JP2015023349A - 充放電型発振回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】充放電型発振回路は、充放電部11a,11bと、バッファ21a,21bと、コンパレータ15a,15bと、論理回路17とを有する。バッファ21a,21bはそれぞれ充放電部11a,11bとコンパレータ15a,15bとの間に接続され、コンパレータ15a,15bはバッファ21a,21bの出力と基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する。論理回路17は、コンパレータ15aの出力とコンパレータ15bの出力とにより論理値が変化する信号を出力する。
【選択図】図3
Description
図3は、第1の実施形態に係る充放電型発振回路の構成を示す回路図である。図3において、図1と同一物には同一符号を付している。
ところで、図3に示す充放電型発振回路の発振周波数fは、キャパシタ13a,13bの容量値をC1、電流源12a,12bからキャパシタ13a,13bに流れる電流をic、コンパレータ15a,15bの応答遅れをtdとすると、下記式により計算される。
充放電型発振回路の発振周波数の温度変動を小さくするためには、ic及びtdの温度変動を抑えることが重要になる。
図8は、第2の実施形態に係る充放電型発振回路を示す回路図である。なお、図8において、図3と同一物には同一符号を付している。
アンプ24aの一方の入力端子には、バッファ21aを介してノードN11の電圧VC1が供給される。また、アンプ24aの他方の入力端子には基準電圧VF2が供給される。この基準電圧VF2は、基準電圧VFよりも若干低く設定されている。
前述したように、充放電型発振回路では充放電部の電流源から供給する電流量により発振周波数が決まるので、電流源から供給する電流量を変化させることにより発振周波数を変化させることができる。そこで、本実施形態では、図3又は図8に示す充放電部11a,11bの電流源として、電流供給量を可変できる電流DAC(Digital to Analog Converter)を使用する。
更なる低消費電力化のために、例えば図13に示すように、高周波の信号を発生する発振回路を間欠動作させる場合がある。この場合、高周波の信号を発生する発振回路(以下、「高速発振回路」という)と、間欠動作の周期を決める低周波の信号を発生する発振回路(以下、「低速発振回路」という)とを同期させることが重要となる。
前記第1の充放電部の出力が入力される第1のバッファと、
前記第1のバッファの出力と第1の基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する第1のコンパレータと、
第2の充放電部と、
前記第2の充放電部の出力が入力される第2のバッファと、
前記第2のバッファの出力と第2の基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力と前記第2のコンパレータの出力とにより論理値が変化する信号を出力する論理回路と
を有することを特徴とする充放電型発振回路。
第1の電源ラインと第1のノードとの間に接続された第1のトランジスタと、
前記第1の電源ラインと第2のノードとの間に接続された第2のトランジスタと、
前記第1のノードと第2の電源ラインとの間に直列に接続された第1の抵抗及び第1のダイオードと、
前記第2のノードと前記第2の電源ラインとの間に接続された第2のダイオードと、
前記第1のノードと第3のノードとの間に接続された第2の抵抗と、
前記第2のノードと前記第3のノードとの間に接続された第3の抵抗と、
前記第3のノードと前記第2の電源ラインとの間に接続された第4の抵抗と、
第1の入力端子が前記第1のノードに接続され、第2の入力端子が前記第2のノードに接続され、出力端子が前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタのゲートに接続されたアンプとを有し、
前記第1の抵抗の抵抗値をR1、前記第2の抵抗の抵抗値をR2、前記第3の抵抗の抵抗値をR3、前記第4の抵抗の抵抗値をR4、前記第1のトランジスタに流れる電流をI1、前記第2のトランジスタに流れる電流をI2、前記第1のダイオード及び前記第2のダイオードのサーマルボルテージをVt、前記第1のダイオードと前記第2のダイオードとの面積比をN、前記第2のダイオードの両端の電位差をVbeとしたときに、I1=I2=Vt・ln(N)/R1+Vbe/R5(但し、R5=R2+2R4=R3+2R4)の関係を満足することを特徴とする付記1乃至6のいずれか1項に記載の充放電型発振回路。
第1の電源ラインと第1のノードとの間に接続された第1の電流供給部と、
前記第1のノードと第2のノードとの間に接続された第1の抵抗と、
前記第2のノードと第2の電源ラインとの間に接続された第2の抵抗と、
前記第1の電源ラインと第3のノードとの間に接続された第1のトランジスタと、
前記第3のノードと前記第2の電源ラインとの間に直列に接続された第2のトランジスタ及び第3の抵抗と、
前記第3のノードと第4のノードとの間に接続された第3のトランジスタと、
前記第4のノードと前記第2の電源ラインとの間に接続された第4の抵抗と、
前記第1の電源ラインと第5のノードとの間に接続された第2の電流供給部と、
前記第5のノードと前記第2の電源ラインとの間に接続された第5の抵抗と、
第1の入力端子が前記第5のノードに接続され、第2の入力端子が前記第4のノードに接続され、出力端子が前記第1のトランジスタに接続されたアンプとを有し、
前記第4の抵抗の抵抗値をRd1、前記第4の抵抗に流れる電流をId、前記第5の抵抗の両端の電位差をΔV2としたときに、Rd1・Id=ΔV2となるように前記第1のトランジスタに流れる電流を調整することを特徴とする付記1乃至6のいずれか1項に記載の充放電型発振回路。
前記第2のコンパレータは、前記第2のバッファの出力電圧が前記第2の基準電圧よりも低い第4の電圧に到達したときに動作電流が増加する
ことを特徴とする付記9に記載の充放電型発振回路。
前記第1の周波数よりも低い第2の周波数の信号を出力する第2の発振回路と、
前記第1の発振回路の出力から前記第1の周波数よりも低く、前記第2の周波数よりも高い第3の周波数の信号を生成するワンショット回路とを有し、
前記第1の発振回路は、第1の充放電部と、
前記第1の充放電部の出力が入力される第1のバッファと、
前記第1のバッファの出力と第1の基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する第1のコンパレータと、
第2の充放電部と、
前記第2の充放電部の出力が入力される第2のバッファと、
前記第2のバッファの出力と第2の基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力と前記第2のコンパレータの出力とにより論理値が変化する信号を出力する論理回路とを有し、
前記第2の発振回路は、前記ワンショット回路の出力をトリガとして自身の出力信号を取り込み、取り込んだ信号の論理値に応じて前記第2の周波数を調整することを特徴とする充放電型発振回路。
前記アップ/ダウンカウンタの出力に応じて電流量が変化する電流源と、
前記電流源に接続されたキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続されたスイッチと
を有することを特徴とする付記12に記載の充放電型発振回路。
Claims (10)
- 第1の充放電部と、
前記第1の充放電部の出力が入力される第1のバッファと、
前記第1のバッファの出力と第1の基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する第1のコンパレータと、
第2の充放電部と、
前記第2の充放電部の出力が入力される第2のバッファと、
前記第2のバッファの出力と第2の基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力と前記第2のコンパレータの出力とにより論理値が変化する信号を出力する論理回路と
を有することを特徴とする充放電型発振回路。 - 前記第1の充放電部及び前記第2の充放電部はそれぞれ、直列接続された電流源及びキャパシタと、前記キャパシタに並列に接続されたスイッチとを有することを特徴とする請求項1に記載の充放電型発振回路。
- 前記電流源は、電流DACを有することを特徴とする請求項2に記載の充放電型発振回路。
- デジタルデータを記憶するレジスタを有し、前記レジスタは所定のタイミングで前記デジタルデータを前記電流DACに伝達することを特徴とする請求項3に記載の充放電型発振器。
- 前記第1のバッファ及び前記第2のバッファに含まれるトランジスタのサイズが、前記第1のコンパレータ及び前記第2のコンパレータに含まれるトランジスタのサイズよりも小さいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の充放電型発振回路。
- 前記第1の充放電部及び前記第2の充放電部はそれぞれ、
第1の電源ラインと第1のノードとの間に接続された第1のトランジスタと、
前記第1の電源ラインと第2のノードとの間に接続された第2のトランジスタと、
前記第1のノードと第2の電源ラインとの間に直列に接続された第1の抵抗及び第1のダイオードと、
前記第2のノードと前記第2の電源ラインとの間に接続された第2のダイオードと、
前記第1のノードと第3のノードとの間に接続された第2の抵抗と、
前記第2のノードと前記第3のノードとの間に接続された第3の抵抗と、
前記第3のノードと前記第2の電源ラインとの間に接続された第4の抵抗と、
第1の入力端子が前記第1のノードに接続され、第2の入力端子が前記第2のノードに接続され、出力端子が前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタのゲートに接続されたアンプとを有し、
前記第1の抵抗の抵抗値をR1、前記第2の抵抗の抵抗値をR2、前記第3の抵抗の抵抗値をR3、前記第4の抵抗の抵抗値をR4、前記第1のトランジスタに流れる電流をI1、前記第2のトランジスタに流れる電流をI2、前記第1のダイオード及び前記第2のダイオードのサーマルボルテージをVt、前記第1のダイオードと前記第2のダイオードとの面積比をN、前記第1のダイオード及び前記第2のダイオードの両端の電位差をVbeとしたときに、I1=I2=Vt・ln(N)/R1+Vbe/R5(但し、R5=R2+2R4=R3+2R4)の関係を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の充放電型発振回路。 - 前記第1のコンパレータ及び前記第2のコンパレータに含まれる電流源はそれぞれ、
第1の電源ラインと第1のノードとの間に接続された第1の電流供給部と、
前記第1のノードと第2のノードとの間に接続された第1の抵抗と、
前記第2のノードと第2の電源ラインとの間に接続された第2の抵抗と、
前記第1の電源ラインと第3のノードとの間に接続された第1のトランジスタと、
前記第3のノードと前記第2の電源ラインとの間に直列に接続された第2のトランジスタ及び第3の抵抗と、
前記第3のノードと第4のノードとの間に接続された第3のトランジスタと、
前記第4のノードと前記第2の電源ラインとの間に接続された第4の抵抗と、
前記第1の電源ラインと第5のノードとの間に接続された第2の電流供給部と、
前記第5のノードと前記第2の電源ラインとの間に接続された第5の抵抗と、
第1の入力端子が前記第5のノードに接続され、第2の入力端子が前記第4のノードに接続され、出力端子が前記第1のトランジスタに接続されたアンプとを有し、
前記第4の抵抗の抵抗値をRd1、前記第4の抵抗に流れる電流をId、前記第5の抵抗の両端の電位差をΔV2としたときに、Rd1・Id=ΔV2となるように前記第1のトランジスタに流れる電流を調整することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の充放電型発振回路。 - 前記第1のバッファ及び前記第2のバッファの出力に応じて、前記第1のコンパレータ及び前記第2のコンパレータの動作電流が変化することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の充放電型発振回路。
- 第1の周波数の信号を出力する第1の発振回路と、
前記第1の周波数よりも低い第2の周波数の信号を出力する第2の発振回路と、
前記第1の発振回路の出力から前記第1の周波数よりも低く、前記第2の周波数よりも高い第3の周波数の信号を生成するワンショット回路とを有し、
前記第1の発振回路は、第1の充放電部と、
前記第1の充放電部の出力が入力される第1のバッファと、
前記第1のバッファの出力と第1の基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する第1のコンパレータと、
第2の充放電部と、
前記第2の充放電部の出力が入力される第2のバッファと、
前記第2のバッファの出力と第2の基準電圧との比較結果に応じた信号を出力する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力と前記第2のコンパレータの出力とにより論理値が変化する信号を出力する論理回路とを有し、
前記第2の発振回路は、前記ワンショット回路の出力をトリガとして自身の出力信号を取り込み、取り込んだ信号の論理値に応じて前記第2の周波数を調整することを特徴とする充放電型発振回路。 - 前記第2の発振回路は、前記第2の発振回路の出力をアップ/ダウン信号として入力し、前記ワンショット回路の出力をトリガとして入力するアップ/ダウンカウンタと、
前記アップ/ダウンカウンタの出力に応じて電流量が変化する電流源と、
前記電流源に接続されたキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続されたスイッチと
を有することを特徴とする請求項9に記載の充放電型発振回路。
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