專利名稱：環(huán)形振蕩電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)形振蕩電路，特別涉及具有多個反轉型放大器的環(huán)形振蕩電路。
背景技術：
為了獲得以期望的頻率進行振蕩的信號，已知將多個反相器串聯(lián)配置，并將其最后級的輸出返回到初級的環(huán)形振蕩電路。圖8表示一般的環(huán)形振蕩電路的結構。這里，5個反相器INV1～5被串聯(lián)排列，最后級的反相器INV5的輸出被返回到初級的反相器INV1，進行輸入。在該例子中，由于反相器存在奇數(shù)個而繼續(xù)進行振蕩動作。這樣的環(huán)形振蕩電路例如還公開在專利文獻1中。
專利文獻1(日本)特開2001-85994號公報(全文)但是，如果是圖8或專利文獻1那樣的配置，則從最后級的反相器到初級的反相器的返回路徑長。如果振蕩頻率高，則該路徑的長度作為振蕩信號的抖動以外的失真分量而顯現(xiàn)。其結果，不能正確地輸出期望頻率的信號，并且高諧波分量增加而發(fā)生在無用輻射上產生不良影響的現(xiàn)象。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于這種狀況的發(fā)明，其目的在于，提供一種環(huán)形振蕩電路，即使在高頻時，也可以生成單一頻率性強的振蕩信號。
本發(fā)明的一個方式是一種環(huán)形振蕩電路，在環(huán)狀的路徑上，以大致均等距離來配置多個反轉型放大器。具體地說，例如，通過在多個反轉型放大器的中間級可折回配置環(huán)形的路徑，從而將多個反轉型放大器的初級和最后級靠近配置，其結果，使相鄰的反轉型放大器之間的距離大致均等。
在該環(huán)形振蕩電路中，由于反轉型放大器間的距離大致均等，所以沒有如從最后級到最初級的長返回路徑那樣破壞對稱性的因素。因此，相鄰的反轉型放大器間的信號傳送延遲一致，可以降低波形失真。此外，最后級和初級的距離近，在抑制制造上的特性偏差方面也有利，同時關系到波形失真的降低。
再有，‘反轉型放大器’為普通的反相器就可以，也可以利用“與非”和“或非”等多個輸入邏輯元件。此外，也可以是差動放大器。在差動放大器的情況下，一般來說在降低振蕩信號的波形失真方面較好?！笾戮取侵钢灰陔娐吩呐渲蒙峡赡艿姆秶鷥缺痪鹊卦O計就足夠了。此外，‘放大器’的增益是包含1的任意數(shù)值就可以。
也可以在環(huán)狀的路徑中使反轉型放大器的配置方向在去路和回路上反轉。這種情況下，由于具有多個反轉型放大器相對于所謂的環(huán)狀的中心被對稱配置的效果，所以有助于反轉型放大器間的信號傳送特性的均一化。
環(huán)形振蕩電路還可以包括用于生成多個反轉型放大器的驅動信號的控制電路。這種情況下，也可以將從控制電路到多個反轉型放大器的信號線相對于所述去路和回路大致對稱地配置。這種配置也有益于信號傳送特性的均一化?？刂齐娐芬部梢耘渲迷谌ヂ泛突芈分g，這種情況下，由于從控制電路到各反轉型放大器的距離容易均等，所以有益于控制信號線的長度一致等，同時有益于信號失真的降低。


圖1是表示實施方式的環(huán)形振蕩電路的圖。
圖2是表示圖1的各差動放大器的詳細結構的圖。
圖3是表示圖1的各差動放大器的具體的配置布線的圖。
圖4是利用圖3表示圖1的環(huán)形振蕩電路的具體配置的圖。
圖5是表示另一實施方式的環(huán)形振蕩電路的具體配置的圖。
圖6是表示另一實施方式的環(huán)形振蕩電路的圖。
圖7是表示圖6的環(huán)形振蕩電路的具體配置的圖。
圖8是表示以往普通的環(huán)形振蕩電路的結構圖。
具體實施例方式
圖1表示實施方式的環(huán)形振蕩電路10。在該圖中，振蕩單元12具有4個差動放大器A1～A4，按規(guī)定的頻率進行振蕩?？刂齐娐?4供給驅動信號而對振蕩單元12進行驅動，并將振蕩單元12的振蕩頻率調整到期望的值。
振蕩單元12的差動放大器A1～A4為相同結構，分別具有第1輸入I1和第2輸入I2、第1輸出O1和第2輸出O2、第1控制信號C1和第2控制信號C2的端子。除此以外，具有未圖示的電源VDD和用于接地GND的端子。4個差動放大器A1～A4被環(huán)狀狀地布線，各自的第1輸出O1和第2輸出O2連接到下一差動放大器的第1輸入I1和第2輸入I2。其中，為了在4個這樣的偶數(shù)個時繼續(xù)進行振蕩，在從最后級的差動放大器A4到初級的差動放大器A1之間信號線被調換，即，最后級的差動放大器A4的第1輸出O1和第2輸出O2分別與初級的差動放大器A1的第2輸入I2和第1輸入I1連接。4個差動放大器A1～A4的實際配置用圖3在后面詳述。
控制電路14首先具有在電源和接地之間按順序連接的恒流源16和n溝道MOSFET的第1晶體管M1。第1晶體管M1的柵極連接到恒流源16的輸出側。因此，根據(jù)流過恒流源16的電流來確定第1晶體管M1的柵極電壓。該柵極電壓被用作第1控制信號?？刂齐娐?4還具有在電源和接地之間順序連接的p溝道晶體管MOSFET的第2晶體管M2和n溝道MOSFET的第3晶體管M3。第3晶體管的柵極與第1晶體管M1的柵極連接，并決定其導通的程度。第2晶體管M2的柵極與其漏極連接，并且還與第3晶體管M3的漏極連接。因此，還根據(jù)第3晶體管M3的導通程度來決定第2晶體管M2的導通程度，并確定第2晶體管M2的柵極電壓。第2晶體管M2的柵極被用作第2控制信號C2。根據(jù)以上的結構，通過調整控制電路14中的恒流源16的電流值和3個晶體管M1、M2、M3的尺寸來決定振蕩單元12的振蕩頻率。
圖2表示圖1的差動放大器的詳細結構。由于4個差動放大器A1～A4是相同的，所以例示初級的差動放大器A1。這種電路本身是已知的，在電源和接地之間設有p溝道MOSFET的第4晶體管M4和n溝道MOSFET的第6晶體管M6的路徑、以及p溝道MOSFET的第5晶體管M5和n溝道MOSFET的第7晶體管M7的路徑，總體的電流由n溝道MOSFET的第8晶體管M8來規(guī)定。第1輸入I1和第2輸入I2分別對應于第6晶體管M6、第7晶體管M7的柵極，第1輸出O1和第2輸出O2分別從第4晶體管M4和第6晶體管M6的漏極、以及第5晶體管M5和第7晶體管M7的漏極引出。第1控制信號C1和第2控制信號C2分別提供給第8晶體管M8的柵極、以及第4晶體管M4和第5晶體管M5的共用柵極。
圖3表示一個差動放大器A1的具體配置布線。但是，該圖為了容易觀察而進行模式化，用不同的層重合的圖形的上下關系和圖形的粗細等一般不是該圖所示那樣。在該圖中，以從上向下的順序形成1)電源VDD的圖形2)周與1)不同的層局部重疊的第2控制信號C2的圖形(圖中的陰影部分)3)第4晶體管M4和第5晶體管M54)第2輸入I2和第1輸入I1、第2輸出O2和第1輸出O1的圖形5)第1控制信號C1的圖形6)第8晶體管M87)接地GND的圖形。第4晶體管M4和第5晶體管M5共有連接到電源VDD的源極，柵極都輸入第2控制信號。漏極分別為第1輸出O1和第2輸出O2，并且連接到第6晶體管M6和第7晶體管M7的漏極。第6晶體管M6和第7晶體管M7共有源極，對柵極分別提供第1輸入I1和第2輸入I2。第6晶體管M6和第7晶體管M7的共有源極連接到第8晶體管M8的漏極。第8晶體管M8的源極被接地，對柵極提供第1控制信號C1。
在以上的結構中，第1輸入I1和第2輸入I2分別與第1輸入O1和第2輸出O2位置水平地對應，所以在排列差動放大器時，將前級的差動放大器的輸出交送到下級的差動放大器時，只要簡單并水平地形成圖形，就完成了連接。同樣地，對于電源圖形、第1控制信號C1和第2控制信號C2，同樣水平地形成，所以只要分別水平地展開設置它們，則在前級和下級中信號圖形自然地連結，是良好的狀況。但是，圖形不限于水平地形成的情況，只要前級和下級的連接程度容易就足夠了。
圖4表示利用圖3的差動放大器來進行圖1的環(huán)形振蕩電路10的具體配置。如該圖那樣，振蕩單元12和控制電路14并排設置，在振蕩單元12中4個差動放大器A1～A4按以下規(guī)則來配置。
1.環(huán)狀從初級的差動放大器A1經(jīng)由兩個差動放大器A2、A3達到最后級的差動放大器A4，再次返回到初級的差動放大器A1。
2.位于環(huán)狀的去路上的初級的差動放大器A1和其后的差動放大器A2被配置在圖3所示方向上，位于回路上的第3差動放大器A3和最后級差動放大器A4被配置與圖3所示方向轉動了180°的方向上。在該圖中，用標號的上下反轉來表示反轉配置。
3.盡量使相鄰的差動放大器間的距離均等，使在差動放大器間進行交接的第1輸入信號I1和第2輸入信號I2的圖形長度盡可能一致。
4.振蕩單元12整體以可能的范圍進行小型化。
根據(jù)規(guī)則3，即使振蕩頻率高也可抑制抖動的產生，獲得單一頻率性強的高質量的輸出波形。無用輻射也因波形失真的降低而減少。規(guī)則2不僅有助于規(guī)則3的實現(xiàn)，而且容易并且高效率進行從控制電路14提供給振蕩單元12的信號圖形的形成。從控制電路14向振蕩單元12供給的信號圖形如圖4所示那樣相對于將初級的差動放大器A1和最后級的差動放大器A4之間、以及第2級的差動放大器A2和第3級的差動放大器之間連接的假設線對稱就可以。這樣，即使在能夠均等地驅動4個差動放大器A1～A4的意義上也是有益的。規(guī)則4不僅只在安裝效率方面有利，而且由于4個差動放大器A1～A4物理性靠近，所以具有可抑制制造上的特性偏差的效果。此外，高頻的信號線長度短，也降低無用輻射。
以上，在本實施方式中，說明了基于差動放大器的環(huán)形振蕩電路10，但不僅是差動型，而且也可以用單輸入單輸出型的普通反相器、其他任意的反轉電路來構成環(huán)形振蕩電路10，這些考慮在本說明書中是有效的。
在本實施方式中差動放大器為4個，當然也可以是任意的數(shù)。在差動放大器為偶數(shù)2n的情況下，也可以是環(huán)狀的路徑以到達第1～n的差動放大器的路徑為去路、以到達第(n+1)～2n的差動放大器的路徑為回路來確定折回點。但是，嚴格地不需要在中間點折回，本質上，相鄰的差動放大器間的振蕩信號的圖形長度盡量均等。在本說明書中按這樣的意義來使用‘去路’、‘回路’、‘折回’等而已。再有，放大器為奇數(shù)情況下的考慮以下用圖6說明。
圖5表示另一實施方式的環(huán)形振蕩電路10的具體配置。在該圖中，與圖4的不同在于，控制電路14被配置在振蕩單元12之中。更具體地說，控制電路14位于去路和回路的邊界線上，以將環(huán)狀的路徑進行等分。根據(jù)該實施方式，從控制電路14到4個差動放大器A1～A4的距離相等，容易均等地驅動它們。因此，可以降低波形失真。
圖6表示放大器為奇數(shù)情況下的環(huán)形振蕩電路10。這里，作為放大器，依次連接5個反相器A1～A5，最后級的反相器A5的輸出返回到初級的反相器A1。將最后級的反相器A5的輸出通過緩沖器B1而獲得振蕩信號。
圖7表示圖6的環(huán)形振蕩電路10的具體配置。環(huán)形振蕩電路10具有振蕩單元12、控制電路14、以及緩沖器B1。在振蕩單元12中，5個反相器A1～A5反W字狀地配置，但不限于此，只要相鄰反相器間的振蕩信號的圖形長度接近就可以。
以上，根據(jù)實施方式說明了本發(fā)明。實施方式不過是例示，本領域技術人員應該明白，存在的各種變形例、以及這樣的變形例都應包含在本發(fā)明中。
本發(fā)明的產業(yè)上的可利用性在于，根據(jù)本發(fā)明，可提供將波形失真降低的環(huán)形振蕩電路。
權利要求
1.一種環(huán)形振蕩電路，其特征在于，所述環(huán)形振蕩電路包括多個反轉型放大器，在環(huán)狀的路徑上，以大致均等距離來配置所述多個反轉型放大器。
2.一種環(huán)形振蕩電路，其特征在于，所述環(huán)形振蕩電路包括多個反轉型放大器，通過在所述多個反轉型放大器的中間級可折回配置環(huán)狀的路徑，從而將所述多個反轉型放大器的初級和最后級靠近配置，其結果，使相鄰的反轉型放大器之間的距離大致均等。
3.如權利要求2所述的環(huán)形振蕩電路，其特征在于，在所述環(huán)狀的路徑中使所述反轉型放大器的配置方向在去路和回路中反轉。
4.如權利要求3所述的環(huán)形振蕩電路，其特征在于，所述環(huán)形振蕩電路還包括用于生成所述多個反轉型放大器的驅動信號的控制電路，將從該控制電路向所述多個反轉型放大器的信號線相對于所述去路和回路大致對稱地配置。
5.如權利要求3所述的環(huán)形振蕩電路，其特征在于，所述環(huán)形振蕩電路還包括用于生成所述多個反轉型放大器的驅動信號的控制電路，將該控制電路配置在所述去路和回路之間。
全文摘要
提供一種環(huán)形振蕩電路，在多個差動放大器(A1～A4)的中間級折回環(huán)狀的路徑，將差動放大器的初級(A1)和最后級(A4)靠近配置，其結果，盡量使相鄰的差動放大器之間的距離均等。由此，使差動放大器間的信號線的長度均等，并使傳送延遲一致。其結果，輸出單一頻率性高的振蕩信號。
文檔編號H03K3/00GK1698267SQ20048000062
公開日2005年11月16日 申請日期2004年6月1日 優(yōu)先權日2003年6月11日
發(fā)明者脅井剛 申請人:羅姆股份有限公司