FI97093C - Quick-setting phase lock - Google Patents
Quick-setting phase lock Download PDFInfo
- Publication number
- FI97093C FI97093C FI944181A FI944181A FI97093C FI 97093 C FI97093 C FI 97093C FI 944181 A FI944181 A FI 944181A FI 944181 A FI944181 A FI 944181A FI 97093 C FI97093 C FI 97093C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- phase
- comparator
- filter
- output
- loop
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 22
- 101100440286 Mus musculus Cntrl gene Proteins 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 15
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/095—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using a lock detector
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/10—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range
- H03L7/107—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using a variable transfer function for the loop, e.g. low pass filter having a variable bandwidth
- H03L7/1075—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using a variable transfer function for the loop, e.g. low pass filter having a variable bandwidth by changing characteristics of the loop filter, e.g. changing the gain, changing the bandwidth
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
9709397093
Nopeasti asettuva vaihelukko Tämä keksintö koskee vaihelukkopiiriä, jonka sil-mukkasuodattimen rajataajuutta tai aikavakiota voidaan 5 muuttaa.This invention relates to a phase-locked circuit in which the cut-off frequency or time constant of a loop filter can be changed.
Perusmuodossaan tyypillinen vaihelukkopiiri PLL (Phase Locked Loop) sisältää jänniteohjatun oskillaattorin, vaihevertailijän ja alipäästösuodattimen. Vaihever-tailijan ensimmäiseen sisääntuloon tuodaan referenssisig-10 naali ja toiseen sisääntuloon tuodaan takaisinkytkettynä oskillaattorin lähtösignaali, joka on myös piirin lähtö-signaali.In its basic form, a typical phase locked loop (PLL) circuit includes a voltage controlled oscillator, a phase comparator and a low pass filter. A reference signal is applied to the first input of the phase comparator and the output signal of the oscillator, which is also the output signal of the circuit, is fed back to the second input.
Vaihevertaili ja havaitsee vaihe-eron tulosignaalien välillä ja antaa vaihe-eroon verrannollisen lähtösignaa-15 Iin, joka johdetaan silmukkasuodattimena toimivalle ali-päästösuodattimelle. Sen lähtöjännite on puolestaan jänni-teohjatun oskillaattorin ohjausjännitteenä. Silmukan ollessa tasapainossa on lähtötaajuisen signaalin vaihe lukittunut referenssitaajuisen signaalin vaiheeseen. Useissa 20 sovelluksissa kuten taajuussyntetoijissa on takaisinkyt- kentähaarassa silmukkajakaja, jonka jakoluku voidaan muuttaa ohjelmallisesti. Tällöin lähtösignaalin taajuus jaetaan ennen vaihevertailijalle viemistä, jolloin voidaan muodostaa referenssitaajuutta huomattavasti suurempia mut-25 ta siihen lukittuja taajuuksia.The phase comparator detects the phase difference between the input signals and outputs an output signal proportional to the phase difference, which is applied to a sub-pass filter acting as a loop filter. Its output voltage is in turn the control voltage of a voltage-controlled oscillator. When the loop is balanced, the phase of the output frequency signal is locked to the phase of the reference frequency signal. Many applications, such as frequency synthesizers, have a loop divider in the feedback branch, the division number of which can be changed programmatically. In this case, the frequency of the output signal is divided before being applied to the phase comparator, whereby frequencies significantly higher than the reference frequency but locked to it can be formed.
Vaihelukon täytyy olla sellainen, että ensinnäkin se säilyttää tasapainotilansa ja ettei lähtösignaali moduloidu huolimatta jompaankumpaan tulosignaaliin sisältyvästä nopeasta vaihtelusta kuten vaihekohinasta ja että toi-30 saalta asettumisaika muutettaessa lähtötaajuutta on mahdollisimman lyhyt. Silmukkasuodattimelle asetetaan siten suuria vaatimuksia, jotka ovat lisäksi keskenään ristiriitaisia. Silmukan ollessa lukittuneena täytyy suodattimen rajataajuuden olla pieni, jottei tulosignaalin kohina näy 35 modulaationa lähdössä. Suodattimen kapeakaistaisuus on 2 97093 kuitenkin haitta muutostilan aikana, kun lukitutaan uudelle taajuudelle esim. muutettaessa jakajan jakolukua. Jotta asettumisaika muutostilassa olisi lyhyt, on tunnettua järjestää tavalla tai toisella silmukkasuodattimen rajataa-5 juus suureksi muutostilan aikana. Voidaan käyttää kahta rinnakkaista silmukkasuodatinta, joista ohjattava vaihto-kytkin kytkee leveäkaistäisen suodattimen silmukkasuodat-timeksi muutostilan ajaksi ja kapeakaistaisen suodattimen heti kun silmukan tasapaino on saavutettu. Suodatin voi-10 daan myös kokonaan ohittaa muutostilan ajaksi. Voidaan myös tehdä järjestely, jolla suodattimen, tavallisesti RC-alipäästösuodattimen resistanssia pienennetään kytkettäviä vastuksia käyttäen muutostilan ajaksi. Tunnettua on käyttää myös varauspumppuja, joilla suodattimen kondensaatto-15 rin varautumista tai purkautumista nopeutetaan.The phase lock must be such that, first, it maintains its equilibrium state and that the output signal is not modulated despite the rapid variation such as phase noise contained in either input signal and that the settling time when changing the output frequency is as short as possible. The loop filter is thus subject to high requirements which are, moreover, contradictory. When the loop is locked, the cut-off frequency of the filter must be low so that the noise of the input signal does not appear as modulation at the output. However, the narrowband of the filter is 2 97093 a disadvantage during the change mode when locking to a new frequency, e.g. when changing the divider of the divider. In order to keep the settling time in the change mode short, it is known to arrange the loop filter to be large in one way or another during the change mode. Two parallel loop filters can be used, of which the controllable toggle switch switches the wideband filter to the loop filter during the transition mode and the narrowband filter as soon as the loop equilibrium is reached. The filter can also be completely bypassed during the change mode. An arrangement can also be made to reduce the resistance of the filter, usually an RC low-pass filter, using switchable resistors for the duration of the changeover state. It is also known to use charge pumps to speed up the charging or discharging of the filter condensate.
US-patentissa 5272452 suodatin muodostuu kahdesta rinnakkaisesta suodattimesta, joista ensimmäinen käsittää peräkkäisiä RC-elimiä ja toinen vain yhden RC-elimen, jonka kondensaattori on yhteinen ensimmäisen haaran viimeisen 20 RC-elimen kondensaattorin kanssa. Kytkimellä valitaan jompikumpi suodatin silmukkasuodattimeksi. JP-patenttihake-muksissa 61-60670 ja 1-332362 on esitetty eräitä ratkaisuja, joissa silmukkasuodattimen vastuksen arvoa muutetaan. Edellisessä aktiivisen suodattimen ensimmäinen vastus va-»· 25 Iitaan kytkimellä kun taas jälkimmäisessä passiivisen suo dattimen yksi vastus ohitetaan transistorikytkimellä. Tämän tyyppisten vain yhtä parametria muuttavien ratkaisujen haittana on se, ettei saavuteta riittävän suurta lukkiutu-misen nopeutusta silloin kun vaihelukko on hyvin ka-30 peakaistainen. Lisäksi kyllästystilassa oleva kytkintran-sistori aiheuttaa kohinaa VC0:n ohjausjännitteeseen sekä kytkentätrans ientte ja.In U.S. Patent No. 5,272,452, the filter consists of two parallel filters, the first comprising successive RC members and the second only one RC member having a capacitor common to the capacitor of the last 20 RC members of the first branch. The switch selects either filter as the loop filter. JP patent applications 61-60670 and 1-332362 disclose some solutions in which the value of the resistance of the loop filter is changed. In the former, the first resistor of the active filter is switched by a switch, while in the latter, one resistor of the passive filter is bypassed by a transistor switch. The disadvantage of this type of solution, which changes only one parameter, is that a sufficiently high locking acceleration is not achieved when the phase lock is very narrowband. In addition, the switching transistor in the saturation state causes noise in the control voltage of the VC0 as well as the switching trans- tents.
Eräs varauspumppuja käyttävä ratkaisu on esitetty US-patentissa 4546330. Siinä alipäästösuodin käsittää kon-35 densaattorin ja lukuisia sarjaan kytkettyjä vastuksia.One solution using charge pumps is disclosed in U.S. Patent 4,546,330. A low pass filter comprises a capacitor and a plurality of resistors connected in series.
m . u.i a.m nm 3 97093m. u.i a.m nm 3 97093
Suodattuneen on kytketty lisäksi yhtä monta pumppupiiriä kuin on mainittuja vastuksia. Valitsemalla käyttöön kerrallaan yksi pumppupiireistä voidaan suodattimen rajataajuus tehdä aseteltavaksi askelittain. Periaate on esitetty 5 kuviossa 1. Suodattimessa on kaksi samanlaista pumppupiiriä P1 ja P2. Pumppupiiri käsittää JA- sekä JAEI-portit, diodit Dl ja D2 sekä vastukset Rl ja R2 kuvion esittämällä tavalla. Tulosignaaleina ovat vaihevertailijalta saatavat signaalit Up ja Down sekä signaali FAST, joka viedään in-10 vertoituna pumppupiiriin Pl. Vaihevertailija on tässä sellainen, joka antaa signaalin Up tai Down riippuen siitä, tuleeko referenssisignaalin pulssi ennen vai jälkeen takaisinkytkettyä lähtösignaalia. Signaali FAST on ylhäällä kun halutaan suodattimen olevan leveäkaistainen. Suodatin 15 käsittää itseasiassa pumppupiirien vastukset sekä vastukset R5, R6 ja kondensaattorin C. Toiminta on lyhyesti seu-raava: oletetaan että FAST on ylhäällä (suodatin on leveäkaistainen) ja samoin Up on ylhäällä. Nähdään helposti, että porttien tila on sellainen, että pumppupiiri Pl on 20 toimimattomassa tilassa eikä vaikuta kytkentään. Pumppu-piiri P2 on aktiivinen ja suodattimen resistanssiosa muodostuu pumppupiiri P2 vastuksen R3 tai R4 riippuen Up ja Down signaalien tilasta sekä vastuksen R6 sarjakytkennäs-tä. Vastaavasti signaalin FAST ollessa alhaalla pumppupii-• 25 ri Pl muuttuu aktiiviseksi ja P2 on toimimattomassa tilas sa. Suodattimen resistanssiosa muodostuu nyt pumppupiirin Pl vastuksen R3 tai R4 riippuen Up ja Down signaalien tilasta sekä vastusten R5 ja R6 sarjakytkennästä. Haittana on kuitenkin melko mutkikas toteutus.In addition, as many pump circuits as there are said resistors are connected to the filtered one. By selecting one of the pump circuits at a time, the cut-off frequency of the filter can be made step-by-step. The principle is shown in Figure 1. The filter has two similar pump circuits P1 and P2. The pump circuit comprises JA and JAEI gates, diodes D1 and D2 and resistors R1 and R2 as shown in the figure. The input signals are the signals Up and Down from the phase comparator and the signal FAST, which is applied in-10 compared to the pump circuit P1. Here, the phase comparator is one that outputs the signal Up or Down depending on whether the pulse of the reference signal occurs before or after the feedback output signal. The FAST signal is high when the filter is desired to be wideband. The filter 15 actually comprises the resistors of the pump circuits as well as the resistors R5, R6 and the capacitor C. The operation is briefly as follows: it is assumed that FAST is high (the filter is wideband) and likewise Up is high. It is easy to see that the state of the gates is such that the pump circuit P1 is in an inoperative state and does not affect the connection. The pump circuit P2 is active and the resistance part of the filter is formed by the pump circuit P2 depending on the state of the signals of the resistor R3 or R4 and the series connection of the resistor R6. Correspondingly, when the signal FAST is low, the pump circuit • P1 becomes active and P2 is in an inoperative state. The resistance part of the filter now consists of the resistor R3 or R4 of the pump circuit P1, depending on the state of the Up and Down signals and the series connection of the resistors R5 and R6. The disadvantage, however, is the rather complicated implementation.
- . 30 Ratkaisuja, joissa suodatin ohitetaan kokonaan muu tostilan aikana on esitetty DE-hakemusjulkaisussa 2951283 ja JP-hakemuksessa 2-265865. Edellisessä yksinkertaisen RC-suodattimen vastus ohitetaan muutostilassa transistori-kytkimellä kun taas jälkimmäisessä suodatin tai osa siitä 35 ohitetaan kytkimellä. Ohitettaessa suodatin muutostilan 4 97093 aikana merkitsee sitä, että vaihelukko muuttuu asteluvultaan ensimmäisen asteen vaihelukoksi. Tämä on haitallista, koska vaihevertailijalta tuleva vaihekohina pääsee suoraan VCO:n ohjausjännitteeseen. Tämän aiheuttaa nimittäin sen, 5 että kun silmukkasuodatin on muutettu jälleen kapeakaistaiseksi voi lukon lähtötaajuus olla paljonkin sivussa oikeasta taajuudesta, jolloin kokonaislukkiutumisaika voi jopa pidentyä.-. 30 Solutions in which the filter is completely bypassed during the rest of the processing mode are described in DE-A-2951283 and JP-Application 2-265865. In the former, the resistance of the simple RC filter is bypassed in the change mode by the transistor switch, while in the latter, the filter or part of it 35 is bypassed by the switch. Bypassing the filter during change mode 4 97093 means that the phase lock changes in degree from first degree to phase lock. This is detrimental because the phase noise from the phase comparator reaches the control voltage of the VCO directly. This is due to the fact that when the loop filter is converted to a narrowband again, the output frequency of the lock can be much lateral to the correct frequency, whereby the total locking time can even be extended.
Tämä keksintö esittää ilman ulkoista ohjausta toi-10 mivan nopeasti asettuvan vaihelukon, jolla ei ole edellä esitettyjä haittoja huolimatta siitä, että silmukkasuodat-timen ominaisuuksia muutetaan. Vaihelukolle on ominaista se mitä on sanottu patenttivaatimuksessa 1.The present invention provides a fast-acting phase lock without external control which does not have the above-mentioned disadvantages despite changing the characteristics of the loop filter. The phase lock is characterized by what is stated in claim 1.
Keksinnön vaihelukossa tarkkaillaan tarkkailupii-15 rissa vaiheilmaisimelta saatavan signaalin pulssin pituutta. Jos se ylittää tai alittaa asetetun arvon tarkkailu-piiri tulkitsee vaihelukon olevan lukkiutumattomassa tilassa ts. lähtötaajuus ei ole vielä lukittunut tulosignaa-lin taajuuteen ja tietoa vastaavan ensimmäisen loogisen 20 signaalin. Tarkkailupiiri muodostaa ikäänkuin ikkunan ja tutkii onko vaihelukon lähtö ikkunassa so. lukko on lukossa. Kun arvo on asetusarvojen välissä so. lähtö on ikkunassa, tulkitsee tarkkailupiiri vaihelukon olevan lukossa ja antaa sitä vastaavan toisen loogisen signaalin. Loogi-25 siä signaaleja viivästetään tietyn viiveajan viive-elimessä, jonka lähtö on suodattimen ohjaussignaali. Viive-elin on resetoitava eli sellainen, että aina tietyn ajan kuluttua se tutkii, mikä on tulosignaalin tila ja pitää lähdön tilan ennallaan mikäli tulosignaali ei tämän ajan kuluttua 30 ole muuttunut. Tulosignaalin muutokset viiveaikana eivät siten vaikuta lähdön tilaan. Tämä viive-elin voi siten käytännössä olla monostabiili multivibraattori tai nollattava laskuriketju.In the phase lock of the invention, the length of the pulse of the signal received from the phase detector is monitored in the monitoring circuit. If it exceeds or falls below the set value, the monitoring circuit interprets the phase lock to be in the unlocked state, i.e. the output frequency is not yet locked to the frequency of the input signal and the first logic 20 signal corresponding to the information. The monitoring circuit forms, as it were, a window and examines whether the output of the phase lock in the window, i.e. the lock is locked. When the value is between the setpoints, i.e. the output is in the window, interprets the monitoring circuit as the phase lock is locked and gives a corresponding second logic signal. The logic signals are delayed in a delay element of a certain delay time, the output of which is a filter control signal. The delay element must be reset, i.e. such that after a certain time it examines the state of the input signal and keeps the state of the output unchanged if the input signal has not changed after this time. Thus, changes in the input signal during the delay time do not affect the state of the output. This delay element can thus in practice be a monostable multivibrator or a resettable counter chain.
Oletetaan, että tulona on ensimmäinen looginen sig-35 naali (=lukitusta ei ole). Viive-elimestä saatava suodat- 5 97093 timen ohjaussignaali pitää silloin suodattimen laajakaistaisena. Viiveajan kuluttua tutkitaan onko viive-elimen tulosignaali muuttunut. Jos se ei ole muuttunut pidetään ohjaussignaali edelleen ennallaan. Mutta jos tulosignaali 5 on muuttunut toiseksi signaaliksi so, vaiheilmaisimen lähdön pulssin pituus on tullut tarkkailupiirin ikkunaan, muuttuu suodattimen ohjaussignaali ja muuttaa suodattimen kapeakaistaiseksi. Viivästys on tärkeä osa lukituksen tarkkailupiiriä, sillä sen aikaansaama hystereesi estää 10 suodattimen muuttamasta tilaansa liian herkästi, jolloin kytkentä kapeakaistaiseksi tapahtuu vasta kun ollaan varmoja että lukkiutuminen on tapahtunut.Assume that the input is the first logical sig-35 signal (= no interlock). The filter control signal from the delay element then holds the filter wideband. After the delay time, it is examined whether the input signal of the delay element has changed. If it has not changed, the control signal is still unchanged. But if the input signal 5 has changed to another signal i.e., the length of the output pulse of the phase detector has entered the window of the monitoring circuit, the filter control signal changes and the filter becomes narrowband. The delay is an important part of the interlock monitoring circuit, as the hysteresis it causes prevents the filter 10 from changing its state too sensitively, so that the narrowband switching only takes place when it is certain that the interlock has taken place.
Suodattimelle on ominaista lisäksi se, että muutettaessa sen kaistaleveyttä muuttuu myös kapasitanssiarvo. 15 Kondensaattoriarvon muuttaminen tekee mahdolliseksi sen, että suodattimen leveän ja kapean kaistan ero voi olla hyvin suuri, jolloin voidaan käytännössä realisoida erittäin kapeakaistainen vaihelukko. Kondensaattorijärjestely on lisäksi sellainen, että kytkeydyttäessä kapeakaistaiseksi 20 ei synny mitään kytkentätransienttia. Toiseksi kytkentään kuuluu ainakin kaksi kytkintä. Kahden kytkimen käyttö tekee mahdolliseksi optimoida toisistaan riippumatta sekä vaimennusta että kaistanleveyttä.The filter is further characterized in that when its bandwidth is changed, the capacitance value also changes. 15 Changing the value of the capacitor makes it possible that the difference between the wide and narrow band of the filter can be very large, whereby a very narrow band phase lock can be realized in practice. Furthermore, the capacitor arrangement is such that no switching transient is generated when switching to narrowband 20. Second, the connection includes at least two switches. The use of two switches makes it possible to optimize both attenuation and bandwidth independently.
Keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin oheisten 25 kaaviollisten kuvioiden avulla, joissa kuvio 1 esittää erään vaihelukon silmukkasuodatti-men tunnettua kytkentää, kuvio 2 esittää keksinnön vaihelukon periaatetta, kuvio 3 esittää keksinnön vaihelukon silmukkasuo-30 dattimen periaatekytkentää ja kuvio 4 on laskurein toteutettu lukituksen tarkkai-lupiiri.The invention will be described in more detail with the aid of the accompanying schematic figures, in which Figure 1 shows a known connection of a phase lock loop filter, Figure 2 shows the phase lock principle of the invention, Figure 3 shows the principle connection of a phase lock loop filter according to the invention and Figure 4
Kuvio 2 esittää keksinnön vaihelukkoa lohkokaaviona. Vaiheilmaisimelta 21 saatavia silmukkasuodattimelle 22 35 meneviä pulsseja tarkkaillaan lukituksen tarkkailupiirissä 6 97093 23. Se seuraa, sopiiko pulssin pituus asetettuun ikkunaan vai ei. Jos pulssin pituus on suurempi tai lyhyempi asetettua arvoa, ohjaa piiri 23 silmukkasuodattimen laajakaistaiseksi ja pitää sen sellaisena niin kauan kunnes lu-5 kitus tapahtuu. Kun lukituksen tarkkailupiiri havaitsee lukituksen tapahtuneen, se antaa suodattimelle ohjaussignaalin, jolloin suodatin muuttuu kapeakaistaiseksi.Figure 2 shows the phase lock of the invention in a block diagram. The pulses from the phase detector 21 to the loop filter 22 35 are monitored in the interlock monitoring circuit 6 97093 23. It follows whether or not the length of the pulse matches the set window. If the pulse length is greater than or less than the set value, the circuit 23 controls the loop filter to be wideband and keeps it as such until the lu-5 change occurs. When the interlock monitoring circuit detects that an interlock has occurred, it provides a control signal to the filter, causing the filter to become narrowband.
Kuvion 3 mukainen periaatekytkentä esittää analogisen vaihelukon suodatinta. Suodattimen sisääntulossa In 10 vaikuttaa XOR-tyyppiseltä vaihevertailijalta saatava signaali Pha. Mainitun tyyppinen vaihevertailija antaa pulssin silloin kun vaihelukkosilmukan tulosignaalin ja lähtö-signaalin pulssit ovat eri tilassa. Suodattimen lähtö-jännite Out on jänniteohjatun oskillaattorin VCO säätöjän-15 nite. Lukituksen tarkkailupiiri käsittää komparaattorit OPI ja OP2, joiden annot on kytketty TAI-portin tuloiksi. Kummankin komparaattorin toisessa tulossa vaikuttaa jännitteen jakajasta Rl, R2, R3 saatu vakiojännite, ts. komparaattorin OPI tulossa vakiojännite VI ja komparaattorin 20 OP2 tulossa vakiojännite V2. Komparaattoreiden toisessa tulossa vaikuttaa suodatinkondensaattorin Cl jännite Vc. Koska jännite Vc riippuu vaihevertailijalta tulevan pulssin pituudesta, voidaan tätä jännitettä verrata jännitteisiin VI ja V2. Kun kondensaattorin jännite Vc ylittää ylemmän 25 asettelujännitteen VI vaihtaa komparaattorin OPI ulostulo tilaansa arvoon looginen "1" ja vastaavasti kun kondensaattorin jännite alittaa alemman asettelujännitteen vaihtaa komparaattorin 0P2 ulostulo tilaansa arvoon looginen "1". Tämä on ensimmäinen looginen signaali. Kondensaatto-30 rin jännitteen ollessa asettelujännitteiden välissä on kummankin komparaattorin ulostulo looginen ”0.” Tämä on toinen looginen signaali. Tämä merkitsee sitä, että mikäli tulosignaali Pha on asetettua pidempi tai lyhyempi, saadaan TAI-portilta ensimmäinen looginen signaali kuten po-35 sitiivinen pulssi, joka ilmoittaa, että vaihelukko ei ole 7 97093 lukkiutunut tulevaan taajuuteen ja lukkiutumisen tapahduttua saadaan toinen looginen signaali.The principle circuit according to Figure 3 shows an analog phase lock filter. At the input of the filter In 10, the signal Pha from the XOR-type phase comparator acts. A phase comparator of said type outputs a pulse when the pulses of the input signal of the phase locked loop and the output signal are in a different state. The output voltage Out of the filter is the volume of the voltage-controlled oscillator VCO controllers-15. The interlock monitoring circuit comprises comparators OPI and OP2, the outputs of which are connected as inputs to the OR gate. The second input of each comparator is affected by the constant voltage obtained from the voltage divider R1, R2, R3, i.e. the constant voltage VI at the input of the comparator OPI and the constant voltage V2 at the input of the comparator 20 OP2. The second input of the comparators is affected by the voltage Vc of the filter capacitor C1. Since the voltage Vc depends on the length of the pulse coming from the phase comparator, this voltage can be compared with the voltages V1 and V2. When the capacitor voltage Vc exceeds the upper setting voltage VI, the output of the comparator OPI changes its state to a logic "1", and when the capacitor voltage falls below the lower setting voltage, the output of the comparator 0P2 changes its state to a logic "1". This is the first logical signal. With a capacitor-30 rin voltage between the setting voltages, the output of both comparators is logical “0.” This is another logical signal. This means that if the input signal Pha is longer or shorter than set, a first logic signal is obtained from the OR gate, such as a positive pulse indicating that the phase lock is not locked to the incoming frequency and a second logic signal is obtained after locking.
Looginen signaali on resetoitavan viive-elimen 21 tulona, joka elin tutkii aina tietyn ajan kuluttua, mikä 5 on tulon tila. Jos tulo on ensimmäinen looginen signaali eli positiivinen niin viive-elin asettaa lähtönsä, joka on suodattimen ohjaussignaali Cntrl, tilaan "0". Tässä tilassa ohjaussignaalia nimitetään ensimmäiseksi ohjaussignaaliksi ja se pitää suodattimen leveäkaistaisena. Jälleen 10 tietyn ajan kuluttua viive-elin tutkii mikä on sen tulon tila. Jos se on edelleen ensimmäinen looginen signaali, pysyy Cntrl tilassa "0" mutta jos tulo onkin muuttunut toiseksi loogiseksi signaaliksi, joka merkitsee vaihelukon lukittumista, muuttuu suodattimen ohjaussignaali Cntrl ti-15 laan "1". Tässä tilassa ohjaussignaalia nimitetään toiseksi ohjaussignaaliksi. Sopiva viiveaika on esim. 2 s, jolloin värähtely lukitus- ja lukitsemattoman tilan välillä ei näy ohjaussignaalissa.The logic signal is the input of a resettable delay element 21, which always examines after a certain time, which is the state of the input. If the input is the first logic signal, i.e. positive, then the delay element sets its output, which is the filter control signal Cntrl, to "0". In this mode, the control signal is called the first control signal and it keeps the filter wideband. Again, after a certain period of time, the delay body examines the state of its input. If it is still the first logic signal, Cntrl remains in the "0" state, but if the input has changed to the second logic signal, which means that the phase lock is locked, the filter control signal Cntrl ti-15 changes to "1". In this mode, the control signal is called the second control signal. A suitable delay time is, for example, 2 s, in which case the oscillation between the locked and unlocked state is not shown in the control signal.
Ohjaussignaali Cntrl ohjaa kytkimiä SI ja S2 siten, 20 että signaalin ollessa tilassa "0”, joka edellä selostetun mukaisesti merkitsee sitä, että lukko ei ole lukossa, kytkimet ovat yläasennossa ja vastaavasti ohjaussignaalin Cntrl ollessa tilassa "1" (lukko on lukossa) kytkimet ovat ala-asennossa. Kytkimien asennosta riippuen suodatin on 25 joko kapeakaistainen tai leveäkaistainen. Kapeakaistaisena suodatin muodostuu komponenteista R4, R5, Cl, R7, C3, C2 ja 0P4. Leveäkaistaisena suodatin käsittää komponentit R4, Cl, R5, R6, C2 ja 0P4.The control signal Cntrl controls the switches S1 and S2 so that when the signal is in the state "0", which means that the lock is not locked as described above, the switches are in the up position and respectively when the control signal Cntrl is in the state "1" (lock is locked) Depending on the position of the switches, the filter is either narrowband or wideband.The narrowband filter consists of components R4, R5, Cl, R7, C3, C2 and 0P4.The wideband filter comprises components R4, Cl, R5, R6, C2 and 0P4.
Oletetaan nyt, että vaihelukko on asettumassa . 30 uudelle taajuudelle, on esim. muutettu silmukkajakajan jakolukua. Tällöin lukituksen tarkkailupiiri havaitsee, että jännite Vc ei ole ikkunassa VI...V2. TAI-elimen lähtö on ylhäällä ja viive-elimen lähtösignaali Cntrl on alhaalla, jolloin kytkimet SI ja S2 ovat yläasennossaan, jolloin 35 silmukkasuodatin on leveäkaistainen ja käsittää perättäi- 8 97093 set RC-lenkin (integraattorin) R4,C1, integraattoriksi kytketyn vahvistimen OP4, jonka takaisinkytkentähaara muodostuu vastuksesta R6 ja kondensaattorista C2 sekä integraattoreita yhdistävästä vastuksesta R5. Koska kytkin S2 5 on yläasennossa, ei suuri kondensaattori C3 vaikuta suodattimen toimintaan mitenkään mutta kuitenkin sen jännite seuraa kondensaattorin C2 jännitettä, koska C2:n jännite vaikuttaa puskuriksi kytketyn vahvistimen OP3 tulossa. Puskurin lähtöhän seuraa tulojännitettä mutta on erotettu 10 siitä.Suppose now that the phase lock is about to settle. 30 to a new frequency, e.g. the division number of the loop divider has been changed. In this case, the interlock monitoring circuit detects that the voltage Vc is not in the window VI ... V2. The output of the OR member is high and the output signal Cntr1 of the delay member is low, with the switches S1 and S2 in their upper position, whereby the loop filter is wideband and comprises a amplifier OP4 connected in series with the RC link (integrator) R4, C1. whose feedback branch consists of a resistor R6 and a capacitor C2 and a resistor R5 connecting the integrators. Since the switch S2 5 is in the up position, the operation of the filter is not affected in any way by the large capacitor C3, but its voltage follows the voltage of the capacitor C2 because the voltage of C2 acts as an input to the amplifier OP3 connected as a buffer. The output voltage of the buffer follows the input voltage but 10 are separated from it.
Kun lukituksen tarkkailupiiri on havainnut, että lukitus on tapahtunut, antaa tarkkailupiiri toisen ohjaussignaalin ts. ohjaussignaali Cntrl nousee ylös, jolloin kytkimet SI ja S2 kääntyvät ala-asentoonsa. Tällöin 15 suodatinkytkentä käsittää RC-lenkin (integraattorin) R4,C1, integraattoriksi kytketyn vahvistimen OP4, jonka takaisinkytkentähaara muodostuu vastuksesta R7 ja rinnankytketyistä kondensaattoreista C2 ja C3 sekä integraattoreita yhdistävästä vastuksesta R5. Erona kapeakaistaiseen 20 tilaan on siten ensinnäkin se, että takaisinkytkentähaaran vastusarvo on muuttunut ja toiseksi se, että kondensaattori C3 on kytkimen S2 kautta kytkeytynyt kondensaattorin C2 rinnalle. Koska kondensaattori C3 on leveäkaistaisessa moodissa on varautunut C2:n jännitearvoon, ei suodattimen 25 muuttuessa kapeakaistaiseksi silmukan lukkiutumisen ta pahduttua synny ylimääräistä transienttia.When the interlock monitoring circuit has detected that the interlock has taken place, the monitoring circuit gives a second control signal, i.e. the control signal Cntrl rises, whereby the switches S1 and S2 turn to their lower position. In this case, the filter connection 15 comprises an RC link (integrator) R4, C1, an amplifier OP4 connected as an integrator, the feedback branch of which consists of a resistor R7 and capacitors C2 and C3 connected in parallel and a resistor R5 connecting the integrators. The difference with the narrowband state 20 is thus, firstly, that the resistance value of the feedback branch has changed and, secondly, that the capacitor C3 is connected via the switch S2 in parallel with the capacitor C2. Since the capacitor C3 in the wideband mode is charged to the voltage value of C2, when the filter 25 becomes narrowband, no additional transient is generated after the loop is locked.
Tässä kytkennässä operaatiovahvistimen OP4 RC-ta-kaisinkytkentähaara, joka myös määrää suodattimen nollan aikavakion, on moodista riippuen joko R6, C2 tai R7, C2 11 30 C3. Siten voidaan muuttamalla sekä vastuksen että konden saattorin arvoa muuttaa sekä silmukan kaistanleveyttä että vaimennuskertoimen arvoa ja näin optimoida lukkiutumisen nopeus. Tämä vuoksi kytkimet ovat välttämättömiä. Esimerkiksi jos kytkintä SI ei olisi ja olisi vain yksi vastus 35 tai vastukset R6 ja R7 olisivat samansuuruiset, voisi suo- 9 97093 dattimen vaimennuskerroin olla leveäkaistaisena niin pieni, ettei lukkiutumista tapahtuisi lainkaan. Nyt sensijaan valitaan R6:n ja R7:n suhteeksi noin dekadi, jolloin kytkimellä SI valitaan pienempii vastus R6, jolla lukkiutumi-5 nen tapahtuu nopeasti. Samoin kytkimellä S2 asetetaan kapasitanssiksi pieni arvo (C2), mikä myös nopeuttaa lukkiutumista. Kapeakaistaisena taas valitaan vastusarvoksi suurempi vastus R7 ja suuri kapasitanssi eli C2:n ja C3:n rinnankytkentä, jossa C3 on transientin estämiseksi jo 10 etukäteen varattu C2:n arvoon.In this connection, the RC feedback branch of the operational amplifier OP4, which also determines the zero time constant of the filter, is either R6, C2 or R7, C2 11 30 C3, depending on the mode. Thus, by changing the value of both the resistor and the capacitor, both the loop bandwidth and the value of the attenuation factor can be changed, and thus the locking speed can be optimized. This is why switches are necessary. For example, if the switch S1 were not and there was only one resistor 35 or the resistors R6 and R7 were the same size, the attenuation coefficient of the filter would be so small in a wide band that no locking would occur at all. Instead, the ratio of R6 to R7 is now chosen to be about a decade, with the switch S1 selecting a lower resistor R6, with which the locking takes place rapidly. Similarly, switch S2 sets the capacitance to a small value (C2), which also speeds up the locking. As a narrowband, on the other hand, a higher resistance R7 and a large capacitance are selected as the resistance value, i.e. the parallel connection of C2 and C3, where C3 is already 10 times pre-allocated to the value of C2 to prevent transient.
Erotuksena tekniikan tason suodattimiin muuttuu myös kondensaattorin arvo lukkiutumistilan mukaan. Siksi voi leveän ja kapean kaistan ero olla suuri ja käytännössä voidaan realisoida hyvin kapeakaistainen vaihelukko. Kais-15 taleveys silmukan ollessa lukossa voi olla esim. 0,7 Hz ja lukkiutumisen aikana 10 Hz.In contrast to prior art filters, the value of the capacitor also changes according to the lock condition. Therefore, the difference between wide and narrow band can be large and a very narrow band phase lock can be realized in practice. The winter width of the Kais-15 when the loop is locked can be e.g. 0.7 Hz and during locking 10 Hz.
Keksinnön mukainen lukituksen tarkkailupiiri voidaan toteuttaa sekä digitaalisena että analogisena. Mikäli sovellusympäristö on digitaalinen sisältäen esim. ohjel-20 moitavia logiikkapiirejä, on digitaalinen lukituksen tarkkailupiiri edullinen. Tällöin käytetään komparaattoreiden sijasta kuvion 4 mukaisia laskureita. Tässä esimerkissä on oletettu silmukan lukitustaajuuden olevan 16 kHz. Laskureita kellotetaan 512 kHz kellopulsseilla. Jos jompikumpi 25 laskureista pääsee lukuun yhdeksän, saa digitaalisesti toteutettu viivepiiri DELAY sisääntulon "1", jonka seurauksena ulostulo lasketaan tilaan "0" kahdeksi sekunniksi. Tämä ajan kuluttua katsotaan onko tulon tila muuttunut.The interlock monitoring circuit according to the invention can be implemented both digitally and analogously. If the application environment is digital, including e.g. program-compliant logic circuits, a digital interlock monitoring circuit is preferred. In this case, the counters according to Figure 4 are used instead of comparators. In this example, the loop lock frequency is assumed to be 16 kHz. The counters are clocked with 512 kHz clock pulses. If either of the 25 counters reaches the number nine, the digitally implemented delay circuit DELAY receives input "1", as a result of which the output is counted to state "0" for two seconds. After this time, it is considered whether the status of the input has changed.
Lukituksen tarkkailupiiri samoin kuin itse suodatin 30 voidaan toteuttaa monin eri tavoin, sillä oheiset patenttivaatimukset eivät aseta rajoituksia keksinnön käytännön toteutukselle.The locking monitoring circuit as well as the filter 30 itself can be implemented in many different ways, as the appended claims do not place limitations on the practical implementation of the invention.
Claims (10)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI944181A FI97093C (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Quick-setting phase lock |
DE19534516A DE19534516A1 (en) | 1994-09-09 | 1995-09-05 | Fast locking phase locked loop |
GB9518537A GB2293063B (en) | 1994-09-09 | 1995-09-11 | Fast locking phase-locked loop |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI944181 | 1994-09-09 | ||
FI944181A FI97093C (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Quick-setting phase lock |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI944181A0 FI944181A0 (en) | 1994-09-09 |
FI944181A FI944181A (en) | 1996-03-10 |
FI97093B FI97093B (en) | 1996-06-28 |
FI97093C true FI97093C (en) | 1996-10-10 |
Family
ID=8541338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI944181A FI97093C (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Quick-setting phase lock |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19534516A1 (en) |
FI (1) | FI97093C (en) |
GB (1) | GB2293063B (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI107093B (en) | 1997-09-24 | 2001-05-31 | Nokia Networks Oy | Automatic tuning of the integrated oscillator |
DE19611219A1 (en) * | 1996-03-21 | 1997-09-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Phase locked loop with switchable loop bandwidth |
DE10132230C2 (en) | 2001-06-29 | 2003-08-28 | Infineon Technologies Ag | Method and device for generating a clock output signal |
US7421213B2 (en) * | 2003-12-19 | 2008-09-02 | Avago Technologies Limited | Optical receiver control device with a switchable bandwidth |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6228086Y2 (en) * | 1980-12-08 | 1987-07-18 | ||
US4506233A (en) * | 1982-06-28 | 1985-03-19 | General Electric Company | Bandwidth control circuit for a phase locked loop |
US5256989A (en) * | 1991-05-03 | 1993-10-26 | Motorola, Inc. | Lock detection for a phase lock loop |
-
1994
- 1994-09-09 FI FI944181A patent/FI97093C/en active IP Right Grant
-
1995
- 1995-09-05 DE DE19534516A patent/DE19534516A1/en not_active Withdrawn
- 1995-09-11 GB GB9518537A patent/GB2293063B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19534516A1 (en) | 1996-03-14 |
FI944181A0 (en) | 1994-09-09 |
FI944181A (en) | 1996-03-10 |
GB9518537D0 (en) | 1995-11-08 |
GB2293063B (en) | 1997-03-05 |
FI97093B (en) | 1996-06-28 |
GB2293063A (en) | 1996-03-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7372339B2 (en) | Phase lock loop indicator | |
US5920233A (en) | Phase locked loop including a sampling circuit for reducing spurious side bands | |
US4587496A (en) | Fast acquisition phase-lock loop | |
US7277518B2 (en) | Low-jitter charge-pump phase-locked loop | |
US8102197B1 (en) | Digital phase locked loop | |
JPH0548454A (en) | Frequency synthesizer | |
US5351014A (en) | Voltage control oscillator which suppresses phase noise caused by internal noise of the oscillator | |
JP2985489B2 (en) | Phase locked loop | |
KR20040027924A (en) | Frequency synthesizer with three mode loop filter charging | |
US6998923B2 (en) | Low-noise loop filter for a phase-locked loop system | |
US4115745A (en) | Phase lock speed-up circuit | |
US20050046486A1 (en) | Lock detectors having a narrow sensitivity range | |
US3993958A (en) | Fast acquisition circuit for a phase locked loop | |
US8760201B1 (en) | Digitally programmed capacitance multiplication with one charge pump | |
FI97093C (en) | Quick-setting phase lock | |
US6646477B1 (en) | Phase frequency detector with increased phase error gain | |
US6064273A (en) | Phase-locked loop having filter with wide and narrow bandwidth modes | |
US20070229175A1 (en) | Phase lock loop circuit | |
US5394115A (en) | Automatic sweep acquisition circuit for a phase-locked-loop | |
Eijselendoorn et al. | Improved phase-locked loop performance with adaptive phase comparators | |
US5767713A (en) | Phase locked loop having integration gain reduction | |
EP0435881A4 (en) | Sample-and-hold phase detector for use in a phase locked loop | |
WO2005101665A1 (en) | Phase locked loop circuit | |
CN117176142B (en) | Robust Proportional-Integral Sampling Phase-Locked Loop | |
JP2748682B2 (en) | PLL circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Owner name: NOKIA TELECOMMUNICATIONS OY |
|
BB | Publication of examined application |