JP7363441B2 - チャージポンプ回路、pll回路および発振器 - Google Patents
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Description
(1)発振器の構成:
(1-1)フラクショナルN-PLL回路の構成:
(1-2)チャージポンプ回路の構成:
(1-3)電流の調整:
(2)第2実施形態:
(3)第3実施形態:
(4)第4実施形態:
(5)第5実施形態:
(6)他の実施形態:
図1は本発明の一実施形態にかかる発振器の構成図である。発振器1は、発振回路2と振動子3とを含む発振器であり、発振回路2と振動子3は不図示のパッケージに収容されている。本実施形態では、振動子3は、基板材料として水晶を用いた水晶振動子であり、例えば、ATカットやSCカットの水晶振動子が用いられる。振動子3は、SAW(Surface Acoustic Wave)共振子やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)振動子であってもよい。また、振動子3の基板材料としては、水晶の他、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料等を用いることができる。振動子3の励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。
図2は、第1実施形態におけるフラクショナルN-PLL回路20の構成例を示す図である。図2に示すように、フラクショナルN-PLL回路20は、位相比較器(PFD:Phase Frequency Detector)21、チャージポンプ回路(CP:Charge Pump)22、ローパスフィルター(LPF:Lowpass Filter)23、電圧制御発振回路(VCO)24、分周回路25、分周設定回路27及びクロック生成回路28を含んで構成される。
以上のように、本実施形態にかかる発振器1は、チャージポンプ回路22を備えている。チャージポンプ回路22は、位相比較器21が出力するパルス電圧を電流に変換し、変換された電流がローパスフィルター23で平滑化されて電圧に変換される。図3は、本実施形態にかかるチャージポンプ回路22の回路を示す図である。図3に示すチャージポンプ回路22は、第1の電流源221と第2の電流源222とスイッチ回路223とミラー用電流源224とカレントミラー電流源225とを備えている。
本実施形態にかかるチャージポンプ回路22は電流源を備えており、上述のように制御回路70が、チャージポンプ回路22の電流源における電流の大きさIを制御レジスターに設定することによって、電流の大きさIを調整可能である。具体的には、本実施形態の第1の電流源221においては、図3に示されるように、電流源スイッチ回路S11とトランジスターT11とが直列接続された組が複数個並列に接続される。従って、第1の電流源221においては、電流源スイッチ回路S11の中からオンにするスイッチを選択することにより、電流供給ノードN11に流れる電流の総和を調整可能である。本実施形態においては、第2の電流源222およびミラー用電流源224においても同様の構成を備えており、電流の大きさを調整可能である。
図7は、本発明の他の実施形態にかかるチャージポンプ回路22bを示す回路図である。チャージポンプ回路22bは、第1の電流源221bと第2の電流源222bとスイッチ回路223とを備えている。スイッチ回路223は、第1の実施形態と同一の構成である。第1の電流源221bは、N型のデプレション型MOSトランジスターを1個備えている。第2の電流源222bは、N型のデプレション型MOSトランジスターを1個備えている。第1の電流源221b、第2の電流源222bにおいても、トランジスターは自己バイアス回路を構成している。
図8は、本発明の他の実施形態にかかるチャージポンプ回路22cを示す回路図である。チャージポンプ回路22cは、第1の電流源221cとミラー用電流源224cとスイッチ回路223とカレントミラー電流源225とを備えている。本実施形態において、第2の電流源は、ミラー用電流源224cとカレントミラー電流源225とによって構成される。スイッチ回路223とカレントミラー電流源225とは、第1の実施形態と同一の構成である。
図9は、本発明の他の実施形態にかかるチャージポンプ回路22dを示す回路図である。チャージポンプ回路22dは、第1の電流源221dとミラー用電流源224dとスイッチ回路223とカレントミラー電流源225とを備えている。本実施形態において、第2の電流源は、ミラー用電流源224dとカレントミラー電流源225とによって構成される。スイッチ回路223とカレントミラー電流源225とは、第1の実施形態と同一の構成である。
図10は、本発明の他の実施形態にかかるチャージポンプ回路22eを示す回路図である。チャージポンプ回路22eは、第1の電流源221eとミラー用電流源224eとスイッチ回路223とカレントミラー電流源225とブリーダー電流源222eを備えている。本実施形態において、第2の電流源は、ミラー用電流源224eとカレントミラー電流源225とによって構成されるとみなされてもよいし、ブリーダー電流源222eによって構成されるとみなされてもよいし、これらの電流源の双方が第2の電流源であってもよい。スイッチ回路223とカレントミラー電流源225とは、第1の実施形態と同一の構成である。
上述の実施形態は本発明を実施するための例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、PLL回路はフラクショナルN-PLL回路ではなく、デルタシグマ変調回路120を備えないPLL回路、すなわち、クロック信号PLLCLKを整数倍するPLL回路であってもよい。本発明の一実施形態にかかるPLL回路の適用対象は限定されず種々の対象、例えば、各種の電子機器、車両の電装品等に使用可能である。
Claims (8)
- PLL回路が備える位相比較器からの信号に基づいて出力ノードに導通する電流源を切り替えるスイッチ回路と、
高電位ノードと前記スイッチ回路との間に設けられた前記電流源である第1の電流源であって、自己バイアス回路を構成する第1導電型のデプレション型MOSトランジスターによって前記出力ノードに電流を供給する第1の電流源と、
低電位ノードと前記スイッチ回路との間に設けられた前記電流源である第2の電流源であって、自己バイアス回路を構成する第1導電型のデプレション型MOSトランジスターによって前記出力ノードから電流を引き抜く第2の電流源と、
を備えるチャージポンプ回路。 - 前記第2の電流源は、
前記位相比較器からDOWN信号が出力されているときに前記出力ノードから電流を引き抜くDOWN電流源と、
前記位相比較器からの出力に依存せずに前記出力ノードから電流を引き抜くブリーダー電流源と、
の少なくとも一方である、
請求項1に記載のチャージポンプ回路。 - 前記第1の電流源および前記第2の電流源の少なくとも一方は、
外部からの指示に応じて電流の大きさを調整する調整回路を備えている、
請求項1または請求項2に記載のチャージポンプ回路。 - 前記第1の電流源および前記第2の電流源の少なくとも一方は、
並列に接続された複数の前記第1導電型のデプレション型MOSトランジスターを備え、
前記調整回路は、
複数の前記第1導電型のデプレション型MOSトランジスターのそれぞれに対して直列に接続されたスイッチとして動作する電流源スイッチ回路である、
請求項3に記載のチャージポンプ回路。 - 前記調整回路は、
複数の調整電圧を生成する分圧抵抗と、
前記分圧抵抗が生成した前記複数の調整電圧の1つを選択し、前記第1導電型のデプレション型MOSトランジスターのバックゲートに印加する選択回路と、を備える、
請求項3に記載のチャージポンプ回路。 - 前記スイッチ回路は、
電圧フォロア回路を備え、
前記第1の電流源から電流が供給される電流供給ノードと前記出力ノードとが前記電圧フォロア回路の入力端子に接続され、電流源が電流を引き抜く電流引き抜きノードが前記電圧フォロア回路の出力端子に接続された状態と、
前記電流供給ノードが前記出力端子に接続され、前記出力ノードと前記電流引き抜きノードが前記入力端子に接続された状態と、を切り替える、
請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のチャージポンプ回路。 - 入力信号とフィードバック信号との位相差を比較して比較結果を示すパルス信号を出力する前記位相比較器と、
前記位相比較器が出力する前記パルス信号を電流に変換する請求項1~請求項6のいずれか一項に記載のチャージポンプ回路と、
前記チャージポンプ回路が出力する電流を平滑化された電圧に変換するローパスフィルターと、
前記ローパスフィルターの出力電圧を制御電圧として、前記制御電圧に応じて周波数が変化する出力信号を出力する電圧制御発振回路と、
前記電圧制御発振回路の出力から前記位相比較器の入力に至る信号経路上に設けられ、前記フィードバック信号を出力する分周回路と、
を備えるPLL回路。 - 請求項7に記載のPLL回路を備える発振器。
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