DE10140403A1

DE10140403A1 - VCO-Schaltung mit breitem Ausgangsfrequenzbereich und PLL-Schaltung mit der VCO-Schaltung

Info

Publication number: DE10140403A1
Application number: DE10140403A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Ito; Yoshiyuki Ota
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2002-05-08
Also published as: US20020039051A1; CN1346178A; KR20020025663A; JP2002111449A; US6617933B2

Abstract

Eine spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung (10) gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Treiber-Spannungserzeugungsschaltung (11), die eine Vorspannung (Vos) entsprechend einer Steuerungsspannung (Vcn) ausgibt, und eine Ringoszillatorschaltung (20) auf, die zum Betrieb eine Zufuhr der Vorspannung (Vos) empfängt. Die Treiber-Spannungserzeugungsschaltung (11) erzeugt die Vorspannung (Vos) unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung, die aus einem Operationsverstärker (12) gebildet ist, der zum Betrieb die Zufuhr einer Energieversorgungsspannung (Vdd) empfängt. Daher wird ein Einfluss einer der Energieversorgungsspannung (Vdd) beaufschlagten Hochfrequenzanteils, das heißt ein Einfluss einer Störung unterdrückt, wodurch eine stabile Erzeugung eines Ausgangstakts (CLKO) mit einer kleinen Phasenvariation ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine spannungsgesteuerte Oszilla tionsschaltung und genauer eine spannungsgesteuerte Os zillationsschaltung, die eine Oszillationsfrequenz ent sprechend einer Steuerungsspannung ändern kann, und eine Phasenverriegelungskreisschaltung, eine sogenannte PLL- Schaltung, die mit der spannungsgesteuerten Oszillati onsschaltung ausgerüstet ist.

Zum gemeinsamen Betrieb einer Vielzahl interner Schaltun gen, die in dem selben System implementiert sind, werden Phasenverriegelungskreisschaltungen (PLL-Schaltungen) an gewendet, die jeweils einen synchronisierten Takt erzeu gen. Insbesondere hat in den letzten Jahren eine LSI (Large Scale Integrated Circuit, integrierte Schaltung mit hoher Dichte) einen Fortschritt zu einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit zusammen mit Miniaturisierung er fahren. Folglich wurde ein Freiraum in der Phasenver schiebung zwischen einem Takt des gesamten Systems, bei dem ein LSI-Schaltkreis implementiert ist, und einem in ternen Takt des LSI-Schaltkreises verengt, was wiederum die Möglichkeit der Verwendung einer PLL-Schaltung zur Kompensation einer Phasenverschiebung verbessert hat.

Folglich müssen viele PLL-Schaltungen eingebaut werden, was zu einem Anstieg bei der Entwicklungslast führt, um synchronisierte Takte entsprechend einem breiten Fre quenzbereich auszugeben. Dementsprechend ist es wichtig, den Ausgangsfrequenzbereich (Verrieglungsbereich) einer PLL-Schaltung so breit wie möglich zu machen und dadurch einen notwendigen Frequenzbereich mit einer einzelnen PLL-Schaltung abzudecken.

Da ein Verrieglungsbereich an der PLL-Schaltung stark ab hängig von einem Ausgangsfrequenzbereich eines eingebau ten spannungsgesteuerten Oszillators ist, ist es wichtig, einen breiten Ausgangsfrequenzbereich der spannungsge steuerten Oszillationsschaltung zu gewährleisten. Ein allgemeiner Aufbau einer derartigen spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung ist beispielsweise in Fig. 2 der japanischen Offenlegungsschrift Nummer 9-200001 (1997) gezeigt. Der allgemeine Aufbau einer in dieser Veröffent lichung offenbarten spannungsgesteuerten Oszillationss chaltung ist nachstehend als Stand der Technik beschrie ben.

Fig. 12 zeigt ein Schaltbild, das einen Aufbau der span nungsgesteuerten Oszillationsschaltung 70 gemäß dem Stand der Technik darstellt.

Gemäß Fig. 12 weist die spannungsgesteuerte Oszillati onsschaltung 70 einen Ringoszillator auf, der aus Inver tern in drei Stufen aufgebaut ist. Der Ringoszillator weist einen Inverter, der aus einem P-Kanal-Transistor 51a und einem N-Kanal-Transistor 51b gebildet ist, einen Inverter, der aus einem P-Kanal-Transistor 52a und einem N-Kanal-Transistor 52b gebildet ist, und einen Inverter auf, der aus einem P-Kanal-Transistor 53a und einem N-Kanal-Transister 53b gebildet ist. Kondensatoren 51c, 52c und 53c zur Bestimmung eines Verzögerungswertes des Ring oszillators sind mit den Ausgangsknoten der jeweiligen Invertern verbunden.

Die spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 70 weist einen P-Kanal-Transistor 54, der eine feste Spannung Vf an dessen Gate empfängt, einen P-Kanal-Transistor 54, der eine Steuerungsspannung Vc an dessen Gate empfängt, und N-Kanal-Transistoren 56 und 57, die eine Stromspiegel schaltung bilden.

Die spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 70 weist weiterhin P-Kanal-Transistoren 59, 60 und 61, die jeweils zwischen einem entsprechenden Inverter an den drei Stufen und einer Energieversorgungsspannung Vdd abgebenden Ener gieversorgungsknoten gekoppelt sind, und die zur Steue rung der den jeweiligen Invertern zugeführten Betriebs ströme dienen, und einen Transistor 58 auf, der zusammen mit dem Transistor 59 eine Stromspiegelschaltung bildet.

Die spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 70 weist weiterhin N-Kanal-Transistoren 62, 63 und 64 auf, die je weils zwischen einem Massenstangenpfau Vss abgebenden Masseknoten und einem entsprechenden Inverter geschaltet sind.

In der spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung 70 führt der aus den Invertern in drei Stufen gebildete Ringoszillator einen Oszillationsbetrieb durch. Eine Os zillationsfrequenz des Ringoszillators wird in der nach stehend beschriebenen Weise bestimmt.

In den Transistor 56 fließt die Summe eines Stroms, der zwischen der Drain und der Source des die feste Spannung Vf a dessen Gate empfangenden Transistors 54 fließt, und des Stroms, der zwischen der Drain und der Source des die Steuerungsspannung Vc an dessen Gate empfangenden Tran sistors 55 fließt. Der zwischen der Drain und der Source des Transistors 55 fließende Strom wird durch die durch die gesteuerte Spannung Vc gesteuert.

Da die Transistoren 56 und 57 eine Stromspiegelschaltung bilden, fließen Ströme, die zueinander gleich sind, durch die jeweiligen Transistoren 56 und 57 und der Strom des Transistors 57 fließt durch den Transistor 58. Da die Transistoren 58 und 59 eine Stromspiegelschaltung bilden, fließt ein duplizierter Strom durch den Transistor 59. Weiterhin fließen in die P-Kanal-Transistoren 60 und 61 zur Stromsteuerung Ströme, die proportional zu den jewei ligen Größenverhältnissen der Transistoren 60 und 61 zu dem Transistor 59 (oder dem Transistor 58) sind. Glei chermaßen fließen in die N-Kanal-Transistoren 62, 63 und 64 zur Stromsteuerung Ströme, die proportional zu jewei ligen Größenverhältnissen der Transistoren 62, 63 und 64 zu dem Transistor 57 (oder dem Transistor 56) sind.

In einem derartigen Aufbau wird eine Oszillationsfrequenz durch Betriebsströme, die durch die den Ringoszillator aufbauenden jeweiligen Inverter an drei Stufen fließen, und Werten der Verzögerungskondensatoren 51c, 52c und 53c bestimmt. Die Kondensatoren 51c, 52c und 53c bestimmen Verzögerungszeiten an den jeweiligen Stufen als Lastkapa zitäten der jeweiligen den Ringoszillator bildenden In vertern.

Somit wird eine Oszillationsfrequenz der spannungsgesteu erten Oszillationsschaltung 70 durch Änderung der Steue rungsspannung Vc geändert, die an das Gate des Transis tors 55 angelegt wird, um jeweils Betriebsströme zu än dern, die durch die jeweiligen den Ringoszillator bilden den Invertern fließen. Da Betriebsströme, die durch die jeweiligen Inverter des Ringoszillators fließen, eben falls durch Ändern eines eingestellten Wertes der an den Transistor 54 angelegten festen Spannung Vf geändert wer den, unterscheidet sich eine Oszillationsfrequenz unter derselben angelegten Steuerungsspannung Vc. Das heißt, dass eine Vielzahl von Kennlinien von Oszillationsfre quenz gegenüber Steuerungsspannung Vc mit einer festen Spannung Vf als Parameter erhalten wird.

Jedoch bestimmt die spannungsgesteuerte Oszillations schaltung 70 gemäß dem Stand der Technik Betriebsströme für die jeweiligen Inverter, die den Ringoszillator bil den, über eine Spannung-Strom-Umwandlung entsprechend der eingegebenen Steuerungsspannung Vc. Folglich wird ein Takt CLKO mit einer Oszillationsfrequenz entsprechend Be triebsströmen der Inverter aus dem Ringoszillator ausge geben.

Deshalb ist es, da ein Aufbau mit einer Steuerung eines Oszillationsbetriebs des Ringoszillators durch einen Stromwert angewendet wird, schwierig, einen Oszillati onsfrequenzbereich zu erweitern. Aus diesem Grund ist es ebenfalls schwierig, eine PLL mit einem breiten Verrieg lungsbereich zu verwirklichen, selbst falls eine PLL- Schaltung unter Verwendung einer derartigen spannungsge steuerten Oszillationsschaltung aufgebaut wird.

Weiterhin kann als typischer Grund für Jitter (Phasenabweichung), das in einem durch die PLL-Schaltung erzeugten Takt auftritt, eine Störung (Rauschen) auf ei nem Energieversorgungsspannungsimpuls genannt werden (was nachstehend einfach als Energieversorgungsstörung be zeichnet wird).

Dabei werden gemäß Fig. 12, wenn eine Störung in der durch den Energieversorgungsknoten zugeführten Energie versorgungsspannung Vdd auftritt, Source-Spannungen der Stromsteuerungs-P-Kanaltransistoren 58, 59, 60 und 61 di rekt variiert. Daher wird ein Einfluss der Energieversor gungsstörung direkt auf die Betriebsströme der den Ring oszillator bildenden Inverter ausgeübt, mit dem Ergebnis, dass eine Oszillationsfrequenz der spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung 70 ebenfalls direkt durch die Ener gieversorgungsstörung beeinträchtigt wird.

Daher war eine Reglungsschaltung oder eine Filterschal tung zur Verringerung der Energieversorgungsstörung zur Verwendung der Spannungsgestalt in Oszillationsschaltung 70 gemäß dem Stand der Technik erforderlich.

Fig. 13 zeigt ein Schaltbild, das einen Aufbau einer dementsprechend für eine Energieversorgungsspannung vor gesehene Filterschaltung der spannungsgesteuerten Oszil lationsschaltung 70 darstellt.

Gemäß Fig. 13 weist eine Filterschaltung 71 einen Glät tungskondensator 72, der zwischen den Energieversorgungs quoten 75 und den die Massespannung Vss zuführenden Mas seknoten geschaltet ist, und ein Widerstandselement 73 auf, das in Reihe mit dem Energieversorgungsknoten 75 ge schaltet ist. Die Filterschaltung 71 verhindert, dass der Energieversorgung Vdd ein Hochfrequenzanteil überlagert wird, das heißt, dass Störung auf den Energieversorgungs knoten 75 übertragen wird, indem ein aus dem Glättungs kondensator 72 und dem Widerstandselement 73 gebildetes Tiefpassfilter verwendet wird.

Jedoch fällt in dem Fall, dass eine derartige Filter schaltung 71 angewendet wird, ein Spannungspegel des Energieversorgungsknotens 75 ab, wenn ein Wert des Wider standselements 73 groß ist. Somit muss, damit eine durch das Produkt des Widerstandswert des Widerstandselement 71 und des Kapazitätswert des Glättungskondensators 72 be stimmte Abschneidefrequenz (Eckfrequenz) ausreichend klein ausgeführt wird, der Kapazitätswert des Glättungs kondensators 72 größer sein. Folglich steigt der Bele gungsbereich des Glättungskondensators 72 an, was zu dem Problem führt, dass das Layout-Design eingeschränkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Aufbauten einer spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung, die einen breiten Ausgangsfrequenzbereich aufweist und einen Ein fluss der Leistungsversorgungsstörung unterdrücken kann, und eine Phasenverrieglungskreisschaltung bereitzustel len, die mit der spannungsgesteuerten Oszillationsschal tung ausgerüstet ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprü chen angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausges taltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Genauer ist eine erste Ausgestaltung der Erfindung auf eine spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung gerichtet, die zum Betrieb eine Energieversorgungsspannung empfängt und eine Spannungserzeugungsschaltung sowie eine Ringos zillatorschaltung aufweist. Die Spannungserzeugungsschal tung stellt einen Spannungspegel einer Vorspannung ent sprechend einer Steuerungsspannung ein, die von außerhalb zugeführt wird. Die Spannungserzeugungsschaltung weist einen Operationsverstärker aufweist, bei dem es sich um einen Verstärker in einem Ein-Stufen-Aufbau handelt, und die die Energieversorgungsspannung zum Betrieb empfängt. Der Operationsverstärker weist einen ersten Eingangsan schluss, an den die Steuerungsspannung oder eine Refe renzspannung angelegt ist, einen zweiten Eingangsan schluss, an den die andere Spannung der Steuerungsspan nung oder der Referenzspannung angelegt ist, und einen Ausgangsanschluss zur Ausgabe der Vorspannung auf. Die Spannungserzeugungsschaltung weist weiterhin einen Rück kopplungsabschnitt auf, der zwischen dem Ausgangsan schluss und entweder dem ersten oder dem zweiten Ein gangsanschluss geschaltet ist. Die Ringoszillatorschal tung erzeugt einen Takt mit einer Frequenz entsprechend der Vorspannung. Die Ringoszillatorschaltung weist eine ungradzahlige Anzahl von Invertern auf, die in einem ge schlossenem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeder In verter die Vorspannung zum Betrieb empfängt.

Somit ist ein Hauptvorteil der Erfindung, dass eine Os zillationsfrequenz des Ringoszillators durch die Vorspan nung gesteuert wird, die durch die Spannungserzeugungs schaltung mit einem Ein-Stufen-Operationsverstärker er zeugt wird, der hervorragende Frequenzeigenschaften auf weist. Daher kann eine spannungsgesteuerte Oszillationss chaltung verwirklicht werden, die hervorragende Frequenz eigenschaften aufweist und einen Takt mit geringen Pha senvariationen in stabiler Weise erzeugen kann.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird eine spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung geschaffen, die zum Betrieb eine Energieversorgungsspannung empfängt und eine Spannungserzeugungsschaltung und eine Ringoszilla torschaltung aufweist. Die Spannungserzeugungsschaltung empfängt eine Steuerungsspannung und verstärkt die Steue rungsspannung mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor, um eine Vorspannung zu erzeugen, die einen sich von dem Pegel der Steuerungsspannung unterschiedlichen Spannungs pegel aufweist. Die Ringoszillatorschaltung erzeugt einen Takt mit einer Frequenz entsprechend der der Vorspannung. Die Ringoszillatorschaltung weist eine ungradzahlige An zahl von Invertern auf, die in einem geschlossenem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeder Inverter die Vor spannung zum Betrieb empfängt.

Somit wird in der spannungsgesteuerten Oszillationsschal tung gemäß der Erfindung eine Oszillationsfrequenz des Ringoszillators durch die durch die Spannungsschiebe schaltung mit dem Operationsverstärker erzeugte Vorspan nung gesteuert. Daher kann ein negativer Einfluss auf grund von Energieversorgungsstörung unterdrückt werden, so dass eine stabile Erzeugung eines Takts mit kleinen Phasenvariationen durchgeführt wird.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfindung auf eine Phasenverriegelungskreisschaltung zur Erzeugung eines Ausgangstakts zum Betrieb einer internen Schaltung synchron mit einem Referenztakt gerichtet, die eine Phasenvergleichsschaltung, eine Steuerungsschaltung und eine spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung auf weist. Die Phasenvergleichsschaltung vergleicht den Refe renztakt mit einem Rückkopplungstakt aus dem internen Takt. Die Steuerungsschaltung stellt den Spannungspegel einer Steuerungsspannung auf der Grundlage eines Phasen vergleichsergebnisses der Phasenvergleichsschaltung ein. Die empfängt zum Betrieb eine Energieversorgungsspannung und führt den Ausgangstakt mit einer Frequenz entspre chend der Steuerungsspannung der internen Schaltung zu. Die Spannungserzeugungsschaltung und eine Spannungserzeu gungsschaltung und eine Ringoszillatorschaltung aufweist. Die spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung empfängt eine Steuerungsspannung und verstärkt die Steuerungsspan nung mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor, um eine Vorspannung zu erzeugen, die einen sich von dem Pegel der Steuerungsspannung unterschiedlichen Spannungspegel auf weist. Die Ringoszillatorschaltung erzeugt einen Takt mit einer Frequenz entsprechend der der Vorspannung. Die Ringoszillatorschaltung weist eine ungradzahlige Anzahl von Invertern auf, die in einem geschlossenem Ring zusam mengeschaltet sind, wobei jeder Inverter die Vorspannung zum Betrieb empfängt.

Weiterhin steuert eine Phasenverriegelungskreisschaltung gemäß der Erfindung eine Oszillationsfrequenz eines Aus gangstakts der spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung mit der Vorspannung, die durch die Spannungserzeugungs schaltung erzeugt wird, die den Operationsverstärker mit hervorragenden Frequenzeigenschaften aufweist. Daher kann eine negativer Einfluss unterdrückt werden, der andern falls auf den Eingangstakt durch Energieversorgungsstö rung ausgeübt werden würde, ohne dass die Stabilität der gesamten Phasenverriegelungskreisschaltung beeinträchtigt wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild, das einen Auf bau einer Phasenverriegelungskreisschaltung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 2 ein Schaltbild, das einen Aufbau einer spannungs gesteuerten Oszillationsschaltung 10 gemäß dem Ausfüh rungsbeispiel darstellt,

Fig. 3 eine Konzeptdarstellung, die Frequenzeigenschaf ten von Operationsverstärkern darstellt,

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das einen Aufbau einer span nungsgesteuerten Oszillationsschaltung 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 5 ein Schaltbild zur Darstellung eines weiteren Beispiels für einen Aufbau einer Filterschaltung 31,

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das einen Aufbau einer span nungsgesteuerten Oszillationsschaltung 40 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 7a bis 7d Konzeptdarstellungen, die einen Einfluss einer Energieversorgungsstörung auf den Betrieb eines Operationsverstärkers 12 beschreiben,

Fig. 8 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines wei teren Beispiels für einen Aufbau einer Filterschaltung 35,

Fig. 9 ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer span nungsgesteuerten Oszillationsschaltung 50 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 10 ein Blockschaltbild, das einen Aufbau einer spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung 51 gemäß einer Abänderung des vierten Ausführungsbeispiels darstellt,

Fig. 11 ein Schaltbild, das ein Beispiel für einen Auf bau eines Operationsverstärkers 12 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels darstellt,

Fig. 12 ein Schaltbild, das einen Aufbau der spannungs gesteuerten Oszillationsschaltung 70 gemäß dem Stand der Technik darstellt, und

Fig. 13 ein Schaltbild, das einen Aufbau einer Filter schaltung darstellt, die entsprechend für eine Energie versorgungsspannung der spannungsgesteuerten Oszillati onsschaltung 70 vorgesehen ist.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es sei bemerkt, dass gleiche Bezugszeichen in den Darstel lungen die selben oder entsprechende Bestandteile ange ben.

Nachstehend ist ein erstes Ausführungsbeispiel beschrie ben.

Gemäß Fig. 1 steuert eine Phasenverrieglungskreisschal tung (PLL-Schaltung) 1 gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel einen Ausgangstakt CLKO, der einer internen Schal tung 4 zugeführt wird derart, dass ein Rückkopplungstakt FBCLK, der von der internen Schaltung 4 zurückgeführt wird, und ein Eingangstakt CLKI miteinander synchroni siert werden. Dadurch wird eine in der internen Schaltung 4 auftretende Verzögerung kompensiert und kann die inter ne Schaltung 4 synchron mit dem Eingangstakt CLKI betrie ben werden.

Die PLL-Schaltung 1 weist eine Phasenvergleichsschaltung 2, die den internen Takt CLKI mit dem Rückkopplungstakt FBCLK vergleicht, eine Steuerungsschaltung 3, die eine Steuerungsspannung Vcn entsprechend den Phasenvergleichs ergebnissen der Phasenvergleichsschaltung 2 ausgibt, und eine spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 10 auf, die einen Ausgangstakt CLKO erzeugt, der eine Oszillati onsfrequenz entsprechend der Steuerungsspannung VCN auf weist. Die spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 10 empfängt die Zufuhr einer Energieversorgungsspannung Vdd aus einer Energieversorgungsleitung 5 zum Betrieb.

Der Ausgangstakt CLKO wird der internen Schaltung 4 als Betriebstakt zugeführt. Der Ausgangstakt CLKO wird der Phasenvergleichsschaltung 2 über eine oder mehrere Trei berschaltungen 9 in der internen Schaltung 4 als Rück kopplungstakt FBCLK zugeführt. Es sei bemerkt, dass der Ausgangstakt CLKO ebenfalls direkt als Rückkopplungstakt FBCLK verwendet werden kann, ohne dass dieser durch die Treiberschaltung(en) 9 hindurchgeführt wird.

Gemäß Fig. 2 weist die spannungsgesteuerte Oszillati onsschaltung 10 eine Vorspannungserzeugungsschaltung 11, die eine Vorspannung Vos entsprechend der Steuerungsspan nung Vcn ausgibt, und eine Ringoszillatorschaltung 20 auf, die zum Betrieb die Zufuhr der Vorspannung Vos emp fängt.

Der Ringoszillator 20 weist in Reihe geschalteten (2n+1) Inverter 21 auf, wobei n eine natürliche Zahl ist. Die Inverter sind miteinander in einem geschlossenem Ring geschaltet, und ein Ausgang eines Inverters an der letzten Stufe wird zu dem Eingangsknoten eines Inverters an der ersten Stufe zurückgeführt. Die Inverter 21 emp fangen jeweils die Vorspannung Vos aus einer Vorspan nungsleitung 6 und die Massespannung Vss aus einer Masse leitung 7 zum Betrieb, Die Inverter 21 weisen jeweils ein Paar aus einem P-Kanal-Transistor 22a und einem N-Kanal- Transistor 22b auf, die komplementär zueinander ein- be ziehungsweise ausschalten.

Eine Frequenz fosc des aus der Ringoszillatorschaltung 20 ausgegebenen Ausgangstakt CLKO ist durch fosc = 1/((2n+1) (Th+Tl)) gegeben, wobei Th die Anstiegs zeit des Transistors 22a jedes Inverters und Tl die Ab fallzeit des Transistors 22b jedes Inverters angibt. Die Anstiegszeit Th und die Abfallzeit Tl der jeweiligen Transistoren 22a und 22b ändern sich entsprechend einer Änderung der Vorspannung Vos. Folglich wird die Oszilla tionsfrequenz fosc entsprechend einem Spannungspegel der Vorspannung Vos gesteuert.

Die Vorspannungserzeugungsschaltung 11 weist einen Opera tionsverstärker 12, der zum Betrieb die Zufuhr der Ener gieversorgungsspannung Vdd empfängt, ein Widerstandsele ment 14, das zwischen einem Ausgangsanschluss 13c und ei nem invertierenden Eingangsanschluss 13b des Operations verstärkers 12 geschaltet ist, und ein Widerstandselement 15 auf, das zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss 13b und der Masseleitung 7 geschaltet ist. Widerstands werte der Widerstandselemente 14 und 15 sind jeweils durch Rf und Rs angegeben.

Die Steuerungsspannung Vcn aus der Steuerungsschaltung 3 wird an den nicht invertierenden Eingangsanschluss 13a des Operationsverstärkers 12 angelegt. Der Ausgangsan schluss 13c des Operationsverstärkers 12 ist mit einer Vorspannungsleitung 6 gekoppelt, die die Vorspannung Vos zuführt.

Wenn ein derartiger Aufbau angewendet wird, arbeitet die Vorspannungserzeugungsschaltung 11 als nicht invertierende Verstärkerschaltung, die einen Operations verstärker verwendet. Somit ist die Vorspannung Vos durch die nachstehend angegebene Gleichung (1) gegeben.

Vos = (1+Rf/Rs).Vcn (1)

Somit verstärkt die Vorspannungserzeugungsschaltung 11 die Steuerungsspannung Vcn mit einem Verstärkungsfaktor gleich 1 oder größer, der durch ein Verhältnis in dem Wi derstandswert zwischen den Widerstandselementen 14 und 15 bestimmt wird, um die Vorspannung Vos zu erzeugen. Daher kann, wenn die Vorspannung Vos von der Massespannung Vss bis zu der Energieversorgungsspannung Vdd verändert wird, der Bereich der Oszillationsfrequenzen fosc der Ringos zillatorschaltung 10 breit gemacht werden. Dadurch wird der Verriegelungsbereich der PLL-Schaltung 1, bei der die spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 10 implemen tiert ist, ebenfalls breit.

Weiterhin empfängt die Vorspannung Vos keinen direkten Einfluss von durch Störung verursachten Fluktuationen in den Spannungspegel der Energieversorgungsspannung Vdd auf der Energieversorgungsleitung 5. Dementsprechend wird ein Einfluss der Energieversorgungsstörung unterdrückt und kann der Ausgangstakt CLKO mit einer niedrigen Pegelvari ation in der Phase stabil erzeugt werden, ohne dass eine großflächige Filterschaltung vorgesehen wird.

Ein allgemein angewendeter Operationsverstärker besteht aus einem Mehrstufenaufbau, bei dem normalerweise im Hin blick auf den Verstärkungsfaktor an einen Zwei-Stufen- Aufbau gedacht wird. Im Gegensatz dazu besteht der Opera tionsverstärker 12 gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem Ein-Stufen-Aufbau mit einer niedrigeren Verstär kung, wobei dieser jedoch bessere Frequenzeigenschaften als der einen Mehr-Stufen-Aufbau aufweist.

In Fig. 3 ist eine Prinzipdarstellung zur Veranschauli chung von Frequenzeigenschaften von Operationsverstärkern gezeigt. In dem Fall, in dem der Operationsverstärker 12 keinen Mehr-Stufen-Aufbau aufweist, sondern einen Ein- Stufen-Aufbau aufweist, kann ein Bereich, in dem ein Ver stärkungsbetrieb stabil durchgeführt werden kann, in ei nem praktischen Sinne zu der Hochfrequenzseite ausge dehnt, wie dies durch f0 → f1 in Fig. 3 angegeben ist. Auf diese Weise kann durch Anwendung eines Verstärkers mit einem Ein-Stufen-Aufbau, der exzellente Frequenzei genschaften aufweist, eine spannungsgesteuerte Oszillati onsschaltung mit exzellenten Frequenzeigenschaften entwi ckelt werden.

Es sei bemerkt, dass, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die PLL-Schaltung 1, bei der die spannungsgesteuerte Oszilla tionsschaltung implementiert ist, ein Rückkopplungssystem aufweist. Daher ist es notwendig, eine ausreichende Sta bilität des gesamten Systems in Betrachtung zu ziehen. Obwohl der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, Eigenschaften einer spannungsgesteuerten Oszilla tionsschaltung, die einen Operationsverstärker anwendet, zu verbessern, besteht die Gefahr, dass die Stabilität der gesamten Phasenverriegelungskreisschaltung aufgrund des Aufbaus mit einem angepassten Operationsverstärker negativ beeinträchtigt wird, wenn die Frequenzeigenschaf ten einer spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung auf ein Ausmaß herab verschlechtert werden, das im Vergleich mit anderen Schaltungen in der PLL-Schaltung 1, insbeson dere mit der Steuerungsschaltung 3 nicht vernachlässigt werden kann. Die führt zu einem Bedarf nach einem Spiel raum zur Gewährleistung von Stabilität, was zu einem Ver lust der Einfachheit bei der Auslegung einer PLL- Schaltung führt.

Somit ist es zum gleichmäßigen Erzielen beider Aspekte der Aufgabe der Erfindung, d. h. Verbesserung der Eigen schaften einer spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung und Gewährleistung der Stabilität der gesamten Phasenver rieglungskreisschaltung wünschenswert, dass ein Operati onsverstärker mit einem Ein-Stufen-Aufbau in einer span nungsgesteuerten Oszillationsschaltung verwendet wird, wodurch der Einfluss von Frequenzeigenschaften der span nungsgesteuerten Oszillationsschaltung, die auf die Sta bilität der Phasenverriegelungskreisschaltung ausgeübt wird, vernachlässigt werden kann.

Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel beschrie ben.

Gemäß Fig. 4 unterscheidet sich eine spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 30 gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel von der in Fig. 2 gezeigten spannungsgesteuer ten Oszillationsschaltung 10 dahingehend, dass die Schal tung 30 weiterhin eine Filterschaltung 31 aufweist, die mit der Vorspannungsleitung 6 gekoppelt ist.

Die Filterschaltung 31 weist ein Widerstandselement 32, das in Reihe mit der Vorspannungsleitung 6 geschaltet ist, und einen Kondensator 33 auf, der zwischen der Vor spannungsleitung 6 und der Masseleitung 7 geschaltet ist. Falls der Widerstandswert des Widerstandselements 32 als R definiert ist und der Kapazitätswert des Kondensators 33 als C definiert ist, ist die Eckfrequenz der Filter schaltung durch fc = 1/(2π.R.C) gegeben. Die Filterschaltung 31 ist zur Beseitigung eines Hochfrequenzanteils der Vor spannung Vos, d. h. Störung (Rauschen), und zur Stabili sierung einer Oszillationsfrequenz fosc der Ringoszilla torschaltung 20 vorgesehen. Der Aufbau und der Betrieb der anderen Bestandteile, die mit der spannungsgesteuer ten Oszillationsschaltung 30 kombiniert sind, sind ähn lich wie in dem Fall der in Fig. 2 gezeigten spannungs gesteuerten Oszillationsschaltung 10, deshalb entfällt eine Wiederholung einer ausführlichen Beschreibung davon.

Gemäß Fig. 5 kann die Filterschaltung 31 aus dem zwi schen der Vorspannungsleitung 6 und der Masseleitung 7 geschalteten Kondensator 33 bestehen. Durch Bildung der Filterschaltung 31 nur mit dem Kondensator 33 kann ein Abfall des Spannungspegels der Vorspannung Vos vermieden werden, um einen breiteren Oszillationsfrequenzbereich zu gewährleisten.

Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel beschrie ben.

Gemäß Fig. 6 unterscheidet sich eine spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 40 gemäß dem dritten Ausführungs beispiel von der in Fig. 2 gezeigten spannungsgesteuer ten Oszillationsschaltung 10 dahingehend, dass die Schal tung 40 zusätzlich zu dem Aufbau der Schaltung 10 eine Filterschaltung 35 aufweist, die mit der Energieversor gungsleitung 5 gekoppelt ist.

Die Filterschaltung 35 ist ein Tiefpassfilter mit einem in Reihe mit der Energieversorgungsleitung 5 geschalteten Widerstandselement 36 und einem Kondensator 37, der zwi schen der Energieversorgungsleitung 5 und der Masselei tung 7 geschaltet ist. Die Filterschaltung 35 ist zur Entfernung von Störung in der Energieversorgungsspannung Vdd vorgesehen, die an den Operationsverstärker 12 ange legt wird. Der Aufbau und Betrieb der anderen mit der spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung 40 kombinier ten Bestandteile sind ähnlich zu der spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung 10, weshalb eine ausführliche Be schreibung davon entfällt.

Nachstehend ist anhand von Fig. 7a bis 7d der Einfluss der Energieversorgungsstörung bei Betrieb des Operations verstärkers 12 beschrieben.

In Fig. 7a ist eine Frequenzantwort gezeigt, die durch einen Rückkopplungsbetrieb des Operationsverstärkers ver stärkt wird. Gemäß Fig. 7a wird ein Hochfrequenzanteil von f1 oder höher durch den Rückkopplungsbetrieb des Ope rationsverstärkers verstärkt.

In Fig. 7 ist eine Dämpfungskennlinie (Dämpfungsverhalten) eines Hochfrequenzanteils in dem Operationsverstärker gezeigt. Gemäß Fig. 7 wird ein Fre quenzanteil von fh oder höher gedämpft. Somit ist in Kom bination der in Fig. 7a und 7b gezeigten Frequenzkennli nien eine Frequenzkennlinie der den Operationsverstärker 12 verwendenden Vorspannungserzeugungsschaltung 11 gege ben, wie es in Fig. 7c gezeigt ist. Somit weist die Fre quenzantwort der Vorspannungserzeugungsschaltung 11 eine Spitzenfrequenz fp aufgrund einer Differenz zwischen der Frequenzantwort aufgrund des Rückkopplungsbetriebs des Operationsverstärkers und der Dämpfungskennlinie (der Dämpfungseigenschaften) eines Hochfrequenzanteils darin auf.

Dementsprechend ist es erforderlich, um eine Frequenz kennlinie der Vorspannungserzeugungsschaltung 11 so glatt wie in Fig. 7d zu erzeugen, dass die Vorspannungserzeu gungsschaltung 11 mit einem Tiefpassfilter versehen wird, der eine Eckfrequenz entsprechend der Spitzenfrequenz fp auf der Energieversorgungsleitung 5 aufweist.

Das heißt, dass in der Filterschaltung 35 gemäß Fig. 6, wenn ein Widerstandswert R des Widerstandselements 36 und ein Kapazitätswert C des Kondensators 37 derart ausgelegt werden, dass fp = 1/(2π.R.C) gilt, eine Frequenzkennlinie der Vorspannungserzeugungsschaltung 11 ideal wie in Fig. 7d gezeigt gemacht werden kann.

In diesem Fall kann, da die Energieversorgungsspannung Vdd nicht direkt an den Ringoszillator 20 angelegt wird, eine Eckfrequenz der Filterschaltung 35 im Vergleich zu der Filterschaltung 71 gemäß Fig. 12 hoch eingestellt werden. Folglich kann die Filterschaltung 35 kleiner in der Größe ausfallen als die Filterschaltung 71 gemäß dem Stand der Technik.

Weiterhin kann, wie es vorstehend beschrieben ist, durch Anwendung des Operationsverstärkers 12 eines Ein-Stufen- Aufbaus, der exzellente Frequenzeigenschaften aufweist, die Spitzenfrequenz fp auf eine höhere Frequenz einge stellt werden. Dadurch kann der Kapazitätswert C des Kon densators 37 in der Filterschaltung 35 kleiner sein, wo durch ermöglicht wird, dass die Größe des Kondensators 37 kleiner ist.

Auf diese Weise kann bei Anwendung einer verkleinerten Filterschaltung der Einfluss der Energieversorgungsstö rung weiter unterdrückt werden, um den Ausgangstakt CLKO stabil in der Frequenz und der Phase zu erzeugen.

Gemäß Fig. 8 weist die Filterschaltung 35 gemäß einem anderen Beispiel für einen Aufbau einen Energieversor gungstransistor 38, der in Reihe mit der Energieversor gungsspannung 5 geschaltet ist, und einen Kondensator 37 auf, der zwischen der Energieversorgungsleitung 5 und der Massenleitung 7 geschaltet ist. An das Gate des Energie versorgungstransistors 38 wird ein Steuerungssignal PWC angelegt, um die Ausführung und die Beendigung der Zufuhr der Energieversorgungsspannung Vdd zu dem Operationsver stärker 12 anzugeben. Dadurch wird in einer Zeitdauer, wenn der Betrieb des Operationsverstärkers 12 nicht not wendig ist, das Steuerungssignal PWC deaktiviert, um den Energieversorgungstransistor 38 auszuschalten, wodurch eine Verringerung des Energieverbrauchs der spannungsge steuerten Oszillationsschaltung 40 ermöglicht wird.

Demgegenüber wird in einer Zeitdauer, wenn der Operati onsverstärker 12 in Betrieb ist, das Steuerungssignal PWC aktiviert, um den Energieversorgungstransistor 38 einzu schalten und die Energieversorgungsspannung Vdd an den Operationsverstärker 12 anzulegen. In diesem Fall kann ein Tiefpassfilter ähnlich zu Fig. 6 aus dem Einschalt widerstandswert des Energieversorgungstransistors 38 und dem Kondensator 37 gebildet sein. Folglich kann zusätz lich zur Unterdrückung der Energieversorgungsstörung ein Energieverbrauch durch die Energieversorgungssteuerung verringert werden, ohne dass die Größe der Filterschal tung 35 erhöht werden müsste.

Nachstehend ist ein viertes Ausführungsbeispiel beschrie ben.

In dem vierten Ausführungsbeispiel ist eine Variation des Aufbaus der durch den Operationsverstärker 12 gebildeten Operationsverstärkerschaltung in der Vorspannungserzeu gungsschaltung 11 beschrieben.

Gemäß Fig. 9 unterscheidet sich eine spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung 50 gemäß dem vierten Ausführungs beispiel von der spannungsgesteuerten Oszillationsschal tung 10 gemäß Fig. 2 im Vergleich dazu dahingehend, dass eine Vorspannungserzeugungsschaltung 51 an Stelle der Vorspannungserzeugungsschaltung 11 vorgesehen ist. Der Aufbau und der Betrieb der anderen Bestandteile der span nungsgesteuerten Oszillationsschaltung 50 sind ähnlich zu der spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung 10, wes halb eine Beschreibung davon nicht wiederholt wird.

Der Ausgangsanschluss 13c des Operationsverstärkers 12 ist direkt mit dem invertierenden Eingangsanschluss 13b verbunden. Demgegenüber wird an den Eingangsanschluss 13a des Operationsverstärkers 12 die Steuerungsspannung Vcn aus der Steuerungsschaltung 3 angelegt. Somit arbeitet die Vorspannungserzeugungsschaltung 51 als sogenannte Spannungsfolgerschaltung.

In der Vorspannungserzeugungsschaltung 51 entspricht die Vorspannung Vos einem Zustand, in dem Rs in der Gleichung (1) gegen unendlich geht (Rs → ∞), weshalb Vos = Vcn gilt. Auf diese Weise verstärkt die Vorspannungserzeu gungsschaltung 51 einen Spannungspegel der Steuerungs spannung Vcn nicht, weshalb es möglich ist, die Vorspan nung Vos auf denselben Pegel wie die Steuerungsspannung Vcn stabil einzustellen.

In einem idealen Fall steigt eine Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers 12 auf unendlich, jedoch die Aus gangsimpedanz wird 0, deshalb kann die Spannungserzeu gungsschaltung 51 die Vorspannung Vos mit demselben Pegel wie die Steuerungsspannung Vcn stabil erzeugen, ohne dass sie durch Einflüsse aus einer Schaltungsgruppe die damit an vorhergehenden oder nachfolgenden Stufen verbunden ist, beeinträchtigt wird.

Somit kann durch stabile Steuerung der Oszillationsfre quenz fosc des Ausgangstakts CLKO entsprechend der Steue rungsspannung Vcn der Ausgangstakt CLKO mit einer kleinen Phasenvariation erzeugt werden.

Nachstehend ist eine Abänderung des vierten Ausführungs beispiels beschrieben.

Gemäß Fig. 10 unterscheidet sich eine spannungsgesteuer te Oszillationsschaltung 52 gemäß der Abänderung des vierten Ausführungsbeispiels von der spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung 10 gemäß Fig. 2 im Aufbau im Ver gleich damit dahingehend, dass eine Vorspannungserzeu gungsschaltung 53 an Stelle der Vorspannungserzeugungs schaltung 11 vorgesehen ist. Der Aufbau und der Betrieb der anderen Bestandteile zusammen mit der spannungsge steuerten Oszillationsschaltung 51 sind ähnlich zu der spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung 10, weshalb deren ausführliche Beschreibung nicht wiederholt wird.

Die Vorspannungserzeugungsschaltung 53 weist zwei inver tierende Verstärkerschaltungen 16 auf, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Eine invertierende Verstärker schaltung 16 weist den Operationsverstärker 12, ein Wi derstandselement 17, das zwischen dem Ausgangsanschluss 13c des Operationsverstärkers 12 und dem invertierenden Eingangsanschluss 13b davon geschaltet ist, und ein Wi derstandselement 18 auf, das mit dem invertierenden Ein gangsanschluss 13b verbunden ist. Der nicht invertierende Eingangsanschluss 13a des Operationsverstärkers 12 ist mit der Masseleitung 7 verbunden. Die Steuerungsspannung Vcn aus der Steuerungsschaltung 3 wird über das Wider standselement 18 an den invertierenden Eingangsanschluss 13b angelegt.

In der invertierenden Verstärkerschaltung 16 ist, falls die Widerstandswerte der Widerstandselemente 17 und 18 jeweils als Rf und Rs definiert werden, das Verhältnis zwischen einer Eingangsspannung Vi entsprechend der Steu erungsspannung Vcn und einer Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluss 13c durch die folgende Gleichung (2) gegeben:

Vo = -(Rf/Rs).Vi (2)

In dieser Weise wird in jede der invertierenden Verstär kerschaltungen 16 die Ausgangsspannung Vo aus der Ein gangsspannung Vi in der Polarität invertiert. Weiterhin ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Verstärkungsfak tor jeder der invertierenden Verstärkerschaltungen 16 auf 1 oder kleiner eingestellt. Das heißt, es wird eine Be ziehung von Rf ≦ Rs eingestellt.

Dementsprechend kann durch Verbinden der 2 (oder einer graden Zahl von) invertierenden Verstärkerschaltungen 16 in Reihe miteinander derart, ein Spannungswert entspre chend oder niedriger als die Steuerungsspannung Vcn an den Ringoszillator 20 als die Vorspannung Vos angelegt werden.

Ein derartiger Aufbau ist für einen Fall geeignet, bei dem ein Bereich von Oszillationsfrequenzen in der Ringos zillatorschaltung 20 nicht notwendiger Weise so breit sein muss, jedoch dass ein Erfordernis auferlegt ist, ei ne Variation in der Phase aufgrund von Energieversor gungsstörung strikt zu unterdrücken. Das heißt, dass durch Einstellung eines Verstärkungsfaktors auf 1 oder weniger eine Wirkung der Unterdrückung eines Einflusses der Energieversorgungsstörung weiter verbessert wird.

Weiterhin ist es möglich, dass dieser Fall nicht angewen det wird, wenn eine gradzahlige Anzahl invertierender Verstärkerschaltungen 16 in einer Reihenkaskade gekoppelt sind, sondern ein Aufbau angewendet wird, bei dem eine Ringoszillatorschaltung mit einer Anordnung mit umge wandelter Polarität durch eine einzelne invertierende Verstärkerschaltung 16 angesteuert wird.

Mit einem derartig angewendeten Aufbau kann der Fall be handelt werden, bei dem der Bereich von Oszillationsfre quenzen eng ist und eine Erfordernis besteht, eine Varia tion in der Phase aufgrund eines Einflusses von Energie versorgungsstörung oder dergleichen streng zu unterdrü cken.

Nachstehend ist ein fünftes Ausführungsbeispiel beschrie ben.

In dem fünften Ausführungsbeispiel ist ein Aufbau des Operationsverstärkers 12 mit exzellenten Frequenzeigen schaften beschrieben, der in diesem Ausführungsbeispiel angewendet wird.

In Fig. 11 ist ein Beispiel für einen Aufbau eines Ope rationsverstärkers 12 gemäß diesem Ausführungsbeispiel gezeigt.

In Fig. 11 ist ein Aufbau eines Operationsverstärkers gezeigt, der einen Schaltungsaufbau einer sogenannten ge falteten Kaskadenbauart (folded cascode type) aufweist.

Gemäß Fig. 11 weist der Operationsverstärker 12 einen Differenzverstärkerabschnitt 41, der eine Spannungsdiffe renz zwischen dem nicht invertierenden Eingangsanschluss 13a und dem invertierenden Eingangsanschluss 13b diffe renzverstärkt und in Spannungspegel an Knoten N1 und N2 umwandelt, einen ersten Kaskadenverstärkerabschnitt 42 zur Bildung eines Strompfads zwischen der Energieversor gungsleitung 5 und dem Knoten N1 und einen zweiten Kaska denverstärkerabschnitt 43 zur Bildung eines Strompfads zwischen der Energieversorgungsleitung 5 und Knoten N2 auf.

Der Differenzverstärkerabschnitt 41 weist einen P-Kanal- Transistor 44, der elektrisch zwischen der Energieversor gungsleitung 5 und einem Knoten N0 geschaltet ist, einen P-Kanal-Transistor 45a, der elektrisch zwischen den Kno ten N0 und N1 gekoppelt ist und dessen Gate mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss 13a verbunden ist, und einen P-Kanal-Transistor 45b auf, der elektrisch zwischen den Knoten N0 und N2 geschaltet ist, und dessen Gate mit dem invertierenden Eingangsanschluss 13b verbunden ist.

Der Differenzverstärkerabschnitt 41 weist weiterhin N-Kanal-Transistoren 49a und 49b auf, die jeweils zwischen dem entsprechenden Knoten der Knoten N1 und N2 sowie der Masseleitung 7 geschaltet sind. An den Gates der Transis toren 49a und 49b wird eine gemeinsame Vorspannung Vbd angelegt.

Der erste Kaskadenverstärkerabschnitt 42 weist P-Kanal- Transistoren 46a und 47a auf, die elektrisch zwischen der Energieversorgungsleitung 5 und einem Knoten N3 in Reihe geschaltet sind, und N-Kanal-Transistor 48a auf, der zwi schen den Knoten N3 und N1 elektrisch geschaltet ist.

Der zweite Kaskadenverstärkerabschnitt 43 weist P-Kanal- Transistoren 46b und 47b, die elektrisch zwischen der Energieversorgungsleitung 5 und dem die Vorspannung Vos ausgebenden Ausgangsanschluss 13c geschaltet sind, sowie einen elektrisch zwischen dem Ausgangsanschluss 13c und dem Knoten N2 geschalteten N-Kanal-Transistor 48b auf.

Die Gates der Transistoren 46a und 46b sind mit dem Kno ten N3 verbunden. Eine gemeinsame Vorspannung Vbb wird an die Gates der Transistoren 47a und 47b angelegt. Eine ge meinsame Vorspannung Vbc wird an die Gates der Transisto ren 48a und 48b angelegt. Somit ist ein durch die Tran sistoren 46b, 47b und 48b in dieser Reihenfolge fließen der Strom proportional zu einem durch die Transistoren 46a, 47a und 48a dieser Reihenfolge fließender Strom i1.

Eine Proportionalitätskonstante ist entsprechend einem Stromtreibfähigkeitsverhältnis der Transistoren bestimmt.

Die Transistoren 45a und 45b arbeiten unterschiedlich entsprechend den Spannungspegeln des nicht invertierenden Eingangsanschlusses 13a und des invertierenden Eingangs anschlusses 13b, um Spannungspegel der jeweiligen Knoten N1 und N2 zu ändern. Genauer geht, wenn ein Spannungspe gel des nicht invertierenden Eingangsanschlusses 13a auf die relativ hohe Seite übergeht, der Spannungspegel des Knotens N1 auf einen niedrigen Pegel über, wohingegen der Spannungspegel des Knoten N2 auf den hohen Pegel über geht. Im Gegensatz dazu verschieben sich, wenn ein Span nungspegel eines Eingangs des nicht invertierenden Ein gangsanschlusses 13a auf die relativ niedrige Seite über geht, der Spannungspegel des Knotens N1 auf einen hohen Pegel und der Spannungspegel des Knotens N2 auf einen niedrigen Pegel.

Die Ströme i1 und i2 ändern sich entsprechend einem Span nungspegel des Knotens N1. Wenn der Spannungspegel des nicht invertierenden Eingangsanschlusses 13a auf einen relativ hohen Pegel übergeht, steigen die Ströme i1 und i2 an, um eine Spannung des Ausgangsanschlusses 13c anzu heben, das heißt, um die Vorspannung Vos anzuheben. Wenn im Gegensatz dazu der Spannungspegel des nicht invertie renden Eingangsanschlusses 13a auf einen relativ niedri gen Pegel übergeht, verringern sich die Ströme 11 und 12, um die Vorspannung Vos zu verringern.

Auf diese Weise kann durch Anwendung eines Schaltungsauf baus der gefalteten Kaskadenbauart eine hohe Verstärkung (Verstärkungsfaktor) in einem Ein-Stufen- Operationsverstärker mit einer niedrigen Oszillations wahrscheinlichkeit erreicht werden.

Weiterhin können Stromtreibfähigkeiten der Transistoren 45a, 46a, 47a, 48a und 49a zur Definition von Spannungs pegeln der Knoten N1 und N3 niedriger als im Vergleich zu den Transistoren 45b, 46b, 47b, 48b und 49b zur Definiti on von Spannungspegeln des Ausgangsanschlusses 13c einge stellt werden, der die Vorspannung Vos und die Spannung des zugehörigen Knotens N2 erzeugt. Allgemein bedeutet das, dass die Einstellung einer Stromtreibfähigkeit durch Einstellung der Auslegung einer Transistorgröße verwirk licht werden kann. Dementsprechend kann durch Verringe rung der Transistorgrößen der Transistoren 45a bis 49a ein Layout-Bereich des Operationsverstärkers 12 verrin gert werden.

Es sei bemerkt, dass in dem Schaltungsaufbau gemäß Fig. 11 ein Aufbau angewendet werden kann, bei dem jeder der Transistoren in Polarität invertiert wird und die Rollen der Energieversorgungsleitung 5 und die Masseleitung 7 ausgetauscht werden. Genauer werden N-Kanal-Transistoren als die Transistoren 44, 45a, 45b, 46a, 46b, 47a und 47b verwendet, wohingegen P-Kanal-Transistoren als die Tran sistoren 48a, 48b, 49a und 49b verwendet werden, und wei terhin ist nicht nur die Leitung, mit der die Transisto ren 44, 46a und 46b verbunden sind, von der Energiever sorgungsleitung 5 auf die Masseleitung 7 geändert, son dern ist ebenfalls eine Leitung, mit der die Transistoren 49a und 49b verbunden sind, von der Masseleitung 7 auf die Energieversorgungsleitung 5 geändert. Selbst in einem derartigen Aufbau kann eine ähnliche Funktion des Opera tionsverstärkers 12 gemäß Fig. 11 verwirklicht werden.

Wie vorstehend beschrieben, weist eine spannungsgesteuer te Oszillationsschaltung 10 gemäß der vorliegenden Erfin dung eine Treiber-Spannungserzeugungsschaltung 11, die eine Vorspannung Vos entsprechend einer Steuerungsspan nung Vcn ausgibt, und eine Ringoszillatorschaltung 20 auf, die zum Betrieb eine Zufuhr der Vorspannung Vos emp fängt. Die Treiber-Spannungserzeugungsschaltung 11 er zeugt die Vorspannung Vos unter Verwendung einer Rück kopplungsschaltung, die aus einem Operationsverstärker 12 gebildet ist, der zum Betrieb die Zufuhr einer Energie versorgungsspannung Vdd empfängt. Daher wird ein Einfluss einer der Energieversorgungsspannung Vdd beaufschlagten Hochfrequenzanteils, das heißt ein Einfluss einer Störung unterdrückt, wodurch eine stabile Erzeugung eines Aus gangstakts CLKO mit einer kleinen Phasenvariation ermög licht wird.

Claims

1. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung, die zum Betrieb eine Energieversorgungsspannung (Vdd) empfängt, mit
einer Spannungserzeugungsschaltung (11, 51, 53) zum Einstellen eines Spannungspegels einer Vorspannung (Vos) entsprechend einer Steuerungsspannung (Vcn) die von au ßerhalb zugeführt wird,
wobei die Spannungserzeugungsschaltung einen Opera tionsverstärker (12) aufweist, bei dem es sich um einen Verstärker in einem Ein-Stufen-Aufbau handelt, und die die Energieversorgungsspannung zum Betrieb empfängt,
wobei der Operationsverstärker aufweist:
einen ersten Eingangsanschluss (13a), an den die Steuerungsspannung oder eine Referenzspannung (Vss) ange legt ist, einen zweiten Eingangsanschluss (13b), an den die andere Spannung der Steuerungsspannung oder der Refe renzspannung (Vss) angelegt ist, und
einen Ausgangsanschluss (13c) zur Ausgabe der Vor spannung, und
die Spannungserzeugungsschaltung weiterhin einen Rückkopplungsabschnitt (14, 17) aufweist, der zwischen dem Ausgangsanschluss und entweder dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluss geschaltet ist, und
einer Ringoszillatorschaltung (20) zur Erzeugung ei nes Takts (CLKO) mit einer Frequenz (fosc) entsprechend der Vorspannung, wobei die Ringoszillatorschaltung eine ungradzahlige Anzahl von Invertern (21) aufweist, die in einem geschlossenem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeder Inverter die Vorspannung zum Betrieb empfängt.

2. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 1, wobei die Spannungserzeugungsschaltung (51) ei ne Spannungsfolgerschaltung aufweist, die den Operations verstärker (12) verwendet.

3. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 1, wobei die Spannungserzeugungsschaltung (11) ei ne nicht nvertierende Verstärkerschaltung aufweist, die den Operationsverstärker (12) aufweist, der zum Betrieb die Energieversorgungsspannung (Vdd) empfängt.

4. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 1, wobei die Spannungserzeugungsschaltung (53) ei ne invertierende Verstärkerschaltung (16) unter Verwen dung des Operationsverstärkers (12) aufweist, der die Energieversorgungsspannung (Vdd) zum Betrieb empfängt.

5. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 1, mit
einer Vorspannungsleitung (6), die zwischen der Spannungserzeugungsschaltung (11, 51, 53) und der Ringos zillatorschaltung (20) vorgesehen ist und die Vorspannung (Vos) überträgt, und
einer Tiefpassschaltung (31), die mit der Vorspan nungsleitung verbunden ist, zur Entfernung eines Hochfre quenzanteils der Vorspannung.

6. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 1, mit einer Tiefpassschaltung (35), die zwischen einem Knoten (5) zur Zufuhr der Energieversorgungsspannung (Vdd) und der Spannungserzeugungsschaltung (11, 51, 53) geschaltet ist, zur Entfernung eines Hochfrequenzanteils der Energieversorgungsspannung.

7. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 6, wobei eine Eckfrequenz der Tiefpassschaltung (35) entsprechend der Frequenzeigenschaften des Operati onsverstärkers (12) eingestellt ist.

8. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 1, wobei der Operationsverstärker (12) weiter auf weist:
einen Differenzverstärkerabschnitt (41), der zwi schen einem ersten Energieversorgungsknoten (5) zur Zu fuhr entweder einer Massenspannung (Vss) oder einer Ener gieversorgungsspannung (Vdd) und einem zweiten Energie versorgungsknoten (7) zur Zufuhr der jeweils anderen Spannung der Massespannung und der Energieversorgungs spannung geschaltet ist, zur Verstärkung und Umwandlung einer Spannungsdifferenz zwischen den ersten und zweiten Eingangsanschlüssen (13a, 13b) in eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Knoten (N1, N2),
einem ersten Kaskadenverstärkerabschnitt (42) zur Bildung eines ersten Strompfads zwischen dem ersten Ener gieversorgungsknoten und dem ersten Knoten, und
einem zweiten Kaskadenverstärkerabschnitt (43) zur Bildung eines zweiten Strompfads zwischen dem ersten Energieversorgungsknoten und dem zweiten Knoten, wobei
der Ausgangsanschluss (13c) an dem zweiten Strompfad vorgesehen ist,
der erste Kaskadenverstärkerabschnitt eine erste Stromgröße (i1), die durch den ersten Strompfad gelangt, entsprechend einem Spannungspegel des ersten Knotens än dert, und
der zweite Kaskadenverstärkerabschnitt eine zweite Stromgröße (i2), die durch den zweiten Strompfad gelangt, proportional zu der ersten Stromgröße ändert.

9. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 8, wobei die erste Stromgröße (i1) kleiner als die zweite Stromgröße (i2) ist.

10. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 8, wobei
der Differenzverstärkerabschnitt (41) aufweist:
einen ersten Transistor (45a), der elektrisch zwi schen dem ersten Energieversorgungsknoten (5) und dem ersten Knoten (N1) geschaltet ist und einen Steuerungsan schluss aufweist, der mit dem ersten Eingangsanschluss (13a) verbunden ist,
einen zweiten Transistor (45b), der elektrisch zwi schen dem ersten Energieversorgungsknoten und dem zweiten Knoten (N2) geschaltet ist und einen Steuerungsanschluss aufweist, der mit dem zweiten Eingangsanschluss (13b) verbunden ist,
einen dritten Transistor (49a), der elektrisch zwi schen dem ersten Knoten und dem zweiten Energieversor gungsknoten (7) geschaltet ist und eine erste Spannung (Vbd) an einem Steuerungsanschluss davon empfängt, und
einen vierten Transistor (49b), der elektrisch zwi schen dem zweiten Knoten und dem zweiten Energieversor gungsknoten geschaltet ist und die erste Spannung an ei nem Steuerungsanschluss davon empfängt,
wobei
der erste Kaskadenverstärkerabschnitt (42) aufweist:
einen fünften Transistor (46a), der elektrisch zwi schen dem ersten Energieversorgungsknoten und einem drit ten Knoten (N3) geschaltet ist und einen Steuerungsan schluss aufweist, der mit dem dritten Knoten verbunden ist sowie
einen sechsten Transistor (48a), der elektrisch zwi schen dem ersten Knoten und dem dritten Knoten geschaltet ist und eine zweite Spannung (Vbc) an einem Steuerungsan schluss davon empfängt,
und wobei
der zweite Kaskadenverstärkerabschnitt (43) auf weist:
einen siebten Transistor (46b), der elektrisch zwi schen dem ersten Energieversorgungsknoten und dem Aus gangsanschluss geschaltet ist und einen Steuerungsan schluss aufweist, der mit dem dritten Knoten verbunden ist, sowie
einen achten Transistor (48b), der elektrisch zwi schen dem zweiten Knoten und dem Ausgangsanschluss ge schaltet ist und die zweite Vorspannung an einem Steue rungsanschluss davon empfängt.

11. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 10, wobei
der erste, dritte, fünfte und sechste Transistor (45a, 49a, 46a, 48a) eine erste Stromtreibfähigkeit auf weisen und
der zweite, vierte, siebte und achte Transistor (45b, 49b, 46b, 48b) eine zweite Stromtreibfähigkeit auf weisen, wobei die erste Stromtreibfähigkeit kleiner als die zweite Stromtreibfähigkeit ist.

12. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung, die zum Betrieb eine Energieversorgungsspannung (Vdd) empfängt, mit
einer Spannungserzeugungsschaltung (11, 51, 53) zum Empfang einer Steuerungsspannung (Vcn) und zur Verstär kung der Steuerungsspannung mit einem vorbestimmten Ver stärkungsfaktor, um eine Vorspannung (Vos) zu erzeugen, die einen sich von dem Pegel der Steuerungsspannung un terschiedlichen Spannungspegel aufweist, und
einer Ringoszillatorschaltung (20) zur Erzeugung ei nes Takts (CLKO) mit einer Frequenz (fosc) entsprechend der der Vorspannung, wobei die Ringoszillatorschaltung eine ungradzahlige Anzahl von Invertern (21) aufweist, die in einem geschlossenem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeder Inverter die Vorspannung zum Betrieb emp fängt.

13. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 12, wobei
der Verstärkungsfaktor größer als 1 ist, und
die Spannungserzeugungsschaltung eine nicht invertierende Verstärkerschaltung (11) aufweist, die ei nen Operationsverstärker (12) verwendet, der zum Betrieb die Zufuhr der Energieversorgungsspannung (Vdd) empfängt.

14. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 12, wobei
der Verstärkungsfaktor kleiner als 1 ist, und
die Spannungserzeugungsschaltung eine invertierende Verstärkerschaltung (11) aufweist, die einen Operations verstärker (12) verwendet, der zum Betrieb die Zufuhr der Energieversorgungsspannung (Vdd) empfängt.

15. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 12, mit
einer Vorspannungsleitung (6), die zwischen der Spannungserzeugungsschaltung (11, 51, 53) und der Ringos zillatorschaltung (20) vorgesehen ist und die Vorspannung (Vos) überträgt, und
einer Tiefpassschaltung (31), die mit der Vorspan nungsleitung verbunden ist, zur Entfernung eines Hochfre quenzanteils der Vorspannung.

16. Spannungsgesteuerte Oszillationsschaltung nach An spruch 12, mit einer Tiefpassschaltung (35), die zwischen einem Knoten (5) zur Zufuhr der Energieversorgungsspannung (Vdd) und der Spannungserzeugungsschaltung geschaltet ist, zur Entfernung eines Hochfrequenzanteils der Ener gieversorgungsspannung.

17. Phasenverriegelungskreisschaltung zur Erzeugung ei nes Ausgangstakts (CLKO) zum Betrieb einer internen Schaltung synchron mit einem Referenztakt (CLKI), mit
einer Phasenvergleichsschaltung (2) zum Vergleich des Referenztakts mit einem Rückkopplungstakt (FBCLK) aus dem internen Takt,
einer Steuerungsschaltung (3) zur Einstellung des Spannungspegels einer Steuerungsspannung (Vcn) auf der Grundlage eines Phasenvergleichsergebnisses der Phasen vergleichsschaltung, und
einer spannungsgesteuerten Oszillationsschaltung (10; 30; 40; 50; 52), die zum Betrieb eine Energieversor gungsspannung (Vdd) empfängt und den Ausgangstakt mit ei ner Frequenz entsprechend der Steuerungsspannung der in ternen Schaltung zuführt, mit
einer Spannungserzeugungsschaltung (11, 51, 53) zur Einstellung eines Spannungspegels einer Vorspannung (Vos) entsprechend der Steuerungsspannung (Vcn)
wobei die Spannungserzeugungsschaltung einen Opera tionsverstärker aufweist, bei dem es sich um einen Ver stärker in einem Ein-Stufen-Aufbau handelt, und die die Energieversorgungsspannung zum Betrieb empfängt,
wobei der Operationsverstärker aufweist:
einen ersten Eingangsanschluss (13a), an den die Steuerungsspannung oder eine Referenzspannung (Vss) ange legt ist, einen zweiten Eingangsanschluss (13b), an den die andere Spannung der Steuerungsspannung oder der Refe renzspannung (Vss) angelegt ist, und
einen Ausgangsanschluss (13c) zur Ausgabe der Vor spannung, und
die Spannungserzeugungsschaltung weiterhin einen Rückkopplungsabschnitt (14, 17) aufweist, der zwischen dem Ausgangsanschluss und entweder dem ersten oder dem zweiten Eingangsanschluss geschaltet ist, und
einer Ringoszillatorschaltung (20) zur Erzeugung ei nes Takts als den Ausgangstakt, mit einer Frequenz ent sprechend der Vorspannung, wobei die Ringoszillatorschal tung eine ungradzahlige Anzahl von Invertern aufweist, die in einem geschlossenem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeder Inverter die Vorspannung zum Betrieb emp fängt.