JP2980685B2 - 直角位相発振器 - Google Patents

直角位相発振器

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、直角位相発振器に関する。
発明の要約 本発明によれば、第１及び第２の段を有し、前記第１
及び第２の段はそれぞれ第１及び第２のNORゲートを有
する直角位相発振器であって、前記第１の段の前記第１
のNORゲートの出力端は、入力端として前記第１及び第
２の段の各々の前記第２のNORゲートに接続されてお
り、前記第１の段の前記第２のNORゲートの出力端は、
入力端として前記第１及び第２の段の各々の前記第１の
NORゲートに接続されており、前記第２の段の前記第１
のNORゲートの出力端は、入力端として前記第１の段の
前記第１のNORゲートと前記第２の段の前記第２のNORゲ
ートとに接続されており、前記第２の段の前記第２のNO
Rゲートの出力端は、入力端として前記第１の段の前記
第２のNORゲートと前記第２の段の前記第１のNORゲート
とに接続されており、各々の前記NORゲートは、入力信
号を受ける制御ノードと、出力ノードと基準電圧との間
の制御可能な通路とをそれぞれ有する第１及び第２の入
力トランジスタと、前記出力ノードと前記基準電圧との
間に接続されたダイオード接続トランジスタと、前記出
力端子に接続された電流源とを備え、前記電流源は制御
信号を受ける制御ノードを有する第３のトランジスタを
備えており、これにより前記電流源は前記発振器により
発生した信号の上昇及び下降スルー速度を調節するよう
に制御可能であることを特徴とする直角位相発振器が提
供される。
この発振器は、本来不安定であり、NORゲートの構造
によって決定される速度で４つの状態を介して循環する
非リニヤ回路である。好ましくは、各NORゲートは、各
々が入力信号を受ける制御ノードと、出力ノードと基準
電圧との間に制御可能な通路と、出力ノードと基準電圧
との間に接続されたダイオード接続トランジスタと、出
力ノードに接続された電流ソースとを有する第１と第２
の入力トランジスタを有する。
４つの状態を通って順に回路を通る速度は、電源によ
って発生する電流によって決定される。この目的のため
に電源は電源によって発生した電流を変えるために制御
信号を受ける制御ノードを有することができる。
本発明をさらによく理解し、本発明をどのように実施
するかを示すために一例として添付図面を参照する。
図面の簡単な説明 第１図は、直角発振器の概略図である。
第1a図は、NORゲートのトランジスタの概略図であ
る。
第２図は第１図の回路図のトランジスタの水準の回路
図である。
第３図は発振器の動作中に発生した信号の波形図であ
る。
第４図は、バッファ回路の回路図である。
第５図は、バッファ回路の作動を示す波形図である。
好ましい実施例の説明 第１図に示すように、直角発振器はNORゲートG1乃至G
4を有する。それらはここで次のように定義づけられ
る。
G1−第１段の第１のNORゲート G2−第１段の第２のNORゲート G3−第２段の第１のNORゲート G4−第２段の第２のNORゲート NORゲートG1の出力端はNORゲートG4及びNORゲートG2
への入力端として接続される。NORゲートG2の出力端
は、NORゲートG1への入力端及びNORゲートG3への入力端
として接続されている。NORゲートG3の出力端はNORゲー
トG4及びNORゲートG1への入力端として接続されてい
る。NORゲートG4の出力端は、入力端としてNORゲートG3
及びNORゲートG2に接続されている。各NORゲートは、第
1a図に示すように実施される。すなわち、各NORゲート
はｎチャンネルMOSトランジスタとして示した第１及び
第２の入力トランジスタT1,T2を有する。入力信号In1,I
n2は、これらのトランジスタのゲートに供給される。ト
ランジスタT1,T2のドレイン／ソース通路は出力ノードN
out及び（第1a図で接地されている）基準電圧Vrefの間
に接続されている。また、ダイオードが接続されたトラ
ンジスタT3は、基準電圧Vrefと出力ノードNoutとの間に
接続されている。最後に電源CSは供給電圧Vsと出力ノー
ドNoutとの間に接続されている。電源は図示しない制御
信号の影響の下に電流Ｉを発生する。電源は適当な形態
で実施することができ、特に制御電圧によってゲート制
御されるｐチャンネルトランジスタの形態をとることが
できる。
第２図は第1a図に図示するタイプのNORゲートを使用
して実施される第１図の回路を示す。電源はCS1乃至CS4
として示される。NORゲートG1の第１と第２の入力トラ
ンジスタは参照符号10及び12で指示され、ダイオードコ
ネクトトランジスタは参照符号11で指示する。NORゲー
トG2の第１と第２の入力トランジスタは参照符号13及び
15で指示され、ダイオードコネクトトランジスタは参照
符号14で指示する。NORゲートG3の第１と第２の入力ト
ランジスタは参照符号19及び21で指示され、ダイオード
コネクトトランジスタは参照符号20で指示する。NORゲ
ートG4の第１と第２の入力トランジスタは参照符号16及
び18で指示され、ダイオードコネクトトランジスタは参
照符号17で指示する。「ｍ」はダイオードコネクトトラ
ンジスタに対する各NORゲートにおける入力トランジス
タの大きさの間の比を示す。ｍはNORゲートの各々にお
いて同じである。共通の長さのトランジスタの場合、こ
の比はトランジスタの幅の比である。
NORゲートG1,NORゲートG2、NORゲートG3及びNORゲー
トG4の出力ノードは、参照符号N1乃至N4である。第３図
はこれらのノードにおいて生じる波形を示す。
発振器の作動はほぼゼロボルトの「０」水準と、スレ
ッショルド電圧Vtnの直ぐ上で導通する各NORゲートのダ
イオード接続トランジスタに対応する「１」水準とをと
る。
１）ノード１が「０」、ノード２が「０」、ノード３が
「１」と仮定する。トランジスタ16及び18は、オフであ
り、ノード４はそれが「１」に達するまで電源CS4によ
って引かれる。トランジスタ15は排出ノード３に始ま
り、トランジスタ12をオフにする。これはノード１を解
放して上昇を開始する。
ノード１ ノード２ ノード３ ノード４ 上昇 「０」 下降 「１」 ２）ノード１が「１」に到達するとき、トランジスタ13
はオンし、ノード３を「０」にする。またトランジスタ
16はオンし、ノード４は放出を開始してトランジスタ19
はオフする。これはノード２を解放して上昇を開始す
る。
ノード１ ノード２ ノード３ ノード４ 「１」 上昇 「０」 下降 ３）ノード２が「１」に到達するとき、トランジスタ18
はオンし、ノード４を「０」にする。またトランジスタ
10はオンし、ノード１は放出を開始してトランジスタ13
はオフする。これはノード３を解放して上昇を開始す
る。
ノード１ ノード２ ノード３ ノード４ 下降 「１」 上昇 「０」 ４）ノード３が「１」に到達するとき、トランジスタ12
はオンし、ノード１を「０」にする。またトランジスタ
21はオンし、ノード２は放出を開始してトランジスタ18
はオフする。これはノード４を解放して上昇を開始す
る。
ノード１ ノード２ ノード３ ノード４ 「０」 下降 「１」 上昇 ５）ノード４が「１」に到達するとき、トランジスタ19
はオンし、ノード２を「０」にする。またトランジスタ
15はオンし、ノード３は放出を開始してトランジスタ12
はオフする。これはノード１を解放して上昇を開始す
る。
ノード１ ノード２ ノード３ ノード４ 上昇 「０」 下降 「１」 これは、上述した２）の開始時で同じ状態であり、発
振が継続される。
振動ノードの上昇スルー速度は全体のノード容量及び
電源を通る電流によって決定される。落下スルー速度は
全体のノード容量電源及びパラメータ「ｍ」によって決
定される。もし「ｍ」が２ならば、落下速度は上昇速度
と同じであり、波形は第３図に示すものと同様に見え
る。
このように、各々のノードにおいて振動信号が生じ
る。
ノードの１つの信号によって駆動されるｎチャンネル
のトランジスタは、サイクルの25％において導通するの
みである。いくつかの適用において、サイクルの50％に
おいて電流を提供することが好ましい。
この要求は、振動信号を緩衝するために低電圧反転ゲ
インを使用することによって合致することができ、バッ
ファ段の速度が振動段の速度と同じ速度になることを保
証する。速度を合致させる簡素な方法は発振器として同
一の状況下で一部の発振器段を使用すること、換言すれ
ば、発振器段と同じトランジスタサイズ及び電流を使用
することである。それはスルー速度が同一であることを
保証するために全体の濃度容量と合致させる必要がある
だけである。
第４図は、ゲートで発振器段のノードからの信号を受
ける入力トランジスタT5を受け、そのドレン／ソース通
路は入力ノードNoutと（第４図で接地された）基準電圧
Vrefとの間に接続されている。またバッファ回路は出力
ノードと基準電圧Vrefとの間に接続されたダイオード接
続トランジスタT6と、供給電圧Vsと出力ノードとの間の
電流Ｉを発生する電源CSとを有する。出力ノードは、我
々の出願で開示したようなCMOSコンバータを駆動するた
めに使用することができ、その内容は、言及によってこ
こに組み込まれている。
第４図において、トランジスタT5とトランジスタT6と
の間の比を示す。もしｍ＝２ならば、回路の波形は第５
図に示すようなものになる。入力波形は、期間の25％に
わたって高い（従ってｎチャンネルトランジスタをオン
にすることができる）だけである。しかしながら、出力
波形は、ほぼ50％にわたって高くなり、バッファ回路に
よって駆動されるｎチャンネルのトランジスタはサイク
ルの50％にわたって導通する。
また、このようなバッファ段を使用することによって
CMOS電源上のノイズによる乱れから発振器を有効に隔離
する。従って周波数の安定性は非常に改良される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−259829（ＪＰ，Ａ) 米国特許3613025（ＵＳ，Ａ) 米国特許3350659（ＵＳ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１及び第２の段を有し、前記第１及び第
    ２の段はそれぞれ第１及び第２のNORゲートを有する直
    角位相発振器であって、 前記第１の段の前記第１のNORゲートの出力端は、入力
    端として前記第１及び第２の段の各々の前記第２のNOR
    ゲートに接続されており、 前記第１の段の前記第２のNORゲートの出力端は、入力
    端として前記第１及び第２の段の各々の前記第１のNOR
    ゲートに接続されており、 前記第２の段の前記第１のNORゲートの出力端は、入力
    端として前記第１の段の前記第１のNORゲートと前記第
    ２の段の前記第２のNORゲートとに接続されており、 前記第２の段の前記第２のNORゲートの出力端は、入力
    端として前記第１の段の前記第２のNORゲートと前記第
    ２の段の前記第１のNORゲートとに接続されており、 各々の前記NORゲートは、 入力信号を受ける制御ノードと、出力ノードと基準電圧
    との間の制御可能な通路とをそれぞれ有する第１及び第
    ２の入力トランジスタと、 前記出力ノードと前記基準電圧との間に接続されたダイ
    オード接続トランジスタと、 前記出力ノードに接続された電流源とを備え、前記電流
    源は制御信号を受ける制御ノードを有する第３のトラン
    ジスタを備えており、 これにより前記電流源は前記発振器により発生した信号
    の上昇及び下降スルー速度を調節するように制御可能で
    あることを特徴とする直角位相発振器。
  2. 【請求項２】前記第１及び第２の入力トランジスタはＮ
    チャネルトランジスタであり、前記第３のトランジスタ
    はＰチャネルトランジスタであることを特徴とする請求
    項１記載の直角位相発振器。
  3. 【請求項３】前記第１及び第２の入力トランジスタと前
    記ダイオード接続トランジスタとの間のサイズ比は、発
    振器により発生した信号の下降スルー速度を調節するよ
    うに選択可能であることを特徴とする請求項１又は２記
    載の直角位相発振器。
  4. 【請求項４】１サイクルの25％よりも高い発振器により
    発生した信号を受信し、１サイクルの50％よりも高いバ
    ッファ信号を供給するように接続されたバッファ回路を
    含む請求項１乃至３のいずれかに記載された直角位相発
    振器。
  5. 【請求項５】前記発振器の段と同じ状態で動作する部分
    的発振器段を有し、それにより前記バッファの遅延を前
    記発振器の遅延に合致させることを特徴とする請求項４
    記載の直角位相発振器。
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