JPH07254847A - 発振回路およびpll回路 - Google Patents

発振回路およびpll回路

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JPH07254847A
JPH07254847A JP4577294A JP4577294A JPH07254847A JP H07254847 A JPH07254847 A JP H07254847A JP 4577294 A JP4577294 A JP 4577294A JP 4577294 A JP4577294 A JP 4577294A JP H07254847 A JPH07254847 A JP H07254847A
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JP
Japan
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circuit
inverter
voltage
inverters
current control
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Withdrawn
Application number
JP4577294A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuyoshi Shizuno
光芳 静野
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Microcomputer System Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Microcomputer System Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数のインバータを多段に接続して最終段含
む奇数段目のインバータの出力端子から信号を取り出し
て選択手段を介して初段のインバータの入力端子に帰還
させるとともに、各インバータには電流制御用MOSF
ETを介して電流を流すようにしてリングオシレータを
構成した。 【効果】 選択手段により初段インバータの入力端子に
帰還させる信号を切り替えることで発振周波数を大きく
変化させ、かつ上記電流制御用MOSFETのゲート電
圧を変化させることで発振周波数を微調整することがで
き、回路の仕様すなわち用途に応じて、インバータの段
数あるいは構成するMOSFETのサイズ等の異なるリ
ングオシレータを設計し直す場合に比べて回路の開発期
間を短縮することができるとともに、構成するインバー
タの段数の異なる複数のリングオシレータを設けて置く
方法に比べて大幅に回路の占有面積を低減することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発振回路さらには周波
数調整可能なリングオシレータに適用して特に有効な技
術に関し、例えばPLL(フェーズ・ロックド・ルー
プ)回路の電圧制御発振器に利用して有効な技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばPLL回路に使用される電
圧制御発振器としてMOSインバータを多段(奇数個)
接続して最終段インバータの出力信号を初段のインバー
タの入力端子に入力させるとともに、各インバータには
電流制御用MOSFETを介して電流を流すようにする
ことにより、上記電流制御用MOSFETのゲート電圧
を変化させることで発振周波数を制御できるようにした
リングオシレータが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、MOS
インバータと電流制御用MOSFETとからなる上記リ
ングオシレータにあっては、制御できる発振周波数の幅
が狭くPLL回路に使用される電圧制御発振器に要求さ
れる発振周波数幅を充分に満足できるものでなかった。
そこで、従来は、PLL回路の仕様すなわち用途に応じ
て、インバータの段数あるいは構成MOSFETのサイ
ズ等を変えてリングオシレータを設計し直すか、構成す
るインバータの段数の異なる複数のリングオシレータを
設けておいて、発振周波数の大きな調整はリングオシレ
ータを切り換えることで行ない、発振周波数の小さな調
整は電流制御用MOSFETに流す電流を変化させるこ
とで行なうようにせざるを得なかった。そのため、設計
期間が長くなったり、回路の占有面積が大きくなってし
まうという問題点があった。
【0004】この発明の目的は、回路の占有面積が小さ
くしかも発振周波数の制御幅の大きくかつ微調整可能な
発振回路を提供することにある。この発明の他の目的
は、仕様もしくは用途が変わっても設計変更を必要とし
ないような発振回路を提供することにある。この発明の
前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、
本明細書の記述および添附図面から明らかになるであろ
う。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、前段の論理ゲートの出力信号が
次段の論理ゲートの入力端子に印加されるように接続さ
れた複数個のインバータと、これらのインバータのいず
れか1つの出力信号を選択して初段のインバータの入力
端子に帰還させる選択手段と、上記各インバータに流す
電流を制御する電流制御手段とによりリングオシレータ
を構成したものである。また、好ましくは、電圧制御端
子を有し、該電圧制御端子に供給された電圧に応じて上
記電流制御手段に印加される制御電圧を発生するバイア
ス回路を設けるようにする。さらに、好ましくは、上記
インバータはCMOSインバータからなり、各インバー
タを構成するPチャンネルMOSFETのソース端子と
第1の電源電圧との間に、そのゲート端子に上記バイア
ス回路からの第1の制御電圧が印加された電流制御用M
OSFETがそれぞれ接続されるとともに、上記各イン
バータを構成するNチャンネルMOSFETのソース端
子と第2の電源電圧との間に、そのゲート端子に上記バ
イアス回路からの第2の制御電圧が印加された電流制御
用MOSFETがそれぞれ接続されるようにする。さら
に、上記発振回路はPLL回路を構成する電圧制御発振
器として利用すると好適である。
【0006】
【作用】上記した手段によれば、選択手段により初段イ
ンバータの入力端子に帰還させる信号を切り替えること
で発振周波数を大きく変化させ、かつ上記電流制御用M
OSFETのゲート電圧を変化させることで発振周波数
を微調整できる。また、電圧制御端子を有するバイアス
回路を設けることにより、バイアス回路の制御電圧を変
えることで、個々の電流制御用MOSFETのゲート電
圧を変化させることなく、一括して電流を制御すること
ができる。さらに、各段のインバータをCMOSインバ
ータで構成し、第1の電源電圧側と第2の電源電圧側と
にそれぞれ電流制御用MOSFETを接続し、バイアス
回路からの電圧で各々制御するようにすれば、電流調整
時の応答性を向上させるとともに、バイアス回路を比較
的簡単な回路構成にて実現することができる。さらに、
上記発振回路はPLL回路を構成する電圧制御発振器と
して利用すれば、電圧制御発振器に要求される発振周波
数幅を充分に満足できる発振回路を少ない占有面積で実
現することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。図1に本発明を適用したリングオシレータ
の一実施例が示されている。この実施例のリングオシレ
ータは、7個のCMOSインバータG1,G2,……G
7が多段に接続された本体部1と、最終段含む奇数段目
のインバータG3,G5,G7の出力端子から取り出さ
れた信号を初段インバータG1の入力端子に選択的に供
給するための選択手段としてのセレクタ回路2と、上記
各インバータG1,G2,……G7を構成するPチャン
ネルMOSFETのソース端子と電源電圧Vccとの間
にそれぞれ接続された電流制御用MOSFET Q1
1,Q12,……Q17と、各インバータG1,G2,
……G7を構成するNチャンネルMOSFETのソース
端子と接地電位GNDとの間にそれぞれ接続された電流
制御用MOSFET Q21,Q22,……Q27と、
これらの電流制御用MOSFET Q11〜Q27のゲ
ート電圧を制御して電流を調整するバイアス回路3とか
ら構成されている。
【0008】上記セレクタ回路2には、選択信号S1,
S2,S3が入力され、これらの選択信号S1,S2,
S3に応じて上記インバータG3,G5,G7のいずれ
か1つの出力信号が選択されて上記初段インバータG1
の入力端子に帰還されるように構成されている。この選
択信号S1,S2,S3は、例えば電源電圧Vccのレ
ベルを検出するレベル検出回路によりVccのレベルに
応じて形成させるようにすれば、例えば電源電圧が異な
るシステムに使用される場合に電源電圧のレベルに応じ
て自動的に遅延時間が調整されてほぼ一定の周波数で発
振させることができる。
【0009】また、上記バイアス回路3は、特に制限さ
れないが、電源電圧Vccと接地電位GNDとの間に直
列接続されたPチャンネルMOSFET Q1とNチャ
ンネルMOSFET Q2とからなり、このうちPチャ
ンネルMOSFET Q1はそのゲート端子とドレイン
端子とが結合されたいわゆるダイオード接続とされ、N
チャンネルMOSFET Q2の負荷抵抗として機能
し、電源電圧VccをMOSFET Q1とQ2のコン
ダクタンスの比で分割したような大きさのドレイン電圧
が上記電流制御用MOSFET Q11,Q12,……
Q17のゲート端子に共通に印加されている。
【0010】一方、上記NチャンネルMOSFET Q
2および電流制御用MOSFETQ21,Q22,……
Q27のゲート端子には、電圧制御端子4に供給された
発振制御電圧Voが共通に印加され、Voに応じた電流
がQ2およびQ21,Q22,……Q27に流されるよ
うに構成されている。このようにして、各インバータに
流れる電流が変化することにより、それぞれの遅延時間
が変化する。具体的には、インバータに流れる電流が減
少すると遅延時間が大きくなって周波数が下がり、イン
バータに流れる電流が増加すると遅延時間が小さくなっ
て周波数が上がるように制御される。PLL回路に使用
される場合、直流増幅器から供給されるような差信号電
圧が上記発振制御電圧Voとしてリングオシレータの制
御電圧として供給される。
【0011】図2および図3には、上記セレクタ回路2
の構成例が示されている。このうち、図2のセレクタ回
路2は、PチャンネルMOSFETとNチャンネルMO
SFETとが並列接続されたいわゆるトランスミッショ
ンゲートと呼ばれる伝送ゲートTG1,TG2,TG3
からなり、各伝送ゲートTG1,TG2,TG3が上記
リングオシレータの本体部1内のインバータG3,G
5,G7の出力端子に接続されていると共に、各伝送ゲ
ートTG1,TG2,TG3のゲート制御端子に上記選
択信号S1,S2,S3とその反転信号が供給されてい
る。
【0012】上記セレクタ回路2は、選択信号S1がハ
イレベルで他の選択信号S2,S3がロウレベルである
ときに伝送ゲートTG1が導通状態とされてインバータ
G3の出力信号が信号線Loを介して初段インバータG
1の入力端子に帰還される。同様にして、選択信号S2
がハイレベルで他の選択信号S1,S3がロウレベルで
あるときは伝送ゲートTG2が導通状態とされてインバ
ータG5の出力信号が、また、選択信号S3がハイレベ
ルで他の選択信号S1,S2がロウレベルであるときは
伝送ゲートTG3が導通状態とされてインバータG7の
出力信号が、それぞれ信号線Loを介して初段インバー
タG1の入力端子に帰還される。
【0013】図3のセレクタ回路2は論理ゲートにより
構成する場合の実施例であり、この実施例では、3個の
アンドゲートG11,G12,G13と、これらの出力
信号を入力信号とする3入力ノアゲートG21と、その
出力信号を反転するインバータG31とから構成され、
初段の各アンドゲートG11,G12,G13の一方の
入力端子に上記各インバータG3,G5,G7から取り
出された出力信号が入力され、各アンドゲートG11,
G12,G13の他方の入力端子に上記選択信号S1,
S2,S3が入力され、ハイレベルの選択信号が入力さ
れたアンドゲートが開かれて、インバータG3,G5,
G7のいずれか1つの出力信号が信号線Loを介して初
段インバータG1の入力端子に帰還される。
【0014】なお、図3に示すような論理ゲートからな
るセレクタ回路を使用する場合には、例えばノアゲート
G21の出力信号を初段インバータG1の入力端子に帰
還させる(図3に示すセレクタ回路のインバータG31
を省略した回路を使用する)ようにすれば、リングオシ
レータの本体部1内の偶数段のインバータG2,G4,
G6の出力端子から信号を取り出して初段インバータG
1の入力端子に帰還させて発振させることも可能であ
る。つまり、回路の汎用性が高いという利点がある。ま
た、偶数段のインバータの出力信号を取り出して初段イ
ンバータの入力端子に帰還させるような構成を採る場合
には、リングオシレータの本体部1は偶数段のインバー
タで構成することが可能である。
【0015】また、上記実施例におけるセレクタ回路2
の選択信号S1,S2,S3は、半導体集積回路では内
部で電源電圧のレベルを検出して発生させる変わりに、
例えば専用の制御端子を設けて外部から与えたり、ヒュ
ーズ素子を含むようなプログラム可能な選択信号発生回
路を設けて、回路の仕様もしくは用途に応じて切断する
ヒューズを切り換えて固定的な選択信号をセレクタ回路
に与えるようにしてもよい。
【0016】さらに、上記実施例ではバイアス回路3を
構成するNチャンネルMOSFETQ2および電流制御
用MOSFET Q21,Q22,……Q27のゲート
端子に発振制御電圧を印加して発振周波数の微調整を行
なうようにしているが、PチャンネルMOSFET Q
3および電流制御用MOSFET Q11,Q12,…
…Q17のゲート端子に発振制御電圧を印加あるいは両
方にそれぞれ発振制御電圧を印加するように構成しても
良い。また、バイアス回路3を設ける代わりに、制御電
圧を外部から与えるようにしても良い。
【0017】以上説明したように、上記実施例は、複数
のインバータを多段に接続して最終段含む奇数段目のイ
ンバータの出力端子から信号を取り出して選択手段を介
して初段のインバータの入力端子に帰還させるととも
に、各インバータには電流制御用MOSFETを介して
電流を流すようにしてリングオシレータを構成したの
で、選択手段により初段インバータの入力端子に帰還さ
せる信号を切り替えることで発振周波数を大きく変化さ
せ、かつ上記電流制御用MOSFETのゲート電圧を変
化させることで発振周波数を微調整できるという作用に
より、回路の仕様すなわち用途に応じて、インバータの
段数あるいは構成するMOSFETのサイズ等の異なる
リングオシレータを設計し直す場合に比べて回路の開発
期間を短縮することができるとともに、構成するインバ
ータの段数の異なる複数のリングオシレータを設けて置
く方法に比べて大幅に回路の占有面積を低減することが
できるという効果がある。
【0018】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、リ
ングオシレータの本体部1を構成するインバータの数は
7個に限定されるものでない。また、上記実施例では、
3個のインバータから信号を取り出してセレクタ回路を
介して初段インバータに帰還させているが、2個あるい
は4個以上であってもよい。さらに、リングオシレータ
の本体部1を構成するインバータは、実施例のCMOS
インバータに限定されるものでなく、N−MOSインバ
ータやバイポーラトランジスタ等他のタイプのトランジ
スタで構成されたインバータ、あるいは反転信号を形成
可能なノアゲート等他の論理ゲートであってもよい。
【0019】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるPLL
回路を構成する電圧制御発振器に好適なリングオシレー
タに適用した場合について説明したが、この発明はそれ
に限定されるものでなく、発振回路一般に利用すること
ができる。
【0020】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。すなわち、回路の占有面積が小さくし
かも発振周波数の制御幅の大きくかつ微調整可能な発振
回路が得られるとともに、仕様もしくは用途が変わって
も設計変更を必要としないような発振回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したリングオシレータの一実施例
を示す回路図、
【図2】セレクタ回路の一構成例を示す回路図、
【図3】セレクタ回路の他の構成例を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 リングオシレータ本体部 2 選択手段(セレクタ回路) 3 バイアス回路 G1〜G7 インバータ Q11〜Q17,Q21〜Q27 電流制御用MOSF
ET S1,S2,S3 選択信号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前段の論理ゲートの出力信号が次段の論
    理ゲートの入力端子に印加されるように接続された複数
    個のインバータと、これらのインバータのいずれか1つ
    の出力信号を選択して初段のインバータの入力端子に帰
    還させる選択手段と、上記各インバータに流す電流を制
    御する電流制御手段とを備えてなることを特徴とする発
    振回路。
  2. 【請求項2】 電圧制御端子を有し、該電圧制御端子に
    供給された電圧に応じて上記電流制御手段に印加される
    制御電圧を発生するバイアス回路を備えてなることを特
    徴とする請求項1記載の発振回路。
  3. 【請求項3】 上記インバータはCMOSインバータか
    らなり、各インバータを構成するPチャンネルMOSF
    ETのソース端子と第1の電源電圧との間に、そのゲー
    ト端子に上記バイアス回路からの第1の制御電圧が印加
    された電流制御用MOSFETがそれぞれ接続されると
    ともに、上記各インバータを構成するNチャンネルMO
    SFETのソース端子と第2の電源電圧との間に、その
    ゲート端子に上記バイアス回路からの第2の制御電圧が
    印加された電流制御用MOSFETがそれぞれ接続され
    てなることを特徴とする請求項2記載の発振回路。
  4. 【請求項4】 請求項1,2または3に記載の発振回路
    を電圧制御発振器として備えてなることを特徴とするP
    LL回路。
JP4577294A 1994-03-16 1994-03-16 発振回路およびpll回路 Withdrawn JPH07254847A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6184754B1 (en) 1998-03-03 2001-02-06 Nec Corporation Voltage-controlled oscillator circuit and voltage-controlled oscillating method
KR20010030435A (ko) * 1999-09-21 2001-04-16 니시무로 타이죠 전압 제어 발진기 및 이 전압 제어 발진기를 이용한pll 회로
KR100404143B1 (ko) * 2001-11-08 2003-11-05 주식회사 하이닉스반도체 링 오실레이터
JP2008519509A (ja) * 2004-11-04 2008-06-05 ジェナム コーポレイション 同調可能なリング発振器

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KR20010030435A (ko) * 1999-09-21 2001-04-16 니시무로 타이죠 전압 제어 발진기 및 이 전압 제어 발진기를 이용한pll 회로
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Effective date: 20010605