DE102009046398A1

DE102009046398A1 - PLL-Schaltung

Info

Publication number: DE102009046398A1
Application number: DE102009046398A
Authority: DE
Inventors: Shigetaka Kariya-shi Goto
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2010-05-20
Also published as: KR20100053443A; JP2010118803A; US20100117741A1

Abstract

Eine VCO-/Stromumschaltschaltung (15) gibt ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen eines VCO aus zwei oder mehr VCOs auf der Grundlage der extern bereitgestellten Frequenzteilungsdaten aus. Des Weiteren gibt bei Umschalten der VCOs die VCO-/Stromumschaltschaltung (15) ein Umschaltsignal zum Ändern des Ausgabestroms der variablen Ladungspumpe (20) auf einen Wert über Normal (Wert bei Verriegelung) aus. Nach Vollendung des Umschaltens der VCOs gibt die VCO-/Stromumschaltschaltung (15) ein Umschaltsignal zum Ändern des Ausgabestroms der variablen Ladungspumpe (20) auf einen normalen kleinen Wert aus.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen PLL (Phasenregelkreis, „phase locked loop”), der einen Oszillationsvorgang durch Auswählen eines VCO (spannungsgesteuerter Oszillator, „voltage controlled oscillator”) aus zwei oder mehr VCOs durchführt, deren Oszillationsfrequenzbänder sich voneinander unterscheiden.
VERWANDTER STAND DER TECHNIK
In Tunern zum Empfangen von Signalen eines breiten Frequenzbereichs (zum Beispiel Fernseher) werden zwei oder mehr spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCOs) umgeschaltet, deren Oszillationsfrequenzbänder sich voneinander unterscheiden, um den Frequenzbereich abzudecken.
Patentdruckschrift 1 offenbart einen PLL mit einer Ladungspumpenschaltung, einem Widerstand und einem Frequenzteiler zum Teilen eines Kapazitäts- und eines Oszillationssignals mit einem vorbestimmten Frequenzteilungsverhältnis, wobei der PLL eine Umschalteinrichtung zum Umschalten von zumindest zwei Schaltungskonstanten des Stromwerts eines ausgegebenen Signals von der Ladungspumpenschaltung, des Widerstandswerts, des Kapazitätswerts der Kapazität und des Frequenzteilungsverhältnisses des Frequenzteilers umfasst, wobei die Umschalteinrichtung das Frequenzband des PLL mit einem konstanten Dämpfungsfaktor des PLL modifiziert, wenn die Schaltungskonstanten umgeschaltet werden. Auf Grund dieses Aufbaus kann ein günstiger Phasenzieheffekt mit hinreichender Konvergenzgeschwindigkeit erreicht werden, während ebenso die Stabilität des Kreises aufrechterhalten wird.
Patentdruckschrift 2 offenbart die Merkmale des Zählens der Phasendifferenz zwischen einem Aufwärtssignal und einem Abwärtssignal, die von einem Phasenkomparator ausgegeben werden, und des Umwandelns eines digitalen Zählwerts in ein analoges Signal unter Verwendung eines D/A-Wandlers. Demgemäß fällt die Steuerung einer Ladungspumpe leicht.
Patentdruckschrift 3 offenbart einen PLL mit zwei Betriebsarten, der einen Widerstandswert des Tiefpassfilters unter Verwendung eines Schalters umschaltet, wobei die Kreiseigenschaften bei Einzug und bei Verriegelung durch Umschalten des Ansteuerstroms einer Ladungspumpe abhängig von der Betriebsart verändert werden. Demgemäß kann ein PLL vorgesehen werden, die für eine IC (integrierte Schaltung, „integrated circuit”) anwendbar ist und relativ störungsfrei ist.
Es liegt jedoch ein Problem dahingehend vor, dass es bei Umschalten von zwei oder mehr VCOs mit variierenden Oszillationsfrequenzbändern lange dauert, bis ein PLL verriegelt ist, falls ein VCO umgeschaltet wird, um mit der Frequenz eines Sollwerts in der linearen Suche überein zu stimmen.

Patentdruckschrift 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2006- 222939 .
Patentdruckschrift 2: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. H08-288843 .
Patentdruckschrift 3: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. S62-92521 .

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verringern der Zeit, in der ein PLL verriegelt wird.
Ein erfindungsgemäßer PLL umfasst eine Vielzahl von VCOs, deren Oszillationsfrequenzbänder sich voneinander unterscheiden, einen programmierbaren Frequenzteiler, eine Ladungspumpe und eine VCO-/Stromumschaltschaltung, die aufgebaut ist, um einen aus der Vielzahl von VCOs auf der Grundlage von Frequenzteilungsdaten auszuwählen, die ein Frequenzteilungsverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers bestimmen, und um bei Umschalten der VCOs einen Stromwert der Ladungspumpe auf einen Wert über Normal umzuschalten.
Gemäß der Erfindung können die VCOs auf VCOs umgeschaltet werden, deren Frequenzbänder auf der Grundlage der Frequenzteilungsdaten optimal sind. Des Weiteren kann bei Umschalten der VCOs die Zeit, in der der PLL verriegelt wird, durch Erhöhen des Stromwerts der Ladungspumpe verringert werden.
In dem vorstehend beschriebenen PLL umfasst die VCO-/Stromumschaltschaltung ferner eine erste Bestimmungsschaltung, die aufgebaut ist, um ein Auswahlsignal zum Auswählen eines VCO aus der Vielzahl von VCOs auf der Grundlage der Frequenzteilungsdaten auszugeben, die ein Frequenzteilungsverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers bestimmen; eine zweite Bestimmungsschaltung, die aufgebaut ist, um eine Steuerspannung zum Steuern einer Oszillationsfrequenz eines VCO mit einem ersten Bezugswert und einem zweiten Bezugswert zu vergleichen, um einen momentan ausgewählten VCO auszuwählen, wenn die Steuerspannung als größer oder gleich dem ersten Bezugswert und kleiner oder gleich dem zweiten Bezugswert bestimmt wird, um ein Signal zum Auswählen eines VCO, dessen Oszillationsfrequenzband von dem momentan ausgewählten VCO das nächstgrößte ist, auszugeben, wenn die Steuerspannung als größer dem zweiten Bezugswert bestimmt wird, und um ein Signal zum Auswählen eines VCO, dessen Oszillationsfrequenzband von dem momentan ausgewählten VCO das nächstniedrigste ist, auszugeben, wenn die Steuerspannung als kleiner dem ersten Bezugswert bestimmt wird; und eine Auswahleinrichtung, die aufgebaut ist, um eine Ausgabe aus der ersten Bestimmungsschaltung und der zweiten Bestimmungsschaltung auszuwählen und um die ausgewählte Ausgabe als ein VCO-Auswahlsignal auszugeben.
Auf Grund des vorstehend beschriebenen Aufbaus kann, selbst wenn die Steuerspannung fluktuiert, die die Oszillationsfrequenz des VCO steuert, sie auf einen VCO umgeschaltet werden, dessen Oszillationsfrequenzband bevorzugt ist.
In dem vorstehend beschriebenen PLL wählt bei Umschalten eines Empfangskanals die Auswahleinrichtung zuerst die erste Bestimmungsschaltung aus und wählt von da an die zweite Bestimmungsschaltung aus.
In dem vorstehend beschriebenen PLL wählt bei einer Modifikation der Frequenzteilungsdaten die Auswahleinrichtung zuerst eine Ausgabe der ersten Bestimmungsschaltung aus, gibt ein Umschaltsignal zum Ändern eines Stromwerts der Ladungspumpe auf einen Wert über Normal aus und gibt die Auswahleinrichtung von da an, wenn kein Signal zum Umschalten der VCOs von der zweiten Bestimmungsschaltung ausgegeben wird, ein Umschaltsignal aus, um einen Stromwert der Ladungspumpe auf einen normalen kleinen Wert zu ändern.
Auf Grund des vorstehend beschriebenen Aufbaus werden zuerst ein von der ersten Bestimmungsschaltung ausgegebenes Auswahlsignal der VCOs und ein Umschaltsignal zum Ändern des Stromwerts der Ladungspumpe auf einen Wert über Normal ausgegeben, wenn die Frequenzteilungsdaten modifiziert werden, um einen Empfangskanal umzuschalten, und von da an wird, wenn kein VCO-Auswahlsignal zum Umschalten der VCOs von der zweiten Bestimmungsschaltung ausgegeben wird, ein Umschaltsignal zum Ändern des Stromwerts der Ladungspumpe auf einen normalen kleinen Wert ausgegeben. Demgemäß kann die Zeit, während der der PLL verriegelt wird, bei Umschalten der VCOs durch Ändern des Stromwerts der Ladungspumpe auf einen größeren Wert verringert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Schaltungsdarstellung eines PLL gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Darstellung einer beispielhaften variablen Ladungspumpe;
3 eine Darstellung eines Aufbaus einer VCO-/Stromumschaltschaltung;
4A eine Darstellung der Beziehung zwischen einer Oszillationsfrequenz und Frequenzteilungsdaten von VCOs und einer Frequenzsteuerspannung, und 4B eine Darstellung der Korrespondenzbeziehung zwischen den Frequenzteilungsdaten und den VCOs; und
5 ein Ablaufdiagramm des Betriebs eines PLL.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend beschrieben. 1 zeigt eine Blockdarstellung eines PLL-Aufbaus gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Ein PLL 11 ist zum Beispiel in eine IC für einen TV-Tuner eingefasst, und ist eine Schaltung zum Auswählen, aus zwei oder mehreren VCOs, eines VCO eines Frequenzbands, das für die zu empfangende Frequenz einer Rundsendungsstation geeignet ist.
In 1 gibt eine Steuereinheit (Prozessor) 12 außerhalb der IC für einen TV-Tuner die Frequenzteilungsdaten (Daten, die das Frequenzteilungsverhältnis eines programmierbaren Frequenzteilers 14 ausweisen) entsprechend der Frequenz einer Rundsendungsstation, die der Benutzer zu empfangen wünscht, zu einer Schnittstellenschaltung 13 der IC für den TV-Tuner aus.
Die Schnittstellenschaltung 13 gibt die von der Steuereinheit 12 empfangenen Frequenzteilungsdaten zu einem programmierbaren Frequenzteiler 14 und einer VCO-/Stromumschaltschaltung 15 aus.
Die VCO-/Stromumschaltschaltung 15 gibt ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen eines von zwei oder mehr VCOs 22a bis 22n auf der Grundlage der Frequenzteilungsdaten und ein Umschaltsignal zum Ändern des Ausgabestroms einer variablen Ladungspumpe 20 auf einen Wert über Normal (Wert bei Verriegeln) aus.
Der programmierbare Frequenzteiler 14 teilt das von der VCO-Ausgabeschaltung 16 ausgegebene Oszillationssignal durch das durch die Frequenzteilungsdaten ausgewiesene Frequenzteilungsverhältnis, und gibt dadurch das geteilte Oszillationssignal zu einem Phasenkomparator 17 aus.
Das Frequenzteilungsverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers 14 kann durch die Oszillationsfrequenz des VCO und die Vergleichsfrequenz (Frequenz eines Taktsignals) des PLL bestimmt werden. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann, wenn die Frequenz eines in den Phasenkomparator 17 einzugebenden Taktsignals konstant ist, dann ein VCO mit einem Oszillationsfrequenzband, das für die Frequenz der Rundsendungsstation geeignet ist, auf der Grundlage der Frequenz eines Taktsignals und der Frequenzteilungsdaten vorab bestimmt werden. Demgemäß kann die VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ein Signal zum Auswählen eines VCO eines geeigneten Oszillationsfrequenzbands auf der Grundlage der Frequenzteilungsdaten erzeugen.
Bei Vorsehen eines weiteren Frequenzteilers vor dem programmierbaren Frequenzteiler 14 kann das von der VCO-Ausgabeschaltung 16 ausgegebene Oszillationssignal durch jenen Frequenzteiler geteilt werden und kann weiterhin durch den programmierbaren Frequenzteiler 14 geteilt werden. Unter Verwendung von Frequenzteilern auf zwei oder mehr Stufen muss das Frequenzteilungsverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers 14 selbst dann nicht sehr hoch gesetzt werden, wenn die Oszillationsfrequenz hoch ist.
Eine Bezugstakterzeugungseinrichtung 19 ist eine Schaltung zum Erzeugen eines Bezugstaktsignals unter Verwendung eines Quartzoszillators oder dergleichen. Ein Bezugstaktfrequenzteiler 18 teilt das von der Bezugstakterzeugungseinrichtung 19 ausgegebene Bezugstaktsignal durch ein vorbestimmtes Frequenzteilungsverhältnis und gibt ein Taktsignal einer spezifischen Frequenz zu dem Phasenkomparator 17 aus.
Der Phasenkomparator 17 vergleicht die Phase des ausgegebenen Signals des programmierbaren Frequenzteilers 14 und die Phase des von dem Bezugstaktfrequenzteiler 18 ausgegebenen Taktsignals und gibt ein Signal gemäß der Phasendifferenz zu der variablen Ladungspumpe 20 aus.
Die variable Ladungspumpe 20 schaltet einen Transistor auf einer Energiezufuhrseite oder einer Erdungsseite (oder einer Seite negativen Potenzials) ein, um die Kapazität eines Schleifenfilters bzw. Kreisfilters 21 gemäß einem Aufwärtssignal oder einem Abwärtssignal, die von dem Phasenkomparator 17 ausgegeben werden, wieder zu laden oder zu entladen. Des Weiteren modifiziert die variable Ladungspumpe 20 einen einem Kreisfilter 21 zuzuführenden Stromwert auf der Grundlage eines von der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ausgegebenen Umschaltsignals.
Das Kreisfilter 21 glättet den Ausgabestrom der variablen Ladungspumpe 20 und gibt den geglätteten Ausgabestrom als eine Frequenzsteuerspannung zum Steuern der Oszillationsfrequenz der VCOs 22a bis 22n aus.
Die VCOs 22a bis 22n sind spannungsgesteuerte Oszillatoren, deren Oszillationsfrequenzbänder sich voneinander unter scheiden, und eines der Oszillationssignale dieser VCOs 22a bis 22n wird durch die VCO-Ausgabeschaltung 16 ausgewählt, wodurch das ausgewählte Oszillationssignal zu dem programmierbaren Frequenzteiler 14 und anderen (nicht gezeigten) Schaltungen ausgegeben wird.
Der PLL umfasst den programmierbaren Frequenzteiler 14, den Phasenkomparator 17, die variable Ladungspumpe 20, das Kreisfilter 21, die VCOs 22a bis 22n oder dergleichen, die vorstehend beschrieben sind.
Der Komparator 23 vergleicht die von dem Kreisfilter 21 ausgegebene Frequenzsteuerspannung mit der von einer Bezugsspannungsschaltung 24 ausgegebenen analogen Bezugsspannung, und wandelt dadurch die analoge Frequenzsteuerspannung in einen digitalen Wert um.
2 zeigt eine Darstellung einer beispielhaften variablen Ladungspumpe 20. Die variable Ladungspumpe 20 ist mit einer variablen Stromquelle 31, die mit einer positiven Energiezufuhr VDD verbunden ist, Schaltern 32 und 33, die durch einen MOS-Transistor oder dergleichen aufgebaut sind, und einer variablen Stromquelle 34 versehen, die mit einer negativen Energiezufuhr VSS oder der Masse verbunden ist.
Den variablen Stromquellen 31 und 34 wird von der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ein Umschaltsignal zugeführt. Wird von der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ein Umschaltsignal zum Ändern eines Stromwerts auf einen Wert über Normal zugeführt, dann erhöht sich der Ausgabestrom der variablen Stromquellen 31 und 34. Wird von der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ein Umschaltsignal zum Ändern eines Stromwerts auf einen kleineren Wert bereitgestellt, dann verringert sich der Ausgabestrom der variablen Stromquellen 31 und 34. Mit anderen Worten gibt die Ladungspumpe 20 bei Umschalten eines VCO einen elektrischen Strom über Normal aus und gibt zu anderen Zeiten einen kleinen elektrischen Strom aus.
Den Schaltern 32 und 33 wird jeweils von dem Phasenkomparator 17 ein Aufwärtssignal oder ein Abwärtssignal vermittelt. Wird ein Aufwärtssignal vermittelt, dann wird der Schalter 32 eingeschaltet und wird der Schalter 33 ausgeschaltet, und dadurch wird der Ausgabestrom der variablen Stromquelle 31 einer Kapazität des Kreisfilters 21 bereitgestellt. Wird demgegenüber ein Abwärtssignal vermittelt, dann wird der Schalter 32 ausgeschaltet und wird der Schalter 33 eingeschaltet, und dadurch wird die in einer Kapazität des Kreisfilters 21 akkumulierte elektrische Ladung über die variable Stromquelle 34 entladen.
3 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Aufbaus der VCO-/Stromumschaltschaltung 15. Die VCO-/Stromumschaltschaltung 15 umfasst eine erste Bestimmungsschaltung 41, eine zweite Bestimmungsschaltung 42, eine Bestimmungszeitgabeerzeugungsschaltung 43 und eine Auswahleinrichtung 44.
Die erste Bestimmungsschaltung 41 gibt ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen eines VCO aus zwei oder mehr VCOs auf der Grundlage der extern von der Steuereinheit 12 vermittelten Frequenzteilungsdaten aus.
Die zweite Bestimmungsschaltung 42 führt die nachstehenden Bestimmungsvorgänge mit dem Signal durch, das von der Bestimmungszeitgabeerzeugungsschaltung 43 ausgegeben wird, die ein Auslöser ist.
Die zweite Bestimmungsschaltung 42 behält den momentan ausgewählten VCO bei, wenn der digitale Wert der von dem Komparator 23 ausgegebenen Frequenzsteuerspannung (1) als größer oder gleich dem (einem ersten Bezugswert entsprechenden) Bezugswert B und kleiner oder gleich dem (einem zweiten Bezugswert entsprechenden) Bezugswert A bestimmt wird. Des Weiteren gibt die zweite Bestimmungsschaltung 42 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen eines VCO aus, dessen Oszillationsfrequenzband von dem momentan ausgewählten VCO das nächsthöchste ist, wenn der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung als größer dem Bezugswert A bestimmt wird. Außerdem gibt die zweite Bestimmungsschaltung 42 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen eines VCO aus, dessen Oszillationsfrequenzband von dem momentan ausgewählten VCO das nächstniedrigere ist, wenn der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung als kleiner dem Bezugswert B bestimmt wird. Der Bezugswert A und Bezugswert B werden auf der Grundlage des oberen Grenzwerts und des unteren Grenzwerts der Frequenzsteuerspannung gesetzt, bei der die Oszillation eines VCO unter gewissen Bedingungen stabil durchgeführt werden kann, wie in einem gewissen Umgebungstemperaturbereich.
Die Auswahleinrichtung 44 wählt zuerst ein VCO-Auswahlsignal aus, das von der ersten Bestimmungsschaltung 41 ausgegeben wird, und gibt dann ein Umschaltsignal zum Ändern des Stromwerts der variablen Ladungspumpe 20 auf einen Wert über Normal aus, wenn die Frequenzteilungsdaten modifiziert werden und ein Umschalten der VCOs erforderlich ist. Von da an wählt die Auswahleinrichtung 44 ein VCO-Auswahlsignal aus, das von der zweiten Bestimmungsschaltung 42 ausgegeben wird. Die Auswahleinrichtung gibt ein Umschaltsignal zum Ändern eines Stromwerts der variablen Ladungspumpe 20 auf einen normalen kleinen Wert aus, wenn kein Signal zum Umschalten der VCOs von der zweiten Bestimmungsschaltung 42 ausgegeben wird.
Auf Grund des von der Auswahleinrichtung 44 ausgegebenen VCO-Auswahlsignals wird ein VCO der zwei oder mehr VCOs 22a bis 22n ausgewählt, und es wird ein Oszillationsvorgang durchgeführt. Das VCO-Auswahlsignal wird ebenso der VCO-Ausgabeschaltung 16 als ein Auswahlsignal vermittelt, und die VCO-Ausgabeschaltung 16 wählt die Ausgabe eines durch das VCO-Auswahlsignal ausgewiesenen VCO aus und gibt dadurch die ausgewählte Ausgabe zu dem programmierbaren Frequenzteiler 14 aus.
4A zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen Oszillationsfrequenz und Frequenzteilungsdaten der VCOs und einer Frequenzsteuerspannung, und 4B zeigt eine Darstellung der Korrespondenzbeziehung zwischen den Frequenzteilungsdaten und den VCOs.
Die Darstellung auf der linken Seite von 4A zeigt die Beziehung zwischen einer Oszillationsfrequenz der VCOs und einer Frequenzsteuerspannung, und die Darstellung auf der rechten Seite von 4A zeigt die Beziehung zwischen Werten der Frequenzteilungsdaten N0 bis N_n-1 und einer Frequenzsteuerspannung.
Werden die Frequenzteilungsdaten als N definiert und wird die Vergleichsfrequenz (Frequenz des Taktsignals) eines PLL als fref definiert, dann wird die Oszillationsfrequenz durch die nachstehende Gleichung dargestellt. fvco = fref·N
Unter der Annahme, dass die Vergleichsfrequenz fref eines PLL konstant ist, können Frequenzteilungsdaten N unter Verwendung der vorstehenden Gleichung bestimmt werden, falls die zu empfangende Frequenz der Rundsendungsstation be stimmt wird. Demgemäß können die Frequenzteilungsdaten N und der VCO mit einem gewissen Oszillationsfrequenzband miteinander assoziiert werden.
In 4A ist der VCO, dessen Oszillationsfrequenzband das niedrigste ist, VCOO (entsprechend VCO 22a von 1), ist der VCO, dessen Oszillationsfrequenzband das zweitniedrigste ist, VCO1 (entsprechend VCO 22b von 1), ..., ist der VCO, dessen Oszillationsfrequenzband das zweithöchste ist, VCO_n-1 (entsprechend VCO 22_n-1 von 1) und ist der VCO, dessen Oszillationsfrequenzband das höchste ist, VCOn (entsprechend VCO 22n von 1).
Zum Bespiel beträgt der Wert der Frequenzteilungsdaten N N0, wenn die Frequenzsteuerspannung des VCO0, dessen Oszillationsfrequenzband das niedrigste ist, fast gleich dem Bezugswert A ist, der der obere Grenzwert ist, beträgt der Wert der Frequenzteilungsdaten N N1, wenn die Frequenzsteuerspannung des VCO1, dessen Oszillationsfrequenzband das zweitniedrigste ist, fast gleich dem Bezugswert A ist, ..., und beträgt der Wert der Frequenzteilungsdaten N N_n-1, wenn die Frequenzsteuerspannung des VCO_n-1, dessen Oszillationsfrequenzband das zweithöchste ist, fast gleich dem Bezugswert A ist.
In dem Ausführungsbeispiel wird die Korrespondenzbeziehung zwischen den Frequenzbereichsteilungsdaten N und dem dadurch ausgewählten VCO, wie in 4B gezeigt ist, unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Werte der Frequenzteilungsdaten N bestimmt, d. h. N0 bis N_n-1. In dem in 4 gezeigten Beispiel werden die Frequenzbereichsteilungsdaten N unter Berücksichtigung des überlappenden Frequenzbereichs oder dergleichen bestimmt, wenn die Oszillationsfrequenzbänder der VCOs einander teilweise überlappen.
Der Betrieb der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 in 3 wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben.
Erfüllen die dem programmierbaren Frequenzteiler 14 gesetzten Frequenzteilungsdaten N die Bedingung N ≤ N0 (in 4B gezeigte Bedingung; das Gleiche gilt für die nachfolgenden Bedingungen), dann gibt die erste Bestimmungsschaltung 41 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen von VCO0 aus, dessen Oszillationsfrequenzband das niedrigste ist (vgl. 4A; das Gleiche gilt für die nachfolgenden VCOs).
Erfüllen die Frequenzteilungsdaten N die Bedingung N0 < N ≤ N1, dann gibt die erste Bestimmungsschaltung 41 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen von VCO1 aus, dessen Oszillationsfrequenzband das zweitniedrigste ist. Erfüllen die Frequenzteilungsdaten N die Bedingung N1 ≤ N ≤ N2, dann gibt die erste Bestimmungsschaltung 41 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen von VCO2 aus, dessen Oszillationsfrequenzband das drittniedrigste ist.
Erfüllen die Frequenzteilungsdaten N die Bedingung N_n-2 ≤ N ≤ N_n-1 dann gibt die erste Bestimmungsschaltung 41 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen von VCO_n-1 aus, dessen Oszillationsfrequenzband das zweithöchste ist. Erfüllen des Weiteren die Frequenzteilungsdaten N die Bedingung N_n-1 < N, dann gibt die erste Bestimmungsschaltung 41 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen von VCOn aus, dessen Oszillationsfrequenzband das höchste ist.
Als Nächstes wird der Betrieb der zweiten Bestimmungsschaltung 42 beschrieben. Die zweite Bestimmungsschaltung 42 vergleicht den digitalen Wert der Frequenzsteuerspannung mit Bezugswerten A und B. Wird zum Beispiel bestimmt, dass der digitale Wert einer Frequenzsteuerspannung größer oder gleich dem Bezugswert B ist, der der untere Grenzwert ist, und kleiner oder gleich dem Bezugswert A ist, der der obere Grenzwert ist, während VCO1 ausgewählt ist, dann behält die zweite Bestimmungsschaltung 42 den zu diesem Zeitpunkt ausgewählten VCO1 bei.
Wird der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung als größer dem Bezugswert A bestimmt, dann gibt die zweite Bestimmungsschaltung 42 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen von VCO2 aus, dessen Oszillationsfrequenzband von dem momentan ausgewählten VCO1 das nächstgrößte ist.
Wird der digitale Wert einer Frequenzsteuerspannung als kleiner dem Bezugswert B bestimmt, dann gibt die zweite Bestimmungsschaltung 42 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen von VCO0 aus, dessen Oszillationsfrequenzband von dem momentan ausgewählten VCO1 das nächstniedrigste ist.
In dem Ausführungsbeispiel wird zum Beispiel ein Wert N0 ≤ N ≤ N1 als Daten gesetzt, die VCO1 ausweisen, dessen Oszillationsfrequenzband niedrig ist, und wenn der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung größer oder gleich dem Bezugswert B und kleiner oder gleich dem Bezugswert A ist, dann behält die zweite Bestimmungsschaltung 42 „den Wert des momentan ausgewählten VCO” bei. Wird des Weiteren der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung als größer dem Bezugswert A bestimmt, dann gibt die zweite Bestimmungsschaltung 42 „den Wert des momentan ausgewählten VCO + 1” als VCO-Auswahlsignal aus. Wird der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung als kleiner dem Bezugswert B bestimmt, dann gibt die zweite Bestimmungsschaltung 42 „den Wert des momentan ausgewählten VCO – 1” als VCO-Auswahlsignal aus. Die zweite Bestimmungsschaltung 42 kann zum Beispiel durch einen Decoder, einen Komparator oder dergleichen aufgebaut sein.
Wird „der Wert des momentan ausgewählten VCO + 1” als ein VCO-Auswahlsignal ausgegeben, dann beendet der momentan ausgewählte VCO den Oszillationsbetrieb, und der VCO, dessen Oszillationsband zweithöher ist, beginnt den Oszillationsbetrieb. Eine Schaltung, die die VCOs umschaltet, kann zum Beispiel durch eine Umschaltschaltung oder dergleichen implementiert werden. In 1 gibt das in die VCOs 22a bis 22n eingegebene VCO-Auswahlsignal beispielhaft eine Funktion der Umschaltschaltung an, die durch das VCO-Auswahlsignal gesteuert wird.
Bei Anweisung durch die Steuereinheit 12 oder bei einer Modifikation der Frequenzteilungsdaten wählt die Auswahleinrichtung 44 zuerst das von der ersten Bestimmungsschaltung 41 ausgegebene VCO-Auswahlsignal aus und gibt das ausgewählte VCO-Auswahlsignal zu den VCOs 22a bis 22n und zu der VCO-Ausgabeschaltung 16 zum Betreiben eines spezifischen VCO aus. Von da an gibt die Auswahleinrichtung 44 das VCO-Auswahlsignal (zum Beispiel ein Wert, in dem „1” zu dem Wert des momentan ausgewählten VCO addiert wird, oder ein Wert, in dem „1” von dem Wert des momentan ausgewählten VCO subtrahiert wird) aus, das von der zweiten Bestimmungsschaltung 42 ausgegeben wird. Des Weiteren gibt die Auswahleinrichtung 44 bei Umschalten der VCOs ein Umschaltsignal zum Erhöhen des Stromwerts der variablen Ladungspumpe 20 aus.
Demgemäß wird ein Signal zum Auswählen des VCO ausgegeben, dessen Oszillationsfrequenzband den Frequenzteilungsdaten entspricht, und ebenso wird ein Umschaltsignal zum Umschalten des Stromwerts der variablen Ladungspumpe 20 auf einen höheren Wert als der Wert bei Verriegelung ausgegeben. Ist des Weiteren die Frequenzsteuerspannung kleiner dem Bezugswert B oder größer dem Bezugswert A, dann wird ein Signal zum Auswählen des VCO ausgegeben, dessen Oszillationsfrequenzband das nächsthöchste oder das nächstniedrigste ist.
Der Betrieb des PLL 11 wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 5 beschrieben.
Zuerst werden die Frequenzteilungsdaten, die der zu empfangenden Frequenz entsprechen, für den programmierbaren Frequenzteiler 14 gesetzt (S11 in 5).
Als nächstes gibt die VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen des VCO aus, der den für den Frequenzteiler 14 zu setzenden Frequenzteilungsdaten entspricht, und gibt ebenso ein Umschaltsignal zum Umschalten des Stromwerts der variablen Ladungspumpe 20 aus (S12).
Ist erst einmal ein Umschaltsignal zum Ändern des Stromwerts auf einen größeren Wert aus der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ausgegeben, dann werden die Stromwerte der variablen Stromquellen 31 und 34 der variablen Ladungspumpe 20 auf einen größeren Wert als der Wert bei Verriegelung geändert und wird die Frequenz des PLL mit jenem größeren Stromwert gesteuert. Demgemäß kann die Oszillationsfrequenz des PLL 11 in kurzer Zeit konvergieren.
In dem nachfolgenden Schritt S13 wartet der PLL, bis die Frequenzsteuerspannung stabil wird. Nach einer gewissen Zeitspanne bestimmt der PLL 11, ob der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung größer oder gleich dem Bezugswert B und kleiner oder gleich dem Bezugswert A ist, ob der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung größer dem Bezugswert A ist oder ob der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung kleiner dem Bezugswert B ist (S14).
Erfüllt der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung die Bedingung „Bezugswert B ≤ digitaler Wert der Frequenzsteuerspannung ≤ Bezugswert A”, dann geht der Prozess zu Schritt S15 über, und der PLL 11 behält den momentan ausgewählten VCO bei und gibt ein Umschaltsignal zum Ändern des Stromwerts der variablen Ladungspumpe 20 auf einen kleineren Wert aus.
In Schritt S14, wenn der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung größer dem Bezugswert ist, dann geht der Prozess zu Schritt S16 über, und der PLL 11 gibt ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen des VCO aus, dessen Oszillationsfrequenzband von dem Oszillationsfrequenzband des momentan ausgewählten VCO das nächstgrößte ist. Zur gleichen Zeit wird ein Umschaltsignal zum Anweisen der variablen Ladungspumpe 20 zum Ausgeben eines elektrischen Stroms über Normal von der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ausgegeben. Daraufhin geht der Prozess zu Schritt S13 zurück.
In Schritt S14, wenn der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung als kleiner dem Bezugswert B bestimmt wird, dann geht der Prozess zu Schritt S17 über, und der PLL 11 gibt ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen des VCO mit einem Oszillationsfrequenzband aus, das das nächstkleinste von dem Oszillationsfrequenzband des momentan ausgewählten VCO ist. Zur gleichen Zeit wird ein Umschaltsignal zum Anweisen der variablen Ladungspumpe 20 zum Ausgeben eines elektrischen Stroms über Normal von der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 ausgegeben. Daraufhin geht der Prozess zu Schritt S13 zurück.
Die vorstehend beschriebene Verarbeitung in Schritten S12 bis S17 stellt die Betriebe der VCO-/Stromumschaltschaltung 15 dar.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann auf der Grundlage der Frequenzteilungsdaten, die einer Rundsendungsstation entsprechen, deren Empfang erwünscht ist, ein VCO, dessen Oszillationsfrequenzband bevorzugt ist, aus zwei oder mehr VCOs ausgewählt werden. Des Weiteren kann bei Umschalten der VCOs der PLL durch Erhöhen des Stromwerts der variablen Ladungspumpe 20 konvergieren.
Des Weiteren wird gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der momentan ausgewählte VCO beibehalten, wenn sich der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung zum Steuern der Oszillationsfrequenz des VCO innerhalb eines gewissen Bereichs befindet, und wird ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen des VCO ausgegeben, dessen Oszillationsfrequenzband das nächstgrößte ist, wenn der digitale Wert größer dem Bezugswert A ist, der der obere Grenzwert ist. Ist der digitale Wert der Frequenzsteuerspannung kleiner dem Bezugswert B, der der untere Grenzwert ist, dann wird außerdem ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen des VCO ausgegeben, dessen Oszillationsfrequenzband das nächstkleinste ist.
Auf Grund des vorstehend beschriebene Aufbaus kann ein VCO ausgewählt werden, dessen Oszillationsfrequenz sich nahe der Frequenz einer Rundsendungsstation befindet, deren Empfang erwünscht ist, und somit kann die Zeit für die PLL-Verriegelung verringert werden.
Liegen Fluktuationen in der Frequenzsteuerspannung auf Grund von Änderungen in der Umgebungstemperatur oder anderen Bedingungen vor, dann kann des Weiteren ein VCO ausgewählt werden, dessen Oszillationsfrequenzband für die Nachfluktuationsbedingungen geeignet ist.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann ein VCO, dessen Frequenzband optimal ist, aus zwei oder mehr VCOs ausgewählt werden, und wenn der VCO weiterhin umgeschaltet wird, dann kann die Zeit für die PLL-Verriegelung verringert werden.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann zum Beispiel wie nachstehend beschrieben aufgebaut werden.

(1) In dem Ausführungsbeispiel wählt die Auswahleinrichtung 44 eine der Ausgaben zwischen der ersten Bestimmungsschaltung 41 und der zweiten Bestimmungsschaltung 42 aus. Die erste Bestimmungsschaltung und die zweite Bestimmungsschaltung können jedoch als eine Schaltung aufgebaut sein, und sie können derart aufgebaut sein, dass die eine Schaltung ein VCO-Auswahlsignal auf der Grundlage der Frequenzteilungsdaten erzeugt und den Bezugswert A mit dem Bezugswert B vergleicht.
Die erste Bestimmungsschaltung 41, die zweite Bestimmungsschaltung 42 und die Auswahleinrichtung 44 können in eine Schaltung integriert sein.
(2) Das Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, dass die zweite Bestimmungsschaltung 42 einen Bestimmungsvorgang gemäß einem von der Bestimmungszeitgabeerzeugungsschaltung 43 ausgegebenen Signal durchführt. Diese kann jedoch derart aufgebaut sein, dass die zweite Bestimmungsschaltung 42 einen Bestimmungsvorgang bei jeder gewissen Zeitspanne ohne Verwendung der Bestimmungszeitgabeerzeugungsschaltung 43 durchführt.

Eine VCO-/Stromumschaltschaltung (15) gibt ein VCO-Auswahlsignal zum Auswählen eines VCO aus zwei oder mehr VCOs auf der Grundlage der extern bereitgestellten Frequenzteilungsdaten aus. Des Weiteren gibt bei Umschalten der VCOs die VCO-/Stromumschaltschaltung (15) ein Umschaltsignal zum Ändern des Ausgabestroms der variablen Ladungspumpe (20) auf einen Wert über Normal (Wert bei Verriegelung) aus. Nach Vollendung des Umschaltens der VCOs gibt die VCO-/Stromumschaltschaltung (15) ein Umschaltsignal zum Ändern des Ausgabestroms der variablen Ladungspumpe (20) auf einen normalen kleinen Wert aus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-222939 [0006]
- JP 288843 [0006]
- JP 62-92521 [0006]

Claims

Phasenregelkreis (PLL) mit: einer Vielzahl von spannungsgesteuerten Oszillatoren (VCOs 22a bis 22n), deren Oszillationsfrequenzbänder sich voneinander unterscheiden; einem programmierbaren Frequenzteiler (14); einer Ladungspumpe (20); und einer VCO-/Stromumschaltschaltung (15), die eingerichtet ist, um einen aus der Vielzahl von VCOs (22a bis 22n) auf der Grundlage von Frequenzteilungsdaten auszuwählen, die ein Frequenzteilungsverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers (14) bestimmen, und um bei Umschalten der VCOs einen Stromwert der Ladungspumpe (20) auf einen Wert über Normal umzuschalten.
PLL gemäß Anspruch 1, wobei die VCO-/Stromumschaltschaltung (15) umfasst: eine erste Bestimmungsschaltung (41), die eingerichtet ist, um die Frequenzteilungsdaten, die ein Frequenzteilungsverhältnis des programmierbaren Frequenzteilers (14) bestimmen, mit einem Bezugswert zu vergleichen, und um ein Auswahlsignal zum Auswählen eines VCO aus der Vielzahl von VCOs (22a bis 22n) auszugeben; eine zweite Bestimmungsschaltung (42), die eingerichtet ist, um eine Steuerspannung zum Steuern einer Oszillationsfrequenz eines VCO mit einem ersten Bezugswert und einem zweiten Bezugswert zu vergleichen, um einen momentan ausgewählten VCO auszuwählen, wenn die Steuerspannung als größer oder gleich dem zweiten Bezugswert bestimmt wird, um ein Signal zum Auswählen eines VCO auszugeben, dessen Oszillationsfrequenzband von dem momentan ausgewählten VCO das nächstgrößte ist, wenn die Steuerspannung als größer dem zweiten Bezugswert bestimmt wird, und um ein Signal zum Auswählen eines VCO auszugeben, dessen Oszillationsfrequenzband von dem momentan ausgewählten VCO das nächstkleinste ist, wenn die Steuerspannung als kleiner dem ersten Bezugswert bestimmt wird; und eine Auswahleinrichtung (44), die eingerichtet ist, um eine Ausgabe aus der ersten Bestimmungsschaltung (41) und der zweiten Bestimmungsschaltung (42) auszuwählen, und um die ausgewählte Ausgabe als ein VCO-Auswahlsignal auszugeben.
PLL gemäß Anspruch 2, wobei bei Umschalten eines Empfangskanals die Auswahleinrichtung zuerst die erste Bestimmungsschaltung (41) auswählt und von da an die zweite Bestimmungsschaltung (42) auswählt.
PLL gemäß Anspruch 2, wobei bei einer Modifikation der Frequenzteilungsdaten die Auswahleinrichtung (44) zuerst eine Ausgabe der ersten Bestimmungsschaltung (41) auswählt und ein Umschaltsignal zum Ändern eines Stromwerts der Ladungspumpe auf einen Wert über Normal ausgibt, und von da an, wenn kein Signal zum Umschalten der VCOs von der zweiten Bestimmungsschaltung (42) ausgegeben wird, dann die Auswahleinrichtung (44) ein Umschaltsignal zum Ändern eines Stromwerts der Ladungspumpe (20) auf einen kleinen normalen Wert ausgibt.