JP4679814B2 - PLL circuit - Google Patents

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

本発明は、複数の逓倍設定が可能で、逓倍数または必要とされる出力特性に応じて内蔵のVCO構成を切り替えることができるPLL回路に関する。   The present invention relates to a PLL circuit in which a plurality of multiplication settings are possible, and a built-in VCO configuration can be switched according to the number of multiplications or required output characteristics.

PLL回路は、今や通信分野のみならず、すべての技術分野に渡って広く使われている技術である。近年の各種システムの高速化に対応して、PLL回路に対する要求仕様も、より高速、広帯域化してきていると言える。
一般には、この周波数領域のPLL回路は集積回路化されているが、すべての周波数帯域において、最適化された特性を得ることには技術的困難がつきまとう。
The PLL circuit is now widely used not only in the communication field but also in all technical fields. Corresponding to the recent increase in speed of various systems, it can be said that the required specifications for the PLL circuit are also increasing in speed and bandwidth.
In general, the PLL circuit in this frequency domain is integrated, but it is technically difficult to obtain optimized characteristics in all frequency bands.

図7は、従来のPLL回路の構成を示したブロック図である。図7において、PLL回路1は、PLLの逓倍設定を行う分周回路2、基準入力信号と分周回路2で分周された帰還信号との各位相を比較する位相比較器3、比較された位相差分に応じたパルス信号を出力するチャージポンプ4、このパルス信号からリプルを除去した後、電圧Vcntとして出力するローパスフィルタ5、入力された電圧Vcntに応じた周波数の出力信号を出力する電圧制御発振器(以下、VCOと呼ぶ)6とから構成されている。   FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional PLL circuit. In FIG. 7, the PLL circuit 1 is compared with a frequency dividing circuit 2 that performs PLL multiplication setting, and a phase comparator 3 that compares the phases of the reference input signal and the feedback signal divided by the frequency dividing circuit 2. A charge pump 4 that outputs a pulse signal corresponding to the phase difference, a low-pass filter 5 that outputs a voltage Vcnt after removing ripples from the pulse signal, and a voltage control that outputs an output signal having a frequency corresponding to the input voltage Vcnt It comprises an oscillator (hereinafter referred to as VCO) 6.

図7のような従来の回路構成では、消費電流を低減させるためにPLLの電源電圧を下げると、外来ノイズによる影響を受けやすくなる。一つのPLLで複数の逓倍設定を必要とされるPLLにおいて、逓倍設定を高くすると出力の位相補正の間隔が大きくなるため、ジッタ特にロングタームジッタが大きくなるが、電源電圧を下げるとノイズの影響も受けロングタームジッタが増大してしまう。   In the conventional circuit configuration as shown in FIG. 7, if the power supply voltage of the PLL is lowered in order to reduce the current consumption, it is easily affected by external noise. In a PLL that requires multiple multiplication settings with a single PLL, increasing the multiplication setting increases the output phase correction interval, which increases jitter, especially long-term jitter. However, lowering the power supply voltage affects noise. Long term jitter increases.

また、ジッタを低減させるためにPLLの電源電圧を高くすることで外来ノイズに強くすることが考えられるが、この場合、従来の構成では高逓倍時ほどにはジッタが劣化しない低逓倍時においても消費電流が多くなってしまう。   In order to reduce jitter, it is conceivable to increase the external power noise by increasing the power supply voltage of the PLL. In this case, in the conventional configuration, even when the frequency is low, the jitter does not deteriorate as much as the high frequency. Current consumption increases.

特許文献1の技術では、ウインドウコンパレータで設定した上限、下限電圧とチャージポンプ出力電圧を比較し、出力電圧がコンパレータの設定範囲外になるとリングオシレータに供給するバイアス電流を切り替え、設定範囲内で動作するようVCOの周波数を強制的に制御して変更するため、VCOのゲインを必要以上に大きくする必要がなくなり、PLL回路の動作をより安定化することができる。   In the technology of Patent Document 1, the upper and lower limit voltages set by the window comparator are compared with the charge pump output voltage, and when the output voltage is outside the comparator setting range, the bias current supplied to the ring oscillator is switched and operates within the setting range. Thus, since the VCO frequency is forcibly controlled and changed, it is not necessary to increase the VCO gain more than necessary, and the operation of the PLL circuit can be further stabilized.

しかし、電源電圧が下がるとVCOの制御電圧範囲も小さくなり、VCOのゲインは大きくなる。また、VCO内のリングオシレータは電源電圧を下げると外来ノイズの影響を受けやすくなり高逓倍でのロングタームジッタは増大する。
特開2000−004156号公報
However, when the power supply voltage decreases, the VCO control voltage range also decreases, and the VCO gain increases. Further, when the power supply voltage is lowered, the ring oscillator in the VCO is easily affected by external noise, and the long term jitter at high multiplication increases.
JP 2000-004156 A

本発明は、上述のような実情を考慮してなされたものであって、PLL回路に異なる電源電圧で構成されたVCOを内蔵し、逓倍数に応じてこのVCOを選択的に自動で切り替える切り替え回路を持たせ、PLLの消費電流、ジッタの要求仕様に適した回路構成とすることができるPLL回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and includes a VCO configured with different power supply voltages in a PLL circuit, and switching for selectively automatically switching the VCO according to the multiplication number. It is an object of the present invention to provide a PLL circuit which can be provided with a circuit and can have a circuit configuration suitable for required specifications of current consumption and jitter of the PLL.

上記課題を解決するために、請求項1の発明は、入力信号と出力信号の位相を比較し、該位相差に応じた電圧を出力する位相比較器と、該位相比較器から出力された電圧に応じた周波数の信号を生成して出力する電圧制御発振器(以下、VCO)を備えるPLL回路において、消費電力が異なる2つのVCOと、逓倍数に応じて該2つのVCOのうち所望のVCOに切り替える切り替え回路とを備え、前記出力信号は、前記VCOから出力され、分周された信号であり、前記切り替え回路は、プログラマブルカウンタの逓倍数を設定するレジスタのうち、該逓倍数の設定のビットデータとは別のビットデータで前記2つのVCOの数と同数の上位ビットにあるデータに応じて制御され、前記2つのVCOのうち選択されたVCO以外の他のVCOをスリープモードに制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 compares the phase of an input signal and an output signal and outputs a voltage corresponding to the phase difference, and the voltage output from the phase comparator. a voltage controlled oscillator for generating and outputting a signal having a frequency corresponding to (hereinafter, VCO) in the PLL circuit having a power consumption two different VCO and the desired one of the two VCO according to the multiplication factor A switching circuit for switching to a VCO, wherein the output signal is a frequency-divided signal output from the VCO, and the switching circuit sets the multiplication number in a register for setting the multiplication number of the programmable counter. the bit data is controlled in accordance with the data in the same number of upper bits of the two VCO at other bit data, the two other V other than the selected VCO that of VCO O to and controlling the sleep mode.

請求項2の発明は、請求項1に記載のPLL回路において、前記切り替え回路は、PLLのジッタが劣化する条件の一つである、逓倍数が大きく設定された場合、VCO回路のダイナミックレンジを大きくして外来ノイズに強くするために、消費電力の大きいVCOに切り替え、また、逓倍数が小さく設定された場合、消費電流を低減させるように消費電力の小さいVCOに切り替えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the PLL circuit according to the first aspect, the switching circuit has a dynamic range of the VCO circuit that is one of the conditions under which the jitter of the PLL deteriorates. Switching to a VCO with high power consumption in order to increase it and make it more resistant to external noise, and switching to a VCO with low power consumption so as to reduce current consumption when the multiplication factor is set small .

請求項3の発明は、請求項1または2に記載のPLL回路において、前記切り替え回路は、PLL回路に高精度なジッタ特性が要求される時には、消費電力の大きいVCOに切り替える信号と、PLL回路にそれほど高いジッタ特性が要求されない時には、消費電力の小さいVCOに切り替える信号とを外部から入力し、これらのいずれかの切り替え信号により複数のVCOを切り替えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the PLL circuit according to the first or second aspect, the switching circuit includes a signal for switching to a VCO that consumes a large amount of power when a highly accurate jitter characteristic is required for the PLL circuit, and a PLL circuit. When a very high jitter characteristic is not required, a signal for switching to a VCO with low power consumption is input from the outside, and a plurality of VCOs are switched by any one of these switching signals.

請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のPLL回路において、前記プログラマブルカウンタから出力された切り替え信号と、外部から入力された切り替え信号と、のうちから1つの切り替え信号を選択する選択手段を備え、前記切り替え回路は、前記選択手段により選択された切り替え信号により複数のVCOを切り替えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the PLL circuit according to any one of the first to third aspects, one switching is selected from among a switching signal output from the programmable counter and a switching signal input from the outside. Selection means for selecting a signal is provided, wherein the switching circuit switches a plurality of VCOs according to a switching signal selected by the selection means.

本発明によれば、逓倍数に応じて異なる電源電圧で構成されたVCOを選択的に切り替えることができるようにしたので、PLLに要求される特性に応じて最適な電源電圧でVCOを構成することができる。   According to the present invention, since the VCO configured with different power supply voltages can be selectively switched according to the multiplication number, the VCO is configured with the optimal power supply voltage according to the characteristics required of the PLL. be able to.

また、逓倍数が大きい場合高い電源電圧で構成されたVCOに切り替え、逓倍数が小さい場合、低い電源電圧で構成されたVCOに切り替える構成にしたので、PLLのジッタが劣化する条件の一つである、逓倍数が大きく設定された場合、VCO回路のダイナミックレンジを拡大することで外来ノイズに強くし、ジッタを低減することができる。
また、逓倍数が小さく設定された場合、逓倍数が大きい場合に比べジッタは小さいので、VCOの電源電圧を下げることで消費電流を低減することができる。
In addition, when the multiplication factor is large, switching to a VCO configured with a high power supply voltage is performed, and when the multiplication factor is small, switching to a VCO configured with a low power supply voltage is adopted. When a certain multiplication number is set large, the dynamic range of the VCO circuit can be expanded to increase resistance to external noise and reduce jitter.
Further, when the multiplication number is set small, the jitter is smaller than when the multiplication number is large, so that the current consumption can be reduced by lowering the power supply voltage of the VCO.

また、逓倍数による切り替えをレジスタのデータにより制御することで切り替える逓倍数を仕様に合わせて最適に設定することができる。   In addition, the switching by the multiplication number is controlled by register data, so that the switching multiplication number can be optimally set according to the specification.

また、複数のVCO回路を選択する切り替え信号をPLL回路の外部から与えるようにして、PLL回路に高精度なジッタ特性が要求される時は、高い電源電圧で構成されたVCOに切り替え、VCO回路のダイナミックレンジを拡大することで外来ノイズに強くしジッタを低減することができる。
また、PLL回路にそれほど高いジッタ特性が要求されない時は、低い電源電圧で構成されたVCOに切り替え、PLL回路の消費電流を低減することができる。
Further, when a switching signal for selecting a plurality of VCO circuits is given from the outside of the PLL circuit, and when the PLL circuit requires a highly accurate jitter characteristic, the VCO circuit is switched to a VCO configured with a high power supply voltage. By expanding the dynamic range, it is possible to withstand external noise and reduce jitter.
Further, when the jitter circuit is not required to have a very high jitter characteristic, the current consumption of the PLL circuit can be reduced by switching to a VCO configured with a low power supply voltage.

以下、図面を参照して本発明のPLL回路に係る好適な実施形態について説明する。
図1は、本発明のPLL回路の構成を示すブロック図である。図1において、PLL回路11は、PLLの逓倍設定を行うとともに、逓倍数を設定するデータによって切り替え制御信号をVCO16、VCO17およびセレクタ18に出力するプログラマブルカウンタ12、基準入力信号とプログラマブルカウンタ12で分周された帰還信号との各位相を比較する位相比較器13、位相比較器13で比較された位相差分に応じたパルス信号を出力するチャージポンプ14、このパルス信号のリプルを除去した後、電圧VcntとしてVCO16およびVCO17に出力するローパスフィルタ15、電圧Vcntに応じた周波数の出力信号を出力するVCO16およびVCO17、プログラマブルカウンタ12から出力される切り替え制御信号により動作状態となるVCOの出力を選択し、プログラマブルカウンタ12へ入力するとともに、PLL回路11の出力信号として出力するセレクタ18とから構成される。
ここで、VCO16およびVCO17は、異なる電源電圧(VCC)で構成されたものであり、またどちらのVCOもスリープ機能を持ち、プログラマブルカウンタ12から出力される切り替え制御信号によりいずれか一方のVCOが動作状態の時、他方のVCOはスリープ状態になるよう制御される。
Hereinafter, preferred embodiments of the PLL circuit of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit of the present invention. In FIG. 1, a PLL circuit 11 performs PLL multiplication setting, and also outputs a switching control signal to the VCO 16, VCO 17, and selector 18 according to data for setting the multiplication number, and a reference input signal and the programmable counter 12. A phase comparator 13 that compares each phase with the feedback signal that has been rotated, a charge pump 14 that outputs a pulse signal corresponding to the phase difference compared by the phase comparator 13, a ripple after removing the ripple of this pulse signal, Low-pass filter 15 that outputs to VCO 16 and VCO 17 as Vcnt, VCO 16 and VCO 17 that outputs an output signal having a frequency corresponding to voltage Vcnt, and a VCO output that is in an operating state is selected by a switching control signal output from programmable counter 12; Programmable It receives an input to counter 12, a selector 18 for output as an output signal of the PLL circuit 11.
Here, the VCO 16 and the VCO 17 are configured with different power supply voltages (VCC), and both the VCOs have a sleep function, and one of the VCOs is operated by a switching control signal output from the programmable counter 12. When in the state, the other VCO is controlled to go to sleep.

以下、VCO16は高い電源電圧で構成されたVCO、VCO17は低い電源電圧で構成されたVCOとして説明する。
また、チャージポンプ14およびローパスフィルタ15は、高VCCで構成され、VCO16、VCO17に制御電圧が入力される。
Hereinafter, the VCO 16 will be described as a VCO configured with a high power supply voltage, and the VCO 17 will be described as a VCO configured with a low power supply voltage.
The charge pump 14 and the low-pass filter 15 are configured with high VCC, and a control voltage is input to the VCO 16 and VCO 17.

プログラマブルカウンタ12は、例えば、4ビットのレジスタによって16逓倍まで設定できるとした場合、上位2ビットが0である4逓倍までは切り替え制御信号がL(Low)、4逓倍以上では切り替え制御信号がH(High)となる。
プログラマブルカウンタ12からの切り替え制御信号を受けて、4逓倍までの低逓倍時は、低VCCで構成されたVCO17が動作し、この出力がセレクタ18で選択されて出力信号となる。この間、高VCCで構成されたVCO16はスリープ状態となる。
また、プログラマブルカウンタ12からの切り替え制御信号を受けて、4逓倍以上の高逓倍時は、高VCCで構成されたVCO16が動作し、この出力がセレクタ18で選択されて出力信号となる。この間、低VCCで構成されたVCO17はスリープ状態となる。
For example, if the programmable counter 12 can be set up to 16 times by a 4-bit register, the switching control signal is L (Low) until 4 times when the upper 2 bits are 0, and the switching control signal is H at times of 4 times or more. (High).
In response to the switching control signal from the programmable counter 12, the VCO 17 configured with low VCC operates at the time of low multiplication up to four times, and this output is selected by the selector 18 to become an output signal. During this time, the VCO 16 configured with high VCC is in the sleep state.
In response to the switching control signal from the programmable counter 12, when the frequency is multiplied by 4 or more, the VCO 16 configured with high VCC operates, and this output is selected by the selector 18 to become an output signal. During this time, the VCO 17 configured with low VCC is in the sleep state.

図2は、プログラマブルカウンタ12を示す回路図である。
プログラマブルカウンタ12は、PLLの逓倍数を設定するレジスタ22、カウンタ21とレジスタ22の出力を比較する比較器23で構成され、セレクタ18から出力されたVCOの出力信号を、レジスタで設定した分周数になるように分周して位相比較器13に出力するとともに、レジスタ22の上位2ビットのデータに応じてVCO16、VCO17、セレクタ18に制御信号を出力する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the programmable counter 12.
The programmable counter 12 includes a register 22 that sets a PLL multiplication number, a counter 23 that compares the output of the counter 21 and the register 22, and a VCO output signal output from the selector 18 is divided by a register. The number is divided so as to be a number and output to the phase comparator 13, and a control signal is output to the VCO 16, VCO 17, and selector 18 in accordance with the upper 2 bits of data in the register 22.

図3は、高VCCで構成されたVCO16を示す回路図である。同図において、VCO16は、定電流32と制御電圧Vcntに応じた電流33を加算した電流を発生させるV−I変換器34、発生させた電流を増幅しリングオシレータ36に供給する電流増幅部35、供給された電流に応じた周波数を出力するリングオシレータ36、リングオシレータ36で発振した差動信号を入力して差動信号をシングルに変換して出力するコンパレータ37から構成される。
各部は、すべて高VCC用トランジスタで構成され、制御電圧が高くなるとリングオシレータ36に供給する電流が増加し発振周波数が高くなり、制御電圧が低くなると発振周波数は低くなるよう動作する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the VCO 16 configured with high VCC. In the figure, a VCO 16 includes a VI converter 34 that generates a current obtained by adding a constant current 32 and a current 33 corresponding to a control voltage Vcnt, and a current amplifier 35 that amplifies the generated current and supplies the amplified current to a ring oscillator 36. The ring oscillator 36 outputs a frequency corresponding to the supplied current, and the comparator 37 outputs the differential signal oscillated by the ring oscillator 36, converts the differential signal into a single signal, and outputs the signal.
Each part is composed of a high VCC transistor. When the control voltage increases, the current supplied to the ring oscillator 36 increases and the oscillation frequency increases. When the control voltage decreases, the oscillation frequency decreases.

また、プログラマブルカウンタ12からの切り替え制御信号がVCO16のスリープ信号としてV−I変換器34およびリングオシレータ36へ入力され、スリープ時は、V−I変換器34の電流をカットし、リングオシレータ36に供給する電流をカットする。
そして、リングオシレータ36の出力(3段並んでいる差動アンプの一番右にある差動アンプの出力)を、逆相出力端子O−を「Low」に固定、同相出力端子O+を「High」に固定し、コンパレータ37の出力を「Low」にする。
または、スリープ時の差動アンプ、コンパレータの出力状態は、逆相出力端子O−を「High」に固定、同相出力端子O+を「Low」に固定し、コンパレータ37の出力を「High」としてもよい。
Further, the switching control signal from the programmable counter 12 is input to the V-I converter 34 and the ring oscillator 36 as a sleep signal of the VCO 16, and during sleep, the current of the V-I converter 34 is cut and the ring oscillator 36 receives the current. Cut the supplied current.
Then, the output of the ring oscillator 36 (the output of the differential amplifier at the right end of the differential amplifiers arranged in three stages) is fixed at the low-phase output terminal O− to “Low”, and the in-phase output terminal O + is set to “High”. And the output of the comparator 37 is set to “Low”.
Alternatively, the output state of the differential amplifier and the comparator at the time of sleep may be set such that the negative phase output terminal O− is fixed to “High”, the common phase output terminal O + is fixed to “Low”, and the output of the comparator 37 is set to “High”. Good.

図4は、低VCCで構成されたVCO17を示す回路図である。同図において、VCO17は、V−I変換器44により定電流42と制御電圧Vcntに応じた電流43を加算した電流を発生させ、発生された電流を電流増幅部45で増幅し、これをNMOS46で折り返す。V−I変換器44、電流増幅部45、NMOS46は高VCC用トランジスタで構成する。
そして、NMOS46で折り返された電流を低VCC用トランジスタで構成された電流増幅部47で電流増幅を行い、これ以降の回路の電源電圧を低VCCに変換する。ここで発生させた電流を低VCCのリングオシレータ48に供給する。リングオシレータ48で発振した差動信号を入力して、コンパレータ49で差動信号をシングルに変換して出力する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the VCO 17 configured with low VCC. In the figure, a VCO 17 generates a current obtained by adding a constant current 42 and a current 43 corresponding to the control voltage Vcnt by a VI converter 44, amplifies the generated current by a current amplifying unit 45, and outputs this current to an NMOS 46. Wrap it around. The V-I converter 44, the current amplifying unit 45, and the NMOS 46 are composed of high VCC transistors.
Then, the current folded by the NMOS 46 is subjected to current amplification by a current amplifying unit 47 composed of a low VCC transistor, and the power supply voltage of the subsequent circuits is converted to low VCC. The current generated here is supplied to the ring oscillator 48 of low VCC. The differential signal oscillated by the ring oscillator 48 is input, and the differential signal is converted into a single by the comparator 49 and output.

また、プログラマブルカウンタ12からの切り替え制御信号がVCO17のスリープ信号としてV−I変換器44およびリングオシレータ48へ入力され、スリープ時は、V−I変換器44の電流をカットし、リングオシレータ48に供給する電流をカットする。
そして、リングオシレータ48の出力(3段並んでいる差動アンプの一番右にある差動アンプの出力)を、逆相出力端子O−を「Low」に固定、同相出力端子O+を「High」に固定し、コンパレータ49の出力を「Low」にする。
または、スリープ時の差動アンプ、コンパレータの出力状態は、逆相出力端子O−を「High」に固定、同相出力端子O+を「Low」に固定し、コンパレータ49の出力を「High」としてもよい。
Further, the switching control signal from the programmable counter 12 is input to the V-I converter 44 and the ring oscillator 48 as a sleep signal of the VCO 17, and during sleep, the current of the V-I converter 44 is cut and the ring oscillator 48 receives the current. Cut the supplied current.
Then, the output of the ring oscillator 48 (the output of the rightmost differential amplifier of the three stages of differential amplifiers) is fixed to the low-phase output terminal O− at “Low”, and the common-phase output terminal O + is set to “High”. And the output of the comparator 49 is set to “Low”.
Alternatively, the output state of the differential amplifier and the comparator at the time of sleep can be set such that the negative phase output terminal O− is fixed to “High”, the common phase output terminal O + is fixed to “Low”, and the output of the comparator 49 is set to “High”. Good.

図5(A)は、差動アンプ型インバータの回路図であり、図5(B)は図5(A)の回路のシンボル図である。
差動アンプ型インバータ51は、制御信号Pcntにより制御される負荷PMOSトランジスタQP11、QP12と、制御信号Ncntにより制御される定電流源NMOSトランジスタQN11と、入力信号線対I+、I−により制御される差動対NMOSトランジスタQN21,QN22とからなり、差動アンプの同相出力端子O+、逆相出力端子O−から出力する。
FIG. 5A is a circuit diagram of a differential amplifier inverter, and FIG. 5B is a symbol diagram of the circuit of FIG.
The differential amplifier type inverter 51 is controlled by load PMOS transistors QP11 and QP12 controlled by a control signal Pcnt, a constant current source NMOS transistor QN11 controlled by a control signal Ncnt, and an input signal line pair I + and I−. The differential pair NMOS transistors QN21 and QN22 are output from the common-phase output terminal O + and the negative-phase output terminal O- of the differential amplifier.

一般的に、消費電流を低減させるためにPLLの電源電圧を下げると、特にVCO部が外来ノイズによる影響を受けやすくなる。一つのPLLで複数の逓倍設定を必要とされるPLLにおいて、逓倍設定を高くすると出力の位相補正の間隔が大きくなるため、ジッタ特にロングタームジッタが大きくなるが、電源電圧を下げるとノイズの影響も受けロングタームジッタが増大してしまう。ジッタを低減させるためにPLLの電源電圧を高くすることで外来ノイズに強くすることが考えられるが、従来の構成では高逓倍時ほどジッタが劣化しない低逓倍時においても消費電流が多くなってしまう。   Generally, when the power supply voltage of the PLL is lowered in order to reduce current consumption, the VCO unit is particularly susceptible to external noise. In a PLL that requires multiple multiplication settings with a single PLL, increasing the multiplication setting increases the output phase correction interval, which increases jitter, especially long-term jitter. However, lowering the power supply voltage affects noise. Long term jitter increases. In order to reduce jitter, it is conceivable that the power supply voltage of the PLL is increased to make it more resistant to external noise. However, in the conventional configuration, the current consumption increases even at low multiplications where jitter does not deteriorate as high multiplications occur. .

この問題点を解決するために、PLL回路を図1のような構成とすることで、低逓倍時は消費電流を低減させるように低VCCで構成されたVCOに切り替え、高逓倍になると、高VCCで構成されたVCOに切り替え、VCO回路のダイナミックレンジを拡大することで外来ノイズに強くするとともに、ジッタを低減することができる。   In order to solve this problem, the PLL circuit is configured as shown in FIG. 1, so that at the time of low multiplication, switching to a VCO configured with low VCC so as to reduce current consumption, By switching to a VCC configured with VCC and expanding the dynamic range of the VCO circuit, it is possible to increase resistance to external noise and reduce jitter.

また、図4のようにV−I変換後に回路の電源電圧を変換させる構成にすることにより、異なる電源電圧で構成されたVCO16とVCO17とでそれぞれ電源電圧の異なるチャージポンプ回路を設ける必要がなく、回路規模を削減できる。   Further, by adopting a configuration in which the power supply voltage of the circuit is converted after the VI conversion as shown in FIG. 4, it is not necessary to provide charge pump circuits having different power supply voltages for the VCO 16 and VCO 17 configured with different power supply voltages. The circuit scale can be reduced.

また、チャージポンプ、VCOをすべて低VCCで構成すると、チャージポンプから出力される制御電圧Vcntの範囲が小さくなってしまうが、本構成ではチャージポンプを高VCCで構成しているため、制御電圧Vcntの範囲を大きくすることができ、同じ発振周波数範囲を出力するVCOに対して、本構成の方がVCOゲインを小さくすることができるのでノイズに対して強く、ジッタを低減することができる。   If the charge pump and the VCO are all configured with a low VCC, the range of the control voltage Vcnt output from the charge pump is reduced. However, in this configuration, the charge pump is configured with a high VCC, so the control voltage Vcnt In this configuration, the VCO gain can be reduced with respect to a VCO that outputs the same oscillation frequency range, so that it is more resistant to noise and jitter can be reduced.

また、図6に示すように、複数のVCOを選択するVCO選択信号をPLL回路の外部から与えるようにしておき、制御回路19は、外部からのVCO選択信号を用いない場合はプログラマブルカウンタ12から入力するデータを出力し、外部からのVCO選択信号を用いる場合は外部から入力されたVCO選択データを出力する。   Further, as shown in FIG. 6, a VCO selection signal for selecting a plurality of VCOs is given from outside the PLL circuit, and the control circuit 19 starts from the programmable counter 12 when the VCO selection signal from the outside is not used. Data to be input is output. When an external VCO selection signal is used, VCO selection data input from the outside is output.

本発明のPLL回路をこのような構成にすることにより、PLL回路に高精度なジッタ特性が要求される時は、高VCCで構成されたVCOに切り替え、外来ノイズに強くしジッタを低減することができる。しかし、PLL回路にそれほど高いジッタ特性が要求されない時は、低VCCで構成されたVCOに切り替え、PLL回路の消費電流を低減することができる。
このように、PLLの消費電流、ジッタの要求仕様に適した回路構成とすることができる。
By configuring the PLL circuit of the present invention in such a configuration, when a highly accurate jitter characteristic is required for the PLL circuit, the PLL circuit is switched to a VCO configured with a high VCC to be resistant to external noise and reduce jitter. Can do. However, when the jitter circuit is not required to have such a high jitter characteristic, the current consumption of the PLL circuit can be reduced by switching to a VCO configured with a low VCC.
In this way, a circuit configuration suitable for the required current consumption and jitter specifications of the PLL can be obtained.

本発明のPLL回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the PLL circuit of this invention. プログラマブルカウンタを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a programmable counter. 高VCCで構成したVCOを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows VCO comprised by high VCC. 低VCCで構成したVCOを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows VCO comprised by low VCC. 差動アンプ型インバータの回路図である。It is a circuit diagram of a differential amplifier type inverter. 本発明のPLL回路の他の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structure of the PLL circuit of this invention. 従来のPLL回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional PLL circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1…従来のPLL回路、2…分周回路、3,13…位相比較器、4,14…チャージポンプ、5,15…ローパスフィルタ、6,16,17…電圧制御発振器、11…本発明のPLL回路、12…プログラマブルカウンタ、18…セレクタ、21…カウンタ、22…レジスタ、23…比較器、32,42…定電流源、34,44…V−I変換器、35,45,47…電流増幅部、36,48…リングオシレータ、37…コンパレータ、46…NMOSトランジスタ、51…差動アンプ型インバータ、52…差動アンプ型インバータのシンボル図。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conventional PLL circuit, 2 ... Frequency divider, 3, 13 ... Phase comparator, 4, 14 ... Charge pump, 5, 15 ... Low-pass filter, 6, 16, 17 ... Voltage controlled oscillator, 11 ... PLL circuit, 12 ... programmable counter, 18 ... selector, 21 ... counter, 22 ... register, 23 ... comparator, 32, 42 ... constant current source, 34, 44 ... V-I converter, 35, 45, 47 ... current Symbols of amplifying unit, 36, 48 ... ring oscillator, 37 ... comparator, 46 ... NMOS transistor, 51 ... differential amplifier inverter, 52 ... differential amplifier inverter.

Claims (4)

入力信号と出力信号の位相を比較し、該位相差に応じた電圧を出力する位相比較器と、該位相比較器から出力された電圧に応じた周波数の信号を生成して出力する電圧制御発振器(以下、VCO)を備えるPLL回路において、
消費電力が異なる2つのVCOと、
逓倍数に応じて該2つのVCOのうち所望のVCOに切り替える切り替え回路とを備え、
前記出力信号は、前記VCOから出力され、分周された信号であり、
前記切り替え回路は、プログラマブルカウンタの逓倍数を設定するレジスタのうち、該逓倍数の設定のビットデータとは別のビットデータで前記2つのVCOの数と同数の上位ビットにあるデータに応じて制御され、
前記2つのVCOのうち選択されたVCO以外の他のVCOをスリープモードに制御することを特徴とするPLL回路。
A phase comparator that compares phases of an input signal and an output signal and outputs a voltage corresponding to the phase difference, and a voltage controlled oscillator that generates and outputs a signal having a frequency corresponding to the voltage output from the phase comparator (Hereinafter referred to as VCO)
Two VCOs with different power consumption,
A switching circuit for switching to a desired VCO among the two VCOs according to the multiplication number;
The output signal is a signal output from the VCO and divided.
In the register for setting the multiplication number of the programmable counter, the switching circuit is bit data different from the bit data for setting the multiplication number, and is in accordance with data in the same number of upper bits as the number of the two VCOs. Controlled,
A PLL circuit that controls a VCO other than the selected VCO in the two VCOs to a sleep mode.
請求項1に記載のPLL回路において、
前記切り替え回路は、PLLのジッタが劣化する条件の一つである、逓倍数が大きく設定された場合、VCO回路のダイナミックレンジを大きくして外来ノイズに強くするために、消費電力の大きいVCOに切り替え、また、逓倍数が小さく設定された場合、消費電流を低減させるように消費電力の小さいVCOに切り替えることを特徴とするPLL回路。
The PLL circuit according to claim 1,
The switching circuit is one of the conditions under which the jitter of the PLL deteriorates. When the multiplication number is set large, the switching circuit increases the dynamic range of the VCO circuit to make it more resistant to external noise. A PLL circuit characterized by switching to a VCO with low power consumption so as to reduce current consumption when switching is set to a small number.
請求項1または2に記載のPLL回路において、
前記切り替え回路は、PLL回路に高精度なジッタ特性が要求される時には、消費電力の大きいVCOに切り替える信号と、PLL回路にそれほど高いジッタ特性が要求されない時には、消費電力の小さいVCOに切り替える信号とを外部から入力し、これらのいずれかの切り替え信号により複数のVCOを切り替えることを特徴とするPLL回路。
The PLL circuit according to claim 1 or 2,
The switching circuit includes a signal for switching to a VCO with high power consumption when high precision jitter characteristics are required for the PLL circuit, and a signal for switching to a VCO with low power consumption when high jitter characteristics are not required for the PLL circuit. Is input from the outside, and a plurality of VCOs are switched by any one of these switching signals.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のPLL回路において、
前記プログラマブルカウンタから出力された切り替え信号と、外部から入力された切り替え信号と、のうちから1つの切り替え信号を選択する選択手段を備え、
前記切り替え回路は、前記選択手段により選択された切り替え信号により複数のVCOを切り替えることを特徴とするPLL回路。
The PLL circuit according to any one of claims 1 to 3,
A selection means for selecting one switching signal from among the switching signal output from the programmable counter and the switching signal input from the outside;
The switching circuit switches a plurality of VCOs according to a switching signal selected by the selection means.
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