JP3242149B2 - ダイナミック型分周回路 - Google Patents

ダイナミック型分周回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＭＥＳＦＥＴで構成さ
れたトランスファーゲートを用いたダイナミック型分周
回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、トランスファーゲートが適用さ
れたダイナミック型１／２分周回路を示す。
【０００３】この１／２分周回路は、ソースフォロア１
０の出力端がトランスファーゲート３１を介してソース
フォロア２０の入力端に接続され、ソースフォロア２０
の出力端がインバータ３２及びトランスファーゲート３
３を介してソースフォロア１０の入力端に接続されてい
る。
【０００４】ソースフォロア１０は、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ
１１のドレインＤがグランド線ＧＮＤに接続され、Ｄ型
ＭＥＳＦＥＴ１１のソースＳがレベルシフトダイオード
１２及びＤ型ＭＥＳＦＥＴ１３を介して電源供給線ＶＥ
Ｅに接続されている。Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ１３は、そのゲ
ートＧがソースＳに接続されて定電流源となっている。
ソースフォロア１０の入力端及び出力端はそれぞれＤ型
ＭＥＳＦＥＴ１１のゲートＧ及びソースＳである。
【０００５】ソースフォロア２０は、ソースフォロア１
０と同一構成であり、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ２１のドレイン
Ｄがグランド線ＧＮＤに接続され、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ２
１のソースＳがレベルシフトダイオード２２及びＤ型Ｍ
ＥＳＦＥＴ２３を介して電源供給線ＶＥＥに接続されて
いる。Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ２３は、そのゲートＧがソース
Ｓに接続されて定電流源となっている。ソースフォロア
２０の入力端及び出力端はそれぞれＤ型ＭＥＳＦＥＴ２
１のゲートＧ及びソースＳとなっている。
【０００６】上記構成の１／２分周回路は、トランスフ
ァーゲート３３のゲートＧに可変周波数の入力信号ＩＮ
が供給され、トランスファーゲート３１のゲートＧに、
入力信号ＩＮの論理レベルを反転した入力信号＊ＩＮが
供給され、図４に示す如く動作する。
【０００７】（１）図３中の括弧内に示す如く、最初、
入力信号ＩＮがＨ（高）レベル、入力信号＊ＩＮがＬ
（低）レベルで、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ２１のゲートＧがＬ
レベルであるとする。このとき、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ２１
がオフとなってインバータ３２の入力端及び出力端がそ
れぞれＬレベル及びＨレベル、トランスファーゲート３
３がオン、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ１１のゲートＧがＨレベル
となってその出力がＨレベルになる。
【０００８】（２）次に、入力信号ＩＮがＬレベル、入
力信号＊ＩＮがＨレベルとなると、トランスファーゲー
ト３３がオフになってＤ型ＭＥＳＦＥＴ１１のゲートＧ
がＨレベルに保持され、これによりソースフォロア１０
の入出力レベルは変化しない。一方、トランスファーゲ
ート３１がオンになり、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ２１のゲート
ＧがＨレベルとなってその出力もＨレベルとなり、出力
信号ＯＵＴはＬレベルとなる。
【０００９】（３）次に、入力信号ＩＮがＨレベル、入
力信号＊ＩＮがＬレベルとなると、トランスファーゲー
ト３１がオフになってＤ型ＭＥＳＦＥＴ２１のゲートＧ
がＨレベルに保持され、これによりソースフォロア２０
の入出力レベルは変化せず、出力信号ＯＵＴもＬレベル
のままである。一方、トランスファーゲート３３がオン
になってＤ型ＭＥＳＦＥＴ１１のゲートＧがＬレベルと
なり、ソースフォロア１０の出力はＬレベルとなる。
【００１０】（４）次に、入力信号ＩＮがＬレベル、入
力信号＊ＩＮがＨレベルとなると、トランスファーゲー
ト３３がオフになってＤ型ＭＥＳＦＥＴ１１のゲートＧ
がＬレベルに保持され、これによりソースフォロア１０
の入出力レベルは変化しない。一方、トランスファーゲ
ート３１がオンになり、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ２１のゲート
ＧがＬレベルとなってソースフォロア２０の出力がＬレ
ベル、出力信号ＯＵＴがＨレベルとなる。
【００１１】上記のような動作が繰り返し行われて入力
信号ＩＮを１／２分周した出力信号ＯＵＴが得られる。
【００１２】このようなダイナミック型１／２分周回路
は、高速性に優れ、入力信号ＩＮを例えば３〜１０ＧＨ
ｚの範囲で動作させることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、入力信号ＩＮ
が低周波数の場合、例えば図３の括弧内に示す状態にお
いて、ソースフォロア１０の出力端からトランスファー
ゲート３１を通ってソースフォロア２０の入力端へ流れ
るリーク電流の時間積分値が無視できなくなり、ソース
フォロア２０の入出力レベルが反転して１／２分周回路
が誤動作する。
【００１４】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、動作の高速性が確保され且つより低周波数での動作
が可能なダイナミック型分周回路を提供することにあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段及びその作用】図１は、本
発明のダイナミック型分周回路に用いられるトランスフ
ァーゲートの構成及びそのＭＥＳＦＥＴの特性を示す。
【００１６】このトランスファーゲートは、図１（Ａ）
に示す如く、第１ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴ１
と、第１ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴ１に直列接続
され、ゲートが第１ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴ１
のゲートに接続された第２ディプレッション型ＭＥＳＦ
ＥＴ２とを備えている。例えば図１（Ｂ）に示す如く、
第１ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴ１のしきい電圧Ｖ
TH1は、第２ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴ１のしき
い電圧ＶTH2よりも小さい。図１（Ｂ）は、第１ディプ
レッション型ＭＥＳＦＥＴ１及び第２ディプレッション
型ＭＥＳＦＥＴ２のドレイン電流ＩD −ゲート電圧ＶG
特性図である。
【００１７】この第１ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴ
１は、ゲートへの入力信号ＩＮが高レベルで第２ディプ
レッション型ＭＥＳＦＥＴ２がオンのとき低抵抗値とな
り、入力信号ＩＮが低レベルで第２ディプレッション型
ＭＥＳＦＥＴ２がオフのとき高抵抗値になる可変抵抗と
して機能する。
【００１８】したがって、トランスファーゲートの一端
Ｔ１の電圧Ｖ１が低レベルで他端Ｔ２の電圧Ｖ２が高レ
ベルでゲートへの入力信号ＩＮが低レベルの場合には、
Ｔ２からＴ１側へのリーク電流が従来のトランスファー
ゲートよりも低減し、これにより、動作の高速性を確保
しつつ、より低周波数での動作が可能になる。
【００１９】本発明に係るダイナミック型分周回路は、
例えば図２に示す如く、ＭＥＳＦＥＴで構成された第１
ソースフォロア１０の出力端とＭＥＳＦＥＴで構成され
た第２ソースフォロア２０の入力端との間に、上記構成
のトランスファーゲートが接続されており、上記理由に
より、動作の高速性を確保しつつ、より低周波数での動
作が可能になる。
【００２０】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。
【００２１】図２は、本発明のトランスファーゲートが
適用されたダイナミック型１／２分周回路を示す。図３
と同一構成要素には、同一符号を付してその説明を省略
する。
【００２２】この１／２分周回路は、図１のトランスフ
ァーゲート３１及び３３の代わりに、ぞれぞれトランス
ファーゲート４１及び４３を用いている。トランスファ
ーゲート４１及び４３は共に、図１（Ａ）のトランスフ
ァーゲートと同一構成である。
【００２３】すなわち、トランスファーゲート４１は、
Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４１１とＤ型ＭＥＳＦＥＴ４１２とが
直列接続され、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４１１及びＤ型ＭＥＳ
ＦＥＴ４１２のゲートＧが共通に接続され、これに入力
信号＊ＩＮが供給される。Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４１２のし
きい電圧（例えば−１．０Ｖ）は、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４
１１のしきい値電圧（例えば−１．５Ｖ）よりも大きく
されている。Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４１１は、入力信号＊Ｉ
Ｎが高レベルでＤ型ＭＥＳＦＥＴ４１２がオンのとき低
抵抗値となり、入力信号＊ＩＮが低レベルでＤ型ＭＥＳ
ＦＥＴ４１２がオフのとき高抵抗値となる可変抵抗とし
て機能する。
【００２４】同様に、トランスファーゲート４３は、Ｄ
型ＭＥＳＦＥＴ４３１とＤ型ＭＥＳＦＥＴ４３２とが直
列接続され、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４３１及びＤ型ＭＥＳＦ
ＥＴ４３２のゲートＧが共通に接続され、これに入力信
号ＩＮが供給される。Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４３２のしきい
電圧（例えば−１．０Ｖ）は、Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４３１
のしきい値電圧（例えば−１．５Ｖ）よりも大きくされ
ている。Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ４３１は、入力信号ＩＮが高
レベルでＤ型ＭＥＳＦＥＴ４３２がオンのとき低抵抗値
となり、入力信号ＩＮが低レベルでＤ型ＭＥＳＦＥＴ４
３２がオフのとき高抵抗値となる可変抵抗として機能す
る。
【００２５】上記構成のダイナミック型１／２分周回路
は、図４に示す如く動作する。図２の回路及び図３の回
路をシミュレーションしたところ、回路が正常に動作す
る入力信号ＩＮの周波数範囲は、図３の回路の場合３〜
１０ＧＨｚであったが、図２の回路の場合１〜１０ＧＨ
ｚとなり、これにより、動作の高速性を確保しつつ、よ
り低周波数での動作が可能になることを確認できた。
【００２６】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るダイナ
ミック型分周回路では、ＭＥＳＦＥＴで構成された第１
ソースフォロアの出力端とＭＥＳＦＥＴで構成された第
２ソースフォロアの入力端との間にトランスファーゲー
トが接続され、このトランスファーゲートは、第１ディ
プレッション型ＭＥＳＦＥＴと第２ディプレッション型
ＭＥＳＦＥＴとが直列接続され、両ＦＥＴのゲートが共
通に接続され、第１ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴの
しきい電圧が、第２ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴの
しきい電圧よりも小さいので、第１ディプレッション型
ＭＥＳＦＥＴは、ゲートへの入力信号が高レベルで第２
ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴがオンのとき低抵抗値
となり、ゲートへの入力信号が低レベルで第２ディプレ
ッション型ＭＥＳＦＥＴがオフのとき高抵抗値になる可
変抵抗として機能し、したがって、トランスファーゲー
トの一端の電圧が低レベルで他端の電圧が高レベルでゲ
ートへの入力信号が低レベルの場合には、該他端側から
該一端側へのリーク電流が従来のトランスファーゲート
よりも低減し、これにより該ダイナミック型分周回路
は、動作の高速性が確保され且つより低周波数での動作
が可能になるという効果を奏する。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダイナミック型分周回路に用いられる
トランスファーゲートの構成及びそのＭＥＳＦＥＴのド
レイン電流Ｉ D −ゲート電圧Ｖ G 特性を示す図である。
【図２】図１のトランスファーゲートが適用されたダイ
ナミック型１／２分周回路の構成図である。
【図３】従来のダイナミック型１／２分周回路の構成図
である。
【図４】図３の回路の動作を示すタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
１０、２０ ソースフォロア １１、１３、２１、２３、４１１、４１２、４３１、４
３２ Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ １２、２２ レベルシフトダイオード Ｄ型ＭＥＳＦＥＴ ３１、３３、４１、４３ トランスファーゲート ３２ インバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−95014（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−133213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−90425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−93217（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−105627（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−114538（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03K 17/00 - 17/70 H03K 23/54

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＭＥＳＦＥＴで構成された第１ソースフ
    ォロア（１０）の出力端とＭＥＳＦＥＴで構成された第
    ２ソースフォロア（２０）の入力端との間にトランスフ
    ァーゲートが接続されたダイナミック型分周回路におい
    て、該トランスファーゲートは、 一端が該第１ソースフォロアの該出力端に接続された第
    １ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴと、 一端が該第１ディプレッション型ＭＥＳＦＥＴの他端に
    接続され、他端が該第２ソースフォロアの該入力端に接
    続され、ゲートが該第１ディプレッション型ＭＥＳＦＥ
    Ｔのゲートに接続され、しきい電圧が該第１ディプレッ
    ション型ＭＥＳＦＥＴのしきい電圧よりも大きい第２デ
    ィプレッション型ＭＥＳＦＥＴと、 を有することを特徴とするダイナミック型分周回路。
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