JP2006067565A - Method of switching pll characteristics and pll circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PLL circuit where operation noise is reduced in the case of improving quick responsiveness by raising a natural angular frequency in the case of frequency pull-in. <P>SOLUTION: A loop filter which is a component of the PLL circuit includes a switching element 17 for switching a capacitance value which connects and disconnects a capacitive element Cz2 to a capacitive element Cz1 according to a switching signal 16, and a switching element 18 for switching a resistance value which short-circuits and opens between both ends of a resistance element Rz1 according to the natural angular frequency switching signal 16 in order to keep a damping factor at a constant value. It further includes an operational amplifier for charging the capacitive element Cz2 at the same potential as the capacitive element Cz1 when the capacitive element Cz2 is isolated from the capacitive element Cz1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、主にPLL回路の低動作ノイズ化を実現することができるPLL特性切り換え方法およびPLL回路に関するものである。   The present invention mainly relates to a PLL characteristic switching method and a PLL circuit that can realize a reduction in operation noise of the PLL circuit.

図12は、PLL回路の先行技術の構成を示すブロック図である。図13は、図12のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタ、すなわちローパスフィルタの構成を示す回路図である。図14は図12のPLL回路の動作を示すタイミング図である。   FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a prior art PLL circuit. FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a loop filter, that is, a low-pass filter, which is one of the components of the PLL circuit of FIG. FIG. 14 is a timing chart showing the operation of the PLL circuit of FIG.

このPLL回路では、図12に示すように、電圧制御発振器1の出力信号9を可変分周器2により1/M分周した分周信号6と温度補償水晶発振器11から出力される基準信号7との間の位相差が位相比較器3で検出される。位相比較器3で検出された分周信号6と基準信号7との位相差に応じたパルス幅の電圧パルスが位相比較器3からチャージポンプ4,10に送られる。チャージポンプ4,10は、位相比較器3の出力に応じた電圧もしくは電流を出力する。チャージポンプ4はループフィルタ5に直接接続されている。また、チャージポンプ10は自然角周波数切り換え信号16に応じてオンかオフかに切り替わるスイッチ素子(SW1)14を介してループフィルタ5に接続されている。したがって、自然角周波数切り換え信号16が第1の状態のときには、チャージポンプ4の出力のみがループフィルタ5に供給される。また、自然角周波数切り換え信号16が第2の状態のときには、チャージポンプ4,10の出力の両方がループフィルタ5に供給される。このチャージポンプ4,10の出力は、ループフィルタ5で平滑化されて、電圧制御発振器1へ制御電圧13として伝達される。この際、チャージポンプ4の出力のみをループフィルタ5へ供給する場合と、チャージポンプ4,10の両方の出力をループフィルタ5へ供給する場合とで、PLL回路の自然角周波数ωnが異なる。後者の場合、自然角周波数ωnは前者の場合に比べて高くなる。   In this PLL circuit, as shown in FIG. 12, the divided signal 6 obtained by dividing the output signal 9 of the voltage controlled oscillator 1 by 1 / M by the variable frequency divider 2 and the reference signal 7 output from the temperature compensated crystal oscillator 11. Is detected by the phase comparator 3. A voltage pulse having a pulse width corresponding to the phase difference between the frequency-divided signal 6 and the reference signal 7 detected by the phase comparator 3 is sent from the phase comparator 3 to the charge pumps 4 and 10. The charge pumps 4 and 10 output a voltage or current corresponding to the output of the phase comparator 3. The charge pump 4 is directly connected to the loop filter 5. The charge pump 10 is connected to the loop filter 5 via a switch element (SW1) 14 that is switched on or off in response to a natural angular frequency switching signal 16. Therefore, when the natural angular frequency switching signal 16 is in the first state, only the output of the charge pump 4 is supplied to the loop filter 5. When the natural angular frequency switching signal 16 is in the second state, both the outputs of the charge pumps 4 and 10 are supplied to the loop filter 5. The outputs of the charge pumps 4 and 10 are smoothed by the loop filter 5 and transmitted to the voltage controlled oscillator 1 as the control voltage 13. At this time, the natural angular frequency ωn of the PLL circuit is different between when only the output of the charge pump 4 is supplied to the loop filter 5 and when both outputs of the charge pumps 4 and 10 are supplied to the loop filter 5. In the latter case, the natural angular frequency ωn is higher than in the former case.

ループフィルタ5にも、自然角周波数切り換え信号16が入力されていて、自然角周波数切り換え信号16の状態に応じてループフィルタ5を構成する抵抗の値が切り換えられるようになっている。これは、上記のようなチャージポンプ10の出力のループフィルタ5への供給の断続によって自然角周波数ωnを切り換えても、PLL回路のダンピングファクタζが変化しないようにするためである。   The natural angular frequency switching signal 16 is also input to the loop filter 5 so that the value of the resistor constituting the loop filter 5 can be switched according to the state of the natural angular frequency switching signal 16. This is to prevent the damping factor ζ of the PLL circuit from changing even if the natural angular frequency ωn is switched by intermittently supplying the output of the charge pump 10 to the loop filter 5 as described above.

上記のループフィルタ5は、図13に示すように、チャージポンプ4の出力端とグラウンドとの間に接続された容量素子Cpと、チャージポンプ4の出力端とグラウンドとの間に接続された抵抗素子Rz1,Rz2および容量素子Czの直列回路と、抵抗素子Rz2に並列接続されたスイッチ素子(SW2)17とからなる。スイッチ素子(SW2)17は、自然角周波数切り換え信号16の状態に応じてオンかオフかに切り替わる。チャージポンプ4の出力端子はそのまま電圧制御発振器1の制御電圧端子に接続されている。   As shown in FIG. 13, the loop filter 5 includes a capacitive element Cp connected between the output terminal of the charge pump 4 and the ground, and a resistor connected between the output terminal of the charge pump 4 and the ground. It comprises a series circuit of elements Rz1, Rz2 and a capacitive element Cz, and a switch element (SW2) 17 connected in parallel to the resistance element Rz2. The switch element (SW2) 17 is switched between on and off according to the state of the natural angular frequency switching signal 16. The output terminal of the charge pump 4 is connected to the control voltage terminal of the voltage controlled oscillator 1 as it is.

以上のようにして、電圧制御発振器1の出力信号9は、可変分周器2により1/M分周され、分周信号6となって位相比較器3へフィードバックされる。したがって、電圧制御発振器1の出力信号9の周波数foは、可変分周器2の分周比をM、基準信号7の周波数をfrefとすれば、以下のように表される。   As described above, the output signal 9 of the voltage controlled oscillator 1 is frequency-divided by 1 / M by the variable frequency divider 2 and is fed back to the phase comparator 3 as the frequency-divided signal 6. Therefore, the frequency fo of the output signal 9 of the voltage controlled oscillator 1 is expressed as follows, where M is the frequency division ratio of the variable frequency divider 2 and fref is the frequency of the reference signal 7.

fo = M × fref ・・・式(1)
また、一般的にPLL回路のループ特性の指標となる自然角周波数ωn、およびダンピングファクタζは、以下のように示される。
fo = M × fref (1)
Further, the natural angular frequency ωn and the damping factor ζ, which are generally indices of the loop characteristics of the PLL circuit, are expressed as follows.

ωn= (K×ω2)1/2
・・・式(2)
ωn = (K × ω2) 1/2
... Formula (2)

ζ= (1/2)× (K÷ω2)1/2
・・・式(3)
ただし、 ω2=1/(Cz×Rz)
K=(Kvco×Icp×Rz)/(2π×M)
10×Cp<Cz
Icp:スイッチ素子(SW1)14がオンのときはチャージポンプ4,10
の出力電流の和であり、スイッチ素子(SW1)14がオフのときは
チャージポンプ4単体の出力電流
Kvco:電圧制御発振器1のゲイン
Rz:スイッチ素子(SW2)17がオフのときは抵抗素子Rz1,Rz2
の抵抗値の和であり、スイッチ素子(SW2)17がオンのときは抵
抗素子Rz1単体の抵抗値
Cz:容量素子Czの容量値
ここで、PLL回路の高速応答性より、ダンピングファクタζは、ほぼ0.7が最適であることが広く知られている。
ζ = (1/2) × (K ÷ ω2) 1/2
... Formula (3)
However, ω2 = 1 / (Cz × Rz)
K = (Kvco × Icp × Rz) / (2π × M)
10 × Cp <Cz
Icp: When the switch element (SW1) 14 is on, the charge pumps 4 and 10
When the switch element (SW1) 14 is off,
Output current of charge pump 4 alone
Kvco: Gain of voltage controlled oscillator 1
Rz: resistance elements Rz1, Rz2 when the switch element (SW2) 17 is OFF
When the switch element (SW2) 17 is on, the resistance is
Resistance value of anti-element Rz1 alone
Cz: Capacitance value of the capacitive element Cz Here, it is widely known that the optimum damping factor ζ is approximately 0.7 from the high-speed response of the PLL circuit.

この先行技術では、高速応答性と高C/Nとを両立させるため、周波数引き込み時と定常時で自然角周波数ωnの切り換えを行っている。   In this prior art, in order to achieve both high-speed response and high C / N, the natural angular frequency ωn is switched between frequency pull-in and steady-state.

まず、定常時は、自然角周波数切り換え信号16が“L”となっていて、スイッチ素子(SW1)14がオフであり、ループフィルタ5へ供給される電流がチャージポンプ4の出力電流のみである。したがって、PLL回路の自然角周波数ωnが低い状態であり、PLL回路はロック状態となっている。   First, in a steady state, the natural angular frequency switching signal 16 is “L”, the switch element (SW1) 14 is off, and the current supplied to the loop filter 5 is only the output current of the charge pump 4. . Therefore, the natural angular frequency ωn of the PLL circuit is low, and the PLL circuit is in a locked state.

その後、可変分周器2の分周比Mが切り換えられると、その瞬間からある一定の時間、自然角周波数切り換え信号16が“H”となる。この自然角周波数切り換え信号16を受けてスイッチ素子(SW1)14がオンとなる。この結果、ループフィルタ5へ供給される電流が、チャージポンプ4のみの出力電流からチャージポンプ4,10の出力電流を加算した値へ高くなる。これによって、自然角周波数ωnが高くなり、周波数引き込み動作が高速に行われる。このとき、スイッチ素子(SW2)17は、オンする。それにより、抵抗素子Rz2の両端をショートし、ダンピングファクタζを定常時と同じほぼ0.7に調整している。   Thereafter, when the frequency division ratio M of the variable frequency divider 2 is switched, the natural angular frequency switching signal 16 becomes “H” for a certain period from that moment. In response to this natural angular frequency switching signal 16, the switch element (SW1) 14 is turned on. As a result, the current supplied to the loop filter 5 increases to a value obtained by adding the output currents of the charge pumps 4 and 10 to the output current of only the charge pump 4. As a result, the natural angular frequency ωn is increased, and the frequency pull-in operation is performed at high speed. At this time, the switch element (SW2) 17 is turned on. As a result, both ends of the resistance element Rz2 are short-circuited, and the damping factor ζ is adjusted to approximately 0.7, which is the same as in the steady state.

例えば、周波数引き込み時のみ、電流Icpの値を4倍とし、抵抗素子Rzの値を1/2にすることで、式(2),(3)よりダンピングファクタζを一定にしたまま、自然角周波数ωnを2倍に高くできる。この結果、高速に周波数と位相の引き込みを完了させることができる。   For example, only at the time of frequency pull-in, the value of the current Icp is quadrupled and the value of the resistance element Rz is halved, so that the natural angle is kept constant from the equations (2) and (3) while keeping the damping factor ζ constant The frequency ωn can be doubled. As a result, frequency and phase acquisition can be completed at high speed.

その後、自然角周波数切り換え信号16を“L”にすることで、スイッチ素子(SW1,SW2)14,17をオフにし、ダンピングファクタζの値を一定に保ったまま、自然角周波数ωnを定常値まで下げ、高C/Nを実現している。   Thereafter, the natural angular frequency switching signal 16 is set to “L” to turn off the switch elements (SW1, SW2) 14 and 17 and keep the value of the damping factor ζ constant while keeping the natural angular frequency ωn constant. To achieve high C / N.

図14には、電圧制御発振器1の出力信号の周波数foの変化と、自然角周波数切り換え信号16の変化の関係を示している。同図において、時刻t1以前は周波数foが安定し、PLL回路はロック状態となっている。時刻t1から時刻t2までは、周波数引き込み期間である。時刻t2から時刻t3までの期間は位相引き込み期間である。時刻t3以降、周波数foが安定し、PLL回路はロック状態となっている。
“Substrate Injection and Crosstalk in CMOS Circuits” Bell Laboratories, Lucent Technologies IEEE1999 CUSTOM INTEGRATED CIRCUITS CONFERRENCE
FIG. 14 shows the relationship between the change in the frequency fo of the output signal of the voltage controlled oscillator 1 and the change in the natural angular frequency switching signal 16. In the figure, before the time t1, the frequency fo is stable and the PLL circuit is in a locked state. The period from time t1 to time t2 is a frequency pull-in period. A period from time t2 to time t3 is a phase pull-in period. After time t3, the frequency fo is stable and the PLL circuit is in a locked state.
“Substrate Injection and Crosstalk in CMOS Circuits” Bell Laboratories, Lucent Technologies IEEE1999 CUSTOM INTEGRATED CIRCUITS CONFERRENCE

しかしながら、先行技術の構成では、自然角周波数ωnの切り換えの弊害として、自然角周波数切り換え信号16が“H”の時、ループフィルタ5へ供給される電流が、チャージポンプ4のみの出力電流からチャージポンプ4,10の出力電流を加算した値へ大きくなる。その結果、PLL回路の動作電流も増大し、一部の電流が半導体基板へ流れ込み、同一半導体基板上にPLL回路とともに集積される送信回路および受信回路といった他ブロックへ干渉する。それによって、送受信回路の諸特性を劣化させている。つまり、PLL回路の動作ノイズが大きいという問題があった。   However, in the configuration of the prior art, as an adverse effect of switching the natural angular frequency ωn, when the natural angular frequency switching signal 16 is “H”, the current supplied to the loop filter 5 is charged from the output current of only the charge pump 4. The output current is increased to the sum of the output currents of the pumps 4 and 10. As a result, the operating current of the PLL circuit also increases, a part of the current flows into the semiconductor substrate, and interferes with other blocks such as a transmitting circuit and a receiving circuit integrated with the PLL circuit on the same semiconductor substrate. Thereby, various characteristics of the transmission / reception circuit are deteriorated. That is, there is a problem that the operation noise of the PLL circuit is large.

上記の干渉は例えば、次のような構造で発生する。   For example, the above interference occurs in the following structure.

図15は、絶縁体で分離された2つのダイオードの縦構造を示す断面図である。図15において、符号101はP型半導体Si基板を示す。符号102,103はP型半導体Si基板101上に形成されたP++型領域を示す。符号104,105はP++型領域102,103上に形成されたN型領域を示す。符号106は半導体Si基板101に埋め込まれた分離用絶縁体を示す。符号107はP++型領域102,103の間に形成される寄生抵抗を示す。符号108はP++型領域102,103の間に形成される寄生容量を示す。このような素子により、上記干渉が発生している。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing the vertical structure of two diodes separated by an insulator. In FIG. 15, reference numeral 101 denotes a P type semiconductor Si substrate. Reference numerals 102 and 103 denote P ++ type regions formed on the P type semiconductor Si substrate 101. Reference numerals 104 and 105 denote N + -type regions formed on the P ++ -type regions 102 and 103, respectively. Reference numeral 106 denotes a separation insulator embedded in the semiconductor Si substrate 101. Reference numeral 107 denotes a parasitic resistance formed between the P ++ type regions 102 and 103. Reference numeral 108 denotes a parasitic capacitance formed between the P ++ type regions 102 and 103. Such an element causes the interference.

したがって、本発明の目的は、自然角周波数を高くして高速応答性を高めたときにおいて、低動作ノイズ化を図ることができるPLL回路を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a PLL circuit capable of reducing the operating noise when the natural angular frequency is increased to increase the high-speed response.

上記課題を解決するために、本発明のPLL特性切り換え方法は、電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号と基準信号とを位相比較する位相比較器と、容量および抵抗を含み位相比較器の出力信号の低域成分を電圧制御発振器に制御電圧として与えるループフィルタとを少なくとも含んで構成され、所定の自然角周波数およびダンピングファクタで動作するPLL回路の応答特性を切り換えるPLL特性切り換え方法であり、自然角周波数を切り換えるために、切り換え信号に応じて容量の値を切り換える工程と、ダンピングファクタを一定値に維持するために、容量の値の切り換えに連動して、切り換え信号に応じて抵抗の値を切り換える工程とを含む。   In order to solve the above problems, a PLL characteristic switching method of the present invention includes a voltage controlled oscillator, a phase comparator that compares the phase of an output signal of the voltage controlled oscillator and a reference signal, a capacitor and a resistor. A PLL characteristic switching method for switching a response characteristic of a PLL circuit configured to include at least a loop filter that applies a low frequency component of an output signal to a voltage controlled oscillator as a control voltage, and that operates at a predetermined natural angular frequency and a damping factor. In order to switch the natural angular frequency, the step of switching the capacitance value according to the switching signal and the value of the resistor according to the switching signal in conjunction with the switching of the capacitance value in order to maintain the damping factor at a constant value Switching.

この方法によれば、チャージポンプの電流を切り換えるのではなく、ループフィルタ内の容量の値を切り換えることによって、自然角周波数を高くしているので、PLL回路が形成されている半導体基板に流れる電流は、高速応答性を得るために、自然角周波数を高くしても増加しない。したがって、周波数引き込み時に自然角周波数を高くして高速応答性を高めたときにおいて、低動作ノイズ化を図ることができる。   According to this method, since the natural angular frequency is increased by switching the capacitance value in the loop filter instead of switching the current of the charge pump, the current flowing through the semiconductor substrate on which the PLL circuit is formed Does not increase even if the natural angular frequency is increased in order to obtain high-speed response. Therefore, when the natural angular frequency is increased at the time of frequency pulling to increase the high-speed response, it is possible to reduce the operation noise.

また、本発明のPLL回路は、電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号と基準信号とを位相比較する位相比較器と、位相比較器の出力信号の低域成分を電圧制御発振器に制御電圧として与えるループフィルタとを少なくとも含んで構成され、所定の自然角周波数およびダンピングファクタで動作するPLL回路である。ループフィルタは、位相比較器の出力端に接続された容量および抵抗の直列回路と、自然角周波数を切り換えるために、切り換え信号に応じて容量の値を切り換える容量切り換え手段と、ダンピングファクタを一定値に維持するために、容量の値の切り換えに連動して、切り換え信号に応じて抵抗の値を切り換える抵抗切り換え手段とを備えている。   In addition, the PLL circuit of the present invention includes a voltage controlled oscillator, a phase comparator that compares the phase of the output signal of the voltage controlled oscillator and a reference signal, and a low-frequency component of the output signal of the phase comparator that controls the voltage controlled oscillator. And a loop circuit that operates at a predetermined natural angular frequency and damping factor. The loop filter has a capacitance and resistance series circuit connected to the output terminal of the phase comparator, capacitance switching means for switching the capacitance value in accordance with the switching signal to switch the natural angular frequency, and a constant damping factor. In order to maintain the resistance value, resistance switching means for switching the resistance value in accordance with the switching signal is provided in conjunction with the switching of the capacitance value.

この構成によれば、チャージポンプの電流を切り換えるのではなく、ループフィルタ内の容量の値を切り換えることによって、自然角周波数を高くしているので、PLL回路が形成されている半導体基板に流れる電流は、高速応答性を得るために、自然角周波数を高くしても増加しない。したがって、周波数引き込み時に自然角周波数を高くして高速応答性を高めたときにおいて、低動作ノイズ化を図ることができる。   According to this configuration, since the natural angular frequency is increased by switching the value of the capacitance in the loop filter instead of switching the current of the charge pump, the current flowing through the semiconductor substrate on which the PLL circuit is formed Does not increase even if the natural angular frequency is increased in order to obtain high-speed response. Therefore, when the natural angular frequency is increased at the time of frequency pulling to increase the high-speed response, it is possible to reduce the operation noise.

上記本発明のPLL回路においては、容量は、並列に設けられる第1および第2の容量素子からなり、容量切り換え手段は、第1の容量素子と第2の容量素子との間に接続され、切り換え信号に応じてオンかオフかに切り替わる容量値切り換えスイッチ素子と、容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに第2の容量素子を第1の容量素子と同じ電位に充電する充電回路とからなることが好ましい。   In the PLL circuit of the present invention, the capacitor is composed of first and second capacitor elements provided in parallel, and the capacitor switching means is connected between the first capacitor element and the second capacitor element, A capacitance value switching switch element that switches between on and off according to the switching signal, and a charging circuit that charges the second capacitance element to the same potential as the first capacitance element when the capacitance value switching switch element is in the off state. It is preferable to become.

この構成によれば、自然角周波数の切り換えのために第2の容量素子を第1の容量素子に接続するとき、第2の容量素子が第1の容量素子と同じ電位に充電されているため、第2の容量素子の第1の容量素子への接続によって、第1の容量素子と抵抗との接続点の電位が変動することがない。したがって、高速応答性が損なわれることがない。   According to this configuration, when the second capacitive element is connected to the first capacitive element for switching the natural angular frequency, the second capacitive element is charged to the same potential as the first capacitive element. The potential of the connection point between the first capacitor element and the resistor does not fluctuate due to the connection of the second capacitor element to the first capacitor element. Therefore, high-speed response is not impaired.

上記構成においては、充電回路は、第1の容量素子の電位を入力とするボルテージフォロワと、ボルテージフォロワの出力端子と第2の容量素子との間に接続され、容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに導通し、容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときに開放する充電制御スイッチ素子とからなることが好ましい。上記構成において、ボルテージフォロワは例えば、出力端子が反転入力端子に接続されたオペアンプからなる。   In the above configuration, the charging circuit is connected between the voltage follower that receives the potential of the first capacitive element, the output terminal of the voltage follower, and the second capacitive element, and the capacitance value switching switch element is in the OFF state. And a charge control switch element that is conductive when the capacitance value changeover switch element is open, and is opened when the capacitance value changeover switch element is in the ON state. In the above configuration, the voltage follower includes, for example, an operational amplifier whose output terminal is connected to the inverting input terminal.

また、充電回路は、第1の容量素子の電位を入力とし出力端子が第2の容量素子に接続されたボルテージフォロワからなり、ボルテージフォロワはハイインピーダンス出力状態になる機能を有し、容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに通常出力状態となり、容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときにハイインピーダンス出力状態となることが好ましい。上記構成において、ボルテージフォロワは例えば出力端子が反転入力端子に接続されたオペアンプからなる。   The charging circuit is composed of a voltage follower in which the potential of the first capacitive element is input and the output terminal is connected to the second capacitive element, and the voltage follower has a function of being in a high impedance output state, and the capacitance value is switched. It is preferable that a normal output state is obtained when the switch element is in an off state, and a high impedance output state is established when the capacitance value switching switch element is in an on state. In the above configuration, the voltage follower is composed of an operational amplifier whose output terminal is connected to the inverting input terminal, for example.

また、上記のPLL回路においては、抵抗が第1の容量素子に直接接続され、抵抗と第1の容量素子との接続点に第2の容量素子が容量値切り換えスイッチ素子を介して接続された構成において、充電回路は以下のような構成でもよい。すなわち、充電回路は、第1の容量素子と抵抗との接続点の電位を基準として抵抗の両端間に現れる電位差を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力端子と第2の容量素子との間に接続され、容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに導通し、容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときに開放する充電制御スイッチ素子とからなっていてもよい。   In the above PLL circuit, the resistor is directly connected to the first capacitor element, and the second capacitor element is connected to the connection point between the resistor and the first capacitor element via the capacitance value changeover switch element. In the configuration, the charging circuit may have the following configuration. That is, the charging circuit includes an amplifier circuit that amplifies a potential difference appearing between both ends of the resistor with reference to a potential at a connection point between the first capacitor element and the resistor, and between the output terminal of the amplifier circuit and the second capacitor element. And a charge control switch element that conducts when the capacitance value changeover switch element is in the off state and opens when the capacitance value changeover switch element is in the on state.

上記の増幅回路は、例えば出力端子が反転入力端子に接続され非反転入力端子が抵抗と第1の容量素子との接続点に接続された第1のオペアンプと、第1のオペアンプの出力端子に一端が接続された第1の抵抗素子と、第1の抵抗素子の他端に反転入力端子が接続され抵抗における第1の容量素子との接続点と反対側の端子に非反転入力端子が接続され充電制御スイッチ素子に出力端子が接続された第2のオペアンプと、第2のオペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された第2の抵抗素子とからなる。   The amplifier circuit includes, for example, a first operational amplifier in which an output terminal is connected to an inverting input terminal and a non-inverting input terminal is connected to a connection point between the resistor and the first capacitive element, and an output terminal of the first operational amplifier. A first resistance element connected at one end, an inverting input terminal is connected to the other end of the first resistance element, and a non-inverting input terminal is connected to a terminal opposite to the connection point of the first capacitance element in the resistor The charge control switch element includes a second operational amplifier having an output terminal connected thereto, and a second resistor element connected between the output terminal and the inverting input terminal of the second operational amplifier.

また、上記のPLL回路においては、抵抗が第1の容量素子に直接接続され、抵抗と第1の容量素子との接続点に第2の容量素子が容量値切り換えスイッチ素子を介して接続された構成において、充電回路は以下のような構成でもよい。すなわち、充電回路は、第1の容量素子と抵抗との接続点の電位を基準として抵抗の両端間に現れる電位差を増幅する増幅回路からなり、増幅回路の出力端子が第2の容量素子に接続される。ここで、増幅回路は、ハイインピーダンス出力状態になる機能を有し、容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに通常出力状態となり、容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときにハイインピーダンス出力状態となる
上記の増幅回路は、例えば出力端子が反転入力端子に接続され非反転入力端子が抵抗と第1の容量素子との接続点に接続された第1のオペアンプと、第1のオペアンプの出力端子に一端が接続された第1の抵抗素子と、第1の抵抗素子の他端に反転入力端子が接続され抵抗における第1の容量素子との接続点と反対側の端子に非反転入力端子が接続され充電制御スイッチ素子に出力端子が接続された第2のオペアンプと、第2のオペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された第2の抵抗素子とからなる。
In the above PLL circuit, the resistor is directly connected to the first capacitor element, and the second capacitor element is connected to the connection point between the resistor and the first capacitor element via the capacitance value changeover switch element. In the configuration, the charging circuit may have the following configuration. That is, the charging circuit includes an amplifier circuit that amplifies a potential difference appearing between both ends of the resistor with reference to a potential at a connection point between the first capacitor element and the resistor, and an output terminal of the amplifier circuit is connected to the second capacitor element. Is done. Here, the amplifier circuit has a function of being in a high impedance output state, and is in a normal output state when the capacitance value changeover switch element is in an off state, and in a high impedance output state when the capacitance value changeover switch element is in an on state. For example, the amplifier circuit includes a first operational amplifier in which an output terminal is connected to an inverting input terminal and a non-inverting input terminal is connected to a connection point between the resistor and the first capacitive element, and an output terminal of the first operational amplifier. A non-inverting input terminal at a terminal opposite to the connection point between the first resistance element having one end connected to the first resistance element, an inverting input terminal connected to the other end of the first resistance element, and the first capacitor element at the resistor. A second operational amplifier having an output terminal connected to the charge control switch element and a second resistance element connected between the output terminal and the inverting input terminal of the second operational amplifier.

上記のPLL回路においては、抵抗は、第1および第2の抵抗素子の直列回路からなり、抵抗切り換え手段は、第1および第2の抵抗素子の何れか一方に並列に接続された抵抗値切り換えスイッチ素子からなる。抵抗値切り換えスイッチ素子は、容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときにオフ状態となり、容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときにオン状態となる。   In the above-described PLL circuit, the resistor is composed of a series circuit of first and second resistance elements, and the resistance switching means is a resistance value switching circuit connected in parallel to one of the first and second resistance elements. It consists of a switch element. The resistance value changeover switch element is turned off when the capacitance value changeover switch element is turned off, and turned on when the capacitance value changeover switch element is turned on.

以上説明した様に、本発明では、周波数引き込み時にPLL回路の自然角周波数を高く設定した場合でも、PLL回路が低動作ノイズ化される。その結果、例えば、送信回路および、受信回路といったPLL回路以外の回路ブロックを、同一半導体基板上に集積した場合において、干渉による送信受信回路の特性劣化を低減できる。   As described above, in the present invention, even when the natural angular frequency of the PLL circuit is set high at the time of frequency pull-in, the PLL circuit is reduced in operating noise. As a result, for example, when circuit blocks other than the PLL circuit such as a transmission circuit and a reception circuit are integrated on the same semiconductor substrate, it is possible to reduce deterioration in characteristics of the transmission / reception circuit due to interference.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1から図3を用いて、本発明の第1の実施の形態のPLL回路について説明する。
(First embodiment)
The PLL circuit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の第1の実施の形態におけるPLL回路の構成を示すブロック図である。図2は、図1のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタ、すなわちローパスフィルタの構成を示す回路図である。図3はこの実施の形態のPLL回路の動作を示すタイミング図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a loop filter, that is, a low-pass filter, which is one of the components of the PLL circuit of FIG. FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the PLL circuit of this embodiment.

このPLL回路では、図1に示すように、電圧制御発振器1の出力信号9を可変分周器2により1/M分周した分周信号6と温度補償水晶発振器11から出力される基準信号7との間の位相差が位相比較器3で検出される。位相比較器3で検出された分周信号6と基準信号7との位相差に応じたパルス幅の電圧パルスが位相比較器3からチャージポンプ4に送られる。チャージポンプ4は、位相比較器3の出力に応じた電圧もしくは電流を出力する。チャージポンプ4はループフィルタ5に直接接続される。このチャージポンプ4の出力は、ループフィルタ5で平滑化されて、電圧制御発振器1へ制御電圧13として伝達される。   In this PLL circuit, as shown in FIG. 1, the output signal 9 of the voltage controlled oscillator 1 is divided by 1 / M by the variable frequency divider 2 and the reference signal 7 output from the temperature compensation crystal oscillator 11. Is detected by the phase comparator 3. A voltage pulse having a pulse width corresponding to the phase difference between the frequency-divided signal 6 detected by the phase comparator 3 and the reference signal 7 is sent from the phase comparator 3 to the charge pump 4. The charge pump 4 outputs a voltage or current corresponding to the output of the phase comparator 3. The charge pump 4 is directly connected to the loop filter 5. The output of the charge pump 4 is smoothed by the loop filter 5 and transmitted to the voltage controlled oscillator 1 as the control voltage 13.

ループフィルタ5には、自然角周波数切り換え信号16が入力されていて、自然角周波数切り換え信号16の状態に応じてループフィルタ5を構成する容量と抵抗の値がそれぞれ切り換えられるようになっている。これは、PLL回路のダンピングファクタζを一定に保ちながら、自然角周波数ωnを切り換えるためである。   The natural angular frequency switching signal 16 is input to the loop filter 5, and the capacitance and resistance values constituting the loop filter 5 are switched according to the state of the natural angular frequency switching signal 16. This is for switching the natural angular frequency ωn while keeping the damping factor ζ of the PLL circuit constant.

上記のループフィルタ5は、図2に示すように、チャージポンプ4の出力端とグラウンドとの間に接続された容量素子Cpと、チャージポンプ4の出力端とグラウンドとの間に接続された抵抗素子Rz1,Rz2および容量素子Cz1の直列回路と、抵抗素子Rz2および容量素子Cz1の接続点に非反転入力端子が接続されたオペアンプ12と、オペアンプ12の出力端子に一端が接続されたスイッチ素子(SW1)14と、スイッチ素子(SW1)14の他端とグラウンドとの間に接続された容量素子Cz2と、抵抗素子Rz2および容量素子Cz1の接続点と容量素子Cz2との間に接続されたスイッチ素子(SW2)17と、抵抗素子Rz1に並列接続されたスイッチ素子(SW3)18とからなる。   As shown in FIG. 2, the loop filter 5 includes a capacitive element Cp connected between the output terminal of the charge pump 4 and the ground, and a resistor connected between the output terminal of the charge pump 4 and the ground. A series circuit of the elements Rz1, Rz2 and the capacitive element Cz1, an operational amplifier 12 having a non-inverting input terminal connected to a connection point of the resistive element Rz2 and the capacitive element Cz1, and a switching element having one end connected to the output terminal of the operational amplifier 12 ( SW1) 14, a capacitive element Cz2 connected between the other end of the switch element (SW1) 14 and the ground, and a switch connected between the connection point of the resistive element Rz2 and the capacitive element Cz1 and the capacitive element Cz2. It comprises an element (SW2) 17 and a switch element (SW3) 18 connected in parallel to the resistance element Rz1.

オペアンプ12は、出力端子と反転入力端子とが互いに接続されていて、ボルテージフォロワを構成している。このボルテージフォロワは、スイッチ素子(SW1)14とともに、容量素子Cz2を充電する充電回路を構成している。   The operational amplifier 12 has an output terminal and an inverting input terminal connected to each other, and constitutes a voltage follower. This voltage follower, together with the switch element (SW1) 14, constitutes a charging circuit that charges the capacitive element Cz2.

スイッチ素子(SW1,SW2,SW3)14,17,18は、自然角周波数切り換え信号16の状態に応じてオンかオフかに切り替わる。チャージポンプ4の出力端子はそのまま電圧制御発振器1の制御電圧端子に接続されている。   The switch elements (SW1, SW2, SW3) 14, 17, and 18 are switched between on and off according to the state of the natural angular frequency switching signal 16. The output terminal of the charge pump 4 is connected to the control voltage terminal of the voltage controlled oscillator 1 as it is.

以上のようにして、電圧制御発振器1の出力信号9は、可変分周器2により分周され、分周信号6となって位相比較器3へフィードバックされる。したがって、電圧制御発振器1の出力信号9の周波数foは、可変分周器2の分周比をM、基準信号7の周波数をfrefとすれば、先行技術と同様に式(1)で表される。   As described above, the output signal 9 of the voltage controlled oscillator 1 is frequency-divided by the variable frequency divider 2 and is fed back to the phase comparator 3 as a frequency-divided signal 6. Therefore, the frequency fo of the output signal 9 of the voltage controlled oscillator 1 is expressed by the equation (1) as in the prior art, where M is the frequency division ratio of the variable frequency divider 2 and fref is the frequency of the reference signal 7. The

この実施の形態においても、高速応答性と高C/Nとを両立させるため、周波数引き込み時と定常時で自然角周波数ωnの切り換えを行っている。   Also in this embodiment, in order to achieve both high-speed response and high C / N, the natural angular frequency ωn is switched between frequency pull-in and steady-state.

まず、定常時は、自然角周波数切り換え信号16が“L”となっていて、スイッチ素子(SW1)14がオフ、スイッチ素子(SW2)17がオン、スイッチ素子(SW3)18がオンとなっている。したがって、PLL回路の自然角周波数が低い状態であり、PLL回路はロック状態となっている。   First, in a steady state, the natural angular frequency switching signal 16 is “L”, the switch element (SW1) 14 is turned off, the switch element (SW2) 17 is turned on, and the switch element (SW3) 18 is turned on. Yes. Therefore, the natural angular frequency of the PLL circuit is low, and the PLL circuit is locked.

その後、可変分周器2の分周比Mが切り換えられると、その瞬間からある一定の時間、自然角周波数切り換え信号16が“H”となる。この自然角周波数切り換え信号16を受けてスイッチ素子(SW1)14がオン、スイッチ素子(SW2)17がオフ、スイッチ素子(SW3)18がオフとなる。この結果、自然角周波数ωnを決める要素である容量の値がCz1+Cz2の状態からCz1のみの状態へ変化し、式(2)より自然角周波数ωnが高くなる。このとき、ダンピングファクタζを決める要素である容量の値がCz1+Cz2の状態からCz1のみの状態へ変化することにより、ダンピングファクタζが変化しようとする。しかし、ダンピングファクタζを決めるもう一つの要素である抵抗の値がRz2の状態からRz1+Rz2の状態へ変化する。それによって、式(3)より自然角周波数ωnが高くなっても、ダンピングファクタζは一定の値、すなわち、ほぼ0.7の値に維持される。なお、PLL回路がスリープモードから解除された瞬間においても、自然角周波数切り換え信号16が“H”となるので、上記と同様の動作が実行される。   Thereafter, when the frequency division ratio M of the variable frequency divider 2 is switched, the natural angular frequency switching signal 16 becomes “H” for a certain period from that moment. In response to the natural angular frequency switching signal 16, the switch element (SW1) 14 is turned on, the switch element (SW2) 17 is turned off, and the switch element (SW3) 18 is turned off. As a result, the capacitance value, which is an element for determining the natural angular frequency ωn, changes from the state of Cz1 + Cz2 to the state of Cz1 only, and the natural angular frequency ωn becomes higher from Equation (2). At this time, the damping factor ζ tends to change as the value of the capacitance, which is an element that determines the damping factor ζ, changes from the state of Cz1 + Cz2 to the state of only Cz1. However, the resistance value, which is another factor that determines the damping factor ζ, changes from the state of Rz2 to the state of Rz1 + Rz2. As a result, even if the natural angular frequency ωn is higher than the expression (3), the damping factor ζ is maintained at a constant value, that is, a value of approximately 0.7. Even at the moment when the PLL circuit is released from the sleep mode, the natural angular frequency switching signal 16 becomes “H”, so the same operation as described above is executed.

自然角周波数ωnが高くなったPLL回路は、高速な応答状態となり、所望の制御電圧13に短時間で収束して行く。一般的に、PLL回路が定常状態の時、抵抗素子Rz1およびRz2の両端電位は、ほぼ0となる。つまり、制御電圧13は、容量素子Cz1の両端電位にほぼ等しくなることを意味している。この容量素子Cz1の電圧と等しい電圧が、オペアンプ12およびスイッチ素子(SW1)14を経由して容量素子Cz2へ充電されていく。   The PLL circuit in which the natural angular frequency ωn is high enters a high-speed response state and converges to the desired control voltage 13 in a short time. In general, when the PLL circuit is in a steady state, the potentials at both ends of the resistance elements Rz1 and Rz2 are almost zero. That is, it means that the control voltage 13 is substantially equal to the potential across the capacitor Cz1. A voltage equal to the voltage of the capacitive element Cz1 is charged to the capacitive element Cz2 via the operational amplifier 12 and the switch element (SW1) 14.

ある所定の一定時間を経過した後、自然角周波数切り換え信号16は、“L”に切り換わる。この信号を受けてスイッチ素子(SW2)17がオンとなり、容量素子Cz1と同電位に充電された容量素子Cz2が、容量素子Cz1に対して並列に接続されることになる。その結果、Cz1のみであった容量の値は、Cz1+Cz2となって増加し、式(2)より自然角周波数ωnが低くなる。同時に、Rz2+Rz1であった抵抗値は、Rz1分だけ抵抗値が小さくなり、式(3)より、ダンピングファクタζをほぼ0.7に保つことができる。   After a certain fixed time has elapsed, the natural angular frequency switching signal 16 switches to “L”. In response to this signal, the switch element (SW2) 17 is turned on, and the capacitive element Cz2 charged to the same potential as the capacitive element Cz1 is connected in parallel to the capacitive element Cz1. As a result, the value of the capacity which is only Cz1 increases as Cz1 + Cz2, and the natural angular frequency ωn becomes lower than the equation (2). At the same time, the resistance value of Rz2 + Rz1 becomes smaller by Rz1, and the damping factor ζ can be maintained at approximately 0.7 from Equation (3).

なお、自然角周波数切り換え信号16が“H”である一定時間は、制御電圧13がおおよそ所望の電圧になる時間があれば十分で、直流的に、チャージポンプ4の出力電流が、容量素子Cz1を所望の電圧まで充電するまでの時間が目安となる。また、オペアンプ12としては、その入力電流がPLL回路の諸特性を劣化させるのを抑制するため、CMOS型が望ましい。併せて、容量素子Cz1の電圧が正確に容量素子Cz2へ充電されなくなると、自然角周波数切り換え信号16を“H”から“L”へ切り換えた直後の周波数安定性が劣化して高速応答性に影響が出る。そのため、オペアンプ12は、低オフセット電圧タイプであることが好ましい。   It should be noted that it is sufficient that the natural angular frequency switching signal 16 is “H” as long as the control voltage 13 is approximately the desired voltage, and the output current of the charge pump 4 is capacitively connected to the capacitive element Cz1. The time until the battery is charged to a desired voltage is a guide. Further, the operational amplifier 12 is preferably a CMOS type in order to suppress the input current from degrading various characteristics of the PLL circuit. At the same time, when the voltage of the capacitive element Cz1 is not charged to the capacitive element Cz2 accurately, the frequency stability immediately after the natural angular frequency switching signal 16 is switched from “H” to “L” deteriorates, resulting in high-speed response. There will be an impact. Therefore, the operational amplifier 12 is preferably a low offset voltage type.

図3には、電圧制御発振器1の出力信号の周波数foの変化と、自然角周波数切り換え信号16の変化の関係を示している。同図において、時刻t1以前は周波数foが安定し、PLL回路はロック状態となっている。時刻t1から時刻t2までは、周波数引き込み期間である。時刻t2から時刻t3までの期間は位相引き込み期間である。時刻t3以降、周波数foが安定し、PLL回路はロック状態となっている。   FIG. 3 shows the relationship between the change in the frequency fo of the output signal of the voltage controlled oscillator 1 and the change in the natural angular frequency switching signal 16. In the figure, before the time t1, the frequency fo is stable and the PLL circuit is in a locked state. The period from time t1 to time t2 is a frequency pull-in period. A period from time t2 to time t3 is a phase pull-in period. After time t3, the frequency fo is stable and the PLL circuit is in a locked state.

以上の動作をまとめると以下のようになる。図1から図3に示した本発明の第1の実施の形態のPLL回路では、チャージポンプ4の出力電流の切り換えをやめ、可変分周器2の分周比Mが切り換えられた瞬間から自然角周波数切り換え信号16が“H”である一定時間、この信号を受けてスイッチ素子(SW1)14がオン、スイッチ素子(SW2)17がオフとなり、容量素子Cz1が充電された電位と同電位になるよう容量素子Cz2を充電する。また、この間スイッチ素子(SW3)18がオフとなり、自然角周波数ωnを増大させた状態で、ダンピングファクタζをほぼ0.7に調整する。   The above operations are summarized as follows. In the PLL circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 to FIG. 3, switching of the output current of the charge pump 4 is stopped, and the natural frequency from the moment when the frequency division ratio M of the variable frequency divider 2 is switched. When the angular frequency switching signal 16 is “H” for a certain period of time, the switch element (SW1) 14 is turned on and the switch element (SW2) 17 is turned off in response to this signal, so that the capacitive element Cz1 has the same potential as the charged potential. The capacitive element Cz2 is charged so that During this time, the switching element (SW3) 18 is turned off, and the damping factor ζ is adjusted to approximately 0.7 while the natural angular frequency ωn is increased.

その後、自然角周波数切り換え信号16が“L”となり、この信号を受けてスイッチ素子(SW1)14がオフ、スイッチ素子(SW2)17がオンとなり、容量素子Cz1と同電位に充電された容量素子Cz2が、容量素子Cz1と並列に接続される。また、同時にスイッチ素子(SW3)18がオンとなり、ダンピングファクタζをほぼ0.7に保ったまま、自然角周波数ωnを下げる。例えば、周波数引き込み時のみ、容量値Czを1/4倍、抵抗値Rzを2倍にすることで、式(2),(3)よりダンピングファクタζを一定にしたまま、自然角周波数ωnを2倍に高くできる。   After that, the natural angular frequency switching signal 16 becomes “L”, the switch element (SW1) 14 is turned off and the switch element (SW2) 17 is turned on in response to this signal, and the capacitive element charged to the same potential as the capacitive element Cz1. Cz2 is connected in parallel with the capacitive element Cz1. At the same time, the switch element (SW3) 18 is turned on, and the natural angular frequency ωn is lowered while keeping the damping factor ζ at approximately 0.7. For example, by only doubling the capacitance value Cz and doubling the resistance value Rz only at the time of frequency pull-in, the natural angular frequency ωn can be obtained from the equations (2) and (3) while keeping the damping factor ζ constant. Can be doubled.

この実施の形態によれば、先行技術のように、チャージポンプの電流を切り換えるのではなく、ループフィルタ5内の容量の値を切り換えることによって、自然角周波数ωnを高くしているので、PLL回路が形成されている半導体基板に流れる電流は、高速応答性を得るために、自然角周波数ωnを高くしても増加しない。したがって、自然角周波数を高くして高速応答性を高めたときにおいて、低動作ノイズ化を図ることができる。   According to this embodiment, the natural angular frequency ωn is increased by switching the capacitance value in the loop filter 5 instead of switching the charge pump current as in the prior art. In order to obtain high-speed response, the current flowing through the semiconductor substrate on which the is formed does not increase even if the natural angular frequency ωn is increased. Therefore, when the natural angular frequency is increased to increase the high-speed response, the operation noise can be reduced.

また、自然角周波数ωnを元に戻すために容量素子Cz2を追加接続するときに、容量素子Cz2を容量素子Cz1と同じ電位に充電した上で容量素子Cz2を追加接続する。そのため、容量素子Cz1単体から容量素子Cz1,Cz2の並列回路に切り換えたとき容量素子Cz1と抵抗素子Rz2との接続点の電位が変動することがなくなる。その結果、高速応答性が損なわれることがない。   Further, when the capacitive element Cz2 is additionally connected to restore the natural angular frequency ωn, the capacitive element Cz2 is additionally connected after charging the capacitive element Cz2 to the same potential as the capacitive element Cz1. For this reason, when the capacitance element Cz1 alone is switched to the parallel circuit of the capacitance elements Cz1 and Cz2, the potential at the connection point between the capacitance element Cz1 and the resistance element Rz2 does not fluctuate. As a result, high-speed response is not impaired.

まとめると、高速応答性と定常時の高C/Nを維持したまま、同一半導体基板上に集積される送信回路および、受信回路といった他ブロックへの干渉を低減し、送受信回路の諸特性劣化を防ぐことができるということになる。   In summary, while maintaining high-speed response and high C / N during normal operation, interference with other blocks such as transmission circuits and reception circuits integrated on the same semiconductor substrate is reduced, and various characteristics of transmission / reception circuits are degraded. It can be prevented.

(第2の実施の形態)
図4から図5を用いて、本発明の第2の実施の形態のPLL回路について説明する。この実施の形態のPLL回路の全体構成は第1の実施の形態と同様に図1に示す通りである。ループフィルタの内部構成のみが第1の実施の形態とは異なる。図4は、この実施の形態のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタの構成を示す回路図である。図3は第2の実施の形態のPLL回路の動作を示すタイミング図である。
(Second Embodiment)
A PLL circuit according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration of the PLL circuit of this embodiment is as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Only the internal configuration of the loop filter is different from that of the first embodiment. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a loop filter which is one of the components of the PLL circuit of this embodiment. FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the PLL circuit according to the second embodiment.

本発明の第2の実施の形態では、本発明の第1の実施の形態と比べてスイッチ素子(SW1)14が不要である。しかし、代わりに、オペアンプ12の出力電圧が容量素子Cz2へ伝達されないようにするための機能が必要となる。このため、本発明の第2の実施の形態で用いるオペアンプ12は、その出力をハイインピーダンス(Hi−Z)にすることができる必要がある。   In the second embodiment of the present invention, the switch element (SW1) 14 is unnecessary as compared with the first embodiment of the present invention. However, instead, a function is required to prevent the output voltage of the operational amplifier 12 from being transmitted to the capacitive element Cz2. For this reason, the operational amplifier 12 used in the second embodiment of the present invention needs to be able to make its output high impedance (Hi-Z).

動作の内容としては、本発明の第1の実施の形態でスイッチ素子(SW1)14がオフするタイミングで、オペアンプ12の出力をハイインピーダンス(Hi−Z)にすること以外は、本発明の第1の実施の形態と全く同様である。   The contents of the operation are the same as those of the first embodiment of the present invention except that the output of the operational amplifier 12 is set to high impedance (Hi-Z) at the timing when the switch element (SW1) 14 is turned off. This is exactly the same as the first embodiment.

図5には、電圧制御発振器1の出力信号の周波数foの変化と、自然角周波数切り換え信号16の変化の関係を示している。同図において、時刻t1以前は周波数foが安定し、PLL回路はロック状態となっている。時刻t1から時刻t2までは、周波数引き込み期間である。時刻t2から時刻t3までの期間は位相引き込み期間である。時刻t3以降、周波数foが安定し、PLL回路はロック状態となっている。   FIG. 5 shows the relationship between the change in the frequency fo of the output signal of the voltage controlled oscillator 1 and the change in the natural angular frequency switching signal 16. In the figure, before the time t1, the frequency fo is stable and the PLL circuit is in a locked state. The period from time t1 to time t2 is a frequency pull-in period. A period from time t2 to time t3 is a phase pull-in period. After time t3, the frequency fo is stable and the PLL circuit is in a locked state.

この実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏する。   According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

(第3の実施の形態)
図6と図3を用いて、本発明の第3の実施の形態のPLL回路について説明する。この実施の形態のPLL回路の全体構成は第1の実施の形態と同様に図1に示す通りである。ループフィルタの内部構成のみが第1の実施の形態とは異なる。図6はこの実施の形態のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタの構成を示す回路図である。
(Third embodiment)
A PLL circuit according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration of the PLL circuit of this embodiment is as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Only the internal configuration of the loop filter is different from that of the first embodiment. FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of a loop filter which is one of the components of the PLL circuit of this embodiment.

この実施の形態は、構成的には、本発明の第1の実施の形態と比べて、以下の点が相違する。すなわち、この実施の形態では、オペアンプ12で構成したボルテージフォロアに代わって、オペアンプ12および抵抗素子Rop1、Rop2から構成された非反転増幅器と、オペアンプ8で構成したボルテージフォロワとが用いられている。この非反転増幅器およびボルテージフォロワは、スイッチ素子(SW1)14とともに、容量素子Cz2を充電する充電回路を構成している。   This embodiment is structurally different from the first embodiment of the present invention in the following points. That is, in this embodiment, in place of the voltage follower constituted by the operational amplifier 12, a non-inverting amplifier constituted by the operational amplifier 12 and the resistance elements Rop 1 and Rop 2 and a voltage follower constituted by the operational amplifier 8 are used. The non-inverting amplifier and the voltage follower together with the switch element (SW1) 14 form a charging circuit that charges the capacitive element Cz2.

上記のループフィルタ5は、図6に示すように、チャージポンプ4の出力端とグラウンドとの間に接続された容量素子Cpと、チャージポンプ4の出力端とグラウンドとの間に接続された抵抗素子Rz1,Rz2および容量素子Cz1の直列回路と、抵抗素子Rz2および容量素子Cz1の接続点に非反転入力端子が接続されたオペアンプ8と、オペアンプ8の出力端子に一端が接続された抵抗素子Rop2と、抵抗素子Rop2の他端に反転入力端子が接続されたオペアンプ12と、オペアンプ12の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗素子Rop1と、オペアンプ12の出力端子に一端が接続されたスイッチ素子(SW1)14と、スイッチ素子(SW1)14の他端とグラウンドとの間に接続された容量素子Cz2と、抵抗素子Rz2および容量素子Cz1の接続点と容量素子Cz2との間に接続されたスイッチ素子(SW2)17と、抵抗素子Rz1に並列接続されたスイッチ素子(SW3)18とからなる。   As shown in FIG. 6, the loop filter 5 includes a capacitive element Cp connected between the output terminal of the charge pump 4 and the ground, and a resistor connected between the output terminal of the charge pump 4 and the ground. A series circuit of the elements Rz1, Rz2 and the capacitive element Cz1, an operational amplifier 8 having a non-inverting input terminal connected to the connection point of the resistive element Rz2 and the capacitive element Cz1, and a resistive element Rop2 having one end connected to the output terminal of the operational amplifier 8 An operational amplifier 12 having an inverting input terminal connected to the other end of the resistance element Rop2, a resistance element Rop1 connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 12, and one end connected to the output terminal of the operational amplifier 12. Switch element (SW1) 14, and the capacitive element Cz2 connected between the other end of the switch element (SW1) 14 and the ground, A switch element (SW2) 17 that is connected between the connection point and the capacitive element Cz2 elements Rz2 and a capacitor Cz1, a switch element (SW3) 18 Metropolitan connected in parallel to the resistive element Rz1.

オペアンプ12の非反転入力端子は、抵抗素子Rz1,Rz2の直列回路において、容量素子Cz1と反対側の端子に接続されていて、オペアンプ12は、抵抗素子Rz1,Rz2の直列回路の両端に現れる電圧を増幅して容量素子Cz2に与える。   The non-inverting input terminal of the operational amplifier 12 is connected to the terminal opposite to the capacitive element Cz1 in the series circuit of the resistance elements Rz1 and Rz2, and the operational amplifier 12 has a voltage appearing at both ends of the series circuit of the resistance elements Rz1 and Rz2. Is supplied to the capacitive element Cz2.

オペアンプ8は、出力端子と反転入力端子とが互いに接続されていて、ボルテージフォロワを構成している。   In the operational amplifier 8, an output terminal and an inverting input terminal are connected to each other to constitute a voltage follower.

上記のボルテージフォロワと非反転増幅器は、スイッチ素子(SW1)14とともに、容量素子Cz2を充電する充電回路を構成している。   The voltage follower and the non-inverting amplifier constitute a charging circuit that charges the capacitive element Cz2 together with the switch element (SW1) 14.

スイッチ素子(SW1,SW2,SW3)14,17,18は、自然角周波数切り換え信号16の状態に応じてオンかオフかに切り替わる。チャージポンプ4の出力端子はそのまま電圧制御発振器1の制御電圧端子に接続されている。   The switch elements (SW1, SW2, SW3) 14, 17, and 18 are switched between on and off according to the state of the natural angular frequency switching signal 16. The output terminal of the charge pump 4 is connected to the control voltage terminal of the voltage controlled oscillator 1 as it is.

本発明の第1の実施の形態では、ループフィルタ5の容量値をCz1からCz1+Cz2へ切り換える際、容量素子Cz1の両端電位を、オペアンプ12で形成したボルテージフォロアを用いて容量素子Cz2へ直接印加することで容量素子Cz2を充電し、その後、容量値を大きな値へ切り換えていた。   In the first embodiment of the present invention, when the capacitance value of the loop filter 5 is switched from Cz1 to Cz1 + Cz2, the potential at both ends of the capacitance element Cz1 is directly applied to the capacitance element Cz2 using the voltage follower formed by the operational amplifier 12. Thus, the capacitive element Cz2 was charged, and then the capacitance value was switched to a large value.

これに対して、本発明の第3の実施の形態では、PLL回路は、定常状態では、抵抗素子Rz1、Rz2の両端電位がほぼ0になることを利用して、容量素子Cz2を充電し、その後、容量値を大きな値へ切り換えている。   On the other hand, in the third embodiment of the present invention, the PLL circuit charges the capacitive element Cz2 by utilizing the fact that the potentials at both ends of the resistance elements Rz1 and Rz2 are substantially 0 in the steady state. Thereafter, the capacitance value is switched to a larger value.

自然角周波数切り換え信号16が“H”の時、スイッチ素子(SW3)18はオフである。このとき、容量素子Cz1と抵抗素子Rz2との接続点の電位を基準に考え、抵抗素子Rz2+Rz1の両端の電位をVRz、制御電圧13をVt、容量素子Czの電位をVczとした場合、オペアンプ12および抵抗素子Rop1、Rop2から形成された非反転増幅器の出力電圧Voutは、次式のようになる。   When the natural angular frequency switching signal 16 is “H”, the switch element (SW3) 18 is off. At this time, when the potential at the connection point between the capacitive element Cz1 and the resistive element Rz2 is considered as a reference, the potential at both ends of the resistive element Rz2 + Rz1 is VRz, the control voltage 13 is Vt, and the potential of the capacitive element Cz is Vcz. The output voltage Vout of the non-inverting amplifier formed from the resistor elements Rop1 and Rop2 is expressed by the following equation.

Vout={(Vcz−Vt)/Rop2}×Rop1+Vt ……(4)
この非反転増幅器の動作としては、オペアンプ12の反転入力端子には、負帰還のイマジナル・ショートの効果で、非反転入力端子と同電位が現れる。このため、電圧Vtと電圧Vczの電位差に応じた電流が抵抗素子Rop2に流れる。この電流は、抵抗素子Rop1へ流れる。この結果、電圧Voutは、式(4)の様になる。また、PLL回路は、定常状態では、抵抗素子Rz1、Rz2の両端電位がほぼ0になることを考えると、定常状態では、電圧Voutに容量素子Cz1の両端電位が現れることを意味している。この結果、本発明の第1の実施の形態と同様に、容量値をCz1からCz1+Cz2へ切り換える際、容量素子Cz2を容量素子Cz1と同電位まで充電した後、容量値を大きな値へ切り換えることができる。
Vout = {(Vcz−Vt) / Rop2} × Rop1 + Vt (4)
As the operation of this non-inverting amplifier, the same potential as that of the non-inverting input terminal appears at the inverting input terminal of the operational amplifier 12 due to the effect of an imaginary short of negative feedback. For this reason, a current corresponding to the potential difference between the voltage Vt and the voltage Vcz flows through the resistance element Rop2. This current flows to the resistance element Rop1. As a result, the voltage Vout is as shown in Equation (4). Further, considering that the potentials at both ends of the resistance elements Rz1 and Rz2 become almost zero in the steady state, the PLL circuit means that the potential at both ends of the capacitive element Cz1 appears in the voltage Vout in the steady state. As a result, as in the first embodiment of the present invention, when switching the capacitance value from Cz1 to Cz1 + Cz2, the capacitance element Cz2 is charged to the same potential as that of the capacitance element Cz1, and then the capacitance value is switched to a large value. it can.

この実施の形態の効果は第1の実施の形態と同様である。   The effect of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

(第4の実施の形態)
図7と図5を用いて、本発明の第4の実施の形態のPLL回路について説明する。この実施の形態のPLL回路の全体構成は第1の実施の形態と同様に図1に示す通りである。ループフィルタの内部構成のみが第1の実施の形態とは異なる。図7はこの実施の形態のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタの構成を示す回路図である。
(Fourth embodiment)
A PLL circuit according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration of the PLL circuit of this embodiment is as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Only the internal configuration of the loop filter is different from that of the first embodiment. FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of a loop filter which is one of the components of the PLL circuit of this embodiment.

本発明の第4の実施の形態では、本発明の第3の実施の形態と比べてスイッチ素子(SW1)14が不要である。しかし、代わりに、オペアンプ12の出力電圧が容量素子Cz2へ伝達されないようにするための機能が必要となる。このため、本発明の第4の実施の形態で用いるオペアンプ12は、その出力をハイインピーダンスにすることができる必要がある。   In the fourth embodiment of the present invention, the switch element (SW1) 14 is unnecessary as compared with the third embodiment of the present invention. However, instead, a function is required to prevent the output voltage of the operational amplifier 12 from being transmitted to the capacitive element Cz2. For this reason, the operational amplifier 12 used in the fourth embodiment of the present invention needs to be able to make its output high impedance.

動作の内容としては、本発明の第3の実施の形態でスイッチ素子(SW1)14がオフするタイミングで、オペアンプ12の出力をハイインピーダンスにすること以外は、本発明の第3の実施の形態と全く同様である。   The contents of the operation are the third embodiment of the present invention except that the output of the operational amplifier 12 is set to high impedance at the timing when the switch element (SW1) 14 is turned off in the third embodiment of the present invention. Is exactly the same.

この実施の形態の効果は第1の実施の形態と同様である。   The effect of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

(第5の実施の形態)
図8と図3を用いて、本発明の第5の実施の形態のPLL回路について説明する。この実施の形態のPLL回路の全体構成は第1の実施の形態と同様に図1に示す通りである。ループフィルタの内部構成のみが第1の実施の形態とは異なる。図8はこの実施の形態のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタの構成を示す回路図である。
(Fifth embodiment)
A PLL circuit according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration of the PLL circuit of this embodiment is as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Only the internal configuration of the loop filter is different from that of the first embodiment. FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of a loop filter which is one of the components of the PLL circuit of this embodiment.

図8に示した本発明の第5の実施の形態では、直列に接続された抵抗素子Rz1、Rz2および容量素子Cz1の回路接続が、本発明の第1から第4までの実施の形態と比べ、グラウンドに対して逆向きになっている。つまり、抵抗素子Rz1が接地され、容量素子Cz1がチャージポンプ4の出力端へ接続されている。しかし、その動作は、本発明の第1の実施の形態と全く同様であり、基本的な要件である容量値をCz1からCz1+Cz2へ切り換える際、容量素子Cz2を容量素子Cz1と同電位まで充電した後、容量値を大きな値へ切り換えることは本発明の第1の実施の形態と同様である。   In the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 8, the circuit connection of the resistance elements Rz1, Rz2 and the capacitive element Cz1 connected in series is compared with the first to fourth embodiments of the present invention. , It is opposite to the ground. That is, the resistor element Rz1 is grounded, and the capacitor element Cz1 is connected to the output terminal of the charge pump 4. However, the operation is exactly the same as in the first embodiment of the present invention, and when switching the capacitance value, which is a basic requirement, from Cz1 to Cz1 + Cz2, the capacitive element Cz2 is charged to the same potential as the capacitive element Cz1. After that, switching the capacitance value to a larger value is the same as in the first embodiment of the present invention.

この実施の形態の効果は第1の実施の形態と同様である。   The effect of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

(第6の実施の形態)
図9と図5を用いて、本発明の第6の実施の形態のPLL回路について説明する。この実施の形態のPLL回路の全体構成は第1の実施の形態と同様に図1に示す通りである。ループフィルタの内部構成のみが第1の実施の形態とは異なる。図9はこの実施の形態のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタの構成を示す回路図である。
(Sixth embodiment)
A PLL circuit according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration of the PLL circuit of this embodiment is as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Only the internal configuration of the loop filter is different from that of the first embodiment. FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of a loop filter which is one of the components of the PLL circuit of this embodiment.

本発明の第6の実施の形態では、本発明の第5の実施の形態と比べてスイッチ素子(SW1)14が不要である。しかし、代わりに、オペアンプ12の出力電圧が容量素子Cz2へ伝達されないようにするための機能が必要となる。このため、本発明の第6の実施の形態で用いるオペアンプ12は、その出力をハイインピーダンスにすることができる必要がある。   In the sixth embodiment of the present invention, the switch element (SW1) 14 is unnecessary as compared with the fifth embodiment of the present invention. However, instead, a function is required to prevent the output voltage of the operational amplifier 12 from being transmitted to the capacitive element Cz2. For this reason, the operational amplifier 12 used in the sixth embodiment of the present invention needs to be able to make its output high impedance.

動作の内容としては、本発明の第5の実施の形態でスイッチ素子(SW1)14がオフするタイミングで、オペアンプ12の出力をハイインピーダンスにすること以外は、本発明の第5の実施の形態と全く同様である。   The contents of the operation are the fifth embodiment of the present invention except that the output of the operational amplifier 12 is set to high impedance at the timing when the switch element (SW1) 14 is turned off in the fifth embodiment of the present invention. Is exactly the same.

この実施の形態の効果は第1の実施の形態と同様である。   The effect of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

(第7の実施の形態)
図10と図3を用いて、本発明の第7の実施の形態のPLL回路について説明する。この実施の形態のPLL回路の全体構成は第1の実施の形態と同様に図1に示す通りである。ループフィルタの内部構成のみが第1の実施の形態とは異なる。図10はこの実施の形態のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタの構成を示す回路図である。
(Seventh embodiment)
A PLL circuit according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration of the PLL circuit of this embodiment is as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Only the internal configuration of the loop filter is different from that of the first embodiment. FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of a loop filter which is one of the components of the PLL circuit of this embodiment.

図10に示した本発明の第7の実施の形態では、直列に接続された抵抗素子Rz1、Rz2および容量素子Cz1の回路接続が、本発明の第1から第4の実施の形態と比べ、グラウンドに対して逆向きになっている。つまり、抵抗素子Rz1が接地され、容量素子Cz1がチャージポンプ4の出力端へ接続されている。しかし、その動作は、本発明の第3の実施の形態と全く同様であり、基本的な要件である容量値をCz1からCz1+Cz2へ切り換える際、容量素子Cz2を容量素子Cz1と同電位まで充電した後、容量値を大きな値へ切り換えることは本発明の第1の実施の形態と同様である。   In the seventh embodiment of the present invention shown in FIG. 10, the circuit connection of the resistor elements Rz1, Rz2 and the capacitor element Cz1 connected in series is compared with the first to fourth embodiments of the present invention. It is opposite to the ground. That is, the resistor element Rz1 is grounded, and the capacitor element Cz1 is connected to the output terminal of the charge pump 4. However, the operation is exactly the same as in the third embodiment of the present invention, and when switching the capacitance value, which is a basic requirement, from Cz1 to Cz1 + Cz2, the capacitive element Cz2 is charged to the same potential as the capacitive element Cz1. After that, switching the capacitance value to a larger value is the same as in the first embodiment of the present invention.

この実施の形態の効果は第1の実施の形態と同様である。   The effect of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

(第8の実施の形態)
図11と図5を用いて、本発明の第8の実施の形態のPLL回路について説明する。この実施の形態のPLL回路の全体構成は第1の実施の形態と同様に図1に示す通りである。ループフィルタの内部構成のみが第1の実施の形態とは異なる。図11はこの実施の形態のPLL回路の構成要素の一つであるループフィルタの構成を示す回路図である。
(Eighth embodiment)
A PLL circuit according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration of the PLL circuit of this embodiment is as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Only the internal configuration of the loop filter is different from that of the first embodiment. FIG. 11 is a circuit diagram showing the configuration of a loop filter which is one of the components of the PLL circuit of this embodiment.

本発明の第8の実施の形態では、本発明の第7の実施の形態と比べてスイッチ素子(SW1)14が不要である。しかし、代わりに、オペアンプ12の出力電圧が容量素子Cz2へ伝達されないようにするための機能が必要となる。このため、本発明の第8の実施の形態で用いるオペアンプ12は、その出力をハイインピーダンスにすることができる必要がある。   In the eighth embodiment of the present invention, the switch element (SW1) 14 is unnecessary as compared with the seventh embodiment of the present invention. However, instead, a function is required to prevent the output voltage of the operational amplifier 12 from being transmitted to the capacitive element Cz2. For this reason, the operational amplifier 12 used in the eighth embodiment of the present invention needs to be able to make its output high impedance.

動作の内容としては、本発明の第7の実施の形態でスイッチ素子(SW1)14がオフするタイミングで、オペアンプ12の出力をハイインピーダンスにすること以外は、本発明の第7の実施の形態と全く同様である。   The contents of the operation are the seventh embodiment of the present invention except that the output of the operational amplifier 12 is set to high impedance at the timing when the switch element (SW1) 14 is turned off in the seventh embodiment of the present invention. Is exactly the same.

この実施の形態の効果は第1の実施の形態と同様である。   The effect of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

以上説明したように、本発明では、PLL回路が低動作ノイズ化され、送信回路および、受信回路といったPLL回路以外の他の回路ブロックを、PLL回路と同一半導体基板上に集積した場合の干渉による送信受信回路の特性劣化を低減できる。   As described above, in the present invention, the PLL circuit is reduced in operating noise, and interference occurs when other circuit blocks other than the PLL circuit such as the transmission circuit and the reception circuit are integrated on the same semiconductor substrate as the PLL circuit. It is possible to reduce the deterioration of the characteristics of the transmission / reception circuit.

本発明の第1の実施の形態のPLL回路の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1、第3、第5、および第7の実施の形態のPLL回路の動作を示すタイミング図である。FIG. 10 is a timing diagram illustrating an operation of the PLL circuit according to the first, third, fifth, and seventh embodiments of the present invention. 本発明の第2の実施の形態のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2、第4、第6、および第8の実施の形態のPLL回路の動作を示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows the operation | movement of the PLL circuit of 2nd, 4th, 6th, and 8th embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of the 8th Embodiment of this invention. 先行技術のPLL回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the PLL circuit of a prior art. 先行技術のPLL回路におけるループフィルタの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the loop filter in the PLL circuit of a prior art. 先行技術のPLL回路の動作を示すタイミング図である。FIG. 6 is a timing diagram illustrating the operation of a prior art PLL circuit. 半導体装置の構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of a semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1 電圧制御発振器
2 可変分周器
3 位相比較器
4 チャージポンプ
5 ループフィルタ
6 分周信号
7 基準信号
8 オペアンプ
9 出力信号
10 チャージポンプ
11 温度補償水晶発振器
12 オペアンプ
13 制御電圧
14 スイッチ素子(SW1)
16 自然角周波数切り換え信号
17 スイッチ素子(SW2)
18 スイッチ素子(SW3)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Voltage control oscillator 2 Variable frequency divider 3 Phase comparator 4 Charge pump 5 Loop filter 6 Frequency division signal 7 Reference signal 8 Operational amplifier 9 Output signal 10 Charge pump 11 Temperature compensation crystal oscillator 12 Operational amplifier 13 Control voltage 14 Switch element (SW1)
16 Natural angular frequency switching signal 17 Switch element (SW2)
18 Switch element (SW3)

Claims (12)

電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力信号と基準信号とを位相比較する位相比較器と、容量および抵抗を含み前記位相比較器の出力信号の低域成分を前記電圧制御発振器に制御電圧として与えるループフィルタとを少なくとも含んで構成され、所定の自然角周波数およびダンピングファクタで動作するPLL回路の応答特性を切り換えるPLL特性切り換え方法であって、
前記自然角周波数を切り換えるために、切り換え信号に応じて前記容量の値を切り換える工程と、
前記ダンピングファクタを一定値に維持するために、前記容量の値の切り換えに連動して、前記切り換え信号に応じて前記抵抗の値を切り換える工程と
を含むPLL特性切り換え方法。
A voltage-controlled oscillator; a phase comparator that compares the output signal of the voltage-controlled oscillator with a reference signal; and a low-frequency component of the output signal of the phase comparator that includes a capacitor and a resistance as a control voltage for the voltage-controlled oscillator A PLL characteristic switching method for switching a response characteristic of a PLL circuit configured to include at least a given loop filter and operating at a predetermined natural angular frequency and a damping factor,
Switching the value of the capacitance according to a switching signal to switch the natural angular frequency;
And a step of switching the value of the resistor in response to the switching signal in conjunction with the switching of the value of the capacitance in order to maintain the damping factor at a constant value.
電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力信号と基準信号とを位相比較する位相比較器と、前記位相比較器の出力信号の低域成分を前記電圧制御発振器に制御電圧として与えるループフィルタとを少なくとも含んで構成され、所定の自然角周波数およびダンピングファクタで動作するPLL回路であって、
前記ループフィルタは、前記位相比較器の出力端に接続された容量および抵抗の直列回路と、前記自然角周波数を切り換えるために、切り換え信号に応じて前記容量の値を切り換える容量切り換え手段と、前記ダンピングファクタを一定値に維持するために、前記容量の値の切り換えに連動して、前記切り換え信号に応じて前記抵抗の値を切り換える抵抗切り換え手段とを備えたPLL回路。
A voltage-controlled oscillator; a phase comparator that compares the phase of the output signal of the voltage-controlled oscillator with a reference signal; and a loop filter that provides a low-frequency component of the output signal of the phase comparator as a control voltage to the voltage-controlled oscillator. A PLL circuit configured to include at least a predetermined natural angular frequency and a damping factor,
The loop filter includes a capacitance and resistance series circuit connected to an output terminal of the phase comparator, capacitance switching means for switching the value of the capacitance in response to a switching signal in order to switch the natural angular frequency, and A PLL circuit comprising resistance switching means for switching the value of the resistor in response to the switching signal in conjunction with switching of the capacitance value in order to maintain the damping factor at a constant value.
前記容量は、並列に設けられる第1および第2の容量素子からなり、
前記容量切り換え手段は、前記第1の容量素子と前記第2の容量素子との間に接続され、前記切り換え信号に応じてオンかオフかに切り替わる容量値切り換えスイッチ素子と、前記容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに前記第2の容量素子を前記第1の容量素子と同じ電位に充電する充電回路とからなる請求項2記載のPLL回路。
The capacitor includes first and second capacitor elements provided in parallel,
The capacitance switching means is connected between the first capacitive element and the second capacitive element, and is switched between on and off in response to the switching signal, and the capacitance value switching switch. 3. The PLL circuit according to claim 2, further comprising a charging circuit that charges the second capacitor element to the same potential as the first capacitor element when the element is in an off state.
前記充電回路は、前記第1の容量素子の電位を入力とするボルテージフォロワと、前記ボルテージフォロワの出力端子と前記第2の容量素子との間に接続され、前記容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに導通し、前記容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときに開放する充電制御スイッチ素子とからなる請求項3記載のPLL回路。   The charging circuit is connected between a voltage follower that receives the potential of the first capacitive element, an output terminal of the voltage follower, and the second capacitive element, and the capacitance value switching switch element is in an OFF state. 4. The PLL circuit according to claim 3, further comprising a charge control switch element that is conductive when the capacitance value changeover switch element is open and is opened when the capacitance value changeover switch element is on. 前記ボルテージフォロワは出力端子が反転入力端子に接続されたオペアンプからなる請求項4記載のPLL回路。   5. The PLL circuit according to claim 4, wherein the voltage follower comprises an operational amplifier having an output terminal connected to an inverting input terminal. 前記充電回路は、前記第1の容量素子の電位を入力とし出力端子が前記第2の容量素子に接続されたボルテージフォロワからなり、
前記ボルテージフォロワはハイインピーダンス出力状態になる機能を有し、前記容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに通常出力状態となり、前記容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときにハイインピーダンス出力状態となる請求項3記載のPLL回路。
The charging circuit includes a voltage follower having an input of the potential of the first capacitive element and an output terminal connected to the second capacitive element,
The voltage follower has a function of being in a high impedance output state, and is in a normal output state when the capacitance value changeover switch element is in an off state, and in a high impedance output state when the capacitance value changeover switch element is in an on state. The PLL circuit according to claim 3.
前記ボルテージフォロワは出力端子が反転入力端子に接続されたオペアンプからなる請求項6記載のPLL回路。   7. The PLL circuit according to claim 6, wherein the voltage follower comprises an operational amplifier having an output terminal connected to an inverting input terminal. 前記抵抗が前記第1の容量素子に直接接続され、前記抵抗と前記第1の容量素子との接続点に前記第2の容量素子が前記容量値切り換えスイッチ素子を介して接続され、
前記充電回路は、前記第1の容量素子と前記抵抗との接続点の電位を基準として前記抵抗の両端間に現れる電位差を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力端子と前記第2の容量素子との間に接続され、前記容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに導通し、前記容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときに開放する充電制御スイッチ素子とからなる請求項3記載のPLL回路。
The resistor is directly connected to the first capacitor element, and the second capacitor element is connected to a connection point between the resistor and the first capacitor element via the capacitance value switching switch element,
The charging circuit includes an amplifier circuit that amplifies a potential difference appearing between both ends of the resistor with reference to a potential at a connection point between the first capacitor element and the resistor, an output terminal of the amplifier circuit, and the second capacitor 4. The PLL according to claim 3, further comprising: a charge control switch element that is connected to the element and that conducts when the capacitance value changeover switch element is in an off state and opens when the capacitance value changeover switch element is in an on state. circuit.
前記増幅回路は、出力端子が反転入力端子に接続され非反転入力端子が前記抵抗と前記第1の容量素子との接続点に接続された第1のオペアンプと、前記第1のオペアンプの出力端子に一端が接続された第1の抵抗素子と、前記第1の抵抗素子の他端に反転入力端子が接続され前記抵抗における前記第1の容量素子との接続点と反対側の端子に非反転入力端子が接続され前記充電制御スイッチ素子に出力端子が接続された第2のオペアンプと、前記第2のオペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された第2の抵抗素子とからなる請求項8記載のPLL回路。   The amplifier circuit includes: a first operational amplifier having an output terminal connected to an inverting input terminal and a non-inverting input terminal connected to a connection point between the resistor and the first capacitive element; and an output terminal of the first operational amplifier. A first resistance element having one end connected to the first resistance element, and an inverting input terminal connected to the other end of the first resistance element, and a non-inversion to a terminal opposite to the connection point of the first capacitance element in the resistance. A second operational amplifier having an input terminal connected and an output terminal connected to the charge control switch element; and a second resistance element connected between the output terminal and the inverting input terminal of the second operational amplifier. The PLL circuit according to claim 8. 前記抵抗が前記第1の容量素子に直接接続され、前記抵抗と前記第1の容量素子との接続点に前記第2の容量素子が前記容量値切り換えスイッチ素子を介して接続され、
前記充電回路は、前記第1の容量素子と前記抵抗との接続点の電位を基準として前記抵抗の両端間に現れる電位差を増幅する増幅回路からなり、前記増幅回路の出力端子が前記第2の容量素子に接続され、
前記増幅回路は、ハイインピーダンス出力状態になる機能を有し、前記容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときに通常出力状態となり、前記容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときにハイインピーダンス出力状態となる請求項3記載のPLL回路。
The resistor is directly connected to the first capacitor element, and the second capacitor element is connected to a connection point between the resistor and the first capacitor element via the capacitance value switching switch element,
The charging circuit includes an amplifier circuit that amplifies a potential difference appearing between both ends of the resistor with reference to a potential at a connection point between the first capacitive element and the resistor, and an output terminal of the amplifier circuit is the second terminal. Connected to the capacitive element,
The amplifying circuit has a function of being in a high impedance output state, is in a normal output state when the capacitance value changeover switch element is in an off state, and is in a high impedance output state when the capacitance value changeover switch element is in an on state. The PLL circuit according to claim 3.
前記増幅回路は、出力端子が反転入力端子に接続され非反転入力端子が前記抵抗と前記第1の容量素子との接続点に接続された第1のオペアンプと、前記第1のオペアンプの出力端子に一端が接続された第1の抵抗素子と、前記第1の抵抗素子の他端に反転入力端子が接続され前記抵抗における前記第1の容量素子との接続点と反対側の端子に非反転入力端子が接続され前記充電制御スイッチ素子に出力端子が接続された第2のオペアンプと、前記第2のオペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された第2の抵抗素子とからなる請求項10記載のPLL回路。   The amplifier circuit includes: a first operational amplifier having an output terminal connected to an inverting input terminal and a non-inverting input terminal connected to a connection point between the resistor and the first capacitive element; and an output terminal of the first operational amplifier. A first resistance element having one end connected to the first resistance element, and an inverting input terminal connected to the other end of the first resistance element, and a non-inversion to a terminal opposite to the connection point of the first capacitance element in the resistance. A second operational amplifier having an input terminal connected and an output terminal connected to the charge control switch element; and a second resistance element connected between the output terminal and the inverting input terminal of the second operational amplifier. The PLL circuit according to claim 10. 前記抵抗は、第1および第2の抵抗素子の直列回路からなり、
前記抵抗切り換え手段は、前記第1および第2の抵抗素子の何れか一方に並列に接続された抵抗値切り換えスイッチ素子からなり、
前記抵抗値切り換えスイッチ素子は、前記容量値切り換えスイッチ素子がオフ状態のときにオフ状態となり、前記容量値切り換えスイッチ素子がオン状態のときにオン状態となる請求項3記載のPLL回路。
The resistor comprises a series circuit of first and second resistance elements,
The resistance switching means comprises a resistance value switching switch element connected in parallel to any one of the first and second resistance elements,
4. The PLL circuit according to claim 3, wherein the resistance value changeover switch element is turned off when the capacitance value changeover switch element is in an off state, and is turned on when the capacitance value changeover switch element is in an on state.
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