JP2000165235A - Charge pump circuit and pll frequency synthesizer circuit using it - Google Patents
Charge pump circuit and pll frequency synthesizer circuit using itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、コード
レス電話等の通信機器で利用されるチャージポンプ回路
及びこれを用いたPLL周波数シンセサイザ回路に関
し、特に、高速な周波数切り替えと同時に、位相雑音等
を十分に除去することができるチャージポンプ回路及び
これを用いたPLL周波数シンセサイザ回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge pump circuit used in communication equipment such as a portable telephone and a cordless telephone, and a PLL frequency synthesizer circuit using the same. And a PLL frequency synthesizer circuit using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、携帯電話、コードレス電話等の普
及に伴い、上記通信機器で利用されるPLL周波数シン
セサイザ回路に対し、高速な周波数切り替えと同時に、
位相雑音等が十分に除去されていることが要求されてい
る。PLL周波数シンセサイザ回路とは、ある基準周波
数から複数の所望する出力周波数を作り出すシステムで
あるが、周波数切り替えの速度や位相雑音等の存在は、
チャージポンプ回路の出力電流の大きさが関係してお
り、これらの改善のため、種々の工夫がなされている。
以下に、代表的な2種類の従来例について説明する。2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of portable telephones, cordless telephones and the like, PLL frequency synthesizer circuits used in the above-mentioned communication equipment have been simultaneously switched with high-speed frequencies.
It is required that phase noise and the like be sufficiently removed. A PLL frequency synthesizer circuit is a system that creates a plurality of desired output frequencies from a certain reference frequency, but the frequency switching speed and the presence of phase noise, etc.
The magnitude of the output current of the charge pump circuit is related, and various measures have been devised for these improvements.
Hereinafter, two typical examples of the related art will be described.
【0003】<従来例1>従来例1としては、例えば特
開平5−308283号公報に示されているPLL周波
数シンセサイザ回路があり、図9〜図11に従って説明
する。図9に示すように、PLLは水晶発振器1、基準
分周器2、比較分周器3、位相比較器4、チャージポン
プ回路21A,21B、ローパスフィルタ(以下、LP
F)14、電圧制御発振器(以下、VCO)15等を備
えて構成されている。<Conventional Example 1> As a conventional example 1, there is a PLL frequency synthesizer circuit disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-308283, which will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 9, the PLL comprises a crystal oscillator 1, a reference frequency divider 2, a comparative frequency divider 3, a phase comparator 4, charge pump circuits 21A and 21B, a low-pass filter (hereinafter, LP).
F) 14, a voltage controlled oscillator (hereinafter, VCO) 15, and the like.
【0004】基準分周器2は水晶発振器1の所定周波数
の発振信号を基準周波数に分周して図9に示す基準信号
frを出力する。比較分周器3はVCO15から入力さ
れる出力信号fvを設定周波数に基づいて分周して比較
信号fpを出力する。位相比較器4には基準分周器2の
基準信号frが入力されているとともに、比較分周器3
の比較信号fpが入力されている。そして、位相比較器
4は、基準信号frと比較信号fpとの位相を比較し、
その比較結果に基づく位相差信号φR,φPを出力す
る。さらに、位相比較器4には、チャージポンプ回路2
1Aが接続されるとともに、チャージポンプ回路21B
が接続され、両チャージポンプ回路21A,21Bの出
力端子はノードαに接続されている。A reference frequency divider 2 divides an oscillation signal of a predetermined frequency of the crystal oscillator 1 into a reference frequency and outputs a reference signal fr shown in FIG. The comparison frequency divider 3 divides the output signal fv input from the VCO 15 based on the set frequency and outputs a comparison signal fp. The reference signal fr of the reference frequency divider 2 is input to the phase comparator 4, and the comparison frequency divider 3
Is input. Then, the phase comparator 4 compares the phases of the reference signal fr and the comparison signal fp,
The phase difference signals φR and φP based on the comparison result are output. Further, the phase comparator 4 includes a charge pump circuit 2
1A is connected and the charge pump circuit 21B
And the output terminals of both charge pump circuits 21A and 21B are connected to node α.
【0005】チャージポンプ回路21A,21Bは、各
々、電源Vccにエミッタ端子が接続され、コレクタ端
子がNPNトランジスタTr2のコレクタ端子に接続さ
れたPNPトランジスタTr1と、コレクタ端子がPN
PトランジスタTr1のコレクタ端子に接続され、エミ
ッタ端子が接地GNDに接続されたNPNトランジスタ
Tr2とからなる。PNPトランジスタTr1のベース
端子には位相比較器4の出力である位相差信号φRが入
力され、NPNトランジスタTr2のベース端子には位
相比較器4の出力である位相差信号φPが入力されてい
る。そして、位相差信号φRのレベルに基づいてPNP
トランジスタTr1が制御されるとともに、位相差信号
φPのレベルに基づいてNPNトランジスタTr2が制
御されることにより、チャージポンプ回路21A,21
BからLPF14に電圧信号Doが出力される。LPF
14から電圧信号Doのレベルに基づく出力信号Vtが
出力され、VCO15からこの出力信号Vtの電圧値に
応じた周波数の出力信号fvが出力され、比較分周器3
に帰還される。The charge pump circuits 21A and 21B have a PNP transistor Tr1 whose emitter terminal is connected to the power supply Vcc, a collector terminal connected to the collector terminal of the NPN transistor Tr2, and a collector terminal PN.
An NPN transistor Tr2 is connected to the collector terminal of the P transistor Tr1 and the emitter terminal is connected to the ground GND. The phase difference signal φR output from the phase comparator 4 is input to the base terminal of the PNP transistor Tr1, and the phase difference signal φP output from the phase comparator 4 is input to the base terminal of the NPN transistor Tr2. Then, PNP based on the level of the phase difference signal φR
By controlling the transistor Tr1 and controlling the NPN transistor Tr2 based on the level of the phase difference signal φP, the charge pump circuits 21A and 21
B outputs the voltage signal Do to the LPF 14. LPF
14 outputs an output signal Vt based on the level of the voltage signal Do, and the VCO 15 outputs an output signal fv having a frequency corresponding to the voltage value of the output signal Vt.
Will be returned to
【0006】図10は、上記PLL周波数シンセサイザ
回路20の動作を示すタイミングチャートである。今、
比較分周器3の比較信号fpの位相が基準分周器2の基
準信号frの位相よりも速い期間(E)においては、位
相比較器4の位相差信号φRはHレベルに保持され、位
相差信号φPはその位相差分のポジティブパルス(Hレ
ベルのパルス)を含んだものとなる。従って、比較信号
fpの位相が基準信号frの位相より速い期間(E)に
おいては、位相差信号φPのポジティブパルスに基づい
て、チャージポンプ回路21A,21Bの各々のNPN
トランジスタTr2がオンオフされ、位相差信号φPの
ポジティブパルスが存在する期間は、チャージポンプ回
路21A,21B各々の電圧信号Do1,Do2が低下
するように制御される。FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the PLL frequency synthesizer circuit 20. now,
During a period (E) in which the phase of the comparison signal fp of the comparison frequency divider 3 is faster than the phase of the reference signal fr of the reference frequency divider 2, the phase difference signal φR of the phase comparator 4 is held at the H level, The phase difference signal φP includes a positive pulse (H level pulse) of the phase difference. Therefore, during the period (E) in which the phase of the comparison signal fp is faster than the phase of the reference signal fr, each NPN of the charge pump circuits 21A and 21B is based on the positive pulse of the phase difference signal φP.
During the period when the transistor Tr2 is turned on and off and the positive pulse of the phase difference signal φP exists, the voltage signals Do1 and Do2 of the charge pump circuits 21A and 21B are controlled so as to decrease.
【0007】また、比較分周器3の比較信号fpの位相
が基準分周器2の基準信号frの位相よりも遅い期間
(F)においては、位相比較器4の位相差信号φPはL
レベルに保持され、位相差信号φRはその位相差分のネ
ガティブパルス(Lレベルのパルス)を含んだものとな
る。従って、比較信号fpの位相が基準信号frの位相
よりも遅い期間(F)においては、位相差信号φRのネ
ガティブパルスに基づいてチャージポンプ回路21A,
21Bの各々のPNPトランジスタTr1がオンオフさ
れ、位相差信号φRのネガティブパルスが存在する期間
は、チャージポンプ回路21A,21B各々の電圧信号
Do1,Do2が増加するように制御される。During a period (F) in which the phase of the comparison signal fp of the comparison frequency divider 3 is later than the phase of the reference signal fr of the reference frequency divider 2, the phase difference signal φP of the phase comparator 4 is L
And the phase difference signal φR includes a negative pulse (L level pulse) of the phase difference. Accordingly, during the period (F) in which the phase of the comparison signal fp is later than the phase of the reference signal fr, the charge pump circuits 21A, 21A,
During the period in which each of the PNP transistors Tr1 of 21B is turned on and off and the negative pulse of the phase difference signal φR exists, the voltage signals Do1, Do2 of the charge pump circuits 21A, 21B are controlled to increase.
【0008】ここで、ノードαでの電圧信号Doのエネ
ルギーレベルは図11に示すように、上記電圧信号Do
1,Do2のエネルギーレベルVpを加算したものであ
るため、LPF14の出力信号Vtは電圧信号Do1ま
たはDo2のいずれか1つだけの場合と比較して2倍の
速度で増加・減少する。この結果、VCO15の出力信
号fvは2倍の速度で増加・減少する。Here, the energy level of the voltage signal Do at the node α is, as shown in FIG.
1 and Do2, the output signal Vt of the LPF 14 increases / decreases at twice the speed as compared with the case of only one of the voltage signals Do1 and Do2. As a result, the output signal fv of the VCO 15 increases / decreases at twice the speed.
【0009】つまり、2つのチャージポンプ回路21
A,21Bを設け、位相差信号φP,φRに基づいて各
チャージポンプ回路21A,21Bから電圧信号Do
1,Do2をLPF14に出力させるようにしたので、
負荷駆動能力を2倍にすることができ、位相比較器4及
びチャージポンプ回路21A,21Bの変換利得を向上
してロックアップタイムを短縮することが可能である。That is, the two charge pump circuits 21
A, 21B are provided, and a voltage signal Do is output from each of the charge pump circuits 21A, 21B based on the phase difference signals φP, φR.
1 and Do2 are output to the LPF 14,
The load driving capability can be doubled, and the conversion gain of the phase comparator 4 and the charge pump circuits 21A and 21B can be improved to shorten the lock-up time.
【0010】<従来例2>次に、従来例2としては、特
開平10−65531に示されるチャージポンプ回路と
それを用いた位相同期回路があり、図12に示す。図1
2において、位相比較器51にはチャージポンプ回路3
8が接続され、チャージポンプ回路38には制御電圧V
cを設定するための電圧設定器であるLPF40が接続
されている。LPF40の出力側に、制御電圧Vcに基
づく発振で、クロックCK2を生成するVCO50が接
続されている。このクロックCK2が位相比較器51に
帰還信号として入力される。位相比較器51は参照クロ
ックCK1とVCO50からの帰還クロックCK2との
位相を比較し、比較結果を2つのパルス信号Su,Sd
を用いて出力するものである。信号Suは、クロックC
K2の位相を速くするup信号であり、信号Sdは、ク
ロックCK2の位相を遅くするdown信号である。位
相比較器51は、比較の結果、帰還クロックCK2の位
相が遅れた場合には、その位相差に相当する幅のパルス
を信号Suに形成し、出力クロックCK2の位相が進ん
だ場合には、その位相差に相当する幅のパルスを信号S
dに形成する構成になっている。<Conventional Example 2> Next, as a conventional example 2, there is a charge pump circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-65531 and a phase locked loop circuit using the same, as shown in FIG. FIG.
2, the phase comparator 51 includes a charge pump circuit 3
8 is connected to the charge pump circuit 38 and the control voltage V
An LPF 40, which is a voltage setting device for setting c, is connected. A VCO 50 that generates a clock CK2 by oscillation based on the control voltage Vc is connected to the output side of the LPF 40. This clock CK2 is input to the phase comparator 51 as a feedback signal. The phase comparator 51 compares the phase of the reference clock CK1 with the phase of the feedback clock CK2 from the VCO 50, and compares the comparison result with two pulse signals Su and Sd.
Is output by using. The signal Su is the clock C
The signal Sd is an up signal for increasing the phase of K2, and the signal Sd is a down signal for decreasing the phase of the clock CK2. When the phase of the feedback clock CK2 is delayed as a result of the comparison, the phase comparator 51 forms a pulse having a width corresponding to the phase difference in the signal Su, and when the phase of the output clock CK2 is advanced, A pulse having a width corresponding to the phase difference is applied to the signal S.
d.
【0011】チャージポンプ回路38は、信号Suをゲ
ートに入力するスイッチング素子であるPチャネルMO
Sトランジスタ22と、信号Sdを反転させるインバー
タ29cを介した信号Sd1をゲートに入力されたスイ
ッチング素子であるNチャネルMOSトランジスタ23
とを備えている。ノードN1aにあたるPチャネルMO
Sトランジスタ22のソースと電源Vccとの間には、
3つの電流制御手段を構成する定電流源回路24a,2
4b,24cが直列に接続され、ノードN1bにあたる
NチャネルMOSトランジスタ23のソースと接地GN
Dとの間には、3つの電流制御手段を構成する定電流源
回路25a,25b,25cが直列に接続されている。The charge pump circuit 38 is a P-channel MO which is a switching element for inputting a signal Su to a gate.
An N-channel MOS transistor 23 serving as a switching element having a gate input with a signal Sd1 via an S transistor 22 and an inverter 29c for inverting the signal Sd.
And P channel MO corresponding to node N1a
Between the source of the S transistor 22 and the power supply Vcc,
Constant current source circuits 24a and 24 constituting three current control means
4b and 24c are connected in series, and the source of N-channel MOS transistor 23 corresponding to node N1b and ground GN
Constant current source circuits 25a, 25b, and 25c constituting three current control means are connected in series with D.
【0012】PチャネルMOSトランジスタ22のドレ
インとNチャネルMOSトランジスタ23のドレインと
は接続され、このドレイン同士が接続された部分がチャ
ージポンプ回路38の出力端子26になっている。先の
定電流源回路24a〜24c,25a〜25cは複数の
抵抗を形成している。即ち、各定電流源回路24a〜2
4c,25a〜25cの中の内部抵抗は、充放電電流の
電流路を形成すると共に、充電電流あるいは放電電流の
値を一定にするよう作用する。The drain of the P-channel MOS transistor 22 and the drain of the N-channel MOS transistor 23 are connected, and the portion where the drains are connected is the output terminal 26 of the charge pump circuit 38. The above constant current source circuits 24a to 24c and 25a to 25c form a plurality of resistors. That is, each of the constant current source circuits 24a-2
4c, the internal resistances in 25a to 25c form a current path of the charging / discharging current and also act to make the value of the charging current or the discharging current constant.
【0013】このチャージポンプ回路38には、さら
に、信号Suに形成されたパルスを入力して互いに異な
る幅のパルスを出力する2個のパルス幅変換回路27
a,27bと、信号Sdに形成されたパルスを入力して
互いに異なる幅のパルスを出力する2個のパルス幅変換
回路28a,28bと、各パルス幅変換回路28a,2
8bの出力側に各々接続されたインバータ29a,29
bと、2個のスイッチ30a,30bを有したスイッチ
回路30と、2個のスイッチ31a,31bを有したス
イッチ回路31とが設けられている。The charge pump circuit 38 further has two pulse width conversion circuits 27 for receiving pulses formed in the signal Su and outputting pulses of different widths.
27a and 27b, two pulse width conversion circuits 28a and 28b for inputting pulses formed in the signal Sd and outputting pulses of different widths, and the pulse width conversion circuits 28a and 28b.
Inverters 29a, 29 connected to the output side of 8b, respectively.
b, a switch circuit 30 having two switches 30a and 30b, and a switch circuit 31 having two switches 31a and 31b.
【0014】図13は、図12中のパルス幅変換回路2
7a,27b,28a,28bの構成を示す回路図であ
る。各パルス幅変換回路27a,27b,28a,28
bは、信号Su、または信号Sdを入力するインバータ
33と、インバータ33の出力側に一端が接続された抵
抗34と、抵抗34の他端に一方の電極が接続され、他
方の電極が接地GNDに接続されたキャパシタ35と、
抵抗34とキャパシタ35の接続点36に接続されたイ
ンバータ37とで構成されている。つまり、各パルス幅
変換回路27a,27b,28a,28b内部は同様に
接続されているが、そのうちのキャパシタ35のキャパ
シタ値と抵抗34の抵抗値は各パルス幅変換回路に固有
の時定数を各々設定することが可能である。FIG. 13 shows the pulse width conversion circuit 2 shown in FIG.
It is a circuit diagram which shows the structure of 7a, 27b, 28a, 28b. Each pulse width conversion circuit 27a, 27b, 28a, 28
b denotes an inverter 33 that receives the signal Su or the signal Sd, a resistor 34 having one end connected to the output side of the inverter 33, one electrode connected to the other end of the resistor 34, and the other electrode connected to the ground GND. A capacitor 35 connected to
It comprises an inverter 37 connected to a connection point 36 between a resistor 34 and a capacitor 35. That is, the insides of the pulse width conversion circuits 27a, 27b, 28a, and 28b are connected in the same manner, but the capacitor value of the capacitor 35 and the resistance value of the resistor 34 each have a time constant unique to each pulse width conversion circuit. It is possible to set.
【0015】次に、図12に示す従来例2の動作を図1
4〜図16に従って説明する。図15は、参照クロック
CK1に対しクロックCK2の位相が遅れている場合の
タイムチャートである。このとき、位相比較器51は信
号Suに位相差φ分の幅のLレベルの第1のパルスP1
を形成して出力する。信号Suに形成されたパルスP1
はPチャネルMOSトランジスタ22のゲートに与えら
れ、PチャネルMOSトランジスタ22がオン状態にな
る。また、パルスP1はパルス幅変換回路27a,27
bにも与えられる。このとき、信号Sdは、Hレベルが
維持され、インバータ29cで反転された信号Sd1は
Lレベルに保持されている。従ってNチャネルMOSト
ランジスタ23はオフ状態である。Next, the operation of the conventional example 2 shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a time chart when the phase of the clock CK2 is delayed with respect to the reference clock CK1. At this time, the phase comparator 51 supplies the signal Su with the L-level first pulse P1 having a width corresponding to the phase difference φ.
Is formed and output. The pulse P1 formed in the signal Su
Is applied to the gate of P-channel MOS transistor 22, and P-channel MOS transistor 22 is turned on. Further, the pulse P1 is supplied to the pulse width conversion circuits 27a, 27
b. At this time, the signal Sd is maintained at the H level, and the signal Sd1 inverted by the inverter 29c is maintained at the L level. Therefore, N-channel MOS transistor 23 is off.
【0016】図14は、図13のパルス幅変換回路の動
作を説明する波形図である。図14において、入力信号
Suはインバータ33で論理レベルが反転され、即ち、
パルスP1が与えられるとインバータ33の出力する電
圧レベルが上昇し、抵抗34を介してキャパシタ35の
充電を行なう。この充電によって接続点36の電圧が上
昇する。インバータ37は、接続点36の電圧をしきい
値Vthで判定し、該判定結果の“L”を出力する。こ
こで、接続点36の電圧上昇は抵抗34及びキャパシタ
35の設定する時定数に依存しており、時定数が小さい
パルス幅変換回路における接続点36の電圧上昇は速
い。パルスP1の期間が過ぎるとインバータ33の出力
電圧は低下すると共に接続点36の電圧も低下しインバ
ータ37は“H”を出力する。つまり、各パルス幅変換
回路27a,27bは時定数を変えているため、パルス
P1のパルス幅を変更し、かつ、互いに幅の異なるパル
スを形成して出力する(パルス幅変換回路27aと比較
してパルス幅変換回路27bの時定数を大きく設定して
いる)。FIG. 14 is a waveform chart for explaining the operation of the pulse width conversion circuit of FIG. In FIG. 14, the input signal Su has its logic level inverted by an inverter 33, that is,
When pulse P1 is applied, the voltage level output from inverter 33 rises, and capacitor 35 is charged via resistor 34. This charging causes the voltage at the connection point 36 to rise. Inverter 37 determines the voltage at node 36 based on threshold value Vth, and outputs “L” as the determination result. Here, the voltage rise at the connection point 36 depends on the time constant set by the resistor 34 and the capacitor 35, and the voltage rise at the connection point 36 in the pulse width conversion circuit having a small time constant is fast. After the period of the pulse P1, the output voltage of the inverter 33 decreases and the voltage of the connection point 36 also decreases, and the inverter 37 outputs "H". That is, since each of the pulse width conversion circuits 27a and 27b has a different time constant, the pulse width of the pulse P1 is changed, and pulses having different widths are formed and output (compared with the pulse width conversion circuit 27a). The time constant of the pulse width conversion circuit 27b is set large.
【0017】例えば、図15に示す(1)の期間のよう
に、参照クロックCK1と帰還されたクロックCK2の
位相差φが大きい場合、パルス幅変換回路27aはパル
スP1の幅よりも幅が小さいパルスP2を出し、パルス
幅変換回路27bはそれよりもさらにパルス幅の小さい
パルスP3を出力することになる。これらのパルスP
2,P3によって、スイッチ30a,30bがオンし、
定電流源回路24a,24bが短絡され、定電流源回路
24cが電源Vccに接続される。この状態では、Pチ
ャネルMOSトランジスタ22のソースと電源Vccの
間には定電流源回路24cの内部抵抗のみが接続されて
いるのと等価であり、定電流源回路24cの内部抵抗で
設定される電流で抵抗41を介してキャパシタ42が充
電される。For example, when the phase difference φ between the reference clock CK1 and the returned clock CK2 is large, as in the period (1) shown in FIG. 15, the pulse width conversion circuit 27a has a width smaller than the width of the pulse P1. The pulse P2 is output, and the pulse width conversion circuit 27b outputs a pulse P3 having a smaller pulse width. These pulses P
2 and P3, switches 30a and 30b are turned on,
The constant current source circuits 24a and 24b are short-circuited, and the constant current source circuit 24c is connected to the power supply Vcc. In this state, it is equivalent to connecting only the internal resistance of constant current source circuit 24c between the source of P-channel MOS transistor 22 and power supply Vcc, and is set by the internal resistance of constant current source circuit 24c. The capacitor 42 is charged by the current via the resistor 41.
【0018】図15に示す(2)の期間のように、参照
クロックCK1と帰還されたクロックCK2の位相差φ
が小さい場合、パルス幅変換回路27aはパルスP1の
幅よりも幅が小さいパルスP2を出力する。ところが、
パルス幅変換回路27bでは、接続点36の電圧をしき
い値電圧Vth以上に上げるだけの充電時間がないの
で、パルスP3は出力されない。この場合、パルスP2
によってスイッチ30aがオンし、定電流源回路24a
のみが短絡され、定電流源回路24b,24cが電源V
ccに接続される。つまり、PチャネルMOSトランジ
スタ22のソースと電源Vccの間には定電流源回路2
4cと定電流源回路24bの内部抵抗が直列に接続され
ているのと等価であり、これらの直列の内部抵抗で設定
される電流で、抵抗41を介してキャパシタ42が充電
される。As shown in a period (2) in FIG. 15, the phase difference φ between the reference clock CK1 and the feedback clock CK2.
Is smaller, the pulse width conversion circuit 27a outputs a pulse P2 having a width smaller than the width of the pulse P1. However,
The pulse width conversion circuit 27b does not output the pulse P3 because there is no charging time for raising the voltage of the connection point 36 to the threshold voltage Vth or more. In this case, the pulse P2
As a result, the switch 30a is turned on, and the constant current source circuit 24a
Is short-circuited, and the constant current source circuits 24b and 24c
cc. That is, the constant current source circuit 2 is connected between the source of the P-channel MOS transistor 22 and the power supply Vcc.
4c and the internal resistance of the constant current source circuit 24b are connected in series, and the capacitor 42 is charged via the resistor 41 with the current set by these series internal resistances.
【0019】図15に示す(3)の期間のように、参照
クロックCK1と帰還されたクロックCK2の位相差φ
が(2)よりもさらに小さい場合、パルス幅変換回路2
7aも充電時間がとれずパルスP2を出力しなくなる。
この場合、スイッチ30a,30bが共にオフであり、
直列の定電流源回路24a,24b,24cが電源Vc
cに接続される。つまり、PチャネルMOSトランジス
タ22のソースと電源Vccの間には定電流源回路24
a,24b,24cの内部抵抗が直列に接続され、これ
らの直列の内部抵抗で設定される電流で抵抗41を介し
てキャパシタ42が充電される。As shown in a period (3) in FIG. 15, the phase difference φ between the reference clock CK1 and the returned clock CK2.
Is smaller than (2), the pulse width conversion circuit 2
Also in 7a, the charging time is not enough and the pulse P2 is not output.
In this case, the switches 30a and 30b are both off,
The constant current source circuits 24a, 24b, 24c in series
c. That is, the constant current source circuit 24 is connected between the source of the P-channel MOS transistor 22 and the power supply Vcc.
The internal resistors a, 24b, and 24c are connected in series, and the capacitor 42 is charged via the resistor 41 with a current set by the series internal resistors.
【0020】図16は参照クロックCK1に対しクロッ
クCK2の位相が進んでいる場合のタイムチャートであ
る。このとき、位相比較器51は信号Sdに位相差φ分
の幅のLレベルの第2のパルスP4を形成して出力す
る。信号Sdに形成されたパルスP4は、インバータ2
9cでHレベルに反転されてパルスP4となりNチャネ
ルMOSトランジスタ23のゲートに与えられ、該Nチ
ャネルMOSトランジスタ23がオン状態になる。ま
た、パルスP4はパルス幅変換回路28a,28bにも
与えられる。一方、信号SuはHレベルの状態に維持さ
れる。したがってPチャネルMOSトランジスタ22は
オフ状態である。FIG. 16 is a time chart when the phase of the clock CK2 is advanced with respect to the reference clock CK1. At this time, the phase comparator 51 forms and outputs an L-level second pulse P4 having a width corresponding to the phase difference φ to the signal Sd. The pulse P4 formed in the signal Sd is output from the inverter 2
At 9c, the pulse is inverted to the H level and becomes a pulse P4, which is applied to the gate of the N-channel MOS transistor 23, and the N-channel MOS transistor 23 is turned on. The pulse P4 is also given to the pulse width conversion circuits 28a and 28b. On the other hand, the signal Su is maintained at the H level. Therefore, P channel MOS transistor 22 is off.
【0021】パルス幅変換回路28a,28bの回路図
は図13であり、前記パルス幅変換回路27a,27b
と同様の動作を行なうため、例えば、図16に示す
(4)の期間のように、参照クロックCK1と帰還され
たクロックCK2の位相差がφが大きい場合、パルス幅
変換回路28aは、パルスP4の幅よりも幅が小さいパ
ルスP5を出力し、パルス幅変換回路28bはそれより
もさらに幅が小さいパルスP6を出力することになる
(パルス幅変換回路28aと比較してパルス幅変換回路
28bの回路の時定数を大きく設定している)。インバ
ータ29a,29bを介して反転されたパルスP5,P
6によって、スイッチ31a,31bがオンし、定電流
源回路25a,25bが短絡され、定電流源回路25c
が接地GNDに接続される。この状態では、Nチャネル
MOSトランジスタ23のソースと接地GNDの間には
定電流源回路25cの内部抵抗のみが接続されているの
と等価であり、該定電流源回路25cの内部抵抗で設定
される電流で抵抗41を介してキャパシタ42が放電さ
れる。FIG. 13 is a circuit diagram of the pulse width conversion circuits 28a and 28b.
When the phase difference between the reference clock CK1 and the returned clock CK2 is large as in the period (4) shown in FIG. 16, for example, the pulse width conversion circuit 28a outputs the pulse P4 Of the pulse width conversion circuit 28b, the pulse width conversion circuit 28b outputs a pulse P6 having a width smaller than that of the pulse width conversion circuit 28b (compared to the pulse width conversion circuit 28a, The time constant of the circuit is set large.) Pulses P5 and P inverted through inverters 29a and 29b
6, the switches 31a and 31b are turned on, the constant current source circuits 25a and 25b are short-circuited, and the constant current source circuits 25c
Are connected to the ground GND. In this state, it is equivalent to connecting only the internal resistance of constant current source circuit 25c between the source of N-channel MOS transistor 23 and ground GND, and is set by the internal resistance of constant current source circuit 25c. The capacitor 42 is discharged via the resistor 41 with a current flowing through the resistor 41.
【0022】図16に示す(5)の期間のように、参照
クロックCK1と帰還されたクロックCK2の位相差が
φが小さい場合、パルス幅変換回路28aは、パルスP
4の幅よりも幅が小さいパルス幅P5を出力する。とこ
ろが、パルス幅変換回路28bでは、接続点36の電圧
をしきい値Vth以上に上げるだけの充電時間がないの
でパルスP6を出力しない。この場合、パルスP5によ
って、スイッチ31aがオンし、定電流源回路25aの
みが短絡され、定電流源回路25b、25cが接地GN
Dに接続される。つまり、NチャネルMOSトランジス
タ23のソースと接地GNDの間には、定電流源回路2
5cと定電流源回路25bの内部抵抗が直列に接続され
ているのと等価であり、これらの直列の内部抵抗で設定
される電流で抵抗41を介してキャパシタ42が放電さ
れる。When the phase difference between the reference clock CK1 and the returned clock CK2 is small as in the period (5) shown in FIG. 16, the pulse width conversion circuit 28a
A pulse width P5 having a width smaller than the width of P4 is output. However, the pulse width conversion circuit 28b does not output the pulse P6 because there is no charging time for raising the voltage at the connection point 36 to the threshold Vth or more. In this case, the switch 31a is turned on by the pulse P5, only the constant current source circuit 25a is short-circuited, and the constant current source circuits 25b and 25c are connected to the ground GN.
D is connected. That is, the constant current source circuit 2 is connected between the source of the N-channel MOS transistor 23 and the ground GND.
This is equivalent to the fact that the internal resistance 5c and the internal resistance of the constant current source circuit 25b are connected in series, and the capacitor 42 is discharged via the resistance 41 with a current set by these internal resistances.
【0023】図16に示す(6)の期間のように、参照
クロックCK1と帰還されたクロックCK2の位相差が
φが(5)よりもさらに小さい場合、パルス幅変換回路
28aも十分な充電時間がとれずパルス幅P5を出力し
なくなる。この場合、スイッチ31a,31bが共にオ
フであり、直列の定電流源回路25a,25b,25c
が接地GNDに接続される。つまり、NチャネルMOS
トランジスタ23のソースと接地GNDの間には、定電
流源回路25a,25b,25cが直列に接続され、こ
れらの直列の内部抵抗で設定される電流で抵抗41を介
してキャパシタ42が放電される。If the phase difference between the reference clock CK1 and the clock CK2 fed back is smaller than that of (5) as in the period (6) shown in FIG. 16, the pulse width conversion circuit 28a also has a sufficient charging time. And the pulse width P5 is not output. In this case, the switches 31a and 31b are both off, and the series constant current source circuits 25a, 25b and 25c
Are connected to the ground GND. That is, N-channel MOS
Constant current source circuits 25a, 25b, 25c are connected in series between the source of the transistor 23 and the ground GND, and the capacitor 42 is discharged via the resistor 41 with a current set by the series internal resistance. .
【0024】以上のように、この従来例2では、パルス
P1,P4の幅を変更して互いに幅の異なるパルスを形
成するパルス幅変換回路27a,27b,28a,28
bとスイッチ回路30,31とを設け、チャージポンプ
回路38における充放電ルートに配置した定電流源回路
24a〜24c、25a〜25cをパルスP1,P4の
幅に応じて選択的に短絡する構成にしている。そのた
め、制御初期段階のような位相差φが大きなときのロッ
クアップタイムを短くでき、かつ、制御が進み位相差φ
が小さいときでも、チャージポンプ出力の電流を減らす
ことで位相差雑音の増大を招くことのないPLLシンセ
サイザ回路が構成できる。As described above, in the second prior art, the pulse width conversion circuits 27a, 27b, 28a, 28 which change the widths of the pulses P1, P4 to form pulses having different widths from each other.
b and switch circuits 30 and 31 are provided to selectively short-circuit the constant current source circuits 24a to 24c and 25a to 25c arranged on the charge / discharge route in the charge pump circuit 38 in accordance with the widths of the pulses P1 and P4. ing. Therefore, the lock-up time when the phase difference φ is large as in the initial stage of control can be shortened, and the control proceeds and the phase difference φ
Is small, a PLL synthesizer circuit that does not cause an increase in phase difference noise by reducing the current of the charge pump output can be configured.
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
1の単純に2つ以上のチャージポンプ回路を使用するP
LL周波数シンセサイザ回路においては、チャージポン
プ回路が出力するエネルギーが大きいためロックアップ
タイムは短縮するが、ノードαの電圧信号Doが不安定
になり、VCO27の発振周波数を変動させ、ジッタ増
大を引き起こすことになる。即ち、位相同期の動作過程
における初期段階のように位相差が大きいときは、チャ
ージポンプ回路の出力のエネルギーが大きいほうが良
く、ある程度時間が経過して位相差が小さくなった段階
ではチャージポンプ回路の出力のエネギーは小さいほう
が良い。ところが、従来例1のチャージポンプ回路を用
いたPLL周波数シンセサイザ回路では、位相差にかか
わらずチャージポンプ回路の出力電流が一定であるた
め、つまり、位相差に対してチャージポンプ回路の出力
エネギーが比例しているため、該エネルギーが大きい場
合にはジッタの増大、つまり位相雑音の悪化を招き、該
エネルギーが小さい場合にはロックアップタイムが長く
なるという問題があった。However, in the first conventional example, a P-type switch using two or more charge pump circuits is simply used.
In the LL frequency synthesizer circuit, the lock-up time is shortened because the energy output from the charge pump circuit is large, but the voltage signal Do at the node α becomes unstable, the oscillation frequency of the VCO 27 fluctuates, and the jitter increases. become. That is, when the phase difference is large as in the initial stage of the phase synchronization operation process, it is better that the output energy of the charge pump circuit is large. The smaller the energy of the output, the better. However, in the PLL frequency synthesizer circuit using the charge pump circuit of the conventional example 1, the output current of the charge pump circuit is constant regardless of the phase difference, that is, the output energy of the charge pump circuit is proportional to the phase difference. Therefore, when the energy is large, the jitter is increased, that is, the phase noise is deteriorated. When the energy is small, the lock-up time is prolonged.
【0026】また、従来例2のPLL周波数シンセサイ
ザ回路において、パルス幅変換回路のように抵抗とキャ
パシタを利用した回路は、プロセス工程のバラツキの影
響を受けやすく、チャージポンプ回路において、定電流
源回路を直列に接続するならば、スイッチ回路30,3
1に入力される位相差信号はインバータ等による単純な
遅延でよく、パルスの幅を変える必要がない。つまり、
プロセス工程のバラツキの影響を受けやすいパルス幅変
換回路を使用した場合、デバイスの性能を大きく決定す
るトランジスタのVth以外にさらにパラメータが増え
るためデバイスによりロックアップタイム、位相雑音の
値のバラツキが増えるという問題があった。さらに、I
C上で抵抗やキャパシタを実現することは面積の増大を
招くという問題もあった。In the PLL frequency synthesizer circuit of the second conventional example, a circuit using a resistor and a capacitor, such as a pulse width conversion circuit, is easily affected by variations in process steps. Are connected in series, the switch circuits 30, 3
The phase difference signal input to 1 may be a simple delay by an inverter or the like, and it is not necessary to change the pulse width. That is,
When a pulse width conversion circuit that is easily affected by variations in process steps is used, parameters other than Vth of a transistor that largely determines the performance of the device are further increased, so that the variation in lock-up time and phase noise value is increased depending on the device. There was a problem. Furthermore, I
There is also a problem that realizing a resistor or a capacitor on C causes an increase in area.
【0027】本発明の目的は、位相比較器から出力され
る位相差信号のゲートの遅延を利用することにより、ロ
ックアップタイムの高速化を図りながら、位相ノイズの
低減することができるチャージポンプ回路及びこれを用
いたPLL周波数シンセサイザ回路を提供することにあ
る。An object of the present invention is to use a delay of a gate of a phase difference signal output from a phase comparator to reduce a phase noise while shortening a lock-up time. And a PLL frequency synthesizer circuit using the same.
【0028】[0028]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、入力
パルスに基づいた電圧信号を出力するチャージポンプ回
路において、入力パルスを所定の時間だけ遅延させた遅
延信号を出力する遅延回路と、前記入力パルスによりオ
ン/オフする第1スイッチング素子と、前記遅延信号に
よりオン/オフする第2スイッチング素子と、前記スイ
ッチング素子の一端にそれぞれ接続する定電流電源とを
備える。そして、前記入力パルスによりオンした第1ス
イッチング素子の他端からの出力に、第2スイッチング
素子の出力が加算されるようにする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a charge pump circuit for outputting a voltage signal based on an input pulse, wherein the delay circuit outputs a delay signal obtained by delaying the input pulse by a predetermined time. A first switching element that is turned on / off by the input pulse; a second switching element that is turned on / off by the delay signal; and a constant current power supply connected to one end of the switching element. Then, the output of the second switching element is added to the output from the other end of the first switching element turned on by the input pulse.
【0029】請求項2の発明は、前記第1スイッチング
素子の他端に前記第2スイッチング素子の他端を接続し
たことを特徴とする請求項1記載のチャージポンプ回路
である。The invention according to claim 2 is the charge pump circuit according to claim 1, wherein the other end of the second switching element is connected to the other end of the first switching element.
【0030】請求項3の発明は、前記第1スイッチング
素子の一端に前記第2スイッチング素子の他端を接続し
たことを特徴とする請求項1記載のチャージポンプ回路
である。The invention according to claim 3 is the charge pump circuit according to claim 1, wherein one end of the first switching element is connected to the other end of the second switching element.
【0031】請求項4の発明は、所定周波数の発振信号
と出力段に配置された電圧制御発振器からの帰還信号に
基づいて所望周波数の信号を出力するPLL周波数シン
セサイザ回路において、前記発振信号を基準周波数に分
周して基準信号を出力する基準分周器と、前記帰還信号
を設定周波数に基づいて分周して比較信号を出力する比
較分周器と、前記基準信号と前記比較信号との位相比較
を行い位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差
信号を入力し、該位相差信号に基づいた電圧信号を出力
するチャージポンプ回路とを備える。そして、前記チャ
ージポンプ回路は、前記位相差信号を所定の時間だけ遅
延させた遅延信号を出力する遅延回路と、前記位相差信
号によりオン/オフする第1スイッチング素子と、前記
遅延信号によりオン/オフする第2スイッチング素子
と、前記スイッチング素子の一端にそれぞれ接続する定
電流電源とを備える。さらに、前記位相差信号によりオ
ンした第1スイッチング素子の他端からの出力に、第2
スイッチング素子の出力が加算されるようにする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a PLL frequency synthesizer circuit for outputting a signal of a desired frequency based on an oscillation signal of a predetermined frequency and a feedback signal from a voltage-controlled oscillator arranged in an output stage. A reference frequency divider that divides the frequency of the feedback signal to output a reference signal, a comparison frequency divider that divides the feedback signal based on a set frequency and outputs a comparison signal, A phase comparator that performs a phase comparison and outputs a phase difference signal; and a charge pump circuit that receives the phase difference signal and outputs a voltage signal based on the phase difference signal. The charge pump circuit includes a delay circuit that outputs a delay signal obtained by delaying the phase difference signal by a predetermined time, a first switching element that is turned on / off by the phase difference signal, and that is turned on / off by the delay signal. A second switching element to be turned off; and a constant current power supply connected to one end of the switching element. Further, the output from the other end of the first switching element turned on by the phase difference signal is connected to a second switching element.
The outputs of the switching elements are added.
【0032】請求項5の発明は、前記第1スイッチング
素子の他端に前記第2スイッチング素子の他端を接続し
たことを特徴とする請求項4記載のPLL周波数シンセ
サイザ回路である。The invention according to claim 5 is the PLL frequency synthesizer circuit according to claim 4, wherein the other end of the second switching element is connected to the other end of the first switching element.
【0033】請求項6の発明は、前記第1スイッチング
素子の一端に前記第2スイッチング素子の他端を接続し
たことを特徴とする請求項4記載のPLL周波数シンセ
サイザ回路である。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the PLL frequency synthesizer circuit according to the fourth aspect, wherein one end of the first switching element is connected to the other end of the second switching element.
【0034】本発明は、入力パルスを単純な遅延回路に
より遅延させ、入力パルスを第1スイッチング素子に接
続し、遅延信号を第2スイッチング素子に接続し、それ
ぞれオン/オフする。入力パルスのパルス幅が大きさ
に、遅延信号とのパルス幅の重複時間が比例する。した
がって、入力パルス幅が大きいほど、遅延信号とのパル
ス幅の重複時間も多く、第1スイッチング素子と第2ス
イッチング素子が共通にオンしている時間が多くなる。
したがって、チャージポンプ回路の出力エネルギーは大
きくなる。一方、入力パルス幅が小さければ、第1スイ
ッチング素子と第2スイッチング素子が共通にオンして
いる時間が少なくなる。したがって、チャージポンプ回
路の出力エネルギーは小さくなる。According to the present invention, the input pulse is delayed by a simple delay circuit, the input pulse is connected to the first switching element, and the delayed signal is connected to the second switching element to be turned on / off. The overlap time of the pulse width with the delay signal is proportional to the pulse width of the input pulse. Therefore, as the input pulse width increases, the overlap time of the pulse width with the delay signal increases, and the time during which the first switching element and the second switching element are commonly turned on increases.
Therefore, the output energy of the charge pump circuit increases. On the other hand, if the input pulse width is small, the time during which the first switching element and the second switching element are on in common decreases. Therefore, the output energy of the charge pump circuit decreases.
【0035】このようなチャージポンプ回路をPLL周
波数シンセサイザ回路に用いて、入力パルスに、基準信
号と比較信号の位相差信号を用いると、位相差が大きい
ときにはチャージポンプ回路の出力エネルギーを大き
く、位相差が小さいときには位相雑音が悪化しない程度
にチャージポンプ回路の出力エネルギーを小さくする。
このことにより、位相比較器から出力される位相差信号
の単純なインバータ等のゲートの遅延を利用することに
より、ロックアップタイムの高速化と位相ノイズの低減
という相反する問題を解決することができる。When such a charge pump circuit is used in a PLL frequency synthesizer circuit and a phase difference signal between a reference signal and a comparison signal is used as an input pulse, when the phase difference is large, the output energy of the charge pump circuit is increased, and When the phase difference is small, the output energy of the charge pump circuit is reduced to such an extent that the phase noise does not deteriorate.
As a result, by using the delay of the gate of a simple inverter or the like of the phase difference signal output from the phase comparator, it is possible to solve the contradictory problems of increasing the lock-up time and reducing the phase noise. .
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0037】<実施形態1>本発明に係る実施形態1を
図1〜図5に従って説明する。尚、説明の便宜上、先述
の図9及び図12と同様の構成については同一の符号を
付してその説明を一部省略する。図1において、PLL
周波数シンセサイザ回路16は、基準分周器2、比較分
周器3、位相比較器4、チャージポンプ回路17で構成
されており、水晶発振器1、LPF14及びVCO15
を備えている。<Embodiment 1> Embodiment 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. For convenience of description, the same components as those in FIGS. 9 and 12 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is partially omitted. In FIG. 1, the PLL
The frequency synthesizer circuit 16 includes a reference frequency divider 2, a comparison frequency divider 3, a phase comparator 4, and a charge pump circuit 17, and includes a crystal oscillator 1, an LPF 14, and a VCO 15
It has.
【0038】基準分周器2は、水晶発振器1の所定周波
数の発振信号を基準周波数に分周して基準信号frを得
る。比較分周器3は、VCO15から入力される出力信
号fvを設定周波数に基づいて分周し、比較信号fpを
出力する。位相比較器4は、基準信号frと比較信号f
pを入力とし、さらにその2信号を比較し、比較結果に
基づく位相差信号φR,φPを出力する。The reference frequency divider 2 divides an oscillation signal of the crystal oscillator 1 having a predetermined frequency into a reference frequency to obtain a reference signal fr. The comparison frequency divider 3 divides the output signal fv input from the VCO 15 based on the set frequency, and outputs a comparison signal fp. The phase comparator 4 includes a reference signal fr and a comparison signal f.
With p as an input, the two signals are compared, and phase difference signals φR and φP based on the comparison result are output.
【0039】チャージポンプ回路17は、遅延回路5
A,5B、定電流源回路6,7,8,9とPチャネルM
OSトランジスタ10,11とNチャネルMOSトラン
ジスタ12,13から構成される。定電流源回路6の一
端は電源Vccに接続され、他端はPチャネルMOSト
ランジスタ10のソース端子に接続される。定電流源回
路7の一端は電源Vccに接続され、他端はPチャネル
MOSトランジスタ11のソース端子に接続される。定
電流源回路8の一端は接地GNDに接続され、他端はN
チャネルMOSトランジスタ12のソース端子に接続さ
れる。定電流源回路9の一端は接地GNDに接続され、
他端はNチャネルMOSトランジスタ13のソース端子
に接続される。PチャネルMOSトランジスタ10,1
1とNチャネルMOSトランジスタ12,13のドレイ
ン端子はノードαに接続されている。The charge pump circuit 17 includes a delay circuit 5
A, 5B, constant current source circuits 6, 7, 8, 9 and P channel M
It comprises OS transistors 10 and 11 and N-channel MOS transistors 12 and 13. One end of the constant current source circuit 6 is connected to the power supply Vcc, and the other end is connected to the source terminal of the P-channel MOS transistor 10. One end of the constant current source circuit 7 is connected to the power supply Vcc, and the other end is connected to the source terminal of the P-channel MOS transistor 11. One end of the constant current source circuit 8 is connected to the ground GND, and the other end is N
Connected to the source terminal of channel MOS transistor 12. One end of the constant current source circuit 9 is connected to the ground GND,
The other end is connected to the source terminal of N-channel MOS transistor 13. P-channel MOS transistors 10, 1
1 and the drain terminals of the N-channel MOS transistors 12 and 13 are connected to the node α.
【0040】また、位相差信号φRは、PチャネルMO
Sトランジスタ10のゲート端子に入力され、位相差信
号φRを遅延回路5Aにより遅らせた遅延信号φRd
は、PチャネルMOSトランジスタ11のゲート端子に
入力されている。位相差信号φPは、NチャネルMOS
トランジスタ12のゲート端子に入力され、位相差信号
φPを遅延回路5Bにより遅らせた遅延信号φPdは、
NチャネルMOSトランジスタ13のゲート端子に入力
されている。Also, the phase difference signal φR is a P-channel MO
Delay signal φRd input to the gate terminal of S transistor 10 and delaying phase difference signal φR by delay circuit 5A
Is input to the gate terminal of the P-channel MOS transistor 11. The phase difference signal φP is an N-channel MOS
The delay signal φPd input to the gate terminal of the transistor 12 and delaying the phase difference signal φP by the delay circuit 5B is
The signal is input to the gate terminal of the N-channel MOS transistor 13.
【0041】ここで、図2及び図3に遅延回路5A,5
Bの回路図とその動作を示す。図2のインバータの段数
を増やせば遅延量は大きくなるが、ここでは例えば4段
の場合であり、遅延量はτ(立ち上がり時の遅延をτ
B、一方、立ち下がり時の遅延をτAとする)である。
一般的にインバータ回路で遅延動作を行なった場合、入
力端子INに入力される信号がある程度の幅W1であれ
ば出力端子OUTには遅延量τで遅延した信号が出力さ
れるが、幅W2の様に非常に狭い場合には出力端子OU
Tには幅W2の信号は出力されなくなるという現象があ
る(図3を参照)。上記幅W2はプロセス工程により違
いがあるが、数百psである。Here, FIGS. 2 and 3 show delay circuits 5A and 5A.
1 shows a circuit diagram of B and its operation. If the number of stages of the inverter in FIG. 2 is increased, the amount of delay increases. In this case, for example, the number of stages is four, and the amount of delay is τ (the delay at the rise is τ
B, on the other hand, the delay at the time of falling is τA).
Generally, when a delay operation is performed by an inverter circuit, if the signal input to the input terminal IN has a certain width W1, a signal delayed by the delay amount τ is output to the output terminal OUT. Output terminal OU
At T, there is a phenomenon that the signal of the width W2 is not output (see FIG. 3). The width W2 is several hundred ps, although there are differences depending on the process steps.
【0042】図4は、PLL周波数シンセサイザ回路の
動作を示すタイムチャートである。今、比較分周器3の
比較信号fpの位相が基準分周器2の基準信号frの位
相よりも速い期間(A)においては、位相差信号φRは
Hレベルに保持され、一方、位相差信号φPはその位相
差分のポジティブパルスを含んだものとなる。遅延回路
5Aの入力である位相差信号φRがHレベルであるた
め、該出力である位相差信号φRdはHレベルで保持さ
れ、トランジスタ10,11はオフとなる。一方、遅延
回路5Bの出力である位相差信号φPdは、入力である
位相差信号φPを時間τBだけ遅らせたものとなる。し
かしながら、基準信号frと比較信号fpの位相差が近
くなり、その位相差信号φPの幅WBが図3の幅W2以
下であった場合、遅延回路5Bの出力である位相差信号
φPdにはポジティブパルスが出力されなくなる。FIG. 4 is a time chart showing the operation of the PLL frequency synthesizer circuit. Now, during a period (A) in which the phase of the comparison signal fp of the comparison frequency divider 3 is faster than the phase of the reference signal fr of the reference frequency divider 2, the phase difference signal φR is held at the H level, while the phase difference signal φR is maintained at the H level. The signal φP includes a positive pulse having the phase difference. Since the phase difference signal φR that is the input of the delay circuit 5A is at the H level, the phase difference signal φRd that is the output is held at the H level, and the transistors 10 and 11 are turned off. On the other hand, the phase difference signal φPd output from the delay circuit 5B is obtained by delaying the input phase difference signal φP by the time τB. However, when the phase difference between the reference signal fr and the comparison signal fp is close and the width WB of the phase difference signal φP is equal to or smaller than the width W2 in FIG. 3, the phase difference signal φPd output from the delay circuit 5B is positive. No pulse is output.
【0043】同様に、比較分周器3の比較信号fpの位
相が基準分周器2の基準信号frの位相よりも遅い期間
(B)においては、位相差信号φPはLレベルに保持さ
れ、一方、位相差信号φRはその位相差分のネガティブ
パルスを含んだものとなる。遅延回路5Bの入力である
位相差信号φPがLレベルであるため、該出力である位
相差信号φPdはLレベルで保持され、トランジスタ1
2,13はオフとなる。一方、遅延回路5Aの出力であ
る位相差信号φRdは、入力である位相差信号φRを時
間τAだけ遅らせたものとなる。しかしながら、基準信
号frと比較信号fpの位相差が近くなり、その位相差
信号φRの幅WAが図3の幅W2以下になった場合、遅
延回路5Aの出力である位相差信号φRdにはネガティ
ブパルスが出力されなくなる。Similarly, during a period (B) in which the phase of the comparison signal fp of the comparison frequency divider 3 is later than the phase of the reference signal fr of the reference frequency divider 2, the phase difference signal φP is held at L level. On the other hand, the phase difference signal φR includes a negative pulse of the phase difference. Since the phase difference signal φP, which is the input of the delay circuit 5B, is at the L level, the phase difference signal φPd, which is the output, is held at the L level.
2, 13 are turned off. On the other hand, the phase difference signal φRd output from the delay circuit 5A is obtained by delaying the input phase difference signal φR by the time τA. However, when the phase difference between the reference signal fr and the comparison signal fp becomes close and the width WA of the phase difference signal φR becomes smaller than the width W2 in FIG. 3, the phase difference signal φRd output from the delay circuit 5A is negative. No pulse is output.
【0044】以上のことから、図4における期間(A)
においては、位相差信号φR及び遅延信号φRdがHレ
ベルとなることから、PチャネルMOSトランジスタ1
0,11はオフ状態を維持する。一方、NチャネルMO
Sトランジスタ12,13は、位相差信号φP及び遅延
信号φPdがHレベルになる期間、オン状態となる。こ
れにより、トランジスタ12がオンしている期間は、定
電流源回路8により、ノードαでは電流が引き込まれる
(図4の(A)部の電流波形Do1)。さらに、トラン
ジスタ13がオンしている期間は、定電流源回路9によ
り、ノードαでは電流が引き込まれることになる(図4
の(A)部の電流波形Do2)。From the above, the period (A) in FIG.
Since the phase difference signal φR and the delay signal φRd attain the H level, the P-channel MOS transistor 1
0, 11 maintain the off state. On the other hand, N channel MO
The S transistors 12 and 13 are turned on while the phase difference signal φP and the delay signal φPd are at the H level. As a result, while the transistor 12 is on, a current is drawn at the node α by the constant current source circuit 8 (current waveform Do1 in FIG. 4A). Further, while the transistor 13 is on, a current is drawn at the node α by the constant current source circuit 9 (FIG. 4).
(A) of the current waveform Do2).
【0045】実際のノードαでの、電流波形はDoであ
り、この波形は、先述のDo1とDo2の和である。位
相差が大きい場合は、遅延された位相差信号φPdにH
レベル状態が存在しているため、定電流源回路8,9に
より加算された形となる。しかし、位相差が小さくな
り、位相差信号φPのHレベルの幅WBがW2以下にな
れば、遅延信号φPdにHレベルはなくなり、従って、
位相差信号φPのHレベル期間の定電流源回路8による
電流の引き込みのみとなる。The current waveform at the actual node α is Do, and this waveform is the sum of the above-mentioned Do1 and Do2. If the phase difference is large, the delayed phase difference signal φPd
Since the level state is present, the level is added by the constant current source circuits 8 and 9. However, if the phase difference becomes small and the width WB of the H level of the phase difference signal φP becomes equal to or less than W2, the H level of the delay signal φPd disappears.
Only the current is drawn by the constant current source circuit 8 during the H level period of the phase difference signal φP.
【0046】次に、図4の(B)の期間について述べ
る。図4における期間(B)においては、位相差信号φ
P及び遅延信号φPdはLレベルとなることから、Nチ
ャネルMOSトランジスタ12,13はオフ状態を維持
する。一方、PチャネルMOSトランジスタ10,11
は、位相差信号φR及び遅延信号φRdがLレベルにな
る期間、オン状態となる。これにより、トランジスタ1
0がオンしている期間は、定電流源回路6により、ノー
ドαでは電流が吐き出される(図4の(B)部の電流波
形成分Do1)。さらに、トランジスタ11がオンして
いる期間は、定電流源回路7により、ノードαでは電流
が吐き出されることになる(図4の(B)部の電流波形
成分Do2)。Next, the period of FIG. 4B will be described. In the period (B) in FIG. 4, the phase difference signal φ
Since P and delay signal φPd attain L level, N-channel MOS transistors 12 and 13 maintain the off state. On the other hand, P-channel MOS transistors 10 and 11
Is turned on while the phase difference signal φR and the delay signal φRd are at the L level. Thereby, the transistor 1
While 0 is on, a current is discharged from the node α by the constant current source circuit 6 (a current waveform component Do1 in a portion (B) of FIG. 4). Further, while the transistor 11 is on, a current is discharged from the node α by the constant current source circuit 7 (a current waveform component Do2 in a portion (B) of FIG. 4).
【0047】実際のノードαでの、電流波形はDoであ
り、この波形は、先述のDo1とDo2の和である。位
相差が大きい場合は、遅延された位相差信号φRdにL
レベル状態が存在しているため、定電流源回路6,7に
より加算された形となる。しかし、位相差が小さくな
り、位相差信号φRのLレベルの幅WAがW2以下にな
れば遅延信号φRdにLレベルはなくなり、従って、位
相差信号φRのLレベル期間の定電流源回路6による電
流の吐き出しのみとなる。尚、ノードαでの引き込み電
流並びに吐き出し電流の波形Doは、まず、電流波形D
o1が出力され、次いでDo1+Do2が、最後にDo
2が出力された形となっている。The current waveform at the actual node α is Do, and this waveform is the sum of Do1 and Do2 described above. If the phase difference is large, the delayed phase difference signal φRd
Since the level state exists, the sum is obtained by adding the constant current source circuits 6 and 7. However, when the phase difference decreases and the width WA of the L level of the phase difference signal φR becomes W2 or less, the delay signal φRd does not have the L level, so that the constant current source circuit 6 operates during the L level period of the phase difference signal φR. Only the current is discharged. It should be noted that the waveform Do of the sink current and the discharge current at the node α
o1 is output, then Do1 + Do2, and finally Do
2 is output.
【0048】ここで、PLLがロックしている状態と
は、基準信号frと比較信号fpの位相差が非常に近い
ときであり、その位相差は数百psと言われている。つ
まり、図4のWA、WBがその幅であり、そのとき電流
波形信号Do2は変化しないため、電流波形信号Do1
とDo2の加算した結果であるノードαの電流波形信号
Doは、位相が離れた状態では電流波形信号Do1とD
o2の加算値であるが、ロック時は電流波形信号Do1
のみの電位となる。Here, the locked state of the PLL is when the phase difference between the reference signal fr and the comparison signal fp is very close, and the phase difference is said to be several hundred ps. That is, WA and WB in FIG. 4 have the same width, and the current waveform signal Do2 does not change at that time.
The current waveform signal Do at the node α, which is the result of addition of the current waveform signals Do1 and Do2, has the current waveform signals Do1 and
o2, but when locked, the current waveform signal Do1
Only the potential.
【0049】ノードαでの電流波形信号Doによるエネ
ルギーレベルは図5に示すように、上記電流波形信号D
o1,Do2によるエネルギーレベルVpを加算したも
のである。位相差が数百psより離れている場合の(D
o1とDo2が加算されている状態)の傾きに比べ、該
位相差が数百ps以下の場合の傾きは半分となってい
る。したがって、位相差が大きい場合はチャージポンプ
回路17の出力エネルギーが大きく、PLL周波数シン
セサイザ回路16のロックアップタイムを短縮できる。
ロック状態に近づいて位相差が小さくなると、チャージ
ポンプ回路17の出力エネルギーも小さくなり、PLL
周波数シンセサイザ回路16の位相雑音を低減する。ロ
ック状態になれば、さらにエネルギーレベルは半減し
て、より位相雑音が低減する。The energy level of the current waveform signal Do at the node α is, as shown in FIG.
This is the sum of the energy levels Vp based on o1 and Do2. When the phase difference is more than several hundred ps (D
(when o1 and Do2 are added), the slope is half when the phase difference is several hundred ps or less. Therefore, when the phase difference is large, the output energy of the charge pump circuit 17 is large, and the lock-up time of the PLL frequency synthesizer circuit 16 can be reduced.
When the phase difference decreases as the lock state approaches, the output energy of the charge pump circuit 17 also decreases, and the PLL
The phase noise of the frequency synthesizer circuit 16 is reduced. In the locked state, the energy level is further reduced by half, and the phase noise is further reduced.
【0050】こうして、実施形態1では、図4で示した
ようにノードαの電流波形は段階的に増大そして、減少
するため、電流の切り替えノイズの発生も少ない。ま
た、遅延回路をゲートの遅延を利用して構成しているた
め、簡単な構成で1チップ化をしやすく、面積もほとん
ど増大せず、特に高周波用のPLL周波数シンセサイザ
回路には最適である。Thus, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, the current waveform at the node α increases and decreases stepwise, so that the occurrence of current switching noise is small. In addition, since the delay circuit is configured using the delay of the gate, it can be easily formed into a single chip with a simple configuration, and the area is hardly increased. This is particularly suitable for a high-frequency PLL frequency synthesizer circuit.
【0051】<実施形態2>次に、本発明における実施
形態2を図6〜図8に従って説明する。尚、説明の便宜
上、図1、図2と同様の構成については同一の符号を付
してその説明を一部省略する。Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that, for convenience of description, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is partially omitted.
【0052】図6に示してあるPLL周波数シンセサイ
ザ回路18において、図1のPLL周波数シンセサイザ
回路16の構成と異なる点は、チャージポンプ回路19
だけである。すなわち、チャージポンプ回路19は、遅
延回路5A,5Bと、定電流源回路6,7,8,9と、
PチャネルMOSトランジスタ10,11と、Nチャネ
ルMOSトランジスタ12,13とから構成される。定
電流源回路6の一端は電源Vccに接続され、他端はP
チャネルMOSトランジスタ10のソース端子(ノード
β)に接続される。定電流源回路7の一端は電源Vcc
に接続され、他端はPチャネルMOSトランジスタ11
のソース端子に接続される。定電流源回路8の一端は接
地GNDに接続され、他端はNチャネルMOSトランジ
スタ12のソース端子(ノードγ)に接続される。定電
流源回路9の一端は接地GNDに接続され、他端はNチ
ャネルMOSトランジスタ13のソース端子に接続され
る。The PLL frequency synthesizer circuit 18 shown in FIG. 6 differs from the PLL frequency synthesizer circuit 16 of FIG.
Only. That is, the charge pump circuit 19 includes the delay circuits 5A and 5B, the constant current source circuits 6, 7, 8, and 9,
It comprises P-channel MOS transistors 10 and 11 and N-channel MOS transistors 12 and 13. One end of the constant current source circuit 6 is connected to the power supply Vcc, and the other end is connected to P
Connected to the source terminal (node β) of channel MOS transistor 10. One end of the constant current source circuit 7 is a power supply Vcc.
And the other end is connected to a P-channel MOS transistor 11
Connected to the source terminal. One end of the constant current source circuit 8 is connected to the ground GND, and the other end is connected to the source terminal (node γ) of the N-channel MOS transistor 12. One end of the constant current source circuit 9 is connected to the ground GND, and the other end is connected to the source terminal of the N-channel MOS transistor 13.
【0053】PチャネルMOSトランジスタ10とNチ
ャネルMOSトランジスタ12のドレイン端子はノード
αに接続されており、PチャネルMOSトランジスタ1
1のドレイン端子はノードβに、NチャネルMOSトラ
ンジスタ13のドレイン端子はノードγに接続されてい
る。さらに、位相差信号φRは、PチャネルMOSトラ
ンジスタ10のゲート端子に入力され、位相差信号φR
を遅延回路5Aにより遅らせた遅延信号φRdは、Pチ
ャネルMOSトランジスタ11のゲート端子に入力され
ている。位相差信号φPは、NチャネルMOSトランジ
スタ12のゲート端子に入力され、位相差信号φPを遅
延回路5Bにより遅らせた遅延信号φPdは、Nチャネ
ルMOSトランジスタ13のゲート端子に入力されてい
る。The drain terminals of P-channel MOS transistor 10 and N-channel MOS transistor 12 are connected to node α.
1 is connected to the node β, and the drain terminal of the N-channel MOS transistor 13 is connected to the node γ. Further, phase difference signal φR is input to the gate terminal of P-channel MOS transistor 10, and phase difference signal φR
Is delayed by the delay circuit 5A, and is input to the gate terminal of the P-channel MOS transistor 11. The phase difference signal φP is input to the gate terminal of the N-channel MOS transistor 12, and the delay signal φPd obtained by delaying the phase difference signal φP by the delay circuit 5B is input to the gate terminal of the N-channel MOS transistor 13.
【0054】上記のように構成されたPLL周波数シン
セサイザ回路18の動作を図7に示す。今、比較分周器
3の比較信号fpの位相が基準分周器2の基準信号fr
の位相よりも速い期間(C)においては、位相差信号φ
RはHレベルに保持され、一方、位相差信号φPはその
位相差分のポジティブパルスを含んだものとなる。遅延
回路5Aの入力である位相差信号φRがHレベルである
ため、該出力である位相差信号φRdはHレベルで保持
され、トランジスタ10,11はオフとなる。一方、遅
延回路5Bの出力である位相差信号φPdは入力である
位相差信号φPを時間τBだけ遅らせたものとなる。し
かしながら、基準信号frと比較信号fpの位相差が近
くなり、その位相差信号φPの幅WBが図3の幅W2以
下であった場合、遅延回路5Bの出力である遅延信号φ
Pdにはポジティブパルスが出力されなくなる。FIG. 7 shows the operation of the PLL frequency synthesizer circuit 18 configured as described above. Now, the phase of the comparison signal fp of the comparison frequency divider 3 is equal to the reference signal fr of the reference frequency divider 2.
During the period (C) faster than the phase of the phase difference signal φ
R is held at the H level, while the phase difference signal φP contains a positive pulse of the phase difference. Since the phase difference signal φR that is the input of the delay circuit 5A is at the H level, the phase difference signal φRd that is the output is held at the H level, and the transistors 10 and 11 are turned off. On the other hand, the phase difference signal φPd output from the delay circuit 5B is obtained by delaying the input phase difference signal φP by the time τB. However, when the phase difference between the reference signal fr and the comparison signal fp becomes close, and the width WB of the phase difference signal φP is equal to or less than the width W2 in FIG. 3, the delay signal φ output from the delay circuit 5B is output.
No positive pulse is output to Pd.
【0055】同様に比較分周器3の比較信号fpの位相
が基準分周器2の基準信号frの位相よりも遅い期間
(D)においては、位相差信号φPはLレベルに保持さ
れ、一方、位相差信号φRはその位相差分のネガティブ
パルスを含んだものとなる。遅延回路5Bの入力である
位相差信号φPがLレベルであるため、該出力である遅
延信号φPdはLレベルで保持されるため、トランジス
タ12,13はオフとなる。一方、遅延回路5Aの出力
である遅延信号φRdは、入力である位相差信号φRを
時間τAだけ遅らせたものとなる。しかしながら、基準
信号frと比較信号fpの位相差が近くなり、その位相
差信号φRの幅WAが図3の幅W2以下になった場合、
遅延回路5Aの出力である遅延信号φRdにはネガティ
ブパルスが出力されなくなる。Similarly, during a period (D) in which the phase of the comparison signal fp of the comparison frequency divider 3 is later than the phase of the reference signal fr of the reference frequency divider 2, the phase difference signal φP is held at the L level. , And the phase difference signal φR includes a negative pulse of the phase difference. Since the phase difference signal φP, which is the input of the delay circuit 5B, is at the L level, the delay signal φPd, which is the output, is held at the L level, so that the transistors 12, 13 are turned off. On the other hand, the delay signal φRd output from the delay circuit 5A is obtained by delaying the input phase difference signal φR by the time τA. However, when the phase difference between the reference signal fr and the comparison signal fp becomes close and the width WA of the phase difference signal φR becomes equal to or less than the width W2 in FIG.
No negative pulse is output to the delay signal φRd, which is the output of the delay circuit 5A.
【0056】以上のことから、図7における期間(C)
においては、位相差信号φR及び遅延信号φRdがHレ
ベルとなることから、PチャネルMOSトランジスタ1
0,11はオフ状態を維持する。一方、NチャネルMO
Sトランジスタ12,13は、位相差信号φP及び遅延
信号φPdがHレベルになる期間、オン状態となる。こ
れにより、トランジスタ12がオンしている期間は、定
電流源回路8により、ノードαでは電流が引き込まれる
(図7の(C)部の電流波形成分Do1)。さらに、ト
ランジスタ12がオンしており、かつ、トランジスタ1
3がオンしている期間は、定電流源回路9により、ノー
ドαでは電流が引き込まれることになる(図7の(C)
部の電流波形成分Do2B)。From the above, the period (C) in FIG.
Since the phase difference signal φR and the delay signal φRd attain the H level, the P-channel MOS transistor 1
0, 11 maintain the off state. On the other hand, N channel MO
The S transistors 12 and 13 are turned on while the phase difference signal φP and the delay signal φPd are at the H level. As a result, while the transistor 12 is on, a current is drawn at the node α by the constant current source circuit 8 (a current waveform component Do1 in (C) of FIG. 7). Further, the transistor 12 is on and the transistor 1
3 is on, current is drawn at the node α by the constant current source circuit 9 (FIG. 7C).
Current waveform component Do2B).
【0057】実際のノードαでの電流波形はDoであ
り、この波形は、先述のDo1とDo2Bの和である。
位相差が大きい場合は、遅延された位相差信号φPdに
Hレベル状態が存在しているため、NチャネルMOSト
ランジスタ12,13がオンしている部分では、定電流
源回路8,9により加算された形となる。しかし、位相
差が小さくなり、位相差信号φPのHレベルの幅WBが
W2以下になれば、遅延信号φPdにHレベルはなくな
り、従って、位相差信号φPのHレベル期間の定電流源
回路8による電流の引き込みのみとなる。The actual current waveform at the node α is Do, and this waveform is the sum of Do1 and Do2B described above.
When the phase difference is large, the delayed phase difference signal φPd has an H-level state, and therefore, is added by the constant current source circuits 8 and 9 where the N-channel MOS transistors 12 and 13 are on. Shape. However, when the phase difference decreases and the width WB of the H level of the phase difference signal φP becomes W2 or less, the H level of the delay signal φPd disappears. Only draws current.
【0058】次に、図7の(D)の期間について述べ
る。図7における期間(D)においては、位相差信号φ
P及び遅延信号φPdはLレベルとなることから、Nチ
ャネルMOSトランジスタ12,13はオフ状態を維持
する。一方、PチャネルMOSトランジスタ10,11
は、位相差信号φR及び遅延信号φRdがLレベルにな
る期間、オン状態となる。これにより、トランジスタ1
0がオンしている期間は、定電流源回路6により、ノー
ドαでは電流が吐き出される(図7の(D)部の電流波
形成分Do1)。さらに、トランジスタ10がオンし、
かつ、トランジスタ11がオンしている期間は、定電流
源回路7により、ノードαでは電流が吐き出されること
になる(図7の(D)部の電流波形成分Do2A)。Next, the period of FIG. 7D will be described. In the period (D) in FIG. 7, the phase difference signal φ
Since P and delay signal φPd attain L level, N-channel MOS transistors 12 and 13 maintain the off state. On the other hand, P-channel MOS transistors 10 and 11
Is turned on while the phase difference signal φR and the delay signal φRd are at the L level. Thereby, the transistor 1
While 0 is on, current is discharged from the node α by the constant current source circuit 6 (current waveform component Do1 in (D) section of FIG. 7). Further, the transistor 10 is turned on,
In addition, while the transistor 11 is on, a current is discharged from the node α by the constant current source circuit 7 (a current waveform component Do2A in a portion (D) in FIG. 7).
【0059】実際のノードαでの電流波形はDoであ
り、この波形は、先述のDo1とDo2Bの和である。
位相差が大きい場合は、遅延された位相差信号φRdに
Lレベル状態が存在しているため、NチャネルMOSト
ランジスタ10,11がオンしている部分では、定電流
源回路6,7により加算された形となる。しかし、位相
差が小さくなり、位相差信号φRのLレベルの幅WAが
W2以下になれば遅延信号φRdにLレベルはなくな
り、従って、位相差信号φRのLレベル期間の定電流源
回路6による電流の吐き出しのみとなる。尚、ノードα
での引き込み電流並びに吐き出し電流の波形Doは、ま
ず、電流波形Do1が出力され、次いでDo1+Do2
A(もしくは、Do2B)が、出力された形となってい
る。The actual current waveform at the node α is Do, and this waveform is the sum of Do1 and Do2B described above.
If the phase difference is large, the L level state exists in the delayed phase difference signal φRd, so that the constant current source circuits 6 and 7 add up the portions where the N-channel MOS transistors 10 and 11 are on. Shape. However, when the phase difference decreases and the width WA of the L level of the phase difference signal φR becomes W2 or less, the delay signal φRd does not have the L level, so that the constant current source circuit 6 operates during the L level period of the phase difference signal φR. Only the current is discharged. Note that the node α
As for the waveform Do of the drawing current and the discharging current in the current, a current waveform Do1 is first output, and then Do1 + Do2
A (or Do2B) is in the output form.
【0060】ここで、図7における期間(C)における
網掛け部は、基準信号frと比較信号fpの位相差WB
が遅延回路5Bの遅延時間τBに近い場合を示し、この
とき遅延回路5Bの出力である位相差信号φPdにはプ
ロセスのバラツキ等によりポジティブパルスが発生する
可能性がある。つまり、基準信号frと比較信号fpの
位相差WBが遅延回路5Bの遅延時間τBよりかなり小
さければ、位相差信号φPdにはポジティブパルスが発
生しないが、基準信号frと比較信号fpの位相差WB
が遅延回路5Bの遅延時間τBに近い場合は、位相差信
号φPdにはポジティブパルスが発生してしまう可能性
がある。然るに、NチャネルMOSトランジスタ12,
13はノードγを介して直列に接続されているため、N
チャネルMOSトランジスタ12がオフした時点で、つ
まり、位相差信号φPがLレベルに落ちた時点で、定電
流源回路9の定電流はノードαから流れなくなる。Here, the shaded portion in the period (C) in FIG. 7 indicates the phase difference WB between the reference signal fr and the comparison signal fp.
Indicates a case close to the delay time τB of the delay circuit 5B, and at this time, a positive pulse may be generated in the phase difference signal φPd output from the delay circuit 5B due to process variation or the like. That is, if the phase difference WB between the reference signal fr and the comparison signal fp is considerably smaller than the delay time τB of the delay circuit 5B, no positive pulse is generated in the phase difference signal φPd, but the phase difference WB between the reference signal fr and the comparison signal fp is obtained.
Is close to the delay time τB of the delay circuit 5B, a positive pulse may be generated in the phase difference signal φPd. However, the N-channel MOS transistor 12,
13 are connected in series via the node γ.
When the channel MOS transistor 12 is turned off, that is, when the phase difference signal φP falls to the L level, the constant current of the constant current source circuit 9 stops flowing from the node α.
【0061】同様に期間(D)における網掛け部は、基
準信号frと比較信号fpの位相差WBが遅延回路5A
の遅延時間τAに近い場合を示し、このとき遅延回路5
Aの出力である位相差信号φRdには、プロセスのバラ
ツキ等によりネガティブパルスが発生する可能性があ
る。つまり、基準信号frと比較信号fpの位相差WA
が遅延回路5Aの遅延時間τAよりかなり小さければ、
位相差信号φRdにはネガティブパルスが発生しない
が、基準信号frと比較信号fpの位相差WAが遅延回
路5Aの遅延時間τAに近い場合は、位相差信号φRd
にはネガティブパルスが発生してしまう可能性がある。
然るに、PチャネルMOSトランジスタ10,11はノ
ードβを介して直列に接続されているため、Pチャネル
MOSトランジスタ10がオフした時点で、つまり、位
相差信号φRがHレベルに上がった時点で、定電流源回
路7の定電流はノードαへ流れなくなる。Similarly, the hatched portion in the period (D) indicates that the phase difference WB between the reference signal fr and the comparison signal fp is equal to the delay circuit 5A.
The case where the delay time is close to the delay time τA of FIG.
A negative pulse may be generated in the phase difference signal φRd, which is the output of A, due to process variations or the like. That is, the phase difference WA between the reference signal fr and the comparison signal fp.
Is considerably smaller than the delay time τA of the delay circuit 5A,
Although no negative pulse is generated in the phase difference signal φRd, when the phase difference WA between the reference signal fr and the comparison signal fp is close to the delay time τA of the delay circuit 5A, the phase difference signal φRd
May cause a negative pulse.
However, since P-channel MOS transistors 10 and 11 are connected in series via node β, they are fixed when P-channel MOS transistor 10 is turned off, that is, when phase difference signal φR rises to H level. The constant current of the current source circuit 7 stops flowing to the node α.
【0062】以上、説明したように実施形態2では、P
チャネルMOSトランジスタ10,11、及びNチャネ
ルMOSトランジスタ12,13が直列に接続された構
成となっている。これにより、プロセスのばらつき等に
よる素子の立ち上がりや立ち下がり特性及び遅延時間の
違いによって生じる、図7の網線部での遅延信号φPd
やφRdのパルスによる影響を排除できる。すなわち、
素子間のばらつきのない、安定した信頼性のあるPLL
周波数シンセサイザ回路が実現できる。As described above, in the second embodiment, P
The channel MOS transistors 10 and 11 and the N channel MOS transistors 12 and 13 are connected in series. As a result, the delay signal φPd in the shaded area in FIG.
And the influence of the pulse of φRd can be eliminated. That is,
Stable and reliable PLL with no variation between elements
A frequency synthesizer circuit can be realized.
【0063】ノードαでの電流波形信号Doによるエネ
ルギーレベルは図8に示すように、上記電流波形信号D
o1,Do2A,Do2BのエネルギーレベルVpを加
算したものである。位相差が数百ps以上離れている場
合の傾きに比べ、該位相差が数百ps以下の場合の傾き
は半分程度となっている。したがって、位相差が大きい
場合はチャージポンプ回路19の出力エネルギーが大き
く、PLL周波数シンセサイザ回路18のロックアップ
タイムを短縮できる。ロック状態に近づいて位相差が小
さくなると、チャージポンプ回路19の出力エネルギー
も小さくなり、PLL周波数シンセサイザ回路18の位
相雑音を低減する。ロック状態になれば、さらにエネル
ギーレベルは半減して、より位相雑音が低減する。ここ
で、図8に示すように最大エネルギーレベルが±2Vp
より若干少ない±|2Vp−Δ|になっている理由は、
前述したようにPチャネルMOSトランジスタ10また
はNチャネルMOSトランジスタ12がオンしていると
きにのみノードαに電流が流れるためである。The energy level of the current waveform signal Do at the node α is, as shown in FIG.
It is the sum of the energy levels Vp of o1, Do2A, and Do2B. The slope when the phase difference is several hundred ps or less is about half the slope when the phase difference is several hundred ps or more apart. Therefore, when the phase difference is large, the output energy of the charge pump circuit 19 is large, and the lock-up time of the PLL frequency synthesizer circuit 18 can be reduced. When the phase difference decreases as the lock state approaches, the output energy of the charge pump circuit 19 also decreases, and the phase noise of the PLL frequency synthesizer circuit 18 is reduced. In the locked state, the energy level is further reduced by half, and the phase noise is further reduced. Here, as shown in FIG. 8, the maximum energy level is ± 2 Vp
The reason why ± 2Vp-Δ |
This is because, as described above, current flows to node α only when P-channel MOS transistor 10 or N-channel MOS transistor 12 is on.
【0064】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では
各定電流源回路の定電流値を同じにしているが、各々異
なる電流値を持つ定電流源回路でも実現できる。また、
上記実施形態において、例えばスイッチ回路としてPチ
ャネルMOSトランジスタ10,11と定電流源回路
6,7のように2組のスイッチ回路と定電流源回路を使
用しているが、2組以上のスイッチ回路と定電流源回路
で構成し、そのとき、遅延回路も2個以上で構成するこ
とも可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, the constant current values of the respective constant current source circuits are the same, but the present invention can also be realized with constant current source circuits having different current values. Also,
In the above embodiment, for example, two sets of switch circuits and constant current source circuits such as P-channel MOS transistors 10 and 11 and constant current source circuits 6 and 7 are used as switch circuits. And a constant current source circuit, and at that time, it is also possible to form two or more delay circuits.
【0065】また、上記実施形態において、スイッチ回
路としてMOSトランジスタを使用しているが、バイポ
ーラトランジスタ等、スイッチング素子であれば実現可
能である。また、上記実施形態において、遅延回路をイ
ンバータ4段の構成としたが、この段数はプロセス工程
により遅延時間は変わるため、プロセス条件も加味して
設定すればよい。In the above embodiment, a MOS transistor is used as a switch circuit. However, the present invention can be realized with a switching element such as a bipolar transistor. In the above embodiment, the delay circuit has four inverters. However, the number of stages may be set in consideration of process conditions because the delay time varies depending on the process.
【0066】[0066]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のチャージ
ポンプ回路によれば、入力パルスを単純な遅延回路によ
り遅延させ、入力パルスを第1スイッチング素子に接続
し、遅延信号を第2スイッチング素子に接続し、それぞ
れオン/オフするので、入力パルス幅が大きいほど第1
スイッチング素子と第2スイッチング素子が共通にオン
している時間が多くなり、チャージポンプ回路の出力エ
ネルギーを大きくできる。また、入力パルス幅が小さけ
れば、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子が
共通にオンしている時間が少なくり、チャージポンプ回
路の出力エネルギーを小さくできる。As described above, according to the charge pump circuit of the present invention, the input pulse is delayed by the simple delay circuit, the input pulse is connected to the first switching element, and the delay signal is converted to the second switching element. , And each is turned on / off, so that the larger the input pulse width is,
The time during which the switching element and the second switching element are on in common is increased, and the output energy of the charge pump circuit can be increased. Further, if the input pulse width is small, the time during which the first switching element and the second switching element are on in common is reduced, and the output energy of the charge pump circuit can be reduced.
【0067】したがって、このチャージポンプ回路を用
いたPLL周波数シンセサイザ回路において、位相差信
号を入力パルスとして該チャージポンプ回路に入力する
と、位相差が大きいときにはチャージポンプ回路の出力
エネルギーを大きく、位相差が小さいときには位相雑音
が悪化しない程度にチャージポンプ回路の出力エネルギ
ーを小さくし、ロックアップタイムの増大を招くことな
く、位相雑音を抑えることが可能である。Therefore, in the PLL frequency synthesizer circuit using this charge pump circuit, when the phase difference signal is input to the charge pump circuit as an input pulse, when the phase difference is large, the output energy of the charge pump circuit is large and the phase difference is small. When it is small, the output energy of the charge pump circuit can be reduced to such an extent that the phase noise does not deteriorate, and the phase noise can be suppressed without increasing the lock-up time.
【図1】本発明に係るPLL周波数シンセサイザ回路の
実施形態1を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of a PLL frequency synthesizer circuit according to the present invention.
【図2】遅延回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a delay circuit.
【図3】遅延回路の動作を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart illustrating an operation of the delay circuit.
【図4】実施形態1のPLL周波数シンセサイザ回路の
動作を示すタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart illustrating an operation of the PLL frequency synthesizer circuit of the first embodiment.
【図5】位相差に対する実施形態1のチャージポンプ回
路から出力されるエネルギーの関係を示す特性図であ
る。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a phase difference and energy output from the charge pump circuit of the first embodiment.
【図6】本発明に係るPLL周波数シンセサイザ回路の
実施形態2を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing Embodiment 2 of a PLL frequency synthesizer circuit according to the present invention.
【図7】実施形態2のPLL周波数シンセサイザ回路の
動作を示すタイムチャートである。FIG. 7 is a time chart illustrating an operation of the PLL frequency synthesizer circuit according to the second embodiment.
【図8】位相差に対する実施形態1のチャージポンプ回
路から出力されるエネルギーの関係を示す特性図であ
る。FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a phase difference and energy output from the charge pump circuit according to the first embodiment.
【図9】従来例1におけるPLL周波数シンセサイザ回
路を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a PLL frequency synthesizer circuit in Conventional Example 1.
【図10】従来例1におけるPLL周波数シンセサイザ
回路の動作を示すタイムチャートである。FIG. 10 is a time chart showing an operation of a PLL frequency synthesizer circuit in Conventional Example 1.
【図11】位相差に対する従来例1のチャージポンプ回
路から出力されるエネルギーの関係を示す特性図であ
る。FIG. 11 is a characteristic diagram showing a relationship between a phase difference and energy output from the charge pump circuit of Conventional Example 1.
【図12】従来例2におけるPLL周波数シンセサイザ
回路を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a PLL frequency synthesizer circuit in Conventional Example 2.
【図13】従来例2におけるパルス幅変換回路を示す回
路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a pulse width conversion circuit in Conventional Example 2.
【図14】従来例2におけるパルス幅変換回路の動作を
示すタイムチャートである。FIG. 14 is a time chart illustrating an operation of the pulse width conversion circuit in Conventional Example 2.
【図15】参照信号より帰還信号が遅れている場合のP
LL周波数シンセサイザ回路の動作を示すタイムチャー
トである。FIG. 15 illustrates a case where the feedback signal is delayed from the reference signal.
6 is a time chart illustrating an operation of the LL frequency synthesizer circuit.
【図16】参照信号より帰還信号が進んでいる場合のP
LL周波数シンセサイザ回路の動作を示すタイムチャー
トである。FIG. 16 illustrates a case where a feedback signal is ahead of a reference signal.
6 is a time chart illustrating an operation of the LL frequency synthesizer circuit.
1 水晶発振器 2 基準分周器 3 比較分周器 4 位相比較器 5A,5B 遅延回路 6,7,8,9 定電流源回路 10,11 PチャネルMOSトランジスタ 12,13 NチャネルMOSトランジスタ 14 LPF(ローパスフィルタ) 15 VCO(電圧制御発振器) 16 PLL周波数シンセサイザ回路 17 チャージポンプ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal oscillator 2 Reference frequency divider 3 Comparative frequency divider 4 Phase comparator 5A, 5B Delay circuit 6,7,8,9 Constant current source circuit 10,11 P channel MOS transistor 12,13 N channel MOS transistor 14 LPF ( Low-pass filter) 15 VCO (voltage controlled oscillator) 16 PLL frequency synthesizer circuit 17 charge pump circuit
Claims (6)
るチャージポンプ回路において、 入力パルスを所定の時間だけ遅延させた遅延信号を出力
する遅延回路と、 前記入力パルスによりオン/オフする第1スイッチング
素子と、 前記遅延信号によりオン/オフする第2スイッチング素
子と、 前記スイッチング素子の一端にそれぞれ接続する定電流
電源と、を備え、 前記入力パルスによりオンした第1スイッチング素子の
他端からの出力に、第2スイッチング素子の出力が加算
されるようにしたことを特徴とするチャージポンプ回
路。1. A charge pump circuit for outputting a voltage signal based on an input pulse, a delay circuit for outputting a delay signal obtained by delaying the input pulse by a predetermined time, and a first switching for turning on / off by the input pulse. A second switching element that is turned on / off by the delay signal; and a constant current power supply that is connected to one end of the switching element, respectively, and an output from the other end of the first switching element that is turned on by the input pulse. The output of the second switching element is added to the charge pump circuit.
第2スイッチング素子の他端を接続したことを特徴とす
る請求項1記載のチャージポンプ回路。2. The charge pump circuit according to claim 1, wherein the other end of said second switching element is connected to the other end of said first switching element.
第2スイッチング素子の他端を接続したことを特徴とす
る請求項1記載のチャージポンプ回路。3. The charge pump circuit according to claim 1, wherein one end of said first switching element is connected to the other end of said second switching element.
れた電圧制御発振器からの帰還信号に基づいて所望周波
数の信号を出力するPLL周波数シンセサイザ回路にお
いて、 前記発振信号を基準周波数に分周して基準信号を出力す
る基準分周器と、 前記帰還信号を設定周波数に基づいて分周して比較信号
を出力する比較分周器と、 前記基準信号と前記比較信号との位相比較を行い位相差
信号を出力する位相比較器と、 前記位相差信号を入力し、該位相差信号に基づいた電圧
信号を出力するチャージポンプ回路と、を備え、 前記チャージポンプ回路は、 前記位相差信号を所定の時間だけ遅延させた遅延信号を
出力する遅延回路と、 前記位相差信号によりオン/オフする第1スイッチング
素子と、 前記遅延信号によりオン/オフする第2スイッチング素
子と、 前記スイッチング素子の一端にそれぞれ接続する定電流
電源と、を備え、 前記位相差信号によりオンした第1スイッチング素子の
他端からの出力に、第2スイッチング素子の出力が加算
されるようにしたことを特徴とするPLL周波数シンセ
サイザ回路。4. A PLL frequency synthesizer circuit for outputting a signal of a desired frequency based on an oscillation signal of a predetermined frequency and a feedback signal from a voltage controlled oscillator arranged in an output stage, wherein said oscillation signal is frequency-divided to a reference frequency. A reference frequency divider for outputting a reference signal, a comparison frequency divider for dividing the feedback signal based on a set frequency and outputting a comparison signal, and performing a phase comparison between the reference signal and the comparison signal. A phase comparator that outputs a phase difference signal; and a charge pump circuit that receives the phase difference signal and outputs a voltage signal based on the phase difference signal. A delay circuit that outputs a delay signal delayed by the time, a first switching element that is turned on / off by the phase difference signal, and a second switch that is turned on / off by the delay signal. A switching element, and a constant current power supply connected to one end of the switching element. An output of the second switching element is added to an output from the other end of the first switching element that is turned on by the phase difference signal. A PLL frequency synthesizer circuit characterized in that:
第2スイッチング素子の他端を接続したことを特徴とす
る請求項4記載のPLL周波数シンセサイザ回路。5. The PLL frequency synthesizer circuit according to claim 4, wherein the other end of said second switching element is connected to the other end of said first switching element.
第2スイッチング素子の他端を接続したことを特徴とす
る請求項4記載のPLL周波数シンセサイザ回路。6. The PLL frequency synthesizer circuit according to claim 4, wherein one end of said first switching element is connected to the other end of said second switching element.
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---|---|---|---|
JP10340062A JP2000165235A (en) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | Charge pump circuit and pll frequency synthesizer circuit using it |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005318122A (en) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Nippon Precision Circuits Inc | Charge pump circuit and pll circuit using the same |
JP2007325028A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Sony Corp | Charge pump circuit and phase-locked loop circuit |
JP2010074562A (en) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Pll circuit |
JP2011205577A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Fujitsu Semiconductor Ltd | Pll circuit |
JP2019161592A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社リコー | Charge pump circuit |
-
1998
- 1998-11-30 JP JP10340062A patent/JP2000165235A/en active Pending
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