JPH07264061A - Pll oscillation circuit and semiconductor integrated circuit device using it - Google Patents

Pll oscillation circuit and semiconductor integrated circuit device using it

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Publication number
JPH07264061A
JPH07264061A JP6053475A JP5347594A JPH07264061A JP H07264061 A JPH07264061 A JP H07264061A JP 6053475 A JP6053475 A JP 6053475A JP 5347594 A JP5347594 A JP 5347594A JP H07264061 A JPH07264061 A JP H07264061A
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JP
Japan
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voltage
circuit
frequency
vco
output
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Application number
JP6053475A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazufumi Suzukawa
一文 鈴川
Masahiko Urimori
正彦 瓜守
Tomohiro Uchiyama
智博 内山
Kiyoshi Matsubara
清 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a PLL oscillation circuit technique capable of preventing a malfunction and a destruction and making the circuit widely stable in oscillation and low in power consumption by detecting a control voltage to be inputted into a VCO, feedbacking this voltage to the VCO and fixing an output level. CONSTITUTION:This PLL oscillation circuit is incorporated into a semiconductor integrated circuit device such as a single chip microcomputer, and is constituted of a phase comparator 1 comparing the frequencies of an input signal and a feedback signal, a charge pump/low pass filter 2 eliminating high frequency noise components by converting them into the voltage according to the difference of the frequencies and a VCO 3 by which an oscillation frequency changes according to inputs and a voltage detection circuit 4 detecting the voltage level to be inputted in the VCO 3 and controlling the output of the VCO 3. When the error voltage to be detected by this voltage detection circuit 4 deviates from the corresponded voltage within the range of the allowable frequency of an input signal, the output of the VCO 3 is controlled and an output voltage level is fixed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
PLL(Phase Locked Loop )発振回路技術に関し、特
に電圧制御発振器(VCO;Voltage Controled Oscill
ator)の出力周波数の制御によってPLL発振回路を用
いた半導体集積回路装置、さらに回路・システムの誤動
作および破壊の防止、発振の広範囲な安定化、および低
消費電力化が可能とされるPLL発振回路およびこれを
用いた半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PLL (Phase Locked Loop) oscillator circuit technology for a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a voltage controlled oscillator (VCO).
of a semiconductor integrated circuit device using a PLL oscillation circuit by controlling the output frequency of the ator), prevention of malfunction and destruction of the circuit / system, stabilization of a wide range of oscillation, and low power consumption. And a technique effective when applied to a semiconductor integrated circuit device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、半導体集積回路装置のPLL
発振回路に関する技術として、このPLL発振回路およ
びそのPLLの基本原理については、平成4年4月1
日、シータスク社発行の「PLLの設計と実用回路−実
験を通して学ぶ−(第4版)」第1項〜第2項などに記
載されている。
2. Description of the Related Art For example, a PLL of a semiconductor integrated circuit device
As a technique related to the oscillation circuit, this PLL oscillation circuit and the basic principle of the PLL are described in April 1, 1992.
It is described in paragraphs 1 and 2 of "PLL Design and Practical Circuits-Learning Through Experiments- (4th Edition)" published by Seatask, Inc., Japan.

【0003】その概要は、たとえば図15に示すよう
に、自励発振器を持ち、入力に応じてその発振周波数が
変化するVCOと、このVCOから出力されて帰還され
る周波数と、入力信号の周波数とを比較する位相比較器
と、この位相比較器から出力される平均直流電圧から高
周波雑音成分を除去して誤差電圧を供給するローパスフ
ィルタとから構成されている。
As shown in, for example, FIG. 15, the outline thereof is a VCO having a self-excited oscillator, the oscillation frequency of which changes according to an input, a frequency output from the VCO and fed back, and a frequency of an input signal. And a low-pass filter that removes high frequency noise components from the average DC voltage output from the phase comparator and supplies an error voltage.

【0004】そして、PLL発振回路においては、ルー
プを形成するためにローパスフィルタから出力される誤
差電圧をVCOに戻し、その上誤差電圧を入力信号とV
COの出力信号との間の周波数誤差を少なくする方向へ
VCOの周波数を変化させるように動作させ、入力信号
の周波数に一致する所望の周波数が出力されるようにな
っている。
Then, in the PLL oscillator circuit, the error voltage output from the low-pass filter to form a loop is returned to the VCO, and the error voltage is further fed to the input signal and VCO.
The VCO is operated so as to change the frequency error with the output signal of the CO so as to reduce the frequency error, and a desired frequency that matches the frequency of the input signal is output.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な技術において、VCOは、入力信号の電圧レベルが低
下するとVCO内のリング発振器の発振周波数を下げ、
逆に増加するとリング発振器の周波数を上げ、たとえば
入力信号の電圧がグランドレベルになると発振周波数は
ゼロに近づき、逆に電源電圧レベルになるとリング発振
器の最高発振周波数まで上昇してしまう。
However, in the technique described above, the VCO lowers the oscillation frequency of the ring oscillator in the VCO when the voltage level of the input signal decreases.
On the contrary, if it increases, the frequency of the ring oscillator is raised. For example, if the voltage of the input signal becomes the ground level, the oscillation frequency approaches zero, and if it becomes the power supply voltage level, it rises to the maximum oscillation frequency of the ring oscillator.

【0006】これによって、発振周波数がゼロに近づく
と異常発振を起こす恐れがあり、またリング発振器の最
高発振周波数は通常余裕を持たせて設計することから、
最高発振周波数で発振すると半導体集積回路装置内のア
ルミ配線が溶断するという恐れがあり、さらにこの発振
出力を使って動作する回路・システムが誤動作するとい
う問題が生じる。
As a result, abnormal oscillation may occur when the oscillation frequency approaches zero, and the maximum oscillation frequency of the ring oscillator is usually designed with a margin,
When oscillating at the maximum oscillating frequency, the aluminum wiring in the semiconductor integrated circuit device may be blown, and the circuit / system that operates using this oscillating output may malfunction.

【0007】また、VCO内の電圧/電流変換器がMO
Sトランジスタで構成される場合には、ゲート電圧がM
OSトランジスタのスレッショルド電圧Vthを越える
と急激に電流が流れ初め、この電流変化によって発振周
波数が変わり、電流の急激な変化が発振周波数の急激な
変化として現れるために、安定した発振周波数を得るこ
とが困難である。
Further, the voltage / current converter in the VCO is MO
If it is composed of S transistors, the gate voltage is M
When the threshold voltage Vth of the OS transistor is exceeded, a current suddenly starts to flow, the oscillation frequency changes due to this change in current, and a rapid change in current appears as a rapid change in oscillation frequency, so a stable oscillation frequency can be obtained. Have difficulty.

【0008】さらに、一般的にPLL発振回路は、その
周波数範囲が狭く、特にシングルチップマイコンなどの
汎用マイコンでは入力信号の周波数を制限することはユ
ーザにとって使いづらいために、入力信号がグランドレ
ベルまたは電源電圧レベルであろうとも、その周波数に
よってマイコンが誤動作あるいは破壊することなく使い
やすいことが要求される。
Further, a PLL oscillator circuit generally has a narrow frequency range, and particularly in a general-purpose microcomputer such as a single-chip microcomputer, it is difficult for the user to limit the frequency of the input signal. Even at the power supply voltage level, it is required that the microcomputer be easy to use without malfunction or destruction depending on the frequency.

【0009】そこで、本発明の目的は、PLL発振回路
の発振周波数を制御するために、VCOに入力される制
御電圧を検出し、これをVCOにフィードバックしてリ
ング発振器の出力のレベルを固定することによってPL
L発振回路を用いて構成する半導体集積回路装置、さら
に回路・システムにおける誤動作および破壊を防ぐこと
ができるPLL発振回路およびそれを用いた半導体集積
回路装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to detect the control voltage input to the VCO in order to control the oscillation frequency of the PLL oscillation circuit and feed it back to the VCO to fix the output level of the ring oscillator. By PL
It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device configured by using an L oscillating circuit, a PLL oscillating circuit capable of preventing malfunction and destruction in a circuit / system, and a semiconductor integrated circuit device using the same.

【0010】また、本発明の他の目的は、VCO内の電
圧/電流変換器に抵抗素子を付加して、これをPLL発
振回路にフィードバックすることで電圧/電流変換特性
を改善し、PLL発振回路を用いて構成する半導体集積
回路装置、さらに回路・システムにおいて安定した広範
囲な発振を可能とすることができるPLL発振回路をお
よびそれを用いた半導体集積回路装置を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to add a resistance element to a voltage / current converter in a VCO and feed it back to a PLL oscillating circuit to improve the voltage / current conversion characteristic and to oscillate the PLL. It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device configured by using a circuit, a PLL oscillation circuit capable of stable oscillation over a wide range in a circuit / system, and a semiconductor integrated circuit device using the same.

【0011】さらに、本発明の他の目的は、半導体集積
回路装置内のCPU(Central Processing Unit )およ
び記憶装置などの内部クロック信号を制御して、この内
部クロック信号を停止させることによってPLL発振回
路を用いて構成する半導体集積回路装置、さらに回路・
システムを低消費電力状態に遷移させることができるP
LL発振回路をおよびそれを用いた半導体集積回路装置
を提供することにある。
Still another object of the present invention is to control an internal clock signal of a CPU (Central Processing Unit) and a storage device in a semiconductor integrated circuit device and stop the internal clock signal to thereby generate a PLL oscillation circuit. A semiconductor integrated circuit device configured by using
P that can transition the system to a low power consumption state
An object of the present invention is to provide an LL oscillator circuit and a semiconductor integrated circuit device using the same.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【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簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0014】すなわち、本発明のPLL発振回路は、入
力信号の周波数と帰還信号の周波数とを比較する位相比
較器、高周波雑音成分を除去するローパスフィルタ、入
力に応じてその発振周波数が変化するVCOを有し、ロ
ーパスフィルタから出力される誤差電圧をVCOに戻
し、このVCOの周波数を変化させて所望の周波数を出
力するPLL発振回路に適用されるものであり、VCO
に入力される誤差電圧の電圧レベルを検出してこのVC
Oの出力を制御する電圧検出手段を有するものである。
That is, the PLL oscillating circuit of the present invention comprises a phase comparator for comparing the frequency of the input signal with the frequency of the feedback signal, a low-pass filter for removing high frequency noise components, and a VCO whose oscillating frequency changes according to the input. And is applied to a PLL oscillation circuit that returns the error voltage output from the low-pass filter to the VCO and changes the frequency of this VCO to output a desired frequency.
The voltage level of the error voltage input to
It has a voltage detecting means for controlling the output of O.

【0015】この場合に、前記電圧検出手段を論理ゲー
トにより構成し、この論理ゲートのスレッショルド電圧
を調整して入力信号の許容周波数の上限、下限またはそ
の範囲内に対応する電圧を設定したり、または電圧検出
手段をMOSトランジスタによるコンパレータ回路構成
とし、このコンパレータ回路の比較電圧を調整して入力
信号の許容周波数の上限、下限またはその範囲内に対応
する電圧を設定するようにしたものである。
In this case, the voltage detecting means is composed of a logic gate, and the threshold voltage of the logic gate is adjusted to set the upper limit, the lower limit of the allowable frequency of the input signal or the corresponding voltage within the range, or Alternatively, the voltage detecting means has a comparator circuit configuration using MOS transistors, and the comparison voltage of the comparator circuit is adjusted to set the upper limit, the lower limit of the allowable frequency of the input signal, or a voltage corresponding to the range.

【0016】また、前記電圧制御発振器内において、こ
の電圧制御発振器に入力される誤差電圧を電流に変換す
る電圧/電流変換器をMOSトランジスタで構成する場
合に、誤差電圧が直接入力されるMOSトランジスタと
グランドとの間に抵抗素子を直列に接続するようにした
ものである。
In the voltage controlled oscillator, when the voltage / current converter for converting the error voltage input to the voltage controlled oscillator into a current is composed of MOS transistors, the MOS transistors to which the error voltage is directly input are provided. A resistance element is connected in series between the terminal and the ground.

【0017】この場合に、前記抵抗素子として抵抗また
はMOSトランジスタを直列に接続し、この抵抗または
MOSトランジスタの抵抗成分を用いて電圧/電流変換
器のMOSトランジスタに帰還をかけるようにしたもの
である。
In this case, a resistance or a MOS transistor is connected in series as the resistance element, and feedback is applied to the MOS transistor of the voltage / current converter by using the resistance component of the resistance or the MOS transistor. .

【0018】さらに、本発明の半導体集積回路装置は、
前記PLL発振回路を用いた半導体集積回路装置に適用
されるものであり、PLL発振回路を信号発生回路に内
蔵し、この信号発生回路の他に、少なくともCPUおよ
び記憶装置を1個の半導体基板上に形成するものであ
る。
Further, the semiconductor integrated circuit device of the present invention is
The present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device using the PLL oscillating circuit, in which the PLL oscillating circuit is built in a signal generating circuit, and in addition to this signal generating circuit, at least a CPU and a memory device are provided on one semiconductor substrate. To form.

【0019】この場合に、前記CPUおよび記憶装置の
内部クロック信号を、PLL発振回路の電圧検出手段か
らの出力信号で制御するようにしたものである。
In this case, the internal clock signals of the CPU and the storage device are controlled by the output signal from the voltage detecting means of the PLL oscillation circuit.

【0020】[0020]

【作用】前記したPLL発振回路によれば、VCOへの
入力電圧レベルを検出する電圧検出手段として、たとえ
ば論理ゲートによる構成、またはMOSトランジスタに
よるコンパレータ回路構成の電圧検出手段が備えられる
ことにより、この電圧検出手段により検出される誤差電
圧が、入力信号の許容周波数の上限に対応する電圧を越
える場合、下限に対応する電圧に満たない場合またはそ
の範囲内に対応する電圧を外れる場合に、VCOの出力
を制御して出力電圧レベルを固定することができる。
According to the above-described PLL oscillator circuit, the voltage detecting means for detecting the input voltage level to the VCO is provided with the voltage detecting means having the structure of, for example, a logic gate or the comparator circuit of MOS transistors. When the error voltage detected by the voltage detecting means exceeds the voltage corresponding to the upper limit of the allowable frequency of the input signal, is less than the voltage corresponding to the lower limit, or deviates from the voltage corresponding to the range, the VCO The output can be controlled to fix the output voltage level.

【0021】これにより、VCOの検出信号をVCOに
フィードバックしてVCOの発振周波数を制限できると
同時に、予期しないあるいは周波数範囲外の周波数信号
が入力される場合に出力電圧レベルを固定することがで
きるので、PLL発振回路を用いて構成する半導体集積
回路装置、さらに回路・システムにおける誤動作および
破壊を防ぐことができる。
Thus, the detection signal of the VCO can be fed back to the VCO to limit the oscillation frequency of the VCO, and at the same time, the output voltage level can be fixed when an unexpected or frequency signal outside the frequency range is input. Therefore, it is possible to prevent malfunction and destruction in the semiconductor integrated circuit device configured by using the PLL oscillation circuit and further in the circuit / system.

【0022】また、前記電圧制御発振器内の電圧/電流
変換器において、入力段のMOSトランジスタとグラン
ドとの間に抵抗素子として、たとえば抵抗またはMOS
トランジスタなどが接続されることにより、入力段のM
OSトランジスタのゲート−ソース間に帰還をかけるこ
とができる。
In the voltage / current converter in the voltage controlled oscillator, a resistance element such as a resistor or a MOS is provided between the MOS transistor in the input stage and the ground.
By connecting a transistor etc., M of the input stage
Feedback can be applied between the gate and the source of the OS transistor.

【0023】これにより、この入力段のMOSトランジ
スタへの帰還を、流れる電流の変化に対して発振周波数
を直線的に変化させることができるので、広範囲に安定
した発振特性を得ることができる。
As a result, the oscillation frequency can be linearly changed with respect to the feedback to the MOS transistor of the input stage with respect to the change of the flowing current, so that stable oscillation characteristics can be obtained in a wide range.

【0024】さらに、前記した半導体集積回路装置によ
れば、PLL発振回路の電圧検出手段からの出力信号に
よって、CPU、記憶装置などの1個の半導体基板上に
形成された装置の内部クロック信号が制御されることに
より、予期しないあるいは周波数範囲外のクロック信号
が入力される場合に内部クロック信号を停止させること
ができる。
Further, according to the above-mentioned semiconductor integrated circuit device, the internal clock signal of the device formed on one semiconductor substrate such as the CPU and the memory device is generated by the output signal from the voltage detecting means of the PLL oscillation circuit. By being controlled, the internal clock signal can be stopped when an unexpected or clock signal outside the frequency range is input.

【0025】これにより、この内部クロック信号の停止
によって低消費電力状態に遷移させることができるの
で、PLL発振回路を用いて構成する半導体集積回路装
置、さらに回路・システムの低消費電力化を図ることが
できる。
As a result, it is possible to make a transition to a low power consumption state by stopping the internal clock signal, so that it is possible to reduce the power consumption of the semiconductor integrated circuit device and the circuit / system that are configured by using the PLL oscillation circuit. You can

【0026】この結果、PLL発振回路、さらにこれを
用いたシングルチップマイコンなどの半導体集積回路装
置、マイコンシステムなどの回路・システムにおいて、
入力信号が周波数範囲の制限を越えても、誤動作あるい
は破壊させずに発振周波数を制限でき、さらに広範囲で
安定した発振が可能となり、低消費電力化が可能なPL
L発振回路を得ることができ、これによってユーザにと
って使いやすい半導体集積回路装置、回路・システムを
供給することができる。
As a result, in a PLL oscillation circuit, a semiconductor integrated circuit device such as a single-chip microcomputer using the same, and a circuit / system such as a microcomputer system,
Even if the input signal exceeds the limit of the frequency range, the oscillation frequency can be limited without causing malfunction or destruction, and stable oscillation can be achieved in a wider range, and the power consumption can be reduced.
An L oscillator circuit can be obtained, and a semiconductor integrated circuit device and a circuit / system that are easy for the user to use can be provided.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0028】(実施例1)図1は本発明の一実施例であ
るPLL発振回路を示す機能ブロック図、図2は本実施
例のPLL発振回路におけるVCOを示す回路図、図3
は電圧検出回路を示す回路図、図4は位相比較器とチャ
ージポンプ/ローパスフィルタを示す概略回路図、図5
(a),(b)は入力信号の周波数とVCOの出力の周波
数との比較によるVCOへの入力電圧の変移を説明する
波形図、図6は電圧検出回路の変形例を示す回路図、図
7はVCOの変形例を示す回路図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a functional block diagram showing a PLL oscillation circuit which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a VCO in the PLL oscillation circuit of this embodiment, and FIG.
5 is a circuit diagram showing a voltage detection circuit, FIG. 4 is a schematic circuit diagram showing a phase comparator and a charge pump / low-pass filter, FIG.
(A), (b) is a waveform diagram for explaining the transition of the input voltage to the VCO by comparing the frequency of the input signal with the frequency of the output of the VCO, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a modified example of the voltage detection circuit. 7 is a circuit diagram showing a modification of the VCO.

【0029】まず、図1により本実施例のPLL発振回
路の構成を説明する。
First, the configuration of the PLL oscillation circuit of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0030】本実施例のPLL発振回路は、たとえば1
個の半導体基板上に形成されるシングルチップマイコン
などの半導体集積回路装置に内蔵されるPLL発振回路
とされ、入力信号の周波数と帰還信号の周波数とを比較
する位相比較器1と、周波数差に応じた電圧に変換し、
高周波雑音成分を除去するチャージポンプ/ローパスフ
ィルタ2と、入力に応じてその発振周波数が変化するV
CO3と、このVCO3に入力される電圧レベルを検出
してVCO3の出力を制御する電圧検出回路(電圧検出
手段)4とから構成されている。
The PLL oscillation circuit of this embodiment has, for example, 1
It is a PLL oscillator circuit built in a semiconductor integrated circuit device such as a single-chip microcomputer formed on each semiconductor substrate, and a phase comparator 1 for comparing the frequency of an input signal with the frequency of a feedback signal and a frequency difference Convert it to the appropriate voltage,
A charge pump / low-pass filter 2 that removes high-frequency noise components, and V whose oscillation frequency changes according to the input
It is composed of CO3 and a voltage detection circuit (voltage detection means) 4 that detects the voltage level input to this VCO3 and controls the output of VCO3.

【0031】位相比較器1は、外部から入力される入力
信号と、VCO3から出力されて帰還される帰還信号と
を入力とし、これらの入力信号の周波数とVCO3から
帰還される周波数とを比較する部分であり、この比較結
果はチャージポンプ/ローパスフィルタ2に出力され
る。
The phase comparator 1 receives an input signal input from the outside and a feedback signal output from the VCO 3 and fed back, and compares the frequency of these input signals with the frequency fed back from the VCO 3. The comparison result is output to the charge pump / low-pass filter 2.

【0032】チャージポンプ/ローパスフィルタ2は、
位相比較器1からの出力信号を入力とし、この信号の周
波数差および位相差に比例した平均直流電圧に変換し、
さらに高周波雑音成分を除去した誤差電圧を供給する部
分であり、この誤差電圧はVCO3および電圧検出回路
4に出力される。
The charge pump / low pass filter 2 is
The output signal from the phase comparator 1 is input and converted into an average DC voltage proportional to the frequency difference and phase difference of this signal,
Further, it is a part that supplies an error voltage from which high-frequency noise components have been removed, and this error voltage is output to the VCO 3 and the voltage detection circuit 4.

【0033】VCO3は、たとえば図2に示すように、
入力される誤差電圧を電流に変換する電圧/電流変換器
5と、電流に応じて発振周波数が変化する自励発振機能
を持つリング発振器6と、出力周波数の出力レベルを固
定する固定回路7とから構成され、この固定回路7が電
圧検出回路4の付加に伴って追加されている部分であ
る。
The VCO 3 is, for example, as shown in FIG.
A voltage / current converter 5 that converts an input error voltage into a current, a ring oscillator 6 that has a self-excited oscillation function that changes the oscillation frequency according to the current, and a fixed circuit 7 that fixes the output level of the output frequency. The fixed circuit 7 is added with the addition of the voltage detection circuit 4.

【0034】図2において、電圧/電流変換器5は、2
段に直列接続されたPMOSトランジスタTRpとNM
OSトランジスタTRnからなり、前段のNMOSトラ
ンジスタTRnのゲートにチャージポンプ/ローパスフ
ィルタ2からの誤差電圧が入力され、後段のPMOSト
ランジスタTRp、NMOSトランジスタTRnのゲー
トはリング発振器6にそれぞれ接続されている。
In FIG. 2, the voltage / current converter 5 has 2
PMOS transistors TRp and NM connected in series to the stage
An error voltage from the charge pump / low-pass filter 2 is input to the gate of the NMOS transistor TRn in the front stage, which is composed of the OS transistor TRn, and the gates of the PMOS transistor TRp and the NMOS transistor TRn in the rear stage are connected to the ring oscillator 6, respectively.

【0035】また、リング発振器6は、5段に直列接続
された2つのPMOSトランジスタTRpと2つのNM
OSトランジスタTRnからなり、電源電圧Vccに接
続されたそれぞれのPMOSトランジスタTRpのゲー
トが電圧/電流変換器5のPMOSトランジスタTRp
に接続され、グランドに接続されたそれぞれのNMOS
トランジスタTRnのゲートが電圧/電流変換器5のN
MOSトランジスタTRnに接続されている。
The ring oscillator 6 includes two PMOS transistors TRp and two NMs connected in series in five stages.
The gate of each PMOS transistor TRp, which is composed of the OS transistor TRn and is connected to the power supply voltage Vcc, has a PMOS transistor TRp of the voltage / current converter 5.
Each of the NMOS connected to the
The gate of the transistor TRn is N of the voltage / current converter 5.
It is connected to the MOS transistor TRn.

【0036】さらに、中央部に接続されたそれぞれのP
MOSトランジスタTRpとNMOSトランジスタTR
nとの間でゲート間、ドレイン間が接続され、前段のド
レイン間は後段のゲート間とそれぞれ接続され、最終段
のドレイン間は最前段のゲート間に接続されて帰還され
るとともに、固定回路7に接続されている。
Further, each P connected to the central portion
MOS transistor TRp and NMOS transistor TR
The gate and the drain are connected to n, the drains in the previous stage are connected to the gates in the subsequent stage, and the drains in the final stage are connected to the gates in the front stage to be fed back and fixed circuit. Connected to 7.

【0037】また、固定回路7は、PMOSトランジス
タTRpからなり、このPMOSトランジスタTRpの
ドレインがリング発振器6の最終段のPMOSトランジ
スタTRp、NMOSトランジスタTRnとの間のドレ
イン間に接続され、リング発振器6の出力がこのPMO
SトランジスタTRpにより出力レベルが固定されるよ
うになっている。
The fixed circuit 7 is composed of a PMOS transistor TRp, and the drain of the PMOS transistor TRp is connected between the drains between the PMOS transistor TRp and the NMOS transistor TRn at the final stage of the ring oscillator 6, and the ring oscillator 6 Is the output of this PMO
The output level is fixed by the S transistor TRp.

【0038】このようなVCO3においては、チャージ
ポンプ/ローパスフィルタ2からの誤差電圧の信号を入
力と、電圧検出回路4からの制御信号Mを入力とし、チ
ャージポンプ/ローパスフィルタ2からの誤差信号によ
って、入力信号とVCO3の出力信号との間の周波数差
を少なくする方向へリング発振器6によって周波数を変
えるように動作する部分であり、この周波数の変化は外
部に出力されるとともに、位相比較器1に帰還されてP
LL発振回路におけるループが形成されている。
In such a VCO 3, the error voltage signal from the charge pump / low-pass filter 2 and the control signal M from the voltage detection circuit 4 are input, and the error signal from the charge pump / low-pass filter 2 is used. , A part that operates to change the frequency by the ring oscillator 6 in the direction of reducing the frequency difference between the input signal and the output signal of the VCO 3, and this change in frequency is output to the outside and the phase comparator 1 Returned to P
A loop is formed in the LL oscillator circuit.

【0039】そして、VCO3が周波数を変え始めれ
ば、ループはキャプチャレンジ状態に入り、VCO3と
入力信号の周波数が完全に一致するまでこの過程が続け
られ、一致したときにループは同期またはフェーズロッ
ク状態になり、このフェーズロック状態の間はVCO3
の周波数はループの入力信号の周波数と等しい状態で出
力され、従ってこのフェーズロック状態に入っていれば
入力信号のあらゆる周波数の変化に追随されるようにな
っている。
When the VCO 3 starts changing the frequency, the loop enters the capture range state, and this process is continued until the frequencies of the VCO 3 and the input signal completely match, and when they match, the loop is in the locked or phase locked state. Becomes VCO3 during this phase lock state.
The frequency is output in the same state as the frequency of the input signal of the loop, so that if the phase lock state is entered, it will follow any change in the frequency of the input signal.

【0040】また、VCO3には電圧検出回路4からの
制御信号Mが入力され、この制御信号Mの入力によっ
て、予期しないあるいは周波数範囲外の入力信号、すな
わち設定された許容周波数の上限を越える場合、下限に
満たない場合またはその範囲内を外れる場合にVCO3
の出力が制御され、固定回路7の出力電圧レベルが固定
されるようになっている。
When the control signal M from the voltage detection circuit 4 is input to the VCO 3 and the input of the control signal M causes an unexpected or out-of-frequency input signal, that is, the upper limit of the set allowable frequency is exceeded. , VCO3 if the lower limit is not reached or if the lower limit is exceeded
Is controlled, and the output voltage level of the fixed circuit 7 is fixed.

【0041】電圧検出回路4は、チャージポンプ/ロー
パスフィルタ2からの誤差電圧の信号、すなわちVCO
3に入力される誤差電圧を入力とし、この誤差電圧の電
圧レベルを検出してVCO3の出力を制御する部分であ
り、たとえば図3に示すように、2段のNOTゲートN
OTにより構成されている。
The voltage detection circuit 4 uses the error voltage signal from the charge pump / low-pass filter 2, that is, the VCO.
3 is a part which receives the error voltage input to the input terminal 3 and detects the voltage level of this error voltage to control the output of the VCO 3. For example, as shown in FIG.
It is composed of OT.

【0042】そして、このNOTゲートNOTの場合に
は、NOTゲートNOTのスレッショルド電圧Vltが
調整されて入力信号の許容周波数の上限に対応する電圧
または下限に対応する電圧の一方が設定され、入力され
る誤差電圧が、この設定された上限の電圧を越える場合
または下限の電圧に満たない場合にVCO3の出力電圧
レベルを固定するように作用する制御信号MがVCO3
に出力される。
In the case of this NOT gate NOT, the threshold voltage Vlt of the NOT gate NOT is adjusted so that either the voltage corresponding to the upper limit or the lower limit of the allowable frequency of the input signal is set and input. The control signal M acting to fix the output voltage level of the VCO 3 is VCO 3 when the error voltage exceeds the set upper limit voltage or less than the lower limit voltage.
Is output to.

【0043】以上のようにして、位相比較器1を通して
チャージポンプ/ローパスフィルタ2から出力される誤
差電圧がVCO3に戻されるループが形成され、VCO
3の周波数を変化させて所望の周波数が出力されるとと
もに、入力信号の周波数が設定された範囲外の場合に
は、この出力周波数を内部クロックとする半導体集積回
路装置内の装置の誤動作および破壊などを防止するため
に、VCO3の出力が制御されて出力電圧レベルが固定
されるようになっている。
As described above, a loop is formed in which the error voltage output from the charge pump / low pass filter 2 through the phase comparator 1 is returned to the VCO 3, and the VCO 3 is formed.
The desired frequency is output by changing the frequency of No. 3, and when the frequency of the input signal is outside the set range, malfunction and destruction of the device in the semiconductor integrated circuit device using this output frequency as the internal clock In order to prevent the above, the output of the VCO 3 is controlled and the output voltage level is fixed.

【0044】次に、本実施例の作用について、PLL発
振回路の動作を説明する。
Next, with respect to the operation of this embodiment, the operation of the PLL oscillation circuit will be described.

【0045】まず、位相比較器1において、外部から入
力される入力信号の周波数と、VCO3から出力されて
帰還される帰還信号の周波数とを比較し、その比較結果
をチャージポンプ/ローパスフィルタ2に出力する。
First, in the phase comparator 1, the frequency of the input signal input from the outside is compared with the frequency of the feedback signal output from the VCO 3 and fed back, and the comparison result is sent to the charge pump / low-pass filter 2. Output.

【0046】さらに、チャージポンプ/ローパスフィル
タ2において、位相比較器1からの出力信号を周波数差
および位相差に比例した平均直流電圧に変換し、高周波
雑音成分を除去して誤差電圧としてVCO3および電圧
検出回路4に出力する。
Further, in the charge pump / low pass filter 2, the output signal from the phase comparator 1 is converted into an average DC voltage proportional to the frequency difference and the phase difference, the high frequency noise component is removed, and the VCO 3 and the voltage are output as an error voltage. Output to the detection circuit 4.

【0047】そして、VCO3においては、チャージポ
ンプ/ローパスフィルタ2からの誤差電圧によって、入
力信号とVCO3の出力信号との間の周波数差を少なく
する方向へリング発振器6によって周波数を変えるよう
に動作し、この周波数の変化は外部に出力するとともに
位相比較器1に帰還する。
The VCO 3 operates so that the error voltage from the charge pump / low-pass filter 2 causes the ring oscillator 6 to change the frequency in the direction of reducing the frequency difference between the input signal and the output signal of the VCO 3. , This frequency change is output to the outside and fed back to the phase comparator 1.

【0048】そして、VCO3が周波数を変え始め、V
CO3と入力信号の周波数が完全に一致するまでこの過
程を続け、一致したときにループは同期またはフェーズ
ロック状態になり、PLL発振回路の出力を入力信号の
周波数と等しい周波数で出力させることができる。
Then, the VCO 3 starts changing the frequency, and V
This process is continued until the frequency of CO3 and the frequency of the input signal completely match, and when they match, the loop becomes in the locked or phase locked state, and the output of the PLL oscillation circuit can be output at the frequency equal to the frequency of the input signal. .

【0049】このときに、たとえば図4に示す位相比較
器1およびチャージポンプ/ローパスフィルタ2の構成
においては、入力信号の周波数がVCO3の出力の周波
数よりも大きい場合には、図5(a) のように、制御信号
UPのLowレベルの期間でPMOSトランジスタTR
pを介してコンデンサCを充電させ、これによってVC
O3への入力は徐々に増加して入力信号の周波数に等し
い電圧まで上昇される。
At this time, for example, in the configuration of the phase comparator 1 and the charge pump / low-pass filter 2 shown in FIG. 4, when the frequency of the input signal is higher than the frequency of the output of the VCO 3, FIG. As described above, during the period when the control signal UP is Low level, the PMOS transistor TR
Capacitor C is charged via p, which causes VC
The input to O3 is gradually increased to a voltage equal to the frequency of the input signal.

【0050】逆に、入力信号の周波数がVCO3の出力
の周波数よりも小さい場合には、図5(b) のように、制
御信号DOWNのHighレベルの期間でコンデンサC
から抵抗RおよびNMOSトランジスタTRnを介して
放電され、これによってVCO3への入力は徐々に減少
して入力信号の周波数に等しい電圧まで下降される。こ
のように、入力信号が所定の周波数範囲内の場合には、
VCO3への入力は入力信号の周波数と等しい電圧に制
御される。
On the contrary, when the frequency of the input signal is lower than the frequency of the output of the VCO 3, the capacitor C is kept in the high level period of the control signal DOWN as shown in FIG. 5 (b).
Through the resistor R and the NMOS transistor TRn, whereby the input to the VCO 3 gradually decreases and drops to a voltage equal to the frequency of the input signal. Thus, if the input signal is within the predetermined frequency range,
The input to VCO3 is controlled to a voltage equal to the frequency of the input signal.

【0051】ところが、入力信号の周波数が予期しない
あるいは周波数範囲外の場合、すなわち設定された許容
周波数の上限を越える場合、下限に満たない場合または
その範囲内を外れる場合に、電圧検出回路4の制御信号
MによってVCO3の出力が制御されて固定回路7の出
力電圧レベルが固定される。
However, when the frequency of the input signal is unexpected or out of the frequency range, that is, when the upper limit of the set allowable frequency is exceeded, when the lower limit is not reached or when the frequency is out of the range, the voltage detection circuit 4 operates. The control signal M controls the output of the VCO 3 to fix the output voltage level of the fixed circuit 7.

【0052】たとえば、入力信号の周波数が下限に満た
ない場合を検出するときには、電圧検出回路4におい
て、NOTゲートNOTのスレッショルド電圧を調整し
て入力信号の許容周波数の下限に対応する電圧に設定
し、この設定された下限の電圧にVCO3に入力される
誤差電圧の電圧レベルが満たない場合にVCO3の出力
電圧レベルを固定する。
For example, when detecting the case where the frequency of the input signal is below the lower limit, the voltage detecting circuit 4 adjusts the threshold voltage of the NOT gate NOT to set the voltage corresponding to the lower limit of the allowable frequency of the input signal. The output voltage level of the VCO 3 is fixed when the voltage level of the error voltage input to the VCO 3 does not reach the set lower limit voltage.

【0053】すなわち、たとえば1V〜4Vの範囲内で
動作されるPLL発振回路の場合に、電圧検出回路4に
おいて検出された電圧が0.8Vなどの1V未満のとき
に、電圧検出回路4への誤差電圧の電圧がLowレベ
ル、そしてこの電圧検出回路4の出力がLowレベルと
なり、このLowレベルの制御信号MがVCO3の固定
回路7に入力される。
That is, for example, in the case of a PLL oscillation circuit operated within the range of 1V to 4V, when the voltage detected by the voltage detection circuit 4 is less than 1V such as 0.8V, the voltage detection circuit 4 is supplied to the voltage detection circuit 4. The voltage of the error voltage is Low level, and the output of this voltage detection circuit 4 becomes Low level, and this Low level control signal M is input to the fixed circuit 7 of the VCO 3.

【0054】さらに、VCO3の固定回路7にLowレ
ベルの制御信号Mが入力されることにより、固定回路7
のPMOSトランジスタTRpはオフ状態となり、リン
グ発振器6の最前段のPMOSトランジスタTRpとN
MOSトランジスタTRnのゲート間にHighレベル
の帰還信号が印加され、順に2段目にLowレベル、3
段目にHighレベル、4段目にLowレベル、最後段
にHighレベルが印加される。
Further, by inputting the low-level control signal M to the fixed circuit 7 of the VCO 3, the fixed circuit 7
Of the PMOS transistor TRp of the ring oscillator 6 is turned off,
A high-level feedback signal is applied between the gates of the MOS transistors TRn, and the second-stage low level and 3
High level is applied to the tier, low level is applied to the tier, and high level is applied to the last tier.

【0055】そして、最後段のPMOSトランジスタT
RpとNMOSトランジスタTRnのドレイン間からL
owレベルの信号が出力され、VCO3への入力信号の
レベルを固定回路7でhighレベルに固定することが
できるので、以降に接続される回路の内部クロック信号
を停止させることができる。
Then, the PMOS transistor T at the final stage
L between the drain of Rp and the NMOS transistor TRn
Since the ow level signal is output and the level of the input signal to the VCO 3 can be fixed to the high level by the fixing circuit 7, it is possible to stop the internal clock signal of the circuit connected thereafter.

【0056】同様に、入力信号の周波数が上限を越える
場合を検出するときにも、電圧検出回路4のNOTゲー
トNOTのスレッショルド電圧を入力信号の許容周波数
の上限に対応する電圧、たとえば4Vに設定し、この設
定された上限の4V電圧をVCO3に入力される誤差電
圧の電圧レベルが越える場合に、VCO3の出力電圧レ
ベルを固定して以降に接続される回路の内部クロック信
号を停止させることができる。
Similarly, when detecting the case where the frequency of the input signal exceeds the upper limit, the threshold voltage of the NOT gate NOT of the voltage detection circuit 4 is set to a voltage corresponding to the upper limit of the allowable frequency of the input signal, for example, 4V. However, when the voltage level of the error voltage input to the VCO 3 exceeds the set upper limit 4V voltage, the output voltage level of the VCO 3 can be fixed and the internal clock signal of the circuit connected thereafter can be stopped. it can.

【0057】従って、本実施例のPLL発振回路によれ
ば、2段のNOTゲートNOTにより構成される電圧検
出回路4が設けられ、VCO3への誤差電圧の電圧レベ
ルが検出されることにより、この誤差電圧が入力信号の
許容周波数の上限に対応する電圧を越える場合、または
下限に対応する電圧に満たない場合に、VCO3の出力
を制御して出力電圧レベルを固定することができるの
で、予期しないあるいは周波数範囲外のクロック信号が
入力される場合に、PLL発振回路の誤動作を防ぐこと
ができ、さらにこのPLL発振回路を用いて構成する半
導体集積回路装置、さらに回路・システムにおける誤動
作および破壊を防ぐことができる。
Therefore, according to the PLL oscillating circuit of this embodiment, the voltage detecting circuit 4 constituted by the two-stage NOT gate NOT is provided, and the voltage level of the error voltage to the VCO 3 is detected. If the error voltage exceeds the voltage corresponding to the upper limit of the allowable frequency of the input signal or is less than the voltage corresponding to the lower limit, the output of the VCO 3 can be controlled to fix the output voltage level, which is unexpected. Alternatively, when a clock signal outside the frequency range is input, it is possible to prevent a malfunction of the PLL oscillation circuit, and to prevent a malfunction and destruction of a semiconductor integrated circuit device configured by using this PLL oscillation circuit and further a circuit / system. be able to.

【0058】また、この電圧検出回路(電圧検出手段)
4aが、たとえば図6に示すように、NOTゲートNO
TとNORゲートNORで構成される場合には、入力さ
れる誤差電圧が入力信号の許容周波数の上限と下限との
範囲内に対応する電圧を外れる場合に、VCO3の出力
を制御して出力電圧レベルを固定することができるの
で、この場合にもVCO3の検出信号をVCO3にフィ
ードバックしてVCO3の発振周波数を制限できると同
時に、周波数範囲外のクロック信号が入力される場合の
誤動作および破壊を防ぐことができる。
Further, this voltage detection circuit (voltage detection means)
4a is, for example, as shown in FIG. 6, NOT gate NO
In the case of T and NOR gate NOR, when the input error voltage deviates from the voltage corresponding to the upper limit and the lower limit of the allowable frequency of the input signal, the output of the VCO 3 is controlled to output the output voltage. Since the level can be fixed, the detection signal of the VCO 3 can be fed back to the VCO 3 to limit the oscillation frequency of the VCO 3 at the same time, and at the same time, prevent malfunction and destruction when a clock signal outside the frequency range is input. be able to.

【0059】すなわち、図6において、上段の2つのN
OTゲートNOTで入力信号の許容周波数の上限に対応
する電圧にスレッショルド電圧を調整して設定し、下段
のNOTゲートNOTで入力信号の許容周波数の下限に
対応する電圧にスレッショルド電圧を調整して設定する
ことにより、その設定された範囲内を入力される誤差電
圧が外れる場合に、NORゲートNORからの制御信号
MによってVCO3の出力電圧レベルを固定することが
できるので、前記と同様に誤動作および破壊の防止が可
能となる。
That is, in FIG. 6, the two Ns in the upper row are
The OT gate NOT adjusts and sets the threshold voltage to a voltage corresponding to the upper limit of the allowable frequency of the input signal, and the lower NOT gate NOT adjusts and sets the threshold voltage to a voltage corresponding to the lower limit of the allowable frequency of the input signal. By doing so, the output voltage level of the VCO 3 can be fixed by the control signal M from the NOR gate NOR when the error voltage input within the set range is deviated, so that malfunctions and damages can be performed as described above. Can be prevented.

【0060】さらに、VCO3aが、たとえば図7に示
すように、固定回路7aがNANDゲートNANDで構
成される場合には、このNANDゲートNANDによっ
て図2に示すPMOSトランジスタTRpによる場合に
比べて、貫通電流をゼロにすることができるという効果
が得られる。
Further, in the case where the fixed circuit 7a is constituted by a NAND gate NAND as shown in FIG. 7, for example, the VCO 3a does not pass through the NAND circuit NAND as compared with the PMOS transistor TRp shown in FIG. The effect that the current can be zero can be obtained.

【0061】(実施例2)図8は本発明の他の実施例で
あるPLL発振回路における電圧検出回路を示す回路
図、図9は電圧検出回路の変形例を示す回路図である。
(Embodiment 2) FIG. 8 is a circuit diagram showing a voltage detection circuit in a PLL oscillation circuit which is another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a circuit diagram showing a modification of the voltage detection circuit.

【0062】本実施例のPLL発振回路は、実施例1と
同様に1個の半導体基板上に形成されるシングルチップ
マイコンなどの半導体集積回路装置に内蔵され、位相比
較器1、チャージポンプ/ローパスフィルタ2、VCO
3および電圧検出回路4から構成されるPLL発振回路
とされ、実施例1との相違点は、実施例1がゲートのス
レッショルド電圧を調整してレベルを検出する方法であ
るのに対して、本実施例はコンパレータ回路により電圧
レベルを検出する方法を用いる点である。
The PLL oscillation circuit of this embodiment is built in a semiconductor integrated circuit device such as a single-chip microcomputer formed on one semiconductor substrate as in the case of the first embodiment, and includes a phase comparator 1, a charge pump / low-pass filter. Filter 2, VCO
3 and a voltage detection circuit 4, which is a PLL oscillation circuit. The difference from the first embodiment is that the first embodiment adjusts the threshold voltage of the gate to detect the level. The embodiment is that a method of detecting a voltage level by a comparator circuit is used.

【0063】すなわち、本実施例においては、位相比較
器1、チャージポンプ/ローパスフィルタ2およびVC
O3が実施例1と同様の回路構成とされ、電圧検出回路
(電圧検出手段)4bが図8に示すように、2段に直列
接続されたPMOSトランジスタTRpおよびNMOS
トランジスタTRnと、NOTゲートNOTからなり、
前段と後段のNMOSトランジスタTRnのゲート間が
接続されたMOSトランジスタによるコンパレータ回路
構成となっている。
That is, in this embodiment, the phase comparator 1, charge pump / low-pass filter 2 and VC are used.
The circuit configuration of O3 is the same as that of the first embodiment, and the voltage detection circuit (voltage detection means) 4b is connected in two stages in series as shown in FIG.
It consists of transistor TRn and NOT gate NOT,
It has a comparator circuit configuration of MOS transistors in which the gates of the NMOS transistors TRn at the front and rear stages are connected.

【0064】図8において、前段のPMOSトランジス
タTRpのゲートにチャージポンプ/ローパスフィルタ
2からの誤差電圧が入力され、前段のPMOSトランジ
スタTRpとNMOSトランジスタTRnとのドレイン
間からNOTゲートNOTに接続され、このNOTゲー
トNOTからVCO3に対して制御信号Mが出力され
る。
In FIG. 8, the error voltage from the charge pump / low-pass filter 2 is input to the gate of the PMOS transistor TRp in the front stage, and the drain of the PMOS transistor TRp and the NMOS transistor TRn in the front stage is connected to the NOT gate NOT. The control signal M is output from the NOT gate NOT to the VCO 3.

【0065】この場合に、コンパレータ回路の比較電圧
は、後段のPMOSトランジスタTRpのゲートがグラ
ンドに接続されていることにより、このグランドレベル
が比較電圧となり、入力信号の周波数に対応する誤差電
圧がこの比較電圧に満たない場合に、制御信号Mによっ
てVCO3の出力電圧レベルを固定することにより、以
降に接続される回路の内部クロック信号を停止させるこ
とができる。
In this case, the comparison voltage of the comparator circuit becomes the comparison voltage because the gate of the PMOS transistor TRp in the subsequent stage is connected to the ground, and the error voltage corresponding to the frequency of the input signal becomes the comparison voltage. If the output voltage level of the VCO 3 is fixed by the control signal M when the comparison voltage is less than the comparison voltage, the internal clock signal of the circuit connected thereafter can be stopped.

【0066】従って、本実施例のPLL発振回路によれ
ば、電圧検出回路4bがPMOSトランジスタTRpお
よびNMOSトランジスタTRnによるコンパレータ回
路構成とされ、この比較電圧であるグランドレベルに入
力信号の周波数に対応する誤差電圧が満たない場合に、
実施例1と同様にVCO3の出力を制御して出力電圧レ
ベルを固定することができるので、PLL発振回路の誤
動作を防ぐことができ、さらにこのPLL発振回路を用
いて構成する半導体集積回路装置、さらに回路・システ
ムにおける誤動作および破壊を防ぐことができる。
Therefore, according to the PLL oscillating circuit of this embodiment, the voltage detecting circuit 4b has the comparator circuit configuration of the PMOS transistor TRp and the NMOS transistor TRn, and the ground level which is the comparison voltage corresponds to the frequency of the input signal. If the error voltage is less than
Since the output voltage level can be fixed by controlling the output of the VCO 3 as in the first embodiment, a malfunction of the PLL oscillation circuit can be prevented, and a semiconductor integrated circuit device configured using this PLL oscillation circuit, Further, malfunctions and damages in the circuit / system can be prevented.

【0067】また、この電圧検出回路(電圧検出手段)
4cが、たとえば図9に示すように、略3段に直列接続
されたPMOSトランジスタTRpおよびNMOSトラ
ンジスタTRnと、NOTゲートNOTから構成される
場合には、最後段のNMOSトランジスタTRnのスレ
ッショルド電圧Vthが比較電圧となり、この比較電圧
を入力信号の許容周波数の下限に対応する電圧、または
上限に対応する電圧に調整して設定することができる。
Further, this voltage detection circuit (voltage detection means)
When 4c is composed of, for example, a PMOS transistor TRp and an NMOS transistor TRn connected in series in approximately three stages and a NOT gate NOT as shown in FIG. 9, the threshold voltage Vth of the NMOS transistor TRn in the last stage is 4c. It becomes a comparison voltage, and this comparison voltage can be adjusted and set to a voltage corresponding to the lower limit or the upper limit of the allowable frequency of the input signal.

【0068】これにより、その設定された電圧に満たな
い場合、または電圧を越えた場合にNOTゲートNOT
からの制御信号MによってVCO3の出力電圧レベルを
固定することができるので、入力される誤差電圧が入力
信号の許容周波数に対応して設定された上限または下限
の電圧を外れる場合には、前記と同様に誤動作および破
壊の防止が可能となる。
As a result, when the set voltage is less than or exceeds the set voltage, the NOT gate NOT
Since the output voltage level of the VCO 3 can be fixed by the control signal M from the above, when the input error voltage deviates from the upper limit voltage or the lower limit voltage set corresponding to the allowable frequency of the input signal, Similarly, malfunction and destruction can be prevented.

【0069】(実施例3)図10は本発明のさらに他の
実施例であるPLL発振回路における電圧検出回路を示
す要部回路図、図11は本実施例のPLL発振回路にお
ける発振周波数特性を示す特性図、図12,図13は電
圧検出回路の変形例を示す要部回路図である。
(Embodiment 3) FIG. 10 is a circuit diagram of a main part showing a voltage detecting circuit in a PLL oscillation circuit which is still another embodiment of the present invention, and FIG. 11 shows an oscillation frequency characteristic in the PLL oscillation circuit of this embodiment. 12 and 13 are characteristic circuit diagrams showing modified examples of the voltage detection circuit.

【0070】本実施例のPLL発振回路は、実施例1と
同様に1個の半導体基板上に形成されるシングルチップ
マイコンなどの半導体集積回路装置に内蔵され、位相比
較器1、チャージポンプ/ローパスフィルタ2、VCO
3および電圧検出回路4から構成されるPLL発振回路
とされ、実施例1および2との相違点は、実施例1およ
び2は予期しないあるいは周波数範囲外のクロック信号
が入力される場合の誤動作および破壊を防ぐことを目的
とするのに対して、本実施例は安定した広範囲な発振を
可能とすることを主目的とする点である。
The PLL oscillation circuit of this embodiment is built in a semiconductor integrated circuit device such as a single-chip microcomputer formed on one semiconductor substrate as in the case of the first embodiment, and includes a phase comparator 1, a charge pump / low-pass filter. Filter 2, VCO
The PLL oscillating circuit is composed of the voltage detector 3 and the voltage detecting circuit 4, and is different from the first and second embodiments in that the first and second embodiments are erroneous when a clock signal outside the frequency range is input or unexpected. In contrast to the purpose of preventing destruction, the present embodiment has the main purpose of enabling stable and wide-range oscillation.

【0071】すなわち、本実施例においては、位相比較
器1、チャージポンプ/ローパスフィルタ2および電圧
検出回路4が実施例1および2と同様の回路構成とさ
れ、VCO3bの要部、すなわち電圧/電流変換器5b
が図10に示すように、チャージポンプ/ローパスフィ
ルタ2からの誤差電圧が入力されるNMOSトランジス
タTRnとグランドとの間に抵抗(抵抗素子)Rが直列
に接続されている。
That is, in this embodiment, the phase comparator 1, the charge pump / low-pass filter 2 and the voltage detection circuit 4 have the same circuit configuration as those of the first and second embodiments, and the main part of the VCO 3b, that is, the voltage / current. Converter 5b
As shown in FIG. 10, a resistor (resistive element) R is connected in series between the NMOS transistor TRn to which the error voltage from the charge pump / low-pass filter 2 is input and the ground.

【0072】これにより、抵抗Rによる電圧降下分が、
NMOSトランジスタTRnのゲート−ソース間に負帰
還をかけ、すなわちゲート−ソース間電圧Vgsが上昇
してNMOSトランジスタTRnのスレッショルド電圧
Vthを越えると、ドレイン−ソース間電流Idsが流
れ始め、抵抗RによりΔVが発生してVgsとIds
は、 Vgs=Vg−ΔV=Vg−Ids×R Ids=(Vg−Vgs)/R となり、ゲート電圧Vgの増加によるIdsの急激な上
昇を抑えることができる。
As a result, the voltage drop due to the resistor R becomes
When negative feedback is applied between the gate and the source of the NMOS transistor TRn, that is, when the gate-source voltage Vgs rises and exceeds the threshold voltage Vth of the NMOS transistor TRn, the drain-source current Ids begins to flow and the resistance R causes ΔV. Occurs and Vgs and Ids
Vgs = Vg−ΔV = Vg−Ids × R Ids = (Vg−Vgs) / R, and a rapid increase in Ids due to an increase in the gate voltage Vg can be suppressed.

【0073】すなわち、抵抗Rの抵抗成分を用いてNM
OSトランジスタTRnに負帰還をかけることにより、
図11の発振周波数特性に示すように、従来は弯曲的に
変化していたものを、本実施例においてはこの負帰還を
流れる電流の変化に対して発振周波数を直線的に変化さ
せることができる。
That is, NM is calculated using the resistance component of the resistance R.
By applying negative feedback to the OS transistor TRn,
As shown in the oscillation frequency characteristic in FIG. 11, the oscillation frequency can be linearly changed in response to the change in the current flowing through the negative feedback, which is conventionally curved. .

【0074】従って、本実施例のPLL発振回路によれ
ば、VCO3bの電圧/電流変換器5bにおいて、誤差
電圧が入力されるNMOSトランジスタTRnとグラン
ドとの間に抵抗Rが直列に接続されることにより、この
NMOSトランジスタTRnへの負帰還によって流れる
電流の変化に対して発振周波数を直線的に変化させるこ
とができるので、PLL発振回路の広範囲に安定した発
振特性を得ることができ、さらにこのPLL発振回路を
用いて構成する半導体集積回路装置、さらに回路・シス
テムにおいて安定した広範囲な発振を可能とすることが
できる。
Therefore, according to the PLL oscillation circuit of the present embodiment, in the voltage / current converter 5b of the VCO 3b, the resistor R is connected in series between the NMOS transistor TRn to which the error voltage is input and the ground. As a result, the oscillation frequency can be linearly changed with respect to the change in the current flowing by the negative feedback to the NMOS transistor TRn, so that stable oscillation characteristics of the PLL oscillation circuit can be obtained in a wide range, and the PLL can be obtained. It is possible to stably oscillate in a wide range in a semiconductor integrated circuit device configured by using an oscillator circuit and further in a circuit / system.

【0075】また、このVCO3cの電圧/電流変換器
5cが、たとえば図12に示すように、抵抗RがNMO
Sトランジスタ(抵抗素子)TRnに置き換えられ、ゲ
ート入力が電源電圧Vccとされる場合には、このNM
OSトランジスタTRnの抵抗成分により、ソース電位
の上昇によってゲート−ソース間電圧Vgsに負帰還を
かけることができるので、前記と同様に安定した広範囲
な発振が可能となる。
Further, the voltage / current converter 5c of the VCO 3c has a resistor R of NMO as shown in FIG.
If the gate input is replaced with the power supply voltage Vcc by replacing with the S transistor (resistive element) TRn, this NM
Due to the resistance component of the OS transistor TRn, a negative feedback can be applied to the gate-source voltage Vgs due to the rise of the source potential, and thus stable oscillation over a wide range can be performed as described above.

【0076】さらに、図13に示すVCO3dの電圧/
電流変換器5dのように、NMOSトランジスタTRn
のゲートに誤差電圧が入力された場合にも、同様に動作
電源電圧範囲の広い安定した発振周波数が得られる発振
回路を提供することができる。その上、図12および図
13のようなNMOSトランジスタTRnの場合には、
図10の抵抗Rの場合に比べてレイアウト面積を小さく
することができる。
Further, the voltage of VCO 3d shown in FIG. 13 /
Like the current converter 5d, the NMOS transistor TRn
Even when an error voltage is input to the gate of the same, it is possible to provide an oscillation circuit in which a stable oscillation frequency with a wide operating power supply voltage range can be similarly obtained. Moreover, in the case of the NMOS transistor TRn as shown in FIGS. 12 and 13,
The layout area can be reduced as compared with the case of the resistor R in FIG.

【0077】(実施例4)図14は本発明のさらに他の
実施例であるPLL発振回路を適用したマイクロコンピ
ュータシステムの要部を示す概略ブロック図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 14 is a schematic block diagram showing a main part of a microcomputer system to which a PLL oscillation circuit according to a fourth embodiment of the present invention is applied.

【0078】本実施例のPLL発振回路を適用したマイ
クロコンピュータシステムは、1個の半導体基板上に形
成されるシングルチップマイコンなどの半導体集積回路
装置とされ、実施例1〜3と同様の位相比較器1、チャ
ージポンプ/ローパスフィルタ2、VCO3および電圧
検出回路4から構成されるPLL発振回路が用いられ、
本実施例においては、実施例1〜3と異なり、低消費電
力状態に遷移させるために電圧検出回路4の制御信号を
積極的に活用し、システム内の内部クロック信号を停止
させること主目的とする点である。
A microcomputer system to which the PLL oscillation circuit of this embodiment is applied is a semiconductor integrated circuit device such as a single chip microcomputer formed on one semiconductor substrate, and phase comparison similar to that of the first to third embodiments is performed. A PLL oscillation circuit including a charge pump / low-pass filter 2, a VCO 3 and a voltage detection circuit 4 is used.
In the present embodiment, unlike the first to third embodiments, the main purpose is to positively utilize the control signal of the voltage detection circuit 4 to transition to the low power consumption state and stop the internal clock signal in the system. That is the point.

【0079】すなわち、本実施例のマイクロコンピュー
タシステムにおいては、図14に示すように、CPU
8、ROM(Read Only Memory:記憶装置)9、RAM
(Random Access Memory:記憶装置)10、DMAC
(Direct Memory Access Controller )11などの機能
モジュールの他にCPG(Clock Pulse Generator:信号
発生回路)12が備えられ、このCPG12に実施例1
〜3と同様のPLL発振回路が用いられ、VCO3から
の内部クロック信号および電圧検出回路4からの制御信
号Mは機能モジュールの動作制御のために直接出力され
るようになっている。
That is, in the microcomputer system of this embodiment, as shown in FIG.
8, ROM (Read Only Memory) 9, RAM
(Random Access Memory) 10, DMAC
In addition to functional modules such as (Direct Memory Access Controller) 11, a CPG (Clock Pulse Generator) 12 is provided, and the CPG 12 has the first embodiment.
The same PLL oscillating circuit as that used in Nos. 3 to 3 is used, and the internal clock signal from the VCO 3 and the control signal M from the voltage detecting circuit 4 are directly output to control the operation of the functional module.

【0080】これによって、たとえば通常の場合にはC
PG12からの内部クロック信号によってCPU8、R
OM9、RAM10、DMAC11などの機能モジュー
ルが正常に動作され、ところが入力信号の周波数に対応
するVCO3の入力電圧が、設定された許容周波数の上
限に対応する電圧を越える場合、下限に対応する電圧に
満たない場合、またはその範囲内に対応する電圧を外れ
る場合に、CPG12からの制御信号Mが内部クロック
信号を停止させるために用い、これらの機能モジュール
の動作を停止させることができる。
Thus, for example, in the normal case, C
CPU8, R by the internal clock signal from PG12
When the functional modules such as the OM9, the RAM10, and the DMAC11 are normally operated and the input voltage of the VCO3 corresponding to the frequency of the input signal exceeds the voltage corresponding to the upper limit of the set allowable frequency, the voltage corresponding to the lower limit is set. The control signal M from the CPG 12 can be used to stop the internal clock signal if it does not meet, or deviates from the corresponding voltage within its range, to stop the operation of these functional modules.

【0081】従って、本実施例のPLL発振回路を適用
したマイクロコンピュータシステムによれば、PLL発
振回路を用いたCPG12からの制御信号Mが内部クロ
ック信号を停止させるために用いられることにより、こ
の内部クロック信号の停止によってシステムを低消費電
力状態に遷移させることができるので、PLL発振回路
を用いて構成する半導体集積回路装置、さらに回路・シ
ステムの低消費電力化を図ることができる。
Therefore, according to the microcomputer system to which the PLL oscillating circuit of this embodiment is applied, the control signal M from the CPG 12 using the PLL oscillating circuit is used to stop the internal clock signal. Since the system can be transited to the low power consumption state by stopping the clock signal, it is possible to reduce the power consumption of the semiconductor integrated circuit device configured by using the PLL oscillation circuit and further the circuit / system.

【0082】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例1〜4に基づき具体的に説明したが、本発明は前記
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。
Although the invention made by the present inventor has been concretely described based on the first to fourth embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0083】たとえば、実施例1の論理ゲートの種類お
よび構成、実施例2のトランジスタの種類およびコンパ
レータ回路構成、実施例3の抵抗素子の種類などは、前
記実施例の説明した図1〜図14の構成に限定されるも
のではなく、種々の変形が可能である。
For example, the types and configurations of the logic gates of the first embodiment, the types of transistors and the comparator circuit configuration of the second embodiment, the types of resistance elements of the third embodiment, etc., are the same as those of the above-described examples shown in FIGS. However, the present invention is not limited to this configuration, and various modifications are possible.

【0084】さらに、このPLL発振回路は、これ自体
の発振回路としての利用だけではなく、1個の半導体基
板上に形成されるシングルチップマイコンなどの半導体
集積回路装置、さらにこの半導体集積回路装置を組み合
わせた回路・システムなどについても広く適用可能であ
る。
Further, this PLL oscillation circuit is not only used as an oscillation circuit of its own, but also a semiconductor integrated circuit device such as a single chip microcomputer formed on one semiconductor substrate, and further this semiconductor integrated circuit device. It is also widely applicable to combined circuits and systems.

【0085】[0085]

【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、
以下のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0086】(1).VCOに入力される誤差電圧の電圧レ
ベルを検出してVCOの出力を制御する電圧検出手段を
有することにより、この電圧検出手段により検出される
誤差電圧が、入力信号の許容周波数の上限に対応する電
圧を越える場合、下限に対応する電圧に満たない場合ま
たはその範囲内に対応する電圧を外れる場合に、VCO
の出力を制御して出力電圧レベルを固定することができ
るので、VCOの検出信号をVCOにフィードバックし
てVCOの発振周波数を制限できると同時に、予期しな
いあるいは周波数範囲外の周波数信号が入力される場合
の誤動作および破壊の防止が可能となる。
(1). By having the voltage detection means for detecting the voltage level of the error voltage input to the VCO and controlling the output of the VCO, the error voltage detected by this voltage detection means is If the voltage corresponding to the upper limit of the allowable frequency is exceeded, the voltage corresponding to the lower limit is not reached, or the voltage falls out of the range, the VCO
Since the output voltage level can be fixed by controlling the output of the VCO, the detection signal of the VCO can be fed back to the VCO to limit the oscillation frequency of the VCO, and at the same time, an unexpected or frequency signal outside the frequency range is input. In this case, malfunction and destruction can be prevented.

【0087】(2).前記(1) において、VCOに入力され
る誤差電圧を電流に変換する電圧/電流変換器を有する
場合に、この誤差電圧が直接入力されるMOSトランジ
スタとグランドとの間に抵抗素子を直列に接続すること
により、入力段のMOSトランジスタのゲート−ソース
間に帰還をかけることができるので、このMOSトラン
ジスタへの帰還によって流れる電流の変化に対して発振
周波数を直線的に変化させることができ、これによって
広範囲に安定した発振特性を得ることが可能となる。
(2) In the above (1), when a voltage / current converter for converting an error voltage input to the VCO into a current is provided, the error voltage is directly input between the MOS transistor and the ground. By connecting a resistance element in series to the gate, feedback can be applied between the gate and the source of the MOS transistor at the input stage. Therefore, the oscillation frequency is linear with respect to the change in the current flowing due to the feedback to the MOS transistor. It is possible to change it, and thereby it is possible to obtain stable oscillation characteristics in a wide range.

【0088】(3).前記(1) において、PLL発振回路を
信号発生回路に内蔵し、この信号発生回路の他に、少な
くともCPUおよび記憶装置を1個の半導体基板上に形
成する場合に、CPUおよび記憶装置の内部クロック信
号をPLL発振回路の電圧検出手段からの出力信号で制
御することにより、予期しないあるいは周波数範囲外の
クロック信号が入力される場合に内部クロック信号を停
止させることができるので、この内部クロック信号の停
止によって低消費電力状態に遷移させ、低消費電力化を
図ることが可能となる。
(3) In the above (1), when the PLL oscillation circuit is built in the signal generating circuit and at least the CPU and the memory device are formed on one semiconductor substrate in addition to the signal generating circuit, By controlling the internal clock signals of the CPU and the storage device with the output signals from the voltage detection means of the PLL oscillation circuit, the internal clock signals can be stopped when an unexpected or clock signal outside the frequency range is input. Therefore, it is possible to reduce the power consumption by transitioning to the low power consumption state by stopping the internal clock signal.

【0089】(4).前記(1) 〜(3) により、特にPLL発
振回路、さらにこれを用いた半導体集積回路装置、さら
にこれらを組み合わせた回路・システムにおいて、入力
信号が周波数範囲の制限を越えても、誤動作あるいは破
壊させずに発振周波数を制限でき、かつ広範囲で安定し
た発振と低消費電力化が可能とされるPLL発振回路を
得ることができる。
(4) Due to the above (1) to (3), particularly in the PLL oscillation circuit, the semiconductor integrated circuit device using the same, and the circuit / system combining these, the input signal limits the frequency range. It is possible to obtain a PLL oscillation circuit in which the oscillation frequency can be restricted without malfunction or destruction even if it exceeds, and stable oscillation and low power consumption can be achieved in a wide range.

【0090】(5).前記(4) により、PLL発振回路に入
力される周波数がグランドレベルあるいは電源電圧レベ
ルであっても、VCOが異常発振せぬようにその発振周
波数を制御することができるので、ユーザにとって使い
やすい半導体集積回路装置、さらに回路・システムを供
給することができる。
(5) Due to the above (4), even if the frequency input to the PLL oscillation circuit is the ground level or the power supply voltage level, the oscillation frequency can be controlled so that the VCO does not abnormally oscillate. Therefore, it is possible to supply a semiconductor integrated circuit device and a circuit / system that are easy for the user to use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1であるPLL発振回路を示す
機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a PLL oscillation circuit that is Embodiment 1 of the present invention.

【図2】実施例1のPLL発振回路におけるVCOを示
す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a VCO in the PLL oscillation circuit of the first embodiment.

【図3】実施例1のPLL発振回路における電圧検出回
路を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a voltage detection circuit in the PLL oscillation circuit of the first embodiment.

【図4】実施例1のPLL発振回路における位相比較器
とチャージポンプ/ローパスフィルタを示す概略回路図
である。
FIG. 4 is a schematic circuit diagram showing a phase comparator and a charge pump / low pass filter in the PLL oscillation circuit of the first embodiment.

【図5】(a),(b)は実施例1のPLL発振回路にお
いて、入力信号の周波数とVCOの出力の周波数との比
較によるVCOへの入力電圧の変移を説明する波形図で
ある。
5 (a) and 5 (b) are waveform diagrams for explaining the transition of the input voltage to the VCO by comparing the frequency of the input signal with the frequency of the output of the VCO in the PLL oscillation circuit of the first embodiment.

【図6】実施例1における電圧検出回路の変形例を示す
回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a modified example of the voltage detection circuit in the first embodiment.

【図7】実施例1におけるVCOの変形例を示す回路図
である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a modification of the VCO in the first embodiment.

【図8】本発明の実施例2であるPLL発振回路におけ
る電圧検出回路を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a voltage detection circuit in a PLL oscillation circuit that is Embodiment 2 of the present invention.

【図9】実施例2における電圧検出回路の変形例を示す
回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a modified example of the voltage detection circuit according to the second embodiment.

【図10】本発明の実施例3であるPLL発振回路にお
ける電圧検出回路を示す要部回路図である。
FIG. 10 is a main part circuit diagram showing a voltage detection circuit in a PLL oscillation circuit which is Embodiment 3 of the present invention.

【図11】実施例3のPLL発振回路における発振周波
数特性を示す特性図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing an oscillation frequency characteristic in the PLL oscillation circuit of the third embodiment.

【図12】実施例3における電圧検出回路の変形例を示
す要部回路図である。
FIG. 12 is a main-portion circuit diagram showing a modified example of the voltage detection circuit according to the third embodiment.

【図13】実施例3における電圧検出回路の他の変形例
を示す要部回路図である。
FIG. 13 is a main part circuit diagram showing another modified example of the voltage detection circuit in the third embodiment.

【図14】本発明の実施例4であるPLL発振回路を適
用したマイクロコンピュータシステムの要部を示す概略
ブロック図である。
FIG. 14 is a schematic block diagram showing a main part of a microcomputer system to which a PLL oscillation circuit according to a fourth embodiment of the present invention is applied.

【図15】従来技術の一例であるPLL発振回路を示す
機能ブロック図である。
FIG. 15 is a functional block diagram showing a PLL oscillation circuit which is an example of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 位相比較器 2 チャージポンプ/ローパスフィルタ 3,3a〜3d VCO 4,4a〜4c 電圧検出回路(電圧検出手段) 5,5b〜5d 電圧/電流変換器 6 リング発振器 7,7a 固定回路 8 CPU 9 ROM(記憶装置) 10 RAM(記憶装置) 11 DMAC 12 CPG(信号発生回路) TRp PMOSトランジスタ TRn NMOSトランジスタ NOT NOTゲート C コンデンサ R 抵抗 NOR NORゲート NAND NANDゲート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Phase comparator 2 Charge pump / low pass filter 3,3a-3d VCO 4,4a-4c Voltage detection circuit (voltage detection means) 5,5b-5d Voltage / current converter 6 Ring oscillator 7,7a Fixed circuit 8 CPU 9 ROM (storage device) 10 RAM (storage device) 11 DMAC 12 CPG (signal generation circuit) TRp PMOS transistor TRn NMOS transistor NOT NOT gate C capacitor R resistor NOR NOR gate NAND NAND gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 智博 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 松原 清 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomohiro Uchiyama 5-22-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Microcomputer System Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Matsubara 5-chome, Mizumizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo No. 20-1 Incorporated company Hitachi Ltd. Semiconductor Division

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自励発振器を持ち、入力に応じてその発
振周波数が変化する電圧制御発振器と、該電圧制御発振
器から出力されて帰還される周波数と、入力信号の周波
数とを比較する位相比較器と、該位相比較器から出力さ
れる平均直流電圧から高周波雑音成分を除去して誤差電
圧を供給するローパスフィルタとを有し、該ローパスフ
ィルタから出力される誤差電圧を前記電圧制御発振器に
戻し、該電圧制御発振器の周波数を変化させて所望の周
波数を出力するPLL発振回路であって、前記電圧制御
発振器に入力される誤差電圧の電圧レベルを検出して該
電圧制御発振器の出力を制御する電圧検出手段を有する
ことを特徴とするPLL発振回路。
1. A voltage-controlled oscillator having a self-excited oscillator, the oscillation frequency of which changes according to an input, a phase comparison for comparing a frequency output from the voltage-controlled oscillator and fed back, and a frequency of an input signal. And a low-pass filter that removes high-frequency noise components from the average DC voltage output from the phase comparator to supply an error voltage, and returns the error voltage output from the low-pass filter to the voltage controlled oscillator. A PLL oscillation circuit that outputs a desired frequency by changing the frequency of the voltage controlled oscillator, and detects the voltage level of an error voltage input to the voltage controlled oscillator to control the output of the voltage controlled oscillator. A PLL oscillating circuit having a voltage detecting means.
【請求項2】 前記電圧検出手段を論理ゲートにより構
成し、該論理ゲートのスレッショルド電圧を調整して前
記入力信号の許容周波数の上限、下限またはその範囲内
に対応する電圧を設定し、前記検出された誤差電圧の電
圧レベルが、前記設定された上限の電圧を越える場合、
下限の電圧に満たない場合またはその範囲内の電圧を外
れる場合に前記電圧制御発振器の出力電圧レベルを固定
することを特徴とする請求項1記載のPLL発振回路。
2. The voltage detecting means is composed of a logic gate, and a threshold voltage of the logic gate is adjusted to set a voltage corresponding to an upper limit, a lower limit or a range of an allowable frequency of the input signal, and the detection is performed. If the voltage level of the error voltage that is set exceeds the upper limit voltage that has been set,
2. The PLL oscillating circuit according to claim 1, wherein the output voltage level of the voltage controlled oscillator is fixed when the voltage is below the lower limit voltage or out of a voltage within the range.
【請求項3】 前記電圧検出手段をMOSトランジスタ
によるコンパレータ回路構成とし、該コンパレータ回路
の比較電圧を調整して前記入力信号の許容周波数の上
限、下限またはその範囲内に対応する電圧を設定し、前
記検出された誤差電圧の電圧レベルが、前記設定された
上限の電圧を越える場合、下限の電圧に満たない場合ま
たはその範囲内の電圧を外れる場合に前記電圧制御発振
器の出力電圧レベルを固定することを特徴とする請求項
1記載のPLL発振回路。
3. The voltage detecting means has a comparator circuit configuration using MOS transistors, and the comparison voltage of the comparator circuit is adjusted to set an upper limit, a lower limit of the allowable frequency of the input signal, or a voltage corresponding to the range. The output voltage level of the voltage controlled oscillator is fixed when the voltage level of the detected error voltage exceeds the set upper limit voltage, does not reach the lower limit voltage, or deviates from the voltage within the range. The PLL oscillation circuit according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記電圧制御発振器内において、該電圧
制御発振器に入力される誤差電圧を電流に変換し、MO
Sトランジスタで構成される電圧/電流変換器を有し、
前記誤差電圧が直接入力されるMOSトランジスタとグ
ランドとの間に抵抗素子を直列に接続することを特徴と
する請求項1、2または3記載のPLL発振回路。
4. In the voltage controlled oscillator, an error voltage input to the voltage controlled oscillator is converted into a current, and MO
Having a voltage / current converter composed of S-transistors,
4. The PLL oscillation circuit according to claim 1, wherein a resistance element is connected in series between the MOS transistor to which the error voltage is directly input and the ground.
【請求項5】 前記抵抗素子として抵抗またはMOSト
ランジスタを直列に接続し、該抵抗またはMOSトラン
ジスタの抵抗成分を用いて前記電圧/電流変換器のMO
Sトランジスタに帰還をかけることを特徴とする請求項
4記載のPLL発振回路。
5. A resistance or a MOS transistor is connected in series as the resistance element, and the MO of the voltage / current converter is formed by using the resistance component of the resistance or the MOS transistor.
The PLL oscillation circuit according to claim 4, wherein feedback is applied to the S transistor.
【請求項6】 請求項1、2、3、4または5記載のP
LL発振回路を用いた半導体集積回路装置であって、前
記PLL発振回路を信号発生回路に内蔵し、該信号発生
回路の他に、少なくともCPUおよび記憶装置を1個の
半導体基板上に形成することを特徴とする半導体集積回
路装置。
6. The P according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
A semiconductor integrated circuit device using an LL oscillation circuit, wherein the PLL oscillation circuit is built in a signal generation circuit, and at least a CPU and a memory device are formed on one semiconductor substrate in addition to the signal generation circuit. A semiconductor integrated circuit device.
【請求項7】 前記CPUおよび記憶装置の内部クロッ
ク信号を、前記PLL発振回路の電圧検出手段からの出
力信号で制御することを特徴とする請求項6記載の半導
体集積回路装置。
7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the internal clock signals of the CPU and the storage device are controlled by an output signal from the voltage detection means of the PLL oscillation circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6411144B1 (en) 1999-08-05 2002-06-25 Fujitsu Quantum Devices Limited Phase-locked loop circuit
JP2012252486A (en) * 2011-06-02 2012-12-20 Fujitsu Semiconductor Ltd Electronic apparatus

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