JP2005311690A - Pll circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PLL(phase locked loop)回路に関するものである。 The present invention relates to a PLL (phase locked loop) circuit.
所定周波数を生成するPLL回路の先行技術の構成を図9に示す。図9において、符号10はチャージポンプ回路を示し、符号30はフィルタ回路を示し、符号40は電圧制御発振器を示し、符号4010、4011、4012、4013、4014はそれぞれコンデンサを示し、符号4020は可変容量素子を示し、符号4031、4032、4033、4034はそれぞれスイッチを示し、符号4040はインダクタを示し、符号4050は発振回路を示し、符号51、52、53、54はそれぞれ制御端子を示し、符号60は分周器を示し、符号70は位相比較器を示し、符号71は基準周波数入力端子を示す。
A prior art configuration of a PLL circuit that generates a predetermined frequency is shown in FIG. In FIG. 9,
以上のように構成されたPLL回路の動作について、図9および図10を用いて説明する。図9において、チャージポンプ回路10から出力された信号は、フィルタ回路30によりAC成分が取り除かれた後、電圧制御発振器40に内蔵されている可変容量素子4020にDC電圧として供給される。可変容量素子4020は供給されたDC電圧に応じた容量値となる。コンデンサ4010は可変容量素子4020に印加されたDC電圧と、発振回路4050のバイアス電圧とを切り離している。
The operation of the PLL circuit configured as described above will be described with reference to FIGS. In FIG. 9, the signal output from the
コンデンサ4011、4012、4013、4014は、スイッチ4031、4032、4033、4034のON/OFFの組合せによって可変容量素子4020へ任意の組合せで、並列接続することができる。スイッチ4031、4032、4033、4034は制御端子51、52、53、54によってON/OFFすることができる。図9においては、スイッチとスイッチに直列に接続されるコンデンサが4組用いられているが、所定の周波数で発振させるために適切な容量値と個数とを組み合わせて構成される。
インダクタ4040は可変容量素子4020とコンデンサ4010、4011、4012、4013、4014とで構成されるコンデンサネットワークに接続され、コンデンサネットワークとインダクタ4040とで決定される共振周波数で、発振回路4050は発振する。つまり、発振回路4050の発振周波数は、コンデンサネットワークとインダクタ4040とで構成される共振回路の共振周波数によって決まる。
The
電圧制御発振器40からの出力信号は分周器60で分周された後、位相比較器70で基準周波数入力端子71から入力された基準周波数信号と比較される。位相比較器70による比較結果がチャージポンプ回路10とフィルタ回路30を通り、再び可変容量素子4020にDC電圧として印加され、これによって可変容量素子40の容量値が所定の値となるようなループ制御がかかっている。
The output signal from the voltage controlled
可変容量素子4020が所定の容量値にならなかった場合には、制御端子51、52、53、54によってスイッチ4031、4032、4033、4034を制御し、コンデンサ4011、4012、4013、4014を任意の組合せで可変容量素子4020に並列接続し容量可変範囲を広げることが可能である。
When the
このような構成は広い発振周波数範囲を得るために用いられ、例えば特許文献1に示されている。 Such a configuration is used to obtain a wide oscillation frequency range, and is disclosed in Patent Document 1, for example.
図10は、図9の構成におけるチャージポンプ出力電圧対発振周波数の関係、すなわち周波数制御感度を表す図である。横軸の記号VCPL、VCPHはそれぞれチャージポンプ出力電圧の下限電圧、上限電圧を表している。容量可変素子4020は印加電圧対容量特性のうち直線性のよい区間を用いていることとする。縦軸の記号fB1L、fB1Hはそれぞれスイッチ4031、4032、4033、4034を全てONにしたとき(以下バンドB1という)の発振下限周波数、発振上限周波数を表し、このときの周波数制御感度をβB1とする。また、縦軸の記号fB16L、fB16Hはそれぞれスイッチ4031、4032、4033、4034を全てOFFしたとき(以下バンドB16という)の発振下限周波数、発振上限周波数を表し、このときの周波数制御感度をβB16とする。
FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the charge pump output voltage and the oscillation frequency in the configuration of FIG. 9, that is, the frequency control sensitivity. The symbols VCPL and VCPH on the horizontal axis represent the lower limit voltage and the upper limit voltage of the charge pump output voltage, respectively. It is assumed that the
ここで、バンドB1とバンドB16とを比較する。可変容量素子4020にDC電圧VCPL、VCPHを与えた際の容量値をそれぞれCDH、CDLとし、コンデンサ4011、4012、4013、4014の並列合成容量をCSWとする。なお、コンデンサ4010は可変容量素子4020の容量と比較して充分大きいと仮定し、コンデンサネットワークの合成容量値計算において無視できるようにする。バンドB1とバンドB16において、チャージポンプ出力電圧をVCPLからVCPHに変化させたときのコンデンサネットワークの合成容量変化比をそれぞれCRB1、CRB16とすると次のようになる。
Here, the band B1 and the band B16 are compared. The capacitance values when the DC voltages VCPL and VCPH are applied to the
(数1)
CRB1=(CDH+CSW)/(CDL+CSW)
(Equation 1)
CRB1 = (CDH + CSW) / (CDL + CSW)
(数2)
CRB16=(CDH/CDL)
(数1)と(数2)を比較すると次のようになる。
(Equation 2)
CRB16 = (CDH / CDL)
A comparison of (Equation 1) and (Equation 2) is as follows.
(数3)
CRB1<CRB16
(数3)に示すようにバンドB16では、バンドB1と比較して固定容量となる容量CSWが合成容量に加算されないため合成容量変化比が大きくなる。発振回路の発振周波数fは、共振回路のインダクタンス値をL、容量値をCとすると、f=1/{2π√(L*C)}となるため、容量変化比が大きくなれば周波数変化比も大きくなる。つまり周波数制御感度は高くなる。
(Equation 3)
CRB1 <CRB16
As shown in (Equation 3), in the band B16, compared with the band B1, the capacity CSW that is a fixed capacity is not added to the combined capacity, so that the combined capacity change ratio becomes large. The oscillation frequency f of the oscillation circuit is f = 1 / {2π√ (L * C)} where the inductance value of the resonance circuit is L and the capacitance value is C. Therefore, if the capacitance change ratio increases, the frequency change ratio Also grows. That is, the frequency control sensitivity is increased.
より具体的に周波数制御感度として求める。VCPL=1V、VCPH=2V、CDL=2pF、CDH=2.5pF、CSW=1.875pF、インダクタ4040のインダクタンス値をL=2.5nHとすると、周波数制御感度βB1とβB16は次のようになる。
More specifically, the frequency control sensitivity is obtained. When VCPL = 1V, VCPH = 2V, CDL = 2pF, CDH = 2.5pF, CSW = 1.875pF, and the inductance value of the
(数4)
βB1=(fB1H−fB1L)/(VCPH−VCPL)
=1/[2π√{L(CDL+CSW)}]−1/[2π√{L(CDH+CS W)}]
≒95.2MHz/V
(Equation 4)
βB1 = (fB1H−fB1L) / (VCPH−VCPL)
= 1 / [2π√ {L (CDL + CSW)}] − 1 / [2π√ {L (CDH + CS W)}]
≒ 95.2MHz / V
(数5)
βB16=(fB16H−fB16L)/(VCPH−VCPL)
=1/{2π√(L×CDL)}−1/{2π√(L×CDH)}
≒237.6MHz/V
(数4)と(数5)を比較すると次のようになる。
(Equation 5)
βB16 = (fB16H−fB16L) / (VCPH−VCPL)
= 1 / {2π√ (L × CDL)} − 1 / {2π√ (L × CDH)}
≒ 237.6MHz / V
A comparison of (Equation 4) and (Equation 5) is as follows.
(数6)
βB16/βB1
≒237.6/95.2
≒2.5倍
(数6)に示すように、バンドによって周波数制御感度が異なり、バンドB16のような発振周波数が高い領域では周波数制御感度が高くなる。
βB16 / βB1
≒ 237.6 / 95.2
As shown in (2.5) (Equation 6), the frequency control sensitivity differs depending on the band, and the frequency control sensitivity becomes high in a region where the oscillation frequency is high, such as band B16.
図9のように構成される先行技術のPLL回路では、低い周波数まで発振範囲を拡大するため、可変容量素子と並列に切替手段を有するコンデンサを接続し、所定の容量可変範囲を得ようとすると、(数6)に示すようにバンドによって周波数制御感度が異なり、発振周波数が高い領域では周波数制御感度が高くなる。 In the prior art PLL circuit configured as shown in FIG. 9, in order to expand the oscillation range to a low frequency, a capacitor having a switching means is connected in parallel with the variable capacitance element to obtain a predetermined variable capacitance range. As shown in (Equation 6), the frequency control sensitivity differs depending on the band, and the frequency control sensitivity is high in a region where the oscillation frequency is high.
周波数制御感度の高いPLL回路に電圧雑音が重畳されると、電圧雑音による可変容量素子の容量変動が大きくなり、結果として電圧制御発振器の周波数変動が大きくなって位相雑音の劣化を招く。 When voltage noise is superimposed on a PLL circuit having a high frequency control sensitivity, the capacitance fluctuation of the variable capacitance element due to the voltage noise increases, and as a result, the frequency fluctuation of the voltage controlled oscillator increases, resulting in deterioration of phase noise.
位相雑音が劣化したPLL回路で構成されるチューナによって、多値の位相変調された信号を扱うと、ビットエラーレートが低下し、高品位な映像と音声の再生が困難になるという課題を有していた。 Handling a multi-level phase-modulated signal with a tuner composed of a PLL circuit with degraded phase noise has the problem that the bit error rate is reduced, making it difficult to reproduce high-quality video and audio. It was.
本発明は、上記先行技術の課題を解決するもので、広い発振周波数範囲と良好な位相雑音特性を同時に実現できるPLL回路を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a PLL circuit that can simultaneously realize a wide oscillation frequency range and good phase noise characteristics.
上記課題を解決するために、第1の発明のPLL回路は、チャージポンプ回路と、チャージポンプ回路の出力信号に対して1次関数で電圧変換を行うことで電圧調整する電圧調整回路と、電圧調整回路の出力信号からノイズ成分を取り除く第1のフィルタ回路と、第1のフィルタ回路から電圧供給を受けて所定の容量値に調整される可変容量素子と、可変容量素子に並列に接続される容量切替手段付コンデンサと、可変容量素子と容量切替手段付コンデンサとともに共振回路を構成するインダクタと、共振回路の共振周波数に対応した周波数で発振する発振回路とからなる電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号またはその分周信号と基準周波数信号とを比較して、チャージポンプ回路に比較結果を出力する位相比較器と、電圧調整回路の電圧変換係数と容量切替手段付コンデンサの容量値とを連動して切り替え制御する制御端子とを備えている。そして、制御端子からの制御信号に応じて、容量切替手段付コンデンサの容量値の切替に連動して可変容量素子の動作電圧を調整することにより、可変容量素子による周波数制御感度を容量切替手段付コンデンサの容量値の切替にかかわらず低い状態で一定に調整して、広い周波数範囲で低位相雑音の所定周波数を生成可能としている。 In order to solve the above problems, a PLL circuit according to a first aspect of the present invention includes a charge pump circuit, a voltage adjustment circuit that adjusts a voltage by performing voltage conversion on a linear function with respect to an output signal of the charge pump circuit, and a voltage A first filter circuit that removes noise components from the output signal of the adjustment circuit, a variable capacitance element that is supplied with voltage from the first filter circuit and is adjusted to a predetermined capacitance value, and is connected in parallel to the variable capacitance element A voltage-controlled oscillator comprising a capacitor with capacitance switching means, an inductor that constitutes a resonance circuit together with a variable capacitance element and a capacitor with capacitance switching means, and an oscillation circuit that oscillates at a frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit; A phase comparator that compares the output signal of the output signal or the divided signal with the reference frequency signal and outputs the comparison result to the charge pump circuit, and a voltage adjustment circuit. And a control terminal for switching control in conjunction with the capacitance value of the voltage conversion coefficient and capacitance switching means with capacitors. Then, according to the control signal from the control terminal, the operating voltage of the variable capacitance element is adjusted in conjunction with the switching of the capacitance value of the capacitor with capacitance switching means, so that the frequency control sensitivity by the variable capacitance element is provided with capacitance switching means. Regardless of the switching of the capacitance value of the capacitor, it is adjusted to be constant in a low state so that a predetermined frequency of low phase noise can be generated in a wide frequency range.
この構成によれば、チャージポンプ出力電圧を電圧調整回路によって調整することにより広い発振周波数範囲で周波数制御感度を低い状態で揃えることができる。その結果、広い発振周波数範囲と良好な位相雑音特性を同時に実現できる。 According to this configuration, by adjusting the charge pump output voltage by the voltage adjustment circuit, it is possible to make the frequency control sensitivity uniform in a wide oscillation frequency range. As a result, a wide oscillation frequency range and good phase noise characteristics can be realized simultaneously.
第1の発明のPLL回路においては、電圧調整回路は、例えば所定の電圧の入力時の出力電圧が可変でかつ利得が可変の可変利得増幅器と、制御端子からの制御信号に応じて、可変利得増幅器の所定の電圧の入力時の出力電圧と利得とを制御する利得・出力電圧制御回路とを備える構成を有している。 In the PLL circuit of the first invention, the voltage adjustment circuit includes a variable gain amplifier having a variable output voltage and a variable gain when a predetermined voltage is input, and a variable gain according to a control signal from a control terminal. The amplifier includes a gain / output voltage control circuit that controls an output voltage and a gain when a predetermined voltage is input to the amplifier.
上記の利得・出力電圧制御回路は、D/Aコンバータで構成されていることが好ましい。 The gain / output voltage control circuit is preferably composed of a D / A converter.
電圧調整回路の他の構成としては、所定の電圧の入力時に任意の出力電圧を出力しかつ任意の利得に設定されている少なくとも2つの増幅器と、制御端子からの制御信号に応じて、少なくとも2つの増幅器の中から1つを選択する増幅器選択回路とを備える構成でもよい。 Other configurations of the voltage adjustment circuit include at least two amplifiers that output an arbitrary output voltage when a predetermined voltage is input and are set to an arbitrary gain, and at least 2 in accordance with a control signal from a control terminal. An amplifier selection circuit that selects one of the two amplifiers may be provided.
第1の発明のPLL回路においては、電圧調整回路と第1のフィルタ回路の接続順序を逆にしてもよい。さらに、電圧調整回路と第1のフィルタ回路の接続順序を逆にした構成においては、電圧調整回路と可変容量素子との間に電圧調整回路の出力信号からノイズ成分を取り除く第2のフィルタ回路を設けてもよい。 In the PLL circuit of the first invention, the connection order of the voltage adjustment circuit and the first filter circuit may be reversed. Further, in the configuration in which the connection order of the voltage adjustment circuit and the first filter circuit is reversed, a second filter circuit that removes noise components from the output signal of the voltage adjustment circuit is provided between the voltage adjustment circuit and the variable capacitance element. It may be provided.
また、第1の発明のPLL回路においては、電圧調整回路と第1のフィルタ回路に代えて、低域周波数通過型・電圧調整回路を用いてもよい。この低域周波数通過型・電圧調整回路は、周波数特性を可変する機能を備えていることが好ましい。 In the PLL circuit according to the first aspect of the invention, a low-frequency pass type / voltage adjustment circuit may be used instead of the voltage adjustment circuit and the first filter circuit. The low-frequency pass-through / voltage adjustment circuit preferably has a function of varying the frequency characteristics.
第2の発明のチューナは、上記第1の発明のPLL回路を用いて構成されたものである。 The tuner of the second invention is configured using the PLL circuit of the first invention.
第3の発明の通信システムは、上記第1の発明のPLL回路を用いて構成されたものである。 A communication system according to a third aspect of the invention is configured using the PLL circuit according to the first aspect of the invention.
本発明によれば、チャージポンプ出力電圧を電圧調整回路によって調整した上で可変容量素子に与えることにより、広い発振周波数範囲で周波数制御感度を低く揃えることができ、広い発振周波数範囲で良好な位相雑音特性を備えたPLL回路を実現することができる。 According to the present invention, the charge pump output voltage is adjusted by the voltage adjustment circuit and then applied to the variable capacitance element, so that the frequency control sensitivity can be made low over a wide oscillation frequency range, and a good phase can be achieved over a wide oscillation frequency range. A PLL circuit having noise characteristics can be realized.
また、本発明のPLL回路をチューナに用いた構成の場合は、広い周波数範囲の放送を受信できるとともに、良好な位相雑音特性によって高品位な映像と音声を再生することができる。 In addition, in the case of the configuration using the PLL circuit of the present invention as a tuner, broadcasts in a wide frequency range can be received, and high-quality video and audio can be reproduced with good phase noise characteristics.
また、本発明のPLL回路を通信システムに用いた場合の構成は、異なる周波数帯域を有する通信規格に対応できるとともに、良好な位相雑音特性によって高品位な映像、音声とデータを受送信することができる。 In addition, the configuration when the PLL circuit of the present invention is used in a communication system can support communication standards having different frequency bands, and can receive and transmit high-quality video, audio and data with good phase noise characteristics. it can.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1、図2、図3は、本発明の実施の形態1におけるPLL回路の構成を示す回路図である。図1において、図9と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 1)
1, 2 and 3 are circuit diagrams showing the configuration of the PLL circuit according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same components as those in FIG.
図1において、符号20は、制御端子51、52、53、54によって任意の利得を設定することができる電圧調整回路を示す。なお、分周器60については必要なければ、省くこともできる。
In FIG. 1,
チャージポンプ回路10から出力された信号は、電圧調整回路20に入力され、制御端子51、52、53、54によって、スイッチ4031、4032、4033、4034にそれぞれ直列に接続されるコンデンサ4011、4012、4013、4014の容量値に関連づけて設定される利得に減衰または増幅された後出力される。
The signal output from the
電圧調整された信号は、フィルタ回路30によりAC成分が取り除かれた後、電圧制御発振器40に内蔵されている可変容量素子4020にDC電圧として供給される。可変容量素子4020は供給されたDC電圧に応じた容量値となる。以降は図9の動作と同じであるため説明を省略する。
After the AC component is removed by the
図2は、図1の構成における電圧調整回路20の具体構成の一例を示す回路図である。図2において、符号21、22はそれぞれ電圧調整回路の入力端子、出力端子を示し、符号2010は可変利得増幅器を示し、符号2020は利得・出力電圧制御回路を示し、符号2030は可変利得増幅器の出力電圧調整部を示す。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a specific configuration of the
チャージポンプ回路10から出力された信号は、電圧調整回路20の入力端子21に入力され、可変利得増幅器2010で電圧調整された後出力端子22から出力され、フィルタ回路30に入力される。この際、可変利得増幅器2010は、制御端子51、52、53、54から入力される制御信号によって、利得と所定の電圧の入力時の出力電圧とを調整する。利得・出力電圧制御回路2020は、制御端子51、52、53、54からの制御信号を、可変利得増幅器2010の利得と出力電圧調整部2030を調整する信号に変換する。
The signal output from the
図3は、図1の電圧調整回路20を具体構成の他の例を示す回路図である。図3において、図2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。符号2011、2012はそれぞれ増幅器を示し、符号2031、2032は出力電圧設定部を示し、符号2040は増幅器選択回路を示す。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of a specific configuration of the
チャージポンプ回路10から出力された信号は、電圧調整回路20の入力端子21に入力され、所定の電圧の入力時に任意の出力電圧を出力しかつ任意の利得を有するように設定された増幅器2011または2012で電圧調整された後出力端子22から出力され、フィルタ回路30に入力される。この際、増幅器2011または2012は、出力電圧設定部2031または2032によって任意の出力電圧に設定される。
The signal output from the
上記増幅器2011、2012及び出力電圧設定部2031、2032は、増幅器選択回路2040によって制御端子51、52、53、54から入力される制御信号に応じてそれぞれ1つが選択される。なお、図3では簡単のため、2つの増幅器と出力電圧設定部の例を示したが、コンデンサ4011、4012、4013、4014の組合せによって適切な個数を組み合わせて構成される。
One of the
図4は、図1の構成におけるチャージポンプ出力電圧対発振周波数の関係、すなわち周波数制御感度を表す図である。横軸の記号VCPL、VCPHはそれぞれチャージポンプ出力電圧の下限電圧、上限電圧を表している。容量可変素子4020は印加電圧対容量特性のうち直線性のよい区間を用いていることとする。縦軸の記号fA1L、fA1Hはそれぞれスイッチ4031、4032、4033、4034を全てONにしたとき(以下バンドA1という)の発振下限周波数、発振上限周波数を表し、このときの周波数制御感度をβA1とする。記号fA16L、fA16Hはそれぞれスイッチ4031、4032、4033、4034を全てOFFにしたとき(以下バンドA16という)の発振下限周波数、発振上限周波数を表し、このときの周波数制御感度をβA16とする。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the charge pump output voltage and the oscillation frequency in the configuration of FIG. 1, that is, the frequency control sensitivity. The symbols VCPL and VCPH on the horizontal axis represent the lower limit voltage and the upper limit voltage of the charge pump output voltage, respectively. It is assumed that the
また図4には、図9の構成におけるチャージポンプ出力電圧対発振周波数の関係のうち、バンドB1とバンドB16の特性を重ねて表している。 FIG. 4 also shows the characteristics of the band B1 and the band B16 in the relationship of the charge pump output voltage versus the oscillation frequency in the configuration of FIG.
図5はチャージポンプ出力電圧対可変容量素子印加電圧の関係、すなわち電圧調整回路20の入出力電圧特性を表す図である。電圧調整回路20は、図5に示すように、チャージポンプ回路10の出力信号に対して1次関数で電圧変換を行うことで電圧調整する機能を有する。この電圧調整回路20では、各バンド毎に変換係数つまり、勾配と、電圧調整回路20への下限電圧VCPLの入力時における出力電圧の値とが異なる。この値は、制御端子からの制御信号に応じて切り替わる。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the charge pump output voltage and the voltage applied to the variable capacitance element, that is, the input / output voltage characteristics of the
バンドA1選択時は、電圧調整回路20の利得を1に設定し、入力されたチャージポンプ出力電圧をそのまま可変容量素子に印加する。一方、バンドA16選択時は、電圧調整回路20の利得を1以下に設定し、入力されたチャージポンプ出力電圧を電圧調整して可変容量素子に印加する。図5の例ではバンドA16選択時は、可変容量素子印加電圧の下限をVT16L、上限をVCPHになるよう設定している。
When the band A1 is selected, the gain of the
より具体的に電圧調整回路20の出力電圧と利得を求める。例えばβA16=βA1(=βB1)とする場合、図4を用いて電圧VT16Lを求めると次のようになる。
More specifically, the output voltage and gain of the
(数7)
(fA16H−fA16L):(fB16H−fB16L)=βB1:βB16
VT16=VCPL+(VCPH−VCPL)*{(βB16−βB1)/βB16}
≒1.6V
また電圧調整回路20のバンドA16設定時の利得GA16は次のようになる。
(Equation 7)
(FA16H-fA16L) :( fB16H-fB16L) = βB1: βB16
VT16 = VCPL + (VCPH−VCPL) * {(βB16−βB1) / βB16}
≒ 1.6V
Further, the gain GA16 when the
(数8)
GA16=20*log(βB1/βB16)
≒−7.9dB
(数7)、(数8)より電圧調整回路20はバンドA16選択時、入力電圧1〜2V、出力電圧1.6〜2V、利得を約−7.9dBに設定すればよい。
(Equation 8)
GA16 = 20 * log (βB1 / βB16)
≒ -7.9dB
According to (Equation 7) and (Equation 8), when the band A16 is selected, the
同様の手法でバンドA1からバンドA16間のバンドの出力電圧と利得を設計すれば、発振周波数fA1LからfA16H、つまり発振周波数の下限から上限までの周波数制御感度を常に一定に保つことができ、広い周波数範囲で低位相雑音のPLL回路を実現することができる。 By designing the output voltage and gain of the band between the band A1 to the band A16 by the same method, the frequency control sensitivity from the oscillation frequency fA1L to fA16H, that is, the lower limit to the upper limit of the oscillation frequency can be always kept constant. A PLL circuit with low phase noise in the frequency range can be realized.
なお、本実施の形態1においては、電圧調整回路20に図2または図3の構成を用いたが、チャージポンプ出力電圧を電圧調整できる構成であれば何でもよい。
In the first embodiment, the configuration of FIG. 2 or FIG. 3 is used for the
なお、本実施の形態1においては、電圧制御回路20の可変利得増幅器に非反転増幅器を用いたが、チャージポンプ出力電圧の上下限電圧を反転させ、反転増幅器を用いてもよい。
Although the non-inverting amplifier is used as the variable gain amplifier of the
なお、本実施の形態1においては、可変容量素子と並列にコンデンサを4個接続する例について説明したが、所望の発振周波数範囲と周波数制御感度を得られるように、1個以上のコンデンサを用いればよい。 In the first embodiment, an example in which four capacitors are connected in parallel with the variable capacitance element has been described. However, one or more capacitors may be used so as to obtain a desired oscillation frequency range and frequency control sensitivity. That's fine.
なお、本実施の形態1においては、不平衡発振回路を用いた例について説明したが、差動回路を用いた平衡発振回路を用いることも可能である。 In the first embodiment, an example using an unbalanced oscillation circuit has been described. However, a balanced oscillation circuit using a differential circuit can also be used.
なお、本実施の形態1においては、可変容量素子としてバリキャップダイオード、切り替手段付コンデンサとして直列に接続されたスイッチとコンデンサを用いたが、MOSトランジスタのゲート容量を利用した容量素子を用いてもよい。 In the first embodiment, the varicap diode is used as the variable capacitance element, and the switch and the capacitor connected in series as the capacitor with switching means. However, the capacitance element using the gate capacitance of the MOS transistor may be used. Good.
また、本実施の形態1において、電圧調整回路20に図2の構成を用いる場合、利得・出力電圧制御回路2020にD/Aコンバータを用いれば、制御信号から利得と出力電圧を制御する信号を生成することが容易となる。
In the first embodiment, when the configuration of FIG. 2 is used for the
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2におけるPLL回路の構成を示す回路図である。図6において、構成要素は図1と同じであるため図1と同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a PLL circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the components are the same as those in FIG. 1, so the same reference numerals as those in FIG.
チャージポンプ回路10から出力された信号は、フィルタ回路30によりAC成分が取り除かれた後、電圧制御発振器40に内蔵されている電圧調整回路20に入力される。電圧調整回路20に入力された信号は、制御端子51、52、53、54によってスイッチ4031、4032、4033、4034にそれぞれ直列に接続されるコンデンサ4011、4012、4013、4014の容量値に関連づけて設定される利得に減衰または増幅後出力された後、可変容量素子4020にDC電圧として供給され、可変容量素子4020は供給されたDC電圧に応じた容量値となる。以降は図1の動作と同じであるため説明を省略する。
The signal output from the
つまり実施の形態2においては、実施の形態1と比較して電圧調整回路20とフィルタ回路30の接続が逆になっている。なお電圧調整回路20の構成、チャージポンプ出力電圧対発振周波数の関係、チャージポンプ出力電圧対可変容量素子印加電圧の関係は、実施の形態1と同様である。
That is, in the second embodiment, the connection between the
図6の構成では、制御端子51、52、53、54によって同時に制御される構成要素である、電圧調整回路20とスイッチ4031、4032、4033、4034を近くに配置して、制御端子51、52、53、54につながる制御線を効率よく配線できる特徴がある。また電圧調整回路20の出力と可変容量素子4020の一端がつながる配線を短くできるため、電圧雑音が配線に重畳されにくくなり、電圧雑音による可変容量素子の容量変動が減少し、電圧制御発振器の周波数変動が小さくなって、低位相雑音のPLL回路を実現することができる。
In the configuration of FIG. 6, the
(実施の形態3)
図7は、本発明の実施の形態3におけるPLL回路の構成を示す回路図である。図7において、図6と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a PLL circuit according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 7, the same components as those in FIG.
図7において、符号31は、AC成分を取り除くフィルタ回路を示す。これは、実施の形態1と実施の形態2とを合わせた構成であり、実施の形態2において電圧調整回路20で電圧雑音が発生する場合に効果がある構成である。電圧調整回路20で発生する電圧雑音を取り除くため、電圧雑音による可変容量素子の容量変動が減少し、電圧制御発振器の周波数変動が小さくなって、低位相雑音のPLL回路を実現することができる。
In FIG. 7, reference numeral 31 denotes a filter circuit that removes an AC component. This is a configuration combining the first embodiment and the second embodiment, and is effective when voltage noise is generated in the
(実施の形態4)
図8は、本発明の実施の形態4におけるPLL回路の構成図である。図8において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a configuration diagram of a PLL circuit according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those in FIG.
図8において、符号80は、制御端子51、52、53、54によって任意の利得と出力電圧を設定することができ、さらにAC成分を除去できる低域周波数通過型・電圧調整回路を示す。
In FIG. 8,
チャージポンプ回路10から出力された信号は、低域周波数通過型・電圧調整回路80に入力され、制御端子51、52、53、54によってスイッチ4031、4032、4033、4034にそれぞれ直列に接続されるコンデンサ4011、4012、4013、4014の容量値に関連づけて設定される利得に減衰または増幅され、さらにAC成分が除去された後出力される。電圧調整されAC成分が除去された信号は、電圧制御発振器40に内蔵されている可変容量素子4020にDC電圧として供給され、可変容量素子4020は供給されたDC電圧に応じた容量値となる。以降は図1の動作と同じであるため説明を省略する。
The signal output from the
図8の構成は、図1における電圧調整回路20がフィルタ回路30の周波数特性を備えたことを特徴とし、フィルタ回路を削減し小型でかつ低位相雑音のPLL回路を実現することができる。
The configuration of FIG. 8 is characterized in that the
なお、本実施の形態4における構成要素の低域周波数通過型・電圧調整回路80の周波数特性を、制御端子51、52、53、54によって可変させれば、発振周波数によって最適なフィルタの周波数特性を設定することができ、広い周波数帯域で低位相雑音のPLL回路を実現することができる。
It should be noted that if the frequency characteristics of the low-frequency passing type /
また、実施の形態1から4において説明したPLL回路をチューナに用いれば、広い周波数範囲の放送を受信できるとともに、良好な位相雑音特性によって高品位な映像と音声を再生することができる。 If the PLL circuit described in Embodiments 1 to 4 is used for a tuner, broadcasting in a wide frequency range can be received, and high-quality video and audio can be reproduced with good phase noise characteristics.
また、実施の形態1から4において説明したPLL回路を通信システムに用いれば、異なる周波数帯域を有する通信規格に対応できるとともに、良好な位相雑音特性によって高品位な映像、音声とデータを受送信することができる。 In addition, if the PLL circuit described in Embodiments 1 to 4 is used in a communication system, it can support communication standards having different frequency bands and can receive and transmit high-quality video, audio, and data with good phase noise characteristics. be able to.
本発明のPLL回路は広い周波数範囲で良好な位相雑音特性を有し、広い周波数範囲の放送受信と高品位な映像と音声の再生を要求されるチューナに有用である。また異なる周波数帯域を有する通信規格への対応、及び高品位な映像、音声とデータの受送信を要求される通信システムにも有用である。 The PLL circuit of the present invention has good phase noise characteristics over a wide frequency range, and is useful for tuners that require broadcast reception over a wide frequency range and reproduction of high-quality video and audio. It is also useful for communication systems that require communication standards having different frequency bands and high-quality video, audio, and data transmission / reception.
10 チャージポンプ回路
20 電圧調整回路
21 入力端子
22 出力端子
2010 可変利得増幅器
2011、2012 増幅器
2020 利得・出力電圧制御回路
2030 出力電圧調整部
2031、2032 出力電圧設定部
2040 増幅器選択回路
30 フィルタ回路
31 フィルタ回路
40 電圧制御発振器
4010、4011、4012、4013、4014 コンデンサ
4020 可変容量素子
4031、4032、4033、4034 スイッチ
4040 インダクタ
4050 発振回路
51、52、53、54 制御端子
60 分周器
70 位相比較器
71 基準周波数入力端子
80 低域周波数通過型・電圧調整回路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記チャージポンプ回路の出力信号に対して1次関数で電圧変換を行うことで電圧調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路の出力信号からノイズ成分を取り除く第1のフィルタ回路と、
前記第1のフィルタ回路から電圧供給を受けて所定の容量値に調整される可変容量素子と、前記可変容量素子に並列に接続される容量切替手段付コンデンサと、前記可変容量素子と前記容量切替手段付コンデンサとともに共振回路を構成するインダクタと、前記共振回路の共振周波数に対応した周波数で発振する発振回路とからなる電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号またはその分周信号と基準周波数信号とを比較して、前記チャージポンプ回路に比較結果を出力する位相比較器と、
前記電圧調整回路の電圧変換係数と前記容量切替手段付コンデンサの容量値とを連動して切り替え制御する制御端子とを備え、
前記制御端子からの制御信号に応じて、前記容量切替手段付コンデンサの容量値の切替に連動して前記可変容量素子の動作電圧を調整することにより、前記可変容量素子による周波数制御感度を前記容量切替手段付コンデンサの容量値の切替にかかわらず低い状態で一定に調整して、広い周波数範囲で低位相雑音の所定周波数を生成可能としたPLL回路。 A charge pump circuit;
A voltage adjusting circuit for adjusting a voltage by performing voltage conversion with a linear function on an output signal of the charge pump circuit;
A first filter circuit for removing a noise component from the output signal of the voltage adjustment circuit;
A variable capacitance element that is supplied with voltage from the first filter circuit and is adjusted to a predetermined capacitance value; a capacitor with capacitance switching means connected in parallel to the variable capacitance element; the variable capacitance element and the capacitance switching A voltage-controlled oscillator comprising an inductor that forms a resonance circuit together with a capacitor with means, and an oscillation circuit that oscillates at a frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit;
A phase comparator that compares the output signal of the voltage controlled oscillator or a frequency-divided signal thereof with a reference frequency signal, and outputs a comparison result to the charge pump circuit;
A control terminal that switches and controls the voltage conversion coefficient of the voltage adjustment circuit and the capacitance value of the capacitor with the capacitance switching means,
In response to a control signal from the control terminal, the operating voltage of the variable capacitance element is adjusted in conjunction with the switching of the capacitance value of the capacitor with the capacitance switching means, whereby the frequency control sensitivity of the variable capacitance element is set to the capacitance. A PLL circuit that is capable of generating a predetermined frequency of low phase noise in a wide frequency range by adjusting it to be constant in a low state regardless of switching of the capacitance value of the capacitor with switching means.
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