JPH0566773B2 - - Google Patents
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- JPH0566773B2 JPH0566773B2 JP59234610A JP23461084A JPH0566773B2 JP H0566773 B2 JPH0566773 B2 JP H0566773B2 JP 59234610 A JP59234610 A JP 59234610A JP 23461084 A JP23461084 A JP 23461084A JP H0566773 B2 JPH0566773 B2 JP H0566773B2
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
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- H03L7/0805—Details of the phase-locked loop the loop being adapted to provide an additional control signal for use outside the loop
-
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- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/07—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop using several loops, e.g. for redundant clock signal generation
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- H03L2207/00—Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
- H03L2207/06—Phase locked loops with a controlled oscillator having at least two frequency control terminals
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、PLL(Phase Locked Loop)周
波数シンセサイザ等に用いられ、入力電圧に応じ
た周波数を持つ信号を発生する電圧制御発振回路
(VCO:Voltage Controlled Oscillator)に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention is a voltage controlled oscillator circuit (VCO) that is used in a PLL (Phase Locked Loop) frequency synthesizer, etc., and generates a signal with a frequency corresponding to an input voltage. Controlled Oscillator).
PLL周波数シンセサイザ等では出力信号の設
定周波数を常に一定に保つ必要があり、このよう
な用途に電圧制御発振回路が用いられる。
In PLL frequency synthesizers and the like, it is necessary to always keep the set frequency of the output signal constant, and voltage controlled oscillator circuits are used for such applications.
この種の電圧制御発振回路として、従来では、
特開昭59−62215号公報に記載されているような
ものが良く知られている。 Conventionally, this type of voltage controlled oscillator circuit is
The one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-62215 is well known.
第13図および第14図はそれぞれ上記公報に
記載されている従来の電圧制御発振回路の回路図
である。第13図の電圧制御発振回路において、
入力端子1に供給される入力電圧Vioに応じた電
流が入力用のNチヤネルMOSトランジスタ2に
流される。このトランジスタ2の電流はPチヤネ
ルのMOSトランジスタ3に供給される。このト
ランジスタ3はもう一つのPチヤネルのMOSト
ランジスタ4と共にカレントミラー回路を構成し
ており、トランジスタ4は入力電圧Vioに応じた
電流I4を発生する電流源となつている。この電流
源用トランジスタ4の出力電流I4により、図中の
実線もしくは破線の矢印のように、Pチヤネル
MOSトランジスタ5およびNチヤネルMOSトラ
ンジスタ8もしくはPチヤネルMOSトランジス
タ7およびNチヤネルMOSトランジスタ6をそ
れぞれ介してコンデンサ9が異なる方向から交互
に充電される。上記コンデンサ9の両端の電位は
反転回路もしくは差動回路等からなる電圧比較器
10,11にそれぞれ供給されており、一方の電
圧比較器10の出力はセツト入力として、他方の
電圧比較器11の出力はリセツト入力としてフリ
ツプフロツプ12に供給されている。そしてこの
フリツプフロツプ12のQ出力によつて上記トラ
ンジスタ5および6が制御され、出力によつて
上記トランジスタ7および8が制御されている。 FIGS. 13 and 14 are circuit diagrams of conventional voltage controlled oscillation circuits described in the above-mentioned publication, respectively. In the voltage controlled oscillator circuit of FIG.
A current corresponding to the input voltage V io supplied to the input terminal 1 is passed through the input N-channel MOS transistor 2 . The current of this transistor 2 is supplied to a P-channel MOS transistor 3. This transistor 3 constitutes a current mirror circuit together with another P-channel MOS transistor 4, and the transistor 4 serves as a current source that generates a current I4 corresponding to the input voltage Vio . The output current I4 of the current source transistor 4 causes a P channel to flow as indicated by the solid or broken arrow in the figure.
Capacitor 9 is alternately charged from different directions via MOS transistor 5 and N-channel MOS transistor 8 or P-channel MOS transistor 7 and N-channel MOS transistor 6, respectively. The potential across the capacitor 9 is supplied to voltage comparators 10 and 11 each consisting of an inverting circuit or a differential circuit, and the output of one voltage comparator 10 is used as a set input to the other voltage comparator 11. The output is provided to flip-flop 12 as a reset input. The Q output of this flip-flop 12 controls the transistors 5 and 6, and the output controls the transistors 7 and 8.
このような回路において、フリツプフロツプ1
2のQ出力が“1”レベルに、出力が“0”レ
ベルにされているとき、トランジスタ7および6
がオン状態にされるため、図中の実線の矢印で示
す経路でトランジスタ4の出力電流I4によりコン
デンサ9が充電される。この充電時にコンデンサ
9の一端の充電電位が電圧比較器11のしきい値
電圧に達するとフリツプフロツプ12の出力状態
が反転して、Q出力が“0”レベルに、出力が
“1”レベルにされる。すると、今度はトランジ
スタ5および8がオン状態にされるため、図中の
破線の矢印で示す経路で上記電流I4によりコンデ
ンサ9が充電される。この充電時にコンデンサ9
の他端の充電電位が電圧比較器10のしきい値電
圧に達すると、フリツプフロツプ12の状態が反
転してQ出力および出力が最初の状態に戻る。 In such a circuit, flip-flop 1
When the Q output of transistor 2 is set to "1" level and the output is set to "0" level, transistors 7 and 6
is turned on, the capacitor 9 is charged by the output current I 4 of the transistor 4 along the path indicated by the solid arrow in the figure. During this charging, when the charging potential at one end of the capacitor 9 reaches the threshold voltage of the voltage comparator 11, the output state of the flip-flop 12 is reversed, and the Q output becomes "0" level and the output becomes "1" level. Ru. Then, transistors 5 and 8 are turned on, so that capacitor 9 is charged by the current I 4 along the path indicated by the broken arrow in the figure. During this charging, capacitor 9
When the charging potential at the other end reaches the threshold voltage of voltage comparator 10, the state of flip-flop 12 is reversed and the Q output and output return to their initial states.
このようにコンデンサ9が交互に異なる方向か
ら充電され、そのときの充電電位を電圧比較器1
0,11で比較し、この比較出力でフリツプフロ
ツプ12を制御することによつて、フリツプフロ
ツプ12の出力が入力されるインバータ13の
出力端子14からは上記入力電圧Vioに応じた周
波数を持つ発振信号が出力される。 In this way, the capacitor 9 is charged alternately from different directions, and the charging potential at that time is measured by the voltage comparator 1.
0 and 11, and by controlling the flip-flop 12 with this comparison output, an oscillation signal having a frequency corresponding to the input voltage V io is output from the output terminal 14 of the inverter 13 to which the output of the flip-flop 12 is input. is output.
また第14図の回路は、上記第13図の回路の
高精度化を図るため、上記コンデンサ9の代わり
に2個のコンデンサ15,16を用いるようにし
たものである。 The circuit shown in FIG. 14 uses two capacitors 15 and 16 instead of the capacitor 9 in order to improve the accuracy of the circuit shown in FIG.
ところで上記第13図および第14図の電圧制
御発振回路は、コンデンサ9,15,16の値を
C1、電圧比較器10,11のしきい値電圧をV1
とすると、発振信号の周波数はほぼ次式で与え
られる。 By the way, the voltage controlled oscillation circuits shown in FIGS. 13 and 14 above have the values of capacitors 9, 15, and 16
C 1 , the threshold voltage of voltage comparators 10 and 11 is V 1
Then, the frequency of the oscillation signal is approximately given by the following equation.
=I4/2・C1・V1 ……1
ここでもし製造時におけるプロセスパラメータ
がばらついたとき、例えば酸化膜厚がばらつくと
コンデンサの値C1がばらついてしまう。またト
ランジスタのしきい値電圧Vthやゲート長がばら
つくと、上記電流I4の値がばらついてしまう。こ
のようにこの第13図および第14図の回路で
は、集積回路化に際してプロセスパラメータがば
らつくと発振周波数を決定する各種要因がばらつ
く。この結果、発振周波数にばらつきが生じ、製
造歩留りが低下してしまう欠点がある。 =I 4 /2・C 1・V 1 ...1 Here, if the process parameters during manufacturing vary, for example, if the oxide film thickness varies, the capacitor value C1 will vary. Furthermore, if the threshold voltage V th or gate length of the transistor varies, the value of the current I 4 will vary. As described above, in the circuits shown in FIGS. 13 and 14, various factors that determine the oscillation frequency will vary if the process parameters vary during integration. As a result, variations occur in the oscillation frequency, resulting in a reduction in manufacturing yield.
さらに従来では、上記のようなプロセスパラメ
ータによる発振周波数に対する影響をなくすた
め、特開昭59−29209号公報に記載されているよ
うな電圧制御発振回路が発明されている。第15
図はその構成を示すブロツク図である。図におい
て21,22は第1、第2の位相比較器(PD)、
23,24は第1、第2のローパスフイルタ
(LPF)、25,26はそれぞれ二つの電圧入力
端CONT,OFFSETを持ち同一回路構成および
同一回路パターンを有する第1、第2の電圧制御
発振器(VCO)である。上記両電圧制御発振器
25,26はそれぞれ二つの電圧入力端CONT,
OFFSETに供給される電圧の和の電圧に応じた
周波数で発振するものであり、第2の電圧制御発
振器26の一方の電圧入力端CONTには一対の
抵抗によつて分割形成されている基準電圧Vrefが
供給されている。また上記位相比較器22の一方
の入力端には基準周波数refの信号INrefが、他方
の入力端には第2の電圧制御発振器26の出力信
号が供給され、この位相比較器22の出力信号は
上記第2のローパスフイルタ24を介して上記第
2の電圧制御発振器26の電圧入力端OFFSET
に供給されている。すなわち、上記第2の電圧制
御発振器26は第2の位相比較器22および第2
のローパスフイルタ24と共に、基準周波数ref
で発振するようなフエーズロツクドループ回路
(PLL)を構成している。 Furthermore, conventionally, in order to eliminate the influence of the above-mentioned process parameters on the oscillation frequency, a voltage controlled oscillation circuit as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-29209 has been invented. 15th
The figure is a block diagram showing its configuration. In the figure, 21 and 22 are first and second phase comparators (PD),
23 and 24 are first and second low-pass filters (LPF), and 25 and 26 are first and second voltage controlled oscillators (with two voltage input terminals CONT and OFFSET, respectively, and having the same circuit configuration and the same circuit pattern). VCO). Both voltage controlled oscillators 25 and 26 have two voltage input terminals CONT and 26, respectively.
It oscillates at a frequency corresponding to the sum of the voltages supplied to OFFSET, and one voltage input terminal CONT of the second voltage controlled oscillator 26 has a reference voltage divided by a pair of resistors. V ref is supplied. Further, the signal IN ref of the reference frequency ref is supplied to one input terminal of the phase comparator 22, and the output signal of the second voltage controlled oscillator 26 is supplied to the other input terminal. is the voltage input terminal OFFSET of the second voltage controlled oscillator 26 via the second low-pass filter 24.
is supplied to. That is, the second voltage controlled oscillator 26 is connected to the second phase comparator 22 and the second voltage controlled oscillator 26.
together with the low pass filter 24 of the reference frequency ref
It constitutes a phase-locked loop circuit (PLL) that oscillates at .
また第1の電圧制御発振器25の電圧入力端
CONTには入力電圧Vioとして第1のローパスフ
イルタ23の出力電圧が、電圧入力端OFFSET
には上記第2のローパスフイルタ24の出力がそ
れぞれ供給されている。従つて、第1の電圧制御
発振器25の電圧入力端CONTに上記基準電圧
Vrefと等しい電圧が供給されると、この電圧制御
発振器25も上記第2の電圧制御発振器26と同
一の周波数で発振する。 Also, the voltage input terminal of the first voltage controlled oscillator 25
The output voltage of the first low-pass filter 23 is input to CONT as the input voltage Vio , and the voltage input terminal OFFSET
are respectively supplied with the output of the second low-pass filter 24. Therefore, the reference voltage is applied to the voltage input terminal CONT of the first voltage controlled oscillator 25.
When a voltage equal to V ref is supplied, this voltage controlled oscillator 25 also oscillates at the same frequency as the second voltage controlled oscillator 26 .
第15図の回路はこのような手法によりプロセ
スパラメータのばらつきとは無関係に、第1の電
圧制御発振器25への入力電圧が基準電圧のとき
に基準周波数で発振するように制御される。この
ように、この第15図の回路はプロセスパラメー
タがばらついても、入力電圧が基準電圧にされて
いれば常に一定の周波数refで発振する。 The circuit shown in FIG. 15 is controlled by such a method to oscillate at the reference frequency when the input voltage to the first voltage controlled oscillator 25 is the reference voltage, regardless of variations in process parameters. In this way, even if the process parameters vary, the circuit shown in FIG. 15 always oscillates at a constant frequency ref as long as the input voltage is set to the reference voltage.
ところが、入力電圧が基準電圧以外の値にされ
ているときでは出力周波数すなわち第1の電圧制
御発振器25の出力信号Vputの周波数にはばらつ
きが生じてしまう。次にこのことを詳しく説明す
る。第16図は上記第1および第2の電圧制御発
振器25,26を具体的に示す回路図である。こ
の電圧制御発振器はそれぞれPチヤネルMOSト
ランジスタTpおよびNチヤネルMOSトランジス
タToからなる複数個のインバータによつて構成
されたリングオシレータOSCの各インバータの
ソース電流を制御することにより発振周波数を決
定している。このソース電流の値は次のようにし
て制御されている。まず、それぞれのゲートが前
記二つの各電圧入力端CONT,OFFSETに接続
されたNチヤネルMOSトランジスタT1,T2
に流れる入力電流の和がPチヤネルMOSトラン
ジスタT3に流される。このトランジスタT3は
複数の各PチヤネルMOSトランジスタT4と共
にそれぞれカレントミラー回路を構成しており、
トランジスタT3に流れる電流に比例した電流が
これら各トランジスタT4を介して各インバータ
のPチヤネルMOSトランジスタTpに流される。
これと同様に、上記トランジスタT3は複数の各
NチヤネルMOSトランジスタT5と共にそれぞ
れカレントミラー回路を構成しており、トランジ
スタT3に流れる電流に比例した電流がこれら各
トランジスタT5を介して各インバータのNチヤ
ネルMOSトランジスタToに流される。このよう
にして各インバータのソース電流が制御され、リ
ングオシレータOSCからは入力電圧の値に応じ
た周波数を持つ信号が出力される。この出力信号
はフリツプフロツプFFにクロツク信号として供
給され、このQ出力信号が最終的な発振信号にさ
れている。 However, when the input voltage is set to a value other than the reference voltage, variations occur in the output frequency, that is, the frequency of the output signal Vput of the first voltage controlled oscillator 25. This will be explained in detail next. FIG. 16 is a circuit diagram specifically showing the first and second voltage controlled oscillators 25, 26. This voltage controlled oscillator determines the oscillation frequency by controlling the source current of each inverter of a ring oscillator OSC, which is configured by a plurality of inverters each consisting of a P channel MOS transistor T p and an N channel MOS transistor T o . ing. The value of this source current is controlled as follows. First, N-channel MOS transistors T1 and T2 whose respective gates are connected to the two voltage input terminals CONT and OFFSET
The sum of the input currents flowing through the P-channel MOS transistor T3 is passed through the P-channel MOS transistor T3. This transistor T3 constitutes a current mirror circuit together with a plurality of P channel MOS transistors T4.
A current proportional to the current flowing through the transistor T3 is caused to flow through each of these transistors T4 to the P channel MOS transistor Tp of each inverter.
Similarly, the transistor T3 constitutes a current mirror circuit together with a plurality of N-channel MOS transistors T5, and a current proportional to the current flowing through the transistor T3 passes through each transistor T5 to the N-channel MOS transistors of each inverter. The current is passed through the MOS transistor T o . In this way, the source current of each inverter is controlled, and the ring oscillator OSC outputs a signal with a frequency that corresponds to the value of the input voltage. This output signal is supplied to the flip-flop FF as a clock signal, and this Q output signal is used as the final oscillation signal.
このような構成の回路では、発振信号の周波数
はトランジスタT3に流れる電流に比例してい
る。いまリングオシレータOSC内の1個のイン
バータの入力容量の値をC2、ソース電流の値をIS
とすると、1個のインバータにおける信号遅延時
間Tpdはほぼ次式のようになる。 In a circuit with such a configuration, the frequency of the oscillation signal is proportional to the current flowing through the transistor T3. Now, the value of the input capacitance of one inverter in the ring oscillator OSC is C 2 , and the value of the source current is I S
Then, the signal delay time T pd in one inverter is approximately expressed by the following equation.
Tpd≒C2・VDD/IS ……2
ここでリングオシレータOSC内にインバータ
がm個設けられている場合の発振周波数は次式
のようになる。 T pd ≒C 2 ·V DD /I S ...2 Here, the oscillation frequency when m inverters are provided in the ring oscillator OSC is as follows.
=1/2m・Tpd=IS/2m・C2・VDD ……3
ここでトランジスタT1に流れる電流をICONT、
トランジスタT2に流れる電流をIOFFSETすると、
プロセスパラメータがばらついてもVio=Vrefの
とき、ICONT+IOFFSETは一定でなければならない。
ここで、プロセスパラメータのばらつきによりト
ランジスタのしきい値電圧が高くなり、この結
果、トランジスタT1のしきい値電圧が高くなる
とICONTが小さくなりIOFFSETが大きくなる。このた
め、トランジスタT1のGn値が小さくなり、入
力電圧変化に対する上記電流ICONT+IOFFSETの変化
が小さなものとなつて、発振周波数の変化が小
さくなる。上記とは逆にプロセスパラメータのば
らつきによりトランジスタT1のしきい値電圧が
低くなるとトランジスタT1のGn値が大きくな
り、入力電圧変化に対する上記電流ICONT+IOFFSET
の変化が大きなものとなつて、発振周波数の変
化が大きくなる。従つていま、入力電圧Vioと出
力信号Vputの周波数putとの関係を示す標準の特
性が第17図の曲線で表わされている場合に、
トランジスタのしきい値電圧が高くなつたときの
ものは曲線となり、さらにトランジスタのしき
い値電圧が低くつたときのものは曲線となる。 =1/2m・T pd =I S /2m・C 2・V DD ……3 Here, the current flowing through the transistor T1 is I CONT ,
If the current flowing through transistor T2 is I OFFSET , then
Even if the process parameters vary, I CONT + I OFFSET must remain constant when V io = V ref .
Here, the threshold voltage of the transistor increases due to variations in process parameters, and as a result, when the threshold voltage of the transistor T1 increases, I CONT decreases and I OFFSET increases. Therefore, the G n value of the transistor T1 becomes small, the change in the current I CONT +I OFFSET with respect to the change in the input voltage becomes small, and the change in the oscillation frequency becomes small. Contrary to the above, when the threshold voltage of transistor T1 decreases due to variations in process parameters, the G n value of transistor T1 increases, and the above current I CONT + I OFFSET with respect to input voltage change increases.
As the change in oscillation frequency becomes large, the change in oscillation frequency becomes large. Therefore, if the standard characteristic showing the relationship between the input voltage V io and the frequency put of the output signal V put is represented by the curve in FIG. 17, then
A curve occurs when the threshold voltage of the transistor increases, and a curve occurs when the threshold voltage of the transistor decreases.
このように上記第15図の回路では、プロセス
パラメータがばらつくと発振周波数の変化分と入
力電圧の変化分との比で与えられるゲインがばら
つくためPLLのループゲインがばらつき、PLL
の応答特性、特にダンピングや引込み特性などの
重要な特性にばらつきが生じるという欠点があ
る。 In this way, in the circuit shown in Figure 15 above, if the process parameters vary, the gain given by the ratio of the change in oscillation frequency to the change in input voltage will vary, so the loop gain of the PLL will vary, and the PLL
The disadvantage is that there are variations in the response characteristics, especially important characteristics such as damping and pull-in characteristics.
この発明は上記のような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的はプロセスパラメータが
ばらついても入力電圧対出力信号の周波数の特性
にばらつきが生じない電圧制御発振回路を提供す
ることにある。
This invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a voltage controlled oscillation circuit that does not cause variations in the frequency characteristics of input voltage versus output signal even if process parameters vary. be.
上記目的を達成するためこの発明の電圧制御発
振回路にあつては、それぞれ第1ないし第3の入
力端子を有し、出力信号の周波数が第1および第
2の入力端子に供給される電圧の和の値に第3の
入力端子に供給される電圧に応じた利得を掛けた
結果に比例するようなそれぞれ等価な入出力特性
を有する第1ないし第3の電圧制御発振器を設
け、上記第1の電圧制御発振器の第1の入力端子
には第1の基準電圧を供給し、上記第1の電圧制
御発振器の出力信号の周波数と第1の基準周波数
信号との間の位相差に相当する第1の電圧を第1
の電圧制御発振器の第2の入力端子に供給し、上
記第2の電圧制御発振器の第1の入力端子に第2
の基準電圧を供給し、上記第2の電圧制御発振器
の出力信号の周波数と第2の基準周波数信号との
間の位相差に相当する第2の電圧を第2の電圧制
御発振器の第2の入力端子に供給し、上記第1の
電圧と第2の電圧との差に応じた第3の電圧を上
記第1ないし第3の電圧制御発振器の各第3の入
力端子に並列に供給し、上記第3の電圧制御発振
器の第2の入力端子に上記第1の電圧もしくは第
2の電圧を供給し、さらに上記第3の電圧制御発
振器の第1の入力端子に発振出力信号の周波数を
制御するための入力電圧を供給するようにしてい
る。
In order to achieve the above object, the voltage controlled oscillation circuit of the present invention has first to third input terminals, and the frequency of the output signal is equal to the voltage supplied to the first and second input terminals. First to third voltage controlled oscillators each having equivalent input/output characteristics proportional to the result of multiplying the sum value by a gain corresponding to the voltage supplied to the third input terminal are provided, A first reference voltage is supplied to a first input terminal of the voltage controlled oscillator, and a first reference voltage corresponding to the phase difference between the frequency of the output signal of the first voltage controlled oscillator and the first reference frequency signal is supplied. 1 voltage as the 1st
a second input terminal of the voltage controlled oscillator, and a second input terminal of the second voltage controlled oscillator.
A second voltage corresponding to the phase difference between the frequency of the output signal of the second voltage controlled oscillator and the second reference frequency signal is supplied to the second voltage controlled oscillator. and supplying a third voltage corresponding to the difference between the first voltage and the second voltage to each third input terminal of the first to third voltage controlled oscillators in parallel; The first voltage or the second voltage is supplied to the second input terminal of the third voltage controlled oscillator, and the frequency of the oscillation output signal is controlled to the first input terminal of the third voltage controlled oscillator. It is designed to supply input voltage for
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図はこの発明の係る電圧制御発振回路の一
実施例の構成を示すブロツク図である。図におい
て31,32,33はそれぞれ、第1の入力端子
(CONT)、第2の入力端子(OFFSET)、第3の
入力端子(GAIN)を持つ第1ないし第3の電圧
制御発振器である。これら各電圧制御発振器3
1,32,33は同一回路構成および集積回路化
した際に同一回路パターンを有しており、第1な
いし第3の入力端子に供給される電圧VCONT,
VOFFSETおよびVGAINと出力信号VCOputの周波数
putとの間には次のような比例関係があるものと
する。 FIG. 1 is a block diagram showing the structure of an embodiment of a voltage controlled oscillation circuit according to the present invention. In the figure, 31, 32, and 33 are first to third voltage controlled oscillators having a first input terminal (CONT), a second input terminal (OFFSET), and a third input terminal (GAIN), respectively. Each of these voltage controlled oscillators 3
1, 32, and 33 have the same circuit configuration and the same circuit pattern when integrated, and the voltages V CONT and 33 supplied to the first to third input terminals are the same.
V OFFSET and V GAIN vs frequency of output signal VCO put
Assume that there is the following proportional relationship with put .
(VCONT+VOFFSET)×VGAIN∝put ……4
なお、上記電圧制御発振器31,32,33に
ついては後に詳述する。 (V CONT +V OFFSET )× V GAIN∝put ...4 The voltage controlled oscillators 31, 32, and 33 will be described in detail later.
上記第1の電圧制御発振器(VCO)31の第
1の入力端子には第1の基準電圧VLが供給され
ている。この第1の電圧制御発振器31の出力信
号VCOput1は第1の位相比較器(PD)34に供
給されている。この第1の位相比較器34には一
定周波数の第1の基準周波数信号Lが供給されて
おり、位相比較器34は上記信号VCOput1の周
波数put1と第1の基準周波数信号Lとの間の位
相差に応じて高レベルあるいは低レベルの期間が
設定されるパルス信号を発生する。このパルス信
号は第1のローパスフイルタ(LPF)35によ
つて平滑されて直流電圧V1に変換された後、上
記第1の電圧制御発振器31の第2の入力端子に
供給される。 A first reference voltage V L is supplied to a first input terminal of the first voltage controlled oscillator (VCO) 31 . The output signal VCO put 1 of the first voltage controlled oscillator 31 is supplied to a first phase comparator (PD) 34 . This first phase comparator 34 is supplied with a first reference frequency signal L having a constant frequency, and the phase comparator 34 is configured to compare the frequency put 1 of the signal VCO put 1 with the first reference frequency signal L. A pulse signal is generated in which a period of high level or low level is set depending on the phase difference between the pulse signals. This pulse signal is smoothed by a first low-pass filter (LPF) 35 and converted into a DC voltage V 1 , and then supplied to the second input terminal of the first voltage-controlled oscillator 31 .
上記第2の電圧制御発振器32の第1の入力端
子には上記第1の基準電圧VLよりも値が大きな
第2の基準電圧VHが供給されている。この第2
の電圧制御発振器32の出力信号VCOput2は第
2の位相比較器36に供給されている。この第2
の位相比較器36には一定で上記第1の基準周波
数信号Lよりも高い値の第2の基準周波数信号H
が供給されており、位相比較器36は上記信号
VCOput2の周波数put2と第2の基準周波数信号
Hとの間の位相差に応じて高レベルあるいは低レ
ベルの期間が設定されるパルス信号を発生する。
このパルス信号は第2のローパスフイルタ37に
よつて平滑されて直流電圧V2に変換された後、
上記第2の電圧制御発振器32の第2の入力端子
に供給される。 A first input terminal of the second voltage controlled oscillator 32 is supplied with a second reference voltage VH having a value greater than the first reference voltage VL . This second
The output signal VCO put 2 of the voltage controlled oscillator 32 is supplied to a second phase comparator 36 . This second
The phase comparator 36 receives a second reference frequency signal H which is constant and has a higher value than the first reference frequency signal L.
is supplied, and the phase comparator 36 receives the above signal.
VCO put 2 frequency put 2 and second reference frequency signal
A pulse signal is generated whose period of high level or low level is set depending on the phase difference between the pulse signal and the high level.
After this pulse signal is smoothed by the second low-pass filter 37 and converted into a DC voltage V2 ,
It is supplied to the second input terminal of the second voltage controlled oscillator 32.
上記第1のローパスフイルタ35の出力電圧
V1はまた演算増幅器38の反転入力端子に供給
され、上記第2のローパスフイルタ37の出力電
圧V2は非反転入力端子に供給されている。この
演算増幅器38は、その反転入力端子および非反
転入力端子に供給される電圧の差の電圧を所定の
利得で増幅して出力するものであり、その出力電
圧V3は上記第1ないし第3の電圧制御発振器3
1,32,33の各第3の入力端子に並列に供給
されている。 Output voltage of the first low-pass filter 35
V 1 is also supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 38, and the output voltage V 2 of the second low-pass filter 37 is supplied to the non-inverting input terminal. This operational amplifier 38 amplifies and outputs the voltage difference between the voltages supplied to its inverting input terminal and non-inverting input terminal with a predetermined gain, and its output voltage V 3 is amplified by a predetermined gain. voltage controlled oscillator 3
1, 32, and 33 in parallel.
上記第3の電圧制御発振器33の第1の入力端
子にはこの回路から出力すべき発振信号の周波数
を制御するための入力電圧Vioが供給されている。
またこの第3の電圧制御発振器33の第2の入力
端子には上記第2のローパスフイルタ37の出力
電圧V2が供給されており、出力端子からは所定
の周波数を持つ出力信号VCOput3が出力される。 The first input terminal of the third voltage controlled oscillator 33 is supplied with an input voltage V io for controlling the frequency of the oscillation signal to be output from this circuit.
Further, the output voltage V 2 of the second low-pass filter 37 is supplied to the second input terminal of the third voltage controlled oscillator 33, and the output signal VCO put 3 having a predetermined frequency is output from the output terminal. Output.
このような構成において、第1の電圧制御発振
器31は第1の位相比較器34および第1のロー
パスフイルタ35と共に第1のPLL回路を構成
している。そしてこの第1のPLL回路ではPLL
動作の安定時に電圧制御発振器31は周波数Lで
発振する。もし、このとき第2の入力端子の電圧
は変化させずに第1の入力端子に供給している電
圧VCONTの値を変化させると、第2図あるいは第
3図の入出力特性図中の直線に示すように出力
信号VCOput1の周波数put1はVCONTに比例して
増減する。同様に、第2の電圧制御発振器32は
第2の位相比較器36および第2のローパスフイ
ルタ37と共に第2のPLL回路を構成しており、
PLL動作の安定時に電圧制御発振器32は周波
数Hで発振する。もし、このとき第2の入力端子
の電圧は変化させずに第1の入力端子に供給して
いる電圧VCONTの値を変化させると、第2図ある
いは第3図の入出力特性図中の直線に示すよう
に出力信号VCOput2の周波数put2はVCONTに比
例して増減する。 In such a configuration, the first voltage controlled oscillator 31 constitutes a first PLL circuit together with the first phase comparator 34 and the first low-pass filter 35. And in this first PLL circuit, the PLL
When the operation is stable, the voltage controlled oscillator 31 oscillates at frequency L. At this time, if the value of the voltage V CONT supplied to the first input terminal is changed without changing the voltage at the second input terminal, then As shown by the straight line, the frequency put 1 of the output signal VCO put 1 increases or decreases in proportion to V CONT . Similarly, the second voltage controlled oscillator 32 constitutes a second PLL circuit together with a second phase comparator 36 and a second low-pass filter 37,
The voltage controlled oscillator 32 oscillates at frequency H when the PLL operation is stable. At this time, if the value of the voltage V CONT supplied to the first input terminal is changed without changing the voltage at the second input terminal, then As shown by the straight line, the frequency put 2 of the output signal VCO put 2 increases or decreases in proportion to V CONT .
いま演算増幅器38の出力電圧V3の値が比較
的小さくされている場合について考える。このと
き、第1、第2の電圧制御発振器31,32の入
出力特性が第2図中の直線,のようであると
する。なお、両発振器31,32の入出力特性が
異なつているのは第2の入力端子の入力電圧の値
が違つているからである。すなわち、電圧制御発
振器31,32の第1の入力端子に同一の電圧を
供給すれば、第2図から明らかなように発振周波
数put1とput2との間にはput1<put2なる関
係
が存在する。従つて、前記第4式により、第2の
電圧制御発振器32の第2の入力端子に供給され
ている電圧V2は、第1の電圧制御発振器31の
第2の入力端子に供給されている電圧V1よりも
大きな電圧にされていると考えられる。このとき
演算増幅器38の出力電圧V3は高レベルの電圧
となり、これによつて第1、第2の電圧制御発振
器31,32の利得は比較的高い値に設定され
る。この結果、第2図において,の直線で示
される特性はの直線で示される特性に近づく。 Now, let us consider a case where the value of the output voltage V 3 of the operational amplifier 38 is set to be relatively small. At this time, it is assumed that the input/output characteristics of the first and second voltage controlled oscillators 31 and 32 are as shown by the straight line in FIG. Note that the input/output characteristics of both oscillators 31 and 32 are different because the values of the input voltages at the second input terminals are different. That is, if the same voltage is supplied to the first input terminals of the voltage controlled oscillators 31 and 32 , as is clear from FIG . exists. Therefore, according to the fourth equation, the voltage V2 supplied to the second input terminal of the second voltage controlled oscillator 32 is supplied to the second input terminal of the first voltage controlled oscillator 31. It is considered that the voltage is set to be higher than the voltage V1 . At this time, the output voltage V 3 of the operational amplifier 38 becomes a high level voltage, and thereby the gains of the first and second voltage controlled oscillators 31 and 32 are set to relatively high values. As a result, the characteristics shown by the straight line in FIG. 2 approach the characteristics shown by the straight line.
他方、今度は演算増幅器38の出力電圧V3の
値が比較的大きくされている場合について考え
る。このとき、第1、第2の電圧制御発振器3
1,32の入出力特性が第3図中の直線,の
ようであるとする。すなわち、電圧制御発振器3
1,32の第1の入力端子に同一の電圧を供給す
れば、第3図から明らかなように発振周波数put
1とput2との間にはput1>put2なる関係が存
在する。従つてこの場合、電圧V1は電圧V2より
も大きな電圧にされていると考えられる。このと
き演算増幅器38の出力電圧V3は低レベルの電
圧となり、これによつて第1、第2の電圧制御発
振器31,32の利得は比較的低い値に設定され
る。この結果、第3図においても、,の直線
で示される特性はの直線で示される特性に近づ
く。 On the other hand, let us now consider the case where the value of the output voltage V 3 of the operational amplifier 38 is relatively large. At this time, the first and second voltage controlled oscillators 3
It is assumed that the input/output characteristics of 1 and 32 are as shown in the straight line in FIG. That is, the voltage controlled oscillator 3
If the same voltage is supplied to the first input terminals 1 and 32, the oscillation frequency put
There exists a relationship between put 1 and put 2: put 1> put 2. Therefore, in this case, voltage V 1 is considered to be higher than voltage V 2 . At this time, the output voltage V 3 of the operational amplifier 38 becomes a low level voltage, and thereby the gains of the first and second voltage controlled oscillators 31 and 32 are set to relatively low values. As a result, in FIG. 3 as well, the characteristic shown by the straight line , approaches the characteristic shown by the straight line .
以上により、第1、第2の電圧制御発振器3
1,32の入出力特性は共に、第2図もしくは第
3図中に直線で示される特性に設定される。こ
のとき第3の電圧制御発振器33の第2および第
3の入力端子には第1、第2の電圧制御発振器3
1,32の第2および第3の入力端子供給されて
いるのと同値の電圧が供給されている。このた
め、この電圧制御発振器33の入出力特性は、第
2図もしくは第3図中の直線で示され、座標点
(VL,L)および(VH,H)を通過する特性に設
定される。 As described above, the first and second voltage controlled oscillators 3
The input/output characteristics of 1 and 32 are both set to the characteristics shown by straight lines in FIG. 2 or 3. At this time, the second and third input terminals of the third voltage controlled oscillator 33 are connected to the first and second voltage controlled oscillators 3.
The same voltage as that supplied to the second and third input terminals 1 and 32 is supplied. Therefore, the input/output characteristics of this voltage controlled oscillator 33 are shown by the straight lines in FIG. 2 or 3, and are set to characteristics that pass through the coordinate points (V L , L ) and (V H , H ). Ru.
ここで上記第1ないし第3の電圧制御発振器3
1,32,33はすべて同一の回路構成にされか
つ同一回路パターンにされているのでそれぞれの
入出力特性が等価され、この結果、製造プロセス
時においてプロセスパラメータにばらつきが生じ
ても、入力電圧Vioに対する出力信号VCOput3の
周波数put3にばらつきが生じることはない。 Here, the first to third voltage controlled oscillators 3
1, 32, and 33 all have the same circuit configuration and the same circuit pattern, so their input/output characteristics are equivalent. As a result, even if there are variations in process parameters during the manufacturing process, the input voltage V There is no variation in the frequency put3 of the output signal VCO put3 for io .
第4図は上記第1ないし第3の電圧制御発振器
31,32,33の詳細な構成を示す回路図であ
る。図において41はゲートが上記第3の入力端
子に接続され、ここに供給される前記電圧V3に
応じた電流を発生するNチヤネルのMOSトラン
ジスタである。このトランジスタ41のソース・
ドレイン間の一端は抵抗42を介してアース電圧
Vss(0V)印加点に接続されており、ソース・ド
レイン間の他端はゲート・ドレイン間が接続され
たPチヤネルMOSトランジスタ43のゲート・
ドレイン共通接続点に接続されている。このトラ
ンジスタ43のソースは正極性の電源電圧VDD印
加点に接続されている。また上記トランジスタ4
3のゲートにはもう一つのPチヤネルMOSトラ
ンジスタ44のゲートが接続されており、このト
ランジスタ44のソースはVDD印加点に接続され
ている。すなわち、上記両トランジスタ43およ
び44はカレントミラー回路を構成しており、上
記トランジスタ41に流れる電流が入力電流とし
て供給され、この入力電流に応じた値の電流Iput
をトランジスタ44のドレイン側から出力する。 FIG. 4 is a circuit diagram showing the detailed structure of the first to third voltage controlled oscillators 31, 32, and 33. In the figure, 41 is an N-channel MOS transistor whose gate is connected to the third input terminal and which generates a current according to the voltage V3 supplied thereto. The source of this transistor 41
One end between the drains is connected to the ground voltage via a resistor 42.
It is connected to the Vss (0V) application point, and the other end between the source and drain is connected to the gate and drain of the P channel MOS transistor 43 whose gate and drain are connected.
Connected to the drain common connection point. The source of this transistor 43 is connected to the positive polarity power supply voltage V DD application point. In addition, the transistor 4
The gate of another P-channel MOS transistor 44 is connected to the gate of No. 3, and the source of this transistor 44 is connected to the V DD application point. That is, both the transistors 43 and 44 constitute a current mirror circuit, and the current flowing through the transistor 41 is supplied as an input current, and a current I put having a value corresponding to this input current is supplied.
is output from the drain side of the transistor 44.
上記トランジスタ44のドレインとVSS印加点
との間には、ゲートが共通に接続され、それぞれ
スイツチとして作用するPチヤネルMOSトラン
ジスタ45およびNチヤネルMOSトランジスタ
46のソース・ドレイン間が直列に挿入されてい
る。同様に、トランジスタ44のドレインとVSS
印加点との間には、ゲートが共通に接続され、そ
れぞれスイツチとして作用するPチヤネルMOS
トランジスタ47およびNチヤネルMOSトラン
ジスタ48のソース・ドレイン間が直列に挿入さ
れている。上記トランジスタ45,46の直列接
続点49とVSS印加点との間にはコンデンサ50
が挿入されている。上記トランジスタ47,48
の直列接続点51とVSS印加点との間にはコンデ
ンサ52が挿入されている。上記コンデンサ50
の端子の電圧VAは第1のコンパレータ53の非
反転入力端に、上記コンデンサ52の端子の電圧
VBは第2のコンパレータ54の非反転入力端に
それぞれ供給されている。上記両コンパレータ5
3,54の各反転入力端には電圧加算回路55の
出力電圧Vrefが並列に供給されている。そして上
記第1のコンパレータ53の出力信号および第2
のコンパレータ54の出力信号は、2個のノアゲ
ート56,57からなるRSフリツプフロツプ5
8にセツト入力およびリセツト入力として供給さ
れている。上記フリツプフロツプ58内のノアゲ
ート57の出力信号がこのフリツプフロツプ58
のQ出力信号にされており、このQ出力信号は上
記トランジスタ45,46の共通ゲートに供給さ
れている。フリツプフロツプ58内のノアゲート
56の出力信号はこのフリツプフロツプ58の
出力信号にされており、この出力信号は上記ト
ランジスタ47,48の共通ゲートに供給されて
いる。そして前記出力信号VCOputは、このフリ
ツプフロツプ58のQ出力信号が供給されるイン
バータ59の出力信号として得られている。 The gates are commonly connected between the drain of the transistor 44 and the V SS application point, and the sources and drains of a P-channel MOS transistor 45 and an N-channel MOS transistor 46, each functioning as a switch, are inserted in series. There is. Similarly, the drain of transistor 44 and V SS
Between the application point and the P-channel MOS, the gates are connected in common and each acts as a switch.
The sources and drains of transistor 47 and N-channel MOS transistor 48 are inserted in series. A capacitor 50 is connected between the series connection point 49 of the transistors 45 and 46 and the V SS application point.
is inserted. The above transistors 47, 48
A capacitor 52 is inserted between the series connection point 51 and the V SS application point. Above capacitor 50
The voltage VA at the terminal of the capacitor 52 is applied to the non-inverting input terminal of the first comparator 53.
VB is supplied to each non-inverting input terminal of the second comparator 54. Both comparators 5 above
The output voltage V ref of the voltage adder circuit 55 is supplied in parallel to each of the inverting input terminals 3 and 54 . The output signal of the first comparator 53 and the second
The output signal of the comparator 54 is sent to the RS flip-flop 5 consisting of two NOR gates 56 and 57.
8 as set and reset inputs. The output signal of the NOR gate 57 in the flip-flop 58 is transferred to the flip-flop 58.
This Q output signal is supplied to the common gate of the transistors 45 and 46. The output signal of the NOR gate 56 in the flip-flop 58 is used as the output signal of the flip-flop 58, and this output signal is supplied to the common gate of the transistors 47 and 48. The output signal VCO put is obtained as an output signal of an inverter 59 to which the Q output signal of the flip-flop 58 is supplied.
上記電圧加算回路55は演算増幅器61および
抵抗62,63,64等からなり、前記第1およ
び第2の入力端子に供給される電圧を加算しかつ
そのレベル反転を行なう周知のものであり、加算
された電圧は基準電圧Vrefとして上記両コンパレ
ータ53,54に供給されている。 The voltage adding circuit 55 is a well-known circuit that includes an operational amplifier 61 and resistors 62, 63, 64, etc., and adds the voltages supplied to the first and second input terminals and inverts the level thereof. The resulting voltage is supplied to both the comparators 53 and 54 as a reference voltage V ref .
第5図は第4図の詳細図で示される電圧制御発
振器の動作を示すタイミングチヤートである。ま
ず、フリツプフロツプ58がリセツト状態であ
り、Q出力信号が“0”レベル、出力信号が
“1”レベルにそれぞれされているとき、トラン
ジスタ46,47はオフ、トランジスタ45,4
8はオン状態にされている。従つて、コンデンサ
50にはトランジスタ44に流れる電流が、オン
状態にされているトランジスタ45を介して供給
される。これによりコンデンサ50はこの電流に
よつて充電される。すると、コンデンサ50の両
端の電位差が順次大きくなり、端子電圧VAは一
定の傾斜で上昇する。他方、コンデンサ52はト
ランジスタ48によつて放電され、その両端の電
位差は0となり、端子電圧VBは0すなわちアー
ス電位にされる。いま基準電圧VrefがVSS電圧以
上にされていれば、コンパレータ54の出力信号
は低レベルにされる。またコンデンサ50の充電
時、その充電電圧VAが基準電圧Vrefに達するま
でコンパレータ53の出力信号は低レベルにさ
れ、電圧Vrefに達すると高レベルに反転する。コ
ンパレータ53の出力信号が高レベルに反転する
ことによつてフリツプフロツプ58がセツトさ
れ、Q出力信号が“1”レベルに、出力信号が
“0”レベルにそれぞれ反転する。すると今度は、
トランジスタ45,46がオフ、トランジスタ4
6,47がオン状態にされ、コンデンサ52がト
ランジスタ44に流れる電流によつて充電され
る。すると、コンデンサ52の両端の電位差が順
次大きくなり、端子電圧VBは上記電圧VAと同
じ一定の傾斜で上昇する。他方、コンデンサ50
はトランジスタ46によつて放電され、その両端
の電位差は0となり、端子電圧VAはアース電位
にされる。コンデンサ52の充電時、その充電電
圧VBが基準電圧Vrefに達するまでコンパレータ
54の出力信号は低レベルにされ、電圧Vrefに達
すると高レベルに反転する。コンパレータ54の
出力信号が高レベルになることによりフリツプフ
ロツプ58がリセツトされ、再びQ出力信号が
“0”レベルに、出力信号が“1”レベルにそ
れぞれ反転する。以下、同様の動作を繰返すこと
によつて、フリツプフロツプ58のQ出力信号お
よび出力信号は所定の周波数を持つ発振信号と
なる。 FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the voltage controlled oscillator shown in detail in FIG. 4. First, when the flip-flop 58 is in the reset state, and the Q output signal is at the "0" level and the output signal is at the "1" level, the transistors 46 and 47 are off, and the transistors 45 and 4 are turned off.
8 is turned on. Therefore, the current flowing through the transistor 44 is supplied to the capacitor 50 via the transistor 45 which is turned on. The capacitor 50 is thereby charged by this current. Then, the potential difference between both ends of the capacitor 50 gradually increases, and the terminal voltage VA rises at a constant slope. On the other hand, the capacitor 52 is discharged by the transistor 48, the potential difference across it becomes 0, and the terminal voltage VB becomes 0, that is, the ground potential. If the reference voltage V ref is now higher than the V SS voltage, the output signal of the comparator 54 is set to a low level. Further, when charging the capacitor 50, the output signal of the comparator 53 is kept at a low level until the charging voltage VA reaches the reference voltage Vref , and when it reaches the voltage Vref , it is inverted to a high level. When the output signal of the comparator 53 is inverted to high level, the flip-flop 58 is set, and the Q output signal is inverted to the "1" level and the output signal is inverted to the "0" level. Then, this time,
Transistors 45 and 46 are off, transistor 4
6 and 47 are turned on, and the capacitor 52 is charged by the current flowing through the transistor 44. Then, the potential difference across the capacitor 52 gradually increases, and the terminal voltage VB rises at the same constant slope as the voltage VA. On the other hand, the capacitor 50
is discharged by the transistor 46, the potential difference across it becomes 0, and the terminal voltage VA is brought to the ground potential. When charging the capacitor 52, the output signal of the comparator 54 is kept at a low level until its charging voltage VB reaches the reference voltage Vref , and is inverted to a high level when it reaches the voltage Vref . When the output signal of the comparator 54 becomes high level, the flip-flop 58 is reset, and the Q output signal is again inverted to the "0" level and the output signal is inverted to the "1" level. Thereafter, by repeating the same operation, the Q output signal and the output signal of the flip-flop 58 become oscillation signals having a predetermined frequency.
第4図の回路は以上のような動作を繰返して発
振する。この電圧制御発振器はコンデンサ50に
電流Iputが流れ、その端子電圧VAが0からVrefま
で変化する時間と、コンデンサ52に電流Iputが
流れ、その端子電圧VBが0からVrefまで変化す
る時間との和の時間を1周期として発振する。従
つて、発振周波数putは次式で与えられる。put
=1/C11・Vref/Iput+C12・Vref/Iput=Iput
/Vref(C11+C12)
……5
ここでコンデンサ50と52の値C11とC12が等
しくCに設定されているならば上記第5式は次の
第6式となる。 The circuit shown in FIG. 4 repeats the above operation to oscillate. In this voltage controlled oscillator, a current I put flows through the capacitor 50 and the terminal voltage VA changes from 0 to V ref , and a current I put flows through the capacitor 52 and the terminal voltage VB changes from 0 to V ref . It oscillates with the sum of time as one period. Therefore, the oscillation frequency put is given by the following equation. put =1/C 11・V ref /I put +C 12・V ref /I put =I put
/V ref (C 11 +C 12 )...5 Here, if the values C 11 and C 12 of capacitors 50 and 52 are set to be equal to C, the above fifth equation becomes the following sixth equation.
put=Iput2・C・Vref ……6
この第6式の関係は第6図の特性図中の曲線
のようになる。次に、第6図の特性において、微
少範囲でのVrefおよびIputと周波数putとの関係を
求める。いま、この電圧制御発振器の動作点を
Vref=V付近であると考えて、上記第6式で与え
られる特性曲線を第6図中の直線のように直
線近似する。まず、上記第6式を微分すると次の
第7式が得られる。 put =I put 2・C・V ref ……6 The relationship of this formula 6 is like the curve in the characteristic diagram of FIG. Next, in the characteristics shown in FIG. 6, the relationship between V ref and I put and frequency put in a minute range is determined. Now, the operating point of this voltage controlled oscillator is
Considering that V ref = near V, the characteristic curve given by the above equation 6 is approximated by a straight line like the straight line in FIG. First, by differentiating the above equation 6, the following equation 7 is obtained.
′put=−Iput/2C・(Vref)2 ……7
よつて上記直線の式は次の第8式となる。た
だしこの第8式においてKは定数である。 ′ put = −I put /2C・(V ref ) 2 ...7 Therefore, the equation of the above straight line becomes the following equation 8. However, in this eighth equation, K is a constant.
put=−Iput/2・C・V2Vref+K ……8
ここで、Vref=−(VCONT+VOFFSET)であるの
で、上記第8式はさらに次の第9式となる。 put = −I put /2・C・V 2 V ref +K .
put=Iput/2・C・V2(VCONT+VOFFSET)+K
……9
ここで、C,Vは定数であり、Iputは前記VCONT
に比例した値であるので、上記第9式は次の第10
式のように書き直すことができる。 put = I put /2・C・V 2 (V CONT +V OFFSET ) + K...9 Here, C and V are constants, and I put is the above V CONT
Since the value is proportional to , the above 9th equation becomes the following 10th equation.
It can be rewritten as Eq.
put∝(VCONT+VOFFSET)×VGAIN ……10 この第10式は前記第4式と一致する。 put∝ (V CONT +V OFFSET )×V GAIN ...10 This 10th equation matches the 4th equation above.
第7図は上記実施例回路で使用される第1、第
2の位相比較器34,36の具体的構成を示す回
路図である。この位相比較器は、データ入力とし
て“1”レベルの信号が常時供給され、クロツク
信号として前記電圧制御発振器の出力信号あるい
は基準周波数信号がそれぞれ供給される2個のD
型フリツプフロツプ71,72およびこの両フリ
ツプフロツプ71,72のQ出力信号が並列に供
給され、両フリツプフロツプ71,72に対する
リセツト信号を形成するアンドゲート73とから
構成された位相差検出回路74と、電源電圧VDD
印加点とアース電圧VSS印加点との間に直列に挿
入され、それぞれのゲートに上記フリツプフロツ
プ71のQ出力を反転回路78によつて反転した
信号とフリツプフロツプ72のQ出力信号が供給
されたPチヤネルMOSトランジスタ75、Nチ
ヤネルMOSトランジスタ76からなるチヤージ
ポンプ回路77とで構成された周知のものであ
る。 FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific configuration of the first and second phase comparators 34 and 36 used in the above embodiment circuit. This phase comparator is connected to two D, which are always supplied with a "1" level signal as a data input and each supplied with an output signal of the voltage controlled oscillator or a reference frequency signal as a clock signal.
A phase difference detection circuit 74 includes a type flip-flop 71, 72 and an AND gate 73 to which the Q output signals of both flip-flops 71, 72 are supplied in parallel and forms a reset signal for both flip-flops 71, 72, and a power supply voltage VDD
A P circuit is inserted in series between the application point and the ground voltage V SS application point, and a signal obtained by inverting the Q output of the flip-flop 71 by an inverting circuit 78 and a Q output signal of the flip-flop 72 are supplied to each gate. This is a well-known circuit composed of a charge pump circuit 77 consisting of a channel MOS transistor 75 and an N-channel MOS transistor 76.
第8図ないし第10図はそれぞれ上記実施例回
路で使用される第1、第2のローパスフイルタ3
5,37の具体的構成を示す回路図である。 FIGS. 8 to 10 show the first and second low-pass filters 3 used in the above embodiment circuit, respectively.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific configuration of components No.
第8図に示すローパスフイルタは、入力端子8
1と出力端子82との間に抵抗83を挿入し、出
力端子82とアース電圧VSS印加点との間に抵抗
84とコンデンサ85の直列回路を挿入したもの
である。 The low-pass filter shown in FIG.
A resistor 83 is inserted between the output terminal 1 and the output terminal 82, and a series circuit of a resistor 84 and a capacitor 85 is inserted between the output terminal 82 and the point where the ground voltage V SS is applied.
第9図に示すローパスフイルタは、入力端子8
1と出力端子82との間に抵抗86と抵抗87お
よびコンデンサ88からなる直列回路を並列に接
続し、出力端子82とアース電圧VSS印加点との
間に抵抗89とコンデンサ90の直列回路を挿入
したものである。 The low-pass filter shown in FIG.
A series circuit consisting of a resistor 86, a resistor 87, and a capacitor 88 is connected in parallel between 1 and the output terminal 82, and a series circuit consisting of a resistor 89 and a capacitor 90 is connected between the output terminal 82 and the point where the ground voltage V SS is applied. This is what was inserted.
第10図に示すローパスフイルタは最も単純な
ものであり、入力端子81と出力端子82との間
に抵抗91を挿入し、出力端子82とアース電圧
VSS印加点との間にはコンデンサ92を挿入した
ものである。 The low-pass filter shown in FIG. 10 is the simplest one, in which a resistor 91 is inserted between the input terminal 81 and the output terminal 82, and the output terminal 82 and the ground voltage are
A capacitor 92 is inserted between the V SS application point and the V SS application point.
第11図および第12図はそれぞれ前記演算増
幅器38もしくは前記コンパレータ53、54そ
れぞれの具体的構成を示す回路図である。 FIGS. 11 and 12 are circuit diagrams showing specific configurations of the operational amplifier 38 or the comparators 53 and 54, respectively.
第11図のものは2個のNチヤネルMOSトラ
ンジスタ101,102で構成される差動増幅対
103、この差動増幅対103の負荷となり2個
のPチヤネルMOSトランジスタ104,105
で構成されたカレントミラー回路106、上記差
動増幅対103に動作電流を供給する電流源用の
NチヤネルMOSトランジスタ107、上記差動
増幅対103からの出力信号がゲートに供給され
るPチヤネルMOSトランジスタ108、このト
ランジスタ108の電流負荷となるNチヤネル
MOSトランジスタ109および上記トランジス
タ107,109のゲートに一定バイアスを供給
する直流電圧源110から構成されている周知の
ものである。そして上記トランジスタ101のゲ
ートが非反転入力端にされ、ここに前記第2のロ
ーパスフイルタ37からの出力でV2が供給され、
トランジスタ102のゲートが反転入力端にさ
れ、ここに前記第1のローパスフイルタ35から
の出力電圧V1が供給され、出力電圧V3は上記ト
ランジスタ108と109の直列接続点から取り
出される。なお、このような構成のものは前記演
算増幅器38であり、前記コンパレータ53,5
4はこれと回路定数が異なるだけであり、同様の
回路構成にされている。なお、コンパレータ5
3,54のばあい、第11図中の位相補正用のコ
ンデンサ111は省略されている。 The one in FIG. 11 has a differential amplifier pair 103 composed of two N-channel MOS transistors 101 and 102, and two P-channel MOS transistors 104 and 105 that act as a load for this differential amplifier pair 103.
a current mirror circuit 106 composed of a current mirror circuit 106, an N-channel MOS transistor 107 for a current source that supplies an operating current to the differential amplifier pair 103, and a P-channel MOS transistor 107 whose gate is supplied with the output signal from the differential amplifier pair 103. Transistor 108, N channel serving as current load of this transistor 108
This is a well-known device consisting of a MOS transistor 109 and a DC voltage source 110 that supplies a constant bias to the gates of the transistors 107 and 109. The gate of the transistor 101 is made a non-inverting input terminal, and V 2 is supplied thereto by the output from the second low-pass filter 37.
The gate of the transistor 102 is set as an inverting input terminal, and the output voltage V 1 from the first low-pass filter 35 is supplied thereto, and the output voltage V 3 is taken out from the series connection point of the transistors 108 and 109. Note that the operational amplifier 38 has such a configuration, and the comparators 53 and 5
No. 4 differs from this only in circuit constants, and has a similar circuit configuration. In addition, comparator 5
3 and 54, the phase correction capacitor 111 in FIG. 11 is omitted.
第12図のものは2個のNチヤネルMOSトラ
ンジスタ121、122で構成される差動増幅対
123、ゲートに一定バイアスが供給され、上記
差動増幅対123に動作電流を供給する電流源用
のNチヤネルMOSトランジスタ124、それぞ
れゲート、ソース間が接続され上記トランジスタ
121,122の負荷となるPチヤネルMOSト
ランジスタ125,126、ゲートが上記Pチヤ
ネルMOSトランジスタ125のゲートに接続さ
れこのトランジスタ125と共にカレントミラー
回路127を構成するPチヤネルMOSトランジ
スタ123、ゲートが上記PチヤネルMOSトラ
ンジスタ126のゲートに接続されこのトランジ
スタ126と共にカレントミラー回路129を構
成するPチヤネルMOSトランジスタ130、N
チヤネルMOSトランジスタ131,132から
なり上記トランジスタ128に流れる電流が供給
されるカレントミラー回路133で構成されてお
り、上記カレントミラー回路129と133の出
力端が共通に接続されている。そして上記トラン
ジスタ122のゲートが非反転入力端にされ、こ
こに前記第2のローパスフイルタ37からの出力
電圧V2が供給され、トランジスタ121のゲー
トが反転入力端にされ、ここに前記第1のローパ
スフイルタ35からの出力電圧V1が供給され、
出力電圧V3は上記カレントミラー回路129と
133の共通出力端から取り出される。なお、こ
のような構成のものは前記演算増幅器38であ
り、前記コンパレータ53,54はこれと回路定
数が異なるだけであり、同様の回路構成にされて
いる。 The one in FIG. 12 is a differential amplifier pair 123 consisting of two N-channel MOS transistors 121 and 122, a constant bias is supplied to the gate, and a current source for supplying operating current to the differential amplifier pair 123. An N-channel MOS transistor 124, whose gate and source are connected to each other and serves as a load for the transistors 121 and 122, P-channel MOS transistors 125 and 126, whose gate is connected to the gate of the P-channel MOS transistor 125, and which acts as a current mirror together with this transistor 125. A P-channel MOS transistor 123 that constitutes the circuit 127, a P-channel MOS transistor 130 whose gate is connected to the gate of the P-channel MOS transistor 126, and which constitutes a current mirror circuit 129 together with this transistor 126;
It consists of a current mirror circuit 133 made up of channel MOS transistors 131 and 132 and supplied with the current flowing to the transistor 128, and the output terminals of the current mirror circuits 129 and 133 are commonly connected. The gate of the transistor 122 is set as a non-inverting input terminal, to which the output voltage V 2 from the second low-pass filter 37 is supplied, and the gate of the transistor 121 is set as an inverting input terminal, to which the output voltage V 2 from the second low-pass filter 37 is supplied. The output voltage V 1 from the low-pass filter 35 is supplied,
The output voltage V 3 is taken out from the common output terminal of the current mirror circuits 129 and 133. It should be noted that the operational amplifier 38 has such a configuration, and the comparators 53 and 54 have the same circuit configuration except for the circuit constants.
なおこの発明は上記各実施例に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能であることはいうまで
もない。例えば、上記各実施例回路において各ト
ランジスタの極性を逆にして構成するようにして
もよい。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and can be modified in various ways. For example, in each of the circuits of the above embodiments, the polarity of each transistor may be reversed.
また上記実施例回路では第3の電圧制御発振器
33の第2の入力端子に(OFFSET)に第2の
ローパスフイルタ37から出力される電圧V2を
供給する場合について説明したが、これは第1の
ローパスフイルタ35から出力される電圧V1を
供給するように構成してもよい。 Furthermore, in the above embodiment circuit, the case where the voltage V 2 outputted from the second low-pass filter 37 is supplied to the second input terminal (OFFSET) of the third voltage controlled oscillator 33 has been described; The configuration may be such that the voltage V 1 output from the low-pass filter 35 is supplied.
以上説明したようにこの発明によれば、プロセ
スパラメータがばらついても入力電圧対出力信号
の周波数の特性にばらつきが生じない電圧制御発
振回路を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a voltage controlled oscillation circuit that does not cause variations in the characteristics of the input voltage versus the frequency of the output signal even if the process parameters vary.
第1図はこの発明の一実施例回路のブロツク
図、第2図および第3図はそれぞれ上記実施例回
路の動作を説明するための特性図、第4図は上記
実施例回路の一部回路を具体的に示す回路図、第
5図は上記第4図回路の動作を示すタイミングチ
ヤート、第6図は上記実施例回路を説明するため
の特性図、第7図は上記実施例回路の他の部分を
具体的に示す回路図、第8図ないし第10図はそ
れぞれ上記実施例回路のさらに他の部分を具体的
に示す回路図、第11図および第12図はそれぞ
れ上記実施例回路で使用される演算増幅器もしく
はコンパレータの具体的構成を示す回路図、第1
3図および第14図はそれぞれ従来の電圧制御発
振回路の回路図、第15図は上記とは異なる従来
の電圧制御発振回路のブロツク図、第16図は上
記第15図の回路の一部を具体的に示す回路図、
第17図は上記第15図回路の入出力特性図であ
る。
31,32,33……電圧制御発振器、34,
36……位相比較器、35,37……ローパスフ
イルタ、38……演算増幅器。
FIG. 1 is a block diagram of a circuit according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are characteristic diagrams for explaining the operation of the circuit according to the embodiment, and FIG. 4 is a partial circuit of the circuit according to the embodiment described above. FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG. 4, FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining the circuit of the embodiment, and FIG. FIGS. 8 to 10 are circuit diagrams specifically showing other parts of the above embodiment circuit, and FIGS. 11 and 12 are circuit diagrams specifically showing the above embodiment circuit. Circuit diagram showing the specific configuration of the operational amplifier or comparator used, 1st
3 and 14 are circuit diagrams of conventional voltage controlled oscillation circuits, FIG. 15 is a block diagram of a conventional voltage controlled oscillation circuit different from the above, and FIG. 16 shows a part of the circuit shown in FIG. 15 above. A detailed circuit diagram,
FIG. 17 is an input/output characteristic diagram of the circuit shown in FIG. 15. 31, 32, 33...voltage controlled oscillator, 34,
36... Phase comparator, 35, 37... Low pass filter, 38... Operational amplifier.
Claims (1)
出力信号の周波数が第1および第2の入力端子に
供給される電圧の和の値に第3の入力端子に供給
される電圧に応じた利得を掛けた結果に比例する
ようなそれぞれ等価な入出力特性を有する第1な
いし第3の電圧制御発振器と、上記第1の電圧制
御発振器の第1の入力端子に第1の基準電圧を供
給する第1の手段と、上記第1の電圧制御発振器
の出力信号の周波数と第1の基準周波数信号との
間の位相差に対応する第1の電圧を発生しこの第
1の電圧を第1の電圧制御発振器の第2の入力端
子に供給する第2の手段と、上記第2の電圧制御
発振器の第1の入力端子に第2の基準電圧を供給
する第3の手段と、上記第2の電圧制御発振器の
出力信号の周波数と第2の基準周波数信号との間
の位相差に対応する第2の電圧を発生しこの第2
の電圧を第2の電圧制御発振器の第2の入力端子
に供給する第4の手段と、上記第1の電圧と第2
の電圧との差に応じた第3の電圧を発生しこの第
3の電圧を上記第1ないし第3の電圧制御発振器
の各第3の入力端子に並列に供給する第5の手段
と、上記第3の電圧制御発振器の第2の入力端子
に上記第1の電圧もしくは第2の電圧を供給する
第6の手段と、上記第3の電圧制御発振器の第1
の入力端子に発振出力信号の周波数を制御するた
めの入力電圧を供給する第7の手段とを具備した
ことを特徴とする電圧制御発振回路。 2 上記第1ないし第3の電圧制御発振器のそれ
ぞれが、前記第1および第2の入力端子に供給さ
れる電圧を加算して第3の電圧を得る電圧加算手
段、前記第3の入力端子に供給される電圧に応じ
た電流を発生する電流発生手段、この電流発生手
段で発生される電流をスイツチを介して第1、第
2のコンデンサに交互に供給してこのコンデンサ
を充電するコンデンサ充電手段、上記第1、第2
のコンデンサの充電時における端子の電圧を上記
第3の電圧と比較する1、第2の電圧比較手段、
上記1、第2の電圧比較手段の出力信号に応じて
セツト、リセツトされその出力信号を発振出力信
号とするとともにこの発振出力信号に応じて上記
スイツチの動作を制御する双安定回路で構成され
ている特許請求の範囲第1項に記載の電圧制御発
振回路。 3 前記第2および第4の手段のそれぞれが、前
記第1あるいは第2の電圧制御発振器の出力信号
の周波数と前記第1あるいは第2の基準周波数信
号との間の位相差に応じた高レベルもしくは低レ
ベル期間を有するパルス信号を出力する位相比較
器、この位相比較器から出力されるパルス信号が
供給されるローパスフイルタ、このローパスフイ
ルタの出力電圧を前記第1あるいは第2の電圧制
御発振器の第2の入力端子に前記第1あるいは第
2の電圧として帰還する手段で構成されている特
許請求の範囲第1項に記載の電圧制御発振回路。[Claims] 1 each having first to third input terminals,
equivalent inputs such that the frequency of the output signal is proportional to the sum of the voltages supplied to the first and second input terminals multiplied by a gain corresponding to the voltage supplied to the third input terminal. first to third voltage controlled oscillators having output characteristics; first means for supplying a first reference voltage to a first input terminal of the first voltage controlled oscillator; and the first voltage controlled oscillator. generating a first voltage corresponding to the phase difference between the frequency of the output signal of the oscillator and the first reference frequency signal and applying the first voltage to the second input terminal of the first voltage controlled oscillator; 2, and third means for supplying a second reference voltage to the first input terminal of the second voltage controlled oscillator, and a frequency of the output signal of the second voltage controlled oscillator and a second reference. generates a second voltage corresponding to the phase difference between the frequency signal and the second voltage;
fourth means for supplying a voltage of said first voltage and a second voltage to a second input terminal of said second voltage controlled oscillator;
fifth means for generating a third voltage according to the difference between the voltage and the voltage and supplying the third voltage in parallel to each third input terminal of the first to third voltage controlled oscillators; a sixth means for supplying the first voltage or the second voltage to a second input terminal of the third voltage controlled oscillator;
and seventh means for supplying an input voltage for controlling the frequency of the oscillation output signal to the input terminal of the voltage controlled oscillation circuit. 2. Each of the first to third voltage controlled oscillators includes voltage adding means for adding the voltages supplied to the first and second input terminals to obtain a third voltage; Current generating means that generates a current according to the supplied voltage, and capacitor charging means that alternately supplies the current generated by the current generating means to the first and second capacitors via a switch to charge the capacitors. , the first and second
1. second voltage comparison means for comparing the voltage at the terminal when the capacitor is charged with the third voltage;
It is constituted by a bistable circuit that is set and reset in accordance with the output signals of the first and second voltage comparison means, uses the output signal as an oscillation output signal, and controls the operation of the switch in accordance with this oscillation output signal. A voltage controlled oscillation circuit according to claim 1. 3. Each of the second and fourth means generates a high level according to a phase difference between the frequency of the output signal of the first or second voltage controlled oscillator and the first or second reference frequency signal. Alternatively, a phase comparator that outputs a pulse signal having a low level period, a low-pass filter to which the pulse signal output from this phase comparator is supplied, and the output voltage of this low-pass filter is applied to the first or second voltage controlled oscillator. 2. The voltage controlled oscillation circuit according to claim 1, further comprising means for feeding back the first or second voltage to a second input terminal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234610A JPS61113323A (en) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | Voltage controlled oscillating circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234610A JPS61113323A (en) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | Voltage controlled oscillating circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61113323A JPS61113323A (en) | 1986-05-31 |
| JPH0566773B2 true JPH0566773B2 (en) | 1993-09-22 |
Family
ID=16973733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59234610A Granted JPS61113323A (en) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | Voltage controlled oscillating circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61113323A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63211919A (en) * | 1987-02-27 | 1988-09-05 | Nec Corp | Clock generating circuit |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP59234610A patent/JPS61113323A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61113323A (en) | 1986-05-31 |
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