JP2001077688A - Dppll回路 - Google Patents

Dppll回路

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JP2001077688A
JP2001077688A JP25215299A JP25215299A JP2001077688A JP 2001077688 A JP2001077688 A JP 2001077688A JP 25215299 A JP25215299 A JP 25215299A JP 25215299 A JP25215299 A JP 25215299A JP 2001077688 A JP2001077688 A JP 2001077688A
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JP
Japan
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phase
signal
output signal
vcxo
voltage data
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JP25215299A
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English (en)
Inventor
Takanori Ono
隆徳 大野
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源が投入されてからクロック発振を開始す
るまでの時間を短縮できるDPPLL回路、電源瞬断時
における電源復旧後、ごく短時間でクロック発振を再開
できるDPPLL回路を提供する。 【解決手段】 VCXO1と、VCXO1の出力信号と
基準信号との位相差もしくは周波数差を検出しデジタル
信号として出力する位相比較器2と、位相比較器2の出
力信号に基づいてVCXO1に付与すべき制御電圧デー
タを生成するコントローラ3と、バックアップ電源8で
バックアップされたメモリ7とを備える。電源が投入さ
れると、コントローラ3は位相比較器2の出力信号を監
視し、前記位相差の変動量が予め設定した基準値以下に
なったら直ちに、基準信号の位相にVCXO1を同期さ
せるべく制御電圧データを生成する動作を開始する。ま
た、同期確立時の制御電圧データをメモリ7に記憶させ
ておき、電源が瞬断した場合には、保存データを電源復
旧後の初期制御電圧データとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DPPLL(デジ
タル・プロセッシング・フェーズ・ロック・ループ)回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】周波数安定度の高い発振回路として、電
圧制御発振器(以下、VCOと記す)の出力信号とGP
Sからの基準信号との位相差もしくは周波数差を検出
し、位相差もしくは周波数差が無くなるようにCPUに
よってVCOを制御するDPPLL回路が知られてい
る。図3はDPPLL回路の基本構成を示すブロック図
である。図示するように、このDPPLL回路は、VC
Oの一種である電圧制御水晶発振器(以下、VCXOと
記す)11と、VCXO11の出力信号と基準信号との
位相差もしくは周波数差を検出しデジタル信号として出
力する位相比較器12と、位相比較器12の出力信号に
基づいてVCXO11に付与すべき制御電圧データを生
成するCPU13と、CPU13から出力されたデジタ
ル信号をアナログ信号に変換しVCXO11に供給する
D/A変換器14と、VCXO11から出力され位相比
較器12に入力される出力信号の周波数を分周する分周
器(DIV)15とを備えている。このDPPLL回路
は以下のように動作する。基準信号とVCXO11の出
力信号をDIV15によって分周した信号との位相差も
しくは周波数差が位相比較器12にて検出されCPU1
3に供給される。CPU13は、位相比較器12からの
出力信号に基づき、VCXO11の出力信号の周波数が
基準信号のそれに近づくようにVCXO11への制御量
をデジタル量にて出力する。CPU13から出力された
制御量はD/A変換器14にて制御電圧(VCONT)に変
換されてVCXO11に供給される。この一連の動作
(同期引き込み動作)が繰り返されることにより、DP
PLL回路の出力周波数は基準信号に同期した高い安定
度を得ることになる。DPPLL回路は、たとえば移動
体通信システムの基地局のクロック発振回路として用い
られる。この場合、親局が送信する高い周波数安定度を
有する搬送波信号などを受信して基準信号として使用す
ることにより、基地局の周囲温度などの変動による影響
を受けることなく、常に基準信号に同期した高い周波数
安定度を有するクロック発振を実現する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、移動体通信
システムの利用可能範囲を拡大し安定したサービスを実
現するためには、広い範囲に数多くの基地局を設置する
必要がある。したがって、基地局の設置やメンテナンス
作業に要する時間をできるかぎり短縮する必要がある。
そのためには、電源投入後にクロック発振回路(DPP
LL回路)が迅速に立ち上がることが要求される。しか
し、従来のDPPLL回路においては、電源が投入され
てからCPU13がVCXO11に対しセンター電圧を
かけ、VCXO11の周波数安定度が基準値に達する時
間として予め設定した一定時間待ち、その後にPLLの
同期引き込み動作、すなわち基準信号の位相にVCXO
11を同期させる動作に入るため、電源投入からクロッ
ク発振動作に入る(立ち上がる)までに常に上記一定時
間よりも長い時間がかかっていた。つまり、VCXO1
1の周波数安定度が基準値に達したか否かの判定を、一
定時間にセットしたタイマーが切れることによって行う
ため、タイマーが切れる前にVCXO11の周波数安定
度が基準値に達したとしても、タイマーが切れるまで待
たなければPLLの同期引き込み動作に入ることができ
なかった。また、従来のDPPLL回路は、ほんの一瞬
でも電源が断たれたら、電源復旧後にCPU13が再び
VCXO11にセンター電圧をかけ直し、上記一定時間
待った後にPLLの同期引き込み動作に入るため、電源
が瞬断する度毎にクロック発振再開までに長い時間がか
かるという問題があった。そこで、本発明が解決しよう
とする課題は、第1には、VCOの周波数安定度が基準
値に達したか否かの判定を、電源投入からの経過時間に
よらず、VCOの出力信号と基準信号との位相差の変動
量の計測値に基づき行うことにより、電源投入からPL
Lの同期引き込み動作開始までの時間を短縮したDPP
LL回路を提供することにある。第2には、電源瞬断時
における電源復旧後、ごく短時間でPLLの同期引き込
み動作に戻ることができるDPPLL回路を提供するこ
とにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、VCOと、このVCOの出
力信号と基準信号との位相差もしくは周波数差を検出し
デジタル信号として出力する位相比較器と、この位相比
較器の出力信号に基づいてVCOに付与すべき制御電圧
データを生成するコントローラとを備えたDPPLL回
路において、前記コントローラは、電源が投入される
と、前記位相比較器の出力信号を監視し、前記位相差の
変動量が予め設定した基準値以下になったら直ちに、前
記基準信号の位相に前記VCOを同期させるべく制御電
圧データを生成する動作を開始することを特徴としてい
る。また、請求項2記載の発明は、電圧制御発振器と、
この電圧制御発振器の出力信号と基準信号との位相差も
しくは周波数差を検出しデジタル信号として出力する位
相比較器と、この位相比較器の出力信号に基づいて前記
電圧制御発振器に付与すべき制御電圧データを生成する
コントローラとを備えたDPPLL回路において、前記
電源が遮断されている状態においてもデータを記憶保持
する随時書き換え可能なメモリを備え、前記コントロー
ラは、前記基準信号の位相に前記電圧制御発振器を同期
させた時の制御電圧データを前記メモリに記憶させてお
き、電源が瞬断した場合には、前記メモリに保存されて
いる制御電圧データを電源復旧後の初期制御電圧データ
とすることを特徴としている。
【0005】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係るD
PPLL回路の実施の形態の一例を示すブロック図であ
る。図示するように、この実施の形態のDPPLL回路
は、電圧制御水晶発振器(VCXO)1と、VCXO1
の出力信号と基準信号(GPSからのタイミング信号)
GPS1PPSとの位相差もしくは周波数差を検出しデジタル
信号として出力する位相比較器2と、位相比較器2の出
力信号に基づいてVCXO1に付与すべき制御電圧デー
タを生成するコントローラ3と、コントローラ3から出
力されたデジタル信号をアナログ信号に変換しVCXO
1に供給するD/A変換器4と、VCXO1から出力さ
れ位相比較器2に入力される出力信号の周波数を分周す
る分周器(DIV)5とを備えている。位相比較器2の
一方の入力にはDIV5が接続され、もう一方の入力に
はGPS信号を受信するGPSレシーバ6が接続されて
いる。コントローラ3には、随時書き換え可能なメモリ
(SRAMなど)7が接続されている。メモリ7はバッ
クアップ電源8によりバックアップされている。コント
ローラ3は、CPU3aと、このCPU3aが実行する
プログラムを記録したROM3bとを備えている。CP
U3aは、上記プログラムに従って動作することによ
り、制御電圧データを生成する処理のほか、制御電圧デ
ータをメモリ7に記憶させたり、電源が瞬断した場合に
メモリ7に保存されている制御電圧データを電源復旧後
の初期制御電圧データとする処理などを行う。
【0006】上記のように構成されたDPPLL回路の
動作を図2のフローチャートに従って説明する。電源が
投入されると(S1)、GPSレシーバ6からの高安定な
基準信号(GPS1PPS)と、DIV5によって分周された
VCXO1からの出力信号(IPPS/5MHz)とが位相比較
器2に入力される。位相比較器2は、基準信号(GPS1PP
S)と出力信号(IPPS/5MHz)との位相差もしくは周波数
差を検出しデジタル信号として出力する。コントローラ
3は、位相比較器2の出力信号の監視を開始し(S
2)、基準信号(GPS1PPS)と出力信号(IPPS/5MHz)と
の位相差の変動量が予め設定されている基準値以下にな
ったか否かを調べる(S3)。そして、基準値以下にな
ったら(S3でYes)、直ちに、基準信号(GPS1PP
S)の位相にVCXO1を同期させるべく制御電圧デー
タを生成する動作(PLLの同期引き込み動作)を開始
する(S4)。コントローラ3により生成された制御電
圧データはD/A変換器4にて制御電圧(VCONT)に変
換されてVCXO1に供給される。PLLの同期引き込
み動作開始後、コントローラ3は、基準信号(GPS1PP
S)の位相にVCXO1が同期したか否かを調べ(S
5)、同期しなければ(S5でNo)、ステップS4に
戻りPLLの引き込み動作を続ける。同期引き込み動作
(S4→S5→S4)が繰り返されることにより、DP
PLL回路の出力周波数は基準信号(GPS1PPS)に同期
した高い安定度を得ることになる。コントローラ3は、
同期が確立する度に(S5でYes)、制御電圧データ
をその時の制御電圧データをメモリ7に記憶させておく
(S6)。そして、DPPLL回路の運用中に電源が瞬
断した場合(S7)、メモリ7に保存されている制御電
圧データを電源復旧後の初期制御電圧データとして(S
8)、ステップS4のPLLの同期引き込み動作から再
開する。
【0007】上記のように、VCXO1の周波数安定度
が基準値に達したか否かの判定を、電源投入からの経過
時間によらず、VCXO1からの出力信号(IPPS/5MH
z)と基準信号(GPS1PPS)との位相差の変動量の計測値
に基づき行うことにより、電源投入からPLLの同期引
き込み動作開始までの時間を従来よりも短縮することが
できるので、電源投入からクロック発振動作に入るまで
の時間を従来よりも短縮できる。従来のDPPLL回路
では、電源が投入されてからVCXO11の周波数安定
度が基準値に達したか否かの判定を、一定時間にセット
されたタイマーが切れることによって行うため、タイマ
ーが切れる前にVCXO11の周波数安定度が基準値に
達したとしても、タイマーが切れるまで待たなければP
LLの引き込み動作に入ることができなかったが、本発
明のDPPLL回路によれば、VCXO1の周波数安定
度が基準値に達したら直ちにPLLの引き込み動作に入
ることができるからである。また、従来のDPPLL回
路は、ほんの一瞬でも電源が断たれたら、電源復旧後に
CPU13が再びVCXO11にセンター電圧をかけ直
し、一定時間にセットされたタイマーが切れた後にPL
Lの同期引き込み動作に入るため、電源が瞬断する度毎
にクロック発振再開までに長い時間がかかるという問題
があったが、本発明のDPPLL回路では、同期確立時
の制御電圧データをメモリ7に記憶させておき、電源が
瞬断した場合には、メモリ7に保存されている制御電圧
データを電源復旧後の初期制御電圧データとするので、
電源瞬断時における電源復旧後、すぐにPLLの同期引
き込み動作に戻り、ごく短時間で同期を確立してクロッ
ク発振を再開できる。
【0008】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明に係るDPPLL回路によれば、VCOの周波数安定
度が基準値に達したか否かの判定を、電源投入からの経
過時間によらず、VCOの出力信号と基準信号との位相
差の変動量の計測値に基づき行うようにしたので、電源
投入からPLLの同期引き込み動作開始までの時間を短
縮でき、その結果クロック発振動作に入るまでの時間を
短縮できる。また、請求項2記載の発明に係るDPPL
L回路によれば、同期確立時のVCOの制御電圧データ
をメモリに記憶させておき、電源が瞬断した場合には、
メモリに保存されている制御電圧データを電源復旧後の
初期制御電圧データとするので、電源瞬断時における電
源復旧後、すぐにPLLの同期引き込み動作に戻り、ご
く短時間で同期を確立してクロック発振を再開できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るDPPLL回路の実施の形態の一
例を示すブロック図である。
【図2】図1に示すDPPLL回路の動作内容の概要を
示すフローチャートである。
【図3】従来のDPPLL回路の実施の形態の一例を示
すブロック図である。
【符号の説明】
1:電圧制御水晶発振器(VCXO) 2:位相比較器 3:コントローラ 4:D/A変換器 5:分周器(DIV) 7:メモリ 8:バックアップ電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器
    の出力信号と基準信号との位相差もしくは周波数差を検
    出しデジタル信号として出力する位相比較器と、この位
    相比較器の出力信号に基づいて前記電圧制御発振器に付
    与すべき制御電圧データを生成するコントローラとを備
    えたDPPLL回路において、 前記コントローラは、電源が投入されると、前記位相比
    較器の出力信号を監視し、前記位相差の変動量が予め設
    定した基準値以下になったら直ちに、前記基準信号の位
    相に前記電圧制御発振器を同期させるべく制御電圧デー
    タを生成する動作を開始することを特徴とするDPPL
    L回路。
  2. 【請求項2】 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器
    の出力信号と基準信号との位相差もしくは周波数差を検
    出しデジタル信号として出力する位相比較器と、この位
    相比較器の出力信号に基づいて前記電圧制御発振器に付
    与すべき制御電圧データを生成するコントローラとを備
    えたDPPLL回路において、 前記電源が遮断されている状態においてもデータを記憶
    保持する随時書き換え可能なメモリを備え、 前記コントローラは、前記基準信号の位相に前記電圧制
    御発振器を同期させた時の制御電圧データを前記メモリ
    に記憶させておき、電源が瞬断した場合には、前記メモ
    リに保存されている制御電圧データを電源復旧後の初期
    制御電圧データとすることを特徴とするDPPLL回
    路。
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Effective date: 20050719