JP2006135857A - Semiconductor integrated circuit apparatus and optical disk record reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置及び光ディスク記録再生装置に関し、PLL(フェーズ・ロックド・ループ)のような可変周波数発振回路を備えたものに利用して好適な回路技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and an optical disc recording / reproducing device, and more particularly to a circuit technique suitable for use in a device having a variable frequency oscillation circuit such as a PLL (phase locked loop).
PLL回路で形成された周波数信号のジッタの原因は大きく分けて(1)VCO制御端子に入る雑音、(2)VCOの電源に入る雑音である。上記(1) に対して有効な手段はKv(VCOの利得)を下げることである。しかし、Kvを下げるとVCOの可変範囲が小さくなるという問題が生じる。この部分を補うためのものとして、特開2004−007588公報、特開2004−200742公報、特開平10−084278号公報がある。
PLLのループ帯域によって、PLL出力に出てくるジッタの成分は変化する。ここで、ループ帯域とはPLLの追従性を意味する。PLLはループ帯域が高いほど、入力信号に追従しやすく入力信号雑音に弱くなる。通常PLLのループ帯域はジッタが最小になる最適点で決定される。しかしながら、光ディスクドライブ用PLL(WPLL)に入力されるウォブル信号はディスク上から読み取ったものなので、ディスク上の傷、塵、ディスクの偏芯等の影響をうけ、欠陥の多い信号であり、WPLLはその欠陥に追従しないためにループ帯域を下げる必要がある。これは現行DVD、次世代DVDの1つであるブルーレイ(Blue-Ray)でも同様である。 Depending on the loop band of the PLL, the jitter component appearing at the PLL output varies. Here, the loop band means the followability of the PLL. The higher the loop bandwidth of the PLL, the easier it is to follow the input signal and the weaker the input signal noise. Usually, the loop band of the PLL is determined at the optimum point where the jitter is minimized. However, since the wobble signal input to the optical disk drive PLL (WPLL) is read from the disk, it is affected by scratches on the disk, dust, eccentricity of the disk, etc., and is a signal with many defects. In order not to follow the defect, it is necessary to lower the loop bandwidth. The same applies to the current DVD and Blu-ray, one of the next generation DVDs.
通常のPLLであれば、ジッタを最小にできる最適値は数十MHzであるが、DVDの書込PLL(以下、WPLL)に関しては数KHz(メディアによってことなる)のように低いため、上記(1)+(2)依存のジッタが大きくなる。上記(2)の原因に対する対策は、コンデンサの挿入、シールド等のレイアウトに起因する対策であり定量的でない。しかも、LSIのチップサイズを大きくし、コストを上げるという問題が生じる。本願発明者等においては、次世代ブルーレイ向けのWPLLの開発にあたり、クロックの周波数が現行DVDよりも高く、しかも許容ジッタがより小さいために従来のようなPLL回路では満足する解が得られないという問題に直面した。 In the case of a normal PLL, the optimum value that can minimize the jitter is several tens of MHz. However, the write PLL (hereinafter referred to as WPLL) for DVD is as low as several KHz (which varies depending on the media). 1) + (2) dependent jitter increases. The countermeasure for the cause of the above (2) is a countermeasure due to the layout of the capacitor insertion, shield, etc., and is not quantitative. In addition, there is a problem that the chip size of the LSI is increased and the cost is increased. Inventors of the present application, when developing a WPLL for the next-generation Blu-ray, the clock frequency is higher than that of the current DVD and the allowable jitter is smaller, so a satisfactory solution cannot be obtained with a conventional PLL circuit. Faced a problem.
本願発明者においては、(3)VCOの素子自身が発生させる雑音がジッタに影響を及ぼすことに目が向けられていなことに気が付いた。つまり、どんな素子(抵抗、容量、MOSFET)でも雑音を発生することは公知であり、MOSFETであれば、一番大きな雑音は1/f(フリッカ)雑音であり熱雑音も多少ある。この種の雑音は通常MOSFETプロセスでは管理することが不可能であり、その発生する雑音量は出たところ勝負と考えられている。したがって、上記(3)VCOの素子自身が発生させる雑音に着目したジッタ低減法には全く目が向けられていないというのが現状である。 The inventor of the present application has noticed that (3) noise generated by the VCO element itself does not affect the jitter. That is, any element (resistor, capacitor, MOSFET) is known to generate noise. In the case of a MOSFET, the largest noise is 1 / f (flicker) noise, and there is some thermal noise. This kind of noise is usually impossible to manage by the MOSFET process, and the amount of noise generated is considered to be a game. Accordingly, the present situation is that no attention is paid to the jitter reduction method focusing on the noise generated by the (3) VCO element itself.
この発明の目的は、簡単な構成により高周波数で低ジッタの基準周波数信号を形成するVCOを含む半導体集積回路装置及び光ディスク記録再生装置を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device and an optical disc recording / reproducing device including a VCO that forms a high frequency and low jitter reference frequency signal with a simple configuration. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。制御電圧を受ける第1導電型の第1MOSFETのドレイン電流を受ける第2導電型のMOSFETからなる第1電流ミラー回路と、上記第1電流ミラー回路の出力電流を受ける第1導電型のMOSFETからなる第2電流ミラー回路と、上記第2電流ミラー回路の出力電流に基づいて動作電流が制御される複数の増幅回路からなるリングオシレータとを備え、上記第2電流ミラー回路は、制御信号により入出力電流比が切り替えられてなり、上記リングオシレータのジッタが許容値を満足するよう範囲で最大入出力電流比を設定する。 The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. A first current mirror circuit comprising a second conductivity type MOSFET receiving the drain current of the first conductivity type first MOSFET receiving the control voltage, and a first conductivity type MOSFET receiving the output current of the first current mirror circuit. A second current mirror circuit; and a ring oscillator including a plurality of amplifier circuits whose operation currents are controlled based on an output current of the second current mirror circuit. The maximum input / output current ratio is set within a range in which the current ratio is switched and the jitter of the ring oscillator satisfies the allowable value.
制御信号に対応して最大入出力電流比又はそれ以下の制御電流でリングオシレータが動作するから常に許容ジッタ以下での動作を保証することができる。 Since the ring oscillator operates with a control current of the maximum input / output current ratio or less corresponding to the control signal, it is always possible to guarantee an operation with an allowable jitter or less.
図1には、VCOを構成する電圧電流(VI)変換回路の一実施例の回路図が示されている。この実施例のVI変換回路は、VI変換部と出力電流制御部とから構成される。VI変換部は、制御電圧VCをゲートに受けて、ドレインから変換電流IC0を形成するNチャネルMOSFETQ10から構成される。このMOSFETQ10のソースには回路の接地電位が供給される。このMOSFETQ10は、ジッタ特性の改善のために制御電圧VCが最大のとき、後述するリングオシレータの動作電流を最大電流にできるよう比較的大きなサイズに形成される。 FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of a voltage-current (VI) conversion circuit constituting a VCO. The VI conversion circuit of this embodiment includes a VI conversion unit and an output current control unit. The VI conversion unit includes an N-channel MOSFET Q10 that receives a control voltage VC at its gate and forms a conversion current IC0 from its drain. The source of the MOSFET Q10 is supplied with the circuit ground potential. The MOSFET Q10 is formed in a relatively large size so that the operating current of a ring oscillator, which will be described later, can be maximized when the control voltage VC is maximized in order to improve jitter characteristics.
出力電流制御部は、PチャネルMOSFETで構成された第1電流ミラー回路とNチャネルMOSFETで構成された第2電流ミラー回路とを含むように構成される。第1電流ミラー回路は、上記MOSFETQ10のドレインと電源電圧VDDとの間に設けられたダイオード形態のPチャネルMOSFETQ11と、MOSFETQ11とゲート及びソースが共通化されたPチャネルMOSFETQ12から構成され、MOSFETQ12のドレインから出力電流IC0’を形成する。つまり、第1電流ミラー回路は、VI変換用のMOSFETQ10で形成された吸い込み電流信号IC0を押し出し電流信号IC0’に変換させる動作を行う。MOSFETQ11とQ12は、そのサイズが同じく形成されて入出力電流比は1:1のように電流利得を持たないようにされる。 The output current control unit is configured to include a first current mirror circuit configured with a P-channel MOSFET and a second current mirror circuit configured with an N-channel MOSFET. The first current mirror circuit includes a diode-shaped P-channel MOSFET Q11 provided between the drain of the MOSFET Q10 and the power supply voltage VDD, and a P-channel MOSFET Q12 having a common gate and source with the MOSFET Q11, and the drain of the MOSFET Q12. To form an output current IC0 ′. In other words, the first current mirror circuit performs an operation of converting the suction current signal IC0 formed by the VI conversion MOSFET Q10 into an extrusion current signal IC0 '. MOSFETs Q11 and Q12 are formed in the same size, and the input / output current ratio is 1: 1 so as not to have a current gain.
第2電流ミラー回路は、NチャネルMOSFETQ21とQ22から構成される。この第2電流ミラー回路には、電流制御機能が設けられる。電流制御機能は第1電流制御回路ATT1と第2電流制御回路ATT2により実現される。第1電流制御回路ATT1の回路構成が代表として例示的に示されているように、ダイオード接続のMOSFETQ13〜Q16に対してスイッチMOSFETQ14〜Q20がそれぞれ直列接続されて直列回路とされる。上記スイッチMOSFETQ14〜Q20のゲートには、制御信号CB0〜CB3が供給される。これら4つの直列回路は、上記入力側のMOSFETQ21に対して並列接続される。つまり、これらの直列回路は、第1電流ミラー回路から供給される電流信号IC0’を同図に点線で示したように電流パイパス経路を構成する。 The second current mirror circuit is composed of N-channel MOSFETs Q21 and Q22. The second current mirror circuit is provided with a current control function. The current control function is realized by the first current control circuit ATT1 and the second current control circuit ATT2. As representatively shown as a typical circuit configuration of the first current control circuit ATT1, switch MOSFETs Q14 to Q20 are connected in series to diode-connected MOSFETs Q13 to Q16 to form a series circuit. Control signals CB0 to CB3 are supplied to the gates of the switch MOSFETs Q14 to Q20. These four series circuits are connected in parallel to the input side MOSFET Q21. That is, these series circuits form a current bypass path as indicated by a dotted line in the figure for the current signal IC0 'supplied from the first current mirror circuit.
上記MOSFETQ13〜Q16は、特に制限されないが、上記入力側MOSFETQ21を基準の1として、2進の重みを持つように形成される。例えば、MOSFETQ21をサイズ1とすると、MOSFETQ13は同じく1、MOSFETQ14はその2倍、MOSFETQ15は4倍、MOSFETQ16は8倍のサイズとされる。このようなサイズ比に対応して制御信号CB0〜CB3は2進の重みを持つようにされる。 The MOSFETs Q13 to Q16 are not particularly limited, but are formed so as to have a binary weight with the input side MOSFET Q21 as a reference 1. For example, if the size of the MOSFET Q21 is 1, the MOSFET Q13 is also the same size, the MOSFET Q14 is twice as large, the MOSFET Q15 is four times larger, and the MOSFET Q16 is eight times larger. Corresponding to such a size ratio, the control signals CB0 to CB3 have binary weights.
制御信号CB0〜CB3が全てロウレベルのときには、電流IC0’は、その全てがMOSFETQ21に供給されるので、出力電流ICは、VI変換された電流IC0と同じくされて最大電流となる。これに対して、制御信号CB0がハイレベルになると、MOSFETQ17がオン状態となり、電流IC0’は、MOSFETQ13とQ21が同じサイズであるので、1/2の電流がパイパスさせられて半分の電流に減衰させられる。これにより、出力電流ICは、VI変換された電流IC0の1/2に減衰させられる。制御信号CB1がハイレベルになると、MOSFETQ18がオン状態となり、電流IC0’は、MOSFETQ14とQ21が2:1であるので、2/3の電流がパイパスさせられて1/3の電流に減衰させられる。これにより、出力電流ICは、VI変換された電流IC0の1/3に減衰させられる。 When all of the control signals CB0 to CB3 are at the low level, since all of the current IC0 'is supplied to the MOSFET Q21, the output current IC is the same as the VI-converted current IC0 and becomes the maximum current. On the other hand, when the control signal CB0 becomes high level, the MOSFET Q17 is turned on, and the current IC0 ′ is attenuated to half current by bypassing 1/2 current because the MOSFETs Q13 and Q21 are the same size. Be made. As a result, the output current IC is attenuated to ½ of the VI-converted current IC0. When the control signal CB1 becomes high level, the MOSFET Q18 is turned on, and the current IC0 ′ is attenuated to 1/3 by bypassing 2/3 of the current because the MOSFETs Q14 and Q21 are 2: 1. . As a result, the output current IC is attenuated to 1/3 of the VI-converted current IC0.
制御信号CB2がハイレベルになると、MOSFETQ19がオン状態となり、電流IC0’は、MOSFETQ15とQ21が4:1であるので、4/5の電流がパイパスさせられて1/5の電流に減衰させられる。これにより、出力電流ICは、VI変換された電流IC0の1/5に減衰させられる。制御信号CB3がハイレベルになると、MOSFETQ20がオン状態となり、電流IC0’は、MOSFETQ16とQ21が8:1であるので、8/9の電流がパイパスさせられて1/9の電流に減衰させられる。これにより、出力電流ICは、VI変換された電流IC0の1/9に減衰させられる。以下、制御信号CB0〜CB3の組み合わせることにより、最小で出力電流ICはVI変換された電流IC0の1/65まで減衰させることができる。 When the control signal CB2 becomes high level, the MOSFET Q19 is turned on, and the current IC0 ′ is attenuated to 1/5 by bypassing 4/5 of the current because the MOSFETs Q15 and Q21 are 4: 1. . As a result, the output current IC is attenuated to 1/5 of the VI-converted current IC0. When the control signal CB3 becomes high level, the MOSFET Q20 is turned on, and the current IC0 ′ is attenuated to 1/9 by bypassing the current of 8/9 because the MOSFETs Q16 and Q21 are 8: 1. . As a result, the output current IC is attenuated to 1/9 of the VI-converted current IC0. Hereinafter, by combining the control signals CB0 to CB3, the output current IC can be attenuated to 1/65 of the VI-converted current IC0 at the minimum.
同図にブラックボックスで示した第2電流制御回路ATT2は、上記第1電流制御回路ATT1と同様な回路により構成さて、制御信号TB0とTB1が供給される。上記第1電流制御回路ATT1は、VCOの周波数レンジ切り替え用として用いられる。上記第2電流制御回路ATT2は、素子のプロセスバラツキを補償するために用いられる。つまり、半導体集積回路に回路が形成された時点で、VCOの最高周波数が使用の周波数レンジに入るように上記制御信号TB0とTB1によって調整される。このため、上記制御信号TB0とTB1は、ヒューズ又は不揮発性記憶素子等により固定的に設定されるトリミング信号とされる。 The second current control circuit ATT2 indicated by a black box in the figure is configured by a circuit similar to the first current control circuit ATT1, and is supplied with control signals TB0 and TB1. The first current control circuit ATT1 is used for switching the frequency range of the VCO. The second current control circuit ATT2 is used to compensate for process variations of elements. That is, when the circuit is formed in the semiconductor integrated circuit, the control signals TB0 and TB1 are adjusted so that the highest frequency of the VCO falls within the frequency range of use. Therefore, the control signals TB0 and TB1 are trimming signals that are fixedly set by a fuse or a nonvolatile memory element.
図2には、VCOを構成するVI変換回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、出力電流制御部に変更が加えられている。特に制限されないが、この実施例では、第1電流ミラー回路側に上記第2電流制御回路ATT2が設けられ、第2電流ミラー回路側に上記第1電流制御回路ATT1が設けられる。 FIG. 2 shows a circuit diagram of another embodiment of the VI conversion circuit constituting the VCO. In this embodiment, the output current control unit is changed. Although not particularly limited, in this embodiment, the second current control circuit ATT2 is provided on the first current mirror circuit side, and the first current control circuit ATT1 is provided on the second current mirror circuit side.
第1電流ミラー回路に設けられた第2電流制御回路ATT2は、PチャネルからなるMOSFETQ30とQ31からなる電流ミラー回路において、出力側MOSFETQ31に対して、PチャネルMOSFETQ32とQ33が並列形態に接続される。これらMOSFETQ32とQ33のゲートとドレイン間には、CMOSスイッチS1とS2がそれぞれ設けられる。これらCMOSスイッチS1とS2は、上記制御信号TB0,TB1によってそれぞれスイッチ制御される。この実施例では、MOSFETQ31+Q32、Q33の合計サイズがMOSFETQ30と同じサイズにされる。したがって、制御信号TB0とTB1によりMOSFETQ32とQ33がMOSFETQ31と並列形態とされたときに、電流ミラー回路のMOSFETのサイズ比が1:1となってVI変換電流IC0に対応した最大出力電流IC0”が得られる。 The second current control circuit ATT2 provided in the first current mirror circuit includes a P-channel MOSFET Q31 and a P33 connected in parallel to the output-side MOSFET Q31 in the current mirror circuit including the P-channel MOSFETs Q30 and Q31. . CMOS switches S1 and S2 are provided between the gates and drains of the MOSFETs Q32 and Q33, respectively. These CMOS switches S1 and S2 are switch-controlled by the control signals TB0 and TB1, respectively. In this embodiment, the total size of the MOSFETs Q31 + Q32 and Q33 is the same as that of the MOSFET Q30. Therefore, when the MOSFETs Q32 and Q33 are placed in parallel with the MOSFET Q31 by the control signals TB0 and TB1, the size ratio of the MOSFETs in the current mirror circuit becomes 1: 1, and the maximum output current IC0 ″ corresponding to the VI conversion current IC0 is can get.
以後、上記制御信号TB0,TB1によって、CMOSスイッチS1,S2をオフ状態にすると、上記出力側として並列形態にされるMOSFETの数が減るので、それに対応して出力電流IC0”が減衰させられる。例えば、出力MOSFETQ31〜Q33のサイズ比を1、2、4のようにすると、制御信号TB0とTB1によりスイッチS1とS2がオフ状態のときには、VI変換電流IC0に対して1/7の最小出力電流IC0”となる。スイッチ1がオン状態のときには、3/7に、スイッチ2がオン状態ときには5/7のようにVI変換電流IC0に対して減衰させられた出力電流IC0”を得ることができる。
Thereafter, when the CMOS switches S1 and S2 are turned off by the control signals TB0 and TB1, the number of MOSFETs arranged in parallel on the output side is reduced, and the output current IC0 ″ is attenuated correspondingly. For example, when the size ratio of the output MOSFETs Q31 to Q33 is set to 1, 2, and 4, when the switches S1 and S2 are turned off by the control signals TB0 and TB1, the minimum output current is 1/7 with respect to the VI conversion current IC0. IC0 ". The output current IC0 ″ attenuated with respect to the VI conversion current IC0 can be obtained as 3/7 when the switch 1 is in the on state and as 5/7 when the
図3には、この発明に係るVCOの一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、前記図1又は図2に示されたVI変換部と出力電流制御部によって、差動増幅回路A1〜A3をそれぞれ遅延バッファとするリングオシレータの制御電流ICが形成される。つまり、VI変換部に制御電圧VCが供給されて、かかる電圧VCに対応した制御電流ICによってリングオシレータの発振周波数が制御されるのでVCO(電圧制御発振回路)を構成するものとなる。 FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the VCO according to the present invention. In this embodiment, the VI converter and the output current controller shown in FIG. 1 or 2 form a ring oscillator control current IC using the differential amplifiers A1 to A3 as delay buffers. That is, the control voltage VC is supplied to the VI converter, and the oscillation frequency of the ring oscillator is controlled by the control current IC corresponding to the voltage VC, so that a VCO (voltage controlled oscillation circuit) is configured.
この実施例では、出力電流制御部においては電流利得が1以下であることに特徴がある。つまり、VI変換部において、リングオシレータの発振周波数を最大周波数にする制御電流ICに対応するよう電圧/電流変換させることにより、上記出力電流制御部では電流増幅を行うことを不要としている。上記リングオシレータの発振周波数を制御する制御電流ICに雑音が重畳されると、VCOで形成される発振信号にジッタを増加させる。本願発明では、この制御電流ICに重畳される雑音成分を削減して、ジッタの低減を図るようするものである。前記のように回路を構成する素子が出す雑音(フリッカ雑音、ショット雑音及び熱雑音等)は、基本的には製造プロセスに依存し、基本的には回路により調整できないものである。 This embodiment is characterized in that the output current controller has a current gain of 1 or less. That is, in the VI conversion unit, voltage / current conversion is performed so as to correspond to the control current IC that sets the oscillation frequency of the ring oscillator to the maximum frequency, thereby making it unnecessary for the output current control unit to perform current amplification. When noise is superimposed on the control current IC that controls the oscillation frequency of the ring oscillator, jitter is increased in the oscillation signal formed by the VCO. In the present invention, the noise component superimposed on the control current IC is reduced to reduce jitter. Noise (flicker noise, shot noise, thermal noise, etc.) generated by the elements constituting the circuit as described above basically depends on the manufacturing process and cannot be basically adjusted by the circuit.
しかしながら、本願発明者等においては、ある着目点から回路的手法によって上記制御電流ICに重畳される雑音成分を削減、言い換えるならば、最小に抑えることができるものであることに気が付いたのである。従来のVCOでは、上記出力電流制御部に電流利得を持たせるようにするものである。このような電流増幅を前提として、例えば2つの周波数レンジに対応して1Vの制御電圧VCに対して500mAと100mAのような2通りの制御電流ICを得る場合、VI変換部で制御電圧VCが1Vのときに20mAのVI変化動作を行わせ、出力電流制御部によって20mAから500mAのように25倍と5倍の電流増幅を切り替えるようにするものである。このとき、VI変換部で発生した雑音は、上記電流増幅によって同様に25倍、5倍のように増幅されてしまう。特に、高い周波数信号を得るときには増幅率が大きくて大きなジッタを発生するため、もともと周期が短い信号に対してジッタが大きくなり、周期に対するジッタ比率を大きくしてしまうという問題を有する。 However, the inventors of the present application have noticed that the noise component superimposed on the control current IC can be reduced, in other words, minimized, by a circuit method from a certain point of interest. In the conventional VCO, the output current control unit has a current gain. On the premise of such current amplification, for example, when two control current ICs such as 500 mA and 100 mA are obtained for a control voltage VC of 1 V corresponding to two frequency ranges, the control voltage VC is obtained by the VI converter. A VI change operation of 20 mA is performed at 1 V, and the current amplification of 25 times and 5 times is switched from 20 mA to 500 mA by the output current control unit. At this time, the noise generated in the VI conversion unit is similarly amplified by 25 times and 5 times by the current amplification. In particular, when a high frequency signal is obtained, the amplification factor is large and a large jitter is generated. Therefore, there is a problem that the jitter becomes large with respect to a signal having a short period and the jitter ratio with respect to the period is increased.
本願発明を上記の例に当てはめて説明すると、VI変換部で制御電圧VCが1Vのときに500mAのVI変化動作を行わせ、出力電流制御部によって500mAから500mAを得る場合と、1/5に減衰して100mAを得るものであるためにVI変換部で発生した雑音及び出力電流制御部で発生した雑音しか制御電流ICに影響を与えない。つまり、上記最高周波数のときのジッタが最大となり、それが許容値を満足するなら、周波数レンジの切り替えによって、益々ジッタが減る上にその周期も長くなるので周期に対するジッタの割合を大幅に低減することができる。 When the present invention is applied to the above example, the VI conversion unit performs a 500 mA VI changing operation when the control voltage VC is 1 V, and the output current control unit obtains 500 mA to 500 mA. Since it attenuates and obtains 100 mA, only the noise generated in the VI conversion unit and the noise generated in the output current control unit affect the control current IC. In other words, if the jitter at the highest frequency is maximized and it satisfies the allowable value, switching the frequency range will reduce the jitter and increase the period, so the ratio of jitter to the period will be greatly reduced. be able to.
図6には、この発明を説明するための波形図が示されている。同図では、上記のように20mAから500mAのように電流増幅してVCOを制御した場合のジッタが、周期にして約2.52%であったものを、同じ条件のもとに本願のように500mAをVI変換部で形成して、それをそのまま伝えた場合のジッタは、周期に対して約1.85%のように低減させることができることがシミュレーションにより確認された。 FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the present invention. In the figure, the jitter when the current is amplified from 20 mA to 500 mA and the VCO is controlled as described above is about 2.52% in the period, and the same condition is applied as in the present application. It was confirmed by simulation that the jitter can be reduced to about 1.85% with respect to the period when 500 mA is formed in the VI converter and transmitted as it is.
以上のように電流制御部の電流ミラー回路に利得を与えると、VI変換部と電流ミラーを構成するMOSFET自身の雑音が共に増幅されてしまうので、これを避けるため、この実施例では前記のように出力電流制御部を構成する電流ミラー回路には利得を持たせず、逆に図1の実施例のように電流をバイパスさせて捨てることより、雑音成分も小さくしたり、図2の実施例のように入出力のMOSFETサイズ比を1以下に設定したりすることにより、制御電流の減衰に対応して雑音成分も減衰させることができるものとなり、簡単な構成によって高い周波数においてもジッタを大幅に低減できるものとなる。 As described above, when gain is given to the current mirror circuit of the current control unit, the noise of the MOSFET itself constituting the VI conversion unit and the current mirror is amplified together. To avoid this, in this embodiment, as described above. The current mirror circuit constituting the output current control unit does not have a gain, and on the contrary, the current component is bypassed and discarded as in the embodiment of FIG. By setting the input / output MOSFET size ratio to 1 or less as described above, the noise component can be attenuated in response to the attenuation of the control current. Can be reduced.
本願発明では、VI変換部で必要な最大制御電流を得る構成のためにMOSFETは比較的大きな素子サイズにより形成される。このようにMOSFET自身のサイズを大きくし、ゲート容量を増加させると、1/f雑音の影響がゲート容量で緩和させられるのでこの点からも雑音低減、ひいてはジッタ低減に効果がある。 In the present invention, the MOSFET is formed with a relatively large element size because of the configuration for obtaining the maximum control current required in the VI conversion section. When the size of the MOSFET itself is increased and the gate capacitance is increased in this way, the influence of 1 / f noise is mitigated by the gate capacitance, and this is also effective in reducing noise and thus reducing jitter.
図4には、この発明に係る半導体集積回路装置に設けられるPLL(フェーズ・ロックド・ループ)回路の一実施例のブロック図が示されている。この実施例の各回路ブロックは、半導体集積回路装置を構成する他の回路とともに1つの半導体基板上において形成される。この実施例のPLL回路は、次の各回路ブロックから構成される。 FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a PLL (phase locked loop) circuit provided in the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. Each circuit block of this embodiment is formed on one semiconductor substrate together with other circuits constituting the semiconductor integrated circuit device. The PLL circuit of this embodiment is composed of the following circuit blocks.
基準クロック端子には、基準クロックfINが供給される。この基準クロックfINは、位相比較器の一方の入力に供給される。帰還クロックfFBが、可変M分周回路を通して上記位相比較器の他方の入力に供給される。特に制限されないが、上記可変M分周器には、外部から供給される逓倍比Mによりその分周比(M)が設定される。分周比Mは、例えばDVD+RWではM=32、DVD−RWではM=186である。このような分周比Mの設定によりPLL回路にあっては、複数通りのクロック信号の周波数を設定することができる。 The reference clock f IN is supplied to the reference clock terminal. This reference clock fIN is supplied to one input of the phase comparator. A feedback clock f FB is supplied to the other input of the phase comparator through a variable M divider circuit. Although not particularly limited, a frequency division ratio (M) of the variable M frequency divider is set by a multiplication ratio M supplied from the outside. The frequency division ratio M is, for example, M = 32 for DVD + RW and M = 186 for DVD-RW. By setting the frequency division ratio M in this way, a plurality of clock signal frequencies can be set in the PLL circuit.
上記位相比較器で形成された位相比較結果に対応してチャージポンプ回路が動作し、位相差に対応してチャージアップ電流又はディスチャージ電流を形成する。このチャージアップ電流又はディスチャージ電流がキャパシタCF に伝えられ、制御電圧VF が生成される。この制御電圧VF は、前記制御電圧VCに対応している。この制御電圧VF は電圧電流変換器(前記図1、図2の実施例回路)を通して電流制御発振器(前記図3のリングオシレータ)に伝えられ、その発振周波数を制御する。同図には、電圧電流変換器に含まれる周波数レンジの切り替えやプロセス調整用の制御信号は省略されている。 The charge pump circuit operates corresponding to the phase comparison result formed by the phase comparator, and forms a charge-up current or a discharge current corresponding to the phase difference. The charge-up current or discharge current is transferred to the capacitor C F, the control voltage V F is generated. The control voltage V F corresponds to the control voltage VC. The control voltage V F is a voltage-current converter is transmitted to the through current-controlled oscillator (FIG. 1, the embodiment circuit of Fig. 2) (ring oscillator of FIG. 3) to control its oscillation frequency. In the same figure, control signals for frequency range switching and process adjustment included in the voltage-current converter are omitted.
上記電流制御発振器の出力信号は、2分周回路を通して出力される。この分周回路は、電流制御発振器としてのリングオシータを出力レベルの増幅回路を兼ねており、デューティ50%のパルス信号を形成する。この2分周器の出力信号は、一方において、帰還クロックfFBとして可変M分周器に伝えられる。他方において、クロック分配系に伝えられて必要なクロックCLKが生成される。PLL回路では、基準クロックfINと、M分周された帰還クロックfFBとを位相比較(周波数比較)し、その位相差(周波数差)に対応した位相出力によりロウパスフィルタを構成するチャージホンプ回路とキャパシタCF 及び電圧電流変換器(パルス幅電流変換器)を介して電流制御発振器を制御するので、両クロックfINとfFBの位相(周波数)が一致するように電流制御発振器の発振動作が行われるものとなる。 The output signal of the current controlled oscillator is output through a divide-by-2 circuit. This frequency divider circuit also functions as a ring oscillator as a current-controlled oscillator and an output level amplifier circuit, and forms a pulse signal with a duty of 50%. On the one hand, the output signal of this divide-by-2 is transmitted to the variable M divider as feedback clock f FB . On the other hand, a necessary clock CLK is generated by being transmitted to the clock distribution system. In the PLL circuit constitutes a reference clock f IN, and a feedback clock f FB which are M frequency phase comparator (frequency comparison), the low-pass filter by the phase output corresponding to the phase difference (frequency difference) Chajihonpu Since the current control oscillator is controlled via the circuit, the capacitor C F and the voltage-current converter (pulse width current converter), the oscillation of the current control oscillator is performed so that the phases (frequency) of both clocks f IN and f FB coincide. The operation will be performed.
図5には、リングオシレータの一実施例の回路図が示されている。この実施例では、可変遅延段として差動増幅回路が用いられる。すなわち、Nチャネル型の差動MOSFETQ1とQ2の共通化されたソースと回路の接地電位VSSとの間には、動作電流を形成するNチャネル型の電流源MOSFETQ7が設けられる。このMOSFETQ7のゲートには、前記図1、図2で形成された制御電流ICに対応した電流が流れるようにされる。同図では、省略されているが、前記図1又は図2の出力MOSFETQ22のドレインから出力される制御電流ICは、PチャネルMOSFETからなる電流ミラー回路を通してダイオード接続のNチャネルMOSFETに供給する。そして、このMOSFETと上記MOSFETQ7とを電流ミラー形態とすることにより、前記図1又は図2のMOSFETQ22に流れる電流と等しい電流をMOSFETQ7に流すようにするものである。 FIG. 5 shows a circuit diagram of an embodiment of the ring oscillator. In this embodiment, a differential amplifier circuit is used as the variable delay stage. That is, an N-channel type current source MOSFET Q7 that forms an operating current is provided between the common source of the N-channel type differential MOSFETs Q1 and Q2 and the ground potential VSS of the circuit. A current corresponding to the control current IC formed in FIGS. 1 and 2 flows through the gate of the MOSFET Q7. Although omitted in the figure, the control current IC output from the drain of the output MOSFET Q22 of FIG. 1 or FIG. 2 is supplied to a diode-connected N-channel MOSFET through a current mirror circuit composed of a P-channel MOSFET. The MOSFET and the MOSFET Q7 are formed in a current mirror configuration so that a current equal to the current flowing through the MOSFET Q22 shown in FIG. 1 or 2 flows through the MOSFET Q7.
差動入力対を形成する上記差動MOSFETQ1とQ2のドレインと電源電圧VDDとの間には、差動出力対として動作させるための端子に接続され、ダイオード形態で接続されたPチャネルMOSFETQ3とQ4がそれぞれ設けられる。また、これらのMOSFETQ3とQ4には、それぞれ並列形態にされたPチャネルMOSFETQ5とQ6とが設けられ、MOSFETQ5とQ6のゲートにはバイアス電圧VBが供給されて定常的にオン状態にされて抵抗素子として動作させられる。上記MOSFETQ1〜Q7が可変遅延段1を構成し、同様な回路により可変遅延段2ないしNを構成して、それらをリング状に接続してリングオシレータが構成される。上記差動回路を遅延段として用いた場合には、CMOSインバータ回路を用いた場合に比べて遅延時間を短く、差動信号が順次に伝えられるので高い周波数の発振信号を安定的に得ることができ、電源雑音に対しても強い。また、インバータ回路を用いた場合には、奇数段でしかリングオシレータを構成できないが、差動回路を用いたときには偶数段でも全体として伝達信号を逆相にすれば発振動作を行わせることができる。 Between the drains of the differential MOSFETs Q1 and Q2 forming the differential input pair and the power supply voltage VDD, P-channel MOSFETs Q3 and Q4 connected to a terminal for operating as a differential output pair and connected in a diode form. Are provided respectively. Further, these MOSFETs Q3 and Q4 are respectively provided with P-channel MOSFETs Q5 and Q6 arranged in parallel, and a bias voltage VB is supplied to the gates of the MOSFETs Q5 and Q6 so that they are steadily turned on to be resistive elements. It is operated as. The MOSFETs Q1 to Q7 constitute the variable delay stage 1, and the variable delay stages 2 to N are constituted by a similar circuit, which are connected in a ring shape to constitute a ring oscillator. When the differential circuit is used as a delay stage, the delay time is shorter than when a CMOS inverter circuit is used, and differential signals are transmitted sequentially, so that a high-frequency oscillation signal can be stably obtained. Can withstand power supply noise. In addition, when an inverter circuit is used, a ring oscillator can be configured only at odd stages, but when a differential circuit is used, an oscillation operation can be performed if the transmission signal is reversed in phase as a whole even at even stages. .
図7には、この発明に係るDVD記録再生装置の一実施例のブロック図が示されている。モータにより光ディスク(DVD)を回転させる。モータは、ドライバにより回転駆動される。モータの回転制御は、サーボ部によって行われる。光ディスクには光ピックアップによりレーザー光線が照射されて書き込み又は読み出し動作が行われる。上記レーザー光線は、光ピックアップに搭載されたレーザーダイオードがレーザーダイオードドライバLDDにより駆動されて発生させられる。図示しない上記レーザー光線の反射光を受けて光電変換するフォトディテクタと、上記フォトディテクタの出力を電流電圧変換行うI−V変換器がある。 FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of a DVD recording / reproducing apparatus according to the present invention. An optical disk (DVD) is rotated by a motor. The motor is rotationally driven by a driver. The rotation control of the motor is performed by the servo unit. The optical disk is irradiated with a laser beam by an optical pickup, and writing or reading operation is performed. The laser beam is generated by driving a laser diode mounted on an optical pickup by a laser diode driver LDD. There are a photodetector that receives reflected light of the laser beam (not shown) and performs photoelectric conversion, and an IV converter that performs current-voltage conversion on the output of the photodetector.
上記アナログフロントエンドAFEの出力信号は、一方において再生用PLLに供給されて、復調を行うための基準クロックと、2値化された再生信号とが取り出される。復調部では、上記基準クロックと再生信号から復調動作が行われてDRAMコントローラを介してメモリSDRAM(シンクロナス・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)に一時記録される。そして、特に制限されないが、パソコン(パーソナルコンピュータ)とのインタフェース回路ATAPIを通してパソコンに伝えられて出力される。つまりデータが出力される。 On the one hand, the output signal of the analog front end AFE is supplied to a reproduction PLL, and a reference clock for performing demodulation and a binarized reproduction signal are taken out. In the demodulator, the demodulating operation is performed from the reference clock and the reproduction signal, and temporarily recorded in the memory SDRAM (synchronous dynamic random access memory) via the DRAM controller. Although not particularly limited, the data is transmitted to the personal computer through the interface circuit ATAPI with the personal computer (personal computer) and output. That is, data is output.
パソコン等により生成された書込用データは、上記インタフェース回路ATAPI及びDRAMコントローラを介してメモリSDRAMに保持され、変調部により変調される。この変調や書き込みに必要なクロックは、上記アナログフロントエンドAFEの出力信号を受ける書込用PLL(WPLL)により生成される。この書込用PLLは、前記図4(図1、図2の電圧電流変換部及び出力電流制御部)に示したようなPLL回路から構成されている。MICOMは、マイクロコンピュータであり、DRAMコントローラを介してデータの入出力制御の他、記録/再生動作の全体を制御する。特に制限されないが、上記再生用PLL、復調部、DRAMコントローラ、メモリSDRAM、インターフェイス回路ATAPI、マイクロコンピュータMICOM、変調部、サーボ部、書込用PLLは一つのシリコン等の半導体基板上に形成される。上記アナログフロントエンドAFEは別チップであり、信号線はDVDドライブの基板上を通過して、WPLLに入力される。ここでアナログフロントエンドAFEからのウォブル信号は、基板上の雑音、他の信号によって電気的に汚され、信号品質は保証されない。 Write data generated by a personal computer or the like is held in the memory SDRAM via the interface circuit ATAPI and the DRAM controller, and is modulated by the modulation unit. The clock necessary for the modulation and writing is generated by a writing PLL (WPLL) that receives the output signal of the analog front end AFE. This write PLL is composed of a PLL circuit as shown in FIG. 4 (the voltage-current converter and the output current controller in FIGS. 1 and 2). MICOM is a microcomputer that controls the entire recording / reproducing operation in addition to data input / output control via a DRAM controller. Although not particularly limited, the reproduction PLL, demodulation unit, DRAM controller, memory SDRAM, interface circuit ATAPI, microcomputer MICOM, modulation unit, servo unit, and writing PLL are formed on a single semiconductor substrate such as silicon. . The analog front end AFE is a separate chip, and the signal line passes through the substrate of the DVD drive and is input to the WPLL. Here, the wobble signal from the analog front end AFE is electrically contaminated by noise on the board and other signals, and the signal quality is not guaranteed.
ループ帯域とはPLLの追従性を意味し、PLLはループ帯域が高いほど入力信号に追従しやすくなる反面、上記DVD基板上で受けるウォブル信号の電気的雑音によっても敏感に反応し、ジッタの増加を招く。もちろん、前記の光ディスク上の汚れ、傷等によって発生するウォブル信号の雑音、信号欠陥によっても敏感に反応するようになる。それ故、DVDのWPLLに関しては、前記説明したように数KHzのように低くすることが必要とされる。前記(3)の原因によるジッタに関しては、素子自身の雑音に関しては管理不可能であるが、前記実施例の回路技術を適用することにより、VI変換された電流信号に実質的に利得を持たせないという回路構成にて対策できる。したがって、光ディスクのキズ、ゴミ等の影響を回避するためにループ帯域を低く決められているDVDに関しては特に本願発明の技術は必須なものとなる。また、ループ帯域を決められていない回路でも、いままで何も対策しなかった(3)の原因に関して対策できるので、より低ジッタなPLLを量産することができるものとなる。 The loop band means the followability of the PLL. The higher the loop band, the easier it is to follow the input signal, but the PLL reacts sensitively to the electric noise of the wobble signal received on the DVD board, increasing the jitter. Invite. Of course, it reacts sensitively to the wobble signal noise and signal defects generated by dirt, scratches, etc. on the optical disk. Therefore, the DVD WPLL needs to be as low as several KHz as described above. Regarding the jitter due to the cause (3), the noise of the element itself cannot be managed, but by applying the circuit technique of the above embodiment, the VI-converted current signal is substantially gained. It is possible to take measures with a circuit configuration that does not Therefore, the technique of the present invention is indispensable particularly for a DVD in which the loop band is set low in order to avoid the influence of scratches, dust, etc. on the optical disk. Further, even a circuit whose loop bandwidth is not determined can take measures against the cause of (3) which has not been taken until now, so that it is possible to mass-produce a PLL with lower jitter.
なお、PLLジッタに仕様が厳しい製品としては、DVD、HDD等のストレージ系と、SONET(OC-192準拠)などの長距離/短距離の光通信系、PC#express、Serial-ATAPなどのパソコンのインタフェース系の製品でありこれらはジッタ仕様が厳しい。PC#express、Serial-ATAPは仕様の中でジッタの成分をランダムジッタとデターミニスティックジッタにわけて、それぞれの数値を規定されている。ランダムジッタは前記(3)依存ジッタ、デターミニスティックジッタは前記(1)+(2)依存ジッタなので、前記(3)依存ジッタの対策はランダムジッタの仕様が厳しい場合に有効になる。 In addition, products with strict specifications regarding PLL jitter include storage systems such as DVD and HDD, long / short distance optical communication systems such as SONET (OC-192 compliant), and PCs such as PC # express and Serial-ATAP. Jitter specifications are strict. In PC # express and Serial-ATAP, the jitter components are divided into random jitter and deterministic jitter in the specifications, and each value is specified. Since the random jitter is the (3) dependent jitter and the deterministic jitter is the (1) + (2) dependent jitter, the countermeasure for the (3) dependent jitter is effective when the random jitter specification is strict.
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、リングオシレータは、図5のような差動増幅器を用いるもの他、CMOSインバータ回路等を用いるものであってもよい。すなわち、CMOSインバータ回路を構成するPチャネルMOSFET及びNチャネルMOSFETのそれぞれに、電流制御されたPチャネルMOSFET及びNチャネルMOSFETを直列接続して、インバータ回路段での遅延時間を制御してリングオシレータを構成するようにするものであってもよい。また、出力電流制御部において、若干の電流利得を持たせてもよい。つまり、プロセスバラツキによりVI変換部で必要な最大電流信号がえられないときにも対応できるよう第1電流ミラー回路又は第2電流ミラー回路により上記プロセスバラツキを補う分だけ電流増幅しておいて、その減衰量を調整してプロセスバラツキを補償した最大出力電流を得るようにしてもよい。この発明は、PLL回路等に用いられるVCOを含む半導体集積回路装置及び光ディスク記録再生装置に広く利用ができる。 The invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the invention of the present application is not limited to the embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, the ring oscillator may use a CMOS inverter circuit or the like in addition to the differential amplifier shown in FIG. That is, a current-controlled P-channel MOSFET and N-channel MOSFET are connected in series to each of the P-channel MOSFET and N-channel MOSFET constituting the CMOS inverter circuit, and the delay time in the inverter circuit stage is controlled to control the ring oscillator. You may make it comprise. Further, the output current control unit may have a slight current gain. That is, the first current mirror circuit or the second current mirror circuit amplifies the current to compensate for the process variation so that it can cope with the case where the maximum current signal required by the VI conversion unit cannot be obtained due to process variation. The attenuation may be adjusted to obtain a maximum output current that compensates for process variations. The present invention can be widely used in a semiconductor integrated circuit device including a VCO used in a PLL circuit or the like and an optical disc recording / reproducing device.
Q1〜Q33…MOSFET、ATT1…第1電流制御回路、ATT2…第2電流制御回路、A1〜A3…差動増幅回路、CF …キャパシタ、AFE…アナログフロントエンド、LDD…レーザーダイオードドライバ、SDRAM…メモリ、ATAPI…インタフェース回路、MICOM…マイクロコンピュータ。 Q1 to Q33 ... MOSFET, ATT1 ... first current control circuit, ATT2 ... second current control circuit, A1 to A3 ... differential amplifier circuit, CF ... capacitor, AFE ... analog front end, LDD ... laser diode driver, SDRAM ... memory , ATAPI ... interface circuit, MICOM ... microcomputer.
Claims (16)
上記第1MOSFETのドレイン電流を受ける第2導電型のMOSFETからなる第1電流ミラー回路と、
上記第1電流ミラー回路の第1出力電流を受ける第1導電型のMOSFETからなる第2電流ミラー回路と、
上記第2電流ミラー回路の第2出力電流に基づいて動作電流が制御される複数の増幅回路からなるリングオシレータとを含み、
上記第2電流ミラー回路に入力される複数の制御信号の組み合わせにより上記第2電流ミラー回路に入力される上記第1出力電流と上記第2電流ミラー回路から出力される上記第2出力電流との入出力電流比が切り替えられてなり、上記リングオシレータのジッタが許容値を満足するよう範囲で上記入出力電流比の最大入出力電流比が設定されてなることを特徴とする半導体集積回路装置。 A first MOSFET of a first conductivity type that receives a control voltage;
A first current mirror circuit comprising a second conductivity type MOSFET receiving the drain current of the first MOSFET;
A second current mirror circuit comprising a first conductivity type MOSFET receiving the first output current of the first current mirror circuit;
A ring oscillator comprising a plurality of amplifier circuits whose operating currents are controlled based on the second output current of the second current mirror circuit,
The first output current input to the second current mirror circuit by the combination of a plurality of control signals input to the second current mirror circuit and the second output current output from the second current mirror circuit. A semiconductor integrated circuit device, wherein the input / output current ratio is switched, and the maximum input / output current ratio of the input / output current ratio is set in a range such that the jitter of the ring oscillator satisfies an allowable value.
上記半導体集積回路装置は更にPLL回路を有し、
上記PLL回路は上記第1MOSFETと、上記第1電流ミラー回路と、上記第2電流ミラー回路と、上記リングオシレータとを含み、
上記リングオシレータは、電圧制御される発振周波数信号を形成するためのものであり、上記制御信号に対応して複数通りの基準周波数信号を形成するものであることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 1,
The semiconductor integrated circuit device further includes a PLL circuit,
The PLL circuit includes the first MOSFET, the first current mirror circuit, the second current mirror circuit, and the ring oscillator.
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the ring oscillator is for forming a voltage-controlled oscillation frequency signal, and forms a plurality of reference frequency signals corresponding to the control signal.
上記第1MOSFETは、上記制御電圧が最大値のときに上記リングオシレータを構成する増幅回路の最大動作電流にほぼ等しい上記ドレイン電流を形成するものであることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 2,
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the first MOSFET forms the drain current substantially equal to a maximum operating current of an amplifier circuit constituting the ring oscillator when the control voltage is a maximum value.
上記第2電流ミラー回路の上記最大入出力電流比は1であり、
上記複数の制御信号により上記第1電流ミラー回路の上記第1出力電流をバイパスさせる回路が設けられることにより、上記制御信号により設定される上記入出力電流比が1以下にされることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 3,
The maximum input / output current ratio of the second current mirror circuit is 1,
By providing a circuit for bypassing the first output current of the first current mirror circuit by the plurality of control signals, the input / output current ratio set by the control signal is set to 1 or less. A semiconductor integrated circuit device.
上記第2電流ミラー回路の入力側には、上記複数の制御信号によってスイッチ制御される第1スイッチMOSFETとダイオード形態の第2MOSFETからなる第1直列回路が複数個だけ並列形態で設けられ、
上記第2電流ミラー回路は、上記第1電流ミラー回路の上記第1出力電流に対して上記第1直列回路に流れる電流の差分に対応する上記第2出力電流を出力させてなることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 4,
On the input side of the second current mirror circuit, a plurality of first series circuits each including a first switch MOSFET that is switch-controlled by the plurality of control signals and a diode-shaped second MOSFET are provided in parallel.
The second current mirror circuit outputs the second output current corresponding to a difference between currents flowing in the first series circuit with respect to the first output current of the first current mirror circuit. A semiconductor integrated circuit device.
上記複数の第1直列回路における上記ダイオード形態の上記第2MOSFETは、互いに2進の重み対応したサイズ比に設定され、上記サイズ比に対応した2進の重みを持った上記制御信号が対応する上記第1スイッチMOSFETのゲートに供給されることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 5,
The diode-type second MOSFETs in the plurality of first series circuits are set to size ratios corresponding to binary weights, and the control signals having binary weights corresponding to the size ratios correspond to the second MOSFETs. A semiconductor integrated circuit device, wherein the semiconductor integrated circuit device is supplied to a gate of a first switch MOSFET.
上記第2電流ミラー回路の内部の入力側回路は、上記複数の制御信号によりスイッチ制御される第2スイッチMOSFETとダイオード形態の第3MOSFETからなる第2直列回路が複数個だけ並列形態に設けられ、
上記第2電流ミラー回路の出力MOSFETのゲートは、上記ダイオード形態の上記第3MOSFETのゲート,ドレインに対して共通に接続されてなることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 3,
The input side circuit inside the second current mirror circuit is provided with a plurality of second series circuits composed of a second switch MOSFET and a diode-shaped third MOSFET which are switch-controlled by the plurality of control signals, in parallel.
A semiconductor integrated circuit device, wherein the gate of the output MOSFET of the second current mirror circuit is connected in common to the gate and drain of the third MOSFET in the diode form.
上記入力側回路の上記ダイオード形態の上記第3MOSFETは、互いに2進の重み対応したサイズ比に設定され、上記サイズ比に対応した2進の重みを持った上記制御信号が対応する上記第1スイッチMOSFETのゲートに供給されることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 7,
The third MOSFET in the diode form of the input side circuit is set to a size ratio corresponding to a binary weight, and the first switch to which the control signal having a binary weight corresponding to the size ratio corresponds. A semiconductor integrated circuit device supplied to a gate of a MOSFET.
上記第2電流ミラー回路の上記入力側には、第1回路と第2回路とが並列形態に設けられ、
上記第1回路及び第2回路は、複数の第3直列回路がそれぞれ並列形態に設けられてなり、
上記第3直列回路は、第3スイッチMOSFETとダイオード形態の第4MOSFETからなり、
上記第1回路には発振範囲調整用に対応した第1制御信号が供給されて上記第1回路のそれぞれの上記第3スイッチMOSFETのスイッチ動作が制御され、
上記第2回路にはプロセスバラツキ調整用に対応した第2制御信号が供給されて上記第2回路のそれぞれの上記第3スイッチMOSFETのスイッチ動作が制御されてなることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 6,
A first circuit and a second circuit are provided in parallel on the input side of the second current mirror circuit,
The first circuit and the second circuit each include a plurality of third series circuits arranged in parallel,
The third series circuit includes a third switch MOSFET and a diode-shaped fourth MOSFET,
A first control signal corresponding to the oscillation range adjustment is supplied to the first circuit to control the switching operation of each of the third switch MOSFETs of the first circuit,
A semiconductor integrated circuit device characterized in that the second circuit is supplied with a second control signal corresponding to process variation adjustment to control the switching operation of each of the third switch MOSFETs of the second circuit. .
上記第2電流ミラー回路の上記入力側回路は、第3回路と第4回路とが並列形態に設けられ、
上記第3回路及び第4回路は、複数の第4直列回路がそれぞれ並列形態に設けられてなり、
上記第4直列回路は、第4スイッチMOSFETとダイオード形態の第5MOSFETからなり、
上記第3回路には発振範囲調整用に対応した第1制御信号が供給されて上記第3回路のそれぞれの上記第4スイッチMOSFETのスイッチ動作が制御され、
上記第4回路にはプロセスバラツキ調整用に対応した第2制御信号が供給されて上記第4回路のそれぞれの上記第4スイッチMOSFETのスイッチ動作が制御されてなることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 8,
In the input side circuit of the second current mirror circuit, a third circuit and a fourth circuit are provided in parallel,
The third circuit and the fourth circuit each include a plurality of fourth series circuits arranged in parallel,
The fourth series circuit includes a fourth switch MOSFET and a diode-shaped fifth MOSFET,
The third circuit is supplied with a first control signal corresponding to the oscillation range adjustment to control the switching operation of each of the fourth switch MOSFETs of the third circuit,
A semiconductor integrated circuit device wherein the fourth circuit is supplied with a second control signal corresponding to process variation adjustment to control the switching operation of each of the fourth switch MOSFETs of the fourth circuit. .
上記第1電流ミラー回路の出力側MOSFETで構成される回路と並列に、第5回路及び第6回路を有し、
上記第5回路は発信範囲調整用に対応した第1制御信号によりスイッチ制御される第1CMOSスイッチと、上記第1CMOSスイッチとゲートとドレインがそれぞれ接続され、ソース・ドレイン経路が上記第1電流ミラー回路の上記回路の接続状態と並列形態に設けられた第6MOSFETとを有し、
上記第6回路はプロセスバラツキ調整用に対応した第2制御信号によりスイッチ制御される第2CMOSスイッチと、上記第2CMOSスイッチとゲートとドレインがそれぞれ接続され、ソース・ドレイン経路が上記第1電流ミラー回路の上記回路の接続状態と並列形態に設けられた第7MOSFETとを有することを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 7,
In parallel with the circuit composed of the output side MOSFET of the first current mirror circuit, it has a fifth circuit and a sixth circuit,
The fifth circuit includes a first CMOS switch that is switch-controlled by a first control signal corresponding to a transmission range adjustment, the first CMOS switch, a gate and a drain connected to each other, and a source / drain path connected to the first current mirror circuit. And a sixth MOSFET provided in parallel with the connection state of the above circuit,
The sixth circuit includes a second CMOS switch that is switch-controlled by a second control signal corresponding to a process variation adjustment, the second CMOS switch, a gate and a drain connected to each other, and a source / drain path connected to the first current mirror circuit. And a seventh MOSFET provided in parallel with the connection state of the above circuit.
上記PLL回路は、DVD光ディスクから読み出されたウォブル信号に同期動作を行うものであり、上記DVD光ディスクにおける複数通りの倍速による書き込み用クロック信号を形成するものであることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 2,
The PLL circuit performs a synchronization operation with a wobble signal read from a DVD optical disk, and forms a write clock signal at a plurality of double speeds on the DVD optical disk. apparatus.
上記第1MOSFETのドレイン電流を受ける第2導電型のMOSFETからなる第1電流ミラー回路と、
上記第1電流ミラー回路の第1出力電流を受ける第1導電型のMOSFETからなる第2電流ミラー回路と、
上記第2電流ミラー回路の第2出力電流に基づいて動作電流が制御される複数の増幅回路からなるリングオシレータとを含み、
上記第2電流ミラー回路に入力される複数の制御信号の組み合わせにより、上記第2電流ミラー回路に入力される上記第1出力電流と上記第2電流ミラー回路から出力される上記第2出力電流との入出力電流比が切り替えられてなり、上記入出力電流比が1より低くすることが可能に構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。 A first MOSFET of a first conductivity type that receives a control voltage;
A first current mirror circuit comprising a second conductivity type MOSFET receiving the drain current of the first MOSFET;
A second current mirror circuit comprising a first conductivity type MOSFET receiving the first output current of the first current mirror circuit;
A ring oscillator comprising a plurality of amplifier circuits whose operating currents are controlled based on the second output current of the second current mirror circuit,
The first output current input to the second current mirror circuit and the second output current output from the second current mirror circuit by a combination of a plurality of control signals input to the second current mirror circuit The semiconductor integrated circuit device is characterized in that the input / output current ratio is switched and the input / output current ratio can be made lower than 1.
上記半導体集積回路装置は更にPLL回路を有し、
上記PLL回路は上記第1MOSFETと、上記第1電流ミラー回路と、上記第2電流ミラー回路と、上記リングオシレータとを含み、
上記リングオシレータは、電圧制御される発振周波数信号を形成するためのものであり、上記制御信号に対応して複数通りの基準周波数信号を形成するものであることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 13,
The semiconductor integrated circuit device further includes a PLL circuit,
The PLL circuit includes the first MOSFET, the first current mirror circuit, the second current mirror circuit, and the ring oscillator.
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the ring oscillator is for forming a voltage-controlled oscillation frequency signal, and forms a plurality of reference frequency signals corresponding to the control signal.
上記複数の増幅回路はそれぞれ差動入力対と、差動出力対と、上記差動入力対を構成するトランジスタのソース・ドレイン経路にドレインが共通接続されており、上記増幅回路の上記動作電流を供給する為の第8MOSFETとを含むことを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 14,
The plurality of amplifier circuits each have a differential input pair, a differential output pair, and a source / drain path of a transistor constituting the differential input pair, and drains are commonly connected, and the operating current of the amplifier circuit is And an eighth MOSFET for supplying the semiconductor integrated circuit device.
光ディスクを回転駆動するためのモータと、
レーザー光線を照射する事により読み出し動作を行う事が可能な光ピックアップと、
上記光ピックアップからのレーザー光線が反射したものに基づいた信号を受けて上記第1半導体集積回路の動作に必要な入力信号を形成する第2半導体集積回路とを有する光ディスク記録再生装置において、
上記PLL回路は、
制御電圧を受ける第1導電型の第1MOSFETと、
上記第1MOSFETのドレイン電流を受ける第2導電型のMOSFETからなる第1電流ミラー回路と、
上記第1電流ミラー回路の第1出力電流を受ける第1導電型のMOSFETからなる第2電流ミラー回路と、
上記第2電流ミラー回路の第2出力電流に基づいて動作電流が制御される複数の増幅回路からなるリングオシレータとを含み、
上記第2電流ミラー回路に入力される複数の制御信号の組み合わせにより、上記第2電流ミラー回路に入力される上記第1出力電流と上記第2電流ミラー回路から出力される上記第2出力電流との入出力電流比が切り替えられてなり、上記入出力電流比が1より低くすることが可能に構成され、
上記リングオシレータは、電圧制御される発振周波数信号を形成するためのものであり、上記制御信号に対応して複数通りの基準周波数信号を形成するものであり、
上記PLL回路は、上記光ディスクから読み出されたものであるウォブル信号に同期動作を行うものであり、上記複数通りの基準周波数信号に基づいて上記光ディスクにおける複数通りの倍速による書き込み用クロック信号を形成するものであることを特徴とする光ディスク記録再生装置。
A first semiconductor integrated circuit having a PLL circuit and forming a write clock signal and a reference clock for demodulation and a binarized reproduction signal;
A motor for rotationally driving the optical disc;
An optical pickup capable of performing a reading operation by irradiating a laser beam;
An optical disc recording / reproducing apparatus having a second semiconductor integrated circuit that receives a signal based on a reflected laser beam from the optical pickup and forms an input signal necessary for the operation of the first semiconductor integrated circuit;
The PLL circuit is
A first MOSFET of a first conductivity type that receives a control voltage;
A first current mirror circuit comprising a second conductivity type MOSFET receiving the drain current of the first MOSFET;
A second current mirror circuit comprising a first conductivity type MOSFET receiving the first output current of the first current mirror circuit;
A ring oscillator comprising a plurality of amplifier circuits whose operating currents are controlled based on the second output current of the second current mirror circuit,
The first output current input to the second current mirror circuit and the second output current output from the second current mirror circuit by a combination of a plurality of control signals input to the second current mirror circuit The input / output current ratio is switched, and the input / output current ratio can be made lower than 1.
The ring oscillator is used to form a voltage-controlled oscillation frequency signal, and forms a plurality of reference frequency signals corresponding to the control signal.
The PLL circuit synchronizes with a wobble signal that is read from the optical disk, and forms a write clock signal at multiple speeds on the optical disk based on the multiple reference frequency signals. An optical disc recording / reproducing apparatus characterized by that.
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