JP2001036403A

JP2001036403A - 周波数シンセサイザ

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Publication number: JP2001036403A
Application number: JP11208488A
Authority: JP
Inventors: Kozo Ichimaru; 浩三一丸
Original assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Current assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-09
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: US6356159B1; JP4198833B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リップル電流を正確に補償できる周波数シンセ
サイザに関する。【解決手段】発振器３１、チャージポンプ回路３５を含
むＰＬＬループを有する周波数シンセサイザ１は、検出
回路４０と遅延回路３９を有する。検出回路４０は、補
償電流が重畳されたリップル電流を検出することで、補
償電流の出力時刻とリップル電流の出力時刻との時間差
を検出し、その検出結果に基づいて、遅延回路３９が補
償電流の出力時刻、リップル電流の出力時刻の一方又は
両方を遅延させているので、出力時刻の時間差を小さく
することができ、実際に発生するリップル電流と等しい
補償電流が供給されている場合には、正確にリップル電
流をキャンセルさせることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は周波数シンセサイザ
の技術分野にかかり、特に、リップル電流を正確に補償
できる周波数シンセサイザに関する。

【０００２】

【従来の技術】セルラー電話機は周波数マルチチャネル
アクセス方式であり、使用周波数を空きチャネルに移行
させるために、高速ロックアップが可能な周波数シンセ
サイザが必要となる。

【０００３】図６の符号１０１は、そのような周波数シ
ンセサイザの従来技術のものであり、分数分周方式のＰ
ＬＬ(Phase lock loop)回路が用いられている。この周
波数シンセサイザ１０１は、セルラー電話機の送受信回
路を構成する半導体集積回路装置内に設けられており、
発振器１３１、分周器１３２、基準クロック信号発生器
１３３、位相比較器１３４、チャージポンプ回路１３
５、ローパスフィルタ１３６、制御回路１３８を有して
いる。発振器１３１内では、所定周波数の外部出力信号
ＯＵＴが生成されており、その外部出力信号ＯＵＴは、
分周器１３２と、この周波数シンセサイザ１０１が設け
られた半導体集積回路装置内の他の回路とに出力されて
いる。

【０００４】分周器１３２は、入力された外部出力信号
ＯＵＴを分周し、比較信号を生成し、位相比較器１３４
に出力しており、該位相比較器１３４は、分周器１３２
から入力された比較信号と、基準クロック信号発生器１
３３から入力された基準クロック信号の位相を比較し、
位相差に応じた信号をチャージポンプ回路１３５に出力
している。チャージポンプ回路１３５は、入力された位
相差に応じた信号に基づいて、出力信号を供給させてお
り、その出力信号は、ローパスフィルタ１３６を介し
て、制御信号として発振器１３１に出力されている。

【０００５】発振器１３１は、入力された制御信号によ
り、外部出力信号ＯＵＴの周波数を変化させ、比較信号
の位相が基準クロック信号の位相に一致するように動作
する。その結果、外部出力信号ＯＵＴの周波数は、基準
クロック信号の周波数を分周器１３２の分周値倍した値
となる。

【０００６】上記分周器１３２は、制御回路１３８によ
って制御され、分周値が周期的に変化するように構成さ
れており、例えば、基準クロック信号の周波数が２００
ｋＨｚのとき、分周値が、その７周期(３５μｓｅｃ)の
期間は５０００であり、１周期(５μｓｅｃ)の期間は５
００１である場合、８周期を平均した平均分周値は５０
００．１２５(＝５０００＋１／８)になる。従って、外
部出力信号ＯＵＴの周波数は、基準クロック信号の平均
分周値倍の、１００００２５ｋＨｚでロックされる。

【０００７】８周期中、６周期の分周値を４０００、２
周期の分周値を４００１とすれば、平均分周値は４００
０．２５となり、外部出力信号ＯＵＴの周波数は８０
０．０５０ＭＨｚとなる。

【０００８】このように、平均分周値が小数点以下の桁
まで値を有すれば、２５ｋＨｚや１２．５ｋＨｚ等の狭
いチャネル間隔で、８００ＭＨｚや１ＧＨｚ等の高周波
を用いることが可能となる。

【０００９】しかし、上記のように分周値を周期的に変
化させた場合、外部出力信号ＯＵＴが所望周波数にロッ
クされた後でも、比較信号の位相と基準クロック信号の
位相とは完全に一致せず、位相差が生じる。この位相差
が原因となり、位相比較器１３４から出力される信号に
は、周期的に変化するリップル電流が含まれてしまう。

【００１０】位相比較器１３４から出力される信号に含
まれるリップル電流は、外部出力信号ＯＵＴにスプリア
ス成分を発生させてしまい、セルラー電話機等の通信機
の受信特性を悪化させるばかりでなく、送信の際の妨害
成分となってしまうので、大変大きな問題となる。

【００１１】そこで、上述の周波数シンセサイザ１０１
には、補償回路１３７が設けられている。補償回路１３
７内には、補償電流の電流量が予め記憶されており、制
御回路１３８から制御信号が補償回路１３７内に入力さ
れると、その制御信号が入力されるタイミングで、チャ
ージポンプ回路１３５の出力信号に、記憶された電流量
の補償電流を重畳し、リップル電流をキャンセルするこ
とができるようにされており、スプリアス成分のない外
部出力信号ＯＵＴを出力できるようにされている。

【００１２】図７の符号ａ、ｂに、チャージポンプ回路
１３５の出力信号に含まれるリップル電流、補償電流の
波形を、それぞれ示す。リップル電流ａは、図７に示す
ように周期的に変化し、補償電流ｂも、リップル電流ａ
の変化に追従するように周期的に変化している。

【００１３】このとき、リップル電流ａの大きさに等し
く、逆極性の補償電流ｂを生成しても、リップル電流の
発生時刻と補償電流の出力時刻とが一致しない場合に
は、図７の符号ｃに示すように、補償電流が重畳された
チャージポンプ回路の出力信号のリップル成分は０には
ならず、スプリアス成分を正確にキャンセルすることが
できなくなるという問題が生じていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、リップル電流を正確に補償できる技術を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の周波数シンセサイザは、電圧制御信号に応
じて出力信号の周波数を制御する発振器と、周期的に変
化する分周値に応じて上記出力信号を分周して比較信号
を生成する分周器と、上記比較信号の位相と基準クロッ
ク信号の位相とを比較して位相差信号を生成する位相比
較器と、上記位相差信号に遅延を与えて出力する遅延回
路と、上記遅延回路から出力される位相差信号に応じた
制御信号を生成するチャージポンプ回路と、上記制御信
号に所定の濾波処理を施して電圧制御信号として出力す
るローパスフィルタと、補償電圧データに応じて上記制
御信号に補償電流を重畳する補償回路と、上記電圧制御
信号から上記制御信号の出力時刻と上記補償電流の出力
時刻とを検出して検出信号を出力する検出回路とを有
し、上記遅延回路は上記制御信号の出力時刻と上記補償
電流の出力時刻とが一致するように上記補償回路への上
記補償電圧データの供給を制御する。請求項２に記載の
発明は、請求項１に記載の周波数シンセサイザであっ
て、上記検出回路は、上記分周値が周期的に変化する際
の一周期内において、上記補償電流が重畳された電圧制
御信号をリップル電流が最大又は最小となる時刻を挟ん
で２回検出することにより、上記制御信号の出力時刻と
上記補償電流の出力時刻との時間差を検出する。

【００１６】本発明は以上のように構成され、検出回路
と遅延回路とを有しており、チャージポンプ回路の出力
信号（制御信号）の出力時刻と、補償電流の出力時刻と
の時間差を検出回路で検出し、検出結果に基づいて、出
力信号の出力時刻と、補償電流の出力時刻との一方又は
両方を、遅延回路で遅延させている。

【００１７】従って、例えば出力信号が、補償電流より
も進んだ場合には、出力信号の出力時刻を遅延回路で遅
延させることで、出力信号のタイミングを遅らせること
ができ、逆に、出力信号が、補償電流よりも遅れた場合
には、遅延回路で補償電圧データの出力時刻を遅らせる
ことで、補償電流のタイミングを遅らせることができる
ので、補償電流の出力時刻と、出力信号の出力時刻との
間の時間差が減少するように修正することができる。

【００１８】こうして、出力時刻の時間差を検出回路で
検出して、出力信号又は補償電流の出力時刻を遅延さ
せ、出力時刻の時間差が小さくなるように出力信号や補
償電流の出力時刻を修正した後に、修正された出力時刻
で補償電流を出力した状態において、再度出力時刻間の
時間差を検出し、出力信号又は補償電流の出力時刻を遅
延させて、出力時刻間の時間差を再度修正する。かかる
動作を複数回繰り返すと、最終的には出力信号と補償電
流の出力時刻を一致させることができるので、正確にス
プリアス成分をキャンセルすることが可能になる。

【００１９】なお、本発明では、リップル電流が最大又
は最小になる時刻を挟んで、補償電流が重畳された出力
信号を、検出回路で２回検出している。リップル電流
が、分数分周の一周期内で、負から正へと増加した後
に、再び負へ減少する場合には、補償電流は、正から負
へと減少した後に、再び正へと増加するように出力され
る。

【００２０】このとき、補償電流の出力時刻とリップル
電流の出力時刻とが一致していれば、補償電流が重畳さ
れた出力信号は０になるが、補償電流の出力時刻がリッ
プル電流の出力時刻よりも遅れると、当初は補償電流の
絶対値がリップル電流の絶対値に比して大きいので、補
償電流が重畳された出力信号は負になる。その後リップ
ル電流が最大になる時刻以降は、リップル電流の絶対値
が補償電流の絶対値に比して大きいので、補償電流が重
畳された出力信号は正になる。従って、この場合、補償
電流が重畳された出力信号は、リップル電流が最大にな
る時刻を挟んで、負から正へと極性が変化する。

【００２１】逆に、補償電流がリップル電流よりも進ん
でいると、補償電流が重畳された出力信号は、リップル
電流が最大になる時刻を挟んで、極性が正から負へと変
化する。

【００２２】従って、リップル電流が最大になる時刻を
挟んで、補償電流が重畳されたリップル電流の極性を２
回検出すると、補償電流の出力時刻と、リップル電流の
出力時刻のうちどちらが進んでいるかを知ることがで
き、その検出結果に基づいて、遅延回路で補償電流又は
リップル電流のいずれかを遅延させて、リップル電流の
出力時刻に、補償電流の出力時刻を一致させるように動
作させることができる。

【００２３】従って、補償電流が重畳された出力信号を
検出し、リップル電流が０になるか否かを検出すれば、
補償電流の出力時刻と、リップル電流の出力時刻との間
に時間差があるか否かを検出することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下で図面を参照し、本発明の実
施形態について説明する。図１の符号１は、本発明の実
施形態の周波数シンセサイザを示している。この周波数
シンセサイザ１は、セルラー電話機の送受信回路を構成
する半導体集積回路装置内に設けられており、発振器３
１と、分周器３２と、基準クロック信号発生器３３と、
位相比較器３４と、チャージポンプ回路３５と、ローパ
スフィルタ３６と、分数分周制御回路３８と、補償回路
３７と、遅延回路３９と、検出回路４０とを有してい
る。

【００２５】発振器３１は、外部出力信号ＯＵＴを出力
しており、その外部出力信号ＯＵＴは、分周器３２と、
この周波数シンセサイザ１が設けられた半導体集積回路
装置内の他の回路とに出力されている。

【００２６】上記分周器３２は、分数分周制御回路３８
によって制御され、分周値が周期的に変化するように構
成されており、入力された外部出力信号ＯＵＴをその分
周値によって分周して、比較信号を生成するようにされ
ている。

【００２７】分数分周制御回路３８は、分周器３２に接
続されて分周比を制御するとともに、後述する第２の遅
延部４４を介して電流生成回路４２に接続されており、
後述する補償電流を規定する補償電圧データを内部に記
憶している。

【００２８】基準クロック信号発生器３３は、所定周波
数の基準クロック信号を発生しており、その基準クロッ
ク信号と、上記比較信号とが位相比較器３４に入力され
ている。

【００２９】位相比較器３４は、比較信号の位相と基準
クロック信号の位相とを比較して位相差を求め、その位
相差を示す位相差信号を、遅延回路３９の第１の遅延部
４３を介してチャージポンプ回路３５に出力するように
されている。

【００３０】第１の遅延部４３は、位相差信号を所定時
間遅延させて、チャージポンプ回路３５に出力するよう
にされている。その詳細な構成については後述する。チ
ャージポンプ回路３５は、位相差信号が入力されると、
位相差に応じた時間だけ、定電流を供給するように構成
されている。

【００３１】ローパスフィルタ３６は、チャージポンプ
回路３５から供給される定電流の高周波成分を除去し、
制御信号として発振器３１に出力するようにされてい
る。発振器３１は、入力された制御信号に従い、比較信
号の位相と基準クロック信号の位相との位相差を小さく
する方向に外部出力信号ＯＵＴの周波数を変化させてい
る。

【００３２】補償回路３７は電圧生成回路４１と電流生
成回路４２とを有している。電流生成回路４２の出力
は、チャージポンプ回路３５の出力に接続されており、
入力が電圧生成回路４１に接続されている。

【００３３】電流生成回路４２は、図示しない複数のコ
ンデンサとＤＡ変換器とを有しており、分数分周制御回
路３８に記憶された補償電圧データが入力されると、Ｄ
Ａ変換器でＤＡ変換してアナログ電圧を生成し、このア
ナログ電圧を複数のコンデンサに印加し、補償電圧デー
タに応じた大きさの補償電流を出力できるようにされて
いる。

【００３４】この補償電圧データはパラレルデータであ
って、分数分周制御回路３８から出力されると、第２の
遅延部４４で所定時間遅延された後に、電流生成回路４
２に供給されるようにされている。第２の遅延部４４
は、遅延回路３９に設けられているが、その詳細な構成
については後述する。

【００３５】補償電流制御回路４５には、ディジタルデ
ータが予め記憶されており、このディジタルデータは、
電圧生成回路４１のＤＡコンバータ８８（図５参照）へ
入力され、ＤＡコンバータ８８でＤＡ変換されてアナロ
グ電圧が生成されると、このアナログ電圧が、電流生成
回路４２内のＤＡ変換器の動作基準電圧となるようにさ
れている。

【００３６】電圧生成回路４１は、図５(ａ)に示すよう
に、演算器８７とＤＡコンバータ８８とを有している。
演算器８７は、その入力端子１５が補償電流制御回路４
５の出力に接続されている。

【００３７】上記のような構成を有する周波数シンセサ
イザ１では、発振器３１から、分周器３２、位相比較器
３４、第１の遅延部４３、チャージポンプ回路３５、ロ
ーパスフィルタ３６を順次介して発振器３１へ、フィー
ドバックループが形成される。

【００３８】この状態で周波数シンセサイザ１が動作を
開始すると、フィードバックループはＰＬＬ動作をす
る。このとき、第１の遅延部４３での遅延時間を最小時
間としている。すると、分周器３２から出力される比較
信号の位相と、基準クロック信号の位相との誤差が小さ
くなり、小さくなった誤差が次回の動作でさらに小さく
なることにより、動作開始時に比して徐々に誤差が小さ
くなるように動作する。

【００３９】上記した動作を繰り返すと、比較信号の位
相を基準クロック信号の位相に一致させるようにするこ
とができ、両者の位相がほぼ一致して、外部出力信号Ｏ
ＵＴの周波数が、平均分周値倍された基準クロック信号
の周波数と一致すると、ＰＬＬループがロックした状態
になる。

【００４０】電源を投入してからＰＬＬループがロック
するまでの間、補償電流制御回路４５内に設定されたデ
ィジタルデータが、端子１５（図５参照）を介して電圧
生成回路４１内の演算器８７に出力され、ＤＡコンバー
タ８８でＤＡ変換されてアナログ電圧が生成される。こ
のアナログ電圧が、電流生成回路４２内の図示しないＤ
Ａ変換器に入力され、ＤＡ変換器はこのアナログ電圧を
動作基準電圧として動作する。

【００４１】他方、第２の遅延部４４から補償電圧デー
タが電流生成回路４２に入力されると、電流生成回路４
２内の図示しないＤＡ変換器でＤＡ変換されて補償電圧
が生成され、この補償電圧に応じた大きさの補償電流が
生成されて、チャージポンプ回路３５の出力信号に重畳
される。

【００４２】なお、このとき、第２の遅延部４４での遅
延時間は、第１の遅延部４３の遅延時間と同じ時間に設
定されており、チャージポンプ回路３５の出力信号と、
補償電流との間で、第１、第２の遅延部４３、４４に起
因する遅延時間差が生じないようにされている。

【００４３】このようにしてＰＬＬループをロックさせ
た後に、本発明の周波数シンセサイザ１では、まず補償
電流の電流量が、実際に発生しているリップル電流の電
流量と一致するように、補償電流の電流量を修正してい
る。以下でその詳細について説明する。

【００４４】本発明の電圧生成回路４１は、図５(ａ)に
示すように、上述した演算器８７、ＤＡコンバータ８８
に加えて、アンプ８１、第１のスイッチ８２、第２のス
イッチ８３、第１のコンデンサ８４、第２のコンデンサ
８５及び比較器８６を備えている。

【００４５】アンプ８１は、その入力端子１０がローパ
スフィルタ３６の出力に接続され、その出力端子が第
１、第２のスイッチ８２、８３をそれぞれ介して第１、
第２のコンデンサ８４、８５の一端に接続されており、
ローパスフィルタ３６の出力信号を増幅し、その増幅出
力電圧を第１、第２のコンデンサ８４、８５の一端に伝
達するようにされている。

【００４６】第１、第２のコンデンサ８４、８５の一端
は、比較器８６の非反転入力、反転入力にそれぞれ接続
されており、比較器８６の出力は、演算器８７の入力に
接続されている。

【００４７】上記電圧制御回路４１では、ＰＬＬループ
がロックするまでは第１、第２のスイッチ８２、８３は
いずれもオフ状態にされている。ＰＬＬループがロック
した後、リップル電流が最小になる時刻で第１のスイッ
チ８２がオンされ、アンプ８１の出力電圧で第１のコン
デンサ８４を充電する。アンプ８１の出力電圧は、リッ
プル電流が最小になる時刻において、補償電流が重畳さ
れた出力信号に応じた大きさの電圧である。そして、こ
の電圧が第１のコンデンサ８４の両端子間の電圧とな
る。充電が行なわれたら、第１のスイッチ８２がオフさ
れ、第１のコンデンサ８４の両端子間の電圧が、比較器
８６の非反転入力＋に入力される。

【００４８】次いで、リップル電流が最大になる時刻
で、第２のスイッチ８３をオンさせ、第２のコンデンサ
８５をアンプ８１の出力電圧で充電する。第２のコンデ
ンサ８５の両端子間の電圧は、リップル電流が最大にな
る時刻において、補償電流が重畳された出力信号に応じ
た大きさの電圧になる。そして、この電圧が第２のコン
デンサ８５の両端子間の電圧となる。充電が行なわれた
ら、第２のスイッチ８３がオフされ、第２のコンデンサ
８５の両端子間の電圧が、比較器８６の反転入力−に入
力される。

【００４９】このように、比較器８６には、リップル電
流が最小になる時刻、最大になる時刻のそれぞれについ
て、補償電流が重畳された出力信号に応じた大きさの電
圧が入力される。比較器８６は、この電圧を比較して、
比較結果を演算器８７に出力する。

【００５０】演算器８７は、比較結果に基づいて、補償
電流制御回路４５から入力される所定のディジタルデー
タを増減させ、電流生成回路４２内のＤＡ変換器の動作
基準電圧を増減させる。

【００５１】図２(ａ)の曲線ａ′、ｂ′に、リップル電
流、補償電流の波形をそれぞれ示す。図２（ａ）で、時
刻ｔ₁はリップル電流が最小になる時刻であって、時刻
ｔ₂はリップル電流が最大になる時刻である。

【００５２】補償電流が重畳された出力信号を検出し、
時刻ｔ₂における電圧値が時刻ｔ₁における電圧値よりも
大きいときには、補償電流の方がリップル電流よりも大
きいことになるので、演算器８７は、所定のディジタル
データを減じる。すると、電流生成回路４２のＤＡ変換
器の動作基準電圧が減少して、補償電圧が減少する。補
償電圧が減少することで補償電流も減少するので、リッ
プル電流の大きさと補償電流の大きさとの誤差が小さく
なる。

【００５３】他方、時刻ｔ₂における電圧値が、時刻ｔ₁
における電圧値よりも小さいときには、補償電流の方が
リップル電流よりも小さいことになるので、演算回路８
７は、所定のディジタルデータを増す。すると、補償電
圧が増大して補償電流が増大するので、リップル電流の
大きさと補償電流の大きさとの誤差が小さくなる。

【００５４】このように、リップル電流が最小、最大に
なる時刻ｔ₁、ｔ₂で、ローパスフィルタ３６の出力電圧
を検出してこれらの大小関係を比較し、比較結果に基づ
いて補償電流を増減させると、リップル電流と補償電流
との誤差が小さくなる。かかる動作を複数回繰り返し
て、最終的に補償電流とリップル電流の大きさが等しく
なるように補償電流を修正する。

【００５５】このようにして、補償電流とリップル電流
の大きさが等しくなった状態における、補償電流が重畳
された出力信号の波形を図２の曲線ｃ′に示す。この曲
線ｃ′に示すように、補償電流とリップル電流の大きさ
を等しくしただけでは、リップル電流は完全にはキャン
セルされていない。

【００５６】本発明の周波数シンセサイザ１には、図１
に示すように、リップルスキュー検出回路４６が設けら
れており、補償電流の大きさがリップル電流の大きさと
等しくなった後に、リップルスキュー検出回路４６を動
作させている。

【００５７】リップルスキュー検出回路４６は、図５
(ｂ)に示すように、アンプ９０、比較器９１、第３、第
４のスイッチ９２、９３、第３、第４のコンデンサ９
４、９５を有している。

【００５８】アンプ９０は、その入力端子１２がローパ
スフィルタ３６の出力に接続され、出力が第３、第４の
スイッチ９２、９３をそれぞれ介して第３、第４のコン
デンサ９４、９５の一端に接続されており、ローパスフ
ィルタ３６の出力信号を増幅して、第３、第４のコンデ
ンサ９４、９５に充電できるようにされている。

【００５９】第３、第４のコンデンサ９４、９５の一端
は、比較器９１の非反転入力、反転入力にそれぞれ接続
されており、比較器９１の出力端子１３は補償電流制御
回路４５に接続されている。そして、第３、第４のコン
デンサ９４、９５の両端子間の電圧を比較し、その比較
結果を補償電流制御回路４５に出力できるようにされて
いる。

【００６０】かかるリップルスキュー検出回路４６で
は、ＰＬＬループがロックして、補償電流の大きさがリ
ップル電流の大きさと等しくなるまでは、第３、第４の
スイッチ９２、９３はいずれもオフ状態にされている。

【００６１】図２(ｂ)の符号ｄ′に、補償電流の大きさ
がリップル電流の大きさと等しくなった後に、補償電流
が重畳されたリップル電流の波形を示す。なお図中で、
時刻ｔ₃は、リップル電流が最大になる時刻ｔ₂以前の時
刻であり、時刻ｔ₄は、リップル電流が最大になる時刻
ｔ₂以後の時刻である。

【００６２】補償電流の大きさがリップル電流の大きさ
と等しくなった後に、時刻ｔ₃で、第３のスイッチ９２
をオンさせて、アンプ９０の出力電圧で、第３のコンデ
ンサ９４を充電する。このとき、アンプ９０の出力電圧
は、時刻ｔ₃において、補償電流が重畳された出力信号
に応じた大きさの電圧であって、この電圧が、第３のコ
ンデンサ９４の両端子間の電圧となる。

【００６３】増幅されたローパスフィルタ３６の出力信
号で、第３のコンデンサ９４を充電する。このとき、第
３のコンデンサ９４は、時刻ｔ₃で、補償電流が重畳さ
れた出力信号に応じた大きさの電圧で充電される。充電
が行なわれたら、第３のスイッチ９２がオフされる。す
ると、第３のコンデンサ９４の両端子間の電圧が、比較
器９１の非反転入力＋に入力される。

【００６４】次いで、時刻ｔ₄で第４のスイッチ９３を
オンさせて、第４のコンデンサ９５を充電する。このと
き、第４のコンデンサ９５は、時刻ｔ₄で、補償電流が
重畳された出力信号に応じた大きさの電圧で充電され
る。充電が行なわれたら、第４のスイッチ９３がオフさ
れる。すると、第４のコンデンサ９５の両端子間の電圧
が、比較器９１の反転入力−に入力される。

【００６５】こうして、リップル電流が最大になる時刻
ｔ₂の前後の時刻ｔ₃、ｔ₄でローパスフィルタ３６の出
力電圧を検出し、この出力電圧を比較器９１で比較す
る。比較器９１は、比較結果を補償電流制御回路４５に
出力する。

【００６６】比較器９１の比較結果に基づいて、補償電
流制御回路４５が遅延制御信号を生成し、遅延回路３９
内に設けられた第１、第２の遅延部４３、４４にそれぞ
れ出力する。

【００６７】第１、第２の遅延部４３、４４の構成を図
３、図４にそれぞれ示す。第１の遅延部４３は、図３に
示すように、複数の遅延素子６３₁〜６３₈と、出力遅延
素子６５と、複数のスイッチ回路６４₁〜６４₈とを有し
ている。ここでは遅延素子６３₁〜６３₈とスイッチ回路
６４₁〜６４₈とを、それぞれ８個有しているものとし、
また、遅延素子６３₁〜６３₈と出力遅延素子６５の遅延
時間は全て等しいものとする。

【００６８】遅延素子６３₁〜６３₈は直列接続されてお
り、最前段の遅延素子６３₁の入力端子は、位相比較器
３４の出力に接続されている。各遅延素子６３₁〜６３₈
の出力は、スイッチ回路６４₁〜６４₈をそれぞれ介して
出力遅延回路６５の入力に接続されており、出力遅延回
路６５の出力端子６７は、チャージポンプ回路３５の入
力に接続されている。そして、遅延素子６３₁の入力端
子６６から位相差信号が入力されると、その位相差信号
を各遅延素子６３₁〜６３₈で遅延して、スイッチ回路６
４₁〜６４₈を介して出力遅延素子６５に入力し、出力遅
延素子６５で遅延させた後に、チャージポンプ回路３５
に出力するように構成されている。

【００６９】スイッチ回路６４₁〜６４₈は、遅延制御信
号に基づいていずれか１個がオンするように構成されて
おり、オンするスイッチ回路６４₁〜６４₈を選択するこ
とで、出力遅延回路６５の入力に接続される遅延素子６
３₁〜６３₈を選択し、位相差信号の遅延時間を調整する
ように構成されている。

【００７０】例えば、スイッチ回路６４₇のみをオンさ
せた場合には、７段目の遅延素子６３₇の出力が出力遅
延素子６５に入力されるので、第１の遅延部４３での遅
延時間は、７個の遅延素子６３₁〜６３₇分の遅延時間
と、１個の出力遅延素子６５の遅延時間との合計、即
ち、遅延素子８個分の遅延時間になる。

【００７１】この状態から、７段目のスイッチ回路６４
₇をオフさせて、前段のスイッチ回路６４₆をオンさせる
と、６段目の遅延素子６３₆の出力が出力遅延素子６５
に入力されるので、この場合の遅延時間は、６個の遅延
素子６３₁〜６３₆分の遅延時間と、１個の出力遅延素子
６５の遅延時間との合計、即ち、遅延素子７個分の遅延
時間になる。このため７段目のスイッチ回路６４₇がオ
ンしていた場合に比して、遅延時間が短くなる。

【００７２】逆に、７段目のスイッチ回路６４₇がオン
した状態から、７段目のスイッチ回路６４₇をオフさせ
て、後段のスイッチ回路６４₈をオンさせると、８段目
の遅延素子６３₈の出力が出力遅延素子６５に入力され
るので、この場合の遅延時間は、８個の遅延素子６３₁
〜６３₈分の遅延時間と、１個の出力遅延素子６５の遅
延時間との合計、即ち、遅延素子９個分の遅延時間にな
る。このため７段目のスイッチ回路６４₇がオンしてい
た場合に比して、遅延時間が長くなる。

【００７３】このように、いずれか１個のスイッチ回路
６４がオンしている状態で、その前段のスイッチ回路６
４のみをオンさせると、遅延時間を短くすることがで
き、逆に、後段のスイッチ回路６４のみをオンさせる
と、遅延時間を長くすることができる。こうしてオンさ
せるスイッチ回路を切り替えることによって、遅延時間
を調整することができる。

【００７４】他方、図４に示す第２の遅延部４４は、遅
延部７８と、データ伝達部７９とを有しており、データ
伝達部７９は、複数のデータ保持回路７７₁〜７７₈を有
している。

【００７５】遅延部７８の入力端子７２は、位相比較器
３４の出力に接続されており、データ伝達部７９の入力
端子７６₁〜７６₈は分数分周制御回路３８の出力に、出
力端子８０₁〜８０₈は電流生成回路４２の入力に、それ
ぞれ接続されている。

【００７６】遅延部７８は、第１の遅延部４３と同じよ
うに、直列接続された遅延素子７３ ₁〜７３₈と、その出
力にそれぞれ設けられたスイッチ回路７４₁〜７４₈と、
出力遅延素子７５とを有しており、遅延制御信号に基づ
いて、位相差信号を所定時間遅延させた後に、各データ
保持回路７７₁〜７７₈へ一斉に出力するように構成され
ている。

【００７７】そして、各データ保持回路７７₁〜７７
₈は、データ入力端子７６₁〜７６₈から入力されたパラ
レルデータの各ビットを一旦保持し、遅延部７８で所定
時間遅延された位相差信号が各データ保持回路７７₁〜
７７₈に入力されると、パラレルデータの各ビットを、
一斉に電流生成回路４２へと出力するように構成されて
いる。従って、第２の遅延部４４は、遅延制御信号に基
づいて、スイッチ回路７４₁〜７４₈のうちいずれか１個
をオンさせることにより、第１の遅延部４３と同様に、
パラレルデータの各ビットの遅延時間を調整することが
できる。このように、第１、第２の遅延部４３、４４
は、遅延制御信号に基づいて、各々の遅延時間を調整す
るように構成されている。

【００７８】図２(ｂ)の時刻ｔ₃におけるローパスフィ
ルタ３６の出力電圧が、時刻ｔ₄におけるローパスフィ
ルタ３６の出力電圧よりも小さければ、補償電流がリッ
プル電流よりも遅れており、時刻ｔ₃におけるローパス
フィルタ３６の出力電圧が、時刻ｔ₄におけるローパス
フィルタ３６の出力電圧よりも大きければ、補償電流が
リップル電流よりも進んでいる。

【００７９】ＰＬＬループがロックし、補償電流とリッ
プル電流の大きさが等しくなった状態においては、第
１、第２の遅延部４３、４４では最前段の遅延素子６３
₁、７３₁にそれぞれ接続された最前段のスイッチ回路６
４₁、７４₁がオンしており、それぞれ遅延時間が最小に
なるように設定されている。

【００８０】図２(ｂ)の曲線ｄ′に示すように、時刻ｔ
₃の方が時刻ｔ₄よりも小さいときには、補償電流がリッ
プル電流よりも遅れている。この場合には、補償電流制
御回路４５から出力される遅延制御信号に基づいて、第
１の遅延部４３が、最前段のスイッチ回路６４₁の次段
のスイッチ回路６４₂をオンさせることで、位相比較器
３４から出力される位相差信号の遅延時間を１個の遅延
素子６３₂の遅延時間分だけ増加させ、リップル電流を
遅らせることができる。

【００８１】上述のリップル電流を遅らせた後の、補償
電流が重畳された出力信号の波形を図２(ｃ)の曲線ｅ′
に示す。補償電流の出力時刻とリップル電流の出力時刻
との時間差が小さくなり、曲線ｅ′の振幅が、図２(ｂ)
の曲線ｄ′の振幅に比して小さくなっていることがわか
る。

【００８２】他方、補償電流がリップル電流よりも進ん
でいる場合には、遅延制御信号に基づいて、第２の遅延
部４４が、最前段のスイッチ回路７４₁の次段のスイッ
チ回路７４₂をオンさせて、位相比較器３４から出力さ
れる位相差信号の遅延時間を遅延素子７３₂の１個分の
遅延時間だけ増加させる。すると、分数分周制御回路３
８から出力される補償電圧データの遅延時間が増大する
ので、補償電流の遅延時間を増大させ、補償電流を遅ら
せることができる。この場合にも、それまで進んでいた
補償電流が遅れるので、補償電流の出力時刻と、リップ
ル電流の出力時刻との間の時間差を小さくすることがで
きる。

【００８３】以上のように、時刻ｔ₃と時刻ｔ₄におけ
る、補償電流が重畳された出力信号の検出結果に応じ
て、リップル電流又は補償電流を遅延させることで、出
力時刻の時間差が小さくなるように、補償電流又はリッ
プル電流の出力時刻を修正する。

【００８４】こうして補償電流又はリップル電流の出力
時刻を修正したら、再度時刻ｔ₃、ｔ₄における、補償電
流が重畳された出力信号を検出し、その検出結果に応じ
て、遅延回路３９がリップル電流、補償電流の一方又は
両方を遅延させる。その検出結果に基づいて、出力時刻
の時間差を再度修正する。かかる動作を複数回繰り返
し、出力時刻の時間差を徐々に小さくして、時刻ｔ₃、
ｔ₄における、補償電流が重畳された出力信号の大きさ
が同じになるようにし、補償電流の出力時刻とリップル
電流の出力時刻とが同じになるようにする。

【００８５】その後、再び電圧生成回路４１が、補償電
流が重畳された出力信号を時刻ｔ₁、ｔ₂で検出し、その
検出結果に基づいて補償電流の電流量を再度修正して、
補償電流が重畳された出力信号が時刻ｔ₁、ｔ₂で一致す
るようにすると、最終的には、補償電流の出力時刻とリ
ップル電流の出力時刻とが一致し、図２(ｄ)の曲線ｆ′
に示すように、補償電流が重畳された出力信号がほぼ０
になるので、リップル電流を正確にキャンセルすること
ができる。

【００８６】このようにして、補償電流が重畳された出
力信号が、ほぼ０になるような補償電流が得られたら、
それ以降は、補償回路３７はこの補償電流を出力し続
け、周波数シンセサイザ１は通常のＰＬＬ動作に移行す
る。

【００８７】なお、本実施形態では、時刻ｔ₃、ｔ₄の計
２回、ローパスフィルタ３６の出力電圧を検出すること
でリップル電流の出力時刻と補償電流の出力時刻との時
間差の有無を検出しているが、本発明はこれに限らな
い。

【００８８】また、ローパスフィルタ３６の出力電圧を
検出した後に、第１、第２の遅延部４３、４４は、それ
ぞれに設けられたスイッチ回路６４₁〜６４₈、７４₁〜
７４₈のうち、それまでオンしていたスイッチ回路の前
段又は後段のスイッチ回路をオンさせて、遅延素子１個
分の遅延時間を増減できるように構成しているが、本発
明はこれに限らず、例えばオンさせるスイッチ回路を、
検出された出力電圧に応じて数段変えて、遅延素子複数
個分の遅延時間を増減できるように構成してもよい。

【００８９】さらに、本実施形態では、補償電流がリッ
プル電流よりも進んでいる場合には、第２の遅延部４４
での遅延時間を増加させて、補償電流の遅延時間を増加
させるというように、進んでいる方の遅延時間を増加さ
せることで、リップル電流の出力時刻と補償電流の出力
時刻との時間差が小さくなるように制御しているが、本
発明はこれに限らず、遅れているほうの遅延時間を減少
させることで、リップル電流の出力時刻と補償電流の出
力時刻との時間差が小さくなるように制御してもよい。
一例として補償電流がリップル電流よりも進んでいる場
合には、第１の遅延部４３での遅延時間を減少させて、
リップル電流の遅延時間を減少させればよい。

【００９０】

【発明の効果】リップル電流に補償電流を重畳する際
に、補償電流の出力時刻とリップル電流の出力時刻とが
一致した状態で、補償電流をリップル電流に重畳できる
ので、リップル電流を正確にキャンセルすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の周波数シンセサイザを示すブロック図

【図２】(ａ)：リップル電流と補償電流との関係を説明
する波形図 (ｂ)：リップル電流と補償電流の大きさが一致した状態
で、補償電流が重畳されたリップル電流を示す波形図 (ｃ)：リップル電流と補償電流との出力タイミングを合
わせる動作後の、補償電流が重畳されたリップル電流を
示す波形図 (ｄ)：最終的にリップル電流と補償電流との出力タイミ
ングが一致した状態で、補償電流が重畳されたリップル
電流を示す波形図

【図３】本発明の第１の遅延部を説明するブロック図

【図４】本発明の第２の遅延部を説明するブロック図

【図５】(ａ)：本発明の補償電圧生成回路を説明する図 (ｂ)：本発明のリップルスキュー検出回路を説明する図

【図６】従来の周波数シンセサイザを示すブロック図

【図７】従来のリップル電流と従来の補償電流との関係
を説明する波形図

【符号の説明】

１……周波数シンセサイザ３１……発振器３２
……分周器３４……位相比較器３５……チャー
ジポンプ回路３６……ローパスフィルタ３７……補償回路３８……分数分周制御回路３９
……遅延回路４０……検出回路４３……第１の遅
延部４４……第２の遅延部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧制御信号に応じて出力信号の周波数を
制御する発振器と、周期的に変化する分周値に応じて上記出力信号を分周し
て比較信号を生成する分周器と、上記比較信号の位相と基準クロック信号の位相とを比較
して位相差信号を生成する位相比較器と、上記位相差信号に遅延を与えて出力する遅延回路と、上記遅延回路から出力される位相差信号に応じた制御信
号を生成するチャージポンプ回路と、上記制御信号に所定の濾波処理を施して電圧制御信号と
して出力するローパスフィルタと、補償電圧データに応じて上記制御信号に補償電流を重畳
する補償回路と、上記電圧制御信号から上記制御信号の出力時刻と上記補
償電流の出力時刻とを検出して検出信号を出力する検出
回路と、を有し、上記遅延回路は上記制御信号の出力時刻と上記
補償電流の出力時刻とが一致するように上記補償回路へ
の上記補償電圧データの供給を制御する周波数シンセサ
イザ。
【請求項２】上記検出回路は、上記分周値が周期的に変
化する際の一周期内において、上記補償電流が重畳され
た電圧制御信号をリップル電流が最大又は最小となる時
刻を挟んで２回検出することにより、上記制御信号の出
力時刻と上記補償電流の出力時刻との時間差を検出する
請求項１に記載の周波数シンセサイザ。