JP2013034058A - Oscillator circuit - Google Patents

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ひか梨 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of a conventional technology based oscillator circuit composed of a current source, a comparison circuit and an external capacitance that the accuracy of an oscillation frequency is degraded depending on the capacitance value of the external capacitance, giving rise to the need for extending a delay time according to a discharge time of the external capacitance which is determined by the capacitance value and a time constant of a resistance component for pulling out electric charge, because the discharge time is extended as the capacitance value increases, and that, conversely, if the capacitance value is small, the delay time becomes large relative to the cycle of an oscillation frequency, resulting in degradation of the accuracy of the oscillation frequency.SOLUTION: An oscillator circuit is provided with two external capacitances, which are charged and discharged alternately, so that the accuracy of an oscillation frequency is unaffected by a discharge time of electric charge built up in the external capacitances. This means that the accuracy of an oscillation frequency will in no case change depending on capacitance values of the external capacitances.

Description

本発明は、発振回路およびこの発振回路を用いた発振方法に係り、特に、矩形波を発振する発振回路およびこの発振回路を用いた発振方法に係る。   The present invention relates to an oscillation circuit and an oscillation method using the oscillation circuit, and more particularly to an oscillation circuit that oscillates a rectangular wave and an oscillation method using the oscillation circuit.

クロック信号などに用いられる信号には、その周波数に高い精度が求められる。このような信号を生成する発振回路を、電流源、コンパレータおよび容量で構成する従来技術が知られている。この従来技術による発振回路では、外付けの容量が用いられるが、その容量値によって発振周波数の精度が悪くなる問題があった。   A signal used for a clock signal or the like is required to have high accuracy in its frequency. Conventional techniques are known in which an oscillating circuit for generating such a signal includes a current source, a comparator, and a capacitor. In this conventional oscillation circuit, an external capacitor is used, but there is a problem that the accuracy of the oscillation frequency is deteriorated depending on the capacitance value.

上記に関連して、特許文献1(特開2006−148515号公報)には、遅延回路を応用した発振回路に係る記載が開示されている。図1は、特許文献1に記載の発振回路40の構成を示す回路図である。   In relation to the above, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-148515) discloses a description relating to an oscillation circuit to which a delay circuit is applied. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillation circuit 40 described in Patent Document 1. As shown in FIG.

図1の発振回路40の構成要素について説明する。図1の発振回路40は、遅延回路部10と、単安定マルチバイブレータ回路部30とを具備している。遅延回路部10は、電流源I01と、第1〜第3のNチャネル型MOSトランジスタM01〜M03と、第1、第2のヒューズF01、F02と、コンデンサC01と、基準電圧電源Vref0と、比較器CMP01と、出力部OUT0とを具備している。単安定マルチバイブレータ回路部30は、単安定マルチバイブレータMV01と、コンデンサC02と、電流源I02とを具備している。 Components of the oscillation circuit 40 of FIG. 1 will be described. The oscillation circuit 40 of FIG. 1 includes a delay circuit unit 10 and a monostable multivibrator circuit unit 30. The delay circuit unit 10 compares the current source I01, the first to third N-channel MOS transistors M01 to M03, the first and second fuses F01 and F02, the capacitor C01, and the reference voltage power supply Vref0. A device CMP01 and an output unit OUT0 are provided. The monostable multivibrator circuit unit 30 includes a monostable multivibrator MV01, a capacitor C02, and a current source I02.

図1の発振回路40の構成要素の接続関係について説明する。電流源I02における一方の端部は、第1の電源Vdd0に接続されている。電流源I02における他方の端部は、コンデンサC02における一方の端部に接続されている。コンデンサC02における両方の端部は、単安定マルチバイブレータMV01における2つの制御用端部にそれぞれ接続されている。単安定マルチバイブレータの入力部は、出力部OUT0に接続されている。単安定マルチバイブレータの出力部は、第1〜第3のNチャネル型MOSトランジスタM01〜M03のそれぞれにおけるゲートに共通接続されている。 The connection relationship of the components of the oscillation circuit 40 in FIG. 1 will be described. One end of the current source I02 is connected to the first power supply Vdd0. The other end of the current source I02 is connected to one end of the capacitor C02. Both ends of the capacitor C02 are connected to two control ends of the monostable multivibrator MV01, respectively. The input part of the monostable multivibrator is connected to the output part OUT0. The output portion of the monostable multivibrator is commonly connected to the gates of the first to third N-channel MOS transistors M01 to M03.

電流源I01における一方の端部は、第1の電源Vdd0に接続されている。電流源I01における他方の端部は、第1のNチャネル型MOSトランジスタM01におけるドレインと、第1および第2のヒューズF01、F02のそれぞれにおける一方の端部と、コンデンサC01における一方の端部と、比較器CMP01における非反転入力部とに共通接続されている。第1のヒューズF01における他方の端部は、第2のNチャネル型MOSトランジスタM02におけるドレインに接続されている。第2のヒューズF02における他方の端部は、第3のNチャネル型MOSトランジスタM03におけるドレインに接続されている。比較器CMP01における反転入力端部は、基準電圧電源Vref0における一方の端部に接続されている。第2の電源Vss0は、第1〜第3のNチャネル型MOSトランジスタM01〜M03のそれぞれにおけるソースと、コンデンサC01における他方の端部と、基準電圧電源Vref0における他方の端部とに共通接続されている。比較器CMP01における出力部は、出力部OUT0に接続されている。   One end of the current source I01 is connected to the first power supply Vdd0. The other end of the current source I01 is a drain of the first N-channel MOS transistor M01, one end of each of the first and second fuses F01 and F02, and one end of the capacitor C01. Are commonly connected to a non-inverting input section in the comparator CMP01. The other end of the first fuse F01 is connected to the drain of the second N-channel MOS transistor M02. The other end of the second fuse F02 is connected to the drain of the third N-channel MOS transistor M03. The inverting input end of the comparator CMP01 is connected to one end of the reference voltage power supply Vref0. The second power supply Vss0 is commonly connected to the sources of the first to third N-channel MOS transistors M01 to M03, the other end of the capacitor C01, and the other end of the reference voltage power supply Vref0. ing. The output unit in the comparator CMP01 is connected to the output unit OUT0.

図1の発振回路40の動作について説明する。電流源I01は、コンデンサC01を充電する。単安定マルチバイブレータMV01は、並列に設けられた第1〜第3のNチャネル型MOSトランジスタM01〜M03のそれぞれにおけるゲートに、制御電圧を供給する。この制御電圧の状態は、ハイレベルおよびローレベルを繰り返すものとする。   The operation of the oscillation circuit 40 in FIG. 1 will be described. The current source I01 charges the capacitor C01. The monostable multivibrator MV01 supplies a control voltage to the gates of the first to third N-channel MOS transistors M01 to M03 provided in parallel. The state of this control voltage repeats high level and low level.

第1〜第3のNチャネル型MOSトランジスタM01〜M03では、ゲートに供給される制御電圧がハイレベルである場合に、ドレインソース間にリーク電流が流れる。このリーク電流によって、第1〜第3のNチャネル型MOSトランジスタM01〜M03のドレインソース間に接続されたコンデンサC01が放電される。   In the first to third N-channel MOS transistors M01 to M03, a leak current flows between the drain and source when the control voltage supplied to the gate is at a high level. Due to this leakage current, the capacitor C01 connected between the drain and source of the first to third N-channel MOS transistors M01 to M03 is discharged.

比較器CMP01は、コンデンサC01の電圧を基準電圧Vref0と比較し、その結果としての出力電圧を出力する。ここで、コンデンサC01の電圧が基準電圧Vref0より高い場合は出力電圧がハイレベルとなり、その反対の場合は出力電圧がローレベルとなる。   The comparator CMP01 compares the voltage of the capacitor C01 with the reference voltage Vref0, and outputs the resulting output voltage. Here, when the voltage of the capacitor C01 is higher than the reference voltage Vref0, the output voltage becomes high level, and in the opposite case, the output voltage becomes low level.

コンデンサC01の出力電圧がローレベルからハイレベルに転じることがトリガーとなって、単安定マルチバイブレータMV01が出力する制御電圧がハイレベルになる。単安定マルチバイブレータMV01の状態は、コンデンサC02の容量と、電流源I02の電流とによって決定される所定時間にわたって維持される。単安定マルチバイブレータMV01が出力する制御電圧は、ハイレベルになってから所定時間が経過すると、自動的にローレベルに戻るものとする。   The control voltage output from the monostable multivibrator MV01 becomes high level when the output voltage of the capacitor C01 changes from low level to high level. The state of the monostable multivibrator MV01 is maintained for a predetermined time determined by the capacitance of the capacitor C02 and the current of the current source I02. It is assumed that the control voltage output from the monostable multivibrator MV01 automatically returns to the low level after a predetermined time has elapsed since it became the high level.

発振回路40が出力する電圧の状態が、ハイレベルおよびローレベルを繰り返すことで、パルス状の発振信号が得られる。   By repeating the high and low levels of the voltage output from the oscillation circuit 40, a pulsed oscillation signal is obtained.

単安定マルチバイブレータMV01の状態が維持される所定時間は、コンデンサC01の放電時間が十分に確保されるように、適宜に調整されていることが好ましい。ここで、コンデンサC01が十分に放電されないと、発振信号のパルス幅にばらつきが発生してしまう。この現象について説明する。   The predetermined time during which the state of the monostable multivibrator MV01 is maintained is preferably adjusted appropriately so that the discharge time of the capacitor C01 is sufficiently secured. Here, if the capacitor C01 is not sufficiently discharged, the pulse width of the oscillation signal will vary. This phenomenon will be described.

まず、図1に示した発振回路40において期待される動作について説明する。図2Aは、図1に示した発振回路40において期待される動作例を示すグラフ群である。図2Aは、2つのグラフ(a)および(b)を含んでいる。図2Aのグラフ(a)は、図1の発振回路40において期待される動作における、単安定マルチバイブレータ回路MV01から出力される制御信号の電圧の時間変化の一例を示している。図2Aのグラフ(b)は、図1の発振回路40において期待される動作における、コンデンサC01の両端部間の電圧の時間変化の一例を示している。   First, operations expected in the oscillation circuit 40 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2A is a graph group illustrating an operation example expected in the oscillation circuit 40 illustrated in FIG. FIG. 2A includes two graphs (a) and (b). A graph (a) in FIG. 2A shows an example of a time change of the voltage of the control signal output from the monostable multivibrator circuit MV01 in the operation expected in the oscillation circuit 40 in FIG. A graph (b) in FIG. 2A shows an example of a temporal change in voltage between both ends of the capacitor C01 in an operation expected in the oscillation circuit 40 in FIG.

図2Aのグラフ(a)において、横軸は時間の経過を示し、縦軸は単安定マルチバイブレータ回路MV01から出力される制御信号の電圧を示し、期間TA1はこの制御信号の周期を示し、期間TA2はこの制御信号が立ち下がってから次に立ち上がるまでの遅延時間を示している。   2A, the horizontal axis indicates the passage of time, the vertical axis indicates the voltage of the control signal output from the monostable multivibrator circuit MV01, the period TA1 indicates the period of this control signal, and the period TA2 indicates a delay time from when this control signal falls to when it next rises.

図2Aのグラフ(b)において、横軸は時間の経過を示し、縦軸はコンデンサC01の両端部間の電圧を示し、期間TA3はコンデンサC01の放電時間を示し、期間TA4はコンデンサC01の充電時間を示し、電圧Vref0は基準電圧電源Vref0の電圧を示している。   2A, the horizontal axis indicates the passage of time, the vertical axis indicates the voltage between both ends of the capacitor C01, the period TA3 indicates the discharge time of the capacitor C01, and the period TA4 indicates the charging of the capacitor C01. The voltage Vref0 indicates the voltage of the reference voltage power supply Vref0.

図2Aの2つのグラフ(a)および(b)に示されるように、図1に示した発振回路40において期待される動作では、期間TA2は期間TA3に等しく、期間TA1は期間TA3および期間TA4の和に等しい。ここで、期間TA3が終わる前にコンデンサC01の放電が完了している。その結果、期間TA1、すなわち発振周波数は、一定である。   As shown in the two graphs (a) and (b) of FIG. 2A, in the operation expected in the oscillation circuit 40 shown in FIG. 1, the period TA2 is equal to the period TA3, and the period TA1 is equal to the period TA3 and the period TA4. Is equal to the sum of Here, the discharge of the capacitor C01 is completed before the period TA3 ends. As a result, the period TA1, that is, the oscillation frequency is constant.

次に、図1に示した発振回路40において問題が発生した場合の動作について説明する。図2Bは、図1に示した発振回路40において問題が発生した場合の動作例を示すグラフ群である。図2Bは、2つのグラフ(a)および(b)を含んでいる。図2Bのグラフ(a)は、図1の発振回路40において問題が発生した場合の動作における、単安定マルチバイブレータ回路MV01から出力される制御信号の電圧の時間変化の一例を示している。図2Bのグラフ(b)は、図1の発振回路40において問題が発生した場合の動作における、コンデンサC01の両端部間の電圧の時間変化の一例を示している。   Next, an operation when a problem occurs in the oscillation circuit 40 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2B is a graph group illustrating an operation example when a problem occurs in the oscillation circuit 40 illustrated in FIG. 1. FIG. 2B includes two graphs (a) and (b). The graph (a) of FIG. 2B shows an example of the time change of the voltage of the control signal output from the monostable multivibrator circuit MV01 in the operation when the problem occurs in the oscillation circuit 40 of FIG. A graph (b) in FIG. 2B shows an example of a time change in voltage between both ends of the capacitor C01 in an operation when a problem occurs in the oscillation circuit 40 in FIG.

図2Bのグラフ(a)において、横軸は時間の経過を示し、縦軸は単安定マルチバイブレータ回路MV01から出力される制御信号の電圧を示し、期間TB1はこの制御信号の周期を示し、期間TB2はこの制御信号が立ち下がってから次に立ち上がるまでの遅延時間を示している。   In the graph (a) of FIG. 2B, the horizontal axis indicates the passage of time, the vertical axis indicates the voltage of the control signal output from the monostable multivibrator circuit MV01, the period TB1 indicates the period of the control signal, and the period TB2 indicates a delay time from when this control signal falls to when it next rises.

図2Bの2つのグラフ(a)および(b)に示されるように、図1に示した発振回路40において問題が発生した場合の動作では、期間TB2は期間TB3に等しく、期間TB1は期間TB3および期間TB4の和に等しい。ここで、期間TB3から期間TB4に切り替わる際に、コンデンサC01の放電は完了していない。この瞬間におけるコンデンサC01の電圧を、電圧V0として図2Bのグラフ(b)に示している。すなわち、図2Bの例では、コンデンサC01に電荷が残った状態で充電が始まる。その結果、単安定マルチバイブレータ回路MV01から出力される制御信号のパルス幅にばらつきが生じ、さらに、発振回路40から出力される出力信号のパルス幅にばらつきが生じてしまう。   As shown in the two graphs (a) and (b) of FIG. 2B, in the operation when a problem occurs in the oscillation circuit 40 shown in FIG. 1, the period TB2 is equal to the period TB3, and the period TB1 is equal to the period TB3. And equal to the sum of periods TB4. Here, when the period TB3 is switched to the period TB4, the discharge of the capacitor C01 is not completed. The voltage of the capacitor C01 at this moment is shown in the graph (b) of FIG. 2B as the voltage V0. That is, in the example of FIG. 2B, charging starts with the charge remaining in the capacitor C01. As a result, the pulse width of the control signal output from the monostable multivibrator circuit MV01 varies, and the pulse width of the output signal output from the oscillation circuit 40 also varies.

このようなばらつきを回避するために、特許文献1に記載の発振回路40では、次のような制御を行う。すなわち、電流源I01の電流値が大きい場合には、単安定マルチバイブレータMV01が出力する制御信号のパルス幅を短くし、電流源の電流値が出力パルス幅を長くしている。こうことによって、遅延時間に対して適切な放電時間を確保し、周波数精度の良い発振回路を実現している。   In order to avoid such variation, the oscillation circuit 40 described in Patent Document 1 performs the following control. That is, when the current value of the current source I01 is large, the pulse width of the control signal output from the monostable multivibrator MV01 is shortened, and the current value of the current source increases the output pulse width. Thus, an appropriate discharge time is ensured with respect to the delay time, and an oscillation circuit with high frequency accuracy is realized.

上記のばらつきを回避する別の方法として、非特許文献1(National Semiconductor社製CMOSタイマー品番LMC555のデータシート)に記載の非安定マルチバイブレータを用いる方法が知られている。図3は、比較回路、電流源および容量で構成された、従来技術による半導体集積回路としての非安定マルチバイブレータの構成を示す回路図である。図4は、図3の半導体集積回路に外部要素を接続した回路としての非安定マルチバイブレータの構成を示す回路図である。図3および図4に示した従来技術による非安定マルチバイブレータでは、2つの抵抗RAおよびRBが、電流源として動作して外付け容量Cを充放電する際に、外付け容量Cにおいて三角波が生成される。このとき、外付け容量Cの容量値によって三角波の傾きが制御されて、発振周波数が設定される。   As another method for avoiding the above-described variation, a method using an astable multivibrator described in Non-Patent Document 1 (Data sheet of CMOS Timer part number LMC555 manufactured by National Semiconductor) is known. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an astable multivibrator as a semiconductor integrated circuit according to the prior art, which includes a comparison circuit, a current source, and a capacitor. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an astable multivibrator as a circuit in which an external element is connected to the semiconductor integrated circuit of FIG. In the conventional astable multivibrator shown in FIGS. 3 and 4, when the two resistors RA and RB operate as current sources to charge and discharge the external capacitor C, a triangular wave is generated in the external capacitor C. Is done. At this time, the inclination of the triangular wave is controlled by the capacitance value of the external capacitor C, and the oscillation frequency is set.

図5は、図3および図4に示した非安定マルチバイブレータの動作例を示すグラフ群である。図5は、2つのグラフ(a)および(b)を含んでいる。図5のグラフ(a)は、図3および図4に示した非安定マルチバイブレータ回路から出力される信号の電圧の時間変化の一例を示している。図5のグラフ(b)は、図3および図4に示した外付け容量Cの電圧の時間変化の一例を示している。図5の2つのグラフ(a)および(b)のそれぞれにおいて、横軸は時間経過を示し、縦軸は各信号の電圧変化を示している。   FIG. 5 is a graph group showing an operation example of the astable multivibrator shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 5 includes two graphs (a) and (b). The graph (a) in FIG. 5 shows an example of the time change of the voltage of the signal output from the astable multivibrator circuit shown in FIGS. 3 and 4. The graph (b) in FIG. 5 shows an example of the time change of the voltage of the external capacitor C shown in FIGS. In each of the two graphs (a) and (b) in FIG. 5, the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the voltage change of each signal.

図5の各グラフは、図3および図4の非安定マルチバイブレータが、一例として、以下の条件で動作した場合を示している。すなわち、電源電圧は5V、抵抗RAは3.9kΩ、抵抗RBは9kΩ、外付け容量Cの容量値は0.01μF、横軸は1目盛りあたり20μ秒、グラフ(a)の縦軸は1目盛りあたり5V、グラフ(b)の縦軸は1目盛りあたり1Vである。   Each graph of FIG. 5 shows a case where the astable multivibrator of FIGS. 3 and 4 operates under the following conditions as an example. That is, the power supply voltage is 5 V, the resistance RA is 3.9 kΩ, the resistance RB is 9 kΩ, the capacitance value of the external capacitor C is 0.01 μF, the horizontal axis is 20 μsec per scale, and the vertical axis of the graph (a) is one scale. The vertical axis of graph (b) is 1 V per division.

図5のグラフ(a)に示した信号の電圧がハイレベルである間、図5のグラフ(b)に示した外付け容量Cの電圧は上昇する。反対に、図5のグラフ(a)に示した信号の電圧がローレベルである間、図5のグラフ(b)に示した外付け容量Cの電圧は下降する。   While the voltage of the signal shown in the graph (a) of FIG. 5 is at a high level, the voltage of the external capacitor C shown in the graph (b) of FIG. 5 rises. On the contrary, while the voltage of the signal shown in the graph (a) of FIG. 5 is at a low level, the voltage of the external capacitor C shown in the graph (b) of FIG. 5 decreases.

特開2006−148515号公報JP 2006-148515 A

National Semiconductor社製CMOSタイマー品番LMC555のデータシートData sheet of CMOS Timer part number LMC555 manufactured by National Semiconductor

以上に説明したように、電流源、比較回路および外付け容量で構成される従来技術による発振回路では、外付け容量の容量値によって発振周波数の精度が悪くなる問題があった。外付け容量の放電時間は、その容量値と、電荷を引き抜く抵抗成分の時定数とで決定される。そのため、容量値が大きい場合は放電時間が長くなり、放電時間に合わせて遅延時間を長く設定する必要があった。逆に、容量値が小さい場合は、発振周波数の周期に対して遅延時間が相対的に大きくなるので、やはり発振周波数の精度が悪くなる。   As described above, the conventional oscillation circuit including the current source, the comparison circuit, and the external capacitor has a problem that the accuracy of the oscillation frequency is deteriorated depending on the capacitance value of the external capacitor. The discharge time of the external capacitor is determined by the capacitance value and the time constant of the resistance component that extracts the charge. Therefore, when the capacitance value is large, the discharge time becomes long, and it is necessary to set the delay time to be long according to the discharge time. On the other hand, when the capacitance value is small, the delay time is relatively large with respect to the period of the oscillation frequency, so that the accuracy of the oscillation frequency is deteriorated.

周波数精度を高めるためには、上記に説明した2つの公知技術が知られている。しかし、特許文献1による方法では単安定マルチバイブレータを用いる必要があり、その分だけ、消費電力とレイアウト面積が増大してしまう。また、非特許文献1による方法でも、LMC555は2つのコンパレータを搭載しており、やはりレイアウト面積が大きい。   In order to increase the frequency accuracy, the two known techniques described above are known. However, in the method according to Patent Document 1, it is necessary to use a monostable multivibrator, and power consumption and layout area increase accordingly. Also in the method according to Non-Patent Document 1, the LMC 555 has two comparators and has a large layout area.

以下に、(発明を実施するための形態)で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、(特許請求の範囲)の記載と(発明を実施するための形態)との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、(特許請求の範囲)に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。   The means for solving the problem will be described below using the numbers used in the (DETAILED DESCRIPTION). These numbers are added to clarify the correspondence between the description of (Claims) and (Mode for Carrying Out the Invention). However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (Claims).

本発明による発振回路は、定電流源(IDD)と、第1の容量(C1)と、第2の容量(C2)と、切り替え回路部(COMP、INV1、FF、INV2)と、スイッチ群(SW1〜SW4)とを具備する。ここで、定電流源(IDD)は、一定電流(I)を供給する。第1の容量(C1)は、一定電流(I)を供給される第1の状態(Type−A)において充電され、短絡される第2の状態(Type−B)において放電される。第2の容量(C2)と、第2の状態(Type−B)において一定電流(I)を供給されて充電され、第1の状態(Type−A)において短絡されて放電される。切り替え回路部(COMP、INV1、FF、INV2)は、第1の状態(Type−A)において第1の容量(C1)の電圧(VA)を印加されて、第2の状態(Type−B)において第2の容量(C2)の電圧(VB)を印加されて、矩形波(OSCCLK_C、B_DRV)を生成する。スイッチ群(SW1〜SW4)は、矩形波(OSCCLK_C、B_DRV)に応じて第1および第2の状態(Type−A、Type−B)を切り替える。   The oscillation circuit according to the present invention includes a constant current source (IDD), a first capacitor (C1), a second capacitor (C2), a switching circuit unit (COMP, INV1, FF, INV2), a switch group ( SW1 to SW4). Here, the constant current source (IDD) supplies a constant current (I). The first capacitor (C1) is charged in the first state (Type-A) supplied with the constant current (I), and discharged in the second state (Type-B) that is short-circuited. A constant current (I) is supplied and charged in the second capacitor (C2) and the second state (Type-B), and short-circuited and discharged in the first state (Type-A). The switching circuit unit (COMP, INV1, FF, INV2) is applied with the voltage (VA) of the first capacitor (C1) in the first state (Type-A), and in the second state (Type-B). The voltage (VB) of the second capacitor (C2) is applied to generate rectangular waves (OSCCLK_C, B_DRV). The switch group (SW1 to SW4) switches between the first and second states (Type-A, Type-B) according to the rectangular wave (OSCCLK_C, B_DRV).

本発明による発振方法は、一定電流(I)を供給するステップと、第1の状態(Type−A)において、第1の容量(C1)を一定電流(I)で充電し、第2の容量(C2)を短絡して放電するステップと、第2の状態(Type−B)において、第2の容量(C2)を一定電流(I)で充電し、第1の容量(C1)を短絡して放電するステップと、第1の状態(Type−A)における第1の容量(C1)の電圧(VA)および第2の状態(Type−B)における第2の容量(C2)の電圧(VB)に応じて矩形派(OSCCLK_C、B_DRV)を生成するステップと、矩形波(OSCCLK_C、B_DRV)に応じて第1および第2の状態(Type−A、Type−B)を切り替えるステップとを具備する。   In the oscillation method according to the present invention, in the step of supplying a constant current (I) and in the first state (Type-A), the first capacitor (C1) is charged with the constant current (I), and the second capacitor In the step of short-circuiting (C2) and discharging, and in the second state (Type-B), the second capacitor (C2) is charged with a constant current (I), and the first capacitor (C1) is short-circuited. The first capacitor (C1) voltage (VA) in the first state (Type-A) and the second capacitor (C2) voltage (VB) in the second state (Type-B). ) In accordance with the rectangular wave (OSCCLK_C, B_DRV) and switching between the first and second states (Type-A, Type-B) in accordance with the rectangular wave (OSCCLK_C, B_DRV). .

本発明の発振回路および発振方法によれば、発振周波数の精度が外付け容量に溜まった電荷の放電時間に影響されない。すなわち、発振周波数の精度は外付け容量の容量値よって変わることが無い。   According to the oscillation circuit and the oscillation method of the present invention, the accuracy of the oscillation frequency is not affected by the discharge time of the charge accumulated in the external capacitor. That is, the accuracy of the oscillation frequency does not change depending on the capacitance value of the external capacitor.

図1は、特許文献に記載の発振回路の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillation circuit described in the patent document. 図2Aは、図3および図4の非安定マルチバイブレータにおいて期待される動作例を示すグラフ群である。FIG. 2A is a graph group showing an operation example expected in the astable multivibrator of FIGS. 3 and 4. 図2Bは、図3および図4の非安定マルチバイブレータにおいて問題が発生した場合の動作例を示すグラフ群である。FIG. 2B is a graph group showing an operation example when a problem occurs in the astable multivibrator of FIGS. 3 and 4. 図3は、比較回路、電流源および容量で構成された、従来技術による半導体集積回路としての非安定マルチバイブレータの構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an astable multivibrator as a semiconductor integrated circuit according to the prior art, which includes a comparison circuit, a current source, and a capacitor. 図4は、図3の半導体集積回路に外部要素を接続した回路としての非安定マルチバイブレータの構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an astable multivibrator as a circuit in which an external element is connected to the semiconductor integrated circuit of FIG. 図5は、図3および図4の非安定マルチバイブレータの動作例を示すグラフ群である。FIG. 5 is a graph group showing an operation example of the astable multivibrator of FIGS. 3 and 4. 図6は、本発明の実施形態による発振回路の構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. 図7Aは、本発明の実施形態による発振回路の、第1の状態における動作例を示す回路図である。FIG. 7A is a circuit diagram showing an operation example in the first state of the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. 図7Bは、本発明の実施形態による発振回路の、第2の状態における動作例を示す回路図である。FIG. 7B is a circuit diagram illustrating an operation example in the second state of the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. 図8は、本発明の実施形態による発振回路の、4つのスイッチとしてNMOSトランジスタまたはCMOSトランジスタを用いた構成を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration in which an NMOS transistor or a CMOS transistor is used as four switches of the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. 図9Aは、本発明の実施形態による発振回路における各信号の時間変化を示すグラフ群である。FIG. 9A is a graph group showing temporal changes of respective signals in the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. 図9Bは、本発明の実施形態による発振回路における一部の信号の時間変化を詳細に示すグラフ群である。FIG. 9B is a graph group showing in detail the time change of some signals in the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention.

添付図面を参照して、本発明による発振回路および発振方法を実施するための形態を以下に説明する。   With reference to the attached drawings, embodiments for carrying out an oscillation circuit and an oscillation method according to the present invention will be described below.

(実施形態)
図6は、本発明の実施形態による発振回路の構成を示す回路図である。図6の発振回路の構成要素について説明する。図6の発振回路は、電源VDDと、電流源IDDと、基準電圧源VREFと、第1および第2の容量C1およびC2と、第1および第2の接続部P1およびP2と、第1〜第4のスイッチSW1〜SW4と、比較回路部COMPと、第1および第2のインバータINV1およびINV2と、分周回路FFと、第1の出力ノードN1と、第2の出力ノードN2とを具備している。第1〜第4のスイッチSW1〜SW4のそれぞれは、第1および第2の端部ならびに制御信号入力部を有する。後述する対称性のために、第1および第2の容量C1およびC2は同じ容量値を有し、第1および第3のスイッチSW1およびSW3は同じ特性を有し、第2および第4のスイッチSW2およびSW4は同じ特性を有することが好ましい。
(Embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. The components of the oscillation circuit of FIG. 6 will be described. The oscillation circuit of FIG. 6 includes a power supply VDD, a current source IDD, a reference voltage source VREF, first and second capacitors C1 and C2, first and second connection portions P1 and P2, 4th switch SW1-SW4, comparison circuit part COMP, 1st and 2nd inverter INV1 and INV2, frequency dividing circuit FF, 1st output node N1, and 2nd output node N2 are provided. doing. Each of the first to fourth switches SW1 to SW4 has first and second end portions and a control signal input portion. Because of the symmetry described later, the first and second capacitors C1 and C2 have the same capacitance value, the first and third switches SW1 and SW3 have the same characteristics, and the second and fourth switches SW2 and SW4 preferably have the same characteristics.

ここで、第1および第2の容量C1およびC2は、その他の構成要素を含む半導体集積回路に外部から接続される外付け容量であることが好ましい。ただし、これはあくまでも一例であって、本発明を限定するものではない。   Here, the first and second capacitors C1 and C2 are preferably external capacitors connected to the semiconductor integrated circuit including other components from the outside. However, this is only an example and does not limit the present invention.

図6の発振回路の構成要素の接続関係について説明する。第1の容量C1における一方の端部は、グランドに接地されている。第1の容量C1における他方の端部は、第1の接続部P1に接続されている。第1の接続部P1は、第1のスイッチSW1における第1の端部と、第2のスイッチSW2における第1の端部とに接続されている。第1のスイッチSW1における第2の端部は、グランドに接地されている。第2のスイッチSW2における第2の端部は、第1の出力ノードN1に接続されている。   The connection relationship of the components of the oscillation circuit in FIG. 6 will be described. One end of the first capacitor C1 is grounded. The other end of the first capacitor C1 is connected to the first connection portion P1. The first connection portion P1 is connected to the first end portion of the first switch SW1 and the first end portion of the second switch SW2. The second end of the first switch SW1 is grounded. A second end of the second switch SW2 is connected to the first output node N1.

第2の容量C2における一方の端部は、グランドに接地されている。第2の容量C2における他方の端部は、第2の接続部P2に接続されている。第2の接続部P2は、第3のスイッチSW3における第1の端部と、第4のスイッチSW4における第1の端部とに接続されている。第3のスイッチSW3における第2の端部は、グランドに接地されている。第4のスイッチSW4における第2の端部は、第1の出力ノードN1に接続されている。   One end of the second capacitor C2 is grounded. The other end of the second capacitor C2 is connected to the second connection portion P2. The second connection portion P2 is connected to the first end portion of the third switch SW3 and the first end portion of the fourth switch SW4. The second end of the third switch SW3 is grounded. The second end of the fourth switch SW4 is connected to the first output node N1.

電流源IDDにおける一方の端部は、電源VDDに接続されている。電流源IDDにおける他方の端部は、出力ノードNに接続されている。出力ノードNは、比較回路COMPにおける第1の入力部に接続されている。比較回路COMPにおける第2の入力部は、基準電圧源VREFにおける一方の端部に接続されている。基準電圧源VREFにおける他方の端部は、グランドに接地されている。比較回路COMPにおける出力部は、第1のインバータINVにおける入力部に接続されている。第1のインバータINVにおける出力部は、分周回路FFにおける入力部に接続されている。分周回路FFにおける出力部は、第2の出力ノードN2に接続されている。   One end of the current source IDD is connected to the power supply VDD. The other end of the current source IDD is connected to the output node N. The output node N is connected to a first input unit in the comparison circuit COMP. A second input unit in the comparison circuit COMP is connected to one end of the reference voltage source VREF. The other end of the reference voltage source VREF is grounded. An output unit in the comparison circuit COMP is connected to an input unit in the first inverter INV. The output unit in the first inverter INV is connected to the input unit in the frequency dividing circuit FF. The output unit in the frequency dividing circuit FF is connected to the second output node N2.

第2の出力ノードN2は、第1のスイッチSW1における制御信号入力部と、第4のスイッチSW4における制御信号入力部と、第2のインバータINV2における入力部とに接続されている。第2のインバータINV2における出力部は、第2のスイッチSW2における制御信号入力部と、第3のスイッチSW3における制御信号入力部とに接続されている。   The second output node N2 is connected to a control signal input unit in the first switch SW1, a control signal input unit in the fourth switch SW4, and an input unit in the second inverter INV2. The output section of the second inverter INV2 is connected to the control signal input section of the second switch SW2 and the control signal input section of the third switch SW3.

図6の発振回路の構成要素の動作、すなわち本発明の実施形態による発振方法について説明する。まず、電流源IDDは、第1の出力ノードN1に向けて、定電流Iを出力する。比較回路COMPにおける第1の入力部に電流は流れ込まないので、定電流Iは、第2のスイッチSW2または第4のスイッチSW4のうち、導通状態にある方に向けて流れる。   The operation of the components of the oscillation circuit of FIG. 6, that is, the oscillation method according to the embodiment of the present invention will be described. First, the current source IDD outputs a constant current I toward the first output node N1. Since no current flows into the first input section of the comparison circuit COMP, the constant current I flows toward the conductive state of the second switch SW2 or the fourth switch SW4.

次に、分周回路FFは、入力信号がロー状態からハイ状態に立ち上がる際に出力信号が切り替わるフリップフロップ回路である。ここで、分周回路FFの出力信号を、制御信号B_DRVと呼ぶ。また、信号B_DRVの反転信号、すなわち第2のインバータINV2の出力信号を、制御信号A_DRVと呼ぶ。   Next, the frequency dividing circuit FF is a flip-flop circuit in which the output signal is switched when the input signal rises from the low state to the high state. Here, the output signal of the frequency dividing circuit FF is referred to as a control signal B_DRV. The inverted signal of the signal B_DRV, that is, the output signal of the second inverter INV2 is referred to as a control signal A_DRV.

制御信号A_DRVがハイ状態、すなわちオン状態であるとき、制御信号B_DRVはロー状態、すなわちオフ状態である。この状態を、以降、第1の状態、またはType−A状態と呼ぶ。反対に、制御信号B_DRVがハイ状態、すなわちオン状態であるとき、制御信号A_DRVはロー状態、すなわちオフ状態である。この状態を、以降、第2の状態、またはType−B状態と呼ぶ。   When the control signal A_DRV is in a high state, that is, in an on state, the control signal B_DRV is in a low state, that is, in an off state. This state is hereinafter referred to as a first state or a Type-A state. Conversely, when the control signal B_DRV is in a high state, that is, an on state, the control signal A_DRV is in a low state, that is, an off state. This state is hereinafter referred to as a second state or a Type-B state.

図7Aは、本発明の実施形態による発振回路の、第1の状態における動作例を示す回路図である。第1の状態において、第2のスイッチSW2は、制御信号A_DRVに応じてオン状態に、すなわち導通状態になる。また、第4のスイッチSW4は、制御信号B_DRVに応じてオフ状態に、すなわち遮断地謡になる。したがって、定電流Iは、第2のスイッチSW2および第1の接続部P1を介して、第1の容量C1を充電する。第1の容量C1の電圧を、電圧VAと呼ぶ。   FIG. 7A is a circuit diagram showing an operation example in the first state of the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. In the first state, the second switch SW2 is turned on, that is, turned on in response to the control signal A_DRV. In addition, the fourth switch SW4 is turned off in response to the control signal B_DRV, that is, becomes a cut-off ground. Therefore, the constant current I charges the first capacitor C1 via the second switch SW2 and the first connection part P1. The voltage of the first capacitor C1 is referred to as voltage VA.

このとき、第1のスイッチSW1は、制御信号B_DRVに応じてオフ状態に、すなわち遮断状態になっているので、第1の容量C1の充電の妨げにはならない。反対に、第3のスイッチSW3は、制御信号A_DRVに応じてオン状態に、すなわち導通状態になっている。したがって、第1の容量C1が充電されている間、第2の容量C2は第3のスイッチSW3を介して短絡されて、放電する。   At this time, since the first switch SW1 is in an off state, that is, in a cut-off state in accordance with the control signal B_DRV, charging of the first capacitor C1 is not hindered. On the other hand, the third switch SW3 is in an on state, that is, in a conductive state in response to the control signal A_DRV. Therefore, while the first capacitor C1 is being charged, the second capacitor C2 is short-circuited via the third switch SW3 and discharged.

ここで、第3のスイッチSW3は、Nチャネル型MOSトランジスタなどであることが好ましい。これは、Nチャネル型MOSトランジスタは、ゲートにロー状態の信号を入力した際に、ドレインおよびソースの間に抵抗成分を有して導通状態になるからである。   Here, the third switch SW3 is preferably an N-channel MOS transistor or the like. This is because the N-channel MOS transistor has a resistance component between the drain and the source when a low state signal is input to the gate and becomes conductive.

図7Bは、本発明の実施形態による発振回路の、第2の状態における動作例を示す回路図である。第2の状態において、第4のスイッチSW4は、制御信号B_DRVに応じてオン状態に、すなわち導通状態になる。また、第2のスイッチSW2は、制御信号A_DRVに応じてオフ状態に、すなわち遮断地謡になる。したがって、定電流Iは、第4のスイッチSW4および第2の接続部P2を介して、第2の容量C2を充電する。第2の容量C2の電圧を、電圧VBと呼ぶ。   FIG. 7B is a circuit diagram illustrating an operation example in the second state of the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. In the second state, the fourth switch SW4 is turned on, that is, in a conductive state in response to the control signal B_DRV. Further, the second switch SW2 is turned off, that is, becomes a cut-off ground according to the control signal A_DRV. Therefore, the constant current I charges the second capacitor C2 via the fourth switch SW4 and the second connection part P2. The voltage of the second capacitor C2 is referred to as voltage VB.

このとき、第3のスイッチSW3は、制御信号A_DRVに応じてオフ状態に、すなわち遮断状態になっているので、第2の容量C2の充電の妨げにはならない。反対に、第1のスイッチSW1は、制御信号B_DRVに応じてオン状態に、すなわち導通状態になっている。したがって、第2の容量C2が充電されている間、第1の容量C1は第1のスイッチSW1を介して短絡されて、放電する。   At this time, since the third switch SW3 is in an off state, that is, in a cut-off state in accordance with the control signal A_DRV, charging of the second capacitor C2 is not hindered. On the other hand, the first switch SW1 is in an on state, that is, in a conductive state in response to the control signal B_DRV. Therefore, while the second capacitor C2 is being charged, the first capacitor C1 is short-circuited via the first switch SW1 and discharged.

ここで、第1のスイッチSW1も、第3のスイッチSW3と同様に、Nチャネル型MOSトランジスタなどであることが好ましい。   Here, the first switch SW1 is also preferably an N-channel MOS transistor or the like, like the third switch SW3.

また、第2および第4のスイッチSW2およびSW4は、CMOSトランジスタなどであることが好ましい。そもそも、第2および第4のスイッチSW2およびSW4が、比較回路COMPの入力電圧CMP_INへの接続先として、第1または第2の容量C1またはC2の電圧VAまたはVBを切り替えるのみである。したがって、第2および第4のスイッチSW2およびSW4しとしては、トランジスタサイズが最小で、オン抵抗が大きいスイッチ回路を用いることが出来る。ただし、電源電圧VDDが低い場合は、オン抵抗の大きすぎるスイッチ回路はオン状態、すなわち導通状態になりきれずに、回路動作が不安定になる恐れがある。このような場合にも、オン抵抗が小さいCMOSトランジスタによるスイッチ回路を用いることで、第2および第4のスイッチSW2およびSW4のオン状態およびオフ状態、すなわち導通状態および遮断状態の切り替えを確定出来る。   The second and fourth switches SW2 and SW4 are preferably CMOS transistors or the like. In the first place, the second and fourth switches SW2 and SW4 only switch the voltage VA or VB of the first or second capacitor C1 or C2 as a connection destination to the input voltage CMP_IN of the comparison circuit COMP. Therefore, as the second and fourth switches SW2 and SW4, a switch circuit having a minimum transistor size and a large on-resistance can be used. However, when the power supply voltage VDD is low, a switch circuit having an excessively high on-resistance may not be in an on state, that is, a conductive state, and the circuit operation may become unstable. Even in such a case, by using a switch circuit composed of a CMOS transistor having a low on-resistance, the switching between the on state and the off state of the second and fourth switches SW2 and SW4, that is, the conduction state and the cutoff state can be determined.

図8は、本発明の実施形態による発振回路の、4つのスイッチSW1〜SW4としてNチャネル型MOSトランジスタまたはCMOSトランジスタを用いた構成を示す回路図である。図8の回路図では、第1および第3のスイッチとしてNチャネル型MOSトランジスタが用いられており、第2および第4のスイッチとしてCMOSトランジスタが用いられている。ここで、CMOSトランジスタの特性により、第2および第4のスイッチSW2およびSW4のそれぞれにおける制御信号として、2つの制御信号A_DRVおよびB_DRVが用いられている。   FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration in which an N-channel MOS transistor or a CMOS transistor is used as the four switches SW1 to SW4 of the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. In the circuit diagram of FIG. 8, N-channel MOS transistors are used as the first and third switches, and CMOS transistors are used as the second and fourth switches. Here, due to the characteristics of the CMOS transistor, two control signals A_DRV and B_DRV are used as control signals in the second and fourth switches SW2 and SW4, respectively.

図9Aは、本発明の実施形態による発振回路における各信号の時間変化を示すグラフ群である。図9Aのグラフ群は、第1〜第9のグラフ(a)〜(i)を含んでいる。図9Aの第1のグラフ(a)は、第1および第4のスイッチSW1およびSW4における状態の時間変化を示している。図9Aの第2のグラフ(b)は、第2および第3のスイッチSW2およびSW3における状態の時間変化を示している。図9Aの第3のグラフ(c)は、第1の容量C1の電圧VAの時間変化を示している。図9Aの第4のグラフ(d)は、第2の容量C2の電圧VBの時間変化を示している。図9Aの第5のグラフ(e)は、比較回路COMPにおける入力信号CMP_INの時間変化を示している。図9Aの第6のグラフ(f)は、比較回路COMPにおける出力信号CMP_OUTの時間変化を示している。図9Aの第7のグラフ(g)は、第1のインバータINV1の出力信号CMP_OUTBの時間変化を示している。図9Aの第8のグラフ(h)は、制御信号A_DRVの時間変化を示している。図9Aの第9のグラフ(i)は、制御信号B_DRVの時間変化を示している。   FIG. 9A is a graph group showing temporal changes of respective signals in the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. The graph group in FIG. 9A includes first to ninth graphs (a) to (i). The first graph (a) in FIG. 9A shows the time change of the states in the first and fourth switches SW1 and SW4. The second graph (b) in FIG. 9A shows the time change of the states in the second and third switches SW2 and SW3. The third graph (c) in FIG. 9A shows the time change of the voltage VA of the first capacitor C1. The fourth graph (d) in FIG. 9A shows the time change of the voltage VB of the second capacitor C2. A fifth graph (e) in FIG. 9A shows a time change of the input signal CMP_IN in the comparison circuit COMP. The sixth graph (f) in FIG. 9A shows the time change of the output signal CMP_OUT in the comparison circuit COMP. The seventh graph (g) in FIG. 9A shows the time change of the output signal CMP_OUTB of the first inverter INV1. The eighth graph (h) in FIG. 9A shows the time change of the control signal A_DRV. The ninth graph (i) in FIG. 9A shows the time change of the control signal B_DRV.

図9Bは、本発明の実施形態による発振回路における一部の信号の時間変化を詳細に示すグラフ群である。図9Bのグラフ群は、第1〜第5のグラフ(e)〜(i)を含んでいる。図9Bの第1のグラフ(e)は、比較回路COMPにおける入力信号CMP_INの時間変化を詳細に示している。図9Aの第2のグラフ(f)は、比較回路COMPにおける出力信号CMP_OUTの時間変化を詳細に示している。
図9Aの第3のグラフ(g)は、第1のインバータINV1の出力信号CMP_OUTBの時間変化を詳細に示している。
図9Aの第4のグラフ(h)は、制御信号A_DRVの時間変化を詳細に示している。
図9Aの第5のグラフ(i)は、制御信号B_DRVの時間変化を詳細に示している。
FIG. 9B is a graph group showing in detail the time change of some signals in the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. The graph group in FIG. 9B includes first to fifth graphs (e) to (i). The first graph (e) in FIG. 9B shows in detail the time change of the input signal CMP_IN in the comparison circuit COMP. The second graph (f) in FIG. 9A shows in detail the time change of the output signal CMP_OUT in the comparison circuit COMP.
The third graph (g) in FIG. 9A shows in detail the time change of the output signal CMP_OUTB of the first inverter INV1.
The fourth graph (h) in FIG. 9A shows the time change of the control signal A_DRV in detail.
The fifth graph (i) in FIG. 9A shows the time change of the control signal B_DRV in detail.

図9Aの第1および第2のグラフ(a)および(b)が示すように、本実施形態による発振回路では、第1の状態(Type−A)および第2の状態(Type−B)は、交互に発生する。
図9Aの第3のグラフ(c)が示すように、第1の容量C1の電圧VAは、第1の状態が始まると同時に一定速度で上昇し、第2の状態が始まると同時に下降する。
反対に、図9Aの第4のグラフ(d)が示すように、第2の容量C2の電圧VBは、第2の状態が始まると同時に一定速度で上昇し、第1の状態が始まると同時に下降する。
ここで、第1の容量C1の電圧VAは、基準電圧VREFよりも高い電圧まで上昇することが望ましい。また、第2の容量C2の電圧VBも、基準電圧VREFよりも高い電圧まで上昇することが望ましい。
As shown in the first and second graphs (a) and (b) of FIG. 9A, in the oscillation circuit according to the present embodiment, the first state (Type-A) and the second state (Type-B) are Occur alternately.
As shown in the third graph (c) of FIG. 9A, the voltage VA of the first capacitor C1 increases at a constant speed at the same time as the first state starts, and decreases at the same time as the second state starts.
Conversely, as shown in the fourth graph (d) of FIG. 9A, the voltage VB of the second capacitor C2 increases at a constant speed at the same time as the second state starts, and at the same time as the first state starts. Descend.
Here, it is desirable that the voltage VA of the first capacitor C1 rises to a voltage higher than the reference voltage VREF. Further, it is desirable that the voltage VB of the second capacitor C2 also rises to a voltage higher than the reference voltage VREF.

第1および第2の状態が交互に切り替わる際には、第2および第4のスイッチSW2およびSW4の導通遮断状態も切り替わるので、比較回路COMPにおける第1の入力部に供給される入力信号CMP_INは、図9Aの第5のグラフ(e)が示すような、いわゆる「のこぎり波」になる。こののこぎり波は、第1の容量C1の電圧VAが第1の状態において上昇する部分と、第2の容量C2の電圧VBが第2の状態において上昇する部分との組み合わせである。   When the first and second states are alternately switched, the conduction cut-off state of the second and fourth switches SW2 and SW4 is also switched, so that the input signal CMP_IN supplied to the first input unit in the comparison circuit COMP is A so-called “sawtooth wave” as shown in the fifth graph (e) of FIG. This sawtooth wave is a combination of a portion where the voltage VA of the first capacitor C1 rises in the first state and a portion where the voltage VB of the second capacitor C2 rises in the second state.

比較回路COMPは、入力信号CMP_INを基準電圧VREFと比較し、その結果を2値化して、図9Aの第6のグラフ(f)に示す出力信号CMP_OUTとして生成出力する。比較回路COMPの動作を、図9Bの第1および第2のグラフ(e)および(f)を参照して説明する。入力信号CMP_INが、基準電圧VREFを下回っている間は、出力信号CMP_OUTはハイ状態である。反対に、入力信号CMP_INが、基準電圧VREFを上回っている間は、出力信号CMP_OUTはロー状態である。   The comparison circuit COMP compares the input signal CMP_IN with the reference voltage VREF, binarizes the result, and generates and outputs the output signal CMP_OUT shown in the sixth graph (f) of FIG. 9A. The operation of the comparison circuit COMP will be described with reference to the first and second graphs (e) and (f) of FIG. 9B. While the input signal CMP_IN is lower than the reference voltage VREF, the output signal CMP_OUT is in a high state. Conversely, while the input signal CMP_IN is higher than the reference voltage VREF, the output signal CMP_OUT is in a low state.

第1のインバータINV1は、比較回路COMPの出力信号CMP_OUTを入力して信号CMP_OUTBを生成出力する。図9Aの第7のグラフ(g)および図9Bの第3のグラフ(g)に示すように、出力信号CMP_OUTBは、比較回路COMPの出力信号CMP_OUTの反転信号である。   The first inverter INV1 receives the output signal CMP_OUT of the comparison circuit COMP and generates and outputs a signal CMP_OUTB. As shown in the seventh graph (g) of FIG. 9A and the third graph (g) of FIG. 9B, the output signal CMP_OUTB is an inverted signal of the output signal CMP_OUT of the comparison circuit COMP.

フリップフロップ回路である分周回路FFは、第1のインバータINV1の出力信号CMP_OUTBを入力し、制御信号B_DRVを生成出力する。ここで、制御信号B_DRVは、図9Aの第9のグラフ(i)および図9Bの第5のグラフ(i)に示すように、信号CMP_OUTBが立ち上がる際にハイ状態からロー状態に切り替わる。もしくは、制御信号B_DRVが、信号CMP_OUTBが立ち上がる直前にロー状態であったなら、この立ち上がりのタイミングでロー状態からハイ状態に切り替わる。   The frequency divider FF, which is a flip-flop circuit, receives the output signal CMP_OUTB of the first inverter INV1, and generates and outputs the control signal B_DRV. Here, as shown in the ninth graph (i) of FIG. 9A and the fifth graph (i) of FIG. 9B, the control signal B_DRV switches from the high state to the low state when the signal CMP_OUTB rises. Alternatively, if the control signal B_DRV is in the low state immediately before the signal CMP_OUTB rises, the control signal B_DRV switches from the low state to the high state at the rising timing.

第2のインバータINV2は、分周回路FFの出力信号である制御信号B_DRVを入力し、制御信号A_DRVを生成出力する。ここで、制御信号A_DRVは、図9Aの第8のグラフ(h)および図9Bの第4のグラフ(h)に示すように、制御信号B_DRVの反転信号である。   The second inverter INV2 receives the control signal B_DRV that is an output signal of the frequency dividing circuit FF, and generates and outputs the control signal A_DRV. Here, the control signal A_DRV is an inverted signal of the control signal B_DRV as shown in the eighth graph (h) of FIG. 9A and the fourth graph (h) of FIG. 9B.

ここで、前述の対称性によって、すなわち第1および第2の容量C1およびC2が同じ容量値を有し、第1および第3のスイッチSW1およびSW3が同じ特性を有し、第2および第4のスイッチSW2およびSW4が同じ特性を有していれば、第1および第2の状態がそれぞれ続く時間は同じ長さになる。その結果、比較回路COMPに供給される入力信号CMP_INとして、図9Aの第5のグラフ(e)に示すような理想的なのこぎり波が、第1の出力ノードN1に得られる。さらに、制御信号B_DRVまたはクロック信号OSCCLK_Cとして、図9Aの第9のグラフ(i)に示すような理想的な矩形波が、第2の出力ノードN2に得られる。   Here, according to the above-described symmetry, that is, the first and second capacitors C1 and C2 have the same capacitance value, the first and third switches SW1 and SW3 have the same characteristics, and the second and fourth capacitors If the switches SW2 and SW4 have the same characteristics, the time for which the first state and the second state each continue is the same length. As a result, an ideal sawtooth wave as shown in the fifth graph (e) of FIG. 9A is obtained at the first output node N1 as the input signal CMP_IN supplied to the comparison circuit COMP. Furthermore, an ideal rectangular wave as shown in the ninth graph (i) of FIG. 9A is obtained at the second output node N2 as the control signal B_DRV or the clock signal OSCCLK_C.

また、本実施形態による発振回路では、第1および第2の容量C1およびC2に充電された電荷を、第1および第3のスイッチSW1およびSW3でそれぞれ短絡して引き抜く時間に、従来技術のような誤差が発生し得ない。したがって、第1および第2の容量C1およびC2の容量値が、発振周波数の精度には影響しない。その結果、本実施形態による発振回路では、発振周波数の精度が同じ使用範囲でも、従来技術より広い発振可能帯域を提供することが可能である。   In the oscillation circuit according to the present embodiment, the charges charged in the first and second capacitors C1 and C2 are short-circuited by the first and third switches SW1 and SW3, respectively, and are extracted as in the prior art. No significant error can occur. Therefore, the capacitance values of the first and second capacitors C1 and C2 do not affect the accuracy of the oscillation frequency. As a result, the oscillation circuit according to the present embodiment can provide a wider oscillatable band than the conventional technique even in the use range where the accuracy of the oscillation frequency is the same.

さらに、第1および第2の容量C1およびC2に充電された電荷を引く抜くための回路として、本実施形態では電荷を放電する時間の制約が緩和される。より具体的には、第1の容量C1が電荷を充電されている間に、第2の容量C2から電荷を引き抜けば良い。したがって、Nチャネル型MOSトランジスタのオン抵抗を小さくする必要が無くなり、半導体集積回路としてのレイアウト面積を、従来技術よりも削減出来る。   Furthermore, as a circuit for drawing out charges charged in the first and second capacitors C1 and C2, in this embodiment, the restriction on the time for discharging charges is relaxed. More specifically, the charge may be pulled out from the second capacitor C2 while the first capacitor C1 is charged. Therefore, it is not necessary to reduce the on-resistance of the N-channel MOS transistor, and the layout area as a semiconductor integrated circuit can be reduced as compared with the prior art.

10 遅延回路部
30 単安定マルチバイブレータ回路部
40 発振回路
A_DRV、B_DRV 制御信号
C01、C02 コンデンサ
C1、C2 容量
CMP01 比較器
CMP_IN (COMPの)入力信号
CMP_OUT (COMPの)出力信号
CMP_OUTB (INV1の)出力信号
COMP 比較回路
F01、F02 ヒューズ
FF 分周回路
I01、I02 電流源
INV1、INV2 インバータ
M01〜M03 (第1〜第3の)Nチャネル型MOSトランジスタ
MV01 単安定マルチバイブレータ
N1、N2 出力ノード
OSCCLK_C 矩形波
OUT0 出力部
P1、P2 接続部
VA (C1の)電圧
VB (C2の)電圧
VDD 電源
VREF 基準電圧、基準電圧源
Vref0 基準電圧、基準電圧電源
SW1〜SW4 スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Delay circuit part 30 Monostable multivibrator circuit part 40 Oscillation circuit A_DRV, B_DRV Control signal C01, C02 Capacitor C1, C2 Capacitance CMP01 Comparator CMP_IN (COMP) input signal CMP_OUT (COMP) output signal CMP_OUTB (INV1) output Signal COMP Comparison circuit F01, F02 Fuse FF Frequency division circuit I01, I02 Current source INV1, INV2 Inverter M01-M03 (First to third) N-channel MOS transistors MV01 Monostable multivibrator N1, N2 Output node OSCCLK_C Rectangular wave OUT0 output unit P1, P2 connection unit VA (C1) voltage VB (C2) voltage VDD power supply VREF reference voltage, reference voltage source Vref0 reference voltage, reference voltage power supply SW1 to SW 4 switch

Claims (5)

一定電流を供給する定電流源と、
前記一定電流を供給される第1の状態において充電され、短絡される第2の状態において放電される第1の容量と、
前記第2の状態において前記一定電流を供給されて充電され、前記第1の状態において短絡されて放電される第2の容量と、
前記第1の状態において前記第1の容量の電圧を印加されて、前記第2の状態において前記第2の容量の電圧を印加されて、矩形波を生成する切り替え回路部と、
前記矩形波に応じて前記第1および前記第2の状態を切り替えるスイッチ群と
を具備する
発振回路。
A constant current source for supplying a constant current;
A first capacity charged in the first state supplied with the constant current and discharged in a second state shorted;
A second capacity to be charged by being supplied with the constant current in the second state and short-circuited to be discharged in the first state;
A switching circuit unit configured to generate a rectangular wave by applying a voltage of the first capacitor in the first state and applying a voltage of the second capacitor in the second state;
An oscillation circuit comprising: a switch group that switches the first and second states according to the rectangular wave.
請求項1に記載の発振回路において、
前記第1の状態において前記切り替え回路部に印加される前記電圧であるのこぎり波の傾きは、前記一定電流の電流値および前記第1の容量の容量値によって制御され、
前記第2の状態において前記切り替え回路部に印加される前記電圧であるのこぎり波の傾きは、前記一定電流の電流値および前記第2の容量の容量値によって制御され
発振回路。
The oscillation circuit according to claim 1,
The slope of the sawtooth wave that is the voltage applied to the switching circuit unit in the first state is controlled by the current value of the constant current and the capacitance value of the first capacitor,
The slope of the sawtooth wave, which is the voltage applied to the switching circuit in the second state, is controlled by the current value of the constant current and the capacitance value of the second capacitor.
請求項1または2に記載の発振回路において、
前記スイッチ群は、
前記第2の状態において前記第1の容量を短絡する第1のスイッチと、
前記第1の状態において前記第1の容量を前記定電流源および前記切り替え回路部に導通する第2のスイッチと、
前記第1の状態において前記第2の容量を短絡する第3のスイッチと、
前記第2の状態において前記第2の容量を前記定電流源および前記切り替え回路部に導通する第4のスイッチと
を具備する
発振回路。
The oscillation circuit according to claim 1 or 2,
The switch group includes:
A first switch that short-circuits the first capacitor in the second state;
A second switch for conducting the first capacitor to the constant current source and the switching circuit in the first state;
A third switch for short-circuiting the second capacitor in the first state;
An oscillation circuit comprising: a fourth switch that conducts the second capacitor to the constant current source and the switching circuit unit in the second state.
請求項3に記載の発振回路において、
前記第1〜前記第4のスイッチのそれぞれは、
ゲートに供給される信号の電圧に応じてドレインおよびソースの間が導通または遮断するNチャネル型MOSトランジスタ
を具備し、
前記切り替え回路部は、
前記第1または前記第3のスイッチにおける前記ゲートに前記矩形波の反転信号を供給するインバータ
をさらに具備する
発振回路。
The oscillation circuit according to claim 3,
Each of the first to fourth switches is
Comprising an N-channel MOS transistor that conducts or cuts off between a drain and a source according to a voltage of a signal supplied to a gate;
The switching circuit unit includes:
An oscillation circuit further comprising an inverter that supplies an inverted signal of the rectangular wave to the gate of the first or third switch.
一定電流を供給するステップと、
第1の状態において、第1の容量を前記一定電流で充電し、第2の容量を短絡して放電するステップと、
第2の状態において、前記第2の容量を前記一定電流で充電し、前記第1の容量を短絡して放電するステップと、
前記第1の状態における前記第1の容量の電圧および前記第2の状態における前記第2の容量の電圧に応じて矩形派を生成するステップと、
前記矩形波に応じて前記第1および前記第2の状態を切り替えるステップと
を具備する
発振方法。
Supplying a constant current;
Charging the first capacitor with the constant current and short-circuiting the second capacitor in the first state; and
In a second state, charging the second capacity with the constant current, short-circuiting the first capacity and discharging;
Generating a rectangular group according to the voltage of the first capacitor in the first state and the voltage of the second capacitor in the second state;
A step of switching between the first state and the second state according to the rectangular wave.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108880211A (en) * 2018-08-31 2018-11-23 上海艾为电子技术股份有限公司 A kind of sawtooth generator, DC-DC converter and electronic equipment

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