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JP2007288729A - Pll circuit - Google Patents

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JP2007288729A
JP2007288729A JP2006116698A JP2006116698A JP2007288729A JP 2007288729 A JP2007288729 A JP 2007288729A JP 2006116698 A JP2006116698 A JP 2006116698A JP 2006116698 A JP2006116698 A JP 2006116698A JP 2007288729 A JP2007288729 A JP 2007288729A
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JP
Japan
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circuit
differential input
transistor
phase detection
output
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Withdrawn
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JP2006116698A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Kato
昌明 加藤
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PLL circuit which is immune to in-phase noise that is an advantage of a differential input type VCO circuit and further, of which an input voltage range is wider than a single input. <P>SOLUTION: The present invention relates to a PLL circuit which comprises a differential input type VCO circuit a loop filter circuit and a phase detection circuit and is provided in a semiconductor integrated circuit, the PLL circuit being provided in the semiconductor integrated circuit including: the phase detection circuit for supplying a phase detected signal to the differential input type VCO circuit; the loop filter circuit to which an output of the phase detection circuit and one differential input of the differential input type VCO circuit are connected and which is provided between the output of the phase detection circuit and a ground; and a bias circuit for dummy output which supplies a bias voltage approximately equal with the phase detection circuit to another differential input of the differential input type VCO circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ICチップ(半導体集積回路)に設けられるPLL回路の技術に関する。   The present invention relates to a technology of a PLL circuit provided in an IC chip (semiconductor integrated circuit).

近年、携帯機器等は基板の小型化と高機能化が進み、それにともない搭載するICチップや外付け部品なども多くなり、部品をレイアウトする設計時間が増加する傾向にある。そのためICチップの外付け部品をできるだけ少なくしたいう要求が強まっている。特にPLL(Phase Locked Loop)回路にはループフィルタなどのローパスフィルタがあるため、PLL回路を構成する容量素子や抵抗素子をICチップに設けられず外付け部品とすることがある。   In recent years, mobile devices and the like have become smaller and more functional, and the number of IC chips and external components to be mounted has increased, and the design time for laying out components tends to increase. For this reason, there is an increasing demand for reducing the number of externally attached IC chips as much as possible. In particular, since a PLL (Phase Locked Loop) circuit has a low-pass filter such as a loop filter, a capacitor element or a resistor element constituting the PLL circuit may not be provided in the IC chip and may be an external component.

一般的なPLL回路を図4に示す。図4のようなPLL回路の位相検出回路は、抵抗素子41〜44、スイッチ45、46から構成されている。ループフィルタ回路はICチップ外に抵抗素子47、容量素子48、49を備え、ICチップの外付け端子として端子410、411を備えている。   A general PLL circuit is shown in FIG. The phase detection circuit of the PLL circuit as shown in FIG. 4 includes resistance elements 41 to 44 and switches 45 and 46. The loop filter circuit includes a resistance element 47 and capacitance elements 48 and 49 outside the IC chip, and includes terminals 410 and 411 as external terminals of the IC chip.

さらにVCO(Voltage Controlled Oscillator)回路412を備えている。本回路はリファレンス信号(基準周波数)またはリファレンス信号を含む信号を信号入力端子413から入力し、基準電圧信号(直流電圧)を基準信号端子414から入力する。そしてスイッチ45、46はVCO回路412の出力信号を分周したクロックで連続的にオン/オフを繰り返している。またVCO回路412は差動入力型を採用している。このような差動構成とすることで、ノイズに強い特性を得ることができる。   Further, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) circuit 412 is provided. In this circuit, a reference signal (reference frequency) or a signal including the reference signal is input from a signal input terminal 413, and a reference voltage signal (DC voltage) is input from a reference signal terminal 414. The switches 45 and 46 are continuously turned on / off with a clock obtained by dividing the output signal of the VCO circuit 412. The VCO circuit 412 adopts a differential input type. By adopting such a differential configuration, it is possible to obtain noise-resistant characteristics.

しかし、ループフィルタは差動出力であるため2個の容量素子48、49、1個の抵抗素子47が全て外付けとなり、2個の外付け用の端子410、411を必要とすることとなる。そこで、従来技術に示す外付け部品3個(容量素子2個、抵抗素子1個)のうち、抵抗素子47をICチップへ内蔵し、容量素子2個をICチップへ内蔵せず外付けとする提案がされている。   However, since the loop filter is a differential output, the two capacitance elements 48 and 49 and the one resistance element 47 are all externally attached, and two external terminals 410 and 411 are required. . Therefore, among the three external parts (two capacitive elements and one resistive element) shown in the prior art, the resistive element 47 is built in the IC chip, and the two capacitive elements are not built in the IC chip and are externally attached. Proposals have been made.

また、特許文献1によれば、大電流動作をする送信側電力増幅器による起ち上がり時のグランド、電源に対する変動や、アンテナから輻射された電磁波により受ける電磁界干渉など外乱からのノイズの影響についての対策が提案されている。つまり、動作環境により電圧制御発振器の発振キャリアが強い影響を受けた外乱からの同相ノイズに対してその影響をキャンセルする提案である。   According to Patent Document 1, the influence of noise from disturbances such as fluctuations in the ground and power supply at the time of startup by a transmission-side power amplifier that operates at a large current, and electromagnetic field interference received by electromagnetic waves radiated from an antenna. Countermeasures have been proposed. That is, it is a proposal for canceling the influence of common mode noise from a disturbance in which the oscillation carrier of the voltage controlled oscillator is strongly influenced by the operating environment.

特許文献2によれば、低電圧電源で動作し、高い周波数の出力を生成するために、VCOの制御電圧に対する周波数変化の感度を高くする必要がある場合に、制御電圧にノイズが混入した場合の影響を抑制する提案がされている。
特開2000−332602号公報 特開平09−83357号公報
According to Patent Document 2, when a low voltage power supply is operated and it is necessary to increase the sensitivity of frequency change with respect to the control voltage of the VCO in order to generate a high frequency output, noise is mixed in the control voltage. Proposals to reduce the effects of
JP 2000-332602 A JP 09-83357 A

しかしながら、抵抗素子をICチップに内蔵して外付け部品点数を削減する場合に、ICチップに設けられたループフィルタ回路の端子と容量素子の一方は接続される。また、容量素子の他方を利用者が用意する基板に配線されたグランド(GND)線と接続しなければならない。つまり図4に示した差動接続ではなくシングル接続となってしまう。   However, when the resistance element is incorporated in the IC chip to reduce the number of external parts, one of the capacitor element and the terminal of the loop filter circuit provided in the IC chip is connected. In addition, the other of the capacitive elements must be connected to a ground (GND) line wired on a board prepared by the user. That is, it becomes a single connection instead of the differential connection shown in FIG.

ところが差動入力型のVCO回路には同相ノイズに強く、入力電圧範囲がシングル接続の入力より広いという利点があるのでこの利点を最大限利用した回路が必要である。
特許文献1によれば、入出力を差動信号で受け渡すことが可能なチャージポンプ、ループフィルタ、電圧制御発振器によりPLL回路を構成し、従来のグランド電位に対する電圧信号での情報の受け渡しに対して、差動信号にて受け渡すことができ、グランドや電源の電位変化に伴うノイズや、アンテナの輻射電磁波による電磁界干渉に対する同相のノイズの影響をキャンセルすることを可能となる。
However, the differential input type VCO circuit is resistant to common-mode noise and has an advantage that the input voltage range is wider than that of a single connection input. Therefore, a circuit that makes full use of this advantage is required.
According to Patent Document 1, a PLL circuit is configured by a charge pump, a loop filter, and a voltage-controlled oscillator that can transfer input and output with a differential signal, and information transfer with a voltage signal with respect to a conventional ground potential is performed. Thus, differential signals can be passed, and it becomes possible to cancel the influence of noise in the same phase on the electromagnetic interference caused by the electromagnetic wave interference caused by the electromagnetic wave radiated from the antenna and the electromagnetic wave due to the ground or power supply potential change.

特許文献2によれば、ノイズに強く、感度の高いVCOを用いることができ、位相比較出力中のノイズの同相成分が、平衡信号の形式とされているため取り除かれ、ノイズに強い構成にできる。また、高感度のVCOを用いることができ、低電源電圧に適したPLL回路を構成できる。   According to Patent Document 2, a VCO that is resistant to noise and has high sensitivity can be used, and the in-phase component of noise in the phase comparison output is in the form of a balanced signal, so that it can be configured to be resistant to noise. . Further, a highly sensitive VCO can be used, and a PLL circuit suitable for a low power supply voltage can be configured.

しかしシングル接続できないため外付け部品点数の削減はできない。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、実績のある差動入力型VCO回路を変更しないで、差動入力型VCO回路の利点である同相ノイズに強く、さらに入力電圧範囲がシングル入力より広いPLL回路を提供することを目的とする。
However, the number of external parts cannot be reduced because a single connection is not possible.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is resistant to the common-mode noise that is an advantage of the differential input type VCO circuit without changing the proven differential input type VCO circuit, and further has an input voltage range. An object of the present invention is to provide a PLL circuit that is wider than a single input.

本発明の態様のひとつである差動入力型VCO回路とループフィルタ回路と位相検出回路とを備え、半導体集積回路に設けられるPLL回路であって、
上記差動入力型VCO回路に位相検出した信号を供給する上記位相検出回路と、上記位相検出回路の出力と上記差動入力型VCO回路の一方の差動入力を接続し、上記位相検出回路の出力とグランド間に上記ループフィルタ回路と、
上記差動入力型VCO回路の他方の差動入力に上記位相検出回路と略同じバイアス電圧を供給するダミー出力用バイアス回路と、を具備する構成とする。
A PLL circuit provided in a semiconductor integrated circuit, comprising a differential input type VCO circuit, a loop filter circuit, and a phase detection circuit, which are one aspect of the present invention,
The phase detection circuit for supplying a phase-detected signal to the differential input type VCO circuit, the output of the phase detection circuit and one differential input of the differential input type VCO circuit are connected, and the phase detection circuit The loop filter circuit between the output and ground;
And a dummy output bias circuit for supplying substantially the same bias voltage as that of the phase detection circuit to the other differential input of the differential input type VCO circuit.

好ましくは、上記ループフィルタ回路を構成する上記抵抗素子を上記半導体集積回路に内蔵し、上記第1容量素子と上記第2容量素子は外付けとし、
上記抵抗素子と第1容量素子を直列接続し、第2容量素子は上記直列接続した回路と並列に、上記差動入力型VCO回路の差動入力の一方とグランド間にシングル接続する構成とする。
Preferably, the resistor element constituting the loop filter circuit is built in the semiconductor integrated circuit, and the first capacitor element and the second capacitor element are externally attached,
The resistor element and the first capacitor element are connected in series, and the second capacitor element is connected in parallel with the series connected circuit between the differential input of the differential input type VCO circuit and the ground. .

好ましくは、上記位相検出回路はギルバートセル方式であってもよい。
上記構成により、シングル接続でも同相ノイズに強く、入力電圧範囲がシングル入力より広いPLL回路が構成できる。また、外付け部品を削減できる。
Preferably, the phase detection circuit may be a Gilbert cell system.
With the above configuration, a PLL circuit that is resistant to common-mode noise even with a single connection and has a wider input voltage range than a single input can be configured. Moreover, external parts can be reduced.

本発明によれば、位相検出回路とループフィルタ回路の構成にすることにより、ループフィルタ回路の外付け部品を削減することができる。また、従来より実績のある差動入力型VCO回路を変更しないで同相ノイズに強く、入力電圧範囲がシングル接続より広いPLL回路が構成できる。   According to the present invention, the configuration of the phase detection circuit and the loop filter circuit can reduce the external parts of the loop filter circuit. In addition, it is possible to construct a PLL circuit that is resistant to common-mode noise and has a wider input voltage range than a single connection without changing the conventional differential input type VCO circuit.

以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
(実施例1)
図1に示す回路は本発明の原理を示す回路である。本回路は位相検出回路(ギルバートセルなど)とループフィルタ回路とVCO回路22から構成されている。検波部は、入力部、ギルバートセル部、出力部から構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Example 1
The circuit shown in FIG. 1 is a circuit showing the principle of the present invention. This circuit includes a phase detection circuit (such as a Gilbert cell), a loop filter circuit, and a VCO circuit 22. The detection unit includes an input unit, a Gilbert cell unit, and an output unit.

入力部は電流源1、抵抗素子2、3、トランジスタ4、5(Pチャネル例えばPMOS:P-channel Metal-Oxide Semiconductor)、トランジスタ6、7(Nチャネル例えばNMOS:N-channel Metal-Oxide Semiconductor)から構成される。そして入力部の接続は、電流源1に電源電圧(VDD)を接続され、電流源1の他方とは抵抗素子2、3が接続される。抵抗素子2の他方はトランジスタ4のソースに接続される。また、抵抗素子3とトランジスタ5のソースと接続される。トランジスタ4のドレインはトランジスタ6のゲートとドレインに接続される。またトランジスタ5のドレインはトランジスタ7のゲートとドレインに接続される。トランジスタ6、7のソースはグランド(GND)に接続する。   The input unit is a current source 1, resistance elements 2 and 3, transistors 4 and 5 (P-channel, for example, PMOS: P-channel Metal-Oxide Semiconductor), transistors 6 and 7 (N-channel, for example, NMOS: N-channel Metal-Oxide Semiconductor) Consists of The input unit is connected to a power source voltage (VDD) connected to the current source 1, and the resistance elements 2 and 3 are connected to the other side of the current source 1. The other end of resistance element 2 is connected to the source of transistor 4. Further, the resistance element 3 and the source of the transistor 5 are connected. The drain of the transistor 4 is connected to the gate and drain of the transistor 6. The drain of the transistor 5 is connected to the gate and drain of the transistor 7. The sources of the transistors 6 and 7 are connected to the ground (GND).

トランジスタ4のゲートにはリファレンス信号(基準周波数信号)を含む信号(入力信号)が入力される。また、トランジスタ5のゲートには信号の基準電圧信号(REF信号:直流基準電圧)が入力される。   A signal (input signal) including a reference signal (reference frequency signal) is input to the gate of the transistor 4. A signal reference voltage signal (REF signal: DC reference voltage) is input to the gate of the transistor 5.

ギルバートセル部は、トランジスタ(Pチャネル例えばPMOS:P-channel Metal-Oxide Semiconductor)8、9、トランジスタ(Nチャネル例えばNMOS:N-channel Metal-Oxide Semiconductor)10、11、12、13、14、15、ダミー出力用バイアス回路16から構成される。トランジスタ14のゲートはトランジスタ6のゲートに接続されカレントミラー回路を構成する。また、トランジスタ15のゲートはトランジスタ7のゲートに接続されカレントミラー回路を構成している。トランジスタ14、15のソースはグランド(GND)に接地されている。トランジスタ8のゲートはドレインに接続されている。トランジスタ9のゲートはドレインに接続されている。トランジスタ8、9のソースは電源電圧(VDD)に接続されている。   The Gilbert cell section includes transistors (P channel, for example, PMOS: P-channel Metal-Oxide Semiconductor) 8 and 9, transistors (N channel, for example, NMOS: N-channel Metal-Oxide Semiconductor) 10, 11, 12, 13, 14, 15 And a dummy output bias circuit 16. The gate of the transistor 14 is connected to the gate of the transistor 6 to form a current mirror circuit. The gate of the transistor 15 is connected to the gate of the transistor 7 to form a current mirror circuit. The sources of the transistors 14 and 15 are grounded to the ground (GND). The gate of the transistor 8 is connected to the drain. The gate of the transistor 9 is connected to the drain. The sources of the transistors 8 and 9 are connected to the power supply voltage (VDD).

次に、トランジスタ10のソースとトランジスタ8のドレインとトランジスタ12のソースが接続されている。トランジスタ11のソースとトランジスタ9のドレインとトランジスタ13のソースは接続されている。   Next, the source of the transistor 10, the drain of the transistor 8, and the source of the transistor 12 are connected. The source of the transistor 11, the drain of the transistor 9, and the source of the transistor 13 are connected.

トランジスタ10のゲートとトランジスタ13のゲートは接続されVCO回路22に接続されている(CK)。トランジスタ11のゲートとトランジスタ12のゲートは接続されVCO回路22に接続されている(XCK:CKの反転出力)。図1に示すCK信号およびXCK信号は、VCO回路22の出力を分周して生成したクロックで連続的なON/OFFを繰り返している。   The gate of the transistor 10 and the gate of the transistor 13 are connected and connected to the VCO circuit 22 (CK). The gate of the transistor 11 and the gate of the transistor 12 are connected and connected to the VCO circuit 22 (XCK: inverted output of CK). The CK signal and the XCK signal shown in FIG. 1 are continuously turned on and off with a clock generated by dividing the output of the VCO circuit 22.

そして、入力部から入力したリファレンス信号(基準周波数の信号)とVCO回路22から入力されたCKとXCKとで位相比較され、その結果を出力部に転送する。
ここで、本回路は低電圧で動作させるため、折り返しをトランジスタ6、7、14、15を用いて行っている。供給電圧(VDD)に余裕があれば特に折り返す必要はない。
Then, the phase comparison is performed between the reference signal (reference frequency signal) input from the input unit and CK and XCK input from the VCO circuit 22, and the result is transferred to the output unit.
Here, in order to operate this circuit at a low voltage, folding is performed using the transistors 6, 7, 14, and 15. If there is a margin in the supply voltage (VDD), there is no need to turn back.

出力部はトランジスタ17、19、(Pチャネル例えばPMOS:P-channel Metal-Oxide Semiconductor)抵抗素子19、20、抵抗素子21から構成される。トランジスタ17と抵抗素子18が電源電圧(VDD)とグランド(GND)間に直列に接続される。そして、トランジスタ17のゲートからギルバートセル部のトランジスタ9のドレインに接続されてカレントミラーバイアス電圧(ギルバートセル部用)を供給する。   The output unit includes transistors 17 and 19, (P-channel, for example, PMOS: P-channel Metal-Oxide Semiconductor) resistance elements 19 and 20, and a resistance element 21. The transistor 17 and the resistance element 18 are connected in series between the power supply voltage (VDD) and the ground (GND). A current mirror bias voltage (for the Gilbert cell unit) is supplied from the gate of the transistor 17 to the drain of the transistor 9 in the Gilbert cell unit.

また、トランジスタ19と抵抗素子20が電源電圧(VDD)とグランド(GND)間に直列に接続される。そして、トランジスタ19のゲートからダミー出力用バイアス回路16に接続されてカレントミラーバイアス電圧(ダミー出力用バイアス回路16用)を供給する。ダミー出力用バイアス回路16については後述する。   The transistor 19 and the resistance element 20 are connected in series between the power supply voltage (VDD) and the ground (GND). The gate of the transistor 19 is connected to the dummy output bias circuit 16 to supply a current mirror bias voltage (for the dummy output bias circuit 16). The dummy output bias circuit 16 will be described later.

なお本回路は低電圧で動作させるため出力部も折り返しをしている。供給電圧(VDD)に余裕があれば特に折り返す必要はない。
ループフィルタ部は端子23、24、外付け容量素子25(第1容量素子)、26(第2容量素子)から構成される。抵抗素子21はICチップに内蔵する構成である。外付け容量素子25、26は利用者が用意した基板に配線されたグランド(GND)と接続されている。ここでグランドはICチップ内のグランドと接続することで同電位となる。ループフィルタ部の後段にVCO回路22が接続される。ループフィルタ部は、出力部から出力された位相比較結果が入力され、VCO回路22の制御電圧を出力する。
Since this circuit is operated at a low voltage, the output section is also folded. If there is a margin in the supply voltage (VDD), there is no need to turn back.
The loop filter section is composed of terminals 23 and 24, and external capacitor elements 25 (first capacitor elements) and 26 (second capacitor elements). The resistance element 21 is built in the IC chip. The external capacitor elements 25 and 26 are connected to a ground (GND) wired on a board prepared by the user. Here, the ground has the same potential when connected to the ground in the IC chip. A VCO circuit 22 is connected downstream of the loop filter unit. The loop filter unit receives the phase comparison result output from the output unit and outputs the control voltage of the VCO circuit 22.

ここではVCO回路22の詳細な説明はしないが、差動入力型のVCO回路22である。ところがループフィルタ回路をシングル接続しているため、VCO回路22の入力部を構成する差動回路のトランジスタのゲートに、ギルバートセル部用の出力部の出力からループフィルタ回路部を介して接続する。また、VCO回路22の入力部を構成する他方の差動回路のトランジスタのゲートには、ダミー出力用バイアス回路16用の出力部のトランジスタ19と抵抗素子20を接続する。   Although the VCO circuit 22 is not described in detail here, it is a differential input type VCO circuit 22. However, since the loop filter circuit is single-connected, the output of the output unit for the Gilbert cell unit is connected to the gate of the differential circuit transistor constituting the input unit of the VCO circuit 22 via the loop filter circuit unit. Further, the transistor 19 of the output section for the dummy output bias circuit 16 and the resistance element 20 are connected to the gate of the transistor of the other differential circuit constituting the input section of the VCO circuit 22.

次に、ダミー出力用バイアス回路16は、上記説明した入力部、ギルバートセル部、出力部の消費電流と略同じ電流を消費する回路を構成する。
上記のように、位相検出回路をギルバートセル部のシングル出力とし、ループフィルタ回路をシングル接続する。一方、VCO回路22の差動入力には、ループフィルタ回路の出力とダミー出力用バイアス回路16のダミー電圧を生成する回路の出力を接続することで、外付け部品を削減でき、差動入力型のVCO回路の利点である同相ノイズに強く、入力範囲をシングル接続よりも広くできる。
(実施例2)
次に、実施例1で説明したダミー出力用バイアス回路16についてさらに詳細な構成を説明する。図2に示すダミー出力用バイアス回路16は、電流源201とトランジスタ(NMOS)202とトランジスタ(PMOS)203、204、トランジスタ(NMOS)205、206、207、208、209、2010から構成される。トランジスタ209、2010のゲートはトランジスタ202のゲートに接続される。また、トランジスタ209、2010のソースはグランド(GND)に接地されている。トランジスタ203のゲートはドレインに接続されている。トランジスタ204のゲートはドレインに接続されている。トランジスタ203、204のソースは電源電圧(VDD)に接続されている。
Next, the dummy output bias circuit 16 constitutes a circuit that consumes substantially the same current as the current consumed by the input unit, the Gilbert cell unit, and the output unit described above.
As described above, the phase detection circuit is a single output of the Gilbert cell unit, and the loop filter circuit is single-connected. On the other hand, the differential input of the VCO circuit 22 can be connected to the output of the loop filter circuit and the output of the dummy output bias circuit 16 for generating a dummy voltage, thereby reducing the number of external components. It is strong against common-mode noise, which is an advantage of the VCO circuit, and can make the input range wider than a single connection.
(Example 2)
Next, a more detailed configuration of the dummy output bias circuit 16 described in the first embodiment will be described. The dummy output bias circuit 16 shown in FIG. 2 includes a current source 201, a transistor (NMOS) 202, transistors (PMOS) 203 and 204, and transistors (NMOS) 205, 206, 207, 208, 209, and 2010. The gates of the transistors 209 and 2010 are connected to the gate of the transistor 202. The sources of the transistors 209 and 2010 are grounded to the ground (GND). The gate of the transistor 203 is connected to the drain. The gate of the transistor 204 is connected to the drain. The sources of the transistors 203 and 204 are connected to the power supply voltage (VDD).

次に、トランジスタ205のソースとトランジスタ203のドレインとトランジスタ207のソースが接続されている。トランジスタ206のソースとトランジスタ204のドレインとトランジスタ208のソースは接続されている。そしてトランジスタ19を介してVCO回路22の入力に接続される。   Next, the source of the transistor 205, the drain of the transistor 203, and the source of the transistor 207 are connected. The source of the transistor 206, the drain of the transistor 204, and the source of the transistor 208 are connected. The transistor 19 is connected to the input of the VCO circuit 22.

トランジスタ205のゲートとトランジスタ208のゲートは接続されVCO回路22に接続されている(CK)。トランジスタ206のゲートとトランジスタ207のゲートは接続されVCO回路22に接続されている(XCK)。図1に示すCK信号およびXCK信号は、VCO回路22の出力を分周して生成したクロックで連続的にON/OFFを繰り返している。   The gate of the transistor 205 and the gate of the transistor 208 are connected and connected to the VCO circuit 22 (CK). The gate of the transistor 206 and the gate of the transistor 207 are connected and connected to the VCO circuit 22 (XCK). The CK signal and the XCK signal shown in FIG. 1 are continuously turned on and off with a clock generated by dividing the output of the VCO circuit 22.

上記ダミー出力用バイアス回路16は、電流源201とトランジスタ202か構成される回路と、実施例1で説明したギルバートセル部と同じ回路から構成されている。
電流源201の電流I2は、電流源1の電流I1と異なり変動のない一定な電流を出力する。電流源1の電流I1は入力信号と関連して変化する。しかし電流源201の出力電流I2は、トランジスタ205、208とトランジスタ206、207をCKとXCKで切替えても、入力電流はトランジスタ202を介して供給されるため電流に変化が生じない。
The dummy output bias circuit 16 includes a circuit including the current source 201 and the transistor 202, and the same circuit as the Gilbert cell unit described in the first embodiment.
Unlike the current I1 of the current source 1, the current I2 of the current source 201 outputs a constant current that does not vary. The current I1 of the current source 1 changes in relation to the input signal. However, as for the output current I2 of the current source 201, even if the transistors 205 and 208 and the transistors 206 and 207 are switched between CK and XCK, the input current is supplied through the transistor 202, so that the current does not change.

また、トランジスタ6と7をそれぞれサイズをM=1とするとダミー出力用バイアス回路16のトランジスタ202のサイズはM=2とする。またトランジスタ209、2010はサイズをそれぞれM=1にする。つまりトランジスタ14、15もサイズはM=1である。また、トランジスタ8〜13を有するギルバートセル部とトランジスタ203〜208を有するギルバートセル部のサイズと構成は同じである。   Further, when the size of each of the transistors 6 and 7 is M = 1, the size of the transistor 202 of the dummy output bias circuit 16 is M = 2. Transistors 209 and 2010 are each set to M = 1. That is, the sizes of the transistors 14 and 15 are also M = 1. In addition, the size and configuration of the Gilbert cell unit having the transistors 8 to 13 and the Gilbert cell unit having the transistors 203 to 208 are the same.

このように、ループフィルタ部の出力とダミー電圧を生成する回路の出力を接続することで、外付け部品を削減でき、差動入力型のVCO回路の利点である同相ノイズに強く、入力範囲がシングル接続よりも広くなる。
(実施例3)
次に、製造ばらつきがある場合においても製造ばらつきに依存しないダミー出力用バイアス回路16について説明する。実施例2で説明した入力部とギルバートセル部とほぼ同じ回路を配置したときに、製造ばらつきがあるとPLL回路は所望の周波数にロックすることができない。それはダミー出力用バイアス回路16のギルバートセル部のオフセットにより、ダミー出力用バイアス回路16の出力が矩形のリップル波形となってしまうためPLL回路が決められた周波数にロックできない。つまりトランジスタ205〜208(図2)がCKとXCKにより切替わる場合、通常は製造ばらつきがないため各トランジスタからは略同じ一定の電流が各トランジスタから流れる。しかし各トランジスタに製造ばらつきがあると各トランジスタがそれぞれ異なる電流になる。その結果、矩形のリップル波形となってしまう。
In this way, by connecting the output of the loop filter unit and the output of the circuit that generates the dummy voltage, external components can be reduced, and it is strong against common-mode noise, which is an advantage of the differential input type VCO circuit, and has an input range. Wider than a single connection.
(Example 3)
Next, the dummy output bias circuit 16 that does not depend on manufacturing variations even when manufacturing variations exist will be described. When substantially the same circuit is arranged in the input unit and the Gilbert cell unit described in the second embodiment, the PLL circuit cannot be locked to a desired frequency if there is a manufacturing variation. This is because the output of the dummy output bias circuit 16 has a rectangular ripple waveform due to the offset of the Gilbert cell portion of the dummy output bias circuit 16, and the PLL circuit cannot be locked to a predetermined frequency. That is, when the transistors 205 to 208 (FIG. 2) are switched between CK and XCK, there is usually no manufacturing variation, so that substantially the same constant current flows from each transistor. However, if each transistor has manufacturing variations, each transistor has a different current. As a result, a rectangular ripple waveform results.

そこで、実施例1のダミー出力用バイアス回路16を図3に示すように電流源301とトランジスタ(PMOS)303、トランジスタ(NMOS)302、304により構成する。電流源301の一方は電源電圧(VDD)と接続し、他方をトランジスタ302のゲートとソースに接続される。そして、トランジスタ304のゲートにも接続されている。また、トランジスタ303のソースは電源電圧(VDD)に接続される。ゲートとドレインはトランジスタ304のドレインに接続される。そして、その接続点からトランジスタ19のゲートに接続されている。トランジスタ302、304のソースはグランド(GND)に接続される。   Therefore, the dummy output bias circuit 16 according to the first embodiment includes a current source 301, a transistor (PMOS) 303, and transistors (NMOS) 302 and 304 as shown in FIG. One of the current sources 301 is connected to the power supply voltage (VDD), and the other is connected to the gate and source of the transistor 302. The transistor 304 is also connected to the gate. The source of the transistor 303 is connected to the power supply voltage (VDD). The gate and drain are connected to the drain of transistor 304. The connection point is connected to the gate of the transistor 19. The sources of the transistors 302 and 304 are connected to the ground (GND).

電流源1の出力電流I1はトランジスタ6と7ではそれぞれI1/2に分流される。また、トランジスタ8と9に流れる電流もそれぞれI1/2となる。よってトランジスタ17に流れる電流もI1/2となる。また電流源301の電流I2をI1と同じ電流とし、トランジスタ302のサイズをM=2として、トランジスタ304のサイズをM=1とすればトランジスタ19に供給されるI1/2=I2/2となる。このことから本例に示したダミー出力用バイアス回路でもよいことがわかる。   The output current I1 of the current source 1 is shunted to I1 / 2 in the transistors 6 and 7, respectively. Further, the currents flowing through the transistors 8 and 9 are also I1 / 2. Therefore, the current flowing through the transistor 17 is also I1 / 2. If the current I2 of the current source 301 is the same as I1, the size of the transistor 302 is M = 2, and the size of the transistor 304 is M = 1, I1 / 2 = I2 / 2 supplied to the transistor 19 is obtained. . This shows that the dummy output bias circuit shown in this example may be used.

このように、ループフィルタ部の出力とダミー電圧を生成する回路の出力を接続することで、外付け部品を削減でき、差動入力型のVCO回路の利点である同相ノイズに強く、入力範囲をシングル接続よりも広くできる。さらにICチップ内の部品点数を削減できる。   In this way, by connecting the output of the loop filter unit and the output of the circuit that generates the dummy voltage, external components can be reduced, and it is strong against common-mode noise, which is an advantage of the differential input type VCO circuit, and has an input range. Can be wider than a single connection. Furthermore, the number of parts in the IC chip can be reduced.

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

実施例1のPLL回路を示す図である。1 is a diagram illustrating a PLL circuit according to a first embodiment. 実施例2のPLL回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a PLL circuit according to a second embodiment. 実施例3のPLL回路を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a PLL circuit according to a third embodiment. 従来のPLL回路を示す図である。It is a figure which shows the conventional PLL circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1…電流源
2、3、18、20、21…抵抗素子
4、5、8、9、17、19…Pチャンネルトランジスタ
6、7、10〜15…Nチャンネルトランジスタ
16…ダミー出力用バイアス回路
22…VCO回路
23、24…端子
25…第1容量素子
26…第2容量素子
201…電流源
203、204…Pチャンネルトランジスタ
202、205〜2010…Nチャンネルトランジスタ
301…電流源
303…Pチャンネルトランジスタ
302、204〜2010…Nチャンネルトランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current source 2, 3, 18, 20, 21 ... Resistance element 4, 5, 8, 9, 17, 19 ... P channel transistor 6, 7, 10-15 ... N channel transistor 16 ... Dummy output bias circuit 22 ... VCO circuits 23, 24 ... terminal 25 ... first capacitor element 26 ... second capacitor element 201 ... current sources 203, 204 ... P channel transistors 202, 205-2010 ... N channel transistor 301 ... current source 303 ... P channel transistor 302 204-2010 ... N-channel transistors

Claims (3)

差動入力型VCO回路とループフィルタ回路と位相検出回路とを備え、半導体集積回路に設けられるPLL回路であって、
前記差動入力型VCO回路に位相検出した信号を供給する前記位相検出回路と、
前記位相検出回路の出力と前記差動入力型VCO回路の一方の差動入力を接続し、前記位相検出回路の出力とグランド間に設けた前記ループフィルタ回路と、
前記差動入力型VCO回路の他方の差動入力に前記位相検出回路と略同じバイアス電圧を供給するダミー出力用バイアス回路と、
を具備することを特徴とする半導体集積回路に設けられるPLL回路。
A PLL circuit including a differential input type VCO circuit, a loop filter circuit, and a phase detection circuit, and provided in a semiconductor integrated circuit,
The phase detection circuit for supplying a phase detected signal to the differential input type VCO circuit;
Connecting the output of the phase detection circuit and one differential input of the differential input type VCO circuit, the loop filter circuit provided between the output of the phase detection circuit and the ground;
A dummy output bias circuit for supplying substantially the same bias voltage as that of the phase detection circuit to the other differential input of the differential input type VCO circuit;
A PLL circuit provided in a semiconductor integrated circuit.
前記ループフィルタ回路を構成する前記抵抗素子を前記半導体集積回路に内蔵し、前記第1容量素子と前記第2容量素子は外付けし、
前記抵抗素子と第1容量素子を直列接続し、第2容量素子は前記直列接続した回路と並列に、前記差動入力型VCO回路の差動入力の一方とグランド間にシングル接続することを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路に設けられるPLL回路。
The resistor element constituting the loop filter circuit is built in the semiconductor integrated circuit, and the first capacitor element and the second capacitor element are externally attached,
The resistor element and the first capacitor element are connected in series, and the second capacitor element is connected in parallel with the series-connected circuit between the differential input of the differential input type VCO circuit and a ground. A PLL circuit provided in the semiconductor integrated circuit according to claim 1.
前記位相検出回路はギルバートセル方式であることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路に設けられるPLL回路。   2. The PLL circuit provided in the semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the phase detection circuit is a Gilbert cell system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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