CN1231781A - 锁相环频率合成器及控制锁相频率合成器的方法 - Google Patents

Abstract

一种PLL频率合成器,包括:电压检测器(9),检测施加给电压控制振荡器(6)的控制电压的当前值;存储装置7,在其中预先存储与设定在分频器(2)中的多个分频的设定值对应的多个控制电压的设定值,从多个控制电压的设定值中选择输出与设定在分频器的分频对应的控制电压的设定值;电压值比较器(8),对由电压检测器(6)检测的控制电压的当前值和从存储装置(7)输出的控制电压的设定值进行比较;和转换电路(10),对相位比较器(3)生成的表示分频器(2)输出的分频信号的相位与基准频率信号的相位差的相拉差信号和电压值比较器(8)的输出信号进行转换,并输出给电荷泵(4);在检测的控制电压的当前值与来自存储装置(7)的控制电压的设定值之差比预定值大的情况下,电压值比较器(8)利用自身的输出信号驱动电荷泵(4),而在除此之外的情况下,电压值比较器(8)控制转换电路(10),以便由来自相位比较器(3)的相位差信号驱动电荷泵(4)。

Description

锁相环频率合成器及控制锁相环频率合成器的方法

技术领域

本发明涉及用于蜂窝电话等移动电话中的高速转换频率的PLL频率合成器(锁相环频率合成器)及控制PLL频率合成器的方法。

背景技术

图1是表示例如披露于日本特许公开公报平6-125270号中的一例现有PLL频率合成器结构的方框图，图中，1是产生具有作为基准频率的基准的频率信号的基准振荡器，2是将电压控制振荡器6的输出分频的分频器，3是相位比较器，对来自基准振荡器1的基准频率信号的相位和从分频器2输出的分频信号的相位进行比较，并输出有与该相位差对应的值的相位差信号，4是电荷泵(Charge Pump)，由相位比较器3输出的相位差信号驱动，输出具有与基准频率信号和分频信号之间的相位差对应的宽度的脉冲信号，5是环路滤波器，使来自电荷泵4的脉冲信号变得平滑，并将其作为控制信号输出给电压控制振荡器6。

下面说明其动作。

利用分频器2把有目标频率的电压控制振荡器6的输出信号按设定的分频率分频，变为分频信号。如果把作为基准振荡器1的输出的基准频率信号和分频信号输入给相位比较器3，那么相位比较器3比较这些信号的相位，把有对应于相位差的值的相位差信号输出给电荷泵4。电荷泵4由相位比较器3输出的相位差信号驱动，把有与基准频率信号和分频信号之间的相位差对应的宽度的脉冲信号输出给环路滤波器5。环路滤波器5使来自电荷泵4的脉冲信号变得平滑，并输出用于控制电压控制振荡器6的控制电压。当环路滤波器5接收到来自电荷泵4的脉冲信号时，环路滤波器5内的电容器便被充电或使存储在电容器中的电荷放电。其结果供给电压控制振荡器6的控制电压发生变生。因此，在来自基准振荡器1的基准频率信号与来自分频器2的分频信号之间存在相位差的情况下，由于电荷泵4输出具有与该相位差对应的宽度的脉冲信号，所以供给电压控制振荡器6的控制电压发生变化，电压控制振荡器6的输出信号的频率也发生变化。继续进行该动作，直至基准频率信号与分频信号之间没有相位差。当没有了相位差时，PLL频率合成器变为同步状态，此时的电压控制振荡器6的输出信号的频率变为等于基准频率信号的频率乘以在分频器2中设定的分频。因此，通过改变在分频器2中设定的分频(整数)，可以按基准频率信号的整数倍的频率设定电压控制振荡器6的输出信号。

由于以往的PLL频率合成器具有上述那样的结构，所以对于使从电荷泵4输出的脉冲信号变得平滑并生成供给电压控制振荡器6的控制电压的环路滤波器5来说，若其平滑作用不够充分，那么就存在电压控制振荡器6的输出信号的相位噪音和在目标频率附近产生的寄生噪音增大的问题。作为解决该问题的措施，可考虑充分增大环路滤波器5的平滑作用，因而必须使环路滤波器5的时间常数增大。但是，一般来说，如果环路滤波器5的时间常数大，那么系统从非同步状态转变成同步状态所需时间就会变长。因此，如果使环路滤波器5的平滑作用充分大，那么在变更分频后使输出信号的频率变化的情况下转变时间会变长。也就是说，使频率转换时的响应变慢。相反地，为了使频率转换响应加快，就必须允许相位噪音和寄生噪音增大。这样，在以往的PLL频率合成器中，相位噪音和寄生噪音的抑制与频率转换响应的高速化呈现交换关系，存在使它们兼容困难的课题。

为了解决上述课题，本发明的目的在于提供在使用时间常数大的环路滤波器抑制相位噪音和寄生噪音的同时，可高速进行频率转换的PLL频率合成器。

发明的公开

本发明权利要求1所述的PLL频率合成器包括：电压检测装置，检测施加给电压控制振荡器的控制电压的当前值；存储装置，预先存储表示在分频器中设定的分频的多个设定值与施加给电压控制振荡器的控制电压的多个设定值的对应关系的表，从表中读出与在分频器中设定的分频对应的控制电压的设定值，并输出该设定值；电压值比较装置，将由电压检测装置检测的控制电压的当前值与从存储装置输出的控制电压的设定值进行比较，输出其比较结果，同时输出对应于该设定值的输出信号；转换装置，显示分频器输出的分频信号的相位与基准频率信号的相位之差，转换相位比较器生成的相位差信号和电压值比较装置的输出信号，并输出给电荷泵；和控制装置，在比较结果显示检测的控制电压的当前值与来自存储装置的控制电压的设定值之差大于预定值的情况下，由电压值比较装置的输出信号驱动电荷泵，在除此之外的情况下，控制转换装置，以便由来自相位比较器的相位差信号驱动电荷泵。

这样，通过比较控制电压的当前值与控制电压的设定值，改变电压控制振荡器的输出频率，以使目标频率与电压控制振荡器的输出频率之差变小，而且，在控制电压的当前值与控制电压的设定值之差接近预定范围内后，与以往的情况一样，可以转换成基准频率信号与电压控制振荡器的输出信号的相位比较动作，最终向同步状态收敛。因此，具有可以在短时间内实施频率转换，和在同步状态下使高频稳定性与相位噪音和寄生噪音的抑制兼容变为可能的效果。

本发明权利要求2所述的PLL频率合成器还配有温度检测装置，检测电压控制振荡器的温度或其周围温度；存储装置，预先存储表示分别对应多个温度条件的分频的多个设定值与控制电压的多个设定值的对应关系的表，从表中读出从温度检测装置输出的温度信息和与设定的分频对应的控制电压的设定值，输出给电压值比较装置。

这样，即使在工作中电压控制振荡器的温度变化的情况下，仍具有使PLL频率合成器避免不同步，具有维持高速频率转换响应的效果。

本发明权利要求3所述的PLL频率合成器还配有重写控制装置，当PLL频率合成器达到同步状态时，按从电压检测装置输出的控制电压的当前值重写存储在存储装置中且与当前设定的分频对应的控制电压的设定值。

这样，由于将控制电压的设定值更新为最新的值，所以具有可以自动地补偿系统特性的长期使用变化的效果。

本发明权利要求4所述的PLL频率合成器的控制装置，在电压检测装置检测的控制电压的当前值与来自存储装置的控制电压的设定值之差变为小于预定值后，控制转换装置，以便仅在分频信号的相位和基准频率信号的相位一致时，通过来自相位比较器的相位差信号驱动电荷泵。

这样，可以抑制控制转换装置时所产生的控制电压的扰动，其结果，具有可以使频率转换响应更高速化的效果。

本发明权利要求5所述的控制PLL频率合成器的方法包括以下步骤：控制电压检测步骤，检测控制电压的当前值；存储步骤，预先存储表示在分频器中设定的分频的多个设定值和施加给电压控制振荡器的控制电压的多个设定值之间的对应关系的表；读出步骤，从存储的表中读出与分频器中当前设定的分频对应的控制电压的设定值；比较步骤，对该设定值和检测的控制电压的当前值进行比较；和电荷泵驱动步骤，当在比较步骤检测的控制电压的当前值与控制电压的设定值之差明显变大的情况下，利用与控制电压的设定值对应的值的信号代替来自相位比较器的相位差信号驱动电荷泵，而在除此之外的情况下，利用来自相位比较器的相位差信号驱动电荷泵。

这样，具有用短时间实施频率转换，和使同步状态中的高频稳定性与相位噪音和寄生噪音的抑制兼容变为可能的效果。

本发明权利要求6所述的控制PLL频率合成器的方法还包括检测电压控制振荡器的温度或其周围温度的步骤；在存储步骤中，预先存储表示分别对应于多个温度条件的分频的多个设定值与控制电压的多个设定值的对应关系的表；在读出步骤中，从存储表中读出与检测的温度和当前设定的分频对应的控制电压的设定值。

这样，即使在工作中电压控制振荡器的温度变化的情况下，也可以避免PLL频率合成器变得不同步，具有可以维持高速频率转换响应的效果。

本发明权利要求7所述的控制PLL频率合成器的方法还配有重写步骤，当PLL频率合成器达到同步状态时，按检测到的控制电压的当前值，重写与当前设定的分频对应的已存储的控制电压的设定值。

这样，由于把控制电压的设定值更新为最新的值，所以具有可以自动地补偿系统特性的长期使用变化的效果。

本发明权利要求8所述的控制PLL频率合成器的方法，在电荷泵驱动步骤中，在检测的控制电压的当前值与读出的控制电压的设定值之差变小的情况下，仅在分频信号的相位与基准频率信号的相位一致时，利用来自相位比较器的相位差信号驱动电荷泵。

这样，可以抑制控制转换装置时产生的控制电压的扰动，其结果，具有可以使频率转换响应更高速化的效果。

附图的简单说明

图1是表示以往的PLL频率合成器结构的方框图。

图2是表示本发明实施例1的PLL频率合成器结构的方框图。

图3是表示本发明实施例2的PLL频率合成器结构的方框图。

图4是表示本发明实施例3的PLL频率合成器结构的方框图。

图5是表示本发明实施例4的PLL频率合成器结构的方框图。

图6是表示本发明实施例5的PLL频率合成器结构的方框图。

图7是表示本发明实施例6的PLL频率合成器结构的方框图。

图8是表示本发明实施例7的PLL频率合成器结构的方框图。

图9是表示本发明实施例8的PLL频率合成器结构的方框图。

实施发明的优选实施例

以下，为了更详细地说明本发明，参照附图说明实施本发明的优选实施例。

实施例1

图2是表示本发明实施例1的PLL频率合成器结构的方框图，图中，1是产生具有作为基准的频率的基准频率信号的基准振荡器，2是对电压控制振荡器6输出信号的频率进行分频的分频器，3是相位比较器，对来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与分频器2输出的分频信号的相位进行比较，并输出具有与其相位差值对应的值的相位差信号，4是电荷泵，由相位比较器3输出的相位差信号驱动，输出具有与基准频率信号和分频信号的相位差对应宽度的脉冲信号，5是环路滤波器，使来自电荷泵4的脉冲信号平滑，并作为控制信号输出给电压控制振荡器6。此外，7是存储装置(存储器)，在其中预先存储表示为了获得目标频率而设定在分频器2中的分频的多个设定值与为了获得目标频率而提供给电压控制振荡器6的控制电压的多个设定值之间的对应关系的表，8是电压值比较装置(电压值比较装置、控制装置)，对从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器(电压检测装置)9检测的控制电压的当前值进行比较，在其差比预定的阈值大的情况下，切换转换电路(转换装置)10，把电荷泵4的输入与电压值比较装置自身的输出连接。再有，本发明的PLL频率合成器的环路滤波器5的时间常数可以很大，以充分抑制相位噪音和寄生噪音。

下面说明其动作。

在为了获得目标频率将分频在分频器2中设定之后，电压控制振荡器6的输出信号的频率与目标频率不同。如上所述，在以往的PLL频率合成器中，在频率转换时，用相位比较器3对来自分频器2的分频信号的相位与基准频率信号的相位进行比较，电压控制振荡器6的输出信号的频率缓慢地变化，使目标频率与电压控制振荡器6的输出信号的频率之差变小，最终导入同步状态。但是，来自分频器2的分频信号与基准频率信号之间的瞬时相位关系不是由这些信号的频率关系唯一地决定。因此，由于使电压控制振荡器6的输出信号的频率向目标频率靠近的上述比较动作不依据频率或控制电压而是依据相位进行的，所以电压控制振荡器6的输出信号的频率有一边反复增减一边缓慢地靠近目标频率的倾向，直至收敛需要冗长的时间。此外，如上所述，环路滤波器5的时间常数越大，该时间就越长。

对此，按照本发明，在施加给电压控制振荡器6的控制电压和输出信号的频率之间，着眼于在一定条件下有唯一的对应关系，因而在存储装置7中预先存储表示在设定于分频器2中的分频的多个设定值和为了获得目标频率而提供给电压控制振荡器6的控制电压的多个设定值之间的唯一对应关系的表。通过预先测量PLL频率合成器的工作特性，可以求出该对应关系。

如果把与施加给分频器2的分频相同的分频输入给存储装置7，那么存储装置7从表中读出与该设定的分频对应的控制电压的设定值，把该设定值输出给电压值比较装置8。另一方面，电压检测器9检测从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压的当前值，输出给电压值比较器8。电压值比较器8对从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值进行比较，判定其差是否大于预定的阈值。而且，在其差大于预定阈值的情况下，使转换电路10进行转换，把电荷泵4的输入连接到电压值比较器8的输出上。电压值比较器8驱动电荷泵4，以使从存储装置7输出的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差变小，通过改变从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压，使电压控制振荡器6的输出信号频率变得靠近目标频率。

如上所述，由于施加给电压控制振荡器6的控制电压和其输出信号的频率之间在一定条件下有唯一的对应关系，改变控制电压时输出信号的频率时间的过渡响应也达到通常完全没有问题程度的高速度，所以对控制电压的当前值与设定值进行的比较动作等价于间接地进行频率比较。依据该比较结果，电压控制振荡器6的输出信号频率不必花费冗长的时间，就能够接近目标频率。

但是，只对预先存储的控制电压的设定值与提供给电压控制振荡器6的控制电压的当前值进行比较，一般来说，很难实现PLL频率合成器所要求的高频稳定性。因此，在从存储装置7输出的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差变为预定阈值以下，且控制电压的当前值变得靠近设定值的预定范围内后，转换成与以往例同样的动作，即对来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与分频信号的相位的进行比较的动作，最终使PLL频率合成器向同步状态收敛。就是说，如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压之差变为预定阈值以下，那么电压值比较器8使转换电路10转换，使电荷泵4的输入与相位比较器3的输出相连接。其结果，本实施例1的PLL频率合成器转换成与以往情况相同的工作状态。而且，来自基准振荡器1的基准信号频率和来自分频器2的分频信号之间的相位差最终消失，PLL频率合成器达到同步状态。此时的电压控制振荡器6的输出信号的频率等于基准频率信号的频率乘以设定于分频器2中的分频的频率。

如上所述，按照本实施例1，使用时间常数大的环路滤波器5抑制相位噪音和寄生噪音，同时在从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差大于预定阈值的情况下，由于依据预先存储在存储装置7中的信息对控制电压值进行控制，所以具有可以在频率转换时高速变化频率的效果。而且，还具有可以获得在同步状态下高频率稳定性并且可以抑制相位比较器和附近寄生噪音的效果。

实施例2

图3是表示本发明实施例2的PLL频率合成器结构的方框图，图中，由于用与图1相同的符号表示同一部分或相当的部分，所以省略其说明。此外，在图3中，11是温度检测器，检测电压控制振荡器6的温度或其周围温度，并把该温度信息通知给存储装置7。

施加给电压控制振荡器6的控制电压与电压控制振荡器6输出的输出信号的频率在一定条件下唯一地对应，但在温度等条件变化的情况下，其对应关系也变化。在上述实施例1所示的构成中，例如，如果电压控制振荡器6的温度变化，那么存储在存储装置7中的分频的各设定值和控制电压的各设定值之间的对应关系与实际的对应关系产生偏离，因此存在频率转换响应变慢的可能性。而且，在其对应关系的偏离超过电压值比较器8的阈值情况下，还存在不能收敛至目标频率的可能。为了解决这样的问题，本实施例2的PLL频率合成器在上述实施例1的构成上配有温度补偿功能。

下面说明其动作。

预先测量在设想的多个温度条件下分频的多个设定值与提供给电压控制振荡器6的控制电压的多个设定值之间的对应关系，把表示该对应关系的表预先存储在存储装置7中。而且，当将与施加给分频器2的分频相同的频率施加给存储装置7时，存储装置7从存储对应关系的表中读出其设定的分频和与温度检测器11检测的温度信息对应的控制电压的设定值，把该设定值输出给电压值比较器8。此外，与上述实施例1同样，电压检测器9检测从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压的当前值，并输出给电压值比较器8。电压值比较器8对对应于设定的分频和由温度检测器11检测的温度信息的、从存储装置7输入的控制电压的设定值和从电压检测器9输入的控制电压的当前值进行比较，在其差比预定阈值大的情况下，使转换电路10进行转换，把电荷泵4的输入连接到电压值比较器8的输出上。电压值比较器8驱动电荷泵4，以使来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差变小，通过改变从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压，使电压控制振荡器6的输出频率变得靠近目标频率。如果来自存储装置7的控制电压的设定值和由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差比预定阈值小，那么电压值比较器8使转换电路10进行转换，将电荷泵4的输入连接在相位比较器8的输出上。其结果，本实施例2的PLL频率合成器被转换成与以往例同样的工作状态。而且，来自基准振荡器1的基准信号频率和来自分频器2的分频信号之间的相位差最终消失，PLL频率合成器达到同步状态。此时的电压控制振荡器6的输出信号频率等于基准频率信号的频率乘以设定在分频器2中的分频的频率。

此外，如果工作中电压控制振荡器6的温度或其周围温度变化，那么存储装置7依据预先存储的表示分频与供给电压控制振荡器6的控制电压值和温度条件的对应关系的表，改变输出给电压值比较器8的控制电压的设定值。以下，如上所述，如果来自存储装置7的控制电压的设定值和由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差比预定阈值大，那么电压值比较器8驱动电荷泵4，以使其差变小，通过改变从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压，使电压控制振荡器6的输出频率变得靠近目标频率。

如上所述，按照本实施例2，即使工作中电压控制振荡器6的温度或其周围温度变化的情况下，也具有可以避免不能同步，维持高速的频率转换响应的效果。

此外，即使对于除温度以外的条件，通过把表示以该条件作为参量的分频与控制电压值的对应关系的表预先存储在存储装置7中，配置检测该条件的装置，就可以附加同样的补偿功能。

实施例3

图4是表示本发明实施例3的PLL频率合成器结构的方框图，图中，由于用与图1相同的符号表示同一部分或相当的部分，所以省略其说明。此外，图4中，12是重写控制电路(重写控制装置)，当系统达到同步状态时，按电压检测器9检测的控制电压的当前值更新从存储装置7读出且施加给电压值比较器8的存储装置7表内的控制电压的设定值。

实施例3的PLL频率合成器具有在上述实施例1结构上追加的下述功能：对于为了获得目标频率而设定在分频器2中的分频和为了输出目标频率的输出信号电压控制振荡器6所必需的控制电压之间的对应关系来说，当该对应关系因例如电压控制振荡器6等长期使用变化等某些原因导致可能偏离预先存储在存储装置7中的对应关系的情况下，补偿对应关系的功能。

下面说明其动作。

与上述实施例1同样，把表示为了获得目标频率而设定在分频器2中的分频的多个设定值和为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的控制电压的多个设定值之间的对应关系的表预先存储在存储装置7中。如果把与施加给分频器2的分频相同的频率施加给存储装置7，那么存储装置7从表中读出与该设定的分频对应的控制电压的设定值，把该设定值输出给电压值比较器8。此外，电压检测器9检测从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压的当前值，并输出给电压值比较器8。电压值比较器8对从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值进行比较，在其差比预定阈值大的情况下，使转换电路10进行转换，把电荷泵4的输入连接到电压值比较器8的输出上。电压值比较器8驱动电荷泵4，以使来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差变小，通过改变从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压，使电压控制振荡器6输出信号的频率变得接近目标频率。如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差比预定阈值小，那么电压值比较器8使转换电路10进行转换，把电荷泵4的输入连接到相位比较器8的输出上。其结果，本实施例3的PLL频率合成器被转换成与以往例同样的工作状态。而且，来自基准振荡器1的基准信号频率和来自分频器2的分频信号之间的相位差最终消失，PLL频率合成器达到同步状态。此时的电压控制振荡器6的输出信号的频率等于基准频率信号的频率乘以设定在分频器2中的分频的频率。

这样，如果系统达到同步状态，重写控制电路12按电压检测器9检测的控制电压的当前值更新从存储装置7读出且施加给电压值比较器8的存储装置7表内的控制电压的设定值。这样，可经常把为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的控制电压的设定值与分频的设定值之间的最新对应关系装入存储装置7中。因此，使对因长期使用变化等造成的系统特性的变化自动地进行补偿成为可能。

如上所述，按照本实施例3，可以抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同时可以实现高速的频率转换响应，而且具有可以对系统特性的长期使用变化自动地进行补偿的效果。

实施例4

图5是表示本发明实施例4的PLL频率合成器结构的方框图，图中，由于用与图1相同的符号表示同一部分或相当的部分，所以省略其说明。此外，图5中，13是转换控制电路(控制装置)，一旦接受来自电压值比较器8的转换指示，那么在相位比较器3的输出表示出当来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号的相位一致的瞬间，驱动转换电路10，使电荷泵4的输入从电压值比较器8转换连接到相位比较器3上。

本实施例4的PLL频率合成器在上述实施例1结构上增加了转换控制电路13，用于缓和在把电荷泵4的输入从电压值比较器8转换到相位比较器3上时产生的控制电压的扰动。

下面，说明其动作。

与上述实施例1同样，把表示为了获得目标频率而设定在分频器2中的分频的多个设定值和为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的控制电压的多个设定值的对应关系的表预先存储在存储装置7中。如果把与施加给分频器2的分频相同的频率施加给存储装置7，那么存储装置7从表中读出与该设定的分频对应的控制电压的设定值，把该设定值输出给电压值比较器8。此外，电压检测器9检测从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压的当前值，并输出给电压值比较器8。电压值比较器8对从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值进行比较，在其差值比预定阈值大的情况下，使转换电路10进行转换，把电荷泵4的输入连接到电压值比较器8的输出上。电压值比较器8驱动电荷泵4，以使来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差变小，通过变化从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压，使电压控制振荡器6输出信号的频率变得靠近目标频率。

在接近该频率的过程中，如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压控制器9检测的控制电压的当前值之差变为预订阈值以下，那么电压值比较器8向转换控制电路13输出指示转换的信号。转换控制电路13一旦接收该转换指示，那么在相位比较器3的输出表示出当来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号的相位一致的瞬间，便驱动转换电路10，使电荷泵4的输入从电压值比较器8转换为连接到相位比较器3上。利用该动作，平滑地进行电荷泵4的输入连接在相位比较器3上后的频率取入工作，从而可以使频率转换响应更高速化。再有，转换控制电路13即使接受转换指示，但如果来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号的相位不一致，那么转换电路10被控制为把电荷泵4的输入按原样与电压值比较器8连接。

在相位比较器3的输出表示出当来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号的相位一致的瞬间，本实施例4的PLL频率合成器被转换成与以往例相同的工作状态。于是，在来自基准振荡器1的基准信号频率与来自分频器2的分频信号之间变得没有相位差，PLL频率合成器变为同步状态。此时的电压控制振荡器6的输出信号频率等于基准频率信号的频率乘以设定在分频器2中的分频的频率。

如上所述，按照本实施例4，把来自相位比较器3的相位差信号代替来自电压值比较器8的输出信号输出给电荷泵4，此时转换控制电路13工作，抑制驱动转换电路10时产生的控制电压的扰动，可以平滑地实施把电荷泵4的输入连接到相位比较器3上之后的频率取入工作，其结果，具有可以使频率转换响应更高速化的效果。

实施例5

图6是表示本发明实施例5的PLL频率合成器结构的方框图，图中，由于用与图3和图4相同的符号表示同一部分或相当的部分，所以省略其说明。

本实施例5的PLL频率合成器有兼备上述实施例2和上述实施例3的PLL频率合成器特征的结构。就是说，本实施例的PLL频率合成器包括：存储装置7，预先存储表示为了获得目标频率而设定在分频器2中的分频的多个设定值和为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的多个设定值的对应关系的表；电压检测器9，检测施加给电压控制振荡器6的控制电压的当前值；电压值比较器8，对从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值进行比较，在其差值比预定阈值大的情况下，使转换电路10进行转换，把电荷泵4的输入连接到电压值比较器8自身的输出上；温度检测器11，检测电压控制振荡器6的温度或其周围温度，把该温度信息通知给存储装置7；和重写控制电路12，按由电压检测器9检测的控制电压的当前值更新从存储装置7读出且施加给电压值比较器8的存储装置7的表内的控制电压的设定值。

下面说明其动作。

基本的动作与上述实施例2的PLL频率合成器的动作相同。即根据预先存储的表示分频和提供给电压控制振荡器6的控制电压值及温度条件的对应关系的表，存储装置7读出输出给电压值比较器8的控制电压的设定值。其次，如上所述，如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差比预定阈值大，那么电压值比较器8驱动电荷泵4，以使其差值变小，通过改变从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压，使电压控制振荡器6的输出频率变得靠近目标频率。

随后，如果系统达到同步状态，那么与上述实施例3同样，重写控制电路12按电压检测器9检测的控制电压的当前值更新从存储装置7读出且施加给电压值比较器8的存储装置7的表内的控制电压的设定值。这样，可经常把为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的控制电压值与分频之间的最新对应关系存入存储装置7中。由此，使自动地补偿因长期使用等产生的特性变化成为可能。

如上所述，按照本实施例5，即使在工作中电压控制振荡器6的温度或其周围温度变化的情况下，也能避免不可能同步，具有维持高速的频率转换响应的效果。此外，即使对于除温度以外的条件，通过把表示以该条件作为参量的分频与控制电压值的对应关系的表预先存储在存储装置7中，配置检测该条件的装置，就可以增加同样的补偿功能。

而且，按照本实施例5，可以抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同时可以实现高速的频率转换响应，再有，具有可以系统特性的长期使用的变化进行自动地补偿的效果。

实施例6

图7是表示本发明实施例6的PLL频率合成器结构的方框图，图中，由于用与图3和图5相同的符号表示同一部分或相当的部分，所以省略其说明。

本实施例6的PLL频率合成器有兼备上述实施例2和上述实施例4的PLL频率合成器特性的结构。就是说，本实施例的PLL频率合成器包括：存储装置7，预先存储表示为了获得目标频率而设定在分频器2中的分频的多个设定值和为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的多个设定值的对应关系的表；电压检测器9，检测施加给电压控制振荡器6的控制电压的当前值；电压值比较器8，把从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值进行比较，在其差值比预定阈值大的情况下，使转换电路10进行转换，把电荷泵4的输入连接在电压值比较器8自身的输出上；温度检测器11，检测电压控制振荡器6的温度或其周围温度，把该温度信息通知给存储装置7；和转换控制电路13，当接收电压值比较器8的转换指示，在相位比较器3的输出显示出当来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号的相位一致的瞬间，驱动转换电路10，使电荷泵4的输入从电压值比较器8转换为连接到相位比较器3上。

下面说明其动作。

基本动作与上述实施例2的PLL频率合成器的动作相同。就是说，与上述实施例2同样，根据预先存储的表示分频和提供给电压控制振荡器6的控制电压值及温度条件的对应关系的表，存储装置7读出输出给电压值比较器8的控制电压的设定值。其次，如上所述，如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差比预定阈值大，那么电压值比较器8驱动电荷泵4，以使其差值变小，通过改变从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压，使电压控制振荡器6的输出频率变得靠近目标频率。

如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差变为预定阈值以下，那么与上述实施例4同样，输出来自电压值比较器8且相对于转换控制电路13的指示转换的信号。转换控制电路13如果接受该转换指示，那么在相位比较器3的输出显示来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号的相位一致的瞬间，驱动转换电路10，使电荷泵4的输入从电压值比较器8转换为连接到相位比较器3上。利用该动作，平滑地实施把电荷泵4的输入连接到相位比较器3上之后的频率取入工作，可以使频率转换响应更高速化。

如上所述，按照本实施例6，即使在工作中电压控制振荡器6的温度或其周围温度变化的情况下，也具有避免不可能同步，维持高速频率转换响应的效果。此外，即使对于除温度以外的条件，通过把表示以该条件作为参量的分频与控制电压值的对应关系的表预先存储在存储装置7中，配置检测该条件的装置，就可以增加同样的补偿功能。

而且，按本实施例6，通过抑制驱动转换电路10时所产生的控制电压的扰动，可以平滑地实施把电荷泵4的输入连接到相位比较器3上之后的频率取入工作，其结果，具有使频率转换响应更高速化的效果。

实施例7

图8是表示本发明实施例7的PLL频率合成器结构的方框图，图中，由于用与图4和图5相同的符号表示同一部分或相当的部分，所以省略其说明。

本实施例7的PLL频率合成器有兼备上述实施例3和上述实施例4的PLL频率合成器特征的结构。就是说，本实施例的PLL频率合成器包括：存储装置7，预先存储表示为了获得目标频率而设定在分频器2中的分频的多个设定值和为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的多个设定值的对应关系的表；电压检测器9，检测施加给电压控制振荡器6的控制电压的当前值；电压值比较器8，对从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值进行比较，在其差值比预定阈值大的情况下，使转换电路10进行转换，使电荷泵4的输入连接到电压值比较器8自身的输出上；重写控制电路12，按由电压检测器9检测的控制电压的当前值更新从存储装置7读出且施加给电压值比较器8的存储装置7的表内的控制电压的设定值；和转换控制电路13，当接收来自电压值比较器8的转换指示，在相位比较器3的输出显示为来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号的相位一致的瞬间，驱动转换电路10，把电荷泵4的输入从电压值比较器8转换为连接到相位比较器3上。

下面说明其动作。

基本动作与上述实施例4的PLL频率合成器相同。就是说，如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差变为小于预定阈值，那么与上述实施例4同样，由电压值比较器8对转换控制电路13输出指示转换的信号。转换控制电路13如果接受该转换指示，那么在相位比较器3的输出表示为来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号相位一致的瞬间，转换控制电路驱动转换电路10，把电荷泵4的输入从电压值比较器8转换连接到相位比较器3上。利用该动作，平滑地进行电荷泵4的输入连接到相位比较器3上之后的频率取入工作，可以使频率转换响应更高速化。

如果系统达到同步状态，那么与上述实施例3同样，重写控制电路12按电压检测器9检测的控制电压的当前值更新从存储装置7读出且施加给电压值比较器8的存储装置7表内的控制电压的设定值。这样，可经常把为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的控制电压的设定值与分频的设定值之间的最新对应关系存入存储装置7中。因此，使对因长期使用变化等造成的系统特性的变化自动进行补偿变为可能。

如上所述，按照本实施例7，可以抑制驱动转换电路10时所产生的控制电压的扰动，可以平滑地实施把电荷泵4的输入连接到相位比较器3上之后的频率取入工作，其结果，具有使频率转换响应更高速化的效果。

而且，按照本实施例7，可以抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同时还可以实现高速的频率转换响应，再有，具有可以对系统特性的长期使用变化自动地进行补偿的效果。

实施例8

图9是表示本发明实施例8的PLL频率合成器结构的方框图，图中，由于用与图3和图5相同的符号表示同一部分或相当的部分，所以省略其说明。

本实施例8的PLL频率合成器有兼备上述实施例2至上述实施例4的PLL频率合成器特性的结构。就是说，本实施例的PLL频率合成器包括：存储装置7，在其中预先存储表示为了获得目标频率而设定在分频器2中的分频的多个设定值和为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的多个设定值的对应关系的表；电压检测器9，检测施加给电压控制振荡器6的控制电压的当前值；电压值比较器8，对从存储装置7输入的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值进行比较，在其差值比预定阈值大的情况下，使转换电路10进行转换，把电荷泵4的输入连接到电压值比较器8自身的输出上；温度检测器11，检测电压控制振荡器6的温度或其周围的温度，把该温度信息通知给存储装置7；重写控制电路12，按由电压检测器9检测的控制电压的当前值更新从存储装置7读出且施加给电压值比较器8的存储装置7表内的控制电压的设定值；和转换控制电路13，当接收电压值比较器8的转换指示，在相位比较器3的输出显示为来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号的相位一致的瞬间，驱动转换电路10，把电荷泵4的输入从电压值比较器8转换为连接到相位比较器3上。

下面说明其动作。

基本动作与上述实施例2的PLL频率合成器相同。就是说，根据预先存储的表示分频和提供给电压控制振荡器6的控制电压值及温度条件的对应关系的表，存储装置7读出输出给电压值比较器8的控制电压的设定值。其次，如上所述，如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差比预定周值大，那么电压值比较器8驱动电荷泵4，以使其差变小，通过改变从环路滤波器5供给电压控制振荡器6的控制电压，使电压控制振荡器6的输出频率变得靠近目标频率。

如果来自存储装置7的控制电压的设定值与由电压检测器9检测的控制电压的当前值之差变为小于预定阈值，那么与上述实施例4同样，由电压值比较器8对转换控制电路13输出指示转换的信号。转换控制电路13如果接受该转换指示，那么在相位比较器3的输出表示为来自基准振荡器1的基准频率信号的相位与来自分频器2的分频信号相位一致的瞬间，转换控制电路驱动转换电路10，把电荷泵4的输入从电压值比较器8转换为连接到相位比较器3上。利用该动作，平滑地进行电荷泵4的输入连接到相位比较器3上之后的频率取入工作，可以使频率转换响应更高速化。

如果系统达到同步状态，那么与上述实施例3同样，重写控制电路12按电压检测器9检测的控制电压的当前值更新从存储装置7读出且施加给电压值比较器8的存储装置7表内的控制电压的设定值。这样，经常把为了获得目标频率而供给电压控制振荡器6的控制电压的设定值与分频的设定值之间的最新对应关系存入存储装置7。因此，使自动地补偿因长期使用变化等造成的系统特性的变化变为可能。

如上所述，按照本实施例8，即使在工作中电压控制振荡器6的温度或其周围温度变化的情况下，也具有避免不可能同步，维持高速频率转换响应的效果。此外，即使对于除温度以外的条件，通过把表示以该条件作为参量的分频与控制电压值的对应关系的表预先存储在存储装置7中，配置检测该条件的装置，就可以增加同样的补偿功能。

而且，按本实施例8，可以抑制驱动转换电路10时所产生的控制电压的扰动，可以平滑地实施把电荷泵4的输入连接到相位比较器3上之后的频率取入工作，其结果，具有使频率转换响应更高速化的效果。

此外，按照本实施例8，可以抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同时还可以实现高速的频率转换响应，再有，具有可以对系统特性的长期使用变化自动进行补偿的效果。

工业利用的可能性

如上所述，在蜂窝电话等移动电话等中，本发明的PLL频率合成器可抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同时还可高速地转换频率，提供在同步状态下的高频率稳定性。

Claims (8)

1．一种PLL频率合成器，包括：基准振荡器，产生具有作为基准的频率的基准频率信号；电压控制振荡器，输出具有与施加的控制电压对应的频率的输出信号；分频器，依据设定的分频对来自所述电压控制振荡器的所述输出信号的频率进行分频，生成分频信号；相位比较器，把来自所述分频器的所述分频信号的相位与所述基准频率信号的相位进行比较，输出表示其相位差的相位差信号；电压检测装置，检测所述控制电压的当前值；存储装置，预先存储表示在所述分频器中设定的分频的多个设定值与施加给所述电压控制振荡器的控制电压的多个设定值的对应关系的表，从所述表中读出与在所述分频器中设定的分频对应的控制电压的设定值，输出该设定值；电荷泵，由施加信号驱动进行电荷的充放电；环路滤波器，对来自所述电荷泵的输出进行积分并生成供给所述电压控制振荡器的所述控制电压；电压值比较装置，对由所述电压检测装置检测到的所述控制电压的当前值与从所述存储装置输出的控制电压的所述设定值进行比较，并输出其比较结果，同时输出对应于该设定值的输出信号；转换装置，转换来自所述相位比较器的所述相位差信号和所述电压值比较装置的所述输出信号，把其中任何一个信号向所述电荷泵输出；和控制装置，在所述比较结果显示为检测的所述控制电压的当前值与来自所述存储装置的所述控制电压的设定值之差大于预定值的情况下，由所述电压值比较装置的所述输出信号驱动所述电荷泵，在除此之外的情况下，控制所述转换装置，以便由来自所述相位比较器的所述相位差信号驱动所述电荷泵。

2．如权利要求1所述的PLL频率合成器，其特征在于，配有温度检测装置，检测所述电压控制振荡器的温度或其周围的温度；所述存储装置预先存储表示分别对应多个温度条件的所述分频的多个设定值和所述控制电压的多个设定值的对应关系的表，从所述表中读出从所述温度检测装置输出的温度信息和与设定的分频对应的所述控制电压的设定值，把该设定值输出给所述电压值比较装置。

3．如权利要求1或权利要求2所述的PLL频率合成器，其特征在于，所述的PLL频率合成器还配有重写控制装置，当该PLL频率合成器达到同步状态时，按从所述电压检测装置输出的所述控制电压的当前值重写存储在所述存储装置中且与当前设定的分频对应的所述控制电压的所述设定值。

4．如权利要求2至权利要求4中任一项所述的PLL频率合成器，其特征在于，在所述电压检测装置检测的所述控制电压的当前值与来自所述存储装置的所述控制电压的所述设定值之差变为小于预定值后，所述控制装置控制所述转换装置，以便仅在所述分频信号的相位和所述基准频率信号的相位一致时，由来自所述相位比较器的所述相位差信号驱动所述电荷泵。

5．一种控制PLL频率合成器的方法，该PLL频率合成器包括产生具有作为基准的频率的基准频率信号的基准振荡器、输出有对应于施加的控制电压的频率的输出信号的电压控制振荡器、依据设定的分频对来自所述电压控制振荡器的所述输出信号的频率进行分频并生成分频信号的分频器、对来自所述分频器的所述分频信号的相位与所述基准频率信号的相位进行比较并输出表示其相位差的相位差信号的相位比较器、由所述相位差信号驱动进行电荷的充放电的电荷泵、和对来自所述电荷泵的输出进行积分并生成供给所述电压控制振荡器的所述控制电压的环路滤波器，所述方法包括以下步骤：控制电压检测步骤，检测所述控制电压的当前值；存储步骤，预先存储表示设定在所述分频器的分频的多个设定值和施加给所述电压控制振荡器的控制电压的多个设定值之间的对应关系的表；读出步骤，从存储的所述表中读出与所述分频器中当前设定的分频对应的所述控制电压的设定值；比较步骤，对该设定值和检测到的所述控制电压的当前值进行比较；和电荷泵驱动步骤，当在该比较步骤中所述控制电压的当前值与所述控制电压的所述设定值之差明显很大的情况下，利用有与所述控制电压的所述设定值对应的值的信号代替来自所述相位比较器的所述相位差信号驱动所述电荷泵，而在除此之外的情况下，利用来自所述相位比较器的所述相位差信号驱动所述电荷泵。

6．如权利要求5所述的控制PLL频率合成器的方法，其特征在于，包括检测所述电压控制振荡器的温度或其周围的温度的步骤；在所述存储步骤中，预先存储表示分别对应多个温度条件的所述分频的多个设定值与所述控制电压的多个设定值的对应关系的表；在所述读出步骤中，从所述存储表中读出检测的温度和与当前设定的分频对应的所述控制电压的设定值。

7．如权利要求5或权利要求6所述的控制PLL频率合成器的方法，其特征在于，所述的控制PLL频率合成器的方法还配有重写步骤，当所述PLL频率合成器达到同步状态时，按检测的所述控制电压的当前值，重写仅与当前设定的分频对应的已存储的所述控制电压的所述设定值。

8．如权利要求5至权利要求7中任一项所述的控制PLL频率合成器的方法，其特征在于，在所述电荷泵驱动步骤中，在检测的所述控制电压的当前值与读出的所述控制电压的设定值之差变小的情况下，仅在所述分频信号的相位与所述基准频率信号的相位一致时，利用来自所述相位比较器的所述相位差信号驱动所述电荷泵。

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