(57)【要約】【課題】本発明は、バンドギャップ回路からの温度に関係ない電圧をキャパシタの充放電に用いてトグルされる電圧を生成してデューティ比が一定のクロック信号を提供するオシレーターに関する。【解決手段】本発明は、予め設定された電圧レベルを有するバンドギャップ基準電圧を提供するバンドギャップ回路と、上記バンドギャップ回路からの上記バンドギャップ基準電圧を電流に変換する電圧‐電流変換部と、変換された電流を充放電して三角波信号を提供する充放電部と、上記充放電部からの上記三角波信号を論理演算して固定されたデューティを有するクロック信号を提供するＴフリップフロップと、を含むオシレーターを提案する。【選択図】図１
2014033425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された電圧レベルを有するバンドギャップ基準電圧を提供するバンドギャップ回路と、
前記バンドギャップ回路からの前記バンドギャップ基準電圧を電流に変換する電圧‐電流変換部と、
前記電圧‐電流変換部からの変換された電流を充放電して三角波信号を提供する充放電部と、
前記充放電部からの前記三角波信号の最大値によるパルス信号を論理演算して固定されたデューティを有するクロック信号を提供するＴフリップフロップと
を含む、オシレーター。
【請求項２】
前記電圧‐電流変換部からの変換された電流をミラーリングして、ミラーリングされた電流を前記充放電部に出力する電流ミラーをさらに含む、請求項１に記載のオシレーター。
【請求項３】
前記電圧‐電流変換部は、
前記バンドギャップ基準電圧と検出電圧を比較する第１の比較器と、
前記第１の比較器の比較結果に応じて前記電流ミラーの電流ミラーリング動作をスイングするスイッチと、
前記スイッチに流れる電流を検出して前記第１の比較器に前記検出電圧を提供する抵抗と
を含む、請求項２に記載のオシレーター。
【請求項４】
前記充放電部は、
前記電流ミラーからのミラーリングされた電流を充放電するキャパシタと、
前記キャパシタに電流を充放電することを制御する充放電スイッチと、
前記キャパシタの電圧と予め設定された基準電圧を比較して前記充放電スイッチのスイッチングを制御する第２の比較器と
を含む、請求項２または３に記載のオシレーター。
【請求項５】
前記Ｔフリップフロップは、
前記充放電部からの前記パルス信号が入力されるクロック端子と、
反転出力信号が入力されるデータ端子と、
前記クロック端子のパルス信号により前記データ端子に入力される反転出力信号を出力維持又は出力転換して前記クロック信号を提供する出力端子と、
前記出力端子からの信号を反転させた前記反転出力信号を前記データ端子に伝達する反転出力端子と
を含む、請求項１から４の何れか１項に記載のオシレーター。
【請求項６】
前記Ｔフリップフロップからのクロック信号をバッファリングするバッファをさらに含む、請求項１から５の何れか１項に記載のオシレーター。
【請求項７】
予め設定された電圧レベルを有するバンドギャップ基準電圧を提供するバンドギャップ回路と、
前記バンドギャップ回路からの前記バンドギャップ基準電圧を電流に変換する電圧‐電流変換部と、
前記電圧‐電流変換部からの変換された電流をミラーリングする電流ミラーと、
前記電流ミラーからのミラーリングされた電流を充放電して三角波信号を提供する充放電部と、
前記充放電部からの前記三角波信号の最大値によるパルス信号を論理演算して固定されたデューティを有するクロック信号を提供するＴフリップフロップと
を含む、オシレーター。
【請求項８】
前記電圧‐電流変換部は、
前記バンドギャップ基準電圧と検出電圧を比較する第１の比較器と、
前記第１の比較器の比較結果に応じて前記電流ミラーの電流ミラーリング動作をスイングするスイッチと、
前記スイッチに流れる電流を検出して前記第１の比較器に前記検出電圧を提供する抵抗と
を含む、請求項７に記載のオシレーター。
【請求項９】
前記充放電部は、
前記電流ミラーからのミラーリングされた電流を充放電するキャパシタと、
前記キャパシタに電流を充放電することを制御する充放電スイッチと、
前記キャパシタの電圧と予め設定された基準電圧を比較して前記充放電スイッチのスイッチングを制御する第２の比較器と
を含む、請求項７または８に記載のオシレーター。
【請求項１０】
前記Ｔフリップフロップは、
前記充放電部からの前記パルス信号が入力されるクロック端子と、
反転出力信号が入力されるデータ端子と、
前記クロック端子のパルス信号により前記データ端子に入力される反転出力信号を出力維持又は出力転換して前記クロック信号を提供する出力端子と、
前記出力端子からの信号を反転させた前記反転出力信号を前記データ端子に伝達する反転出力端子と
を含む、請求項７から９の何れか１項に記載のオシレーター。
【請求項１１】
前記Ｔフリップフロップからのクロック信号をバッファリングするバッファをさらに含む、請求項７から１０の何れか１項に記載のオシレーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定の周期を有するクロック信号を提供するオシレーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、外部発振素子を用いることなくそれ自体で発振により発振信号を生成するオシレーターは、コンピューター、システム又は通信機器等を含む電子装置のタイミング信号を提供するのに幅広く用いられている。
【０００３】
より詳細には、半導体メモリ装置、ＩＣチップ、マイクロコントローラー（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）及び電荷ポンプ（ｃｈａｒｇｅ  ｐｕｍｐ）回路では内部装置を動作させるためにクロック信号が用いられており、内部回路にクロック信号を発生させる装置をオシレーター（Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）という。このようなオシレーターは、モータ駆動時に必要な基準クロック信号を作るためにモータ駆動回路にも用いられることができる。
【０００４】
一般に用いられるオシレーターの出力信号であるクロック信号は、外部電圧のレベル及び温度の変化により周期が大きく変わる。このように、変化要素に応じてクロック信号の周期が変わると、クロック信号に同期して動作するシステムの動作に大きな影響を及ぼす。
【０００５】
このような問題を改善するために、下記の特許文献に記載された発明のように定電流源をインバーターに連結するか又は抵抗、キャパシタ又は比較器を含ませることによりＲＣ遅延効果が得られる回路が多く用いられている。しかしながら、この場合にも、外部電圧のレベル及び温度等の変化によって依然としてクロック信号の周期が変動するという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許第１０‐２００８‐００４５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためのもので、バンドギャップ回路からの温度に関係ない電圧をキャパシタの充放電に用いてトグルされる電圧を生成してデューティ比が一定のクロック信号を提供するオシレーターを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の一つの技術的な側面によると、予め設定された電圧レベルを有するバンドギャップ基準電圧を提供するバンドギャップ回路と、上記バンドギャップ回路からの上記バンドギャップ基準電圧を電流に変換する電圧‐電流変換部と、上記電圧‐電流変換部からの変換された電流を充放電して三角波信号を提供する充放電部と、上記充放電部からの上記三角波信号を論理演算して固定されたデューティを有するクロック信号を提供するＴフリップフロップと、を含むオシレーターを提案する。
【０００９】
本発明の一つの技術的な側面によると、上記電圧‐電流変換部からの変換された電流をミラーリングする電流ミラーをさらに含むことができる。
【００１０】
本発明の一つの技術的な側面によると、上記電圧‐電流変換部は、上記バンドギャップ基準電圧と検出電圧を比較する第１の比較器と、上記第１の比較器の比較結果に応じて上記電流ミラーの電流ミラーリング動作をスイングするスイッチと、上記スイッチに流れる電流を検出して上記第１の比較器に上記検出電圧を提供する抵抗と、を含むことができる。
【００１１】
本発明の一つの技術的な側面によると、上記充放電部は、上記電流ミラーからのミラーリングされた電流を充放電するキャパシタと、上記キャパシタに電流を充放電することを制御する充放電スイッチと、上記キャパシタの電圧と予め設定された基準電圧を比較して上記充放電スイッチのスイッチングを制御する第２の比較器と、を含むことができる。
【００１２】
本発明の一つの技術的な側面によると、上記Ｔフリップフロップは、上記充放電部からの三角波信号が入力されるクロック端子と、反転出力信号が入力されるデータ端子と、上記クロック端子の三角波信号により上記データ端子に入力される信号を出力維持又は出力転換して上記クロック信号を提供する出力端子と、上記出力端子からの信号を反転させて上記データ端子に伝達する反転出力端子と、を含むことができる。
【００１３】
本発明の一つの技術的な側面によると、上記Ｔフリップフロップからのクロック信号をバッファリングするバッファをさらに含むことができる。
【００１４】
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の他の技術的な側面によると、予め設定された電圧レベルを有するバンドギャップ基準電圧を提供するバンドギャップ回路と、上記バンドギャップ回路からの上記バンドギャップ基準電圧を電流に変換する電圧‐電流変換部と、上記電圧‐電流変換部からの変換された電流をミラーリングする電流ミラーと、上記電流ミラーからのミラーリングされた電流を充放電して三角波信号を提供する充放電部と、上記充放電部からの上記三角波信号を論理演算して固定されたデューティを有するクロック信号を提供するＴフリップフロップと、を含むオシレーターを提案する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、バンドギャップ回路からの温度に関係ない電圧をキャパシタの充放電に用いてトグルされる電圧を生成してデューティ比が一定のクロック信号を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のオシレーターの概略的な構成図である。
【図２】本発明のオシレーターに用いられたＴフリップフロップの構成図である。
【図３】図１に示された本発明のオシレーターの主要部分の信号波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。なお、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１８】
図１は、本発明のオシレーターの概略的な構成図である。
【００１９】
図１を参照すると、本発明のオシレーター１００は、バンドギャップ回路１１０、電圧‐電流変換部１２０、電流ミラー１３０、充放電部１４０、Ｔフリップフロップ１５０及びバッファ１６０を含むことができる。
【００２０】
バンドギャップ回路１１０は、温度変化に関係ないバンドギャップ基準電圧を提供することができる。
【００２１】
より詳細には、バンドギャップ回路１１０は、負（−）の温度係数と陽（＋）の温度係数が互いに相殺される出力特性によって電源電圧の変動、温度変化、及び工程変動（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）に影響を受けない一定のレベルの基準電圧又は基準電流を供給するための回路で、供給電源により一定の電圧レベルを有するバンドギャップ電圧を生成することができる。
【００２２】
電圧‐電流変換部１２０は、入力された電圧レベルを該当する電流レベルに変換することができる。
【００２３】
このため、電圧‐電流変換部１２０は、第１の比較器１２１、スイッチＱ、及び抵抗Ｒを含むことができる。
【００２４】
第１の比較器１２１は、第１の入力端（−）に入力される上記バンドギャップ電圧と第２の入力端（＋）にフィードバックされて入力される検出電圧を受信し、受信された上記バンドギャップ電圧と上記検出電圧を比較して一定電圧レベルを有する比較結果を発生させることができる。
【００２５】
スイッチＱは、電源電圧ＶＤＤが供給される第１のノードと抵抗Ｒの間に接続され、第１の比較器１２１から出力される上記比較結果に応答してスイッチングされて上記第１のノードと抵抗Ｒの間に電流路を形成することができる。
【００２６】
本発明の実施例によるスイッチＱは、ＰＭＯＳトランジスタ又はＮＭＯＳトランジスタとして具現されることができる。例えば、ＰＭＯＳトランジスタとして具現される場合、スイッチＱは第１の論理レベル（例えば、ローレベル）を有する上記比較結果に応答してスイッチング動作を行い、ＮＭＯＳトランジスタとして具現される場合、スイッチＱは第２の論理レベル（例えば、ハイレベル）を有する上記比較結果に応答してスイッチング動作を行うことができる。
【００２７】
抵抗Ｒは、スイッチＱと接地の間に接続され、上記検出電圧を提供することができる。
【００２８】
スイッチＱのスイッチングによって電流が生成されることができ、これは電源電圧ＶＤＤが流れる電流路の形成によって生成されることができる。
【００２９】
電流ミラー１３０は、電圧‐電流変換部のスイッチＱのスイッチングによって生成された電流をミラーリング（ｍｉｒｒｏｒｉｎｇ）して充放電部に伝達することができる。
【００３０】
このため、電流ミラーは、ゲートが共通連結された２つのトランジスタを含むことができる。
【００３１】
上記２つのトランジスタは、電源電圧ＶＤＤが印加され、ゲートが共通連結されて一方のトランジスタに流れる電流が他方のトランジスタにミラーリングされる構造を有することができる。
【００３２】
充放電部１４０は、ミラーリングされた電流を充放電して三角波信号を提供することができる。
【００３３】
このため、充放電部１４０は、キャパシタＣ、充放電スイッチＳ及び第２の比較器１４１を含むことができる。
【００３４】
キャパシタＣでは、電流ミラー部の上記他方のトランジスタから伝達されるミラーリングされた電流を充電又は放電することができる。なお、電流ミラー１３０を備えない形態においても、本発明を実施することができ、バンドギャップ回路からの温度に関係ない電圧をキャパシタの充放電に用いて、トグルされる電圧を生成してデューティ比が一定のクロック信号を提供することができる。この場合、電源電圧ＶＤＤは、電圧‐電流変換部１２０に含まれるスイッチＱ及び充放電部１４０に含まれるキャパシタＣと直接結合される。
【００３５】
充放電スイッチＳは、第２の比較器１４１の比較結果に応じてスイッチングしてキャパシタＣに電流を充電又は放電させることができる。
【００３６】
第２の比較器１４１は、キャパシタに充電された電圧と予め設定された基準電圧を比較してその比較結果を充放電スイッチＳに提供して充放電スイッチＳのスイッチングを制御することができる。
【００３７】
本発明の実施例による充放電スイッチＳは、ＰＭＯＳトランジスタ又はＮＭＯＳトランジスタとして具現されることができる。例えば、ＰＭＯＳトランジスタとして具現される場合、充放電スイッチＳは第１の論理レベル（例えば、ローレベル）を有する第２の比較器１４１の比較結果に応答してスイッチング動作を行い、ＮＭＯＳトランジスタとして具現される場合、充放電スイッチＳは第２の論理レベル（例えば、ハイレベル）を有する第２の比較器１４１の比較結果に応答してスイッチング動作を行うことができる。
【００３８】
Ｔフリップフロップ（ｆｌｉｐ  ｆｌｏｐ）１５０は、充放電部１４０からの三角波信号を論理演算してデューティが固定されたクロック信号を提供することができる。
【００３９】
図２は、本発明のオシレーターに用いられたＴフリップフロップの構成図である。
【００４０】
図１と共に図２を参照すると、Ｔフリップフロップ１５０は、充放電部１４０からのパルス信号が入力されるクロック端子ＣＫと、反転出力信号が入力されるデータ端子Ｄと、クロック端子ＣＫのパルス信号によりデータ端子Ｄに入力される信号を出力維持又は出力転換してクロック信号を提供する出力端子Ｑと、出力端子Ｑからの信号を反転させてデータ端子Ｄに伝達する反転出力端子と、を有することができる。
【００４１】
Ｔフリップフロップ１５０は、Ｄフリップフロップを応用した構造を有し、クロック端子ＣＫに入力された信号がハイレベルの場合は出力信号のレベルを転換することができる。
【００４２】
これを数式で示すと、下記の通りである。
【００４３】
【数１】
2014033425.tif 000003
【００４４】
上記数式によるＴフリップフロップ１５０の論理結果を下記の表に示す。
【００４５】
【表１】
2014033425.tif 000004
【００４６】
図３は、図１に示された本発明のオシレーターの主要部分の信号波形を示すグラフである。
【００４７】
図１及び図２と共に図３を参照すると、本発明のオシレーターの主要部分であるＡノード、Ｂノード及びＣノードそれぞれの信号波形が確認できる。
【００４８】
上記Ａノードの信号ＡはキャパシタＣに充放電される電流による三角波信号を示し、上記Ｂノードの信号Ｂは第２の比較器１４１が三角波信号と上記基準電圧を比較して三角波信号と上記基準電圧の電圧レベルが同じ場合に充放電スイッチＱが動作して発生するパルス信号を示し、上記Ｃノードの信号Ｃは上記パルス信号がＴフリップフロップのクロック端子に入力されて上記パルス信号がハイレベルのときにレベルが反転されて固定されたデューティを有するクロック信号を示す。
【００４９】
また、本発明のオシレーター１００はバッファ１６０をさらに含むことができ、バッファ１６０はＴフリップフロップ１５０からのクロック信号をバッファリングして最終的に出力することができる。
【００５０】
上述したように、本発明によると、バンドギャップ回路からの温度に関係ない電圧をキャパシタの充放電に用いてトグルされる電圧を生成してデューティ比が一定のクロック信号を提供することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。
【符号の説明】
【００５２】
１００  オシレーター
１１０  バンドギャップ回路
１２０  電圧‐電流変換部
１２１  第１の比較器
１３０  電流ミラー
１４０  充放電部
１４１  第２の比較器
１５０  Ｔフリップフロップ
１６０  バッファ
【図１】
2014033425.tif 000005
【図２】
2014033425.tif 000006
【図３】
2014033425.tif 000007