JP5102603B2 - 半導体集積回路 - Google Patents
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Description
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
次に、実施の形態について更に詳述する。
図1は、本発明の1つの実施の形態による半導体集積回路にオンチップ集積化されたPLL回路の構成を説明するための図である。
図2は、図1のオンチップ集積化PLL回路のスタンバイ状態と高速ロック応答動作と低雑音定常ロック動作の動作シーケンスを示す図である。図2で、時刻T0から時刻T1までの動作がスタンバイ状態であり、時刻T1から時刻T2までの動作が高速ロック応答動作であり、時刻T2以降が低雑音定常ロック動作である。
図2の時刻T0から時刻T1までの動作がスタンバイ状態では、図1のPLL回路はロック動作を停止した状態となっている。
図2で、時刻T1から時刻T2までの動作が高速ロック応答動作であり、高速ロック応答動作は時刻T0から時刻T1までのスタンバイ状態の解除によって開始される。
図1のPLL回路では、ループフィルタ(LF)4として3次のラグリードフィルタが使用されている。
第1のチャージポンプ2は、位相周波数比較器1の第1出力信号(UP)11、第2出力信号(DN)12を入力して、ループフィルタ(LF)4への強力な充放電動作を制御する。充電動作を第1出力信号(UP)11にて、放電動作を第2出力信号(DN)12にて制御する。一方、第2のチャージポンプ3は、第1出力信号(UP)11、第2出力信号(DN)12を第1のチャージポンプ2とは逆相の関係で入力して、ループフィルタ(LF)4への微弱な充放電動作を制御する。充電動作を第2出力信号(DN)12にて、放電動作を第1出力信号(UP)11にて制御する。つまり、第1のチャージポンプ2の充電動作と第2のチャージポンプ3の放電動作が、第1出力信号(UP)11により、一方、第1のチャージポンプ2の放電動作と第2のチャージポンプ3の充電動作が、第2出力信号(DN)12により制御される。
制御電圧15(Vc)が供給される電圧制御発振器(VCO)5は、制御電圧15(Vc)で制御された周波数を持つ出力信号16を生成する。出力信号16はPLL回路の出力信号となると同時に、分周器(N)6に入力される。事前に設定された分周比Nに従って分周器(N)6は、電圧制御発振器(VCO)5の出力信号16を分周する分周動作を実行する。分周器(N)からの分周出力信号は帰還信号(FB)9として位相周波数比較器(PFD)1の他方の入力端子に入力され、位相周波数比較器(PFD)1の一方の入力端子に入力される基準信号(FREF)8の位相と比較される。
図3は、図1のオンチップ集積化PLL回路に使用される第1のチャージポンプ2の回路構成を示す図である。
図1のPLL回路では、ループフィルタ(LF)4として3次のラグリードフィルタが使用されていた。
図1のオンチップ集積化PLL回路では、図2に示す動作シーケンスの時刻T1でスタンバイ制御信号(ST)10がハイレベルからローレベルに変化して時刻T2で制御出力信号(OUTcnt)17がハイレベルからローレベルに変化するまでの時間差をコントローラ(CNT)7が生成する。時刻T1から時刻T2までの時間差が、図1のオンチップ集積化PLL回路の高速ロック応答動作の動作期間である。
図7は、シリアルATAインターフェースユニットに使用されるスプレッドスペトクラムクロック発生器(SSCG)を構成するフラクショナルPLL回路の構成を示す図である。
図10は、周辺装置とホストコンピュータとの間に接続される本発明の他の実施の形態によるインターフェースユニットの構成を示す図である。
図11は、周辺装置とホストコンピュータとの間に接続される本発明の更に他の実施の形態による記録再生ユニットの構成を示す図である。
2…第1のチャージポンプ
3…第2のチャージポンプ
4…ループフィルタ
5…電圧制御発振器
6…分周器
7…コントローラ
8…基準信号
9…帰還信号
10、42…スタンバイ制御信号
11…第1出力信号
12…第2出力信号
13…第1のチャージポンプの出力ノード
14…第2のチャージポンプの出力ノード
15…ループフィルタの出力ノード
16…PLLの出力信号
17…制御出力信号
18…第1の抵抗
19…第1の容量
20…第2の抵抗
21…第2の容量
22…第3の容量
23…変調器
24…信号波形生成部
25…充電側電流源
26…充電側スイッチ
27…放電側スイッチ
28…放電側電流源
29…光ディスク
30…光ピックアップ
31、49…半導体集積回路
32…ホスト
33…水晶発振子
34…記録再生ユニット
35…制御レジスタ
36…インターフェースユニット
37…デシリアライザ
38…クロックデータ再生ユニット
39…シリアライザ
40、41、46…PLL回路
43…電源スイッチ信号
44…フリップフロップ
45…書き込み論理回路
47…読み出し論理回路
48…PRMLタイミング回路
50…セレクタ
51…OR回路
Claims (14)
- 位相周波数比較器と第1のチャージポンプと第2のチャージポンプとループフィルタと電圧制御発振器と分周器とを含むPLL回路を内蔵して、
前記位相周波数比較器は、基準信号と前記分周器の出力信号である帰還信号の位相差を比較して、位相比較出力信号としての第1出力信号と第2出力信号とを出力して、
前記第1のチャージポンプと前記第2のチャージポンプとは、前記位相周波数比較器の前記第1出力信号と前記第2出力信号とに応答して前記ループフィルタの充放電動作をそれぞれ実行可能とされ、
前記第1のチャージポンプの出力と前記第2のチャージポンプの出力とは、前記ループフィルタに接続され、
前記PLL回路の動作モードは、ロック動作が停止されているスタンバイ状態と、ロック動作を開始するロック応答動作と、前記ロック応答動作によって開始された前記ロック動作を継続する定常ロック動作とを含み、
前記PLL回路の前記動作モードの前記スタンバイ状態では、前記PLL回路の少なくとも前記位相周波数比較器と前記第1のチャージポンプと前記第2のチャージポンプと前記分周器とが遮断状態に制御され、
前記PLL回路の前記動作モードの前記スタンバイ状態から前記ロック応答動作に変化させる制御信号が、前記PLL回路に供給され、
前記PLL回路への前記制御信号の供給に応答して、前記PLL回路の少なくとも前記位相周波数比較器と前記第1のチャージポンプと前記分周器とは前記遮断状態から解除され動作を開始して、
前記PLL回路は、前記制御信号のレベル変化に応答して所定の遅延時間の後にレベル変化する制御出力信号を生成するコントローラを更に含み、
前記コントローラから生成される前記制御出力信号のレベル変化に応答して、前記ロック応答動作での前記逆位相の前記第2のチャージポンプによる前記充放電動作の停止が解除され、前記定常ロック動作での前記第2のチャージポンプによる前記逆相の充放電動作の実行が開始される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項1において、
前記PLL回路は、前記分周器に接続された変調器を更に含み、
前記変調器の出力に応答することよって前記分周器は異なる値の分周数の間で変化することにより、前記分周器の平均分周数が整数部と分数部との和であるフラクショナルPLLの動作モードで前記PLL回路が動作する
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項2において、
前記半導体集積回路はオンチップ化されたシリアルATAインターフェースユニットを更に備え、
前記フラクショナルPLLの前記動作モードで動作する前記PLL回路は前記オンチップ化されたシリアルATAインターフェースユニットで使用されるスプレッドスペトクラムクロック発生器を構成する
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項3において、
前記シリアルATAインターフェースユニットを含む前記半導体集積回路は記憶ディスク装置とホスト装置との間に接続可能とされ、
前記半導体集積回路は、前記記憶ディスク装置から読み出し信号を読み出して前記ホスト装置に読み出しデータを供給する一方、前記ホスト装置からの書き込みデータを受けて前記記憶ディスク装置へ書き込み信号を供給するものである
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項4において、
前記第1のチャージポンプの充電制御入力端子と放電制御入力端子とに、前記位相周波数比較器の前記第1出力信号と前記第2出力信号とがそれぞれ供給可能とされ、
前記第2のチャージポンプの充電制御入力端子と放電制御入力端子とに、前記位相周波数比較器の前記第2出力信号と前記第1出力信号とがそれぞれ供給可能とされる
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項5において、
前記第1のチャージポンプの出力と前記第2のチャージポンプの出力とは前記ループフィルタの抵抗の一端と他端とに接続され、
前記抵抗の前記他端と接地電位との間に容量が接続される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項1において、
前記ロック動作を開始する前記ロック応答動作では、前記第1のチャージポンプによる前記ループフィルタの前記充放電動作に対して同位相の前記第2のチャージポンプによる前記ループフィルタの前記充放電動作が実行される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 記憶ディスク装置とホスト装置との間に接続可能とされたインターフェース用途のための半導体集積回路であって、
前記記憶ディスク装置と接続可能に構成されると伴に第1のPLL回路を含む記録再生ユニットと、
前記ホスト装置と接続可能に構成されると伴に第2のPLL回路を含むインターフェースユニットと
を具備して、
前記半導体集積回路は、前記記憶ディスク装置から読み出し信号を読み出して前記ホスト装置に読み出しデータを供給する一方、前記ホスト装置からの書き込みデータを受けて前記記憶ディスク装置へ書き込み信号を供給するものであり、
前記半導体集積回路の前記記録再生ユニットは、前記記憶ディスク装置から前記読み出し信号を読み出して前記記憶ディスク装置へ前記書き込み信号を供給するものであり、
前記半導体集積回路の前記インターフェースユニットは、前記ホスト装置からの前記書き込みデータを受けて前記記憶ディスク装置へ前記書き込み信号を供給するものであり、
前記第1のPLL回路と前記第2のPLL回路との各PLL回路は、位相周波数比較器と第1のチャージポンプと第2のチャージポンプとループフィルタと電圧制御発振器と分周器とを含み、
前記各PLL回路の前記位相周波数比較器は、基準信号と前記分周器の出力信号である帰還信号の位相差を比較して、位相比較出力信号としての第1出力信号と第2出力信号とを出力して、
前記各PLL回路の前記第1のチャージポンプと前記第2のチャージポンプとは、前記位相周波数比較器の前記第1出力信号と前記第2出力信号とに応答して前記ループフィルタの充放電動作をそれぞれ実行可能とされ、
前記各PLL回路の前記第1のチャージポンプの出力と前記第2のチャージポンプの出力とは、前記ループフィルタに接続され、
前記各PLL回路の動作モードは、ロック動作が停止されているスタンバイ状態と、ロック動作を開始するロック応答動作と、前記ロック応答動作によって開始された前記ロック動作を継続する定常ロック動作とを含み、
前記第2のPLL回路は、前記第2のPLL回路の前記分周器に接続された変調器を更に含み、
前記変調器の出力に応答することよって前記第2のPLL回路の前記分周器は異なる値の分周数の間で変化することにより、前記分周器の平均分周数が整数部と分数部との和であるフラクショナルPLLの動作モードで前記第2のPLL回路が動作し、
前記各PLL回路の前記動作モードを前記スタンバイ状態では、前記各PLL回路の少なくとも前記位相周波数比較器と前記第1のチャージポンプと前記第2のチャージポンプと前記分周器とが遮断状態に制御され、
前記各PLL回路の前記動作モードを前記スタンバイ状態から前記ロック応答動作に変化させる制御信号が、前記各PLL回路に供給され、
前記各PLL回路への前記制御信号の供給に応答して、前記各PLL回路の少なくとも前記位相周波数比較器と前記第1のチャージポンプと前記分周器とは前記遮断状態から解除され動作を開始して、
前記各PLL回路は、前記制御信号のレベル変化に応答して所定の遅延時間の後にレベル変化する制御出力信号を生成するコントローラを更に含み、
前記各PLL回路では、前記コントローラから生成される前記制御出力信号のレベル変化に応答して、前記ロック応答動作での前記逆位相の前記第2のチャージポンプによる前記充放電動作の停止が解除され、前記定常ロック動作での前記第2のチャージポンプによる前記逆相の充放電動作の実行が開始される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項8において、
前記各PLL回路の前記第1のチャージポンプの充電制御入力端子と放電制御入力端子とに、前記位相周波数比較器の前記第1出力信号と前記第2出力信号とがそれぞれ供給可能とされ、
前記各PLL回路の前記第2のチャージポンプの充電制御入力端子と放電制御入力端子とに、前記位相周波数比較器の前記第2出力信号と前記第1出力信号とがそれぞれ供給可能とされる
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項9において、
前記各PLL回路の前記第1のチャージポンプの出力と前記第2のチャージポンプの出力とは前記ループフィルタの抵抗の一端と他端とに接続され、
前記抵抗の前記他端と接地電位との間に容量が接続される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項8において、
前記半導体集積回路は、シリアルATAインターフェースユニットとして構成される前記インターフェースユニットで使用されるスプレッドスペトクラムクロック発生器を更に備え、
前記第2のPLL回路は前記スプレッドスペトクラムクロック発生器を構成する
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項8において、
前記ロック動作を開始する前記ロック応答動作では、前記第1のチャージポンプによる前記ループフィルタの前記充放電動作に対して同位相の前記第2のチャージポンプによる前記ループフィルタの前記充放電動作が実行される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項1において、
前記基準信号の位相と前記分周器からの前記帰還信号の位相とが所定の関係のロック状態に維持される前記PLL回路の前記定常ロック動作では、前記第1のチャージポンプの前記出力の充放電電流の電流値よりも、前記第2のチャージポンプの前記出力の充放電電流の電流値が小さく設定され、
前記PLL回路の前記定常ロック動作の前記動作モードでは、前記第1のチャージポンプと前記第2のチャージポンプとは、前記位相周波数比較器の前記第1出力信号と前記第2出力信号とに応答して前記ループフィルタの互いに逆相の充放電動作を実行して、
前記ロック動作を開始する前記ロック応答動作では、前記第1のチャージポンプによる前記ループフィルタの前記充放電動作に対して逆位相の前記第2のチャージポンプによる前記ループフィルタの前記充放電動作が停止される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項8において、
前記各PLL回路で前記基準信号の位相と前記分周器からの前記帰還信号の位相とが所定の関係のロック状態に維持される前記PLL回路の前記定常ロック動作では、前記第1のチャージポンプの前記出力の充放電電流の電流値よりも、前記第2のチャージポンプの前記出力の充放電電流の電流値が小さく設定され、
前記各PLL回路の前記定常ロック動作の前記動作モードでは、前記第1のチャージポンプと前記第2のチャージポンプとは、前記位相周波数比較器の前記第1出力信号と前記第2出力信号とに応答して前記ループフィルタの互いに逆相の充放電動作を実行して、
前記各PLL回路で前記ロック動作を開始する前記ロック応答動作では、前記第1のチャージポンプによる前記ループフィルタの前記充放電動作に対して逆位相の前記第2のチャージポンプによる前記ループフィルタの前記充放電動作が停止される
ことを特徴とする半導体集積回路。
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