JP3337979B2 - Charge pump circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の技術分野】本発明は、位相同期回路に用いられ
るチャージポンプ回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge pump circuit used in a phase locked loop.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に位相同期回路(PLL:Phase Lo
cked Loop)では、位相比較回路により電圧制型御発振
回路(VCO:Voltage Controlled Oscillator)の出
力を適当に分周した信号と基準となる周波数(位相)の
基準パルス信号との位相誤差に対応したパルス幅を有す
るパルスを発生し、このパルスをチャージポンプ回路に
よって出力電荷量に変換して、後段の容量性のチャージ
タンク(例えば、LPF:Low Pass Filter)を充放電
し、この充電電圧によりVCOの周波数(位相)を制御
している。2. Description of the Related Art Generally, a phase locked loop (PLL: Phase Lo) is used.
In a cked Loop, a phase comparison circuit is used to handle the phase error between the signal obtained by appropriately dividing the output of a voltage controlled oscillator (VCO) and a reference pulse signal having a reference frequency (phase). A pulse having a pulse width is generated, the pulse is converted into an output charge amount by a charge pump circuit, and a subsequent capacitive charge tank (for example, LPF: Low Pass Filter) is charged and discharged. Frequency (phase) is controlled.
【0003】このようなPLLに用いられるチャージポ
ンプ回路の基本的なものとしては、図4に示すように電
源端子VDD、VSS間に定電流源X1、スイッチング
素子X2、X3、定電流源をこの順に互いに直列に接続
してなり、スイッチング素子X2、X3の互いの接続点
を出力端子X5とし、これにチャージタンクとしての容
量素子X6を接続したものがある。スイッチング素子X
2、X3はそれぞれ位相比較回路(図示しない。)の出
力する基準となるパルス信号に対するVCOの出力に基
づくパルス信号の位相の遅れに対応するパルス幅の誤差
信号、進みに対応するパルス幅の誤差信号によりオンと
され、容量素子X6を充電、放電する。しかしながら、
このようなものではスイッチング素子X2、X3として
MOSトランジスタが用いられており、それによるトラ
ンジスタ寄生容量CX、CYが存在し、スイッチング素
子X2、X3がオンとなった時、トランジスタ寄生容量
CX、CYと容量素子X6との間に電位差がある場合、
これらの間で電荷再分配が行われて出力電荷量に誤差を
生ずる。この誤差量は出力端子X5の出力電圧値、すな
わち、容量素子X6の充電電圧値によって変化するた
め、このようなチャージポンプ回路では安定した入出力
特性を得ることが難しい。この問題は位相誤差が小さく
なる同期の最終段階で無視できないものとなる。As a basic charge pump circuit used in such a PLL, as shown in FIG. 4, a constant current source X1, switching elements X2, X3, and a constant current source are connected between power supply terminals VDD and VSS. In some cases, the switching elements X2 and X3 are connected in series with each other, and the connection point between the switching elements X2 and X3 is set as an output terminal X5, to which a capacitance element X6 as a charge tank is connected. Switching element X
2, X3 are error signals of a pulse width corresponding to the delay of the phase of the pulse signal based on the output of the VCO with respect to the reference pulse signal output from the phase comparison circuit (not shown), and an error of the pulse width corresponding to the advance. It is turned on by a signal to charge and discharge the capacitive element X6. However,
In such a device, MOS transistors are used as the switching elements X2 and X3, and there exist transistor parasitic capacitances CX and CY. When the switching elements X2 and X3 are turned on, the transistor parasitic capacitances CX and CY are connected to each other. When there is a potential difference with the capacitance element X6,
Charge redistribution is performed between them, causing an error in the output charge amount. Since this error amount changes depending on the output voltage value of the output terminal X5, that is, the charging voltage value of the capacitive element X6, it is difficult to obtain stable input / output characteristics with such a charge pump circuit. This problem cannot be ignored in the final stage of synchronization when the phase error becomes small.
【0004】そこで、以上のような問題を回避する試み
として図5に示すようなチャージポンプ回路がある(例
えば、「IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.
32,NO.7,JULY 1997 p.1158」参照)。これは、Pチャネ
ルMOSトランジスタY1、Y2からなるカレントミラ
ー回路Y3とNチャネルMOSトランジスタY4、Y5
からなるカレントミラー回路Y6のそれぞれの出力側の
P、NチャネルMOSトランジスタY1、Y4のドレイ
ン同士を接続してこの接続点を出力端子Y7とし、ここ
に容量素子Y8を接続してある。また、セルフバイアス
されるとともにそれぞれ定電流源Y9、Y10に接続さ
れたP、NチャネルMOSトランジスタY2、Y5に流
れる電流値を、これらのそれぞれと接続され差動回路を
構成するとともにそれぞれ遅れ、進みに対応するパルス
幅の誤差信号により駆動されるP、NチャネルMOSト
ランジスタY11、Y12によって制御し、出力端子Y
7から容量素子Y8への出力電荷量を制御するものであ
る。このチャージポンプ回路は、出力端子側にスイッチ
ング素子を持たないため、上述したような電荷再分配は
起こらず、出力端子Y7の出力電圧値に依存しない安定
した入出力特性が得られる。Therefore, as an attempt to avoid the above problem, there is a charge pump circuit as shown in FIG. 5 (for example, “IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.
32, NO.7, JULY 1997 p.1158 ”). This is because a current mirror circuit Y3 composed of P-channel MOS transistors Y1 and Y2 and N-channel MOS transistors Y4 and Y5
The drains of the P- and N-channel MOS transistors Y1 and Y4 on the output side of the current mirror circuit Y6 are connected to each other, and this connection point is used as an output terminal Y7, to which a capacitive element Y8 is connected. Further, the current values flowing through the P- and N-channel MOS transistors Y2 and Y5 which are self-biased and connected to the constant current sources Y9 and Y10, respectively, are connected to each other to form a differential circuit, and are respectively delayed and advanced. Are controlled by P and N channel MOS transistors Y11 and Y12 driven by an error signal having a pulse width corresponding to
7 controls the amount of charge output to the capacitor Y8. Since this charge pump circuit has no switching element on the output terminal side, the above-described charge redistribution does not occur, and stable input / output characteristics independent of the output voltage value of the output terminal Y7 can be obtained.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5の
ようなチャージポンプ回路では、入力信号として与えら
れる遅れ(進み)に対応したパルス幅の誤差信号によっ
て制御されるP(N)チャネルMOSトランジスタY1
1(Y12)がオフとなると、P(N)チャネルMOS
トランジスタY2(Y5)から電流を流し始めるが、こ
のP(N)MOSトランジスタY2(Y5)のゲート及
びドレインは入力信号を受けるP(N)チャネルMOS
トランジスタY11(Y12)がオフする直前まで強制
的にソースと同電位に置かれる。このため、ソース−ド
レイン電圧の2次関数であるP(N)チャネルMOSト
ランジスタY2(Y5)のドレイン電流が、定電流源で
設定した電流値に達するまでには無視できない時間を要
する。この間、チャージポンプ回路の出力電荷は設定し
た値を大幅に下回り、入力信号に対する感度が落ち、い
わゆる不感帯ができる。However, in the charge pump circuit as shown in FIG. 5, a P (N) channel MOS transistor Y1 controlled by an error signal having a pulse width corresponding to a delay (advance) given as an input signal.
When 1 (Y12) turns off, the P (N) channel MOS
A current starts to flow from the transistor Y2 (Y5). The gate and the drain of the P (N) MOS transistor Y2 (Y5) have a P (N) channel MOS receiving an input signal.
The transistor Y11 (Y12) is forcibly set to the same potential as the source until just before the transistor Y11 (Y12) turns off. Therefore, it takes a considerable time for the drain current of the P (N) channel MOS transistor Y2 (Y5), which is a quadratic function of the source-drain voltage, to reach the current value set by the constant current source. During this time, the output charge of the charge pump circuit is significantly lower than the set value, the sensitivity to the input signal is reduced, and a so-called dead zone is formed.
【0006】このような不感帯の対策としては入力信号
のパルス幅に正味の誤差成分に加えて付加成分を持たせ
ることにより、上述のような時間を補償し、セルフバイ
アスされたMOSトランジスタを確実にスイッチングさ
せるという試みがある。具体的には図6に示すようにな
る。同図では位相の遅れに対応する入力信号の電圧値、
進みに対応した入力信号の電圧値をそれぞれVUP、V
DOWNとし、これら入力信号により容量素子に充電、
放電される電流値をそれぞれIUP、IDOWNとして
示してあり、出力端子から容量素子への出力電流値をI
OUTとして示してある。また、同図では位相の遅れが
生じた状態を示してあり、斜線で示す部分が正味の誤差
信号である。同図から分かるように、充電電流IUP、
放電電流IDOWNが同時に流れることによって付加成
分は相殺され、出力端子からは、正味の誤差に相当する
出力電流IOUTが得られるのである。この方法の前提
となっているのはチャージポンプ回路から出力される充
電電流値と放電電流値とが一致していることである。As a countermeasure against such a dead zone, by adding an additional component to the pulse width of the input signal in addition to the net error component, the above-described time is compensated and the self-biased MOS transistor is surely provided. There is an attempt to switch. Specifically, it is as shown in FIG. In the figure, the voltage value of the input signal corresponding to the phase delay,
The voltage values of the input signal corresponding to the advance are VUP and V
DOWN and charge the capacitive element by these input signals.
The discharged current values are shown as IUP and IDDOWN, respectively, and the output current value from the output terminal to the capacitor is represented by IUP.
Shown as OUT. FIG. 3 shows a state in which a phase delay has occurred, and the hatched portion is a net error signal. As can be seen from the figure, the charging current IUP,
The additional component is canceled by the simultaneous flow of the discharge current IDDOWN, and an output current IOUT corresponding to a net error is obtained from the output terminal. The premise of this method is that the charge current value and the discharge current value output from the charge pump circuit match.
【0007】しかしながら、現実には出力端子の電圧値
に依存して両者のバランスは変化し、また、プロセスの
ばらつきによってもバランスがくずれる。このアンバラ
ンスにより、図7に示すようにPLLがロックしたとき
の位相オフセット誤差が生じてしまう。さらに、充電電
流IUP、放電電流IDOWNのアンバランスもあり、
位相比較が行われる周期と同じ周期の雑音が生じてしま
う。このため、雑音による悪影響が生じない程度に、付
加成分を最小限に抑える必要があり、不感帯を抑える効
果が制限されることとなる。However, in reality, the balance between the two varies depending on the voltage value of the output terminal, and the balance is lost due to process variations. This imbalance causes a phase offset error when the PLL is locked as shown in FIG. Further, there is an imbalance between the charging current IUP and the discharging current IDOWN,
Noise having the same cycle as the cycle in which the phase comparison is performed occurs. For this reason, it is necessary to minimize the additional components to such an extent that the adverse effects of noise do not occur, and the effect of suppressing the dead zone is limited.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、位
相の遅れ、進みに対応するとともに付加成分を有する第
1、第2の入力信号にてオンとなる第1、第2のスイッ
チング素子により、それぞれ第1、第2のカレントミラ
ーのゲートとドレインを接続してセルフバイアスしたト
ランジスタに電流を供給し、それぞれ位相の進み、遅れ
に対応した入力信号を反転した第1、第2の反転信号に
よりオンとなる第3、第4のスイッチング素子により、
第1、第2のスイッチング素子に流れる電流を制御する
ことによって第1、第2のカレントミラーのセルフバイ
アスされたトランジスタに流れる電流を止める。このた
め、セルフバイアスされたトランジスタには、各スイッ
チング素子がオンとなる動作によって電流の流れが制御
されるので、入力信号に対するスイッチング動作の遅延
を抑える。また、入力信号の付加成分は各スイッチング
素子の動作によって入力側で正しくキャンセルさせ、付
加成分が出力側に影響を及ばし、雑音が生じさせるとい
うことを回避する。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, first and second switching elements which are turned on by first and second input signals corresponding to phase delay and lead and have an additional component are provided. The first and second inverted signals are obtained by connecting the gate and drain of the first and second current mirrors to supply current to the self-biased transistors, respectively, and inverting the input signals corresponding to the leading and lagging phases, respectively. With the third and fourth switching elements turned on by
The current flowing through the self-biased transistors of the first and second current mirrors is stopped by controlling the current flowing through the first and second switching elements. For this reason, in the self-biased transistor, the current flow is controlled by the operation of turning on each switching element, so that the delay of the switching operation with respect to the input signal is suppressed. Further, the additional component of the input signal is correctly canceled on the input side by the operation of each switching element, thereby avoiding the additional component from affecting the output side and causing noise.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明では、それぞれ基準パルス
信号に対する特定パルス信号の位相の遅れ、進みに対応
したパルス幅の第1、第2の入力信号に応答して上記位
相の遅れまたは進みに応じた電荷を容量素子にチャージ
するチャージポンプ回路において、ゲートとドレインを
接続した第1導電型の第1のトランジスタと、ソースを
第1の電位の第1の電源端子に接続した上記第1導電型
の第2のトランジスタとの互いのゲート同士を接続して
なる第1のカレントミラー回路と、ゲートとドレインを
接続した第2導電型の第3のトランジスタと、ソースを
第2の電位の第2の電源端子に接続した上記第2導電型
の第4のトランジスタとの互いのゲート同士を接続して
なる第2のカレントミラー回路と、第2、第4のトラン
ジスタの互いのドレイン同士を接続し、この接続点に設
けられた上記容量素子に電荷をチャージするための出力
端子と、上記第1のトランジスタのドレインと第1の定
電流源との間に接続され、上記第1の入力信号に応答し
てオンする第1のスイッチング素子と、上記第3のトラ
ンジスタのドレインと第2の定電流源との間に接続さ
れ、上記第2の入力信号に応答してオンする第2のスイ
ッチング素子と、上記第1のスイッチング素子と上記第
1の定電流源との接続点と上記第1の電源端子との間に
接続され、上記第2の入力信号を反転した第1の反転信
号に応答してオンする第3のスイッチング素子と、上記
第2のスイッチング素子と上記第2の定電流源との接続
点と上記第2の電源端子との間に接続され、上記第1の
入力信号を反転した第2の反転信号に応答してオンする
第4のスイッチング素子とが設けられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the phase delay or advance of a specific pulse signal in response to a first or second input signal having a pulse width corresponding to the advance or delay of a specific pulse signal with respect to a reference pulse signal, respectively. In a charge pump circuit for charging a corresponding charge to a capacitance element, a first transistor of a first conductivity type having a gate and a drain connected to each other and the first conductivity type having a source connected to a first power supply terminal having a first potential. A first current mirror circuit formed by connecting the respective gates of the second transistor of the second conductivity type, a third transistor of the second conductivity type having the gate and the drain connected, and a source connected to the third transistor of the second potential. A second current mirror circuit formed by connecting the respective gates of the fourth transistor of the second conductivity type connected to the second power supply terminal to each other; Connect in each other, and an output terminal for charging the charge on the capacitive element provided on the connection point, is connected between the drain and the first constant current source of the first transistor, the first A first switching element that is turned on in response to the first input signal, is connected between a drain of the third transistor and a second constant current source, and is turned on in response to the second input signal; A second switching element, a first switching element connected between the first power supply terminal and a connection point between the first switching element and the first constant current source and inverting the second input signal; A third switching element that is turned on in response to the inverted signal of the second switching element and a connection point between the second switching element and the second constant current source and the second power supply terminal; A second inverted signal obtained by inverting one input signal Answer to the fourth switching element is turned on is provided.
【0010】好ましくは、上記第1、第2の入力信号は
それぞれのインバータにより反転および遅延されて第
2、第1の反転信号とされる。[0010] Preferably, the first and second input signals are inverted and delayed by respective inverters to be second and first inverted signals.
【0011】[0011]
【実施例】次に本発明の第一実施例のチャージポンプ回
路について説明する。Next, a charge pump circuit according to a first embodiment of the present invention will be described.
【0012】まず、図1を参照しながら本例の構成につ
いて説明する。同図において、端子UP、DOWNはそ
れぞれ第1、第2の入力信号を入力するための端子であ
る。ここでは特に図示しないが、PLL内の位相比較回
路によって基準パルス信号とVCOの出力に基づく周波
パルス信号とが比較され、位相遅れに対応する誤差信号
が出力され、基準パルス信号に対する位相進みに対応す
る誤差信号が出力されている。これらはそれぞれの位相
誤差分のパルス幅に、所定の同じパルス幅を付加成分と
して付加されており、前者はさらに反転され、それぞれ
第1の入力信号、第2の入力信号となる。First, the configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, terminals UP and DOWN are terminals for inputting first and second input signals, respectively. Although not shown here, the reference pulse signal and a frequency pulse signal based on the output of the VCO are compared by a phase comparison circuit in the PLL, and an error signal corresponding to a phase delay is output, and a phase lead corresponding to the reference pulse signal is output. Is output. These are obtained by adding a predetermined same pulse width as an additional component to the pulse width of each phase error, and the former is further inverted to become a first input signal and a second input signal, respectively.
【0013】PチャネルMOSトランジスタ1、2(以
降単に「トランジスタ1、2」と表す。)のソースは電
源端子VDDに接続されている。トランジスタ1はその
ドレインとゲートとを接続してセルフバイアスしてあ
る。また、トランジスタ1、2の互いのゲートを接続し
て第1のカレントミラー回路CM1を構成する。The sources of P-channel MOS transistors 1 and 2 (hereinafter simply referred to as "transistors 1 and 2") are connected to a power supply terminal VDD. Transistor 1 is self-biased by connecting its drain and gate. The first current mirror circuit CM1 is formed by connecting the gates of the transistors 1 and 2 to each other.
【0014】NチャネルMOSトランジスタ3、4(以
降単に「トランジスタ3、4」と表す。)のソースは電
源端子VSSに接続されている。トランジスタ3はその
ドレインとゲートとを接続してセルフバイアスしてあ
る。また、トランジスタ3、4の互いのゲートを接続し
て第2のカレントミラー回路CM2を構成する。The sources of N-channel MOS transistors 3 and 4 (hereinafter simply referred to as "transistors 3 and 4") are connected to power supply terminal VSS. Transistor 3 is self-biased by connecting its drain and gate. Further, the gates of the transistors 3 and 4 are connected to form a second current mirror circuit CM2.
【0015】容量素子C0は、トランジスタ2、4のド
レイン同士の接続点に設けられた出力端子OUTに一方
の端子を抵抗rを介して接続され、他方の端子を電源端
子VSSに接続してある。The capacitor C0 has one terminal connected to an output terminal OUT provided at a connection point between the drains of the transistors 2 and 4 via a resistor r, and the other terminal connected to a power supply terminal VSS. .
【0016】C1、C2はそれぞれ第1、第2の定電流
源である。SW1、SW2はそれぞれ第1、第2のスイ
ッチング素子としてのPチャネルMOSトランジスタ、
NチャネルMOSトランジスタであり、以降単にトラン
ジスタSW1、SW2と表す。トランジスタSW1はト
ランジスタ1と第1の定電流源C1との間に設けられ、
端子UPから入力される第1の入力信号をゲートに受け
てオン、オフされる。トランジスタSW2はトランジス
タ3と第2の定電流源C2との間に設けられ、端子DO
WNから入力される第2の入力信号をゲートに受けてオ
ン、オフされる。C1 and C2 are first and second constant current sources, respectively. SW1 and SW2 are P-channel MOS transistors as first and second switching elements, respectively.
This is an N-channel MOS transistor, and is hereinafter simply referred to as transistors SW1 and SW2. The transistor SW1 is provided between the transistor 1 and the first constant current source C1,
The gate is turned on and off by receiving a first input signal input from the terminal UP. The transistor SW2 is provided between the transistor 3 and the second constant current source C2, and has a terminal DO
The second input signal input from WN is received by the gate and turned on and off.
【0017】SW3、SW4はそれぞれ第3、第4のス
イッチング素子としてのPチャネルMOSトランジス
タ、NチャネルMOSトランジスタであり、以降単にト
ランジスタSW3、SW4と表す。トランジスタSW3
はトランジスタSW1のドレインと第1の定電流源C1
との接続点と電源端子VDDとの間に設けられ、第2の
入力信号を反転したインバータi1からの第1の反転信
号をゲートに受けてオン、オフされる。トランジスタS
W4はトランジスタSW2のドレインと第2の定電流源
C2との接続点と電源端子VSSとの間に設けられ、第
1の入力信号を反転したインバータi2からの第2の反
転信号をゲートに受けてオン、オフされる。SW3 and SW4 are a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor as third and fourth switching elements, respectively, and are hereinafter simply referred to as transistors SW3 and SW4. Transistor SW3
Is the drain of the transistor SW1 and the first constant current source C1.
Is provided between the power supply terminal VDD and the power supply terminal VDD, and is turned on and off by receiving the first inverted signal from the inverter i1 that has inverted the second input signal at the gate. Transistor S
W4 is provided between the power supply terminal VSS and a connection point between the drain of the transistor SW2 and the second constant current source C2, and receives at its gate a second inverted signal from the inverter i2 which has inverted the first input signal. On and off.
【0018】次に本例の動作について図2のタイミング
チャートを参照しながら説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.
【0019】同図のUPN、DOWNに端子UPN、D
OWNに入力される第1、第2の入力信号の状態を示し
てある。まず、第1、第2の入力信号がいずれも発生し
ない場合、トランジスタSW1〜SW4は何れもオフと
なっている。The terminals UPN and D are connected to UPN and DOWN in FIG.
The state of the first and second input signals input to OWN is shown. First, when neither the first nor the second input signal is generated, all of the transistors SW1 to SW4 are off.
【0020】次に、基準パルス信号に対してパルス信号
に遅れが生じると位相の遅れに対応する誤差信号が遅れ
に対応した分だけ先に発生する。これにより、タイミン
グt0において、第1の入力信号が先に発生し、すなわ
ち、端子UPNの信号が立ち下がり、トランジスタSW
1がオンとなり、トランジスタ1のドレインの電位を速
やかに下げる。これにより、第1の定電流源C1で設定
した電流値をカレントミラー回路CM1に速やかに流
す。便宜上、図1及び2では、カレントミラー回路CM
1に流れる電流をIUPとして示してある。この電流は
充電電流として容量素子C0を充電し、出力端子OUT
にVCOの制御電圧を発生させる。Next, when a delay occurs in the pulse signal with respect to the reference pulse signal, an error signal corresponding to the phase delay is generated earlier by an amount corresponding to the delay. Thus, at timing t0, the first input signal is generated first, that is, the signal at the terminal UPN falls, and the transistor SW
1 is turned on, and the potential of the drain of the transistor 1 is rapidly reduced. As a result, the current value set by the first constant current source C1 is allowed to flow quickly to the current mirror circuit CM1. For convenience, FIGS. 1 and 2 show the current mirror circuit CM.
The current flowing in 1 is shown as IUP. This current charges the capacitive element C0 as a charging current, and the output terminal OUT
To generate the control voltage of the VCO.
【0021】本例では、チャージポンプ回路の出力部
は、カレントミラー回路CM1、CM2によって構成さ
れており、スイッチ素子を含んでいないので、上述した
ような電荷再分配現象による誤差電荷は発生しない。In this embodiment, the output section of the charge pump circuit is constituted by the current mirror circuits CM1 and CM2 and does not include a switch element, so that the error charge due to the charge redistribution phenomenon does not occur.
【0022】タイミングt1において、第1の入力信号
に遅れて第2の入力信号が発生すると、すなわち、端子
DOWNの信号が立ち上がると、この信号はインバータ
i1により反転されて第1の反転信号となり、トランジ
スタSW3をオンとする。これにより、トランジスタS
W3のドレイン電位は電源端子VDDの電位まで引き上
げられる。これによってトランジスタSW1のドレイン
電位は強制的にそのソース電位まで引き上げられ、カレ
ントミラー回路CM1に流れていた電流は止まる。この
状態は、タイミングt2に端子UPN、DPWNの信号
がそれぞれ立ち上がり、立ち下がり、トランジスタSW
1〜SW4がオフとなるまで維持される。この状態が維
持される時間t1〜t2は、第1、第2の入力信号に共
通に付加された付加成分が送られてくる時間に相当し、
この間チャージポンプ回路からの充電電流が止まる。こ
のことは、付加成分が入力部、すなわち、トランジスタ
SW1、SW3で正しくキャンセルされていることを意
味している。なお、ここでキャンセルされる付加成分を
設けることの意義は、トランジスタSW1〜SW4を確
実にオン、オフさせることにあり、これによって誤差信
号の正味のパルス幅が小さいことによって生じる不感帯
を抑えることにある。このような付加成分は、本例では
ほとんどキャンセルされるため、従来のものにおいて生
じた雑音は生じず、十分な付加成分を設けることがで
き、効果的に不感帯を抑えることができる。At the timing t1, when the second input signal is generated after the first input signal, that is, when the signal at the terminal DOWN rises, this signal is inverted by the inverter i1 to become the first inverted signal. The transistor SW3 is turned on. Thereby, the transistor S
The drain potential of W3 is raised to the potential of the power supply terminal VDD. As a result, the drain potential of the transistor SW1 is forcibly raised to its source potential, and the current flowing through the current mirror circuit CM1 stops. In this state, the signals at the terminals UPN and DPWN rise and fall at timing t2, respectively, and the transistor SW
1 is maintained until SW4 is turned off. The time t1 to t2 during which this state is maintained corresponds to the time during which the additional component commonly added to the first and second input signals is sent,
During this time, the charging current from the charge pump circuit stops. This means that the additional component is correctly canceled at the input portion, that is, the transistors SW1 and SW3. The significance of providing the additional component to be canceled here is to surely turn on and off the transistors SW1 to SW4, thereby suppressing the dead zone caused by the small pulse width of the error signal. is there. Such additional components are almost completely canceled in the present embodiment, so that noise generated in the conventional device does not occur, sufficient additional components can be provided, and the dead zone can be effectively suppressed.
【0023】さて、基準パルス信号に対してパルス信号
に進みが生じた場合にも、次の動作により、遅れが生じ
た場合と同様の効果がえられる。Now, even when the pulse signal is advanced with respect to the reference pulse signal, the same effect as when a delay occurs is obtained by the following operation.
【0024】位相の進みに対応する誤差信号が進みに対
応した分だけ先に発生すると、これにより、タイミング
t3において、第2の入力信号が先に発生し、すなわ
ち、端子DOWNの信号が立ち上がり、トランジスタS
W2がオンとなり、トランジスタ3のドレインの電位を
速やかに上げる。これにより、第2の定電流源C2で設
定した電流値をカレントミラー回路CM2に速やかに流
す。便宜上、図1及び2では、カレントミラー回路CM
2に流れる電流をIDOWNとして示してある。この電
流は放電電流として容量素子C0の充電電荷を放電し、
出力端子OUTの制御電圧を低降させる。この放電動作
の際にも電荷再分配現象は起こらない。If the error signal corresponding to the advance of the phase occurs earlier by an amount corresponding to the advance, the second input signal occurs earlier at the timing t3, that is, the signal at the terminal DOWN rises, Transistor S
W2 is turned on, and the potential of the drain of the transistor 3 is quickly increased. This allows the current value set by the second constant current source C2 to flow quickly to the current mirror circuit CM2. For convenience, FIGS. 1 and 2 show the current mirror circuit CM.
2 is shown as IDDOWN. This current discharges the charge of the capacitive element C0 as a discharge current,
The control voltage of the output terminal OUT is lowered. No charge redistribution phenomenon occurs during this discharging operation.
【0025】タイミングt4において、第2の入力信号
に遅れて第1の入力信号が発生すると、すなわち、端子
UPの信号が立ち下がると、この信号はインバータi2
により反転されて第2の反転信号となり、トランジスタ
SW4をオンとする。これにより、トランジスタSW4
のドレイン電位は電源端子VSSの電位まで引き下げら
れる。これによってトランジスタSW2のドレイン電位
は強制的にそのソース電位まで引き下げられ、カレント
ミラー回路CM2に流れていた電流は止まる。この状態
も、タイミングt5に端子UPN、DPWNの信号がそ
れぞれ立ち上がり、立ち下がり、トランジスタSW1〜
SW4がオフとなるまで維持される。ここでは、付加成
分は、トランジスタSW2、SW4で正しくキャンセル
されることとなる。At timing t4, when the first input signal is generated after the second input signal, that is, when the signal at the terminal UP falls, this signal is output to the inverter i2.
, And becomes the second inverted signal, turning on the transistor SW4. Thereby, the transistor SW4
Is lowered to the potential of the power supply terminal VSS. As a result, the drain potential of the transistor SW2 is forcibly reduced to its source potential, and the current flowing through the current mirror circuit CM2 stops. Also in this state, the signals at the terminals UPN and DPWN rise and fall respectively at the timing t5, and the transistors SW1 to SW1 are turned off.
It is maintained until SW4 is turned off. Here, the additional component is correctly canceled by the transistors SW2 and SW4.
【0026】なお、上述の説明では、第1、第2の入力
信号を反転させるインバータi2、i1の遅延分につい
て触れていないが、実際には遅延分だけ付加成分はキャ
ンセルされず、この分だけ余分に出力電流が流れる。こ
れは、正味の誤差成分が“0”と見なせる程度に小さい
際に、カレントミラー回路CM1、CM2に流れる電流
によって相殺される。このことを、誤差が小さい際にチ
ャージポンプ回路が無反応状態に陥らないための安全策
として積極的に利用することができる。このとき、カレ
ントミラー回路CM1、CM2に流れる電流がアンバラ
ンスであったとしても、持続時間は短くその影響はわず
かである。In the above description, the delay of the inverters i2 and i1 for inverting the first and second input signals is not described. However, the additional component is not actually canceled by the delay but only by this. Extra output current flows. This is offset by the current flowing through the current mirror circuits CM1 and CM2 when the net error component is small enough to be regarded as “0”. This can be positively used as a safety measure to prevent the charge pump circuit from falling into a non-reactive state when the error is small. At this time, even if the currents flowing through the current mirror circuits CM1 and CM2 are unbalanced, the duration is short and the influence is small.
【0027】また、遅延により、第1、第2の入力信号
が初期状態に戻る際、トランジスタSW1、SW2に比
べ、トランジスタSW3、SW4が遅延分だけ長くオン
し続けるため、カレントミラー回路CM1、CM2は電
流を止められたまま、トランジスタSW1、SW2がオ
フとなり、すなわち、スイッチを切られることとなり、
出力側にスイッチングノイズを出さないという効果もあ
る。When the first and second input signals return to the initial state due to the delay, the transistors SW3 and SW4 continue to be turned on longer than the transistors SW1 and SW2 by the delay, so that the current mirror circuits CM1 and CM2 With the current stopped, the transistors SW1 and SW2 are turned off, that is, the transistors are turned off,
There is also an effect that no switching noise is output on the output side.
【0028】また、カレントミラー回路CM1、CM2
の電流アンバランスの影響を極力排除するために上記遅
延をキャンセルすることも可能であり、その場合、図3
に示すように、トランジスタSW1、SW2の直前に、
インバータi1、i2の遅延と同じ値の遅延を有するト
ランスファーゲートT1、T2を設ければ良い。The current mirror circuits CM1 and CM2
It is also possible to cancel the delay in order to minimize the influence of the current imbalance of FIG.
As shown in the figure, immediately before the transistors SW1 and SW2,
Transfer gates T1 and T2 having the same delay as the inverters i1 and i2 may be provided.
【0029】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、位相の遅れ、進みに対
応するとともに付加成分を有する入力信号にてオンとな
る第1、第2のスイッチング素子により、それぞれ第
1、第2のカレントミラーのゲートとドレインを接続し
てセルフバイアスしたトランジスタに電流を供給し、そ
れぞれ位相の進み、遅れに対応したパルス幅の入力信号
を反転した第1、第2の反転信号によりオンとなる第
3、第4のスイッチング素子により、第1、第2のスイ
ッチング素子に流れる電流を制御することによって第
1、第2のカレントミラーのセルフバイアスされたトラ
ンジスタに流れる電流を止める。このため、セルフバイ
アスされたトランジスタには、各スイッチング素子がオ
ンとなる動作によって電流の流れが制御されるので、入
力信号に対するスイッチング動作の遅延が抑えられる。
これによって入力信号に対する感度が向上し、不感帯を
抑えることが可能となる。According to the present invention, the first and second switching elements which are turned on by an input signal having an additional component corresponding to the phase lag and lead, respectively, have a first and a second current mirror, respectively. The current is supplied to a self-biased transistor by connecting the gate and the drain of the first and second transistors. The current flowing through the self-biased transistors of the first and second current mirrors is stopped by controlling the current flowing through the first and second switching elements by the fourth switching element. Therefore, in the self-biased transistor, a current flow is controlled by an operation of turning on each switching element, so that a delay in a switching operation with respect to an input signal is suppressed.
Thereby, the sensitivity to the input signal is improved, and the dead zone can be suppressed.
【0030】また、入力信号の付加成分は各スイッチン
グ素子の動作によって入力側で正しくキャンセルさせ、
上述のような付加成分が出力側に影響を及ばし、雑音が
生じさせるということを回避することができる。言い換
えれば十分な付加成分を設けることが可能となり、入力
信号に対する感度が向上し、不感帯を抑えることが可能
となる。The additional component of the input signal is correctly canceled on the input side by the operation of each switching element.
It is possible to prevent the additional component as described above from affecting the output side and causing noise. In other words, a sufficient additional component can be provided, the sensitivity to the input signal is improved, and the dead zone can be suppressed.
【図1】本発明の一実施例のチャージポンプ回路の構成
を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a charge pump circuit according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1の動作説明のためのタイミングチャート。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 1;
【図3】本発明の他の実施例の構成を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention.
【図4】従来のチャージポンプ回路の構成を示す説明
図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional charge pump circuit.
【図5】従来のチャージポンプ回路の構成を示す説明
図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional charge pump circuit.
【図6】従来のチャージポンプ回路の動作説明のための
説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an operation of a conventional charge pump circuit.
【図7】従来のチャージポンプ回路の動作説明のための
説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an operation of a conventional charge pump circuit.
1、2 PチャネルMOSトランジスタ(第1、第
2のトランジスタ) 3、4 NチャネルMOSトランジスタ(第3、第
4のトランジスタ) CM1 第1のカレントミラー回路 CM2 第2のカレントミラー回路 OUT 出力端子 C0 容量素子 SW1 PチャネルMOSトランジスタ(第1のス
イッチング素子) SW2 NチャネルMOSトランジスタ(第2のス
イッチング素子) SW3 PチャネルMOSトランジスタ(第3のス
イッチング素子) SW4 NチャネルMOSトランジスタ(第4のス
イッチング素子) in1 インバータ in2 インバータ1, 2 P-channel MOS transistors (first and second transistors) 3, 4 N-channel MOS transistors (third and fourth transistors) CM1 first current mirror circuit CM2 second current mirror circuit OUT output terminal C0 Capacitance element SW1 P-channel MOS transistor (first switching element) SW2 N-channel MOS transistor (second switching element) SW3 P-channel MOS transistor (third switching element) SW4 N-channel MOS transistor (fourth switching element) in1 inverter in2 inverter
Claims (2)
ルス信号の位相の遅れ、進みに対応したパルス幅の第
1、第2の入力信号に応答して上記位相の遅れまたは進
みに応じた電荷を容量素子にチャージするチャージポン
プ回路において、 ゲートとドレインを接続してセルフバイアスした第1導
電型の第1のトランジスタと、ソースを第1の電位の第
1の電源端子に接続した上記第1導電型の第2のトラン
ジスタとの互いのゲート同士を接続してなる第1のカレ
ントミラー回路と、 ゲートとドレインを接続してセルフバイアスした第2導
電型の第3のトランジスタと、ソースを第2の電位の第
2の電源端子に接続した上記第2導電型の第4のトラン
ジスタとの互いのゲート同士を接続してなる第2のカレ
ントミラー回路と、 第2、第4のトランジスタの互いのドレイン同士を接続
し、この接続点に設けられた上記容量素子に電荷をチャ
ージするための出力端子と、 上記第1のトランジスタのドレインと第1の定電流源と
の間に接続され、上記第1の入力信号に応答してオンす
る第1のスイッチング素子と、 上記第3のトランジスタのドレインと第2の定電流源と
の間に接続され、上記第2の入力信号に応答してオンす
る第2のスイッチング素子と、 上記第1のスイッチング素子と上記第1の定電流源との
接続点と上記第1の電源端子との間に接続され、上記第
2の入力信号を反転した第1の反転信号に応答してオン
する第3のスイッチング素子と、 上記第2のスイッチング素子と上記第2の定電流源との
接続点と上記第2の電源端子との間に接続され、上記第
1の入力信号を反転した第2の反転信号に応答してオン
する第4のスイッチング素子とを具備することを特徴と
するチャージポンプ回路。1. A capacitor corresponding to a delay or advance of a phase in response to first and second input signals having a pulse width corresponding to a delay or advance of a phase of a specific pulse signal with respect to a reference pulse signal, respectively. A self-biased first transistor having a gate and a drain connected to each other, and a source connected to a first power supply terminal having a first potential. A first current mirror circuit formed by connecting the respective gates of the second transistor to each other; a self-biased third transistor having a gate and a drain connected to each other; and a source connected to a second potential A second current mirror circuit formed by connecting the respective gates of the second transistor of the second conductivity type connected to the second power supply terminal of the second current mirror; An output terminal for connecting the drains of the transistors to each other and charging the capacitive element provided at the connection point; and a connection between the drain of the first transistor and a first constant current source. A first switching element that is turned on in response to the first input signal, is connected between a drain of the third transistor and a second constant current source, and responds to the second input signal. A second switching element, which is turned on and turned on, a connection point between the first switching element and the first constant current source, and the first power supply terminal, and the second input signal A third switching element that is turned on in response to the inverted first inverted signal; a connection between the connection point between the second switching element and the second constant current source and the second power supply terminal And inverts the first input signal. And a fourth switching element that is turned on in response to the second inverted signal.
インバータにより反転および遅延されて第2、第1の反
転信号となることを特徴とする請求項1記載のチャージ
ポンプ回路。2. The charge pump circuit according to claim 1, wherein said first and second input signals are inverted and delayed by respective inverters to become second and first inverted signals.
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