JPH0213131A - 位相同期回路 - Google Patents

位相同期回路

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JPH0213131A
JPH0213131A JP63163724A JP16372488A JPH0213131A JP H0213131 A JPH0213131 A JP H0213131A JP 63163724 A JP63163724 A JP 63163724A JP 16372488 A JP16372488 A JP 16372488A JP H0213131 A JPH0213131 A JP H0213131A
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龍太郎 堀田
Shoichi Miyazawa
章一 宮沢
Kenichi Hase
健一 長谷
Tetsushi Kawamura
哲士 川村
Shinichi Kojima
児島 伸一
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は位相同期回路に係り、特に磁気ディスク装置の
読み出しデータ復号化に必要な同期クロックを生成する
位相同期回路に関する。
[従来の技術J 磁気ディスク装置等のシステムては、F11気媒休炉ら
読み出された符号化パルス列を復号するために同期クロ
ツクを必安どする。この同期クロックを生成する手段と
して一般に位相同期回路を使用している。
第5LAに位相同期回路の構成要素を示す8位相回期回
路は位相比較器l、チャージポンプ2、ルーフフィルタ
3、及び電圧制御発振器(以下VCOど略す。)4とか
ら4X!I成される。位相比較器lは、磁気媒体からの
読み出し信号11とvCO4からの■COクロック17
の位相を比較し1読み出し信号11の位相かVCOクロ
ック17の位相より進んていた場合には、位相進み状態
を示ずINC信号12を、逆に読み出し信号11の位相
かVCOクロック17の位相より遅れていた場合には、
位相遅れ状態を示すDEC信号14をそわぞれ前記読出
し信号11と前記vCOクロックエフの2つの信号の位
相差に対応した時間たけ出力する。チャージポンプ2は
、I N Ck 号12’を受は取ると、その時間たけ
ループフィルタ3に対し・て一定電流てチャージ動作を
おこなう。逆にDEC信号14を受は取るとその時間た
けループフィルタ3に対して=一定電流のディスチャー
ジ動作をおこなう。ループフィルタ3は、このチャージ
ポンプ2のチャージ、ディスチャージ動作を積分して、
vCO4のル]御電圧16を生成する。vCO4は、制
御電圧16に従い、その出力であるVCOクロック17
の周波数を変化させる。位相同期回路かこのように動作
することにより、読み出し信号11に同期したvCOク
ロック17か得られる。
第6図に従来の一般的なチャージポンプ回路を示す。Q
lはチャージ用定電流源てあり、Q2はディスチャージ
用定電流源である。Q7及びQ8はチャージ電流の流れ
る経路を切り換える差動スイッチてあり、Q9及びQI
Oはディスチャージ電流の流れる経路を切り換える差動
スイッチである。バイアス電圧Vlは、Q7のコレクタ
71f流の受は取り及びQ9のコレクタX流の供給をお
こなう。位相比較器lからINC信号12及びその反転
信号であるINC信号13か出力されると、その時間た
けQ8かON状態、Q7かOFF状態となり、一定電流
をループフィルタ3へ流し出す。
逆に、DEC信号14及びその反転信号であるDEC信
号15が出力されるとその時間たけQlOかON状態、
Q9かOFF状態となり一定電流をループフィルタ3か
ら引き込む。
[発明か解決しようとする課題] 上記従来方式のチャージポンプ回路では、定電流特性及
び1!流スイ・ンチ特性を確保するためには、Ql、Q
2.Q7.Q8.Q9.QIOか全て非飽和領域で動作
する必要かあった。このため1位相比較器から出力され
るINC信号、DEC信号ともにアナロク的な電圧レベ
ルと精度か要求された。例えば第6図の場合では、vC
O4の制御電圧16か取り得る直流電圧範囲は、下限は
DEC信号14の電圧レベル以上てあり、その値は約1
.4 Vである。また上限はINC信号12の電圧レベ
ル以下であり、その値は約Vcc−1,4vである。結
果として、制御電圧16は、vCO2,8Vの範囲てし
か変化できず、vCO4の入力電圧タイナミックレンシ
を確保する上で大きな障害となっていた。この障害は、
特に5v単一電源などのように電源電圧か低い場合に顕
著に現れてくる。また、」足固全てのバイポーラトラン
ジスタか非飽和領域で動作する状態においても、バイポ
ーラトランジスタかベース電流駆動素子であるため、電
流増幅率から規定される電流誤差か存在する。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を除去し、CM
OS論理ゲート出力電圧レベルのINC信号12.DE
C信号14で動作させることができ、かつ制04ilt
圧16の取り得る電圧範囲を拡大させて、vCOのタイ
ナミックレンシを確保し、また差動スイウチのベース電
流による電流誤差を生しないチャージポンプ回路を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段j 上記目的を達成するために、本発明による位相同期回路
は、制御電圧により出力クロックの周波数を変化させる
電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力クロック信
号および外部入力信号の位相を比較する位相比較器と、
該位相比較器の出力信号に従い一定電流の流し出しおよ
び引き込みを行うチャージポンプ回路と、該チャージポ
ンプ回路の出力電流を積分して前記電圧制御発振器の制
御電圧を生成するループフィルタとを備える位相同期回
路に3いて、前記チャージポンプ回路を、定電流源と該
電流源の電流を流す電流経路を切り換えるための差動ス
イッチとにより構成するとともに1前記定電流源をバイ
ポーラトランジスタで構成し、前記差動スイウチをMO
S)−ランジスタて構成したことを特徴とするものであ
る。
本発明によるチャージポンプは、定電流源と、該電流源
の電流を流す電流経路を切り換えるための差動スイッチ
とにより構成され、前記差動スイッチの制御により外部
に対する一定電流の流し出しおよび引き込みを行うチャ
ージポンプ回路において、前記定電流源をバイポーラト
ランジスタでaT&t、、前記差動スイッチをMOSト
ランジスタて構成したことを特徴とするものである。
前記MOSl−ランジスタは、すべてN−MOSトラン
ジスタで構成してもよい。
[作用1 本発明ては、バイポーラトランジスタにより構成した電
流源の電流を切り換える差動スイッチをMOSl−ラン
ジスタで構成したので、位相比較器が出力するINC信
号およびDEC信号はCMOSロジウクレベル電圧とす
ることかてき、そのハイレベル電圧はvceと等しく、
また、ローレベルは0ボルトである。この信号により差
動スイッチ用MOS)−ランジスタを駆動するので、前
記MOSトランジスタは完全な非館和領域で動作するが
、MOSトランジスタは電圧駆動であるため電流誤差か
生じず、トレイン−ソース間電圧もハイボーラレランジ
スタのベース−エミッタ間電圧よりも小さくできる。
したかって、本発明によれば、低い1iTtt圧、例え
ば5ボルトの単一電源によっても、vceの入力制御電
圧のダイナミックレンジを広く取れる。また、ダイナミ
ックレンジを拡大するために電源電圧を上げて消費電力
を増大させることかないので、高集積化に適する。さら
に、バイポーラトランジスタのベース電流による出力電
流誤差を除去できるので、チャージポンプ回路の出力電
流値を高精度とすることかできる。
I実施例1 以下、本発明の一実施例を第1図から第4図により説明
ずシ。
第1図は本発明の1!要を示すものである。第1図の回
路は、位相比較器l、チャージポンプ2、ループフィル
タ3、VCO4から構成される位相同期回路である。チ
ャージポンプ2は、チャージ電流源11、ディスチャー
ジ電流源I2、電流スイッチ用MO3)−ランジスタM
l、M2.M3゜M4及びバイアス電圧■lから構成さ
れる。
位相比較器1は、読み出し信号11とVCOクロック1
7との位相を比較し、読み出し信号11の位相がVCO
クロック17の位相より進んていた時は、その位相差時
間たけINC信号12をVccTlt圧にし、INC信
号13をOVにする。これにより、Mlはカウトオンす
るとともにM2か能動状態となりその結果、チャージ電
流源11はM2を通してループフィルタ3へ一定電流を
流し込む。位相時間経過後、INC信号12はOVに、
INC信号13はVCC電圧になり、チャージ電流はバ
イアス電圧Vlに流れ込む。逆に、読み出し信号11の
位相VCOクロック17の位相より遅れていた時はその
時間たけDEC信号14をVoc′itt圧にし、DE
C信号15をOVにする。これにより、M3はカットオ
フするとともにM4か能動状態となり、その結果、ディ
スチャージ電流源■2はM4を通して一定電流をループ
フィルタ3から引き込む。位相差時間経過後、DEC信
号14は0■に、DEC信号15は■cc電正になり、
ディスチャージ電流はバイアス電圧V1がら供給される
。ループフィルタ3は、チャージポンプ2の出力するチ
ャージ電流、ディスチャージ電流を積分してVCO4の
制V4電圧16を生成する。VCO4は、制御電圧16
により、その出力信号であるVCOクロック17の周波
数を変化させる。
第2図は、第1図のチャージ電流源11をバイポーラト
ランジスタQ15で、ディスチャージ電流源■2をバイ
ポーラトランジスタQ16て構成したものである。この
場合、Q15.Q16は非飽和領域て使用する必要かあ
り、Q15.Q16ともにコレクタエミッタ間電圧は0
.7v程度必要となるか、MOSトランジスタに比べて
相Wコンダクタンスg11か大きいのて、バイポーラト
ランジスタを使用した方か有効である。また、バイアス
電圧V1を使用するかわりに、MlのトレインDをOV
に、M3のトレインDをV。Cに接続してもよい。
第3図に、第1図のチャージポンプ2の他の構成例を示
す。この実施例は、電流スイッチを構成するMOSトラ
ンジスタM5〜M8を、すべて動作速度の速いN−MO
Sて構成したちのである。
TNC信号12かVccTr!圧の場合には、M6が能
動状態となり、Qllのコレクタ電流はM6を通してQ
4から供給される。Q4とQ5は電流ミラー回路を構成
しており、Qllに流れる電流と回j4の電流かQ5か
らループフィルタ3へ流れる。逆に、DEC信号14が
vcc電圧の場合には、Q12に流れる′I′!tl&
はMlを通してループフィルタ3から供給される。
第4図に、第1図のチャージポンプ2のさらに他の構成
例を示す。この実施例も、電流スイ・νチを構成するM
OSトランジスタM9〜M12を、すべてN−MOSて
構成したものである。
INC信号12かVcrTT!、圧の場合には、Q13
のコレクタ電流は電源から供給され、定電流源Q6のコ
レクタ電流はループフィルタ3に流れる。
ここて、Q6とQ13.Q14とのコレクタMIR値を
一致させておくことにより、INC信号12かOVの場
合は、Q13のコレクタ電流Q6から供給され、ループ
フィルタ3へは流れない、DEC信号14がVcI、電
圧の場合、Q14のコレクタ電流はMl2を通してルー
プフィルタ3から供給される。
以上説明した全ての回路においての共通事項は、定電流
源を構成する能動素子及びカレントミラー回路をgmの
大きいバイポーラトランジスタで構成し、電流スイッチ
部を入力インピーダンスの高いMOSl−ランシスタで
構成していることである。
(発明の効果1 本発明によれば、一般にロジックで構成される位相比較
器の出力信号をCMOSロジックレベルてそのまま使用
でき、MOSトランジスタが非飽和領域ても高い入力イ
ンピーダンス特性を有する為、VCOの入力制御電圧ダ
イナミックレンジを広くとれ、さらにバイポーラトラン
ジスタのベース電流による出力電流誤差を除去できるの
で、低い電源電圧仕様においても動作マージンを確保で
き、高t/!度な位相同期回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の概要を示す基本構成図、第2図は本発
明の一実施例の回路図、第3図及び第4図は本発明の別
の一実施例の回路図、第5図は位相同期回路の構成要素
を示すブロック図、第6図は従来技術例の回路図である
。 ■・・・位相比較器、 2・・・チャージポンプ 3・・・ループフィルタ 4・・・VCO2 11・・・読み出し信号、 12・・・INC信号、 13・・・INC信号、 14・・・DEC信号、 15・・・DEC信号、 16・・・制御電圧、 17・・・VCOクロック、 11・・・チャージ電流源、 ■2・・・ディスチャージ電流源、 Ml、M2・・・P−MOSトランジスタ、M3〜M1
2・・・N−MOSトランジスタ、QIQ4〜Q8・・
・PNP−トランジスタ、Q2.Q9〜Q14・・・N
PN−)ランジス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、制御電圧により出力クロックの周波数を変化させる
    電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力クロック信
    号および外部入力信号の位相を比較する位相比較器と、
    該位相比較器の出力信号に従い一定電流の流し出しおよ
    び引き込みを行うチャージポンプ回路と、該チャージポ
    ンプ回路の出力電流を積分して前記電圧制御発振器の制
    御電圧を生成するループフィルタとを備える位相同期回
    路において、 前記チャージポンプ回路を、定電流源と該電流源の電流
    を流す電流経路を切り換えるための差動スイッチとによ
    り構成するとともに、前記定電流源をバイポーラトラン
    ジスタで構成し前記差動スイッチをMOSトランジスタ
    で構成したことを特徴とする位相同期回路。2、定電流
    源と、該電流源の電流を流す電流経路を切り換えるため
    の差動スイッチとにより構成され、前記差動スイッチの
    制御により外部に対する一定電流の流し出しおよび引き
    込みを行うチャージポンプ回路において、 前記定電流源をバイポーラトランジスタで構成し、前記
    差動スイッチをMOSトランジスタで構成したことを特
    徴とするチャージポンプ回路。 3、前記MOSトランジスタをすべてN−MOSトラン
    ジスタで構成したことを特徴とする請求項1記載の位相
    同期回路または請求項2記載のチャージポンプ回路。
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US6288660B1 (en) 1998-03-18 2001-09-11 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson BiCMOS circuit for controlling a bipolar current source
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