JP2001237674A - デジタルvcoおよびpll - Google Patents

デジタルvcoおよびpll

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JP2001237674A
JP2001237674A JP2000048399A JP2000048399A JP2001237674A JP 2001237674 A JP2001237674 A JP 2001237674A JP 2000048399 A JP2000048399 A JP 2000048399A JP 2000048399 A JP2000048399 A JP 2000048399A JP 2001237674 A JP2001237674 A JP 2001237674A
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JP
Japan
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circuit
output
input
signal
frequency
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Pending
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JP2000048399A
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English (en)
Inventor
Mitsue Yamanaka
三枝 山中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 段数の少ない奇数段のインバータで外部から
の入力に合わせてより多くの奇数段で構成されたインバ
ータと同様の機能をもつVCOを提供することを目的と
する。 【解決手段】 単数のインバータまたは奇数段のインバ
ータを直列接続したインバータ部100と、カウンタ回
路102と、比較回路101とを設け、カウンタ回路1
02がリセットされるたびにインバータ部100の入力
信号を反転させるように構成し、前記比較回路101の
前記出力信号OUTをVCO出力信号とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はPLL回路に使用さ
れる発振回路におけるVCOに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、VCO回路は設計時ごとにインバ
ータの段数が検討されている。従来のVCO回路は、奇
数段のインバータと各段で出力を制御する制御回路から
なるリングオシレータで構成されている。出力周波数は
入力電圧によって決定され、入力電圧を調整することに
よって出力周波数が変化する構成となっている。
【0003】VCOの出力周波数はインバータを構成し
ているトランジスタによってほぼ決まる。また、出力周
波数の特性を調整するためにインバータに特性制御用の
トランジスタを用いて特性を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の構成では、設計時にインバータの段数を決定するの
で、段数を変更する場合、VCO回路の再設計を行なわ
なければならず、工数・費用がかかるという欠点を有し
ている。
【0005】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、入力電圧に対して目標の出力周波数が得られない場
合などに、レイアウト設計後であっても外部入力を変更
するだけで出力周波数の調整を行い、目標の周波数を得
られるデジタルVCOを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
デジタルVCOは、入力電圧に応じて周波数をコントロ
ールした出力信号を出力するデジタルVCOであって、
単数のインバータまたは奇数段のインバータを直列接続
したインバータ部と、前記インバータ部の出力信号を計
数するカウンタ回路と、前記入力電圧に応じて設定され
た基準値と前記カウンタ回路の計数値とを比較して一致
を検出して出力信号が反転するとともに前記カウンタ回
路の計数をリセットする比較回路とを設け、前記カウン
タ回路がリセットされるたびに前記インバータ部の入力
信号を反転させるように構成し、前記比較回路の前記出
力信号をVCO出力信号としたことを特徴とする。
【0007】請求項2記載のデジタルVCOは、請求項
1において、インバータ部は、このインバータ部におけ
る出力周波数を制御する特性制御回路が設けられてお
り、入力信号に対する出力周波数の傾き(発振利得係
数)を制御するように構成したことを特徴とする。
【0008】本発明の請求項3記載のPLLは、請求項
1に記載のデジタルVCOと、前記デジタルVCOの出
力周波数を基準周波数まで分周する分周回路と、外部か
らの基準周波数と前記分周回路の出力を比較して位相差
を出力する位相比較器と、前記位相比較器の出力を入力
として電位差を出力するチャージポンプと、前記チャー
ジポンプの出力を入力として前記デジタルVCOの入力
となる波形整形結果を出力するフィルタとを備えたこと
を特徴とする。
【0009】前記構成によって、比較回路においてイン
バータの出力が指定信号を満たしていない時、カウンタ
のカウント数を+1増やす。インバータの出力が指定信
号と一致した時、比較回路からカウンタへリセット信号
を入力してカウント数を0にリセットし、カウンタ回路
からの出力が前状態の反転信号となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
1〜図5に基づいて説明する。 (実施の形態1)図1と図2は(実施の形態1)のデジ
タルVCOを示す。
【0011】このデジタルVCOは、3ブロックから構
成されており、各ブロックは1段のインバータとその特
性制御を行う回路100、比較回路101、カウンタ回
路102で構成されている。
【0012】比較回路101に外部から入力するINは
インバータ段数指定信号、比較回路101から出力され
るOUTはVCOの出力信号、カウンタ回路102から
前記回路100に入力される入力信号RIは、カウンタ
回路102から前記回路100の内部のインバータへの
フィードバック信号、前記回路100からカウンタ回路
102へ入力されるROは、前記回路100の内部のイ
ンバータからカウンタ回路102への入力信号、比較回
路101からカウンタ回路102へ入力されるRSTは
カウンタ回路102のリセット信号である。
【0013】この構成によって、外部からの入力電圧V
Iに応じたVCOの出力信号OUTが比較回路101か
ら得られる。このように構成されたデジタルVCOの各
ブロックについて、前記回路100の内部のインバータ
の段数が上記のように1段の場合を例にして、その動作
を説明する。
【0014】まず、外部からインバータ段数指定信号I
Nを入力する。前記回路100の入力信号RIと出力信
号ROは常に反転信号が出力される。出力信号ROの反
転した回数は、前記回路100を通過した段数と一致す
る。
【0015】ここでカウンタ回路102の入力信号は出
力信号ROであり、カウンタ回路102では受け入れた
信号ROの反転回数のカウントを行ない、カウント数C
Oを出力信号とする。また出力信号ROは前記回路10
0のインバータ回路の入力信号RIとして入力されてフ
ィードバックされている。
【0016】比較回路101では、カウント数COとイ
ンバータ段数指定信号INとの比較を行なう。カウント
数COとインバータ段数指定信号INの値が一致した時
には、出力信号OUTは前の状態の反転信号を出力し、
カウンタ回路102にリセット信号RSTを入力する。
カウント数COとインバータ段数指定信号INの値が一
致していない時には出力信号OUTは変化しない。
【0017】図2において、出力信号OUTはリセット
信号RSTがRST=1のとき前状態の反転信号、イン
バータ段数指定信号INはIN=3のときのタイミング
図で、まず、(1)の状態について説明する。
【0018】出力信号ROは入力信号RIの反転信号が
出力される。カウント数COがCO>INのため、リセ
ット信号RSTがRST=0である。出力信号OUTは
RST=0のため変化しない。
【0019】次に(2)の状態について説明する。出力
信号ROは入力信号RIの反転信号が出力される。カウ
ント数COがCO=3のときCO=INとなるため、リ
セット信号RSTがRST=1となる。それ以外のとき
はCO>INとなるため、RST=0である。出力信号
OUTはRST=1のとき(1)の状態の反転信号を出
力する。
【0020】次に(3)の状態について説明する。出力
信号ROは入力信号RIの反転信号が出力される。カウ
ント数COがCO=3のときCO=INとなるため、リ
セット信号RSTがRST=1となる。それ以外のとき
はCO>INとなるため、RST=0である。出力信号
OUTはRST=1のとき(2)の状態の反転信号を出
力する。
【0021】最後に(4)の状態について説明する。出
力信号ROは入力信号RIの反転信号が出力される。カ
ウント数COがCO=3のときCO=INとなるため、
リセット信号RSTがRST=1となる。それ以外のと
きはCO>INとなるため、RST=0である。出力信
号OUTはRST=1のとき(3)の状態の反転信号を
出力する。
【0022】なお、図3は前記回路100の具体的な構
成を示し、入力電圧VIに対する出力信号ROの出力周
波数特性を制御するために、インバータ400を形成す
るトランジスタの他にトランジスタ401,402,4
03を付加して、トランジスタ401の作用によって図
4にで示す低圧時の周波数制御を実行し、トランジス
タ403の作用によって図4にで示す高圧時の周波数
制御を実行し、トランジスタ402の作用によって図4
にで示すように発振利得係数の制御を実行している。
【0023】このように、比較回路101とカウンタ回
路102を奇数段のインバータを有する前記回路100
に接続することにより、少ない奇数段のインバータ回路
でより多くの奇数段のリングオシレータと同様のVCO
の実現ができる。
【0024】なお、この実施の形態では前記回路100
のインバータの段数は1段(単数)であったが、奇数の
適当な複数段のインバータを直列接続して構成しても同
様である。
【0025】(実施の形態2)図5は本発明の(実施の
形態2)を示す。図5において構成に必要な回路は位相
比較器300、チャージポンプ301、フィルタ30
2、デジタルVCO303、分周回路304である。符
号についてはINは外部から入力するデジタルVCOの
インバータ指定段数信号、STは基準周波数、CMはデ
ジタルVCOの出力を基準周波数まで分周させた分周周
波数、MIはCMとSTの位相差信号、CVはMIを電
圧に変換させた信号、VIはCVをフィルタにかけて波
形を整形した信号、VOはデジタルVCOの出力周波数
である。
【0026】以上のように構成されたPLLについて、
以下その動作を説明する。まず、外部からSTを入力す
る。デジタルVCO303の出力VOをSTの周波数ま
で分周回路304で分周し、CMを出力する。位相比較
器300はSTとCMの位相差信号MIを出力し、チャ
ージポンプ301に伝える。チャージポンプ301では
MIを入力として位相差を電圧に変化させた信号CVを
出力し、フィルタ302に伝える。フィルタ302では
CVを入力として波形の整形を行いVIを出力する。デ
ジタルVCO303ではVIを入力として周波数VOを
出力する。
【0027】以上のように本実施形態によれば、入力電
圧VIを受けるリングカウンタのインバータの段数にか
かわらずにレイアウト設計後であっても外部入力である
インバータ段数指定信号INを変更するだけで出力周波
数の調整を行うことができ、目標の出力周波数に調整で
きるPLLの実現が可能である。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明のVCO回路による
と、単数のインバータまたは奇数段のインバータを直列
接続したインバータ部と、前記インバータ部の出力信号
を計数するカウンタ回路と、前記入力電圧に応じて設定
された基準値と前記カウンタ回路の計数値とを比較して
一致を検出して出力信号が反転するとともに前記カウン
タ回路の計数をリセットする比較回路とを設け、前記カ
ウンタ回路がリセットされるたびに前記インバータ部の
入力信号を反転させるように構成し、前記比較回路の前
記出力信号をVCO出力信号としたので、入力電圧に対
して目標の出力周波数が得られない場合、レイアウト設
計後であっても外部入力を変更するだけで出力周波数の
調整を行い、目標の周波数を得られるデジタルVCOお
よびデジタルVCOを用いたPLLを実現できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるデジタルVC
Oの構成図
【図2】同実施の形態の出力タイミング図
【図3】同実施の形態の回路100の構成図
【図4】同実施の形態の回路100の入出力特性図
【図5】本発明の実施の形態2におけるPLLの構成図
【符号の説明】
100 特性制回路を含む1段のインバータ(インバー
タ部) 101 比較回路 102 カウンタ回路 300 位相比較器 301 チャージポンプ 302 フィルタ 303 デジタルVCO 304 分周回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力電圧に応じて周波数をコントロールし
    た出力信号を出力するデジタルVCOであって、 単数のインバータまたは奇数段のインバータを直列接続
    したインバータ部と、 前記インバータ部の出力信号を計数するカウンタ回路
    と、 前記入力電圧に応じて設定された基準値と前記カウンタ
    回路の計数値とを比較して一致を検出して出力信号が反
    転するとともに前記カウンタ回路の計数をリセットする
    比較回路とを設け、前記カウンタ回路がリセットされる
    たびに前記インバータ部の入力信号を反転させるように
    構成し、前記比較回路の前記出力信号をVCO出力信号
    としたデジタルVCO。
  2. 【請求項2】インバータ部は、このインバータ部におけ
    る出力周波数を制御する特性制御回路が設けられてお
    り、入力信号に対する出力周波数の傾き(発振利得係
    数)を制御するように構成した請求項1記載のデジタル
    VCO。
  3. 【請求項3】請求項1に記載のデジタルVCOと、 前記デジタルVCOの出力周波数を基準周波数まで分周
    する分周回路と、 外部からの基準周波数と前記分周回路の出力を比較して
    位相差を出力する位相比較器と、 前記位相比較器の出力を入力として電位差を出力するチ
    ャージポンプと、 前記チャージポンプの出力を入力として前記デジタルV
    COの入力となる波形整形結果を出力するフィルタとを
    備えたPLL。
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