(57)【要約】  フェーズロックループや低周波温度安定形発振器を必要としない信号生成回路（６００）および方法が開示される。この方法は、振動出力信号の周波数を制御するフィードバック信号（６０８）に応じて振動出力信号（ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮ）を生成することと、振動出力信号の周波数に対応する大きさを有する電流出力信号を生成することと、フィードバック信号を生成するために電流出力信号を基準信号（６５４）と比較することとを含んでよい。信号生成回路（６００）は、フィードバック信号（６０８）に反応する発振回路（６０２）と、振動出力信号の周波数に対応する周波数依存性電流信号を生成する周波数−電流変換回路（６２０）とを含んでよい。発振回路へ向けてフィードバック信号（６０８）を生成するため、フィードバック変換回路（６１２）は出力信号を基準信号（６５４）と比較する。
2013516836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号生成器であって、
振動出力信号の周波数を制御するためにフィードバック信号に反応する発振回路と、
前記発振回路の振動出力信号と電気的に連絡し、振動出力信号の周波数に対応する周波数依存性電流信号を生成するように構成された周波数−電流変換回路と、
前記周波数−電流変換回路の出力信号と電気的に連絡し、前記発振回路に向けてフィードバック信号を生成するために前記周波数−電流変換回路の出力信号を基準信号と比較するように構成されたフィードバック変換回路と、
を備える信号生成器。
【請求項２】
請求項１記載の信号生成器において、
前記周波数−電流変換回路は、
振動出力信号を受信するように配置され、前記発振回路の振動出力信号の周波数に対応する非重複クロック信号を生成する非重複クロック回路と、
前記周波数−電流変換回路の出力信号を生成するために非重複クロック信号に反応する周波数−電流変換器と、
を備える信号生成器。
【請求項３】
請求項１記載の信号生成器において、
前記発振回路は多位相振動出力信号を生成し、多位相振動出力信号の各々には周波数−電流変換回路がそれぞれ対応付けられ、前記周波数−電流変換回路の出力信号は共通の電流比較ノードへ提供される信号生成器。
【請求項４】
請求項２記載の信号生成器において、
前記周波数−電流変換器は、充電回路を備え、
前記充電回路は、
キャパシタと、
前記非重複クロック回路からの第１の非重複クロック信号の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能な第１のＭＯＳトランジスタと、
前記非重複クロック回路からの第２の非重複クロック信号の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能な第２のＭＯＳトランジスタと、を備え、
前記周波数−電流変換回路の出力信号の生成を促進するため、前記第１および第２のＭＯＳトランジスタを通る電流の流れは、前記キャパシタを交互に充電および放電する信号生成器。
【請求項５】
請求項４記載の信号生成器において、
前記発振回路は、電流制御形発振器であり、
前記信号生成器は、
電流比較ノードにて前記第１のＭＯＳトランジスタまたは前記第２のＭＯＳトランジスタへ接続され、前記第１のＭＯＳトランジスタまたは第２のＭＯＳトランジスタを通じて前記キャパシタを充電するために使用される定電流基準と、
電流比較ノードへ接続された第１の入力と、電圧基準信号を受信するために接続された第２の入力と、電圧基準信号と電流比較ノードにおける電圧との差に対応するフィードバック信号として前記発振器へ提供される出力信号とを有する電圧−電流変換器と、をさらに備える信号生成器。
【請求項６】
請求項５記載の信号生成器において、
基準電流は、プログラム可能である信号生成器。
【請求項７】
請求項１記載の信号生成器において、
フィードバック信号の寄生振動を阻止するために前記周波数−電流変換器の出力信号を受信するように配設されたループ補償回路をさらに備える信号生成器。
【請求項８】
請求項４記載の信号生成器において、
前記発振回路は、電圧制御形発振器であり、
前記周波数−電流変換回路は、
第１および第２の電流ブランチを有する電流ミラーと、
電圧充電ノードにて前記第１または第２のＭＯＳトランジスタと電気的に連絡し、前記第１または第２のＭＯＳトランジスタを通じて前記キャパシタを充電するために使用される定電圧基準であって、前記電流ミラーの第１のブランチが電圧充電ノードと電気的に連絡する定電圧基準と、
電流比較ノードにて前記電流ミラーの第２の電流ブランチと電気的に連絡する定電流源であって、電流比較ノードにおける電流が定電流源の電流と前記電流ミラーの第１のブランチを流れる電流との差に対応する定電流源と、
電流比較ノードと電気的に連絡する第１の入力と、電圧基準信号と電気的に連絡する第２の入力と、電圧基準信号と電流比較ノードにおける電圧との差に対応するフィードバック信号として前記発振器へ提供される出力信号とを有する電流−電圧変換器と、を備える信号生成器。
【請求項９】
請求項８記載の信号生成器において、
振動出力信号の周波数を変えるため、基準電流はプログラム可能である信号生成器。
【請求項１０】
請求項１記載の信号生成器において、
前記発振回路は、電流枯渇形リング発振器を備える信号生成器。
【請求項１１】
請求項１記載の信号生成器において、
前記発振回路は、弛張発振器を備える信号生成器。
【請求項１２】
請求項１記載の信号生成器において、
前記発振回路は、電圧制御形発振器を備える信号生成器。
【請求項１３】
信号生成器であって、
周波数が電流フィードバック信号の大きさに対応する振動出力信号を有する電流制御形発振器と、
前記電流制御形発振器から振動出力信号を受信するように配置され、前記電流制御形発振器の振動出力信号の周波数に対応する非重複クロック信号を生成する非重複クロック回路と、
非重複クロック信号を受信するように配置され、電流比較ノードで前記電流制御形発振器の振動出力信号の周波数に対応する大きさを有する周波数依存性電流を生成するために非重複クロック信号に反応する周波数−電流変換器と、
周波数依存性電流との比較により電流比較ノードで補正電圧を生成するため、電流比較ノードで基準電流を提供するように構成された定電流基準回路と、
補正電圧を受信するように配置された第１の入力と基準電圧を受信するように配置された第２の入力とを有し、電流フィードバック信号として前記電流制御形発振器と連絡する出力を有する相互コンダクタンス増幅器と、
を備える信号生成器。
【請求項１４】
請求項１３記載の信号生成器において、
振動出力信号の周波数を変えるため、前記定電流基準回路の基準電流はプログラム可能である信号生成器。
【請求項１５】
請求項１３記載の信号生成器において、
前記電流制御形発振器は、電流枯渇形リング発振器を備える信号生成器。
【請求項１６】
請求項１３記載の信号生成器において、
前記電流制御形発振器は、弛張発振器を備える信号生成器。
【請求項１７】
請求項１３記載の信号生成器において、
前記周波数−電流変換器は、
キャパシタと、
前記非重複クロック回路からの第１の非重複クロック信号の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能な第１のＭＯＳトランジスタと、
前記非重複クロック回路からの第２の非重複クロック信号の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能な第２のＭＯＳトランジスタと、を備え、
電流比較ノードで前記周波数−電流変換器の周波数依存性電流を生成するため、前記第１および第２のＭＯＳトランジスタを通る電流の流れは前記キャパシタを交互に充電および放電する信号生成器。
【請求項１８】
請求項１３記載の信号生成器において、
前記電流制御形発振器へ提供される電流入力信号の寄生振動を阻止するため、電流比較ノードと電気的に連絡するループ補償回路をさらに備える信号生成器。
【請求項１９】
請求項１８記載の信号生成器において、
前記電流制御形発振器は多位相振動出力信号を生成し、多位相振動出力信号の各々には周波数−電流変換器がそれぞれ対応付けられ、前記周波数−電流変換器の電流出力信号は前記電流比較ノードへ提供される信号生成器。
【請求項２０】
信号生成器であって、
周波数が電圧入力信号の大きさに対応する振動出力信号を生成するように構成された電圧制御形発振器と、
第１および第２の電流ブランチを有する電流ミラーと、
前記電圧制御形発振器から振動出力信号を受信するように配置され、前記電圧制御形発振器の振動出力信号の周波数に対応する非重複クロック信号を生成する非重複クロック回路と、
前記電流ミラーの第１のブランチを通る周波数依存性電流を生成するために非重複クロック信号の受信に反応する周波数−電流変換器であって、前記電流ミラーの第１のブランチを通る周波数依存性電流が前記電圧制御形発振器の振動出力信号の周波数に対応する大きさを有する周波数−電流変換器と、
電流比較ノードで基準電流を提供するように構成された定電流基準回路であって、前記電流ミラーの第２のブランチが電流比較ノードと電気的に連絡し、前記電流ミラーの第２のブランチを通る電流の大きさと基準電流の大きさとの差は電流比較ノードにおいて補正電圧をなす定電流基準回路と、
補正電圧を受信するように配置された第１の入力と基準電圧を受信するように配置された第２の入力とを有し、前記電圧制御形発振器と電気的に連絡しかつ電圧入力信号として前記電圧制御形発振器へ提供される出力を有する差動増幅器と、
を備える信号生成器。
【請求項２１】
請求項２０記載の信号生成器において、
前記周波数−電流変換器は、
キャパシタと、
前記非重複クロック回路からの第１の非重複クロック信号の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能な第１のＭＯＳトランジスタと、
前記非重複クロック回路からの第２の非重複クロック信号の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能な第２のＭＯＳトランジスタと、を備え、
前記電流ミラーの第１のブランチを通る電流を生成するため、前記第１および第２のＭＯＳトランジスタを通る電流の流れは、前記キャパシタを交互に充電および放電する信号生成器。
【請求項２２】
請求項２０記載の信号生成器において、
振動出力信号の周波数を変えるため、前記定電流基準回路の基準電流はプログラム可能である信号生成器。
【請求項２３】
信号を生成する方法であって、
振動出力信号の周波数を制御するフィードバック信号に応じて振動出力信号を生成するステップと、
振動出力信号の周波数に対応する電流の大きさを有する電流出力信号を生成するステップと、
フィードバック信号を生成するために電流出力信号を基準信号と比較するステップと、
を含む方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法において、
前記電流出力信号を生成するステップは、
振動出力信号の周波数に比例する第１の電流を電流比較ノードへ提供することと、
フィードバック信号の生成に用いる補正電圧を電流比較ノードで生成するために定電流源から電流比較ノードへ第２の電流を提供することと、
を含む方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、
第２の電流を変えることにより振動出力信号の周波数を変えるために定電流源をプログラムするステップをさらに含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には発振器に関し、より具体的には周波数−電流フィードバックを有する温度安定形信号生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子発振器は反復する出力信号を生成する電子回路である。その出力信号は正弦、方形波、または周期的信号特性を呈する他の信号である。
振動する方形波はデジタルコンポーネントを有する集積回路装置でクロック信号として使用されることが多々ある。あるいは、外部デジタルコンポーネントとともに使用される。クロック信号の周波数は所定の周波数範囲にわたってプログラム可能な場合がある。所与のプログラムされた周波数におけるクロック信号の周波数の安定性は集積回路の全体的性能に影響をおよぼす可能性がある。
【０００３】
クロック信号の周波数安定性はとりわけ温度の影響をうける。クロック信号周波数の温度安定性を提供するには、発振器信号経路にある全回路コンポーネントの温度ドリフトを最小限に抑えるという方法がある。ただし、この方法は製造工程のばらつきに左右されやすい。別の方法では複雑なフェーズロックループ回路を使用し、正確な温度安定形低周波基準発振器と連動させる。この安定形低周波発振器ならば、前に述べた方法ほどには製造工程のばらつきに左右されない回路が提供できる。ただし、この方法は通常ならば大面積の半導体材料を使って実装され、多くの場合はより多くの電力損失をともなう。
【発明の概要】
【０００４】
発振回路と、周波数−電流変換回路と、フィードバック変換回路とを備える信号生成器を説明する。振動出力信号の周波数を制御するため、発振回路はフィードバック信号に反応する。周波数−電流変換回路は、振動出力信号の周波数に対応する周波数依存性電流信号を生成するように構成される。周波数依存性電流信号は基準電流に比較され、振動出力信号の周波数に対応する信号の大きさを有する出力信号が周波数−電流変換回路から生成される。フィードバック変換回路は、周波数−電流変換回路の出力信号を基準信号に比較し、発振回路に向けてフィードバック信号を生成するように構成される。
【０００５】
他のシステム、方法、特徴、および利点は以降の図と詳細な説明を検討することにより当業者にとって明白となるはずである。全てのシステム、方法、特徴、および利点はこの説明の中に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
図中の構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、本発明の原理を例証することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】振動出力信号を有する信号生成器の機能ブロック図であって、信号生成器は発振回路へ至るフィードバックループに周波数−電流変換回路を含んでいる。
【図２】図１の信号生成器を実装するために使用される回路であって、発振器は電圧制御形発振器である。
【図３】図１の信号生成器を実装するために使用される回路であって、発振器は電流制御形発振器である。
【図４】図２および図３の回路に使用できる非重複クロック回路の一実施形態を示す。
【図５】図４の非重複クロック回路の動作を示す信号図である。
【図６】多位相振動出力信号を提供する信号生成器の実装に用いる回路であって、信号生成器は多位相振動出力信号の各々にそれぞれ対応付けられた複数の周波数−電流変換器を含んでいる。
【図７】振動出力信号を生成するプロセスである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、全体的に１００で示される信号生成器の機能ブロック図である。信号生成器１００は振動出力信号１０４を提供する発振器１０２を含む。振動出力信号１０４は、全体的に１０６で示されるフィードバック回路の入力へ提供される。フィードバック回路１０６は発振回路１０２へフィードバック信号１０８を提供する。出力信号１０４の周波数を制御するため、発振回路１０２はフィードバック信号１０８に反応する。
【０００８】
信号生成器１００のフィードバック回路１０６は、周波数−電流変換回路１１０とフィードバック変換回路１１２とを含む。周波数−電流変換回路１１０は振動出力信号１０４と電気的に連絡し、振動出力信号１０４の周波数に対応する信号の大きさを有する出力信号１１４を生成するように構成される。出力１１４は、基準電流を周波数依存性電流と比較することによって生成される。フィードバック変換回路１１２は、周波数−電流変換回路１１０の出力信号１１４と電気的に連絡する。フィードバック変換回路１１２は、基準信号源１１８から提供される基準信号１１６と出力信号１１４を比較するように構成される。
【０００９】
図１の信号生成器１００の一実施形態にあたる信号生成器２００を図２に示す。ここでの発振器は電圧制御形発振器２０２である。電圧制御形発振器２０２の振動出力信号２０４はどのような周期波形であってもよいが、図２の信号生成器はクロック出力信号の文脈で説明する。
【００１０】
図２の実施形態で、周波数−電流変換回路２１０は周波数−電流変換器２２０と非重複クロック回路２２２とを含む。非重複クロック回路２２２は、電圧制御形発振器２０２から振動出力信号２０４を受信するように配置される。非重複クロック回路２２２は振動出力信号２０４を使って非重複クロック信号２２４および２２６を生成する。非重複クロック信号２２４および２２６の少なくとも一部分は互いに位相を異にし、電圧制御形発振器２０２の振動出力信号２０４の周波数に対応する。周波数−電流変換器２２０はさらに、非重複クロック信号２２４および２２６に反応し、フィードバック変換回路２１２に向けて出力信号２１４を生成する。
【００１１】
周波数−電流変換器２２０は、第１および第２の電流ブランチ２３０および２３２を有する電流ミラー２２８を含む。電流ミラーの第１のブランチ２３０はＰＭＯＳトランジスタ２３４を含む。第２のブランチ２３２はＰＭＯＳトランジスタ２３６を含む。トランジスタ２３４および２３６は互いに相互接続され、トランジスタ２３６を流れる電流の量はトランジスタ２３４を流れる電流の量に一致する。
【００１２】
定電圧基準２３８は電圧充電ノードにて定電圧を提供する。定電圧基準２３８は差動増幅器２４０を含み、差動増幅器２４０は、電圧ＶRef ２１８へ接続された正入力と、ＮＭＯＳトランジスタ２４２のゲートへ接続された出力と、トランジスタ２４２のソースへ接続された負入力とを有する。トランジスタ２４２のドレインは電流ミラー２２８の電流ブランチ２３０と電気的に連絡する。トランジスタ２４２のソースは電圧充電ノード２４４と電気的に連絡する。定電圧基準２３８の出力は、差動増幅器２４０の正入力における電圧ＶRef ２１８に等しい充電電圧ＶChg を、電圧充電ノード２４４にて、提供する。
【００１３】
電圧充電ノード２４４の充電電圧ＶChg は充電回路２４６と電気的に連絡する。充電回路は非重複クロック信号２２４および２２６に反応し、第１のＭＯＳトランジスタ２５０と第２のＭＯＳトランジスタ２５２とを通じてキャパシタ２４８を交互に充電および放電する。図２の例では第１のＭＯＳトランジスタ２５０をＰＭＯＳトランジスタとして説明し、第２のＭＯＳトランジスタ２５２をＮＭＯＳトランジスタとして説明するが、第１のトランジスタはＰＭＯＳであってもＮＭＯＳであってもよい。このため、ＰＭＯＳトランジスタ２５０のソースは電圧充電ノード２４４と電気的に連絡する。トランジスタ２５０のゲートは非重複クロック信号２２４と電気的に連絡し、ドレインはキャパシタ２４８と電気的に連絡する。ＮＭＯＳトランジスタ２５２のドレインは、トランジスタ２５０のドレインおよびキャパシタ２４８と共通のノードと電気的に連絡する。別の実施例において、ＰＭＯＳトランジスタ２５０はＮＭＯＳトランジスタである。１つ以上の非重複クロック信号に応じて充電回路２４６の１つ以上のキャパシタを充電および放電するにあたって、別の回路トポロジーを使用することもできる。
【００１４】
トランジスタ２５０および２５２は、非重複クロック回路２２２からの非重複クロック信号の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能である。図２の実施形態で、ＰＭＯＳトランジスタ２５０は非重複クロック信号２２４の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能であり、キャパシタ２４８を充電するために使用される。ＮＭＯＳトランジスタ２５２は非重複クロック信号２２６の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能であり、キャパシタ２４８を放電するために使用される。
【００１５】
電流ミラー２２８のブランチ２３０を通る電流の流れは、キャパシタ２４８の充電および放電に使われる電流の流れに左右される。ブランチ２３０を通る電流の流れはさらに、トランジスタ２３６を通る対応する電流の流れを生む。トランジスタ２３６のドレインは電流比較ノード２５６にて定電流基準２５４と電気的に連絡する。トランジスタ２３６を通る電流の流れと定電流基準２５４を通る電流の流れとの差は、ノード２５６にて電流比較信号を生成する。差の大きさは振動出力信号２０４の周波数に対応する。定電流基準２５４は公知の温度補償電流基準のいずれかであってよい。
【００１６】
図２の実施形態で、ノード２５６の電流比較信号はノード２５６における電流の差によって生じる補正電圧である。この補正電圧は信号２１４によって運ばれる。より具体的に、補正電圧は差動増幅器２５８へ提供されて電圧ＶRef ２１８と比較される。信号２１４の補正電圧と基準電圧ＶRef ２１８の大きさの差から電圧制御信号ＶControl が生成され、電圧制御信号ＶControl はフィードバック信号２０８として発振器２０２へ提供される。したがって、発振器２０２は電圧制御形発振器である。
【００１７】
周波数−電流変換回路２１０とフィードバック変換回路２１２とからなるフィードバックループは完全には安定しない。そのような不安定さはフィードバック信号２０８の寄生振動の発生を招く。そのような寄生振動を阻止するため、フィードバック変換回路２１２は、周波数−電流変換回路２１０の出力に配設されたループ補償回路２６０を含んでよい。ループ補償回路２６０のパラメータは、周波数変換回路２１０、およびフィードバック変換回路２１２、ならびにフィードバックループ内の他のコンポーネントに関連する総合的フィードバックパラメータに左右される。
【００１８】
振動出力信号２０４の周波数はプログラム可能である。このため、所望の周波数を達成するため、フィードバック信号２０８の大きさは様々な値に誘導される。図２の実施形態では、定電流源２５４の電流の大きさをプログラムすることによってこれが達成される。定電流源２５４の電流の大きさの変化は、フィードバック変換回路２１２へ提供される出力信号２１４の変化に、少なくとも部分的には、影響する。さらに、出力信号２１４の変化は、発振器２０２へ提供されるフィードバック信号２０８に相応の変化をもたらす。フィードバック信号２０８の変化は、振動出力信号２０４の周波数に相応の変化をもたらす。定電流源２５４の電流の大きさは様々な方法でプログラムできる。例えば、プロセッサ（図示せず）が所望の周波数に対応する値をレジスタに書き込んでもよい。定電流源２５４はレジスタに蓄積された値を使って電流値の大きさを設定する。一実施形態において、定電流源２５４はこのレジスタ値を使って所望の電流を生成するように配設された電流ＤＡＣ（デジタル−アナログ変換器）であってよい。
【００１９】
図１の信号生成器１００の代替の実施形態にあたる信号生成器３００を図３に示す。ここでの発振器は電流制御形発振器３０２である。電流制御形発振器３０２の振動出力信号３０４はどのような周期波形であってもよいが、図３の信号生成器はクロック出力信号の文脈で説明する。
【００２０】
図３に見られる実施形態で、周波数−電流変換回路３１０は周波数−電流変換器３２０と非重複クロック回路３２２とを含む。非重複クロック回路３２２は電流制御形発振器３０２から振動出力信号３０４を受信するように配置される。非重複クロック回路３２２は振動出力信号３０４を使って非重複クロック信号３２４および３２６を生成する。非重複クロック信号３２４および３２６の少なくとも一部分は互いに位相を異にし、電流制御形発振器３０２の振動出力信号３０４の周波数に対応する。周波数−電流変換器３２０はさらに、非重複クロック信号３２４および３２６に反応し、フィードバック変換回路３１２における信号３１４の生成を促進する。
【００２１】
信号生成器３００はフィードバック変換回路３１２を含み、フィードバック変換回路３１２は、電流充電ノード３４４と電気的に連絡する定電流基準３５４を備える。周波数−電流変換器３２０の充電回路３４６もまた電流充電ノード３４４と電気的に連絡する。充電回路は非重複クロック信号３２４および３２６に反応し、ＰＭＯＳトランジスタ３５０（ＮＭＯＳ形トランジスタであってもよい）とＮＭＯＳトランジスタ３５２とを通じてキャパシタ３４８を交互に充電および放電する。このため、ＰＭＯＳトランジスタ３５０のソースは電流充電ノード３４４と電気的に連絡する。トランジスタ３５０のゲートは非重複クロック信号３２４と電気的に連絡し、ドレインはキャパシタ３４８と電気的に連絡する。ＮＭＯＳトランジスタ３５２のドレインは、トランジスタ３５０のドレインおよびキャパシタ３４８と共通のノードと電気的に連絡する。
【００２２】
トランジスタ３５０および３５２は、非重複クロック回路３２２からの非重複クロック信号の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能である。図３の実施形態で、ＰＭＯＳトランジスタ３５０は非重複クロック信号３２４の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能であり、キャパシタ３４８を充電するために使用される。ＮＭＯＳトランジスタ３５２は非重複クロック信号３２６の受信に基づき伝導状態と非伝導状態とで切り替え可能であり、キャパシタ３４８を放電するために使用される。１つ以上の非重複クロック信号に応じて充電回路３４６の１つ以上のキャパシタを充電および放電するにあたって、別の回路トポロジーを使用することもできる。
【００２３】
電流充電ノード３４４のブランチを通る電流の流れは、キャパシタ３４８の充電および放電に使われる電流の流れに左右される。充電回路を通る電流の流れと定電流基準３５４によって提供される電流の流れとの差は、電流比較ノード３４４にて電流比較信号を生成する。差の大きさは振動出力信号３０４の周波数に対応する。
【００２４】
図３の実施形態で、信号３１４として提供される電流比較信号は、ノード３４４における基準および充電電流の差によって生じる補正電圧である。フィードバック変換回路３１２では補正電圧が信号３１４で運ばれる。より具体的に、補正電圧は相互コンダクタンス増幅器３５８へ提供されて基準電圧ＶRef ３１８と比較される。出力信号３１４の補正電圧と基準電圧ＶRef ３１８の大きさの差から電流制御信号ＩControl が生成され、電流制御信号ＩControl はフィードバック信号３０８として電流制御形発振器３０２へ提供される。
【００２５】
図２の実施形態と同様に、周波数−電流変換回路３１０とフィードバック変換回路３１２とからなる図３のフィードバックループは、補償がなければ完全には安定しない。そのような不安定さはフィードバック信号３０８の寄生振動の発生を招く。そのような寄生振動を阻止するため、フィードバック変換回路３１２は、周波数−電流変換器３２０の出力に配設されたループ補償回路３６０を含む。ループ補償回路３６０のパラメータは、周波数−電流変換器３２０、およびフィードバック変換回路３１２、ならびにフィードバックループ内の他のコンポーネントに関連する総合的フィードバックパラメータに左右される。寄生振動を阻止するため、ループ補償回路３６０は所定のキャパシタンスをフィードバックループに加える。
【００２６】
振動出力信号３０４の周波数はプログラム可能であり、所望の周波数を達成するため、フィードバック信号３０８の大きさは様々な値に誘導される。図３の実施形態では、定電流源３５４の電流の大きさをプログラムすることによってこれが達成される。定電流源３５４の電流の大きさの変化は、フィードバック変換回路３１２における信号３１４の大きさの変化に、少なくとも部分的には、影響する。さらに、信号３１４の変化は、発振器３０２へ提供される電流フィードバック信号３０８に相応の変化をもたらす。フィードバック信号３０８の変化は、振動出力信号３０４の周波数に相応の変化をもたらす。定電流源３５４の電流の大きさは様々な方法でプログラムできる。例えば、プロセッサが所望の周波数に対応する値をレジスタに書き込む。定電流源３５４はレジスタに蓄積された値を使って電流値の大きさを設定する。前述したように、定電流源３５４は電流ＤＡＣである。
【００２７】
非重複クロック回路２２２の一実施形態を図４に示す。図に見られるように、振動出力信号２０４は、ＮＯＴゲート４０２の入力とＮＡＮＤゲート４０４の第１の入力とへ同時に提供される。ＮＯＴゲート４０２の出力はＮＡＮＤゲート４０６の第１の入力へ提供され、ＮＡＮＤゲート４０４の出力はＮＡＮＤゲート４０６の第２の入力へ提供される。ＮＡＮＤゲート４０６の出力はＮＡＮＤゲート４０４の第２の入力へ提供される。ＮＡＮＤゲート４０４の出力はＮＯＴゲート４０８の入力へ提供され、ＮＯＴゲート４０８の出力はさらなるＮＯＴゲート４１０の入力へ提供される。ＮＯＴゲート４１０の出力は非重複クロック信号２２４として提供される。ＮＡＮＤゲート４０６の出力はＮＯＴゲート４１２の入力へ提供され、ＮＯＴゲート４１２はその出力で非重複クロック信号２２６を提供する。
【００２８】
図５は、振動出力信号２０４と、非重複クロック信号２２４と、非重複クロック信号２２６との対応を概括的に示す信号図である。図に見られるように、負状態から正状態へ至る振動出力信号２０４の立ち上がりエッジにより、非重複クロック信号２２６は正状態から負状態へ下がる。期間ｔ１が経過した後、非重複クロック信号２２４は正状態から負状態へ移行する。期間ｔ１中、非重複クロック信号２２４および２２６は実質的に互いに位相を異にし、信号２２４は正状態にあり、信号２２６は負状態にある。期間ｔ２中、非重複クロック信号２２４および２２６はいずれも負状態にある。期間ｔ３の始めに振動出力信号２０４は負状態へ移行し、これにともない非重複クロック信号２２４は正状態へ移行する。また、期間ｔ３中、信号２２４および２２６は実質的に互いに位相を異にし、信号２２４は正状態にあり、信号２２６は負状態を保つ。期間ｔ３が経過した後、非重複クロック信号２２６は正状態へ移行する。振動出力信号２０４のサイクルごとにこの信号状態シーケンスが実行される。図５は、図２の振動信号２０４と非重複信号２２４、２２６を使って描かれているが、図３の振動信号３０４と非重複信号３２４、３２６との全体的な対応、ならびに後述する図６の各非重複クロック回路６２２−１〜６２２−Ｎによって生成される非重複信号と様々な出力信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮとの全体的な対応をも表す。
【００２９】
図６は、多位相振動出力信号を提供する信号生成器の実装に用いる信号生成システム６００の一実施形態である。この実施形態で、電流制御形発振器６０２は複数の振動出力信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮを提供する。それぞれのクロック信号は対応する非重複クロック回路６２２−１〜６２２−Ｎへ提供される。非重複クロック回路６２２−１〜６２２−Ｎからの非重複クロック信号はそれぞれの周波数−電流変換器６２０−１〜６２０−Ｎへ入力信号として提供される。周波数−電流変換器６２０−１〜６２０−Ｎからの出力信号は共通の電流比較ノード６４５へ提供される。周波数−電流変換器６２０−１〜６２０−Ｎと非重複クロック回路６２２−１〜６２２−Ｎは、図２〜図５の実施形態で説明したものと同じタイプであってよい。同様に、電流比較ノード６４５には電流基準６５４が提供される。フィードバック変換回路６１２の電流比較ノード６４５では電流比較信号６１４が生成される。電流比較信号６１４は相互コンダクタンス増幅器６５８の第１の入力へ提供され、相互コンダクタンス増幅器６５８は、相互コンダクタンス増幅器６５８の第２の入力にて電流比較信号６１４を電圧基準に比較する。相互コンダクタンス増幅器６５８の出力は電流制御形発振器６０２と電気的に連絡し、多位相クロック出力信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮの周波数を制御するために使用されるフィードバック信号６０８として提供される。
【００３０】
図７は振動出力信号を生成するプロセス７００であり、プロセス７００は、例えば前述した１つ以上の信号生成システムを使って実行される。７０５では、フィードバック信号を使って振動出力信号を生成する。７１０では、振動出力信号の周波数に対応する大きさを有する電流出力信号が生成される。電流出力信号は、振動出力信号の周波数に比例する第１の電流を電流比較ノードへ提供することによって生成される。７１５では、電流出力信号を基準信号に比較し、フィードバック信号を生成する。フィードバック信号は振動出力信号の生成に使われ、プロセスは７０５で再び始まる。
【００３１】
前述した様々な信号生成器の実施形態において、発振器は電流枯渇形リング発振回路、弛張発振回路、電圧制御形発振回路、またはフィードバック信号により調整可能な数ある発振器種別のいずれかであってよい。振動周波数を温度安定基準バイアス電流に比例させるための周波数フィードバック回路を含む信号生成器および方法を開示した。開示された周波数フィードバック回路にはフェーズロックループ（ＰＬＬ）や低周波温度安定形発振器が不要であるため、開示された発振回路ならば集積回路で発振器機能を実装するのに要する面積を減らせるほか、典型的なＰＬＬ回路を必要とする発振回路に比べて電力損失を減らすことができる。ここで開示したような発振器トポロジーによるシリコン面積の削減と低電力要求は、フラッシュメモリ装置用のコントローラＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の様々な種類の集積回路の使用にとって魅力的な特徴である。
【００３２】
本発明の様々な実施形態を説明してきたが、さらに多くの実施形態および実施例が本発明の範囲内で可能であることは当業者にとって明白なはずである。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲およびその同等物以外によって制限されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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