JP2002359554A - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L2207/00Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
    • H03L2207/18Temporarily disabling, deactivating or stopping the frequency counter or divider

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期源信号の周波数が同期可能な範囲を超え
た場合でも、出力信号の周波数を所定の上限値または下
限値に固定する。 【解決手段】 選択器3は、同期源信号F1と比較信号
F2との位相差が第1の下限値aより大又は第1の上限
値bより小である場合は同位相差を選択し、位相差が下
限値a以下の場合は下限値aを選択し、位相差が上限値
b以上の場合は上限値bを選択する。分周器7Aは、出
力クロック信号F0を分周した比較信号F2を出力し、
位相差が下限値aより小さい第2の下限値e以下の場合
は、位相差が下限値aとなるよう信号F2の位相を変化
させ、位相差が上限値bより大きい第2の上限値f以上
の場合は、位相差が上限値bとなるよう信号F2の位相
を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数リミット機
能を備えたPLL回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は周波数リミット機能を備えた従来
のPLL回路の構成を示すブロック図、図5は位相比較
器によって検出された位相差と電圧制御発振器の出力周
波数との関係を示す図である。位相比較器(PC)1
は、同期源となるリファレンスクロック(REFCL
K)信号F21と信号F22の位相比較を行い、信号F
21と信号F22の位相差を表す位相差信号P20を出
力する。位相監視器(P−WTCH)2は、位相差信号
P20によって表される位相差が図5においてa以下と
なった場合、信号S21のみをアクティブ(有効)と
し、同位相差がb以上となった場合、信号S22のみを
アクティブとする。
【0003】SEL3には、位相差信号P20と、位相
差aを表す信号と、位相差bを表す信号とが入力され
る。SEL3は、信号S21,S22が共にアクティブ
でない場合、PC1から入力された位相差信号P20を
選択して位相差信号P21として出力する。また、SE
L3は、信号S21がアクティブの場合、位相差aを表
す信号を選択して位相差信号P21として出力し、信号
S22がアクティブの場合、位相差bを表す信号を選択
して位相差信号P21として出力する。
【0004】P−VCONV4は、SEL3から出力さ
れた位相差信号P21をVCO制御電圧信号V21に変
換する。LPF5は、P−VCONV4から出力された
VCO制御電圧信号V21を積分してVCO周波数制御
電圧信号V22に変換する。VCO6は、VCO周波数
制御電圧信号V22によって表される制御電圧に比例し
た周波数のVCO出力クロック(VCOCLK)信号F
20を出力する。CTR7は、VCOCLK信号F20
を分周した信号F22を出力する。以上のようにして従
来のPLL回路では、VCOCLK信号F20の周波数
が所定の上限値c以下又は下限値d以上に制限される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
PLL回路では、同期可能範囲外の周波数(図5に示す
cより大もしくはdより小)のREFCLK信号F21
が入力された場合、位相スリップ状態が起こり、信号F
21と信号F22の位相差(位相差信号P20)がeか
らfへ、またはfからeへ急激に変化し、結果として、
VCO出力周波数が図6に示すように周期的に変化する
という問題点があった。本発明は、上記課題を解決する
ためになされたもので、同期源信号の周波数が同期可能
な範囲を超えた場合でも、出力信号の周波数を任意の上
限値または下限値に固定することができるPLL回路を
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PLL回路は、
同期源信号と比較信号の位相差を検出する位相比較器
(1)と、前記検出された位相差が第1の下限値(a)
より大きい場合は前記検出された位相差を選択し、前記
位相差が前記第1の下限値以下の場合は前記第1の下限
値を選択する選択器(3)と、この選択器で選択された
位相差を電圧に変換する位相差−VCO制御電圧変換器
(4)と、この位相差−VCO制御電圧変換器から出力
された電圧を積分して制御電圧を出力するループフィル
タ(5)と、前記制御電圧に比例した周波数の出力クロ
ック信号を出力する電圧制御発振器(6)と、前記出力
クロック信号を分周した比較信号を前記位相比較器に出
力し、前記検出された位相差が前記第1の下限値より小
さい第2の下限値(e)以下の場合は、前記検出された
位相差が前記第1の下限値となるよう前記比較信号の位
相を変化させる分周器(7A)とを有するものである。
また、本発明のPLL回路は、位相比較器(1)と、前
記検出された位相差が第1の上限値(b)より小さい場
合は前記検出された位相差を選択し、前記位相差が前記
第1の上限値以上の場合は前記第1の上限値を選択する
選択器(3)と、位相差−VCO制御電圧変換器(4)
と、ループフィルタ(5)と、電圧制御発振器(6)
と、前記出力クロック信号を分周した比較信号を前記位
相比較器に出力し、前記検出された位相差が前記第1の
上限値より大きい第2の上限値(f)以上の場合は、前
記検出された位相差が前記第1の上限値となるよう前記
比較信号の位相を変化させる分周器(7A)とを有する
ものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施
の形態となるPLL回路の構成を示すブロック図であ
る。図1のPLL回路は、位相比較器(PC)1、位相
監視器(P−WTCH)2A、選択器(SEL)3、
位相差−VCO制御電圧変換器(P−VCONV)4、
ループフィルタ(LPF)5、電圧制御発振器(VC
O)6、分周器(CTR)7Aから構成される。
【0008】本実施の形態において重要な構成は、PC
1で検出された位相差を計4つの位相に分けて監視し、
監視結果を示す信号S1,S2,S3,S4を出力する
P−WTCH2Aと、P−WTCH2Aから出力された
信号S1,S2に応じて、PC1で検出された位相差及
び所定の位相差a,bの中から何れか1つを選択して出
力するSEL3と、出力クロック信号を分周した信号の
位相をP−WTCH2Aから出力された信号S3,S4
に応じて制御するCTR7Aである。
【0009】このような構成により、出力周波数を所定
の上限値c以下又は下限値d以上に制限するリミット機
能を持ち、かつジッターなどの位相変調された信号が同
期源信号に入力された場合でも、周波数のリミット制御
状態から同期状態に必ず遷移することができるPLL回
路を実現する。
【0010】次に、本実施の形態のPLL回路の動作
を、図2を用いて説明する。図2は、PC1によって検
出された位相差とVCO6の出力周波数との関係を示す
図である。PC1には、同期源となるリファレンスクロ
ック(REFCLK)信号F1が外部から入力され、ま
たVCO出力クロック(VCOCLK)信号F0を分周
した信号F2がCTR7Aから入力される。PC1は、
REFCLK信号F1と信号F2の位相比較を行い、信
号F1と信号F2の位相差を表す位相差信号P0を出力
する。
【0011】P−WTCH2Aは、位相差信号P0によ
って表される位相差が図2においてa以下となった場
合、信号S1のみをアクティブ(有効)とし、同位相差
が図2においてe以下となった場合、信号S2,S4を
非アクティブ(無効)、信号S1,S3をアクティブと
する。また、P−WTCH2Aは、位相差信号P0によ
って表される位相差が図2においてb以上となった場
合、信号S2のみをアクティブとし、同位相差が図2に
おいてf以上となった場合、信号S1,S3を非アクテ
ィブ、信号S2,S4をアクティブとする。
【0012】SEL3には、位相差信号P0と、位相差
aを表す信号と、位相差bを表す信号とが入力される。
SEL3は、信号S1,S2が共にアクティブでない場
合、PC1から入力された位相差信号P0を選択して位
相差信号P1として出力する。また、SEL3は、信号
S1がアクティブの場合、位相差aを表す信号を選択し
て位相差信号P1として出力し、信号S2がアクティブ
の場合、位相差bを表す信号を選択して位相差信号P1
として出力する。
【0013】P−VCONV4は、SEL3から出力さ
れた位相差信号P1をVCO制御電圧信号V1に変換す
る。LPF5は、PLL回路の応答特性を決めるループ
フィルターであり、P−VCONV4から出力されたV
CO制御電圧信号V1を積分してVCO周波数制御電圧
信号V2に変換する。VCO6は、VCO周波数制御電
圧信号V2によって表される制御電圧に比例した周波数
のVCOCLK信号F0を出力する。
【0014】CTR7Aは、信号S3,S4が共にアク
ティブでない場合、自走状態(CTRに制御がかからな
い状態)にあり、クロック信号F0を分周した信号F2
を出力する。信号S3がアクティブの場合、CTR7A
は、信号F1と信号F2の位相差(位相差信号P0)が
位相差aとなるように信号F2の位相を変化させる。こ
の位相制御により、信号F1と信号F2の位相差が図2
に示すeからaに変化するため、P−WTCH2Aは、
信号S3を非アクティブとし、信号S1のみをアクティ
ブとする。したがって、CTR7Aは、自走状態に戻
る。このとき、信号F1と信号F2の位相差(位相差信
号P0)がaであるため、VCO6の出力周波数F0は
一定の周波数dを維持する。
【0015】一方、信号S4がアクティブの場合、CT
R7Aは、信号F1と信号F2の位相差(位相差信号P
0)が位相差bとなるように信号F2の位相を変化させ
る。この位相制御により、信号F1と信号F2の位相差
が図2に示すfからbに変化するため、P−WTCH2
Aは、信号S4を非アクティブとし、信号S2のみをア
クティブとする。したがって、CTR7Aは、自走状態
に戻る。このとき、信号F1と信号F2の位相差(位相
差信号P0)がbであるため、VCO6の出力周波数F
0は一定の周波数cを維持する。
【0016】図3は同期源信号であるREFCLK信号
F1の周波数が本実施の形態のPLL回路の同期可能な
周波数範囲を超えた場合のVCO出力周波数を示してい
る。図3で示すように、REFCLK信号F1の周波数
が同期可能な周波数範囲を超えた場合、VCOCLK信
号F0の周波数はc(またはd)に固定される。
【0017】次に、REFCLK信号F1にジッターな
どの位相変調された信号が入力され、位相差信号P0に
よって表される位相差がeまたはfの値となった場合の
動作を考察する。位相変調量がa−e未満またはf−b
未満のREFCLK信号F1が入力され、信号F1と信
号F2の位相差(位相差信号P0)がeまたはfとなっ
た場合においても、CTR7Aに制御がかかり、同位相
差がaまたはbに戻される。
【0018】REFCLK信号F1の位相変調量はa−
e未満またはf−b未満であるため、CTR7Aは、自
走状態(CTR7Aが位相差(P0)をaまたはbに戻
す制御をしない状態)に必ず戻る。したがって、CTR
7Aが位相差をaまたはbに戻す制御を続けることがな
くなるので、REFCLK信号F1の平均周波数がcか
らdの範囲内に変化したにもかかわらずPLL回路が周
波数を引き込まない現象が無くなり、REFCLK信号
F1に同期可能となる。なお、位相差a,b,e,f及
びVCO出力周波数c,dは、任意に設計可能な数値で
ある。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、出力クロック信号を分
周した比較信号を位相比較器に出力し、位相比較器で検
出された位相差が第1の下限値より小さい第2の下限値
以下の場合は、前記検出された位相差が第1の下限値と
なるよう比較信号の位相を変化させる(または、位相比
較器で検出された位相差が第1の上限値より大きい第2
の上限値以上の場合は、前記検出された位相差が第1の
上限値となるよう比較信号の位相を変化させる)分周器
を設けることにより、同期源信号の周波数がPLL回路
の同期可能な範囲を超えた場合に、出力クロック信号の
周波数を所定の下限値または上限値に固定するリミット
制御が可能であり、安定した出力クロック信号を供給す
ることができる。また、PLL回路入力の同期源信号に
ジッターなどの位相変調が掛かっている場合でも、同期
源信号がPLL回路の同期可能な周波数範囲内に変化し
た場合に、リミット制御状態から抜け出して、同期源信
号に追従することができるので、同期源信号に発生する
ジッターに耐えうる(同期可能な)PLL回路を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態となるPLL回路の構成
を示すブロック図である。
【図2】 本発明の実施の形態において位相比較器によ
って検出された位相差と電圧制御発振器の出力周波数と
の関係を示す図である。
【図3】 同期源信号の周波数が図1のPLL回路の同
期可能な周波数範囲を超えた場合の電圧制御発振器の出
力周波数を示す図である。
【図4】 周波数リミット機能を備えた従来のPLL回
路の構成を示すブロック図である。
【図5】 図4のPLL回路において位相比較器によっ
て検出された位相差と電圧制御発振器の出力周波数との
関係を示す図である。
【図6】 同期源信号の周波数が図4のPLL回路の同
期可能な周波数範囲を超えた場合の電圧制御発振器の出
力周波数を示す図である。
【符号の説明】
1…位相比較器、2A…位相監視器、3…選択器、4…
位相差−VCO制御電圧変換器、5…ループフィルタ、
6…電圧制御発振器、7A…分周器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 善応 宮城県黒川郡大和町吉岡字雷神2番地 宮 城日本電気株式会社内 Fターム(参考) 5J106 AA04 CC01 CC24 CC41 CC53 CC57 DD09 DD32 EE01 EE10 GG15 HH02 KK08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同期源信号と比較信号の位相差を検出す
    る位相比較器と、 前記検出された位相差が第1の下限値より大きい場合は
    前記検出された位相差を選択し、前記位相差が前記第1
    の下限値以下の場合は前記第1の下限値を選択する選択
    器と、 この選択器で選択された位相差を電圧に変換する位相差
    −VCO制御電圧変換器と、 この位相差−VCO制御電圧変換器から出力された電圧
    を積分して制御電圧を出力するループフィルタと、 前記制御電圧に比例した周波数の出力クロック信号を出
    力する電圧制御発振器と、 前記出力クロック信号を分周した比較信号を前記位相比
    較器に出力し、前記検出された位相差が前記第1の下限
    値より小さい第2の下限値以下の場合は、前記検出され
    た位相差が前記第1の下限値となるよう前記比較信号の
    位相を変化させる分周器とを有することを特徴とするP
    LL回路。
  2. 【請求項2】 同期源信号と比較信号の位相差を検出す
    る位相比較器と、 前記検出された位相差が第1の上限値より小さい場合は
    前記検出された位相差を選択し、前記位相差が前記第1
    の上限値以上の場合は前記第1の上限値を選択する選択
    器と、 この選択器で選択された位相差を電圧に変換する位相差
    −VCO制御電圧変換器と、 この位相差−VCO制御電圧変換器から出力された電圧
    を積分して制御電圧を出力するループフィルタと、 前記制御電圧に比例した周波数の出力クロック信号を出
    力する電圧制御発振器と、 前記出力クロック信号を分周した比較信号を前記位相比
    較器に出力し、前記検出された位相差が前記第1の上限
    値より大きい第2の上限値以上の場合は、前記検出され
    た位相差が前記第1の上限値となるよう前記比較信号の
    位相を変化させる分周器とを有することを特徴とするP
    LL回路。
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