JPH11136097A - リング型発振器およびその駆動方法 - Google Patents

リング型発振器およびその駆動方法

Info

Publication number
JPH11136097A
JPH11136097A JP9300671A JP30067197A JPH11136097A JP H11136097 A JPH11136097 A JP H11136097A JP 9300671 A JP9300671 A JP 9300671A JP 30067197 A JP30067197 A JP 30067197A JP H11136097 A JPH11136097 A JP H11136097A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
ring
power supply
inverters
buffer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9300671A
Other languages
English (en)
Inventor
Junji Hirase
順司 平瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP9300671A priority Critical patent/JPH11136097A/ja
Publication of JPH11136097A publication Critical patent/JPH11136097A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リング型発振器における発振周波数の安定
化、高調波の安定的取り出し、および広い周波数レンジ
をカバーする。 【解決手段】 インバータ4,5を用意する。インバー
タ4,5を奇数(5)個適当に組み合わせたものを1ユニ
ットとし、このユニットを2以外の素数(3)個配置して
リング型発振器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、安定化及び高性能
化を図ったリング型発振器およびその駆動方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来のリング型発振器は、一般的に図14
に示す回路が用いられており、リング部の段数は、奇数
であること以外、インバータ1の遅延と目標とする発振
周波数の関係で大まかにきめられるだけで、特に注意を
払われていなかった。また、インバータの遅延にインバ
ータの段数を乗じて2倍した時間の逆数である1次発振
周波数しか取り出していなかった。なお、2はバッフ
ァ、3は出力端子である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため、高い周波数
を得ようとすると、リング部の段数を小さくする必要が
ある。この際、バッファ部の影響が無視できなくなり、
安定した周波数が得られない等の問題があった。また、
1つの発振器でカバーできる周波数レンジは非常に狭か
った。また、場合によっては予想に反して高調波が出て
きて誤動作の原因になっていた。
【0004】本発明は、安定した発振周波数および高調
波を取り出し、かつ広い周波数レンジをカバーすること
ができるリング型発振器を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のリング型発振器は、リング部のインバータ
の繰り返し段数を2以外の素数にする。あるいは、Kを
2以外の素数、Mを自然数として、繰り返し段数をK*
(2M+1)個にする構成を採るものである。
【0006】本発明は上記の構成により、1次発振波と
高調波が容易に区別でき、リング型発振器の発振周波数
が安定する。またリング型発振器より3以上の奇数次の
高調波をリング部の構成と共鳴させることで、安定して
取り出すことができ、限られた面積の中で、広い周波数
レンジをカバーすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態1における
リング型発振器を示したもので、1はインバータ、2は
バッファ、3は出力端子である。ここでは、リング部の
インバータ1の段数を、2以外の素数の1つである11と
している。
【0008】図2では、インバータ1の遷移領域が1箇
所の1次発振波の例(a)と、3箇所の3次発振波の例(b)
を示している。これらの例のようにインバータ1の段数
を素数としているため、高調波においても、遷移領域が
等間隔とならない。このため、例え高調波が発生して、
発振は1次発振波と高調波が合わさったものにはなると
しても、高調波を容易に区別することができ、誤動作の
おそれがなくなって、発振周波数が安定する。
【0009】(実施の形態2)実施の形態1では高調波が
発生しても回路に対する影響をできるだけ少なくなくす
る例を示したが、本実施の形態2では、積極的に高調波
を発生させるようにしたものである。
【0010】図3は、本発明の実施の形態2を示したも
のであり、リング部の段数は、素数5と、M=1の場合
の2M+1(=3)の積である15段としている。図4に示
したように、この構成では、インバータ1の遷移領域が
3箇所の3次発振においても遷移領域が等間隔となるた
め、3次高調波が正弦波に近い形で得られる。また1次
発振を利用した場合の3倍の段数を使うことができるた
め、バッファ部の影響が少なく安定して高い周波数が得
られる。
【0011】なお、この場合K(=5)次発振も可能とな
るが、誤動作のおそれのある時は、K≫(2M+1)とす
るとよい。Kが大きいことでK次発振は極端に不安定と
なり事実上起こらない。
【0012】一方で、図5,図6に示したように、リン
グ部の段数を素数3の2乗の9段とすることで高調波は
3次のみになり発振が安定する。
【0013】(実施の形態3)実施の形態2では高調波を
正弦波に近い形で取り出せるが、1次発振も可能であ
る。ここではさらに安定して所望の高調波を取り出すよ
うにしたものである。
【0014】図7は、本発明の実施の形態3を示したも
のである。インバータ4,インバータ5を用意して、イ
ンバータ4,5を奇数(5)個適当に組み合わせたものを
1ユニットとし、このユニットを2以外の素数(3)個配
置する。
【0015】この構成によれば、発振器の発振周波数の
次数がリング部の周期性つまりユニットの個数に共鳴
し、高調波のみを安定して取り出すことができる。
【0016】インバータ4,5の違いは、インバータを
構成しているNMOSおよびPMOSのゲート長、ゲー
ト幅の少なくとも1つが異なっていること。ファンアウ
トが異なること。容量、抵抗等の接続の有無、仕方。接
続された容量、抵抗等の値の違い等。あるいは図8に示
したように、異なる電源(Vdd1,Vdd2)につながってい
てもよい等何でもよい。しかし、バッファの影響を少な
くするため、この場合、バッファに直接出力するインバ
ータ5の方がインバータ4に比べ電流駆動力が高い方が
望ましい。
【0017】(実施の形態4)実施の形態3では安定して
所望の高調波を取り出すようにしたものであるが、本実
施の形態4では、1次発振と高調波を可変にするもので
ある。
【0018】図7,図8においてインバータ4,5の電
源Vddの少なくとも1つを可変電源とする。そして、V
dd1とVdd2を等しくすることで、1次の発振周波数が得
られ、Vdd1とVdd2を異なる電位とすることで、実施の
形態3で示したように高調波が得られこととなり、1つ
のリング型発振器で幅広い周波数レンジに対応すること
ができる。
【0019】(実施の形態5)実施の形態4では、リング
型発振器から1次発振と高調波を電源の可変で取り出す
ようにしたが、本実施の形態5では、さらに発展して、
取り出す高調波の次数を可変とすることを目的とする。
【0020】図9は本発明の実施の形態5を示したもの
で、インバータ6,7,8のVddはそれぞれ別の可変電
源Vdda,Vddb,Vddc、インバータ9のVddは固定
電源Vdddに接続されている。ここで、Vdda=Vddb
=Vddc=Vdddとすることで1次発振周波数を取り出
すことができる。また、Vdda=Vddc≠Vddb=Vdd
dとすることで3次高調波を、Vdda=Vddb≠Vddc
=Vdddとすることで5次高調波を取り出すことができ
る。以上のように1つのリング型発振器でさらに幅広い
周波数レンジに対応することができる。
【0021】なお、本実施の形態5のインバータ15段数
を1ユニットとし、このユニットを奇数K倍直列に接続
して最前段と最後段をつなげたリング状にしてもよい。
【0022】この場合、段数が多くなることでバッファ
等の不連続性の影響が小さくなり、発振が安定する。
【0023】(実施の形態6)実施例1〜5では、インバ
ータのNMOS,PMOSのゲートは前段のインバータ
の出力に接続されていたが、本実施の形態6では、イン
バータのNMOSのゲート端子は別途可変電源に接続し
た電圧制御型発振回路を用い、発振周波数レンジを広げ
ることを目的とする。図10は本実施の形態6で用いる電
圧制御型インバータ10を示したものである。可変電源電
圧Vinを制御することにより、NMOSのチャネル抵抗
が変化し、インバータの遅延時間を制御することができ
る。
【0024】このインバータを実施の形態1,2に適用
することで、リング型発振器の発振周波数を変化させる
ことができる。また、図11に示したように、NMOSの
ゲート端子に異なる可変電源Vin1,Vin2を接続するこ
とでインバータ11,12を構成し、実施の形態3,4,5
に適用すると、発振周波数のレンジがさらに広がる。
【0025】なお、この時インバータの種類分の、Vdd
電源の違いとVin電源の違いとを併用してもよいし、場
合によっては併用しなくてもよい。本実施の形態6では
インバータのNMOSのゲート端子にVinを適用したが
PMOSのゲートに適用して構わない。
【0026】実施の形態1〜6では、インバータリング
を文字どおりリング状に配置したものと、直線状に配置
して最前段と最後段を接続したものがあるが、各例にお
いてそのどちらを採用してもよい。また、バッファの位
置はインバータリングのどこであってもよい。また、イ
ンバータはNMOSとPMOSが1つずつつながった単
純な1入力形式としたが、たとえば2入力NOR型、N
AND型等あるいはそれらの変形、組合せ等、入力信号
を反転して出力する形式ならなんでもよい。
【0027】また、発振の次数が重なり誤動作のおそれ
がある場合は、周波数フィルタを併用してもよいことは
いうまでもない。
【0028】一方、バッファ部による周期性の乱れを最
小限にし、発振を安定化させるために、図12に示したよ
うに、リング部のインバータ13のうち、バッファ2に直
接出力しているインバータの次段のインバータ以外のイ
ンバータに、それぞれバッファの初段と同じインバータ
14を入力側だけ並列に接続するようにしてもよい。
【0029】また、実施例4〜6では、インバータの種
類を変えることにおいて、VddおよびVinを対象にして
いるが、Vssあるいは基板電位を対象にしてもよい。ま
た、これらを組み合わしてもよい。また、バッファある
いは周期性を乱す長い配線に直接出力するインバータは
他のインバータに比べ電流駆動力の多いものの方が好ま
しい。
【0030】また、バッファ部による周期性の乱れを最
小限にし、発振を安定させるために、図13に示したよう
に、2種類以上のインバータ13,16を直列に奇数個接続
したユニットの最終インバータにバッファ2を接続し、
バッファに出力しているユニット以外のユニットの初段
のインバータに、バッファの初段と同じインバータ14を
入力側だけ並列に接続するようにしてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リング型発振器の発振周波数が安定し、あるいは高調波
を安定して取り出すことができ、限られた面積の中で、
広い周波数レンジをカバーすることができる高性能なリ
ング発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるリング型発振器
の概略構成図
【図2】本発明の実施の形態1の動作説明図
【図3】本発明の実施の形態2におけるリング型発振器
の概略構成図
【図4】本発明の実施の形態2の動作説明図
【図5】本発明の実施の形態2のリング部の段数を9段
とした場合の概略構成図
【図6】図5のリング型発振器の動作説明図
【図7】本発明の実施の形態3におけるリング型発振器
の概略構成図
【図8】本発明の実施の形態4におけるインバータの概
略構成図
【図9】本発明の実施の形態5におけるリング型発振器
の概略構成図
【図10】本発明の実施の形態6における電圧制御型イ
ンバータの概略構成図
【図11】本発明の実施の形態6における電圧制御型イ
ンバータに異なる可変電源を用いた場合の説明図
【図12】リング部のバッファ等による周期性の乱れを
補正する手段を設けた例を示す図
【図13】リング部のバッファ等による周期性の乱れを
補正する手段を設けた他の例を示す図
【図14】従来のリング型発振器の概略構成図
【符号の説明】
1,4〜16 インバータ 2 バッファ 3 出力端子

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リング部分のインバータの繰り返し段数
    を、2以外の素数とすることを特徴とするリング型発振
    器。
  2. 【請求項2】 リング部分のインバータの繰り返し段数
    を、Kを2以外の素数、Mを自然数としてK*(2M+
    1)個にすることを特徴とするリング型発振器。
  3. 【請求項3】 2M+1=Kであることを特徴とする請
    求項2記載のリング型発振器。
  4. 【請求項4】 2種類以上のインバータを所定の配列で
    直列に、Mを自然数として(2M+1)個接続したものを
    1ユニットとし、前記ユニットの繰り返し段数が、Kを
    2以外の素数としてK個であることを特徴とするリング
    型発振器。
  5. 【請求項5】 インバータを構成しているNMOSおよ
    びPMOSのゲート長、ゲート幅の少なくとも1つを異
    ならせることで、前記インバータの種類を変えることを
    特徴とする請求項4記載のリング型発振器。
  6. 【請求項6】 同形式のインバータに別の電源系を接続
    することで、前記インバータの種類を変えることを特徴
    とする請求項4記載のリング型発振器。
  7. 【請求項7】 少なくとも1つの電源が可変電源である
    ことを特徴とする請求項6記載のリング型発振器。
  8. 【請求項8】 可変電源を含めた2種類以上の電源電圧
    をすべて統一することで1次発振周波数を取り出し、可
    変電源の電圧を変えて電源電圧を2種類以上とすること
    で高調波を取り出すことを特徴とする請求項7記載のリ
    ング型発振器の駆動方法。
  9. 【請求項9】 Nが2以外の素数であるK1〜Knの積で
    表され、リング部分の任意のインバータをインバータ1
    としてそこから信号が伝達される順にインバータ2,イ
    ンバータ3,…,インバータNとし、 Nの約数をNも含め(総数T=2nー1)大きい順からL1
    (=N),L2,…,LTとし、 インバータL1に電源1を与え、 残ったインバータのうちのインバータL2*S2(S2は1
    〜N/L2の整数)に電源2を与え、 残ったインバータのうちのインバータL3*S3(S3は1
    〜N/L3の整数)に電源3を与え、 … 残ったインバータのうちのインバータLJ*SJ(SJは1
    〜N/LJの整数)に電源Jを与え、 … 残ったインバータのうちのインバータLT*ST(STは1
    〜N/LTの整数)に電源Tを与え、 さらに残ったインバータに電源T+1を与えることを特
    徴とするリング型発振器。
  10. 【請求項10】 Nの1つの約数をJとして、インバー
    タL*N/Km(Lは1からJまでの自然数)に電源Vdd
    1を与えそれ以外のインバータに電源Vdd2を与え、第J
    次高調波を取り出すことを特徴とする請求項9に記載さ
    れたリング型発振器の駆動方法。
  11. 【請求項11】 リング部のNMOSまたはPMOSの
    ゲート電極が前段インバータの出力端子ではなく、可変
    電源に接続されていることを特徴とする請求項4,5,
    6,7,9のいずれか1項に記載のリング型発振器。
  12. 【請求項12】 バッファ、あるいは周期性を乱す長い
    配線に直接出力するインバータをより駆動力の強いもの
    とすることを特徴とする請求項4,5,6,7のいずれ
    か1項に記載のリング型発振器。
  13. 【請求項13】 リング部のインバータのうち、バッフ
    ァに直接出力しているインバータの次段のインバータ以
    外のインバータに、それぞれ前記バッファの初段と同じ
    インバータを入力側だけ並列に接続していることを特徴
    とする請求項1,2,3,4,5,6,7,9,11,
    12のいずれか1項に記載のリング型発振器。
  14. 【請求項14】 ユニット内の最終インバータにバッフ
    ァが接続されており、前記バッファに出力しているユニ
    ットの次段のユニットの以外のユニットの初段のインバ
    ータに、前記バッファの初段と同じインバータを入力側
    だけ並列に接続していることを特徴とする請求項4,
    5,6,7,12のいずれか1項に記載のリング型発振
    器。
JP9300671A 1997-10-31 1997-10-31 リング型発振器およびその駆動方法 Pending JPH11136097A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9300671A JPH11136097A (ja) 1997-10-31 1997-10-31 リング型発振器およびその駆動方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9300671A JPH11136097A (ja) 1997-10-31 1997-10-31 リング型発振器およびその駆動方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11136097A true JPH11136097A (ja) 1999-05-21

Family

ID=17887677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9300671A Pending JPH11136097A (ja) 1997-10-31 1997-10-31 リング型発振器およびその駆動方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11136097A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011061462A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Renesas Electronics Corp リングオシレータ回路、及びリングオシレータ回路の設計方法
JP2012151790A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Fujitsu Semiconductor Ltd ラッチ回路およびデータ保持回路
JP2019161453A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 富士通株式会社 発振回路及び発振回路の制御方法
JP2022050172A (ja) * 2020-09-17 2022-03-30 彰 滝沢 複数位相の発振回路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011061462A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Renesas Electronics Corp リングオシレータ回路、及びリングオシレータ回路の設計方法
JP2012151790A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Fujitsu Semiconductor Ltd ラッチ回路およびデータ保持回路
JP2019161453A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 富士通株式会社 発振回路及び発振回路の制御方法
JP2022050172A (ja) * 2020-09-17 2022-03-30 彰 滝沢 複数位相の発振回路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100822786B1 (ko) 지연 회로, 전압 제어 지연 회로, 전압 제어 발진회로, 지연 조정 회로, dll 회로 및 pll 회로
US8085100B2 (en) Poly-phase frequency synthesis oscillator
KR100348198B1 (ko) 동작 전압의 증가 없이 위상 오프셋을 감소시킬 수 있는위상 동기 루프 회로
JP3592950B2 (ja) 周波数逓倍回路
EP2609681B1 (en) Low noise cmos ring oscillator
US5463353A (en) Resistorless VCO including current source and sink controlling a current controlled oscillator
US7852161B2 (en) Complementary ring oscillator with capacitive coupling
US20070013454A1 (en) Ring oscillator with constant 50% duty cycle and ground-noise insensitive
US5081428A (en) Voltage controlled oscillator having 50% duty cycle clock
US6194917B1 (en) XOR differential phase detector with transconductance circuit as output charge pump
JPH11136097A (ja) リング型発振器およびその駆動方法
JPH0993116A (ja) 半導体集積回路
JP3172404B2 (ja) 位相ロック・ループ回路およびパルス供給/生成方法
JPH09275332A (ja) 電圧制御発振回路
US6208179B1 (en) Dividing circuit and transistor stage therefor
JPH07231223A (ja) 周波数逓倍回路
US6014062A (en) Control circuit for a complementary metal-oxide semiconductor voltage controlled oscillator
JP3332940B2 (ja) 電圧制御発振回路
JP3783072B2 (ja) 基準パルス発生回路
US7132899B1 (en) Method and apparatus for providing an improved high speed buffer
US6339346B1 (en) Low skew signal generation circuit
EP0690559B1 (de) Schaltungsanordnung zur Frequenzvervielfachung
US6728327B1 (en) Lower-jitter phase-locked loop
JP4663226B2 (ja) 周波数逓倍回路
JP2018121224A (ja) 可変遅延回路