JP2005260598A - Method for manufacturing pll control signal generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は水晶発振器を基準信号源としたPLL制御信号発生器の製造方法を技術分野とし、特に水晶発振器の製造を容易にした製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing method of a PLL control signal generator using a crystal oscillator as a reference signal source, and more particularly to a manufacturing method that facilitates manufacturing of a crystal oscillator.
(発明の背景)PLL制御信号発生器は基準信号源の周波数安定度を維持して、例えば出力周波数を高められることから高周波信号発生器として適用される。このようなものの一つに、基準信号源を水晶発振器としたものがある。 BACKGROUND OF THE INVENTION A PLL control signal generator is applied as a high-frequency signal generator because it can maintain the frequency stability of a reference signal source and, for example, can increase an output frequency. One of these is a crystal oscillator as a reference signal source.
(従来技術の一例)第2図は一従来例を説明するPLL制御信号発生器のブロック回路図である。 FIG. 2 is a block circuit diagram of a PLL control signal generator for explaining one conventional example.
PLL制御信号発生器は、基準信号源1と点線枠で示すPLL制御素子2とからなる。基準信号源1は水晶発振器からなり、基準周波数frを発生する。PLL制御素子2は、第1分周器3、位相比較器4、ローパスフィルタ(LPF)5、電圧制御発振器(VCO)6、第2分周器7及び第3分周器8からなる。これらは一体的に集積化(IC化)されてなる。
The PLL control signal generator includes a
第1分周器3は基準周波数frを1/qに分周して第1分周周波数fqを得る。位相比較器4は第1分周周波数fqと後述する第2分周周波数fpとの位相を比較して位相差電圧を発生する。ローパスフィルタ5は位相差電圧を平滑して制御電圧Vcを得る。
The
電圧制御発振器6は例えば図示しないLC発振回路に電圧可変容量素子を挿入してなる。そして、電圧可変容量素子に印加された制御電圧Vcに応じて変化する発振周波数fvを出力する。第2分周器7は発振周波数fvを1/pに分周して第2分周周波数fpを得る。第3分周器8は発振周波数を1/nに分周して出力周波数fout(第3分周周波数fn)を得る。
The voltage controlled
このようなものでは、PLL制御信号発生器の出力周波数foutは下式(1)によって決定される。下式(1)から明らかなように、第2分周器7の分周比pを大きくして、第1及び第3分周器3、8の分周比qnを小さくすれば、出力周波数foutを基準周波数frに対してp/nq倍にできる。したがって、水晶発振器の限度である例えば100MHz以上の高周波発振器を得ることができる。
fout={p/(qn)}fr・・・・(1)
In such a case, the output frequency fout of the PLL control signal generator is determined by the following equation (1). As apparent from the following equation (1), if the frequency dividing ratio p of the
fout = {p / (qn)} fr (1)
例えば出力周波数foutを832MHz、第1〜第3分周比qpnを64、1、1とすると、基準周波数frは13MHzになる。通常では、これらの数値に基づき、PLL制御素子2及び水晶発振器を製作してセット基板に搭載する。
For example, if the output frequency fout is 832 MHz and the first to third frequency division ratios qpn are 64, 1, 1, the reference frequency fr is 13 MHz. Normally, based on these values, the
そして、出力周波数foutが一定な量産品の場合は、第1〜第3分周比qpnが固定されたPLL制御素子2を製作する。また、出力周波数foutを任意とする多品種少量の場合には、PLL制御素子2に書込端子を設ける。そして、出力周波数fout及び基準周波数frに応じた第1〜第3分周比qpnを書き込む。
Then, in the case of a mass-produced product with a constant output frequency fout, the
(従来技術の問題点)しかしながら、上記構成のPLL制御信号発生器では、何れの場合でも出力周波数foutの周波数精度は基準周波数源に依存することから、水晶発振器に対する規格は厳しい。例えば上記の832MHzとした±30KHzバンド通信システムでは、周波数温度特性等による周波数変動を含めて、一般に±3.6ppm以下(-30〜+70℃)の周波数精度が求められる。 (Problems of the prior art) However, in the PLL control signal generator configured as described above, the frequency accuracy of the output frequency fout depends on the reference frequency source in any case, so the standard for the crystal oscillator is strict. For example, a frequency accuracy of ± 3.6 ppm or less (−30 to + 70 ° C.) is generally required in the ± 30 KHz band communication system of 832 MHz, including frequency fluctuations due to frequency temperature characteristics and the like.
このことから、基準周波数frの公称値(公称周波数)froに対する水晶発振器の初期偏差は例えば±1ppm以内とされる。したがって、水晶発振器の製造を困難なものにしていた。なお、水晶発振器の初期偏差は、製作後における常温25℃での発振周波数(基準周波数fr)と公称周波数froとのズレ分であり、(fro−fr)/froで示される。また、PLL制御信号発生器における出力周波数foutの初期偏差は、勿論水晶発振器に依存する。 From this, the initial deviation of the crystal oscillator with respect to the nominal value (nominal frequency) fro of the reference frequency fr is set within ± 1 ppm, for example. Therefore, it has been difficult to manufacture a crystal oscillator. The initial deviation of the crystal oscillator is a difference between the oscillation frequency (reference frequency fr) at a normal temperature of 25 ° C. after manufacture and the nominal frequency fro, and is represented by (fro−fr) / fro. The initial deviation of the output frequency fout in the PLL control signal generator naturally depends on the crystal oscillator.
(発明の目的)本発明は水晶発振器の製造を容易にしたPLL制御信号発生器の製造方法を提供する。 The present invention provides a method of manufacturing a PLL control signal generator that facilitates the manufacture of a crystal oscillator.
本発明は特許請求の範囲(請求項1)に示したように、基準周波数frを発生する水晶発振器からなる基準周波数源とPLL制御素子とを備え、前記PLL制御素子は、少なくとも、前記基準周波数を分周して第1分周周波数を得る第1分周器と、前記第1分周周波数と第2分周周波数との位相差を比較して位相差電圧を発生する位相比較器と、前記位相差電圧を平滑して制御電圧Vcを得るローパスフィルタと、前記制御電圧Vcによって発振周波数の変化する電圧制御発振器と、前記発振周波数を分周して前記第2分周周波数を得る第2分周器とからなり、前記第1及び第2分周器の分周比をq、pとしたとき、前記出力周波数foutがfout=(p/q)frで決定されるPLL制御信号発生器において、前記水晶発振器を製作後に前記基準周波数frを実際に測定した後の実測基準周波数frxに基づき、前記第1及び第2の分周比q、pを設定した製造方法とする。 The present invention includes a reference frequency source including a crystal oscillator that generates a reference frequency fr and a PLL control element, as described in the claims (Claim 1), and the PLL control element includes at least the reference frequency. A first frequency divider that obtains a first divided frequency, and a phase comparator that compares the phase difference between the first divided frequency and the second divided frequency to generate a phase difference voltage; A low-pass filter that obtains a control voltage Vc by smoothing the phase difference voltage, a voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency changes according to the control voltage Vc, and a second frequency that divides the oscillation frequency to obtain the second divided frequency. And a PLL control signal generator in which the output frequency fout is determined by fout = (p / q) fr, where q and p are the frequency dividing ratios of the first and second frequency dividers. The reference frequency after the crystal oscillator is manufactured. A manufacturing method in which the first and second frequency division ratios q and p are set based on the actually measured reference frequency frx after actually measuring the number fr.
このような製造方法であれば、水晶発振器の実測基準周波数frxに基づいて出力周波数foutに応じた第1及び第2分周比q、pを設定する。したがって、水晶発振器の発振周波数(基準周波数fr)は、与えられた周波数に合わせ込む必要がない。これにより、水晶発振器の製造を容易にする。 In such a manufacturing method, the first and second frequency division ratios q and p corresponding to the output frequency fout are set based on the actually measured reference frequency frx of the crystal oscillator. Therefore, it is not necessary to adjust the oscillation frequency (reference frequency fr) of the crystal oscillator to the given frequency. This facilitates the manufacture of the crystal oscillator.
本発明の請求項2では、前記実測基準周波数frxは、前記水晶発振器がセット基板に搭載された後に測定された周波数とする。これにより、水晶発振器の搭載時における周波数変動分を含めて第1及び第2分周比qnを設定できる。したがって、PLL制御信号発生器の周波数安定度を高められる。 According to a second aspect of the present invention, the actual measurement reference frequency frx is a frequency measured after the crystal oscillator is mounted on the set substrate. As a result, the first and second frequency division ratios qn can be set including the frequency variation when the crystal oscillator is mounted. Therefore, the frequency stability of the PLL control signal generator can be increased.
同請求項3では前記第1乃至第2の分周比q、pは前記PLL制御素子に設けられた書込端子からの信号によって設定される。これにより、予め、分周比q、pを設定したPLL制御素子を製作する必要がないので、多品種のPLL制御信号発生器に適する。 In the third aspect, the first and second frequency division ratios q and p are set by a signal from a write terminal provided in the PLL control element. Thus, it is not necessary to manufacture a PLL control element in which the frequency dividing ratios q and p are set in advance, which is suitable for a wide variety of PLL control signal generators.
同請求項4では前記PLL制御信号発生器は前記電圧制御発振器に前記出力周波数foutとしての第3分周周波数を得る第3分周器を有し、前記第3分周器の分周比をnとしたとき、前記出力周波数foutは前記分周比q、p及び前記基準周波数frとともに、fout={p/(qn)}frとする。これにより、出力周波数foutの精度をさらに高められる。 In the fourth aspect of the present invention, the PLL control signal generator has a third frequency divider for obtaining a third frequency as the output frequency fout in the voltage controlled oscillator, and the frequency division ratio of the third frequency divider is set. When n, the output frequency fout is fout = {p / (qn)} fr together with the frequency division ratios q and p and the reference frequency fr. This further increases the accuracy of the output frequency fout.
第1図は本発明の一実施例を説明するPLL制御信号発生器の概略的な製造工程図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。 FIG. 1 is a schematic manufacturing process diagram of a PLL control signal generator for explaining an embodiment of the present invention. In addition, description of the same part as a prior art example is simplified or abbreviate | omitted.
ここでは、PLL制御信号発生器の目標値とする出力周波数foutを例えば832MHzとする。先ず、基準周波数frの公称値froを13MHzとした水晶発振器を製作する「水晶発振器の製作工程」。次に、PLL制御信号発生器を構成するセット基板に、高熱炉を搬送して半田付けする所謂リフローによって水晶発振器を搭載する「セット基板への搭載工程」。 Here, the output frequency fout as the target value of the PLL control signal generator is set to 832 MHz, for example. First, a “crystal oscillator manufacturing process” for manufacturing a crystal oscillator having a nominal value fro of a reference frequency fr of 13 MHz. Next, a “mounting process on the set substrate” in which the crystal oscillator is mounted on the set substrate constituting the PLL control signal generator by so-called reflow in which a high-temperature furnace is conveyed and soldered.
そして、水晶発振器の発振周波数(基準周波数)frを実際に測定する「発振周波数の測定工程」。これを便宜的に実測基準周波数frxとする。その結果、実測基準周波数frxが例えば13.1MHzであったとする。この場合、実測基準周波数frの公称値froに対する周波数偏差(frx−fro)/frは+7692.3ppmとなる。 Then, an “oscillation frequency measurement process” that actually measures the oscillation frequency (reference frequency) fr of the crystal oscillator. For convenience, this will be referred to as an actually measured reference frequency frx. As a result, it is assumed that the actually measured reference frequency frx is 13.1 MHz, for example. In this case, the frequency deviation (frx−fro) / fr with respect to the nominal value fro of the actually measured reference frequency fr is +7692.3 ppm.
次に、実測基準周波数frx(13.1MHz)に基づき、第1乃至第3分周器3、7、8の分周比qpnを設定する。これらは、PLL制御素子2の書込端子からのデジタル信号によって設定される。例えばn=1とすると、q=131、p=8320になる。これにより、PLL制御信号発生器の出力周波数foは目標値通りの832MHzになる。したがって、水晶発振器の基準周波数frが公称値froからずれていたとしても、出力周波数foutの初期偏差を0ppmにできる。
Next, the frequency division ratio qpn of the first to
また、水晶発振器の実測基準周波数frxが13.100013MHz(公称値froに対する周波数偏差+7693.3ppm)の場合には、各分周比qpnをq=88、p=5589、n=1に設定すると、PLL制御信号発生器の出力周波数foutは831.999689MHzになる。この場合でも、出力周波数foutの目標値(832MHz)に対する初期偏差は-0.37ppmに過ぎず、通常規格の±1ppmを大幅に下回る。なお、各分周比qpnは整数値なので誤差を生じる。この誤差は分周比に依存するので、所望の誤差範囲内に分周器を設計すればよい。 Further, when the measured reference frequency frx of the crystal oscillator is 13.100013 MHz (frequency deviation with respect to the nominal value fro + 7693.3 ppm), if each frequency division ratio qpn is set to q = 88, p = 5589, n = 1, the PLL The output frequency fout of the control signal generator is 831.999689 MHz. Even in this case, the initial deviation of the output frequency fout with respect to the target value (832 MHz) is only −0.37 ppm, which is significantly less than ± 1 ppm of the normal standard. Since each frequency division ratio qpn is an integer value, an error occurs. Since this error depends on the frequency division ratio, the frequency divider may be designed within a desired error range.
このように、水晶発振器をセット基板に搭載して発振周波数(基準周波数fr)の実測後に各分周比qpnを設定する。したがって、PLL制御信号発生器における出力周波数foutの初期偏差を確実に±1ppm以内にできる。これにより、目標とする出力周波数foutは各分周比qpnによって設定されることになるので、基準発振器製造時の周波数合わせ込みが不要となる。したがって、水晶発振器の製造を容易にする。また、高価な周波数合わせ込み用装置も省力できる。 In this way, the crystal oscillator is mounted on the set substrate, and each frequency division ratio qpn is set after actually measuring the oscillation frequency (reference frequency fr). Therefore, the initial deviation of the output frequency fout in the PLL control signal generator can be reliably within ± 1 ppm. As a result, the target output frequency fout is set by each frequency division ratio qpn, so that frequency adjustment at the time of manufacturing the reference oscillator becomes unnecessary. Therefore, the manufacture of the crystal oscillator is facilitated. Also, an expensive frequency adjusting device can be saved.
また、この例では、水晶発振器をセット基板に半田等によって固着(搭載)した後、発振周波数(基準周波数fr)を実測する。したがって、基準周波数frは搭載後実測された基準発振器の発振周波数なので、基準発振器の搭載による周波数変動、セット基板個々の電源負荷の規定値からのずれによる周波数変動も補正できることになる。このことから、PLL制御信号発生器の周波数精度±3.6ppm以下を容易に達成できる。 In this example, after the crystal oscillator is fixed (mounted) to the set substrate with solder or the like, the oscillation frequency (reference frequency fr) is measured. Accordingly, since the reference frequency fr is the oscillation frequency of the reference oscillator measured after mounting, it is possible to correct the frequency fluctuation due to the mounting of the reference oscillator and the frequency fluctuation due to the deviation from the specified value of the power load of each set substrate. From this, it is possible to easily achieve the frequency accuracy of ± 3.6 ppm or less of the PLL control signal generator.
(他の事項)上記実施例では、第3分周器8を設けたPLL制御信号発生器としたが、第3分周器8はなくとも同様の効果を奏する。また、水晶発振器の測定はセット基板への搭載後としたが、製作後の搭載前であってもよい。但し、搭載後に周波数変動を生ずるので、搭載後の方が好ましい。
(Other matters) In the above embodiment, the PLL control signal generator provided with the
1 基準信号源、2 PLL制御素子、3、7、8 分周器、4 位相比較器、5 ローパスフィルタ、6 電圧制御発振器。 1 reference signal source, 2 PLL control element, 3, 7, 8 frequency divider, 4 phase comparator, 5 low pass filter, 6 voltage controlled oscillator.
Claims (4)
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JP2004069609A JP2005260598A (en) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | Method for manufacturing pll control signal generator |
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JP2004069609A Pending JP2005260598A (en) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | Method for manufacturing pll control signal generator |
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