JP2010273386A - Voltage controlled oscillator - Google Patents

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Masaru Hasegawa
賢 長谷川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage controlled oscillator which can suppress variation in oscillation frequency. <P>SOLUTION: The voltage controlled oscillator includes N (N is an integer of ≥2) pieces of inverted differential amplifiers (9) connected in series. Each of the N pieces of inverted differential amplifiers (9) operates in accordance with the constant voltage (V<SB>cn1</SB>) and the control voltage (V<SB>cnt</SB>) of predetermined voltage values. The operating current of each of the N pieces of inverted differential amplifiers (9) is directly determined from a current value obtained by adding a current corresponding to the constant voltage (V<SB>cn1</SB>) to a current corresponding to the control voltage (V<SB>cnt</SB>). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電圧制御発振器に関し、特に発振周波数のばらつきを抑えることができる電圧制御発振器に関する。   The present invention relates to a voltage controlled oscillator, and more particularly to a voltage controlled oscillator that can suppress variation in oscillation frequency.

一般的な電圧制御発振器(VCO)は、外部から供給される電圧に応じた周波数で発振する出力信号を生成するものであり、例えば、情報処理、通信といった種々の分野で使用される。従来の電圧制御発振器(VCO)について図12を参照しながら説明する。図12は、従来の電圧制御発振器(VCO)の構成を示す回路図である。   A general voltage controlled oscillator (VCO) generates an output signal that oscillates at a frequency corresponding to a voltage supplied from the outside, and is used in various fields such as information processing and communication. A conventional voltage controlled oscillator (VCO) will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional voltage controlled oscillator (VCO).

図12に示されるように、従来の電圧制御発振器(VCO)105は、バイアスジェネレータ(BG)108、リングオシレータ(RO)109、レベルコンバータ(L−C)107を備えている。   As shown in FIG. 12, the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 includes a bias generator (BG) 108, a ring oscillator (RO) 109, and a level converter (LC) 107.

バイアスジェネレータ(BG)108には、外部からの所定の電圧値の定電圧Vcn1と電圧Vcntとが供給/入力される。また、バイアスジェネレータ(BG)108及びリングオシレータ(RO)109には外部から電源電圧が供給/入力される。バイアスジェネレータ(BG)108の出力は、リングオシレータ(RO)109に供給/入力される。 A constant voltage V cn1 and a voltage V cnt having predetermined voltage values are supplied / input to the bias generator (BG) 108 from the outside. Further, a power supply voltage is supplied / input from the outside to the bias generator (BG) 108 and the ring oscillator (RO) 109. The output of the bias generator (BG) 108 is supplied / input to the ring oscillator (RO) 109.

リングオシレータ(RO)109は、N個の反転差動増幅器を備えている。ここで、Nは2以上の整数である。N個の反転差動増幅器の各々は、バイアスジェネレータ(BG)108に供給される定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流によって動作する。N個の反転差動増幅器の各々の動作電流は、バイアスジェネレータ(BG)108により定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流で間接的に定まる。バイアスジェネレータ(BG)108は、リングオシレータ(RO)109の動作電流を補償するものである。補償とは、リングオシレータ(RO)109のスイッチとして働くトランジスタがON/OFFしているとき、素早く電流を流し、発振波形の立ち上がり、立下りを高速に動作させ(急峻にして)、高速に発振を促すことをいう。この補償により、高周波数特性を改善すること、即ち、追従性をよくすることができる。 The ring oscillator (RO) 109 includes N inverting differential amplifiers. Here, N is an integer of 2 or more. Each of the N inverting differential amplifiers adds a current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1 supplied to the bias generator (BG) 108 and a current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt . Operates with current. Each of the operating current of the N inverting differential amplifier includes a current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1 by a bias generator (BG) 108, the sum of the current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt Indirectly determined by current. The bias generator (BG) 108 compensates for the operating current of the ring oscillator (RO) 109. Compensation means that when a transistor acting as a switch of the ring oscillator (RO) 109 is ON / OFF, a current is passed quickly, and the rising and falling of the oscillation waveform are operated at high speed (to make it steep) and oscillate at high speed. To encourage This compensation can improve the high frequency characteristics, that is, improve the followability.

また、リングオシレータ(RO)109は、定電圧Vcn1によってオフセット周波数を与え、電圧Vcntに比例して定まる発振周波数を制御して所望の発振周波数を決定する。所望の発振周波数は、バイアスジェネレータ(BG)108に供給される定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流で間接的に定まる。リングオシレータ(RO)109は、決定された所望の発振周波数に対応する電圧の振幅のうち最大ピークを表す最大電圧VOUT1及び最小ピークを表す最小電圧VOUT2の一方を第1出力端子OUT1を介してレベルコンバータ(L−C)107に供給し、最大電圧VOUT1及び最小電圧VOUT2の他方を第2出力端子OUT2を介してレベルコンバータ(L−C)107に供給する。 The ring oscillator (RO) 109 gives an offset frequency by the constant voltage V cn1 and controls the oscillation frequency determined in proportion to the voltage V cnt to determine a desired oscillation frequency. The desired oscillation frequency is indirectly obtained by adding a current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1 supplied to the bias generator (BG) 108 and a current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt. Determined. The ring oscillator (RO) 109 receives one of the maximum voltage V OUT1 representing the maximum peak and the minimum voltage V OUT2 representing the minimum peak among the amplitude of the voltage corresponding to the determined desired oscillation frequency via the first output terminal OUT1. Is supplied to the level converter (LC) 107, and the other of the maximum voltage V OUT1 and the minimum voltage V OUT2 is supplied to the level converter (LC) 107 via the second output terminal OUT2.

レベルコンバータ(L−C)107は、最小電圧VOUT2と最大電圧VOUT1との間の振幅をCMOSレベル(例えば、0(V)〜電源電圧にするようにするなど)まで増加させて出力信号FVCOを生成する。レベルコンバータ(L−C)107で生成された出力信号FVCOは、電圧制御発振器(VCO)105の出力信号として外部に送出される。 The level converter (LC) 107 increases the amplitude between the minimum voltage V OUT2 and the maximum voltage V OUT1 to a CMOS level (for example, from 0 (V) to a power supply voltage), and outputs an output signal. Create an F VCO . The output signal F VCO generated by the level converter (LC) 107 is sent to the outside as an output signal of the voltage controlled oscillator (VCO) 105.

ここで、電圧制御発振器(VCO)105により生成される出力信号FVCOに対応する発振周波数ついて説明する。図14は、出力信号FVCOと電圧Vcntの関係を示す図である。 Here, the oscillation frequency corresponding to the output signal F VCO generated by the voltage controlled oscillator (VCO) 105 will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the output signal F VCO and the voltage V cnt .

図14に示されるように、通常、電圧制御発振器(VCO)で生成される出力信号FVCOと電圧Vcntの関係(周波数特性)を示す符号X1は、電圧制御発振器(VCO)105に含まれる電圧Vcntを入力する後述のトランジスタのスレッショルド電圧Va101より大きくなると、出力信号FVCOの発振周波数が0(Hz)より大きくなるような線形性を表している。電圧制御発振器(VCO)105は、スレッショルド電圧Va101から電圧制御発振器(VCO)105を動作させる外部からの電源電圧VDDまでの範囲の電圧Vcntに比例して定まる発振周波数を制御して所望の発振周波数Fb101を決定する。このとき、出力信号FVCOに対応する所望の発振周波数Fb101を得るための電圧はVb101とする(Va101<Vb101<VDD)。 As shown in FIG. 14, reference numeral X <b> 1 indicating the relationship (frequency characteristic) between the output signal F VCO and the voltage V cnt that is normally generated by the voltage controlled oscillator (VCO) is included in the voltage controlled oscillator (VCO) 105. When the voltage V cnt becomes larger than a threshold voltage V a101 of a transistor to be described later, the linearity is such that the oscillation frequency of the output signal F VCO becomes larger than 0 (Hz). The voltage controlled oscillator (VCO) 105 controls the oscillation frequency determined in proportion to the voltage V cnt in the range from the threshold voltage V a101 to the external power supply voltage V DD that operates the voltage controlled oscillator (VCO) 105. Is determined. At this time, a voltage for obtaining a desired oscillation frequency F b101 corresponding to the output signal F VCO is V b101 (V a101 <V b101 <V DD ).

しかし、電圧Vb101が外部からのノイズ成分の干渉を受けて変動する場合、符号X1が示す周波数特性の傾きが急峻であるため、所望の発振周波数Fb101は周波数特性の傾きに応じて変動が大きくなる(ジッタが増大する)。 However, when the voltage V b101 fluctuates due to external noise component interference, the slope of the frequency characteristic indicated by the symbol X1 is steep, so that the desired oscillation frequency F b101 varies depending on the slope of the frequency characteristic. Increased (jitter increases).

この発振周波数Fb101の大きな変動を抑えるため、電圧制御発振器(VCO)105は、バイアスジェネレータ(BG)108が定電圧Vcn1分の電流を加算してオフセット周波数をもたせていることにより、周波数が0(Hz)より大きく、かつ、所望の周波数Fb101より小さい周波数Fa101を基準周波数(自走発振周波数)とすることで符号X1が示す周波数特性の傾きを緩くした符号Y101が示す周波数特性を生成することができる。 In order to suppress the large fluctuation of the oscillation frequency Fb101 , the voltage controlled oscillator (VCO) 105 has an offset frequency by adding a current corresponding to the constant voltage Vcn1 by the bias generator (BG) 108. The frequency characteristic indicated by the reference sign Y101, which has a frequency characteristic indicated by the reference sign X1 that has a gentle slope, by making the frequency F a101 greater than 0 (Hz) and smaller than the desired frequency F b101 a reference frequency (self-running oscillation frequency). Can be generated.

次に、前述したNが2以上の偶数のときにおける、従来の電圧制御発振器(VCO)105のバイアスジェネレータ(BG)108及びリングオシレータ(RO)109の構成について図12を参照しながら詳細に説明する。   Next, the configuration of the bias generator (BG) 108 and the ring oscillator (RO) 109 of the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 when N is an even number equal to or greater than 2 will be described in detail with reference to FIG. To do.

図12に示されるように、バイアスジェネレータ(BG)108は、加算回路108a、ミラー回路108bを備えている。加算回路108aは、PチャネルMOSトランジスタ111、NチャネルMOSトランジスタ112、113を有している。ミラー回路108bは、PチャネルMOSトランジスタ114、NチャネルMOSトランジスタ115を有している。以下、PチャネルMOSトランジスタをPMOSトランジスタと称し、NチャネルMOSトランジスタをNMOSトランジスタと称す。また、ミラー回路又は電流ミラー回路とは、例えば、第1トランジスタに接続された第2トランジスタに、第1トランジスタに流れた電流と同じ電流又は比例した(1/2倍、2倍など)電流を鏡(ミラー)のように流すものであり、第1トランジスタに流れる電流が上がれば第2トランジスタに流れる電流も比例して上がる。第1トランジスタに流れた電流と同じ電流又は比例した電流をミラー電流という。   As shown in FIG. 12, the bias generator (BG) 108 includes an adder circuit 108a and a mirror circuit 108b. The adder circuit 108a has a P-channel MOS transistor 111 and N-channel MOS transistors 112 and 113. The mirror circuit 108b has a P-channel MOS transistor 114 and an N-channel MOS transistor 115. Hereinafter, the P channel MOS transistor is referred to as a PMOS transistor, and the N channel MOS transistor is referred to as an NMOS transistor. In addition, the mirror circuit or the current mirror circuit means that, for example, the second transistor connected to the first transistor is supplied with the same current as or proportional to the current flowing through the first transistor (1/2 times, 2 times, etc.). When the current flowing through the first transistor increases, the current flowing through the second transistor also increases proportionally. The same current as or proportional to the current flowing through the first transistor is called a mirror current.

まず、加算回路108aの構成について説明する。   First, the configuration of the adder circuit 108a will be described.

PMOSトランジスタ111のソース電極には、高位側電源が接続され、電源電圧VDDが入力/供給される。PMOSトランジスタ111のドレイン電極は、NMOSトランジスタ112、113のドレイン電極に接続されている。NMOSトランジスタ112のゲート電極には、外部から定電圧Vcn1が入力/供給される。また、NMOSトランジスタ112のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。NMOSトランジスタ113のゲート電極には、外部から電圧Vcntが入力/供給される。また、NMOSトランジスタ113のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。 A high-order power supply is connected to the source electrode of the PMOS transistor 111, and the power supply voltage V DD is input / supplied. The drain electrode of the PMOS transistor 111 is connected to the drain electrodes of the NMOS transistors 112 and 113. A constant voltage Vcn1 is input / supplied to the gate electrode of the NMOS transistor 112 from the outside. The source electrode of the NMOS transistor 112 is connected to the lower power supply and is usually grounded. A voltage V cnt is input / supplied to the gate electrode of the NMOS transistor 113 from the outside. The source electrode of the NMOS transistor 113 is connected to the lower power supply and is usually grounded.

次に、ミラー回路108bの構成について説明する。   Next, the configuration of the mirror circuit 108b will be described.

PMOSトランジスタ114のソース電極には、高位側電源が接続され、電源電圧VDDが入力/供給される。PMOSトランジスタ114のゲート電極は、PMOSトランジスタ111のドレイン電極に接続されている。NMOSトランジスタ115のドレイン電極は、PMOSトランジスタ114のドレイン電極に接続されている。また、NMOSトランジスタ115のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。 A high-side power supply is connected to the source electrode of the PMOS transistor 114, and the power supply voltage V DD is input / supplied. The gate electrode of the PMOS transistor 114 is connected to the drain electrode of the PMOS transistor 111. The drain electrode of the NMOS transistor 115 is connected to the drain electrode of the PMOS transistor 114. The source electrode of the NMOS transistor 115 is connected to the lower power supply and is normally grounded.

次に、リングオシレータ(RO)109の構成について説明する。   Next, the configuration of the ring oscillator (RO) 109 will be described.

図12に示されるように、リングオシレータ(RO)109は、第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dを備えている。第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々は、PMOSトランジスタ121、122、123、124、NMOSトランジスタ125、126、129を有している。   As shown in FIG. 12, the ring oscillator (RO) 109 includes a first inverting differential amplifier 109a, a second inverting differential amplifier 109b, a third inverting differential amplifier 109c, and a fourth inverting differential amplifier 109d. Yes. Each of the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting differential amplifier 109d includes PMOS transistors 121, 122, 123, and 124, and NMOS transistors 125 and 126, respectively. 129.

第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々の構成について説明する。   The configuration of each of the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting differential amplifier 109d will be described.

PMOSトランジスタ121、122、123、124のソース電極には、高位側電源が接続され、電源電圧VDDが入力/供給される。PMOSトランジスタ122、123のゲート電極は、PMOSトランジスタ111のドレイン電極とゲート電極に接続されている。ここで、PMOSトランジスタ111に対して、PMOSトランジスタ122、123は電流ミラー回路となっている。NMOSトランジスタ129のゲート電極は、NMOSトランジスタ115のドレイン電極とゲート電極に接続されている。また、NMOSトランジスタ129のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。ここで、NMOSトランジスタ115に対して、NMOSトランジスタ129は電流ミラー回路となっている。NMOSトランジスタ129のドレイン電極は、NMOSトランジスタ125、126のソース電極に接続されている。NMOSトランジスタ125のドレイン電極は、PMOSトランジスタ121、122のドレイン電極、PMOSトランジスタ121のゲート電極に接続されている。NMOSトランジスタ126のドレイン電極は、PMOSトランジスタ123、124のドレイン電極、PMOSトランジスタ124のゲート電極に接続されている。 The high-side power supply is connected to the source electrodes of the PMOS transistors 121, 122, 123, and 124, and the power supply voltage V DD is input / supplied. The gate electrodes of the PMOS transistors 122 and 123 are connected to the drain electrode and the gate electrode of the PMOS transistor 111. Here, the PMOS transistors 122 and 123 are current mirror circuits with respect to the PMOS transistor 111. The gate electrode of the NMOS transistor 129 is connected to the drain electrode and the gate electrode of the NMOS transistor 115. The source electrode of the NMOS transistor 129 is connected to the lower power supply and is usually grounded. Here, the NMOS transistor 129 is a current mirror circuit with respect to the NMOS transistor 115. The drain electrode of the NMOS transistor 129 is connected to the source electrodes of the NMOS transistors 125 and 126. The drain electrode of the NMOS transistor 125 is connected to the drain electrodes of the PMOS transistors 121 and 122 and the gate electrode of the PMOS transistor 121. The drain electrode of the NMOS transistor 126 is connected to the drain electrodes of the PMOS transistors 123 and 124 and the gate electrode of the PMOS transistor 124.

第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ125のゲート電極は、第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ125のドレイン電極に接続されている。第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ126のゲート電極は、第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ126のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 125 of the second inverting differential amplifier 109b is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 125 of the first inverting differential amplifier 109a. The gate electrode of the NMOS transistor 126 of the second inverting differential amplifier 109b is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 126 of the first inverting differential amplifier 109a.

第3反転差動増幅器109cのNMOSトランジスタ125のゲート電極は、第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ125のドレイン電極に接続されている。第3反転差動増幅器109cのNMOSトランジスタ126のゲート電極は、第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ126のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 125 of the third inverting differential amplifier 109c is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 125 of the second inverting differential amplifier 109b. The gate electrode of the NMOS transistor 126 of the third inverting differential amplifier 109c is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 126 of the second inverting differential amplifier 109b.

第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ125のゲート電極は、第3反転差動増幅器109cのNMOSトランジスタ125のドレイン電極に接続されている。第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ126のゲート電極は、第3反転差動増幅器109cのNMOSトランジスタ126のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 125 of the fourth inverting differential amplifier 109d is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 125 of the third inverting differential amplifier 109c. The gate electrode of the NMOS transistor 126 of the fourth inverting differential amplifier 109d is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 126 of the third inverting differential amplifier 109c.

第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ125のゲート電極は、第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ126のドレイン電極に接続されている。第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ126のゲート電極は、第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ125のドレイン電極に接続されている。また、第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ125のドレイン電極は、第1出力端子OUT1を介してレベルコンバータ(L−C)107に接続されている。第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ126のドレイン電極は、第2出力端子OUT2を介してレベルコンバータ(L−C)107に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 125 of the first inverting differential amplifier 109a is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 126 of the fourth inverting differential amplifier 109d. The gate electrode of the NMOS transistor 126 of the first inverting differential amplifier 109a is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 125 of the fourth inverting differential amplifier 109d. The drain electrode of the NMOS transistor 125 of the fourth inverting differential amplifier 109d is connected to the level converter (LC) 107 via the first output terminal OUT1. The drain electrode of the NMOS transistor 126 of the fourth inverting differential amplifier 109d is connected to the level converter (LC) 107 via the second output terminal OUT2.

次に、前述した電圧制御発振器(VCO)105のバイアスジェネレータ(BG)108及びリングオシレータ(RO)109の動作について図12を参照しながら説明する。ここで、電圧制御発振器(VCO)105に入力される定電圧Vcn1には基準レベル、電圧Vcntには制御レベルがバイアスされている。 Next, operations of the bias generator (BG) 108 and the ring oscillator (RO) 109 of the voltage controlled oscillator (VCO) 105 will be described with reference to FIG. Here, a reference level is biased to the constant voltage V cn1 input to the voltage controlled oscillator (VCO) 105, and a control level is biased to the voltage V cnt .

まず、バイアスジェネレータ(BG)108の加算回路108aの回路動作について説明する。   First, the circuit operation of the addition circuit 108a of the bias generator (BG) 108 will be described.

図12に示されるように、NMOSトランジスタ112は、そのゲートに定電圧Vcn1がバイアスされるため、そのバイアスに応じたドレイン電流ID112を流す。電圧Vcntには、制御レベルがバイアスされるが、今、そのレベルが0(V)とすると、NMOSトランジスタ113はOFFしているため(スレッショルド電圧に達していないため)、そのドレイン電流ID113は0(A)である。したがって、PMOSトランジスタ111のドレイン電流ID111は、ドレイン電流ID112とドレイン電流ID113との和であるが、ドレイン電流ID113が0(A)なので、ドレイン電流ID112分だけが流れる。PMOSトランジスタはそのゲートとドレインが同じノードであるため、飽和領域にあり、ドレイン電流ID111を流すように、そのゲートのレベルは決まる。このレベルはミラー回路108bのPMOSトランジスタ114、リングオシレータ(RO)109における第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々のPMOSトランジスタ122、123のゲートのレベルになっている。PMOSトランジスタ111に対して、ミラー回路108bのPMOSトランジスタ114、リングオシレータ(RO)109における第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々のPMOSトランジスタ122、123は電流ミラー回路を構成しているため、PMOSトランジスタ111のサイズ(PMOSトランジスタ111のしきい値、ゲート長、ゲート酸化膜の厚さ、を含む)と、PMOSトランジスタ114、122、123とのサイズ(各PMOSトランジスタのしきい値、ゲート長、ゲート酸化膜の厚さ、を含む)の比に応じた電流が、PMOSトランジスタ114、122、123のドレイン電流となる。 As shown in FIG. 12, since the constant voltage V cn1 is biased at the gate of the NMOS transistor 112, the drain current ID 112 corresponding to the bias flows. The control level is biased to the voltage V cnt , but if the level is now 0 (V), the NMOS transistor 113 is OFF (because the threshold voltage has not been reached), so the drain current ID 113 is 0 (A). Accordingly, the drain current ID111 of the PMOS transistor 111 is the sum of the drain current ID112 and the drain current ID113, but since the drain current ID113 is 0 (A), only the drain current ID112 flows. Since the gate and the drain of the PMOS transistor are the same node, the PMOS transistor is in the saturation region, and the level of the gate is determined so that the drain current ID111 flows. This level is the same as that of the PMOS transistor 114 of the mirror circuit 108b, the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting differential amplifier 109d in the ring oscillator (RO) 109. The gate level of each of the PMOS transistors 122 and 123 is set. With respect to the PMOS transistor 111, the PMOS transistor 114 of the mirror circuit 108b, the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting difference in the ring oscillator (RO) 109. Since each of the PMOS transistors 122 and 123 of the dynamic amplifier 109d constitutes a current mirror circuit, the size of the PMOS transistor 111 (including the threshold value of the PMOS transistor 111, the gate length, and the thickness of the gate oxide film) , The current corresponding to the ratio of the sizes of the PMOS transistors 114, 122, 123 (including the threshold value of each PMOS transistor, the gate length, the thickness of the gate oxide film) is the drain of the PMOS transistors 114, 122, 123. It becomes current.

次に、バイアスジェネレータ(BG)108のミラー回路108bの回路動作について説明する。   Next, the circuit operation of the mirror circuit 108b of the bias generator (BG) 108 will be described.

NMOSトランジスタ115のドレイン電流ID115は、PMOSトランジスタ111のサイズ(PMOSトランジスタ111のしきい値、ゲート長、ゲート酸化膜の厚さ、を含む)とPMOSトランジスタ114とのサイズ(PMOSトランジスタ114のしきい値、ゲート長、ゲート酸化膜の厚さ、を含む)の比に応じたPMOSトランジスタ114のドレイン電流ID114分だけが流れる。NMOSトランジスタ115はそのゲートとドレインが同じノードであるため、飽和領域にあり、ドレイン電流ID115を流すように、そのゲートのレベルは決まる。このレベルは第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々のNMOSトランジスタ129のゲートのレベルになっている。NMOSトランジスタ115に対して、第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々のNMOSトランジスタ129は電流ミラー回路を構成しているため、NMOSトランジスタ115のサイズ(NMOSトランジスタ115のしきい値、ゲート長、ゲート酸化膜の厚さ、を含む)と、NMOSトランジスタ129とのサイズ(各NMOSトランジスタのしきい値、ゲート長、ゲート酸化膜の厚さ、を含む)の比に応じた電流が、NMOSトランジスタ129のドレイン電流となる。   The drain current ID115 of the NMOS transistor 115 includes the size of the PMOS transistor 111 (including the threshold value, gate length, and thickness of the gate oxide film of the PMOS transistor 111) and the size of the PMOS transistor 114 (the threshold of the PMOS transistor 114). The drain current ID 114 of the PMOS transistor 114 flows in accordance with the ratio of the value, the gate length, and the thickness of the gate oxide film. Since the gate and the drain of the NMOS transistor 115 are the same node, the NMOS transistor 115 is in the saturation region, and the level of the gate is determined so that the drain current ID 115 flows. This level is the level of the gate of the NMOS transistor 129 of each of the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting differential amplifier 109d. For the NMOS transistor 115, the NMOS transistor 129 of each of the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting differential amplifier 109d constitutes a current mirror circuit. Therefore, the size of the NMOS transistor 115 (including the threshold value, gate length, and thickness of the gate oxide film of the NMOS transistor 115) and the size of the NMOS transistor 129 (threshold value, gate of each NMOS transistor) The current corresponding to the ratio of the length and the thickness of the gate oxide film becomes the drain current of the NMOS transistor 129.

制御レベルの電圧Vcntが上がり、そのレベルがNMOSトランジスタ113の閾値以上(NMOSトランジスタ113がONするレベル)になると、NMOSトランジスタ113のドレイン電流ID113が流れる。電圧Vcntが上がれば上がるほどNMOSトランジスタ113のドレイン電流ID113も多く流れるため、結果的にPMOSトランジスタ111のドレイン電流ID111も多くなる。従って、電流ミラー回路を構成しているPMOSトランジスタ122、123のドレイン電流、NMOSトランジスタ129のドレイン電流も多くなる。 When the control level voltage V cnt increases and becomes equal to or higher than the threshold of the NMOS transistor 113 (a level at which the NMOS transistor 113 is turned on), the drain current ID113 of the NMOS transistor 113 flows. As the voltage V cnt increases, the drain current ID113 of the NMOS transistor 113 also increases, and as a result, the drain current ID111 of the PMOS transistor 111 also increases. Therefore, the drain currents of the PMOS transistors 122 and 123 constituting the current mirror circuit and the drain current of the NMOS transistor 129 also increase.

次に、リングオシレータ(RO)109の回路動作について説明する。ここで、第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々の回路動作は同様であるため、第1反転差動増幅器109aを例として説明する。   Next, the circuit operation of the ring oscillator (RO) 109 will be described. Here, since the circuit operation of each of the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting differential amplifier 109d is the same, the first inverting differential amplifier The amplifier 109a will be described as an example.

バイアスジェネレータ(BG)108に入力される定電圧Vcn1に基準レベルがバイアスされており、電圧Vcntが0レベルとすると、第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ129にドレイン電流ID129が流れる。NMOSトランジスタ125、126のソース電極がNMOSトランジスタ129のドレイン電極に共通接続されたところには、NMOSトランジスタ129のドレイン電流ID129が流れることになる。 When the reference level is biased to the constant voltage V cn1 input to the bias generator (BG) 108 and the voltage V cnt is 0 level, the drain current ID 129 flows through the NMOS transistor 129 of the first inverting differential amplifier 109a. When the source electrodes of the NMOS transistors 125 and 126 are commonly connected to the drain electrode of the NMOS transistor 129, the drain current ID129 of the NMOS transistor 129 flows.

スイッチとして動作する差動回路のNMOSトランジスタ125、126は、上記のNMOSトランジスタ129のドレイン電流ID129で動作する。NMOSトランジスタ125、126はその入力される信号(第4反転差動増幅器109dからの出力)に応じたドレイン電流ID125、ID126を流し、能動負荷であるPMOSトランジスタ121、124に供給する。NMOSトランジスタ125がON、NMOSトランジスタ126がOFFした場合、NMOSトランジスタ125には電流が流れ、PMOSトランジスタ121にも電流が流れる。このとき、PMOSトランジスタ121のドレイン−ソース電圧VDS121分の電圧降下が起こり、NMOSトランジスタ125の出力(第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ125への入力)はLOWレベルになる。NMOSトランジスタ126はOFFしているので、NMOSトランジスタ126aの出力(第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ126への入力)はHIGHレベルになる。   The NMOS transistors 125 and 126 of the differential circuit operating as switches operate with the drain current ID129 of the NMOS transistor 129 described above. The NMOS transistors 125 and 126 pass drain currents ID125 and ID126 corresponding to the input signals (outputs from the fourth inverting differential amplifier 109d) and supply them to the PMOS transistors 121 and 124 which are active loads. When the NMOS transistor 125 is turned on and the NMOS transistor 126 is turned off, a current flows through the NMOS transistor 125 and a current also flows through the PMOS transistor 121. At this time, a voltage drop corresponding to the drain-source voltage VDS121 of the PMOS transistor 121 occurs, and the output of the NMOS transistor 125 (the input to the NMOS transistor 125 of the second inverting differential amplifier 109b) becomes the LOW level. Since the NMOS transistor 126 is OFF, the output of the NMOS transistor 126a (the input to the NMOS transistor 126 of the second inverting differential amplifier 109b) becomes HIGH level.

能動負荷のPMOSトランジスタとして並列に接続されたPMOSトランジスタ122、123は、バイアスジェネレータ(BG)108とミラー構成をしており、そのミラー電流を流すことにより、NMOSトランジスタ125、126がON/OFFしているとき、素早く電流を流す効果がある。出力の立ち上がり、立ち下りを高速に動作させ、高速に発振を促すことができる。   The PMOS transistors 122 and 123 connected in parallel as the PMOS transistors of the active load have a mirror configuration with the bias generator (BG) 108, and when the mirror current flows, the NMOS transistors 125 and 126 are turned ON / OFF. Has the effect of flowing current quickly. The rise and fall of the output can be operated at high speed, and oscillation can be promoted at high speed.

バイアスジェネレータ(BG)108に入力される電圧Vcntのレベルが上がり、第1反転差動増幅器109のNMOSトランジスタ129のドレイン電流ID129が更に流れるようになると、第1反転差動増幅器109aの回路電流が増える。電流が増えれば、当然、回路の駆動能力も上がり、また、出力負荷(第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ125やNMOSトランジスタ126などのゲート容量や配線容量)を充放電する時間も速くなる。つまり、この第1反転差動増幅器109aの遅延時間が短くなる。 When the level of the voltage V cnt input to the bias generator (BG) 108 increases and the drain current ID129 of the NMOS transistor 129 of the first inverting differential amplifier 109 further flows, the circuit current of the first inverting differential amplifier 109a. Will increase. As the current increases, the drive capability of the circuit naturally increases, and the time for charging / discharging the output load (the gate capacitance and the wiring capacitance of the NMOS transistor 125, the NMOS transistor 126, etc. of the second inverting differential amplifier 109b) also increases. . That is, the delay time of the first inverting differential amplifier 109a is shortened.

次に、リングオシレータ(RO)109の発振器としての動作について説明する。   Next, the operation of the ring oscillator (RO) 109 as an oscillator will be described.

第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ125がON、NMOSトランジスタ126がOFFしているとき、上述したように、その出力はNMOSトランジスタ125側がLOWレベル、NMOSトランジスタ126側がHIGHレベルとなる。   As described above, when the NMOS transistor 125 of the first inverting differential amplifier 109a is ON and the NMOS transistor 126 is OFF, the output is the LOW level on the NMOS transistor 125 side and the HIGH level on the NMOS transistor 126 side, as described above.

第1反転差動増幅器109aからの出力により、第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ125にはLOWレベルが入力され、NMOSトランジスタ126にはHIGHレベルが入力される。これにより、NMOSトランジスタ125がOFFし、NMOSトランジスタ126がONして、NMOSトランジスタ125の出力(第3反転差動増幅器109cのNMOSトランジスタ125cへの入力)はHIGHレベル、NMOSトランジスタ126の出力(第3反転差動増幅器109cのNMOSトランジスタ126への入力)はLOWレベルになる。   The LOW level is input to the NMOS transistor 125 of the second inverting differential amplifier 109b and the HIGH level is input to the NMOS transistor 126 by the output from the first inverting differential amplifier 109a. As a result, the NMOS transistor 125 is turned off, the NMOS transistor 126 is turned on, the output of the NMOS transistor 125 (the input to the NMOS transistor 125c of the third inverting differential amplifier 109c) is HIGH level, and the output of the NMOS transistor 126 (first output). The input to the NMOS transistor 126 of the tri-inverting differential amplifier 109c becomes LOW level.

第2反転差動増幅器109bからの出力により、第3反転差動増幅器109cのNMOSトランジスタ125にはHIGHレベルが入力され、NMOSトランジスタ126にはLOWレベルが入力される。これにより、NMOSトランジスタ125がONし、NMOSトランジスタ126がOFFして、NMOSトランジスタ125の出力(第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ125への入力)はLOWレベル、NMOSトランジスタ126の出力(第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ126への入力)はHIGHレベルになる。   By the output from the second inverting differential amplifier 109b, the HIGH level is input to the NMOS transistor 125 of the third inverting differential amplifier 109c, and the LOW level is input to the NMOS transistor 126. As a result, the NMOS transistor 125 is turned on, the NMOS transistor 126 is turned off, the output of the NMOS transistor 125 (the input to the NMOS transistor 125 of the fourth inverting differential amplifier 109d) is LOW level, and the output of the NMOS transistor 126 (first output). The input to the NMOS transistor 126 of the 4-inverting differential amplifier 109d becomes HIGH level.

第3反転差動増幅器109cからの出力により、第4反転差動増幅器109dのNMOSトランジスタ125にはLOWレベルが入力され、NMOSトランジスタ126にはHIGHレベルが入力される。これにより、NMOSトランジスタ125がOFFし、NMOSトランジスタ126がONして、NMOSトランジスタ125の出力(第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ126への入力)はHIGHレベル、NMOSトランジスタ126の出力(第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ125への入力)はLOWレベルになる。   Based on the output from the third inverting differential amplifier 109c, the LOW level is input to the NMOS transistor 125 of the fourth inverting differential amplifier 109d, and the HIGH level is input to the NMOS transistor 126. As a result, the NMOS transistor 125 is turned off, the NMOS transistor 126 is turned on, the output of the NMOS transistor 125 (input to the NMOS transistor 126 of the first inverting differential amplifier 109a) is HIGH level, and the output of the NMOS transistor 126 (first output). The input to the NMOS transistor 125 of the 1-inverting differential amplifier 109a becomes the LOW level.

第4反転差動増幅器109dからの出力により、第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ125にはLOWレベルが入力され、NMOSトランジスタ126にはHIGHレベルが入力される。これにより、NMOSトランジスタ125がOFFし、NMOSトランジスタ126がONして、NMOSトランジスタ125の出力(第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ125への入力)はHIGHレベル、NMOSトランジスタ126の出力(第2反転差動増幅器109bのNMOSトランジスタ126への入力)はLOWレベルになる。   Based on the output from the fourth inverting differential amplifier 109d, the LOW level is input to the NMOS transistor 125 of the first inverting differential amplifier 109a, and the HIGH level is input to the NMOS transistor 126. As a result, the NMOS transistor 125 is turned off, the NMOS transistor 126 is turned on, the output of the NMOS transistor 125 (the input to the NMOS transistor 125 of the second inverting differential amplifier 109b) is HIGH level, and the output of the NMOS transistor 126 (first output). The input to the NMOS transistor 126 of the inverting differential amplifier 109b becomes the LOW level.

最初、第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ125がON、NMOSトランジスタ126がOFFであったのが、リングを一周(第1反転差動増幅器109a〜第4反転差動増幅器109d)すると、第1反転差動増幅器109aのNMOSトランジスタ125がOFF、NMOSトランジスタ126がONしている。この動作が続くので、発振する。   Initially, the NMOS transistor 125 of the first inversion-type differential amplifier 109a was on and the NMOS transistor 126 was off. When the ring made one turn (the first inversion-type differential amplifier 109a to the fourth inversion-type differential amplifier 109d), The NMOS transistor 125 of the 1-inverting amplifier 109a is OFF and the NMOS transistor 126 is ON. Since this operation continues, it oscillates.

電圧制御発振器(VCO)105は、前述した自走発振周波数Fa101にオフセットを持たせているため、周波数特性の傾きを緩くできる。従って、ノイズ成分が含まれた電圧Vcntが入力された場合、オフセットを持たない電圧制御発振器と比べて、前述した発振周波数Fb101の変動は小さくできる。 Since the voltage controlled oscillator (VCO) 105 has an offset to the above-described free-running oscillation frequency Fa101 , the slope of the frequency characteristic can be relaxed. Therefore, when the voltage V cnt including the noise component is input, the fluctuation of the oscillation frequency F b101 described above can be reduced as compared with a voltage controlled oscillator having no offset.

ここで、従来の電圧制御発振器(VCO)105の周波数特性について図15を参照しながら説明する。図15は、従来の電圧制御発振器(VCO)の周波数特性を示す図である。   Here, frequency characteristics of the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram showing frequency characteristics of a conventional voltage controlled oscillator (VCO).

図15に示されるように、符号Y101はtyp−caseのときの周波数特性を表している。このときの自走発振周波数Fa101は約500(MHz)である。typ−caseとは、製造ばらつきがなく、図14に記載のVa101、Va102、Va103に対応するNMOSトランジスタのスレッショルド電圧VtnやPMOSトランジスタのスレッショルド電圧Vtpなどが(正規分布で例示されるばらつきの中心値であるときの)センターでできたときの特性である。しかしながら、製造上のばらつきは存在し、符号Y101’のようなfast−caseのときの周波数特性や符号Y101’’のようなslow−caseのときの周波数特性がでてきてしまう。fast−caseとは、VtnやVtpなどが低めにできたときの特性であり、トランジスタが速くONしたり、ゲート長が細かったり、配線などが細かったりして、寄生容量なども少なめになり、信号などが速く伝播したりしてしまう。slow−caseとは、VtnやVtpなどが高めにできたときの特性であり、トランジスタが遅くONしたり、ゲート長が厚かったり、配線などが長かったりして、寄生容量なども多めになり、信号などが遅く伝播したりしてしまう。また、VtnやVtpなどが逆にばらつくこともあり得る。 As shown in FIG. 15, the symbol Y <b> 101 represents the frequency characteristic at the time of type-case. At this time, the free-running oscillation frequency F a101 is about 500 (MHz). The type-case has no manufacturing variation, and the threshold voltage V tn of the NMOS transistor and the threshold voltage V tp of the PMOS transistor corresponding to V a101 , V a102 , and V a103 illustrated in FIG. This is the characteristic when it is made at the center. However, there are manufacturing variations, and a frequency characteristic at the time of fast-case such as Y101 ′ and a frequency characteristic at the time of slow-case such as Y101 ″ will appear. Fast-case is a characteristic when V tn , V tp, etc. can be lowered, and the transistor is turned on quickly, the gate length is thin, the wiring is thin, etc., and the parasitic capacitance is also small. Therefore, the signal etc. propagates quickly. Slow-case is a characteristic when V tn , V tp, etc. can be increased. The transistor turns on slowly, the gate length is thick, the wiring is long, etc., and there is a lot of parasitic capacitance etc. Therefore, the signal etc. propagates slowly. In addition, V tn , V tp, and the like may vary on the contrary.

このような、製造上のばらつきを考慮した上で、周波数特性を求めた場合、その上限が符号Y101’のMAXであり、下限が符号Y101’’のMINになる。符号Y101’が示す周波数特性(fast−case)では、自走発振周波数Fa102は約600(MHz)である。これは、符号Y101が示す周波数特性(typ−case)のと比べて約20%ほど速くなっている。ところが、電圧Vcntが大きくなっていき、(出力信号FVCOに対応する所望の発振周波数Fb101を得るための電圧をVb101、Va101<Vb101<VDD、発振周波数Fb101を1000(MHz)として)Vb101のレベルになると、符号Y101が示す周波数特性(typ−case)では約1000(MHz)になるが、符号Y101’が示す周波数特性(fast−case)ではtyp−caseより55%も速い1550(MHz)ほどになってしまう。符号Y101’’が示す周波数特性(slow−case)では、自走発振周波数Fa103は約400(MHz)である。これは、符号Y101が示す周波数特性(typ−case)のと比べて約20%ほど遅くなっている。ところが、電圧Vcntが大きくなっていき、Vb101のレベルになると、符号Y101が示す周波数特性(typ−case)では約1000(MHz)になるが、符号Y101’’が示す周波数特性(slow−case)ではtyp−caseより40%も遅い600(MHz)ほどになってしまう。 When the frequency characteristic is obtained in consideration of such manufacturing variations, the upper limit is MAX of the code Y101 ′, and the lower limit is MIN of the code Y101 ″. In the frequency characteristics (fast-case) indicated by the symbol Y101 ′, the free-running oscillation frequency Fa102 is about 600 (MHz). This is about 20% faster than the frequency characteristic (typ-case) indicated by the code Y101. However, as the voltage V cnt increases, the voltage for obtaining the desired oscillation frequency F b101 corresponding to the output signal F VCO is V b101 , V a101 <V b101 <V DD , and the oscillation frequency F b101 is 1000 ( MHz) as) when a level of V b101, becomes a frequency characteristic indicated by the reference numeral Y101 (typ-case) at about 1000 (MHz), from the code Y101 'indicates the frequency characteristic (fast-Case) in typ-Case 55 % Is about 1550 (MHz), which is faster. In the frequency characteristic (slow-case) indicated by the symbol Y101 ″, the free-running oscillation frequency Fa103 is about 400 (MHz). This is about 20% slower than the frequency characteristic (typ-case) indicated by the reference Y101. However, when the voltage V cnt increases and reaches the level of V b101 , the frequency characteristic (typ-case) indicated by the reference Y101 becomes approximately 1000 (MHz), but the frequency characteristic indicated by the reference Y101 ″ (slow−) In case), it becomes about 600 (MHz), which is 40% slower than type-case.

このように、従来の電圧制御発振器(VCO)105の周波数特性は、自走発振時には20%のばらつきで収まっていたものが、電圧Vcntが大きくなっていくと、そのばらつきが上限側(符号Y101’が示す周波数特性)では55%、下限側(符号Y101’’が示す周波数特性)では40%へと大きくなる。これは、電圧制御発振器(VCO)105に主に電流ミラー回路が多く用いられているため、そのチャネル長変調効果により、発振周波数のばらつきも大きくなるからである。最近のLSIでは、トランジスタのサイズが小さくなるとチャネル長変調効果により顕著になる。 As described above, the frequency characteristic of the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 was settled with 20% variation at the time of free-running oscillation, but when the voltage V cnt becomes larger, the variation becomes the upper limit side (sign 55% for the frequency characteristic indicated by Y101 ′, and 40% for the lower limit side (frequency characteristic indicated by Y101 ″). This is because a current mirror circuit is mainly used for the voltage controlled oscillator (VCO) 105, and the variation in oscillation frequency becomes large due to the channel length modulation effect. In recent LSIs, when the transistor size is reduced, the effect becomes significant due to the channel length modulation effect.

チャネル長変調効果とは、トランジスタの特性上、通常は、そのドレイン電流が飽和するドレイン電圧の範囲(飽和領域)において、ドレイン電圧の増大に応じてドレイン電流が大きくなってしまう効果をいう。この効果によって、ドレイン電圧の変動に応じてドレイン電流が変動し、発振周波数が変動することになる。   The channel length modulation effect usually refers to an effect that the drain current increases as the drain voltage increases in the drain voltage range (saturation region) where the drain current saturates due to transistor characteristics. Due to this effect, the drain current varies according to the variation of the drain voltage, and the oscillation frequency varies.

次に、PLL(Phase−Locked Loop)を例として、従来の電圧制御発振器(VCO)105を用いたPLL回路の構成について図13を参照しながら説明する。図13は、従来の電圧制御発振器(VCO)を用いたPLL回路の構成を示すブロック図である。   Next, the configuration of a PLL circuit using a conventional voltage-controlled oscillator (VCO) 105 will be described with reference to FIG. 13 taking a PLL (Phase-Locked Loop) as an example. FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit using a conventional voltage controlled oscillator (VCO).

図13に示されるように、PLL回路は、位相周波数比較器(PFD)101、チャージポンプ102、ループフィルタ103、オフセット回路(OFST)104、電圧制御発振器(VCO)105及び分周器106を備えている。   As shown in FIG. 13, the PLL circuit includes a phase frequency comparator (PFD) 101, a charge pump 102, a loop filter 103, an offset circuit (OFST) 104, a voltage controlled oscillator (VCO) 105, and a frequency divider 106. ing.

位相周波数比較器(PFD)101は、入力信号Frefと分周器106からの帰還信号Ffbとの位相及び周波数を比較し、これら両信号の誤差を表す増分信号UP及び減分信号DOWNを生成する。入力信号Frefとしては、例えば図示せぬ発振器からのクロック信号が使用される。この位相周波数比較器(PFD)101で生成される増分信号UPは、入力信号Frefに対する帰還信号Ffbの周波数低下分と位相遅れに相当するパルス幅を有する。また、減分信号DOWNは、入力信号Frefに対する帰還信号Ffbの周波数上昇分と位相進みに相当するパルス幅を有する。位相周波数比較器(PFD)101で生成された増分信号UP及び減分信号DOWNはチャージポンプ102に供給される。 A phase frequency comparator (PFD) 101 compares the phase and frequency of the input signal F ref and the feedback signal F fb from the frequency divider 106, and generates an increment signal UP and a decrement signal DOWN representing an error between these two signals. Generate. For example, a clock signal from an oscillator (not shown) is used as the input signal F ref . The increment signal UP generated by the phase frequency comparator (PFD) 101 has a pulse width corresponding to a frequency drop and a phase delay of the feedback signal F fb with respect to the input signal F ref . The decrement signal DOWN has a pulse width corresponding to the frequency increase and phase advance of the feedback signal F fb with respect to the input signal F ref . The increment signal UP and the decrement signal DOWN generated by the phase frequency comparator (PFD) 101 are supplied to the charge pump 102.

チャージポンプ102はシングル出力のチャージポンプであり、増分信号UP及び減分信号DOWNの各パルス幅に応じた電流パルスを生成してループフィルタ103に供給する。ループフィルタ103は、チャージポンプ102から供給される電流パルスに応答して例えば図示せぬキャパシタに電荷を蓄積すると共に、図示せぬキャパシタに蓄積された電荷を放電し、上述した電流パルスに応じた電圧Vcntを発生する。このループフィルタ103で発生された電圧Vcntは電圧制御発振器(VCO)105に供給される。 The charge pump 102 is a single output charge pump, and generates a current pulse corresponding to each pulse width of the increment signal UP and the decrement signal DOWN and supplies the current pulse to the loop filter 103. In response to the current pulse supplied from the charge pump 102, the loop filter 103 accumulates electric charge in a capacitor (not shown), for example, and discharges electric charge accumulated in the capacitor (not shown), according to the above-described current pulse. A voltage V cnt is generated. The voltage V cnt generated by the loop filter 103 is supplied to a voltage controlled oscillator (VCO) 105.

オフセット回路(OFST)104は、定電圧Vcn1を生成して電圧制御発振器(VCO)105のバイアスジェネレータ(BG)108に供給する。電圧制御発振器(VCO)105のバイアスジェネレータ(BG)108には、オフセット回路(OFST)104から定電圧Vcn1が供給され、ループフィルタ103から電圧Vcntが供給される。電圧制御発振器(VCO)105は、オフセット回路(OFST)104から供給された定電圧Vcn1と、ループフィルタ103から供給された電圧Vcntとに応じた周波数で発振する出力信号FVCOを生成する。この発振周波数は、定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流によって間接的に定まる。電圧制御発振器(VCO)105は、ロック状態では入力信号Frefの周波数のM倍(M倍は実数)の周波数で発振する。 The offset circuit (OFST) 104 generates a constant voltage V cn1 and supplies it to the bias generator (BG) 108 of the voltage controlled oscillator (VCO) 105. A constant voltage V cn1 is supplied from the offset circuit (OFST) 104 and a voltage V cnt is supplied from the loop filter 103 to the bias generator (BG) 108 of the voltage controlled oscillator (VCO) 105. The voltage controlled oscillator (VCO) 105 generates an output signal F VCO that oscillates at a frequency corresponding to the constant voltage V cn1 supplied from the offset circuit (OFST) 104 and the voltage V cnt supplied from the loop filter 103. . The oscillation frequency is indirectly determined by a current obtained by adding a current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1 and a current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt . In the locked state, the voltage controlled oscillator (VCO) 105 oscillates at a frequency that is M times the frequency of the input signal F ref (M times is a real number).

電圧制御発振器(VCO)105で生成された出力信号FVCOは、PLL回路の出力信号として外部に送出されると共に、分周器106に供給される。分周器106は、出力信号FVCOを1/Nに分周し、位相周波数比較器(PFD)101に供給する。 The output signal F VCO generated by the voltage controlled oscillator (VCO) 105 is sent to the outside as an output signal of the PLL circuit and is supplied to the frequency divider 106. The frequency divider 106 divides the output signal F VCO by 1 / N and supplies it to the phase frequency comparator (PFD) 101.

次に、従来の電圧制御発振器(VCO)105を用いたPLL回路の動作を説明する。   Next, the operation of the PLL circuit using the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 will be described.

今、分周器106から位相周波数比較器(PFD)101に帰還される帰還信号Ffbの位相が入力信号Frefの位相より遅れていると仮定する。この場合、位相周波数比較器(PFD)101は、周波数低下分と位相遅れに相当するパルス幅を有する増分信号UPを生成し、チャージポンプ102に供給する。チャージポンプ102は、増分信号UPに応じた電流を流出してループフィルタ103の図示せぬキャパシタを充電する。これにより、ループフィルタ103で発生される電圧Vcntは高くなる。その結果、電圧制御発振器(VCO)105から出力される出力信号FVCOの発振周波数が上昇すると共に、出力信号FVCOの位相が進んで入力信号Frefの位相に近づく。 Assume that the phase of the feedback signal F fb fed back from the frequency divider 106 to the phase frequency comparator (PFD) 101 is delayed from the phase of the input signal F ref . In this case, the phase frequency comparator (PFD) 101 generates an incremental signal UP having a pulse width corresponding to the frequency drop and the phase delay, and supplies the increment signal UP to the charge pump 102. The charge pump 102 discharges a current corresponding to the increment signal UP and charges a capacitor (not shown) of the loop filter 103. As a result, the voltage V cnt generated by the loop filter 103 increases. As a result, the oscillation frequency of the output signal F VCO output from the voltage controlled oscillator (VCO) 105 increases, and the phase of the output signal F VCO advances to approach the phase of the input signal F ref .

一方、帰還信号Ffbの位相が入力信号Frefの位相より進んでいる場合、位相周波数比較器(PFD)101は、周波数上昇分と位相進みに相当するパルス幅を有する減分信号DOWNを生成し、チャージポンプ102に供給する。チャージポンプ102は、減分信号DOWNに応じた電流を引き込んでループフィルタ103の図示せぬキャパシタを放電させる。これにより、ループフィルタ103から出力される電圧Vcntは低くなる。その結果、電圧制御発振器(VCO)105から出力される出力信号FVCOの発振周波数が下降すると共に、出力信号FVCOの位相が遅れて入力信号Frefの位相に近づく。 On the other hand, when the phase of the feedback signal F fb is advanced from the phase of the input signal F ref , the phase frequency comparator (PFD) 101 generates a decrement signal DOWN having a pulse width corresponding to the frequency increase and the phase advance. And supplied to the charge pump 102. The charge pump 102 draws a current corresponding to the decrement signal DOWN to discharge a capacitor (not shown) of the loop filter 103. As a result, the voltage V cnt output from the loop filter 103 is lowered. As a result, the oscillation frequency of the output signal F VCO output from the voltage controlled oscillator (VCO) 105 decreases, and the phase of the output signal F VCO is delayed and approaches the phase of the input signal F ref .

このように、従来の電圧制御発振器(VCO)105を用いたPLL回路では、出力信号FVCOの位相及び周波数と入力信号Frefの位相及び周波数とが常に比較され、入力信号Frefに対する出力信号FVCOの位相遅れ又は位相進みが存在すればそれらを補正するようにフィードバック制御される。そして、位相遅れ又は位相進みが所定の範囲内に収束したら、位相周波数比較器(PFD)101は、同一の短いパルス幅を有する増分信号UP及び減分信号DOWNを生成する。これにより、ループフィルタ103の図示せぬキャパシタで充放電される電荷の量が等しくなって平衡し、このPLL回路はロック状態に入る。このロック状態において、出力信号FVCOの位相は入力信号Frefの位相に合致する。しかし、電圧制御発振器(VCO)105を用いたPLL回路では、ループフィルタ3から出力された電圧Vcntにノイズ成分が含まれた場合、オフセット周波数をもたせてあるため、オフセット周波数をもたせてないものに比べて所望の発振周波数の変動を小さく抑えることができるが、電流ミラー回路を多く用いているため、製造上のばらつきによる発振周波数のばらつきを低く抑えられない。 Thus, in the PLL circuit using the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105, it is constantly compared with the phase and frequency of the phase and frequency as the input signal F ref of the output signal F VCO, the output signal to the input signal F ref If there is a phase delay or phase advance of the F VCO , feedback control is performed to correct them. When the phase delay or phase advance converges within a predetermined range, the phase frequency comparator (PFD) 101 generates the increment signal UP and the decrement signal DOWN having the same short pulse width. As a result, the amounts of charges charged and discharged by a capacitor (not shown) of the loop filter 103 are equalized and balanced, and the PLL circuit enters a locked state. In this locked state, the phase of the output signal F VCO matches the phase of the input signal F ref . However, in the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 105, when the noise component is included in the voltage V cnt output from the loop filter 3, the offset frequency is provided, so that the offset frequency is not provided. As compared with the above, the fluctuation of the desired oscillation frequency can be suppressed to a small value, but since a large number of current mirror circuits are used, the fluctuation of the oscillation frequency due to manufacturing fluctuation cannot be suppressed low.

また、電圧制御発振器(VCO)を用いたPLL回路として、特開平8−125531号公報では、外乱によるRF変調信号の位相変動を阻止でき、変調精度の良好な“周波数シンセサイザ回路”が開示されている。   Further, as a PLL circuit using a voltage controlled oscillator (VCO), Japanese Patent Laid-Open No. 8-125531 discloses a “frequency synthesizer circuit” that can prevent phase fluctuation of an RF modulation signal due to disturbance and has good modulation accuracy. Yes.

この周波数シンセサイザ回路は、電圧制御発振器の出力である局部発振信号の周波数を変動させる原因となる外乱信号に基づいて、その外乱信号による周波数の変動を打ち消すためのオフセット電圧を発生するオフセット信号発生回路と、オフセット信号発生回路からのオフセット電圧をチューニング電圧に加算して電圧制御発振器に供給するオフセット信号加算回路とを備えたことを特徴としている。   This frequency synthesizer circuit is an offset signal generation circuit that generates an offset voltage for canceling the frequency fluctuation caused by the disturbance signal based on the disturbance signal that causes the frequency of the local oscillation signal that is the output of the voltage controlled oscillator to fluctuate. And an offset signal adding circuit for adding the offset voltage from the offset signal generating circuit to the tuning voltage and supplying the same to the voltage controlled oscillator.

また、特許文献1では、製造条件のばらつきに関係なく、電源変動や温度変化等により電圧信号が変動し、制御特性の変動が生じても発振周波数に影響することなく、ロック外れの生じない“PLL回路”が開示されている。 Further, in Patent Document 1 , regardless of variations in manufacturing conditions, voltage signals fluctuate due to power supply fluctuations, temperature changes, etc., and even if control characteristics fluctuate, the oscillation frequency is not affected, and no unlock occurs. A PLL circuit "is disclosed.

このPLL(位相同期ループ)回路は、発振信号と基準信号との位相比較結果の誤差信号から直流の電圧信号を生成する位相同期ループ回路部と、電圧信号のレベルに応答して周波数制御される発振信号を出力する電圧制御発振回路とを備え、製造条件の変動に起因するデバイス特性変化を検討し、対応プロセス変動信号を出力する製造条件検出手段と、プロセス変動信号の供給に応答して電圧信号の中心値を周波数ロック時のレベル近傍となるようオフセットする電圧オフセット手段とを備えることを特徴としている。   This PLL (phase-locked loop) circuit is controlled in frequency in response to the phase of the phase-locked loop circuit section that generates a DC voltage signal from the error signal of the phase comparison result between the oscillation signal and the reference signal. A voltage-controlled oscillation circuit that outputs an oscillation signal, examines device characteristic changes due to fluctuations in manufacturing conditions, and outputs manufacturing process condition detection means that outputs corresponding process fluctuation signals, and voltage in response to supply of process fluctuation signals Voltage offset means for offsetting the center value of the signal to be close to the level at the time of frequency locking.

また、非特許文献1では、位相周波数比較器について詳細に述べられている。 Non-Patent Document 1 describes the phase frequency comparator in detail.

特開平11−177416号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-177416

Hiromi Notani 他 “A 622−MHz CMOS Phase−Locked Loop with Precharge−Type Phase Frequency Detector” “Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers(1994)”p.129〜130Hiromi Notani et al. “A 622-MHz CMOS Phase-Locked Loop with Precharge-Type Phase Frequency Detector” “Symposium on VLSI Circuits Digest of the Worlds”. 129-130

従来の電圧制御発振器(VCO)105には電流ミラー回路が多く含まれている。最近のようにサイズの小さいトランジスタを用いると、チャネル長変調効果による変動要因も大きくなるため、従来の電圧制御発振器(VCO)105では、電流ミラー回路の段数分だけチャネル長変調効果の分が加わり、発振周波数のばらつきが大きくなる。   The conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 includes many current mirror circuits. When a transistor with a small size is used as in recent years, the fluctuation factor due to the channel length modulation effect also increases. Therefore, in the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105, the channel length modulation effect is added by the number of stages of the current mirror circuit. The variation of the oscillation frequency becomes large.

従来の電圧制御発振器(VCO)105は、上記のように発振周波数のばらつきが大きいため、次のような問題がある。   The conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 has the following problems because the oscillation frequency varies greatly as described above.

従来の電圧制御発振器(VCO)105は、製造上のばらつきにチャネル長変調効果が加わるため、発振周波数のばらつきが大きくなる。ゲインが最小の場合に、例えば図15で示された符号Y101’’が示す周波数特性において電圧Vcntを電源電圧VDDの値まで上げても、発振周波数が所望の周波数Fb101より小さくなる危険性がある。従って、製造上のばらつきがあっても所望の周波数Fb101を得るためには、従来の電圧制御発振器(VCO)105のゲインを大きくする(周波数特性を急峻にする)ことになる。そうすると、電圧Vcntにノイズ成分がのった場合、発振周波数の変動が大きくなる(ジッタが増大してしまう)。 In the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105, since the channel length modulation effect is added to the manufacturing variation, the variation of the oscillation frequency becomes large. When the gain is minimum, for example, even if the voltage V cnt is increased to the value of the power supply voltage V DD in the frequency characteristic indicated by the symbol Y101 ″ shown in FIG. 15, there is a risk that the oscillation frequency becomes smaller than the desired frequency F b101 There is sex. Therefore, in order to obtain the desired frequency Fb101 even if there is a manufacturing variation, the gain of the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 is increased (the frequency characteristic is sharpened). Then, when a noise component is applied to the voltage V cnt , the oscillation frequency varies greatly (jitter increases).

また、発振周波数の変動を考慮すると、電圧Vcntの範囲内で制御可能な発振周波数の範囲を広く設定することができない。即ち、従来の電圧制御発振器(VCO)105は、最低限抑えられる周波数範囲が確保できず、図15に示したように従来の電圧制御発振器(VCO)105の周波数範囲は符号F100である。この周波数範囲F100は、符号Y101’が示す周波数特性における自走発振周波数Fa102から、符号Y101’’が示す周波数特性において電圧Vcntが電源電圧VDDの値のときの発振周波数までを表し、周波数範囲F100には所望の発振周波数Fb101が含まれない。 Further, in consideration of fluctuations in the oscillation frequency, it is not possible to set a wide range of oscillation frequencies that can be controlled within the range of the voltage V cnt . That is, the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 cannot secure a frequency range that can be minimized, and the frequency range of the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105 is denoted by reference numeral F 100 as shown in FIG. This frequency range F 100 represents from the free-running oscillation frequency F a102 in the frequency characteristic indicated by the symbol Y101 ′ to the oscillation frequency when the voltage V cnt is the value of the power supply voltage V DD in the frequency characteristic indicated by the symbol Y101 ″. It does not include the desired oscillation frequency F b101 in the frequency range F 100.

本発明の目的は、発振周波数のばらつきを抑えることができる電圧制御発振器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a voltage controlled oscillator capable of suppressing variations in oscillation frequency.

本発明の他の目的は、ジッタが低減される電圧制御発振器を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a voltage controlled oscillator in which jitter is reduced.

本発明の更に他の目的は、周波数範囲を広くとることができる電圧制御発振器を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a voltage controlled oscillator capable of widening the frequency range.

その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中の請求項対応の技術的事項には、括弧()付きで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明白にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈することを意味しない。   Means for solving the problem is expressed as follows. In the technical matters corresponding to the claims in the expression, numbers, symbols and the like are appended with parentheses (). The numbers, symbols, and the like correspond to technical matters constituting at least one embodiment or a plurality of embodiments of the present embodiment, or a plurality of embodiments, in particular, the embodiments or examples. This corresponds to the reference numerals, reference symbols, and the like attached to the technical matters expressed in the drawings. Such reference numbers and reference symbols clarify the correspondence and bridging between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence and bridging does not mean that the technical matters described in the claims are interpreted as being limited to the technical matters of the embodiments or examples.

本発明による電圧制御発振器は、直列に接続されたN(Nは2以上の整数)個の反転差動増幅器(9)を備えている。N個の反転差動増幅器(9)の各々は、所定の電圧値の定電圧(Vcn1)と制御電圧(Vcnt)とに応じて動作する。N個の反転差動増幅器(9)の各々の動作電流は、定電圧(Vcn1)に応じた電流と、制御電圧(Vcnt)に応じた電流とを加算した電流の値で直接定まる。 The voltage controlled oscillator according to the present invention includes N (N is an integer of 2 or more) inverting differential amplifiers (9) connected in series. Each of the N inverting differential amplifiers (9) operates according to a constant voltage (V cn1 ) and a control voltage (V cnt ) having a predetermined voltage value. The operating current of each of the N inverting differential amplifiers (9) is directly determined by a current value obtained by adding a current corresponding to the constant voltage (V cn1 ) and a current corresponding to the control voltage (V cnt ).

Nが2以上の偶数のとき、N個の反転差動増幅器(9)のうちの最終段の反転差動増幅器(9d)の出力は、N個の反転差動増幅器(9)のうちの初段の反転差動増幅器(9a)に反転して戻される。   When N is an even number of 2 or more, the output of the last-stage inverting differential amplifier (9d) among the N inverting differential amplifiers (9) is the first stage among the N inverting differential amplifiers (9). Is inverted and returned to the inverting differential amplifier (9a).

Nが3以上の奇数のとき、N個の反転差動増幅器(9)のうちの最終段の反転差動増幅器(9c)の出力は、N個の反転差動増幅器(9)のうちの初段の反転差動増幅器(9a)に戻される。   When N is an odd number of 3 or more, the output of the last-stage inverting differential amplifier (9c) among the N inverting differential amplifiers (9) is the first stage among the N inverting differential amplifiers (9). Is returned to the inverting differential amplifier (9a).

本発明による電圧制御発振器は、更に、動作電流を補償するためのバイアスジェネレータ(8)を備えている。このバイアスジェネレータ(8)は、定電圧(Vcn1)が入力される制御電極を有し、第1電源及び第2電源の間に直列に接続された第1入力段トランジスタ(12)と、制御電圧(Vcnt)が入力される制御電極を有し、第1電源及び第2電源の間に直列に接続され、第1入力段トランジスタ(12)と並列に接続された第2入力段トランジスタ(13)と、第1電源と第1及び第2入力段トランジスタ(12、13)との間に接続された特定トランジスタ(11)とを有する。また、バイアスジェネレータ(58)は、定電圧(Vcn1)が入力される制御電極を有し、第1電源及び第2電源の間に直列に接続された第1入力段トランジスタ(12)と、第1電源と第1入力段トランジスタ(12)との間に接続された特定トランジスタ(11)とを有する。 The voltage controlled oscillator according to the invention further comprises a bias generator (8) for compensating the operating current. The bias generator (8) has a control electrode to which a constant voltage (V cn1 ) is input, a first input stage transistor (12) connected in series between the first power supply and the second power supply, and a control A second input stage transistor having a control electrode to which a voltage (V cnt ) is input, connected in series between the first power supply and the second power supply, and connected in parallel with the first input stage transistor (12); 13) and a specific transistor (11) connected between the first power source and the first and second input stage transistors (12, 13). The bias generator (58) has a control electrode to which a constant voltage (V cn1 ) is input, and a first input stage transistor (12) connected in series between the first power supply and the second power supply; A specific transistor (11) connected between the first power supply and the first input stage transistor (12).

N個の反転差動増幅器(9)の各々は、第1電源及び第2電源の間に並列に接続された第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と、定電圧(Vcn1)が入力される制御電極を有し、第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と第2電源との間に接続された第3入力段トランジスタ(27)と、制御電圧(Vcnt)が入力される制御電極を有し、第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と第2電源との間に接続され、第3入力段トランジスタ(27)と並列に接続された第4入力段トランジスタ(28)と、第1電源と第1出力段トランジスタ(25)との間に直列に接続され、特定トランジスタ(11)と接続された第1トランジスタ(22)と、第1電源と第2出力段トランジスタ(26)との間に直列に接続され、特定トランジスタ(11)と接続された第2トランジスタ(23)と、第1電源と第1出力段トランジスタ(25)との間に直列に接続され、第1トランジスタ(22)と並列に接続された第3トランジスタ(21)と、第1電源と第2出力段トランジスタ(26)との間に直列に接続され、第2トランジスタ(23)と並列に接続された第4トランジスタ(24)とを備えている。 Each of the N inverting differential amplifiers (9) includes first and second output stage transistors (25, 26) connected in parallel between the first power source and the second power source, and a constant voltage (V cn1 ). And a third input stage transistor (27) connected between the first and second output stage transistors (25, 26) and the second power source, and a control voltage (V cnt ). Is connected between the first and second output stage transistors (25, 26) and the second power source, and is connected in parallel with the third input stage transistor (27). An input stage transistor (28), a first transistor (22) connected in series between the first power supply and the first output stage transistor (25), and connected to the specific transistor (11); Connected in series with the second output stage transistor (26). The second transistor (23) connected to the specific transistor (11) is connected in series between the first power source and the first output stage transistor (25), and in parallel with the first transistor (22). The third transistor (21) connected, and the fourth transistor (24) connected in series between the first power supply and the second output stage transistor (26) and connected in parallel with the second transistor (23). And.

特定トランジスタ(11)と第1トランジスタ(22)は、電流ミラー回路を構成し、特定トランジスタ(11)と第2トランジスタ(23)は、電流ミラー回路を構成する。   The specific transistor (11) and the first transistor (22) constitute a current mirror circuit, and the specific transistor (11) and the second transistor (23) constitute a current mirror circuit.

N個の反転差動増幅器(79)の各々は、第1電源及び第2電源の間に並列に接続された第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と、定電圧(Vcn1)が入力される制御電極を有し、第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と第2電源との間に接続された第1入力段トランジスタ(27)と、制御電圧(Vcnt)が入力される制御電極を有し、第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と第2電源との間に接続され、第1入力段トランジスタ(27)と並列に接続された第2入力段トランジスタ(28)と、第1電源と第1出力段トランジスタ(25)との間に直列に接続された抵抗素子(81)と、第1電源と第2出力段トランジスタ(26)との間に直列に接続された抵抗素子(82)とを備えている。 Each of the N inverting differential amplifiers (79) includes a first and second output stage transistors (25, 26) connected in parallel between the first power source and the second power source, and a constant voltage (V cn1 ). And a control voltage (V cnt ), a first input stage transistor (27) connected between the first and second output stage transistors (25, 26) and the second power source. Is connected between the first and second output stage transistors (25, 26) and the second power source, and is connected in parallel with the first input stage transistor (27). An input stage transistor (28), a resistance element (81) connected in series between a first power supply and a first output stage transistor (25), and a first power supply and a second output stage transistor (26) And a resistance element (82) connected in series therebetween.

本発明による電圧制御発振器は、直列に接続されたN個の反転差動増幅器(9)を備えている。N個の反転差動増幅器(9)の各々は、差動部と、差動部に接続され、所定の電圧値の定電圧(Vcn1)と制御電圧(Vcnt)とによってそれぞれ駆動される電流源とを有する。 The voltage controlled oscillator according to the present invention comprises N inverting differential amplifiers (9) connected in series. Each of the N inverting differential amplifiers (9) is connected to the differential unit, the constant voltage (V cn1 ) and the control voltage (V cnt ) connected to the differential unit. And a current source.

本発明による電圧制御発振器は、所定の電圧値の定電圧(Vcn1)によってオフセット周波数を与えるオフセット手段と、制御電圧(Vcnt)に比例して定まる周波数を制御して所望の周波数を決定する制御手段とを備えている。周波数は、定電圧(Vcn1)と制御電圧(Vcnt)とによって直接定まる。 The voltage controlled oscillator according to the present invention determines an intended frequency by controlling an offset means for providing an offset frequency by a constant voltage (V cn1 ) having a predetermined voltage value and a frequency determined in proportion to the control voltage (V cnt ). Control means. The frequency is directly determined by the constant voltage (V cn1 ) and the control voltage (V cnt ).

本発明によるPLL回路は、外部からの入力信号(Fref)と、帰還信号(Ffb)との位相及び周波数を比較し、比較の結果に基づいて制御電圧(Vcnt)を生成する制御電圧生成器(1、2、3)と、所定の電圧値の定電圧(Vcn1)を生成するオフセット回路(4)と、オフセット回路(4)からの定電圧(Vcn1)に応じた電流と、制御電圧生成器(1、2、3)からの制御電圧(Vcnt)に応じた電流とを加算し、加算した電流の値に応じた周波数で発振する出力信号(FVCO)を生成する電圧制御発振器(5)と、電圧制御発振器(5)からの出力信号(FVCO)を分周して制御電圧生成器(1、2、3)に帰還信号(Ffb)としてフィードバックする分周器(6)とを備えている。電圧制御発振器(5)は、直列に接続されたN(Nは2以上の整数)個の反転差動増幅器(9)を備えている。N個の反転差動増幅器(9)の各々は、定電圧(Vcn1)と制御電圧(Vcnt)とに応じて動作する。N個の反転差動増幅器(9)の各々の動作電流は、定電圧(Vcn1)に応じた電流と、制御電圧(Vcnt)に応じた電流とを加算した電流の値で直接定まる。 The PLL circuit according to the present invention compares the phase and frequency of an external input signal (F ref ) and a feedback signal (F fb ), and generates a control voltage (V cnt ) based on the comparison result. A generator (1, 2, 3), an offset circuit (4) for generating a constant voltage (V cn1 ) having a predetermined voltage value, and a current corresponding to the constant voltage (V cn1 ) from the offset circuit (4) Then, the current corresponding to the control voltage (V cnt ) from the control voltage generator (1, 2, 3) is added to generate an output signal (F VCO ) that oscillates at a frequency corresponding to the value of the added current. Frequency division of the voltage controlled oscillator (5) and the output signal (F VCO ) from the voltage controlled oscillator (5) and feeding back as a feedback signal (F fb ) to the control voltage generator (1, 2, 3) (6). The voltage controlled oscillator (5) includes N (N is an integer of 2 or more) inverting differential amplifiers (9) connected in series. Each of the N inverting differential amplifiers (9) operates according to the constant voltage (V cn1 ) and the control voltage (V cnt ). The operating current of each of the N inverting differential amplifiers (9) is directly determined by a current value obtained by adding a current corresponding to the constant voltage (V cn1 ) and a current corresponding to the control voltage (V cnt ).

Nが2以上の偶数のとき、N個の反転差動増幅器(9)のうちの最終段の反転差動増幅器(9d)の出力は、N個の反転差動増幅器(9)のうちの初段の反転差動増幅器(9a)に反転して戻される。   When N is an even number of 2 or more, the output of the last-stage inverting differential amplifier (9d) among the N inverting differential amplifiers (9) is the first stage among the N inverting differential amplifiers (9). Is inverted and returned to the inverting differential amplifier (9a).

Nが3以上の奇数のとき、N個の反転差動増幅器(9)のうちの最終段の反転差動増幅器(9d)の出力は、N個の反転差動増幅器(9)のうちの初段の反転差動増幅器(9a)に戻される。   When N is an odd number of 3 or more, the output of the last-stage inverting differential amplifier (9d) among the N inverting differential amplifiers (9) is the first stage among the N inverting differential amplifiers (9). Is returned to the inverting differential amplifier (9a).

電圧制御発振器(5)は、動作電流を補償するためのバイアスジェネレータ(8)を更に備えている。このバイアスジェネレータ(8)は、定電圧(Vcn1)が入力される制御電極を有し、第1電源及び第2電源の間に直列に接続された第1入力段トランジスタ(12)と、制御電圧(Vcnt)が入力される制御電極を有し、第1電源及び第2電源の間に直列に接続され、第1入力段トランジスタ(12)と並列に接続された第2入力段トランジスタ(13)と、第1電源と第1及び第2入力段トランジスタ(12、13)との間に接続された特定トランジスタ(11)とを有する。また、バイアスジェネレータ(58)は、定電圧(Vcn1)が入力される制御電極を有し、第1電源及び第2電源の間に直列に接続された第1入力段トランジスタ(12)と、第1電源と第1入力段トランジスタ(12)との間に接続された特定トランジスタ(11)とを有する。 The voltage controlled oscillator (5) further comprises a bias generator (8) for compensating the operating current. The bias generator (8) has a control electrode to which a constant voltage (V cn1 ) is input, a first input stage transistor (12) connected in series between the first power supply and the second power supply, and a control A second input stage transistor having a control electrode to which a voltage (V cnt ) is input, connected in series between the first power supply and the second power supply, and connected in parallel with the first input stage transistor (12); 13) and a specific transistor (11) connected between the first power source and the first and second input stage transistors (12, 13). The bias generator (58) has a control electrode to which a constant voltage (V cn1 ) is input, and a first input stage transistor (12) connected in series between the first power supply and the second power supply; A specific transistor (11) connected between the first power supply and the first input stage transistor (12).

N個の反転差動増幅器(9)の各々は、第1電源及び第2電源の間に並列に接続された第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と、定電圧(Vcn1)が入力される制御電極を有し、第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と第2電源との間に接続された第3入力段トランジスタ(27)と、制御電圧(Vcnt)が入力される制御電極を有し、第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と第2電源との間に接続され、第3入力段トランジスタ(27)と並列に接続された第4入力段トランジスタ(28)と、第1電源と第1出力段トランジスタ(25)との間に直列に接続され、特定トランジスタ(11)と接続された第1トランジスタ(22)と、第1電源と第2出力段トランジスタ(26)との間に直列に接続され、特定トランジスタ(11)と接続された第2トランジスタ(23)と、第1電源と第1出力段トランジスタ(25)との間に直列に接続され、第1トランジスタ(22)と並列に接続された第3トランジスタ(21)と、第1電源と第2出力段トランジスタ(26)との間に直列に接続され、第2トランジスタ(23)と並列に接続された第4トランジスタ(24)とを備えている。 Each of the N inverting differential amplifiers (9) includes first and second output stage transistors (25, 26) connected in parallel between the first power source and the second power source, and a constant voltage (V cn1 ). And a third input stage transistor (27) connected between the first and second output stage transistors (25, 26) and the second power source, and a control voltage (V cnt ). Is connected between the first and second output stage transistors (25, 26) and the second power source, and is connected in parallel with the third input stage transistor (27). An input stage transistor (28), a first transistor (22) connected in series between the first power supply and the first output stage transistor (25), and connected to the specific transistor (11); Connected in series with the second output stage transistor (26). The second transistor (23) connected to the specific transistor (11) is connected in series between the first power source and the first output stage transistor (25), and in parallel with the first transistor (22). The third transistor (21) connected, and the fourth transistor (24) connected in series between the first power supply and the second output stage transistor (26) and connected in parallel with the second transistor (23). And.

特定トランジスタ(11)と第1トランジスタ(22)は、電流ミラー回路を構成し、特定トランジスタ(11)と第2トランジスタ(23)は、電流ミラー回路を構成する。   The specific transistor (11) and the first transistor (22) constitute a current mirror circuit, and the specific transistor (11) and the second transistor (23) constitute a current mirror circuit.

N個の反転差動増幅器(79)の各々は、第1電源及び第2電源の間に並列に接続された第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と、定電圧(Vcn1)が入力される制御電極を有し、第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と第2電源との間に接続された第1入力段トランジスタ(27)と、制御電圧(Vcnt)が入力される制御電極を有し、第1及び第2出力段トランジスタ(25、26)と第2電源との間に接続され、第1入力段トランジスタ(27)と並列に接続された第2入力段トランジスタ(28)と、第1電源と第1出力段トランジスタ(25)との間に直列に接続された抵抗素子(81)と、第1電源と第2出力段トランジスタ(26)との間に直列に接続された抵抗素子(82)とを備えている。 Each of the N inverting differential amplifiers (79) includes a first and second output stage transistors (25, 26) connected in parallel between the first power source and the second power source, and a constant voltage (V cn1 ). And a control voltage (V cnt ), a first input stage transistor (27) connected between the first and second output stage transistors (25, 26) and the second power source. Is connected between the first and second output stage transistors (25, 26) and the second power source, and is connected in parallel with the first input stage transistor (27). An input stage transistor (28), a resistance element (81) connected in series between a first power supply and a first output stage transistor (25), and a first power supply and a second output stage transistor (26) And a resistance element (82) connected in series therebetween.

本発明によるPLL回路は、外部からの入力信号(Fref)と、帰還信号(Ffb)との位相及び周波数を比較し、比較の結果に基づいて制御電圧(Vcnt)を生成する制御電圧生成器(1、2、3)と、所定の電圧値の定電圧(Vcn1)を生成するオフセット回路(4)と、オフセット回路(4)からの定電圧(Vcn1)に応じた電流と、制御電圧生成器(1、2、3)からの制御電圧(Vcnt)に応じた電流とを加算し、加算した電流の値に応じた周波数で発振する出力信号(FVCO)を生成する電圧制御発振器(5)と、電圧制御発振器(5)からの出力信号(FVCO)を分周して制御電圧生成器(1、2、3)に帰還信号(Ffb)としてフィードバックする分周器(6)とを備えている。電圧制御発振器(5)は、直列に接続されたN個の反転差動増幅器(9)を備えている。N個の反転差動増幅器(9)の各々は、差動部と、差動部に接続され、所定の電圧値の定電圧(Vcn1)と制御電圧(Vcnt)とによってそれぞれ駆動される電流源とを有する。 The PLL circuit according to the present invention compares the phase and frequency of an external input signal (F ref ) and a feedback signal (F fb ), and generates a control voltage (V cnt ) based on the comparison result. A generator (1, 2, 3), an offset circuit (4) for generating a constant voltage (V cn1 ) having a predetermined voltage value, and a current corresponding to the constant voltage (V cn1 ) from the offset circuit (4) Then, the current corresponding to the control voltage (V cnt ) from the control voltage generator (1, 2, 3) is added to generate an output signal (F VCO ) that oscillates at a frequency corresponding to the value of the added current. Frequency division of the voltage controlled oscillator (5) and the output signal (F VCO ) from the voltage controlled oscillator (5) and feeding back as a feedback signal (F fb ) to the control voltage generator (1, 2, 3) (6). The voltage controlled oscillator (5) includes N inverting differential amplifiers (9) connected in series. Each of the N inverting differential amplifiers (9) is connected to the differential unit, the constant voltage (V cn1 ) and the control voltage (V cnt ) connected to the differential unit. And a current source.

本発明によるPLL回路は、外部からの入力信号(Fref)と、帰還信号(Ffb)との位相及び周波数を比較し、比較の結果に基づいて制御電圧(Vcnt)を生成する制御電圧生成器(1、2、3)と、所定の電圧値の定電圧(Vcn1)を生成するオフセット回路(4)と、オフセット回路(4)からの定電圧(Vcn1)に応じた電流と、制御電圧生成器(1、2、3)からの制御電圧(Vcnt)に応じた電流とを加算し、加算した電流の値に応じた周波数で発振する出力信号(FVCO)を生成する電圧制御発振器(5)と、電圧制御発振器(5)からの出力信号(FVCO)を分周して制御電圧生成器(1、2、3)に帰還信号(Ffb)としてフィードバックする分周器(6)とを備えている。電圧制御発振器(5)は、定電圧(Vcn1)によってオフセット周波数を与えるオフセット手段と、制御電圧(Vcnt)に比例して定まる周波数を制御して所望の周波数を決定する制御手段とを備えている。周波数は、定電圧(Vcn1)と制御電圧(Vcnt)とによって直接定まる。本発明によるPLL回路は、電圧制御発振器(5)に限らず、電圧制御発振器(55)、電圧制御発振器(75)でも実施可能である。 The PLL circuit according to the present invention compares the phase and frequency of an external input signal (F ref ) and a feedback signal (F fb ), and generates a control voltage (V cnt ) based on the comparison result. A generator (1, 2, 3), an offset circuit (4) for generating a constant voltage (V cn1 ) having a predetermined voltage value, and a current corresponding to the constant voltage (V cn1 ) from the offset circuit (4) Then, the current corresponding to the control voltage (V cnt ) from the control voltage generator (1, 2, 3) is added to generate an output signal (F VCO ) that oscillates at a frequency corresponding to the value of the added current. Frequency division of the voltage controlled oscillator (5) and the output signal (F VCO ) from the voltage controlled oscillator (5) and feeding back as a feedback signal (F fb ) to the control voltage generator (1, 2, 3) (6). The voltage controlled oscillator (5) includes offset means for providing an offset frequency by a constant voltage (V cn1 ), and control means for controlling a frequency determined in proportion to the control voltage (V cnt ) to determine a desired frequency. ing. The frequency is directly determined by the constant voltage (V cn1 ) and the control voltage (V cnt ). The PLL circuit according to the present invention can be implemented not only by the voltage controlled oscillator (5) but also by the voltage controlled oscillator (55) and the voltage controlled oscillator (75).

本発明の電圧制御発振器は、発振周波数のばらつきを抑えることができる。   The voltage controlled oscillator of the present invention can suppress variation in oscillation frequency.

図1は、本実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage controlled oscillator (VCO) according to the first embodiment. 図2は、本実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)の他の構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing another configuration of the voltage controlled oscillator (VCO) according to the first embodiment. 図3は、本実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)を用いたPLL回路の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) according to the first embodiment. 図4は、出力信号FVCOと電圧Vcntの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the output signal F VCO and the voltage V cnt . 図5は、本実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)の周波数特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics of the voltage controlled oscillator (VCO) according to the first embodiment. 図6は、本実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)の構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage controlled oscillator (VCO) according to the second embodiment. 図7は、本実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)の他の構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing another configuration of the voltage controlled oscillator (VCO) according to the second embodiment. 図8は、本実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)を用いたPLL回路の構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) according to the second embodiment. 図9は、本実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)の構成を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage controlled oscillator (VCO) according to the third embodiment. 図10は、本実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)の他の構成を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing another configuration of the voltage controlled oscillator (VCO) according to the third embodiment. 図11は、本実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)を用いたPLL回路の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit using a voltage controlled oscillator (VCO) according to the third embodiment. 図12は、従来の電圧制御発振器(VCO)の構成を示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional voltage controlled oscillator (VCO). 図13は、従来の電圧制御発振器(VCO)を用いたPLL回路の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit using a conventional voltage controlled oscillator (VCO). 図14は、出力信号FVCOと電圧Vcntの関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the output signal F VCO and the voltage V cnt . 図15は、従来の電圧制御発振器(VCO)の周波数特性を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing frequency characteristics of a conventional voltage controlled oscillator (VCO).

以下に添付図面を参照して、本発明による電圧制御発振器の実施の形態を説明する。   Embodiments of a voltage controlled oscillator according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)の構成を示す回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage controlled oscillator (VCO) according to the first embodiment.

図1に示されるように、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5は、バイアスジェネレータ(BG)8、リングオシレータ(RO)9、レベルコンバータ(L−C)7を備えている。   As shown in FIG. 1, the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment includes a bias generator (BG) 8, a ring oscillator (RO) 9, and a level converter (LC) 7.

バイアスジェネレータ(BG)8及びリングオシレータ(RO)9には、外部から所定の電圧値の定電圧Vcn1、電圧Vcntが供給/入力される。また、バイアスジェネレータ(BG)8及びリングオシレータ(RO)9には外部から電源電圧が供給/入力される。バイアスジェネレータ(BG)8の出力は、リングオシレータ(RO)9に供給/入力される。 The bias generator (BG) 8 and the ring oscillator (RO) 9 are supplied / input with constant voltages V cn1 and V cnt having predetermined voltage values from the outside. A power supply voltage is supplied / input from the outside to the bias generator (BG) 8 and the ring oscillator (RO) 9. The output of the bias generator (BG) 8 is supplied / input to the ring oscillator (RO) 9.

リングオシレータ(RO)9は、N個の反転差動増幅器を備えている。ここで、Nは2以上の整数である。N個の反転差動増幅器の各々は、外部からの定電圧Vcn1と外部からの電圧Vcntとに応じて動作する。N個の反転差動増幅器の各々の動作電流は、定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流で直接定まる。バイアスジェネレータ(BG)8は、外部からの定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、外部からの電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流によってリングオシレータ(RO)9の動作電流を補償する。補償とは、リングオシレータ(RO)9のスイッチとして働くトランジスタがON/OFFしているとき、素早く電流を流し、発振波形の立ち上がり、立下りを高速に動作させ(急峻にして)、高速に発振を促すことをいう。この補償により、高周波数特性を改善すること、即ち、追従性をよくすることができる。 The ring oscillator (RO) 9 includes N inverting differential amplifiers. Here, N is an integer of 2 or more. Each of the N inverting differential amplifiers operates according to an external constant voltage V cn1 and an external voltage V cnt . Each of the operating current of the N inverting differential amplifier, a current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1, determined directly by a current obtained by adding the current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt. The bias generator (BG) 8 is a ring oscillator (RO) that uses a current obtained by adding a current I cn1 corresponding to the value of the external constant voltage V cn1 and a current I cnt corresponding to the value of the external voltage V cnt. 9 operating current is compensated. Compensation means that when a transistor acting as a switch of the ring oscillator (RO) 9 is ON / OFF, a current is passed quickly, and the rising and falling of the oscillation waveform are operated at high speed (to make it steep) and oscillate at high speed. To encourage This compensation can improve the high frequency characteristics, that is, improve the followability.

また、リングオシレータ(RO)9は、定電圧Vcn1によってオフセット周波数を与え、電圧Vcntに比例して定まる発振周波数を制御して所望の発振周波数を決定する。所望の発振周波数は、定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流によって直接定まる。リングオシレータ(RO)9は、決定された所望の発振周波数に対応する電圧の振幅のうち最大ピークを表す最大電圧VOUT1及び最小ピークを表す最小電圧VOUT2の一方を第1出力端子OUT1を介してレベルコンバータ(L−C)7に供給し、最大電圧VOUT1及び最小電圧VOUT2の他方を第2出力端子OUT2を介してレベルコンバータ(L−C)7に供給する。 The ring oscillator (RO) 9 gives an offset frequency by the constant voltage V cn1 and controls the oscillation frequency determined in proportion to the voltage V cnt to determine a desired oscillation frequency. The desired oscillation frequency is directly determined by the current obtained by adding the current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1 and the current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt . The ring oscillator (RO) 9 receives one of the maximum voltage V OUT1 representing the maximum peak and the minimum voltage V OUT2 representing the minimum peak among the amplitudes of the voltages corresponding to the determined desired oscillation frequency via the first output terminal OUT1. Is supplied to the level converter (LC) 7, and the other of the maximum voltage V OUT1 and the minimum voltage V OUT2 is supplied to the level converter (LC) 7 via the second output terminal OUT2.

レベルコンバータ(L−C)7は、最小電圧VOUT2と最大電圧VOUT1との間の振幅をCMOSレベル(例えば、0(V)〜電源電圧にするようにするなど)まで増加させて出力信号FVCOを生成する。レベルコンバータ(L−C)7で生成された出力信号FVCOは、電圧制御発振器(VCO)5の出力信号として外部に送出される。 The level converter (L-C) 7 increases the amplitude between the minimum voltage V OUT2 and the maximum voltage V OUT1 to a CMOS level (for example, from 0 (V) to a power supply voltage) and outputs an output signal. Create an F VCO . The output signal F VCO generated by the level converter (LC) 7 is sent to the outside as an output signal of the voltage controlled oscillator (VCO) 5.

ここで、電圧制御発振器(VCO)5により生成される出力信号FVCOに対応する発振周波数ついて図4を参照しながら説明する。図4は、出力信号FVCOと電圧Vcntの関係を示す図である。 Here, the oscillation frequency corresponding to the output signal F VCO generated by the voltage controlled oscillator (VCO) 5 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the output signal F VCO and the voltage V cnt .

図4に示されるように、通常、電圧制御発振器(VCO)で生成される出力信号FVCOと電圧Vcntの関係(周波数特性)を示す符号X1は、電圧制御発振器(VCO)5に含まれる電圧Vcntを入力する後述のトランジスタのスレッショルド電圧Va1より大きくなると、出力信号FVCOの発振周波数が0(Hz)より大きくなるような線形性を表している。電圧制御発振器(VCO)5は、スレッショルド電圧Va1(例えば、0.5(V))から電圧制御発振器(VCO)5を動作させる外部からの電源電圧VDD(例えば、2.5(V))までの範囲の電圧Vcntに比例して定まる発振周波数を制御して所望の発振周波数FVCO’を決定する。このとき、出力信号FVCOに対応する所望の発振周波数Fb1を得るための電圧はVb1とする(Va1<Vb1<VDD)。 As shown in FIG. 4, a code X1 indicating a relationship (frequency characteristic) between the output signal F VCO and the voltage V cnt that is normally generated by the voltage controlled oscillator (VCO) is included in the voltage controlled oscillator (VCO) 5. When the voltage V cnt is greater than a threshold voltage V a1 of a transistor to be described later, the linearity is such that the oscillation frequency of the output signal F VCO becomes greater than 0 (Hz). The voltage controlled oscillator (VCO) 5 is an external power supply voltage V DD (for example, 2.5 (V)) that operates the voltage controlled oscillator (VCO) 5 from a threshold voltage V a1 (for example, 0.5 (V)). The desired oscillation frequency F VCO ′ is determined by controlling the oscillation frequency determined in proportion to the voltage V cnt in the range up to. At this time, a voltage for obtaining a desired oscillation frequency F b1 corresponding to the output signal F VCO is V b1 (V a1 <V b1 <V DD ).

しかし、電圧Vb1が外部からのノイズ成分の干渉を受けて変動する場合、符号X1が示す周波数特性の傾きが急峻であるため、所望の発振周波数Fb1は周波数特性の傾きに応じて変動が大きくなる(ジッタが増大する)。 However, when the voltage V b1 fluctuates due to external noise component interference, the slope of the frequency characteristic indicated by the symbol X1 is steep, so that the desired oscillation frequency F b1 fluctuates according to the slope of the frequency characteristic. Increased (jitter increases).

この発振周波数Fb1の大きな変動を抑えるため、電圧制御発振器(VCO)5は、リングオシレータ(RO)9が定電圧Vcn1分の電流を加算してオフセット周波数をもたせていることにより、周波数が0(Hz)より大きく、かつ、所望の周波数Fb1より小さい周波数Fa1を基準周波数(自走発振周波数)とすることで符号X1が示す周波数特性の傾きを緩くした符号Y1が示す周波数特性を生成することができる。 In order to suppress the large fluctuation of the oscillation frequency F b1 , the voltage controlled oscillator (VCO) 5 has an offset frequency because the ring oscillator (RO) 9 adds a current corresponding to the constant voltage V cn1 to provide an offset frequency. The frequency characteristic indicated by the reference sign Y1 is obtained by making the frequency F a1 larger than 0 (Hz) and smaller than the desired frequency F b1 as a reference frequency (self-running oscillation frequency) to make the slope of the frequency characteristic indicated by the reference sign X1 gentle. Can be generated.

次に、前述したNが2以上の偶数のときにおける、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5のバイアスジェネレータ(BG)8及びリングオシレータ(RO)9の構成について図1を参照しながら詳細に説明する。   Next, referring to FIG. 1 for the configuration of the bias generator (BG) 8 and the ring oscillator (RO) 9 of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment when N is an even number of 2 or more. However, it explains in detail.

図1に示されるように、バイアスジェネレータ(BG)8は、PチャネルMOSトランジスタ11、NチャネルMOSトランジスタ12、13を有している。以下、PチャネルMOSトランジスタをPMOSトランジスタと称し、NチャネルMOSトランジスタをNMOSトランジスタと称す。PMOSトランジスタ11のソース電極には、高位側電圧源が接続され、電源電圧VDDが入力/供給される。PMOSトランジスタ11のドレイン電極は、NMOSトランジスタ12、13のドレイン電極に接続されている。NMOSトランジスタ12のゲート電極には、外部から定電圧Vcn1が入力/供給される。また、NMOSトランジスタ12のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。NMOSトランジスタ13のゲート電極には、外部から電圧Vcntが入力/供給される。また、NMOSトランジスタ13のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。 As shown in FIG. 1, the bias generator (BG) 8 includes a P-channel MOS transistor 11 and N-channel MOS transistors 12 and 13. Hereinafter, the P channel MOS transistor is referred to as a PMOS transistor, and the N channel MOS transistor is referred to as an NMOS transistor. A high voltage source is connected to the source electrode of the PMOS transistor 11, and the power supply voltage V DD is input / supplied. The drain electrode of the PMOS transistor 11 is connected to the drain electrodes of the NMOS transistors 12 and 13. A constant voltage Vcn1 is input / supplied to the gate electrode of the NMOS transistor 12 from the outside. Further, the source electrode of the NMOS transistor 12 is connected to the lower power supply and is usually grounded. A voltage V cnt is input / supplied to the gate electrode of the NMOS transistor 13 from the outside. The source electrode of the NMOS transistor 13 is connected to the lower power supply and is usually grounded.

次に、リングオシレータ(RO)9の構成について説明する。   Next, the configuration of the ring oscillator (RO) 9 will be described.

図1に示されるように、リングオシレータ(RO)9は、Nが4のとき、第1反転差動増幅器9a、第2反転差動増幅器9b、第3反転差動増幅器9c、第4反転差動増幅器9dを備えている。第1反転差動増幅器9a〜第4反転差動増幅器9dの各々は、差動部としてPMOSトランジスタ21、22、23、24、NMOSトランジスタ25、26を有し、差動部に接続された電流源として定電圧Vcn1によって駆動されるNMOSトランジスタ27、電圧Vcntによって駆動されるNMOSトランジスタ28を有している。 As shown in FIG. 1, when N is 4, the ring oscillator (RO) 9 includes a first inverting differential amplifier 9a, a second inverting differential amplifier 9b, a third inverting differential amplifier 9c, and a fourth inverting difference. A dynamic amplifier 9d is provided. Each of the first inverting differential amplifier 9a to the fourth inverting differential amplifier 9d has PMOS transistors 21, 22, 23, and 24, and NMOS transistors 25 and 26 as differential parts, and a current connected to the differential part. An NMOS transistor 27 driven by a constant voltage V cn1 and an NMOS transistor 28 driven by a voltage V cnt are provided as sources.

第1反転差動増幅器9a〜第4反転差動増幅器9dの各々の構成について説明する。   The configuration of each of the first inverting differential amplifier 9a to the fourth inverting differential amplifier 9d will be described.

PMOSトランジスタ21、22、23、24のソース電極には、高位側電圧源が接続され、電源電圧VDDが入力/供給される。PMOSトランジスタ22、23のゲート電極は、PMOSトランジスタ11のドレイン電極とゲート電極に接続されている。ここで、バイアスジェネレータ(BG)8のPMOSトランジスタ11に対して、PMOSトランジスタ22、23は電流ミラー回路となっている。NMOSトランジスタ27のゲート電極には、外部から定電圧Vcn1が入力/供給される。また、NMOSトランジスタ27のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。NMOSトランジスタ28のゲート電極には、外部から電圧Vcntが入力/供給される。また、NMOSトランジスタ28のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。NMOSトランジスタ28のドレイン電極は、NMOSトランジスタ27のドレイン電極、NMOSトランジスタ25、26のソース電極に接続されている。NMOSトランジスタ25のドレイン電極は、PMOSトランジスタ21、22のドレイン電極、PMOSトランジスタ21のゲート電極に接続されている。NMOSトランジスタ26のドレイン電極は、PMOSトランジスタ23、24のドレイン電極、PMOSトランジスタ24のゲート電極に接続されている。 A high voltage source is connected to the source electrodes of the PMOS transistors 21, 22, 23, and 24, and the power supply voltage V DD is input / supplied. The gate electrodes of the PMOS transistors 22 and 23 are connected to the drain electrode and the gate electrode of the PMOS transistor 11. Here, with respect to the PMOS transistor 11 of the bias generator (BG) 8, the PMOS transistors 22 and 23 are current mirror circuits. A constant voltage Vcn1 is input / supplied to the gate electrode of the NMOS transistor 27 from the outside. The source electrode of the NMOS transistor 27 is connected to the lower power supply and is usually grounded. A voltage V cnt is input / supplied to the gate electrode of the NMOS transistor 28 from the outside. The source electrode of the NMOS transistor 28 is connected to the lower power supply and is usually grounded. The drain electrode of the NMOS transistor 28 is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 27 and the source electrodes of the NMOS transistors 25 and 26. The drain electrode of the NMOS transistor 25 is connected to the drain electrodes of the PMOS transistors 21 and 22 and the gate electrode of the PMOS transistor 21. The drain electrode of the NMOS transistor 26 is connected to the drain electrodes of the PMOS transistors 23 and 24 and the gate electrode of the PMOS transistor 24.

第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ25のゲート電極は、第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ25のドレイン電極に接続されている。第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ26のゲート電極は、第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ26のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 25 of the second inverting differential amplifier 9b is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the first inverting differential amplifier 9a. The gate electrode of the NMOS transistor 26 of the second inverting differential amplifier 9b is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 26 of the first inverting differential amplifier 9a.

第3反転差動増幅器9cのNMOSトランジスタ25のゲート電極は、第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ25のドレイン電極に接続されている。第3反転差動増幅器9cのNMOSトランジスタ26のゲート電極は、第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ26のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 25 of the third inverting differential amplifier 9c is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the second inverting differential amplifier 9b. The gate electrode of the NMOS transistor 26 of the third inverting differential amplifier 9c is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 26 of the second inverting differential amplifier 9b.

第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ25のゲート電極は、第3反転差動増幅器9cのNMOSトランジスタ25のドレイン電極に接続されている。第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ26のゲート電極は、第3反転差動増幅器9cのNMOSトランジスタ26のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 25 of the fourth inverting differential amplifier 9d is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the third inverting differential amplifier 9c. The gate electrode of the NMOS transistor 26 of the fourth inverting differential amplifier 9d is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 26 of the third inverting differential amplifier 9c.

第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ25のゲート電極は、第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ26のドレイン電極に接続されている。第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ26のゲート電極は、第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ25のドレイン電極に接続されている。また、第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ25のドレイン電極は、第1出力端子OUT1を介してレベルコンバータ(L−C)7に接続されている。第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ26のドレイン電極は、第2出力端子OUT2を介してレベルコンバータ(L−C)7に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 25 of the first inverting differential amplifier 9a is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 26 of the fourth inverting differential amplifier 9d. The gate electrode of the NMOS transistor 26 of the first inverting differential amplifier 9a is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the fourth inverting differential amplifier 9d. The drain electrode of the NMOS transistor 25 of the fourth inverting differential amplifier 9d is connected to the level converter (LC) 7 through the first output terminal OUT1. The drain electrode of the NMOS transistor 26 of the fourth inverting differential amplifier 9d is connected to the level converter (LC) 7 via the second output terminal OUT2.

次に、前述した電圧制御発振器(VCO)5のバイアスジェネレータ(BG)8及びリングオシレータ(RO)9の動作について図1を参照しながら説明する。ここで、電圧制御発振器(VCO)5に入力される定電圧Vcn1には基準レベル、電圧Vcntには制御レベルがバイアスされている。 Next, operations of the bias generator (BG) 8 and the ring oscillator (RO) 9 of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 will be described with reference to FIG. Here, a reference level is biased to the constant voltage V cn1 input to the voltage controlled oscillator (VCO) 5, and a control level is biased to the voltage V cnt .

まず、バイアスジェネレータ(BG)8の回路動作について説明する。   First, the circuit operation of the bias generator (BG) 8 will be described.

図1に示されるように、NMOSトランジスタ12は、そのゲートに定電圧Vcn1がバイアスされるため、そのバイアスに応じたドレイン電流ID12を流す。電圧Vcntには、制御レベルがバイアスされるが、今、そのレベルが0(V)とすると、NMOSトランジスタ13はOFFしているため(スレッショルド電圧に達していないため)、そのドレイン電流ID13は0(A)である。したがって、PMOSトランジスタ11のドレイン電流ID11は、ドレイン電流ID12とドレイン電流ID13との和であるが、ドレイン電流ID13が0(A)なので、ドレイン電流ID12分だけが流れる。PMOSトランジスタはそのゲートとドレインが同じノードであるため、飽和領域にあり、ドレイン電流ID11を流すように、そのゲートのレベルは決まる。このレベルはリングオシレータ(RO)109における第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々のPMOSトランジスタ22、23のゲートのレベルになっている。PMOSトランジスタ11に対して、第1反転差動増幅器109a、第2反転差動増幅器109b、第3反転差動増幅器109c、第4反転差動増幅器109dの各々のPMOSトランジスタ22、23は電流ミラー回路を構成しているため、PMOSトランジスタ11のサイズ(PMOSトランジスタ11のしきい値、ゲート長、ゲート酸化膜の厚さ、を含む)と、PMOSトランジスタ22、23とのサイズ(各PMOSトランジスタのしきい値、ゲート長、ゲート酸化膜の厚さ、を含む)の比に応じた電流が、PMOSトランジスタ22、23のドレイン電流となる。このPMOSトランジスタ11は、定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流により、リングオシレータ(RO)9の動作電流を補償する。 As shown in FIG. 1, since the constant voltage Vcn1 is biased at the gate of the NMOS transistor 12, a drain current ID12 corresponding to the bias flows. The control level is biased to the voltage V cnt , but if the level is now 0 (V), the NMOS transistor 13 is OFF (because the threshold voltage has not been reached), so the drain current ID 13 is 0 (A). Accordingly, the drain current ID11 of the PMOS transistor 11 is the sum of the drain current ID12 and the drain current ID13, but since the drain current ID13 is 0 (A), only the drain current ID12 flows. Since the gate and drain of the PMOS transistor are the same node, the PMOS transistor is in the saturation region, and the level of the gate is determined so that the drain current ID11 flows. This level is the same as that of the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting differential amplifier 109d in the ring oscillator (RO) 109. At the gate level. For the PMOS transistor 11, the PMOS transistors 22 and 23 of the first inverting differential amplifier 109a, the second inverting differential amplifier 109b, the third inverting differential amplifier 109c, and the fourth inverting differential amplifier 109d are current mirror circuits. Therefore, the size of the PMOS transistor 11 (including the threshold value, gate length, and thickness of the gate oxide film of the PMOS transistor 11) and the size of the PMOS transistors 22 and 23 (the size of each PMOS transistor) The current corresponding to the ratio of the threshold value, the gate length, and the thickness of the gate oxide film becomes the drain current of the PMOS transistors 22 and 23. The PMOS transistor 11 compensates for the operating current of the ring oscillator (RO) 9 by adding a current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1 and a current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt. .

制御レベルの電圧Vcntが上がり、そのレベルがNMOSトランジスタ13の閾値以上(NMOSトランジスタ13がONするレベル)になると、NMOSトランジスタ13のドレイン電流ID13が流れる。電圧Vcntが上がれば上がるほどNMOSトランジスタ13のドレイン電流ID13も多く流れるため、結果的にPMOSトランジスタ11のドレイン電流ID11も多くなる。従って、電流ミラー回路を構成しているPMOSトランジスタ22、23のドレイン電流も多くなる。 When the control level voltage V cnt rises and becomes equal to or higher than the threshold of the NMOS transistor 13 (a level at which the NMOS transistor 13 is turned on), the drain current ID13 of the NMOS transistor 13 flows. As the voltage V cnt rises, the drain current ID13 of the NMOS transistor 13 increases as the voltage Vcnt increases. As a result, the drain current ID11 of the PMOS transistor 11 also increases. Therefore, the drain currents of the PMOS transistors 22 and 23 constituting the current mirror circuit also increase.

次に、リングオシレータ(RO)9の回路動作について説明する。ここで、第1反転差動増幅器9a〜第4反転差動増幅器9dの各々の回路動作は同様であるため、第1反転差動増幅器9aを例として説明する。   Next, the circuit operation of the ring oscillator (RO) 9 will be described. Here, since the circuit operation of each of the first inverting differential amplifier 9a to the fourth inverting differential amplifier 9d is the same, the first inverting differential amplifier 9a will be described as an example.

定電圧Vcn1に基準レベルがバイアスされており、電圧Vcntが0レベルとするとNMOSトランジスタ27にドレイン電流ID27が流れ、NMOSトランジスタ28はオフしているためドレイン電流ID28は流れない。NMOSトランジスタ25、26のソース電極がNMOSトランジスタ27、28のドレイン電極に共通接続されたところには、NMOSトランジスタ27のドレイン電流ID27が流れることになる。 When the reference level is biased to the constant voltage V cn1 and the voltage V cnt is 0 level, the drain current ID27 flows to the NMOS transistor 27, and the NMOS transistor 28 is off, so the drain current ID28 does not flow. When the source electrodes of the NMOS transistors 25 and 26 are commonly connected to the drain electrodes of the NMOS transistors 27 and 28, the drain current ID27 of the NMOS transistor 27 flows.

スイッチとして動作する差動回路のNMOSトランジスタ25、26は、上記のNMOSトランジスタ27のドレイン電流ID27で動作する。NMOSトランジスタ25、26はその入力される信号(第4反転差動増幅器9dからの出力)に応じたドレイン電流ID25、ID26を流し、能動負荷であるPMOSトランジスタ21、24に供給する。NMOSトランジスタ25がON、NMOSトランジスタ26がOFFした場合、NMOSトランジスタ25には電流が流れ、PMOSトランジスタ21にも電流が流れる。このとき、PMOSトランジスタ21のドレイン−ソース電圧VDS21分の電圧降下が起こり、NMOSトランジスタ25の出力(第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ25への入力)はLOWレベルになる。NMOSトランジスタ26はOFFしているので、NMOSトランジスタ26の出力(第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ26への入力)はHIGHレベルになる。これにより、リングオシレータ(RO)9は、定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流の値に応じた発振周波数を生成する。発振周波数の振幅は約0.7Vぐらいの小振幅である。 The NMOS transistors 25 and 26 of the differential circuit operating as switches operate with the drain current ID27 of the NMOS transistor 27 described above. The NMOS transistors 25 and 26 pass drain currents ID25 and ID26 corresponding to the input signals (outputs from the fourth inverting differential amplifier 9d) and supply them to the PMOS transistors 21 and 24, which are active loads. When the NMOS transistor 25 is turned on and the NMOS transistor 26 is turned off, a current flows through the NMOS transistor 25 and a current also flows through the PMOS transistor 21. At this time, a voltage drop corresponding to the drain-source voltage VDS21 of the PMOS transistor 21 occurs, and the output of the NMOS transistor 25 (the input to the NMOS transistor 25 of the second inverting differential amplifier 9b) becomes the LOW level. Since the NMOS transistor 26 is OFF, the output of the NMOS transistor 26 (the input to the NMOS transistor 26 of the second inverting differential amplifier 9b) becomes HIGH level. As a result, the ring oscillator (RO) 9 generates an oscillation frequency according to the current value obtained by adding the current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1 and the current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt. To do. The oscillation frequency has a small amplitude of about 0.7V.

能動負荷のPMOSトランジスタとして並列に接続されたPMOSトランジスタ22、23は、バイアスジェネレータ(BG)8とミラー構成をしており、そのミラー電流を流すことにより、NMOSトランジスタ25、26がON/OFFしているとき、素早く電流を流す効果があり、出力の立ち上がり、立ち下りを高速に動作させ、高速に発振を促すことができる。   The PMOS transistors 22 and 23 connected in parallel as the active load PMOS transistors have a mirror configuration with the bias generator (BG) 8, and when the mirror current flows, the NMOS transistors 25 and 26 are turned ON / OFF. In this case, there is an effect of flowing current quickly, and the rising and falling of the output can be operated at high speed, and oscillation can be promoted at high speed.

電圧Vcntのレベルが上がり、NMOSトランジスタ28がONし、NMOSトランジスタ28のドレイン電流ID28が流れるようになると、第1反転差動増幅器9aの回路電流が増える。電流が増えれば、当然、回路の駆動能力も上がり、また、出力負荷(第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ25やNMOSトランジスタ26などのゲート容量や配線容量)を充放電する時間も速くなる。つまり、この第1反転差動増幅器9aの遅延時間が短くなる。 When the level of the voltage V cnt increases, the NMOS transistor 28 is turned on, and the drain current ID28 of the NMOS transistor 28 flows, the circuit current of the first inverting differential amplifier 9a increases. As the current increases, the drive capability of the circuit naturally increases, and the time for charging and discharging the output load (the gate capacitance and the wiring capacitance of the NMOS transistor 25 and the NMOS transistor 26 of the second inverting differential amplifier 9b) also becomes faster. . That is, the delay time of the first inverting differential amplifier 9a is shortened.

次に、リングオシレータ(RO)9の発振器としての動作について説明する。   Next, the operation of the ring oscillator (RO) 9 as an oscillator will be described.

第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ25がON、NMOSトランジスタ26がOFFしているとき、上述したように、その出力はNMOSトランジスタ25側がLOWレベル、NMOSトランジスタ26側がHIGHレベルとなる。   When the NMOS transistor 25 of the first inverting differential amplifier 9a is ON and the NMOS transistor 26 is OFF, as described above, the output is the LOW level on the NMOS transistor 25 side and the HIGH level on the NMOS transistor 26 side.

第1反転差動増幅器9aからの出力により、第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ25にはLOWレベルが入力され、NMOSトランジスタ26にはHIGHレベルが入力される。これにより、NMOSトランジスタ25がOFFし、NMOSトランジスタ26がONして、NMOSトランジスタ25の出力(第3反転差動増幅器9cのNMOSトランジスタ25への入力)はHIGHレベル、NMOSトランジスタ26の出力(第3反転差動増幅器9cのNMOSトランジスタ26への入力)はLOWレベルになる。   Due to the output from the first inverting differential amplifier 9a, the LOW level is input to the NMOS transistor 25 of the second inverting differential amplifier 9b, and the HIGH level is input to the NMOS transistor 26. As a result, the NMOS transistor 25 is turned off, the NMOS transistor 26 is turned on, and the output of the NMOS transistor 25 (input to the NMOS transistor 25 of the third inverting differential amplifier 9c) is at the HIGH level, and the output of the NMOS transistor 26 (first output). The input to the NMOS transistor 26 of the tri-inverting differential amplifier 9c becomes the LOW level.

第2反転差動増幅器9bからの出力により、第3反転差動増幅器9cのNMOSトランジスタ25にはHIGHレベルが入力され、NMOSトランジスタ26にはLOWレベルが入力される。これにより、NMOSトランジスタ25がONし、NMOSトランジスタ26がOFFして、NMOSトランジスタ25の出力(第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ25への入力)はLOWレベル、NMOSトランジスタ26の出力(第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ26への入力)はHIGHレベルになる。   By the output from the second inverting differential amplifier 9b, the HIGH level is input to the NMOS transistor 25 of the third inverting differential amplifier 9c, and the LOW level is input to the NMOS transistor 26. As a result, the NMOS transistor 25 is turned ON, the NMOS transistor 26 is turned OFF, the output of the NMOS transistor 25 (input to the NMOS transistor 25 of the fourth inversion differential amplifier 9d) is LOW level, and the output of the NMOS transistor 26 (first output). The input to the NMOS transistor 26 of the 4 inverting differential amplifier 9d becomes HIGH level.

第3反転差動増幅器9cからの出力により、第4反転差動増幅器9dのNMOSトランジスタ25にはLOWレベルが入力され、NMOSトランジスタ26にはHIGHレベルが入力される。これにより、NMOSトランジスタ25がOFFし、NMOSトランジスタ26がONして、NMOSトランジスタ25の出力(第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ26への入力)はHIGHレベル、NMOSトランジスタ26の出力(第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ25への入力)はLOWレベルになる。   Based on the output from the third inverting differential amplifier 9c, the LOW level is input to the NMOS transistor 25 of the fourth inverting differential amplifier 9d, and the HIGH level is input to the NMOS transistor 26. As a result, the NMOS transistor 25 is turned off, the NMOS transistor 26 is turned on, and the output of the NMOS transistor 25 (input to the NMOS transistor 26 of the first inversion-type differential amplifier 9a) is at the HIGH level, and the output of the NMOS transistor 26 (first output). The input to the NMOS transistor 25 of the 1-inverting differential amplifier 9a becomes LOW level.

第4反転差動増幅器9dからの出力により、第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ25にはLOWレベルが入力され、NMOSトランジスタ26にはHIGHレベルが入力される。これにより、NMOSトランジスタ25がOFFし、NMOSトランジスタ26がONして、NMOSトランジスタ25の出力(第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ25への入力)はHIGHレベル、NMOSトランジスタ26の出力(第2反転差動増幅器9bのNMOSトランジスタ26への入力)はLOWレベルになる。   Based on the output from the fourth inverting differential amplifier 9d, the LOW level is input to the NMOS transistor 25 of the first inverting differential amplifier 9a, and the HIGH level is input to the NMOS transistor 26. As a result, the NMOS transistor 25 is turned off, the NMOS transistor 26 is turned on, the output of the NMOS transistor 25 (the input to the NMOS transistor 25 of the second inverting differential amplifier 9b) is HIGH level, and the output of the NMOS transistor 26 (first output). The input to the NMOS transistor 26 of the 2 inverting differential amplifier 9b becomes LOW level.

最初、第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ25がON、NMOSトランジスタ26がOFFであったのが、リングを一周(第1反転差動増幅器9a〜第4反転差動増幅器9d)すると、第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ25がOFF、NMOSトランジスタ26がONしている。即ち、最終段の第4反転差動増幅器9dの出力は、初段の第1反転差動増幅器9aに反転して戻される。この動作が続くので、発振する。上述したように、電圧Vcntのレベルが上がると、第1反転差動増幅器9a〜第4反転差動増幅器9dの各々の遅延時間が短くなるため、発振周波数が高くなる。 At first, the NMOS transistor 25 of the first inversion-type differential amplifier 9a is ON and the NMOS transistor 26 is OFF. When the ring makes one round (the first inversion-type differential amplifier 9a to the fourth inversion-type differential amplifier 9d), The NMOS transistor 25 of the 1-inverting amplifier 9a is OFF and the NMOS transistor 26 is ON. That is, the output of the fourth inverting differential amplifier 9d at the final stage is inverted and returned to the first inverting differential amplifier 9a at the first stage. Since this operation continues, it oscillates. As described above, when the level of the voltage V cnt increases, the delay time of each of the first inversion-type differential amplifier 9a to the fourth inversion-type differential amplifier 9d is shortened, so that the oscillation frequency is increased.

また、前述したNが3以上の奇数の場合、Nが3とき、図2に示されるように、第3反転差動増幅器9cのNMOSトランジスタ25のドレイン電極は、第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ25のゲート電極と、第1出力端子OUT1を介してレベルコンバータ(L−C)7とに接続されている。また、NMOSトランジスタ26のドレイン電極は、第1反転差動増幅器9aのNMOSトランジスタ26のゲート電極と、第2出力端子OUT2を介してレベルコンバータ(L−C)7とに接続されている。即ち、最終段の第3反転差動増幅器9cの出力は、初段の第1反転差動増幅器9aに戻される。   When N is an odd number equal to or greater than 3, when N is 3, the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the third inverting differential amplifier 9c is connected to the first inverting differential amplifier 9a as shown in FIG. The gate electrode of the NMOS transistor 25 is connected to the level converter (LC) 7 through the first output terminal OUT1. The drain electrode of the NMOS transistor 26 is connected to the gate electrode of the NMOS transistor 26 of the first inverting differential amplifier 9a and the level converter (LC) 7 via the second output terminal OUT2. That is, the output of the third inverting differential amplifier 9c at the final stage is returned to the first inverting differential amplifier 9a at the first stage.

電圧制御発振器(VCO)5は、前述した自走発振周波数Fa1にオフセットを持たせているため、周波数特性の傾きを緩くできる。従って、ノイズ成分が含まれた電圧Vcntが入力された場合、オフセットを持たない電圧制御発振器と比べて、前述した発振周波数Fb1の変動は小さくできる。 Since the voltage-controlled oscillator (VCO) 5 has an offset in the above-described free-running oscillation frequency Fa1 , the frequency characteristics can be made less inclined. Therefore, when the voltage V cnt including the noise component is input, the fluctuation of the oscillation frequency F b1 described above can be reduced as compared with the voltage controlled oscillator having no offset.

ここで、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5の周波数特性について図5を参照しながら説明する。図5は、本実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)の周波数特性を示す図である。   Here, the frequency characteristics of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics of the voltage controlled oscillator (VCO) according to the first embodiment.

図5に示されるように、符号Y1はtyp−caseのときの周波数特性を表している。このときの自走発振周波数Fa1は約500(MHz)である。また、製造上のばらつきにより、符号Y1’のようなfast−caseのときの周波数特性や符号Y1’’のようなslow−caseのときの周波数特性が存在する。 As shown in FIG. 5, the symbol Y <b> 1 represents the frequency characteristic at the time of type-case. At this time, the free-running oscillation frequency F a1 is about 500 (MHz). Also, due to manufacturing variations, there are frequency characteristics at fast-case such as symbol Y1 ′ and frequency characteristics at slow-case such as symbol Y1 ″.

符号Y1’が示す周波数特性(fast−case)では、自走発振周波数Fa2は約600(MHz)である。電圧Vcntが大きくなっていき、(出力信号FVCOに対応する所望の発振周波数Fb1を得るための電圧をVb1、Va1<Vb1<VDD、発振周波数Fb1を1000(MHz)として)Vb1のレベルになると、符号Y1が示す周波数特性(typ−case)では約1000(MHz)になり、符号Y1’が示す周波数特性(fast−case)ではtyp−caseより40%ほど速い1400(MHz)になっている。符号Y1’’が示す周波数特性(slow−case)では、自走発振周波数Fa3は約400(MHz)である。電圧Vcntが大きくなっていき、Vb1のレベルになると、符号Y1が示す周波数特性(typ−case)では約1000(MHz)になり、符号Y1’’が示す周波数特性(slow−case)ではtyp−caseより30%ほど遅い600(MHz)になっている。 In the frequency characteristic (fast-case) indicated by the reference symbol Y1 ′, the free-running oscillation frequency Fa2 is about 600 (MHz). As the voltage V cnt increases, the voltage for obtaining the desired oscillation frequency F b1 corresponding to the output signal F VCO is V b1 , V a1 <V b1 <V DD , and the oscillation frequency F b1 is 1000 (MHz). When the level reaches V b1, the frequency characteristic (typ-case) indicated by the sign Y1 is about 1000 (MHz), and the frequency characteristic (fast-case) indicated by the sign Y1 ′ is about 40% faster than the type-case. 1400 (MHz). In the frequency characteristic (slow-case) indicated by the symbol Y1 ″, the free-running oscillation frequency F a3 is about 400 (MHz). When the voltage V cnt increases and reaches the level of V b1 , the frequency characteristic (typ-case) indicated by the sign Y1 is about 1000 (MHz), and the frequency characteristic (slow-case) indicated by the sign Y1 ″ is It is 600 (MHz), which is 30% slower than the type-case.

このように、電圧Vcntが大きくなっていくと、従来の電圧制御発振器(VCO)105の周波数特性では、電圧Vcntが大きくなっていくと、そのばらつきが上限側(符号Y101’が示す周波数特性)で55%、下限側(符号Y101’’が示す周波数特性)で40%へと大きくなるのに対して、電圧制御発振器(VCO)5の周波数特性では、そのばらつきが上限側(符号Y1’が示す周波数特性)で40%、下限側(符号Y1’’が示す周波数特性)で30%に改善されている。電圧制御発振器(VCO)5は、必要最小限に電流ミラー回路を用いているため、チャネル長変調効果の影響も少なくて済み、発振周波数のばらつきを抑えることができる。また、電圧制御発振器(VCO)5は、電圧制御発振器(VCO)5のゲインを大きくする必要がないのでジッタが低減される。また、電圧制御発振器(VCO)5は、例えば図5で示された符号Y1’’が示す周波数特性において電圧Vcntを電源電圧VDDの値まで上げてなくても、最低限抑えられる周波数範囲Fを確保できる。この周波数範囲Fは、符号Y1’が示す周波数特性における自走発振周波数Fa2から、符号Y1’’が示す周波数特性において電圧Vcntが電源電圧VDDの値のときの発振周波数までを表し、周波数範囲Fには所望の発振周波数Fb1が含まれている。従って、電圧制御発振器(VCO)5は、発振周波数の変動を考慮すると、電圧Vcntの範囲内で制御可能な発振周波数の範囲を広く設定することができる。 Thus, when a voltage V cnt becomes larger, the frequency characteristics of the conventional voltage controlled oscillator (VCO) 105, when the voltage V cnt becomes larger, the frequency indicated by the variation upper limit side (reference numeral Y101 ' In the frequency characteristic of the voltage controlled oscillator (VCO) 5, the variation is 55% on the lower limit side (frequency characteristic indicated by the symbol Y101 ″), whereas the variation in the frequency characteristic of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 is on the upper limit side (reference symbol Y1). The frequency characteristic indicated by 'is improved to 40%, and the lower limit side (frequency characteristic indicated by symbol Y1'') is improved to 30%. Since the voltage controlled oscillator (VCO) 5 uses the current mirror circuit to the minimum necessary, the influence of the channel length modulation effect can be reduced, and variations in the oscillation frequency can be suppressed. Further, since the voltage controlled oscillator (VCO) 5 does not need to increase the gain of the voltage controlled oscillator (VCO) 5, jitter is reduced. In addition, the voltage controlled oscillator (VCO) 5 is, for example, a frequency range that can be suppressed to a minimum even if the voltage V cnt is not increased to the value of the power supply voltage V DD in the frequency characteristic indicated by the symbol Y1 ″ shown in FIG. F 1 can be secured. This frequency range F 1 represents from the free-running oscillation frequency F a2 in the frequency characteristic indicated by the symbol Y1 ′ to the oscillation frequency when the voltage V cnt is the value of the power supply voltage V DD in the frequency characteristic indicated by the symbol Y1 ″. includes a desired oscillation frequency F b1 is the frequency range F 1. Therefore, the voltage-controlled oscillator (VCO) 5 can set the controllable oscillation frequency range within the range of the voltage V cnt in consideration of the fluctuation of the oscillation frequency.

次に、PLL(Phase−Locked Loop)を例として、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5を用いたPLL回路の構成について図3を参照しながら説明する。図3は、本実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)を用いたPLL回路の構成を示すブロック図である。   Next, the configuration of a PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 3 taking a PLL (Phase-Locked Loop) as an example. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) according to the first embodiment.

図3に示されるように、PLL回路は、位相周波数比較器(PFD)1、チャージポンプ2、ループフィルタ3、オフセット回路(OFST)4、電圧制御発振器(VCO)5及び分周器6を備えている。   As shown in FIG. 3, the PLL circuit includes a phase frequency comparator (PFD) 1, a charge pump 2, a loop filter 3, an offset circuit (OFST) 4, a voltage controlled oscillator (VCO) 5, and a frequency divider 6. ing.

位相周波数比較器(PFD)1は、入力信号Frefと分周器6からの帰還信号Ffbとの位相及び周波数を比較し、これら両信号の誤差を表す増分信号(上昇指示信号)UP及び減分信号(下降指示信号)DOWNを生成する。入力信号Frefとしては、例えば図示せぬ発振器からのクロック信号が使用される。この位相周波数比較器(PFD)1で生成される増分信号UPは、入力信号Frefに対する帰還信号Ffbの周波数低下分と位相遅れに相当するパルス幅を有する。また、減分信号DOWNは、入力信号Frefに対する帰還信号Ffbの周波数上昇分と位相進みに相当するパルス幅を有する。位相周波数比較器(PFD)1で生成された増分信号UP及び減分信号DOWNはチャージポンプ2に供給される。 The phase frequency comparator (PFD) 1 compares the phase and frequency of the input signal F ref and the feedback signal F fb from the frequency divider 6, and an incremental signal (a rising instruction signal) UP representing an error between the two signals. A decrement signal (down instruction signal) DOWN is generated. For example, a clock signal from an oscillator (not shown) is used as the input signal F ref . The increment signal UP generated by the phase frequency comparator (PFD) 1 has a pulse width corresponding to the frequency drop and phase delay of the feedback signal F fb with respect to the input signal F ref . The decrement signal DOWN has a pulse width corresponding to the frequency increase and phase advance of the feedback signal F fb with respect to the input signal F ref . The increment signal UP and the decrement signal DOWN generated by the phase frequency comparator (PFD) 1 are supplied to the charge pump 2.

チャージポンプ2はシングル出力のチャージポンプであり、増分信号UP及び減分信号DOWNの各パルス幅に応じた電流パルスを生成してループフィルタ3に供給する。ループフィルタ3は、チャージポンプ2から供給される電流パルスに応答して例えば図示せぬキャパシタに電荷を蓄積すると共に、図示せぬキャパシタに蓄積された電荷を放電し、上述した電流パルスに応じた電圧Vcntを発生する。このループフィルタ3で発生された電圧Vcntは電圧制御発振器(VCO)5に供給される。 The charge pump 2 is a single output charge pump, and generates a current pulse corresponding to each pulse width of the increment signal UP and the decrement signal DOWN and supplies the current pulse to the loop filter 3. In response to the current pulse supplied from the charge pump 2, the loop filter 3 accumulates charges in a capacitor (not shown), for example, and discharges the charges accumulated in the capacitor (not shown), and responds to the current pulse described above. A voltage V cnt is generated. The voltage V cnt generated by the loop filter 3 is supplied to a voltage controlled oscillator (VCO) 5.

バイアス回路であるオフセット回路(OFST)4は、定電圧Vcn1を生成して電圧制御発振器(VCO)5のバイアスジェネレータ(BG)8、リングオシレータ(RO)9に供給する。電圧制御発振器(VCO)5のバイアスジェネレータ(BG)8、リングオシレータ(RO)9には、オフセット回路(OFST)4から定電圧Vcn1が供給され、ループフィルタ3から電圧Vcntが供給される。電圧制御発振器(VCO)5は、オフセット回路(OFST)4から供給される定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、ループフィルタ3から供給される電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算し、加算した電流に応じた周波数で発振する出力信号FVCOを生成する。この発振周波数は、定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流によって直接定まる。電圧制御発振器(VCO)5は、ロック状態では入力信号Frefの周波数のM倍(Mは実数)の周波数で発振する。 An offset circuit (OFST) 4 as a bias circuit generates a constant voltage V cn1 and supplies it to a bias generator (BG) 8 and a ring oscillator (RO) 9 of a voltage controlled oscillator (VCO) 5. A constant voltage V cn1 is supplied from an offset circuit (OFST) 4 and a voltage V cnt is supplied from a loop filter 3 to a bias generator (BG) 8 and a ring oscillator (RO) 9 of a voltage controlled oscillator (VCO) 5. . The voltage controlled oscillator (VCO) 5 includes a current I cn1 according to the value of the constant voltage V cn1 supplied from the offset circuit (OFST) 4 and a current I according to the value of the voltage V cnt supplied from the loop filter 3. The output signal F VCO that oscillates at a frequency corresponding to the added current is generated by adding cnt . This oscillation frequency is directly determined by a current obtained by adding a current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1 and a current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt . In the locked state, the voltage controlled oscillator (VCO) 5 oscillates at a frequency that is M times the frequency of the input signal F ref (M is a real number).

電圧制御発振器(VCO)5で生成された出力信号FVCOは、レベルコンバータ(L−C)7からPLL回路の出力信号として外部に送出されると共に、分周器6に供給される。分周器6は、出力信号FVCOを1/Nに分周し、位相周波数比較器(PFD)1に供給する。 The output signal F VCO generated by the voltage controlled oscillator (VCO) 5 is sent to the outside as an output signal of the PLL circuit from the level converter ( LC ) 7 and also supplied to the frequency divider 6. The frequency divider 6 divides the output signal F VCO by 1 / N and supplies it to the phase frequency comparator (PFD) 1.

次に、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5を用いたPLL回路の動作を説明する。   Next, the operation of the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment will be described.

今、分周器6から位相周波数比較器(PFD)1に帰還される帰還信号Ffbの位相が入力信号Frefの位相より遅れていると仮定する。この場合、位相周波数比較器(PFD)1は、周波数低下分と位相遅れに相当するパルス幅を有する増分信号UPを生成し、チャージポンプ2に供給する。チャージポンプ2は、増分信号UPに応じた電流を流出してループフィルタ3の図示せぬキャパシタを充電する。これにより、ループフィルタ3で発生される電圧Vcntは高くなる。その結果、電圧制御発振器(VCO)5から出力される出力信号FVCOの発振周波数が上昇すると共に、出力信号FVCOの位相が進んで入力信号Frefの位相に近づく。 Assume that the phase of the feedback signal F fb fed back from the frequency divider 6 to the phase frequency comparator (PFD) 1 is delayed from the phase of the input signal F ref . In this case, the phase frequency comparator (PFD) 1 generates an increment signal UP having a pulse width corresponding to the frequency drop and the phase delay, and supplies the increment signal UP to the charge pump 2. The charge pump 2 discharges a current corresponding to the increment signal UP and charges a capacitor (not shown) of the loop filter 3. As a result, the voltage V cnt generated by the loop filter 3 is increased. As a result, the oscillation frequency of the output signal F VCO output from the voltage controlled oscillator (VCO) 5 increases, and the phase of the output signal F VCO advances to approach the phase of the input signal F ref .

一方、帰還信号Ffbの位相が入力信号Frefの位相より進んでいる場合、位相周波数比較器(PFD)1は、周波数上昇分と位相進みに相当するパルス幅を有する減分信号DOWNを生成し、チャージポンプ2に供給する。チャージポンプ2は、減分信号DOWNに応じた電流を引き込んでループフィルタ3の図示せぬキャパシタを放電させる。これにより、ループフィルタ3から出力される電圧Vcntは低くなる。その結果、電圧制御発振器(VCO)5から出力される出力信号FVCOの発振周波数が下降すると共に、出力信号FVCOの位相が遅れて入力信号Frefの位相に近づく。 On the other hand, when the phase of the feedback signal F fb is advanced from the phase of the input signal F ref , the phase frequency comparator (PFD) 1 generates a decrement signal DOWN having a pulse width corresponding to the frequency increase and the phase advance. And supplied to the charge pump 2. The charge pump 2 draws a current corresponding to the decrement signal DOWN to discharge a capacitor (not shown) of the loop filter 3. As a result, the voltage V cnt output from the loop filter 3 is lowered. As a result, the oscillation frequency of the output signal F VCO output from the voltage controlled oscillator (VCO) 5 decreases, and the phase of the output signal F VCO is delayed and approaches the phase of the input signal F ref .

このように、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5を用いたPLL回路では、出力信号FVCOの位相及び周波数と入力信号Frefの位相及び周波数とが常に比較され、入力信号Frefに対する出力信号FVCOの位相遅れ又は位相進みが存在すればそれらを補正するようにフィードバック制御される。そして、位相遅れ又は位相進みが所定の範囲内に収束したら、位相周波数比較器(PFD)1は、同一の短いパルス幅を有する増分信号UP及び減分信号DOWNを生成する。これにより、ループフィルタ3の図示せぬキャパシタで充放電される電荷の量が等しくなって平衡し、このPLL回路はロック状態に入る。このロック状態において、出力信号FVCOの位相は入力信号Frefの位相に合致する。また、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5を用いたPLL回路では、ループフィルタ3から出力された電圧Vcntにノイズ成分が含まれた場合、オフセット周波数をもたせてあるため、オフセット周波数をもたせてないものに比べて所望の発振周波数の変動を小さく抑えることができ、必要最小限に電流ミラー回路を用いているため、チャネル長変調効果の影響も少なく製造上のばらつきによる発振周波数のばらつきを低く抑えることができる。 Thus, in the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, the phase and frequency of the output signal F VCO and the phase and frequency of the input signal F ref are always compared, and the input signal F If there is a phase lag or phase advance of the output signal F VCO with respect to ref , feedback control is performed to correct them. When the phase lag or phase advance converges within a predetermined range, the phase frequency comparator (PFD) 1 generates an increment signal UP and a decrement signal DOWN having the same short pulse width. As a result, the amount of charge charged / discharged by a capacitor (not shown) of the loop filter 3 is equalized and balanced, and the PLL circuit enters a locked state. In this locked state, the phase of the output signal F VCO matches the phase of the input signal F ref . Further, in the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, when the noise component is included in the voltage V cnt output from the loop filter 3, the offset frequency is given, so that the offset The fluctuation of the desired oscillation frequency can be suppressed to a smaller level compared to the one without frequency, and the current mirror circuit is used to the minimum necessary, so the influence of channel length modulation effect is small and the oscillation frequency due to manufacturing variations The variation of can be kept low.

以上の説明により、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5によれば、必要最小限に電流ミラー回路を用いているため、チャネル長変調効果の影響も少なくて済み、発振周波数のばらつきを抑えることができる。   As described above, according to the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, since the current mirror circuit is used as much as possible, the influence of the channel length modulation effect can be reduced, and the oscillation frequency varies. Can be suppressed.

また、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5によれば、電圧制御発振器(VCO)5のゲインを大きくする必要がないのでジッタが低減される。   Further, according to the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, it is not necessary to increase the gain of the voltage controlled oscillator (VCO) 5, so that jitter is reduced.

また、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5によれば、発振周波数の変動を考慮すると、電圧Vcntの範囲内で制御可能な発振周波数範囲を広くとることができる。 Further, according to the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, it is possible to take a wide oscillation frequency range that can be controlled within the range of the voltage V cnt in consideration of fluctuations in the oscillation frequency.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)について図6を参照して説明する。
(Embodiment 2)
Next, a voltage controlled oscillator (VCO) according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

図6に示されるように、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55は、バイアスジェネレータ(BG)58、リングオシレータ(RO)9、レベルコンバータ(L−C)7を備えている。即ち、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55は、バイアスジェネレータ(BG)8に代えて、バイアスジェネレータ(BG)58を備えている。ここで、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55では、実施の形態1と同様な構成要素について同符号を付している。また、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55の動作は、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5と同様であるため説明を省略する。   As shown in FIG. 6, the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment includes a bias generator (BG) 58, a ring oscillator (RO) 9, and a level converter (LC) 7. That is, the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment includes a bias generator (BG) 58 instead of the bias generator (BG) 8. Here, in the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Further, since the operation of the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment is the same as that of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, the description thereof is omitted.

実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5は、バイアスジェネレータ(BG)8が定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流によってリングオシレータ(RO)9の動作電流を補償しているが、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55では、バイアスジェネレータ(BG)58が定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1のみによってリングオシレータ(RO)9の動作電流を補償することができる。これにより、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55は、実施の形態1の効果に加えて、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5に対してトランジスタの数が少なくなるため、製造上のばらつきの影響を低減することができる。 A voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, addition and bias generator (BG) 8 current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1, and a current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt In the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment, the bias generator (BG) 58 corresponds to the value of the constant voltage V cn1 . The operating current of the ring oscillator (RO) 9 can be compensated only by the current Icn1 . Thereby, in addition to the effects of the first embodiment, the number of transistors of the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment is smaller than that of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment. Therefore, the influence of manufacturing variations can be reduced.

この場合、バイアスジェネレータ(BG)58は、PMOSトランジスタ11、NMOSトランジスタ12のみを有している。即ち、バイアスジェネレータ(BG)58は、実施の形態1におけるバイアスジェネレータ(BG)8のNMOSトランジスタ13を外した回路である。また、図6に示されるように、Nが2以上の偶数の場合、Nが4のとき、最終段の第4反転差動増幅器9dの出力は、初段の第1反転差動増幅器9aに反転して戻される。図7に示されるように、Nが3以上の奇数の場合、Nが3とき、最終段の第3反転差動増幅器9cの出力は、初段の第1反転差動増幅器9aに戻される。   In this case, the bias generator (BG) 58 has only the PMOS transistor 11 and the NMOS transistor 12. That is, the bias generator (BG) 58 is a circuit in which the NMOS transistor 13 of the bias generator (BG) 8 in the first embodiment is removed. As shown in FIG. 6, when N is an even number equal to or greater than 2, when N is 4, the output of the fourth inverting differential amplifier 9d at the final stage is inverted to the first inverting differential amplifier 9a at the first stage. And returned. As shown in FIG. 7, when N is an odd number equal to or greater than 3, when N is 3, the output of the third inverting differential amplifier 9c at the final stage is returned to the first inverting differential amplifier 9a at the first stage.

電圧制御発振器(VCO)55に入力される定電圧Vcn1は、バイアスジェネレータ(BG)58がリングオシレータ(RO)9の動作電流を補償する能力を上げるために、実施の形態1で説明された電圧制御発振器(VCO)5に入力される定電圧Vcn1に比べ高いことが望ましい。 The constant voltage V cn1 input to the voltage controlled oscillator (VCO) 55 is described in the first embodiment in order to increase the ability of the bias generator (BG) 58 to compensate the operating current of the ring oscillator (RO) 9. It is desirable that the voltage is higher than the constant voltage V cn1 input to the voltage controlled oscillator (VCO) 5.

また、図8に示されるように、図3に示されたPLL回路は、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5に代えて、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55を用いることができる。ここで、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55を用いたPLL回路では、実施の形態1と同様な構成要素について同符号を付している。また、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55を用いたPLL回路の動作は、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5を用いたPLL回路と同様である。   As shown in FIG. 8, the PLL circuit shown in FIG. 3 is replaced with the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment instead of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment. Can be used. Here, in the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The operation of the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment is the same as that of the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment.

以上の説明により、実施の形態2に係る電圧制御発振器(VCO)55によれば、実施の形態1の効果に加え、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5に対してトランジスタの数が少なくなるため、製造上のばらつきの影響が低減される。   As described above, according to the voltage controlled oscillator (VCO) 55 according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the number of transistors is different from that of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment. Therefore, the influence of manufacturing variations is reduced.

(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)を図9を参照して説明する。
(Embodiment 3)
Next, a voltage controlled oscillator (VCO) according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG.

図9に示されるように、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75は、リングオシレータ(RO)79、レベルコンバータ(L−C)7を備えている。ここで、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75では、実施の形態1と同様な構成要素について同符号を付している。また、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75の動作は、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5と同様であるため説明を省略する。   As shown in FIG. 9, the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment includes a ring oscillator (RO) 79 and a level converter (LC) 7. Here, in the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Further, the operation of the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment is the same as that of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5は、バイアスジェネレータ(BG)8が定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流によってリングオシレータ(RO)9の動作電流を補償しているが、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75では、バイアスジェネレータ(BG)8は必要なく、実施の形態1又は2におけるリングオシレータ(RO)9の能動素子であるPMOSトランジスタを抵抗素子にして実施の形態1及び2に比べ回路構成を簡便にすることができる。これにより、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75は、実施の形態1の効果に加えて、電流ミラー回路を用いていないため、発振周波数のばらつきを更に抑えることができる。 A voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment, addition and bias generator (BG) 8 current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1, and a current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt Although the operating current of the ring oscillator (RO) 9 is compensated by the current thus generated, the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment does not require the bias generator (BG) 8, and the first or second embodiment. As compared with the first and second embodiments, the circuit configuration can be simplified by using a PMOS transistor as an active element of the ring oscillator (RO) 9 in FIG. Thereby, in addition to the effect of the first embodiment, the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment does not use the current mirror circuit, and thus can further suppress the variation in the oscillation frequency.

次に、リングオシレータ(RO)79の構成について説明する。   Next, the configuration of the ring oscillator (RO) 79 will be described.

図9に示されるように、リングオシレータ(RO)79は、Nが4のとき、第1反転差動増幅器79a、第2反転差動増幅器79b、第3反転差動増幅器79c、第4反転差動増幅器79dを備えている。第1反転差動増幅器79a〜第4反転差動増幅器79dの各々は、外部からの定電圧Vcn1と外部からの電圧Vcntとに応じて動作し、差動部として抵抗素子81、82、NMOSトランジスタ25、26を有し、差動部に接続された電流源として定電圧Vcn1によって駆動されるNMOSトランジスタ27、電圧Vcntによって駆動されるNMOSトランジスタ28を有している。第1反転差動増幅器79a〜第4反転差動増幅器79dの各々の動作電流は、定電圧Vcn1の値に応じた電流Icn1と、電圧Vcntの値に応じた電流Icntとを加算した電流で直接定まる。 As shown in FIG. 9, when N is 4, the ring oscillator (RO) 79 includes a first inverting differential amplifier 79a, a second inverting differential amplifier 79b, a third inverting differential amplifier 79c, and a fourth inverting difference. A dynamic amplifier 79d is provided. Each of the first inverting differential amplifier 79a to the fourth inverting differential amplifier 79d operates in accordance with an external constant voltage V cn1 and an external voltage V cnt, and the resistive elements 81, 82, has NMOS transistors 25 and 26, and a NMOS transistor 27, NMOS transistor 28 which is driven by a voltage V cnt driven by constant voltage V cn1 as a current source connected to the differential unit. Each of the operating current of the first inverting differential amplifier 79a~ fourth inverting differential amplifier 79d is summed with current I cn1 corresponding to the value of the constant voltage V cn1, and a current I cnt corresponding to the value of the voltage V cnt The direct current is determined.

第1反転差動増幅器79a〜第4反転差動増幅器79dの各々の構成について説明する。   The configuration of each of the first inverting differential amplifier 79a to the fourth inverting differential amplifier 79d will be described.

抵抗素子81、82の両端のうちの一方の端子には、高位側電圧源が接続され、電源電圧VDDが入力/供給される。NMOSトランジスタ27のゲート電極には、外部から定電圧Vcn1が入力/供給される。また、NMOSトランジスタ27のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。NMOSトランジスタ28のゲート電極には、外部から電圧Vcntが入力/供給される。また、NMOSトランジスタ28のソース電極は、低位側電源に接続されており、通常、接地されている。NMOSトランジスタ28のドレイン電極は、NMOSトランジスタ27のドレイン電極、NMOSトランジスタ25、26のソース電極に接続されている。NMOSトランジスタ25のドレイン電極は、抵抗素子81の他方の端子に接続されている。NMOSトランジスタ26のドレイン電極は、抵抗素子82の他方の端子に接続されている。 A high voltage source is connected to one terminal of both ends of the resistance elements 81 and 82, and the power supply voltage V DD is input / supplied. A constant voltage Vcn1 is input / supplied to the gate electrode of the NMOS transistor 27 from the outside. The source electrode of the NMOS transistor 27 is connected to the lower power supply and is usually grounded. A voltage V cnt is input / supplied to the gate electrode of the NMOS transistor 28 from the outside. The source electrode of the NMOS transistor 28 is connected to the lower power supply and is usually grounded. The drain electrode of the NMOS transistor 28 is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 27 and the source electrodes of the NMOS transistors 25 and 26. The drain electrode of the NMOS transistor 25 is connected to the other terminal of the resistance element 81. The drain electrode of the NMOS transistor 26 is connected to the other terminal of the resistance element 82.

第2反転差動増幅器79bのNMOSトランジスタ25のゲート電極は、第1反転差動増幅器79aのNMOSトランジスタ25のドレイン電極に接続されている。第2反転差動増幅器79bのNMOSトランジスタ26のゲート電極は、第1反転差動増幅器79aのNMOSトランジスタ26のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 25 of the second inverting differential amplifier 79b is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the first inverting differential amplifier 79a. The gate electrode of the NMOS transistor 26 of the second inverting differential amplifier 79b is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 26 of the first inverting differential amplifier 79a.

第3反転差動増幅器79cのNMOSトランジスタ25のゲート電極は、第2反転差動増幅器79bのNMOSトランジスタ25のドレイン電極に接続されている。第3反転差動増幅器79cのNMOSトランジスタ26のゲート電極は、第2反転差動増幅器79bのNMOSトランジスタ26のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 25 of the third inverting differential amplifier 79c is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the second inverting differential amplifier 79b. The gate electrode of the NMOS transistor 26 of the third inverting differential amplifier 79c is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 26 of the second inverting differential amplifier 79b.

第4反転差動増幅器79dのNMOSトランジスタ25のゲート電極は、第3反転差動増幅器79cのNMOSトランジスタ25のドレイン電極に接続されている。第4反転差動増幅器79dのNMOSトランジスタ26のゲート電極は、第3反転差動増幅器79cのNMOSトランジスタ26のドレイン電極に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 25 of the fourth inverting differential amplifier 79d is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the third inverting differential amplifier 79c. The gate electrode of the NMOS transistor 26 of the fourth inverting differential amplifier 79d is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 26 of the third inverting differential amplifier 79c.

第1反転差動増幅器79aのNMOSトランジスタ25のゲート電極は、第4反転差動増幅器79dのNMOSトランジスタ26のドレイン電極に接続されている。第1反転差動増幅器79aのNMOSトランジスタ26のゲート電極は、第4反転差動増幅器79dのNMOSトランジスタ25のドレイン電極に接続されている。また、第4反転差動増幅器79dのNMOSトランジスタ25のドレイン電極は、第1出力端子OUT1を介してレベルコンバータ(L−C)7に接続されている。第4反転差動増幅器79dのNMOSトランジスタ26のドレイン電極は、第2出力端子OUT2を介してレベルコンバータ(L−C)7に接続されている。   The gate electrode of the NMOS transistor 25 of the first inverting differential amplifier 79a is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 26 of the fourth inverting differential amplifier 79d. The gate electrode of the NMOS transistor 26 of the first inverting differential amplifier 79a is connected to the drain electrode of the NMOS transistor 25 of the fourth inverting differential amplifier 79d. The drain electrode of the NMOS transistor 25 of the fourth inverting differential amplifier 79d is connected to the level converter (LC) 7 through the first output terminal OUT1. The drain electrode of the NMOS transistor 26 of the fourth inverting differential amplifier 79d is connected to the level converter (LC) 7 via the second output terminal OUT2.

このように、最終段の第4反転差動増幅器9dの出力は、初段の第1反転差動増幅器9aに反転して戻される。また、図10に示されるように、Nが3以上の奇数の場合、Nが3とき、最終段の第3反転差動増幅器9cの出力は、初段の第1反転差動増幅器9aに戻される。   Thus, the output of the fourth inverting differential amplifier 9d at the final stage is inverted and returned to the first inverting differential amplifier 9a at the first stage. Further, as shown in FIG. 10, when N is an odd number of 3 or more, when N is 3, the output of the third inverting differential amplifier 9c at the final stage is returned to the first inverting differential amplifier 9a at the first stage. .

これにより、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75は、実施の形態1の効果に加えて、電流ミラー回路を用いていないため、発振周波数のばらつきを更に抑えることができる。   Thereby, in addition to the effect of the first embodiment, the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment does not use the current mirror circuit, and thus can further suppress the variation in the oscillation frequency.

また、図11に示されるように、図3に示されたPLL回路は、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5に代えて、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75を用いることができる。ここで、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75を用いたPLL回路では、実施の形態1と同様な構成要素について同符号を付している。また、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75を用いたPLL回路の動作は、実施の形態1に係る電圧制御発振器(VCO)5を用いたPLL回路と同様である。   As shown in FIG. 11, the PLL circuit shown in FIG. 3 has a voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment instead of the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment. Can be used. Here, in the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The operation of the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment is the same as that of the PLL circuit using the voltage controlled oscillator (VCO) 5 according to the first embodiment.

以上の説明により、実施の形態3に係る電圧制御発振器(VCO)75によれば、実施の形態1の効果に加えて、電流ミラー回路を用いていないため、発振周波数のばらつきを更に抑えることができる。   As described above, according to the voltage controlled oscillator (VCO) 75 according to the third embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, since the current mirror circuit is not used, the variation in the oscillation frequency can be further suppressed. it can.

1 位相周波数比較器(PFD)
2 チャージポンプ
3 ループフィルタ
4 オフセット回路(OFST)
5 電圧制御発振器(VCO)
6 分周器
7 レベルコンバータ(L−C)
8 バイアスジェネレータ(BG)
9 リングオシレータ(RO)
9a 第1反転差動増幅器
9b 第2反転差動増幅器
9c 第3反転差動増幅器
9d 第4反転差動増幅器
11 PチャネルMOSトランジスタ
12、13 NチャネルMOSトランジスタ
21、22、23、24 PチャネルMOSトランジスタ
25、26、27、28 NチャネルMOSトランジスタ
55 電圧制御発振器(VCO)
58 バイアスジェネレータ(BG)
75 電圧制御発振器(VCO)
79 リングオシレータ(RO)
79a 第1反転差動増幅器
79b 第2反転差動増幅器
79c 第3反転差動増幅器
79d 第4反転差動増幅器
81、82 抵抗素子
101 位相周波数比較器(PFD)
102 チャージポンプ
103 ループフィルタ
104 オフセット回路(OFST)
105 電圧制御発振器(VCO)
106 分周器
107 レベルコンバータ(L−C)
108 バイアスジェネレータ(BG)
109 リングオシレータ(RO)
109a 第1反転差動増幅器
109b 第2反転差動増幅器
109c 第3反転差動増幅器
109d 第4反転差動増幅器
111 PチャネルMOSトランジスタ
112、113 NチャネルMOSトランジスタ
114、121、122、123、124 PチャネルMOSトランジスタ
125、126、129 NチャネルMOSトランジスタ
DOWN 減分信号
fb 帰還信号
ref 入力信号
VCO 出力信号
OUT1 第1出力端子
OUT2 第2出力端子
UP 増分信号
cn1 定電圧
cnt 電圧
DD 電源電圧
1 Phase frequency comparator (PFD)
2 Charge pump 3 Loop filter 4 Offset circuit (OFST)
5 Voltage controlled oscillator (VCO)
6 Divider 7 Level converter (LC)
8 Bias generator (BG)
9 Ring oscillator (RO)
9a 1st inverting differential amplifier 9b 2nd inverting differential amplifier 9c 3rd inverting differential amplifier 9d 4th inverting differential amplifier 11 P channel MOS transistor 12, 13 N channel MOS transistor 21, 22, 23, 24 P channel MOS Transistors 25, 26, 27, 28 N-channel MOS transistor 55 Voltage controlled oscillator (VCO)
58 Bias generator (BG)
75 Voltage controlled oscillator (VCO)
79 Ring Oscillator (RO)
79a First inverting differential amplifier 79b Second inverting differential amplifier 79c Third inverting differential amplifier 79d Fourth inverting differential amplifier 81, 82 Resistance element 101 Phase frequency comparator (PFD)
102 Charge pump 103 Loop filter 104 Offset circuit (OFST)
105 Voltage controlled oscillator (VCO)
106 Frequency divider 107 Level converter (LC)
108 Bias generator (BG)
109 Ring Oscillator (RO)
109a First inversion differential amplifier 109b Second inversion differential amplifier 109c Third inversion differential amplifier 109d Fourth inversion differential amplifier 111 P channel MOS transistors 112, 113 N channel MOS transistors 114, 121, 122, 123, 124 P Channel MOS transistors 125, 126, 129 N-channel MOS transistor DOWN Decrement signal F fb feedback signal F ref input signal F VCO output signal OUT1 first output terminal OUT2 second output terminal UP incremental signal V cn1 constant voltage V cnt voltage V DD Power-supply voltage

Claims (6)

直列に接続され、オフセット周波数を与えるための定電圧に応じた電流と、発振周波数を制御するための制御電圧に応じた電流とを加算し、前記加算した電流に応じた周波数で発振する複数の反転差動増幅器
前記複数の反転差動増幅器のうちの最終段の反転差動増幅器の出力を出力信号として出力するレベルコンバータと、
前記複数の反転差動増幅器の各々の動作電流を補償するバイアスジェネレータと
を具備し、
前記複数の反転差動増幅器の各々は、
ゲートに前段の反転差動増幅器の出力が供給される第1、2の出力段トランジスタと、
ドレインに前記第1、2の出力段トランジスタが接続され、ゲートに前記定電圧が供給される第1のN型トランジスタと、
ドレインに前記第1、2の出力段トランジスタが接続され、ゲートに前記制御電圧が供給される第2のN型トランジスタと、
ソースに電源電圧が供給され、ドレインに前記第1、2出力段トランジスタがそれぞれ接続された第1、2のP型トランジスタと
を具備し、
前記バイアスジェネレータは、
ゲートに前記定電圧、前記制御電圧がそれぞれ供給される第3、4のN型トランジスタと、
ソースに前記電源電圧が供給され、ドレインに前記第3、4のN型トランジスタのドレインが接続され、カレントミラーを構成するように、ゲート及びドレインに前記第1、2のP型トランジスタのゲートが接続された第3のP型トランジスタと
を具備する電圧制御発振器。
A plurality of currents connected in series and corresponding to a constant voltage for giving an offset frequency and a current corresponding to a control voltage for controlling the oscillation frequency are added and oscillated at a frequency corresponding to the added current . and the inverting differential amplifier,
A level converter that outputs the output of the inverting differential amplifier at the final stage of the plurality of inverting differential amplifiers as an output signal;
A bias generator for compensating an operating current of each of the plurality of inverting differential amplifiers;
Comprising
Each of the plurality of inverting differential amplifiers includes:
First and second output stage transistors whose gates are supplied with the output of the preceding inverting differential amplifier;
A first N-type transistor having a drain connected to the first and second output stage transistors and a gate supplied with the constant voltage;
A second N-type transistor having a drain connected to the first and second output stage transistors and a gate supplied with the control voltage;
First and second P-type transistors each having a power supply voltage supplied to a source and the first and second output stage transistors connected to a drain;
Comprising
The bias generator is
Third and fourth N-type transistors whose gates are supplied with the constant voltage and the control voltage, respectively;
The source voltage is supplied to the source, the drains of the third and fourth N-type transistors are connected to the drain, and the gates of the first and second P-type transistors are connected to the gate and drain so as to form a current mirror. A connected third P-type transistor and
A voltage controlled oscillator comprising:
前記複数の反転差動増幅器の各々は、Each of the plurality of inverting differential amplifiers includes:
ゲートとドレインとが接続され、それぞれ前記第1、2のP型トランジスタと並列接続された第4、5のP型トランジスタFourth and fifth P-type transistors having gates and drains connected, and connected in parallel with the first and second P-type transistors, respectively.
を更に具備する請求項1に記載の電圧制御発振器。The voltage controlled oscillator according to claim 1, further comprising:
前記第1、2の出力段トランジスタは、N型トランジスタであり、ソースに第1、2のN型トランジスタのドレインが接続され、ドレインにそれぞれ前記第1、2のP型トランジスタのドレインが接続され、The first and second output stage transistors are N-type transistors, the drains of the first and second N-type transistors are connected to the sources, and the drains of the first and second P-type transistors are connected to the drains, respectively. ,
前記第1、2の出力段トランジスタのドレインは次段の反転差動増幅器への出力として用いられるThe drains of the first and second output stage transistors are used as an output to the next-stage inverting differential amplifier.
請求項1又は2に記載の電圧制御発振器。The voltage controlled oscillator according to claim 1 or 2.
前記Nが偶である場合、前記複数の反転差動増幅器のうちの前記最終段の反転差動増幅器の出力は、前記複数の反転差動増幅器のうちの初段の反転差動増幅器に反転して戻される
請求項1〜3のいずれかに記載の電圧制御発振器。
If the N is even number, the output of the inverting differential amplifier of the last stage of the plurality of inverting differential amplifier is inverted to the first stage inverting differential amplifier of the plurality of inverting differential amplifier Returned
The voltage controlled oscillator according to claim 1 .
前記Nが3以上の奇数である場合、前記複数の反転差動増幅器のうちの前記最終段の反転差動増幅器の出力は、前記複数の反転差動増幅器のうちの初段の反転差動増幅器に戻される
請求項1〜3のいずれかに記載の電圧制御発振器。
If the N is an odd integer greater than 3, the output of the inverting differential amplifier of the last stage of the plurality of inverting differential amplifier, the first stage of inverting differential amplifier of the plurality of inverting differential amplifier Returned
The voltage controlled oscillator according to claim 1 .
請求項1〜5のいずれかに記載の電圧制御発振器と、
力信号と帰還信号との位相及び周波数を比較し、前記比較の結果に基づいて前記制御電圧を生成し、前記電圧制御発振器に出力する制御電圧生成器と、
前記定電圧を生成し、前記電圧制御発振器に出力するオフセット回路と
記電圧制御発振器から出力される前記出力信号を分周して前記制御電圧生成器に前記帰還信号として出力する分周器と
具備するPLL回路。
A voltage controlled oscillator according to any one of claims 1 to 5;
Comparing the phase and frequency of the input signal and the feedback signal to generate said control voltage based on a result of the comparison, a control voltage generator for outputting to said voltage controlled oscillator,
And an offset circuit for said generating a constant voltage, and outputs to the voltage controlled oscillator,
PLL circuit and a frequency divider for the output signal outputted from the pre-Symbol voltage controlled oscillator by dividing outputs as the feedback signal to the control voltage generator.
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