JP2758594B2 - チャージポンプ回路 - Google Patents
チャージポンプ回路Info
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/089—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses
- H03L7/0891—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses the up-down pulses controlling source and sink current generators, e.g. a charge pump
- H03L7/0895—Details of the current generators
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
- H03K17/66—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will
- H03K17/665—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only
- H03K17/666—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only the output circuit comprising more than one controlled bipolar transistor
- H03K17/667—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only the output circuit comprising more than one controlled bipolar transistor using complementary bipolar transistors
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
- H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、集積回路化に適した、位相同期発振器の位
相比較器のチャージポンプ回路に関する。 〔従来の技術〕 チャージポンプ回路は、位相比較器の構成要素であ
り、位相比較器内の位相比較回路の出力により、低域
波器に充電電流を流したり放電電流を流す働きをする。
第3図は従来のチャージポンプ回路である。 ここで、抵抗4,9,15および23の抵抗値が等しく、トラ
ンジスタ2,3,8,14および22の特性が等しく、その電流増
幅率をhfe1とし、抵抗5および10の抵抗値をR1とし、ト
ランジスタ6,7および11の特性が等しく、その電流増幅
率をhfe2とする。 定電流源1の電流をIとおき、トランジスタ3,8,14お
よび22のベース電流をIB1とおくと、トランジスタ2,3お
よび14と抵抗4および15からなるカレントミラ回路によ
って、トランジスタ14のコレクタ電流I1は となるが、 なので、I1Iとなり、定電流源1とほぼ同じ大きさの
電流が流れる。トランジスタ12のエミッタと、トランジ
スタ13のエミッタはトランジスタ14のコレクタに接続さ
れ電流切換回路を構成しており、トランジスタ12のコレ
クタは定電圧源18に接続され、トランジスタ13のコレク
タはチャージポンプ回路の出力端子19に接続されてい
る。位相比較回路は、信号源16と定電圧源17で表わして
おり信号源16の一端はトランジスタ12のベースに、他端
はトランジスタ13のベースにそれぞれ接続されており、
信号源16の極性により、トランジスタ12および13のオン
とオフが切換えられる。 同様にして、トランジスタ2,3および22と抵抗4およ
び23からなるカレントミラ回路によって、トランジスタ
22のコレクタ電流は、定電流源1の電流Iにほぼ等しく
なる。トランジスタ20のエミッタとトランジスタ21のエ
ミッタはトランジスタ22のコレクタに接続され電流切換
回路を構成しており、トランジスタ20のコレクタは定電
圧源18に接続されトランジスタ21のコレクタはチャージ
ポンプ回路の出力端子19に接続されている。位相比較回
路は、信号源24と定電圧源25で表わしており、信号源24
の極性によりトランジスタ20および21のオンとオフが切
換えられる。 トランジスタ2,3および8と抵抗4および9からなる
カレントミラ回路によって、トランジスタ8のコレクタ
にも、定電流源1と同じ大きさIの電流が流れる。トラ
ンジスタ8のコレクタとトランジスタ6のコレクタが接
続されているので、トランジスタ6,7および11と抵抗5
および10からなるカレントミラ回路によって、トランジ
スタ11のコレクタ電流も、定電流源1の電流Iにほぼ等
しくなる。ここで、トランジスタ13および21のオンの時
のベース電流をIB2とおくと、トランジスタ13および21
のオンの時のコレクタ電流の大きさはI−IB2である。
一方、トランジスタ11のコレクタ電流の大きさは、常に
Iである。 従って、トランジスタ13および21のうち、どちらもオ
フの時、いずれか1個がオンで他がオフの時、どちらも
オンの時、チャージポンプ回路の出力端子19には、それ
ぞれ、I,IB2,−(I−2IB2)の電流が流れる。 チャージポンプ回路の充電電流の絶対値と放電電流の
絶対値が等しく、トランジスタ13および21のうち1個が
オンで、他の1個がオフの時のチャージポンプ出力電流
が零に等しければ、位相同期したときの充電電流の流れ
る時間と、放電電流の流れる時間が等しくなる。第3図
の回路では充電電流の絶対値が放電電流の絶対値より大
きく、出力電流が零であるべき時にIB2>Oの電流が流
れるので位相同期したときの放電電流の流れる時間が充
電電流の流れる時間より長くなる。これは位相同期発振
器の入力信号と出力信号の位相がズレていることを表わ
している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 磁気ディスク装置で読出し信号からクロック信号を取
出す為に、上述した従来の位相同期発振器を使うと、読
出し信号とクロック信号の位相ズレの為に読出し誤りの
確率が高くなるという問題がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のチャージポンプ回路は、第1の出力端、第2
の出力端、第3の出力端及び第4の出力端からそれぞれ
定電流を供給する多出力構成の第1のカレントミラー回
路と、第1のトランジスタと第2のトランジスタが差動
形式に接続し前記第1及び第2のトランジスタのエミッ
タが前記第1の出力端に接続した第1の差動対回路と、
第3のトランジスタと第4のトランジスタが差動形式に
接続し前記第3及び第4のトランジスタのエミッタが前
記第2の出力端に接続した第2の差動対回路と、前記第
1の差動対回路に第1の差動電圧信号を供給する第1の
信号供給手段と、前記第2の差動対回路に第2の差動電
圧信号を供給する第2の信号供給手段と、前記第1の差
動対回路の出力、前記第2の差動対回路の出力及びフィ
ルタに接続し前記フィルタに充放電流を流す出力端子
と、エミッタが前記第3の出力端に接続された第5のト
ランジスタと、前記第4の出力端から定電流が供給され
出力が前記出力端子に接続された第2のカレントミラー
回路を有し、前記第5のトランジスタのベースが前記第
2のカレントミラー回路を構成する出力側のトランジス
タのエミッタに接続される。 〔実施例〕 次に本発明について、図面を参照して説明する。 第1図は本発明の第1の実施例の回路図である。 第1図の回路は、第3図の回路に、以下に述べる回路
が付け加わった回路である。抵抗29は一方の端子が接地
され、他方の端子がトランジスタ28のエミッタに接続さ
れ、トランジスタ28はベースがトランジスタ2のエミッ
タに接続され、コレクタがトランジスタ27のエミッタに
接続され、トランジスタ27はベースがトランジスタ11の
エミッタに接続されコレクタが定電圧源18に接続されて
いる。トランジスタ2,3および28と抵抗4および29から
なるカレントミラ回路によってトランジスタ28のコレク
タには定電流源1と同じ、大きさIの電流が流れる。 トランジスタ27の電流増幅率がトランジスタ13および
21の電流増幅率と等しいと仮定すると、トランジスタ27
のベース電流は、トランジスタ13および21がオンの時の
ベース電流IB2に等しい。本発明の回路を、集積回路化
すると、トランジスタの特性はよくそろうので、上記の
仮定は適正なものである。 トランジスタ11のコレクタ電流をI2とおき、トランジ
スタ6および11の飽和電流ISとおくと、 となり、トランジスタ11のコレクタ電流の絶対値は、ト
ランジスタ13および21のオンの時のコレクタ電流の絶対
値に等しくなる。従って、出力端子19には、トランジス
タ13および21のうち、どちらもオフの時、いずれか1個
がオンで他がオフの時どちらもオンの時、それぞれ、I
−IB2,O,−(I−IB2)の電流が流れる。 第2図は本発明の参考例である。 第2図の回路は、第3図の回路に以下に述べる回路が
付け加わった回路である。抵抗37は一方の端子が接地さ
れ他方の端子がトランジスタ36のエミッタに接続され、
トランジスタ36はベースがトランジスタ2のエミッタに
接続されコレクタがトランジスタ35のエミッタに接続さ
れ、トランジスタ35はベースがトランジスタ34のベース
とトランジスタ32のコレクタの接続点に接続されコレク
タが定電圧源18に接続され、トランジスタ34はコレクタ
が接地され、エミッタがトランジスタ32のベースとトラ
ンジスタ33のベースの接続点に接続され、トランジスタ
32はエミッタが抵抗30の一端に接続され、抵抗30の他端
は定電圧源18に接続され、抵抗31は一端が定電圧源18に
接続され、他端はトランジスタ33のエミッタに接続され
トランジスタ33のコレクタは、トランジスタ8のエミッ
タに接続される。 トランジスタ2,3および36と抵抗4および37からなる
カレントミラ回路によりトランジスタ36のコレクタ電流
は、定電流源1と同じ大きさIになり、トランジスタ35
の電流増幅率がトランジスタ13および21のそれと等しい
と仮定すると、トランジスタ35のベース電流はIB2にな
る。トランジスタ32,33および34と抵抗30および31から
なるカレントミラ回路によって、トランジスタ33のコレ
クタからトランジスタ8のエミッタ抵抗9にIB2の電流
が流れる。第1の実施例の場合と同様にして、トランジ
スタ8のコレクタ電流の大きさはI−IB2であり、カレ
ントミラ回路により、トランジスタ11のコレクタ電流の
絶対値もI−IB2となり、トランジスタ13および21のオ
ンの時のコレクタ電流の絶対値に等しくなる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は、チャージポンプ回路
において、放電側の電流切換回路のオン時の出力電流の
絶対値が定電流源の電流よりも電流切換回路を構成する
トランジスタのオン時のベース電流分だけ小さいので、
充電側のカレントミラ回路の出力側トランジスタのエミ
ッタ抵抗に電流切換回路のトランジスタのオン時のベー
ス電流と同じ大きさの電流を流す定電流源を付加して、
充電側の出力電流の絶対値を、放電側の電流切換回路の
オン時の出力電流の絶対値と等しくすることによって、
位相同期発振器の入力信号と出力信号の位相差を小さく
する効果がある。
相比較器のチャージポンプ回路に関する。 〔従来の技術〕 チャージポンプ回路は、位相比較器の構成要素であ
り、位相比較器内の位相比較回路の出力により、低域
波器に充電電流を流したり放電電流を流す働きをする。
第3図は従来のチャージポンプ回路である。 ここで、抵抗4,9,15および23の抵抗値が等しく、トラ
ンジスタ2,3,8,14および22の特性が等しく、その電流増
幅率をhfe1とし、抵抗5および10の抵抗値をR1とし、ト
ランジスタ6,7および11の特性が等しく、その電流増幅
率をhfe2とする。 定電流源1の電流をIとおき、トランジスタ3,8,14お
よび22のベース電流をIB1とおくと、トランジスタ2,3お
よび14と抵抗4および15からなるカレントミラ回路によ
って、トランジスタ14のコレクタ電流I1は となるが、 なので、I1Iとなり、定電流源1とほぼ同じ大きさの
電流が流れる。トランジスタ12のエミッタと、トランジ
スタ13のエミッタはトランジスタ14のコレクタに接続さ
れ電流切換回路を構成しており、トランジスタ12のコレ
クタは定電圧源18に接続され、トランジスタ13のコレク
タはチャージポンプ回路の出力端子19に接続されてい
る。位相比較回路は、信号源16と定電圧源17で表わして
おり信号源16の一端はトランジスタ12のベースに、他端
はトランジスタ13のベースにそれぞれ接続されており、
信号源16の極性により、トランジスタ12および13のオン
とオフが切換えられる。 同様にして、トランジスタ2,3および22と抵抗4およ
び23からなるカレントミラ回路によって、トランジスタ
22のコレクタ電流は、定電流源1の電流Iにほぼ等しく
なる。トランジスタ20のエミッタとトランジスタ21のエ
ミッタはトランジスタ22のコレクタに接続され電流切換
回路を構成しており、トランジスタ20のコレクタは定電
圧源18に接続されトランジスタ21のコレクタはチャージ
ポンプ回路の出力端子19に接続されている。位相比較回
路は、信号源24と定電圧源25で表わしており、信号源24
の極性によりトランジスタ20および21のオンとオフが切
換えられる。 トランジスタ2,3および8と抵抗4および9からなる
カレントミラ回路によって、トランジスタ8のコレクタ
にも、定電流源1と同じ大きさIの電流が流れる。トラ
ンジスタ8のコレクタとトランジスタ6のコレクタが接
続されているので、トランジスタ6,7および11と抵抗5
および10からなるカレントミラ回路によって、トランジ
スタ11のコレクタ電流も、定電流源1の電流Iにほぼ等
しくなる。ここで、トランジスタ13および21のオンの時
のベース電流をIB2とおくと、トランジスタ13および21
のオンの時のコレクタ電流の大きさはI−IB2である。
一方、トランジスタ11のコレクタ電流の大きさは、常に
Iである。 従って、トランジスタ13および21のうち、どちらもオ
フの時、いずれか1個がオンで他がオフの時、どちらも
オンの時、チャージポンプ回路の出力端子19には、それ
ぞれ、I,IB2,−(I−2IB2)の電流が流れる。 チャージポンプ回路の充電電流の絶対値と放電電流の
絶対値が等しく、トランジスタ13および21のうち1個が
オンで、他の1個がオフの時のチャージポンプ出力電流
が零に等しければ、位相同期したときの充電電流の流れ
る時間と、放電電流の流れる時間が等しくなる。第3図
の回路では充電電流の絶対値が放電電流の絶対値より大
きく、出力電流が零であるべき時にIB2>Oの電流が流
れるので位相同期したときの放電電流の流れる時間が充
電電流の流れる時間より長くなる。これは位相同期発振
器の入力信号と出力信号の位相がズレていることを表わ
している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 磁気ディスク装置で読出し信号からクロック信号を取
出す為に、上述した従来の位相同期発振器を使うと、読
出し信号とクロック信号の位相ズレの為に読出し誤りの
確率が高くなるという問題がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のチャージポンプ回路は、第1の出力端、第2
の出力端、第3の出力端及び第4の出力端からそれぞれ
定電流を供給する多出力構成の第1のカレントミラー回
路と、第1のトランジスタと第2のトランジスタが差動
形式に接続し前記第1及び第2のトランジスタのエミッ
タが前記第1の出力端に接続した第1の差動対回路と、
第3のトランジスタと第4のトランジスタが差動形式に
接続し前記第3及び第4のトランジスタのエミッタが前
記第2の出力端に接続した第2の差動対回路と、前記第
1の差動対回路に第1の差動電圧信号を供給する第1の
信号供給手段と、前記第2の差動対回路に第2の差動電
圧信号を供給する第2の信号供給手段と、前記第1の差
動対回路の出力、前記第2の差動対回路の出力及びフィ
ルタに接続し前記フィルタに充放電流を流す出力端子
と、エミッタが前記第3の出力端に接続された第5のト
ランジスタと、前記第4の出力端から定電流が供給され
出力が前記出力端子に接続された第2のカレントミラー
回路を有し、前記第5のトランジスタのベースが前記第
2のカレントミラー回路を構成する出力側のトランジス
タのエミッタに接続される。 〔実施例〕 次に本発明について、図面を参照して説明する。 第1図は本発明の第1の実施例の回路図である。 第1図の回路は、第3図の回路に、以下に述べる回路
が付け加わった回路である。抵抗29は一方の端子が接地
され、他方の端子がトランジスタ28のエミッタに接続さ
れ、トランジスタ28はベースがトランジスタ2のエミッ
タに接続され、コレクタがトランジスタ27のエミッタに
接続され、トランジスタ27はベースがトランジスタ11の
エミッタに接続されコレクタが定電圧源18に接続されて
いる。トランジスタ2,3および28と抵抗4および29から
なるカレントミラ回路によってトランジスタ28のコレク
タには定電流源1と同じ、大きさIの電流が流れる。 トランジスタ27の電流増幅率がトランジスタ13および
21の電流増幅率と等しいと仮定すると、トランジスタ27
のベース電流は、トランジスタ13および21がオンの時の
ベース電流IB2に等しい。本発明の回路を、集積回路化
すると、トランジスタの特性はよくそろうので、上記の
仮定は適正なものである。 トランジスタ11のコレクタ電流をI2とおき、トランジ
スタ6および11の飽和電流ISとおくと、 となり、トランジスタ11のコレクタ電流の絶対値は、ト
ランジスタ13および21のオンの時のコレクタ電流の絶対
値に等しくなる。従って、出力端子19には、トランジス
タ13および21のうち、どちらもオフの時、いずれか1個
がオンで他がオフの時どちらもオンの時、それぞれ、I
−IB2,O,−(I−IB2)の電流が流れる。 第2図は本発明の参考例である。 第2図の回路は、第3図の回路に以下に述べる回路が
付け加わった回路である。抵抗37は一方の端子が接地さ
れ他方の端子がトランジスタ36のエミッタに接続され、
トランジスタ36はベースがトランジスタ2のエミッタに
接続されコレクタがトランジスタ35のエミッタに接続さ
れ、トランジスタ35はベースがトランジスタ34のベース
とトランジスタ32のコレクタの接続点に接続されコレク
タが定電圧源18に接続され、トランジスタ34はコレクタ
が接地され、エミッタがトランジスタ32のベースとトラ
ンジスタ33のベースの接続点に接続され、トランジスタ
32はエミッタが抵抗30の一端に接続され、抵抗30の他端
は定電圧源18に接続され、抵抗31は一端が定電圧源18に
接続され、他端はトランジスタ33のエミッタに接続され
トランジスタ33のコレクタは、トランジスタ8のエミッ
タに接続される。 トランジスタ2,3および36と抵抗4および37からなる
カレントミラ回路によりトランジスタ36のコレクタ電流
は、定電流源1と同じ大きさIになり、トランジスタ35
の電流増幅率がトランジスタ13および21のそれと等しい
と仮定すると、トランジスタ35のベース電流はIB2にな
る。トランジスタ32,33および34と抵抗30および31から
なるカレントミラ回路によって、トランジスタ33のコレ
クタからトランジスタ8のエミッタ抵抗9にIB2の電流
が流れる。第1の実施例の場合と同様にして、トランジ
スタ8のコレクタ電流の大きさはI−IB2であり、カレ
ントミラ回路により、トランジスタ11のコレクタ電流の
絶対値もI−IB2となり、トランジスタ13および21のオ
ンの時のコレクタ電流の絶対値に等しくなる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は、チャージポンプ回路
において、放電側の電流切換回路のオン時の出力電流の
絶対値が定電流源の電流よりも電流切換回路を構成する
トランジスタのオン時のベース電流分だけ小さいので、
充電側のカレントミラ回路の出力側トランジスタのエミ
ッタ抵抗に電流切換回路のトランジスタのオン時のベー
ス電流と同じ大きさの電流を流す定電流源を付加して、
充電側の出力電流の絶対値を、放電側の電流切換回路の
オン時の出力電流の絶対値と等しくすることによって、
位相同期発振器の入力信号と出力信号の位相差を小さく
する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の回路図、第2図は本発
明の参考例の回路図、第3図は従来のチャージポンプの
回路図である。 1……定電流源、16,17,24,25……位相比較回路を表わ
す信号源と定電圧源、19……チャージポンプ回路の出力
端子、26……低域波器、27,28,29……第4のカレント
ミラ回路の出力トランジスタ側のエミッタ抵抗に電流切
換回路のトランジスタのベース電流と同じ大きさの電流
を出力トランジスタのエミッタ電流と同じ向きに流す定
電流源、30,31,32,33,34,35,36,37……第3のカレント
ミラ回路の出力トランジスタ側のエミッタ抵抗に電流切
換回路のトランジスタのベース電流と同じ大きさの電流
を出力トランジスタのエミッタ電流と同じ向きに流す定
電流源
明の参考例の回路図、第3図は従来のチャージポンプの
回路図である。 1……定電流源、16,17,24,25……位相比較回路を表わ
す信号源と定電圧源、19……チャージポンプ回路の出力
端子、26……低域波器、27,28,29……第4のカレント
ミラ回路の出力トランジスタ側のエミッタ抵抗に電流切
換回路のトランジスタのベース電流と同じ大きさの電流
を出力トランジスタのエミッタ電流と同じ向きに流す定
電流源、30,31,32,33,34,35,36,37……第3のカレント
ミラ回路の出力トランジスタ側のエミッタ抵抗に電流切
換回路のトランジスタのベース電流と同じ大きさの電流
を出力トランジスタのエミッタ電流と同じ向きに流す定
電流源
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.第1の出力端、第2の出力端、第3の出力端及び第
4の出力端からそれぞれ定電流を供給する多出力構成の
第1のカレントミラー回路と、第1のトランジスタと第
2のトランジスタが差動形式に接続し前記第1及び第2
のトランジスタのエミッタが前記第1の出力端に接続し
た第1の差動対回路と、第3のトランジスタと第4のト
ランジスタが差動形式に接続し前記第3及び第4のトラ
ンジスタのエミッタが前記第2の出力端に接続した第2
の差動対回路と、前記第1の差動対回路に第1の差動電
圧信号を供給する第1の信号供給手段と、前記第2の差
動対回路に第2の差動電圧信号を供給する第2の信号供
給手段と、前記第1の差動対回路の出力、前記第2の差
動対回路の出力及びフィルタに接続し前記フィルタに充
放電流を流す出力端子と、エミッタが前記第3の出力端
に接続された第5のトランジスタと、前記第4の出力端
から定電流が供給され出力が前記出力端子に接続された
第2のカレントミラー回路を有し、前記第5のトランジ
スタのベースが前記第2のカレントミラー回路を構成す
る出力側のトランジスタのエミッタに接続されたことを
特徴とするチャージポンプ回路。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60262805A JP2758594B2 (ja) | 1985-11-21 | 1985-11-21 | チャージポンプ回路 |
DE8686116163T DE3680639D1 (de) | 1985-11-21 | 1986-11-21 | Stromausgangsschaltung. |
EP86116163A EP0223259B1 (en) | 1985-11-21 | 1986-11-21 | Current output circuit |
US06/933,511 US4714900A (en) | 1985-11-21 | 1986-11-21 | Current output circuit having well-balanced output currents of opposite polarities |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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