JP2003152532A - 位相同期ループ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧制御発振器からの出力の位相のジッタを
抑えることができる位相同期ループ回路を提供する。 【解決手段】 遅延回路７１、７２にて基準信号８１と
帰還信号９１を遅延させ、この遅延された基準信号８２
と帰還信号９２の位相を比較し、その位相差を第２のチ
ャージポンプ回路２２にて電流に変換してロウパスフィ
ルター３１に流入させる。これにより、遅延したタイミ
ングにおいても位相差に対応した電流をロウパスフィル
ター３１に流入でき、ロウパスフィルター３１の容量を
充放電させる電流のパルス数が増える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相同期ループ回
路（ＰＬＬ回路）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の位相同期ループ回路は、基準信号
と帰還信号の位相を比較する位相比較器と、位相比較器
の出力（基準信号と帰還信号の位相差）に応じた電流を
出力するチャージポンプ回路と、チャージポンプ回路の
出力電流を電位差に変換するロウパスフィルターと、ロ
ウパスフィルターの出力電圧に応じた周波数の信号を発
振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器から発振
された信号を分周する分周器とからなるフィードバック
ループを形成している。

【０００３】以下、図面を参照しながら従来の位相同期
ループ回路について詳細に説明する。図３は従来の位相
同期ループ回路のブロック図である。図３において、１
０は位相比較器、２０はチャージポンプ回路、３０はロ
ウパスフィルター、４０は電圧制御発振器、５０は分周
器である。

【０００４】図３に示す従来の位相同期ループ回路は次
のように動作する。位相比較器１０は基準信号８０と帰
還信号９０の位相の比較を行い、その位相差に応じたパ
ルス幅の信号を出力する。即ち、基準信号８０に対して
帰還信号９０の位相が遅れている場合は、その位相差に
応じたパルス幅のＵＰ信号を出力する。また、基準信号
８０に対して帰還信号９０の位相が進んでいる場合は、
その位相差に応じたパルス幅のＤＯＷＮ信号を出力す
る。この位相差に応じたパルス幅の信号はチャージポン
プ回路２０に送られる。チャージポンプ回路２０は、位
相差すなわちパルス幅に相当する期間だけロウパスフィ
ルター３０に充電電流あるいは放電電流を流入させ、ロ
ウパスフィルター３０を構成する容量（図示せず）を充
放電する。ロウパスフィルター３０は、チャージポンプ
回路２０からの充放電電流を平滑化し、制御電圧として
電圧制御発振器４０に出力する。つまり、チャージポン
プ回路２０とローパスフィルター３０により、ＵＰ信号
に応じた電圧あるいはＤＯＷＮ信号に応じた電圧を電圧
制御発振器４０の制御電圧として出力する。電圧制御発
振器４０は、この制御電圧に応じた周波数の信号を発振
する。即ち、ＵＰ信号（位相差）に応じた電圧が入力さ
れた場合、電圧制御発振器の発振周波数よりも高い周波
数で信号を発振する。また、ＤＯＷＮ信号（位相差）に
応じた電圧が入力された場合、電圧制御発振器の発振周
波数よりも低い周波数で信号を発振する。分周器５０
は、電圧制御発振器４０からの信号の周波数を任意に設
定された分周数で分周し、帰還信号９０として出力す
る。

【０００５】この位相同期ループ回路では、以上の動作
を繰り返すことにより、帰還信号９０の位相と周波数を
基準信号８０の位相と周波数に近づけていき、一致した
後は、帰還信号９０の位相と周波数を基準信号８０の位
相と周波数に追従させ、この状態（ロック状態）を維持
するように動作する。また、出力信号１００は分周器５
０に設定された任意の分周数に応じて出力され、ロック
状態では一定の周波数と位相の信号となる。

【０００６】図４に帰還信号９０の位相が基準信号８０
より遅い場合の波形図を示す。しかしながら、基準信号
と帰還信号の位相を比較して周波数制御を行なう従来の
一般的な位相同期ループ回路においては、ロウパスフィ
ルターの容量のリークなどによって電圧制御発振器の制
御電圧が変動した場合、この変動成分によって電圧制御
発振器からの出力の位相のジッタが増加し、出力信号の
品位が劣化するという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するために、基準信号と帰還信号を遅延させ、遅
延したタイミングで基準信号と帰還信号の位相比較を行
い、この位相差に応じた電流をロウパスフィルターに流
入させ、通常のフィードバックループとは別のフィード
バックループを形成することにより、位相差に応じてロ
ウパスフィルターの容量を充放電する電流のパルス数を
増加させ、電圧制御発振器からの出力の位相のジッタを
抑える位相同期ループ回路を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
位相同期ループ回路は、第１の位相比較器と、第１のチ
ャージポンプ回路と、ロウパスフィルターと、電圧制御
発振器と、分周器とにより第１のフィードバックループ
を形成する位相同期ループ回路において、前記第１のフ
ィードバックループがロック状態にあることを検知する
ロック検知手段を設け、前記第１のフィードバックルー
プを形成する第１の位相比較器と第１のチャージポンプ
回路とは別に、前段に基準信号と帰還信号を遅延させる
遅延手段を有する第２の位相比較器と第２のチャージポ
ンプ回路の組を設け、前記ロック検知手段にてロック状
態を検知すると、前記遅延手段にて遅延された基準信号
と帰還信号の位相差に対応する電流を遅延したタイミン
グにて前記ロウパスフィルターに流入させ、前記第１の
フィードバックループに加えて別のフィードバックルー
プを形成することを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項２記載の位相同期ループ回
路は、請求項１記載の位相同期ループ回路であって、上
記前段に基準信号と帰還信号を遅延させる遅延手段を有
する第２の位相比較器と第２のチャージポンプ回路の組
を多段に設け、各組からの基準信号と帰還信号の位相差
に対応する電流が前記ロウパスフィルターに流入するタ
イミングをシフトさせ、フィードバックループを複数形
成することを特徴とする。

【００１０】以上のように、本発明は、通常形成される
フィードバックループに加えて別のフィードバックルー
プを形成することにより、通常形成されるフィードバッ
クループでの位相比較のタイミングから遅延したタイミ
ングで位相比較を行うことができるので、位相差に応じ
てロウパスフィルターの容量を充放電する電流のパルス
数が増加し、電圧制御発振器からの出力の位相のジッタ
を抑えることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本
実施の形態の位相同期ループ回路のブロック図であり、
１１は第１の位相比較器、１２は第２の位相比較器、２
１は第１のチャージポンプ回路、２２は第２のチャージ
ポンプ回路、３１はロウパスフィルター、４１は電圧制
御発振器、５１は分周器、６１はロック検知回路（ロッ
ク検知手段）、７１、７２は遅延回路、１１１、１１２
はスイッチである。本実施の形態では、遅延手段とし
て、基準信号と帰還信号それぞれに対して遅延回路を設
けるものとする。

【００１２】この回路がロック状態となるまでは次のよ
うに動作する。すなわち、第１の位相比較器１１により
基準信号８１と帰還信号９１の位相を比較する。このと
き基準信号８１に対して帰還信号９１の位相が遅れてい
る場合は、その位相差に応じたパルス幅のＵＰ信号を出
力する。また、基準信号８１に対して帰還信号９１の位
相が進んでいる場合は、その位相差に応じたパルス幅の
ＤＯＷＮ信号を出力する。この位相差に応じたパルス幅
の信号は第１のチャージポンプ回路２１に送られる。第
１のチャージポンプ回路２１は、位相差すなわちパルス
幅に相当する期間だけロウパスフィルター３１に充電電
流あるいは放電電流を流入させ、ロウパスフィルター３
１を構成する容量（図示せず）を充放電する。ロウパス
フィルター３１は、第１のチャージポンプ回路２１から
の充放電電流を平滑化し、制御電圧として電圧制御発振
器４１に出力する。つまり、第１のチャージポンプ回路
２１とローパスフィルター３１により、ＵＰ信号に応じ
た電圧あるいはＤＯＷＮ信号に応じた電圧を電圧制御発
振器４１の制御電圧として出力する。電圧制御発振器４
１は、この制御電圧に応じた周波数の信号を発振する。
即ち、ＵＰ信号（位相差）に応じた電圧が入力された場
合、電圧制御発振器の発振周波数よりも高い周波数で信
号を発振する。また、ＤＯＷＮ信号（位相差）に応じた
電圧が入力された場合、電圧制御発振器の発振周波数よ
りも低い周波数で信号を発振する。分周器５１は、電圧
制御発振器４１からの信号の周波数を任意に設定された
分周数で分周し、帰還信号９１として出力する。出力信
号１００は分周器５０に設定された任意の分周数に応じ
て出力される。以上の動作を繰り返すことにより、位相
比較器１１から出力される信号のパルス幅は次第に小さ
くなり、帰還信号９１と基準信号８１の位相と周波数が
一致してロック状態となる。

【００１３】このロック状態をロック検知回路６１が検
知すると、この回路は、スイッチ１１１、１１２を閉
じ、遅延回路７１、７２と第２の位相比較器１２と第２
のチャージポンプ回路２２からなる第２のフィードバッ
クループを形成する。この第２のフィードバックループ
では、遅延回路７２で基準信号８１が、また遅延回路７
１で帰還信号９１が同じ遅延量だけ遅延され、第２の位
相比較器１２で位相比較される。第２の位相比較器１２
は、第１の位相比較器１１の動作と同様である。即ち、
遅延された基準信号８２に対して遅延された帰還信号９
２の位相が遅れている場合は、その位相差に応じたパル
ス幅のＵＰ信号を出力する。また、遅延された基準信号
８２に対して遅延された帰還信号９２の位相が進んでい
る場合は、その位相差に応じたパルス幅のＤＯＷＮ信号
を出力する。この位相差に応じたパルス幅の信号は第２
のチャージポンプ回路２２に送られる。第２のチャージ
ポンプ回路２２は、位相差すなわちパルス幅に相当する
期間だけロウパスフィルター３１に充電電流あるいは放
電電流を流入させ、ロウパスフィルター３１を構成する
容量（図示せず）を充放電する。即ち、遅延された時間
後にロウパスフィルター３１の容量を再度充放電する。

【００１４】本実施の形態の位相同期ループ回路の動作
波形図を図２に示す。図４の従来例の動作波形図と比較
して、ロウパスフィルターへの入力電流のパルス数が２
倍になる。これは位相比較の頻度が２倍となったことに
相当し、そのため、ロウパスフィルターの容量のリーク
などによる電圧制御発振器の制御電圧の変動を抑えるこ
とができ、電圧制御発振器からの出力の位相のジッタを
低下させることができる。

【００１５】なお、本実施の形態では、フィードバック
ループを１つ追加した例で説明したが、無論、任意の数
のフィードバックループを形成してもよい。以上のよう
に、本発明の位相同期ループ回路は、遅延させた基準信
号と帰還信号とによるフィードバックループを形成する
ことにより、位相比較の頻度を高め、位相差に応じてロ
ウパスフィルターの容量を充放電する電流パルス数を増
加させることができるので、電圧制御発振器からの出力
の位相のジッタを抑えることができる。また、電圧制御
発振器からの出力の位相のジッタが低下するので、出力
信号の信号品位も高いものとなる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、基準信号と帰還信号を
遅延させ、この遅延したタイミングで基準信号と帰還信
号の位相比較を行い、この位相差に対応する電流をロウ
パスフィルターに流入させることにより、位相差に応じ
てロウパスフィルターの容量を充放電する電流のパルス
数を増加させ、電圧制御発振器からの出力の位相のジッ
タを抑えることができる。

【００１７】また、電圧制御発振器からの出力の位相の
ジッタが低下するので、電圧制御発振器からの信号の周
波数を任意の分周数で分周して得る出力信号の信号品位
も高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における位相同期ループ回
路のブロック図

【図２】本発明の実施の形態における位相同期ループ回
路の動作波形図

【図３】従来の位相同期ループ回路のブロック図

【図４】従来の位相同期ループ回路の動作波形図

【符号の説明】

１０ 位相比較器 １１ 第１の位相比較器 １２ 第２の位相比較器 ２０ チャージポンプ回路 ２１ 第１のチャージポンプ回路 ２２ 第２のチャージポンプ回路 ３０、３１ ロウパスフィルター ４０、４１ 電圧制御発振器 ５０、５１ 分周器 ６１ ロック検知回路 ７１、７２ 遅延回路 ８０、８１ 基準信号 ８２ 遅延された基準信号 ９０、９１ 帰還信号 ９２ 遅延された帰還信号 １００、１０１ 出力信号 １１１、１１２ スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の位相比較器と、第１のチャージポン
   プ回路と、ロウパスフィルターと、電圧制御発振器と、
   分周器とにより第１のフィードバックループを形成する
   位相同期ループ回路において、 前記第１のフィードバックループがロック状態にあるこ
   とを検知するロック検知手段を設け、 前記第１のフィードバックループを形成する第１の位相
   比較器と第１のチャージポンプ回路とは別に、前段に基
   準信号と帰還信号を遅延させる遅延手段を有する第２の
   位相比較器と第２のチャージポンプ回路の組を設け、 前記ロック検知手段にてロック状態を検知すると、前記
   遅延手段にて遅延された基準信号と帰還信号の位相差に
   対応する電流を遅延したタイミングにて前記ロウパスフ
   ィルターに流入させ、前記第１のフィードバックループ
   に加えて別のフィードバックループを形成することを特
   徴とする位相同期ループ回路。
2. 【請求項２】上記前段に基準信号と帰還信号を遅延させ
   る遅延手段を有する第２の位相比較器と第２のチャージ
   ポンプ回路の組を多段に設け、各組からの基準信号と帰
   還信号の位相差に対応する電流が前記ロウパスフィルタ
   ーに流入するタイミングをシフトさせ、フィードバック
   ループを複数形成することを特徴とする請求項１記載の
   位相同期ループ回路。