(57)【要約】【課題】広い同期範囲を有する位相同期ループ回路及びこれを具備した半導体集積回路装置を提供する。【解決手段】広い同期範囲を有する位相同期ループ回路において、外部入力信号と位相同期ループ回路の出力信号との位相差を検出する位相周波数検出部と、位相周波数検出部の出力信号に応答して出力される電圧をアップまたはダウンさせるチャージポンプと、チャージポンプの出力電圧に含まれた高周波成分を除去するループフィルタと、ループフィルタの出力電圧に応答して所定周波数を有する信号を位相同期ループ回路の出力信号として出力する電圧制御発振部と、ループフィルタの出力電圧に応答して電圧制御発振部の内部電流を加減させてループフィルタの出力電圧に対する位相同期ループ回路の出力信号の敏感度を下げるＶＣＯレンジシフト部とを具備し、これによりループフィルタの出力電圧にノイズ電圧が流入されても位相同期ループ回路の出力信号に発生するジッタは小さくなる。【選択図】　　　図４
2004007588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広い同期範囲を有する位相同期ループ回路において、
外部入力信号と前記位相同期ループ回路の出力信号との位相差を検出する位相周波数検出部と、
前記位相周波数検出部の出力信号に応答して出力される電圧をアップまたはダウンさせるチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電圧に含まれた高周波成分を除去するループフィルタと、
前記ループフィルタの出力電圧に応答して所定周波数を有する信号を前記位相同期ループ回路の出力信号として出力する電圧制御発振部と、
前記ループフィルタの出力電圧に応答して前記電圧制御発振部の内部電流を加減させて前記ループフィルタの出力電圧に対する前記位相同期ループ回路の出力信号の敏感度を下げるＶＣＯレンジシフト部と、を具備する、
ことを特徴とする位相同期ループ回路。
【請求項２】
前記位相同期ループ回路の出力信号の周波数を所定倍数で分割して前記位相周波数検出部に印加する周波数分割部をさらに具備する、ことを特徴とする請求項１に記載の位相同期ループ回路。
【請求項３】
前記ＶＣＯレンジシフト部は、
前記電圧制御発振部に連結されて前記ＶＣＯレンジシフト部の出力電流が流出入されるノードと、
電源電圧に連結された第１電流源と、
前記第１電流源と前記ノードとの間に連結された第１スイッチと、
接地電圧に連結された第２電流源と、
前記ノードと前記第２電流源との間に連結された第２スイッチと、
前記ループフィルタの出力電圧及び第１基準電圧を入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記第１基準電圧より低い場合にハイ電圧を出力して前記第１スイッチをオンさせ、その反対の場合には前記第１スイッチをオフさせ、ヒステリシス特性を有する第１比較部と、
前記ループフィルタの出力電圧及び第２基準電圧を入力し、前記ループフィルタの電圧が前記第２基準電圧より高い場合にハイ電圧を出力して前記第２スイッチをオンさせ、その反対の場合には前記第２スイッチをオフさせ、ヒステリシス特性を有する第２比較部と、を具備し、
前記第１基準電圧は第２基準電圧より低く、前記ループフィルタの出力電圧が前記第１基準電圧より高くて前記第２基準電圧より低い場合には、前記第１及び第２スイッチはオフされる、ことを特徴とする請求項１に記載の位相同期ループ回路。
【請求項４】
前記第１スイッチがオンされ、前記第２スイッチがオフされれば、前記第１電流源から出力される電流が前記電圧制御発振部に流入され、前記第１スイッチがオフされ、前記第２スイッチがオンされれば、前記電圧制御発振部から前記第２電流源に所定電流が流出され、前記第１及び第２スイッチがどちらもオフされれば、前記電圧制御発振部に流入されるか、前記電圧制御発振部から流出される電流がない、ことを特徴とする請求項３に記載の位相同期ループ回路。
【請求項５】
前記第１比較部は、
前記第１基準電圧に連結された第１抵抗と、
前記第１抵抗に連結された第３スイッチと、
前記第３スイッチに連結された第３電流源と、
前記第１抵抗が非反転入力端に連結されて前記ループフィルタの出力電圧を反転入力端に入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記非反転入力端に入力される電圧より低ければ、前記第１比較部の出力電圧としてハイ電圧を出力して前記第３スイッチをオンさせることによって前記第３電流源から出力される電流が前記第１抵抗を通じて流れるようにし、前記ループフィルタの出力電圧が前記非反転入力端に入力される電圧より高ければ、前記第１比較部の出力電圧としてロー電圧を出力して前記第３スイッチをオフさせることによって前記ヒステリシス特性を示す第１比較器と、を具備する、ことを特徴とする請求項３に記載の位相同期ループ回路。
【請求項６】
前記第２比較部は、
前記第２基準電圧に連結された第２抵抗と、
前記第２抵抗に連結された第４スイッチと、
前記第４スイッチに連結された第４電流源と、
前記第２抵抗が反転入力端に連結されて前記ループフィルタの出力電圧を非反転入力端に入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記反転入力端に入力される電圧より高ければ、前記第２比較部の出力電圧としてハイ電圧を出力して前記第４スイッチをオンさせることによって前記第２基準電圧により前記第２抵抗を通じて流れる電流が前記第４電流源に流れるようにし、前記ループフィルタの出力電圧が前記反転入力端に入力される電圧より低ければ、前記第２比較部の出力電圧としてロー電圧を出力して前記第４スイッチをオフさせることによって前記ヒステリシス特性を示す第２比較器と、を具備する、ことを特徴とする請求項３に記載の位相同期ループ回路。
【請求項７】
前記電圧制御発振部は、
前記ループフィルタの出力電圧を電流に変換する変換部と、
前記変換部に並列に連結されて一定の電流を出力する第５電流源と、
前記変換部に第１出力端が連結された電流ミラーと、
前記電流ミラーの第２出力端から出力される電流に応答して前記位相同期ループの出力信号を出力する発振器と、を具備する、ことを特徴とする請求項１に記載の位相同期ループ回路。
【請求項８】
広い同期範囲を有する位相同期ループ回路を具備する半導体集積回路装置において、
外部信号が入力される第１パッドと、
前記第１パッドを通じて入力される信号と前記位相同期ループ回路の出力信号との位相差を検出する位相周波数検出部と、
前記位相周波数検出部の出力信号に応答して出力される電圧をアップまたはダウンさせるチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電圧に含まれた高周波成分を除去するループフィルタと、
前記ループフィルタの出力電圧に応答して前記位相同期ループ回路の出力信号を出力する電圧制御発振部と、
前記電圧制御発振部の出力信号を外部に伝送するための第２パッドと、
前記ループフィルタの出力電圧に応答して前記電圧制御発振部の内部電流を加減させて前記ループフィルタの出力電圧に対する前記位相同期ループ回路の出力信号の敏感度を下げるＶＣＯレンジシフト部と、を具備する、ことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項９】
前記位相同期ループ回路の出力信号の周波数を所定倍数で分割して前記位相周波数検出部に印加する周波数分割部をさらに具備する、ことを特徴とする請求項８に記載の半導体集積回路装置。
【請求項１０】
前記ＶＣＯレンジシフト部は、
前記電圧制御発振部に連結されて前記ＶＣＯレンジシフト部の出力電流が流出入されるノードと、
電源電圧に連結された第１電流源と、
前記第１電流源と前記ノードとの間に連結された第１スイッチと、
接地電圧に連結された第２電流源と、
前記ノードと前記第２電流源との間に連結された第２スイッチと、
前記ループフィルタの出力電圧及び第１基準電圧を入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記第１基準電圧より低い場合にハイ電圧を出力して前記第１スイッチをオンさせ、その反対の場合には前記第１スイッチをオフさせ、ヒステリシス特性を有する第１比較部と、
前記ループフィルタの出力電圧及び第２基準電圧を入力し、前記ループフィルタの電圧が前記第２基準電圧より高い場合にハイ電圧を出力して前記第２スイッチをオンさせ、その反対の場合には前記第２スイッチをオフさせ、ヒステリシス特性を有する第２比較部と、を具備し、
前記第１基準電圧は第２基準電圧より低く、前記ループフィルタの出力電圧が前記第１基準電圧より高くて前記第２基準電圧より低い場合には前記第１及び第２スイッチはオフされる、ことを特徴とする請求項８に記載の半導体集積回路装置。
【請求項１１】
前記第１スイッチがオンされ、前記第２スイッチがオフされれば前記第１電流源から出力される電流が前記電圧制御発振部に流入され、前記第１スイッチがオフされ、前記第２スイッチがオンされれば前記電圧制御発振部から前記第２電流源に所定電流が流出され、前記第１及び第２スイッチがどちらもオフされれば前記電圧制御発振部に流入されるか、前記電圧制御発振部から流出される電流がない、ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体集積回路装置。
【請求項１２】
前記第１比較部は、
前記第１基準電圧に連結された第１抵抗と、
前記第１抵抗に連結された第３スイッチと、
前記第３スイッチに連結された第３電流源と、
前記第１抵抗が非反転入力端に連結されて前記ループフィルタの出力電圧を反転入力端に入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記非反転入力端に入力される電圧より低ければ、前記第１比較部の出力電圧としてハイ電圧を出力して前記第３スイッチをオンさせることによって前記第３電流源から出力される電流が前記第１抵抗を通じて流れるようにし、前記ループフィルタの出力電圧が前記非反転入力端に入力される電圧より高ければ、前記第１比較部の出力電圧としてロー電圧を出力して前記第３スイッチをオフさせることによって前記ヒステリシス特性を示す第１比較器と、を具備する、ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体集積回路装置。
【請求項１３】
前記第２比較部は、
前記第２基準電圧に連結された第２抵抗と、
前記第２抵抗に連結された第４スイッチと、
前記第４スイッチに連結された第４電流源と、
前記第２抵抗が反転入力端に連結されて前記ループフィルタの出力電圧を非反転入力端に入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記反転入力端に入力される電圧より高ければ、前記第２比較部の出力電圧としてハイ電圧を出力して前記第４スイッチをオンさせることによって前記第２基準電圧により前記第２抵抗を通じて流れる電流が前記第４電流源に流れるようにし、前記ループフィルタの出力電圧が前記反転入力端に入力される電圧より低ければ、前記第２比較部の出力電圧としてロー電圧を出力して前記第４スイッチをオフさせることによって前記ヒステリシス特性を示す第２比較器と、を具備する、ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体集積回路装置。
【請求項１４】
前記電圧制御発振部は、
前記ループフィルタの出力電圧を電流に変換する変換部と、
前記変換部に並列に連結されて一定の電流を出力する第５電流源と、
前記変換部に第１出力端が連結された電流ミラーと、
前記電流ミラーの第２出力端から出力される電流に応答して前記位相同期ループの出力信号を出力する発振器と、を具備する、ことを特徴とする請求項８に記載の半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位相同期ループに係り、特に広い同期範囲を有する位相同期ループ及びこれを具備した半導体集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
広い同期範囲を有する位相同期ループ回路を具現するためには位相同期ループ回路に備わる電圧制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ＶＣＯ）の周波数発振帯域を広げねばならず、規定されたＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）動作電圧、すなわち、ＶＤＤとＶＳＳの範囲内で位相同期ループ回路の敏感度を高めねばならない。ところで、前記敏感度が高まる場合、位相同期ループ回路の出力信号はループフィルタの出力電圧に流入されるノイズ電圧に敏感になり、それによって、位相同期ループ回路の出力信号に発生するジッタが大きくなる問題点がある。前記ノイズ電圧は、ループフィルタに隣接した回路や位相同期ループ回路に隣接した半導体装置から流入される。
【０００３】
図１は従来の位相同期ループ回路のブロック図である。図１を参照すれば、位相同期ループ回路１０１は、位相周波数検出部１１１、チャージポンプ１２１、ループフィルタ１３１及び電圧制御発振部１４１を具備する。
ループフィルタ１３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒに対する位相同期ループ回路１０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度Ｆｖｃｏ＿ｓｅｎｓは、下の数式１で表現される。
【０００４】
【数１】
Ｆｖｃｏ＿ｓｅｎｓ［Ｈｚ／Ｖ］＝［（Ｖｆｉｌｔｅｒ×Ｋｖｉ）＋Ｉｄｃ］×Ｋｏｓｃ
ここで、Ｋｖｉは、電圧制御発振部１４１に備わるＶＩ（Ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｏ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）変換器（発振器は除外）の入力電圧に対する電流Ｉｖｉ変換係数であり、Ｋｏｓｃは、前記ＶＩ変換器の出力電流に対する前記発振器の周波数変化相関係数である。そして、電圧制御発振部１４１の電流ミラーに備わるトランジスタのサイズが相互同一であると仮定する。
【０００５】
位相同期ループ回路１０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度をグラフで表示すれば、図２の通りである。図２に示されたように、位相同期ループ回路１０１の出力信号Ｆｖｃｏは、ループフィルタ１３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒの変化によって直線的に変化し、その敏感度２１１の傾斜度は非常に大きい。
このように、位相同期ループ回路１０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度２１１の傾斜度が大きいために、ループフィルタ１３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒにノイズ電圧が流入される場合、位相同期ループ回路１０１の出力信号Ｆｖｃｏに現れるジッタも非常に大きくなる。
【０００６】
図３を参照すれば、ループフィルタ１３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒにノイズ電圧Ｖｎｏｉｓｅが流入される時、位相同期ループ回路１０１の出力信号Ｆｖｃｏに発生するジッタｆ１は、ノイズ電圧Ｖｎｏｉｓｅに比例して大きくなることが分かる。
前述したように、従来の位相同期ループ回路１０１によれば、位相同期ループ回路１０１の敏感度２１１が大きくて広い同期範囲を有することはできるが、その代わりに、ループフィルタ１３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒにノイズ電圧Ｖｎｏｉｓｅが流入される場合には、位相同期ループ回路１０１の出力信号Ｆｖｃｏにジッタｆ１が大きく発生する問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする技術的課題は、広い同期範囲を有し、ループフィルタの出力電圧にノイズ電圧が流入されても、出力信号に発生するジッタを減らす位相同期ループ回路を提供するところにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、広い同期範囲を有し、ループフィルタの出力電圧にノイズ電圧が流入されても、出力信号に発生するジッタを減らす位相同期ループ回路を具備する半導体集積回路装置を提供するところにある
。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するために本発明は、広い同期範囲を有する位相同期ループ回路において、外部入力信号と前記位相同期ループ回路の出力信号との位相差を検出する位相周波数検出部と、前記位相周波数検出部の出力信号に応答して出力される電圧をアップまたはダウンさせるチャージポンプと、前記チャージポンプの出力電圧に含まれた高周波成分を除去するループフィルタと、前記ループフィルタの出力電圧に応答して所定周波数を有する信号を前記位相同期ループ回路の出力信号として出力する電圧制御発振部と、前記ループフィルタの出力電圧に応答して前記電圧制御発振部の内部電流を加減させて前記ループフィルタの出力電圧に対する前記位相同期ループ回路の出力信号の敏感度を下げるＶＣＯレンジシフト部と、を具備する位相同期ループ回路を提供する。
【０００９】
望ましくは、前記位相同期ループ回路の出力信号の周波数を所定倍数で分割して前記位相周波数検出部に印加する周波数分割部を、さらに具備する。
【００１０】
望ましくはまた、前記ＶＣＯレンジシフト部は、前記電圧制御発振部に連結されて前記ＶＣＯレンジシフト部の出力電流が流出入されるノードと、電源電圧に連結された第１電流源と、前記第１電流源と前記ノードとの間に連結された第１スイッチと、接地電圧に連結された第２電流源と、前記ノードと前記第２電流源との間に連結された第２スイッチと、前記ループフィルタの出力電圧及び第１基準電圧を入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記第１基準電圧より低い場合にハイ電圧を出力して前記第１スイッチをオンさせ、その反対の場合には前記第１スイッチをオフさせ、ヒステリシス特性を有する第１比較部と、前記ループフィルタの出力電圧及び第２基準電圧を入力し、前記ループフィルタの電圧が前記第２基準電圧より高い場合にハイ電圧を出力して前記第２スイッチをオンさせ、その反対の場合には前記第２スイッチをオフさせ、ヒステリシス特性を有する第２比較部とを具備し、前記第１基準電圧は第２基準電圧より低く、前記ループフィルタの出力電圧が前記第１基準電圧より高くて前記第２基準電圧より低い場合には前記第１及び第２スイッチはオフされる。
【００１１】
望ましくはまた、前記第１スイッチがオンされ、前記第２スイッチがオフされれば前記第１電流源から出力される電流が前記電圧制御発振部に流入され、前記第１スイッチがオフされ、前記第２スイッチがオンされれば前記電圧制御発振部から前記第２電流源に所定電流が流出され、前記第１及び第２スイッチがどちらもオフされれば前記電圧制御発振部に流入されるか、前記電圧制御発振部から流出される電流がない。
【００１２】
望ましくはまた、前記第１比較部は、前記第１基準電圧に連結された第１抵抗と、前記第１抵抗に連結された第３スイッチと、前記第３スイッチに連結された第３電流源と、前記第１抵抗が非反転入力端に連結されて前記ループフィルタの出力電圧を反転入力端に入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記非反転入力端に入力される電圧より低ければ、前記第１比較部の出力電圧としてハイ電圧を出力して前記第３スイッチをオンさせることによって前記第３電流源から出力される電流が前記第１抵抗を通じて流れるようにし、前記ループフィルタの出力電圧が前記非反転入力端に入力される電圧より高ければ、前記第１比較部の出力電圧としてロー電圧を出力して前記第３スイッチをオフさせることによって前記ヒステリシス特性を示す第１比較器と、を具備する。
【００１３】
望ましくはまた、前記第２比較部は、前記第２基準電圧に連結された第２抵抗と、前記第２抵抗に連結された第４スイッチと、前記第４スイッチに連結された第４電流源と、前記第２抵抗が反転入力端に連結されて前記ループフィルタの出力電圧を非反転入力端に入力し、前記ループフィルタの出力電圧が前記反転入力端に入力される電圧より高ければ、前記第２比較部の出力電圧としてハイ電圧を出力して前記第４スイッチをオンさせることによって前記第２基準電圧により前記第２抵抗を通じて流れる電流が前記第４電流源に流れるようにし、前記ループフィルタの出力電圧が前記反転入力端に入力される電圧より低ければ、前記第２比較部の出力電圧としてロー電圧を出力して前記第４スイッチをオフさせることによって前記ヒステリシス特性を示す第２比較器と、を具備する。
【００１４】
望ましくはまた、前記電圧制御発振部は、前記ループフィルタの出力電圧を電流に変換する変換部と、前記変換部に並列に連結されて一定の電流を出力する第５電流源と、前記変換部に第１出力端が連結された電流ミラーと、前記電流ミラーの第２出力端から出力される電流に応答して前記位相同期ループの出力信号を出力する発振器と、を具備する。
【００１５】
前記他の技術的課題を達成するために本発明は、広い同期範囲を有する位相同期ループ回路を具備する半導体集積回路装置において、外部信号が入力される第１パッドと、前記第１パッドを通じて入力される信号と前記位相同期ループ回路の出力信号との位相差を検出する位相周波数検出部と、前記位相周波数検出部の出力信号に応答して出力される電圧をアップまたはダウンさせるチャージポンプと、前記チャージポンプの出力電圧に含まれた高周波成分を除去するループフィルタと、前記ループフィルタの出力電圧に応答して前記位相同期ループ回路の出力信号を出力する電圧制御発振部と、前記電圧制御発振部の出力信号を外部に伝送するための第２パッドと、前記ループフィルタの出力電圧に応答して前記電圧制御発振部の内部電流を加減させて前記ループフィルタの出力電圧に対する前記位相同期ループ回路の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度を下げるＶＣＯレンジシフト部と、を具備することを特徴とする半導体集積回路装置を提供する。
【００１６】
前記本発明によって、ループフィルタの出力電圧にノイズ電圧が流入されても位相同期ループ回路の出力信号に発生するジッタは小さくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明と本発明の動作上の利点および本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する添付図面および添付図面に記載された内容を参照せねばならない。
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施例を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ参照符号は、同じか均等な部材を示す。
【００１８】
図４は、本発明による位相同期ループ回路のブロック図である。図４を参照すれば、位相同期ループ回路４０１は、位相周波数検出部４１１、チャージポンプ４２１、ループフィルタ４３１、電圧制御発振部４４１及びＶＣＯレンジシフト部４５１、を具備する。
位相周波数検出部４１１は、外部入力信号Ｖｐｕｌｓｅ＿ｉｎと位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏとの位相差を検出して、直流電圧Ｖ１として出力する。位相同期ループ回路４０１から出力される信号Ｆｖｃｏは、その一部が帰還されて、位相周波数検出部４１１に入力される。
【００１９】
チャージポンプ４２１は、位相周波数検出部４１１の出力信号Ｖ１に応答して出力される電圧Ｖ２を、アップまたはダウンさせる。例えば、外部入力信号Ｖｐｕｌｓｅ＿ｉｎと位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏとの位相差が大きい場合に、位相周波数検出部４１１から出力される電圧Ｖ１は大きくなり、これにより、チャージポンプ４２１は出力電圧Ｖ２をダウンさせる。外部入力信号Ｖｐｕｌｓｅ＿ｉｎと位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏとの位相差が小さい場合に、位相周波数検出部４１１の出力電圧Ｖ１は小さくなり、これによりチャージポンプ４２１は出力電圧Ｖ２をアップさせる。
【００２０】
ループフィルタ４３１はローパスフィルタで構成され、チャージポンプ４２１の出力電圧Ｖ２に含まれた高周波成分を除去して、低周波成分すなわち直流電圧だけを通過させる。
電圧制御発振部４４１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒを入力し、出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒの大きさによって所定周波数を有する信号Ｆｖｃｏを、位相同期ループ回路４０１の出力信号として出力する。
【００２１】
ＶＣＯレンジシフト部４５１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒを入力して、出力電流Ｉｃｔｌを電圧制御発振部４４１に伝達する。ＶＣＯレンジシフト部４５１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが低い場合には、出力電流Ｉｃｔｌを電圧制御発振部４４１に供給して、電圧制御発振部４４１の内部電流Ｉｖｃｏを減少させ、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが高い場合には、出力電流Ｉｃｔｌを反対に電圧制御発振部４４１からＶＣＯレンジシフト部４５１に流して、電圧制御発振部４４１の内部電流Ｉｖｃｏを増加させる。したがって、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒに対する位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度が下がり、それによって、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒにノイズ電圧Ｖｎｏｉｓｅが流入されても、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏにはジッタが大きく発生しない。
【００２２】
位相同期ループ回路４０１は、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏの周波数を所定倍数、すなわち、１／Ｎに分割して位相周波数検出部４１１に印加する周波数分割部（図示せず）を、さらに具備できる。
【００２３】
図５は、図４に示された電圧制御発振部４４１とＶＣＯレンジシフト部４５１との回路図である。
図５を参照すれば、ＶＣＯレンジシフト部４５１は、ノードＮ１、第１及び第２電流源ＩＳ１、ＩＳ２、第１及び第２スイッチ５２１、５２２、及び第１及び第２比較部５１１、５１２を具備する。
【００２４】
ノードＮ１は、電圧制御発振部４４１に電気的に連結される。
第１電流源ＩＳ１は、電源電圧ＶＤＤに連結されて第１所定の電流を一定に出力する。
第１スイッチ５２１は、第１電流源ＩＳ１とノードＮ１との間に連結される。第２電流源ＩＳ２は、接地電圧ＧＮＤに連結され、第２の所定の電流を一定に出力する。
第２スイッチ５２２は、ノードＮ１と第２電流源ＩＳ２との間に連結される。
【００２５】
第１比較部５１１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒと第１基準電圧Ｖｌとを入力する。第１比較部５１１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが第１基準電圧Ｖｌより低い場合には、ハイ電圧、例えば電源電圧ＶＤＤを出力して第１スイッチ５２１をオンさせ、反対にループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが第１基準電圧Ｖｌより高い場合には、ロー電圧、例えば接地電圧ＧＮＤを出力して第１スイッチ５２１をオフさせる。第１比較部５１１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが第１基準電圧Ｖｌより低くなるか高くなるかによって、ヒステリシス特性を有する。
【００２６】
第２比較部５１２は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒと第２基準電圧Ｖｈとを入力する。第２比較部は、ループフィルタ４３１の電圧が第２基準電圧Ｖｈより高い場合には、ハイ電圧、例えば電源電圧ＶＤＤを出力して第２スイッチ５２２をオンさせ、反対に、ループフィルタ４３１の電圧が第２基準電圧Ｖｈより低い場合には、ロー電圧、例えば接地電圧ＧＮＤを出力して第２スイッチ５２２をオフさせる。第２比較部５１２は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが、第２基準電圧Ｖｈより低くなるか高くなるかによって、ヒステリシス特性を有する。
ここで、第１基準電圧Ｖｌは第２基準電圧Ｖｈより低く設定される。
【００２７】
第１スイッチ５２１がオンされ、第２スイッチ５２２がオフされれば、第１電流源ＩＳ１から出力される電流Ｉｃｔｌが電圧制御発振部４４１に流入されるので、電圧制御発振部４４１の内部電流Ｉｖｃｏは減少する。反対に、第１スイッチ５２１がオフされ、第２スイッチ５２２がオンされれば、電圧制御発振部４４１から第２電流源ＩＳ２に出力電流Ｉｃｔｌが流れるので、電圧制御発振部４４１の内部電流Ｉｖｃｏは増加する。
【００２８】
ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが第１基準電圧Ｖｌより高くて第２基準電圧Ｖｈより低い場合には、第１及び第２比較部５１１、５１２はどちらもロー電圧を出力するので、第１及び第２スイッチ５２１、５２２はどちらもオフされる。したがって、ＶＣＯレンジシフト部４５１は電圧制御発振部４４１と電気的に短絡された状態であるので、ＶＣＯレンジシフト部４５１から電圧制御発振部４４１に出力電流Ｉｃｔｌが流入されるか、電圧制御発振部４４１からＶＣＯレンジシフト部４５１に出力電流Ｉｃｔｌが流出されなくなる。
ループフィルタ４３１の出力電圧ＶｆｉｌｔｅｒによるＶＣＯレンジシフト部４５１の動作状態を要約すれば、次の表１の通りである。
【００２９】
【表１】
2004007588.tif 000003
【００３０】
ＶＣＯレンジシフト部４５１により、位相同期ループ回路４０１の敏感度が下がり、それにより、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒにノイズ電圧が流入されても、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏに発生するジッタは小さくなる。
図５を参照すれば、電圧制御発振部４４１は変換部５３１、第５電流源ＩＳ５、電流ミラー５４１及び発振器５５１、を具備する。
【００３１】
変換部５３１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒを電流Ｉｖｉに変換する。変換部５３１は、演算増幅器５３３、ＮＰＮトランジスタＭＮ１及び抵抗５３５を具備する。ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが演算増幅器５３３に入力されれば、ＮＰＮトランジスタＭＮ１がオンされて、電流ミラー５４１から抵抗５３５を通じて電流Ｉｖｉが流れる。
第５電流源ＩＳ５は、変換部５３１に並列に連結される。ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが変換部５３１に入力されれば、第５電流源ＩＳ５には一定の電流Ｉｄｃが流れる。
【００３２】
電流ミラー５４１の第１出力端は変換部５３１に連結され、電流ミラー５４１の第２出力端は発振器５５１に連結される。電流ミラー５４１は、ＰＮＰトランジスタＭＰ１、ＭＰ２を具備するが、場合によっては、ＮＰＮトランジスタを具備することもある。ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが変換部５３１に入力されれば、ＰＮＰトランジスタＭＰ１、ＭＰ２がオンされ、それにより、電流ミラー５４１の出力電流Ｉｖｃｏが第２出力端を通じて出力される。
発振器５５１は、電流ミラー５４１の出力電流Ｉｖｃｏに応答して、所定周波数、例えば高周波の信号Ｆｖｃｏを位相同期ループ４０１の出力信号として出力する。
電圧制御発振部４４１により、位相同期ループ回路４０１は広い同期範囲を有する。
【００３３】
図６は、図５に示された第１比較部５１１の回路図である。図６を参照すれば、第１比較部５１１は、第１抵抗６５１、第３スイッチ６３１、第３電流源ＩＳ３、第１比較器６１１及びバッファ６２１を具備する。
第１抵抗６５１は、第１基準電圧Ｖｌに連結される。
第３スイッチ６３１は、第１抵抗６５１に連結される。
第３電流源ＩＳ３は、第３スイッチ６３１に連結される。
バッファ６２１は、第１比較器６１１の出力をバッファリングする。
【００３４】
第１抵抗６５１は、第１比較器６１１の非反転入力端（＋）に連結され、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒは、第１比較器６１１の反転入力端（−）に入力される。ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが、第１比較器６１１の非反転入力端（＋）に入力される電圧より低ければ、第１比較器６１１は出力電圧Ｖｏ１として、ハイ電圧、例えば電源電圧ＶＤＤを出力して、第３スイッチ６３１をオンさせる。それにより、第３電流源ＩＳ３から出力される電流が、第３スイッチ６３１を通じて第１抵抗６５１に流れ、それにより、第１比較器６１１の非反転入力端（＋）には、第１基準電圧Ｖｌと第１抵抗６５１によりダウンされた電圧とが合わせられて印加される。ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが、第１比較器６１１の非反転入力端（＋）に入力される電圧より高ければ、第１比較器６１１は、出力電圧Ｖｏ１としてロー電圧、例えば接地電圧ＧＮＤを出力して、第３スイッチ６３１をオフさせる。それにより、第１比較器６１１の非反転入力端（＋）には、第１基準電圧Ｖｌだけ印加される。
【００３５】
図７には、第１比較部５１１の出力電圧Ｖｏ１の特性が図示されている。図７を参照すれば、第１比較部の出力電圧Ｖｏ１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが増加する時は、第１所定電圧Ｖａに到達する時にハイ状態からロー状態に遷移されるが、反対に、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが減少する時は、第１基準電圧Ｖｌより低くなる時にロー状態からハイ状態に遷移される。したがって、第１比較部５１１の出力電圧Ｖｏ１は、ヒステリシス特性を有する。ヒステリシス区間７１１は、第１抵抗（図６の６５１）に印加される電圧により決定される。
【００３６】
図８は、図５に示された第２比較部５１２の回路図である。図８を参照すれば、第２比較部５１２は、第２抵抗８５１、第４スイッチ８３１、第４電流源ＩＳ４、バッファ８２１及び第２比較器８１１を具備する。
第２抵抗８５１は、第２基準電圧Ｖｈに連結される。
第４スイッチ８３１は、第２抵抗８５１に連結される。
第４電流源ＩＳ４は、第４スイッチ８３１に連結される。
バッファ８２１は、第２比較器８１１の出力をバッファリングする。
【００３７】
第２抵抗８５１は、第１比較器８１１の反転入力端（−）に連結され、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒは、第２比較器８１１の非反転入力端（＋）に入力される。ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが、第２比較器８１１の反転入力端（−）に入力される電圧より低ければ、第２比較器８１１は出力電圧Ｖｏ２としてハイ電圧、例えば電源電圧ＶＤＤを出力して、第４スイッチ８３１をオンさせる。それにより、第２基準電圧Ｖｈが第２抵抗８５１に印加され、この時、第２抵抗８５１を通じて流れる電流は、第４スイッチ８３１を通じて第４電流源ＩＳ４に流れる。それにより、第２比較器８１１の反転入力端（−）には、第２基準電圧Ｖｈと第２抵抗８５１によりダウンされた電圧とが合わせられて印加される。ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが、第２比較器８１１の反転入力端（−）に入力される電圧より低ければ、第２比較器８１１は、出力電圧Ｖｏ２としてロー電圧、例えば接地電圧ＧＮＤを出力して、第４スイッチ８３１をオフさせる。それにより、第２比較器８１１の反転入力端（−）には、第２基準電圧Ｖｈだけ印加される。
【００３８】
図９には、第２比較部５１２の出力電圧Ｖｏ２の特性が図示されている。図９を参照すれば、第２比較部５１２の出力電圧Ｖｏ２は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが増加する時は、第２基準電圧Ｖｈに到達する時にロー状態からハイ状態に遷移されるが、反対にループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが減少する時は、第２基準電圧Ｖｂより低くなる時にハイ状態からロー状態に遷移される。したがって、第２比較部５１２の出力電圧Ｖｏ２は、ヒステリシス特性を有する。ヒステリシス区間９１１は、第２抵抗（図８の８５１）に印加される電圧により決定される。
【００３９】
図１０は、図４に示されたループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒの変化による位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度の特性曲線を示す図面である。図４ないし図８を参照して、図１０に示された位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度１０１１について、説明する。出力信号Ｆｖｃｏの敏感度１０１１は、第１ないし第３区間Ｌ１〜Ｌ３に区分される。
【００４０】
出力信号Ｆｖｃｏの敏感度１０１１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが、最低電圧Ｖｆｉｌｔｅｒ＿ｍｉｎから最高電圧Ｖｆｉｌｔｅｒ＿ｍａｘに増加する場合と、最高電圧Ｖｆｉｌｔｅｒ＿ｍａｘから最低電圧Ｖｆｉｌｔｅｒ＿ｍｉｎに減少する場合と、に区分できるが、後者は前者の場合と反対であるため、重複した説明を避けるために前者についてのみ説明する。
【００４１】
第１区間Ｌ１では、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒは、最低電圧Ｖｆｉｌｔｅｒ＿ｍｉｎから増加していき、第１所定電圧Ｖａに到達すれば第１基準電圧Ｖｌになって低くなる。
第２区間Ｌ２では、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒは第１基準電圧Ｖｌから増加していて第２基準電圧Ｖｈに到達すれば第２所定電圧Ｖｂになって低くなる。
【００４２】
第３区間Ｌ３では、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒは、第２所定電圧Ｖｂから増加して、最高電圧Ｖｆｉｌｔｅｒ＿ｍａｘに到達する。
第１及び第２区間Ｌ１、Ｌ２で、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが所定レベル低くなる理由は、各々図５に示された第１及び第２比較部５１１、５１２のヒステリシス特性のためである。
このように、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度１０１１は、従来の位相同期ループ回路（図１の１０１）の敏感度（図２の２１１）に比べてその傾斜度が１／３にすぎない。
【００４３】
図１１は、図４に示されたループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒに、ノイズ電圧Ｖｎｏｉｓｅが入力される場合の、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏに発生するジッタを示す図面である。図１１に示されたように、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度１０１１の傾斜度が緩慢なために、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒにノイズ電圧Ｖｎｏｉｓｅが流入されても、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏに発生するジッタｆ２は、非常に小さくなる。すなわち、本発明による位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏに現れるジッタｆ２の大きさは、図１に示された位相同期ループ回路１０１の出力信号に現れるジッタｆ１（図３）に比べて、その大きさが１／３に過ぎない。これを数式で表現すれば次の数式２の通りである。
【００４４】
【数２】
Ｆｖｃｏ＿ｓｅｎｓ［Ｈｚ／Ｖ］＝［１／３×Ｖｆｉｌｔｅｒ×Ｋｖｉ］＋Ｉｄｃ±Ｉｃｔｌ］×Ｋｏｓｃ
【００４５】
ここで、Ｋｖｉは、変換部（図５の５３１）の入力電圧に対する電流Ｉｖｉ変換係数であり、Ｋｏｓｃは、電流ミラー（図５の５４１）の出力電流Ｉｖｃｏに対する発振器（図５の５５１）の周波数変化相関係数である。そして、電流ミラー（図５の５４１）に備わるトランジスタＭＰ１とＭＰ２のサイズが相互同一であると仮定する。
【００４６】
図１２は、本発明による位相同期ループ回路が具現された半導体集積回路装置のブロック図である。図１２を参照すれば、半導体集積回路装置１２０１は、第１及び第２パッド１２６１、１２７１、位相周波数検出部１２１１、チャージポンプ１２２１、ループフィルタ１２３１、電圧制御発振部１２４１及びＶＣＯレンジシフト部１２５１、を具備する。
【００４７】
第１パッド１２６１は、外部信号Ｖｐｕｌｓｅ＿ｉｎを受けて位相周波数検出部１２１１に伝達する。
第２パッド１２７１は、電圧制御発振部１２４１の出力信号Ｆｖｃｏを受けて半導体集積回路装置１２０１の外部に伝送する。
位相周波数検出部１２１１、チャージポンプ１２２１、ループフィルタ１２３１、電圧制御発振部１２４１及びＶＣＯレンジシフト部１２５１は、図４に示された位相周波数検出部４１１、チャージポンプ４２１、ループフィルタ４３１、電圧制御発振部４４１及びＶＣＯレンジシフト部４５１と各々同一なので、重複した説明は省略する。
【００４８】
図４に示された位相同期ループ回路４０１の効果は、半導体集積回路装置１２０１に備わる位相同期ループ回路１２１１、１２２１、１２３１、１２４１、１２５１にも同一に適用される。
図５に示された比較部５１１、５１２とスイッチ５２１、５２２と電流源ＩＳ１、ＩＳ２の数が増加すれば、それにより、図１０に示された敏感度の区間Ｌ１〜Ｌ３も同じ割合で増加する。すると、敏感度１０１１の傾斜度はさらに緩慢になり、それにより、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒにノイズ電圧Ｖｎｏｉｓｅが入力される場合に、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏに発生するジッタｆ２は、さらに小さくなる。
【００４９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、図４及び図１２に示された位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏの敏感度が低く、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒにノイズ電圧が流入されても、位相同期ループ回路４０１の出力信号Ｆｖｃｏに発生するジッタｆ２は非常に小さい。したがって、位相同期ループ回路４０１は、ループフィルタ４３１の出力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒに流入されるノイズ電圧Ｖｎｏｉｓｅに大きく影響されずに、安定的に動作する。
図面と明細書において最適の実施例が開示された。ここで使われた用語は、単に本発明を説明するための目的で使われたものであって、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、本技術分野の当業者であれば、これより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により決まらねばならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の位相同期ループ回路のブロック図である。
【図２】図１に示されたループフィルタの出力電圧の変化による位相同期ループ回路の出力信号の変化を示す図面である。
【図３】図１に示されたループフィルタの出力電圧にノイズが入力される場合に、位相同期ループ回路の出力信号に発生するジッタを示す図面である。
【図４】本発明による位相同期ループ回路のブロック図である。
【図５】図４に示された電圧制御発振部とＶＣＯレンジシフト部との回路図である。
【図６】図５に示された第１比較部の回路図である。
【図７】図５に示された第１比較部の出力電圧の特性を示す図面である。
【図８】図５に示された第２比較部の回路図である。
【図９】図５に示された第２比較部の出力電圧の特性を示す図面である。
【図１０】図４に示されたループフィルタの出力電圧の変化による位相同期ループ回路の出力信号の変化を示す図面である。
【図１１】図４に示されたループフィルタの出力電圧にノイズが入力される場合に、位相同期ループ回路の出力信号に発生するジッタを示す図面である。
【図１２】本発明による位相同期ループ回路が具現された半導体集積回路装置のブロック図である。
【符号の説明】
４０１　　位相同期ループ回路
４１１　　位相周波数検出部
４２１　　チャージポンプ
４３１　　ループフィルタ
４４１　　電圧制御発振部
４５１　　ＶＣＯレンジシフト部
【図１】
2004007588.tif 000004
【図２】
2004007588.tif 000005
【図３】
2004007588.tif 000006
【図４】
2004007588.tif 000007
【図５】
2004007588.tif 000008
【図６】
2004007588.tif 000009
【図７】
2004007588.tif 000010
【図８】
2004007588.tif 000011
【図９】
2004007588.tif 000012
【図１０】
2004007588.tif 000013
【図１１】
2004007588.tif 000014
【図１２】
2004007588.tif 000015