JP2004531107A - ロック検出器、ロックアルゴリズム、拡張された範囲のvcoおよび簡単化された二重モジュラス除算器を備えたシンセサイザ - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シンセサイザに関し、とくに、ロック検出器、ロックアルゴリズム、拡張された範囲の電圧制御発振器および簡単化された二重モジュラス除算器を備えたシンセサイザに関する。
【0002】
【従来の技術】
シンセサイザは、基準信号のような別のある信号と同期された出力信号を獲得するために通信装置において使用されている。あるシンセサイザは、電圧制御発振器(VCO)を備えた位相ロックループ(PLL)として知られている手段を使用して出力信号周波数を入力制御電圧に依存して変化させる。図1Aは、所望の出力周波数がある制御電圧Vcに線形的に依存して変化されることができることを示す簡単なグラフを示している。この例に示されているように、出力周波数は、制御電圧が1.0ボルトから2.2ボルトに変化すると100MHzだけ変化する範囲を有している。さらに、応答特性が線形である範囲は典型的に狭い範囲Aしか存在せず、この範囲の両端における応答特性が急速に非線形が増加し、これは理想的な状態からほど遠い。
【0003】
図2には、基準信号に同期される出力信号を発生するためにVCOを使用するPLL回路200が示されている。PLL200は、位相検出器220と、フィルタ230と、VCO240と、およびNによる除算回路250とを含んでいる。動作において、VCO240の出力が基準信号REFと同期された場合、Nによる除算回路250により発生された信号は基準信号REFと同位相であり、それによって位相検出器220の出力が一定に維持される。その結果、出力信号は基準信号と同期されている(“ロック”状態として知られている)ので、VCO240に入力される制御電圧Vcは同じままである。しかしながら、VCOの出力が基準信号REFと同位相ではない(“アウト・オブ・ロック”状態として知られている)場合、位相検出器220は、VCO出力の位相の外れている量を検出する。VCO出力が位相から外れている量は、制御電圧Vcを対応的に変化させ、それによってVCOの信号出力の周波数が再び基準信号REFと同期されるようにするために使用される。
【0004】
上述されたPLL回路は自動的に調節してロック状態に戻ることができるが、任意の時点でPLL回路がロック状態であるか、あるいはアウト・オブ・ロック状態であるかを知ることが望ましい。したがって、ロック状態の存在または不在を示すためにPLL信号の状態を使用するロック検出器が知られている。
【0005】
多くのこのような通常の回路において、使用される図2の位相検出器220のような位相検出器は、“UP”信号および“DN”(ダウン)信号の両方を出力することができる。PLLがアウト・オブ・ロック状態になった場合、UP信号とDN信号とはもはやバランスしていない。したがって、このような位相検出器が使用された場合、PLLがロック状態であるか、あるいはアウト・オブ・ロック状態であるかを決定するためにUPおよびDNコマンドの両方を使用する複雑な回路が知られている。米国特許第 5,969,576号明細書および第 5,126,690明細書には、このような通常の回路の例が記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
それにもかかわらず、デジタル論理回路で容易に構成されることができ、その動作が搬送波周波数から独立している簡単化されたロック検出回路が望ましい。以下に説明する本発明はこのような回路を提供する。
【0007】
さらに、上記の図1Aは、単一の特性曲線として表されることのできるVCOの制御電圧と出力周波数との関係に関してVCOが動作する領域を示しているが、拡張された範囲のVCOは同じ制御電圧値に対して異なった出力周波数を出力するように構成されることが可能であり、それによって拡張された範囲のVCOは種々の領域において動作することが可能になる。異なった各動作領域は、拡張された範囲のVCOに関連した容量性負荷を変化させ、それによって異なった特性曲線を得ることにより達成されることができる。図1Bは、拡張された範囲のVCOに対する4つの特性曲線C1、C2、C3およびC4の一例を示している。換言すると、負荷キャパシタンスを変化させることによって異なった特性曲線が得られ、それによってVCOの範囲が拡張する。各曲線は異なった出力周波数範囲に対応しているが、キャパシタ値は、異なった曲線間に出力周波数範囲の重複部分が存在するように選択されることができることが知られている。しかしながら、このような拡張された範囲のVCOを使用した場合に使用すべき曲線を選択することは困難である。以下に記載されている本発明はこのような方法を提供する。
【0008】
さらに、通常のPLLにおいて、それら曲線の1つが現在ロック状態でVCOにより使用されており、そのロック状態が失われた場合、このロック状態を再設定するために使用すべき最適な曲線を決定する効率的で系統的な方法は存在しない。
【0009】
その上さらに、図2を参照として上述したNによる除算回路250は典型的に2個の異なったカウンタを使用して構成されている。このようなNによる除算回路の1実施形態は、プログラムカウンタおよびスワローカウンタを含んでいる。典型的な形態において、プログラムおよびスワローの両カウンタは、前のブロックの出力によってクロックされるか、あるいはこれに同期される。その結果、カウンタは、除算回路の最大動作速度を制限する容量性負荷を有することになる。
【0010】
本発明の目的は、ロック検出回路、およびとくにメガヘルツ基準周波数およびギガヘルツ搬送波周波数で効率的であるロック検出回路を提供することである。
【0011】
本発明の別の目的は、ロック検出信号を発生するための方法および装置を提供することである。
【0012】
本発明の別の目的は、ロック状態が生じ、その後そのロック状態が失われた後に再度ロックを獲得する能力を含むロック状態の系統的な獲得方法を提供することである。
【0013】
本発明のさらに別の目的は、単一のカウンタおよびデコーダを使用するNによる除算回路を備えたPLLを提供することである。
【0014】
本発明のさらに別の目的は、異なった周波数および、またはチャンネル特性を有する異なったPLLを設計するために単一のカウンタおよび異なったデコーダを使用するNによる除算回路を使用する方法を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、効率的なロック検出信号発生器、複数の隣接する領域により規定された複数の隣接した特性曲線の任意の1つの範囲内で動作することのできる拡張された範囲のVCO、およびデコーダと共に単一のカウンタだけを使用して構成された除算回路を有するシンセサイザを提供することにより、少なくとも上記およびその他の目的を単独または組合せで達成する。これによって、シンセサイザを動作させる方法、拡張された範囲のVCOを使用してロック状態を設定または再設定する方法、およびそれぞれが同じ単一のカウンタおよび異なったデコーダを使用する複数の除算回路を設計する方法が可能となる。
【0016】
1つの特徴によると、本発明は、位相検出器から受信されたUPおよびDN信号に基づいて出力信号の周波数の安定性を示すロック検出信号を発生するための装置および方法を提供する。この装置および方法において、UPおよびDN信号は結合され、その後遅延され、遅延されたおよび遅延されていない結合された信号がロック検出信号を得るように処理されることができる。
【0017】
別の特徴によると、本発明は、複数の隣接した領域により規定される複数の隣接した特性曲線の任意の1つの範囲内で動作することのできる電圧制御発振器によりロック状態を設定する方法を提供する。各特性曲線は、それに関連した異なったキャパシタンス値を有し、複数の特性曲線の1つによりロックが設定される。使用される特性曲線は、位相雑音を最小にするように選択されたものである。
【0018】
さらに別の特徴によると、本発明は、範囲を拡張された電圧制御発振器を有するシンセサイザにおいてロック状態を再設定する方法を提供する。範囲を拡張された電圧制御発振器は、複数の隣接した領域により規定される複数の隣接した特性曲線の任意の1つの範囲内で動作することができる。各特性曲線はそれに関連した異なったキャパシタンス値を有している。
【0019】
さらにまた別の特徴によると、本発明は、デコーダと共に単一のカウンタだけを使用して構成された除算回路、ならびにそれぞれが同じ単一のカウンタおよび異なったデコーダを使用する複数の除算回路を設計する方法を提供する。
【0020】
本発明の上述した各特徴の利点は以下に示す説明において明らかになるであろう。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照として本発明の非制限的な例示的な実施形態により本発明の上記およびその他の目的、特徴および利点をさらに詳細に説明する。なお、同じ参照符号はいくつかの図面において一貫して本発明の類似した部品を表している。
本発明は、通常のシンセサイザのように、出力信号周波数を入力制御電圧に応じて変化させるためにVCOを備えたPLLを使用する通信装置において使用されるシンセサイザを提供する。以下、通常のシンセサイザとは異なる本発明の特徴を説明し、通常のシンセサイザ部分は詳細には説明しない。
【0022】
上述したように、シンセサイザが現在重要な周波数にロックされていることを示すロック検出信号を発生することが望ましく、とくに、メガヘルツ動作周波数およびギガヘルツ搬送波周波数で動作することのできるこのようなロック検出回路を有することが望ましい。
【0023】
図3は、オアゲート310、アンドゲート320および遅延回路330を含んでいる本発明によるロック検出回路300を示している。このロック検出回路300中に、フリップフロップ340、リセットオアゲート350、ラッチ回路360、カウンタ370およびロック出力回路380を含むことによってさらに利点を得ることができる。
【0024】
示されているように、UPおよびDN信号はオアゲート310に入力され、その出力はアンドゲート320および遅延回路330の一方の入力に供給される。その後、オアゲート310の遅延された出力はアンドゲート320の他方の入力に入力される。オアゲート310とアンドゲート320との組合せは、論理結果が同じままであるようにノアまたはナンドゲートのみを使用して構成されることができることに注意されたい。したがって、アンドゲート320の出力はロック検出信号になり、以下に説明するように“長”パルスの存在によりアウト・オブ・ロック状態が示され、“短”パルスの存在によりロック状態が示される。
【0025】
図4Aは、ロックされていない状態を示すアンドゲート320で受信されたオアされたUPおよびDN信号ならびに遅延されたオアされたUPおよびDN信号のシグナチャの一例を示し、図4Bは、ロックされた状態のシグナチャを示している。ロックされていない状態においてUPおよびDN信号の一方のパルス持続期間は他方より大きく、オアゲート310のオア動作の結果は実質的な幅を有するパルスである。その結果、この信号が遅延され、それに後続して、遅延されたおよび遅延されない信号がアンドゲート320によってアンド処理されたとき、アンドゲート320の出力におけるロック検出信号は長パルスを有し、それによってロックされていない状態を示す。ロックされた状態において、ロック検出信号はパルスを有しないか、あるいは短パルスを有し、それによってロックされた状態を示す。
【0026】
上述したように、図3中に示されているその他のコンポーネントは別の利点を提供することができる。フリップフロップ340は、アンドゲート320から出力された連続した各ロック検出信号をシーケンスで受取ると共に、遅延回路345において遅延された前の状態を示す信号もまたシーケンスで受取る。回路345の遅延は、アウト・オブ・ロック状態を示す信号により全ての回路をトリガーするために必要とされる最小持続期間のパルスより時間的に長いように設計されている。したがって、フリップフロップ340は、ロックされた状態を示す受取られた一連の短パルスがこのフリップフロップ340をトリガーせず、アウト・オブ・ロック状態を示す任意の受取られた長パルスがフリップフロップ340をトリガーするように設計されている。したがって、フリップフロップ340が存在することによって、パルスは全ての長パルスが少なくとも、遅延回路345により設定される最小持続期間持続し、短パルスが除去されるように有効に成形される。したがって、これは、信号路より下方の別の論理回路がこれら回路のセットアップ保持時間より低いパルスにより崩壊されないことを確実にするのを助け、それらの回路は、補正されなかったならば予測不可能な結果を生じさせる。このようにして誤ロックおよび誤アウト・オブ・ロック信号の発生が阻止される。
【0027】
リセットオアゲート350は、リセット信号が受取られたときにロック検出回路をリセットするために使用される。
【0028】
ラッチ回路360は、好ましい実施形態ではS−Rラッチ回路である。ラッチ回路360は、パルスがゲート350の出力で発生せずにある予め定められた数のクロック期間が経過した後、カウンタ370からの出力に基づいて設定される。好ましい実施形態において、ゲート350の出力においてパルスが発生しない8クロック期間は、クロック状態が存在していることを示し、それによって出力信号周波数が事実上安定していることを保証する。したがって、リセットオア回路350からの出力は、連続したロック検出信号を表すものであり、リセット信号としてカウンタ370中に入力される。カウンタ370は、受取られたそれぞれの連続したクロックパルス信号でインクリメントされ、ゲート350からのリセット信号パルスによってゼロにリセットされる。リセットが発生することなくカウンタのカウントが予め定められた数のクロック期間に達したとき、設定信号が発生され、ラッチ回路360の設定入力に供給され、それによってこのラッチ回路360の出力でアクチブハイ状態のロック検出信号が発生される。しかしながら、長パルスのロック検出信号が受取られ、クロック状態が存在しないことが示された場合、カウンタはゼロにされ、設定信号が発生することができる前に、予め定められた数のクロック期間が経過しなければならない。
【0029】
ラッチ回路360はまた、カウンタ370に送られる各クロック検出信号をそのリセット入力で受取る。受取られた長パルスロック検出信号はラッチ回路をリセットさせ、それによってロック状態がもはや存在していないことを示す。したがって、ラッチを再設定することにより、ラッチ回路360の出力はアクチブハイ状態のロック検出信号から、ロック状態が存在しないことを示すアクチブロー状態のロック検出信号に変化する。
【0030】
ラッチ回路360から出力されたロック状態の存在を示すハイ状態のロック検出信号は、ロック出力回路380により受取られ、一般に知られているようにシンセサイザにより使用されるためにこの回路380によって増幅され、成形される。
【0031】
上述したロック検出回路はとくに効率的である。この回路は、シンセサイザアーキテクチャ内にすでに存在しているUPおよびDN信号だけを入力として必要とし、これらの信号だけからロックまたは非ロック状態を検出することができる。さらに、このロック検出回路の純粋なアナログ素子は遅延ラインに限定されており、したがって使用されるデジタルラッチは比較的堅牢であるため、温度および、または他の環境変化に対して良好な反復性および予測可能性を得ることができる。ロック検出回路を説明してきたが、範囲を拡張されたVCOにおいてロック状態を自動的に獲得して維持する本発明の別の特徴を以下に説明する。
【0032】
拡張された範囲を有しない通常のVCOは、実質的に線形領域内に位置しているある範囲の制御電圧が、図1Bに示されているように上述されたように対応した範囲のVCO周波数を発生させることを可能にする。しかしながら、拡張された範囲を有するVCOでは、各曲線が同じ制御電圧値に対して異なった出力周波数を表す線形領域を有している曲線のファミリーが存在する。したがって、任意の所望のVCO周波数に対して、2以上の曲線がその曲線の1つが別のものより使用によく適している可能性がある。
【0033】
たとえば、図1Bを参照とすると、VCO周波数Aに対して、特定の例において示されている1.0から2.2ボルトのようなある範囲を有する制御電圧Vc内において、曲線C1およびC4の線形部分により規定される動作領域ではこの周波数Aの獲得は不可能であり、一方曲線C2およびC3の線形部分により規定される動作領域では可能であることが認められることができる。しかしながら、このC2曲線が周波数Aを獲得するために必要とされる制御電圧には、制御電圧範囲の上限に近い制御電圧Vcが必要であることが認識される。同様に、制御電圧が下限に近い場合、同様の考慮をする必要が生じる。
【0034】
さらに、範囲の限界に近いことは問題ではないが、所望のVCO周波数を獲得するために依然として2以上の曲線が共に使用可能であり、その他の考慮事項が同じである場合、この好ましい実施形態では、位相雑音を最小にする曲線を使用することが望ましいことが認められている。その好ましい実施形態において、位相雑音は制御電圧を最大にすることにより最小化されることができる。すなわち、高い制御電圧を有する曲線を使用すると位相雑音は最小である。回路はまた、制御電圧Vcの最小化を使用することにより位相雑音が最小化されるようにも設計可能であり、これは本発明の技術的範囲内であるよう意図されている。したがって、このような形態では、低い制御電圧を有する曲線の使用により、位相雑音が最小になる。
【0035】
拡張された範囲内においてロック状態を自動的に獲得して維持するシステムにおいて上述の考慮事項が自動的に行われるようにするために、図5、6A、6Bおよび6Cに関して説明する特徴が構成されることができる。
【0036】
図5は、図1Bに示されている異なった曲線ファミリーのそれぞれを発生させることのできるVCO回路500の一部分を示している。とくに、キャパシタ510A−Dは対応したスイッチ520A−Dを切替えることにより回路の一部として形成されることができる。キャパシタの値は等しくなく、それ故、4つのキャパシタでは、スイッチ520のどれが開かれ、あるいは閉じられるかに応じて、キャパシタンス値の16の異なった組合せを得ることができることが認識されるであろう。これによって16の異なった曲線が生成される。好ましい実施形態において、各スイッチ520のポジションは、各スイッチの現在の形態を見失なわないようにするために使用されるキャパシタレジスタ(示されていない)中のビットの状態により決定される。
【0037】
ロック状態が設定され、維持される方式は、以下において図6A、6Bおよび6Cにより例示されるステップを制御する状態マシンによって制御される。はじめに、VCOはロックされず、曲線のファミリーの中の最も適した曲線ならびにその曲線に最も適した制御電圧Vcに対して初期サーチが行われなければならない。初期状態において、キャパシタレジスタは、回路500がそれに関連した最高のキャパシタンスを有すると共に、スイッチ520の全てが閉じられ、図1Bに示されている曲線C4のような曲線の中で最も高い曲線が使用されるように設定される。この初期状態の設定は、図6Aにステップ610として示されている。
【0038】
その後ステップ612が続き、シンセサイザのフィードバック機構が潜在的にロックを獲得するように制御電圧を調節する。シンセサイザのループが安定するのを待った後、状態マシンは、ステップ614により示されているようにロックが行われているか否かをチェックする。ロックが行われていない場合、ステップ616により示されているようにキャパシタレジスタはデクリメントされる。所定の特性曲線内においてロックを行う制御電圧が必要であることが認識される。制御電圧が選択される方式は、特定の曲線が与えられた場合には、PLL回路における従来どおりのものであり、したがって詳細な説明は必要ない。
【0039】
キャパシタレジスタの更新は、図1Bに示されている曲線C3のような次の低いレベルの曲線により示されたポイントでVCO500を動作させる。その後、上述したようにステップ612およびその後のステップが続き、その曲線におけるロック状態がチェックされる。ロック状態が所定の曲線で得られない場合、次の低い曲線がチェックされる。このプロセスは、ロック状態が見出されるまで繰返される。それにもかかわらず、ロック状態が見出されない場合、これは、ロックを阻止するある別の状態が存在している可能性があることを示している。プロセス全体は繰返されることができるが、ロックが行われない別のある理由が存在するかどうかを判断して決定するために通常のシステム診断が使用されることができる。上述のロック状態のチェック中に、制御電圧Vcは、たとえば図1Aおよび1Bにおいて1.0乃至2.2ボルトの範囲として示されている予め定められた範囲に制限されている。
【0040】
ステップ614または618の後にロック状態が結果的に得られた場合、図6Bに示されているステップ630が続き、制御電圧Vcの値がチェックされることができる。とくに、その値が制御電圧のとるべき範囲の上限および下限のウインドウを越えている場合、ステップ632において、ロック状態を依然として生じさせ、任意のこのようなウインドウを越えない異なった曲線に関して、別の制御電圧でロック状態が存在することができるか否かが決定される。
【0041】
この決定を行うときに使用されるステップは、以下に説明するように、ロックが失われた後にロック状態を再度獲得するために使用されるステップと同じである。ロック状態が別の曲線の制御電圧で存在することができる場合、ステップ634において、新しいポジション(曲線および制御電圧の両者の)が動作中に使用される。VCOは重複した特性制御電圧曲線により設計されているので、これによって、その範囲内にロック状態が存在することが保証される。
【0042】
上述の制御電圧チェックを使用することにより、最も適した制御電圧が使用されることができる。制御電圧をチェックした後、ステップ640に進み、制御システムはアイドル状態に入り、上述したロック検出回路を使用してUPおよびDN信号によりロック状態が監視される。さらに、制御電圧のチェックには比較装置をストローブする必要があり、それは過度の電力消費を発生させ、望ましくないために、制御電圧よりもロック状態を頻繁にチェックすることが望ましいことが認識される。
【0043】
ロック状態が生じた後に、そのロック状態が失われた場合、以下に説明するステップが行われる。とくに、図6Cにおけるステップ650において、ロック状態が失われた時点で使用されていた曲線に対する制御電圧の範囲がチェックされ、設計要求にしたがって変化することのできるある固定した期間後に状態マシンおよびPLLによりロック状態が再設定されることが可能か否かが決定される。ステップ650においてロックが設定されなかった場合、ステップ652において次に低い曲線がチェックされる。したがって、たとえば図1Bを参照とすると、曲線C3が使用されていた場合には、スイッチ520を適切に設定することによりロック状態がキャパシタ510のその構成を使用して設定されることが可能か否かを決定するために曲線C2がチェックされることとなる。制御電圧は上述のようにチェックされることができる。ステップ652においてロックが設定されなかった場合、ステップ654において、ロック状態が失われたときに使用されていた曲線よりも1つ高い曲線がチェックされる。したがって、たとえば図1Bを参照とすると、曲線C3が使用されていた場合には、スイッチ520を適切に設定することによりロック状態がキャパシタ510のその構成を使用して設定されることが可能か否かを決定するために曲線C4がチェックされることとなる。ステップ650のときのように、ステップ652において制御電圧は上述のようにチェックされることができる。
【0044】
上述したシーケンスは、ロックが失われたときに使用されていた曲線より低い曲線をチェックするものであるが、別の実施形態では、ステップ652において、ロック状態が失われたときに使用されていた曲線より1つ高い曲線がチェックされることができ、あるいはロック状態が失われたときに使用されていた曲線に隣接する複数の曲線がチェックされることができる。平均して高い制御電圧およびしたがって低い位相雑音を有する高い曲線の1つを使用することには利点があるが、そのサーチ戦略はロックの再獲得に要する時間を最大化しなければならず、このロックは典型的に高い曲線より低い曲線から失われる可能性が高い。したがって、本発明は随意に低い曲線からスタートして、隣接する曲線をチェックする。
【0045】
ステップ650または652のいずれかにおいてロックが設定された場合、上述したように図6Bのステップ630に進む。
【0046】
好ましい実施形態では、ステップ652においてロックが依然として設定されない場合、ステップ602において上述したようにキャパシタレジスタを初期状態に設定することによりロックを試み、あたかもロックが前に設定されていなかったかのようにロックを再度設定しようと試みる。しかしながら、キャパシタレジスタを初期状態に設定する前に、別の隣接した曲線がサーチされることが可能であることが認識される。
【0047】
本発明の別の特徴は、カウンタを1個しか使用しないMによる除算回路を備えたPLLを提供することである。図7は、図2に示されているNによる除算回路250を形成する特定の除算器として従来技術のプログラム可能な除算器700を示しており、この除算器は多数のカウンタを使用する。この実施形態では、出力周波数はフィードバック信号を得るためにある整数値“M”で除算され、除算動作は連続した段階に分解される。除算動作は、異なったチャンネルに対する異なった所望の出力周波数の存在に適合するために連続した段階に分解される。とくに、正しい除数は次の式から得られることが知られている:
M=NP+S (1)
ここで、Pは予め定められた整数値であり、Nは別の予め定められた整数値であり、Sは整数値の範囲であり、Sの最も大きい値がPの値より小さくなるように定められている。一例において、PLLが6つのチャンネルを有しているならば、各チャンネルの除数比は、たとえば、各チャンネルに対してそれぞれ260、261、262、263、264および265であることができる。この除算比は、たとえば、256+4=260;256+5=261および以下同様であるようにN*Pの積256と、4乃至9であるSの範囲を使用して得られることが可能である。
【0048】
このような従来技術の回路において、プログラムカウンタ710はP個のパルスをカウントし、スワローカウンタ720はS個のパルスをカウントする。二重モジュラスプレスカラー730もまた含まれており、それは出力周波数を、スワローカウンタ720がオーバーフローするまで(N+1)で除算し、プログラムカウンタ710がオーバーフローした後にNで除算する。このアプローチは有効であるが、異なった設計のそれぞれに対して新しいスワローカウンタを構成する必要があり、その異なった設計には、たとえば、異なった数のチャンネル、異なった周波数または類似のものが含まれている可能性がある。本発明では、この欠点が除去されている。本発明は新しい設計として以下に説明するように単一のカウンタを使用するので、特定の構成に対して新しいデコーダがあればよく、他の回路素子は変更されない。さらに、本発明はカウンタを1つしか使用しないので、1個のカウンタおよびデコーダを使用することにより従来技術の回路に存在している容量性負荷の半分が除去される。さらに、チャンネルまたは周波数が異なる等の回路に対して異なったPLL特性が要求された場合、従来技術の回路ではスワローカウンタが修正される必要が生じ、したがって最大動作速度性能に影響を与える。対照的に、本発明はデコーダの修正だけでよいため、最大動作速度に影響を及ぼさない。
【0049】
図8Aに示されているように、本発明では、スワローカウンタではなく、代りにデコーダが使用される。したがって、P個のパルスをカウントするプログラムカウンタ810と、上述したように出力周波数を(N+1)または(N)のいずれかで除算する二重モジュラスプレスカラー830と、比較装置または検出器とS−Rフリップフロップとの組合せのいずれかを使用して構成されていることが好ましいデコーダ840とが含まれている。
【0050】
図8Bに示されているように比較装置として構成されたとき、Pカウンタ810がインクリメントするたびに、その値は現在のS値と比較される。P>Sの場合、比較装置842は、高い状態を有する比較装置信号を出力し、それによって二重モジュラスプレスカラー830が出力周波数を(N+1)で除算する。P<Sの場合には、比較装置842は、低い状態を有する比較装置信号を出力することができ、それによって二重モジュラスプレスカラー830が出力周波数を(N)で除算する。
【0051】
その代りに、図8Cに示されているように検出器およびS−Rフリップフロップとして構成された場合には、各S値は検出器844によって検出されることができるので、Sn=P(nは上記に示された例における4乃至9のようなある範囲である)のときに、高い状態の信号が生成される。パルスは、それが生成されたとき、関連したS−Rフリップフロップ846をリセットさせ、それによって二重モジュラスプレスカラー830はその除算を(N+1)から(N)による除算に、あるいはその逆に変更する。
【0052】
以上、好ましい実施形態を参照として本発明を詳細に説明してきたが、当業者は、添付された請求の範囲に規定されている本発明の技術的範囲内で種々の置換および修正をこの明細書に記載されている例に対して行うことが可能であることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1A】
VCOの制御電圧と出力周波数との関係を識別する典型的な特性曲線を示すグラフ。
【図1B】
範囲を拡張されたVCOにおける同じ制御電圧値に対する異なった出力周波数を表す特性曲線のファミリーを示すグラフ。
【図2】
基準信号に同期されている出力信号を発生するためにVCOを使用する通常のPLL回路のブロック図。
【図3】
本発明によるロック検出回路のブロック図。
【図4A】
本発明によるロックされていない状態を示す概略図。
【図4B】
本発明によるロックされた状態を示す概略図。
【図5】
本発明による図1Bに示されている曲線のファミリーを得るために使用されるVCOの一部分を示す概略図。
【図6A】
最初におよび前に設定されたロック状態が失われた後、本発明にしたがって最適なロック状態がどのようにして設定され、維持されるかを示すフローチャート。
【図6B】
最初におよび前に設定されたロック状態が失われた後、本発明にしたがって最適なロック状態がどのようにして設定され、維持されるかを示すフローチャート。
【図6C】
最初におよび前に設定されたロック状態が失われた後、本発明にしたがって最適なロック状態がどのようにして設定され、維持されるかを示すフローチャート。
【図7】
位相ロックループのフィードバック路において使用される、多数のカウンタを使用する通常のプログラム可能な除算回路のブロック図。
【図8A】
単一のカウンタおよびデコーダを使用する本発明による位相ロックループのフィードバック路において使用されるプログラム可能な除算回路のブロック図。
【図8B】
単一のカウンタおよびデコーダを使用する本発明による位相ロックループのフィードバック路において使用されるプログラム可能な除算回路のブロック図。
【図8C】
単一のカウンタおよびデコーダを使用する本発明による位相ロックループのフィードバック路において使用されるプログラム可能な除算回路のブロック図。
Claims (31)
- UPおよびDN信号を位相検出器から受取り、
受取られたUPおよびDN信号を結合して結合された信号を獲得する第1の動作を行い、
結合された信号を遅延して遅延された結合された信号を獲得し、
結合された信号と遅延された結合された信号とを処理してロック検出信号を獲得する第2の動作を行うステップを含んでいる位相検出器から受取られたUP信号およびDN信号に基づいて出力信号周波数の安定性を示すロック検出信号の発生方法。 - 第1の動作はオア動作であり、第2の動作はアンド動作である請求項1記載の方法。
- 第1および第2の各動作はノアゲートを使用して行われる請求項1記載の方法。
- 第1および第2の各動作はナンドゲートを使用して行われる請求項1記載の方法。
- ロック検出信号を成形し、他の全ての下流回路をトリガーするのに十分な持続期間のロック検出パルスを供給するステップをさらに含んでいる請求項1記載の方法。
- 予め定められたパルス幅より狭い幅を有するパルスは除去される請求項5記載の方法。
- 出力信号の安定性を確保するためにロック状態が存在している期間中に複数のクロック期間をカウントするステップをさらに含んでいる請求項1記載の方法。
- 複数のクロック期間をカウントするステップは、8クロック期間をカウントする請求項7記載の方法。
- UPおよびDN信号を受取る入力部と、
結合された信号を獲得するために受取られたUPおよびDN信号を結合する第1の回路と、
遅延された結合された信号を獲得するために結合された信号を処理する遅延段と、
ロック検出信号を獲得するために結合された信号と遅延された結合された信号を処理する第2の回路とを具備している位相検出器から受取られたUP信号およびDN信号に基づいて出力信号周波数の安定性を示すロック検出信号を発生する装置。 - 第1の回路はオア動作を行い、第2の回路はアンド動作を行う請求項9記載の装置。
- 第1および第2の各回路はノアゲートを含んでいる請求項9記載の装置。
- 第1および第2の各回路はナンドゲートを使用して構成されている請求項9記載の装置。
- さらに、ロック検出信号を受取って成形するフリップフロップを含んでいる請求項9記載の装置。
- さらに、ロック状態が存在している期間中に複数のクロック期間をカウントするカウンタを含んでいる請求項13記載の装置。
- 複数の隣接した領域により規定され、各特性曲線がそれに関連した異なったキャパシタンス値を有している複数の隣接した特性曲線の任意の1つの範囲内で動作することのできる電圧制御発振器を設け、
複数の特性曲線の選択された1つが位相雑音を最小化するように、その選択された1つの特性曲線によりロック状態を設定するステップを含んでいる電圧制御発振器によりロック状態を設定する方法。 - 複数の特性曲線は、異なった曲線間における出力周波数範囲の重複が生じるように選択される請求項15記載の方法。
- ロック状態を設定するステップはまた、電圧制御発振器が動作する制御電圧を最大化する請求項16記載の方法。
- ロック状態を設定するステップはまた、電圧制御発振器が動作する制御電圧を最小化する請求項16記載の方法。
- ロック状態を設定するステップはまた、電圧制御発振器が動作する制御電圧を最大化する請求項15記載の方法。
- ロック状態を設定するステップはまた、電圧制御発振器が動作する制御電圧を最小化する請求項15記載の方法。
- 複数の隣接した領域により規定され、各特性曲線がそれに関連した異なったキャパシタンス値を有している複数の隣接した特性曲線の任意の1つの範囲内で動作することのできる範囲が拡張された電圧制御発振器を有するシンセサイザにおいてロック状態を再設定する方法において、
ロック状態が失われたときにシンセサイザが動作していた特定の曲線の表示を維持し、
その特定の曲線に対応した領域で電圧制御発振器を動作させることによりロック状態の再設定を試み、
ロック状態が再設定されなければ、特定の曲線のすぐ隣の第1の曲線に対応した第1の隣接した領域で電圧制御発振器を動作させることによりロック状態を再設定する試みを続行し、
ロック状態が再設定されなければ、特定の曲線のすぐ隣の第2の曲線に対応した第2の領域で電圧制御発振器を動作させることによりロック状態を再設定する試みを続行するステップを含んでいる方法。 - 第1の曲線は所定の制御電圧に対する特定の曲線より高い周波数に対応し、第2の曲線は所定の制御電圧に対する特定の曲線より低い周波数に対応している請求項21記載の方法。
- 第1の曲線は所定の制御電圧に対する特定の曲線より低い周波数に対応し、第2の曲線は所定の制御電圧に対する特定の曲線より高い周波数に対応している請求項21記載の方法。
- ロック状態が再設定されない場合には、所定の制御電圧に対して最も高い周波数を有する曲線から所定の制御電圧に対して最も低い周波数を有する曲線まで段階的にサーチすることによって再設定の試みを続行するステップをさらに含んでいる請求項21記載の方法。
- ロック状態が再設定されない場合には、段階的にサーチするステップの前に、第1および第2の曲線に隣接した第3および第4の各曲線がサーチされる請求項24記載の方法。
- 各チャンネルが複数の隣接した整数Sの1つとして識別可能である複数のチャンネルの1つに各出力周波数がそれぞれ対応する複数の出力周波数を出力することが可能であり、さらに予め定められたプログラムカウンタ値Pおよびプレスカラー除算値Nを含んでいる除算回路をシンセサイザ内に構成する装置において、
予め定められた状態で初期化されてP個のパルスまで整数カウントし、P個のパルスがカウントされたときに出力パルスを生成し、現在のカウント出力もまた出力するプログラムカウンタと、
プログラムカウンタの連続した現在のカウント出力のそれぞれを受取り、プログラムカウンタが選択されたS値以上である整数値を出力したときにデコーダ信号を生成するデコーダと、
シンセサイザ出力を受取り、再スタートの初期化のとき二重モジュラス出力を得るために出力周波数を(N+1)で除算し、デコーダ信号が受取られると、次の再スタートの前に二重モジュラス出力を得るために出力周波数を(N)で除算し、二重モジュラス出力がプログラムカウンタに入力される二重モジュラスプレスカラー回路とを含んでいる装置。 - デコーダは比較装置を含んでいる請求項26記載の装置。
- デコーダは検出器を含んでいる請求項26記載の装置。
- デコーダは複数の検出器を含み、各検出器が予め選択されたチャンネルに関連した1つの整数値を検出する請求項26記載の装置。
- さらに、各検出器に結合されたフリップフロップを含み、各フリップフロップが各検出器の出力の状態を維持する請求項29記載の装置。
- 単一のカウンタおよび第1のデコーダを使用して第1の除算回路を構成し、
その単一のカウンタおよび第2のデコーダを使用して第2の除算回路を構成するステップを含んでいる異なったチャンネルおよび、または周波数特性をそれぞれ有する第1および第2の除算回路を設計する方法。
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