JPS62242408A - Voltage control oscillator - Google Patents

Voltage control oscillator

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JPS62242408A
JPS62242408A JP62057894A JP5789487A JPS62242408A JP S62242408 A JPS62242408 A JP S62242408A JP 62057894 A JP62057894 A JP 62057894A JP 5789487 A JP5789487 A JP 5789487A JP S62242408 A JPS62242408 A JP S62242408A
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transistor
voltage
terminal
gate
current
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Application number
JP62057894A
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Japanese (ja)
Inventor
ケネス、ダブリュー、オーヤング
メルヴィン、マーメット
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Western Digital Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電圧制御発振器(VCO)に関し、より詳細
には相補型金属酸化膜シリコン電界効果トランジスタ(
CMOS)回路を含む電圧制御発振器に関する。電圧制
御発振器は、位相ロックループ(P L L)回路で広
く使用されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a voltage controlled oscillator (VCO), and more particularly to a complementary metal oxide silicon field effect transistor (
The present invention relates to a voltage controlled oscillator including a CMOS) circuit. Voltage controlled oscillators are widely used in phase locked loop (PLL) circuits.

電圧制御発振器は、制御入力電圧にリニアに関連した出
力信号を発生するよう作動する。一般にこのような作動
は、制御電圧に比例するレートで充放電されるコンデン
サを提供することにより達成される。コンデンサの電圧
が第1基準電圧を越えたときおよび第2基準電圧より降
下したとき充放電の切換えをするようコンパレータが設
けられる。
A voltage controlled oscillator operates to generate an output signal linearly related to a control input voltage. Generally, such operation is accomplished by providing a capacitor that is charged and discharged at a rate proportional to the control voltage. A comparator is provided to switch charging and discharging when the voltage of the capacitor exceeds the first reference voltage and drops below the second reference voltage.

(従来の技術およびその問題点〕 コンデンサを充放電するための電流ソースおよび電流シ
ン、りを含む電圧制御発振器は、タカハシに対する米国
特許第3,886,408号、シアオに対する米国特許
第3.904,988号、エイストルに対する米国特許
第4,263.567号およびペイン他に対する米国特
許第4.321゜561号に示されている。ベインおよ
びシアオ特許の双方では、出力電流パス内に設けたトラ
ンジスタをスイッチングすることにより電流のスイッチ
ングを行っている。かかる回路は一般に受入れられてい
るが、出力電流路でスイッチング素子を設けたことによ
り寄生抵抗および寄生容量が生じ、よってスイッチング
時間が遅くなる点で限定されている。vCOが適当に作
動するようにするには、コンデンサのための充電レート
が均一となるよう電流シンクまたはは電流ソースをでき
るだけ高速でスイッチングさせることが好ましい。出力
電流路でスイッチングを行う従来技術の回路でかかる高
速のスイッチングを行うことは不可能である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Voltage controlled oscillators including current sources and current sinks for charging and discharging capacitors are disclosed in U.S. Pat. No. 3,886,408 to Takahashi and U.S. Pat. No. 3.904 to Shiao. , 988, U.S. Pat. No. 4,263.567 to Eistor and U.S. Pat. Although such circuits are generally accepted, they are disadvantageous in that the provision of switching elements in the output current path introduces parasitic resistance and capacitance, thereby slowing down the switching time. For proper operation of vCO, it is preferable to have the current sink or source switch as fast as possible so that the charging rate for the capacitors is uniform. It is not possible to perform such fast switching with prior art circuits that do.

C問題点を解決するための手段〕 本発明は、スイッチングが高速である電圧制御発振器に
関する。本発明の電圧制御発振器は10MHzまたはそ
れ以上で作動でき、よってハードディスクデータセパレ
ータの位相ロックループで使用するのに適す。この回路
は電流ソースまたは電流シンクとして作動する出力トラ
ンジスタにより充放電される基準コンデンサを含む。電
流ソースまたは電流シンクとして作動を制御するようス
イッチングされる伝達ゲートにより電流が鏡像関係とな
るよう出力トランジスタは制御トランジスタに接続され
ている。出力トランジスタを高速スイッチングできるよ
う電流鏡像トランジスタのゲ−トにFETコンデンサが
接続される。これにより、コンデンサの均一な充放電レ
ートを保証でき、この均一な充放電は正確な発振器の作
動を保証する。
Means for Solving Problem C] The present invention relates to a voltage controlled oscillator with high-speed switching. The voltage controlled oscillator of the present invention can operate at 10 MHz or higher and is therefore suitable for use in the phase locked loop of a hard disk data separator. The circuit includes a reference capacitor that is charged and discharged by an output transistor that acts as a current source or sink. The output transistor is connected to the control transistor in a mirror image manner with a transmission gate that is switched to control operation as a current source or sink. A FET capacitor is connected to the gate of the current mirror transistor for fast switching of the output transistor. This ensures uniform charging and discharging rates of the capacitor, and this uniform charging and discharging ensures accurate oscillator operation.

〔実施例〕〔Example〕

次の説明は、本発明を実施するのに現在最良と考えられ
るモードに関するものである。この説明は、本発明の一
般的原理を解説するためのものであり、限定的なもので
ある。本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照すること
により最良に決定される。
The following description relates to the best presently believed mode of carrying out the invention. This description is intended to illustrate the general principles of the invention and is intended to be limiting. The scope of the invention is best determined by reference to the claims.

第1図を参照すると、本発明は入力制御信号の電圧の値
Vcにより周波数が制御される周期的出力信号vCOを
発生する発振器に関する。基準コンデンサ10は、充電
回路12の制御により2つの基準電圧の間で充放電され
る。基準電圧は、分圧ネットワーク14によって得られ
、この分圧ネットワークの出力は基準コンデンサ10の
両端の電圧と基準電圧とを比較する比較器16へ与えら
れる。
Referring to FIG. 1, the present invention relates to an oscillator that generates a periodic output signal vCO whose frequency is controlled by the voltage value Vc of an input control signal. The reference capacitor 10 is charged and discharged between two reference voltages under the control of the charging circuit 12. The reference voltage is obtained by a voltage divider network 14, the output of which is applied to a comparator 16 which compares the voltage across the reference capacitor 10 with the reference voltage.

この回路の充放電レートは、入力制御電圧Vcにより制
御される。この入力電圧は、電圧−電流変換器18によ
り制御電流に変換される。電圧−電流変換器は、入力抵
抗器20と、演算増幅器22と、フィードバック抵抗器
24と、出力抵抗器28とから成る。発振器の作動点は
、所定の入力端子に対応して所望の制御電流レベルを与
えるよう選択された外部紙゛抗器30により決定される
The charge/discharge rate of this circuit is controlled by the input control voltage Vc. This input voltage is converted into a control current by a voltage-to-current converter 18. The voltage-to-current converter consists of an input resistor 20, an operational amplifier 22, a feedback resistor 24, and an output resistor 28. The operating point of the oscillator is determined by an external resistor 30 selected to provide the desired control current level in response to a given input terminal.

制御電流Icは基準N型FETトランジスタ32へ供給
され、これを駆動する。従って、トランジスタ32を通
過して流れる基準電流の値は、入力制御電圧の値に依存
する。トランジスタ32は、電流が鏡像関係になる状態
にN型トランジスタ34に接続されている。これらトラ
ンジスタのゲートおよびソースは共通に接続されている
ので、トランジスタ34を流れる電流はトランジスタ3
2を流れる電流と鏡像関係となる。トランジスタ34を
流れる電流は、PWトランジスタ36も流れるが、この
トランジスタのドレインおよびゲートはトラ”ンジスタ
34のドレインに接続され、ソースは電流Vccに接続
されている。従って、トランジスタ34および36を一
つの電流が流れ・、この電流の値は、トランジスタ32
を通って流れる基準電流の値により決定される。
Control current Ic is supplied to and drives reference N-type FET transistor 32. Therefore, the value of the reference current flowing through transistor 32 depends on the value of the input control voltage. Transistor 32 is connected to N-type transistor 34 in a current mirror image relationship. Since the gates and sources of these transistors are connected in common, the current flowing through transistor 34 is
It has a mirror image relationship with the current flowing through 2. The current flowing through transistor 34 also flows through PW transistor 36, whose drain and gate are connected to the drain of transistor 34 and whose source is connected to current Vcc. A current flows.The value of this current is the transistor 32.
determined by the value of the reference current flowing through it.

トランジスタ34および36のゲートは、それぞれ伝達
ゲート42および44を通って出力トランジスタ38お
よび40のゲートに結合され、トランジスタ38のソー
スはアースされ、トランジスタ40のソースは、電源に
接続されているが、これらトランジスタのドレインは相
互に接続され、かつ基準コンデンサ10の一端に接続さ
れている。
The gates of transistors 34 and 36 are coupled through transmission gates 42 and 44, respectively, to the gates of output transistors 38 and 40, with the source of transistor 38 being grounded and the source of transistor 40 being connected to a power supply. The drains of these transistors are connected to each other and to one end of a reference capacitor 10.

従って、トランジスタ38は、トランジスタ34に電流
が鏡像関係となるよう結合され、トランジスタ40はト
ランジスタ36に電流が鏡像関係となるように接続され
ている。
Accordingly, transistor 38 is coupled in a current mirror image relationship to transistor 34, and transistor 40 is coupled in a current mirror image relationship to transistor 36.

トランジスタ38および40は、基準コンデンサ10の
充放電を制御するように交換にオン・オフにスイッチン
グされる。コンデンサ10を充電するため、伝達ゲート
44はトランジスタ36をトランジスタ40に結合する
よう閉じられる。これにより、トランジスタ40はオン
にされ、このトランジスタに電流が流され、基準コンデ
ンサ10を充電する。充電が完了すると、伝達ゲート4
4が開にされ、伝達ゲート46が閉にされトランジスタ
40はオフにされる。
Transistors 38 and 40 are alternately switched on and off to control the charging and discharging of reference capacitor 10. To charge capacitor 10, transmission gate 44 is closed to couple transistor 36 to transistor 40. This turns on transistor 40, causing current to flow through it and charging reference capacitor 10. When charging is completed, transmission gate 4
4 is opened, transmission gate 46 is closed and transistor 40 is turned off.

トランジスタ40の正確かつ高速切換を保証するため、
FETコンデンサ48がトランジスタ36のゲートに接
続されている。このコンデンサは電荷を蓄積し、トラン
ジスタ40を迅速に導通状態に切換えるための充分な瞬
間的電流を与える。
To ensure accurate and fast switching of transistor 40,
A FET capacitor 48 is connected to the gate of transistor 36. This capacitor stores charge and provides sufficient instantaneous current to quickly switch transistor 40 into conduction.

本発明の好ましい実施態様では、コンデンサ48は、約
30ピコフアラツドの値を有し、ゲートとソースの間に
は3.5ボルトの電圧のバイアスがかけられている。ト
ランジスタ40はトランジスタ36の大きさよりもほぼ
10倍の大きさであり、これを流れる電流は、トランジ
スタ36を流れる電流に比例し、トランジスタの相対的
大きさに直接関連する。
In the preferred embodiment of the invention, capacitor 48 has a value of approximately 30 picofarads and is biased with a voltage of 3.5 volts between the gate and source. Transistor 40 is approximately ten times the size of transistor 36, and the current flowing through it is proportional to the current flowing through transistor 36 and directly related to the relative sizes of the transistors.

従って、制御入力電圧に比例する電流がトランジスタ3
6を流れ、トランジスタ40は、伝達ゲ−ト44が閉と
なったとき導通状態に迅速に切換わる。従って、トラン
ジスタ40を流れる電流は、制御入力電圧に比例するレ
ベルまで階段状に変化する。この電流レベルは、コンデ
ンサ10の充電レベルを決定する。
Therefore, a current proportional to the control input voltage flows through the transistor 3.
6, transistor 40 quickly switches to a conductive state when transmission gate 44 is closed. The current flowing through transistor 40 therefore steps to a level proportional to the control input voltage. This current level determines the charge level of capacitor 10.

基準コンデンサ10を放電するのにトランジスタ40は
7d流ソースとして作動し、トランジスタ38は電流シ
ンクとして作動する。トランジスタ38は、トランジス
タ38のゲートをトランジスタ34とのゲートに相互接
続するよう伝達ゲート42を閉じることにより導通状態
にされる。トランジスタ38の大きさは、トランジスタ
34の大きさの約10倍であり、トランジスタ38を流
れる電流は、トランジスタ34を流れる電流に比例する
。トランジスタ38を導通状態に迅速に切換するため充
分な瞬間的電流が利用できるようまたMOSコンデンサ
50が設けられ゛ている。MOSコンデンサを適当に作
動するためコンデンサ50にバイアスをかけるようコン
デンサ50の一端は電源に接続されている。コンデンサ
50の値は、コンデンサ48の値と同じである。すなわ
ち本発明の実施態様では、約30ピコフアラツドである
Transistor 40 operates as a 7d current source and transistor 38 operates as a current sink to discharge reference capacitor 10. Transistor 38 is rendered conductive by closing transmission gate 42 to interconnect the gate of transistor 38 to the gate of transistor 34. The size of transistor 38 is approximately ten times the size of transistor 34, and the current through transistor 38 is proportional to the current through transistor 34. A MOS capacitor 50 is also provided so that sufficient instantaneous current is available to quickly switch transistor 38 into conduction. One end of capacitor 50 is connected to a power supply to bias capacitor 50 for proper operation of the MOS capacitor. The value of capacitor 50 is the same as the value of capacitor 48. That is, in an embodiment of the invention, about 30 picofarads.

トランジスタ38のゲートをアースし、このトランジス
タ38をオフに切換えるよう別の伝達ゲート52が設け
られている。
Another transmission gate 52 is provided to ground the gate of transistor 38 and switch it off.

5つの相互に接続されたトランジスタ54゜56.58
.60および62から成る分圧器により高低の基準電圧
(本発明のこの実施態様では3ボルトと2ボルト)が得
られる。2つの伝達ゲート64および66を適当に制御
することによりコンパレータ16の反転入力端に2つの
基準電圧の一方が得られる。これ1ら伝達ゲートは、交
互にスイッチングされ、コンパレータ16に印加される
基準電圧の値の迅速な変更を容品とするのにMOSコン
デンサ68および50が設けられている。
5 interconnected transistors 54°56.58
.. A voltage divider consisting of 60 and 62 provides high and low reference voltages (3 volts and 2 volts in this embodiment of the invention). By suitably controlling the two transmission gates 64 and 66, one of the two reference voltages is available at the inverting input of the comparator 16. These transmission gates are alternately switched and are provided with MOS capacitors 68 and 50 to accommodate rapid changes in the value of the reference voltage applied to comparator 16.

第2図のタイミング図を参照して第1図の電圧制御発振
器の作動を説明する。最初に伝達ゲート64が閉じられ
、伝達ゲート66が開けられるので、比較′a16の反
転入力端へ印加される基準電圧は第2A図に示すように
3ボルトとなる。トランジスタ40はオンにされ、これ
を通る電流は、正の値で、この大きさは入力制御電圧の
値により決定される。従ってコンデンサは第2D図に示
すようにトランジスタ40を流れる電流の大きさにより
決定される一定レートで充電される。
The operation of the voltage controlled oscillator shown in FIG. 1 will be explained with reference to the timing diagram shown in FIG. Initially, transmission gate 64 is closed and transmission gate 66 is opened, so that the reference voltage applied to the inverting input of comparator 'a16 is 3 volts, as shown in FIG. 2A. Transistor 40 is turned on and the current through it is of a positive value, the magnitude of which is determined by the value of the input control voltage. The capacitor is therefore charged at a constant rate determined by the magnitude of the current flowing through transistor 40, as shown in FIG. 2D.

コンデンサ10の電圧が3ボルトに達すると、比較器1
6の出力は状態を変える(第2F図)。
When the voltage on capacitor 10 reaches 3 volts, comparator 1
The output of 6 changes state (Figure 2F).

この出力は、第1インバータ72へ印加され、VCO出
力を発生する。インバータ74により、この出力の相補
信号が得られる。これら出力信号は、伝達ゲート42,
44.46,52.64および66が得られる。出力信
号の逆転により、伝達ゲート44は開となり、伝達ゲー
ト46は閉となるので、トランジスタ40はオフに切換
えられる。
This output is applied to the first inverter 72 to generate the VCO output. Inverter 74 provides a complementary signal to this output. These output signals are transmitted to the transmission gate 42,
44.46, 52.64 and 66 are obtained. The reversal of the output signal causes transmission gate 44 to open and transmission gate 46 to close, thus turning transistor 40 off.

これと同時に、伝達ゲート42は閉じ、伝達ゲート52
は開となって、トランジスタ38を導通させる。従って
、コンデンサ10は、トランジスタ38の放電を開始す
る。更に、伝達ゲート66は閉じられ、伝達ゲート64
は開けられ、コンパレータに印加される基準電圧を第2
A図に示すように3ボルトから2ボルトのレベルへ変え
る。第2図C図に示すようなトランジスタ38を流れる
電流のステップ状の変化は、コンデンサを第2D図に示
すように一定レートで放電させる。この放電は、2ボル
トのレベルに達するまで続き、2ボルトに達したとき、
比較器16の出力は第2E図に示すように再び変化し、
出力信号vCOおよびVCoの状態を第2F図および第
2G図に示すように変化させる。
At the same time, the transmission gate 42 is closed and the transmission gate 52 is closed.
is open, causing transistor 38 to conduct. Capacitor 10 therefore begins discharging transistor 38. Additionally, transmission gate 66 is closed and transmission gate 64 is closed.
is opened and the reference voltage applied to the comparator is
Change the level from 3 volts to 2 volts as shown in Figure A. The step change in current through transistor 38, as shown in FIG. 2C, causes the capacitor to discharge at a constant rate, as shown in FIG. 2D. This discharge continues until it reaches a level of 2 volts, when it reaches 2 volts,
The output of comparator 16 changes again as shown in FIG. 2E,
The states of output signals vCO and VCo are changed as shown in FIGS. 2F and 2G.

コンデンサ48および50を設けたことにより、第2B
図および第2C図に示すようなトランジスタ40および
38を流れる電流のステップ状変化が可能となった。更
にコンデンサ68および70は、基準電圧を3ボルトと
2ボルトとの間でステップ状に変化することを可能にし
た。この結果、充放電レートを極めて正確に制御できた
。各種の用途、例えば、ディスクドライブでの位相ロッ
クループデークセパレータで必要な極めて高い周波数で
正確な発振器の作動が得られる。これら基準コンデンサ
は、2つの基準電圧の内で充放電され、このときの充電
レートはトランジスタ38および40の高速スイッチン
グにより正確に制御される。
By providing the capacitors 48 and 50, the second B
A step change in the current flowing through transistors 40 and 38 as shown in FIG. 1 and FIG. 2C is now possible. Additionally, capacitors 68 and 70 allowed the reference voltage to be stepped between 3 and 2 volts. As a result, the charge/discharge rate could be controlled extremely accurately. Accurate oscillator operation is obtained at the extremely high frequencies needed in a variety of applications, such as phase-locked loop data separators in disk drives. The reference capacitors are charged and discharged between two reference voltages, with the charging rate precisely controlled by the fast switching of transistors 38 and 40.

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

第1図は本発明の電圧制御発振器の略図、第2A〜2G
図は本発明に関連したタイミング図である。 14・・・分圧ネットワーク、16・・・比較器、18
・・・電圧電流変換器、34・・・第3トランジスタ、
36・・・第4トランジスタ、38・・・第1トランジ
スタ、40・・・第2トランジスタ、42,44,46
゜52.62.66・・・伝達ゲート。
Figure 1 is a schematic diagram of the voltage controlled oscillator of the present invention, Figures 2A-2G
The figure is a timing diagram related to the present invention. 14... Partial voltage network, 16... Comparator, 18
. . . voltage-current converter, 34 . . . third transistor,
36... Fourth transistor, 38... First transistor, 40... Second transistor, 42, 44, 46
゜52.62.66...Transmission gate.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)周期的に充放電される基準コンデンサと、基準コ
ンデンサの充電時にこのコンデンサの電圧と第1基準電
圧とを比較し、かつ基準コンデンサの放電時にこのコン
デンサの電圧と第2基準電圧を比較し出力がこの発振器
の出力となっており、コンデンサの電圧が第1基準電圧
に等しくなったときの第1レベルから第2レベルへ切換
わり、コンデンサの電圧が第2基準電圧に等しくなった
とき、第2レベルから第1レベルへ切換わる比較手段と
、 入力電圧の値により決定されるレートで基準コンデンサ
を周期的に充放電するためのポンプ手段とから成り、前
記ポンプ手段は基準コンデンサを放電するための第1M
OSトランジスタと、基準コンデンサを充電するための
第2相補型MOSトランジスタと、入力電圧の値に対応
する電流が流れる第3および第4相補型MOSトランジ
スタと、第1トランジスタをオンにするよう第1トラン
ジスタのゲートと第3トランジスタのゲートを接続する
ことおよび第2トランジスタをオンにするよう第2トラ
ンジスタのゲートと第4トランジスタのゲートを接続す
ることを交互に行なうためのスイッチング手段と、第3
および第4コンデンサにそれぞれ接続された第1および
第2コンデンサとから成り、前記コンデンサは第1およ
び第2トランジスタの高速ターンオンを容易とするよう
電荷を蓄積する電圧制御発振器。
(1) With a reference capacitor that is periodically charged and discharged, the voltage of this capacitor is compared with the first reference voltage when the reference capacitor is charged, and the voltage of this capacitor is compared with the second reference voltage when the reference capacitor is discharged. The output is the output of this oscillator, and it switches from the first level to the second level when the capacitor voltage becomes equal to the first reference voltage, and when the capacitor voltage becomes equal to the second reference voltage. , comparing means for switching from a second level to a first level, and pumping means for periodically charging and discharging the reference capacitor at a rate determined by the value of the input voltage, said pumping means discharging the reference capacitor. 1st M to do
an OS transistor, a second complementary MOS transistor for charging the reference capacitor, third and fourth complementary MOS transistors through which a current corresponding to the value of the input voltage flows; switching means for alternately connecting the gate of the transistor and the gate of the third transistor and connecting the gate of the second transistor and the gate of the fourth transistor to turn on the second transistor;
and first and second capacitors respectively connected to a fourth capacitor, the capacitors storing charge to facilitate fast turn-on of the first and second transistors.
(2)ポンプ手段は、入力電圧を受けて、これに対応し
、第3および第4トランジスタを流れる電流量を制御す
る制御電流を発生する入力手段を含む特許請求の範囲第
(1)項記載の電圧制御発振器。
(2) The pump means includes input means for receiving an input voltage and generating a corresponding control current that controls the amount of current flowing through the third and fourth transistors. voltage controlled oscillator.
(3)入力手段は、 入力電圧を受け、この入力電圧を出力電流に変換する電
圧−電流変換器と、 電源と変換器の出力端との間に接続されたバイアス抵抗
器と、 変換器の出力端に接続された第1電極およびゲート電極
を有するMOS制御トランジスタとから成り、この制御
トランジスタを流れる電流は、バイアス抵抗器を流れる
電流と出力電流の合計に等しく、この制御トランジスタ
のゲート電極、第3および第4トランジスタを流れる電
流が制御トランジスタを流れる電流に対応するような電
流の鏡像関係にするよう第3トランジスタのゲート電極
に接続された特許請求の範囲第(2)項記載の電圧制御
発振器。
(3) The input means includes: a voltage-to-current converter that receives an input voltage and converts the input voltage into an output current; a bias resistor connected between the power source and the output end of the converter; a MOS control transistor having a first electrode connected to the output and a gate electrode, the current flowing through the control transistor being equal to the sum of the current flowing through the bias resistor and the output current; The voltage control according to claim 2, wherein the voltage control is connected to the gate electrode of the third transistor so that the current flowing through the third and fourth transistors corresponds to the current flowing through the control transistor. oscillator.
(4)スイッチング手段は、第1トランジスタのゲート
と第3トランジスタのゲートとの間に接続された第1伝
達ゲートと、第2トランジスタのゲートと第4トランジ
スタのゲートとの間に接続された第2伝達ゲートとから
成り、これら伝達ゲートは、第1および第2ゲートを交
互にオンおよびオフするよう交互に閉じられたり、開け
られたりする特許請求の範囲第(1)項記載の電圧制御
発振器。
(4) The switching means includes a first transmission gate connected between the gate of the first transistor and the gate of the third transistor, and a first transmission gate connected between the gate of the second transistor and the gate of the fourth transistor. 2 transmission gates, the transmission gates being alternately closed and opened to alternately turn on and off the first and second gates. .
(5)第1トランジスタのゲートとアースとの間に接続
され、第1伝達ゲートが開いているとき閉じられる第3
伝達ゲートと、第2トランジスタのゲートと電源との間
に接続され、第2伝達ゲートが開いているとき閉じられ
る第4伝達ゲートとを含み、前記第3および第4伝達ゲ
ートは第1および第2トランジスタの高速ターンオフを
促進する特許請求の範囲第(4)項記載の電圧制御発振
器。
(5) a third transistor connected between the gate of the first transistor and ground and closed when the first transmission gate is open;
a transmission gate; and a fourth transmission gate connected between the gate of the second transistor and the power supply and closed when the second transmission gate is open, the third and fourth transmission gates being connected to the first and fourth transmission gates. A voltage controlled oscillator according to claim 4, which facilitates high-speed turn-off of two transistors.
(6)第1および第6コンデンサはMOSコンデンサで
ある特許請求の範囲第(1)項記載の電圧制御発振器。
(6) The voltage controlled oscillator according to claim (1), wherein the first and sixth capacitors are MOS capacitors.
(7)第1コンデンサは、第3トランジスタのゲートに
接続された端子と、電源に接続された端子とを有し、第
2コンデンサは第4トランジスタのゲートに接続された
端子と、アースに接続された端子とを有する特許請求の
範囲第(6)項記載の電圧制御発振器。
(7) The first capacitor has a terminal connected to the gate of the third transistor and a terminal connected to the power supply, and the second capacitor has a terminal connected to the gate of the fourth transistor and connected to ground. A voltage controlled oscillator according to claim (6), having a terminal that is
(8)比較手段は、 第1または第2基準電圧を基準端子に接続するための電
圧スイッチング手段と、 基準コンデンサに接続された入力端と基準端子に接続さ
れた他方の入力端を有し、出力信号が入力電圧で決定さ
れる周波数にて状態を変える比較器とを含み、スイッチ
ング手段および電圧スイッチング手段は比較器の出力の
変化に応答してスイッチングされる特許請求の範囲第(
1)項記載の電圧制御発振器。
(8) the comparison means has a voltage switching means for connecting the first or second reference voltage to the reference terminal; an input end connected to the reference capacitor; and the other input end connected to the reference terminal; a comparator whose output signal changes state at a frequency determined by the input voltage, the switching means and the voltage switching means being switched in response to a change in the output of the comparator.
The voltage controlled oscillator described in section 1).
(9)電源とアースとの間にダイオード状に直列接続さ
れた複数のMOSトランジスタを含み、トランジスタの
一つの出力端子にて第1基準電圧が得られ、別のトラン
ジスタの出力端子にて第2基準電圧が得られる特許請求
の範囲第(8)項記載の電圧制御発振器。
(9) It includes a plurality of MOS transistors connected in series like a diode between a power supply and ground, a first reference voltage is obtained at one output terminal of the transistor, and a second reference voltage is obtained at the output terminal of another transistor. A voltage controlled oscillator according to claim (8), in which a reference voltage is obtained.
(10)前記一つのトランジスタの出力端子に接続され
た第3コンデンサと前記他方のトランジスタの出力端子
に接続された第4コンデンサを含み、前記第3および第
4コンデンサは第1基準電圧と第2基準電圧との間の基
準端子での高速スイチッングを容易にする特許請求の範
囲第(9)項記載の電圧制御発振器。
(10) A third capacitor connected to the output terminal of the one transistor and a fourth capacitor connected to the output terminal of the other transistor, wherein the third and fourth capacitors are connected to a first reference voltage and a second A voltage controlled oscillator according to claim 9, which facilitates high-speed switching at the reference terminal to and from a reference voltage.
(11)電源と、 入力電圧に対応する制御電流を発生するための入力手段
と、 出力端子における電流値が制御電流の関数となる電流シ
ンクまたはソースを形成するための高速スイッチング電
流ポンプ手段とを含み、 前記ポンプ手段は、 電源に接続された第1電極、出力端子に接続された第2
電極、および制御電極を有する第1導電型の第1MOS
トランジスタと、 アースに接続された第1電極、出力端子に接続された第
2電極、および制御電極を有する第2導電型の第2MO
Sトランジスタと、 電源に接続された第1電極、第2電極に接続された第2
電極および制御電極を有する第1導電型の第3MOSト
ランジスタと、 アースに接続された第1電極、第3トランジスタの第2
電極に接続された第2電極、および入力手段により駆動
される制御電極を有し、制御電流で定められるレベルの
等しい電流が第3および第4トランジスタを通過する第
4MOSトランジスタと、 第3トランジスタの制御端子に接続された端子を有し、
電荷を蓄積する第1コンデンサと、第4トランジスタの
制御端子に接続された端子を有し、電荷を蓄積する第2
コンデンサと、(a)制御電流に比例した電流を第1ト
ランジスタを通して出力端子まで流すよう第1トランジ
スタの制御端子を第3トランジスタの制御端子へ接続す
ることおよび制御電流に比例した電流を第2トランジス
タを通して出力端子から流すよう第2トランジスタの制
御端子を第4トランジスタの制御端子に接続することを
交互に行うための第1スイッチング手段とを含み、 本発振器は更に、出力端子に接続された一つの端子およ
びアースに接続された別の端子を有し、第1トランジス
タによる充電と第2トランジスタによる放電を交互に受
ける基準コンデンサと、第1基準電圧およびこの第1基
準電圧よりも低い第2基準電圧を発生するための基準電
圧手段と、出力端子に接続された第1入力端および基準
電圧手段に接続された第2入力端を有する比較手段と、 第1基準電圧または第2基準電圧を比較手段に接続する
ための第2スイッチング手段とを含み、前記第1および
第2スイッチング手段は基準コンデンサが継続して第1
基準電圧まで充電され、次に第2基準電圧まで放電され
るよう比較手段の出力により制御され、充放電レートは
制御電流により制御され、比較手段の出力は発振器の出
力となっている電圧制御発振器。
(11) a power source, input means for generating a control current corresponding to an input voltage, and fast switching current pump means for forming a current sink or source whose current value at the output terminal is a function of the control current; and the pumping means includes: a first electrode connected to a power source; a second electrode connected to an output terminal;
a first MOS of a first conductivity type having an electrode and a control electrode;
a second MO of a second conductivity type having a transistor, a first electrode connected to ground, a second electrode connected to the output terminal, and a control electrode;
an S transistor, a first electrode connected to a power supply, and a second electrode connected to a second electrode.
a third MOS transistor of a first conductivity type having an electrode and a control electrode; a first electrode connected to ground; a second MOS transistor of the third transistor;
a fourth MOS transistor having a second electrode connected to the electrode and a control electrode driven by the input means, in which an equal current of a level determined by the control current passes through the third and fourth transistors; having a terminal connected to a control terminal;
a first capacitor that stores charge; and a second capacitor that stores charge and has a terminal connected to the control terminal of the fourth transistor.
a capacitor; (a) connecting a control terminal of the first transistor to a control terminal of a third transistor such that a current proportional to the control current flows through the first transistor to an output terminal; and a current proportional to the control current flowing through a second transistor; and a first switching means for alternately connecting the control terminal of the second transistor to the control terminal of the fourth transistor such that current flows from the output terminal through the oscillator. a reference capacitor having a terminal and another terminal connected to ground and alternately charged by the first transistor and discharged by the second transistor; a first reference voltage; and a second reference voltage lower than the first reference voltage. a reference voltage means for generating a reference voltage; a comparison means having a first input connected to the output terminal and a second input connected to the reference voltage means; and a comparison means for comparing the first reference voltage or the second reference voltage. and second switching means for connecting the reference capacitor to the first and second switching means.
A voltage controlled oscillator which is controlled by the output of the comparing means to be charged to a reference voltage and then discharged to a second reference voltage, the charging and discharging rate is controlled by the control current, and the output of the comparing means is the output of the oscillator. .
(12)電源と、 制御電圧を受け、この制御電圧を第1結合点で対応する
制御電流に変換するための電圧−電流変換器と、 電源と第1結合点との間に接続され、バイアス電流を流
し、このバイアス電流を制御電流と加算して第1結合点
にて基準電流を発生させるバイアス抵抗器と、 第1結合点に接続されたドレイン、アースに接続された
ソースおよびドレインと相互に接続されたゲートを有し
、基準電流が流れる基準N型MOSトランジスタと、 アースに接続されたソースおよび基準トランジスタのゲ
ートに接続されたゲートを有し、基準電流に比例した電
流が流れるN型MOS第2トランジスタと、 電源に接続されたソース、第2トランジスタのドレイン
に接続されたドレインおよびドレインに相互接続された
ゲートを有し、第2トランジスタに等しい電流が流れる
P型MOS第3トランジスタと、 第2トランジスタのゲートに接続された第1端子、電源
およびアースの一方に接続された第2端子を有する第1
MOSコンデンサと、 第3トランジスタのゲートに接続された第1端子、電源
およびアースの一方に接続された第2端子を有する第2
MOSコンデンサと、 第2トランジスタのゲートに接続された第1端子、およ
び第2端子を有する第1MOSスイッチ手段と、 第3トランジスタのゲートに接続された第1端子および
第2端子を有する第2MOSスイッチ手段と、 アースに接続されたソースおよび第1スイッチ手段の第
2端子に接続されたゲートを有するN型MOSトランジ
スタと、 第4トランジスタのゲートに接続された第1端子および
アースに接続された第2端子を有する第3MOSスイッ
チ手段と、 電源に接続されたソースおよび第2スイッチ手段の第2
端子に接続されたゲートを有し、ドレインがポンプ結合
点にて第4トランジスタのドレインに接続されているP
型MOS第5トランジスタと、 第5トランジスタのゲートに接続された一端子および電
源に接続された第2端子を有する第4MOSスイッチ手
段と、 アースに接続された一端子およびポンプ結合点に接続さ
えた別の端子を有する基準コンデンサと、ポンプ結合点
に接続された第1入力端、および第2入力端を有する比
較器と、 第1基準電圧および第1基準電圧よりも低い第2基準電
圧を発生するための基準電圧手段と、第1基準電圧を比
較器の第2入力端へ選択的に印加するための第5MOS
スイッチ手段と、第2基準電圧を比較器の第2入力端へ
選択的に印加するための第6MOSスイッチ手段とを含
み、前記スイッチ手段は比較器の出力状態に従って制御
され、第1の期間中、第1、第4および第6スイッチ手
段は開にされ、第2、第3および第5スイッチ手段は閉
にされ、第5トランジスタは第3トランジスタを流れる
電流に比例した電流レベルまで迅速にオンされ、よって
基準コンデンサの両端の電圧が第1基準電圧に等しくな
るまで基準コンデンサを充電し、第2期間中スイッチ手
段の各々は第5トランジスタをオフにし、第2トランジ
スタを流れる電流に比例した電流レベルまで第4トラン
ジスタをオンにするよう切換えられ、基準コンデンサの
両端の電圧が第2基準電圧に等しくなるまで基準コンデ
ンサを放電し、この等しくなった時点でスイッチは再度
切換えられるようになっており、比較器は制御電圧の値
に対応する周波数で状態を変える電圧制御発振器。
(12) a power source; a voltage-to-current converter for receiving a control voltage and converting the control voltage into a corresponding control current at a first node; a bias resistor that conducts a current and adds this bias current to a control current to generate a reference current at a first coupling point; a drain connected to the first coupling point; a source connected to ground; A reference N-type MOS transistor having a gate connected to the ground and through which a reference current flows; and an N-type MOS transistor having a source connected to ground and a gate connected to the gate of the reference transistor and through which a current proportional to the reference current flows. a P-type MOS third transistor having a source connected to the power supply, a drain connected to the drain of the second transistor, and a gate interconnected to the drain, through which a current equal to the second transistor flows; , a first terminal having a first terminal connected to the gate of the second transistor, and a second terminal connected to one of the power supply and ground.
a MOS capacitor; a second terminal having a first terminal connected to the gate of the third transistor and a second terminal connected to one of the power supply and ground;
a MOS capacitor; a first MOS switch means having a first terminal connected to the gate of the second transistor; and a second terminal; a second MOS switch having a first terminal and a second terminal connected to the gate of the third transistor; means; an N-type MOS transistor having a source connected to ground and a gate connected to a second terminal of the first switch means; a first terminal connected to the gate of the fourth transistor and a first terminal connected to ground; a third MOS switch means having two terminals; a source connected to the power supply and a second MOS switch means of the second switch means;
P having a gate connected to the terminal and a drain connected to the drain of the fourth transistor at the pump coupling point.
a fifth type MOS transistor; fourth MOS switch means having one terminal connected to the gate of the fifth transistor and a second terminal connected to the power source; one terminal connected to ground and connected to the pump node; a reference capacitor having another terminal, a first input connected to the pump coupling point, and a comparator having a second input; generating a first reference voltage and a second reference voltage lower than the first reference voltage; and a fifth MOS for selectively applying the first reference voltage to the second input terminal of the comparator.
switch means and sixth MOS switch means for selectively applying a second reference voltage to the second input of the comparator, said switch means being controlled according to the output state of the comparator, during the first time period. , the first, fourth and sixth switch means are opened, the second, third and fifth switch means are closed, and the fifth transistor is turned on rapidly to a current level proportional to the current flowing through the third transistor. and thus charging the reference capacitor until the voltage across the reference capacitor is equal to the first reference voltage, and during a second period each of the switch means turns off the fifth transistor and causes a current proportional to the current flowing through the second transistor to flow through the second transistor. the reference capacitor is switched on until the voltage across the reference capacitor equals the second reference voltage, at which point the switch is switched again. , the comparator is a voltage-controlled oscillator that changes state at a frequency that corresponds to the value of the control voltage.
(13)バイアス抵抗器および基準コンデンサは外部構
成部品であり、他の構成部品はモノリシック集積回路上
に設けられている特許請求の範囲第(12)項記載の電
圧制御発振器。
(13) A voltage controlled oscillator according to claim (12), wherein the bias resistor and reference capacitor are external components, and other components are provided on a monolithic integrated circuit.
(14)スイッチ手段は伝達ゲートである特許請求の範
囲第(12)項記載の電圧制御発振器。
(14) The voltage controlled oscillator according to claim (12), wherein the switch means is a transmission gate.
JP62057894A 1986-03-14 1987-03-12 Voltage control oscillator Pending JPS62242408A (en)

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