JPS6271332A - Pll circuit - Google Patents

Pll circuit

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JPS6271332A
JPS6271332A JP60209952A JP20995285A JPS6271332A JP S6271332 A JPS6271332 A JP S6271332A JP 60209952 A JP60209952 A JP 60209952A JP 20995285 A JP20995285 A JP 20995285A JP S6271332 A JPS6271332 A JP S6271332A
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voltage
frequency
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Takao Okazaki
岡崎 孝夫
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To quicken a pull-in time by increasing the control current deciding the high frequency gain attended with the rise of a control voltage to compensate the reduction in the high frequency. CONSTITUTION:As the control voltage VC increases, the current value of control currents Id', Iu' formed by MOSFETs Q2, Q3 is increased. As a result, since the control currents Id', Iu' formed by the MOSFETs Q2, Q3 are increased proportionally to the decrease in the high frequency gain by MOSFETs Q5, Q6 attended with the increase in the control voltage VC shown in dotted lines in the characteristic diagram, the high frequency gain is increased as shown in broken lines. Thus, even in the speed worst state SW' where the current hardly flows in the MOSFET due to, e.g., the variation of process, a sufficient high frequency gain is obtained as shown in arrows.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、PLL (フェーズ・ロックド・ループ)
回路に関し、例えばディジタル電話交換装置におけるニ
ーダ/デコーダ(CODEC)におけるPLL回路に利
用して有功な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] This invention relates to a PLL (phase locked loop)
The present invention relates to circuits, and relates to techniques that are effectively used, for example, in PLL circuits in kneader/decoders (CODECs) in digital telephone exchanges.

〔イ景技術〕[Ikei technology]

本願発明者等は、この発明に先立って第3図に示すよう
なPLL回路を開発した。電圧制御型発振回路VCC’
は、一対のキャパシタC1,C2のうち一方のキャパシ
タC1(又はC2)への充電電圧が一定のレベルに達し
たことをインバータ回路’V2 (又はIVI)のロジ
ックスレッショルド電圧により検出して、ナントゲート
回路Gl。
The inventors of the present application developed a PLL circuit as shown in FIG. 3 prior to the present invention. Voltage controlled oscillator circuit VCC'
detects by the logic threshold voltage of the inverter circuit 'V2 (or IVI) that the charging voltage of one capacitor C1 (or C2) of the pair of capacitors C1 and C2 has reached a certain level, and Circuit Gl.

G2により構成されたフリップフロ・ノブ回路を反転さ
せ、上記キャパシタC1(又はC2)を放電動作に切j
/)喚えるとともに、他方のキャパシタC2(又は01
)を放電動作から充電動作に切り換えるという動作を交
互に行わせることによって全1辰動作等行う。上記キャ
パシタC1,C2の充電電流は、次の制御電圧に従った
制御電流を形成する電流源回路により形成される。この
場合、PLLループにおける応答性を高くするため、言
い換えるならば、高周波利得を大きくするため、上記制
御電流は、ロウバスフィルタLPFの出力電圧VCに従
った電流信号を形成するMO3FETQ1及びその自走
周波数を設定するための定電流■0を形成するMO5F
ETQ4の他、位相比較回路PFCの出力バルスup、
down信号を受けて、それに見合った電流Iu及びI
dを形成するMO5FETQ6.C5が設けられる。こ
れによって、上記電圧制御型発振回路VCOの発振周波
数を受ける分周回路C0UNTの分周出力φnと基準周
波数φとの位相差(周波数差)に従って形成された位相
比較出力up、downにより、直ちに電圧制御型発振
回路VCOの周波数が変化させられるから高周波利得を
大きくできる。
The flip-flow knob circuit configured by G2 is inverted and the capacitor C1 (or C2) is switched to discharge operation.
/) and the other capacitor C2 (or 01
) is alternately switched from a discharging operation to a charging operation, thereby performing a total one-stroke operation. The charging current for the capacitors C1 and C2 is generated by a current source circuit that generates a control current according to the next control voltage. In this case, in order to increase the responsiveness in the PLL loop, in other words, to increase the high frequency gain, the control current is supplied to the MO3FETQ1 and its free-running circuit, which forms a current signal according to the output voltage VC of the low-pass filter LPF. MO5F forming constant current ■0 to set frequency
In addition to ETQ4, the output pulse of the phase comparison circuit PFC is increased,
Upon receiving the down signal, the corresponding currents Iu and I are
d forming MO5FETQ6. C5 is provided. As a result, the voltage is immediately increased by the phase comparison output up and down formed according to the phase difference (frequency difference) between the frequency division output φn of the frequency division circuit C0UNT that receives the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit VCO and the reference frequency φ. Since the frequency of the controlled oscillator circuit VCO can be changed, the high frequency gain can be increased.

しかしながら、第4図の特性図に示すように、実線で示
した制御電圧VCの上昇に伴い、点線で示すように、そ
れに対応した高周波利得(位相比較出力パルスu I)
 /’ d o w nに対応した周波数変化分)が小
さくなることが判明した。この理由は、第1に、MO3
FETQIに流れる電流1cの増加に伴い、MO3FE
TQI、Q4〜Q6のドレイン電圧カ低下シテ、MO3
FETQ6.C5の電流Iu及びId7!l<減少する
ことによるものである。第2に、第6図に示したキャパ
シタC1又はC2の電圧波形のようにフリソプフロフプ
回路における反転遅延時間DLが起因するものである。
However, as shown in the characteristic diagram of FIG. 4, as the control voltage VC increases as shown by the solid line, the corresponding high frequency gain (phase comparison output pulse u I) increases as shown by the dotted line.
It was found that the frequency change corresponding to /' do w n) becomes small. The reason for this is, firstly, MO3
As the current 1c flowing through FETQI increases, MO3FE
TQI, Q4 to Q6 drain voltage drop, MO3
FETQ6. Currents Iu and Id7 of C5! This is because l< decreases. Second, the voltage waveform of the capacitor C1 or C2 shown in FIG. 6 is caused by the inversion delay time DL in the Frisopflop circuit.

すなわち、キャパシタCt又はC2の充電電圧がロジッ
クスレッショルド電圧V Lに達しても、実際に放電動
作に切り換わる迄の遅延時間DLが存在する。この遅延
時間DLは、その発振周波数が高くされるに従って、そ
の半周期に占める割合が大きくなる。このため、制御電
流に従ってロジ・7クスレノシヨルド電圧に達する充電
時間が短くされても、実際に放電動作に切り替わる迄の
遅延時間の存在によって周期(周波数)の変化分が小さ
くされるものである。
That is, even when the charging voltage of the capacitor Ct or C2 reaches the logic threshold voltage VL, there is a delay time DL until the actual switching to discharging operation occurs. This delay time DL occupies a larger proportion of the half cycle as the oscillation frequency becomes higher. Therefore, even if the charging time to reach the logic-7 x renoshold voltage is shortened according to the control current, the period (frequency) change is reduced due to the existence of a delay time until the actual switching to discharging operation.

ところで、上記MO3FET (絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ)はプロセス変動によりその特性に比較的
大きなバラツキを生しる。このため、上記各制御電流1
c、■0及びIu、Idは、比較的大きなプロセスバラ
ツキを持つものとなる。
By the way, the MO3FET (insulated gate field effect transistor) has relatively large variations in its characteristics due to process variations. For this reason, each of the above control currents 1
c, (1)0, Iu, and Id have relatively large process variations.

したがって、第4図の制御電圧VC対発振周波数Fの特
性は、最も電流が流れるパワーワースト状態pwと、最
も電流が流れなくなるスピードワースト状態sWとのよ
うに大きく変動するものとなってしまう。これにより、
上記スピードワースト状態swでは、設定すべき周波数
Foに対して、その高周波利得が小さな領域で動作する
ことになるため、高周波応答性、言い換えるならば、P
LLの引き込み特性が悪くなってしまうという問題があ
る。
Therefore, the characteristic of the control voltage VC versus the oscillation frequency F shown in FIG. 4 varies greatly between the worst power state pw where the current flows the most and the worst speed state sW where the current flows the least. This results in
In the worst speed state sw, the high frequency gain operates in a small region with respect to the frequency Fo to be set, so the high frequency response, in other words, P
There is a problem that the pull-in characteristics of LL deteriorate.

なお、ニーダ/デコーダ(CODEC)に関しては、例
えば1981年6月30日付朝倉書店発行「集積回路応
用ハンド17213593頁〜600頁参照。
Regarding the kneader/decoder (CODEC), see, for example, "Integrated Circuit Application Hand 17213593-600, published by Asakura Shoten, June 30, 1981.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明の目的は、プロセスバラツキに対する応答性の
改善を図ったPLL回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a PLL circuit with improved responsiveness to process variations.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、発振周波数に基づいて形成される周波数信号
と基準周波数信号との位相差に従ったパルス信号を受け
るロウバスフィルタの出力電圧及び上記位相差に従った
パルス信号に従った電流を形成する第1の電流源回路と
、上記ロウパスフィルタの出力電圧の上昇に伴って上記
位相比較回路の出力パルスに従って制御電流を形成する
第2の電流源回路を設けて、その合成電流により上記発
振周波数を形成する発振回路の発振動作を制御するもの
である。
That is, the output voltage of the low-pass filter receives a pulse signal according to the phase difference between the frequency signal formed based on the oscillation frequency and the reference frequency signal, and the output voltage of the low-pass filter forms a current according to the pulse signal according to the phase difference. A second current source circuit is provided that forms a control current according to the output pulse of the phase comparator circuit as the output voltage of the low-pass filter increases, and the oscillation frequency is adjusted by the combined current. This controls the oscillation operation of the oscillation circuit to be formed.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、この発明の一実施例の回liS図が示され
ている。同口の各回路素子は、公知のCMO8(相補型
MO3)集積回路の製造技術によって、1個の単結晶シ
リコンのような半導体基板上において形成される。同図
においてPチャンネルMOSFETは、そのソース・ド
レイン間に直線が付加されてることにより、Nチャンネ
ルMOSFETと区別される。
FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the present invention. Each of the same circuit elements is formed on a single semiconductor substrate, such as single crystal silicon, by well-known CMO8 (complementary MO3) integrated circuit fabrication techniques. In the figure, a P-channel MOSFET is distinguished from an N-channel MOSFET by the addition of a straight line between its source and drain.

特に制限されないが、集積回路は、単結晶P型シリコン
からなる半導体基板に形成される。NチャンネルMOS
 F ETは、かかる半導体基板表面に形成されたソー
ス領域、ドレイン領域及びソース領域とドレイン領域と
の間の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を介し
て形成されたポリシリコンからなるようなゲート電極か
ら構成される。PチャンネルMOS F ETは、上記
半導体基板表面に形成されたN型ウェル領域に形成され
る。
Although not particularly limited, the integrated circuit is formed on a semiconductor substrate made of single-crystal P-type silicon. N channel MOS
The FET is made of polysilicon, which has a source region, a drain region formed on the surface of the semiconductor substrate, and a thin gate insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate between the source region and the drain region. Consists of a gate electrode. The P-channel MOS FET is formed in an N-type well region formed on the surface of the semiconductor substrate.

これによって、半導体基板は、その上に形成された複数
のNチャンネルMOSFETの共通の基板ゲートを構成
する。N型ウェル領域は、その上に形成されたPチャン
ネルMOSFETの基体ゲートを構成する。Pチャンネ
ルMOS F ETの基板ゲートすなわちN型ウェル領
域は、第1図の電源端子VCCに結合される。
Thereby, the semiconductor substrate constitutes a common substrate gate for a plurality of N-channel MOSFETs formed thereon. The N-type well region constitutes the base gate of the P-channel MOSFET formed thereon. The substrate gate of the P-channel MOS FET, ie, the N-type well region, is coupled to the power supply terminal VCC of FIG.

電圧制御型発振回路VCOは、特に制限されないが、次
の各回路素子により構成される。一対のキャパシタC1
,C2の一方の電極は、回路の接地電位に接続される。
The voltage controlled oscillator circuit VCO is configured by the following circuit elements, although not particularly limited. A pair of capacitors C1
, C2 are connected to the ground potential of the circuit.

このキャパシタCI、C2には、放電回路を構成するN
チャンネル型のスイッチMO5FETQI O,’Ql
 2がそれぞれ並列形態に設けられる。上記キャパシタ
C1,C2の他方の電極と後述する電流源回路との間に
は、充電回路を構成するPチャンネル型のスイッチMO
3FETQ9.Ql 1がそれぞれ設けられる。上記キ
ャパシタC1及びC2の充電動作と放電動作との切り換
えを行うため、上記MO3FETQ9゜QIO及びMO
5FE’l’Q11.Ql 2のゲートは、それぞれ共
通化されて、次に説明するフリップフロップ回路の相補
出力信号が供給される。
These capacitors CI and C2 have N
Channel type switch MO5FETQI O,'Ql
2 are respectively provided in parallel form. A P-channel switch MO constituting a charging circuit is connected between the other electrode of the capacitors C1 and C2 and a current source circuit to be described later.
3FETQ9. Ql 1 are provided respectively. In order to switch between the charging operation and the discharging operation of the capacitors C1 and C2, the MO3FETQ9°QIO and MO3FET
5FE'l'Q11. The gates of Ql 2 are shared and supplied with complementary output signals of a flip-flop circuit, which will be described next.

上記フリップフロップ回路は、特に制限されないが、一
方の入力と出力とが互いに交差結線されたナンド(NA
ND)ゲート回路G 1 、 G 2と、他方の入力に
それぞれ設けられたインバータ回路IVI、IV2とに
より構成される。上記インバータ回路IVIとIV2の
入力には、それぞれ上記キャパシタC2とC1の充放電
電圧が供給される。上記各インバータ回路IVI、IV
2は、電圧検出回路として動作する。例えば、フリップ
フロップ回路を構成するナントゲート回路G1の出力信
号がハイレベルで、ナントゲート回路G2の出力信号が
ロウレベルなら、上記ナントゲート回路G1の出力信号
のハイレベルによってNチャンネルMO3FETQI 
2がオン状態となってキャパシタC2の放電動作を行い
、上記ナントゲート回路G2の出力信号のロウレベルに
よって、PチャンネルMOSFETQ9がオン状態とな
ってキャパシタC1の充電動作を行うものである。
Although not particularly limited, the above flip-flop circuit may be a NAND (NA) circuit in which one input and output are cross-wired to each other.
ND) Consists of gate circuits G 1 and G 2 and inverter circuits IVI and IV2 respectively provided at the other input. The charging and discharging voltages of the capacitors C2 and C1 are supplied to the inputs of the inverter circuits IVI and IV2, respectively. Each of the above inverter circuits IVI, IV
2 operates as a voltage detection circuit. For example, if the output signal of the Nant gate circuit G1 constituting the flip-flop circuit is at a high level and the output signal of the Nant gate circuit G2 is at a low level, the high level of the output signal of the Nant gate circuit G1 causes the N-channel MO3FET QI
2 is turned on to discharge the capacitor C2, and the low level of the output signal of the Nant gate circuit G2 turns the P-channel MOSFET Q9 on to charge the capacitor C1.

上記キャパシタCIへの充電動作によって、その充電電
圧■1がインバータ回路IV2のロジノクスレフショル
ド電圧に達すると、その出力はハイレベルからロウレベ
ル(正論理“0”)に変化する。これに応じてナントゲ
ート回路G2の出力信号はロウレベルからハイレベルに
変化する。この出力信号のハイレベルによりナントゲー
ト回路G1の出力信号は、ハイレベルからロウレベルに
変化させられる。したがって、キャパシタCIに着目す
れば、PチャンネルMO3FET0.9はオフ状態に、
NチャンネルMO3FETQI Oはオン状態に切り換
えられるのでキャパシタCIに対しては放電動作がなさ
れる。キャパシタC2に着目すれば、PチャンネルMO
3FETQIIはオン状態に、NチャンネルMO3FE
TQI 2はオフ状態に切り換えられるのでキャパシタ
C2に対しては充填動作がなされる。以上の動作の繰り
返しにより発振動作がなされる。
When the charging voltage (1) of the capacitor CI reaches the logic node threshold voltage of the inverter circuit IV2 due to the charging operation of the capacitor CI, its output changes from high level to low level (positive logic "0"). In response to this, the output signal of the Nant gate circuit G2 changes from low level to high level. Due to the high level of this output signal, the output signal of the Nant gate circuit G1 is changed from high level to low level. Therefore, if we focus on capacitor CI, P-channel MO3FET0.9 is in the off state,
Since the N-channel MO3FET QIO is switched on, a discharge operation is performed on the capacitor CI. If we focus on capacitor C2, P channel MO
3FETQII is in on state, N channel MO3FE
Since TQI 2 is switched off, a filling operation is performed on capacitor C2. Oscillation operation is performed by repeating the above operations.

上記発振回路は、上記キャパシタC1,C2への充電電
流が、回路により形成された制御電流によって設定され
ることにより、その発振周波数の制御が行われる。
The oscillation frequency of the oscillation circuit is controlled by setting the charging current to the capacitors C1 and C2 by a control current formed by the circuit.

上記発振回路vCOの出力信号は、インバータ回路IV
3を通して分周回路C0UNTに供給される。この分周
回路COU N Tの分周出力φnと基準周波数信号φ
は、位相比較回路PFCに供給される。位相比較回路P
FCは、上記両信号φnとφとの位相差(周波数差)に
従ったアップ/ダウン信号u p / d o w n
信号を形成する。ロウバスフィルタLPFは、上記位相
比較信号up及びdownを平滑しで、制御電圧vcを
形成する。
The output signal of the oscillation circuit vCO is transmitted to the inverter circuit IV
3 to the frequency divider circuit C0UNT. The frequency division output φn of this frequency division circuit COU N T and the reference frequency signal φ
is supplied to the phase comparison circuit PFC. Phase comparison circuit P
FC is an up/down signal up/down signal according to the phase difference (frequency difference) between the above two signals φn and φ.
form a signal. The low-pass filter LPF smoothes the phase comparison signals up and down to form a control voltage vc.

この制御電圧VCは、NチャンネルMO3FETQl(
7)ゲートに供給され、こ(7)MOSFETQIのド
レインから上記制御電圧vcに従った制御電流1cが出
力される。また、定電圧VBがゲートに供給されたNチ
ャンネルMO5FETQ4は、そのドレインから上記発
振回路Vcoの自走発振周波数を設定するための定電流
1oを形成する。
This control voltage VC is applied to the N-channel MO3FETQl (
7) is supplied to the gate, and a control current 1c according to the control voltage vc is output from the drain of the MOSFET QI (7). Further, the N-channel MO5FET Q4 whose gate is supplied with the constant voltage VB forms a constant current 1o from its drain for setting the free-running oscillation frequency of the oscillation circuit Vco.

PLLループにおける高周波応答性を高くするため、上
記位相比較回路PFCにより形成されたダウン信号do
wnとアンプ信号upは、それぞれインハーク回路IV
7.IV8を介してNチャンネルMO3FETQ5.C
6のソースに供給される。これらのMO3FETQ5.
C6のゲートには、上記定電圧VBが供給されることに
より、各MO3FETQ5.Q6のソース電位がロウレ
ベルにされたとき、言い換えるならば、ダウン信号do
wnがハイレベルに、アップ信号upがハイレベルにさ
れたとき、それぞれ動作状態にされ、定電圧VBに従っ
たダウン電流(d、アップ電流luを形成する。なお、
画周波数信号φnとφとの位相が等しいとき、ダウン信
号d o w nはハイレベルに、アップ信号upはロ
ウレベルにされる。
In order to improve the high frequency response in the PLL loop, the down signal do generated by the phase comparator circuit PFC is
wn and amplifier signal up are each in-hark circuit IV
7. via IV8 to N-channel MO3FETQ5. C
6 sources. These MO3FETQ5.
By supplying the constant voltage VB to the gate of each MO3FETQ5. In other words, when the source potential of Q6 is set to low level, the down signal do
When wn goes to high level and the up signal up goes to high level, they are put into operation state and form down current (d) and up current lu according to constant voltage VB.
When the phases of the image frequency signals φn and φ are equal, the down signal d o w n is set to a high level, and the up signal up is set to a low level.

これによって、MO3FETQ5は動作状態にされ、上
記定電流1dを流すようにされる。上記基r$周波数信
号φに対して分周出力φnの周波数が低くされたとき、
その位相差に従ってアンプ信号upがハイレベルにされ
る。これにより、MOSFETQ6が動作状態にされ、
その間定電流1uを流すものとされる。逆に、上記基準
周波数信号φに対して分周出力φnの周波数が高くされ
たとき、その位相差に従ってダウン信号downがロウ
レベルにされる。これにより、MOS F ETQ5が
非動作状態にされ、上記流れていた定電流Idが流れな
くされる。
As a result, the MO3FET Q5 is brought into an operating state, and the constant current 1d is caused to flow therethrough. When the frequency of the divided output φn is lowered with respect to the base r$ frequency signal φ,
The amplifier signal up is set to high level according to the phase difference. This causes MOSFET Q6 to be activated,
During this period, a constant current of 1 μ is assumed to flow. Conversely, when the frequency of the divided output φn is increased with respect to the reference frequency signal φ, the down signal down is set to a low level in accordance with the phase difference. As a result, the MOS FETQ5 is brought into a non-operating state, and the constant current Id that was flowing is stopped.

また、この実施例では、制御電圧VCの上昇に伴う高周
波利得の低下を補償するために、次のMOSFETが設
けられる。NチャンネルM C,S FETQ2及びC
3のゲートには、上記制御電圧VCが供給される。これ
らMOSFETQ2及びC3のソースには、上記ダウン
信号down及びアップ信号upを受けるインバータ回
路I■5及びrV6の出力電圧が供給される。これらの
MOSFETQ2及びC3は、上記MO3FETQ5゜
C6と類似の動作により、そのゲートに制御電圧VCと
、上記ダウン信号d own及びアップ信号upとによ
り補償電流1d’及びIu’を形成する。
Further, in this embodiment, the following MOSFET is provided in order to compensate for a decrease in high frequency gain due to an increase in control voltage VC. N-channel MC, S FETQ2 and C
The control voltage VC is supplied to the gate of No. 3. The sources of these MOSFETs Q2 and C3 are supplied with the output voltages of inverter circuits I5 and rV6 which receive the down signal down and up signal up. These MOSFETs Q2 and C3 form compensation currents 1d' and Iu' at their gates by the control voltage VC, the down signal down and the up signal up, by an operation similar to that of the MO3FET Q5°C6.

上記各MO5FETQI〜Q6のドレインは、共通化さ
れてPチャンネルMO5FETQ7のドレインにff1
ltされる。このPチャンネルMO3FETQ7は、P
チャンネルMOSFETQ8と共に電流ミラー形態にさ
れ、上記各MOS F ETQ1〜Q6の合成電流I 
 (Io+Ic+Id+Iu十la’  +Iu’ )
に従った上記キャパシタCI。
The drains of the MO5FETs QI to Q6 are shared and connected to the drain of the P-channel MO5FETQ7.
It will be done. This P channel MO3FETQ7 is P
The combined current I of each of the above MOSFETs Q1 to Q6 is configured as a current mirror together with the channel MOSFET Q8.
(Io+Ic+Id+Iu la' + Iu')
The above capacitor CI according to.

C2へ充電電流を形成する。Forms a charging current to C2.

なお、位相比較回路PFCに供給される分周出力φnの
周波数は、分周回路C0UNTによって1/Nに分周さ
れているので、上記電圧制御型発振回路VCOから、上
記基準周波数φrefに対してN倍とされた発振出力信
号が形成される。例えば、前記C0DECにあっては、
ディジタル電話交換システム例から供給された8KH2
の信号を上記基準周波数信号φrefとして用い、上記
電圧制御型発振回路VCOから内部回路動作に必要な数
十MHzの高い周波数信号を形成するものである。この
周波数信号は、クロック発生回路CPGに供給され、こ
こでアナログ/ディジタル変換や、その逆のディジタル
/アナログ変換及びスイッチドキャパシタフィルタ等の
動作等に必要な内部クロック信号φ1.φ2等が形成さ
れる。
Note that the frequency of the frequency-divided output φn supplied to the phase comparator circuit PFC is divided by 1/N by the frequency dividing circuit C0UNT, so that the frequency of the frequency-divided output φn supplied to the phase comparator circuit PFC is divided by 1/N by the frequency dividing circuit C0UNT. An oscillation output signal multiplied by N is formed. For example, in the C0DEC,
8KH2 supplied from a digital telephone switching system example
is used as the reference frequency signal φref to form a high frequency signal of several tens of MHz necessary for internal circuit operation from the voltage controlled oscillation circuit VCO. This frequency signal is supplied to a clock generation circuit CPG, which generates an internal clock signal φ1. φ2 etc. are formed.

この実施例における周波数制御動作は、次の通りである
The frequency control operation in this example is as follows.

両周波数倍号φとφnの周波数が等しいとき、言い換え
るならば、PLLがロック状態のときには、アップ信号
upがロウレベルに、ダウン信号d □ w rlがハ
イレベルにされる。上記アップ信号upOロウレベルに
よってMOSFETC3とC6が非動作状態にされ、ダ
ウン信号downのハイレベルによってMOSFETQ
2とG5が動作状態にされる。したがって、電圧制御型
発振回路VCOは、MOS F ETQ 1 、  Q
 2及びG4.Q10こより、それぞれ制御電圧V C
及び定電圧VBに従った電流1c、Id’及びIo、I
dの合成電流により行われるキャパシタC1,C2の充
放電動作により発振動作を行うものとなる。
When the frequencies of both frequency multipliers φ and φn are equal, in other words, when the PLL is in a locked state, the up signal up is set to low level and the down signal d □ w rl is set to high level. The low level of the up signal upO makes MOSFETs C3 and C6 inactive, and the high level of the down signal down causes MOSFETQ
2 and G5 are activated. Therefore, the voltage controlled oscillator circuit VCO consists of MOS FETQ 1 , Q
2 and G4. From Q10, the control voltage V C
and currents 1c, Id' and Io, I according to constant voltage VB
The oscillation operation is performed by charging and discharging the capacitors C1 and C2 by the combined current of d.

上記基準周波数信号φに対して分周出力φnの周波数が
低(されたとき、その位相差に従ってアンプ信号upが
ハイレベルにされる。これにより、M OS F E 
T Q 6及びC3が動作状態にさ托、その間定電fi
t I u及びIu’ を流すものとされる。
When the frequency of the divided output φn is low with respect to the reference frequency signal φ, the amplifier signal up is set to high level according to the phase difference.
T Q 6 and C3 are in operation state, while constant current fi
It is assumed that t I u and Iu' are allowed to flow.

これにより、上記合成電流が大きくされ、上記キャパシ
タCI、C2の充電時間が速くされる結果、その発振周
波数が高くされる。なお、上記アップ信号upにより、
ロウパスフィルタLPFの出力電圧VCは高くされるも
のである。
This increases the combined current, speeds up the charging time of the capacitors CI and C2, and increases the oscillation frequency. Furthermore, due to the above-mentioned up signal up,
The output voltage VC of the low-pass filter LPF is increased.

逆に1.F記基準周波数信号φに対して分周出力φnの
周波数が高くされたとき、その位相差に従ってダウン信
号d o w nがロウレベルにされる。
On the contrary, 1. When the frequency of the frequency-divided output φn is increased with respect to the reference frequency signal φ, the down signal d o w n is set to a low level in accordance with the phase difference.

これにより、MOSFETC5及びC2が非動作状態に
され、上記流れていた定電流1d、Id’が流れなくさ
れる。この結果、上記合成電流I (Ic+io+Id
+Id’ )が減らされルカラ、上記キャパシタC1,
C2の充電時間が長くされる結果、その発振周波数が低
くされる。なお、上記ダウン信号downにより、ロウ
バスフィルタLPFの出力′電圧■Cは低くされるもの
である。
As a result, the MOSFETs C5 and C2 are brought into a non-operating state, and the constant currents 1d and Id' that were flowing are stopped from flowing. As a result, the above composite current I (Ic+io+Id
+Id') is reduced and the capacitor C1,
As a result of lengthening the charging time of C2, its oscillation frequency is lowered. It should be noted that the output voltage C of the low-pass filter LPF is made low by the down signal down.

この実施例では、制御電圧VCが高くされるに伴って、
MOS F ETQ 2及びC3により形成される制御
電流Td’及びTu’ の電流値が大きくされる。この
結果、第5図の特性図に点線で示したように、制御電圧
VCの上昇に伴うMOSFETC5,C6による高周波
利得の低下に対して、上記MO3FETQ2.Q3によ
り形成される制御電流1d’及びlu″が増大するため
、同図に破線で示したように高周波利得を大きくできる
In this embodiment, as the control voltage VC is increased,
The current values of control currents Td' and Tu' formed by MOS FETQ 2 and C3 are increased. As a result, as shown by the dotted line in the characteristic diagram of FIG. 5, the MOSFET Q2. Since the control currents 1d' and lu'' generated by Q3 increase, the high frequency gain can be increased as shown by the broken line in the figure.

したがって、例えば、そのプロセスバラツキにより、M
OS F ETにおいて最も電流が流れないスピードワ
ースト状ESW″においても、同図に矢印で示したよう
に充分な高周波利得を得ることができる。
Therefore, for example, due to process variations, M
Even in the worst-speed ESW'' where the least current flows in the OS FET, sufficient high-frequency gain can be obtained as indicated by the arrow in the figure.

茅2図には、この発明の他の一実施例の回路図が示され
ている。
FIG. 2 shows a circuit diagram of another embodiment of the present invention.

この実施例では、制御電圧VCが一定の電圧以上にされ
たことを検出して、その上昇に伴う高周波利得の低下を
補償するためのMOSFETC2゜C3を動作可能にさ
せるものである。すなわち、電圧比較回路opは、一定
の基準電圧Vrに対して制御電圧VCが高くされると、
ロウレベルからハイレベルに変化する検出信号を形成す
る。この検出信号−は、特に制限されないが、アンド(
AND)ゲート回路G3.G4に供給される。これらの
ゲート回路G3.G4は、それぞれ位相比較回路PFC
により形成されたダウン信号down及びアップ信号u
pをインバータ回路IV5及び■v6に伝える。上記イ
ンバータ回路IV5及び!v6の出力電圧がそのソース
に供給されたMOSFETC2,C3のゲートには、前
記第1図に示したような制御電圧VCに代え、定電圧V
Bが供給される。これにより、制御電圧VCが上記基準
電圧Vrより高くされたとき、MO3FETQ2゜C3
は、上記ゲート回路G3.G4及びインパーク回路IV
5.IV6を通してそれぞれダウン信号dcwn、アッ
プ信号upに供給され、定電圧VBに従った高周波利得
補償用の電流1d’ 及びIu’ を形成するものであ
る。
In this embodiment, it is detected that the control voltage VC has exceeded a certain voltage, and the MOSFET C2°C3 is enabled to compensate for the decrease in high frequency gain accompanying the increase. That is, when the control voltage VC is increased with respect to a constant reference voltage Vr, the voltage comparison circuit op calculates that
A detection signal that changes from low level to high level is formed. Although this detection signal is not particularly limited, the value of AND(
AND) Gate circuit G3. Supplied to G4. These gate circuits G3. G4 is a phase comparator circuit PFC.
A down signal down and an up signal u formed by
p is transmitted to inverter circuits IV5 and v6. The above inverter circuit IV5 and! Instead of the control voltage VC as shown in FIG. 1, a constant voltage V is applied to the gates of MOSFETs C2 and C3 whose sources are supplied with the output voltage V6.
B is supplied. As a result, when the control voltage VC is made higher than the reference voltage Vr, the MO3FETQ2°C3
is the gate circuit G3. G4 and impark circuit IV
5. They are supplied to the down signal dcwn and the up signal up through IV6, respectively, and form currents 1d' and Iu' for high frequency gain compensation in accordance with the constant voltage VB.

なお、電圧制御型発振回路VCOの自走発振周波数(自
走時ではダウン信号downはロウレベルである。、)
の設定のため、上記M OS F E T G5、C6
に才るダウ/電流1d3びIuはその電流値を大きくす
ることはできない。なぜなら、電圧制御型発振回路VC
Oの自走発振周波数は、上記2つの電流IoとIdによ
り決定され、タウン電流1dを大きく設定すると、それ
に伴い自走発振周波数が低くされてしまう。この結果、
PLL回路における低い周波数領域での周波数制御範囲
が狭くされてしまうからである。
Note that the free-running oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator circuit VCO (when free-running, the down signal down is at a low level.)
For the setting, the above MOS FET G5, C6
The current value of Dow/current 1d3 and Iu cannot be increased. Because the voltage controlled oscillator circuit VC
The free-running oscillation frequency of O is determined by the two currents Io and Id, and if the town current 1d is set large, the free-running oscillation frequency will be lowered accordingly. As a result,
This is because the frequency control range in the low frequency region of the PLL circuit is narrowed.

(効 果〕 (1)制御電圧の上昇に伴い、その高周波利得を決定す
る制御電流を増加させることによって、高周波利得の低
下を補償することができるという効果が得られる。
(Effects) (1) By increasing the control current that determines the high frequency gain as the control voltage increases, it is possible to compensate for the decrease in the high frequency gain.

(2)上記(1)により、そのプロセスバラツキにより
最も電流が流れなくなるスピードワースト状態において
も、大きな高周波利得を得ることができるから、プロセ
スバラツキに無関係に高い応答性を得ること、言い換え
るならば、引き込み時間を速くできるとも゛う効果が得
られる。
(2) Due to (1) above, it is possible to obtain a large high-frequency gain even in the worst speed state where the current flows most due to process variations, so high responsiveness can be obtained regardless of process variations. In other words, The effect of speeding up the retraction time can be obtained.

(3)制御電圧とアップ/ダウン信号を用いて、高周波
利得の低下を補償する制御電流を形成することにより、
制御電圧が低い領域での過剰な利得の増大が防止でき、
安定した引き込み特性を得ることができるという効果が
得られる。
(3) By using the control voltage and up/down signals to form a control current that compensates for the reduction in high frequency gain.
This prevents excessive gain from increasing in the region where the control voltage is low.
The effect is that stable drawing characteristics can be obtained.

(4)上記0)ないしく3)により、PL、L回路の応
答性の改善が図られ、プロセスバラツキに対するPLL
回路を含む半導体集積回路装置の製品歩留りを高くでき
るという効果が得られる。
(4) Through 0) or 3) above, the responsiveness of the PL and L circuits is improved, and the PLL
The effect of increasing the product yield of semiconductor integrated circuit devices including circuits can be obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
4ト的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、第1図及び
第2図に示した電圧制御型発振回路は、上記インバータ
回路IV1.1■2に代え、電圧比較回路を用いて、キ
ャパシタC1,C2の充電電圧を検出するものであって
もよい。また、電圧制御型発振回路は、1つの充放電回
路を用い、その充電及び放電動作をヒテスリンス特性を
持つ電圧比較回路によって切り換えるようにするもの等
充電及び/又は放電EaJ作を交互に繰り返すとともに
、その電流が電流源回路によって制御されるものであれ
ば何であってもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on examples, this invention is not limited to the above-mentioned examples, and it is understood that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example, the voltage controlled oscillator circuit shown in FIGS. 1 and 2 uses a voltage comparator circuit to detect the charging voltage of the capacitors C1 and C2 instead of the inverter circuit IV1.1.2. It's okay. Further, the voltage controlled oscillator circuit uses one charging/discharging circuit, and the charging and discharging operations are switched by a voltage comparator circuit having a heat rinse characteristic. Any current may be used as long as the current is controlled by a current source circuit.

〔利用分野〕[Application field]

この発明は、GODEC等各種半導体集積回路装置に内
蔵されるPLL回路として広く利用できるものである。
The present invention can be widely used as a PLL circuit built into various semiconductor integrated circuit devices such as GODEC.

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

第1図は、この発明の一実施例を示す回路図、第2図は
、この発明の他の一実施例を示す回路図、 第3図は、本願発明者等において、この発明に先立って
開発されたPLL回路の一例を示す回路図、 第4図は、第3図に示したPLL回路の特性図、第5図
は、この発明に係るPLL回路の特性図、第6図は、電
圧制御型発振回路の動作の一例を示す波形図である。 VCO・・電圧制御型発振回路、LPF−・ロウバスフ
ィルタ、PFC・・位相比較回路、C0UNT・・分周
回路、IVI〜IV8・・インバータ回路、Gl、G2
・・ナントゲート回路、G3、G4・・アンドゲート回
路、CPG・・クロック発生回路 代理人弁理士 小川 勝男□・、 。 第 1 図 第2図 第 3 図 第 6 図
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of this invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of this invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of this invention. A circuit diagram showing an example of the developed PLL circuit, FIG. 4 is a characteristic diagram of the PLL circuit shown in FIG. 3, FIG. 5 is a characteristic diagram of the PLL circuit according to the present invention, and FIG. 6 is a voltage FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of the operation of the controlled oscillation circuit. VCO: Voltage controlled oscillation circuit, LPF: Low-pass filter, PFC: Phase comparison circuit, C0UNT: Frequency divider circuit, IVI to IV8: Inverter circuit, Gl, G2
...Nant gate circuit, G3, G4...AND gate circuit, CPG...Clock generation circuit Patent attorney Katsuo Ogawa □. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、制御電流に従ってその発振周波数が制御される発振
回路と、この発振回路の発振周波数に基づいて形成され
る周波数信号と基準周波数信号との位相差に従ったパル
ス信号を形成する位相比較回路と、この位相比較回路の
出力信号を受けるロウパスフィルタと、上記ロウパスフ
ィルタの出力電圧及び上記位相比較回路の出力パルス信
号に従った電流を形成する第1の電流源回路と、上記ロ
ウパスフィルタの出力電圧の上昇に伴って上記位相比較
回路の出力パルスに従った電流を形成する第2の電流源
回路とを含み、上記第1、第2の電流源回路の合成電流
を上記制御電流として利用することを特徴とするPLL
回路。 2、上記第1と第2の電流源回路は、そのゲートに上記
ロウパスフィルタの出力電圧が供給されるMOSFET
と、そのゲートに定電圧が供給され、そのソースに上記
位相比較回路の出力パルスに従った信号が供給されるM
OSFETと、そのゲートに上記ロウパスフィルタの出
力電圧が供給され、そのソースに上記位相比較回路の出
力パルスに従った信号が供給されるMOSFETとから
成り、上記各MOSFETのドレインが共通接続されて
上記制御電流を形成するものであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のPLL回路。 3、上記発振回路は、フリップフロップ回路の相補出力
信号によりそれぞれ充電動作と放電動作とが制御され、
その充電電圧を上記フリップフロップ回路の入力に帰還
させることにより交互にその充放電動作が行われる一対
の充放電回路と、上記充放電回路に上記制御電流に従っ
た電流を供給する電流源回路とからなることを特徴とす
る特許請求の範囲第1又は第2項記載のPLL回路。
[Claims] 1. An oscillation circuit whose oscillation frequency is controlled according to a control current, and a pulse signal according to the phase difference between a frequency signal formed based on the oscillation frequency of this oscillation circuit and a reference frequency signal. a low-pass filter that receives an output signal of the phase comparison circuit; and a first current source circuit that generates a current according to the output voltage of the low-pass filter and the output pulse signal of the phase comparison circuit. and a second current source circuit that forms a current according to the output pulse of the phase comparator circuit as the output voltage of the low-pass filter increases, and a combination of the first and second current source circuits. A PLL characterized in that a current is used as the control current.
circuit. 2. The first and second current source circuits are MOSFETs whose gates are supplied with the output voltage of the low-pass filter.
, a constant voltage is supplied to its gate, and a signal according to the output pulse of the phase comparator circuit is supplied to its source.
It consists of an OSFET and a MOSFET whose gate is supplied with the output voltage of the low-pass filter and whose source is supplied with a signal according to the output pulse of the phase comparison circuit, and the drains of the MOSFETs are commonly connected. 2. The PLL circuit according to claim 1, wherein the PLL circuit forms the control current. 3. The oscillation circuit has a charging operation and a discharging operation controlled by complementary output signals of the flip-flop circuit, respectively,
a pair of charging/discharging circuits that perform charging/discharging operations alternately by feeding back the charging voltage to the input of the flip-flop circuit; and a current source circuit that supplies the charging/discharging circuit with a current according to the control current. A PLL circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the PLL circuit comprises:
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US6028492A (en) * 1996-06-12 2000-02-22 Mitsubishi Electric Semiconductor Software Co., Ltd Voltage-controlled oscillator and non-contact IC card including voltage-controlled oscillator

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