JPH09121142A - Oscillation circuit - Google Patents

Oscillation circuit

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JPH09121142A
JPH09121142A JP7276069A JP27606995A JPH09121142A JP H09121142 A JPH09121142 A JP H09121142A JP 7276069 A JP7276069 A JP 7276069A JP 27606995 A JP27606995 A JP 27606995A JP H09121142 A JPH09121142 A JP H09121142A
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JP
Japan
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current
charging
capacitor
charge
discharging
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7276069A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Ono
和則 大野
Takashi Ito
貴司 伊藤
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize a charging/discharging operation to be stable independently of the fluctuation of a power source voltage by providing a current supply source which is functioned as a constant current source for temp. change and is propotionated to the fluctuation of the power source voltage for the fluctuation of supply voltage and controlling charging/discharging current. SOLUTION: The output of an operational amplifier 201 is transmitted to the gate of NTr 202 and the source terminal output of NTr 202 becomes a negative feedback voltage to the reverse input terminal of the operational amplifier 201. Current I0 permitted to flow in PTr is expressed an expression (number 10) and I0 changes only by relying on the power source voltage VDD regardless of the change of an element characteristic by the temp. change of NTr 202. Then, in a current switch part 103, the charging/discharging current IC1 and IC2 rely on charging/discharging control current which is decided by the output voltage of a current source part 101. Therefore, since the current source part 101 is functioned as the constant current source as against temp. change, a normally stable oscillation frequency is obtained without depending on the change of the element characteristic owing to temp. change.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサの充放
電特性を用いたCMOS半導体装置において、周波数特
性を安定させることができる発振回路に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oscillation circuit capable of stabilizing frequency characteristics in a CMOS semiconductor device using the charge / discharge characteristics of capacitors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、CMOS半導体装置内部ののシー
ケンシャル制御クロック発生用発振回路としては、コン
デンサと抵抗の充放電特性を利用したCR発振回路が用
いられていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an oscillation circuit for generating a sequential control clock inside a CMOS semiconductor device, a CR oscillation circuit utilizing a charge / discharge characteristic of a capacitor and a resistor has been used.

【0003】図4に従来の発振回路のブロック図を示
す。従来の発振回路は、電源電圧VDDに接続された基準
電位生成部401と、前記基準電位生成部401の基準
出力電圧と、コンデンサ404と放電抵抗405からな
る充放電回路の出力電位(VC)とを入力にもつコンパ
レータ部402と、前記コンパレータ部のディジタル出
力信号を制御信号とするオン抵抗スイッチ部403とか
ら構成される。発振出力信号はコンパレータ部402よ
り出力される前記ディジタル出力信号である。
FIG. 4 shows a block diagram of a conventional oscillator circuit. A conventional oscillator circuit has a reference potential generation unit 401 connected to a power supply voltage VDD, a reference output voltage of the reference potential generation unit 401, and an output potential (VC) of a charge / discharge circuit including a capacitor 404 and a discharge resistor 405. And an ON resistance switch section 403 which uses the digital output signal of the comparator section as a control signal. The oscillation output signal is the digital output signal output from the comparator unit 402.

【0004】図4の発振回路の回路例を図5に示す。基
準電位生成部401は、抵抗R1 、R2 、R3 で構成さ
れ、電源(以下VDDと呼ぶ)と接地(以下GNDと呼
ぶ)との間に直列に接続された抵抗R1 、R2 、R3 に
より、基準電位VH 、VL を生成する抵抗分圧回路であ
る。コンパレータ部402は2つのコンパレータ(CM
P1、CMP2)とRSフリップフロップ501で構成
される。CMP1は前記基準電位VH を反転入力、コン
デンサ404と放電抵抗405の出力電位(VC)を非
反転入力にもち、出力はRSフリップフロップ501の
セット端子に入力される。CMP2は前記基準電圧VL
を非反転入力、コンデンサ404と放電抵抗405の出
力電圧(VC )を反転入力にもち、出力はRSフリップ
フロップのリセット端子に入力される。オン抵抗スイッ
チ部404はPチャネルMOSトランジスタ(以下PT
rとよぶ)502で構成され、前記コンパレータ部40
2のRSフリップフロップ出力がPTr502のゲート
端子に入力され、ドレイン端子はVDDにソース端子はコ
ンデンサ404と放電抵抗405からなる充放電回路に
接続されている。
FIG. 5 shows a circuit example of the oscillator circuit of FIG. The reference potential generator 401 is composed of resistors R1, R2, and R3, and is connected by a resistor R1, R2, and R3 connected in series between a power source (hereinafter referred to as VDD) and a ground (hereinafter referred to as GND). This is a resistance voltage dividing circuit that generates potentials VH and VL. The comparator unit 402 includes two comparators (CM
P1, CMP2) and an RS flip-flop 501. The CMP1 has the inverting input of the reference potential VH and the non-inverting input of the output potential (VC) of the capacitor 404 and the discharge resistor 405, and the output is input to the set terminal of the RS flip-flop 501. CMP2 is the reference voltage VL
Is a non-inverting input, and the output voltage (VC) of the capacitor 404 and the discharge resistor 405 is an inverting input, and the output is input to the reset terminal of the RS flip-flop. The on-resistance switch unit 404 is a P-channel MOS transistor (hereinafter PT
r) 502, and the comparator unit 40
The output of the RS flip-flop 2 is input to the gate terminal of the PTr 502, the drain terminal is connected to VDD, and the source terminal is connected to the charging / discharging circuit including the capacitor 404 and the discharging resistor 405.

【0005】以下図5を用いて従来の発振回路の動作を
説明する。電源VDDをONした直後はコンデンサCには
電荷がないので電圧VC はGNDレベルである。これに
よりCMP1はVC (0V)とVH とを比較してLレベ
ルを出力し、CMP2はVLとVC (0V)とを比較し
てHレベルを出力する。RSフリップフロップ501は
Lレベルを出力し、これがPTr502のゲート端子に
入力され、PTr502をONさせる。PTr502が
ONすることにより、電流IC1がPTr502のドレイ
ン、ソース間を流れ、コンデンサ404の充電が始ま
る。コンデンサ404の容量をC、充電電流IC1、充放
電回路の出力電位VC は
The operation of the conventional oscillator circuit will be described below with reference to FIG. Immediately after the power source VDD is turned on, the capacitor C has no electric charge, so the voltage VC is at the GND level. As a result, CMP1 compares VC (0V) and VH and outputs the L level, and CMP2 compares VL and VC (0V) and outputs the H level. The RS flip-flop 501 outputs an L level, which is input to the gate terminal of the PTr 502 and turns the PTr 502 ON. When the PTr502 is turned on, the current IC1 flows between the drain and the source of the PTr502, and the charging of the capacitor 404 starts. The capacitance of the capacitor 404 is C, the charging current IC1 and the output potential VC of the charge / discharge circuit are

【0006】[0006]

【数1】 で表わされ、時間tとともに上昇していく。(Equation 1) , And rises with time t.

【0007】VC が上昇し、VC <VL になると、CM
P2はLレベルを出力する。さらにVC が上昇し、VC
>VLとなるとCMP1がHレベルを出力する。この結
果、RSフリップフロップ501はHレベルを出力し、
これがPTr502のゲート端子に入力され、PTr5
02をOFFさせる。PTr502がOFFすることに
より、コンデンサ405にたまった電荷は放電抵抗40
5を流れる電流IC2となり、コンデンサ404の放電が
始まる。放電回路の出力電位VC は
When VC rises and VC <VL, CM
P2 outputs L level. VC further rises, VC
When> VL, CMP1 outputs the H level. As a result, the RS flip-flop 501 outputs the H level,
This is input to the gate terminal of PTr502, and PTr5
Turn 02 off. When the PTr502 is turned off, the charge accumulated in the capacitor 405 is discharged by the discharge resistor 40.
A current I C2 flows through the capacitor 5 and discharge of the capacitor 404 starts. The output potential VC of the discharge circuit is

【0008】[0008]

【数2】 で表わされ、時間とともに降下していく。(Equation 2) It is represented by and falls over time.

【0009】VC が降下しVC >VLとなると、CMP
1はLレベルを出力する。さらにVC が降下し、VC <
VL となるとCOMP2がHレベルを出力する。この結
果、RSフリップフロップ501はLレベルを出力し、
これがPTr502のゲート端子に入力され、PTr5
02をONさせる。PTr502がONすることによ
り、電流IC1がPTr502のドレイン、ソース間を流
れ、コンデンサ404の充電が再び始まる。以上の動作
を繰り返すことにより、発振出力信号Xo を得ることが
できる。
When VC drops and VC> VL, CMP
1 outputs an L level. VC drops further and VC <
When it becomes VL, COMP2 outputs H level. As a result, the RS flip-flop 501 outputs the L level,
This is input to the gate terminal of PTr502, and PTr5
Turn 02 on. When the PTr502 is turned on, the current IC1 flows between the drain and the source of the PTr502, and the charging of the capacitor 404 starts again. The oscillation output signal Xo can be obtained by repeating the above operation.

【0010】このときの充放電回路の出力電位VC と、
時間tと、発振出力信号Xo の関係を8図に示す。コン
デンサ404の充電時間をΔt1 、放電時間をΔt2 と
すると、発振周期tOSC は
The output potential VC of the charge / discharge circuit at this time,
The relationship between the time t and the oscillation output signal Xo is shown in FIG. When the charging time of the capacitor 404 is Δt1 and the discharging time is Δt2, the oscillation period tOSC is

【0011】[0011]

【数3】 と表わすことができる。ここでコンデンサ404の容量
をC、放電抵抗405の抵抗値をR、PTr502のオ
ン抵抗をRONPch とすると、
(Equation 3) Can be expressed as Here, when the capacitance of the capacitor 404 is C, the resistance value of the discharge resistor 405 is R, and the on-resistance of the PTr 502 is RONPch,

【0012】[0012]

【数4】 (Equation 4)

【0013】[0013]

【数5】 となり、C、Rは一定なので、発振周期tOSC はPTr
502のオン抵抗RONPch に依存する。PTr502は
CMOSトランジスタであるため、閾値電圧Vth、オン
抵抗RONPch は温度変化に依存して変化する。また、コ
ンパレータ部で比較の基準となる基準電位VH 、VL は
(Equation 5) Since C and R are constant, the oscillation cycle tOSC is PTr.
It depends on the on-resistance RONPch of 502. Since the PTr502 is a CMOS transistor, the threshold voltage Vth and the on-resistance RONPch change depending on the temperature change. Further, the reference potentials VH and VL, which are the reference for comparison in the comparator section, are

【0014】[0014]

【数6】 (Equation 6)

【0015】[0015]

【数7】 となり、VH 、VL は電源電圧の変化に依存して変化す
る。さらに、電源電圧VDDの変動により、コンデンサ4
04の充電電流IC1も変化するが、IC1はPTr502
の特性で決まるので、VDDに比例して変化するわけでは
ない。このため、電源電圧VDDが変動すると、数1より
求まるVC と、数2、数3より求まるVH、VL とがそ
れぞれ、変動するので、コンパレータ部の動作は不安定
なものになる。
(Equation 7) Therefore, VH and VL change depending on the change of the power supply voltage. Furthermore, due to fluctuations in the power supply voltage VDD, the capacitor 4
04 charging current IC1 also changes, but IC1 is PTr502
It does not change in proportion to VDD because it is determined by the characteristics of. Therefore, when the power supply voltage VDD fluctuates, VC obtained from the equation 1 and VH and VL obtained from the equations 2 and 3 respectively fluctuate, and the operation of the comparator section becomes unstable.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の発振回路はオン抵抗スイッチ部の素子特性、電源電
圧の変動に依存するため、変動の少ない安定した出力信
号を得ることが困難であった。
As described above, since the conventional oscillation circuit depends on the element characteristics of the on-resistance switch section and the fluctuation of the power supply voltage, it is difficult to obtain a stable output signal with little fluctuation. there were.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の発振回路においては、コンデンサの充放電
特性利用し、所望の発振出力信号を生成する発振回路に
おいて、コンデンサを充放電する充放電電流を電流源部
で生成し、電流スイッチ部を介して充放電用コンデンサ
に供給する。前記電流源部は温度変化に対しては一定の
出力電流を保ち、電源電圧の変動に対しては電源電圧に
比例した出力電流を保ち、前記電流スイッチ部は前記発
振出力信号によって、前記コンデンサに充電電流を送る
か、放電電流を引き抜くかを切り替え、その電流値は温
度変化による素子特性の変動によらず、前記電流源部よ
り出力される出力電流にのみ比例して変化するという機
能を有する。
In order to solve the above problems, in the oscillator circuit of the present invention, the charge and discharge characteristics of the capacitor are utilized to charge and discharge the capacitor in the oscillator circuit which generates a desired oscillation output signal. The discharge current is generated by the current source unit and supplied to the charging / discharging capacitor via the current switch unit. The current source unit maintains a constant output current with respect to a temperature change, maintains an output current proportional to the power supply voltage with respect to a change in the power supply voltage, and the current switch unit causes the capacitor to respond to the oscillation output signal. It has a function of switching between sending a charging current and extracting a discharging current, and the current value changes only in proportion to the output current output from the current source section, regardless of changes in element characteristics due to temperature changes. .

【0018】出力発振信号の周波数を決定する基準電位
は電源電圧の変動に比例して変動し、充放電用コンデン
サの充放電電位は、充放電電流の変化に比例して変化す
るが、ここで、充放電電流は電源電圧の変動に比例して
変動する。基準電位、充放電電位とも、電源電圧の変動
に比例して変動することになる。
The reference potential that determines the frequency of the output oscillation signal fluctuates in proportion to the fluctuation of the power supply voltage, and the charging / discharging potential of the charging / discharging capacitor changes in proportion to the change of the charging / discharging current. The charging / discharging current fluctuates in proportion to the fluctuation of the power supply voltage. Both the reference potential and the charge / discharge potential fluctuate in proportion to the fluctuation of the power supply voltage.

【0019】前記出力発振信号の立ち上がりと立ち下が
りのタイミングは、前記基準電位と前記充放電電位との
比較結果により決定されるので、双方の電源電圧変動分
が互いに打ち消し合い一定のタイミングを保つので、前
記出力発振信号の周波数は電源電圧の変動に依存せず、
常に一定値を保つことができる。
Since the rising and falling timings of the output oscillation signal are determined by the result of comparison between the reference potential and the charging / discharging potential, fluctuations in both power supply voltages cancel each other out and a constant timing is maintained. , The frequency of the output oscillation signal does not depend on the fluctuation of the power supply voltage,
It can always maintain a constant value.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の発振
回路を説明する。本発明の発振回路のブロック図を1図
に示する。本発明の発振回路は、電源電圧VDDに接続さ
れ、充放電制御電流を生成する電流源部101と、電源
電圧VDDと充放電用コンデンサ102に接続され、発振
出力信号により、前記電流源部101より出力された充
放電制御電流を切り替える電流スイッチ部103と、電
源電圧VDDとGND間に接続され、基準電位を生成する
基準電位生成部104と、前記充放電用コンデンサの充
放電電位VC と前記基準電位生成部104で生成される
基準電位との比較を行うコンパレータ部105とから構
成される。発振出力信号はコンパレータ部105より出
力される前記ディジタル出力信号である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The oscillation circuit of the present invention will be described below with reference to the drawings. A block diagram of the oscillator circuit of the present invention is shown in FIG. The oscillator circuit of the present invention is connected to a power supply voltage VDD and is connected to a current source unit 101 for generating a charging / discharging control current, and a power supply voltage VDD and a charging / discharging capacitor 102. The current switch unit 103 that switches the output charge / discharge control current, the reference potential generation unit 104 that is connected between the power supply voltage VDD and the GND, and that generates the reference potential, the charge / discharge potential VC of the charge / discharge capacitor and the It is composed of a comparator unit 105 that compares with a reference potential generated by the reference potential generation unit 104. The oscillation output signal is the digital output signal output from the comparator unit 105.

【0021】1図の発振回路の回路例を2図に示す。電
流源部101の構成は以下のようになっている。オペア
ンプ201は電源電圧VDDを抵抗R1 、R2 で分圧した
電位を非反転入力とし、出力電位をゲート入力にもつN
チャネルMOSトランジスタ(以下NTrとよぶ)20
2のドレイン電位を反転入力とし、負帰還をかけてい
る。一方、電源電圧VDDにドレイン端子を接続したPチ
ャネルMOSトランジスタ(以下、PTrとよぶ)20
3と204はゲート端子を共通とし、前記NTr202
のドレイン端子とPTr203のソース端子とに接続さ
れている。NTr202のソース端子は抵抗R3 を介し
てGNDに接続されている。PTr204のソース端子
は電流スイッチ部に接続されている。
A circuit example of the oscillator circuit of FIG. 1 is shown in FIG. The configuration of the current source unit 101 is as follows. The operational amplifier 201 has a potential obtained by dividing the power supply voltage VDD by resistors R1 and R2 as a non-inverting input, and an output potential as a gate input N.
Channel MOS transistor (hereinafter referred to as NTr) 20
Negative feedback is applied with the drain potential of 2 as the inverting input. On the other hand, a P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as PTr) 20 having a drain terminal connected to the power supply voltage VDD
3 and 204 have a common gate terminal,
Of the PTr 203 and the source terminal of the PTr 203. The source terminal of the NTr 202 is connected to the GND via the resistor R3. The source terminal of PTr204 is connected to the current switch unit.

【0022】電流スイッチ部103の構成は以下のよう
になっている。PTr205とPTr206はドレイン
端子を共通とし、前記PTr204のソース端子に接続
されている。PTr206のゲート端子は発振出力信号
がインバータを介して入力され、PTr205のゲート
端子には前記インバータ出力をさらにインバータを介し
て入力される。NTr207とNTr208はゲート端
子を共通とし、前記PTr205のソース端子とNTr
207のドレイン端子とに接続されている。NTr20
7とNTr208のソース端子はGNDに接続されてい
る。NTr208のドレイン端子はPTr206のソー
ス端子と充放電用コンデンサ102に接続されており、
この点の電位を充放電電位VC とよぶ。
The structure of the current switch section 103 is as follows. The PTr 205 and PTr 206 have a common drain terminal and are connected to the source terminal of the PTr 204. The oscillation output signal is input to the gate terminal of the PTr 206 via an inverter, and the inverter output is further input to the gate terminal of the PTr 205 via the inverter. The gate terminals of the NTr 207 and the NTr 208 are common, and the source terminal of the PTr 205 and the NTr 208 are the same.
It is connected to the drain terminal of 207. NTr20
7 and the source terminals of NTr 208 are connected to GND. The drain terminal of the NTr 208 is connected to the source terminal of the PTr 206 and the charging / discharging capacitor 102,
The potential at this point is called charge / discharge potential VC.

【0023】基準電位生成部104は、従来例同様、抵
抗R4 、R5 、R6 がVDDとGNDとの間に直列に接続
されている。コンパレータ部105は2つのコンパレー
タ(209、210)と、2つのNOR(211、21
2)よりなるRSフリップフロップで構成される。CM
P209は前記基準電位VH を反転入力、充放電電位V
C を非反転入力にもち、出力はNOR211の第1の入
力端子接続される。CMP210は前記基準電圧VLを
非反転入力、充放電電位VC を反転入力にもち、出力は
NOR212の第1の入力端子に接続される。NOR2
12の出力端子はNOR211の第2の入力端子に接続
され、NOR211の出力端子はNOR212の第二の
入力端子に接続される。NOR211の出力が発振出力
信号XO となる。
In the reference potential generator 104, resistors R4, R5 and R6 are connected in series between VDD and GND as in the conventional example. The comparator unit 105 includes two comparators (209, 210) and two NORs (211, 21).
2) An RS flip-flop composed of CM
P209 is an inverted input of the reference potential VH, and the charge / discharge potential V
With C as the non-inverting input, the output is connected to the first input terminal of NOR211. The CMP 210 has the non-inverting input of the reference voltage VL and the inverting input of the charging / discharging potential VC, and the output is connected to the first input terminal of the NOR 212. NOR2
The output terminal of 12 is connected to the second input terminal of the NOR 211, and the output terminal of the NOR 211 is connected to the second input terminal of the NOR 212. The output of NOR211 becomes the oscillation output signal X0.

【0024】以下2図を用いて、本発明の発振回路の動
作を説明する。まず、電流源部101の動作を詳しく説
明する。R1 、R2 によりVDDを抵抗分圧された電位V
1 は、
The operation of the oscillator circuit of the present invention will be described below with reference to FIG. First, the operation of the current source unit 101 will be described in detail. The potential V divided by VDD by R1 and R2
1 is

【0025】[0025]

【数8】 で表わされ、オペアンプ201の出力の基準電位として
非反転入力端子に入力される。オペアンプ201の出力
はNTr202のゲートに伝えられ、NTr202のソ
ース端子出力はオペアンプ201の反転入力端子への負
帰還電圧となる。一方、PTr203を流れる電流をI
0 とすると、
(Equation 8) And is input to the non-inverting input terminal as the reference potential of the output of the operational amplifier 201. The output of the operational amplifier 201 is transmitted to the gate of the NTr 202, and the output of the source terminal of the NTr 202 becomes a negative feedback voltage to the inverting input terminal of the operational amplifier 201. On the other hand, the current flowing through the PTr 203 is I
If 0,

【0026】[0026]

【数9】 (Equation 9)

【0027】[0027]

【数10】 が成立する。これより、I0 はNTr202の温度変化
による素子特性の変化に関係なく、電源電圧VDDにのみ
依存して変化する。PTr204はPTr203とゲー
ト端子を共通とし、いわゆるカレントミラーを構成する
ため、PTr204に流れる電流I0 はPTr203を
流れる電流Iと等しくなる。以上により、電流源部10
1は温度変化に対しては定電流源として機能し、電源電
圧VDDの変動に対してはVDDの変化に比例した電流を流
す電流源として機能する。PTr204を流れる電流I
は充放電制御電流として、電流スイッチ部103に伝え
られる。
(Equation 10) Holds. As a result, I0 changes only depending on the power supply voltage VDD regardless of the change in the element characteristics due to the temperature change of the NTr 202. Since the PTr204 shares a gate terminal with the PTr203 and constitutes a so-called current mirror, the current I0 flowing through the PTr204 becomes equal to the current I flowing through the PTr203. From the above, the current source unit 10
Reference numeral 1 functions as a constant current source with respect to temperature changes, and as a current source that supplies a current proportional to changes in VDD with respect to changes in the power supply voltage VDD. Current I flowing through PTr204
Is transmitted to the current switch unit 103 as a charge / discharge control current.

【0028】次に電流スイッチ部103について詳しく
説明する。発振出力信号X0 がLのときPTr206は
ON、PTr205はOFFし、充放電制御電流IはP
Tr206を介してコンデンサ102の充電を行う充電
電流IC1となる。発振出力信号X0 がHのときPTr2
05はON、PTr206はOFFし、充放電制御電流
IはPTr205とNTr207を介してGNDに流れ
込む。このとき、NTr208にはコンデンサ102の
放電電流IC2が流れるが、NTr208はNTr207
とゲート端子を共通とし、いわゆるカレントミラーを構
成するため、NTr208に流れる電流IC2はNTr2
07を流れる電流Iと等しくなる。以上により、
Next, the current switch section 103 will be described in detail. When the oscillation output signal X0 is L, the PTr206 is ON, the PTr205 is OFF, and the charge / discharge control current I is P
It becomes the charging current IC1 for charging the capacitor 102 via the Tr 206. When the oscillation output signal X0 is H, PTr2
05 is turned on, PTr206 is turned off, and the charge / discharge control current I flows into GND via PTr205 and NTr207. At this time, the discharge current IC2 of the capacitor 102 flows through the NTr 208.
And the gate terminal are commonly used to form a so-called current mirror, the current IC2 flowing through the NTr 208 is NTr2.
It becomes equal to the current I flowing through 07. From the above,

【0029】[0029]

【数11】 なる関係が成立する。このことから、コンデンサ102
の充放電電流(IC1、IC2)はトランジスタの素子特性
によらず、電流源部より供給される電流I0 にのみ依存
することになる。
[Equation 11] Is established. From this, the capacitor 102
The charging / discharging current (IC1, IC2) depends on only the current I0 supplied from the current source, regardless of the device characteristics of the transistor.

【0030】基準電位生成部は、従来の回路例同様、抵
抗R3 、R4 、R5 により電源電圧VDDを抵抗分圧して
基準電位VH 、VL を生成する回路であり、数6、数7
より、
The reference potential generator is a circuit for generating the reference potentials VH and VL by resistance-dividing the power supply voltage VDD by the resistors R3, R4 and R5, as in the conventional circuit example.
Than,

【0031】[0031]

【数12】 (Equation 12)

【0032】[0032]

【数13】 となり、VH 、VL は電源電圧VDDに比例して変化す
る。
(Equation 13) Therefore, VH and VL change in proportion to the power supply voltage VDD.

【0033】最後にコンパレータ部の動作について詳し
く説明する。電源VDDをONした直後はコンデンサCに
は電荷がないので電圧VC はGNDレベルである。これ
によりCMP209はVC (0V)とVH とを比較して
Lレベルを出力し、CMP210はVL とVC (0V)
とを比較してHレベルを出力する。NOR211はHレ
ベルを出力する。これがインバータを介して、PTr2
05をOFFさせ、PTr206をONさせる。PTr
206がONすることにより、電流スイッチ部の説明で
述べたように、電流IC1流れ、コンデンサ102の充電
が始まる。コンデンサ102の容量をCとすると、充放
電回路の出力電位VC は数1で表わされ、時間tととも
に上昇していく。
Finally, the operation of the comparator section will be described in detail. Immediately after the power source VDD is turned on, the capacitor C has no electric charge, so the voltage VC is at the GND level. As a result, the CMP 209 compares VC (0V) with VH and outputs the L level, and the CMP 210 outputs VL and VC (0V).
And are compared with each other to output the H level. NOR211 outputs H level. This is through the inverter, PTr2
05 is turned off and PTr206 is turned on. PTr
When 206 is turned on, the current I C1 flows and the charging of the capacitor 102 starts, as described in the description of the current switch unit. When the capacitance of the capacitor 102 is C, the output potential VC of the charging / discharging circuit is represented by the equation 1, and rises with time t.

【0034】VC が上昇し、VC <VL になると、CM
P210はLレベルを出力する。さらにVC が上昇し、
VC >VLとなるとCMP209がHレベルを出力す
る。この結果、NOR211はLレベルを出力する。こ
れがインバータを介して、PTr205をONさせ、P
Tr206をOFFさせる。PTr205がONするこ
とにより、電流スイッチ部の説明で述べたように、コン
デンサ102の放電が始まる。放電回路の出力電位VC
は数2で表わされ、時間とともに降下していく。
When VC rises and VC <VL, CM
P210 outputs the L level. VC further rises,
When VC> VL, the CMP 209 outputs the H level. As a result, the NOR211 outputs the L level. This turns on PTr205 via an inverter,
Turn off Tr206. When the PTr 205 is turned on, the discharge of the capacitor 102 starts, as described in the description of the current switch section. Output potential of discharge circuit VC
Is expressed by Equation 2 and drops with time.

【0035】VC が降下しVC >VLとなると、CMP
209はLレベルを出力する。さらにVC が降下し、V
C <VL となるとCOMP210がHレベルを出力す
る。この結果、NOR211はHレベルを出力し、これ
がインバータを介して、PTr205をOFFさせ、P
Tr206をONさせる。PTr2062がONするこ
とにより、コンデンサ102の充電が再び始まる。以上
の動作を繰り返すことにより、発振出力信号Xo を得る
ことができる。
When VC drops and VC> VL, CMP
209 outputs an L level. VC drops further, V
When C <VL, COMP 210 outputs H level. As a result, the NOR211 outputs the H level, and this turns off the PTr205 via the inverter,
Turn on Tr206. When the PTr2062 is turned on, the charging of the capacitor 102 starts again. The oscillation output signal Xo can be obtained by repeating the above operation.

【0036】このときの充放電回路の出力電位VC と、
時間tと、発振出力信号Xo の関係を3図に示す。コン
デンサ102の充電時間をΔt1 、放電時間をΔt2 と
すると、
The output potential VC of the charge / discharge circuit at this time,
The relationship between the time t and the oscillation output signal Xo is shown in FIG. If the charging time of the capacitor 102 is Δt1 and the discharging time is Δt2,

【0037】[0037]

【数14】 [Equation 14]

【0038】[0038]

【数15】 となり、発振出力周波数tOSC は、数3で表わすことが
できるので、数11より、
(Equation 15) Since the oscillation output frequency tOSC can be expressed by Equation 3, from Equation 11,

【0039】[0039]

【数16】 と表わすことができる。ここで、VH 、VL は電源電圧
VDDの変化に比例して変化し、Iもまた電源電圧VDDの
変化に比例して変化することから、互いに打ち消され、
発振出力周波数tOSC は常に一定の値を保つことができ
る。
(Equation 16) Can be expressed as Here, VH and VL change in proportion to changes in the power supply voltage VDD, and I also changes in proportion to changes in the power supply voltage VDD.
The oscillation output frequency tOSC can always maintain a constant value.

【0040】またコンデンサの充放電電流IC1、IC2
は、電流源部101の出力電圧で決定される充放電制御
電流に依存し、上述したが電流源部101は温度変化に
対して定電流源として機能するので、温度の変化によ
る、トランジスタのオン抵抗値の変化等、素子特性の変
化に左右されず、常に安定した発振周波数を得ることが
できる。
Further, the charge / discharge currents IC1 and IC2 of the capacitors are
Depends on the charging / discharging control current determined by the output voltage of the current source unit 101, and as described above, the current source unit 101 functions as a constant current source with respect to temperature changes. It is possible to always obtain a stable oscillation frequency without being affected by changes in element characteristics such as changes in resistance value.

【0041】1MHzの発振回路において、本発明の発
振回路を用いることにより、従来の回路では10%程度
の周波数変動率だったものが、1%程度まで低減するこ
とも可能になった。
By using the oscillating circuit of the present invention in the 1 MHz oscillating circuit, the frequency fluctuation rate of about 10% in the conventional circuit can be reduced to about 1%.

【0042】本実施例においては、PTr203とPT
r204、NTr207とNTr208のディメンジョ
ン比を1:1としたが、この値を変化させ電流量の調整
を行っても、本発明の主旨を逸脱するものではない。
In this embodiment, PTr203 and PT
The dimension ratio of r204, NTr207, and NTr208 was set to 1: 1. However, changing this value to adjust the amount of current does not depart from the gist of the present invention.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の発振回路を
用いることにより、トランジスタの素子特性、電源電圧
の変動に依存しない、安定した出力信号を得ることが可
能となる。このことにより、高周波発振も可能となっ
た。
As described above, by using the oscillation circuit of the present invention, it is possible to obtain a stable output signal that does not depend on the element characteristics of the transistor and the fluctuation of the power supply voltage. This also enabled high frequency oscillation.

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

【図1】本発明の発振回路の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an oscillator circuit of the present invention.

【図2】図1で示した発振回路の一例を示した回路図で
ある。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the oscillator circuit shown in FIG.

【図3】図2で示した発振回路の充放電電流VC と発振
出力信号XO の関係を表わす図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a charge / discharge current VC of the oscillation circuit shown in FIG. 2 and an oscillation output signal XO.

【図4】従来の発振回路の回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a conventional oscillator circuit.

【図5】図4で示した発振回路の一例を示した回路図で
ある。
5 is a circuit diagram showing an example of the oscillator circuit shown in FIG.

【図6】図5で示した発振回路の充放電電流VC と発振
出力信号XO の関係を表わす図である。
6 is a diagram showing a relationship between a charge / discharge current VC of the oscillation circuit shown in FIG. 5 and an oscillation output signal XO.

【符号の説明】 102 充放電コンデンサ 404 充放電コンデンサ 405 放電抵抗[Explanation of reference numerals] 102 charge / discharge capacitor 404 charge / discharge capacitor 405 discharge resistance

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンデンサの充放電特性を利用し、所望
の発振出力信号を生成する発振回路において、 電源電圧に接続され、温度変化に対しては一定の出力電
流を保ち、電源電圧の変動に対しては電源電圧に比例し
た出力電流を保つ、電流源部と、 電源電圧と充放電用コンデンサに接続され、前記発振出
力信号により、充電時は前記電流源部の出力電流を前記
充放電用コンデンサの充電電流とし、放電時は前記電流
源部の出力電流と同値の電流を前記充放電用コンデンサ
の放電電流とする、電流スイッチ部と、 前記電流スイッチ部に接続され、前記電流スイッチ部の
出力電流により充放電を行い、その充放電電位を出力す
る充放電用コンデンサと電源電圧と接地電位間に直列に
接続された抵抗により抵抗分圧し、第1の基準電位と、
前記第1の基準電位より低い第2の基準電位とを生成す
る基準電位生成部と、 前記充放電用コンデンサと前記基準電位生成部とに接続
され、前記第1の基準電位と前記第2の基準電位とをそ
れぞれ前記充放電用コンデンサの充放電電位と比較し、
比較結果によって、立ち上がりと立ち下がりを決定され
る発振出力信号を出力するコンパレータ部とを具備する
ことを特徴とする発振回路。
1. An oscillation circuit for generating a desired oscillation output signal by utilizing the charge / discharge characteristics of a capacitor, which is connected to a power supply voltage, maintains a constant output current with respect to temperature changes, and has a stable power supply voltage. On the other hand, it is connected to a current source part that maintains an output current proportional to the power supply voltage, a power supply voltage and a charging / discharging capacitor, and the output current of the current source part is charged / discharged during charging by the oscillation output signal. The charging current of the capacitor, when discharging, a current having the same value as the output current of the current source unit is the discharging current of the charging / discharging capacitor, a current switch unit, connected to the current switch unit, the current switch unit The charge and discharge is performed by the output current, the charge and discharge capacitor that outputs the charge and discharge potential, and the resistance divided by the resistor connected in series between the power supply voltage and the ground potential, the first reference potential,
It is connected to a reference potential generation unit that generates a second reference potential lower than the first reference potential, the charge / discharge capacitor and the reference potential generation unit, and is connected to the first reference potential and the second reference potential. Each of the reference potential and the charge and discharge potential of the charge and discharge capacitor is compared,
An oscillator circuit, comprising: a comparator unit that outputs an oscillation output signal whose rising edge and falling edge are determined according to a comparison result.
【請求項2】 前記充放電用コンデンサの電源電圧の変
動による充放電電位の変動と、前記基準電位生成部で生
成される基準電圧の電源電圧の変動による基準電位の変
動とは比例関係を有することを特徴とする請求項1記載
の発振回路。
2. A change in the charge / discharge potential due to a change in the power supply voltage of the charging / discharging capacitor and a change in the reference potential due to a change in the power supply voltage of the reference voltage generated by the reference potential generation unit have a proportional relationship. The oscillator circuit according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記電流スイッチ部は前記発振出力信号
によって、前記充放電用コンデンサに充電電流を送る
か、前記充放電用コンデンサより放電電流を引き抜くか
を切り替え、その電流値は温度変化による素子特性の変
動によらず、前記電流源部より出力される出力電流にの
み比例して変化することを特徴とする請求項1記載の発
振回路。
3. The current switch unit switches between sending a charging current to the charging / discharging capacitor and drawing a discharging current from the charging / discharging capacitor according to the oscillation output signal, and the current value thereof is an element due to a temperature change. 2. The oscillator circuit according to claim 1, wherein the oscillator circuit changes only in proportion to an output current output from the current source section, regardless of fluctuations in characteristics.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006140988A (en) * 2004-11-11 2006-06-01 Hynix Semiconductor Inc Clock oscillator of semiconductor device
CN104202025A (en) * 2014-08-28 2014-12-10 刘敢 Energy-saving micro-consumption standby power source and Energy-saving micro-consumption timing remote control switch
KR101532241B1 (en) * 2011-05-19 2015-07-01 (주)태진기술 Waveform Generator
JP2017092812A (en) * 2015-11-13 2017-05-25 富士電機株式会社 Semiconductor integrated circuit

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