JP2011130518A - Charge pump circuit - Google Patents

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Takeshi Inagaki
武 稲垣
Kazufumi Naganuma
和文 永沼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charge pump circuit capable of reducing current error irrespective of the state of a loop filter in a latter stage, and performing high-speed operation. <P>SOLUTION: The charge pump circuit includes a constant current source I1 connected between a terminal of VDD and a node N1, a constant current source I2 connected between a terminal of VSS and a node N2, a transistor MP1 connected between an input output terminal ICP and the node N1 and receiving an inputted signal UP, a transistor MN1 connected between the input output terminal ICP and the node N2 and receiving an inputted signal DN, a voltage amplifier 11 having an input side to be connected to the input output terminal ICP, a transistor MP2 connected between the node N1 and the output side of the voltage amplifier 11 and receiving an inverted signal UPB of the signal UP, and a transistor MN2 connected to the node N2 and the output side of the voltage amplifier 11 and receiving an inverted signal DNB of the signal DN. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、位相同期ループ回路(PLL:Phase Locked Loop)を構成するチャージポンプ回路に関するものである。   The present invention relates to a charge pump circuit that constitutes a phase locked loop (PLL).

位相同期ループ回路は、基準周波数から任意の周波数の信号を生成する回路として、殆どの電子機器で使用されている回路技術である。一般的なPLL回路は、基準クロック、位相周波数比較器、チャージポンプ回路、ループフィルタ、電圧制御型発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)、および分周器から構成される。位相周波数比較器では、基準クロックと分周器出力(VCO出力を分周器で周波数分周したもの)の位相を比較し、そこで得られた位相差に応じてチャージポンプ回路をON/OFFして、ループフィルタを構成する容量の充放電を行う。ループフィルタの出力端子はVCOの周波数制御端子に接続され、ループブィルタの出力電圧に応じてVCOの発振周波数が制御される。   The phase-locked loop circuit is a circuit technology used in most electronic devices as a circuit that generates a signal having an arbitrary frequency from a reference frequency. A general PLL circuit includes a reference clock, a phase frequency comparator, a charge pump circuit, a loop filter, a voltage controlled oscillator (VCO), and a frequency divider. In the phase frequency comparator, the phases of the reference clock and the divider output (VCO output frequency divided by the divider) are compared, and the charge pump circuit is turned on / off according to the obtained phase difference. Then, charge / discharge of the capacity constituting the loop filter is performed. The output terminal of the loop filter is connected to the frequency control terminal of the VCO, and the oscillation frequency of the VCO is controlled according to the output voltage of the loop filter.

PLL回路は、この一巡ループにより基準クロックと分周器出力の位相差をゼロ(すなわち周波数差もゼロ)とするような負帰還動作を行う。このとき、基準クロックの周波数をfREF、VCOの発振周波数をfVCO、分周器の分周比をNとすると、fVCO=fREF×Nの関係となる。 The PLL circuit performs a negative feedback operation such that the phase difference between the reference clock and the divider output is zero (that is, the frequency difference is also zero) by this one-round loop. At this time, when the frequency of the reference clock is f REF , the oscillation frequency of the VCO is f VCO , and the frequency division ratio of the frequency divider is N, the relationship is f VCO = f REF × N.

また、PLL回路は、上記のような基準クロックから任意の周波数の信号を生成する「周波数シンセサイザ機能」の他に、分周比Nを1として基準クロックの代わりに劣化したクロック信号を入力し、VCO出力でクロック信号を再生する「クロックリカバリー機能」としても用いられる。   In addition to the “frequency synthesizer function” that generates a signal of an arbitrary frequency from the reference clock as described above, the PLL circuit inputs a deteriorated clock signal instead of the reference clock with a division ratio N of 1. It is also used as a “clock recovery function” for regenerating a clock signal with the VCO output.

PLL回路の適用例には、無線通信、音声・映像機器があるが、それぞれスペクトラムマスクへの対応や高音質・高解像度の要求から、PLL回路には位相雑音やジッタ・不要スプリアスが小さく、純度の高い出力信号が要求される。   Examples of PLL circuit applications include wireless communications and audio / video equipment. Due to the demands for spectrum masks and high sound quality / high resolution, the PLL circuit has low phase noise, jitter, unnecessary spurious, and purity. A high output signal is required.

PLL回路の出力信号の純度は、位相雑音を例にとると非特許文献1に代表される理論解析により算出が可能であるが、実際にはPLL回路の各構成要素は非理想的な動作となるため、理論値より劣化してしまうことが多い。   The purity of the output signal of the PLL circuit can be calculated by theoretical analysis represented by Non-Patent Document 1 taking phase noise as an example, but each component of the PLL circuit actually has non-ideal operation. Therefore, it often deteriorates from the theoretical value.

この点を鑑みた特許文献1では、チャージポンプ回路の非理想動作の1つである「オーバーシュート電流の発生」を低減するチャージポンプ回路が示されているが、後段のループフィルタの状態に依存してチャージポンプ電流の誤差が発生する問題は、解決されていない。以下に、図9を参照して、従来のチャージポンプ回路10Eについて説明する。   In view of this point, Patent Document 1 discloses a charge pump circuit that reduces “occurrence of overshoot current”, which is one of the non-ideal operations of the charge pump circuit, but depends on the state of the loop filter in the subsequent stage. Thus, the problem that the charge pump current error occurs is not solved. A conventional charge pump circuit 10E will be described below with reference to FIG.

図9は、定電流源I1,I2、p型MOSトランジスタMP1,MP2、n型MOSトランジスダMN1、MN2からなる従来のチャージポンプ回路10Eと、そのチャージポンプ回路10Eの電流入出力端子ICPに接続されるループフィルタ20とからなる回路である。電位VDDおよび電位VSSは、それぞれ回路の最高電位および最低電位である。そして、ループフィルタ20で生成された制御電圧VCは、制御電圧VCが増加すると発振周波数が上昇するVCO(図示せず)に接続される。   9 is connected to a conventional charge pump circuit 10E composed of constant current sources I1 and I2, p-type MOS transistors MP1 and MP2, n-type MOS transistors MN1 and MN2, and a current input / output terminal ICP of the charge pump circuit 10E. This is a circuit comprising the loop filter 20. The potential VDD and the potential VSS are the highest potential and the lowest potential of the circuit, respectively. The control voltage VC generated by the loop filter 20 is connected to a VCO (not shown) whose oscillation frequency increases when the control voltage VC increases.

信号UPは、通常は電位VDDとなっているが、位相周波数比較器で基準クロックと分周器出力との位相差を比較した結果、基準クロックに対し分周器出力の位相が遅れている場合に、その位相差の生じている期間だけ電位VSSとなり、p型MOSトランジスタMP1をONする。このとき、従来のチャージポンプ回路10Eは、定電流源I1の設定電流を電流入出力端子ICPから吐き出して、ループフィルタ20の容量に電荷を充電する。これにより、制御電圧VCが増大し、VCOの発振周波数が上昇する。   The signal UP is normally at the potential VDD, but when the phase difference between the reference clock and the divider output is compared by the phase frequency comparator, the phase of the divider output is delayed with respect to the reference clock. In addition, the potential VSS is set only during the period in which the phase difference occurs, and the p-type MOS transistor MP1 is turned on. At this time, the conventional charge pump circuit 10E discharges the set current of the constant current source I1 from the current input / output terminal ICP and charges the capacitor of the loop filter 20 with electric charge. As a result, the control voltage VC increases and the oscillation frequency of the VCO increases.

ここで、信号UPが電位VDD、すなわちp型MOSトランジスタMP1がOFFの状態を考える。p型MOSトランジスタMP2がない場合、定電流源I1からの電流経路は遮断され、ノードN1はフローティングとなるが、定電流源I1は図9には明示されないノードN1の浮遊容量に電位VDDとなるまで電荷を充電する。この状態から、信号UPが電位VSSとなりp型MOSトランジスタMP1がONすると、チャージポンプ回路10Eの入出力端子ICPの電流には、定電流源I1による電流の他に、ノードN1と制御電圧VCとの電位差によって生じた電流も重畳され、この電位差がゼロとなるまで、過剰電流すなわちオーバーシュート電流をループフィルタ20に吐き出す。   Here, consider a state in which the signal UP is the potential VDD, that is, the p-type MOS transistor MP1 is OFF. In the absence of the p-type MOS transistor MP2, the current path from the constant current source I1 is cut off and the node N1 becomes floating, but the constant current source I1 becomes the potential VDD in the stray capacitance of the node N1 not explicitly shown in FIG. Charge up to. From this state, when the signal UP becomes the potential VSS and the p-type MOS transistor MP1 is turned on, the current of the input / output terminal ICP of the charge pump circuit 10E includes the node N1 and the control voltage VC in addition to the current from the constant current source I1. The current generated by the potential difference is also superimposed, and excess current, that is, overshoot current is discharged to the loop filter 20 until the potential difference becomes zero.

p型MOSトランジスタMP2は、ドレイン端子が電位VSSに接続され、信号UPを反転した信号UPBでON/OFF制御される。よって、p型MOSトランジスタMP1がONの時は、p型MOSトランジスタMP2はOFFとなり、p型MOSトランジスタMP1がOFFの時は、p型MOSトランジスタMP2はONとなるため、ノードN1がフローティングとなることはない。よって、ノードN1の浮遊容量による制御電位VCの上昇は軽減し、オーバーシュート電流が低減される。   The p-type MOS transistor MP2 has a drain terminal connected to the potential VSS and is ON / OFF controlled by a signal UPB obtained by inverting the signal UP. Therefore, when the p-type MOS transistor MP1 is ON, the p-type MOS transistor MP2 is OFF. When the p-type MOS transistor MP1 is OFF, the p-type MOS transistor MP2 is ON, so that the node N1 is floating. There is nothing. Therefore, the increase in the control potential VC due to the stray capacitance of the node N1 is reduced, and the overshoot current is reduced.

同様に、信号DNは、通常は電位VSSとなっているが、位相周波数比較器で基準クロックと分周器出力との位相差を比較した結果、基準クロックに対し分周器出力の位相が進んでいる場合にその位相差の生じている期間だけ電位VDDとなり、n型MOSトランジスタMN1をONする。このとき、従来のチャージポンプ回路10Eは、電流入出力端子ICPから定電流源I2の設定電流を引き込み、ループフィルタ20の容量から電荷を放電する。これにより、制御電圧VCが減少し、VCOの発振周波数が低下する。   Similarly, the signal DN is normally at the potential VSS. However, as a result of comparing the phase difference between the reference clock and the divider output by the phase frequency comparator, the phase of the divider output is advanced with respect to the reference clock. In this case, the potential becomes VDD only during the period in which the phase difference occurs, and the n-type MOS transistor MN1 is turned on. At this time, the conventional charge pump circuit 10E draws the set current of the constant current source I2 from the current input / output terminal ICP, and discharges the charge from the capacitance of the loop filter 20. As a result, the control voltage VC decreases and the oscillation frequency of the VCO decreases.

ここで、信号DNが電位VSS、すなわちn型MOSトランジスタMN1がOFFの状態を考える。n型MOSトランジスタMN2がない場合、定電流源I2への電流経路は遮断され、ノードN2はフローティングとなるが、定電流源I2は図9には明示されないノードN2の浮遊容量の電荷を電位VSSとなるまで放電する。この状態から信号DNが電位VDDとなりn型MOSトランジスタMN1がONすると、チャージポンプ回路10Eの入出力端子ICPの電流には、定電流源I2による電流の他に、ノードN2と制御電圧VCとの電位差によって生じた電流も重畳され、この電位差がゼロとなるまで、過剰電流すなわちオーバーシュート電流をループフィルタ20から引き込む。   Here, consider a state where the signal DN is the potential VSS, that is, the n-type MOS transistor MN1 is OFF. In the absence of the n-type MOS transistor MN2, the current path to the constant current source I2 is cut off and the node N2 is in a floating state. The constant current source I2 uses the potential VSS, which is not clearly shown in FIG. Discharge until From this state, when the signal DN becomes the potential VDD and the n-type MOS transistor MN1 is turned on, the current of the input / output terminal ICP of the charge pump circuit 10E includes the current from the constant current source I2, the node N2 and the control voltage VC. Current generated by the potential difference is also superimposed, and excess current, that is, overshoot current is drawn from the loop filter 20 until the potential difference becomes zero.

n型MOSトランジスタMN2は、ドレイン端子が電位VDDに接続され、信号DNを反転した信号DNBでON/OFF制御される。よって、n型MOSトランジネタMN1がONの時は、n型MOSトランジスタMN2はOFFとなり、n型MOSトランジスタMN1がOFFの時は、n型MOSトランジスタMN2がONとなるため、ノードN2がフローティングとなることはない。よって、ノードN2の浮遊容量による制御電圧VCの電位の低下は軽減し、オーバーシュート電流が低減される。   The n-type MOS transistor MN2 has a drain terminal connected to the potential VDD and is ON / OFF controlled by a signal DNB obtained by inverting the signal DN. Therefore, when the n-type MOS transistor MN1 is ON, the n-type MOS transistor MN2 is OFF. When the n-type MOS transistor MN1 is OFF, the n-type MOS transistor MN2 is ON. Never become. Therefore, the potential drop of the control voltage VC due to the stray capacitance of the node N2 is reduced, and the overshoot current is reduced.

なお、p型MOSトランジスタMP2およびn型MOSトランジスタMN2は、ゲート端子に供給される電位VDDおよび電位VSSに対して同一の性能となるように、それぞれp型MOSトランジスタMP1およびn型MOSトランジスタMN1と同一構造とし、半導体集積回路上においては隣接して配置される。   Note that the p-type MOS transistor MP2 and the n-type MOS transistor MN2 have the same performance with respect to the potential VDD and the potential VSS supplied to the gate terminals, respectively, They have the same structure and are arranged adjacent to each other on the semiconductor integrated circuit.

特開2002−330067号公報JP 2002-330067 A

D・B・Leeson,“A simple model of feedback oscillator noise spectrum”,Proc.IEEE,vol.54,pp.329-330,Feb.1966.D.B.Leeson, “A simple model of feedback oscillator noise spectrum”, Proc. IEEE, vol. 54, pp. 329-330, Feb. 1966.

ところで、一般的にPLL回路は、位相周波数比較器での比較動作を高速化することで、ループによる性能向上や高速応答などの高性能化を図ることが出来る。図9のチャージポンプ回路10Eにおいては、p型MOSトランジスタMP1,MP2およびn型MOSトランジスタMN1,MN2の高速動作が求められる。   By the way, in general, the PLL circuit can achieve high performance such as performance improvement by a loop and high-speed response by speeding up the comparison operation in the phase frequency comparator. In the charge pump circuit 10E of FIG. 9, high speed operation of the p-type MOS transistors MP1 and MP2 and the n-type MOS transistors MN1 and MN2 is required.

また、MOSトランジスタのスイッチ機能は、ドレイン端子、ゲート端子、ソース端子の動作点を適宜設定し、供給可能なドレイン電流IDを変化させることにより、ON/OFFを実現している。通常、ONの際には、MOSトランジスタを飽和領域で動作させ、ゲート・ソース間電圧VGSに応じたドレイン電流IDを供給する。尚、飽和領域では、ゲート・ソース間電圧VGSが一定であれば、ドレイン・ソース間電圧VDSが変化してもドレイン電流IDは一定となるが、MOSトランジスタの高速動作を得るためにゲートチャネル長を短くすると、ゲート・ソース間電圧VGSが一定でも、ドレイン電流IDがドレイン・ソース間電圧VDSに依存するチャネル長変調の影響を受ける。   The switch function of the MOS transistor realizes ON / OFF by appropriately setting operating points of the drain terminal, the gate terminal, and the source terminal and changing the drain current ID that can be supplied. Normally, when ON, the MOS transistor is operated in a saturation region, and a drain current ID corresponding to the gate-source voltage VGS is supplied. In the saturation region, if the gate-source voltage VGS is constant, the drain current ID is constant even if the drain-source voltage VDS changes. However, in order to obtain a high-speed operation of the MOS transistor, the gate channel length Is shortened, the drain current ID is affected by channel length modulation depending on the drain-source voltage VDS even if the gate-source voltage VGS is constant.

ここで、図9の従来のチャージポンプ回路10Eにおいて、高速動作を得るために、p型MOSトランジネタMP1,MP2のゲートチャネル長を短くした場合を考える。このとき、P型MOSトランジスタMP1のドレイン・ソース間電圧VDSはノードN1の電位と制御電圧VCの電位差となり、p型MOSトランジスタMP2のドレイン・ソース間電圧VDSはノードN1の電位と電位VSSの電位差となる。よって、各MOSトランジスタMP1,MP2の一方がONした際に、ノードN1の電位すなわち各MOSトランジスタMP1,MP2のソース電位は、チャネル長変調の影響で、定電流源I1によるドレイン電流IDを流すために必要なドレイン・ソース間電圧VDSとゲート・ソース間電圧VGSとなるように適宜変動する。この電位変動は、各MOSトランジスタMP1,MP2のON/OFFを切り替える際に発生し、ノードN1の浮遊容量に電荷の充放電を行うため、定電流源I1による設定電流に誤差が生じる。   Here, in the conventional charge pump circuit 10E of FIG. 9, consider a case where the gate channel lengths of the p-type MOS transistors MP1 and MP2 are shortened in order to obtain high-speed operation. At this time, the drain-source voltage VDS of the P-type MOS transistor MP1 is the potential difference between the potential of the node N1 and the control voltage VC, and the drain-source voltage VDS of the p-type MOS transistor MP2 is the potential difference between the potential of the node N1 and the potential VSS. It becomes. Therefore, when one of the MOS transistors MP1 and MP2 is turned ON, the potential of the node N1, that is, the source potential of the MOS transistors MP1 and MP2, flows the drain current ID from the constant current source I1 due to the influence of channel length modulation. The drain-source voltage VDS and the gate-source voltage VGS, which are necessary for the above, are appropriately changed. This potential fluctuation occurs when the MOS transistors MP1 and MP2 are turned on / off, and charges are charged and discharged in the stray capacitance of the node N1, so that an error occurs in the set current by the constant current source I1.

同様に、図9の従来のチャージポンプ回路10Eにおいて、高速動作を得るために、n型MOSトランジスタMN1,MN2のゲートチャネル長を短くした場合を考える。このとき、n型MOSトランジスタMN1のドレイン・ソース間電圧VDSはノードN2の電位と制御電圧VCの電位差となり、n型MOSトランジスタMN2のドレイン・ソース間電圧VDSはノードN2の電位と電位VDDの電位差となる。よって、各MOSトランジスタMN1,MN2の一方がONした際に、ノードN2の電位すなわち各MOSトランジスタMN1,MN2のソース電位は、チャネル長変調の影響で、定電流源I2によるドレイン電流IDを流すために必要なドレイン・ソース間電圧VDSとゲート・ソース間電圧VGSとなるように適宜変動する。この電位変動は、各MOSトランジスタMN1,MN2のON/OFFを切り替える際に発生し、ノードN2の浮遊容量に電荷の充放電を行うため、定電流源I2による設定電流に誤差が生じる。   Similarly, in the conventional charge pump circuit 10E of FIG. 9, a case is considered in which the gate channel lengths of the n-type MOS transistors MN1 and MN2 are shortened in order to obtain high-speed operation. At this time, the drain-source voltage VDS of the n-type MOS transistor MN1 is the potential difference between the potential of the node N2 and the control voltage VC, and the drain-source voltage VDS of the n-type MOS transistor MN2 is the potential difference between the potential of the node N2 and the potential VDD. It becomes. Therefore, when one of the MOS transistors MN1 and MN2 is turned on, the potential of the node N2, that is, the source potential of the MOS transistors MN1 and MN2, flows the drain current ID from the constant current source I2 due to the influence of channel length modulation. The drain-source voltage VDS and the gate-source voltage VGS, which are necessary for the above, are appropriately changed. This potential fluctuation occurs when the MOS transistors MN1 and MN2 are switched on and off, and charges are charged and discharged in the stray capacitance of the node N2. Therefore, an error occurs in the set current by the constant current source I2.

また、ループフィルタ20の状態すなわち制御電圧VCの状態によって、ノードN1およびノードN2における電位変動の大きさが異なり、定電流源I1,I2に与える誤差が異なるため、従来のチャージポシプ回路10Eにおいては、吐き出し電流と吸い込み電流が不平衡となり、PLL回路の出力信号の純度を劣化させるという問題もある。   Further, the magnitude of the potential fluctuation at the nodes N1 and N2 differs depending on the state of the loop filter 20, that is, the state of the control voltage VC, and the error given to the constant current sources I1 and I2 differs. There is also a problem that the discharge current and the sink current become unbalanced and the purity of the output signal of the PLL circuit is deteriorated.

本発明は、上記問題点を解消し、後段のループフィルタの状態によらずに電流誤差を低減し、且つ、高速動作が可能なチャージポンプ回路を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a charge pump circuit that solves the above-described problems, reduces a current error regardless of the state of a subsequent loop filter, and is capable of high-speed operation.

上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明のチャージポンプ回路は、第1の電源端子と第1のノードとの間に接続される第1の定電流源と、第2の電源端子と第2のノードとの間に接続される第2の定電流源と、入出力端子と前記第1のノードとの間に接続され第1の信号が入力する第1の導電型の第1のトランジスタと、前記入出力端子と前記第2のノードとの間に接続され第2の信号が入力する第2の導電型の第2のトランジスタと、前記入出力端子に入力側が接続される電圧増幅器と、前記第1のノードと前記電圧増幅器の出力側に接続され前記第1の信号の反転信号が入力する第1の導電型の第3のトランジスタと、前記第2のノードと前記電圧増幅器の出力側に接続され前記第2の信号の反転信号が入力する第2の導電型の第4のトランジスタと、備えることを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のチャージポンプ回路において、前記電圧増幅器を、ボルテージフォロア回路に置き換えたことを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項1または2に記載のチャージポンプ回路において、前記第1のトランジスタを第1のトランスミッションゲートに、前記第2のトランジスタを第2のトランスミッションゲートに、前記第3のトランジスタを第3のトランスミッションゲートに、前記第4のトランジスタを第4のトランスミッションゲートに、それぞれ置き換え、前記第1のトランスミッションゲートは、前記第1の信号とその反転信号により、ON/OFFを制御し、前記第2のトランスミッションゲートは、前記第2の信号とその反転信号によりON/OFFを制御し、前記第3のトランスミッションゲートは、前記第1の信号とその反転信号により、前記第1のトランスミッションゲートのON/OFFと逆にON/OFFを制御し、前記第4のトランスミッションゲートは、前記第2の信号とその反転信号により、前記第2のトランスミッションゲートのON/OFFと逆にON/OFFを制御するようにした、ことを特徴とする。
To achieve the above object, a charge pump circuit according to a first aspect of the present invention includes a first constant current source connected between a first power supply terminal and a first node, and a second power supply terminal. And a second constant current source connected between the first node and the second node, and a first conductivity type first connected between the input / output terminal and the first node and receiving a first signal. A second conductive type second transistor connected between the input / output terminal and the second node and receiving a second signal, and a voltage at which an input side is connected to the input / output terminal An amplifier; a first transistor of the first conductivity type connected to the output side of the first node and the voltage amplifier and receiving an inverted signal of the first signal; the second node; and the voltage amplifier A second conductivity type connected to the output side of the first input and receiving an inverted signal of the second signal A fourth transistor, characterized in that it comprises.
According to a second aspect of the present invention, in the charge pump circuit according to the first aspect, the voltage amplifier is replaced with a voltage follower circuit.
According to a third aspect of the present invention, in the charge pump circuit according to the first or second aspect, the first transistor is a first transmission gate, the second transistor is a second transmission gate, and the third transistor is the third transmission gate. The third transistor is replaced with a third transmission gate, the fourth transistor is replaced with a fourth transmission gate, and the first transmission gate is controlled to be turned ON / OFF by the first signal and its inverted signal. The second transmission gate controls ON / OFF by the second signal and its inverted signal, and the third transmission gate controls the first signal by its first signal and its inverted signal. Control ON / OFF opposite to ON / OFF of transmission gate, Serial fourth transmission gate, said second signal and by its inverted signal, and to control the ON / OFF in ON / OFF and the reverse of the second transmission gate, characterized in that.

本発明のチャージポンプ回路によれば、電圧増幅器あるいはボルテージフォロア回路の入力側を入出力端子に接続し、出力側を第3および第4のトランジスタの共通接続点に接続しているので、その共通接続点が入出力端子の電位と同電位になるよう制御される。このため、第1および第3のトランジスタの両端間の電圧、第2および第4のトランジスタの両端間の電圧が、それぞれ同一となる。よって、後段のループフィルタの状態によらずにチャージポンプ回路の電流誤差を低減し、且つ、高速動作も可能となるので、より純度の高いPLL出力信号を得ることができる。   According to the charge pump circuit of the present invention, the input side of the voltage amplifier or the voltage follower circuit is connected to the input / output terminal, and the output side is connected to the common connection point of the third and fourth transistors. The connection point is controlled to be the same potential as the input / output terminal. Therefore, the voltage across the first and third transistors and the voltage across the second and fourth transistors are the same. Therefore, the current error of the charge pump circuit can be reduced and a high-speed operation can be performed regardless of the state of the loop filter at the subsequent stage, and a PLL output signal with higher purity can be obtained.

本発明における第1の実施形態を示すチャージポンプ回路10Aの回路図である。1 is a circuit diagram of a charge pump circuit 10A showing a first embodiment of the present invention. 本発明における第2の実施形態を示すチャージポンプ回路10Bの回路図である。It is a circuit diagram of the charge pump circuit 10B which shows the 2nd Embodiment in this invention. 本発明における第3の実施形態を示すチャージポンプ回路10Cの回路図である。It is a circuit diagram of the charge pump circuit 10C which shows the 3rd Embodiment in this invention. 本発明における第4の実施形態を示すチャージポンプ回路10Dの回路図である。It is a circuit diagram of charge pump circuit 10D which shows the 4th Embodiment in this invention. チャージポンプ回路ブロック10の動作確認回路の例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of an operation confirmation circuit of the charge pump circuit block 10. FIG. 図5に示す動作確認回路のチャージポンプ回路ブロック10への入力信号の例を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of an input signal to the charge pump circuit block 10 of the operation check circuit shown in FIG. 5. 図5に示す動作確認回路のチャージポンプ回路ブロック10を従来のチャージポンプ回路10Eとしたときに図6の信号を入力したときの出力電流の例を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of an output current when the signal of FIG. 6 is input when the charge pump circuit block 10 of the operation check circuit shown in FIG. 5 is a conventional charge pump circuit 10E. 図5に示す動作確認回路のチャージポンプ回路ブロック10を本発明の第1の実施形態のチャージポンプ回路10Aとしたときに図6の信号を入力したときの出力電流の例を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of an output current when the signal of FIG. 6 is input when the charge pump circuit block 10 of the operation check circuit shown in FIG. 5 is the charge pump circuit 10A of the first embodiment of the present invention. . 従来のチャージポンプ回路10Eとループフィルタ20の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of the conventional charge pump circuit 10E and the loop filter 20. FIG.

以下、本発明の実施形態に関するいくつかの例について、図面を参照しながら説明する。尚、図面において、同一の構成、動作および効果を表す要素については、同一の符号を用いる。   Hereinafter, some examples relating to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for elements representing the same configuration, operation and effect.

<第1の実施形態> 図1に、本発明における第1の実施形態を示すチャージポンプ回路10Aを示す。図1に示すチャージポンプ回路10Aは、定電流源I1,I2、p型MOSトランジスタMP1,MP2、n型MOSトランジスタMN1,MN2、および電圧増幅器11からなる。電位VDDおよび電位VSSは、それぞれ回路の最高電位および最低電位である。 First Embodiment FIG. 1 shows a charge pump circuit 10A showing a first embodiment of the present invention. The charge pump circuit 10A shown in FIG. 1 includes constant current sources I1 and I2, p-type MOS transistors MP1 and MP2, n-type MOS transistors MN1 and MN2, and a voltage amplifier 11. The potential VDD and the potential VSS are the highest potential and the lowest potential of the circuit, respectively.

図1におけるチャージポンプ回路10Aは、後段のループフィルタと接続される電流入出力端子ICPにおいて、信号UPが電位VSSのときには、p型MOSトランジスタMP1がONとなり、入力が電位VDDの端子に接続された定電流源I1の出力から一定の電流を後段のループフィルタに吐き出す。また、信号DNが電位VDDのときには、n型MOSトランジスタMN1がONとなり、出力が電位VSSの端子に接続された定電流源I2の入力に一定の電流が後段のループフィルタから引き込まれる。   In the charge pump circuit 10A in FIG. 1, when the signal UP is at the potential VSS at the current input / output terminal ICP connected to the subsequent loop filter, the p-type MOS transistor MP1 is turned on and the input is connected to the terminal at the potential VDD. A constant current is discharged from the output of the constant current source I1 to the subsequent loop filter. When the signal DN is at the potential VDD, the n-type MOS transistor MN1 is turned on, and a constant current is drawn from the subsequent loop filter to the input of the constant current source I2 connected to the terminal of the potential VSS.

さらにp型MOSトランジスタMP2のソース端子は、定電流源I1の出力とp型MOSトランジスタMP1のソース端子との接続点であるノードN1に接続され、信号UPを反転した信号UPBでON/OFF制御される。同様に、n型MOSトランジスタMN2のソース端子は、定電流源I2の入力とn型MOSトランジスタMN1のソース端子との接続点であるノードN2に接続され、信号DNを反転した信号DNBでON/OFF制御される。また、電圧増幅器11は、電流入出力端子ICPに接続された後段のルータフィルタの電圧を検出し、p型MOSトランジスタMP2とn型MOSトランジスタMN2のドレイン端子に供給する緩衝器(バッファ)として機能する。   Further, the source terminal of the p-type MOS transistor MP2 is connected to a node N1 that is a connection point between the output of the constant current source I1 and the source terminal of the p-type MOS transistor MP1, and is turned on / off by a signal UPB obtained by inverting the signal UP. Is done. Similarly, the source terminal of the n-type MOS transistor MN2 is connected to a node N2, which is a connection point between the input of the constant current source I2 and the source terminal of the n-type MOS transistor MN1, and is turned on / off by a signal DNB obtained by inverting the signal DN. OFF-controlled. The voltage amplifier 11 functions as a buffer (buffer) that detects the voltage of the subsequent router filter connected to the current input / output terminal ICP and supplies it to the drain terminals of the p-type MOS transistor MP2 and the n-type MOS transistor MN2. To do.

ここで、信号UPが電位VDDで、信号UPBが電位VSSのときには、p型MOSトランジスタMP1はOFFとなるが、p型MOSトランジスタMP2がONとなるため、定電流源I1から電圧増幅器11への電流経路ができる。   Here, when the signal UP is the potential VDD and the signal UPB is the potential VSS, the p-type MOS transistor MP1 is turned off, but the p-type MOS transistor MP2 is turned on, so that the constant current source I1 to the voltage amplifier 11 is turned on. A current path is created.

一方、信号UPが電位VSSで、信号UPBが電位VDDのときには、p型MOSトランジスタMP2はOFFとなるが、p型MOSトランジスタMP1がONとなるため、定電流源I1から電流出力端子ICPの電流経路ができる。   On the other hand, when the signal UP is the potential VSS and the signal UPB is the potential VDD, the p-type MOS transistor MP2 is turned off, but the p-type MOS transistor MP1 is turned on, so that the current from the constant current source I1 to the current output terminal ICP. A route is made.

さらに、p型MOSトランジスタMP2のドレイン端子には、電圧増幅器11により電流入出力端子ICPに接続された後段のループフィルタの電圧、すなわちp型MOSトランジスタMP1のドレイン電圧が供給されているため、後段のループフィルタの状態によらず、p型MOSトランジスタMP1のドレイン・ソース間電圧VDSおよびp型MOSトランジスタMP2のドレイン・ソース間電圧VDSは同一となり、ノードN1の電位は常に一定の値となる。   Further, since the voltage of the subsequent loop filter connected to the current input / output terminal ICP by the voltage amplifier 11, that is, the drain voltage of the p-type MOS transistor MP1, is supplied to the drain terminal of the p-type MOS transistor MP2. Regardless of the state of the loop filter, the drain-source voltage VDS of the p-type MOS transistor MP1 and the drain-source voltage VDS of the p-type MOS transistor MP2 are the same, and the potential of the node N1 is always a constant value.

以上のことから、ノードN1の電位変動による誤差電流の発生を回避できる。また、付加的な効果として、信号UPおよび信号UPBによるON/OFF制御の前後で、各MOSトランジスタMP1,MP2のドレイン・ソース間電圧VDSに変化がないので、スイッチング動作が直ぐに安定し、高速動作が可能となる。   From the above, it is possible to avoid generation of an error current due to potential fluctuation of the node N1. As an additional effect, the drain-source voltage VDS of each MOS transistor MP1 and MP2 does not change before and after the ON / OFF control by the signal UP and the signal UPB, so that the switching operation is immediately stabilized and the high-speed operation is performed. Is possible.

同様に、信号DNが電位VSSで、信号DNBが電位VDDのときには、n型MOSトランジスダMN1はOFFとなるが、n型MOSトランジスタMN2がONとなるため、電圧増幅器11から定電流源I2への電流経路ができる。   Similarly, when the signal DN is the potential VSS and the signal DNB is the potential VDD, the n-type MOS transistor MN1 is turned off, but the n-type MOS transistor MN2 is turned on, so that the voltage amplifier 11 supplies the constant current source I2. A current path is created.

一方、信号DNが電位VDDで、信号UDB電位VSSのときには、n型MOSトランジスタMN2はOFFとなるが、n型MOSトランジスタMN1がONとなるため、電流出力端子ICPから定電流源I2への電流経路ができる。   On the other hand, when the signal DN is the potential VDD and the signal UDB potential VSS, the n-type MOS transistor MN2 is turned off, but the n-type MOS transistor MN1 is turned on, so that the current from the current output terminal ICP to the constant current source I2 A route is made.

さらに、n型MOSトランジスタMN2のドレインには、電圧増幅器11により電流入出力端子ICPに接続された後段のループフィルタの電圧、すなわちn型MOSトランジスタMN1のドレイン電圧が供給されているため、後段のループフィルタの状態によらず、n型MOSトランジスタMN1のドレイン・ソース間電圧VDSおよびn型MOSトランジスタMN2のドレイン・ソース間電圧VDSは同一となり、ノードN2の電位は常に一定の値となる。   Furthermore, since the voltage of the subsequent loop filter connected to the current input / output terminal ICP by the voltage amplifier 11, that is, the drain voltage of the n-type MOS transistor MN1 is supplied to the drain of the n-type MOS transistor MN2, Regardless of the state of the loop filter, the drain-source voltage VDS of the n-type MOS transistor MN1 and the drain-source voltage VDS of the n-type MOS transistor MN2 are the same, and the potential of the node N2 is always a constant value.

以上のことから、ノードN2の電位変動による誤差電流の発生を低減できる。また、付加的な効果として、信号DNおよび信号DNBによるON/OFF制御の前後で、各MOSトランジスタMN1,MN2のドレイン・ソース間電圧VDSに変化がないので、スイッチング動作が直ぐに安定し、高速動作が可能となる。   From the above, the generation of error current due to the potential fluctuation of the node N2 can be reduced. As an additional effect, since the drain-source voltage VDS of the MOS transistors MN1 and MN2 does not change before and after the ON / OFF control by the signal DN and the signal DNB, the switching operation is immediately stabilized and the high-speed operation is performed. Is possible.

<第2の実施形態>
図2に、本発明における第2の実施形態を示すチャージポンプ回路10Bを示す。このチャージポンプ回路10Bは、図1の第1の実施形態のチャージポンプ回路10Aにおける電圧増幅器11を、演算増幅器の出力端子を反転入力端子に接続したボルテージフォロア回路12と置き換えたものである。ボルテージフォロア回路12は、電圧増幅器11と同等な動作が可能で、図2のチャージポンプ回路10Bにおいても、誤差電流の低減と高速動作を実現することができる。
<Second Embodiment>
FIG. 2 shows a charge pump circuit 10B showing a second embodiment of the present invention. This charge pump circuit 10B is obtained by replacing the voltage amplifier 11 in the charge pump circuit 10A of the first embodiment of FIG. 1 with a voltage follower circuit 12 in which the output terminal of the operational amplifier is connected to the inverting input terminal. The voltage follower circuit 12 can operate in the same manner as the voltage amplifier 11, and the charge pump circuit 10B in FIG. 2 can also realize a reduction in error current and high-speed operation.

<第3の実施形態> 図3に、本発明における第3の実施形態を示すチャージポンプ回路10Cを示す。このチャージポンプ回路10Cは、図1の第1の実施形態のチャージポンプ回路10Aにおけるp型MOSトランジスタMP1をp型MOSトランジスタとn型MOSトランジスタの互いのソース端子とドレイン端子を接続したトランスミッションゲートTM1に置き換え、n型MOSトランジスタMN1をトランスミッションゲートTM1と同一のトランスミッションゲートTM2に置き換え、p型MOSトランジスタMP2をトランスミッションゲートTM1と同一のトランスミッションゲートTM3に置き換え、n型MOSトランジスタMN2をトランスミッションゲートTM1と同一のトランスミッションゲートTM4に置き換えたものである。 <Third Embodiment> FIG. 3 shows a charge pump circuit 10C according to a third embodiment of the present invention. The charge pump circuit 10C includes a transmission gate TM1 in which the p-type MOS transistor MP1 in the charge pump circuit 10A of the first embodiment of FIG. 1 is connected to the source terminal and drain terminal of a p-type MOS transistor and an n-type MOS transistor. The n-type MOS transistor MN1 is replaced with the same transmission gate TM2 as the transmission gate TM1, the p-type MOS transistor MP2 is replaced with the same transmission gate TM3 as the transmission gate TM1, and the n-type MOS transistor MN2 is the same as the transmission gate TM1. The transmission gate TM4 is replaced.

トランスミッションゲートTM1のp型MOSトランジスタのゲート端子には信号UPを、n型MOSトランジスタのゲート端子には信号UPBを入力する。トランスミッションゲートTM3のp型MOSトランジスタのゲート端子には信号UPBを、n型MOSトランジスタのゲート端子には信号UPを入力する。同様に、トランスミッションゲートTM2のn型MOSトランジスタのゲート端子には信号DNを、p型MOSトランジスタのゲート端子には信号DNBを入力する。トランスミッションゲートTM4のn型MOSトランジスタのゲート端子には信号DNBを、p型MOSトランジスタのゲート端子には信号DNを入力する。   Signal UP is input to the gate terminal of the p-type MOS transistor of transmission gate TM1, and signal UPB is input to the gate terminal of the n-type MOS transistor. Signal UPB is input to the gate terminal of the p-type MOS transistor of transmission gate TM3, and signal UP is input to the gate terminal of the n-type MOS transistor. Similarly, the signal DN is input to the gate terminal of the n-type MOS transistor of the transmission gate TM2, and the signal DNB is input to the gate terminal of the p-type MOS transistor. Signal DNB is input to the gate terminal of the n-type MOS transistor of transmission gate TM4, and signal DN is input to the gate terminal of the p-type MOS transistor.

各トランスミッションゲートTM1〜TM4は、図1の第1の実施形態のチャージポンプ回路10Aにおける各トランジスタと同等の動作が可能で、図3のチャージポンプ回路においても誤差電流の低減と高速動作を実現することができる。   Each of the transmission gates TM1 to TM4 can operate in the same manner as each transistor in the charge pump circuit 10A of the first embodiment of FIG. 1, and the charge pump circuit of FIG. be able to.

<第4の実施形態>
図4に、本発明における第4の実施形態を示すチャージポンプ回路10Dを示す。このチャージポンプ回路10Dは、図3の第3の実施形態のチャージポンプ回路10Cにおける電圧増幅器11を、演算増幅器の出力端子を反転入力端子に接続したボルテージフォロア回路12に置き換えたものである。ボルテージフォロア回路12は、電圧増幅器11と同等な動作が可能で、図4のチャージポンプ回路10Dにおいても、誤差電流の低減と高速動作を実現することができる。
<Fourth Embodiment>
FIG. 4 shows a charge pump circuit 10D showing a fourth embodiment of the present invention. This charge pump circuit 10D is obtained by replacing the voltage amplifier 11 in the charge pump circuit 10C of the third embodiment of FIG. 3 with a voltage follower circuit 12 in which the output terminal of the operational amplifier is connected to the inverting input terminal. The voltage follower circuit 12 can operate in the same manner as the voltage amplifier 11, and the charge pump circuit 10D of FIG. 4 can also realize a reduction in error current and high-speed operation.

<誤差電流の低減と高速動作の例>
図5に、チャージポンプ回路の動作確認回路の例を示す。図5において、チャージポンプ回路ブロック10は、図9の従来のチャージポンプ回路10E、または図1〜図4に示した第1〜第4の実施形態のいずれかのチャージポンプ回路10A〜10Dをブロック化したものである。
<Examples of error current reduction and high-speed operation>
FIG. 5 shows an example of the operation confirmation circuit of the charge pump circuit. In FIG. 5, a charge pump circuit block 10 blocks the conventional charge pump circuit 10E of FIG. 9 or the charge pump circuits 10A to 10D of any of the first to fourth embodiments shown in FIGS. It has become.

ここで、信号UP,UPB,DN,DNB、電流入出力端子ICP、電位VDD,VSSは、図9の従来のチャージポンプ回路10Eまたは図1〜図4に示した第1〜第4の実施形態のチャージポンプ回路10A〜10Dにおける符号と同一であり、同一機能を有する。   Here, the signals UP, UPB, DN, DNB, the current input / output terminal ICP, the potentials VDD, VSS are the same as those of the conventional charge pump circuit 10E of FIG. 9 or the first to fourth embodiments shown in FIGS. Are the same as those in the charge pump circuits 10A to 10D, and have the same function.

図5において、チャージポンプ回路ブロック10には、電位VDDの端子に定電圧源E1による直流電圧VDD[V]が供給され、電位VSSの端子は接地されている。また、パルス発生器P1で発生したパルス電圧UP[V]と、そのパルス電圧UP[V]をインバータINV1で反転したパルス電圧UPB[V]は、それぞれ端子UP,UPBへ入力される。同様に、パルス発生器P2で発生したパルス電圧DN[V]と、そのパルス電圧DN[V]をインバータINV2で反転したパルス電圧DNB[V]は、それぞれ端子DN,DNBへ入力される。   In FIG. 5, the charge pump circuit block 10 is supplied with the DC voltage VDD [V] from the constant voltage source E1 at the terminal of the potential VDD, and the terminal of the potential VSS is grounded. The pulse voltage UP [V] generated by the pulse generator P1 and the pulse voltage UPB [V] obtained by inverting the pulse voltage UP [V] by the inverter INV1 are input to the terminals UP and UPB, respectively. Similarly, the pulse voltage DN [V] generated by the pulse generator P2 and the pulse voltage DNB [V] obtained by inverting the pulse voltage DN [V] by the inverter INV2 are input to the terminals DN and DNB, respectively.

ところで、一般にチャージポンプ回路の電流入出力端子ICPは、図9に例を示したループフィルタ20と接続され、ループフィルタ20を構成する容量に対して充放電動作を行う。よって、ループフィルタ20を接続した状態では、電流入出力端子ICPの電圧が充放電動作に応じて常に変化するため、チャージポンプ回路自体の動作確認には適さない。   Incidentally, the current input / output terminal ICP of the charge pump circuit is generally connected to the loop filter 20 shown in FIG. 9, and performs a charge / discharge operation with respect to the capacitor constituting the loop filter 20. Therefore, in the state where the loop filter 20 is connected, the voltage of the current input / output terminal ICP always changes according to the charge / discharge operation, and thus is not suitable for checking the operation of the charge pump circuit itself.

そこで、図5においては、ループフィルタ20の代わりに定電圧源E2を接続し、電流入出力端子ICPに直流電圧VC[V]を擬似的に供給し、電流入出力端子ICPから入出力される電流を電流計A1で確認する。尚、電流計A1と定電圧源E2の間にあるバイアス用抵抗R1は、電流入出力端子ICPの電圧がVC[V]に固定されないようにするためのもので、回路動作に彩響を与えないように、なるべく小さな抵抗値とする。また、電流計A1の計測値は、チャージポンプ回路ブロック10からの電流が図5の矢印aの方向に流れる時に正の値を示し、矢印と逆方向に流れる時に負の値を示す。   Therefore, in FIG. 5, a constant voltage source E2 is connected instead of the loop filter 20, and the DC voltage VC [V] is artificially supplied to the current input / output terminal ICP, and is input / output from the current input / output terminal ICP. Check the current with ammeter A1. The bias resistor R1 between the ammeter A1 and the constant voltage source E2 is for preventing the voltage of the current input / output terminal ICP from being fixed at VC [V], and affects the circuit operation. The resistance value should be as small as possible. The measured value of the ammeter A1 indicates a positive value when the current from the charge pump circuit block 10 flows in the direction of arrow a in FIG. 5, and indicates a negative value when it flows in the direction opposite to the arrow.

図6の(a)〜(d)に、VDD[V]を1.8Vとしたときの、UP[V]、UPB[V]、DN[V]、DNB[V]の時間波形例を示す。ここで、UP[V]とUPB[V]、DN[V]とDNB[V]は、それぞれ反転の関係にある。   6A to 6D show time waveform examples of UP [V], UPB [V], DN [V], and DNB [V] when VDD [V] is 1.8V. . Here, UP [V] and UPB [V], and DN [V] and DNB [V] are in an inverted relationship.

図7は、図5においてチャージポンプ回路ブロック10を図9に示す従来のチャージポンプ回路10Eとし、図6の(a)〜(d)の信号を入力したときに電流計A1で観測される出力電流波形例を示す。このとき、図9に示す従来のチャージポンプ回路10Eの定電流源I1および定電流源I2は、20μAとしている。また、図7の(a)は、VC[V]=VDD[V]×0.25のとき、図7の(b)は、VC[V]=VDD[V]×0.5のとき、図7の(c)は、VC[V]=VDD[V]×0.75のときの出力電流波形例である。   FIG. 7 shows the output observed by the ammeter A1 when the signals (a) to (d) of FIG. 6 are inputted, with the charge pump circuit block 10 shown in FIG. 5 being the conventional charge pump circuit 10E shown in FIG. An example of a current waveform is shown. At this time, the constant current source I1 and the constant current source I2 of the conventional charge pump circuit 10E shown in FIG. 9 are set to 20 μA. 7A is when VC [V] = VDD [V] × 0.25, and FIG. 7B is when VC [V] = VDD [V] × 0.5, FIG. 7C shows an example of an output current waveform when VC [V] = VDD [V] × 0.75.

図7の例においては、各波形とも電流の変化点で、オーバーシュート電流やアンダーシュート電流が発生し、また、出力電流が定電流源I1および定電流源I2の設定電流に達するまでに時間を要している。   In the example of FIG. 7, in each waveform, an overshoot current or an undershoot current is generated at the current change point, and time is required until the output current reaches the set currents of the constant current source I1 and the constant current source I2. I need it.

図8は、図5において、チャージポンプ回路ブロック10を図1に示した第1の実施形態のチャージポンプ回路10Aとし、図6の(a)〜(d)の信号を入力したときに電流計A1で観測される出力電流波形例を示す。このとき、図1に示す第1の実施形態によるチャージポンプ回路10Aの定電流源I1および定電流源I2は、20μAとしている。また、図7と同様に、図8の(a)は、VC[V]=VDD[V]×0.25のとき、図8の(b)は、VC[V]=VDD[V]×0.5のとき、図8の(c)は、VC[V]=VDD[V]×0.75のときの出力電流波形例である。   8 is the charge pump circuit block 10A of the first embodiment shown in FIG. 1 in FIG. 5, and the ammeter when the signals (a) to (d) of FIG. 6 are input. An example of the output current waveform observed at A1 is shown. At this time, the constant current source I1 and the constant current source I2 of the charge pump circuit 10A according to the first embodiment shown in FIG. 1 are set to 20 μA. Similarly to FIG. 7, (a) in FIG. 8 is VC [V] = VDD [V] × 0.25, and (b) in FIG. 8 is VC [V] = VDD [V] × FIG. 8C shows an example of an output current waveform when VC [V] = VDD [V] × 0.75 when 0.5.

図8の例においては、各波形とも電流の変化点において、オーバーシュート電流やアンダーシュート電流が低減し、且つ、出力電流が定電流源I1および定電流源I2の設定電流に達するまでの時間が短い。これにより、本発明の第1の実施形態のチャージポンプ回路10Aによれば、従来のチャージポンプ回路10Eに比べて誤差電流が低減され、且つ、高速動作を実現できることが確認できた。また、本発明における第2〜第4の実施形態のチャージポンプ回路10B〜10Dにおいても、第1の実施形態のチャージポンプ回路10Aと同等な動作が可能であることから、同様な効果が得られる。   In the example of FIG. 8, in each waveform, the overshoot current and undershoot current are reduced at the current change point, and the time until the output current reaches the set current of the constant current source I1 and the constant current source I2 is set. short. As a result, according to the charge pump circuit 10A of the first embodiment of the present invention, it was confirmed that the error current was reduced as compared with the conventional charge pump circuit 10E and high-speed operation could be realized. Also, the charge pump circuits 10B to 10D of the second to fourth embodiments of the present invention can operate in the same manner as the charge pump circuit 10A of the first embodiment, and thus the same effect can be obtained. .

なお、本発明は、前記した第1〜第4の実施形態に限定されず、本発明の技術を用いて当業者が容易に構成可能な種々の例に展開可能である。たとえば、トランジスタはMOS型に限られず、バイポーラトランジスタを使用することもできる。この場合、ゲート端子はベース端子に、ドレイン端子はコレクタ端子に、ソース端子はエミッタ端子に置き換わる。 The present invention is not limited to the first to fourth embodiments described above, and can be expanded to various examples that can be easily configured by those skilled in the art using the technology of the present invention. For example, the transistor is not limited to the MOS type, and a bipolar transistor can also be used. In this case, the gate terminal is replaced with the base terminal, the drain terminal is replaced with the collector terminal, and the source terminal is replaced with the emitter terminal.

10:チャージポンプ回路ブロック
10A〜10E:チャージポンプ回路
11:電圧増幅器 12:ボルテージフォロア回路 20:ループフィルタ ICP:電流入出力端子
N1,N2:ノード VDD,VSS:電位
UP,UPB,DN,DNB:入力信号
VC:制御電圧 I1,I2:定電流源 MP1,MP2:p型MOSトランジスタ MN1,MN2:n型MOSトランジスタ TM1〜TM4:トランスミッションゲート P1,P2:パルス発生器
INV1,INV2:インバータ
A1:電流計
R1:バイアス抵抗
E1,E2:定電圧源
10: Charge pump circuit block 10A to 10E: Charge pump circuit 11: Voltage amplifier 12: Voltage follower circuit 20: Loop filter ICP: Current input / output terminal N1, N2: Node VDD, VSS: Potential UP, UPB, DN, DNB: Input signal VC: Control voltage I1, I2: Constant current source MP1, MP2: p-type MOS transistor MN1, MN2: n-type MOS transistor TM1-TM4: Transmission gate P1, P2: Pulse generator INV1, INV2: Inverter A1: Current Total R1: Bias resistance E1, E2: Constant voltage source

Claims (3)

第1の電源端子と第1のノードとの間に接続される第1の定電流源と、
第2の電源端子と第2のノードとの間に接続される第2の定電流源と、
入出力端子と前記第1のノードとの間に接続され第1の信号が入力する第1の導電型の第1のトランジスタと、
前記入出力端子と前記第2のノードとの間に接続され第2の信号が入力する第2の導電型の第2のトランジスタと、
前記入出力端子に入力側が接続される電圧増幅器と、
前記第1のノードと前記電圧増幅器の出力側に接続され前記第1の信号の反転信号が入力する第1の導電型の第3のトランジスタと、
前記第2のノードと前記電圧増幅器の出力側に接続され前記第2の信号の反転信号が入力する第2の導電型の第4のトランジスタと、
を備えることを特徴とするチャージポンプ回路。
A first constant current source connected between the first power supply terminal and the first node;
A second constant current source connected between the second power supply terminal and the second node;
A first transistor of a first conductivity type connected between an input / output terminal and the first node and receiving a first signal;
A second transistor of a second conductivity type connected between the input / output terminal and the second node and receiving a second signal;
A voltage amplifier having an input side connected to the input / output terminal;
A third transistor of a first conductivity type connected to the first node and the output side of the voltage amplifier and receiving an inverted signal of the first signal;
A fourth transistor of the second conductivity type connected to the second node and the output side of the voltage amplifier and receiving an inverted signal of the second signal;
A charge pump circuit comprising:
請求項1に記載のチャージポンプ回路において、
前記電圧増幅器を、ボルテージフォロア回路に置き換えたことを特徴とするチャージポンプ回路。
The charge pump circuit according to claim 1,
A charge pump circuit, wherein the voltage amplifier is replaced with a voltage follower circuit.
請求項1または2に記載のチャージポンプ回路において、
前記第1のトランジスタを第1のトランスミッションゲートに、前記第2のトランジスタを第2のトランスミッションゲートに、前記第3のトランジスタを第3のトランスミッションゲートに、前記第4のトランジスタを第4のトランスミッションゲートに、それぞれ置き換え、
前記第1のトランスミッションゲートは、前記第1の信号とその反転信号により、ON/OFFを制御し、
前記第2のトランスミッションゲートは、前記第2の信号とその反転信号によりON/OFFを制御し、
前記第3のトランスミッションゲートは、前記第1の信号とその反転信号により、前記第1のトランスミッションゲートのON/OFFと逆にON/OFFを制御し、
前記第4のトランスミッションゲートは、前記第2の信号とその反転信号により、前記第2のトランスミッションゲートのON/OFFと逆にON/OFFを制御するようにした、
ことを特徴とするチャージポンプ回路。
The charge pump circuit according to claim 1 or 2,
The first transistor is a first transmission gate, the second transistor is a second transmission gate, the third transistor is a third transmission gate, and the fourth transistor is a fourth transmission gate. Respectively,
The first transmission gate controls ON / OFF by the first signal and its inverted signal,
The second transmission gate controls ON / OFF by the second signal and its inverted signal,
The third transmission gate controls ON / OFF opposite to the ON / OFF of the first transmission gate by the first signal and its inverted signal,
The fourth transmission gate is configured to control ON / OFF in reverse to the ON / OFF of the second transmission gate by the second signal and its inverted signal.
A charge pump circuit.
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