JP2012029025A - 集積回路装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のノードと第2のノードとの間に振動子が接続されて発振動作を行う集積回路装置であって、第1の電源電位及び第2の電源電位が供給されて安定化電源電位を生成する電圧レギュレータと、安定化電源電位に対する第1のノードの電圧変化を増幅する第1の増幅素子及び第2の電源電位に対する第1のノードの電圧変化を増幅する第2の増幅素子を含み、第1のノードに入力される信号を反転増幅して第2のノードから出力する相補型増幅回路と、第1のノードと安定化電源電位との間に接続されたコンデンサと、第1のノードと第2の電源電位との間に接続されたコンデンサと、第2のノードと安定化電源電位との間に接続されたコンデンサと、第2のノードと第2の電源電位との間に接続されたコンデンサとを含む。
【選択図】図1
Description
(2)発振回路に供給される電源電圧Vregを下げて、消費電流を削減することができる。
(3)発振回路に供給される電源電圧Vregを、トランジスタの製造ばらつきに応じて調整することにより、発振回路の特性を一定に保つことができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る集積回路装置の構成を示す回路図である。図1に示すように、この集積回路装置は、振動子を用いて発振動作を行う発振回路20と、該発振回路20に安定化電源電圧を供給する電圧レギュレータ10とを含んでいる。
図2は、従来の発振回路及び第1の実施形態における発振回路の小信号等価回路を示す図である。なお、図2においては、振動子、及び、トランジスタの端子間容量や出力抵抗成分は省略されている。また、一般に、帰還抵抗Rfは十分に大きい値を有し、出力抵抗Rdは十分に小さい値を有しており、負性抵抗の計算に及ぼす影響は軽微であるので、これらも省略されている。
gmp・vp+gmn・vn+jω・C2・(vn+v)=i ・・・(1)
jω・C1・vn=−i ・・・(2)
Rreg・gmp・vp+vp=vn ・・・(3)
gmp・vp+gmn・vn+jω・C2p・(vp+v)+jω・C2n・(vn+v)=i ・・・(6)
jω・C1p・vp+jω・C1n・vn=−i ・・・(7)
C1p+C1n≡C1,C2p+C2n≡C2,gmp+gmn≡gm・・・(8)
また、コンデンサC1pとコンデンサC1nとが、トランスコンダクタンスgmpとトランスコンダクタンスgmnとの比に略等しい容量比を有し、コンデンサC2pとコンデンサC2nとが、トランスコンダクタンスgmpとトランスコンダクタンスgmnとの比に略等しい容量比を有するように、コンデンサの容量を定める。
C1p:C1n=C2p:C2n=gmp:gmn=k:(1−k) ・・・(9)
なお、kは、0<k<1を満たす実数である。
k・gm・vp+(1−k)・gm・vn+jω・k・C2・(vp+v)+jω・(1−k)・C2・(vn+v)=i ・・・(10)
jω・k・C1・vp+jω・(1−k)・C1・vn=−i ・・・(11)
gm・{k・vp+(1−k)・vn}+jω・C2・{k・vp+(1−k)・vn+v}=i ・・・(12)
jω・C1・{k・vp+(1−k)・vn}=−i ・・・(13)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る集積回路装置の構成を示す回路図である。第2の実施形態においては、図1に示す第1の実施形態における電圧レギュレータ10の替わりに、電圧レギュレータ10aが用いられる。その他の点に関しては、第1の実施形態と同様である。
図4は、本発明の第3の実施形態に係る集積回路装置の構成を示す回路図である。第3の実施形態においては、図1に示す第1の実施形態における発振回路20の替わりに、発振回路20aが用いられる。その他の点に関しては、第1の実施形態と同様である。
図5は、比較例の回路の構成を示す回路図である。比較例の回路は、図4に示す電圧レギュレータ10と、図8に示す発振回路40において相補型増幅回路41を図4に示す相補型増幅回路21aに変更した発振回路40aとを含んでいる。相補型増幅回路21aにおいては、直列に接続された第1〜第3のインバータが用いられる。
Claims (6)
- 第1のノードと第2のノードとの間に振動子が接続されて発振動作を行う集積回路装置であって、
第1の電源電位及び第2の電源電位が供給され、前記第1の電源電位を安定化して安定化電源電位を生成する電圧レギュレータと、
前記安定化電源電位に対する前記第1のノードの電圧変化を増幅する第1の増幅素子、及び、前記第2の電源電位に対する前記第1のノードの電圧変化を増幅する第2の増幅素子を含み、前記第1のノードに入力される信号を反転増幅して前記第2のノードから出力する相補型増幅回路と、
前記第1のノードと前記安定化電源電位との間に接続された第1のコンデンサと、
前記第1のノードと前記第2の電源電位との間に接続された第2のコンデンサと、
前記第2のノードと前記安定化電源電位との間に接続された第3のコンデンサと、
前記第2のノードと前記第2の電源電位との間に接続された第4のコンデンサと、
を具備する集積回路装置。 - 前記電圧レギュレータから前記安定化電源電位を供給されて動作する前記相補型増幅回路、及び、前記第1〜第4のコンデンサが、100MHz以上の周波数を有する発振信号を生成する、請求項1記載の集積回路装置。
- 前記相補型増幅回路が、前記安定化電源電位に対する前記第1のノードの電圧変化に対して第1のトランスコンダクタンスを比例係数とする出力電流の変化を発生すると共に、前記第2の電源電位に対する前記第1のノードの電圧変化に対して第2のトランスコンダクタンスを比例係数とする出力電流の変化を発生する場合に、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとが、前記第1のトランスコンダクタンスと前記第2のトランスコンダクタンスとの比に略等しい容量比を有し、前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとが、前記第1のトランスコンダクタンスと前記第2のトランスコンダクタンスとの比に略等しい容量比を有する、請求項1又は2記載の集積回路装置。
- 前記電圧レギュレータが、
前記基準電位が印加される反転入力端子と、前記安定化電源電位が印加される非反転入力端子と、増幅信号を出力する出力端子とを有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記第1の電源電位に接続されたソースと、前記安定化電源電位を出力するドレインとを有するPチャネルトランジスタと、
を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の集積回路装置。 - 前記電圧レギュレータが、
前記基準電位が印加される非反転入力端子と、帰還電位が印加される反転入力端子と、増幅信号を出力する出力端子とを有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記第1の電源電位に接続されたドレインと、前記帰還電位を出力するソースとを有する第1のNチャネルトランジスタと、
前記第1のNチャネルトランジスタのソースと前記第2の電源電位との間に接続され、入力端子と出力端子とが短絡されたインバータと、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記第1の電源電位に接続されたドレインと、前記安定化電源電位を出力するソースとを有する第2のNチャネルトランジスタと、
を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の集積回路装置。 - 前記相補型増幅回路が、
直列に接続された第1のインバータ、第2のインバータ、及び、第3のインバータと、
前記第3のインバータの出力端子と前記第1のインバータの入力端子との間に接続された抵抗と、
を含む、請求項1〜5のいずれか1項記載の集積回路装置。
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