JPH1065531A - Charge pump circuit and phase locked loop circuit using it - Google Patents

Charge pump circuit and phase locked loop circuit using it

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JPH1065531A
JPH1065531A JP8223368A JP22336896A JPH1065531A JP H1065531 A JPH1065531 A JP H1065531A JP 8223368 A JP8223368 A JP 8223368A JP 22336896 A JP22336896 A JP 22336896A JP H1065531 A JPH1065531 A JP H1065531A
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JP
Japan
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pulse
output
node
phase
voltage
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Application number
JP8223368A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomonobu Yokoyama
友信 横山
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1065531A publication Critical patent/JPH1065531A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quicken a lock time of the phase locked loop(PLL) circuit and to suppress jitter. SOLUTION: For example, in the case that a feedback clock CK2 outputted from a voltage controlled oscillator (VCO) is delayed more than a clock signal CK1, a phase comparator 10 provides an output of a signal Su being a pulse having a width equivalent to the phase difference. A POMS 21 is conductive by the pulse signal Su so as to form a charging current path with respect to an LPF 40. Pulse width conversion circuits 27a, 27b convert a pulse signal whose pulse width differs from that of the pulse signal Su, and the pulse width conversion circuits 27a, 27b and switches 30a, 30b act like short-circuiting selectively constant current sources 24a-24c. Thus, the charging current of the LPF 40 is changed. A capacitor 42 in the LPF 40 is charged by the charging current. The VCO 50 is oscillated based on a voltage at an output node 43 and provides an output of the clock signal CK2.

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、チャージポンプ
と、そのチャージポンプを用い、参照クロックに同期し
たクロックを生成する信号位相同期回路(Phase Locked
Loop ;以下、PLLという)とに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge pump and a signal phase locked loop (Phase Locked) circuit that generates a clock synchronized with a reference clock using the charge pump.
Loop; hereinafter, referred to as PLL).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次の文献に示されるものがあった。 文献:実開平4−137616号公報 上記文献は、PLLの高速ロックアップ回路全体をIC
内部に組み込む技術を開示しており、PLLにおけるフ
ィルタ中のキャパシタに、チャージポンプを用いて電荷
を充放電する構成になっている。チャージポンプは、電
源に接続された定電流回路を備えている。この定電流回
路によって充放電電流か一定の値に設定され、この充放
電電流でキャパシタの充放電が行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
For example, there is one shown in the following document. Reference: Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 4-137616 The above reference discloses an entire PLL high-speed lock-up circuit using an IC.
A technology to be incorporated in the inside is disclosed, in which a charge pump is used to charge and discharge a capacitor in a filter in a PLL. The charge pump includes a constant current circuit connected to a power supply. The constant current circuit sets the charge / discharge current to a constant value, and the charge / discharge of the capacitor is performed with the charge / discharge current.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
チャージポンプを用いたPLLでは、次のような課題が
あった。図2は、従来の課題を説明するPLLの回路図
である。このPLLは、参照クロックCK1が入力され
る位相比較器(PC)1と、該位相比較器1に接続され
たチャージポンプ2とを備えている。チャージポンプ2
には、ローパスフィルタ(以下、LPFという)3が接
続され、該LPF3に電圧制御発振器(以下、VCOと
いう)4が接続されている。電圧制御発振器4は与えら
れた制御電圧に応じて発振してクロックCK2を生成す
るものであり、該出力クロックCK2が、位相比較器1
に帰還入力されるようになっている。位相比較器1は、
入力された参照クロックCK1とVCO4の出力クロッ
クCK2との位相を比較し、その位相差に応じて信号S
uまたは信号Sdにパルスを形成して出力するものであ
る。
However, the PLL using the conventional charge pump has the following problems. FIG. 2 is a circuit diagram of a PLL for explaining a conventional problem. This PLL includes a phase comparator (PC) 1 to which a reference clock CK1 is input, and a charge pump 2 connected to the phase comparator 1. Charge pump 2
Is connected to a low-pass filter (hereinafter, referred to as LPF) 3, and a voltage-controlled oscillator (hereinafter, referred to as VCO) 4 is connected to the LPF 3. The voltage-controlled oscillator 4 oscillates according to a given control voltage to generate a clock CK2, and the output clock CK2 is supplied to the phase comparator 1
The feedback input is made. The phase comparator 1
The phases of the input reference clock CK1 and the output clock CK2 of the VCO 4 are compared, and the signal S is determined according to the phase difference.
A pulse is formed on u or the signal Sd and output.

【0004】チャージポンプ1は、信号Suをゲートに
入力するPMOS2aと、信号Sdをインバータ2bを
介してゲートに入力するNMOS2cとを、備えてい
る。PMOS2aのソースは、定電流源2dを介して電
源電位Vddに接続され、NMOS2cのソースは、定
電流源2eを介してグランドに接続されている。PMO
S2aのドレインとNMOS2cのドレインとは接続さ
れ、このドレイン同士の接続点がチャージポンプ2の出
力端子2fになっている。LPF3は、チャージポンプ
2の出力端子2fに一端が接続された抵抗3aと、該抵
抗3aの他端に一方の電極が接続されたキャパシタ3b
とを備えている。キャパシタ3bの他方の電極は、グラ
ンドに接続されている。抵抗3aとキャパシタ3bの接
続点が、このLPF3の出力ノード3cであり、該ノー
ドからVCO4の制御電圧Vcを出力する構成である。
The charge pump 1 includes a PMOS 2a for inputting a signal Su to a gate and an NMOS 2c for inputting a signal Sd to a gate via an inverter 2b. The source of the PMOS 2a is connected to the power supply potential Vdd via the constant current source 2d, and the source of the NMOS 2c is connected to the ground via the constant current source 2e. PMO
The drain of S2a and the drain of NMOS 2c are connected, and the connection point between the drains is output terminal 2f of charge pump 2. The LPF 3 includes a resistor 3a having one end connected to the output terminal 2f of the charge pump 2, and a capacitor 3b having one end connected to the other end of the resistor 3a.
And The other electrode of the capacitor 3b is connected to the ground. The connection point between the resistor 3a and the capacitor 3b is the output node 3c of the LPF 3, and the node outputs the control voltage Vc of the VCO 4.

【0005】このような構成のPLLでは、次のような
動作を行う。まず、VCO4の出力クロックCK2の位
相が、参照クロックCK1より遅い場合、位相比較器1
は信号Suに位相差分の幅の“L”レベルのパルスを形
成してPMOS3aのゲートに出力する。このとき、信
号Sdのレベルは、“H”レベルのままであり、インバ
ータ2bによって“L”レベルの信号Sd1 に変換され
てNMOS2cのゲートに与えられる。“L”レベルの
パルスが与えられたPMOS2aはオンし、出力端子2
fと定電流源2d及び電源電位Vddとが接続される。
これにより、定電流源2dの内部抵抗で設定された定電
流が抵抗3aを介してキャパシタ3bに流れ、キャパシ
タ3bが充電される。そのため、出力ノード3cの電圧
Vcが上昇する。制御電圧Vcが上昇すると、VCO4
の発振周波数が高くなり、出力クロックCK2の位相が
速くなる。
[0005] The PLL having such a configuration performs the following operation. First, when the phase of the output clock CK2 of the VCO 4 is later than the reference clock CK1, the phase comparator 1
Forms an "L" level pulse having a phase difference width in the signal Su and outputs the same to the gate of the PMOS 3a. At this time, the level of the signal Sd is, "H" remains level, is converted into a signal Sd 1 of "L" level by the inverter 2b is applied to the gate of NMOS2c by. The PMOS 2a to which the “L” level pulse is applied turns on, and the output terminal 2
f is connected to the constant current source 2d and the power supply potential Vdd.
As a result, a constant current set by the internal resistance of the constant current source 2d flows to the capacitor 3b via the resistor 3a, and the capacitor 3b is charged. Therefore, voltage Vc of output node 3c increases. When the control voltage Vc increases, VCO4
And the phase of the output clock CK2 becomes faster.

【0006】逆に、VCO4の出力クロックCK2の位
相が、参照クロックCK1より早い場合、位相比較器1
は信号Sdに位相差分の幅の“L”レベルのパルスを形
成する。このとき、信号Suのレベルは、“H”レベル
のままである。信号Sdはインバータ2bによって信号
Sd1 に変換されてNMOS2cのゲートに与えられ
る。NMOS2cは、信号Sd1 の“H”レベルのパル
スによってオンし、出力端子2fと定電流源2e及びグ
ランドとが接続される。定電流源2cで設定された定電
流が抵抗3aを介してキャパシタ3bから流出し、グラ
ンドに流れる。即ち、キャパシタ3bに対する放電が行
われ、この放電によって、出力ノード3cの電圧Vcが
低下する。電圧Vcが低下するとVCO4の発振周波数
が低くなり、出力クロックCK2の位相が遅くなる。以
上の動作が繰り返され、VCO4の出力クロックCK2
と参照クロックCK1との位相差が減じられる。それら
の位相が一致すると、信号Suと信号Sdは共に“H”
レベルになり、LPF3の出力ノード3cの電圧が固定
される。この状態では、VCO4が一定の周波数で発振
し、PLLがロックする。
Conversely, if the phase of the output clock CK2 of the VCO 4 is earlier than the reference clock CK1, the phase comparator 1
Forms an "L" level pulse of the width of the phase difference in the signal Sd. At this time, the level of the signal Su remains at the “H” level. Signal Sd is supplied is converted by the inverter 2b to the signal Sd 1 and the gate of NMOS2c. NMOS2c is turned on by "H" level of the pulse signal Sd 1, an output terminal 2f and the constant current source 2e and the ground are connected. The constant current set by the constant current source 2c flows out of the capacitor 3b via the resistor 3a and flows to the ground. That is, discharging to the capacitor 3b is performed, and the voltage Vc of the output node 3c decreases due to the discharging. When the voltage Vc decreases, the oscillation frequency of the VCO 4 decreases, and the phase of the output clock CK2 delays. The above operation is repeated, and the output clock CK2 of the VCO 4 is output.
And the reference clock CK1 are reduced in phase difference. When the phases match, both the signal Su and the signal Sd become “H”.
Level, and the voltage of the output node 3c of the LPF 3 is fixed. In this state, the VCO 4 oscillates at a constant frequency, and the PLL is locked.

【0007】従来例の図2のPLLでは、ノード3dに
接続されたキャパシタ3bに対する充電は、定電流源2
dで設定された電流で行い、キャパシタ3bに対する放
電は、定電流源2eで設定される定電流で行うようにな
っている。これら定電流源2d,2eが小電流型で定電
流の電流量が少ない場合には、キャパシタ3bの充放電
に時間がかかり、ロック時間の増大を招くことになる。
逆に、定電流源2d,2eが大電流型で定電流の電流量
が多い場合には、キャパシタ3bの充放電時間は短縮さ
れるが、ノード3cの電圧が不安定になる。これが、V
CO4の発振周波数を変動させ、ジッタ増大を引起こす
ことになる。即ち、位相同期の動作過程における初期段
階のように、位相差が大きいときは、定電流源2d,2
eは大電流型がよく、ある程度時間が経過して位相差が
小さくなった段階では定電流源2d,2eが小電流型の
方がよい。ところが、従来のチャージポンプを用いたP
LLでは、位相差にかかわらず充放電電流を一定にして
いるため、ロック時間が長くなったり、ジッタの増大を
まねいていた。
In the conventional PLL shown in FIG. 2, the capacitor 3b connected to the node 3d is charged by the constant current source 2
The discharge is performed with the current set by d, and the discharge to the capacitor 3b is performed with the constant current set by the constant current source 2e. If the constant current sources 2d and 2e are of a small current type and the amount of the constant current is small, it takes a long time to charge and discharge the capacitor 3b, which leads to an increase in the lock time.
Conversely, when the constant current sources 2d and 2e are of a large current type and have a large amount of constant current, the charging and discharging time of the capacitor 3b is reduced, but the voltage of the node 3c becomes unstable. This is V
The oscillation frequency of CO4 is fluctuated, causing an increase in jitter. That is, when the phase difference is large as in the initial stage of the operation process of the phase synchronization, the constant current sources 2d and 2d
e is preferably a large current type, and it is better that the constant current sources 2d and 2e are of a small current type when the phase difference becomes small after a certain period of time. However, P using a conventional charge pump
In the LL, the charge / discharge current is kept constant irrespective of the phase difference, so that the lock time becomes longer or the jitter increases.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のうちの第1の発
明は、前記課題を解決するために、チャージポンプにお
いて、次のようなスイッチング素子と、複数の電流制御
手段と、パルス幅変換回路と、スイッチとを設けてい
る。スイッチング素子は、電源と出力端子との間に設け
られ、入力パルスが与えられている期間に、その電源と
出力端子とを接続するものである。複数の電流制御手段
は、電源と出力端子との間に直列或いは並列に接続さ
れ、電流路を形成するものである。パルス幅変換回路
は、入力パルスの与えられている期間に、この入力パル
スとは異なる幅のパルスを生成して出力する機能を有し
ている。スイッチは、パルス幅変換回路の出力するパル
スに応じてオンまたはオフし、電源と出力端子との間の
電流路を変更する機能を有している。位相比較器と、チ
ャージポンプと、チャージポンプの入出力する充放電電
流によって充放電されて出力ノードの電圧を設定するキ
ャパシタを持つ電圧設定器と、電圧設定器の出力電圧に
応じた周波数する発振器とを、備えたPLLにおいて、
第1の発明のチャージポンプを用いると次のように動作
する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a charge pump having the following switching element, a plurality of current control means, and a pulse width converter. A circuit and a switch are provided. The switching element is provided between the power supply and the output terminal, and connects the power supply and the output terminal during a period when an input pulse is given. The plurality of current control means are connected in series or in parallel between the power supply and the output terminal to form a current path. The pulse width conversion circuit has a function of generating and outputting a pulse having a width different from that of the input pulse during a period when the input pulse is given. The switch has a function of turning on or off according to a pulse output from the pulse width conversion circuit, and changing a current path between a power supply and an output terminal. A phase comparator, a charge pump, a voltage setter having a capacitor that is charged and discharged by a charge / discharge current input / output by the charge pump and sets a voltage of an output node, and an oscillator that performs frequency according to an output voltage of the voltage setter And a PLL having
The operation of the charge pump of the first invention is as follows.

【0009】PLLでは、位相比較器が参照信号と帰還
信号を比較し、それらの位相差に応じたパルス信号を出
力する。チャージポンプでは、そのパルス信号に応じて
スイッチング手段が電源と出力端子間を導通状態し、充
放電電流を入出力する。チャージポンプの入出力する充
放電電流によって充放電されて電圧設定器のキャパシタ
が出力ノードの電圧を設定し、位相差に応じた電圧が該
出力ノードから出力される。電圧設定器の出力電圧に応
じた周波数で発振器が発振することにより、前記帰還信
号が生成される。ここで、第1の発明のチャージポンプ
に設けられたパルス幅変換回路は、位相比較器の出力す
るパルス信号を入力している期間に、そのパルス幅とは
異なる幅のパルスを出力する。スイッチは、パルス幅変
換回路の出力するパルスに応じてオン、オフし、電源と
出力端子の間の電流路を変更する。即ち、出力端子を介
して電圧設定器に入出力する充放電電流の値が変化す
る。これにより、例えば、参照信号と帰還信号の位相差
が大きい場合には、充放電電流の値が大きな電流値に設
定され、出力ノードの電圧変化が速くなり、位相差が少
ない場合には、小さい電流値が設定されて出力ノードの
電圧変化が遅くなる。従って、前記課題を解決できるの
である。
In the PLL, a phase comparator compares a reference signal and a feedback signal, and outputs a pulse signal corresponding to a phase difference between the reference signal and the feedback signal. In the charge pump, the switching means conducts between the power supply and the output terminal in response to the pulse signal, and inputs and outputs a charge / discharge current. The capacitor of the voltage setting device sets the voltage of the output node by being charged / discharged by the charge / discharge current input / output of the charge pump. When the oscillator oscillates at a frequency corresponding to the output voltage of the voltage setting device, the feedback signal is generated. Here, the pulse width conversion circuit provided in the charge pump of the first invention outputs a pulse having a width different from the pulse width during a period when the pulse signal output from the phase comparator is being input. The switch is turned on and off according to the pulse output from the pulse width conversion circuit, and changes the current path between the power supply and the output terminal. That is, the value of the charging / discharging current input / output to / from the voltage setting device via the output terminal changes. Thereby, for example, when the phase difference between the reference signal and the feedback signal is large, the value of the charging / discharging current is set to a large current value, the voltage change of the output node is fast, and when the phase difference is small, the value is small. The current value is set, and the voltage change at the output node becomes slow. Therefore, the above problem can be solved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】第1の実施形態 図1は、本発明の第1の実施形態を示すPLLの回路図
である。このPLLは、参照信号である参照クロックC
K1に位相同期したクロックCK2を生成するものであ
り、該参照クロックCK1と生成したクロックCK2を
入力する位相比較器(CP)10を備えている。位相比
較器10には、チャージポンプ20が接続され、該チャ
ージポンプ20には制御電圧Vcを設定するための電圧
設定器であるLPF40が接続されている。LPF40
の出力側に、制御電圧Vcに基づく発振で、クロックC
K2を生成するVCO50が接続されている。このクロ
ックCK2が位相比較器10に帰還信号として入力され
る接続である。位相比較器10は、図2の位相比較器1
と同様に、参照クロックCK1とVCO50からの帰還
クロックCK2との位相を比較し、比較結果を2つのパ
ルス信号Su,Sdを用いて出力するものである。信号
Suは、クロックCK2の位相を速くするup信号であ
る。信号Sdは、クロックCK2の位相を遅くするdo
wn信号である。位相比較器10は、比較の結果、帰還
クロックCK2の位相が遅れた場合には、その位相差に
相当する幅のパルスを信号Suに形成し、出力クロック
CK2の位相が進んだ場合には、その位相差に相当する
幅のパルスを信号Sdに形成する構成になっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram of a PLL showing a first embodiment of the present invention. This PLL includes a reference clock C which is a reference signal.
A phase comparator (CP) 10 for generating a clock CK2 phase-synchronized with K1 and receiving the reference clock CK1 and the generated clock CK2. A charge pump 20 is connected to the phase comparator 10, and an LPF 40, which is a voltage setting device for setting the control voltage Vc, is connected to the charge pump 20. LPF40
The oscillation of the control voltage Vc causes the clock C
The VCO 50 that generates K2 is connected. The clock CK2 is connected to the phase comparator 10 as a feedback signal. The phase comparator 10 corresponds to the phase comparator 1 shown in FIG.
Similarly to the above, the phase of the reference clock CK1 is compared with the phase of the feedback clock CK2 from the VCO 50, and the comparison result is output using two pulse signals Su and Sd. The signal Su is an up signal that speeds up the phase of the clock CK2. The signal Sd is do which delays the phase of the clock CK2.
wn signal. When the phase of the feedback clock CK2 is delayed as a result of the comparison, the phase comparator 10 forms a pulse having a width corresponding to the phase difference in the signal Su, and when the phase of the output clock CK2 is advanced, A pulse having a width corresponding to the phase difference is formed in the signal Sd.

【0011】チャージポンプ20は、信号Suをゲート
に入力するスイッチング素子であるPMOS21と、信
号Sdをインバータ22を介してゲートに入力するスイ
ッチング素子であるNMOS23とを、備えている。第
1のノードであるPMOS21のソースと電源電位Vd
dとの間には、3つの電流制御手段を構成する定電流源
24a,24b,24cが直列に接続されている。同様
にNMOS23のソースとグランドGとの間には、3つ
の電流制御手段である定電流源25a,25b,25c
が直列に接続されている。PMOS21のドレインとN
MOS23のドレインとは接続され、このドレイン同士
の接続された部分がチャージポンプ20の出力端子26
になっている。それら定電流源24a〜24cは、複数
の抵抗を形成し、それら定電流源25a〜25cは複数
の抵抗を形成している。即ち、各定電流源24a〜24
c,25a〜25c中の内部抵抗は、充放電電流の電流
路を形成すると共に、充電電流或いは放電電流の値を一
定に設定するように作用する。このチャージポンプ20
には、さらに、信号Suに形成されたパルスを入力して
互いに異なる幅のパルスを出力する2個のパルス幅変換
回路27a,27bと、信号Sdに形成されたパルスを
入力して互いに異なる幅のパルスを出力する2個のパル
ス幅変換回路28a,28bと、該各パルス幅変換回路
28a,28bの出力側にそれぞれ接続されたインバー
タ29a,29bと、2個のスイッチ30a,30bを
有したスイッチ回路30と、2個のスイッチ31a,3
1bを有したスイッチ回路31とが、設けられている。
The charge pump 20 includes a PMOS 21 as a switching element for inputting a signal Su to a gate, and an NMOS 23 as a switching element for inputting a signal Sd to a gate via an inverter 22. The source of the PMOS 21 as the first node and the power supply potential Vd
The constant current sources 24a, 24b, and 24c constituting three current control means are connected in series between the current sources d and d. Similarly, between the source of the NMOS 23 and the ground G, there are constant current sources 25a, 25b, 25c as three current control means.
Are connected in series. PMOS 21 drain and N
The drain of the MOS 23 is connected to the output terminal 26 of the charge pump 20.
It has become. The constant current sources 24a to 24c form a plurality of resistors, and the constant current sources 25a to 25c form a plurality of resistors. That is, each of the constant current sources 24a to 24
The internal resistances c, 25a to 25c form a current path for the charging / discharging current and act to set the value of the charging current or the discharging current constant. This charge pump 20
Further, two pulse width conversion circuits 27a and 27b for inputting a pulse formed in the signal Su and outputting pulses having different widths, and inputting a pulse formed in the signal Sd to output different widths , And two inverters 29a and 29b connected to the output sides of the pulse width conversion circuits 28a and 28b, respectively, and two switches 30a and 30b. Switch circuit 30 and two switches 31a, 3
1b is provided.

【0012】図3は、図1中のパルス幅変換回路27
a,27b,28a,28bの構成を示す回路図であ
る。各パルス幅変換回路27a,27b,28a,28
bは、信号Su,または信号Sdを入力するインバータ
33と、該インバータ33の出力側に一端が接続された
抵抗34と、抵抗34の他端に一方の電極が接続され、
他方の電極がグランドに接続されたキャパシタ35と、
抵抗34とキャパシタ35の接続点36に接続されたイ
ンバータ37とで構成されている。つまり、各パルス幅
変換回路27a,27b,28a,28b内部は、同様
に接続されているが、そのうちのキャパシタ35のキャ
パシタ値と抵抗36の抵抗値は、各パルス幅変換回路2
7a,27b,28a,28bに、固有の時定数をそれ
ぞれ設定している。パルス幅変換回路27b,28bの
時定数は、パルス幅変換回路27a,28aの時定数よ
りも大きく設定されている。
FIG. 3 shows a pulse width conversion circuit 27 shown in FIG.
It is a circuit diagram which shows the structure of a, 27b, 28a, 28b. Each pulse width conversion circuit 27a, 27b, 28a, 28
b denotes an inverter 33 for inputting the signal Su or the signal Sd, a resistor 34 having one end connected to the output side of the inverter 33, and one electrode connected to the other end of the resistor 34,
A capacitor 35 having the other electrode connected to the ground,
It comprises an inverter 37 connected to a connection point 36 between a resistor 34 and a capacitor 35. That is, although the insides of the pulse width conversion circuits 27a, 27b, 28a, and 28b are connected in the same manner, the capacitor value of the capacitor 35 and the resistance value of the resistor 36 are equal to each other.
Unique time constants are set for 7a, 27b, 28a, and 28b, respectively. The time constants of the pulse width conversion circuits 27b and 28b are set to be larger than the time constants of the pulse width conversion circuits 27a and 28a.

【0013】パルス幅変換回路27aからパルスを出力
している期間、図1のスイッチ回路30のスイッチ30
aがオンし、パルス幅変換回路27bからパルスを出力
している期間、スイッチ30bがオンする構成である。
パルス幅変換回路28aからパルスを出力している期
間、図1のスイッチ回路31のスイッチ31aがオン
し、パルス幅変換回路28bからパルスを出力している
期間、スイッチ31bがオンする構成である。スイッチ
30aは、定電流源24aの両端を短絡する構成であ
り、スイッチ30bは、直列接続された定電流源24
a,24bの両端を短絡する構成である。スイッチ31
aは、定電流源25aの両端を短絡する構成であり、ス
イッチ31bは、直列接続された定電流源25a,25
bの両端を短絡する構成である。LPF40は、チャー
ジポンプ20の出力端子26に一端が接続された抵抗4
1と、該抵抗41の他端に一方の電極が接続されたキャ
パシタ42とを備えている。キャパシタ42の他方の電
極は、グランドに接続されている。抵抗41とキャパシ
タ42の接続点が、このLPF40の出力ノード43で
あり、該ノード43からVCO50の制御電圧Vcを出
力する構成である。
While the pulse is being output from the pulse width conversion circuit 27a, the switch 30 of the switch circuit 30 in FIG.
The switch 30b is turned on during a period in which a is turned on and a pulse is output from the pulse width conversion circuit 27b.
The switch 31a of the switch circuit 31 shown in FIG. 1 is turned on during a period when a pulse is output from the pulse width conversion circuit 28a, and the switch 31b is turned on during a period when a pulse is output from the pulse width conversion circuit 28b. The switch 30a is configured to short-circuit both ends of the constant current source 24a, and the switch 30b is connected to the constant current source 24 connected in series.
a, 24b are short-circuited at both ends. Switch 31
a is a configuration in which both ends of the constant current source 25a are short-circuited, and the switch 31b includes constant current sources 25a, 25 connected in series.
b is configured to short-circuit both ends. The LPF 40 includes a resistor 4 having one end connected to the output terminal 26 of the charge pump 20.
1 and a capacitor 42 having one end connected to the other end of the resistor 41. The other electrode of the capacitor 42 is connected to the ground. A connection point between the resistor 41 and the capacitor 42 is an output node 43 of the LPF 40, and the node 43 outputs the control voltage Vc of the VCO 50.

【0014】次に、PLLの動作を、図4〜図6を参照
しつつ、説明する。図4は、図1の動作を示すタイムチ
ャート(その1)であり、クロックCK2の位相が遅れ
ている場合の信号波形を示している。VCO50の発振
で生成されたクロックCK2の位相が、参照クロックC
K1よりも遅れている場合、位相比較器10は信号Su
に、位相差φ分の幅の“L”レベルの第1のパルスp1
を形成して出力する。信号Suに形成されたパルスp1
は、PMOS21のゲート与えられ、該PMOS21が
オン状態になる。また、パルスp1はパルス幅変換回路
27a,27bにも与えられる。このとき信号Sdは、
“H”レベルが維持され、インバータ22で反転された
信号Sd1 は“L”レベルに維持される。
Next, the operation of the PLL will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a time chart (No. 1) showing the operation of FIG. 1, and shows a signal waveform when the phase of the clock CK2 is delayed. The phase of the clock CK2 generated by the oscillation of the VCO 50 is
If it is later than K1, the phase comparator 10 outputs the signal Su.
The first pulse p1 at the “L” level having a width corresponding to the phase difference φ
Is formed and output. The pulse p1 formed in the signal Su
Is given to the gate of the PMOS 21 and the PMOS 21 is turned on. The pulse p1 is also given to the pulse width conversion circuits 27a and 27b. At this time, the signal Sd is
The “H” level is maintained, and the signal Sd 1 inverted by the inverter 22 is maintained at the “L” level.

【0015】図5は、図3の動作(その1)を説明する
波形図である。各パルス幅変換回路27a,27bで
は、インバータ33が信号Suの論理レベルを反転す
る。即ち、パルスp1が与えられるとインバータ33の
出力する電圧レベルが上昇し、抵抗34を介してキャパ
シタ35の充電を行う。この充電によって接続点36の
電圧が上昇する。インバータ37は、接続点36の電圧
を閾値Vthで判定し、該判定結果の“H”を出力する。
ここで、接続点36の電圧上昇は抵抗34及びキャパシ
タ35の設定する時定数に依存している。時定数が小さ
いパルス幅変換回路27aにおける接続点36の電圧上
昇は速い。パルスp1の期間が過ぎるとインバータ33
の出力電圧は低下すると共に接続点36の電圧も低下
し、インバータ37は“L”を出力する。つまり、各パ
ルス幅変換回路27a,27bは、パルスp1のパルス
幅を変更し、かつ、互いに幅の異なるパルスを形成して
出力する。
FIG. 5 is a waveform chart for explaining the operation (1) of FIG. In each of the pulse width conversion circuits 27a and 27b, the inverter 33 inverts the logic level of the signal Su. That is, when the pulse p1 is given, the voltage level output from the inverter 33 increases, and the capacitor 35 is charged via the resistor 34. This charging causes the voltage at the connection point 36 to rise. The inverter 37 determines the voltage at the connection point 36 based on the threshold value Vth , and outputs “H” as the determination result.
Here, the voltage rise at the connection point 36 depends on the time constant set by the resistor 34 and the capacitor 35. The voltage at the connection point 36 in the pulse width conversion circuit 27a having a small time constant rises quickly. When the period of the pulse p1 has passed, the inverter 33
And the voltage at the node 36 also decreases, and the inverter 37 outputs "L". That is, each of the pulse width conversion circuits 27a and 27b changes the pulse width of the pulse p1, and forms and outputs pulses having different widths.

【0016】例えば、図4に示す(1)の期間のよう
に、参照クロックCK1と帰還されたクロックCK2の
位相差φが大きい場合、パルス幅変換回路27aは、パ
ルスp1の幅よりも幅が小さいパルスp2を出力し、パ
ルス幅変換回路27bはそれよりもさらにパルス幅の小
さいパルスp3を出力することになる。これらのパルス
p2,p3によって、スイッチ30a,30bがオン
し、定電流源24a,24bが短絡され、定電流源24
cが電源Vddに接続される。この状態では、PMOS
21のソースと電源Vddの間には、定電流源24cの
内部抵抗のみが接続されているのと等価であり、該定電
流源24cの内部抵抗で設定される電流でキャパシタ4
2が充電される。
For example, when the phase difference φ between the reference clock CK1 and the returned clock CK2 is large, as in the period (1) shown in FIG. 4, the pulse width conversion circuit 27a has a pulse width wider than the pulse p1. A small pulse p2 is output, and the pulse width conversion circuit 27b outputs a pulse p3 having a smaller pulse width. The switches 30a and 30b are turned on by these pulses p2 and p3, the constant current sources 24a and 24b are short-circuited, and the constant current sources 24
c is connected to the power supply Vdd. In this state, the PMOS
This is equivalent to connecting only the internal resistance of the constant current source 24c between the source of the power supply 21 and the power supply Vdd, and the capacitor 4 has a current set by the internal resistance of the constant current source 24c.
2 is charged.

【0017】図4に示す(2)の期間のように、参照ク
ロックCK1と帰還されたクロックCK2の位相差φが
小さい場合、パルス幅変換回路27aはパルスp1より
も幅が小さいパルスp2を出力する。ところが、パルス
幅変換回路27bでは、接続点36の電圧を閾値電圧V
th以上に上げるだけの充電時間がないので、パルスp3
を出力しない。この場合、パルスp2によってスイッチ
30aがオンし、定電流源24aのみが短絡され、定電
流源24b,24cが、電源Vddに接続される。つま
り、PMOS21のソースと電源Vddの間には、定電
流源24cと定電流源24bの内部抵抗が直列に接続さ
れているのと等価であり、これらの直列の内部抵抗で設
定される電流で、キャパシタ42が充電される。図4に
示す(3)の期間のように、参照クロックCK1と帰還
されたクロックCK2の位相差φが(2)よりもさらに
小さい場合、パルス幅変換回路27aも、充電時間がと
れずパルスp2を出力しなくなる。この場合、スイッチ
30a,30bが共にオフであり、直列の定電流源24
a,24b,24cが電源Vddに接続される。つま
り、PMOS21のソースと電源Vddの間には、定電
流源24a,24b,24cの内部抵抗が直列に接続さ
れ、これらの直列の内部抵抗で設定される電流で、キャ
パシタ42が充電される。
When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the feedback clock CK2 is small as in the period (2) shown in FIG. 4, the pulse width conversion circuit 27a outputs a pulse p2 having a width smaller than the pulse p1. I do. However, in the pulse width conversion circuit 27b, the voltage at the connection point 36 is set to the threshold voltage V
pulse p3
Is not output. In this case, the switch 30a is turned on by the pulse p2, only the constant current source 24a is short-circuited, and the constant current sources 24b and 24c are connected to the power supply Vdd. That is, between the source of the PMOS 21 and the power supply Vdd, it is equivalent to the internal resistances of the constant current source 24c and the constant current source 24b connected in series. , The capacitor 42 is charged. When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the fed back clock CK2 is smaller than that in (2), as in the period (3) shown in FIG. 4, the pulse width conversion circuit 27a also takes no charge time and the pulse p2 Will not be output. In this case, the switches 30a and 30b are both off, and the serial constant current source 24
a, 24b and 24c are connected to the power supply Vdd. That is, the internal resistances of the constant current sources 24a, 24b and 24c are connected in series between the source of the PMOS 21 and the power supply Vdd, and the capacitor 42 is charged with a current set by the serial internal resistances.

【0018】図6は、図1の動作を示すタイムチャート
(その2)であり、クロックCK2の位相が進んでいる
場合の信号波形を示している。VCO50の発振で生成
されたクロックCK2が、参照クロックCK1よりも進
んでいる場合、位相比較器10は、信号Sdに位相差φ
分の幅の“L”レベルの第2のパルスp4を形成して出
力する。信号Sdに形成されたパルスp4は、インバー
タ22で“H”レベルに反転されてNMOS23のゲー
ト与えられ、該NMOS23がオン状態になる。また、
パルスp4はパルス幅変換回路28a,28bにも与え
られる。一方、信号Suは“H”レベルの状態に維持さ
れる。図7は、図3の動作(その2)を説明する波形図
である。各パルス幅変換回路28a,28bでは、イン
バータ33が信号Sdの論理レベルを反転する。即ち、
パルスp4が与えられるとインバータ33の出力する電
圧レベルが“H”レベルに上昇し、抵抗34を介してキ
ャパシタ35の充電を行う。この充電によって接続点3
6の電圧が上昇する。インバータ37は、接続点36の
電圧を閾値Vthで判定し、該判定結果の“H”レベルを
出力する。ここで、接続点36の電圧上昇は、抵抗34
及びキャパシタ35の設定する時定数に依存している。
時定数が小さいパルス幅変換回路28aにおける接続点
36の電圧上昇は速い。パルスp4の期間が過ぎるとイ
ンバータ33の出力電圧は降下すると共に接続点36の
電圧も低下し、インバータ37は“L”を出力する。つ
まり、図5と同様の動作で、各パルス幅変換回路28
a,28bは、パルスp4のパルス幅を変更し、かつ、
互いに幅の異なるパルスを形成して出力する。各パルス
幅変換回路28a,28bの出力するパルスは、インバ
ータ29a,29bで“H”レベルに反転され、スイッ
チ31a,31bに与えられる。
FIG. 6 is a time chart (No. 2) showing the operation of FIG. 1, and shows a signal waveform when the phase of the clock CK2 is advanced. When the clock CK2 generated by the oscillation of the VCO 50 is ahead of the reference clock CK1, the phase comparator 10 adds the phase difference φ to the signal Sd.
A second pulse p4 of "L" level having a width of one minute is formed and output. The pulse p4 formed in the signal Sd is inverted to the “H” level by the inverter 22 and given to the gate of the NMOS 23, and the NMOS 23 is turned on. Also,
The pulse p4 is also given to the pulse width conversion circuits 28a and 28b. On the other hand, signal Su is maintained at the “H” level. FIG. 7 is a waveform diagram illustrating the operation (part 2) of FIG. In each of the pulse width conversion circuits 28a and 28b, the inverter 33 inverts the logic level of the signal Sd. That is,
When the pulse p4 is given, the voltage level output from the inverter 33 rises to “H” level, and the capacitor 35 is charged via the resistor 34. By this charging, connection point 3
The voltage of 6 rises. The inverter 37 determines the voltage at the connection point 36 based on the threshold value Vth , and outputs an “H” level as a result of the determination. Here, the voltage rise at the connection point 36 is caused by the resistance 34
And the time constant set by the capacitor 35.
The voltage rise at the connection point 36 in the pulse width conversion circuit 28a having a small time constant is fast. After the period of the pulse p4, the output voltage of the inverter 33 drops and the voltage of the connection point 36 also drops, and the inverter 37 outputs "L". That is, the operation similar to that of FIG.
a and 28b change the pulse width of the pulse p4, and
Pulses having different widths are formed and output. The pulses output from the pulse width conversion circuits 28a and 28b are inverted to "H" level by the inverters 29a and 29b, and supplied to the switches 31a and 31b.

【0019】例えば、図6に示す(4)の期間のよう
に、参照クロックCK1と帰還されたクロックCK2の
位相差φが大きい場合、パルス幅変換回路28aは、パ
ルスp4の幅よりも幅が小さいパルスp5を出力し、パ
ルス幅変換回路28bはそれよりもさらにパルス幅の小
さいパルスp6を出力することになる。インバータ29
a,29bを介して反転されたパルスp5,p6によっ
て、スイッチ31a,31bがオンし、定電流源25
a,25bが短絡され、定電流源25cが、グランドに
接続される。この状態では、NMOS23のソースとグ
ランドの間には、定電流源25cの内部抵抗のみが接続
されているのと等価であり、該定電流源25cの内部抵
抗で設定される電流でキャパシタ42が放電される。図
6に示す(5)の期間のように、参照クロックCK1と
帰還されたクロックCK2の位相差φが小さい場合、パ
ルス幅変換回路28aはパルスp4よりも幅が小さいパ
ルスp5を出力する。ところが、パルス幅変換回路28
bでは、接続点36の電圧を閾値電圧Vth以上に上げる
だけの充電時間がないので、パルスp6を出力しない。
この場合、パルスp5によって、スイッチ31aがオン
し、定電流源25aのみが短絡され、定電流源25b,
25cが、グランドに接続される。つまり、NMOS2
3のソースとグランドの間には、定電流源25cと定電
流源25bの内部抵抗が直列に接続されているのと等価
であり、これらの直列の内部抵抗で設定される電流で、
キャパシタ42が放電される。
For example, when the phase difference φ between the reference clock CK1 and the returned clock CK2 is large, as in the period (4) shown in FIG. 6, the pulse width conversion circuit 28a has a pulse width that is larger than the pulse p4. A small pulse p5 is output, and the pulse width conversion circuit 28b outputs a pulse p6 having a smaller pulse width. Inverter 29
The switches 31a and 31b are turned on by the pulses p5 and p6 inverted via the signals a and 29b, and the constant current source 25
a and 25b are short-circuited, and the constant current source 25c is connected to the ground. In this state, it is equivalent to that only the internal resistance of the constant current source 25c is connected between the source of the NMOS 23 and the ground, and the capacitor 42 is set by the current set by the internal resistance of the constant current source 25c. Discharged. When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the fed back clock CK2 is small as in the period (5) shown in FIG. 6, the pulse width conversion circuit 28a outputs a pulse p5 having a width smaller than the pulse p4. However, the pulse width conversion circuit 28
In b, the pulse p6 is not output because there is no charging time for raising the voltage of the connection point 36 to the threshold voltage Vth or more.
In this case, the switch 31a is turned on by the pulse p5, and only the constant current source 25a is short-circuited.
25c is connected to the ground. That is, NMOS2
3 is equivalent to connecting the internal resistances of the constant current source 25c and the constant current source 25b in series between the source and the ground.
The capacitor 42 is discharged.

【0020】図6に示す(6)の期間のように、参照ク
ロックCK1と帰還されたクロックCK2の位相差φが
(5)よりもさらに小さい場合、パルス幅変換回路28
aも充電時間がとれずパルスp5を出力しなくなる。こ
の場合、スイッチ31a,31bが共にオフであり、直
列の定電流源25a,25b,25cがグランドに接続
される。つまり、NMOS23のソースとグランドの間
には、定電流源25a,25b,25cの内部抵抗が直
列に接続され、これらの直列の内部抵抗で設定される電
流で、キャパシタ42が放電される。キャパシタ42が
充電または放電し、LPF40のノード43の電圧が設
定される。この電圧がVCO50の制御電圧Vcにな
る。VCO50は制御電圧Vcに基づいた周波数で発振
し、クロックCK2を出力する。制御電圧Vcが高い場
合には、クロックCK2の位相が進み、制御電圧Vcが
低ければクロックCK2が遅くなるように、VCO50
は発振する。PLLは以上の動作を繰り返すことで、V
CO50の出力クロックCK2(帰還クロック)と参照
クロックCK1との位相差が減じられる。それらの位相
が一致すると、信号Suと信号Sdは共に“H”レベル
になり、LPF40の出力ノード43の電圧が固定され
る。このようになると、VCO50が一定の周波数で発
振し、PLLがロックする。
When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the feedback clock CK2 is smaller than that in (5) as in the period (6) shown in FIG. 6, the pulse width conversion circuit 28
In the case of a, the charging time is not sufficient, and the pulse p5 is not output. In this case, the switches 31a and 31b are both off, and the constant current sources 25a, 25b and 25c in series are connected to the ground. That is, the internal resistances of the constant current sources 25a, 25b, and 25c are connected in series between the source of the NMOS 23 and the ground, and the capacitor 42 is discharged with a current set by these serial internal resistances. The capacitor 42 charges or discharges, and the voltage of the node 43 of the LPF 40 is set. This voltage becomes the control voltage Vc of the VCO 50. VCO 50 oscillates at a frequency based on control voltage Vc and outputs clock CK2. When the control voltage Vc is high, the phase of the clock CK2 is advanced, and when the control voltage Vc is low, the clock CK2 is delayed so that the VCO 50
Oscillates. The PLL repeats the above operation to obtain V
The phase difference between the output clock CK2 (feedback clock) of the CO 50 and the reference clock CK1 is reduced. When the phases match, both the signal Su and the signal Sd become “H” level, and the voltage of the output node 43 of the LPF 40 is fixed. When this occurs, the VCO 50 oscillates at a constant frequency, and the PLL is locked.

【0021】以上のように、この第1の実施形態では、
パルスp1,p4の幅を変更して互いに幅の異なるパル
ス形成するパルス幅変換回路27a,27b,28a,
28bと、スイッチ回路30,31とを設け、チャージ
ポンプ20における充放電ルートに配置した定電流源2
4a〜24c、25a〜25cを、パルスp1,p4の
幅に応じて選択的に短絡する構成にしている。例えば、
パルスp1の幅が広ければ、定電流源27a,27bが
短絡され、キャパシタ42に対する充電電流が定電流源
27cの内部抵抗と抵抗41とで定まる大きな電流値に
なる。逆に、パルスp1の幅が狭ければ、定電流源27
a,27bが短絡されず、キャパシタ42に対する充電
電流が定電流源27a,27b,27cの内部抵抗の合
成抵抗と抵抗41とで定まる小さい電流値になる。放電
電流も同様である。即ち、各定電流源24a〜24c、
25a〜25cの抵抗値をr、抵抗41の抵抗値をRと
すると、パルスp1,p4の幅が大きいときの充電ルー
トと放電ルートの抵抗値はそれぞれ(r+R)になり、
パルスp1,p4の幅が小さいときには、(3r+R)
になる。よって、制御初期段階のような位相差φが大き
なときのロック時間を短くでき、かつ、制御が進み位相
差φが小さい時でも、ジッタの増大を招くことのないP
LLが構成できる。
As described above, in the first embodiment,
Pulse width conversion circuits 27a, 27b, 28a, which change the widths of the pulses p1 and p4 to form pulses having different widths.
28b and switch circuits 30 and 31, and a constant current source 2 disposed in a charge / discharge route in the charge pump 20.
4a to 24c and 25a to 25c are configured to be selectively short-circuited according to the widths of the pulses p1 and p4. For example,
If the width of the pulse p1 is wide, the constant current sources 27a and 27b are short-circuited, and the charging current for the capacitor 42 becomes a large current value determined by the internal resistance of the constant current source 27c and the resistor 41. Conversely, if the width of the pulse p1 is narrow, the constant current source 27
a and 27b are not short-circuited, and the charging current to the capacitor 42 has a small current value determined by the combined resistance of the internal resistances of the constant current sources 27a, 27b and 27c and the resistance 41. The same applies to the discharge current. That is, each of the constant current sources 24a to 24c,
Assuming that the resistance values of the resistors 25a to 25c are r and the resistance value of the resistor 41 is R, the resistance values of the charging route and the discharging route when the widths of the pulses p1 and p4 are large are (r + R), respectively.
When the widths of the pulses p1 and p4 are small, (3r + R)
become. Therefore, the lock time when the phase difference φ is large as in the initial stage of the control can be shortened, and even when the control is advanced and the phase difference φ is small, the P time which does not cause an increase in jitter can be obtained.
LL can be configured.

【0022】第2の実施形態 図8は、本発明の第2の実施形態を示すPLLの回路図
であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号
が付されている。このPLLは、第1の実施形態と同様
の位相比較器10とLPF40とVCO50と、その位
相比較器10とLPF40の間に設けられた図1とは異
なるチャージポンプ60とを、備えている。チャージポ
ンプ60は、位相比較器10からの信号Suをゲートに
入力するスイッチング素子であるPMOS61と、信号
Sdをインバータ62を介してゲートに入力するスイッ
チング素子であるNMOS63とを、備えている。PM
OS61のソースは電源電位Vddに接続され、該PM
OS61のドレインには、第1のノードN2aを介して
3つの電流制限手段である定電流源64a,64b,6
4cが順に直列に接続されている。NMOS63のソー
スはグランドに接続され、該NMOS63のドレインに
は第1のノードN2bを介して3つの定電流源65a,
65b,65cが順に直列に接続されている。直列の定
電流源64a,64b,64cの他端と、定電流源65
a,65b,65cの他端とはチャージポンプ60の出
力端子66に接続されている。
Second Embodiment FIG. 8 is a circuit diagram of a PLL showing a second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. This PLL includes the same phase comparator 10, LPF 40, and VCO 50 as in the first embodiment, and a charge pump 60 provided between the phase comparator 10 and LPF 40 and different from FIG. The charge pump 60 includes a PMOS 61 that is a switching element that inputs a signal Su from the phase comparator 10 to a gate, and an NMOS 63 that is a switching element that inputs a signal Sd to a gate via an inverter 62. PM
The source of the OS 61 is connected to the power supply potential Vdd.
The drains of the OS 61 are connected to the constant current sources 64a, 64b, and 6 as three current limiting means via the first node N2a.
4c are sequentially connected in series. The source of the NMOS 63 is connected to the ground, and the drain of the NMOS 63 is connected to three constant current sources 65a, 65a through a first node N2b.
65b and 65c are connected in series in order. The other end of the series constant current sources 64a, 64b, 64c and the constant current source 65
The other ends of the terminals a, 65b, and 65c are connected to the output terminal 66 of the charge pump 60.

【0023】チャージポンプ60は、さらに、信号Su
に形成されたパルスを入力して互いに異なる幅のパルス
を出力する第1の実施形態と同様のパルス幅変換回路2
7a,27bと、信号Sdに形成されたパルスを入力し
て互いに異なる幅のパルスを出力するパルス幅変換回路
28a,28bと、インバータ29a,29bと、2個
のスイッチ30a,30bを有したスイッチ回路30
と、スイッチ31a,31bを有したスイッチ回路31
とが、設けられている。即ち、スイッチング素子のPM
OS61とチャージポンプの出力端子66の間に複数の
定電流源64a〜64cを接続し、スイッチング素子の
NMOS63と出力端子66の間に複数の定電流源65
a〜65cを接続した点が、この第2の実施形態の特徴
であり、他は第1の実施形態と同様である。そして、ス
イッチ30aは、定電流源64aの両端を短絡する構成
であり、スイッチ30bは、直列接続された定電流源6
4a,64bの両端を短絡する構成である。スイッチ3
1aは、定電流源65aの両端を短絡する構成であり、
スイッチ31bは、直列接続された定電流源65a,6
5bの両端を短絡する構成である。
The charge pump 60 further receives a signal Su
Width conversion circuit 2 similar to the first embodiment, which receives the pulses formed in the first embodiment and outputs pulses having different widths from each other
7a, 27b, pulse width conversion circuits 28a, 28b for inputting pulses formed in the signal Sd and outputting pulses of different widths, switches 29a, 29b, and switches having two switches 30a, 30b. Circuit 30
And a switch circuit 31 having switches 31a and 31b
Are provided. That is, the PM of the switching element
A plurality of constant current sources 64a to 64c are connected between the OS 61 and the output terminal 66 of the charge pump, and a plurality of constant current sources 65 are connected between the NMOS 63 of the switching element and the output terminal 66.
The feature of the second embodiment is that a to 65c are connected, and the other points are the same as those of the first embodiment. The switch 30a is configured to short-circuit both ends of the constant current source 64a, and the switch 30b is connected to the constant current source 6 connected in series.
In this configuration, both ends of 4a and 64b are short-circuited. Switch 3
1a is a configuration in which both ends of the constant current source 65a are short-circuited,
The switch 31b includes constant current sources 65a, 6 connected in series.
5b is configured to short-circuit both ends.

【0024】図8のPLLでは、PMOS61とLPF
40中の容量42の間に定電流源64a〜64cが配置
され、NMOS63と容量42の間に定電流源65a〜
65cが配置されている。それら定電流源64a〜64
c,65a〜65cの内部抵抗を拡散抵抗で構成する
と、PMOS61及びNMOS63と容量42の間に図
示しない寄生容量が配置されることになり、容量42の
充放電時間が僅かに増加するが、第1の実施形態と同じ
動作によって容量42の充放電時間を変更できる。即
ち、図1の各定電流源24a〜24c,25a〜25c
に対応して定電流源64a〜64c,65a〜65cが
それぞれ機能する。容量42が充電または放電し、LP
F40のノード43の電圧が設定される。この電圧がV
CO50の制御電圧Vcになる。VCO50は制御電圧
Vcに基づいた周波数で発振し、クロックCK2を出力
する。制御電圧Vcが高い場合には、クロックCk2の
位相が進み、制御電圧Vcが低ければクロックCK2が
遅くなるように、VCO50は発振する。PLLは、以
上の動作を繰り返すことで、VCO50の出力クロック
CK2と参照クロックCK1との位相差が減じられる。
それらの位相が一致すると、信号Suと信号Sdは共に
“H”レベルになり、LPF40の出力ノード43の電
圧が固定される。このようになると、VCO50が一定
の周波数で発振し、PLLがロックする。
In the PLL of FIG. 8, the PMOS 61 and the LPF
Constant current sources 64 a to 64 c are arranged between the capacitors 42 in the capacitor 40, and constant current sources 65 a to 64 c are arranged between the NMOS 63 and the capacitor 42.
65c are arranged. These constant current sources 64a to 64
When the internal resistances of the capacitors c and 65a to 65c are constituted by diffusion resistances, a parasitic capacitance (not shown) is arranged between the PMOS 61 and the NMOS 63 and the capacitance 42, and the charge / discharge time of the capacitance 42 slightly increases. The charge / discharge time of the capacitor 42 can be changed by the same operation as in the first embodiment. That is, the constant current sources 24a to 24c and 25a to 25c in FIG.
, The constant current sources 64a to 64c and 65a to 65c respectively function. The capacitor 42 charges or discharges, LP
The voltage of the node 43 of F40 is set. This voltage is V
It becomes the control voltage Vc of CO50. VCO 50 oscillates at a frequency based on control voltage Vc and outputs clock CK2. When the control voltage Vc is high, the phase of the clock Ck2 advances, and when the control voltage Vc is low, the VCO 50 oscillates so that the clock CK2 is delayed. The PLL reduces the phase difference between the output clock CK2 of the VCO 50 and the reference clock CK1 by repeating the above operation.
When the phases match, both the signal Su and the signal Sd become “H” level, and the voltage of the output node 43 of the LPF 40 is fixed. When this occurs, the VCO 50 oscillates at a constant frequency, and the PLL is locked.

【0025】以上のように、この第2の実施形態では、
第1の実施形態と同様の異なる幅のをパルスを形成する
パルス幅変換回路27a,27b,28a,28bと、
スイッチ回路30,31とを設け、チャージポンプ60
における充放電ルートに配置した定電流源64a〜64
c、65a〜65cを選択的に短絡する構成にしてい
る。よって、第1の実施形態と同様に、制御初期段階の
ような位相差φが大きなときのロック時間を短くでき、
かつ、制御が進み位相差φが小さい時でも、ジッタの増
大を招くことのないPLLが構成できる。一方、図8で
は、PMOS61とLPF40中の容量42の間に定電
流源64a〜64cを配置し、NMOS63と容量42
の間に定電流源65a〜65cを配置している。例え
ば、スイッチ回路30,31を工夫することで、定電流
源64a〜64cを充電と放電で共有することも可能に
なり、定電流源65a〜65cを省略することもでき
る。
As described above, in the second embodiment,
Pulse width conversion circuits 27a, 27b, 28a, 28b for forming pulses having different widths as in the first embodiment;
Switch circuits 30 and 31 are provided;
Constant current sources 64a to 64 arranged in the charge / discharge route in
c, 65a to 65c are selectively short-circuited. Therefore, similarly to the first embodiment, the lock time when the phase difference φ is large as in the initial stage of control can be shortened,
Further, even when the control is advanced and the phase difference φ is small, it is possible to configure a PLL that does not cause an increase in jitter. On the other hand, in FIG. 8, constant current sources 64a to 64c are arranged between the PMOS 61 and the capacitor 42 in the LPF 40, and the NMOS 63 and the capacitor 42 are connected.
The constant current sources 65a to 65c are arranged therebetween. For example, by devising the switch circuits 30 and 31, the constant current sources 64a to 64c can be shared for charging and discharging, and the constant current sources 65a to 65c can be omitted.

【0026】第3の実施形態 図9は、本発明の第3の実施形態を示すPLLの回路図
であり、図1及び図8中の要素と共通する要素には、共
通の符号が付されているる。このPLLは、第1及び第
2の実施形態と同様の位相比較器10とLPF40とV
CO50と、その位相比較器10とLPF40の間に設
けられた図1及び図8とは異なるチャージポンプ70と
を、備えている。チャージポンプ70は、位相比較器1
0からの信号Suをゲートに入力するスイッチング素子
であるPMOS71と、信号Sdをインバータ72を介
してゲートに入力するスイッチング素子であるNMOS
73とを、備えている。PMOS71のソースと電源電
位Vddの間には、3つの電流制御手段である定電流源
74a,74b,74cが並列接続されている。NMO
S73のソースとグランドとの間には、3つの電流制御
手段である定電流源75a,75b,75cが並列接続
されている。PMOS71のドレインとNMOS73の
ドレインは、チャージポンプ70の出力端子76に接続
されている。
Third Embodiment FIG. 9 is a circuit diagram of a PLL showing a third embodiment of the present invention. Elements common to those in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals. I'm This PLL comprises the same phase comparator 10, LPF 40, and V as in the first and second embodiments.
A CO 50 and a charge pump 70 provided between the phase comparator 10 and the LPF 40 and different from those in FIGS. 1 and 8 are provided. The charge pump 70 includes the phase comparator 1
A PMOS 71 as a switching element for inputting a signal Su from 0 to a gate and an NMOS as a switching element for inputting a signal Sd to a gate via an inverter 72
73 are provided. Between the source of the PMOS 71 and the power supply potential Vdd, three constant current sources 74a, 74b and 74c as current control means are connected in parallel. NMO
Constant current sources 75a, 75b, and 75c, which are three current control means, are connected in parallel between the source of S73 and the ground. The drain of the PMOS 71 and the drain of the NMOS 73 are connected to the output terminal 76 of the charge pump 70.

【0027】チャージポンプ70は、さらに、信号Su
に形成されたパルスを入力して互いに異なる幅のパルス
を出力する第1の実施形態と同様のパルス幅変換回路2
7a,27bと、信号Sdに形成されたパルスを入力し
て互いに異なる幅のパルスを出力するパルス幅変換回路
28a,28bと、パルス幅変換回路28a,28bの
出力信号を反転するインバータ29a,29bと、スイ
ッチ回路80及びスイッチ回路81とが設けられてい
る。スイッチ回路80は、定電流源74aとPMOS7
1のソース間を開放するスイッチ80aと、定電流源7
4bとPMOS71のソース間を開放するスイッチ80
bとで構成されている。スイッチ回路81は、定電流源
75aとNMOS73のソース間を開放するスイッチ8
1aと、定電流源75bとNMOS73のソース間を開
放するスイッチ81bとで構成されている。パルス幅変
換回路27aの出力するパルスによってスイッチ80a
がオンし、パルス幅変換回路27bの出力するパルスに
よってスイッチ80bがオンするようになっている。パ
ルス幅変換回路28aの出力するパルスによってスイッ
チ81aがオンし、パルス幅変換回路28bの出力する
パルスによってスイッチ81bがオンするようになって
いる。
The charge pump 70 further receives a signal Su
Width conversion circuit 2 similar to the first embodiment, which receives the pulses formed in the first embodiment and outputs pulses having different widths from each other
7a and 27b, pulse width conversion circuits 28a and 28b that input pulses formed in the signal Sd and output pulses of different widths, and inverters 29a and 29b that invert the output signals of the pulse width conversion circuits 28a and 28b. And a switch circuit 80 and a switch circuit 81. The switch circuit 80 includes a constant current source 74a and a PMOS 7
A switch 80a for opening between the two sources, and a constant current source 7
Switch 80 for opening between 4b and the source of PMOS 71
b. The switch circuit 81 includes a switch 8 that opens between the constant current source 75a and the source of the NMOS 73.
1a and a switch 81b that opens between the constant current source 75b and the source of the NMOS 73. The switch 80a is switched by the pulse output from the pulse width conversion circuit 27a.
Is turned on, and the switch 80b is turned on by a pulse output from the pulse width conversion circuit 27b. The switch 81a is turned on by a pulse output from the pulse width conversion circuit 28a, and the switch 81b is turned on by a pulse output from the pulse width conversion circuit 28b.

【0028】次に、図9のPLLの動作を説明する。な
お、位相比較器10、LPF40、VCO50、及び各
パルス幅変換回路27a〜28bにおける動作は、第1
の実施形態と同じなので、ここでも、図4から図7を参
照する。位相比較器10は、帰還されたクロックCK2
の位相が、参照クロックCK1よりも遅れている場合、
図4のように、信号Suに位相差φ分の幅の“L”レベ
ルの第1のパルスp1を形成して出力する。信号Sdに
形成されたパルスp1は、PMOS71のゲート与えら
れ、該PMOS71がオン状態になる。また、パルスp
1はパルス幅変換回路27a,27bにも与えられる。
このとき、信号Sdのレベルは“H”レベルに維持さ
れ、インバータ72の出力する信号Sd1 が“L”レベ
ルに維持される。
Next, the operation of the PLL shown in FIG. 9 will be described. The operations of the phase comparator 10, the LPF 40, the VCO 50, and the pulse width conversion circuits 27a to 28b are the same as those in the first embodiment.
Since the embodiment is the same as that of the first embodiment, FIGS. The phase comparator 10 outputs the clock CK2
Is later than the reference clock CK1,
As shown in FIG. 4, the signal Su forms and outputs an "L" level first pulse p1 having a width corresponding to the phase difference φ. The pulse p1 formed in the signal Sd is given to the gate of the PMOS 71, and the PMOS 71 is turned on. Also, the pulse p
1 is also supplied to the pulse width conversion circuits 27a and 27b.
At this time, the level of signal Sd is maintained at “H” level, and signal Sd 1 output from inverter 72 is maintained at “L” level.

【0029】図4に示す(1)の期間のように、参照ク
ロックCK1と帰還されたクロックCK2の位相差φが
大きい場合、パルス幅変換回路27aは、パルスp1の
幅よりも幅が小さいパルスp2を出力し、パルス幅変換
回路27bはそれよりもさらにパルス幅の小さいパルス
p3を出力する。これらのパルスp2,p3によって、
スイッチ80a,80bがオンし、各定電流源74a,
74bとPMOS71とが接続される。即ち、3個の定
電流源74a,74b,74cからなる並列の電流路
が、LPF40と電源電位Vddの間に構成される。よ
って、容量42は、これら並列の定電流源74a,74
b,74cを介して電源電位Vddから充電される。図
4に示す(2)の期間のように、参照クロックCK1と
帰還されたクロックCK2の位相差φが小さい場合、パ
ルス幅変換回路27aはパルスp1よりも幅が小さいパ
ルスp2を出力する。ところが、パルス幅変換回路27
bでは、接続点36の電圧を閾値電圧Vth以上に上げる
だけの充電時間がないので、パルスp3を出力しない。
この場合、パルスp2によってスイッチ80aがオン
し、定電流源74aが、PMOS71に接続される。つ
まり、PMOS71のソースと電源Vddの間には、定
電流源74aと定電流源24cからなる並列の電流路が
形成され、該定電流源74a,74を介して容量42が
充電される。
When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the fed back clock CK2 is large as in the period (1) shown in FIG. 4, the pulse width conversion circuit 27a outputs a pulse having a width smaller than the width of the pulse p1. p2, and the pulse width conversion circuit 27b outputs a pulse p3 having a smaller pulse width. By these pulses p2 and p3,
The switches 80a, 80b are turned on, and the respective constant current sources 74a,
74b and the PMOS 71 are connected. That is, a parallel current path including the three constant current sources 74a, 74b, and 74c is configured between the LPF 40 and the power supply potential Vdd. Therefore, the capacitor 42 is connected to these parallel constant current sources 74a, 74a.
b, 74c to charge from the power supply potential Vdd. When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the fed back clock CK2 is small as in the period (2) shown in FIG. 4, the pulse width conversion circuit 27a outputs a pulse p2 having a smaller width than the pulse p1. However, the pulse width conversion circuit 27
In b, the pulse p3 is not output because there is no charging time for raising the voltage of the connection point 36 to the threshold voltage Vth or more.
In this case, the switch 80a is turned on by the pulse p2, and the constant current source 74a is connected to the PMOS 71. That is, a parallel current path including the constant current source 74a and the constant current source 24c is formed between the source of the PMOS 71 and the power supply Vdd, and the capacitor 42 is charged via the constant current sources 74a and 74.

【0030】図4に示す(3)の期間のように、参照ク
ロックCK1と帰還されたクロックCk2の位相差φが
(2)よりもさらに小さい場合、パルス幅変換回路27
aも、容量35の充電時間がとれずパルスp2を出力し
なくなる。この場合、スイッチ60a,80bが共に開
放し、定電流源74cのみが、PMOS71と電源電位
Vddの間に接続された状態になる。従って、容量42
は定電流源74cを介して充電される。VCO50の発
振で生成されたクロックCK2が、参照クロックCK1
よりも進んでいる場合、位相比較器10は、信号Sdに
位相差φ分の幅の“L”レベルの第2のパルスp4を形
成して出力する。インバータ72は信号Sdのレベルを
反転した信号Sd1 を出力する。つまり、パルスp4は
インバータ72で反転されてNMOS73のゲート与え
られ、該NMOS73がオン状態になる。また、パルス
p4はパルス幅変換回路28a,28bにも与えられ
る。一方、信号Suは、“H”レベルの状態に維持され
る。
When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the fed back clock Ck2 is smaller than that in (2), as in the period (3) shown in FIG.
In the case of a, the pulse p2 is not output because the charging time of the capacitor 35 is not sufficient. In this case, the switches 60a and 80b are both opened, and only the constant current source 74c is connected between the PMOS 71 and the power supply potential Vdd. Therefore, the capacity 42
Is charged via the constant current source 74c. The clock CK2 generated by the oscillation of the VCO 50 is used as the reference clock CK1.
When the phase is more advanced, the phase comparator 10 forms and outputs the second pulse p4 of “L” level having a width corresponding to the phase difference φ to the signal Sd. Inverter 72 outputs signal Sd 1 obtained by inverting the level of signal Sd. That is, the pulse p4 is inverted by the inverter 72 and given to the gate of the NMOS 73, and the NMOS 73 is turned on. The pulse p4 is also given to the pulse width conversion circuits 28a and 28b. On the other hand, the signal Su is maintained at the “H” level.

【0031】例えば、図6に示す(4)の期間のよう
に、参照クロックCK1と帰還されたクロックCK2の
位相差φが大きい場合、パルス幅変換回路28aは、パ
ルスp4の幅よりも幅が小さいパルスp5を出力し、パ
ルス幅変換回路28bはそれよりもさらにパルス幅の小
さいパルスp6を出力することになる。これらのパルス
p5,p6によって、スイッチ81a,81bがオン
し、定電流源75a,75bとNMOS73のソースが
接続される。よって、グランドとNMOS73の間に、
定電流源75a,75b,75cからなる並列の電流路
が形成され。容量42からの放電電流が並列の定電流源
75a,75b,75cを介してグランドに流れる。図
6に示す(5)の期間のように、参照クロックCK1と
帰還されたクロックCK2の位相差φが小さい場合、パ
ルス幅変換回路28aはパルスp4よりも幅が小さいパ
ルスp5を出力する。ところが、パルス幅変換回路28
bでは、接続点36の電圧を閾値電圧Vth以上にあげる
充電時間がないので、パルスp6を出力しない。この場
合、パルスp5によって、スイッチ81aのみがオン
し、定電流源75aがNMOS73に接続され、定電流
源75a,75cからなる並列の電流路が形成される。
容量42からの放電電流は、並列の定電流源75a,7
5cを介してグランドに流れる。
For example, when the phase difference φ between the reference clock CK1 and the fed back clock CK2 is large as in the period (4) shown in FIG. 6, the pulse width conversion circuit 28a has a pulse width larger than the pulse p4. A small pulse p5 is output, and the pulse width conversion circuit 28b outputs a pulse p6 having a smaller pulse width. The switches 81a and 81b are turned on by these pulses p5 and p6, and the constant current sources 75a and 75b are connected to the source of the NMOS 73. Therefore, between the ground and the NMOS 73,
A parallel current path including the constant current sources 75a, 75b, and 75c is formed. The discharge current from the capacitor 42 flows to the ground via the parallel constant current sources 75a, 75b, 75c. When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the fed back clock CK2 is small as in the period (5) shown in FIG. 6, the pulse width conversion circuit 28a outputs a pulse p5 having a width smaller than the pulse p4. However, the pulse width conversion circuit 28
In b, the pulse p6 is not output because there is no charging time for raising the voltage of the connection point 36 to the threshold voltage Vth or more. In this case, only the switch 81a is turned on by the pulse p5, the constant current source 75a is connected to the NMOS 73, and a parallel current path including the constant current sources 75a and 75c is formed.
The discharge current from the capacitor 42 is supplied to the parallel constant current sources 75a, 75
Flow to ground via 5c.

【0032】図6に示す(6)の期間のように、参照ク
ロックCK1と帰還されたクロックCk2の位相差φが
(5)よりもさらに小さい場合、パルス幅変換回路28
aも充電時間がとれずパルスp5を出力しなくなる。こ
の場合、スイッチ31a,31bが共に開放状態であ
り、グランドとNMOS73の間には、定電流源25c
のみが接続された状態になる。よって、容量42からの
放電電流は、定電流源75cを介してグランドに流れ
る。容量42が充電または放電し、LPF40のノード
43の電圧が変化する。この電圧がVCO50の制御電
圧Vcになる。VCO50は制御電圧Vcに基づいた周
波数で発振し、クロックCK2を出力する。制御電圧V
cが高い場合には、クロックCK2の位相が進み、制御
電圧Vcが低ければクロックCK2が遅くなるようにV
CO50は発振する。PLLは、以上の動作を繰り返す
ことで、VCO50の出力クロックCK2と参照クロッ
クCK1との位相差が減じられる。それらの位相が一致
すると、信号Suと信号Sdは共に“H”レベルにな
り、LPF40の出力ノード43の電圧が固定される。
このようになると、VCO50が一定の周波数で発振
し、PLLがロックする。
When the phase difference φ between the reference clock CK1 and the feedback clock Ck2 is smaller than that in (5), as in the period (6) shown in FIG. 6, the pulse width conversion circuit 28
In the case of a, the charging time is not sufficient, and the pulse p5 is not output. In this case, the switches 31a and 31b are both open and the constant current source 25c is connected between the ground and the NMOS 73.
Only the connected state. Therefore, the discharge current from the capacitor 42 flows to the ground via the constant current source 75c. The capacitor 42 charges or discharges, and the voltage of the node 43 of the LPF 40 changes. This voltage becomes the control voltage Vc of the VCO 50. VCO 50 oscillates at a frequency based on control voltage Vc and outputs clock CK2. Control voltage V
When c is high, the phase of the clock CK2 is advanced, and when the control voltage Vc is low, VCK is delayed so that the clock CK2 is delayed.
The CO 50 oscillates. The PLL reduces the phase difference between the output clock CK2 of the VCO 50 and the reference clock CK1 by repeating the above operation. When the phases match, both the signal Su and the signal Sd become “H” level, and the voltage of the output node 43 of the LPF 40 is fixed.
When this occurs, the VCO 50 oscillates at a constant frequency, and the PLL is locked.

【0033】以上のように、この第3の実施形態では、
パルス幅変換回路27a,27b,28a,28bと、
スイッチ回路80,81とを設け、チャージポンプ70
に並列に配置した定電流源74a〜74c、75a〜7
5cを、パルスp1,p4の幅に応じて選択的に充放電
ルートに接続して他を開放する構成にしている。例え
ば、パルスp1の幅が広ければ、定電流源74aと74
bが充電ルートに並列に接続される。これにより、容量
42に対する充電電流が定電流源74a〜74cの内部
抵抗と抵抗41とで定まる大きな電流値になる。つま
り、各定電流源74a〜74cの内部抵抗の抵抗値を
r、LPF40中の抵抗41の抵抗値をRとすると、容
量42と電源電位Vddの抵抗値は、(r/3+R)と
なり、大電流で容量42の充電が行える。逆に、パルス
p1の幅が狭ければ、定電流源74a,74bが充電ル
ートに接続されず、容量42と電源電位Vddの抵抗値
は(r+R)となり、小さい電流で容量42の充電が行
なわれる。容量42の放電を行う場合も同様である。即
ち、制御初期段階のような位相差φが大きなときのロッ
ク時間を短くでき、かつ、制御が進み位相差φが小さい
時でも、ジッタの増大を招くことのないPLLが構成で
きる。
As described above, in the third embodiment,
Pulse width conversion circuits 27a, 27b, 28a, 28b;
Switch circuits 80 and 81 are provided;
Constant current sources 74a to 74c, 75a to 7
5c is selectively connected to the charging / discharging route according to the widths of the pulses p1 and p4 to open the other. For example, if the width of the pulse p1 is wide, the constant current sources 74a and 74a
b is connected in parallel to the charging route. As a result, the charging current for the capacitor 42 becomes a large current value determined by the internal resistance of the constant current sources 74a to 74c and the resistance 41. That is, assuming that the resistance value of the internal resistance of each of the constant current sources 74a to 74c is r and the resistance value of the resistor 41 in the LPF 40 is R, the resistance value of the capacitor 42 and the power supply potential Vdd becomes (r / 3 + R). The capacitor 42 can be charged by the current. Conversely, if the width of the pulse p1 is narrow, the constant current sources 74a and 74b are not connected to the charging route, the resistance of the capacitor 42 and the power supply potential Vdd becomes (r + R), and the capacitor 42 is charged with a small current. It is. The same applies to the case where the capacity 42 is discharged. That is, it is possible to configure a PLL that can shorten the lock time when the phase difference φ is large as in the initial stage of control, and does not cause an increase in jitter even when the control is advanced and the phase difference φ is small.

【0034】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず種々の変形が可能である。その変形例としては、例え
ば次のようなものがある。 (a) 上記実施形態では、信号Suを入力してパルス
p1の幅を変換する回路をパルス幅変換回路27a,2
7bの2個、信号Sdを入力してパルスp4の幅を変換
する回路をパルス幅変換回路28a,28bの2個でそ
れぞれ構成しているが、これらは2個に限定されずさら
に増やすことができる。 (b) 第2の実施形態では、充電ルートと放電ルート
に別けて定電流源64a〜64c,65a〜65cをそ
れぞれ直列に接続しているが、スイッチ回路30,31
を工夫することで、これらを共用する構成にしてもよ
い。 (c) 第3の実施形態では、PMOS71と電源電位
Vddの間に、定電流源74a〜74cが配置され、N
MOS73とグランドとの間には定電流源75a〜75
cが配置されているが、これらは、各PMOS71,N
MOS73と出力端子76との間にそれぞれ接続される
構成にしてもよい。 (d) 充放電電流の電流量を設定する各定電流源24
a〜24c,25a〜25c,64a〜64c,65a
〜65b,74a〜74c,75a〜75cは、抵抗に
置き換えても、上記実施形態と同様の効果が得られる。 (e) スイッチ回路30,31,80,81における
各スイッチの接続する箇所は、充放電電流の電流量を変
化させることができれば、図1、図8、図9に限定され
るものではない。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, there are the following modifications. (A) In the above embodiment, the circuit for converting the width of the pulse p1 by inputting the signal Su is the pulse width conversion circuit 27a, 2
7b, and two circuits for converting the width of the pulse p4 by inputting the signal Sd are respectively composed of two pulse width conversion circuits 28a and 28b, but these are not limited to two and may be further increased. it can. (B) In the second embodiment, the constant current sources 64a to 64c and 65a to 65c are connected in series separately for the charging route and the discharging route.
By devising the above, a configuration in which these are shared may be adopted. (C) In the third embodiment, constant current sources 74a to 74c are arranged between the PMOS 71 and the power supply potential Vdd.
Constant current sources 75a to 75 are provided between the MOS 73 and the ground.
c, which are connected to each PMOS 71, N
A configuration may be employed in which the connection is made between the MOS 73 and the output terminal 76, respectively. (D) Each constant current source 24 for setting the amount of charge / discharge current
a to 24c, 25a to 25c, 64a to 64c, 65a
65b, 74a to 74c, and 75a to 75c can obtain the same effects as those of the above embodiment even if they are replaced by resistors. (E) The connection points of the switches in the switch circuits 30, 31, 80, and 81 are not limited to those shown in FIGS. 1, 8, and 9 as long as the amount of charge / discharge current can be changed.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、入力パルスが与えられている期間に電源と出
力端子とを接続するスイッチング素子と、充放電電流の
電流路を形成すると共に該電流値を設定する複数の電流
制御手段と、該入力パルスの与えられている期間にそれ
とは異なる幅のパルスを生成して出力するパルス幅変換
回路と、パルス幅変換回路の出力するパルスに応じてオ
ンまたはオフし、複数の電流制御手段を選択して電源と
出力端子の間の電流路を変更するスイッチとを、チャー
ジポンプに設けているので、対象回路に対する充放電電
流を入力パルス幅に応じて変化させることができる。よ
って、例えばPLLにおける参照信号と帰還信号の位相
差が大きな場合には、充放電電流を増加して位相制御を
行い、位相差が少ない場合には、充放電電流を減じて位
相制御を行うことができる。従って、ロック時間が短
く、且つ、ジッタを抑制したPLLを実現できる。
As described above in detail, according to the first aspect, the switching element for connecting the power supply and the output terminal during the period in which the input pulse is given, and the current path of the charge / discharge current are formed. A plurality of current control means for setting the current value, a pulse width conversion circuit for generating and outputting a pulse having a width different from the input pulse during a given period, and an output from the pulse width conversion circuit A switch for turning on or off in response to a pulse and selecting a plurality of current control means to change a current path between a power supply and an output terminal is provided in the charge pump, so that a charge / discharge current for a target circuit is input. It can be changed according to the pulse width. Therefore, for example, when the phase difference between the reference signal and the feedback signal in the PLL is large, the phase control is performed by increasing the charge / discharge current, and when the phase difference is small, the phase control is performed by reducing the charge / discharge current. Can be. Therefore, a PLL with a short lock time and with suppressed jitter can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施形態を示すPLLの回路図
である。。
FIG. 1 is a circuit diagram of a PLL showing a first embodiment of the present invention. .

【図2】従来の課題を説明するPLLの回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a PLL explaining a conventional problem.

【図3】図1中のパルス幅変換回路27a,27b,2
8a,28bの構成を示す回路図である。
FIG. 3 is a pulse width conversion circuit 27a, 27b, 2 shown in FIG.
It is a circuit diagram which shows the structure of 8a, 28b.

【図4】図1の動作を示すタイムチャート(その1)で
ある。
FIG. 4 is a time chart (part 1) illustrating the operation of FIG. 1;

【図5】図3の動作(その1)を説明する波形図であ
る。
FIG. 5 is a waveform chart for explaining the operation (1) of FIG.

【図6】図1の動作を示すタイムチャート(その2)で
ある。
FIG. 6 is a time chart (part 2) illustrating the operation of FIG. 1;

【図7】図3の動作(その2)を説明する波形図であ
る。
FIG. 7 is a waveform diagram illustrating the operation (part 2) of FIG.

【図8】本発明の第2の実施形態を示すPLLの回路図
である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a PLL showing a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施形態を示すPLLの回路図
である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a PLL showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 位相比較器 20,60,70 チャージポン
プ 21,23,61,63,71,73 スイッチング
素子 24a〜24c,25a〜25c,64a〜64c,6
5a〜65c,74a〜74c,75a〜75c
定電流源 27a,27b,28a,28b パルス幅変換
回路 30,31,80,81 スイッチ回路 30a,30b,31a,31b,80a,80b,8
1a,81bスイッチ 40 LPF 50 VCO CK1 参照クロック CK2 帰還クロック p1〜p6 パルス
Reference Signs List 10 phase comparator 20, 60, 70 charge pump 21, 23, 61, 63, 71, 73 switching element 24a to 24c, 25a to 25c, 64a to 64c, 6
5a to 65c, 74a to 74c, 75a to 75c
Constant current sources 27a, 27b, 28a, 28b Pulse width conversion circuits 30, 31, 80, 81 Switch circuits 30a, 30b, 31a, 31b, 80a, 80b, 8
1a, 81b switch 40 LPF 50 VCO CK1 reference clock CK2 feedback clock p1 to p6 pulse

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源と出力端子との間に設けられ、入力
パルスが与えられている期間に該電源と該出力端子とを
接続するスイッチング素子と、 前記電源と前記出力端子との間に直列或いは並列に接続
され、電流路を形成する複数の電流制御手段と、 前記入力パルスの与えられている期間に、該入力パルス
とは異なる幅のパルスを生成して出力するパルス幅変換
回路と、 前記パルス幅変換回路の出力するパルスに応じてオンま
たはオフし、前記電源と出力端子との間の電流路を変更
するスイッチとを、 備えたことを特徴とするチャージポンプ。
A switching element provided between a power supply and an output terminal, the switching element connecting the power supply and the output terminal during a period in which an input pulse is supplied; and a switching element connected in series between the power supply and the output terminal. Alternatively, a plurality of current control means connected in parallel to form a current path, and a pulse width conversion circuit that generates and outputs a pulse having a width different from the input pulse during a period in which the input pulse is given; A charge pump, comprising: a switch that is turned on or off in response to a pulse output from the pulse width conversion circuit and changes a current path between the power supply and an output terminal.
【請求項2】 前記スイッチは、前記オンまたはオフで
前記複数の電流制御手段を選択的に短絡または開放する
ことにより、前記電源と出力端子との間の電流路を変更
する構成にしたことを特徴とする請求項1記載のチャー
ジポンプ。
2. The method according to claim 1, wherein the switch is configured to change a current path between the power supply and an output terminal by selectively short-circuiting or opening the plurality of current control means when the switch is on or off. The charge pump according to claim 1, wherein
【請求項3】 出力端子と第1のノードとの間に接続さ
れ、入力パルスが与えられている期間に導通状態になる
スイッチング素子と、 前記第1のノードと電源との間に接続され、電流路を形
成する複数の電流制限手段と、 前記入力パルスが与えられてる期間に、該入力パルスと
は異なる幅のパルスを生成して出力するパルス幅変換回
路と、 前記パルス幅変換回路の出力するパルスに応じてオンま
たはオフし、前記第1のノードと電源との間の電流路を
変更するスイッチとを、 備えたことを特徴とするチャージポンプ。
A switching element connected between the output terminal and the first node, the switching element being in a conductive state during a period in which an input pulse is given; a switching element connected between the first node and a power supply; A plurality of current limiting means forming a current path; a pulse width conversion circuit for generating and outputting a pulse having a width different from the input pulse during a period in which the input pulse is supplied; and an output of the pulse width conversion circuit. And a switch for turning on or off in response to a pulse to change a current path between the first node and a power supply.
【請求項4】 前記複数の電流制御手段は、前記第1の
ノードと前記電源との間に直列に接続したことを特徴と
する請求項3記載のチャージポンプ。
4. The charge pump according to claim 3, wherein said plurality of current control means are connected in series between said first node and said power supply.
【請求項5】 前記複数の電流制御手段は、前記第1の
ノードと前記電源との間に並列に接続したことを特徴と
する請求項3記載のチャージポンプ。
5. The charge pump according to claim 3, wherein said plurality of current control means are connected in parallel between said first node and said power supply.
【請求項6】 出力端子と第1のノードとの間に接続さ
れ、電流路を形成する複数の電流制限手段と、 前記第1のノードと電源との間に接続され、入力パルス
が与えられている期間に導通状態になるスイッチング素
子と、 前記入力パルスが与えられてる期間に、該入力パルスと
は異なる幅のパルスを生成して出力するパルス幅変換回
路と、 前記パルス幅変換回路の出力するパルスに応じてオンま
たはオフし、前記第1のノードと出力端子との間の電流
路を変更するスイッチとを、 備えたことを特徴とするチャージポンプ。
6. A plurality of current limiting means connected between an output terminal and a first node to form a current path, and connected between the first node and a power supply to receive an input pulse. A switching element that is in a conductive state during a period of time, a pulse width conversion circuit that generates and outputs a pulse having a width different from that of the input pulse during a period in which the input pulse is supplied, and an output of the pulse width conversion circuit. And a switch for turning on or off in response to a pulse to change a current path between the first node and an output terminal.
【請求項7】 前記複数の電流制御手段は、前記第1の
ノードと前記出力端子との間に直列に接続したことを特
徴とする請求項6記載のチャージポンプ。
7. The charge pump according to claim 6, wherein said plurality of current control means are connected in series between said first node and said output terminal.
【請求項8】 前記複数の電流制御手段は、前記第1の
ノードと前記出力端子との間に並列に接続したことを特
徴とする請求項6記載のチャージポンプ。
8. The charge pump according to claim 6, wherein said plurality of current control means are connected in parallel between said first node and said output terminal.
【請求項9】 参照信号の位相と帰還信号の位相とを比
較し、該位相差に応じたパルス信号を出力する位相比較
器と、 前記位相比較器の出力するパルス信号に応じて充放電電
流を入出力するチャージポンプと、 前記充放電電流によって充放電されて出力ノードの電圧
を設定するキャパシタを有し、前記位相差に応じた電圧
を該出力ノードから出力する電圧設定器と、 前記電圧設定器の出力電圧に応じた周波数で発振して前
記帰還信号を出力する発振器とを備えた位相同期回路に
おいて、 前記チャージポンプは、前記位相差が予め設定された第
1の値を越えた場合は、第1の電流値で前記充放電電流
を入出力し、該位相差が該第1の値よりも大きい第2の
値を越えた場合は、該第1の電流値よりも大きな第2の
電流値で前記充放電電流を入出力する構成にしたことを
特徴とする位相同期回路。
9. A phase comparator that compares a phase of a reference signal with a phase of a feedback signal and outputs a pulse signal according to the phase difference, and a charging / discharging current according to the pulse signal output from the phase comparator. A charge pump that inputs and outputs a voltage, a capacitor that is charged / discharged by the charge / discharge current and sets a voltage of an output node, and outputs a voltage corresponding to the phase difference from the output node; An oscillator that oscillates at a frequency corresponding to the output voltage of the setter and outputs the feedback signal, wherein the charge pump is provided when the phase difference exceeds a first value set in advance. Inputs and outputs the charge / discharge current at a first current value, and when the phase difference exceeds a second value larger than the first value, a second current larger than the first current value The charge / discharge current is input / output at the current value of Phase locked loop circuit is characterized in that the configuration of.
【請求項10】 参照信号の位相と帰還信号の位相とを
比較し、該位相差に応じたパルス信号を出力する位相比
較器と、 前記位相比較器の出力するパルス信号に応じて充放電電
流を入出力するチャージポンプと、 前記充放電電流によって充放電されて出力ノードの電圧
を設定するキャパシタを有し、前記位相差に応じた電圧
を該出力ノードから出力する電圧設定器と、 前記電圧設定器の出力電圧に応じた周波数で発振して前
記帰還信号を出力する発振器とを備えた位相同期回路に
おいて、 前記チャージポンプは、 電源と前記電圧設定器に接続された出力端子との間に設
けられ、前記位相比較器が出力するパルス信号が与えら
れている期間に該電源と該出力端子とを接続するスイッ
チング素子と、 前記電源と前記出力端子との間に直列或いは並列に接続
され、電流路を形成する複数の電流制御手段と、 前記位相比較器が出力するパルス信号が与えられている
期間に、該パルス信号とは異なる幅のパルスを生成して
出力するパルス幅変換回路と、 前記パルス幅変換回路の出力するパルスに応じてオンま
たはオフし、前記電源と出力端子との間の電流路を変更
するスイッチとを有することを特徴とする位相同期回
路。
10. A phase comparator that compares a phase of a reference signal with a phase of a feedback signal and outputs a pulse signal according to the phase difference, and a charge / discharge current according to the pulse signal output from the phase comparator. A charge pump that inputs and outputs a voltage, a capacitor that is charged / discharged by the charge / discharge current and sets a voltage of an output node, and outputs a voltage corresponding to the phase difference from the output node; An oscillator that oscillates at a frequency according to the output voltage of the setting device and outputs the feedback signal, wherein the charge pump is provided between a power supply and an output terminal connected to the voltage setting device. A switching element for connecting the power supply and the output terminal during a period in which a pulse signal output by the phase comparator is provided; and a switching element connected in series between the power supply and the output terminal. A plurality of current control means connected in parallel to form a current path; and a pulse for generating and outputting a pulse having a width different from the pulse signal during a period in which the pulse signal output from the phase comparator is given. A phase synchronization circuit, comprising: a width conversion circuit; and a switch that is turned on or off in response to a pulse output from the pulse width conversion circuit and changes a current path between the power supply and an output terminal.
【請求項11】 参照信号の位相と帰還信号の位相とを
比較し、該位相差に応じたパルス信号を出力する位相比
較器と、 前記位相比較器の出力するパルス信号に応じて充放電電
流を入出力するチャージポンプと、 前記充放電電流によって充放電されて出力ノードの電圧
を設定するキャパシタを有し、前記位相差に応じた電圧
を該出力ノードから出力する電圧設定器と、 前記電圧設定器の出力電圧に応じた周波数で発振して前
記帰還信号を出力する発振器とを備えた位相同期回路に
おいて、 前記チャージポンプは、 前記電圧設定器に接続された出力端子と第1のノードと
の間に接続され、前記位相比較器が出力するパルス信号
が与えられている期間に導通状態になるスイッチング素
子と、 前記第1のノードと電源との間に接続され、電流路を形
成する複数の電流制限手段と、 前記位相比較器が出力するパルス信号が与えられてる期
間に、該パルス信号とは異なる幅のパルスを生成して出
力するパルス幅変換回路と、 前記パルス幅変換回路の出力するパルスに応じてオンま
たはオフし、前記第1のノードと電源との間の電流路を
変更するスイッチとを有することを特徴とする位相同期
回路。
11. A phase comparator that compares a phase of a reference signal with a phase of a feedback signal and outputs a pulse signal according to the phase difference, and a charging / discharging current according to the pulse signal output from the phase comparator. A charge pump that inputs and outputs a voltage, a capacitor that is charged / discharged by the charge / discharge current and sets a voltage of an output node, and outputs a voltage corresponding to the phase difference from the output node; An oscillator that oscillates at a frequency according to an output voltage of the setting device and outputs the feedback signal, wherein the charge pump comprises: an output terminal connected to the voltage setting device; a first node; A switching element that is connected between the first node and a power supply, and that is turned on during a period in which the pulse signal output from the phase comparator is supplied. A plurality of current limiting means to be formed; a pulse width conversion circuit for generating and outputting a pulse having a width different from the pulse signal during a period in which the pulse signal output from the phase comparator is provided; And a switch for turning on or off in response to a pulse output from the circuit to change a current path between the first node and a power supply.
【請求項12】 前記複数の電流制御手段は、前記第1
のノードと前記電源との間に直列に接続したことを特徴
とする請求項11記載の位相同期回路。
12. The first current control unit according to claim 1, wherein
12. The phase-locked loop according to claim 11, wherein the node is connected in series between the power supply node and the power supply.
【請求項13】 前記複数の電流制御手段は、前記第1
のノードと前記電源との間に並列に接続したことを特徴
とする請求項11記載の位相同期回路。
13. The method according to claim 13, wherein the plurality of current control means includes:
12. The phase-locked loop according to claim 11, wherein the node is connected in parallel between the power supply node and the power supply.
【請求項14】 参照信号の位相と帰還信号の位相とを
比較し、該位相差に応じたパルス信号を出力する位相比
較器と、 前記位相比較器の出力するパルス信号に応じて充放電電
流を入出力するチャージポンプと、 前記充放電電流によって充放電されて出力ノードの電圧
を設定するキャパシタを有し、前記位相差に応じた電圧
を該出力ノードから出力する電圧設定器と、 前記電圧設定器の出力電圧に応じた周波数で発振して前
記帰還信号を出力する発振器とを備えた位相同期回路に
おいて、 前記チャージポンプは、 前記電圧設定器に接続された出力端子と第1のノードと
の間に接続され、電流路を形成する複数の電流制限手段
と、 前記第1のノードと電源との間に接続され、前記位相比
較器が出力するパルス信号が与えられている期間に導通
状態になるスイッチング素子と、 前記位相比較器が出力するパルス信号が与えられてる期
間に、該パルス信号とは異なる幅のパルスを生成して出
力するパルス幅変換回路と、 前記パルス幅変換回路の出力するパルスに応じてオンま
たはオフし、前記第1のノードと出力端子との間の電流
路を変更するスイッチとを有することを特徴とする位相
同期回路。
14. A phase comparator for comparing a phase of a reference signal with a phase of a feedback signal and outputting a pulse signal corresponding to the phase difference, and a charge / discharge current corresponding to the pulse signal output from the phase comparator. A charge pump that inputs and outputs a voltage, a capacitor that is charged / discharged by the charge / discharge current and sets a voltage of an output node, and outputs a voltage corresponding to the phase difference from the output node; An oscillator that oscillates at a frequency according to an output voltage of the setting device and outputs the feedback signal, wherein the charge pump comprises: an output terminal connected to the voltage setting device; a first node; And a plurality of current limiting means connected between the first node and a power supply, and turned on during a period in which a pulse signal output from the phase comparator is supplied. A switching element to be in a state, a pulse width conversion circuit that generates and outputs a pulse having a width different from the pulse signal during a period in which the pulse signal output by the phase comparator is provided, A phase synchronization circuit comprising: a switch that is turned on or off in response to an output pulse and changes a current path between the first node and an output terminal.
【請求項15】 前記複数の電流制御手段は、前記第1
のノードと前記出力端子との間に直列に接続したことを
特徴とする請求項14記載の位相同期回路。
15. The method according to claim 15, wherein the plurality of current control units include the first current control unit.
15. The phase-locked loop according to claim 14, wherein the phase-locked loop is connected in series between the first node and the output terminal.
【請求項16】 前記複数の電流制御手段は、前記第1
のノードと前記出力端子との間に並列に接続したことを
特徴とする請求項14記載の位相同期回路。
16. The method according to claim 16, wherein the plurality of current control units include the first current control unit.
15. The phase-locked loop according to claim 14, wherein the node is connected in parallel with the output terminal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009267775A (en) * 2008-04-25 2009-11-12 Renesas Technology Corp Pll circuit, and serial interface circuit
KR101289727B1 (en) * 2011-04-29 2013-07-26 주식회사 실리콘웍스 A charge pump circuit controlling output voltage by RC time constant
CN113422410A (en) * 2021-06-23 2021-09-21 深圳传音控股股份有限公司 Charging device and mobile terminal

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