DE112018008073B4

DE112018008073B4 - Einrasterfassungsschaltung und Phasenregelschleifenschaltung

Info

Publication number: DE112018008073B4
Application number: DE112018008073.0T
Authority: DE
Inventors: Koji Tsutsumi; Sho Ikeda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2022-08-11
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: JP6896186B2; US11283455B2; DE112018008073T5; US20210211134A1; WO2020105116A1; JPWO2020105116A1

Abstract

Einrasterfassungsschaltung, umfassend:eine Integrierschaltung (11, 21) zum Integrieren einer Phasendifferenz zwischen einem frequenzgeteilten Signal und einem Referenzsignal in einer Phasenregelschleifenschaltung während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums für ein Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung, und Integrieren einer Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten Signal und dem Referenzsignal während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums für das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung; undeine Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung (17, 41) zum Berechnen eines Grades, um den das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, aus einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, die von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums erhalten wurde, und einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, die von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums erhalten wurde.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrasterfassungsschaltung, die einen Grad berechnet, um den ein Ausgangssignal von einer Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, und eine Phasenregelschleifenschaltung, die einen Grad berechnet, um den ein Ausgangssignal von einem spannungsgesteuerten Oszillator konvergiert hat.
HINTERGRUND ZUM STAND DER TECHNIK
Eine Phasenregelschleifenschaltung (im Folgenden als „PLL-Schaltung“ bezeichnet) umfasst eine Referenzsignalquelle, die ein Referenzsignal ausgibt; und einen Phasenkomparator, der eine Phasendifferenz zwischen dem von der Referenzsignalquelle ausgegebenen Referenzsignal und einem frequenzgeteilten Signal, das von einem variablen Frequenzteiler ausgegeben wird, der später beschrieben wird, ausgibt.
Darüber hinaus enthält die PLL-Schaltung einen spannungsgesteuerten Oszillator, dessen Ausgangssignalfrequenz sich in Übereinstimmung mit der von dem Phasenkomparator ausgegebenen Phasendifferenz ändert; und einen variablen Frequenzteiler, der die Frequenz eines Ausgangssignals von dem spannungsgesteuerten Oszillators teilt und das frequenzgeteilte Ausgangssignal als ein frequenzgeteiltes Signal an den Phasenkomparator ausgibt.
Die PLL-Schaltung kann die Frequenz des Ausgangssignals von dem spannungsgesteuerten Oszillator ändern, indem ein Teilungsverhältnis des Ausgangssignals von dem variablen Frequenzteiler geändert wird.
Ein Leistungsindex der PLL-Schaltung ist die Konvergenzzeit. Die Konvergenzzeit ist eine Zeit, die benötigt wird, um die Frequenz eines Ausgangssignals zu stabilisieren, wenn die Frequenz des Ausgangssignals abrupt verändert wird.
Die folgende Nicht-Patentliteratur 1 offenbart eine Einrasterfassungsschaltung, die bestimmt, dass ein Ausgangssignal konvergiert hat, wenn eine Phasendifferenz zwischen einem Referenzsignal und einem frequenzgeteilten Signal kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist.
Patentliteratur 1 beschreibt ein Verfahren zum Kalibrieren einer Bandbreite einer Phasenregelschleifenschaltung, das mit der Detektion eines Fehlersignals beginnt, das durch die Phasenregelschleifenschaltung in Reaktion auf ein Stimulationssignal erzeugt wurde. Die Differenz zwischen dem Integral des Fehlersignals und einem Nominalwert wird berechnet und die Bandbreite der Phasenregelschleifenschaltung basierend auf der berechneten Differenz angepasst.
Liste zitierter Schriften
PATENTDOKUMENTE
Patentliteratur 1: US 2010/0171535 A1
NICHT-PATENTDOKUMENTE
Nicht-Patentliteratur 1: „Lock Detect on the ADF4xxx Family of PLL Synthesizers“ von Peadar Forbes und Ian Collins, Analog Devices, Inc., AN-873 Applikationsnote
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die in Nicht-Patentliteratur 1 offenbarte Einrasterfassungsschaltung bestimmt, dass ein Ausgangssignal konvergiert hat, wenn eine Phasendifferenz zwischen einem Referenzsignal und einem frequenzgeteilten Signal kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist. Wenn jedoch bei der Phasendifferenz die Frequenz des Ausgangssignals durch Änderung eines Teilungsverhältnisses des Ausgangssignals abrupt geändert wird, tritt während eines Zeitraums von der abrupten Änderung bis zur Stabilisierung eine gedämpfte Oszillation auf. Es besteht also das Problem, dass das Ausmaß, in dem das Ausgangssignal konvergiert hat, nicht nur durch einfaches Vergleichen der Phasendifferenz mit dem Schwellenwert berechnet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Problem wie das oben beschriebene zu lösen, und ein Ziel der Erfindung ist es, eine Einrasterfassungsschaltung und eine Phasenregelschleifenschaltung zu erhalten, die einen Grad berechnen können, um den ein Ausgangssignal konvergiert hat.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine erfindungsgemäße Einrasterfassungsschaltung umfasst eine Integrierschaltung zum Integrieren einer Phasendifferenz zwischen einem frequenzgeteilten Signal und einem Referenzsignal in einer Phasenregelschleifenschaltung während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums für ein Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung, und Integrieren einer Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten Signal und dem Referenzsignal während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums für das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung; und eine Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung zum Berechnen eines Grades, zu dem das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, aus einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums erhalten wurde, und einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums erhalten wurde.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist die Einrasterfassungsschaltung derart ausgestaltet, dass die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung einen Grad, um den ein Ausgangssignal aus der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, berechnet aus einem Ergebnis der Integration einer Phasendifferenz, das von der Integrierschaltung während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums erhalten wurde, und einem Ergebnis der Integration einer Phasendifferenz, das von der Integrierschaltung während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums erhalten wurde. Somit kann die erfindungsgemäße Phasenregelschleifenschaltung einen Grad berechnen, um den ein Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm, darstellend eine Phasenregelschleifenschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein erklärendes Diagramm, darstellend die Frequenz eines Ausgangssignals von einem VCO 5, einen von einer Ladungspumpe 3 abgegebenen Strom und einen von einem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm, darstellend eine Phasenregelschleifenschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
4 ist ein erklärendes Diagramm, darstellend die Frequenz eines Ausgangssignals von dem VCO 5, einen von der Ladungspumpe 3 abgegebenen Strom und einen von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom.
5 ist ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung des Betriebs einer geschalteten Kondensatorschaltung 22.
6 ist ein Konfigurationsdiagramm, darstellend eine Phasenregelschleifenschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform.
7 ist ein erklärendes Diagramm, darstellend die Frequenz eines Ausgangssignals von dem VCO 5, einen von der Ladungspumpe 3 abgegebenen Strom und einen von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom.
8 ist ein erklärendes Diagramm, darstellend die N-mal von einer Rechenschaltung 19 berechneten Konvergenzgrade C(1) bis C(N).
9 ist ein Konfigurationsdiagramm, darstellend eine PLL-Schaltung gemäß einer vierten Ausführungsform.
10 ist ein erklärendes Diagramm, darstellend die Frequenz eines Ausgangssignals von dem VCO 5, einen von der Ladungspumpe 3 abgegebenen Strom, einen von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom und die Konvergenzzeit C_Time.
11 ist ein Konfigurationsdiagramm, darstellend eine PLL-Schaltung gemäß einer fünften Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Um die Erfindung detaillierter zu beschreiben, sind nachfolgend Ausführungsformen zur Umsetzung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, darstellend eine Phasenregelschleifenschaltung (im Folgenden als „PLL-Schaltung“ bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform.
In 1 gibt eine Referenzsignalquelle 1 ein Referenzsignal mit einer konstanten Frequenz an einen Phasenkomparator 2 aus.
Der Phasenkomparator 2 vergleicht die Phase des von der Referenzsignalquelle 1 ausgegebenen Referenzsignals mit der Phase eines frequenzgeteilten Signals, das von einem variablen Frequenzteiler 6 ausgegeben wird.
Wenn die Phase des frequenzgeteilten Signals gegenüber der Phase des Referenzsignals voreilend ist, gibt der Phasenkomparator 2 ein Phasenfehlersignal UP, das eine Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem frequenzgeteilten Signal anzeigt, jeweils an eine Ladungspumpe 3 und eine ODER-Schaltung 13 aus.
Wenn die Phase des frequenzgeteilten Signals gegenüber der Phase des Referenzsignals verzögert ist, gibt der Phasenkomparator 2 ein Phasenfehlersignal DN, das eine Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem frequenzgeteilten Signal anzeigt, jeweils an die Ladungspumpe 3 und die ODER-Schaltung 13 aus.
Das Phasenfehlersignal UP und das Phasenfehlersignal DN sind jeweils ein Spannungssignal.
Wenn das Phasenfehlersignal UP von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben wird, gibt die Ladungspumpe 3 einen positiven Impulsstrom mit einer weiteren Impulsbreite, da eine durch das Phasenfehlersignal UP angezeigte Phasendifferenz größer ist, an ein Schleifenfilter 4 aus.
Wenn das Phasenfehlersignal DN von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben wird, gibt die Ladungspumpe 3 einen negativen Impulsstrom mit einer weiteren Impulsbreite, da eine durch das Phasenfehlersignal DN angezeigte Phasendifferenz größer ist, an das Schleifenfilter 4 aus.
Wenn sowohl das Phasenfehlersignal UP als auch das Phasenfehlersignal DN nicht von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben werden, gibt die Ladungspumpe 3 keinen Impulsstrom an das Schleifenfilter 4 aus.
Das Schleifenfilter 4 wandelt den von der Ladungspumpe 3 ausgegebenen Impulsstrom in eine Spannung um, glättet die Spannung und gibt die geglättete Spannung an einen spannungsgesteuerten Oszillator (im Folgenden als „VCO“ bezeichnet) 5 aus.
Der VCO 5 gibt ein Ausgangssignal mit einer Frequenz, die der von dem Schleifenfilter 4 ausgegebenen Spannung entspricht, jeweils an den variablen Frequenzteiler 6 und einen Ausgangsanschluss 7 aus. Das von dem VCO 5 ausgegebene Ausgangssignal ist ein Ausgangssignal von der PLL-Schaltung.
Der variable Frequenzteiler 6 teilt die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 durch ein Teilungsverhältnis, das durch ein von einer Frequenzsteuereinheit 8 ausgegebenes Steuersignal angegeben wird, und gibt das frequenzgeteilte Ausgangssignal als ein frequenzgeteiltes Signal an den Phasenkomparator 2 aus.
Der Ausgangsanschluss 7 ist ein Anschluss zum Ausgeben des Ausgangssignals von dem VCO 5 an eine externe Quelle.
Der Frequenzsteuereinheit 8 gibt ein Steuersignal, das ein Teilungsverhältnis des Ausgangssignals anzeigt, an den variablen Frequenzteiler 6 aus.
Außerdem gibt die Frequenzsteuereinheit 8 ein Steuersignal, das anweist, einen Rücksetzschalter 16 einzuschalten oder auszuschalten, und gibt ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an einen Analog-DigitalWandler (im Folgenden als „ADC“ bezeichnet) 18 aus.
Eine Einrasterfassungsschaltung 10 umfasst eine Integrierschaltung 11 und Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17.
Die Integrierschaltung 11 umfasst eine Stromabgabeschaltung 12, einen Kondensator 15 und den Rücksetzschalter 16.
Die Integrierschaltung 11 integriert eine Phasendifferenz, die durch ein von dem Phasenkomparator 2 ausgegebenes Phasenfehlersignal UP angezeigt ist, oder eine Phasendifferenz, die durch ein von dem Phasenkomparator 2 ausgegebenes Phasenfehlersignal DN angezeigt ist, während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums für das Ausgangssignal von dem VCO 5. Die Integrierschaltung 11 gibt ein Ergebnis der Integration der Phasendifferenz als ein erstes Integrationsergebnis an die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17 aus. Der Einschwingzeitraum ist ein Zeitraum, während dem die Frequenz des Ausgangssignals eine gedämpfte Oszillation aufweist und die Frequenz des Ausgangssignals gegenüber einer gewünschten Frequenz verschoben ist.
Außerdem integriert die Integrierschaltung 11 eine Phasendifferenz, die durch ein von dem Phasenkomparator 2 ausgegebenes Phasenfehlersignal UP angezeigt ist, oder eine Phasendifferenz, die durch ein von dem Phasenkomparator 2 ausgegebenes Phasenfehlersignal DN angezeigt ist, während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums für das Ausgangssignal von dem VCO 5. Die Integrierschaltung 11 gibt ein Ergebnis der Integration der Phasendifferenz als ein zweites Integrationsergebnis an die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17 aus. Der Konvergenzzeitraum ist ein Zeitraum, während welchem die Frequenz des Ausgangssignals der gewünschten Frequenz im Wesentlichen entspricht.
Die Stromabgabeschaltung 12 umfasst die ODER-Schaltung 13 und einen Spannung-Strom-Wandler 14.
Die Stromabgabeschaltung 12 gibt an den ADC 18 einen Strom ab, der der Phasendifferenz entspricht, die durch das von dem Phasenkomparator 2 ausgegebene Phasenfehlersignal UP angezeigt ist, oder der Phasendifferenz, die durch das von dem Phasenkomparator 2 ausgegebene Phasenfehlersignal DN angezeigt ist.
Wenn das Phasenfehlersignal UP von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben wird, gibt die ODER-Schaltung 13 das Phasenfehlersignal UP an den Spannung-Strom-Wandler 14 aus, und wenn das Phasenfehlersignal DN von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben wird, gibt die ODER-Schaltung 13 das Phasenfehlersignal DN an den Spannung-Strom-Wandler 14 aus.
Wenn der Spannung-Strom-Wandler 14 das Phasenfehlersignal UP von der ODER-Schaltung 13 empfängt, wandelt der Spannung-Strom-Wandler 14 das Phasenfehlersignal UP in einen Strom um.
Wenn der Spannung-Strom-Wandler 14 das Phasenfehlersignal DN von der ODER-Schaltung 13 empfängt, wandelt der Spannung-Strom-Wandler 14 das Phasenfehlersignal DN in einen Strom um.
Der Kondensator 15 lädt, als ein Integral der Phasendifferenz, elektrische Ladungen in Übereinstimmung mit dem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 ausgegebenen Strom, während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums.
Der Kondensator 15 lädt, als ein Integral der Phasendifferenz, elektrische Ladungen in Übereinstimmung mit dem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 ausgegebenen Strom, während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums.
Der Rücksetzschalter 16 wird eingeschaltet, wenn das von der Frequenzsteuereinheit 8 ausgegebene Steuersignal, anweist, „einzuschalten“, und wird ausgeschaltet, wenn das von der Frequenzsteuereinheit 8 ausgegebene Steuersignal anweist, „auszuschalten“.
Eine Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17 umfasst den ADC 18 und eine Rechenschaltung 19.
Die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17 berechnet einen Grad, um den das Ausgangssignal von dem VCO 5 konvergiert hat (im Folgenden als ein „Konvergenzgrad“ bezeichnet), aus dem ersten Integrationsergebnis und dem zweiten Integrationsergebnis, die von der Integrierschaltung 11 ausgegeben werden.
Wenn der ADC 18 ein Steuersignal empfängt, das anweist, den Ladungsbetrag von der Frequenzsteuereinheit 8 abzutasten, tastet der ADC 18 während des Einschwingzeitraums eine an den Kondensator 15 angelegte Spannung als eine Spannung ab, die dem Ladungsbetrag der während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums geladenen elektrischen Ladungen entspricht.
Der ADC 18 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung anzeigt, in einen digitalen Wert um (im Folgenden als „erster digitaler Wert“ bezeichnet) und gibt den ersten digitalen Wert an die Rechenschaltung 19 aus.
Wenn der ADC 18 ein Steuersignal empfängt, das anweist, den Ladungsbetrag von der Frequenzsteuereinheit 8 abzutasten, tastet der ADC 18 während des Konvergenzzeitraums eine an den Kondensator 15 angelegte Spannung als eine Spannung ab, die dem Ladungsbetrag der während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums geladenen elektrischen Ladungen entspricht.
Der ADC 18 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung anzeigt, in einen digitalen Wert um (im Folgenden als „zweiter digitaler Wert“ bezeichnet) und gibt den zweiten digitalen Wert an die Rechenschaltung 19 aus.
Die Rechenschaltung 19 berechnet eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Wert und dem zweiten digitalen Wert, die von dem ADC 18 ausgegeben werden, als den Konvergenzgrad des Ausgangssignals von dem VCO 5. Alternativ berechnet die Rechenschaltung 19 ein Teilungsverhältnis zwischen dem ersten digitalen Wert und dem zweiten digitalen Wert, die von dem ADC 18 ausgegeben werden, als den Konvergenzgrad des Ausgangssignals von dem VCO 5.
Als nächstes wird der Betrieb der in 1 dargestellten PLL-Schaltung beschrieben.
Hier wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die PLL-Schaltung ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Frequenz sich sägezahnwellenförmig ändert.
2 ist ein erklärendes Diagramm, das die Frequenz eines Ausgangssignals von dem VCO 5, eines von der Ladungspumpe 3 ausgegebenen Stroms und eines von dem Spannung-Strom-Wandler 14 ausgegebenen Stroms zeigt.
Die Frequenzsteuereinheit 8 steuert das Teilungsverhältnis eines Ausgangssignals von dem VCO 5, so dass sich die Frequenz des Ausgangssignals sägezahnwellenförmig ändert, wie durch eine gestrichelte Linie in 2 dargestellt.
Wenn die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 durch die Frequenzsteuereinheit 8 allmählich erhöht wird, ist eine Änderung des Teilungsverhältnisses, die durch Steuerung durch die Frequenzsteuereinheit 8 verursacht wird, gering. Wenn die durch die Frequenzsteuereinheit 8 gesteuerte Änderung des Teilungsverhältnisses klein ist, ändert sich die Frequenz des Ausgangssignals, um der Änderung des Teilungsverhältnisses zu folgen.
Wenn die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 durch die Frequenzsteuereinheit 8 abrupt reduziert wird, ist eine Änderung des Teilungsverhältnisses, die durch Steuerung durch die Frequenzsteuereinheit 8 verursacht wird, groß. Wenn die durch die Frequenzsteuereinheit 8 gesteuerte Änderung des Teilungsverhältnisses groß ist, kann die Frequenz des Ausgangssignals der Änderung des Teilungsverhältnisses nicht folgen, und es tritt daher eine gedämpfte Oszillation auf.
Somit hat die tatsächliche Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 eine Wellenform, die durch eine durchgezogene Linie in 2 dargestellt ist.
Die in 1 gezeigte PLL-Schaltung umfasst die Einrasterfassungsschaltung 10, die den Konvergenzgrad eines Ausgangssignals von dem VCO 5 zu einem Zeitpunkt T_m1 berechnen kann, zu dem die Zeit T_meas von einem Zeitpunkt an abgelaufen ist, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen.
Zunächst gibt die Referenzsignalquelle 1 ein Referenzsignal mit einer konstanten Frequenz an einen Phasenkomparator 2 aus.
Wenn der Phasenkomparator 2 das Referenzsignal von der Referenzsignalquelle 1 empfängt, vergleicht der Phasenkomparator 2 die Phase des Referenzsignals mit der Phase eines frequenzgeteilten Signals, das von dem variablen Frequenzteiler 6 ausgegeben wurde.
Wenn die Phase des frequenzgeteilten Signals gegenüber der Phase des Referenzsignals voreilend ist, gibt der Phasenkomparator 2 ein Phasenfehlersignal DN, das eine Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem frequenzgeteilten Signal anzeigt, jeweils an die Ladungspumpe 3 und die ODER-Schaltung 13 aus.
Wenn die Phase des frequenzgeteilten Signals gegenüber der Phase des Referenzsignals verzögert ist, gibt der Phasenkomparator 2 ein Phasenfehlersignal DN, das eine Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem frequenzgeteilten Signal anzeigt, jeweils an die Ladungspumpe 3 und die ODER-Schaltung 13 aus.
Für die Phasendifferenz, die durch das Phasenfehlersignal UP angezeigt wird, wird die Phase des frequenzgeteilten Signals gegenüber der Phase des Referenzsignals voreilend ist, und die Phasendifferenz nimmt zu, wenn das Niveau der Vorverlegung der Phase des frequenzgeteilten Signals gegenüber dem Referenzsignal zunimmt.
Für die Phasendifferenz, die durch das Phasenfehlersignal DN angezeigt ist, ist die Phase des frequenzgeteilten Signals gegenüber der Phase des Referenzsignals verzögert, und die Phasendifferenz nimmt zu, wenn das Niveau der Verzögerung der Phase des frequenzgeteilten Signals gegenüber dem Referenzsignal zunimmt.
Wenn das Phasenfehlersignal UP von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben wird, wie in 2 dargestellt, gibt die Ladungspumpe 3 einen positiven Impulsstrom an das Schleifenfilter 4 aus, um die Frequenz eines Ausgangssignals von dem VCO 5 zu erhöhen.
Die Ladungspumpe 3 gibt einen positiven Impulsstrom mit einer weiteren Impulsbreite, wenn eine durch das Phasenfehlersignal UP angezeigte Phasendifferenz größer ist, an das Schleifenfilter 4 ab. Wenn also die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 stark erhöht wird, wird ein positiver Impulsstrom mit einer weiten Impulsbreite an das Schleifenfilter 4 abgegeben, und wenn die Frequenz des Ausgangssials leicht erhöht wird, wird ein positiver Impulsstrom mit einer schmalen Impulsbreite an das Schleifenfilter 4 abgegeben. Während eines Konvergenzzeitraums, in welchem das Ausgangssignal von dem VCO 5 konvergiert hat, ist die Anstiegsrate der Frequenz des Ausgangssignals konstant, und somit wird ein Impulsstrom mit einer konstanten Impulsbreite von der Ladungspumpe 3 wiederholt ausgegeben.
Wenn das Phasenfehlersignal DN von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben wird, wie in 2 dargestellt, gibt die Ladungspumpe 3 einen negativen Impulsstrom an das Schleifenfilter 4 aus, um die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 zu reduzieren.
Die Ladungspumpe 3 gibt einen negativen Impulsstrom mit einer weiteren Impulsbreite, wenn eine durch das Phasenfehlersignal DN angezeigte Phasendifferenz größer ist, an das Schleifenfilter 4 ab. Wenn somit die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 stark reduziert wird, wird ein negativer Impulsstrom mit einer weiten Impulsbreite an das Schleifenfilter 4 abgegeben, und wenn die Frequenz des Ausgangssignals leicht reduziert wird, wird ein negativer Impulsstrom mit einer schmalen Impulsbreite an das Schleifenfilter 4 abgegeben.
Wenn das Schleifenfilter 4 den Impulsstrom von der Ladungspumpe 3 empfängt, wandelt das Schleifenfilter 4 den Impulsstrom in eine Spannung um, glättet die Spannung und gibt die geglättete Spannung an den VCO 5 aus.
Falls der von der Ladungspumpe 3 abgegebene Impulsstrom ein positiver Impulsstrom ist, dann steigt die geglättete Spannung, und falls der von der Ladungspumpe 3 abgegebene Impulsstrom ein negativer Impulsstrom ist, dann sinkt die geglättete Spannung.
Wenn der VCO 5 die geglättete Spannung von dem Schleifenfilter 4 empfängt, gibt der VCO 5 ein Ausgangssignal mit einer Frequenz, die der geglätteten Spannung entspricht, jeweils an den variablen Frequenzteiler 6 und den Ausgangsanschluss 7 aus.
Der variable Frequenzteiler 6 teilt die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 durch ein Teilungsverhältnis, das durch ein von der Frequenzsteuereinheit 8 ausgegebenes Steuersignal angegeben ist, und gibt das frequenzgeteilte Ausgangssignal als ein frequenzgeteiltes Signal an den Phasenkomparator 2 aus.
Wenn das Phasenfehlersignal UP von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben wird, gibt die ODER-Schaltung 13 das Phasenfehlersignal UP an den Spannung-Strom-Wandler 14 aus.
Wenn das Phasenfehlersignal DN von dem Phasenkomparator 2 ausgegeben wird, gibt die ODER-Schaltung 13 das Phasenfehlersignal DN an den Spannung-Strom-Wandler 14 aus.
Wenn der Spannung-Strom-Wandler 14 das Phasenfehlersignal UP von der ODER-Schaltung 13 empfängt, wandelt der Spannung-Strom-Wandler 14 das Phasenfehlersignal UP in einen Strom um.
Wenn der Spannung-Strom-Wandler 14 das Phasenfehlersignal DN von der ODER-Schaltung 13 empfängt, wandelt der Spannung-Strom-Wandler 14 das Phasenfehlersignal DN in einen Strom um.
Um den Konvergenzgrad des Ausgangssignals von dem VCO 5 zu einem Zeitpunkt T_m1 zu berechnen, zu dem eine Zeit T_meas von einem Zeitpunkt an abgelaufen ist, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen, gibt die Frequenzsteuereinheit 8 zu einem Zeitpunkt Ta1 ein Steuersignal, das anzeigt, „auszuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 8 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet. Zu einem Zeitpunkt vor dem Zeitpunkt Ta1 wird der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet wird, beginnt der Kondensator 15, elektrische Ladungen in Übereinstimmung mit dem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom zu laden.
Zu einem Zeitpunkt Tb1 gibt die Frequenzsteuereinheit 8 ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 aus.
Die Zeiten Ta1 und Tb1 können in einem internen Speicher der Frequenzsteuereinheit 8 gespeichert sein oder von einer externen Quelle bereitgestellt sein.
Ein Zeitraum von einer Zeit Ta1 bis zu einer Zeit Tb1 (konstanter Zeitraum) liegt innerhalb eines Einschwingzeitraums. Außerdem ist die Länge eines Zeitraums von einer Zeit Ta1 bis zu einer Zeit T_m1 gleich der Länge eines Zeitraums von einem Zeitpunkt T_m1 bis zu einer Zeit Tb1.
Somit ist eine Zeit Ta1 ein um die Zeit ΔTa früherer Zeitpunkt von dem Zeitpunkt T_m1, und die Zeit Tb1 ein um die Zeit ΔTa späterer Zeitpunkt von dem Zeitpunkt T_m1.
Falls zum Beispiel die Zeit T_meas 10 [µs] und ΔTa = 1 ist, dann ist eine Zeit Ta1 ein Zeitpunkt, zu dem eine Zeit von 9 [µs] von einem Zeitpunkt an abgelaufen ist, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen. Eine Zeit Tb1 ist ein Zeitpunkt, zu dem eine Zeit von 11 [µs] von dem Zeitpunkt an abgelaufen ist, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen.
Wenn der ADC 18 das Steuersignal empfängt, das anweist, die Ladungsmenge von der Frequenzsteuereinheit 8 abzutasten, tastet der ADC 18 eine an den Kondensator 15 angelegte Spannung V_c ab. Da die an den Kondensator 15 angelegte Spannung V_c direkt proportional zu dem Änderungsbetrag der elektrischen Ladungen in dem Kondensator 15 ist, entspricht die Abtastung der an den Kondensator 15 angelegten Spannung V_c der Abtastung dem Ladungsbetrag der elektrischen Ladungen in dem Kondensator 15.
Der ADC 18 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung V_c anzeigt, in einen ersten digitalen Wert V_adc1 um und gibt den ersten digitalen Wert V_adc1 an die Rechenschaltung 19 aus.
Nachdem die Frequenzsteuereinheit 8 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 ausgegeben hat, und vor der Zeit Ta2, gibt die Frequenzsteuereinheit 8 ein Steuersignal aus, das anweist, den Rücksetzschalter 16 „einzuschalten“, um den Kondensator 15 zurückzusetzen.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 8 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet ist, entlädt der Kondensator 15 die geladenen elektrischen Ladungen.
Dann, zu einer Zeit Ta2, gibt die Frequenzsteuereinheit 8 ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 8 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet ist, beginnt der Kondensator 15 elektrische Ladungen in Übereinstimmung mit einem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom zu laden.
Zu einer Zeit Tb2 gibt die Frequenzsteuereinheit 8 ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 aus.
Die Zeiten Ta2 und Tb2 können in einem internen Speicher der Frequenzsteuereinheit 8 gespeichert sein oder von einer externen Quelle bereitgestellt sein.
Ein Zeitraum von einer Zeit Ta2 bis zu einer Zeit Tb2 (konstanter Zeitraum) liegt innerhalb eines Konvergenzzeitraums. Außerdem ist die Länge eines Zeitraums von einer Zeit Ta2 bis zu einer Zeit Tb2 gleich der Länge eines Zeitraums von einer Zeit Ta1 bis zu einer Zeit Tb1.
In der Frequenzsteuereinheit 8 ist ein genauer Konvergenzzeitraum nicht bekannt, aber ein ungefährer Konvergenzzeitraum kann bei der Auslegung bekannt sein, und somit kann der Zeitraum von einer Zeit Ta2 bis zu einer Zeit Tb2 innerhalb des Konvergenzzeitraums eingestellt sein.
Wenn der ADC 18 das Steuersignal empfängt, das anweist, die Ladungsmenge von der Frequenzsteuereinheit 8 abzutasten, tastet der ADC 18 eine an den Kondensator 15 angelegte Spannung V_c ab.
Der ADC 18 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung V_c anzeigt, in einen zweiten digitalen Wert V_adc2 um und gibt den zweiten digitalen Wert V_adc2 an die Rechenschaltung 19 aus.
Die Rechenschaltung 19 berechnet eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1 und dem zweiten digitalen Wert V_adc2, die von dem ADC 18 ausgegeben wurden, als den Konvergenzgrad C des Ausgangssignals von dem VCO 5, wie in der folgenden Gleichung (1) gezeigt. Je näher C bei 0 liegt, desto näher ist die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 an der gewünschten Frequenz, und somit befindet sich der erste digitale Wert V_adc1 in dem Einschwingzeitraum in einem Zustand, in dem er nahe an der Konvergenz ist. $C = V_{adc1} - V_{adc2}$
Hier berechnet die Rechenschaltung 19 eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1 und dem zweiten digitalen Wert V_adc2 als den Konvergenzgrad C des Ausgangssignals von dem VCO 5. Diese Konfiguration ist jedoch nur ein Beispiel, und die Rechenschaltung 19 kann ein Verhältnis zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1 und dem zweiten digitalen Wert V_adc2 als den Konvergenzgrad C des Ausgangssignals von dem VCO 5 berechnen, wie in der folgenden Gleichung (2) gezeigt. Je näher C bei 1 liegt, desto näher ist die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 an der gewünschten Frequenz, und somit befindet sich der erste digitale Wert V_adc1 in dem Einschwingzeitraum in einem Zustand, in dem er nahe an der Konvergenz ist. $C = V_{adc1} / V_{adc2}$
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist die Einrasterfassungsschaltung 10 eingerichtet, die Integrierschaltung 11 aufzuweisen, die eine Phasendifferenz zwischen einem frequenzgeteilten Signal des VCO 5 und einem Referenzsignal während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums für ein Ausgangssignal von dem VCO 5 integriert, und eine Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten Signal und dem Referenzsignal während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums für das Ausgangssignal von dem VCO 5 integriert; und eine Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17, die einen Grad, um den das Ausgangssignal von dem VCO 5 konvergiert hat, berechnet aus einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das durch die Integrierschaltung 11 während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums erhalten wurde, und einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das durch die Integrierschaltung 11 während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums erhalten wurde. Somit kann die Einrasterfassungsschaltung 10 einen Grad berechnen, um den ein Ausgangssignal von der VCO 5 konvergiert hat.
Zweite Ausführungsform.
Die in 1 gezeigte Einrasterfassungsschaltung 10 umfasst die Integrierschaltung 11, die eine Phasendifferenz zwischen einem frequenzgeteilten Signal und einem Referenzsignal während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums für ein Ausgangssignal von dem VCO 5 integriert, und eine Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten Signal und dem Referenzsignal während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums für das Ausgangssignal von dem VCO 5 integriert. Zudem umfasst die in 1 gezeigte Einrasterfassungsschaltung 10 die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17, die den Konvergenzgrad des Ausgangssignals von dem VCO 5 aus einem ersten Integrationsergebnis und einem zweiten Integrationsergebnis, die von der Integrierschaltung 11 ausgegeben wurden, berechnet.
Wie in 3 dargestellt, kann die Einrasterfassungsschaltung 10 aufweisen: eine Integrierschaltung 21, aufweisend eine geschaltete Kondensatorschaltung 22; und eine Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 41, die die Ladungsmenge von elektrischen Ladungen in einem Kondensator 30 bestimmt, der durch die geschaltete Kondensatorschaltung 22 mit elektrischen Ladungen in negativer Richtung geladen wurde.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm, darstellend eine PLL-Schaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform. In 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in 1 gleiche oder entsprechende Komponenten und auf deren Beschreibung wird daher verzichtet.
Wie bei der in 1 dargestellten Frequenzsteuereinheit 8 gibt eine Frequenzsteuereinheit 9 ein Steuersignal, das ein Teilungsverhältnis eines Ausgangssignals von dem VCO 5 anzeigt, an den variablen Frequenzteiler 6 aus.
Der Frequenzsteuereinheit 9 gibt ein Steuersignal, das anweist, die Schalter 31 bis 35 einzuschalten oder auszuschalten, und ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an einen ADC 42 in der Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 41 aus.
Die Integrierschaltung 21 umfasst die Stromabgabeschaltung 12 und die geschaltete Kondensatorschaltung 22.
Die geschaltete Kondensatorschaltung 22 umfasst den Kondensator 30 und die Schalter 31 bis 35.
Die geschaltete Kondensatorschaltung 22 lädt während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums elektrische Ladungen in einer positiven Richtung in den Kondensator 30 in Übereinstimmung mit einem von der Stromabgabeschaltung 12 abgegebenen Strom.
Dann lädt die geschaltete Kondensatorschaltung 22 während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums elektrische Ladungen in einer negativen Richtung in den Kondensator 30 in Übereinstimmung mit einem von der Stromabgabeschaltung 12 abgegebenen Strom.
Der Kondensator 30 ist an seinem einen Ende mit einem Ende des Schalters 31 verbunden und ist an seinem anderen Ende mit einem Ende des Schalters 32 verbunden.
Der Kondensator 30 lädt elektrische Ladungen in einer positiven Richtung in Übereinstimmung mit einem von der Stromabgabeschaltung 12 abgegebenen Strom, oder lädt elektrische Ladungen in einer negativen Richtung in Übereinstimmung mit einem von der Stromabgabeschaltung 12 abgegebenen Strom. Die Ladungsmenge in dem Kondensator 30 entspricht einem Ergebnis der Integration, die durch die Integrierschaltung 21 durchgeführt wird.
Wenn die Schalter 31 bis 35 ein Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheitseinheit 9 empfangen, werden die Schalter 31 bis 35 eingeschaltet, und wenn die Schalter 31 bis 35 ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, werden die Schalter 31 bis 35 ausgeschaltet.
Der Schalter 31 ist an seinem einen Ende mit dem einen Ende des Kondensators 30 verbunden und ist an seinem anderen Ende mit Masse verbunden.
Der Schalter 32 ist an seinem einen Ende mit dem anderen Ende des Kondensators 30 verbunden und ist an seinem anderen Ende mit Masse verbunden.
Der Schalter 33 ist an seinem einen Ende mit einer Ausgangsseite des Spannung-Strom-Wandlers 14 verbunden und ist an seinem anderen Ende mit dem anderen Ende des Kondensators 30 verbunden.
Der Schalter 34 ist an seinem einen Ende mit der Ausgangsseite des Spannung-Strom-Wandlers 14 verbunden und ist an seinem anderen Ende mit dem einen Ende des Kondensators 30 verbunden.
Der Schalter 35 ist mit seinem einen Ende mit dem einen Ende des Kondensators 30 verbunden und ist mit seinem anderen Ende mit einer Eingangsseite des ADC 42 verbunden.
Die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 41 umfasst den ADC 42.
Die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 41 bestimmt die Ladungsmenge in dem Kondensator 30, der durch die geschaltete Kondensatorschaltung 22 mit elektrischen Ladungen in einer negativen Richtung geladen wurde, als den Konvergenzgrad des Ausgangssignals von dem VCO 5.
Wenn der ADC 42 ein Steuersignal, das anweist, Abtastung durchzuführen, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfängt, tastet der ADC 42 eine an den Kondensator 30 angelegte Spannung V_c ab, als eine Spannung, die dem Ladungsbetrag der elektrischen Ladungen in dem Kondensator 30 entspricht.
Der ADC 42 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung V_c anzeigt, in einen digitalen Wert V_adc3 um. Der digitale Wert V_adc3 gibt den Konvergenzgrad C des Ausgangssignals von dem VCO 5 an.
Als nächstes wird die Funktionsweise der in 3 dargestellten PLL-Schaltung beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass alle Komponenten außer der Frequenzsteuereinheit 9, der geschalteten Kondensatorschaltung 22 und der Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 41 die gleichen sind wie die der in 1 dargestellten PLL-Schaltung, und hier somit nur Funktionsweisen der Frequenzsteuereinheit 9, der geschalteten Kondensatorschaltung 22 und der Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 41 beschrieben werden.
4 ist ein erklärendes Diagramm, darstellend die Frequenz eines Ausgangssignals von dem VCO 5, einen von der Ladungspumpe 3 abgegebenen Strom und einen von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom.
5 ist ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung der Funktionsweise der geschalteten Kondensatorschaltung 22.
Die in 3 dargestellte PLL-Schaltung berechnet auch den Konvergenzgrad eines Ausgangssignals von dem VCO 5 zu einem Zeitpunkt T_m1, zu dem eine Zeit T_meas von einem Zeitpunkt an abgelaufen ist, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen.
Vor Durchführung eines Prozesses des Berechnens des Konvergenzgrades C, wie in (1) von 4 gezeigt, gibt die Frequenzsteuereinheit 9 ein Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, an die Schalter 31 und 32 aus, und gibt ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an die Schalter 33 bis 35 aus.
Wenn die Schalter 31 und 32 das Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, werden die Schalter 31 und 32 wie in (1) von 5 gezeigt eingeschaltet.
Wenn die Schalter 33 und 35 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, werden die Schalter 33 und 35 wie in (1) von 5 gezeigt ausgeschaltet.
(1) von 5 zeigt das Zurücksetzen des Kondensators 30, und in dem Kondensator 30 geladene elektrische Ladungen werden alle entladen.
Zu einer Zeit Ta1, wie in (1) von 4 dargestellt, gibt die Frequenzsteuereinheit 9 ein Steuersignal, das anweist „einzuschalten“, an die Schalter 32 und 34 aus, und gibt ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an die Schalter 31, 33 und 35 aus.
Wenn die Schalter 32 und 34 das Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, werden die Schalter 32 und 34 wie in (2) von 5 gezeigt eingeschaltet.
Wenn die Schalter 31, 33 und 35 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, wie in (2) von 5 gezeigt, werden die Schalter 31, 33 und 35 ausgeschaltet.
(2) von 5 zeigt das Laden des Kondensators 30 während eines Einschwingzeitraums, und der Kondensator 30 wird mit elektrischen Ladungen in einer positiven Richtung in Übereinstimmung mit einem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom geladen.
Zu einer Zeit Tb1, wie in (3) von 4 dargestellt, gibt die Frequenzsteuereinheit 9 ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an die Schalter 31 und 35 aus.
Wenn die Schalter 31 und 35 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, werden die Schalter 31 und 35 wie in (3) von 5 gezeigt ausgeschaltet.
(3) von 5 zeigt das Halten von elektrischen Ladungen, die durch den Kondensator 30 geladen werden.
Zu einer Zeit Ta2, wie in (4) von 4 dargestellt, gibt die Frequenzsteuereinheit 9 ein Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, an die Schalter 31 und 33 aus, und gibt ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an die Schalter 32, 34 und 35 aus.
Wenn die Schalter 31 und 33 das Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, wie in (4) von 5 gezeigt, werden die Schalter 31 und 33 eingeschaltet.
Wenn die Schalter 32, 34 und 35 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, wie in (4) von 5 gezeigt, werden die Schalter 32, 34 und 35 ausgeschaltet.
(4) von 5 zeigt das Laden des Kondensators 30 während eines Konvergenzzeitraums, und der Kondensator 30 wird mit elektrischen Ladungen in einer negativen Richtung in Übereinstimmung mit einem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom geladen.
Zu einer Zeit Tb2, wie in (5) von 4 dargestellt, gibt die Frequenzsteuereinheit 9 ein Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, an die Schalter 32 und 35 aus, und gibt ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an die Schalter 31, 33 und 34 aus.
Zusätzlich gibt die Frequenzsteuereinheit 9 ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 42 in der Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 41 aus.
Wenn die Schalter 32 und 35 das Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, wie in (5) von 5 gezeigt, werden die Schalter 32 und 35 eingeschaltet.
Wenn die Schalter 31, 33 und 34 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfangen, wie in (5) von 5 gezeigt, werden die Schalter 31, 33 und 34 ausgeschaltet.
(5) von 5 zeigt, dass eine an den Kondensator 30 angelegte Spannung durch den ADC 42 abgetastet wird.
Wenn der ADC 42 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, von der Frequenzsteuereinheit 9 empfängt, tastet der ADC 42 eine an den Kondensator 30 angelegte Spannung V_c ab, als eine Spannung, die dem Ladungsbetrag in dem Kondensator 30 entspricht.
Der ADC 42 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung V_c anzeigt, in einen digitalen Wert V_adc3 um. Der digitale Wert V_adc3 gibt den Konvergenzgrad C des Ausgangssignals von dem VCO 5 an. Je näher C bei 0 liegt, desto näher ist die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 an der gewünschten Frequenz, und somit befindet sich der digitale Wert V_adc3 in dem Einschwingzeitraum in einem Zustand, in dem er nahe an der Konvergenz ist.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ist die Einrasterfassungsschaltung 10 eingerichtet, dass die Integrierschaltung 21 die Stromabgabeschaltung 12 und die geschaltete Kondensatorschaltung 22 aufweist, und die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 41 die Ladungsmenge elektrischer Ladungen in dem Kondensator 30, der durch die geschaltete Kondensatorschaltung 22 mit elektrischen Ladungen in einer negativen Richtung geladen wurde, bestimmt als den Konvergenzgrad eines Ausgangssignals von dem VCO 5. Somit kann die Einrasterfassungsschaltung 10 den Konvergenzgrad des Ausgangssignals von dem VCO 5 berechnen.
Dritte Ausführungsform.
In einer dritten Ausführungsform wird eine PLL-Schaltung, aufweisend eine Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52, beschrieben, die die Konvergenzzeit eines Ausgangssignals von dem VCO 5 erfasst.
6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine PLL-Schaltung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. In 6 weisen die gleichen Bezugszeichen wie in 1 auf gleiche oder entsprechende Komponenten hin, so dass deren Beschreibung entfällt.
Wie bei der in 1 dargestellten Frequenzsteuereinheit 8 gibt eine Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das ein Teilungsverhältnis eines Ausgangssignals von dem VCO 5 anzeigt, an den variablen Frequenzteiler 6 aus.
Darüber hinaus, wie bei der in 1 dargestellten Frequenzsteuereinheit 8, gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, einzuschalten oder auszuschalten, an den Rücksetzschalter 16 aus, und gibt ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 aus.
Es ist jedoch zu beachten, dass im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Frequenzsteuereinheit 8 die Frequenzsteuereinheit 51 der Integrierschaltung 11 ermöglicht, jede von der Integration einer Phasendifferenz während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums und der Integration einer Phasendifferenz während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums mehrere Male durchzuführen, während die Integrationszeiträume für die Phasendifferenzen geschaltet werden.
Darüber hinaus ermöglicht die Frequenzsteuereinheit 51 der Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17, jeden Konvergenzgrad des Ausgangssignals von dem VCO 5 aus jedem ersten Integrationsergebnis und jedem zweiten Integrationsergebnis zu berechnen, die von der Integrierschaltung 11 ausgegeben wurden.
Die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechnet eine Konvergenzzeit des Ausgangssignals von dem VCO 5 aus jedem Konvergenzgrad, der durch die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17 berechnet wurde.
Die in 6 gezeigte PLL-Schaltung ist derart eingerichtet, dass die in 1 gezeigte PLL-Schaltung zu der Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 hinzugefügt ist, und die Frequenzsteuereinheit 51 anstelle der Frequenzsteuereinheit 8 verwendet wird. Damit ist jedoch keine Einschränkung beabsichtigt, und die PLL-Schaltung kann derart eingerichtet sein, dass die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 zu der in 3 gezeigten PLL-Schaltung hinzugefügt ist und die Frequenzsteuereinheit 51 anstelle der Frequenzsteuereinheit 9 verwendet wird.
Als nächstes wird die Funktionsweise der in 6 dargestellten PLL-Schaltung beschrieben.
Die in 1 dargestellte PLL-Schaltung berechnet nur einmal den Konvergenzgrad C eines Ausgangssignals von dem VCO 5 zu einem Zeitpunkt T_m1, zu dem eine Zeit T_meas von einem Zeitpunkt an abgelaufen ist, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen.
Die in 6 dargestellte PLL-Schaltung berechnet jeden der Konvergenzgrade C(1) bis C(N) eines Ausgangssignals zu Zeitpunkten T_m(1) bis T_m(N), zu denen jeweils eine Zeit T_meas(1) bis T_meas(N) abgelaufen ist, durch Schalten einer Zeit T_meas, anstatt des nur einmaligen Berechnens des Konvergenzgrads C.
Eine konkrete Beschreibung ist wie folgt.
7 ist ein erklärendes Diagramm, darstellend die Frequenz eines Ausgangssignals von dem VCO 5, einen von der Ladungspumpe 3 abgegebenen Strom und einen von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom. Es ist jedoch zu beachten, dass zur Vereinfachung der Zeichnung in 7 nur zwei Berechnungen der Konvergenzgrade C(1) und C(2) dargestellt sind.
Zu einer Zeit Ta1(1) gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus, um den Konvergenzgrad eines Ausgangssignals zu einem Zeitpunkt T_m(1) zu berechnen, zu dem eine Zeit T_meas(1) von einem Zeitpunkt an abgelaufen ist, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet. Zu einer Zeit vor der Zeit Ta1(1) wird der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet ist, beginnt der Kondensator 15 elektrische Ladungen in Übereinstimmung mit einem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom zu laden.
Zu einer Zeit Tb1(1) gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 aus.
Die Zeiten Ta1(1) und Tb1(1) können in einem internen Speicher der Frequenzsteuereinheit 51 gespeichert sein oder von einer externen Quelle bereitgestellt sein.
Ein Zeitraum von einer Zeit Ta1(1) bis zu einer Zeit Tb1(1) (konstanter Zeitraum) liegt innerhalb eines Einschwingzeitraums. Außerdem ist die Länge eines Zeitraums von einer Zeit Ta1(1) bis zu einer Zeit T_m(1) gleich der Länge eines Zeitraums von einer Zeit T_m(1) bis zu einer Zeit Tb1(1).
Wenn der ADC 18 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, tastet der ADC 18 eine an den Kondensator 15 angelegte Spannung V_c ab.
Der ADC 18 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung V_c anzeigt, in einen ersten digitalen Wert V_adc1(1) um und gibt den ersten digitalen Wert V_adc1(1) an die Rechenschaltung 19 aus.
Nachdem die Frequenzsteuereinheit 51 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 ausgegeben hat, und vor der Zeit Ta2(1), gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus, um den Kondensator 15 zurückzusetzen.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet ist, entlädt der Kondensator 15 die geladenen elektrischen Ladungen.
Dann, zu einer Zeit Ta2(1), gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet ist, beginnt der Kondensator 15 elektrische Ladungen in Übereinstimmung mit einem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom zu laden.
Zu einer Zeit Tb2(1) gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 aus.
Die Zeiten Ta2(1) und Tb2(1) können in einem internen Speicher der Frequenzsteuereinheit 51 gespeichert sein oder von einer externen Quelle bereitgestellt sein.
Ein Zeitraum von einer Zeit Ta2(1) bis zu einer Zeit Tb2(1) (konstanter Zeitraum) liegt innerhalb eines Einschwingzeitraums. Außerdem ist die Länge eines Zeitraums von einer Zeit Ta2(1) bis zu einer Zeit Tb2(1) gleich der Länge des Zeitraums von einer Zeit Ta1(1) bis zu eine Zeit Tb1(1).
In der Frequenzsteuereinheit 51 ist ein genauer Konvergenzzeitraums nicht bekannt, aber eine ungefährer Konvergenzzeitraum kann bei der Auslegung bekannt sein, und somit kann der Zeitraum von einer Zeit Ta2(1) bis zu einer Zeit Tb2(1) innerhalb der Konvergenzzeitraums eingestellt sein.
Wenn der ADC 18 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, tastet der ADC 18 eine an den Kondensator 15 angelegte Spannung V_c ab.
Der ADC 18 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung V_c anzeigt, in einen zweiten digitalen Wert V_adc2(1) um und gibt den zweiten digitalen Wert V_adc2(2) an die Rechenschaltung 19 aus.
Die Rechenschaltung 19 berechnet eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1(1) und dem zweiten digitalen Wert V_adc2(1), die von dem ADC 18 ausgegeben wurden, als den Konvergenzgrad C(1) des Ausgangssignals von dem VCO 5, wie in der folgenden Gleichung (3) gezeigt: $C (1) = V_{adc1 (1)} - V_{adc2 (1)}$
Hier berechnet die Rechenschaltung 19 eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1(1) und dem zweiten digitalen Wert Va_dc2(1) als den Konvergenzgrad C(1) des Ausgangssignals von dem VCO 5. Diese Konfiguration ist jedoch nur ein Beispiel, und die Rechenschaltung 19 kann ein Verhältnis zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1(1) und dem zweiten digitalen Wert V_adc2(1) als den Konvergenzgrad C(1) des Ausgangssignals von dem VCO 5 berechnen, wie in der folgenden Gleichung (4) gezeigt: $C (1) = V_{adc1 (1)} - V_{adc2 (1)}$
Nachdem die Frequenzsteuereinheit 51 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 ausgebeben hat, und vor der Zeit Ta(2), gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus, um den Kondensator 15 zurückzusetzen.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet ist, entlädt der Kondensator 15 die geladenen elektrischen Ladungen.
Zu einer Zeit Ta1(n) gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus, um den Konvergenzgrad eines Ausgangssignals zu einem Zeitpunkt T_m(n) zu berechnen, zu dem eine Zeit T_meas(n) von einem Zeitpunkt an abgelaufen ist, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen. n = 2, 3, ..., N. T_meas(1), T_meas(2), ..., und T_meas(N) sind unterschiedliche Zeitelemente. Somit unterscheiden sich die Integrationszeiträume für Phasendifferenzen für N Konvergenzgrade C(1) bis C(N) voneinander.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet ist, beginnt der Kondensator 15 elektrische Ladungen in Übereinstimmung mit einem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom zu laden.
Zu einer Zeit Tb1(n) gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 aus.
Die Zeiten Ta1(n) und Tb1(n) können in dem internen Speicher der Frequenzsteuereinheit 51 gespeichert sein oder von einer externen Quelle bereitgestellt sein.
Ein Zeitraum von einer Zeit Ta1(n) bis zu einer Zeit Tb1(n) (konstanter Zeitraum) liegt innerhalb eines Einschwingzeitraums. Außerdem ist die Länge eines Zeitraums von einer Zeit Ta1(n) bis zu einem Zeitpunkt T_m(n) gleich der Länge eines Zeitraums von einer Zeit T_m(n) bis zu einem Zeitpunkt Tb1(n).
Außerdem ist die Länge des Zeitraums von einer Zeit Ta1(n) bis zu einer Zeit Tb1(n) gleich der Länge des Zeitraums von einer Zeit Ta1(1) bis zu einer Zeit Tb1(1).
Wenn der ADC 18 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, tastet der ADC 18 eine an den Kondensator 15 angelegte Spannung V_c ab.
Der ADC 18 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung V_c anzeigt, in einen ersten digitalen Wert V_adc1(n) um und gibt den ersten digitalen Wert V_adc1(n) an die Rechenschaltung 19 aus.
Nachdem die Frequenzsteuereinheit 51 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 ausgegeben hat, und vor der Zeit Ta2(n), gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus, um den Kondensator 15 zurückzusetzen.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „einzuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 eingeschaltet ist, entlädt der Kondensator 15 die geladenen elektrischen Ladungen.
Dann, zu einer Zeit Ta2(n), gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, an den Rücksetzschalter 16 aus.
Wenn der Rücksetzschalter 16 das Steuersignal, das anweist, „auszuschalten“, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, wird der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet.
Wenn der Rücksetzschalter 16 ausgeschaltet ist, beginnt der Kondensator 15 elektrische Ladungen in Übereinstimmung mit einem von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom zu laden.
Zu einer Zeit Tb2(n) gibt die Frequenzsteuereinheit 51 ein Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, an den ADC 18 aus.
Die Zeiten Ta2(n) und Tb2(n) können in einem internen Speicher der Frequenzsteuereinheit 51 gespeichert sein oder können von einer externen Quelle bereitgestellt sein.
Ein Zeitraum von einer Zeit Ta2(n) bis zu einer Zeit Tb2(n) (konstanter Zeitraum) liegt innerhalb eines Einschwingzeitraums. Außerdem ist die Länge eines Zeitraums von einer Zeit Ta2(n) bis zu einer Zeit Tb2(n) gleich der Länge eines Zeitraums von einer Zeit Ta1(n) bis zu einer Zeit Tb1(n).
In der Frequenzsteuereinheit 51 ist ein genauer Konvergenzzeitraums nicht bekannt, aber ein ungefährer Konvergenzzeitraum kann bei der Auslegung bekannt sein, und somit kann der Zeitraum von einer Zeit Ta2(n) bis zu einer Zeit Tb2(n) innerhalb des Konvergenzzeitraums eingestellt sein.
Wenn der ADC 18 das Steuersignal, das anweist, die Ladungsmenge abzutasten, von der Frequenzsteuereinheit 51 empfängt, tastet der ADC 18 eine an den Kondensator 15 angelegte Spannung V_c ab.
Der ADC 18 wandelt einen analogen Wert, der die abgetastete Spannung V_c anzeigt, in einen zweiten digitalen Wert V_adc2(n) um und gibt den zweiten digitalen Wert V_adc2(n) an die Rechenschaltung 19 aus.
Die Rechenschaltung 19 berechnet eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1(n) und dem zweiten digitalen Wert V_adc2(n), die von dem ADC 18 ausgegeben wurden, als den Konvergenzgrad C(n) des Ausgangssignals von dem VCO 5, wie in der folgenden Gleichung (5) gezeigt: $C (n) = V_{adc1 (n)} - V_{adc2 (n)}$
Hier berechnet die Rechenschaltung 19 eine Differenz zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1(n) und dem zweiten digitalen Wert V_adc2(n) als den Konvergenzgrad C(n) des Ausgangssignals von dem VCO 5. Diese Konfiguration ist jedoch nur ein Beispiel, und die Rechenschaltung 19 kann ein Verhältnis zwischen dem ersten digitalen Wert V_adc1(n) und dem zweiten digitalen Wert V_adc2(n) als den Konvergenzgrad C(n) des Ausgangssignals von dem VCO 5 berechnen, wie in der folgenden Gleichung (6) gezeigt: $C (n) = V_{adc1 (n)} - V_{adc2 (n)}$
8 ist ein erklärendes Diagramm, das die N-mal durch die Rechenschaltung 19 berechneten Konvergenzgrade C(1) bis C(N) zeigt.
In 8 zeigen schwarze Punkte die N-mal durch die Rechenschaltung 19 berechneten Konvergenzgrade C(1) bis C(N). Die Zeit auf einer horizontalen Achse von 8 repräsentiert die Zeit von einem Zeitpunkt, zu dem die Frequenz eines Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen, bis zu einem Zeitpunkt T_m(n).
Die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 vergleicht die durch die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17 N-mal berechneten Konvergenzgrade C(1) bis C(N) mit einem Schwellenwert C_tn. Der Schwellenwert C_th kann in einem internen Speicher der Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 gespeichert sein oder von einer externen Quelle bereitgestellt sein.
Je näher C(n) (n = 1, 2, ..., N) bei 0 liegt, desto näher ist die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 an einer gewünschten Frequenz. Wenn C(n) jedoch in der Nähe des Schwellenwerts C_th liegt, stimmt die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 im Wesentlichen mit der gewünschten Frequenz überein, und somit ist es denkbar, dass das Ausgangssignal von der VCO 5 bereits konvergiert hat.
Daher sucht die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 unter den Konvergenzgraden C(1) bis C(N) denjenigen Konvergenzgrad C(n), der den größten Wert hat, unter den Konvergenzgraden C(n), die kleiner sind als der Schwellenwert C_th.
Die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 geht davon aus, dass das Ausgangssignal von dem VCO 5 zu einem Zeitpunkt T_m(n) konvergiert hat, der dem gesuchten Konvergenzgrad C(n) entspricht, und berechnet eine Zeit von einem Zeitpunkt, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals begonnen hat, abrupt abzufallen, bis zu einem Zeitpunkt Tm(n), als Konvergenzzeit C_Time des Ausgangssignals von dem VCO 5.
In der Einrasterfassungsschaltung 10 der dritten Ausführungsform führt die Integrierschaltung 11 jede Integration einer Phasendifferenz während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums und Integration einer Phasendifferenz während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums mehrere Male durch, während Integrationszeiträume für die Phasendifferenzen geschaltet werden, und gibt jedes erste Integrationsergebnis und jedes zweite Integrationsergebnis an die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17 aus. Darüber hinaus berechnet die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung 17 jeden Konvergenzgrad eines Ausgangssignals von dem VCO 5 aus jedem ersten Integrationsergebnis und jedem zweiten Integrationsergebnis, die von der Integrierschaltung 11 ausgegeben werden. Somit kann die Einrasterfassungsschaltung 10 die Konvergenzzeit C_Time des Ausgangssignals von dem VCO 5 berechnen.
Vierte Ausführungsform.
In einer vierten Ausführungsform wird eine PLL-Schaltung, aufweisend eine Zeitraum-Erfassungseinheit 53 beschrieben, die aus der durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechneten Konvergenzzeit C_Time einen Zeitraum erfasst, während dem ein Ausgangssignal von der VCO 5 verwendet werden kann.
9 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine PLL-Schaltung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. In 9 weisen die gleichen Bezugszeichen wie in 1, 3 und 6 auf gleiche oder entsprechende Komponenten hin, so dass deren Beschreibung entfällt.
Die Zeitraum-Erfassungseinheit 53 erfasst aus der durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechneten Konvergenzzeit C_Time einen Zeitraum, während dem ein Ausgangssignal von der VCO 5 verwendet werden kann.
Die in 9 dargestellte PLL-Schaltung ist derart eingerichtet, dass die Zeitzeitraum-Erfassungseinheit 53 zu der in 6 dargestellten PLL-Schaltung hinzugefügt wird. Damit ist jedoch keine Einschränkung beabsichtigt, und die PLL-Schaltung kann derart eingerichtet sein, dass die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 und die Zeitzeitraum-Erfassungseinheit 53 zu der in 3 dargestellten PLL-Schaltung hinzugefügt sind und die Frequenzsteuereinheit 51 anstelle der Frequenzsteuereinheit 9 verwendet wird.
Als nächstes wird die Funktionsweise der in 9 dargestellten PLL-Schaltung beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass alle anderen Komponenten außer der Zeitzeitraum-Erfassungseinheit 53 die gleichen sind wie die der in 6 gezeigten PLL-Schaltung, und daher werden hier nur die Funktionsweisen der Zeitzeitraum-Erfassungseinheit 53 beschrieben.
Zum Beispiel gibt es ein Kommunikationssystem (nicht dargestellt), das ein Kommunikationssignal unter Verwendung eines Ausgangssignals von der VCO 5 überträgt und empfängt.
Damit das Kommunikationssystem jedoch eine hochgenaues Übertragen und Empfangen eines Kommunikationssignals realisieren kann, muss ein konvergiertes Ausgangssignal verwendet werden. Wenn das Kommunikationssystem ein nicht konvergiertes Ausgangssignal verwendet, ist das Kommunikationssystem möglicherweise nicht in der Lage, ein hochgenaues Übertragen und Empfangen eines Kommunikationssignals zu realisieren.
Darüber hinaus gibt es ein Radarsystem (nicht dargestellt), das Signalverarbeitung auf ein Radarsignal durchführt und dabei ein Ausgangssignal von dem VCO 5 verwendet.
Damit das Radarsystem jedoch hochgenaue Signalverarbeitung durchführen kann, muss ein konvergiertes Ausgangssignal verwendet werden. Wenn das Radarsystem ein nicht konvergiertes Ausgangssignal verwendet, kann das Radarsystem möglicherweise nicht in der Lage sein, hochgenaue Signalverarbeitung durchzuführen.
Wie in 10 gezeigt, ist ein Teil eines Ausgangssignals von dem VCO 5, das während eines Zeitraums von der durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechneten Konvergenzzeit C_Time bis zu einem Zeitpunkt vorliegt, an dem ein nächster abrupter Abfall der Frequenz beginnt, ein konvergiertes Ausgangssignal.
10 ist ein erklärendes Diagramm, darstellend die Frequenz eines Ausgangssignals von dem VCO 5, einen von der Ladungspumpe 3 abgegebenen Strom, einen von dem Spannung-Strom-Wandler 14 abgegebenen Strom und die Konvergenzzeit C_Time.
Die Zeitraum-Erfassungseinheit 53 erfasst einen Zeitraum von der durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechneten Konvergenzzeit C_Time bis zu einem Zeitpunkt, zu dem ein nächster abrupter Abfall der Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 beginnt, als einen Zeitraum, während dem das Ausgangssignal von dem VCO 5 verwendet werden kann.
Die Zeitraum-Erfassungseinheit 53 kann einen Zeitpunkt, zu dem die Frequenz des Ausgangssignals von dem VCO 5 beginnt, abrupt abzufallen, erkennen durch Überwachen eines Steuersignals, das ein Teilungsverhältnis angibt und von der Frequenzsteuereinheit 51 an den variablen Frequenzteiler 6 ausgegeben wird.
In der oben beschriebenen vierten Ausführungsform ist die Einrasterfassungsschaltung 10 eingerichtet, die Zeitraum-Erfassungseinheit 53 aufzuweisen, die aus der durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechneten Konvergenzzeit C_Time einen Zeitraum erfasst, während dem ein Ausgangssignal von dem VCO 5 verwendet werden kann. Somit kann die Einrasterfassungsschaltung 10 einen Teil des Ausgangssignals von dem VCO 5, der während eines Zeitraums vorhanden ist, während dem das Ausgangssignal verwendet werden kann, an ein Kommunikationssystem, ein Radarsystem oder dergleichen ausgeben.
Fünfte Ausführungsform.
In einer fünften Ausführungsform wird eine PLL-Schaltung, aufweisend eine Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 beschrieben, die einen Strom an eine Eingangsseite des Schleifenfilters 4 anlegt, um die durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechnete Konvergenzzeit C_Time zu reduzieren.
11 ist ein Konfigurationsdiagramm, darstellend eine PLL-Schaltung gemäß der fünften Ausführungsform. In 11 weisen die gleichen Bezugszeichen wie in den 1, 3, 6 und 9 auf gleiche oder entsprechende Komponenten hin, so dass deren Beschreibung entfällt.
Die Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 ist eine Schaltung, die einen Strom an die Eingangsseite des Phasenfilters 4 anlegt, um die durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechnete Konvergenzzeit C_{Time zu} reduzieren.
Die in 11 dargestellte PLL-Schaltung ist derart eingerichtet, dass die Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 zu der in 6 dargestellten PLL-Schaltung hinzugefügt ist. Damit ist jedoch keine Einschränkung beabsichtigt, und die PLL-Schaltung kann derart eingerichtet sein, dass die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 und die Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 zu der in 3 dargestellten PLL-Schaltung hinzugefügt sind und die Frequenzsteuereinheit 51 anstelle der Frequenzsteuereinheit 9 verwendet wird.
Als nächstes wird die Funktionsweise der in 11 dargestellten PLL-Schaltung beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass alle Komponenten außer der Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 die gleichen sind wie die der PLL-Schaltung in 6, und hier somit nur die Funktionsweisen der Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 beschrieben werden.
Wenn das Schleifenfilter 4 einen Impulsstrom von der Ladungspumpe 3 empfängt, wandelt das Schleifenfilter 4, wie in der ersten Ausführungsform, den Impulsstrom in eine Spannung um, glättet die Spannung und gibt die geglättete Spannung an den VCO 5 aus.
Wenn in diesem Fall zusätzlich zu dem von der Ladungspumpe 3 ausgegebenen Impulsstrom ein weiterer Impulsstrom in das Schleifenfilter 4 eingegeben wird, ändert sich die von dem Schleifenfilter 4 an den VCO 5 ausgegebene Spannung und somit auch die Konvergenzzeit C_Time eines Ausgangssignals von dem VCO 5.
Die Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 speichert die durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechnete Konvergenzzeit C_Time, während die Größe oder Polarität eines an die Eingangsseite des Schleifenfilters 4 angelegten Impulsstroms geändert wird.
Die Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 identifiziert unter den an die Eingangsseite des Schleifenfilters 4 angelegten Impulsströmen einen Impulsstrom, der der kürzesten Konvergenzzeit C_Time unter einer Vielzahl von gespeicherten Konvergenzzeiten C_Time entspricht.
Danach legt die Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 den identifizierten Impulsstrom an die Eingangsseite des Schleifenfilters 4 an.
In der oben beschriebenen fünften Ausführungsform ist die Einrasterfassungsschaltung 10 eingerichtet, die Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung 54 aufzuweisen, die einen Strom an die Eingangsseite des Schleifenfilters 4 anlegt, um die durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit 52 berechnete Konvergenzzeit C_Time zu reduzieren. Somit kann die Einrasterfassungsschaltung 10 der fünften Ausführungsform die Konvergenzzeit C_Time gegenüber den Einrasterfassungsschaltungen 10 der ersten bis vierten Ausführungsform reduzieren.
Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Anmeldung eine freie Kombination der Ausführungsformen, Modifikationen an beliebigen Komponenten jeder Ausführungsform oder das Weglassen beliebiger Komponenten in jeder Ausführungsform im Rahmen der Erfindung möglich sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Erfindung eignet sich für eine Einrasterfassungsschaltung, die einen Grad berechnet, um den ein Ausgangssignal von einer Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat.
Darüber hinaus eignet sich die Erfindung für eine Phasenregelschleifenschaltung, der einen Grad berechnet, um den ein Ausgangssignal von einem spannungsgesteuerten Oszillator konvergiert hat.
Bezugszeichenliste

1: Referenzsignalquelle,
2: Phasenkomparator,
3: Ladungspumpe,
4: Schleifenfilter,
5: VCO,
6: variabler Frequenzteiler,
7: Ausgangsanschluss,
8: und 9: Frequenzsteuereinheit,
10: Einrasterfassungsschaltung,
11: Integrierschaltung,
12: Stromabgabeschaltung,
13: ODER-Schaltung,
14: Spannung-Strom-Wandler,
15: Kondensator,
16: Rücksetzschalter,
17: Konvergenzgrad-Berechnungseinheit,
18: ADC,
19: Rechenschaltung,
21: Integrierschaltung,
22: geschaltete Kondensatorschaltung,
30: Kondensator,
31 bis 35: Schalter,
41: Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung,
42: ADC,
51: Frequenzsteuereinheit,
52: Konvergenzzeit-Berechnungseinheit,
53: Zeitraum-Erfassungseinheit, und
54: Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung

Claims

Einrasterfassungsschaltung, umfassend: eine Integrierschaltung (11, 21) zum Integrieren einer Phasendifferenz zwischen einem frequenzgeteilten Signal und einem Referenzsignal in einer Phasenregelschleifenschaltung während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums für ein Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung, und Integrieren einer Phasendifferenz zwischen dem frequenzgeteilten Signal und dem Referenzsignal während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums für das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung; und eine Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung (17, 41) zum Berechnen eines Grades, um den das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, aus einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, die von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums erhalten wurde, und einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, die von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums erhalten wurde.
Einrasterfassungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung (17) als den Grad, um den das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, eine Differenz zwischen einem ersten Integrationsergebnis und einem zweiten Integrationsergebnis, oder ein Verhältnis zwischen dem ersten Integrationsergebnis und dem zweiten Integrationsergebnis, berechnet, wobei das erste Integrationsergebnis das Ergebnis der Integration der Phasendifferenz ist, die durch die Integrierschaltung (11) während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums erhalten wurde, und das zweite Integrationsergebnis das Ergebnis der Integration der Phasendifferenz ist, die durch die Integrierschaltung (11) während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums erhalten wurde.
Einrasterfassungsschaltung nach Anspruch 2, wobei die Integrierschaltung aufweist: eine Stromabgabeschaltung (12) zum Abgeben von Strömen, anzeigend die Phasendifferenzen zwischen dem frequenzgeteilten Signal und dem Referenzsignal; und einen Kondensator (15) zum Laden elektrischer Ladungen in Übereinstimmung mit einem von der Stromabgabeschaltung abgegebenen Strom, während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums, und Laden elektrischer Ladungen in Übereinstimmung mit einem von der Stromabgabeschaltung abgegebenen Strom während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums, als Integrale der Phasendifferenzen, wobei die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung (17) als den Grad, um den das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, eine Differenz zwischen einem Ladungsbetrag der elektrischen Ladungen in dem Kondensator während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums und einem Ladungsbetrag der elektrischen Ladungen in dem Kondensator während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums, oder ein Verhältnis zwischen dem Ladungsbetrag der elektrischen Ladungen in dem Kondensator während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums und dem Ladungsbetrag der elektrischen Ladungen in dem Kondensator während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums berechnet.
Einrasterfassungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung (41) als den Grad, um den das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, eine Differenz zwischen dem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums erhalten wurde, und dem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums erhalten wurde, berechnet.
Einrasterfassungsschaltung nach Anspruch 4, wobei die Integrierschaltung (21) aufweist: eine Stromabgabeschaltung (12) zum Abgeben von Strömen, anzeigend die Phasendifferenzen zwischen dem frequenzgeteilten Signal und dem Referenzsignal; und eine geschaltete Kondensatorschaltung (22) zum Laden elektrischer Ladungen in einer positiven Richtung in einem Kondensator in Übereinstimmung mit einem von der Stromabgabeschaltung abgegebenen Strom, während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums, und Laden elektrischer Ladungen in einer negativen Richtung in dem Kondensator in Übereinstimmung mit einem von der Stromabgabeschaltung abgegebenen Strom während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums, als Integrale der Phasendifferenzen, wobei die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung (41) als den Grad, um den das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, einen Ladungsbetrag der elektrischen Ladungen in dem Kondensator, der durch die geschaltete Kondensatorschaltung in die negative Richtung geladen wurde, bestimmt.
Einrasterfassungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Integrierschaltung (11, 21) jedes von einer Integration einer Phasendifferenz während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums und einer Integration einer Phasendifferenz während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums mehrere Male durchführt, während Integrationszeiträume für die Phasendifferenzen geschaltet werden, die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung (17, 41) jeden Grad, um den das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung konvergiert hat, berechnet aus jedem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das durch die Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums erhalten wurde, und jedem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das durch die Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums erhalten wurde, und die Einrasterfassungsschaltung eine Konvergenzzeit-Berechnungseinheit (52) zum Berechnen der Konvergenzzeit des Ausgangssignals von der Phasenregelschleifenschaltung aus jedem Grad, um den das Ausgangssignal konvergiert hat, umfasst, wobei der jeweilige Grad durch die Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung berechnet ist.
Einrasterfassungsschaltung nach Anspruch 6, umfassend eine Zeitraum-Erfassungseinheit (53) zum Erfassen eines Zeitraums, während dem das Ausgangssignal von der Phasenregelschleifenschaltung verwendet werden kann, aus der durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit berechneten Konvergenzzeit.
Einrasterfassungsschaltung nach Anspruch 6, umfassend eine Konvergenzzeit-Anpassungsschaltung (54) zum Anlegen eines Stroms an eine Eingangsseite eines in der Phasenregelschleifenschaltung enthaltenen Schleifenfilters, um die durch die Konvergenzzeit-Berechnungseinheit berechnete Konvergenzzeit zu verringern.
Phasenregelschleifenschaltung, umfassend: eine Referenzsignalquelle (1) zum Ausgeben eines Referenzsignals; einen Phasenkomparator (2) zum Ausgeben einer Phasendifferenz zwischen dem von der Referenzsignalquelle ausgegebenen Referenzsignal und einem frequenzgeteilten Signal; einen spannungsgesteuerten Oszillator (5), dessen Ausgangssignalfrequenz sich in Übereinstimmung mit der von dem Phasenkomparator ausgegebenen Phasendifferenz ändert; einen variablen Frequenzteiler (6) zum Teilen einer Frequenz eines Ausgangssignals von dem spannungsgesteuerten Oszillator und Ausgeben des frequenzgeteilten Ausgangssignals als das frequenzgeteilte Signal an den Phasenkomparator; eine Integrierschaltung (11, 21) zum Integrieren einer von dem Phasenkomparator ausgegebenen Phasendifferenz, während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Einschwingzeitraums für das Ausgangssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator, und Integrieren einer von dem Phasenkomparator ausgegebenen Phasendifferenz, während eines konstanten Zeitraums innerhalb eines Konvergenzzeitraums für das Ausgangssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator; und eine Konvergenzgrad-Berechnungsschaltung (17, 41) zum Berechnen eines Grades, um den das Ausgangssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator konvergiert hat, aus einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Einschwingzeitraums erhalten wurde, und einem Ergebnis der Integration der Phasendifferenz, das von der Integrierschaltung während des konstanten Zeitraums innerhalb des Konvergenzzeitraums erhalten wurde.