(57)【要約】本発明は、一貫した出力性能を有する、改善された高速電圧制御発信器（ＶＣＯ）バッファセルを提供する。本発明の１つの実施例によれば、前記セルは、トランジスタの差動対及びカレントミラー回路を有する。前記差動対は、入力信号を入力する入力端子及び該入力信号に応じて差動電圧振動を提供する出力端子を有する。前記カレントミラー回路は、上記トランジスタ対に結合され、第１の外部基準電流を受け取り、該トランジスタの活性状態の１つにミラーされた電流を提供するように構成される。前記差動電圧振動は、基準電流に基づいて決定される周波数を有する。本発明の特定の実施例において、前記セルの前記トランジスタ対はバイポーラトランジスタであり、前記カレントミラー回路はＣＭＯＳトランジスタで構成される。
2005501457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧制御発振器バッファセルであって、
入力信号を入力する入力端子及び該入力信号に応じて差動電圧振動を提供する出力端子を有するトランジスタの差動対と、
前記トランジスタ対に結合されたカレントミラー回路であって、第１の外部基準電流を受け取り、かつミラーされた電流を前記トランジスタの活性状態のものに提供するように構成されたカレントミラー回路と、を有し、
前記差動電圧振動は前記基準電流に基づいて決定される周波数を有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項２】
請求項１記載のセルであって、前記カレントミラー回路は、
前記第１の外部基準電流を受け取り、かつ前記ミラーされた電流を供給するように構成された第１のカレントミラーと、
前記第１のカレントミラーに結合された第２のカレントミラーであって、前記ミラーされた電流を受け取り、前記トランジスタの活性状態のものに該ミラーされた電流を提供し、かつ前記活性状態のトランジスタの前記出力信号がミラーされた基準電圧の値と等しくなるようにな前記基準電圧を提供するように構成された第２のカレントミラーと、
を含む電圧制御発振器バッファセル。
【請求項３】
請求項１記載のセルであって、前記トランジスタ対はバイポーラトランジスタである電圧制御発振器バッファセル。
【請求項４】
請求項３記載のセルであって、前記カレントミラー回路はＭＯＳトランジスタで構成されている電圧制御発振器バッファセル。
【請求項５】
請求項１記載のセルであって、更に、
前記差動電圧振動へ電圧レベルシフティングを提供するために、前記トランジスタのそれぞれのものの出力部に各々結合された２つのエミッタフォロワを有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項６】
請求項１記載のセルであって、更に、
前記差動電圧振動の周波数の調整を可能にし、かつ前記トランジスタの出力信号に対して電圧クランプを行うために、前記トランジスタのそれぞれのものの出力部と予め定められた電圧レベルとの間に各々結合された２つの容量性回路を有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項７】
請求項１記載のセルであって、
前記カレントミラーは差動電圧振動レベルを、ほぼ０．６Ｖに設定する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項８】
電圧制御発振器バッファセルであって、
入力信号を入力する入力端子及び該入力信号に応じて差動電圧振動を提供する出力端子を有するバイポーラトランジスタの差動対と、
ＣＭＯＳトランジスタで構成され前記トランジスタ対に結合されたカレントミラー回路であって、第１の外部基準電流を受け取り、かつミラーされた電流を前記トランジスタの活性状態のものに提供するように構成されたカレントミラー回路と、を備え、
前記差動電圧振動は前記基準電流に基づいて決定される周波数を有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項９】
請求項８記載のセルであって、前記カレントミラー回路は、
前記第１の外部基準電流を受け取り、かつ前記ミラーされた電流を供給するように構成された第１のカレントミラーと、
前記第１のカレントミラーに結合された第２のカレントミラーであって、前記ミラーされた電流を受け取り、前記トランジスタの差動対の活性状態のものに該ミラーされた電流を提供し、かつ前記活性状態のトランジスタの前記出力信号がミラーされた基準電圧の値と等しくなるような前記基準電圧を提供するように構成された第２のカレントミラーと、
を含む電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１０】
請求項８記載のセルであって、更に、
前記差動電圧振動へ電圧レベルシフティングを提供するために、トランジスタのそれぞれのものの出力部に各々結合された２つのエミッタフォロワを有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１１】
請求項１０記載のセルであって、更に、
前記差動電圧振動の周波数の調整を可能にし、かつ前記トランジスタの出力信号に対して電圧クランプを行うために、前記トランジスタのそれぞれのものの出力部と予め定められた電圧レベルとの間に各々結合された２つの容量性回路を有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１２】
電圧制御発振器バッファセルであって、
入力信号に応じて差動電圧振動を提供する差動手段であって、該差動手段は前記入力信号を入力する入力端子及び前記差動電圧振動を提供する出力端子を有するトランジスタの差動対を含む差動手段と、
第１の外部基準電流を受け取り、ミラーされた電流を前記差動手段のトランジスタの活性状態のものに提供するカレントミラー手段と、を有し、
前記差動電圧振動は前記基準電圧に基づいて決定される周波数を有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１３】
請求項１２記載のセルであって、
前記カレントミラー手段は、
前記第１の外部基準信号を受け取り、前記ミラーされた電流を提供する手段と、
前記ミラーされた電流を受け取り、前記トランジスタの活性状態のものに該ミラーされた電流を供給し、かつ前記活性状態のトランジスタの出力信号がミラーされた基準電圧の値と等しくなるような前記基準電圧を供給する手段と、
を含む電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１４】
請求項１２記載のセルであって、更に、
前記差動電圧振動に電圧レベルシフティングを提供する手段を有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１５】
請求項１２記載のセルであって、更に、
前記差動電圧振動の周波数の調整を可能にし、かつ前記トランジスタの出力信号に対して電圧クランプを行う手段を有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１６】
多段リング発信器であって、
複数の電圧制御発信器バッファセルを有し、
各セルは、
入力信号を入力する入力端子及び該入力信号に応じて差動電圧信号を供給する出力端子を有するトランジスタの差動対と、
前記トランジスタ対に結合されたカレントミラー回路であって、第１の外部基準信号を受け取り、かつミラーされた電流を前記トランジスタの活性状態のものに提供するよう構成されたカレントミラー回路と、を含み、
前記差動電圧振動は前記基準電流に基づいて決定される周波数を有する多段リング発信器。
【請求項１７】
請求項１６記載の発信器であって、
前記カレントミラー回路は、
前記第１の外部基準電流を受け取り、かつ前記ミラーされた電流を供給するように構成された第１のカレントミラーと、
前記第１のカレントミラーに結合された第２のカレントミラーであって、前記ミラーされた電流を受け取り、前記トランジスタの活性状態のものに該ミラーされた電流を提供し、かつ前記活性状態のトランジスタの前記出力信号がミラーされた基準電圧の値と等しくなるような前記基準電圧を提供するように構成された第２のカレントミラーと、
を含む電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１８】
請求項１６記載のセルであって、前記カレントミラー回路はＭＯＳトランジスタで構成されている電圧制御発振器バッファセル。
【請求項１９】
請求項１６記載のセルであって、更に、
前記差動電圧振動へ電圧レベルシフティングを提供するために、トランジスタのそれぞれのものの出力部に各々結合された、２つのエミッタフォロワを有する電圧制御発振器バッファセル。
【請求項２０】
請求項１６記載のセルであって、更に、
前記差動電圧振動の周波数の調整を可能にし、かつ前記トランジスタの出力信号に対して電圧クランプを行うために、前記トランジスタのそれぞれのものの出力部と予め定められた電圧レベルとの間に各々結合された２つの容量性回路を有する電圧制御発振器バッファセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には電子回路、より詳細には電圧制御発振器（ＶＣＯ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶＣＯはよく知られた装置であり、多くの応用、例えばネットワーク通信システムのための周波数信号を発生する場合に使用されている。ほとんどのＶＣＯは、シングルエンド又は差動ＣＭＯＳ、例えばシングルエンドＣＭＯＳ  ＶＣＯ、差動ＣＭＯＳ  ＶＣＯ、及びバイポーラＶＣＯである。ネットワーク通信システムは、現在の情報化時代において、ますます、より重要な役割を担ってきているので、これらのシステムの速度に追いつくために、高速ＶＣＯの要求は非常に増加している。高速ＶＣＯは、典型的に、もっぱらバイポーラトランジスタによって実施されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのＶＣＯは、しかしながら、重大な不利益を被る。特に、これらのＶＣＯの出力信号は一貫した性能を提供しない。これらのＶＣＯは、入力信号の速度に依存して、その出力周波数振動を変化させる。そのような出力周波数振動における変動は、これらのＶＣＯが使用される回路の総合的な性能に重大な影響を及ぼす。
それゆえ、一貫した出力性能を提供する、改善された高速ＶＣＯの要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、改善された高速ＶＣＯを提供する。本発明の1つの実施例によれば、ＶＣＯバッファセルが提供される。前記セルは、入力信号を入力する入力端子及び該入力信号に応じて差動電圧振動を提供する出力端子を有するトランジスタの差動対と、前記トランジスタ対に結合されたカレントミラー回路であって、第１の外部基準電流を受け取り、かつミラーされた電流を前記トランジスタの活性状態のものに提供するように構成されたカレントミラー回路と、を有する。差動電圧振動は、基準電流に基づいて決定される周波数を有する。
本発明の特定の実施例の１つの視点によれば、前記カレントミラー回路は、前記第１の外部基準電流を受け取り、かつ前記ミラーされた電流を供給するように構成された第１のカレントミラーと、前記第１のカレントミラーに結合された第２のカレントミラーであって、前記ミラーされた電流を受け取り、前記トランジスタの活性状態のものに該ミラーされた電流を提供し、かつ前記活性状態のトランジスタの前記出力信号がミラーされた基準電圧の値と等しくなるようにな前記基準電圧を提供するように構成された第２のカレントミラーと、を含む。カレントミラー回路は、セルに受け取られる入力信号の速度の変化に構わずに、ＶＣＯバッファセルの出力周波数振動の自己調整を可能にする。これは、セルの出力信号における一貫した性能を保証する。
本発明の特定の実施例の他の視点によれば、前記セルのトランジスタ対はバイポーラトランジスタであり、カレントミラー回路はＭＯＳトランジスタで構成される。
本発明の特定の実施例の更なる視点によれば、前記セルは、更に、前記差動電圧振動へ電圧レベルシフティングを提供するために、前記トランジスタのそれぞれのものの出力部に各々結合された２つのエミッタフォロワを有する。
本発明の特定の実施例の、更に別の視点によれば、前記セルは、更に、前記差動電圧振動の周波数の調整を可能にし、かつ前記トランジスタの出力信号に対して電圧クランプを行うために、前記トランジスタのそれぞれのものの出力部と予め定められた電圧レベルとの間に各々結合された２つの容量性回路を有する。
本発明は、また、複数のＶＣＯバッファセルを有するマルチステージ・リング発振器を提供する。
【０００５】
他の目的及び達成は、本発明のより完全な理解とともに、添付の図面とともに採用された以下の説明及び請求項を参照することにより明らかになり、かつ理解されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、添付の図面を参照しながら、より詳細に、かつ例示として説明される。
図面を通して、同一の参照符号は、類似の又は対応する、機構又は機能を示している。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の1つの実施例によるＶＣＯバッファセル１０の概略図である。図1で説明されているように、ＶＣＯバッファセル１０は、トランジスタＱ０とＱ１との入力差動対、及び第１のカレントミラー１４と第２のカレントミラー１８とで構成されたカレントミラー回路を含む。第１のカレントミラー１４はトランジスタＭ２、Ｍ３及びＭ５で構成され、第２カレントミラー１８はトランジスタＭ０、Ｍ１及びＭ４で構成される。セル１０は、また、各々１つのバイポーラトランジスタＱ３及びＱ４で構成された２つのエミッタフォロワを含み、該エミッタフォロワは、それぞれ、差動対Ｑ０及びＱ１の出力部Ｖ１及びＶ２に接続される。セル１０は、追加として、プルダウン・トランジスタＱ５及びＱ６と、セル１０の出力周波数を調整するためのキャパシタとしての機能として構成されるトランジスタＱ２及びＱ７と、を含む。基準電流は、Ｖｃｏｌｂｉａｓ経由で供給される。この電流は、カレントミラー１４によってミラーされ、トランジスタＭ２及びＭ３を通って流れる。前記電流は、出力周波数又はＶＣＯバッファセルの速度を制御するために調整されても良く、その場合、小電流が速度を減少させるであろう一方、大電流が速度を増加させるであろう。トランジスタＭ３を通る電流の流れは、カレントミラー１８によって再びミラーされ、２つのトランジスタＱ０又はＱ１のいずれが通電されているかに依存して、該トランジスタのどちらかを通って流れる。前記カレントミラー回路は、セルによって受け取られる入力信号の速度における変化に構わずに、ＶＣＯバッファセルの出力周波数振動の自己調整を可能にする。これは、セルの出力信号における一貫した性能を保証する。
【０００８】
図１において、もしＶｉｎが活性状態であり、ＶｉｎＮｏｔが非活性状態であれば、トランジスタＱ１は非通電状態が維持されるが、トランジスタＱ０は通電状態となり、電流はトランジスタＭ１及びＱ０を通って流れる。トランジスタＭ１の前記電流は、トランジスタＱ０の出力電圧Ｖ０１を低状態にさせ、トランジスタＭ４のドレイン端子における基準電圧Ｖｒｅｆのミラーである値と等しくさせる。Ｖｒｅｆは、Ｖｄｄ−Ｖｔｈと等しく、ここでＶｔｈはトランジスタＭ４の閾値電圧である。他方で、トランジスタＭ０又はＱ１を通っては電流が流れないので、トランジスタＱ１の出力電圧Ｖ０２は、高状態であり、Ｖｄｄと等しい。エミッタフォロワとして構成されるトランジスタＱ３のエミッタ電圧ＶｏｕｔＮｏｔは、実質的に、そのベース電圧Ｖ０１にオフセットを持って追従する。このため、ＶｏｕｔＮｏｔは、また、Ｖ０１と同じく低状態にあり、ここでＶｄｄ-Ｖｔｈ−Ｖｂｅ１と等しく、Ｖｂｅ１はトランジスタＱ３のベース・エミッタ間の電圧である。同様に、トランジスタＱ４のエミッタ電圧Ｖｏｕｔは、本質的に、そのベース電圧Ｖ０２にオフセットを持って追従する。このため、Ｖｏｕｔは、また、Ｖ０２と同じく高状態にあり、Ｖｄｄ-Ｖｂｅ２と等しく、ここでＶｂｅ２はトランジスタＱ４のベース・エミッタ間の電圧である。本発明の、この特定の実施例では、Ｖｂｅ１はＶｂｅ２と等しい。エミッタフォロワＱ３及びＱ４は、ＶＣＯバッファセルの次の段のためのレベルシフティングのために使用される。
【０００９】
図１において、もし、ＶｉｎＮｏｔが活性状態であるのに対し、Ｖｉｎが不活性状態であるとすると、反対が真になる。換言すれば、Ｖ０１＝Ｖｄｄ、Ｖ０２＝Ｖｄｄ−Ｖｔｈ、ＶｏｕｔＮｏｔ＝Ｖｄｄ-Ｖｂｅ１、及びＶｏｕｔ＝Ｖｄｄ-Ｖｔｈ-Ｖｂｅ２、である。
【００１０】
本発明の上記の特別の実施例において、もしＶｉｎがＶｉｎＮｏｔよりも２６ｍＶを超えるほど大きければ、莫大な電流がトランジスタＱ０を通って流れる。同様に、もしＶｉｎＮｏｔがＶｉｎよりも２６ｍＶを超えるほど大きければ、莫大な電流がトランジスタＱ１を通って流れる。もし、Ｖｉｎ＝ＶｉｎＮｏｔであれば、電流の約５０％がトランジスタＱ０及びＱ１の各々を通って流れる。
【００１１】
本発明のこの実施例では、もしトランジスタＱ０及びＱ１のいずれの１つも通電状態でなければ、２つのトランジスタのいずれを通っての電流の流れも存在しない。このような場合、Ｖ０１＝Ｖ０２＝Ｖｄｄ、すなわち両者は高状態である。ＶＣＯバッファセル１０の出力信号もまた高状態、すなわちＶｏｕｔＮｏｔ＝Ｖｄｄ-Ｖｂｅ１であり、Ｖｏｕｔ＝Ｖｄｄ−Ｖｂｅ２である。
【００１２】
図１において、バイポーラトランジスタＱ２及びＱ７はダイオードとして構成されており、キャパシタとして機能する。それらは、容量性の負荷としてトランジスタＱ０及びＱ１の差動対の出力部に配置される。それらは、また、発振器を遅らせる大容量キャパシタンスなので、ＶＣＯバッファセル１０の出力周波数の調整を可能にする。トランジスタＱ２及びＱ７は、更に、トランジスタＱ２及びＱ７のベース-コレクタ間電圧が、トランジスタＭ４の閾値電圧ＶｔｈとトランジスタＱ３及びＱ４のベース-エミッタ間電圧とを加えたものと等しくなるように、その低状態において、出力電圧Ｖ０１及びＶ０２に対してクランプ機能を提供する。大容量キャパシタンスは、発振器を遅らせるだろう。
トランジスタＱ５及びＱ６は、それぞれ、トランジスタＱ３及びＱ４から電流を放電するプルダウン・トランジスタである。他の基準電流は、トランジスタＱ５及びＱ６を操作するために、ＶｃｏＶｂｂ経由でセル１０へ供給される。代替として、トランジスタＱ５とＱ６、及びＶｃｏＶｂｂに供給される基準電流の代わりに、レジスタが使用されても良い。
【００１３】
図２は、本発明の１つの実施例による５段リング発信器５０を示す。発信器５０は、５つのＶＣＯバッファセル１０、カレントミラー５４、及びトランジスタ回路５８を含む。第１の基準電流は、ミラーされた電流を、５つのセル１０へ、それぞれのＶｃｏｌｂｉａｓ端子経由で提供するカレントミラー５４の入力端子Ｖｃｏｌｂｉａｓへ供給される。この電流は発信器５０の出力周波数を制御する。第２の基準電流は入力端子Ｉｖｂｂ経由でトランジスタ回路５８へ供給される。トランジスタ回路５８はカレントミラー機能を提供し、かつ出力電流を、５つのセル１０へ、それぞれの入力端子ＶｃｏＶｂｂ経由で提供させる。
【００１４】
本発明は、特定の実施例に関連して説明されたが、多くの代替、変形、及び変化が、前述の説明に照らして、いわゆる当業者にとって明らかであるだろうということは、明白である。それゆえ、添付の請求項の精神及び範囲に含まれるような、全ての、そのような代替、変形、及び変化を包含するということが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つの実施例による、ＶＣＯバッファセルの概略図である。
【図２】図１のＶＣＯバッファセルを使用する５段リング発信器を示す。
【国際公開パンフレット】
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2005501457.tif 000004
2005501457.tif 000005
2005501457.tif 000006
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2005501457.tif 000010
2005501457.tif 000011
2005501457.tif 000012
2005501457.tif 000013
【国際調査報告】
2005501457.tif 000014
2005501457.tif 000015