JP2000196442A - チャ―ジポンプの出力電流を平衡させる方法とチャ―ジポンプ構成ならびに無線通信装置 - Google Patents
チャ―ジポンプの出力電流を平衡させる方法とチャ―ジポンプ構成ならびに無線通信装置Info
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Abstract
と構成の実現。 【解決手段】 第1チャージポンプCHP1は第1充電用電
流源CS1 と第1放電用電流源CS2 を有し、それらの少な
くとも1つが、出力電流iΔ1 を供給する。第2充電電
流源CS3 と第2放電電流源CS4 を有する第2チャージポ
ンプCHP2を設け、これら2つの電流源の少なくとも1つ
が出力電流iΔ2 を供給し、さらにこの出力電流iΔ2
に基づいて基準電流i5 を供給し、第1チャージポンプ
CHP1の出力電流iΔ1 と基準電流i5 を合成することに
よって、第1チャージポンプCHP1の出力電流iΔ1 を平
衡させる。
Description
載のチャージポンプ(charge pump)の出力電流を平衡さ
せる方法に関する。また本発明は添付の請求項5 に記載
のチャージポンプの構成に関する。更に本発明は添付の
請求項10に記載の無線通信装置に関する。
ープ(PLL)は周波数合成時に及びクロック信号生成
時に発振器として使用される。位相同期ループは一般に
集積回路として実現されチャージポンプ技術がこの集積
回路の中で用いられる。添付図1 に図示の従来技術によ
る位相同期ループは、位相検出器PD、2つの電流源C
S1、CS2(図2)を備えたチャージポンプCHP、
一般にローパスフィルタとして実現されるループフィル
タLF及び電圧制御発振器VCOを有する。図2は従来
技術によるチャージポンプCHPを図示する。位相検出
器PDは2つのクロック信号( 基準信号と電圧制御発振
器によって生成されたクロック信号) を受信する。位相
検出器PDはUP(アップ) とDOWN( ダウン) の2
本の出力ラインを有する。第1出力ラインDOWNはチ
ャージポンプCHPの充電用電流源CS1を制御するた
めに使用され、第2出力ラインUPは放電用電流源CS
2を制御するために使用される。基準信号の周波数のほ
うが電圧制御発振器VCOが生成するクロック信号の周
波数より大きいかまたは、基準信号の位相が電圧制御発
振器VCOが生成する信号の位相より進んでいる場合に
は、位相検出器がUPラインでパルスを生成する。その
場合チャージポンプの第2スイッチSW2はオフにな
る。したがって、充電用電流源CS1はチャージポンプ
の出力に電流を供給することが可能となる。充電用電流
源CS1から給電されるこの電流isourceはループフィ
ルタLFへ供給され、このループフィルタの中でコンデ
ンサの電荷が増加することになる。コンデンサの電荷の
この増加によって電圧制御発振器VCOの入力で電圧の
上昇が生じる。その結果電圧制御発振器が生成するクロ
ック信号の周波数が上昇する。同様に、基準信号の周波
数のほうが電圧制御発振器VCOが生成するクロック信
号の周波数より小さいかまたは、基準信号の位相のほう
が電圧制御発振器VCOが生成する信号の位相より遅れ
る場合には、位相検出器はその第1出力すなわち出力ラ
インDOWNでパルスを生成する。この場合チャージポ
ンプの第1スイッチSW1はオフになる。したがって、
放電用電流源CS2はチャージポンプの出力から電流を
排出することが可能となる。この場合ループフィルタの
コンデンサの電荷はこの放電用電流源の電流isinkによ
って放電される。この電流の減少は電圧制御発振器の入
力で電圧の減少として示される。したがって、電圧制御
発振器VCOが生成するクロック信号の周波数は減少す
る。
常閉じられているチャージポンプ構成に適用される。ま
たスイッチSW1、SW2を通常開いた状態にすること
も可能である。その場合スイッチSW1、SW2の動作
はわずかに異なる。UPラインがスイッチSW1の制御
用として使用され、DOWNラインがスイッチSW2の
制御用として使用される。基準信号周波数のほうが電圧
制御発振器VCOが生成するクロック信号周波数より大
きいかまたは、基準信号の位相が電圧制御発振器VCO
が生成する信号の位相より進んでいる場合は、位相検出
器はUPラインでパルスを生成する。この場合チャージ
ポンプの第1スイッチSW1がオンになり第2スイッチ
SW2は開いた状態のままになる。同様に、基準信号の
周波数のほうが電圧制御発振器VCOが生成するクロッ
ク信号の周波数より小さいかまたは、基準信号の位相の
ほうが電圧制御発振器VCOが生成する信号の位相より
遅れる場合には、位相検出器はその第1出力部すなわち
出力ラインDOWNでパルスを生成する。この場合、チ
ャージポンプの第2スイッチSW2がオンになり第1ス
イッチSW1は開いた状態のままになる。
向の作動すなわち電圧の低減によって周波数の増加が生
じるようにすることが可能である。その逆もまた同様に
可能である。
号とが同じ周波数と同じ位相を有する、すなわち位相同
期ループがロック(lock)された状態にある場合に
は、位相検出器のUPとDOWNの出力にパルスが生じ
ない。したがって、チャージポンプの電流源CS1、C
S2は、スイッチがオフであるか、チャージポンプの電
流源CS1、CS2の双方がチャージポンプの出力と接
続しているかのいずれかとなる。理想的には、充電用電
流isourceと放電用電流isinkとは同じになるように設
計される。したがって理想的な場合には、チャージポン
プの出力には電流が流れず、ループフィルタのコンデン
サの電荷は一定のままで、また、電圧制御発振器VCO
が生成するクロック信号の周波数はほぼ一定のままとな
るであろう。しかし、実際には、チャージポンプの電流
源CS1、CS2の構成を完全に同一にすることはでき
ない。例えば充電用電流源CS1が、P型トランジスタ
やPチャネル・トランジスタを使用することによって実
現され、更に、放電用電流源CS2は、N型トランジス
タやNチャネル・トランジスタによって実現されるとい
う理由などのために、実際問題としてこれらの構成を同
一にすることは不可能である。この結果、電流源の電流
isourceとisinkに通常5〜20%ぐらいの電流の差異
が生じることになる。そのような周知の位相同期ループ
の一例として、National Semiconductor社製の集積回路
LMX2335を挙げることができる。この集積回路で
は電流源の構成をできるだけ同一にすることが目的とさ
れている。しかし、この回路においても電流の差異は上
で示した程度となる。
り、電流源CS1、CS2の双方がチャージポンプCH
Pの出力と接続されている場合には、電流の差異に起因
して、電流源CS1、CS2のいずれがより大きな絶対
値で電流を生成することになるかに依存して、ループフ
ィルタLFのコンデンサが放電されたり、充電されたり
する結果になる。この結果、電圧制御発振器VCOが生
成するクロック信号の周波数が変化する。この変化によ
って、位相同期ループPLLを補正する必要が生じる。
このように、位相同期ループが生成する周波数は一定で
はなく、わずかな変動が生じ、この変動は無線通信装置
の他の段で干渉信号として表れる。
sourceとisinkの差が明らかに表れるのは、充電用電流
源CS1が供給する電流isourceのほうが大きい場合
に、電圧制御発振器VCOが生成するクロック信号周波
数が急速に増加し、放電用電流源CS2が排出する電流
isinkのほうが大きい場合には急速に減少する場合であ
る。この結果位相検出器の出力UPとDOWNのパルス
長は同じでなくなる。そのため、今度は、位相同期ルー
プPLLの出力に干渉周波数が生じ、更にその他のスプ
リアス信号(spurious signal)が発生することになる。
この干渉を低減する1つの可能な方法としてループフィ
ルタの帯域幅を小さくする方法があるが、この方法では
位相同期ループの動作が遅くなる。特に、一般パケット
無線サービス(GPRS)のような現在開発中の次世代
移動通信システムでは、無線通信中のチャネル切り替え
の必要が増加するので、送受信チャネルでの周波数合成
速度に対して高度の要件が設定される。
想的特性によって生じた不要な影響を低減する方法と、
チャージポンプの非理想的特性によって生じた不要な影
響を大幅に除去するチャージポンプ構成とを提供するこ
とが本発明の目的である。本発明は、第1チャージポン
プと同一の第2チャージポンプを設けるというアイデア
に基づくものである。この第2チャージポンプで非理想
的特性によって生じたズレを利用して第1チャージポン
プの非理想的特性の影響の補正が行われる。本発明に基
づく方法は、添付の請求項1の特徴部分に記載の内容を
特徴とする。本発明のチャージポンプ構成は添付の請求
項5の特徴部分に記載の内容を特徴とする。更に、本発
明に基づく無線通信装置は、添付の請求項10の特徴部
分に記載の内容を特徴とする。
解決策と比較して著しい利点を与えるものである。ほぼ
同一の2つのチャージポンプを実現することのほうがチ
ャージポンプの充電用及び放電用電流源を平衡させるこ
とよりはるかに容易である。特に、集積回路の製造と関
連して、チャージポンプセクションの幾何学的コピーに
よってチャージポンプのコピーを行うことは簡単であ
る。従って双方のチャージポンプの特性は互いに非常に
類似している。本発明のチャージポンプ構成での第2チ
ャージポンプは第1チャージポンプへ参照情報を提供す
るために使用される。この参照情報は、好適には差異電
流についての情報であるが、第1チャージポンプが生成
する出力電流の補正を行うために使用される。本発明の
チャージポンプ構成は好適には個別構成部品で実現する
こともできる。その場合、各チャージポンプの電流発生
器( ソースとシンク) の相互平衡はクリティカル(crit
ical) ではない。それよりも、チャージポンプの対応す
る個別構成部品を選択してほぼ同一の特性を持つように
するほうが容易である。その場合、参照情報はできるか
ぎり良く第1チャージポンプの非理想的特性に対応す
る。本発明のチャージポンプ構成によって実現される周
波数合成は干渉をかなり受けにくく、従来技術による解
決策で生じるような高い比率のスプリアス周波数を含ま
ない。更に、周波数合成で形成される周波数は従来技術
の位相同期ループを用いる周波数合成で生じるような大
きな変動が生じることがない。
細に本発明について説明する。
ージポンプ構成を簡略化したブロック図で図示する。こ
のチャージポンプ構成は2つのチャージポンプCHP
1、CHP2を有する。更に、このチャージポンプ構成
は、第2チャージポンプCHP2が生成する参照情報を
第1チャージポンプCHP1の出力にコピーする手段C
Mを有する。第1チャージポンプCHP1は2つの電流
源CS1、CS2並びに2つのスイッチ手段SW1、S
W2を有する。充電用電流源CS1は、本明細書で既に
前述して開示したように、例えばP型トランジスタで実
現される。これに対応する方法で、放電用電流源CS2
は例えばN型のトランジスタで実現される。この目的
は、電流源CS1、CS2の構成部品を選択または製造
して電流の強さisource1 、isink1 がほぼ同じになる
ようにすることである。実際に、数パーセントの精度を
達成することが可能である。充電用電流源CS1は一方
の端部でたとえば動作電圧源Vccと接続され、もう一方
の端部で第1スイッチ手段SW1と接続される。放電用
電流源は一方の端部で大地電位と好適に接続され、もう
一方の端部で第2スイッチ手段SW2と接続される。こ
れらのスイッチ手段SW1、SW2は位相同期ループア
プリケーションで位相検出器PDによって生成される信
号によって制御される(図5)。スイッチ手段SW1、
SW2は好適には固体素子スイッチまたは他の電気的に
制御可能な公知のスイッチ解決手段である。これれらの
スイッチ手段SW1、SW2を公知の別の方法で実現し
て、チャージポンプCHP1の出力でそれぞれの電流源
CS1、CS2が供給する電流の強さがほぼゼロになる
ようにすることができることは自明である。
ャージポンプCHP2が可能な限り第1チャージポンプ
CHP1と等しくなるようにして実現される。したがっ
て、第2チャージポンプの充電用電流源(参照番号CS
3で示される)は、可能な限り第1チャージポンプの電
流源CS1と等しくなるように実現される。また、第2
チャージポンプの放電用電流源CS4は、可能な限り第
1チャージポンプの放電用電流源CS2と等しくなるよ
うに実現される。したがって、第1充電用電流源CS1
と第2充電用電流源CS3が供給する電流の強さ(図3
でi1 とi3 として示される)はほぼ等しくなる。ま
た、第1放電用電流源CS2と第2放電用電流源CS4
によって排出される電流の強さ(図3でi2 とi4 とし
て示される)は互いにほぼ等しくなる。
ジポンプ構成の動作について図3を参照して説明する。
スイッチ手段SW1、SW2は最初閉じていると仮定す
る。したがって、第1充電用電流源CS1が供給する電
流i1 は第1スイッチ手段SW1を通って第1チャージ
ポンプの出力OUT1へ向かう。第1放電用電流源CS
2は第2スイッチ手段SW2を介して出力OUT1から
大地へ電流の強さi2を排出する。したがって、第1充
電用電流源CS1と第1放電用電流源CS2は第1チャ
ージポンプの出力OUT1において漏れ電流iΔ1 を発
生する。キルヒホッフ(Kirchhoff)の電流則
によれば、ネットワークにおいて任意の点へ向う電流の
代数和はゼロである。図3のマーキングで、電流の矢印
方向は正の電流方向を表し、この場合、電流の強さが0
より小さいとき電流の方向は図中で示される既知の方向
とは逆になる。したがって、漏れ電流iΔ1 の量は、第
1放電用電流源CS2が排出した電流と第1充電用電流
源CS1が供給した電流との間の差であり、次式によっ
て表される: iΔ1 =i1 −i2 (式1)
チャージポンプCHP1の動作とほぼ同一である。本発
明のこの好適な実施例では、スイッチ手段SW1とSW
4の双方は、スイッチ手段SW1が閉じているときはス
イッチ手段SW4も閉じるように同時に制御される。そ
の逆の場合もまた同様となる。また、スイッチ手段SW
2とSW3の双方は、スイッチ手段SW2が閉じている
ときはスイッチ手段SW3も閉じるように同時に制御さ
れる。その逆の場合もまた同様となる。スイッチ手段S
W3、SW4が閉じている場合には、第2充電用電流源
CS3が供給する電流i3 はスイッチ手段SW3を通っ
て第2チャージポンプの出力OUT2へ向かう。第2放
電用電流源CS4は第4スイッチ手段SW4を介して出
力OUT2から大地へ電流の強さi4 を排出する。その
結果、第2チャージポンプCHP2はその出力OUT2
において基準電流の強さiΔ2 を生成する。図3のマー
キングによれば、この基準電流の量は次式によって計算
することができる。 iΔ2 =i3 −i4 (式2)
ージポンプ構成の電流の(正の)方向を表す矢印を参照
すると、コピー用手段CMは、係数kによって基準電流
iΔ 2 に比例する強さを持ち、方向が逆にされた電流i
5 を生成するように構成されている。基準電流iΔ2 は
コピー用手段CMへ送られ、このコピー用手段CMによ
って、その出力ラインCで、第2チャージポンプCHP
2が供給する基準電流iΔ2 に直接比例することが望ま
しい強さを持つ電流が生成される。この好適な実施例に
おけるコピー用手段CMの増幅は約1である。これは係
数kがほぼ1であることを意味する。コピー用手段CM
の増幅は変更可能すなわち調節可能である。この変更可
能性/調節可能性はチャージポンプ構成の他のブロック
へ拡張することができる。例えば、第1充電用電流源C
S1と第2充電用電流源CS3とが生成する電流間の電
流比と、第1放電用電流源CS2と第2放電用電流源C
S4とが生成する電流間の電流比とは、それぞれ1より
大きいこともあれば1より小さいこともある。コピー用
手段CMとして例えばカレントミラー(current mirro
r) や任意のカレントコンベア(current conveyer) 構
成、任意の電流または電圧サンプリング回路あるいはこ
れらと同類のものを挙げることができる。コピー用手段
CMが供給する電流i5 は第1チャージポンプの出力O
UT1へ送られる。したがって、図3のチャージポンプ
構成の出力電流(iout で示される) は漏れ電流iΔ1
とコピー用手段CMが供給する電流i5 との間の差であ
る。従って次式を用いて出力電流iout を計算すること
ができる。 iout =i5 +iΔ1 (式3)
iΔ2 を式3の中で置き換えることによって、出力電流
は次式で得られる: iout =iΔ1 −k* iΔ2 (式4)
電流iout として得られる式は(k=1): iout =(i1 −i2 ) −(i3 −i4 ) =i1 −i2 −i3 +i4 (式5) である。
チャージポンプCHP1、CHP2のほぼ等しい性質の
ためにゼロに非常に近い。
1 ≒0)場合には、チャージポンプ構成の出力電流i
out は第1放電用電流源CS2が排出する電流の強さi
2 並びに第2チャージポンプCHP2が供給する基準電
流iΔ2 の影響を受ける。この場合には第4スイッチ手
段SW4も開いている(i4 ≒0)ので、第2チャージ
ポンプの出力電流iΔ2 は第2充電手段CS3が供給す
る電流i3 である。この電流はコピー用手段CMへ送ら
れる。この場合、式5によれば、チャージポンプ構成用
として得られる出力電流iout は、第1放電用電流源C
S2の電流の強さと第2充電用電流源CS3の電流の強
さとの和にマイナス符号を付けたものすなわち−(i2
+i3 ) となる。一方、第2充電用電流源CS3が供給
する電流i 3 の強さは第1充電用電流源CS1が供給す
る電流の強さにほぼ等しい。この場合、チャージポンプ
の出力電流は次式で表わされる。 iout =−(i1 +i2 ) (式6a) すなわち、第1放電用電流源CS2と第1充電用電流源
CS1が排出した電流の和にマイナス符号を付けたもの
として表わされる。
てかつ第2スイッチ手段SW2が開いている(i2 ≒
0)場合には、更にまた第3スイッチ手段SW3が開い
ていて(i3 ≒0)かつ第4スイッチ手段SW4が閉じ
ている場合には、チャージポンプ構成の出力電流iout
は上に示した原理に従って計算することができる。した
がって、得られる出力電流は、第1充電用電流源CS1
が供給する電流の強さi 1 と、第2放電用電流源CS4
が排出する電流の強さi4 との和となる。第2放電用電
流源CS4が排出する電流i4 の強さは第1放電用電流
源CS2が排出する電流i2 の強さとほぼ等しいので、
この場合のチャージポンプ構成の出力電流iout は、第
1チャージポンプの電流源CS1、CS2が供給する電
流i1 、i 2 の和として以下のように示すことができ
る。 iout =i1 +i2 (式6b)
ポンプ構成では、充電用電流源CS1、CS3が供給す
る電流の強さと放電用電流源CS2、CS4が排出する
電流の強さの差はそれ自体重要なものではないと言うこ
とができる。また実際に実現する場合に電流i1 〜
i4 、iΔ1 、iΔ2 、iout の絶対方向は図示された
ものと同じである必要はない。これらは一例として示さ
れているものにすぎにない。これに関係することとし
て、充電用電流源CS1、CS3が供給する電流i1、
i3 の比が、放電用電流源CS2、CS4が排出する電
流i2 、i4 の比にほぼ等しいということ、すなわち、
第2チャージポンプCHP2の電流の絶対的強さを、あ
る定数に第1チャージポンプCHP1の電流の強さを乗
じたものとなるようにできることがある。上に述べたよ
うに、好適な実施例での電流の比i1 、i3 ;i2 、i
4 は約1である。係数kは好適には比率i1 /i3 ( ま
たはi2/i4 ) に等しいことが望ましい。
チャージポンプ構成を簡略化したブロック図で図示する
ものである。このチャージポンプ構成も2つのチャージ
ポンプCHP1、CHP2を有する。更に、このチャー
ジポンプ構成は、第2チャージポンプCHP2が生成す
る参照情報を第1チャージポンプCHP1の出力にコピ
ーする手段CMを有する。第1チャージポンプCHP1
は、2つの電流源CS1、CS2並びに2つのスイッチ
手段SW1、SW2を有する。
り第1チャージポンプCHP1の電流源CS1、CS2
と等しい電流源CS3、CS4を持つように実現され
る。第2充電用電流源CS3が供給する電流i3 は、第
2チャージポンプCHP2の出力OUT2へ連続して流
れることができるようになっている。また第2放電用電
流源CS4は、第2チャージポンプCHP2の出力OU
T2から連続して電流i 4 を排出することができるよう
になっている。したがって、スイッチ手段SW3、SW
4は電線などによって取り替えることができる。第2チ
ャージポンプCHP2の出力OUT2で生成する基準電
流iΔ2 は、コピー用手段CMによって第1チャージポ
ンプCHP1の出力OUT1の中へ連続して注入され、
第1電流源CS1が供給する電流i1 と、第1放電用電
流源CS2が排出する電流i2 との間の差異が補正され
る。
信装置の高周波ブロックの中での本発明に基づくチャー
ジポンプ構成の動作についての説明を図6(a)〜
(c)のタイミング・チャートを参照して行う。図5は
高周波ブロックのいくつかの機能特性を図示するものに
すぎない。この高周波ブロックは受信機ブロックRX、
送信機ブロックTX、基準発振器L01並びに位相同期
ループPLLからなる。実際的理由によって、基準発振
器L01の周波数は受信機ブロックRXと送信機ブロッ
クTXとが必要とするローカル発振器周波数fRX、fTX
より低く設定されている。この設定を考慮して位相同期
ループPLLでは、たとえば電圧制御発振器VCOが生
成する信号は第1周波数分周器DIV1へ送られるよう
になる。分周器で、制御ラインTUNEによって所望の
分周器の値を設定することができる。したがって第1分
周器DIV1の出力には、電圧制御発振器VCOが生成
する周波数を分周器の設定値で除した周波数が含まれ
る。図5の実施例では、基準発振器L01が生成する信
号の周波数は、位相検出器PDへ送られる前に第2分周
器DIV2の中でも分割される。基準発振器L01の周
波数並びに第1分周器DIV1と第2分周器DIV2の
分周器の値が選択されて、電圧制御発振器VCOが所望
の周波数と同調したとき、位相検出器PDの入力ライン
の信号がほぼ同じ周波数と同じ位相とを持つようにな
る。電圧制御発振器VCOが生成する周波数は送信機ブ
ロックTX用のローカル発振器周波数fTXとして使用さ
れる。受信機ブロックRX用ローカル発振器周波数は、
電圧制御発振器VCOが生成する周波数と、公知のデュ
ープレクス(duplex)発振器L02が生成する周
波数とをミクサMIXの中で混合することによって生成
される。別の代替例として、電圧制御発振器VCOが生
成する周波数とデュープレクス発振器L02が生成する
周波数とをミクサMIXの中で混合することによって送
信機ブロックTX用ローカル発振器周波数を生成し、電
圧制御発振器VCOによって生成した周波数を受信機ブ
ロックRX用のローカル発振器周波数fRXとして使用す
る例がある。デュープレクス発振器L02の実装が省か
れる場合もある。
高周波フィルタブロックHFで帯域通過ろ波が行われ
て、正しい高周波信号が受信機ブロックRXへ送られる
ようになる。高周波信号は受信機ブロックRXで中間周
波数またはベースバンド周波数に変換され復調される。
調され、高周波信号へ変換される。この変調された高周
波信号は高周波フィルタブロックHFで低域通過ろ波が
行われアンテナを介して送信される。
出力を有する。位相検出器のUPとDOWNの出力を使
用して、本発明に基づくチャージポンプの動作は以下の
ように好適に制御される:すなわち、位相同期ループP
LLがロックされた状態のとき、位相検出器PDの出力
UPとDOWNはたとえば論理0状態になる。この好適
な例では、これはチャージポンプCHP1、CHP2の
スイッチ手段SW1〜SW4が閉じていることを意味す
る。図3の例についての説明で前述したように、チャー
ジポンプ構成CHPの出力の電流の強さはほぼゼロであ
り、ループフィルタLFのコンデンサの電荷の著しい変
化は生じない。このため電圧制御発振器VCOの周波数
も変化しないままの状態に保たれる。この状況に対応す
るタイミング・チャートが図6(a)に示されている。
この図は2つのサイクルについて分周器DIV1、DI
V2の出力信号並びに位相検出器PDの出力UP、DO
WNの状態を図示するものである。
い分周器の値が第1分周器DIV1に設定される。チャ
ネル変更が周波数の増加を必要とする場合には分周器の
値が増加する。その場合第1入力IN1の信号の周波数
は第2入力IN2の信号の周波数より低くなる。位相検
出器PDの第1入力IN1の信号の位相と、第2入力I
N2の信号の位相との間には位相差が存在することは明
らかである。したがって、位相検出器PDの入力信号が
ほぼ同じ周波数と位相になるまで位相検出器PDは第1
出力UPでパルスを生成する。この状態が図6(b)の
タイミング・チャートに示されている。これらのパルス
によって、パルス発生時間中チャージポンプCHPのス
イッチ手段SW2とSW3とは開いた状態になる。した
がって、各パルス期間でチャージポンプCHPの出力は
ループフィルタのコンデンサの充電を引き起こす電流の
強さを持つ。その場合ループフィルタLFの出力電圧は
上昇する。この結果電圧制御発振器の周波数が増加する
ことになる。電圧制御発振器VCOの周波数が設定チャ
ネル周波数に対応するとき、位相同期ループPLLはロ
ックされまたチャージポンプCHPのスイッチ手段SW
1〜SW4は閉じられる。
周波数を低減しなければならない場合には第1分周器の
分周器の値は低下する。その場合、第1入力IN1の信
号周波数は第2入力IN2の信号周波数より大きくな
る。位相検出器PDの第1入力IN1の信号の位相と、
第2入力IN2の信号の位相との間には位相差が存在す
ることは明らかである。したがって、位相検出器PDの
入力信号がほぼ同じ周波数と位相になるまで位相検出器
PDは第2出力DOWNでパルスを生成する。図6
(c)のタイミング・チャートにこの状態が示されてい
る。これらのパルスによってチャージポンプCHPのス
イッチ手段SW1とSW4がパルス期間中開いた状態に
なる。したがって、各パルス期間で、チャージポンプC
HPの出力にはループフィルタのコンデンサの放電を引
き起こす電流の強さが含まれる。この場合ループフィル
タLFの出力電圧は減少する。この結果、電圧制御発振
器VCOの周波数が設定周波数に対応するまで電圧制御
発振器VCOの周波数の減少が生じる。
が増加することが仮定されている。上記説明の中で先に
述べたように、電圧制御発振器は反対方向に作動するこ
ともできる。その場合、位相同期ループPLLの動作を
それに応じて適宜修正しなければならないが、この修正
は公知のものである。
した周波数の変化は周波数の変化の方向にかかわりなく
ほぼ等しい割合で生じる。しかし、実際には、チャージ
ポンプの電流源CS1、CS2の構成を完全に等しくす
ることができないので、従来技術による解決策では充電
と放電の電流の強さは等しくならない。この結果電流の
差異が生じることになり変化の割合が変化の方向の影響
を受けることになる。
装置、基地送受信局、人工衛星局などで利用することが
できる。
1チャージポンプCHP1は信号経路の中に存在する。
即ち、位相検出器PDの出力信号は、従来技術による解
決策の場合と同様に第1チャージポンプCHP1へ送ら
れるが、第2チャージポンプは信号経路から分離してい
る。
がロックされた状態にあるとき、チャージポンプCHP
のスイッチ手段SW1〜SW4が開いた状態になるよう
にすることができることは自明であり、このことはチャ
ージポンプCHPの出力にほぼ電流が存在しないことを
実際には意味する。
ションを以下のテスト値を用いて行った。第1チャージ
ポンプCHP1:充電用電流i1 =1.001mA及び
放電用電流i2 =988.8μA;チャージポンプの一
致精度2%でこれは1mAの電流で20μAの最大誤差
を意味する。このシミュレーション結果は、本発明のチ
ャージポンプ構成において、すべての電流源が接続され
た場合に出力電流は1μAより明らかに小さいことを示
すものであった。
ープ以外の他の接続に応用することも可能である。本発
明は、上に示した実施例のみに限定されるものではな
く、添付の請求項の範囲内で変更することができるもの
である。
ープを示す図である。
ンプを示す図である。
に基づくチャージポンプ構成を示す図である。
施例によるチャージポンプ構成を示す図である。
構成を示す図である。
ング・チャートを示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 第1充電用電流源(CS1) と第1放電用電
流源(CS2) とを有する第1チャージポンプ(CHP1)の出力
電流(iΔ1)を平衡させるための方法であって、第1チ
ャージポンプ(CHP1)の出力電流(iΔ1)が少なくとも1
つの前記電流源(CS1、CS2)によって供給されるようにな
っている方法において、 第2充電用電流源(CS3) と第2放電用電流源(CS4) とを
第2チャージポンプ(CHP2)に設けるステップと、 少なくとも1つの前記第2電流源(CS3、CS4)によって前
記第2チャージポンプ(CHP2)の出力電流(iΔ2)を供給
するステップと、 前記第2チャージポンプ(CHP2)によって供給される出力
電流(iΔ2)に基づいて基準電流(i5)を供給するステ
ップとから成り、 前記第1チャージポンプ(CHP1)によって供給される出力
電流(iΔ1)と前記基準電流(i5)とを合成することに
よって前記の平衡を取ることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 第2チャージポンプ(CHP2)が第1チャー
ジポンプ(CHP1)とほぼ同一に形成されることを特徴とす
る請求項1 に記載の方法。 - 【請求項3】 第1充電用電流源(CS1) によって第1チ
ャージポンプ(CHP1)の出力電流(iΔ1)を供給すると
き、第2放電用電流源(CS4) を使用して基準電流(i5)
を形成したり、あるいは、第1放電用電流源(CS2) によ
って第1チャージポンプ(CHP1)の出力電流(iΔ1)を供
給するとき、第2充電用電流源(CS3) を使用して基準電
流(i5)を形成したり、あるいは、第1充電用電流源(C
S1) と第1放電用電流源(CS2) の双方によって第1チャ
ージポンプ(CHP1)の出力電流(iΔ1)を供給するとき、
第2放電用電流源(CS4) と第2充電用電流源(CS3) の双
方を使用して基準電流(i5)を形成することを特徴とす
る請求項1 または2 に記載の方法。 - 【請求項4】 第2放電用電流源(CS4) と第2充電用電
流源(CS3) との双方を連続して使用して基準電流(i5)
を形成することを特徴とする請求項1から3のいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項5】 第1充電用電流源(CS1) と第1放電用電
流源(CS2) とを有する少なくとも1つの第1チャージポ
ンプ(CHP1)と、少なくとも1つの前記電流源(CS1、CS2)
によって前記第1チャージポンプ(CHP1)の出力電流(i
Δ1)を供給する手段(SW1、SW2)とを有するチャージポン
プ構成において、 第2充電用電流源(CS3) と第2放電用電流源(CS4) とを
備えた第2チャージポンプ(CHP2)と、 少なくとも1つの前記第2電流源(CS3、CS4)によって前
記第2チャージポンプ(CHP2)の出力電流(iΔ2)を供給
する手段(SW3、SW4)と、 前記第2チャージポンプ(CHP2)によって供給される出力
電流(iΔ2)に基づいて基準電流(i5)を供給する手段
(CM)と、 前記第1チャージポンプ(CHP1)によって供給される出力
電流(iΔ1)と前記基準電流(i5)とを合成する手段と
を更に有することを特徴とするチャージポンプ構成。 - 【請求項6】 第2チャージポンプ(CHP2)が第1チャー
ジポンプ(CHP1)とほぼ同一に形成されることを特徴とす
る請求項5 に記載のチャージポンプ構成。 - 【請求項7】 前記第2チャージポンプ(CHP2)の出力電
流(iΔ2)を供給する手段が、 第1充電用電流源(CS1) によって第1チャージポンプ(C
HP1)の出力電流(iΔ 1)を供給するとき、第2放電用電
流源(CS4) によって前記第2チャージポンプ(CHP2)の出
力電流(iΔ2)を供給する手段と、 第1放電用電流源(CS2) によって第1チャージポンプ(C
HP1)の出力電流(iΔ 1)を供給するとき、第2充電用電
流源(CS3) によって前記第2チャージポンプ(CHP2)の出
力電流(iΔ2)を供給する手段とを有することを特徴と
する請求項5 または6 に記載のチャージポンプ構成。 - 【請求項8】 基準電流(i5)を供給する手段(CM)がカ
レントミラー、任意のカレントコンベア構成、任意の電
流または電圧サンプリング回路等を有することを特徴と
する請求項5 から7 のいずれか一項に記載のチャージポ
ンプ構成。 - 【請求項9】 前記第2チャージポンプ(CHP2)の出力電
流(iΔ2)を供給する手段が、第2充電用電流源(CS3)
と第2放電用電流源(CS4) とによって前記第2チャージ
ポンプ(CHP2)の出力電流(iΔ2)を連続して供給する手
段を有することを特徴とする請求項5 から8 のいずれか
一項に記載のチャージポンプ構成。 - 【請求項10】 第1充電用電流源(CS1) と第1放電用
電流源(CS2) とを有する少なくとも1つの第1チャージ
ポンプ(CHP1)と、少なくとも1つの前記電流源(CS1、CS
2)によって第1チャージポンプ(CHP1)の出力電流(iΔ
1)を供給する手段(SW1、SW2)とを有する無線通信装置に
おいて、 第2充電用電流源(CS3) と第2放電用電流源(CS4) とを
備えた第2チャージポンプ(CHP2)と、 少なくとも1つの前記第2電流源(CS3、CS4)によって前
記第2チャージポンプ(CHP2)の出力電流(iΔ2)を供給
する手段(SW3、SW4)と、 前記第2チャージポンプ(CHP2)によって供給される出力
電流(iΔ2)に基づいて基準電流(i5)を供給する手段
(CM)と、 第1チャージポンプ(CHP1)によって供給される出力電流
(iΔ1)と前記基準電流(i5)とを合成する手段とを更
に有することを特徴とする無線通信装置。 - 【請求項11】 移動局であることを特徴とする請求項
10に記載の無線通信装置。 - 【請求項12】 送受信基地局であることを特徴とする
請求項10に記載の無線通信装置。
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