。両者は互いに等価変換が可能であり、その伝達特性は等しい。同図から分かるように、ループフィルタ30は、受動タイプ及び能動タイプの別を問わず、実質的には、抵抗素子と容量素子との組み合わせによる低域ろ波回路である。
FIG. 8 shows a typical active loop filter. Of these, FIG. 4A shows a passive filter, and FIG. 4B shows an active filter. Both can be equivalently converted and have the same transfer characteristics. As can be seen from the figure, the
ところで、PLLの制御理論によると、PLLの応答帯域幅は、最大でも入力クロックの10分の1程度の周波数にすることが好ましいとされている。この理論に従うと、比較的低い周波数の基準クロックを入力とするPLLでは、ループフィルタのカットオフ周波数を低くして、応答帯域幅を狭くする必要がある。従って、従来のPLLにおけるループフィルタは、比較的大きな時定数(すなわち、CR積)を有している。この大きなCR積を実現するには、容量素子を大きくするのが一般的である。 By the way, according to the PLL control theory, the response bandwidth of the PLL is preferably set to a frequency of about 1/10 of the input clock at the maximum. According to this theory, in a PLL that receives a reference clock having a relatively low frequency, it is necessary to reduce the cut-off frequency of the loop filter and narrow the response bandwidth. Therefore, the loop filter in the conventional PLL has a relatively large time constant (that is, CR product). In order to realize this large CR product, it is common to increase the capacity element.
しかし、容量素子を大きくすることは、回路規模増大の要因となる。これは、特に、多数のPLLを備えた半導体集積回路、例えば、マイクロプロセッサなどでは、深刻な問題となる。また、特に、ICカードでは、信頼性の観点から、カードの厚さ以上の部品を実装することは避けなければならず、大型の容量素子の外付けといった対策を講じることは実質不可能である。 However, increasing the capacity element causes an increase in circuit scale. This is a serious problem particularly in a semiconductor integrated circuit having a large number of PLLs, for example, a microprocessor. In particular, in the case of an IC card, from the viewpoint of reliability, it is necessary to avoid mounting parts larger than the thickness of the card, and it is practically impossible to take measures such as attaching a large capacitive element. .
そこで、ループフィルタの容量素子を小さくするために、従来技術として、特許文献1には、図9に示すループフィルタ構成が開示されている。このループフィルタは、電流Ipを所定比(α:1−α、例えばα=0.1)に内分した2系統の電流を入力する。具体的には、ループフィルタは、入力端IN1及びIN2からそれぞれ電流Ip/10及び9Ip/10を入力する。そして、入力端IN1に生じた電圧を出力する。これにより、図8(a)に示した受動フィルタと等価の伝達特性を確保しつつ、容量素子31の大幅な縮小が可能となる。ここで、電源34は、入力端IN2の電位が接地電位近くになり、入力端IN2への電流の供給/停止を制御するMOSトランジスタ(図示せず)が安定して動作できなくなることを防いでいる。また、容量素子33の両端にMOS容量の閾値電圧以上の電圧を印加することにより、MOS容量値の電圧依存性をなくし、容量素子としてMOS容量を用い易くしている。
しかしながら、前記従来のループフィルタ構成では、容量素子31にMOS容量を使用した場合、電源電圧の低電圧化に伴いPLLのロック状態におけるループフィルタの電圧(入力端IN1の電圧)が低くなると、MOS容量(容量素子31)に加わる電圧(ロック時の入力端IN1と電源34との差電圧)が閾値電圧以下となるため、容量値の電圧依存性が大きくなり、PLLの応答特性が大きくばらつくという問題があった。
However, in the conventional loop filter configuration, when a MOS capacitor is used for the
また、容量素子31は、PLLがロック状態のときに電位を保持する必要があるが、低コスト化のために単位面積当たりの容量が最も大きい低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用した場合、ゲートリーク電流が他の容量素子に比較して大きいため、その影響で電位が保持できず、ジッタ特性が劣化するという問題があった。
Further, the
本発明は前記従来の課題を解決するものであり、その目的は、容量素子にMOS容量を使用した場合に容量値の電圧依存性によって生じるPLL応答特性のばらつきの抑制と、容量素子として低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用した場合のゲートリーク電流によるジッタ特性の劣化とを低減した低域ろ波回路を提供することにある。 The present invention solves the above-described conventional problems, and its object is to suppress variation in PLL response characteristics caused by voltage dependence of capacitance values when a MOS capacitor is used as the capacitance element, and to reduce the voltage as a capacitance element. An object of the present invention is to provide a low-pass filter circuit that reduces deterioration of jitter characteristics due to gate leakage current when a transistor (thin film gate transistor) is used.
前記目的を達成するために、本発明は、低域ろ波回路において、容量素子として低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用する場合に、この容量素子に加わる電圧を低電圧で一定に保つように制御することとする。 In order to achieve the above-described object, the present invention maintains a constant voltage at a low voltage when a low-voltage transistor (thin film gate transistor) is used as a capacitive element in a low-pass filtering circuit. Control.
具体的に、請求項1記載の発明の低域ろ波回路は、第1の容量素子を有する第1の素子ブロックと、抵抗素子及び前記抵抗素子に直列に接続された可変電圧源を有し、一端が第1の素子ブロックと接続され、他端が基準電位に接続された第2の素子ブロックと、前記第2の素子ブロックに並列に接続された第2の容量素子を有する第3の素子ブロックと、前記第1の素子ブロックにおいて前記第2の素子ブロックが接続されていない端子に接続され、第1の電流を受ける第1の入力端と、前記第1〜第3の素子ブロックの接続箇所に接続され、前記第1の電流の同方向所定倍に相当する第2の電流を受ける第2の入力端と、前記第1の素子ブロックの第1の入力端に生じた電圧を出力する出力端と、前記可変電圧源の電圧を制御する電圧制御端子とを有することを特徴とする。 Specifically, the low-pass filtering circuit according to the first aspect of the present invention includes a first element block having a first capacitive element, a resistance element, and a variable voltage source connected in series to the resistance element. , A second element block having one end connected to the first element block and the other end connected to a reference potential; and a second capacitor element connected in parallel to the second element block. An element block; a first input terminal that receives a first current connected to a terminal of the first element block to which the second element block is not connected; and the first to third element blocks. A voltage generated at a second input terminal connected to a connection location and receiving a second current corresponding to a predetermined multiple of the first current in the same direction and a first input terminal of the first element block is output. And voltage control for controlling the voltage of the variable voltage source And having a child.
請求項2記載の発明は、前記請求項1記載の低域ろ波回路において、前記可変電圧源は、前記電圧制御端子により制御される可変電流源と、前記可変電流源に直列に接続された抵抗素子とにより構成され、前記可変電流源からの電流により前記抵抗素子に生じる電圧を出力とすることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the low-pass filtering circuit according to the first aspect, the variable voltage source is connected in series with the variable current source controlled by the voltage control terminal and the variable current source. And a voltage generated in the resistance element due to a current from the variable current source is used as an output.
請求項3記載の発明は、前記請求項2記載の低域ろ波回路において、前記可変電流源は、前記電圧制御端子をデジタル制御信号入力端子とした電流出力型デジタルアナログ変換回路で構成されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the low-pass filtering circuit according to the second aspect, the variable current source includes a current output type digital-analog conversion circuit in which the voltage control terminal is a digital control signal input terminal. It is characterized by that.
請求項4記載の発明は、前記請求項2記載の低域ろ波回路において、前記可変電流源は、ゲート電極が前記電圧制御端子に、ソース電極が電源端子に、ドレイン電極が前記抵抗素子に各々接続されるPチャンネルトランジスタで構成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the low-pass filtering circuit according to the second aspect, the variable current source includes a gate electrode as the voltage control terminal, a source electrode as the power supply terminal, and a drain electrode as the resistance element. It is characterized by comprising P-channel transistors connected to each other.
請求項5記載の発明は、前記請求項1〜3の何れか1項に記載の低域ろ波回路において、前記出力端の出力電圧と前記可変電圧源の出力電圧とを比較する電圧比較器と、前記電圧比較器の比較結果に基づいて前記可変電圧源の電圧を制御する電圧制御回路とを有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the low-pass filter circuit according to any one of the first to third aspects, a voltage comparator that compares the output voltage of the output terminal with the output voltage of the variable voltage source. And a voltage control circuit for controlling the voltage of the variable voltage source based on the comparison result of the voltage comparator.
請求項6記載の発明は、前記請求項4記載の低域ろ波回路において、負極側の入力端子が低域ろ波回路の前記出力端に、正極側の入力端子が前記可変電圧源の電圧出力点に、出力端子が前記電圧制御端子に各々接続された演算増幅器を有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the low-pass filtering circuit according to the fourth aspect, the negative input terminal is at the output terminal of the low-pass filtering circuit, and the positive input terminal is the voltage of the variable voltage source. The output point includes operational amplifiers each having an output terminal connected to the voltage control terminal.
請求項7記載の発明は、前記請求項1〜6の何れか1項に記載の低域ろ波回路において、前記第2の素子ブロックを構成する抵抗素子の一部又は全ては、前記可変電圧源を構成する抵抗素子を兼用することを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the low-pass filter circuit according to any one of the first to sixth aspects, wherein a part or all of the resistance elements constituting the second element block are the variable voltage. It is also used as a resistance element constituting the source.
以上により、請求項1〜7記載の発明では、低域ろ波回路の出力電圧に応じて第2の素子ブロックを構成する可変電圧源の電圧を制御することにより、第1の容量素子に加わる電圧を一定に保つことができるので、容量素子としてMOS容量を使用した場合の電圧依存性による容量値ばらつきが最小化される。また、第1の容量素子に加わる電圧をほぼゼロとすることができるので、MOS容量に低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用した場合のゲートリーク電流を極小化できる。 As described above, according to the first to seventh aspects of the present invention, the voltage of the variable voltage source constituting the second element block is controlled in accordance with the output voltage of the low-pass filter circuit, whereby the first capacitor element is added. Since the voltage can be kept constant, variation in capacitance value due to voltage dependency when a MOS capacitor is used as the capacitor is minimized. Further, since the voltage applied to the first capacitor element can be made substantially zero, the gate leakage current when a low voltage transistor (thin film gate transistor) is used for the MOS capacitor can be minimized.
以上説明したように、請求項1〜7記載の発明によれば、低域ろ波回路において、容量素子としてMOS容量を使用した場合の電圧依存性による容量値ばらつきを最小化して、PLL応答特性のばらつきを抑制する効果が得られると共に、MOS容量に低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用した場合のゲートリーク電流を極小化して、その影響によるジッタ特性劣化を防ぐ効果が得られる。 As described above, according to the first to seventh aspects of the present invention, in the low-pass filter circuit, the variation in the capacitance value due to the voltage dependency when the MOS capacitor is used as the capacitive element is minimized, and the PLL response characteristic is obtained. In addition, the gate leakage current in the case where a low voltage transistor (thin film gate transistor) is used for the MOS capacitor is minimized, and the jitter characteristic deterioration due to the influence is prevented.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るPLLの構成を示す。本実施形態に係るPLLは、位相比較器10と、チャージポンプ回路20Aと、ループフィルタ30Aと、出力クロック生成手段としての電圧制御発振器40と、分周器50とを備えたPLLである。このうち、位相比較器10、電圧制御発振器40及び分周器50については、既に説明した通りである。以下、チャージポンプ回路20A及びループフィルタ30Aについて詳細に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a PLL according to the first embodiment of the present invention. The PLL according to the present embodiment is a PLL including a
チャージポンプ回路20Aは、電流αIp及び(1−α)Ipをそれぞれ供給する充電用の電流源21、23と、放電用の電流源22、24とを備えている。そして、位相比較器10から信号UPが与えられると、制御スイッチSW1及びSW3が導通し、電流αIp及び(1−α)Ipが吐き出される。一方、信号DOWNが与えられると、制御スイッチSW2及びSW4が導通し、電流αIp及び(1−α)Ipが吸い込まれる。すなわち、チャージポンプ回路20Aからは、電流Ipをα:(1−α)に内分したものに相当する2系統の電流が出入される。
The charge pump circuit 20A includes charging
また、ループフィルタ30Aは、前記チャージポンプ回路20Aから出入される電流αIp及び(1−α)Ipをそれぞれ第1の入力端IN1及び第2の入力端IN2に入力する。このループフィルタ30Aにおいて、第1の入力端IN1と第2の入力端IN2との間には、第1の素子ブロックとしての容量素子31が設けられている。また、第2の入力端IN2と基準電位(接地電位)との間には、第2の素子ブロックとしての、直列接続された抵抗素子32及び可変電圧源35と、これに並列に接続された第3の素子ブロックとしての容量素子33とが設けられている。そして、ループフィルタ30Aは、入力端IN1に生じた電圧、すなわち、容量素子31の一端に生じた電圧を出力端Voutから出力する。以下、出力端Voutの出力電圧も便宜上符号Voutを使用する。
The
前記ループフィルタ30Aにおいて、第1の入力端IN1に与えられた電流αIpは、容量素子31、及び並列接続された抵抗素子32及び容量素子33を流れる。また、第2の入力端IN2には、前記第1の入力端IN1に与えられた電流αIpと同じ向きに電流(1−α)Ipが与えられ、並列接続された抵抗素子32及び容量素子33を流れる。従って、容量素子31には並列接続された抵抗素子32及び容量素子33を流れる電流の一部しか流れないため、その静電容量を相対的に小さくすることができる。そして、容量素子31を小型化した場合の容量素子31及び抵抗素子32間に生じる電圧は、入力端IN2を設けず且つ容量素子31も小型化しない場合において、入力端IN1に電流Ipを与えたときに生じる電圧と何ら変わることがない。
In the
ここで、一般的な受動フィルタから本実施形態に係るループフィルタ30Aへの変換方法について、図2を参照しながら説明する。図2(a)に示した受動フィルタは、図8(a)に示した受動フィルタに他ならない。この受動フィルタにおいて、容量素子31の容量値をCx、抵抗素子32の抵抗値をRx、及び容量素子33の容量値をC3xとするとき、次の変換式(1)〜(3)
図1に戻り、本実施形態に係るループフィルタ30Aでは、抵抗素子32に直列に、可変電圧源35が接続されている。ここで、可変電圧源35の電圧は、PLLのロック状態におけるループフィルタ30Aの出力電圧Voutに応じて、電圧制御端子36より制御し、容量素子31の両端に印加される電圧を一定に保つようにする。これにより、容量素子31に加わる電圧を一定に保てるので、容量素子としてMOS容量を使用した場合の電圧依存性がなくなり、PLL応答特性のばらつきを抑制することができる。また、可変電圧源35の電圧をループフィルタ30Aの出力電圧Voutと等しくすることにより、第1の容量素子31に加わる電圧をほぼゼロとすることができるので、MOS容量に低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用した場合のゲートリーク電流を極小化でき、その影響によるジッタ特性劣化を防ぐことができる。尚、電圧制御端子36の制御方法としては、PLLのロック状態における出力電圧Voutを事前にシミュレーション又は評価などにより取得し、外部から制御する方法が最も簡単である。
Returning to FIG. 1, in the
ここで、図1における可変電圧源35の具体的な回路構成を図3に示す。同図において、可変電圧源35は、電圧制御端子36により制御される可変電流源37と、この可変電流源37に直列接続された抵抗素子38とにより構成され、可変電流源37から抵抗素子38に電流が供給されることにより、抵抗素子38の一端に生じる電圧を出力電圧としている。
A specific circuit configuration of the
このような構成にすることにより、可変電圧源35の内部抵抗値、すなわち、抵抗素子38の抵抗値Rvを図2(c)に示した低域ろ波回路を構成する抵抗素子32の抵抗値Rの一部又は全部として兼用して利用することが可能である。従って、抵抗素子38の抵抗値Rvと図3に示した抵抗素子32の抵抗値Rrとの合成抵抗を、図2(c)に示した抵抗素子32の抵抗値Rにする必要があるが、例えば、抵抗素子38の抵抗値Rvを抵抗値Rとすることにより、抵抗素子32を省略することが可能となる。
With such a configuration, the internal resistance value of the
ここで、図4(a)及び(b)は、図3における可変電流源37の構成例を示している。図4(a)は、電圧制御端子36をデジタル制御信号入力端子として、前記可変電流源37を、そのデジタル制御信号入力端子36からのデジタル制御信号により出力電流が制御される電流出力型デジタルアナログ変換回路で構成した例を示している。同図(b)は、可変電流源37を、ゲート電極を電流制御端子36に、ソース電極を電源端子に、ドレイン電極を抵抗素子38の一端である可変電流源37の電流出力端子に各々接続したPチャンネルトランジスタで構成した例を示している。
4A and 4B show a configuration example of the variable
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態における低域ろ波回路について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a low-pass filter circuit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図5は、本発明の第2の実施形態における低域ろ波回路(ループフィルタ)の構成を示す。図5において、前記第1の実施形態と同様の構成を有するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 5 shows a configuration of a low-pass filtering circuit (loop filter) in the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, those having the same configuration as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図5において、第1の実施形態と相違する点は、ループフィルタ30Aにおいて、ループフィルタ30Aの出力電圧Voutと可変電圧源35の出力電圧とを比較する電圧比較器60と、前記電圧比較器60の比較結果に基づいて可変電圧源35の出力電圧を制御する電圧制御回路61とが設けられている点である。
In FIG. 5, the difference from the first embodiment is that in the
ここで、電圧制御回路61は、電圧比較器60からループフィルタ30Aの出力電圧Voutの方が高い比較結果を受ければ、可変電圧源35の出力電圧を上げるように電圧制御端子36を制御し、電圧比較器60からループフィルタ30Aの出力電圧Voutの方が低い比較結果を受ければ、可変電圧源35の出力電圧を下げるように電圧制御端子36を制御する。尚、ループフィルタ30Aの出力電圧Voutの変化に対する可変電圧源35の出力電圧の応答は、PLLの特性に影響しないようにPLLの応答特性に対して十分遅くなるように設計する。
Here, the
以上のような構成により、可変電圧源35の出力電圧は、ループフィルタ30Aの出力電圧Voutとほぼ等しい値となり、容量素子31に印加される電圧はほぼゼロの一定値に保たれることとなる。すなわち、容量素子31としてMOS容量を使用した場合、この容量素子31の両端に印加される電圧が一定であるので、容量値の電圧依存がなくなり、PLL応答特性のばらつきが抑制される。また、MOS容量31に低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用した場合、印加される電圧をほぼゼロ値にできるので、ゲートリーク電流を極小化でき、ゲートリーク電流の影響によるジッタ特性劣化を防ぐことができる。
With the configuration as described above, the output voltage of the
また、本実施形態では、前記第1の実施形態で説明した電圧制御端子36の制御方法のように、PLLのロック状態における出力電圧Voutを事前にシミュレーション又は評価などにより取得し、外部から制御する必要がなくなる。
Further, in the present embodiment, like the method for controlling the
(第3の実施形態)
続いて、本発明の第3の実施形態について図6を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図6において、第1の実施形態の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。 In FIG. 6, those having the same configuration as that of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図6において、第1の実施形態と相違する点は、図4(b)に示す可変電流源37をPチャンネルトランジスタとした構成において、負極側の入力端子をループフィルタの出力端Voutに、正極側の入力端子を可変電圧源35の抵抗素子38の一端である電圧出力点に、出力端子を電圧制御端子36に接続した演算増幅器62が追加されている点である。
6 differs from the first embodiment in that the variable
ここで、演算増幅器62は、可変電流源37を構成するPチャンネルトランジスタのゲート電極を制御することにより、負極側の電圧であるループフィルタ30Aの出力電圧Voutと正極側の電圧である可変電圧源35の電圧とが等しくなるように動作する。尚、前記第2の実施形態と同様に、ループフィルタ30Aの出力電圧Voutの変化に対する可変電圧源35の出力電圧の応答特性は、PLLの特性に影響しないように、PLLの応答特性に対して十分遅くなるように設計する。
Here, the
以上により、容量素子31に印加される電圧はほぼゼロの一定値に保たれることとなり、容量素子31としてMOS容量を使用した場合の電圧依存はなくなり、PLL応答特性のばらつきが抑制される。また、MOS容量31に低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用した場合に、印加される電圧をほぼゼロ値にできるので、ゲートリーク電流を極小化でき、ゲートリーク電流の影響によるジッタ特性劣化を防ぐことができる。
As a result, the voltage applied to the
また、本実施形態では、前記第1の実施形態で説明した電圧制御端子36の制御方法のように、PLLのロック状態における出力電圧Voutを事前にシミュレーション又は評価などにより取得し、外部から制御する必要がなくなる。
Further, in the present embodiment, like the method for controlling the
以上説明したように、本発明の低域ろ波回路は、容量素子にMOS容量を適用した場合に生じる容量値の電圧依存によるPLLの応答特性のばらつき抑制効果を持ち、また、単位面積密度の高い低電圧トランジスタ(薄膜ゲートトランジスタ)を使用した際に生じるゲートリーク電流によるジッタ特性劣化を低減する効果を有するので、半導体集積回路に搭載されるPLL回路の低域ろ波回路として有用である。 As described above, the low-pass filtering circuit of the present invention has an effect of suppressing variation in the response characteristics of the PLL due to voltage dependence of the capacitance value that occurs when a MOS capacitor is applied to the capacitive element. Since it has an effect of reducing deterioration of jitter characteristics due to gate leakage current generated when a high low voltage transistor (thin film gate transistor) is used, it is useful as a low-pass filter circuit of a PLL circuit mounted on a semiconductor integrated circuit.
10 PLL(位相比較器)
20、20A チャージポンプ回路
30、30A ループフィルタ(低域ろ波回路)
31 容量素子(第1の容量素子、第1の素子ブロック)
32 抵抗素子(第2の素子ブロックの構成要素)
33 容量素子(第2の容量素子、第3の素子ブロック)
35 可変電圧源
36 電圧制御端子
37 可変電流源
38 抵抗素子(可変電圧源の構成要素、可変電圧源の内部抵抗)
60 電圧比較器
61 電圧制御回路
62 演算増幅回路
IN1 第1の入力端子
IN2 第2の入力端子
10 PLL (phase comparator)
20, 20A
31 capacitive element (first capacitive element, first element block)
32 resistance element (component of second element block)
33 capacitive element (second capacitive element, third element block)
35
60
Claims (7)
抵抗素子及び前記抵抗素子に直列に接続された可変電圧源を有し、一端が第1の素子ブロックと接続され、他端が基準電位に接続された第2の素子ブロックと、
前記第2の素子ブロックに並列に接続された第2の容量素子を有する第3の素子ブロックと、
前記第1の素子ブロックにおいて前記第2の素子ブロックが接続されていない端子に接続され、第1の電流を受ける第1の入力端と、
前記第1〜第3の素子ブロックの接続箇所に接続され、前記第1の電流の同方向所定倍に相当する第2の電流を受ける第2の入力端と、
前記第1の素子ブロックの第1の入力端に生じた電圧を出力する出力端と、
前記可変電圧源の電圧を制御する電圧制御端子とを有する
ことを特徴とする低域ろ波回路。 A first element block having a first capacitive element;
A second element block having a resistance element and a variable voltage source connected in series to the resistance element, one end connected to the first element block and the other end connected to a reference potential;
A third element block having a second capacitive element connected in parallel to the second element block;
A first input terminal connected to a terminal to which the second element block is not connected in the first element block and receiving a first current;
A second input terminal connected to a connection location of the first to third element blocks and receiving a second current corresponding to a predetermined multiple of the first current in the same direction;
An output terminal for outputting a voltage generated at a first input terminal of the first element block;
And a voltage control terminal for controlling the voltage of the variable voltage source.
前記可変電圧源は、
前記電圧制御端子により制御される可変電流源と、
前記可変電流源に直列に接続された抵抗素子とにより構成され、
前記可変電流源からの電流により前記抵抗素子に生じる電圧を出力とする
ことを特徴とする低域ろ波回路。 In the low-pass filtering circuit according to claim 1,
The variable voltage source is:
A variable current source controlled by the voltage control terminal;
A resistance element connected in series to the variable current source,
A low-pass filtering circuit characterized in that a voltage generated in the resistance element due to a current from the variable current source is output.
前記可変電流源は、
前記電圧制御端子をデジタル制御信号入力端子とした電流出力型デジタルアナログ変換回路で構成される
ことを特徴とする低域ろ波回路。 In the low-pass filtering circuit according to claim 2,
The variable current source is:
A low-pass filtering circuit comprising a current output type digital-analog conversion circuit having the voltage control terminal as a digital control signal input terminal.
前記可変電流源は、
ゲート電極が前記電圧制御端子に、ソース電極が電源端子に、ドレイン電極が前記抵抗素子に各々接続されるPチャンネルトランジスタで構成されている
ことを特徴とする低域ろ波回路。 In the low-pass filtering circuit according to claim 2,
The variable current source is:
A low-pass filtering circuit comprising a P-channel transistor in which a gate electrode is connected to the voltage control terminal, a source electrode is connected to a power supply terminal, and a drain electrode is connected to the resistance element.
前記出力端の出力電圧と前記可変電圧源の出力電圧とを比較する電圧比較器と、
前記電圧比較器の比較結果に基づいて前記可変電圧源の電圧を制御する電圧制御回路とを有する
ことを特徴とする低域ろ波回路。 In the low-pass filter circuit according to any one of claims 1 to 3,
A voltage comparator for comparing the output voltage of the output terminal and the output voltage of the variable voltage source;
And a voltage control circuit that controls a voltage of the variable voltage source based on a comparison result of the voltage comparator.
負極側の入力端子が低域ろ波回路の前記出力端に、正極側の入力端子が前記可変電圧源の電圧出力点に、出力端子が前記電圧制御端子に各々接続された演算増幅器を有する
ことを特徴とする低域ろ波回路。 In the low-pass filtering circuit according to claim 4,
An operational amplifier having a negative input terminal connected to the output terminal of the low-pass filtering circuit, a positive input terminal connected to the voltage output point of the variable voltage source, and an output terminal connected to the voltage control terminal; Low-pass filter circuit characterized by
前記第2の素子ブロックを構成する抵抗素子の一部又は全ては、前記可変電圧源を構成する抵抗素子を兼用する
ことを特徴とする低域ろ波回路。 In the low-pass filter circuit according to any one of claims 1 to 6,
A part of or all of the resistance elements that constitute the second element block also serve as the resistance elements that constitute the variable voltage source.
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