JP3511753B2 - Ring oscillator and oscillation method - Google Patents
Ring oscillator and oscillation methodInfo
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- H03K3/011—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. voltage, temperature
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は反転増幅回路、容量
素子及び抵抗素子を用いたリングオシレータ並びに発振
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverting amplifier circuit, a ring oscillator using a capacitance element and a resistance element, and an oscillation method.
【0002】[0002]
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】図11
に、従来のリングオシレータの例を示し、図12に、図
11のノード600及び601の電位波形図を示す。容
量609(容量素子)は、ノード603−抵抗610
(抵抗素子)−容量609の経路で充放電される。そし
てノード600の電位V600が、インバータ604
(反転増幅回路)のしきい値電圧Vtに達すると、イン
バータ604の出力端の電位が反転する。以上の動作の
繰り返しにより図12に示す発振波形が得られる。BACKGROUND ART AND PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION FIG.
11 shows an example of a conventional ring oscillator, and FIG. 12 shows potential waveform diagrams of the nodes 600 and 601 of FIG. The capacitor 609 (capacitance element) is connected to the node 603-resistor 610.
(Resistive element) -charged and discharged through the path of the capacitor 609. Then, the potential V600 of the node 600 changes to the inverter 604.
When the threshold voltage Vt of the (inverting amplifier circuit) is reached, the potential at the output end of the inverter 604 is inverted. By repeating the above operation, the oscillation waveform shown in FIG. 12 is obtained.
【0003】ここで、P側電源電位をVDD、N側電源
電位をVSS(接地電位)、1段目のインバータ604
のしきい値電圧(回路しきい値)をVt、容量609の
容量値をC、抵抗610の抵抗値をRとする。すると容
量609の放電時におけるt時間後のノード600の電
位は、
V600=(Vt+VDD)×eA ・・・(1)
[但しA=−t/CR]
となり、充電時のノード600の電位は、
V600=VDD−(2VDD−Vt)×eA ・・・(2)
となる。Here, the P-side power supply potential is VDD, the N-side power supply potential is VSS (ground potential), and the first-stage inverter 604.
Vt, the capacitance value of the capacitor 609 is C, and the resistance value of the resistor 610 is R. Then, the potential of the node 600 after t time when the capacitor 609 is discharged is V600 = (Vt + VDD) × e A (1) [where A = −t / CR], and the potential of the node 600 during charging is , V600 = VDD− (2VDD−Vt) × e A (2)
【0004】従って、インバータ604の出力が反転し
てから、容量609が放電されV600がVtに下降す
るまでの時間をt3とすると、
t3=CR×ln{(VDD+Vt)/Vt}
となる。一方、インバータ604の出力が反転してか
ら、容量609が充電されV600がVtに上昇するま
での時間をt4とすると、
t4=CR×ln{(2VDD−Vt)/(VDD−V
t)}
となる。リングオシレータの発振周波数foscはt3
とt4の和の逆数となるため、
fosc=1/(t3+t4)
=1/(−CR×lnB) ・・・(3)
[B=Vt×(VDD−Vt)/{(VDD+Vt)×
(2VDD−Vt)}]
となる。Therefore, when the time from when the output of the inverter 604 is inverted to when the capacitor 609 is discharged and V600 drops to Vt is t3, t3 = CR × ln {(VDD + Vt) / Vt}. On the other hand, when the time from when the output of the inverter 604 is inverted to when the capacitor 609 is charged and V600 rises to Vt is t4, t4 = CR × ln {(2VDD−Vt) / (VDD−V
t)}. The oscillation frequency fosc of the ring oscillator is t3
And is the reciprocal of the sum of t4, fosc = 1 / (t3 + t4) = 1 / (− CR × lnB) (3) [B = Vt × (VDD−Vt) / {(VDD + Vt) ×
(2VDD-Vt)}].
【0005】ここでインバータのしきい値電圧Vtは、
Pch−Tr(P型電界効果トランジスタ)のしきい値
電圧及び電流増幅率を各々Vtp、βpとし、Nch−
Tr(N型電界効果トランジスタ)のしきい値電圧及び
電流増幅率を各々Vtn、βnとすると、一般的に次式
で表される。Here, the threshold voltage Vt of the inverter is
The threshold voltage and the current amplification factor of Pch-Tr (P-type field effect transistor) are Vtp and βp, respectively, and Nch-
When the threshold voltage and the current amplification factor of Tr (N-type field effect transistor) are Vtn and βn, respectively, they are generally expressed by the following equation.
【0006】
Vt={Vtn+D×(VDD−|Vtp|)}/(1+D) ・・・(4)
[D=(βp/βn)0.5]
但し上式(4)が成立するのは、インバータを構成する
Pch−Tr及びNch−Trのしきい値Vtp、Vt
nと、電源電位VDDとの間に下式が成立する場合であ
る。Vt = {Vtn + D × (VDD− | Vtp |)} / (1 + D) (4) [D = (βp / βn) 0.5 ] However, the above expression (4) is satisfied in the inverter. Threshold values Vtp and Vt of the Pch-Tr and Nch-Tr that compose
This is a case where the following formula is established between n and the power supply potential VDD.
【0007】
VDD≧|Vtp|+Vtn ・・・(5)
上式(4)より、βp=βn、|Vtp|=Vtnとす
れば、Vt=VDD/2となる。このVt=VDD/2
を上式(3)に代入すると、発振周波数は、
fosc=1/(2.2×CR) ・・・(6)
となる。即ち発振周波数の値は、容量609と抵抗61
0の時定数で決まる。VDD ≧ | Vtp | + Vtn (5) From the above equation (4), if βp = βn and | Vtp | = Vtn, then Vt = VDD / 2. This Vt = VDD / 2
Is substituted into the above equation (3), the oscillation frequency becomes fosc = 1 / (2.2 × CR) (6). That is, the value of the oscillation frequency is the capacitance 609 and the resistance 61.
It is determined by the time constant of 0.
【0008】次に、リングオシレータの発振周波数に対
する、Vtp、Vtnのばらつきの影響について説明す
る。Vtp、Vtnは、半導体製造工程での製造ばらつ
き等に起因してばらつく。電源電位VDD=1.5Vと
し、βp=βnの関係が保たれているとし、Vtp=−
(0.5±0.2)V、Vtn=0.5±0.2Vの範
囲でしきい値電圧がばらついたとする。Next, the influence of variations in Vtp and Vtn on the oscillation frequency of the ring oscillator will be described. Vtp and Vtn vary due to manufacturing variations in the semiconductor manufacturing process. When the power supply potential VDD = 1.5 V and the relationship of βp = βn is maintained, Vtp = −
It is assumed that the threshold voltage varies in the range of (0.5 ± 0.2) V and Vtn = 0.5 ± 0.2V.
【0009】まず上式(4)によりVtを計算し、得ら
れたVtを上式(3)に代入する。|Vtp|=Vtn
のときは|Vtp|、Vtnが0.5±0.2Vの範囲
で変動しても、Vt=VDD/2であるため、上式
(6)に示すように周波数は変動しない。一方、Vtp
=−0.7V、Vtn=0.3Vの場合はVt=0.5
5Vとなり、Vtp=−0.3V、Vtn=0.7Vの
場合はVt=0.95Vとなる。従って、これらの場合
には、|Vtp|=VtnでVt=VDD/2=0.7
5Vの場合に比べてVtが変動し、上式(3)で計算さ
れるように約3%の周波数のばらつきが生じる。この周
波数に対するVtp、Vtnのばらつきの影響は、電源
電位が減少するほど大きくなる傾向がある。例えば電源
電位VDD=1.0Vとすると、次のようになる。即ち
Vt=0.3(Vtp=−0.7V、Vtn=0.3)
あるいはVt=0.7V(Vtp=−0.3V、Vtn
=0.7)の場合は、Vt=VDD/2=0.5V(|
Vtp|=Vtn=0.5V)の場合に比べて、上式
(3)で計算されるように約7%の周波数のばらつきが
生じる。このようにしきい値電圧Vtp、Vtnのばら
つきに起因する周波数のばらつきは、数%程度である。First, Vt is calculated by the above equation (4), and the obtained Vt is substituted into the above equation (3). | Vtp | = Vtn
In this case, even if | Vtp | and Vtn fluctuate within the range of 0.5 ± 0.2V, Vt = VDD / 2, and therefore the frequency does not fluctuate as shown in the above equation (6). On the other hand, Vtp
= -0.7V and Vtn = 0.3V, Vt = 0.5
5V, and Vt = 0.95V when Vtp = -0.3V and Vtn = 0.7V. Therefore, in these cases, | Vtp | = Vtn and Vt = VDD / 2 = 0.7
Vt fluctuates compared to the case of 5 V, and a frequency variation of about 3% occurs as calculated by the above equation (3). The influence of variations in Vtp and Vtn on this frequency tends to increase as the power supply potential decreases. For example, when the power supply potential VDD = 1.0V, the following is obtained. That is, Vt = 0.3 (Vtp = -0.7V, Vtn = 0.3)
Alternatively, Vt = 0.7V (Vtp = -0.3V, Vtn
= 0.7), Vt = VDD / 2 = 0.5V (|
Compared with the case of Vtp | = Vtn = 0.5V, there is a frequency variation of about 7% as calculated by the above equation (3). As described above, the variation in the frequency due to the variation in the threshold voltages Vtp and Vtn is about several percent.
【0010】さて、次に、図11の従来のリングオシレ
ータにおいて、電源電位が更に下がった場合、あるいは
Vtp、Vtnが相対的に上昇した場合について考え
る。ここで、Pch−Tr、Nch−Trのオン及びオ
フ状態の条件式は下式(7)〜(10)のようになる。
即ち、
Vin≦VDD−|Vtp| ・・・(7)
の時に、Pch−Trはオン状態となり、
Vin>VDD−|Vtp| ・・・(8)
の時に、Pch−Trはオフ状態となる。また、
Vin≧Vtn ・・・(9)
の時に、Nch−Trはオン状態となり、
Vin<Vtn ・・・(10)
の時に、Nch−Trはオフ状態となる。Now, let us consider the case where the power supply potential further decreases or the Vtp and Vtn relatively rise in the conventional ring oscillator shown in FIG. Here, the conditional expressions for the ON and OFF states of the Pch-Tr and Nch-Tr are as shown in the following expressions (7) to (10).
That is, when Vin ≦ VDD− | Vtp | (7), the Pch-Tr is turned on, and when Vin> VDD− | Vtp | (8), the Pch-Tr is turned off. . Further, when Vin ≧ Vtn (9), the Nch-Tr is turned on, and when Vin <Vtn (10), the Nch-Tr is turned off.
【0011】従って、
VDD<|Vtp|+Vtn ・・・(11)
が成立する場合には、インバータの入力電位Vinが電
源電位の中間電位付近にある時に、Pch−Tr及びN
ch−Trが共にオフ状態になることがわかる。即ち、
電源電位が下がり、上式(5)が不成立となり上式(1
1)が成立するようになると、Pch−Tr及びNch
−Trが共にオフ状態になる場合が生じる。Therefore, when VDD <| Vtp | + Vtn (11) holds, when the input potential Vin of the inverter is near the intermediate potential of the power source potential, Pch-Tr and N
It can be seen that both ch-Tr are turned off. That is,
The power supply potential drops, and the above equation (5) does not hold.
When 1) comes to hold, Pch-Tr and Nch
There may occur a case where both Tr are turned off.
【0012】例えば、今、VDD=1.0V、Vtp=
−0.7V、Vtn=0.7Vの場合には、インバータ
604の入力電位Vinの範囲が0.3V<Vin<
0.7Vの場合に、Pch−Tr及びNch−Trが共
にオフ状態になる。即ち、インバータ604の入力(ノ
ード600)の電位がVDD/2近辺になっても、イン
バータの出力(ノード601)の電位が反転しない。こ
のため、リングオシレータの発振周波数は、上式(6)
に示す値と異なったものになる。For example, now, VDD = 1.0V, Vtp =
When −0.7V and Vtn = 0.7V, the range of the input potential Vin of the inverter 604 is 0.3V <Vin <
When the voltage is 0.7 V, both Pch-Tr and Nch-Tr are turned off. That is, even if the potential of the input (node 600) of the inverter 604 is near VDD / 2, the potential of the output (node 601) of the inverter is not inverted. Therefore, the oscillation frequency of the ring oscillator is
It will be different from the value shown in.
【0013】図13に、VDD=1.0V、Vtp=−
0.7V、Vtn=0.7Vの場合のノード600及び
601の電位波形図を示す。この電位波形図等を用い
て、上式(11)が成立する場合のリングオシレータの
発振周波数を求める。In FIG. 13, VDD = 1.0 V and Vtp =-
The potential waveform diagram of the nodes 600 and 601 in case of 0.7V and Vtn = 0.7V is shown. The oscillation frequency of the ring oscillator when the above equation (11) is satisfied is obtained using this potential waveform diagram and the like.
【0014】ノード600の電位が0Vのとき、ノード
603の電位は1Vである。従って、容量609はノー
ド603−抵抗610−容量609の経路で充電され
る。その結果、ノード600の電位は下式(12)に従
って上昇する。When the potential of the node 600 is 0V, the potential of the node 603 is 1V. Therefore, the capacitor 609 is charged in the path of the node 603-resistor 610-capacitor 609. As a result, the potential of the node 600 rises according to the following equation (12).
【0015】
V600=VDD×(1−eA) ・・・(12)
[但し、A=−t/CR]
ノード600の電位(Vin)がVDD−|Vtp|=
0.3Vに達すると(図13のA)、上式(7)、
(8)よりPch−Tr607はオン状態からオフ状態
になるが、Nch−Tr608は上式(10)より依然
オフ状態である。この間、インバータ604のドレイン
容量及びインバータ605のゲート容量に電荷が保持さ
れているため、インバータ604の出力電位は1Vに維
持される。従ってノード602、ノード603の電位
も、各々、0V、1Vに維持される。V600 = VDD × (1−e A ) ... (12) [where A = −t / CR] The potential (Vin) of the node 600 is VDD− | Vtp | =
When it reaches 0.3 V (A in FIG. 13), the above equation (7),
From (8), the Pch-Tr 607 changes from the on state to the off state, but the Nch-Tr 608 is still in the off state according to the above equation (10). During this period, since the electric charge is held in the drain capacitance of the inverter 604 and the gate capacitance of the inverter 605, the output potential of the inverter 604 is maintained at 1V. Therefore, the potentials of the node 602 and the node 603 are maintained at 0V and 1V, respectively.
【0016】さらにノード600の電位が増加し、ノー
ド600の電位がVtn=0.7Vに達すると(図13
のB)、Nch−Tr608は上式(9)よりオン状態
になるため、ノード601の電位は1Vから0Vに反転
する(図13のC)。それに従いノード602の電位は
0Vから1Vに、ノード603の電位は1Vから0Vに
反転する。When the potential of the node 600 further increases and the potential of the node 600 reaches Vtn = 0.7V (see FIG. 13).
B) and Nch-Tr 608 are turned on by the above equation (9), the potential of the node 601 is inverted from 1V to 0V (C in FIG. 13). Accordingly, the potential of the node 602 is inverted from 0V to 1V, and the potential of the node 603 is inverted from 1V to 0V.
【0017】このとき容量609の一端に接続されるノ
ード602の電位は0Vから1V上昇するため、容量6
09の他端に接続されるノード600電位は、容量結合
により1V上昇する。これによりノード600の電位は
Vtn+VDD=1.7Vになる(図13のD)。At this time, the potential of the node 602 connected to one end of the capacitor 609 rises from 0V to 1V.
The potential of the node 600 connected to the other end of 09 rises by 1V due to capacitive coupling. As a result, the potential of the node 600 becomes Vtn + VDD = 1.7V (D in FIG. 13).
【0018】このときノード603の電位は0Vである
ので、容量609の電荷は容量609−抵抗610−ノ
ード603の経路で放電し、ノード600の電位はVt
n+VDD=1.7Vから下式(13)に従って減少す
る。At this time, since the potential of the node 603 is 0 V, the charge of the capacitor 609 is discharged through the route of the capacitor 609-the resistor 610-node 603, and the potential of the node 600 is Vt.
It decreases from n + VDD = 1.7V according to the following equation (13).
【0019】
V600=(Vtn+VDD)×eA ・・・(13)
ノード600の電位が更に減少し、Vtn=0.7Vに
達すると(図13のE)、Nch−Tr608は上式
(9)、(10)よりオン状態からオフ状態になる。し
かしPch−Tr607は依然オフ状態である。この
間、インバータ604のドレイン容量及びインバータ6
05のゲート容量に電荷が保持されているため、ノード
601の電位は0Vに維持され、ノード602及びノー
ド603の電位も各々1V及び0Vに維持される。V600 = (Vtn + VDD) × e A (13) When the potential of the node 600 further decreases and reaches Vtn = 0.7V (E in FIG. 13), the Nch-Tr 608 is expressed by the above equation (9). , (10) changes from the on state to the off state. However, the Pch-Tr 607 is still in the off state. During this period, the drain capacitance of the inverter 604 and the inverter 6
Since electric charge is held in the gate capacitance of 05, the potential of the node 601 is maintained at 0V, and the potentials of the node 602 and the node 603 are also maintained at 1V and 0V, respectively.
【0020】ノード600の電位が更に減少し、VDD
−|Vtp|=0.3Vに達すると(図13のF)、P
ch−Tr607は上式(7)よりオン状態になるた
め、ノード601の電位は0Vから1Vに反転し(図1
3のG)、それに従いノード602の電位は1Vから0
Vに、ノード603の電位は0Vから1Vに反転する。The potential of the node 600 is further reduced and VDD
When − | Vtp | = 0.3V is reached (F in FIG. 13), P
Since the ch-Tr 607 is turned on by the above formula (7), the potential of the node 601 is inverted from 0V to 1V (see FIG.
3G), and accordingly, the potential of the node 602 changes from 1V to 0.
At V, the potential of the node 603 is inverted from 0V to 1V.
【0021】そしてノード602の電位が1Vから0V
に減少したため、コンデンサ609による容量結合によ
り、ノード600の電位は1V減少し、(VDD−|V
tp|)−VDD=−|Vtp|=−0.7Vになる
(図13のH)。Then, the potential of the node 602 changes from 1V to 0V.
Therefore, the potential of the node 600 decreases by 1V due to the capacitive coupling by the capacitor 609, and (VDD− | V
tp |) -VDD =-| Vtp | = -0.7V (H in FIG. 13).
【0022】このときノード603の電位は1Vである
ため、容量609は、ノード603−抵抗610−容量
609の経路で充電される。その結果ノード600の電
位は次式に従って上昇する。At this time, since the potential of the node 603 is 1 V, the capacitor 609 is charged through the path of the node 603-resistor 610-capacitor 609. As a result, the potential of node 600 rises according to the following equation.
【0023】
V600=VDD−(VDD+|Vtp|)×eA ・・・(14)
ノード600の電位が0.7Vに達するまで(図13の
I)、ノード601、602、603の電位は、各々1
V、0V、1Vに維持される。V600 = VDD− (VDD + | Vtp |) × e A (14) Until the potential of the node 600 reaches 0.7 V (I in FIG. 13), the potentials of the nodes 601, 602 and 603 are 1 each
It is maintained at V, 0V and 1V.
【0024】以後、上式(13)、(14)に従った動
作が繰り返される。Thereafter, the operation according to the above equations (13) and (14) is repeated.
【0025】インバータ604の出力が反転してから、
容量609の電荷が放電されノード600の電位がVD
D−|Vtp|=0.3Vに下降するまでの時間をt5
とすると、
t5=CR×ln{(VDD+Vtn)/(VDD−|
Vtp|)}
となる。またインバータ604の出力が反転してから、
容量609に電荷が充電されノード600の電位がVt
n=0.7Vに上昇するまでの時間をt6とすると、
t6=CR×ln{(VDD+|Vtp|)/(VDD
−Vtn)}
となる。図11のリングオシレータが出力する信号の周
波数fosc’は、t5とt6の和の逆数で表されるた
め、
fosc’=1/(t5+t6)
=1/(−CR×lnE) ・・・(15)
[E=F×G]
[F=(VDD−Vtn)/(VDD+|Vtp|)]
[G=(VDD−|Vtp|)/(VDD+Vtn)]
となる。After the output of the inverter 604 is inverted,
The electric charge of the capacitor 609 is discharged and the potential of the node 600 is VD.
D- | Vtp | = Time until falling to 0.3V is t5
Then, t5 = CR × ln {(VDD + Vtn) / (VDD− |
Vtp |)}. Also, after the output of the inverter 604 is inverted,
The capacitor 609 is charged and the potential of the node 600 is Vt.
Assuming that the time required to increase to n = 0.7V is t6, t6 = CR × ln {(VDD + | Vtp |) / (VDD
-Vtn)}. The frequency fosc ′ of the signal output from the ring oscillator in FIG. 11 is represented by the reciprocal of the sum of t5 and t6, so fosc ′ = 1 / (t5 + t6) = 1 / (− CR × lnE) (15) ) [E = F × G] [F = (VDD−Vtn) / (VDD + | Vtp |)] [G = (VDD− | Vtp |) / (VDD + Vtn)].
【0026】上式(15)にVDD=1.0V、Vtp
=−0.7V、Vtn=0.7Vを代入すると、周波数
fosc’は、
fosc’=1/(3.469×CR) ・・・(16)
となる。上式(16)の周波数と上式(6)の周波数と
の間には、37%の差異がある。このように、従来のリ
ングオシレータには、VDD<|Vtp|+Vtnの条
件下において、発振周波数が、しきい電圧Vtp、Vt
nの製造バラツキの影響を非常に大きく受け変動すると
いう問題があった。In the above equation (15), VDD = 1.0V, Vtp
= −0.7V, Vtn = 0.7V are substituted, the frequency fosc ′ is fosc ′ = 1 / (3.469 × CR) (16). There is a 37% difference between the frequency of equation (16) above and the frequency of equation (6) above. As described above, in the conventional ring oscillator, under the condition of VDD <| Vtp | + Vtn, the oscillation frequencies have the threshold voltages Vtp and Vt.
However, there is a problem in that it fluctuates due to the influence of the manufacturing variation of n.
【0027】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、電
源電位が低下した場合においてもトランジスタのしきい
値電圧の製造ばらつき等の影響を受けにくく、ばらつき
が少なく安定した発振周波数を得ることができるリング
オシレータ及び発振方法を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to prevent the influence of manufacturing variations in the threshold voltage of transistors even when the power supply potential is lowered. It is an object of the present invention to provide a ring oscillator and an oscillating method that are hard to receive and can obtain a stable oscillation frequency with little variation.
【0028】[0028]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、P型電界効果トランジスタ及びN型電界
効果トランジスタを含む反転増幅回路と、該反転増幅回
路の出力の反転信号を該反転増幅回路の入力に帰還する
ための容量素子と、該反転増幅回路の出力の正転信号を
該反転増幅回路の入力に帰還するための抵抗素子とを含
むリングオシレータであって、前記P型電界効果トラン
ジスタ及び前記N型電界効果トランジスタが共にオフ状
態の場合に、前記反転増幅回路の出力を、P側電源電位
又はN側電源電位のいずれか一方に設定する設定手段を
含むことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an inverting amplifier circuit including a P-type field effect transistor and an N-type field effect transistor, and an inverting signal output from the inverting amplifier circuit. A ring oscillator comprising: a capacitive element for returning to an input of an inverting amplifier circuit; and a resistance element for returning a non-inverted signal of an output of the inverting amplifier circuit to an input of the inverting amplifier circuit. When both the field-effect transistor and the N-type field-effect transistor are in the off state, a setting means for setting the output of the inverting amplifier circuit to either the P-side power supply potential or the N-side power supply potential is included. To do.
【0029】例えば電源電位が低下等した場合に、反転
増幅回路の入力電位によっては、P型及びN型電界効果
トランジスタが共にオフ状態となる場合が生じる。この
ような場合に、本発明の設定手段を設けないと次のよう
な事態が生じる。即ち、反転増幅回路の入力電位が立ち
下がる場合においては、P型電界効果トランジスタがオ
ン状態となるまで反転増幅回路の出力は反転せず、入力
電位が立ち上がる場合においては、N型電界効果トラン
ジスタがオン状態となるまで反転増幅回路の出力は反転
しない。従って、反転増幅回路の出力が反転するまでに
多くの時間を要することになり、この結果、発振周波数
が大きく変動する。For example, when the power supply potential decreases, both the P-type and N-type field effect transistors may be turned off depending on the input potential of the inverting amplifier circuit. In such a case, the following situation occurs unless the setting means of the present invention is provided. That is, when the input potential of the inverting amplifier circuit falls, the output of the inverting amplifier circuit is not inverted until the P-type field effect transistor is turned on, and when the input potential rises, the N-type field effect transistor is The output of the inverting amplifier circuit is not inverted until it is turned on. Therefore, it takes a lot of time until the output of the inverting amplifier circuit is inverted, and as a result, the oscillation frequency fluctuates greatly.
【0030】一方、本発明では、設定手段を設けること
により上記事態が生じるのを有効に防止できる。例えば
N側電源電位への設定手段を設ければ、反転増幅回路の
入力電位が立ち上がる場合に、P型電界効果トランジス
タがオフ状態となった時点で反転増幅回路の出力を反転
できる。またP側電源電位への設定手段を設ければ、反
転増幅回路の入力電位が立ち下がる場合において、N型
電界効果トランジスタがオフ状態となった時点で反転増
幅回路の出力を反転できる。従って、設定手段を設けな
い場合に比べて、反転増幅回路の出力が反転するまでの
時間を短くでき、この結果、発振周波数の変動を有効に
防止できる。即ち本発明によれば、低い電源電位でも安
定した発振周波数の信号を供給できることになる。On the other hand, in the present invention, the above situation can be effectively prevented by providing the setting means. For example, if the setting means for setting the N-side power supply potential is provided, the output of the inverting amplifier circuit can be inverted when the P-type field effect transistor is turned off when the input potential of the inverting amplifier circuit rises. Further, if the setting means for setting the P-side power supply potential is provided, the output of the inverting amplification circuit can be inverted when the N-type field effect transistor is turned off when the input potential of the inverting amplification circuit falls. Therefore, the time until the output of the inverting amplifier circuit is inverted can be shortened as compared with the case where the setting means is not provided, and as a result, the fluctuation of the oscillation frequency can be effectively prevented. That is, according to the present invention, it is possible to supply a signal having a stable oscillation frequency even with a low power supply potential.
【0031】この場合、前記設定手段は、前記反転増幅
回路の出力と前記P側電源電位又は前記N側電源電位と
の間に設けられ、所与のインピーダンスを持つ接続手段
であることが望ましく、またこの接続手段は抵抗素子で
あることが更に望ましい。このような構成とすれば、簡
易な構成で、従来例の問題点を解決できるからである。
例えば、接続手段を、拡散抵抗、ポリ抵抗等で形成すれ
ば、他の回路部品と同様の部品で接続手段を構成できる
ようになり、製造工程数の増加等を防止できる。In this case, the setting means is preferably a connecting means provided between the output of the inverting amplifier circuit and the P-side power supply potential or the N-side power supply potential and having a given impedance. Further, it is more desirable that this connecting means is a resistance element. With such a configuration, the problems of the conventional example can be solved with a simple configuration.
For example, if the connecting means is formed of a diffused resistor, a polyresistor or the like, the connecting means can be formed of the same components as other circuit components, and an increase in the number of manufacturing steps can be prevented.
【0032】また前記設定手段が、前記P型電界効果ト
ランジスタ及び前記N型電界効果トランジスタが共にオ
フ状態になる場合の前記反転増幅回路の入力の電位を判
別する判別手段と、該判別手段の出力に基づき、前記反
転増幅回路の出力と前記P側電源電位又は前記N側電源
電位との間の接続又は非接続を行うスイッチ手段とを含
むようにしてもよい。Further, the setting means determines the potential of the input of the inverting amplifier circuit when both the P-type field effect transistor and the N-type field effect transistor are turned off, and the output of the determination means. Based on the above, switch means for connecting or disconnecting the output of the inverting amplifier circuit and the P-side power supply potential or the N-side power supply potential may be included.
【0033】設定手段を抵抗素子等で構成した場合に
は、この抵抗素子の抵抗値と、反転増幅回路に含まれる
トランジスタの能力とのバランスを考慮する必要が生じ
る。これに対して上記判別手段を設ける構成とすれば、
このようなことを考慮することなく、反転増幅回路の出
力波形の鈍りに起因する周波数変動を有効に防止でき
る。When the setting means is composed of a resistance element or the like, it is necessary to consider the balance between the resistance value of this resistance element and the capability of the transistor included in the inverting amplifier circuit. On the other hand, if the above-mentioned discrimination means is provided,
It is possible to effectively prevent the frequency fluctuation due to the blunting of the output waveform of the inverting amplifier circuit without considering such a situation.
【0034】また本発明は、反転増幅回路と、該反転増
幅回路の出力の反転信号を該反転増幅回路の入力に帰還
するための容量素子と、該反転増幅回路の出力の正転信
号を該反転増幅回路の入力に帰還するための抵抗素子と
を含むリングオシレータであって、前記反転増幅回路
が、P側電源電位又はN側電源電位のいずれか一方と反
転増幅回路の出力との間に設けられたP型電界効果トラ
ンジスタ又はN型電界効果トランジスタと、前記一方と
は異なる他方の電源電位と反転増幅回路の出力との間に
設けられ、所与のインピーダンスを持つ接続手段とを含
むことを特徴とする。The present invention also relates to an inverting amplifier circuit, a capacitive element for feeding back the inverted signal of the output of the inverting amplifier circuit to the input of the inverting amplifier circuit, and a normal signal of the output of the inverting amplifier circuit. A ring oscillator including a resistance element for returning to an input of an inverting amplifier circuit, wherein the inverting amplifier circuit is provided between one of a P-side power source potential and an N-side power source potential and an output of the inverting amplifier circuit. A P-type field effect transistor or an N-type field effect transistor provided, and a connecting means provided between the other power supply potential different from the one and the output of the inverting amplifier circuit and having a given impedance. Is characterized by.
【0035】例えばN側電源電位と反転増幅回路の出力
との間に接続手段を設ける構成とすれば、反転増幅回路
の入力電位が立ち上がる場合に、P型電界効果トランジ
スタがオフ状態となった時点で反転増幅回路の出力を反
転できる。またP側電源電位と反転増幅回路の出力との
間に接続手段を設ける構成とすれば、反転増幅回路の入
力電位が立ち下がる場合に、N型電界効果トランジスタ
がオフ状態となった時点で反転増幅回路の出力を反転で
きる。これにより、発振周波数の変動を有効に防止で
き、低い電源電位でも安定した発振周波数の信号を供給
できることになる。For example, when the connecting means is provided between the N-side power supply potential and the output of the inverting amplifier circuit, when the input potential of the inverting amplifier circuit rises, the time when the P-type field effect transistor is turned off. The output of the inverting amplifier circuit can be inverted with. In addition, if the connection means is provided between the P-side power supply potential and the output of the inverting amplifier circuit, when the input potential of the inverting amplifier circuit falls, it is inverted when the N-type field effect transistor is turned off. The output of the amplifier circuit can be inverted. As a result, fluctuations in the oscillation frequency can be effectively prevented, and a signal with a stable oscillation frequency can be supplied even with a low power supply potential.
【0036】また本発明は、反転増幅回路と、該反転増
幅回路の出力の反転信号を該反転増幅回路の入力に帰還
するための容量素子と、該反転増幅回路の出力の正転信
号を該反転増幅回路の入力に帰還するための抵抗素子と
を含むリングオシレータであって、前記反転増幅回路の
入力が立ち下がる際の該反転増幅回路の出力が反転する
入力の電位と、該反転増幅回路の入力が立ち上がる際の
該反転増幅回路の出力が反転する入力の電位とを、前記
反転増幅回路に供給される電源電位が低下した場合に略
同一にする手段を含むことを特徴とする。Further, according to the present invention, an inverting amplifier circuit, a capacitive element for feeding back the inverted signal of the output of the inverting amplifier circuit to the input of the inverting amplifier circuit, and a normal signal of the output of the inverting amplifier circuit are provided. A ring oscillator including a resistance element for feeding back to an input of an inverting amplifier circuit, the input potential at which the output of the inverting amplifier circuit is inverted when the input of the inverting amplifier circuit falls, and the inverting amplifier circuit. And a potential of the input at which the output of the inverting amplifier circuit is inverted when the input of is input rises when the power source potential supplied to the inverting amplifier circuit decreases.
【0037】本発明によれば、電源電位が低下した場合
等において、反転増幅回路の出力が反転する入力電位
が、入力電位の立ち下がり時及び立ち上がり時で略同一
となる。従って、電源電圧が低下した場合等において従
来例で生じた問題が本発明では生じず、低い電源電位で
も安定した発振周波数の信号を供給できる。According to the present invention, the input potential at which the output of the inverting amplifier circuit is inverted is substantially the same at the fall and rise of the input potential when the power supply potential is reduced. Therefore, in the present invention, the problem that occurred in the conventional example does not occur when the power supply voltage drops, and a signal with a stable oscillation frequency can be supplied even with a low power supply potential.
【0038】本発明においては、所与の電源電位を定電
圧化し前記反転増幅回路の電源電位として供給する定電
圧回路を含むようにすることが望ましい。In the present invention, it is desirable to include a constant voltage circuit for converting a given power supply potential into a constant voltage and supplying it as the power supply potential of the inverting amplifier circuit.
【0039】電源電位の値が変化すると、発振周波数が
変動する可能性があるが、本発明によれば、定電圧化さ
れた電源電位が反転増幅回路等に対して供給されるた
め、このような事態を有効に防止でき、発振周波数の電
源電位偏差を小さくできる。更に本発明は、定電圧回路
との組み合わせにより、以下のような格別の効果を奏す
る。即ち本発明によれば、反転増幅回路に与える電源電
位が低くなっても安定した発振周波数の信号を提供でき
る。従って、定電圧回路を組み合わせた場合には、定電
圧回路が出力する定電圧を、より低い値に設定できるこ
とになる。このことは、発振周波数が所与のスペック内
に収まる電源電位の範囲を、より低く設定できることを
意味する。これにより、例えば電池等により定電圧回路
の電源電位を供給する場合には、より低い電源電位を出
力する電池等を採用できることになる。また使用時間の
経過に伴い電池等の電源電位が低下した場合において
も、より長い時間、安定した発振周波数を供給できるこ
とになる。なお、本発明によれば、例えば反転増幅回路
に含まれるトランジスタのしきい値電圧の絶対値の最大
値よりも若干高い値の範囲まで、定電圧回路から出力さ
れる定電圧値を低く設定できる。即ち、従来例に定電圧
回路を組み合わせた構成では、反転増幅回路がP型及び
N型の電界効果トランジスタを含むので、所与の発振周
波数をみたすためには定電圧値を、P型及びN型の電界
効果トランジスタのしきい値電圧(絶対値)の和以下に
することはできない。これに対し本発明では、定電圧値
をこれらのしきい値電圧の和以下にすることが可能とな
る。When the value of the power supply potential changes, the oscillation frequency may fluctuate. However, according to the present invention, the constant power supply potential is supplied to the inverting amplifier circuit or the like. It is possible to effectively prevent such a situation and reduce the power supply potential deviation of the oscillation frequency. Further, the present invention, when combined with a constant voltage circuit, has the following special effects. That is, according to the present invention, it is possible to provide a signal having a stable oscillation frequency even when the power supply potential applied to the inverting amplifier circuit becomes low. Therefore, when the constant voltage circuit is combined, the constant voltage output by the constant voltage circuit can be set to a lower value. This means that the range of the power supply potential within which the oscillation frequency falls within the given specifications can be set lower. Thereby, for example, when the power source potential of the constant voltage circuit is supplied by a battery or the like, a battery or the like which outputs a lower power source potential can be adopted. Further, even when the power supply potential of the battery or the like decreases with the lapse of use time, it is possible to supply a stable oscillation frequency for a longer time. According to the present invention, for example, the constant voltage value output from the constant voltage circuit can be set low up to a range of a value slightly higher than the maximum absolute value of the threshold voltage of the transistor included in the inverting amplifier circuit. . That is, in the configuration in which the constant voltage circuit is combined with the conventional example, since the inverting amplifier circuit includes P-type and N-type field effect transistors, the constant voltage value is set to the P-type and N-type in order to satisfy a given oscillation frequency. Cannot be less than the sum of the threshold voltages (absolute values) of the field effect transistors of the type. On the other hand, in the present invention, the constant voltage value can be set to be equal to or less than the sum of these threshold voltages.
【0040】[0040]
【発明の実施の形態】以下、本発明の最良の実施形態に
ついて図面を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0041】(第1実施例)図1は本発明に係るリング
オシレータの第1実施例の回路図例であり、図2はノー
ド100及び101の電位波形図である。なお図1は従
来例である図11のリングオシレータに抵抗111を付
加したものであり、他の回路構成は図11と同様であ
る。(First Embodiment) FIG. 1 is an example of a circuit diagram of a first embodiment of a ring oscillator according to the present invention, and FIG. 2 is a potential waveform diagram of nodes 100 and 101. Note that FIG. 1 shows a ring oscillator of FIG. 11 which is a conventional example with a resistor 111 added, and other circuit configurations are the same as those of FIG.
【0042】ここで、反転増幅回路、例えばインバータ
104の入力電位をVin、Pch−Tr107及びN
ch−Tr108のしきい値電圧をVtp、Vtn、P
側及びN側の電源電位をVDD、VSS(接地電位=0
V)と表わす。Pch−Tr、Nch−Trのオン及び
オフ状態に関する条件式は、従来例において式(7)〜
(10)で説明したように、Pch−Trは、Vin≦
VDD−|Vtp|の場合にオン状態、Vin>VDD
−|Vtp|の場合にオフ状態、Nch−Trは、Vi
n≧Vtnの場合にオン状態、Vin<Vtnの場合に
オフ状態となる。従って、VDD≧|Vtp|+Vtn
の範囲では、入力電位Vinの値に関わらず、Pch−
TrまたはNch−Trの少なくとも一方がオンしてい
ることになる。Here, the input potential of the inverting amplifier circuit, for example, the inverter 104 is Vin, Pch-Tr 107 and N.
Set the threshold voltage of ch-Tr 108 to Vtp, Vtn, P
Side and N side power supply potentials are VDD and VSS (ground potential = 0
V). The conditional expressions relating to the on and off states of the Pch-Tr and Nch-Tr are expressed by Expressions (7) to (7) to
As described in (10), for Pch-Tr, Vin ≦
ON state when VDD− | Vtp |, Vin> VDD
-| Vtp | is in the off state, Nch-Tr is Vi
When n ≧ Vtn, it is turned on, and when Vin <Vtn, it is turned off. Therefore, VDD ≧ | Vtp | + Vtn
In the range of Pch-, regardless of the value of the input potential Vin.
At least one of Tr and Nch-Tr is turned on.
【0043】VDD≧|Vtp|+Vtnの場合
ここで本発明で付加した抵抗111のインピーダンス
を、Pch−Tr107又はNch−Tr108のオン
状態でのインピーダンスに比較して大きくし、無視しえ
るものに設定する。すると、VDD≧|Vtp|+Vt
nの範囲では、リングオシレータの周波数は従来例と同
様の式で説明できる。簡単に動作を説明すると、リング
オシレータの発振は、ノード103−抵抗110−容量
109の経路で行われる容量109の充放電と、ノード
100の電位V100がインバータ104のしきい値電
圧Vtに達したとき、インバータ104の出力端の電位
が反転することの繰り返しにより行われる。ここでイン
バータ104のしきい値電圧をVt、容量109の容量
値をC、抵抗110の抵抗値をRとする。するとV10
0の電位は、下降時(放電時)では、
V100=(Vt+VDD)×eA
となり、上昇時(充電時)では、
V100=VDD−(2VDD−Vt)×eA
となる。従って、図1のリングオシレータの発振周波数
foscは、容量109と抵抗110の時定数で決ま
り、
fosc=1/(−CR×lnB)
[B=Vt×(VDD−Vt)/{(VDD+Vt)×
(2VDD−Vt)}]となる。In the case of VDD ≧ | Vtp | + Vtn, the impedance of the resistor 111 added in the present invention is set larger than the impedance of the Pch-Tr 107 or Nch-Tr 108 in the ON state and can be ignored. To do. Then, VDD ≧ | Vtp | + Vt
In the range of n, the frequency of the ring oscillator can be described by the same formula as the conventional example. The operation of the ring oscillator will be briefly described. In the oscillation of the ring oscillator, the capacitor 109 is charged / discharged through the path of the node 103-the resistor 110-the capacitor 109, and the potential V100 of the node 100 reaches the threshold voltage Vt of the inverter 104. At this time, this is repeated by reversing the potential at the output end of the inverter 104. Here, the threshold voltage of the inverter 104 is Vt, the capacitance value of the capacitor 109 is C, and the resistance value of the resistor 110 is R. Then V10
The potential of 0 is V100 = (Vt + VDD) × e A when falling (discharging) and V100 = VDD− (2VDD−Vt) × e A when rising (charging). Therefore, the oscillation frequency fosc of the ring oscillator of FIG. 1 is determined by the time constant of the capacitor 109 and the resistor 110, and fosc = 1 / (− CR × lnB) [B = Vt × (VDD−Vt) / {(VDD + Vt) ×
(2VDD-Vt)}].
【0044】ここでPch−Tr、Nch−Trの電流
増幅率をそれぞれβp、βnとすると、インバータのし
きい値電圧Vtは次式で表される。When the current amplification factors of Pch-Tr and Nch-Tr are βp and βn, respectively, the threshold voltage Vt of the inverter is expressed by the following equation.
【0045】Vt={Vtn+D×(VDD−|Vtp
|)}/(1+D)
[D=(βp/βn)0.5]
上式でβp=βn、|Vtp|=Vtnとすれば、Vt
=VDD/2となり、発振周波数foscは、
fosc=1/(2.2×CR)
となる。例えば抵抗110の抵抗値が346.8Kオー
ム、容量109の容量値が40PFである場合には、周
波数fosc=1/(2.2×CR)=32.77kH
zとなり、周期は約30.5usecとなる。Vt = {Vtn + D × (VDD- | Vtp
|)} / (1 + D) [D = (βp / βn) 0.5 ] If βp = βn and | Vtp | = Vtn in the above equation, Vt
= VDD / 2, and the oscillation frequency fosc is fosc = 1 / (2.2 × CR). For example, when the resistance value of the resistor 110 is 346.8 K ohms and the capacitance value of the capacitor 109 is 40 PF, the frequency fosc = 1 / (2.2 × CR) = 32.77 kH
z, and the cycle is about 30.5 usec.
【0046】VDD<|Vtp|+Vtnの場合
VDD<|Vtp|+Vtnの場合、インバータ104
の入力電位Vinの値によっては、Pch−Tr107
及びNch−Tr108が共にオフ状態となる場合が存
在する。例えばVDD=1.0V、Vtp=−0.7
V、Vtn=0.7Vの場合について考える。初め、ノ
ード100の電位が0Vのとき、ノード103の電位が
1Vとなるため、容量109は、ノード103−抵抗1
10−容量109の経路で充電される。その結果ノード
100の電位は、
V100=VDD×(1−eA) ・・・(12)
[但しA=−t/CR]
となり、次第に上昇する(図2のJ)。ここで本発明で
は、抵抗111の抵抗値は、Pch−Tr107のオン
抵抗に比べて無視できる程度の大きい値となっている。In the case of VDD <| Vtp | + Vtn In the case of VDD <| Vtp | + Vtn, the inverter 104
Depending on the value of the input potential Vin of Pch-Tr107
There is a case where both the Nch-Tr 108 and the Nch-Tr 108 are turned off. For example, VDD = 1.0V, Vtp = −0.7
Consider the case where V and Vtn = 0.7V. Initially, when the potential of the node 100 is 0V, the potential of the node 103 becomes 1V, so that the capacitor 109 is connected to the node 103-the resistor 1
It is charged by the path of 10-capacity 109. As a result, the potential of the node 100 becomes V100 = VDD × (1−e A ) ... (12) [where A = −t / CR] and gradually increases (J in FIG. 2). Here, in the present invention, the resistance value of the resistor 111 is a value that can be ignored as compared with the on-resistance of the Pch-Tr 107.
【0047】ノード100の電位が0.3V〜0.7V
となる区間においては、Pch−Tr107及びNch
−Tr108は共にオフ状態となる。本発明では、ノー
ド101とN側電源電位(接地電位)との間に、抵抗1
11が接続されている。従って、ノード100の電位が
0Vより上昇し0.3Vになり(図2のK)、Pch−
Trがオフ状態になると、ノード101の電位は、抵抗
111及びノード101の負荷容量で決定される時定数
で0V側に放電され、1Vから0Vに反転する(図2の
L)。このときの放電時定数は、抵抗111の抵抗値を
700Kオーム、ノード101の負荷容量を0.5PF
とすると350nsecとなり、上記に計算されたリン
グオシレータの周期の約1%程度である。このノード1
01の変化に従いノード102の電位は0Vから1V
に、ノード103の電位は1Vから0Vに反転する。The potential of the node 100 is 0.3V to 0.7V
In the section that becomes, Pch-Tr107 and Nch
Both -Tr108 will be in an OFF state. In the present invention, a resistor 1 is provided between the node 101 and the N-side power supply potential (ground potential).
11 is connected. Therefore, the potential of the node 100 rises from 0 V to 0.3 V (K in FIG. 2), and Pch-
When Tr is turned off, the potential of the node 101 is discharged to the 0V side with a time constant determined by the resistor 111 and the load capacitance of the node 101, and is inverted from 1V to 0V (L in FIG. 2). The discharge time constant at this time is 700 K ohms for the resistance value of the resistor 111 and 0.5 PF for the load capacitance of the node 101.
Then, it becomes 350 nsec, which is about 1% of the period of the ring oscillator calculated above. This node 1
The potential of the node 102 changes from 0V to 1V according to the change of 01.
Then, the potential of the node 103 is inverted from 1V to 0V.
【0048】この時、容量109の一端に接続されるノ
ード102の電位が0Vから1V上昇したので、容量1
09による容量結合により、容量109の他端に接続さ
れるノード100の電位は1Vだけ上昇し、(VDD−
|Vtp|)+VDD=2VDD−|Vtp|=1.3
Vになる(図2のM)。そしてノード103の電位は0
Vであるので、容量109の電荷は容量109−抵抗1
10−ノード103の経路で放電し、ノード100の電
位V100は、1.3Vから次式に従って減少する。At this time, since the potential of the node 102 connected to one end of the capacitor 109 rises from 0V to 1V, the capacitance 1
Due to the capacitive coupling by 09, the potential of the node 100 connected to the other end of the capacitor 109 rises by 1 V, and (VDD−
| Vtp |) + VDD = 2VDD− | Vtp | = 1.3
V (M in FIG. 2). The potential of the node 103 is 0
Since it is V, the charge of the capacitor 109 is the capacitor 109-the resistor 1
10-Discharge on the path of the node 103, and the potential V100 of the node 100 decreases from 1.3V according to the following equation.
【0049】
V100=((VDD−|Vtp|)+VDD)×eA
=(2VDD−|Vtp|)×eA ・・・(17)
ノード100の電位が減少し0.7Vに達すると、Nc
h−Tr108は上式(9)、(10)から明らかなよ
うにオン状態からオフ状態になる。しかしながらPch
−Tr107は依然オフ状態であり、ノード101とN
側電源電位との間には抵抗111が接続されているた
め、インバータ104の出力端101の電位は0Vのま
まとなる。従ってノード102、103の電位も、各々
1V、0Vのままとなる。V100 = ((VDD− | Vtp |) + VDD) × e A = (2VDD− | Vtp |) × e A (17) When the potential of the node 100 decreases to 0.7 V, Nc
The h-Tr 108 changes from the on state to the off state, as is apparent from the above equations (9) and (10). However, Pch
-Tr107 is still off, and node 101 and N
Since the resistor 111 is connected to the side power supply potential, the potential of the output terminal 101 of the inverter 104 remains 0V. Therefore, the potentials of the nodes 102 and 103 remain 1V and 0V, respectively.
【0050】ノード100の電位が更に減少し0.3V
に達すると(図2のN)、Pch−Tr107は上式
(7)、(8)から明らかなようにオフ状態からオン状
態になる。ここでPch−Tr107のオン状態でのイ
ンピーダンスを、抵抗111より十分低くしておけば、
ノード101の電位は0Vから1Vに反転する(図2の
O)。これによりノード102の電位は1Vから0V
に、ノード103の電位は0Vから1Vに反転する。The potential of the node 100 is further reduced to 0.3 V
(N in FIG. 2), the Pch-Tr 107 changes from the off state to the on state as is clear from the above equations (7) and (8). If the impedance of the Pch-Tr 107 in the ON state is set sufficiently lower than that of the resistor 111,
The potential of the node 101 is inverted from 0V to 1V (O in FIG. 2). As a result, the potential of the node 102 changes from 1V to 0V.
Then, the potential of the node 103 is inverted from 0V to 1V.
【0051】この時、容量109の一端に接続されるノ
ード102の電位が、1Vから0Vに減少したので、容
量109による容量結合により、容量109の他端に接
続されるノード100の電位は1V減少し、(VDD−
|Vtp|)−VDD=−|Vtp|=−0.7Vにな
る(図2のP)。そしてノード103の電位は1Vであ
るため、容量109は、ノード103−抵抗110−容
量109の経路で充電される。その結果、ノード100
の電位は下式(18)に従って上昇する。At this time, since the potential of the node 102 connected to one end of the capacitor 109 is reduced from 1V to 0V, the potential of the node 100 connected to the other end of the capacitor 109 is 1V due to capacitive coupling by the capacitor 109. Decrease (VDD−
| Vtp |) -VDD =-| Vtp | = -0.7V (P in FIG. 2). Since the potential of the node 103 is 1 V, the capacitor 109 is charged through the path of the node 103-resistor 110-capacitor 109. As a result, the node 100
Potential rises according to the following equation (18).
【0052】
V100=VDD−(VDD+|Vtp|)×eA ・・・(18)
ノード100の電位が0.3Vに達するまで(図2の
Q)、ノード101、102、103の電位は、各々1
V、0V、1Vに維持される。V100 = VDD− (VDD + | Vtp |) × e A (18) Until the potential of the node 100 reaches 0.3 V (Q in FIG. 2), the potentials of the nodes 101, 102 and 103 are 1 each
It is maintained at V, 0V and 1V.
【0053】以後、上式(17)、(18)に従った動
作が繰り返される。ここでインバータ104の出力が反
転してから、容量109が放電されノード100の電位
がVDD−|Vtp|=0.3Vに下降するまでの時間
をt1とすると、
t1=CR×ln{(2VDD−|Vtp|)/(VD
D−|Vtp|)}
となる。またインバータ104の出力が反転してから、
容量109が充電されノード100の電位が0.3Vに
上昇するまでの時間をt2とすると、
t2=CR×ln{(VDD+|Vtp|)/|Vtp
|}
となる。リングオシレータの発振の周波数fosc’’
は、t1とt2の和の逆数となるため、
fosc’’=1/(t1+t2)
=1/(−CR×lnH) ・・・(19)
[H=I×J]
[I=|Vtp|/(VDD+|Vtp|)]
[J=(VDD−|Vtp|)/(2VDD−|Vtp
|)]
となる。Thereafter, the operation according to the above equations (17) and (18) is repeated. Here, when the time from when the output of the inverter 104 is inverted to when the capacitance 109 is discharged and the potential of the node 100 drops to VDD− | Vtp | = 0.3V is t1, t1 = CR × ln {(2VDD -| Vtp |) / (VD
D- | Vtp |)}. Also, after the output of the inverter 104 is inverted,
Assuming that the time required for charging the capacitor 109 and raising the potential of the node 100 to 0.3 V is t2, t2 = CR × ln {(VDD + | Vtp |) / | Vtp
|}. Oscillation frequency of ring oscillator fosc ''
Is the reciprocal of the sum of t1 and t2, so fosc ″ = 1 / (t1 + t2) = 1 / (− CR × lnH) (19) [H = I × J] [I = | Vtp | / (VDD + | Vtp |)] [J = (VDD- | Vtp |) / (2VDD- | Vtp
|)].
【0054】上式(19)にVDD=1.0V、Vtp
=−0.7Vを代入すると、周波数fosc’’は、
fosc’’=1/(2.354×CR) ・・・(20)
となる。この式(20)は、VDD<|Vtp|+Vt
nの場合に成立する式である。一方、VDD≧|Vtp
|+Vtnの範囲では、上述したように周波数は、
fosc=1/(2.2×CR) ・・・(6)
となる。従って、希望の周波数であるfoscに対する
fosc’’のずれは、7%程度となる。In the above equation (19), VDD = 1.0V, Vtp
= −0.7V is substituted, the frequency fosc ″ is fosc ″ = 1 / (2.354 × CR) (20). This equation (20) is VDD <| Vtp | + Vt
This is an equation that holds when n. On the other hand, VDD ≧ | Vtp
In the range of | + Vtn, the frequency is fosc = 1 / (2.2 × CR) (6) as described above. Therefore, the shift of fosc ″ from the desired frequency fosc ″ is about 7%.
【0055】一方、従来例では、VDD<|Vtp|+
Vtnの範囲では、リングオシレータの周波数fos
c’は、
fosc’=1/(3.469×CR) ・・・(16)
となり、fosc(上式(6))に対するfosc’の
ずれは37%程度であった。従って、本発明によれば、
N側電源電位とノード101の間に抵抗111を接続す
ることにより、Vtp、Vtnの変動によるリングオシ
レータの周波数の変動を、従来例の37%から7%に大
幅に低減できることになる。On the other hand, in the conventional example, VDD <| Vtp | +
In the range of Vtn, the frequency fos of the ring oscillator is
c ′ was fosc ′ = 1 / (3.469 × CR) (16), and the deviation of fosc ′ from fosc (the above formula (6)) was about 37%. Therefore, according to the present invention,
By connecting the resistor 111 between the N-side power supply potential and the node 101, the fluctuation of the frequency of the ring oscillator due to the fluctuation of Vtp and Vtn can be greatly reduced from 37% of the conventional example to 7%.
【0056】なお上記では、N側電源電位(接地電位)
とノード101との間に抵抗111を接続する例で説明
したが、この代わりにP側電源電位とノード101との
間に抵抗111を接続しても同様の効果が得られる。図
3に、この場合のノード100、101の電位波形図を
示す。このように本実施例では、インバータ104のP
ch−Tr107及びNch−Tr108がいずれもオ
フ状態のとき、ノード101を速やかに放電あるいは充
電することにより、次段のインバータを速やかに反転さ
せることに特徴がある。In the above, the N side power source potential (ground potential)
Although the example in which the resistor 111 is connected between the node 101 and the node 101 has been described, the same effect can be obtained by connecting the resistor 111 between the P-side power supply potential and the node 101 instead. FIG. 3 shows a potential waveform diagram of the nodes 100 and 101 in this case. Thus, in this embodiment, the P of the inverter 104 is
When both the ch-Tr 107 and the Nch-Tr 108 are in the off state, the node 101 is rapidly discharged or charged, so that the inverter at the next stage is quickly inverted.
【0057】図4には、VDD≧|Vtp|+Vtn及
びVDD<|Vtp|+Vtnの各々の場合について、
従来例及び本実施例で得られる立ち下がり時間tf、立
ち上がり時間tr、発振周波数fをまとめて示す。図4
のS1欄、S2欄を比較すれば明らかなように、本実施
例では、VDD<|Vtp|+Vtnの範囲においてt
f、trが従来例に比べて共に改善されており、従っ
て、周波数変動も大幅に改善されている。立ち下がり時
間(放電時間)tfが改善されるのは、図13のDと図
2のMとを比較すれば明らかなように、本実施例では、
放電開始時点におけるV100の電位が従来例に比べて
小さいからである。これは、従来例では、図13のB、
Cに示すようにV600=0.7VでV601が反転す
るのに対して、本実施例では、図2のK、Lに示すよう
にV100=0.3VでV101が反転することに起因
する。一方、立ち上がり時間(充電時間)trが改善さ
れるのは、図13のIと図2のQとを比較すれば明らか
なように、本実施例では、充電終了時点におけるV10
0の電位が0.3Vであり、従来例の0.7Vに比べて
小さいからである。FIG. 4 shows the cases of VDD ≧ | Vtp | + Vtn and VDD <| Vtp | + Vtn.
The fall time tf, the rise time tr, and the oscillation frequency f obtained in the conventional example and the present example are shown together. Figure 4
As is clear by comparing the S1 column and the S2 column, in the present embodiment, t is in the range of VDD <| Vtp | + Vtn.
Both f and tr are improved as compared with the conventional example, and therefore the frequency fluctuation is also greatly improved. The fact that the fall time (discharge time) tf is improved can be seen in a comparison between D of FIG. 13 and M of FIG.
This is because the potential of V100 at the time of starting discharge is smaller than that in the conventional example. In the conventional example, this is B in FIG.
As shown in C, V601 is inverted at V600 = 0.7V, whereas in the present embodiment, V101 is inverted at V100 = 0.3V as shown at K and L in FIG. On the other hand, the rise time (charging time) tr is improved, as is clear by comparing I in FIG. 13 and Q in FIG.
This is because the potential of 0 is 0.3V, which is smaller than 0.7V of the conventional example.
【0058】以上の考察から明らかなように、本実施例
により周波数変動が改善されるのは以下の理由による。
即ち、電源電位が低下した場合においても、インバータ
104の出力が反転する入力電位(インバータのしきい
値電圧)が、入力電位の立ち下がり時及び立ち上がり時
で略同一となっているからである。例えば、従来例では
図13に示すように入力の立ち下がり時及び立ち上がり
時におけるインバータのしきい値電圧は、各々、0.3
V、0.7Vとなっており異なっている。これに対し
て、本実施例では図2に示すように、入力の立ち下がり
時及び立ち上がり時におけるインバータのしきい値電圧
は共に0.3V(図3の場合には共に0.7V)となっ
ている。これにより電源電位が低下した場合における周
波数変動を大幅に改善できることになる。As is clear from the above consideration, the frequency variation is improved by this embodiment for the following reason.
That is, even when the power supply potential is lowered, the input potential (the threshold voltage of the inverter) at which the output of the inverter 104 is inverted is substantially the same when the input potential falls and when it rises. For example, in the conventional example, as shown in FIG. 13, the threshold voltage of the inverter at the time of falling and rising of the input is 0.3, respectively.
V and 0.7V, which are different. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the threshold voltage of the inverter is 0.3V (0.7V in the case of FIG. 3) at both the fall and rise of the input. ing. As a result, frequency fluctuations when the power supply potential drops can be greatly improved.
【0059】抵抗R等の設定
さて本実施例においては、抵抗111の抵抗値及びノー
ド101の負荷容量で決定される時定数で、ノード10
1の電位を、N側電源電位(=0V)に速やかに放電、
あるいはP側電源電位(=VDD)に速やかに充電する
ことが好ましく、この時の放電又は充電の時定数は、リ
ングオシレータの周期に比較して充分小さくすることが
好ましい。このためには、ノード101の負荷容量を小
さくし、更に本実施例で付加した抵抗111のインピー
ダンスを小さくすることが望ましい。一方、Pch−T
r107又はNch−Tr108のオン状態でのインピ
ーダンスに比較して、本実施例で付加した抵抗111の
インピーダンスを大きく設定しておくことが好ましい。
このように抵抗111の抵抗値は、インバータ104の
トランジスタ能力とのバランスを考慮に入れて決定しな
ければならない。Setting of the resistance R, etc. Now, in this embodiment, the time constant determined by the resistance value of the resistance 111 and the load capacitance of the node 101 is used.
Promptly discharge the potential of 1 to the N side power source potential (= 0V),
Alternatively, it is preferable to quickly charge the P-side power supply potential (= VDD), and the time constant of discharging or charging at this time is preferably sufficiently smaller than the cycle of the ring oscillator. For this purpose, it is desirable to reduce the load capacitance of the node 101 and further reduce the impedance of the resistor 111 added in this embodiment. On the other hand, Pch-T
It is preferable to set the impedance of the resistor 111 added in this embodiment to be larger than the impedance of the r107 or the Nch-Tr 108 in the ON state.
As described above, the resistance value of the resistor 111 must be determined in consideration of the balance with the transistor capability of the inverter 104.
【0060】これらの点を考慮して設定した本実施例で
の実際の各パラメータの値の一例を下記にまとめて示
す。An example of the actual value of each parameter in this embodiment set in consideration of these points is shown below.
【0061】抵抗110の抵抗値Rを346.8Kオー
ム、容量109の容量値Cを40PFとした場合、リン
グオシレータの周波数はfosc=1/(2.2×C
R)=32.77kHz程度となり、周期は30.5u
sec程度となる。また電源電位をVDD=1.0Vと
し、Pch−Tr107及びNch−Tr108のしき
い値電圧の変動範囲をVtp=−(0.5±0.2)
V、Vtn=0.5±0.2Vとし、Pch−Tr10
7及びNch−Tr108の電流増幅率を、各々βp=
80μA/V2 、βn=80μA/V2 とする。更に
抵抗111の抵抗値を700Kオーム、ノード101の
負荷容量を0.5PFとすることで、これらの抵抗値、
容量値で決まる時定数を350nsecとし、リングオ
シレータの周期の約1%程度に設定している。以上の設
定により、リングオシレータの周波数の変動を従来の3
7%から7%程度に縮小できたのは前述のとおりであ
る。When the resistance value R of the resistor 110 is 346.8 K ohms and the capacity value C of the capacitor 109 is 40 PF, the frequency of the ring oscillator is fosc = 1 / (2.2 × C).
R) = 32.77 kHz, and the cycle is 30.5u
It will be about sec. The power supply potential is VDD = 1.0 V, and the variation range of the threshold voltage of Pch-Tr 107 and Nch-Tr 108 is Vtp =-(0.5 ± 0.2).
V, Vtn = 0.5 ± 0.2 V, Pch-Tr10
7 and Nch-Tr108 current amplification factors, βp =
80 μA / V 2 and βn = 80 μA / V 2 . Further, by setting the resistance value of the resistor 111 to 700 K ohms and the load capacitance of the node 101 to 0.5 PF, these resistance values,
The time constant determined by the capacitance value is set to 350 nsec and set to about 1% of the cycle of the ring oscillator. With the above settings, the fluctuation of the frequency of the ring oscillator
As mentioned above, the reduction was possible from 7% to about 7%.
【0062】次に図5を用いて、抵抗111の抵抗値の
変化が発振周波数に与える影響について説明する。まず
抵抗111の抵抗値が大き過ぎる場合について説明す
る。例えばPch−Tr107及びNch−Tr108
が共にオフ状態で、ノード101の負荷容量(インバー
タ104のドレイン容量及びインバータ105のゲート
容量等)に充電された電荷が抵抗111を介して放電さ
れた場合を考える。この場合、この放電の時定数が大き
いと、ノード101の電位波形は図2の200に示すよ
うに鈍る。そして抵抗111の抵抗値が大きくなるほ
ど、その鈍りの度合いは大きくなる。従ってノード10
1の電位がインバータ105のしきい値電圧に達するま
での時間がずれ、インバータ105の出力が反転する時
期が遅れる。これにより発振周波数が小さくなる。具体
的には、負荷容量を0.5PFとし、抵抗111を拡散
抵抗で形成して抵抗の中心値を700Kオームとした場
合、抵抗値が5000Kオームまで大きくなると、周波
数は30.1kHz程度となり、約8%程度周波数が小
さくなる。Next, with reference to FIG. 5, the influence of the change in the resistance value of the resistor 111 on the oscillation frequency will be described. First, a case where the resistance value of the resistor 111 is too large will be described. For example, Pch-Tr107 and Nch-Tr108
Let us consider a case in which both are in the off state, and the charges charged in the load capacitance of the node 101 (the drain capacitance of the inverter 104, the gate capacitance of the inverter 105, etc.) are discharged through the resistor 111. In this case, if the time constant of this discharge is large, the potential waveform of the node 101 becomes dull as shown by 200 in FIG. The greater the resistance value of the resistor 111, the greater the degree of the dullness. Therefore node 10
The time until the potential of 1 reaches the threshold voltage of the inverter 105 is deviated, and the timing at which the output of the inverter 105 is inverted is delayed. This reduces the oscillation frequency. Specifically, when the load capacitance is 0.5 PF, the resistor 111 is formed of a diffused resistor and the center value of the resistor is 700 K ohms, when the resistance value increases to 5000 K ohms, the frequency becomes about 30.1 kHz, The frequency decreases by about 8%.
【0063】一方、抵抗111の抵抗値を小さくした場
合には以下のようになる。即ちこの場合には、ノード1
00の電位がPch−Tr107のしきい値電圧の近辺
になっても、抵抗111のインピーダンスと比較してP
ch−Tr107のインピーダンスが高いため、ノード
101は反転しなくなる。そしてノード100の電位が
更に下がり、Pch−Tr107のインピーダンスが抵
抗111と同等になるまで小さくなった場合に初めて、
ノード101が反転する。これにより図2の201に示
すように、ノード101の電位波形の鈍り(遅延)が大
きくなる。この結果、ノード101の電位がインバータ
105のしきい値電圧に達するまでの時間がずれ、リン
グオシレータの発振周波数は小さくなる。具体的には、
負荷容量を0.5PFとし、抵抗111を拡散抵抗で形
成して抵抗の中心値を700Kオームとした場合、抵抗
値が100Kオームまで小さくなると、周波数は30.
2kHzとなり、約7%程度周波数が小さくなる。On the other hand, when the resistance value of the resistor 111 is reduced, it becomes as follows. That is, in this case, node 1
Even when the potential of 00 is close to the threshold voltage of Pch-Tr 107, P is compared with the impedance of the resistor 111.
Since the ch-Tr 107 has a high impedance, the node 101 does not invert. Then, only when the potential of the node 100 further decreases and the impedance of the Pch-Tr 107 becomes small until it becomes equal to the resistance 111,
The node 101 is inverted. As a result, as shown by 201 in FIG. 2, the potential waveform of the node 101 becomes dull (delayed). As a result, the time until the potential of the node 101 reaches the threshold voltage of the inverter 105 is deviated, and the oscillation frequency of the ring oscillator becomes small. In particular,
When the load capacitance is 0.5 PF, the resistor 111 is formed of a diffused resistor, and the center value of the resistor is 700 K ohms, when the resistance value is reduced to 100 K ohms, the frequency is 30.
The frequency becomes 2 kHz, and the frequency decreases by about 7%.
【0064】以上のように抵抗111の抵抗値は、イン
バータ104のトランジスタ能力とのバランスを考慮に
入れて決定しなければならない。P側電源電位とノード
101との間に抵抗等を接続した場合においても同様で
ある。As described above, the resistance value of the resistor 111 must be determined in consideration of the balance with the transistor capability of the inverter 104. The same applies when a resistor or the like is connected between the P-side power supply potential and the node 101.
【0065】(第2実施例)図6に本発明の第2実施例
の回路構成例を示す。図1に示す第1実施例では、Pc
h−Tr107又はNch−Tr108のオン状態での
インピーダンスに比較して、抵抗111のインピーダン
スを大きく設定する等の必要性があった。第2実施例
は、このような設定の必要性を無くすためのものであ
る。このため本実施例では、Pch−Tr107、Nc
h−Tr108が共にオフ状態となる場合のインバータ
の入力電位を判別する手段(モニター回路)と、この判
別手段の出力によりオン・オフ制御されるスイッチ手
段、例えばNchーTrが設けられている。(Second Embodiment) FIG. 6 shows a circuit configuration example of a second embodiment of the present invention. In the first embodiment shown in FIG. 1, Pc
There is a need to set the impedance of the resistor 111 larger than the impedance of the h-Tr 107 or the Nch-Tr 108 in the ON state. The second embodiment is for eliminating the need for such setting. Therefore, in this embodiment, the Pch-Tr 107, Nc
There are provided means (monitor circuit) for determining the input potential of the inverter when both the h-Tr 108 are in the off state, and switch means, for example, Nch-Tr, which is on / off controlled by the output of the determination means.
【0066】以下、図6に基づいて第2実施例を具体的
に説明する。モニター回路411は、Pch−Tr40
7及びNch−Tr408が共にオフ状態のときに、N
ch−Tr412のゲート部に対してNch−Tr41
2をオン状態にする信号を出力するものである。図7
に、このモニター回路411の構成例を示す。Nch−
Tr502は、図6に示すNch−Tr408と略同一
のしきい値電圧を持ち、Pch−Tr503は、Pch
−Tr407と略同一のしきい値電圧を持つ。インバー
タ505は、ノード507の反転電位をノード510に
出力する。NORゲート506には、ノード508、5
10が接続され、ノード508、510が共にVSSレ
ベル(=0V)の場合に、VDDレベルを出力する。図
7のノード500は図6のノード400(モニター回路
411の入力)に、図7のノード509は図6のノード
413(モニター回路411の出力)に相当する。Nc
h−Tr408がオフ状態のとき、Nch−Tr502
のしきい値電圧はNch−Tr408と略同一であるた
め、Nch−Tr502もオフ状態となる。このときノ
ード507は、抵抗501を介してP側電源電位VDD
と接続されているため、ノード507の電位はVDDレ
ベルになる。同様にPch−Tr407がオフ状態のと
き、Pch−Tr503のしきい値電圧はPch−Tr
407と略同一となるため、Pch−Tr503もオフ
状態となる。このときノード508は抵抗504を介し
てN側電源電位VSSと接続されているため、ノード5
08の電位はVSSレベルとなる。The second embodiment will be specifically described below with reference to FIG. The monitor circuit 411 is a Pch-Tr40.
7 and Nch-Tr 408 are both off, N
Nch-Tr41 for the gate part of ch-Tr412
It outputs a signal for turning ON the No. 2 signal. Figure 7
A configuration example of this monitor circuit 411 is shown in FIG. Nch-
The Tr502 has substantially the same threshold voltage as the Nch-Tr 408 shown in FIG. 6, and the Pch-Tr 503 has the Pch-Tr 403.
-It has substantially the same threshold voltage as Tr407. Inverter 505 outputs the inverted potential of node 507 to node 510. NOR gate 506 has nodes 508, 5
When 10 is connected and both nodes 508 and 510 are at the VSS level (= 0V), the VDD level is output. The node 500 of FIG. 7 corresponds to the node 400 of FIG. 6 (input of the monitor circuit 411), and the node 509 of FIG. 7 corresponds to the node 413 of FIG. 6 (output of the monitor circuit 411). Nc
When the h-Tr 408 is in the off state, the Nch-Tr 502
Since the threshold voltage of is substantially the same as that of Nch-Tr 408, Nch-Tr 502 is also turned off. At this time, the node 507 is connected to the P-side power supply potential VDD via the resistor 501.
Connected to the node 507, the potential of the node 507 becomes VDD level. Similarly, when the Pch-Tr 407 is off, the threshold voltage of the Pch-Tr 503 is Pch-Tr 503.
Since it is substantially the same as 407, the Pch-Tr 503 is also turned off. At this time, since the node 508 is connected to the N-side power supply potential VSS via the resistor 504, the node 5
The potential of 08 becomes VSS level.
【0067】従ってNch−Tr408及びPch−T
r407が共にオフ状態のとき、ノード507、508
の電位は各々VDD、VSSレベルとなる。そしてノー
ド510の電位はインバータ505により反転されてV
SSレベルになるため、NORゲート506の出力ノー
ド509、即ちモニター回路411の出力ノード413
はVDDレベルになる。その結果Nch−Tr412は
オン状態になり、インバータ404の出力ノード401
の電位はVSSレベルになる。Therefore, Nch-Tr 408 and Pch-T
When both r407 are off, nodes 507 and 508
Potentials are VDD and VSS levels, respectively. The potential of the node 510 is inverted by the inverter 505 to V
Since it becomes the SS level, the output node 509 of the NOR gate 506, that is, the output node 413 of the monitor circuit 411.
Becomes VDD level. As a result, the Nch-Tr 412 is turned on, and the output node 401 of the inverter 404 is
Potential becomes VSS level.
【0068】以上のようにすることにより、第2実施例
では、第1実施例での抵抗111のインピーダンスに比
較して、この抵抗111と同等の機能を果たすNchー
Tr412のインピーダンスを充分小さくできる。これ
によって、Nch−Tr408及びPch−Tr407
が共にオフ状態のとき、NchーTr412のインピー
ダンスとノード401の負荷容量によって決定されるノ
ード401の放電時定数を小さくできることになる。With the above arrangement, in the second embodiment, the impedance of the Nch-Tr 412 that performs the same function as the resistance 111 can be made sufficiently smaller than the impedance of the resistance 111 in the first embodiment. . By this, Nch-Tr408 and Pch-Tr407
When both are in the off state, the discharge time constant of the node 401 determined by the impedance of the Nch-Tr 412 and the load capacitance of the node 401 can be reduced.
【0069】このようにモニター回路411により制御
信号を生成し、インバータ404の出力をP側又はN側
の電源電位に短絡することにより、抵抗を接続したとき
と同様の効果が得られる。しかも、第1実施例ではイン
バータ104のトランジスタ能力と抵抗111の抵抗値
とのバランスを考える必要があったが、第2実施例では
その必要が無く、図2の200、201に示すような波
形の鈍りに起因した周波数の誤差を無くすことが可能と
なる。By thus generating the control signal by the monitor circuit 411 and short-circuiting the output of the inverter 404 to the power supply potential on the P side or the N side, the same effect as when the resistor is connected can be obtained. Moreover, in the first embodiment, it was necessary to consider the balance between the transistor capacity of the inverter 104 and the resistance value of the resistor 111, but in the second embodiment, this is not necessary, and the waveforms shown by 200 and 201 in FIG. It is possible to eliminate the frequency error due to the bluntness of.
【0070】(第3実施例)図8に本発明の第3実施例
の回路構成例を示す。第1実施例と異なるのは、1段目
のインバータ304の回路構成である。第3実施例で
は、図1に示す第1実施例と異なり、Nch−Tr10
8の代わりに抵抗308が設けられており、抵抗111
は省略されている。この構成により、電源電位が低下し
た場合においても、インバータ304の出力が反転する
入力電位(インバータ304のしきい値電圧)を、入力
電位の立ち下がり時及び立ち上がり時で略同一とするこ
とができ、第1実施例と同様の効果を得ることができ
る。(Third Embodiment) FIG. 8 shows a circuit configuration example of the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is the circuit configuration of the first-stage inverter 304. In the third embodiment, unlike the first embodiment shown in FIG. 1, the Nch-Tr10 is
The resistor 308 is provided instead of the resistor 8
Is omitted. With this configuration, even when the power supply potential is lowered, the input potential (the threshold voltage of the inverter 304) at which the output of the inverter 304 is inverted can be made substantially the same at the fall and rise of the input potential. The same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【0071】次に第3実施例の動作について、VDD=
1.0V、Vtn=0.7V、Vtp=−0.7Vの場
合を例にとり簡単に説明する。ノード300の電位が0
Vのとき、Pch−Tr307はオン状態であり、ノー
ド301の電位が1Vとなるため、ノード303の電位
も1Vとなる。このため、容量309は、ノード303
−抵抗310−容量309の経路で充電される。その結
果ノード300の電位は、上式(12)に従って次第に
上昇する。Next, regarding the operation of the third embodiment, VDD =
A brief description will be given by taking the case of 1.0 V, Vtn = 0.7 V, and Vtp = −0.7 V as an example. The potential of node 300 is 0
When the voltage is V, the Pch-Tr 307 is in the ON state, and the potential of the node 301 becomes 1V, so that the potential of the node 303 also becomes 1V. Therefore, the capacity 309 is the node 303
-The resistor 310 and the capacitor 309 are charged in the path. As a result, the potential of the node 300 gradually rises according to the above equation (12).
【0072】ノード300の電位が0.3Vになると、
Pch−Tr307はオフ状態となる。この時、抵抗3
08のインピーダンスを、Pch−Tr307のオフ時
のインピーダンスよりも十分低く設定しておけば、ノー
ド301の電位は、抵抗308の抵抗値及びノード30
1の負荷容量で決定される時定数で0V側に放電され、
1Vから0Vに反転する。これによりノード302の電
位は0Vから1Vに、ノード303の電位は1Vから0
Vに反転する。すると容量309による容量結合によ
り、ノード300の電位は1Vだけ上昇し、(VDD−
|Vtp|)+VDD=2VDD−|Vtp|=1.3
Vになる。そして容量309の電荷は、容量309−抵
抗310−ノード303の経路で放電され、ノード30
0の電位は、上式(17)に従って減少する。When the potential of the node 300 becomes 0.3 V,
The Pch-Tr 307 is turned off. At this time, the resistance 3
If the impedance of 08 is set sufficiently lower than the impedance of the Pch-Tr 307 when it is off, the potential of the node 301 becomes equal to the resistance value of the resistor 308 and the node 30.
It is discharged to the 0V side with a time constant determined by the load capacity of 1.
Invert from 1V to 0V. This changes the potential of the node 302 from 0V to 1V and the potential of the node 303 from 1V to 0V.
Invert to V. Then, the potential of the node 300 rises by 1 V due to capacitive coupling by the capacitor 309, and (VDD−
| Vtp |) + VDD = 2VDD− | Vtp | = 1.3
It becomes V. Then, the electric charge of the capacitor 309 is discharged through the path of the capacitor 309-the resistor 310-the node 303, and the node 30
The zero potential decreases according to equation (17) above.
【0073】ノード300の電位が減少し0.3Vに達
すると、Pch−Tr307はオフ状態からオン状態と
なる。ここでPch−Tr307のオン状態でのインピ
ーダンスを、抵抗308より十分低く設定しておけば、
ノード301の電位は0Vから1Vに反転する。これに
よりノード302の電位は1Vから0Vに、ノード30
3の電位は0Vから1Vに反転する。すると、容量30
9による容量結合により、ノード300の電位は1V減
少し、(VDD−|Vtp|)−VDD=−|Vtp|
=−0.7Vになる。そして容量309の電荷は、ノー
ド303−抵抗310−容量309の経路で充電され
る。その結果、ノード300の電位は上式(18)に従
って上昇する。When the potential of the node 300 decreases and reaches 0.3 V, the Pch-Tr 307 changes from the off state to the on state. If the impedance of the Pch-Tr 307 in the ON state is set sufficiently lower than that of the resistor 308,
The potential of the node 301 is inverted from 0V to 1V. This changes the potential of the node 302 from 1V to 0V,
The potential of 3 is inverted from 0V to 1V. Then, capacity 30
Due to the capacitive coupling by 9, the potential of the node 300 decreases by 1 V, and (VDD− | Vtp |) −VDD = − | Vtp |
= -0.7V. Then, the electric charge of the capacitor 309 is charged through the path of the node 303-the resistor 310-the capacitor 309. As a result, the potential of the node 300 rises according to the above equation (18).
【0074】ノード300の電位が0.3Vに達するま
で、ノード301、302、303の電位は、各々1
V、0V、1Vに維持される。以後、上記動作が繰り返
されることで所望の発振信号が得られることになる。得
られる発振周波数は、上式(19)と同様である。Until the potential of the node 300 reaches 0.3 V, the potentials of the nodes 301, 302 and 303 are 1 each.
It is maintained at V, 0V and 1V. After that, by repeating the above operation, a desired oscillation signal is obtained. The obtained oscillating frequency is similar to that of the above equation (19).
【0075】なお前述の第1実施例では、1段目のイン
バータの出力の電位が1Vから0Vに反転する際に、N
ch−Tr108及び抵抗111の両方が用いられる
が、第3実施例では、抵抗308のみが用いられる。従
って、特にリングオシレータに与えられる電源電位が十
分高い場合には、ノード101の電位を素早く電源電位
VDDから接地電位VSSに反転させることができる第
1実施例の方が、第3実施例よりも有利な構成となる。In the first embodiment described above, when the potential of the output of the first stage inverter is inverted from 1V to 0V, N
Although both the ch-Tr 108 and the resistor 111 are used, only the resistor 308 is used in the third embodiment. Therefore, especially when the power supply potential applied to the ring oscillator is sufficiently high, the first embodiment, which can quickly invert the potential of the node 101 from the power supply potential VDD to the ground potential VSS, is better than the third embodiment. It has an advantageous configuration.
【0076】また第3実施例では、ノード301の電位
を1Vから0Vに反転させるものとして抵抗308を用
いたが、これ以外にも、例えばデプレッション型の電界
効果トランジスタ、ゲート電極とドレイン領域を接続し
た電界効果トランジスタ等、種々の接続手段を用いるこ
とができる。In the third embodiment, the resistor 308 is used to invert the potential of the node 301 from 1V to 0V, but other than this, for example, a depletion type field effect transistor, a gate electrode and a drain region are connected. Various connecting means such as the field effect transistor described above can be used.
【0077】また第3実施例では、インバータ304の
出力とN側電源電位VSSとの間に接続手段である抵抗
を設けたが、これとは逆にインバータ304の出力とP
側電源電位VDDとの間に接続手段を設ける構成として
もよい。Further, in the third embodiment, the resistor serving as the connecting means is provided between the output of the inverter 304 and the N-side power supply potential VSS. On the contrary, the output of the inverter 304 and P
A connection means may be provided between the power supply potential VDD and the side power supply potential VDD.
【0078】(第4実施例)図9に本発明の第4実施例
の回路構成例を示す。第4実施例は、第1実施例に定電
圧回路150を付加したものである。この定電圧回路1
50は、所与の電源電位VDD’を定電圧化して、これ
を電源電位VDDとしてインバータ104等に供給する
ものである。(Fourth Embodiment) FIG. 9 shows a circuit configuration example of a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, a constant voltage circuit 150 is added to the first embodiment. This constant voltage circuit 1
Reference numeral 50 is for making a given power supply potential VDD ′ a constant voltage and supplying this to the inverter 104 and the like as a power supply potential VDD.
【0079】定電圧回路150は、基準電圧Vrefを
発生する基準電圧発生回路152、オペアンプ(演算増
幅器)154、ドライバ用のトランジスタであるPch
−Tr156、抵抗値R1、R2を持つ抵抗158、1
60を含む。オペアンプ154の反転入力端子には基準
電圧発生回路152から基準電圧Vrefが入力され
る。またオペアンプの正転入力端子には、定電圧回路1
50の出力Vr(=VDD)を抵抗R1、R2で分割し
た電位が入力される。オペアンプ154は、反転入力端
子の電位と正転入力端子の電位とを等しくするように動
作する。従って、Vr={(R1+R2)/R2}×V
refの関係式が成り立つ。Pch−Tr156のゲー
ト電圧は、オペアンプ154の出力により制御され、こ
れによりインバータ104に対して定電圧の電源電位V
rが供給される。The constant voltage circuit 150 includes a reference voltage generating circuit 152 for generating a reference voltage Vref, an operational amplifier (operational amplifier) 154, and a Pch which is a transistor for a driver.
-Tr156, resistors 158 and 1 having resistance values R1 and R2
Including 60. The reference voltage Vref is input from the reference voltage generation circuit 152 to the inverting input terminal of the operational amplifier 154. The constant voltage circuit 1 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier.
A potential obtained by dividing the output Vr (= VDD) of 50 by the resistors R1 and R2 is input. The operational amplifier 154 operates so as to equalize the potential of the inverting input terminal and the potential of the non-inverting input terminal. Therefore, Vr = {(R1 + R2) / R2} × V
The relational expression of ref is established. The gate voltage of the Pch-Tr 156 is controlled by the output of the operational amplifier 154, which allows the inverter 104 to have a constant power supply potential V.
r is supplied.
【0080】このように定電圧回路150を設けること
で、リングオシレータの発振周波数の電源電位偏差を小
さくすることが可能となる。即ち、リングオシレータの
発振周波数は、供給される電源電位の変動に少なからず
影響を受け、電源電位が高いと発振周波数は相対的に高
くなり、電源電位が低いと発振周波数は低くなる。本実
施例によれば、定電圧回路150により定電圧化された
電源電位VDDがインバータ104等に与えられため、
このような発振周波数の電源電位偏差を極めて小さくす
ることができる。By thus providing the constant voltage circuit 150, it is possible to reduce the power supply potential deviation of the oscillation frequency of the ring oscillator. That is, the oscillation frequency of the ring oscillator is affected to a large extent by the fluctuation of the power supply potential to be supplied. When the power supply potential is high, the oscillation frequency is relatively high, and when the power supply potential is low, the oscillation frequency is low. According to the present embodiment, since the power supply potential VDD which has been made constant by the constant voltage circuit 150 is given to the inverter 104 and the like,
The power supply potential deviation of such an oscillation frequency can be made extremely small.
【0081】さて図11に示す従来例のリングオシレー
タでは、前述したように、電源電位VDDが小さくなり
VDD≦Vtn+|Vtp|の範囲になると発振周波数
が大幅に変動してしまう。従って電源電位VDDをVt
n+|Vtp|以下とすることは実質的にできなかっ
た。そして定電圧回路150に与える電源電位VDD’
は、VDDよりも大きくなければならないので、例えば
従来例の構成に定電圧回路150を付加したとしても、
VDD’をVtn+|Vtp|以下にすることはできな
いことになる。例えばVtn、Vtpの製造ばらつき
が、Vtn=0.5±0.2V、Vtp=−(0.5±
0.2)Vの範囲であった場合を考える。すると、その
他の素子の製造ばらつき及び雑音等を考慮すると、図1
0(A)に示すように、例えば電源電位VDD’が2.
0V程度以下となった時点で発振周波数偏差がスペック
内に収まらなくなる。As described above, in the conventional ring oscillator shown in FIG. 11, the oscillation frequency fluctuates significantly when the power supply potential VDD becomes small and VDD≤Vtn + │Vtp│. Therefore, the power supply potential VDD is changed to Vt
It was practically impossible to make it to be n + | Vtp | or less. Then, the power supply potential VDD ′ given to the constant voltage circuit 150
Must be greater than VDD, so even if the constant voltage circuit 150 is added to the configuration of the conventional example,
This means that VDD 'cannot be set to Vtn + | Vtp | or less. For example, the manufacturing variations of Vtn and Vtp are Vtn = 0.5 ± 0.2V, Vtp = − (0.5 ±
Consider the case of 0.2) V. Then, considering the manufacturing variations of other elements and noise, etc.
As shown in 0 (A), for example, the power supply potential VDD ′ is 2.
The oscillation frequency deviation does not fall within the specifications when it becomes approximately 0 V or less.
【0082】これに対して本実施例では、前述したよう
に、VDD≦Vtn+|Vtp|の範囲でも発振周波数
はそれほど変動しない。従って図10(B)に示すよう
に、電源電位VDD’が例えば1.0V程度になるま
で、発振周波数偏差をスペック内に収めることができ
る。即ち、リングオシレータの動作範囲の下限電圧をよ
り低くすることができる。より一般化すれば、従来例を
用いる場合には、定電圧回路150から出力される定電
圧VrをVtn+|Vtp|程度以下とすることはでき
なかった。これに対して、本実施例では、Vtn+|V
tp|程度以下であり、少なくとも|Vtp|又はVt
nよりも大きい範囲に、定電圧Vrを設定することがで
きることになる。On the other hand, in this embodiment, as described above, the oscillation frequency does not change so much even in the range of VDD ≦ Vtn + │Vtp│. Therefore, as shown in FIG. 10B, the oscillation frequency deviation can be kept within the specifications until the power supply potential VDD ′ becomes about 1.0 V, for example. That is, the lower limit voltage of the operating range of the ring oscillator can be made lower. More generally, when the conventional example is used, the constant voltage Vr output from the constant voltage circuit 150 cannot be set to about Vtn + | Vtp | or less. On the other hand, in this embodiment, Vtn + | V
tp | or less, and at least | Vtp | or Vt
The constant voltage Vr can be set in a range larger than n.
【0083】リングオシレータは、電池、バッテリーに
より駆動されるIC(メロディーIC等)、携帯用電子
機器等に用いられることがあり、この場合、電源電位V
DD’は電池等により供給される。本実施例によれば、
電源電位VDD’が低くなっても発振周波数偏差をスペ
ック内に収めることができるため、より低い電源電位V
DD’を供給する電池等を用いることが可能となる。そ
して電源電位VDD’を低くすることで、消費電力の低
減も図れる。The ring oscillator is sometimes used in batteries, ICs driven by batteries (melody ICs, etc.), portable electronic devices, etc. In this case, the power supply potential V
DD 'is supplied by a battery or the like. According to this embodiment,
Even if the power supply potential VDD ′ becomes low, the oscillation frequency deviation can be kept within the specifications, so that the lower power supply potential V
It is possible to use a battery or the like that supplies DD '. Then, by lowering the power supply potential VDD ', power consumption can be reduced.
【0084】また電池等から供給される電源電位は使用
時間の経過と共に低下するのが一般的である。従って、
例えば未使用状態の出力が2.5Vの電池等を用いた場
合に、従来のリングオシレータでは、VDD’が例えば
2.0V程度以下となった時点で発振周波数が大きく変
動し、動作不可となってしまう。この結果、電池駆動時
間が非常に短くなる。これに対して、本実施例では、V
DD’が1.0V程度になるまで発振周波数偏差をスペ
ック内に収めることができるため、電池駆動時間を長く
することが可能となる。The power supply potential supplied from a battery or the like generally decreases with the lapse of usage time. Therefore,
For example, when a battery or the like having an output of 2.5 V in an unused state is used, in the conventional ring oscillator, the oscillation frequency fluctuates greatly when VDD ′ becomes, for example, about 2.0 V or less, and the ring oscillator becomes inoperable. Will end up. As a result, the battery drive time is very short. On the other hand, in this embodiment, V
Since the oscillation frequency deviation can be kept within the specifications until DD 'becomes about 1.0 V, the battery driving time can be lengthened.
【0085】なお第4実施例では、第1実施例に定電圧
回路150を組み合わせた場合について説明したが、第
2、第3実施例に定電圧回路150を組み合わせる構成
としても構わない。また第4実施例では、P側電源電位
VDDを定電圧回路150により供給しているが、N側
電源電位VSSを定電圧回路150により供給する構成
としても構わない。In the fourth embodiment, the case where the constant voltage circuit 150 is combined with the first embodiment has been described, but the constant voltage circuit 150 may be combined with the second and third embodiments. Further, in the fourth embodiment, the P-side power supply potential VDD is supplied by the constant voltage circuit 150, but the N-side power supply potential VSS may be supplied by the constant voltage circuit 150.
【0086】また定電圧回路150の構成も図9に示す
ものに限られるものではない。但し、図9に示す構成に
よると、VDD’とVr(=VDD)とが、ほぼ等しく
なるまで定電圧を供給することができる。従って図9に
示す構成の定電圧回路150には、発振周波数偏差がス
ペック内に入る電源電位VDD’の範囲を、より広くで
きるという利点がある。The configuration of the constant voltage circuit 150 is not limited to that shown in FIG. However, according to the configuration shown in FIG. 9, the constant voltage can be supplied until VDD ′ and Vr (= VDD) become substantially equal. Therefore, the constant voltage circuit 150 configured as shown in FIG. 9 has an advantage that the range of the power supply potential VDD ′ in which the oscillation frequency deviation falls within the specifications can be widened.
【0087】なお、本発明は上記第1〜第4の実施例に
限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々
の変形実施が可能である。The present invention is not limited to the above first to fourth embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
【0088】例えばNch−Tr及びPch−Trが共
にオフ状態のときに、1段目の反転増幅回路の出力をP
側又はN側電源電位に設定する手法は、第1実施例で説
明したものに限らず、本発明にはこれと均等な範囲も含
まれる。例えば抵抗111を拡散抵抗等ではなく、電界
効果型トランジスタ等で構成してもよい。また判別手段
(モニター回路)を用いる手法も、第2実施例で説明し
たものに限らない。例えば第2実施例におけるスイッチ
手段を、電界効果型トランジスタではなくバイポーラト
ランジスタ等のスイッチ手段等で構成してもよいし、ス
イッチ手段に直列に抵抗素子を挿入してもよい。また第
1〜第4実施例で説明した以外にも、本発明の手法を実
現する構成として種々のものを考えることができる。こ
のような構成としては例えば、電源電位が低下した場合
において、反転増幅回路の出力が反転する入力電位が、
入力電位の立ち下がり時及び立ち上がり時で略同一とな
るような他の構成が考えられる。For example, when both Nch-Tr and Pch-Tr are off, the output of the first-stage inverting amplifier circuit is set to P.
The method of setting the side or N-side power supply potential is not limited to that described in the first embodiment, and the present invention includes a range equivalent thereto. For example, the resistor 111 may be configured by a field effect transistor or the like instead of the diffused resistor or the like. Further, the method of using the discriminating means (monitor circuit) is not limited to that described in the second embodiment. For example, the switch means in the second embodiment may be constituted by a switch means such as a bipolar transistor instead of a field effect transistor, or a resistance element may be inserted in series with the switch means. In addition to the configurations described in the first to fourth embodiments, various configurations can be considered as a configuration for implementing the method of the present invention. As such a configuration, for example, when the power supply potential drops, the input potential at which the output of the inverting amplifier circuit is inverted is
Another configuration is conceivable in which the input potential is substantially the same when the input potential falls and when the input potential rises.
【0089】またリングオシレータの基本構成として、
第1〜第4実施例で説明した以外の構成を用いた場合
も、本発明の均等範囲に含まれる。例えば反転増幅回路
内に、発振停止等の制御を行う素子を設けても構わな
い。As a basic configuration of the ring oscillator,
The use of configurations other than those described in the first to fourth embodiments is also included in the equivalent scope of the present invention. For example, an element for controlling oscillation stop or the like may be provided in the inverting amplifier circuit.
【0090】また上記第1〜第4実施例では反転増幅回
路が3段の場合について説明したが、本発明は、一般的
に、反転増幅回路を2n+1段(n≧1)直列接続し、
2m(0<m≦n)段目の反転増幅回路の出力を容量素
子を介して1段目の反転増幅回路の入力に帰還し、2k
+1(m≦k≦n)段目の反転増幅回路の出力を抵抗素
子を介して1段目の反転増幅回路の入力に帰還する構成
のリングオシレータにも適用できる。本発明は、少なく
とも、1段目の反転増幅回路の出力の反転信号を反転増
幅回路の入力に帰還するための容量素子と、反転増幅回
路の出力の正転信号を反転増幅回路の入力に帰還するた
めの抵抗素子とを含むものであればよい。In the above first to fourth embodiments, the case where the inverting amplifier circuit has three stages has been described. However, in the present invention, in general, the inverting amplifier circuits are connected in series in 2n + 1 stages (n ≧ 1),
The output of the 2m (0 <m ≦ n) th stage inverting amplifier circuit is fed back to the input of the first stage inverting amplifier circuit via the capacitive element, and 2k
It can also be applied to a ring oscillator having a configuration in which the output of the +1 (m ≦ k ≦ n) th stage inverting amplifier circuit is fed back to the input of the first stage inverting amplifier circuit via a resistance element. The present invention provides at least a capacitive element for feeding back the inverted signal of the output of the inverting amplifier circuit of the first stage to the input of the inverting amplifier circuit, and a normal signal of the output of the inverting amplifier circuit is fed back to the input of the inverting amplifier circuit. Any element including a resistance element for
【0091】[0091]
【図1】本発明の第1実施例に係るリングオシレータの
回路構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration example of a ring oscillator according to a first embodiment of the present invention.
【図2】ノード100及び101における電位波形図で
ある。FIG. 2 is a potential waveform diagram at nodes 100 and 101.
【図3】抵抗をVDD側に接続した場合の、ノード10
0及び101における電位波形図である。FIG. 3 shows a node 10 when a resistor is connected to VDD side.
It is a potential waveform diagram in 0 and 101.
【図4】従来例と本実施例の発振周波数等を比較して説
明するための図である。FIG. 4 is a diagram for comparing and explaining an oscillation frequency and the like of a conventional example and this example.
【図5】リングオシレータの発振周波数と抵抗値との関
係を表わす図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an oscillation frequency of a ring oscillator and a resistance value.
【図6】本発明の第2実施例に係るングオシレータの回
路構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration example of a ng oscillator according to a second embodiment of the present invention.
【図7】モニター回路の回路構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration example of a monitor circuit.
【図8】本発明の第3実施例に係るングオシレータの回
路構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration example of a ng oscillator according to a third embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第4実施例に係るングオシレータの回
路構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration example of a ng oscillator according to a fourth embodiment of the present invention.
【図10】図10(A)、(B)は、電源電位と発振周
波数の関係を示す図である。10A and 10B are diagrams showing a relationship between a power supply potential and an oscillation frequency.
【図11】従来のリングオシレータの回路構成例を示す
図である。FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration example of a conventional ring oscillator.
【図12】ノード600及び601における電位波形図
である。FIG. 12 is a potential waveform diagram at nodes 600 and 601.
【図13】電源電位が低下した場合等における、ノード
600及び601における電位波形図である。FIG. 13 is a potential waveform diagram at nodes 600 and 601 in the case where the power supply potential is reduced and the like.
【符号の説明】
107、156、307、407、503、607
Pch−Tr
108、308、408、502、608
Nch−Tr
104〜106、304〜306、404〜406、5
05、604〜606 イ
ンバータ
110、111、158、160、308、310、4
10、501、504、610 抵
抗
109、309、409、609
容量
411
モニター回路
150 定電圧回路
152 基準電圧発生回路
154 オペアンプ[Explanation of Codes] 107, 156, 307, 407, 503, 607
Pch-Tr 108, 308, 408, 502, 608
Nch-Tr 104-106, 304-306, 404-406, 5
05, 604-606 Inverters 110, 111, 158, 160, 308, 310, 4
10, 501, 504, 610 Resistors 109, 309, 409, 609
Capacity 411
Monitor circuit 150 Constant voltage circuit 152 Reference voltage generation circuit 154 Operational amplifier
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 3/354 H03K 3/03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03K 3/354 H03K 3/03
Claims (11)
効果トランジスタを含む反転増幅回路と、該反転増幅回
路の出力の反転信号を該反転増幅回路の入力に帰還する
ための容量素子と、該反転増幅回路の出力の正転信号を
該反転増幅回路の入力に帰還するための抵抗素子とを含
むリングオシレータであって、 前記P型電界効果トランジスタ及び前記N型電界効果ト
ランジスタが共にオフ状態の場合に、前記反転増幅回路
の出力を、P側電源電位又はN側電源電位のいずれか一
方に設定する設定手段を含むことを特徴とするリングオ
シレータ。1. An inverting amplifier circuit including a P-type field effect transistor and an N-type field effect transistor, a capacitive element for feeding back an inverted signal of an output of the inverting amplifier circuit to an input of the inverting amplifier circuit, and the inverting circuit. A ring oscillator including a resistance element for returning a normal signal of an output of an amplifier circuit to an input of the inverting amplifier circuit, wherein both the P-type field effect transistor and the N-type field effect transistor are in an off state. The ring oscillator, further comprising setting means for setting the output of the inverting amplifier circuit to either the P-side power supply potential or the N-side power supply potential.
側電源電位との間に設けられ、所与のインピーダンスを
持つ接続手段であることを特徴とするリングオシレー
タ。2. The setting means according to claim 1, wherein the setting means outputs the output of the inverting amplifier circuit and the P-side power supply potential or the N-side power supply potential.
A ring oscillator, characterized in that it is a connecting means having a given impedance provided between a side power supply potential and the side power supply potential.
グオシレータ。3. The ring oscillator according to claim 2, wherein the connecting means is a resistance element.
ランジスタが共にオフ状態になる場合の前記反転増幅回
路の入力の電位を判別する判別手段と、 該判別手段の出力に基づき、前記反転増幅回路の出力と
前記P側電源電位又は前記N側電源電位との間の接続又
は非接続を行うスイッチ手段とを含むことを特徴とする
リングオシレータ。4. The determination means according to claim 1, wherein the setting means determines the potential of the input of the inverting amplifier circuit when both the P-type field effect transistor and the N-type field effect transistor are turned off. A ring oscillator comprising: a switch means for connecting or disconnecting the output of the inverting amplifier circuit and the P-side power supply potential or the N-side power supply potential based on the output of the determining means.
の反転信号を該反転増幅回路の入力に帰還するための容
量素子と、該反転増幅回路の出力の正転信号を該反転増
幅回路の入力に帰還するための抵抗素子とを含むリング
オシレータであって、 前記反転増幅回路が、 P側電源電位又はN側電源電位のいずれか一方と反転増
幅回路の出力との間に設けられたP型電界効果トランジ
スタ又はN型電界効果トランジスタと、 前記一方とは異なる他方の電源電位と反転増幅回路の出
力との間に設けられ、所与のインピーダンスを持つ接続
手段とを含むことを特徴とするリングオシレータ。5. An inverting amplifier circuit, a capacitive element for feeding back the inverted signal of the output of the inverting amplifier circuit to the input of the inverting amplifier circuit, and a normal signal of the output of the inverting amplifier circuit. And a resistance element for feeding back to the input of the inverting amplifier circuit, wherein the inverting amplifier circuit is provided between one of the P-side power source potential and the N-side power source potential and the output of the inverting amplifier circuit. A P-type field-effect transistor or an N-type field-effect transistor; and a connecting means having a given impedance, which is provided between the other power supply potential different from the one and the output of the inverting amplifier circuit. Ring oscillator to
の反転信号を該反転増幅回路の入力に帰還するための容
量素子と、該反転増幅回路の出力の正転信号を該反転増
幅回路の入力に帰還するための抵抗素子とを含むリング
オシレータであって、 前記反転増幅回路の入力が立ち下がる際の該反転増幅回
路の出力が反転する入力の電位と、該反転増幅回路の入
力が立ち上がる際の該反転増幅回路の出力が反転する入
力の電位とを、前記反転増幅回路に供給される電源電位
が低下した場合に略同一にする手段を含むことを特徴と
するリングオシレータ。6. An inverting amplifier circuit, a capacitive element for feeding back an inverting signal of the output of the inverting amplifier circuit to an input of the inverting amplifier circuit, and a normal signal of the output of the inverting amplifier circuit. A ring oscillator including a resistance element for feeding back to the input of the inverting amplification circuit, the input potential at which the output of the inverting amplification circuit is inverted when the input of the inverting amplification circuit falls, and the input of the inverting amplification circuit. A ring oscillator, comprising means for making the potential of an input at which the output of the inverting amplifier circuit rises at the time of rising substantially the same when the power source potential supplied to the inverting amplifier circuit is lowered.
位として供給する定電圧回路を含むことを特徴とするリ
ングオシレータ。7. The ring oscillator according to claim 1, further comprising: a constant voltage circuit which converts a given power supply potential into a constant voltage and supplies it as a power supply potential of the inverting amplifier circuit.
効果トランジスタを含む反転増幅回路の出力の反転信号
を容量素子を用いて該反転増幅回路の入力に帰還し、該
反転増幅回路の出力の正転信号を抵抗素子を用いて該反
転増幅回路の入力に帰還することで発振信号を得る発振
方法であって、 前記P型電界効果トランジスタ及び前記N型電界効果ト
ランジスタが共にオフ状態の場合に、前記反転増幅回路
の出力を、P側電源電位又はN側電源電位のいずれか一
方に設定することを特徴とする発振方法。8. An inverting signal output from an inverting amplifier circuit including a P-type field effect transistor and an N-type field effect transistor is fed back to the input of the inverting amplifier circuit by using a capacitive element, and the output of the inverting amplifier circuit is positive. An oscillating method for obtaining an oscillating signal by feeding back an inverted signal to an input of the inverting amplifier circuit using a resistance element, wherein both of the P-type field effect transistor and the N-type field effect transistor are in an off state, An oscillating method characterized in that the output of the inverting amplifier circuit is set to one of a P-side power source potential and an N-side power source potential.
子を用いて該反転増幅回路の入力に帰還し、該反転増幅
回路の出力の正転信号を抵抗素子を用いて該反転増幅回
路の入力に帰還することで発振信号を得る発振方法であ
って、 P型又はN型の電界効果トランジスタを用いて、P側電
源電位又はN側電源電位のいずれか一方と前記反転増幅
回路の出力との間を接続又は非接続し、 所与のインピーダンスを持つ接続手段を用いて、前記一
方とは異なるP側又はN側の電源電位と反転増幅回路の
出力との間の接続を行うことを特徴とする発振方法。9. An inverting signal output from the inverting amplifier circuit is fed back to the input of the inverting amplifier circuit using a capacitive element, and a normal signal output from the inverting amplifier circuit is fed back to the input of the inverting amplifier circuit using a resistance element. An oscillating method for obtaining an oscillating signal by feeding back to an input, comprising: using a P-type or N-type field effect transistor, one of a P-side power supply potential and an N-side power supply potential and an output of the inverting amplifier circuit. Characterized by connecting or disconnecting between the two, and using a connecting means having a given impedance to connect between the power supply potential on the P side or the N side different from the one and the output of the inverting amplifier circuit. And the oscillation method.
素子を用いて該反転増幅回路の入力に帰還し、該反転増
幅回路の出力の正転信号を抵抗素子を用いて該反転増幅
回路の入力に帰還することで発振信号を得る発振方法で
あって、 前記反転増幅回路の入力が立ち下がる際の該反転増幅回
路の出力が反転する入力の電位と、該反転増幅回路の入
力が立ち上がる際の該反転増幅回路の出力が反転する入
力の電位とを、前記反転増幅回路に供給される電源電位
が低下した場合に略同一にすることを特徴とする発振方
法。10. An inverting signal output from the inverting amplifier circuit is fed back to the input of the inverting amplifier circuit by using a capacitive element, and a non-inverted signal output from the inverting amplifier circuit is output by using a resistor element. An oscillating method for obtaining an oscillating signal by feeding back to the input, wherein the input potential at which the output of the inverting amplifier circuit is inverted when the input of the inverting amplifier circuit falls and the input potential of the inverting amplifier circuit rises. In the oscillation method, the input potential at which the output of the inverting amplifier circuit is inverted is made substantially the same when the power supply potential supplied to the inverting amplifier circuit is lowered.
て、 所与の電源電位を定電圧化し前記反転増幅回路の電源電
位として供給することを特徴とする発振方法。11. The oscillating method according to claim 8, wherein a given power supply potential is converted into a constant voltage and supplied as a power supply potential of the inverting amplifier circuit.
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