JP4219669B2 - 定電圧発生回路及びpll回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、定電圧発生回路及びPLL回路に関し、より詳細には、切り換え機能を持有する定電圧発生回路と、この定電圧発生回路を用いたPLL回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から定電圧発生回路としては、バイポーラトランジスタのバンドギャップ電圧を用いた定電圧発生回路が用いられている。ただ、その立ち上がり時間を早めるために、そのバンドギャップ電圧発生回路内に特別な回路を追加して対応している(例えば、特許文献1,2参照)。
【0003】
また、定電圧発生回路として抵抗分割を用いた回路も存在するが、電源電圧に大きく依存するため、現在では定電圧発生回路としてはあまり用いられていない。
【0004】
PLL回路、特に近年の移動体通信用途のPLLシンセサイザに関しては、非ロック状態からロック状態への引き込み時間の高速化が求められており、そのためさまざまな方式が採られている(例えば、特許文献3,4参照)。
【0005】
今日のPLL回路では、チャージポンプは電流出力型のタイプを使用することが多いが、この時、電流の供給源としては、定電圧発生回路で発生させた電圧を電圧電流変換させたものを使用することが一般的である。この定電圧発生回路には、通常バンドギャップ電圧発生回路を使用する。その理由としては、チャージポンプの出力電流値は、PLL回路のロック状態での安定性を左右するからである。抵抗分割による定電圧発生回路では、チャージポンプ出力電流値が電源電圧の変動量の影響をそのまま受けてしまうため(例えば、電源電圧が10%変動するとチャージポンプ出力電流値も同じく10%変動する)、PLL回路のロック状態においてこの回路を使用することはできない。
【0006】
このため、PLL回路の引き込み時間の高速化には、定電圧発生回路の立ち上がり時間の高速化も必須になる。
【0007】
【特許文献1】
特開平12−075947号公報(段落番号[0018]及び図1)
【0008】
【特許文献2】
特開平5−204480号公報(段落番号[0005]及び図1)
【0009】
【特許文献3】
特開平10−336026号公報(段落番号[0023]〜[0032]及び図1)
【0010】
【特許文献4】
特開平10−327070号公報(段落番号[0013]〜[0018]及び図1)
【0011】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、今日の半導体集積回路は、回路規模が大きくなり、1つの集積回路に上述した定電圧発生回路を基準電圧源として動作する回路が多く含まれる。したがって、この定電圧発生回路の特性が回路の特性に大きく関与することとなる。
【0012】
その中でも、上述した定電圧発生回路の生成する基準電圧の立ち上がり時間は、特に引き込み時間の高速化を目標とするPLL回路に対して影響を与え、基準電圧源としてバンドギャップ電圧発生回路を使用する場合、立ち上がり時間の高速化のためには、上述した特許文献1,2のような特殊な回路構成にする必要があり、簡単な構成のバンドギャップ電圧発生回路が使用できないという問題がある。
【0013】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、回路動作の立ち上がり時間の高速化のために、特別な回路を使用せずとも基準電圧の立ち上がり時間の高速化と安定した基準電圧を比較的簡素な回路構成で実現するようにした定電圧発生回路及びPLL回路を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、抵抗分割によって所定の電圧を発生させる抵抗分圧電圧発生回路と、バンドギャップによって所定の電圧を発生させるバンドギャップリファレンス回路と、前記抵抗分圧電圧発生回路により発生した電圧または前記バンドギャップリファレンス回路により発生した電圧のどちらか一方の電圧を選択する選択手段と、電源投入時は、前記抵抗分圧電圧発生回路により発生した電圧を選択し、電源投入後は、前記バンドギャップリファレンス回路が所定の電圧を発生するようになったならば、前記抵抗分圧電圧発生回路により発生した電圧から前記バンドギャップリファレンス回路により発生した電圧に切り替えるように、前記選択手段を制御する制御手段とを備え、前記選択手段により選択された電圧を出力することを特徴とする。
【0015】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御手段は、電源投入時から所定の時間が経過したことを検知し、その検知結果を出力するタイマーを有することを特徴とする。
【0016】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御手段は、前記バンドギャップリファレンス回路により発生した電圧と基準となる所定の電圧とを比較し、前記バンドギャップリファレンス回路により発生した電圧が前記基準となる所定の電圧より大きくなったことを検知し、その検知結果を出力するコンパレータを有することを特徴とする。
【0017】
また、請求項4に記載の発明は、請求項1,2又は3に記載の定電圧発生回路と、該定電圧発生回路により発生した電圧を電流に変換する電圧電流変換回路と、該電圧電流変換回路により変換された電流が供給されるチャージポンプ回路とを有することを特徴とするPLL回路である。
【0018】
このように、本発明は、上述した課題を解決するために、電源投入当初には、抵抗分割によって所定の電圧を発生させる電圧発生回路で発生させた電圧を基準電圧として使用するようスイッチを設定し、電源投入時から所定の時間が経過したことを検知して出力するタイマーがその時間が経過したことを示す出力信号に基づいて、基準電圧を、抵抗分割によって発生させた電圧発生回路による電圧から、バンドギャップリファレンス回路により発生させた基準電圧に切り換えるようにしたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の定電圧発生回路の一実施形態を示す図で、図中符号1はバンドギャップリファレンス回路、2は抵抗分圧電圧発生回路、3はタイマー(制御手段)、4はスイッチ回路(選択手段)を示している。
【0020】
バンドギャップリファレンス回路1で発生させた基準電圧と、抵抗分圧電圧発生回路2によって発生させた基準電圧を、タイマー3の出力信号を用いてスイッチ回路4のCMOSスイッチSW1、SW2を切り換えることにより、いずれかの基準電圧をVREF端子に出力させる回路である。
【0021】
抵抗分圧電圧発生回路2は、抵抗分割によって所定の電圧を発生させるものである。バンドギャップリファレンス回路1は、バンドギャップによって所定の電圧を発生させるものである。CMOSスイッチSW1、SW2は、抵抗分圧電圧発生回路2により発生した電圧またはバンドギャップリファレンス回路1により発生した電圧のどちらか一方の電圧を選択するものである。
【0022】
タイマー3は、電源投入時は、抵抗分圧電圧発生回路2により発生した電圧を選択し、電源投入後は、バンドギャップリファレンス回路1が所定の電圧を発生するようになったならば、抵抗分圧電圧発生回路2により発生した電圧からバンドギャップリファレンス回路1により発生した電圧に切り替えるように、スイッチSW1、SW2を制御するものである。このように本発明の定電圧発生回路は、スイッチSW1、SW2により選択された電圧を出力するように構成されている。
【0023】
図2は、抵抗分割による電圧発生回路の実施の形態例を示す図である。
抵抗値R1、R2の値はVref=Vcc*(R1/R2)がバンドギャップリファレンス回路1より出力される電圧レベルに等しくなるように決定する。
【0024】
図3は、本発明の基準電圧の高速立ち上げを使用した一例を示す図で、PLL(Phase Locked Loop)回路の概略を示す図である。図中符号5は電圧電流変換回路、6はチャージポンプ、7は周波数位相比較器、8は分周器、9は電圧制御発振回路(VCO)を示している。
【0025】
以下、図3に示したPLL回路について説明する。
一般的には基準となる周波数をもつ入力信号Frefが供給され、その入力信号Frefと位相同期し、分周比倍の信号Fvcoを生成する。周波数位相比較器7は入力信号Frefの位相と、電圧制御発振回路9の出力信号Fvcoを分周器8で分周した信号Fdivの位相を比較し、電圧制御発振回路9の周波数感度が正の場合、Frefが進んでいる時にはその位相差に応じたパルス幅を有するパルス信号UPが出力され、Fdivが進んでいる時にはパルス信号DOWNがチャージポンプ6に出力される。
【0026】
ここで周波数感度が正というのは、電圧制御発振回路9の入力電圧Vinが大きくなればなるほど、その出力信号であるFvcoの周波数が高くなることを意味する。チャージポンプ6は、周波数位相比較器7から出力されるパルス信号に応じた電流量をループフィルタ10に供給し、UP信号が出力される時、チャージポンプ6はループフィルタ10に電荷を充電し、逆にDOWN信号が出力させるときには電荷を放電させ、それぞれパルス幅に応じた電圧分だけVinを上下させる。この動作を繰り返し、最終的にFref信号とFdiv信号の周波数と位相が一致したところでロック状態となる。チャージポンプ6は、一定電流値をUP信号またはDOWN信号のパルス幅に応じてループフィルタ10に充放電するが、その元となる電流は電圧電流変換回路5から供給される。
【0027】
図4は、電圧電流変換回路の一例を示す図である。
図4に示したa点の電位がVrefと同じになるように働き、結果としてVref/Rとなる電流Iに電圧電流変換が可能となる。図4は電圧電流変換回路5、図5はチャージポンプ6、図6は周波数位相比較器7の一例を示した図である。
【0028】
チャージポンプ6の電流は、基準電圧VREFを電圧電流変換回路5で変換して供給されるため、基準電圧の立ち上がりが遅くなるとチャージポンプ6自身に供給される電流も影響をうけ、ロック状態になるまでの時間も長くなってしまう。
【0029】
そこで、本発明を使用すると、バンドギャップリファレンス回路1の立ち上がり時は基準電圧源として一時的に抵抗分割による抵抗分圧発生回路2を使用することにより上述したような状態を回避できる。
【0030】
図7は、PLL回路の非ロック状態からロック状態への遷移、抵抗分割による定電圧発生回路とバンドギャップによる定電圧発生回路(バンドギャップリファレンス回路)から発生させた基準電圧の切り換えタイミング、およびそれら基準電圧の立ち上がり時間の関係を示す図である。
【0031】
図7に示した上半分は縦軸周波数、横軸時間、下半分は縦軸電圧、横軸時間である。なお、各ノード名は図3のノードに対応する。PLL回路はある時間をかけて非ロック状態からロック状態に遷移する。ロック状態では前述したようにバンドギャップリファレンス回路による基準電圧を使用しなければならないが、非ロック状態においては抵抗分割による電圧発生回路を使用し基準電圧の立ち上がりの高速化が可能である。そこで図7に示すタイミングで基準電圧源を切り換えることにより、抵抗分割による定電圧発生回路とバンドギャップリファレンス回路の長所のみを使用し、PLL回路の引き込み時間の高速化が実現できる。
【0032】
図8は、タイマーの一例を示す図である。
カウンタ11は、CMOS論理回路で構成するのが一般的である。また、図8のタイマーの代わりに図9に示すようなコンパレータ12を使用してスイッチの切り換えを行う手法もとれる。この場合COMP_REFの値はバンドギャップ出力電圧に比べ少し低く設定する。図9ではCOMP_REF信号の生成に抵抗分割回路を図示してあるが、実施例は特にこの構成のみに限らない。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、本発明の定電圧発生回路は、電源投入時から所定の時間が経過したことを検知して出力するタイマーを用いて、基準電圧を抵抗分割によって所定の電圧を発生させる電圧発生回路の出力電圧から、バンドギャップを用いて所定の電圧を発生させる電圧発生回路の出力電圧に切り換えることにより、特別な回路を使用せずとも基準電圧の立ち上がり時間の高速化と安定した基準電圧を比較的簡素な回路構成で提供し、同時にこの基準電圧源を使用して動作する他の回路、特にPLL回路の立ち上がり時間の高速化も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の定電圧発生回路の一実施形態を示す図である。
【図2】抵抗分割による電圧発生回路の実施の形態例を示す図である。
【図3】本発明の基準電圧の高速立ち上げを使用した一例を示す図である。
【図4】電圧電流変換回路の一例を示す図である。
【図5】チャージポンプの一例を示す図である。
【図6】周波数位相比較器の一例を示す図である。
【図7】PLL回路の非ロック状態からロック状態への遷移、抵抗分割による定電圧発生回路とバンドギャップによる定電圧発生回路から発生させた基準電圧の切り換えタイミング、およびそれら基準電圧の立ち上がり時間の関係を示す図である。
【図8】タイマーの一例を示す図である。
【図9】図8のタイマーの代わりにコンパレータを使用した例を示す図である。
【符号の説明】
1 バンドギャップリファレンス回路
2 抵抗分圧電圧発生回路
3 タイマー
4 スイッチ回路
5 電圧電流変換回路
6 チャージポンプ
7 周波数位相比較器
8 分周器
9 電圧制御発振回路(VCO)
10 ループフィルタ
11 カウンタ
12 コンパレータ
Claims (4)
- 抵抗分割によって所定の電圧を発生させる抵抗分圧電圧発生回路と、
バンドギャップによって所定の電圧を発生させるバンドギャップリファレンス回路と、
前記抵抗分圧電圧発生回路により発生した電圧または前記バンドギャップリファレンス回路により発生した電圧のどちらか一方の電圧を選択する選択手段と、
電源投入時は、前記抵抗分圧電圧発生回路により発生した電圧を選択し、電源投入後は、前記バンドギャップリファレンス回路が所定の電圧を発生するようになったならば、前記抵抗分圧電圧発生回路により発生した電圧から前記バンドギャップリファレンス回路により発生した電圧に切り替えるように、前記選択手段を制御する制御手段とを備え、
前記選択手段により選択された電圧を出力することを特徴とする定電圧発生回路。 - 前記制御手段は、電源投入時から所定の時間が経過したことを検知し、その検知結果を出力するタイマーを有することを特徴とする請求項1に記載の定電圧発生回路。
- 前記制御手段は、前記バンドギャップリファレンス回路により発生した電圧と基準となる所定の電圧とを比較し、前記バンドギャップリファレンス回路により発生した電圧が前記基準となる所定の電圧より大きくなったことを検知し、その検知結果を出力するコンパレータを有することを特徴とする請求項1に記載の定電圧発生回路。
- 請求項1,2又は3に記載の定電圧発生回路と、該定電圧発生回路により発生した電圧を電流に変換する電圧電流変換回路と、該電圧電流変換回路により変換された電流が供給されるチャージポンプ回路とを有することを特徴とするPLL回路。
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