JP2006140852A - Pll circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PLL回路に関し、さらに詳しくは、電圧制御発振器の自走周波数を移動する場合に発生するループフィルタの入出力電圧の応答遅延を改善したPLL回路に関するものである。 The present invention relates to a PLL circuit, and more particularly to a PLL circuit in which a response delay of an input / output voltage of a loop filter generated when moving a free-running frequency of a voltage controlled oscillator is improved.
PLL回路にあっては、一般に電圧制御発振器(以下、VCOと記す)の出力周波数が定常状態になってからの特性(定常特性)と、基準周波数信号に位相同期するまでの引込み特性(同期特性)とが互いに相反する関係にある。例えば同期特性の周波数引込み範囲を広くし且つ同期速度を速くすると、ループの雑音帯域が広くなって定常時の特性が劣化することが知られている。従って、PLL回路としては、VCOの発振周波数が基準周波数信号に引込まれて位相同期するまでのロックアップ時間を早くすることが望まれており、特にトランキングシステム対応時に周波数移動のスピードアップが切望されている。
図9は従来の無線機の周波数移動を説明する模式図である。例えば、図1のPLL回路100のようにVCOが2回路あり、同じ制御電圧ライン(以下、CVラインと記す)により制御する回路構成の場合、各VCOの自走周波数範囲をVCO−A5がf1〜f2、VCO2−B6がf3〜f4とし、各周波数がf1<f2<f3<f4の関係であると仮定する。そして、予めVCO−A5が発振周波数f1で一定範囲の位相差にロックしている状態からf4に切り換える場合の動作について考えてみると、一つのパターンとして図10のフローチャートのようになる。即ち、CPU8が周波数切替SW7によりf4の周波数に切り換える指示を受けると、CPU8はf1の自走周波数を有するVCO−A5からf4の自走周波数を有するVCO2−B6に切り換える(S21)。次にCPU8が分周器9にf4の周波数に基づく分周比を設定する(S22)。それにより、PLL回路100がf4の周波数になろうとして動作を開始し(S23)、その結果、CVライン14がf4の周波数になろうとして収束する(S24)。
図11は図10のフローチャートに基づく周波数移動時のタイミングチャートである。上からPLL100の動作、VCO−A、Bの切替信号、CVラインの動きを示す。CPU8がVCO−A5からVCO−B6に切り換える信号を出力すると、VCO−A5、VCO−B6の切替信号がVCO−B6側に切り替わる(S21の動作)。しかし、まだf4のデータを受信していないので、CVライン14はf1にロックしている電圧1Vのままになろうとする。即ち、図9のf3の位置あたりにいる。しかし、データはf1のままなので、CVライン14はf3より周波数の低いf1になろうとしてVminまで低下してしまう(範囲A)。その後、f4のデータを受け取ると(S22の動作)f4の周波数になろうとして、VminのレベルからPLL回路が動作を開始し(S23の動作)、CVライン14がf4の周波数になろうとして10Vに収束する(範囲B)。以上、最初にVCOを切り換えるパターンをパターン1とする。
In a PLL circuit, in general, characteristics after the output frequency of a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO) is in a steady state (steady characteristics) and pull-in characteristics (synchronous characteristics) until phase synchronization with a reference frequency signal is achieved. ) Are in conflict with each other. For example, it is known that when the frequency pull-in range of the synchronization characteristic is widened and the synchronization speed is increased, the noise band of the loop is widened and the characteristic at the steady state is deteriorated. Therefore, it is desirable for the PLL circuit to speed up the lock-up time until the VCO oscillation frequency is pulled into the reference frequency signal and phase-synchronized. Has been.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the frequency shift of a conventional wireless device. For example, in the case of a circuit configuration in which there are two VCOs as in the
FIG. 11 is a timing chart during frequency shift based on the flowchart of FIG. The operation of the
図12はもう一つのパターンの場合のフローチャートである。即ち、CPU8が周波数切替SW7によりf4の周波数に切り換える指示を受けると、CPU8は分周器9にf4の周波数に基づく分周比を設定する(S31)。そしてCPU8がf1の自走周波数を有するVCO−A5からf4の自走周波数を有するVCO2−B6に切り換える(S32)。それにより、PLL回路100がf4の周波数になろうとして動作を開始し(S33)、その結果、CVライン14がf4の周波数になろうとして収束する(S34)。
図13は図12のフローチャートに基づく周波数移動時のタイミングチャートである。上からPLL100の動作、VCO−A、Bの切替信号、CVラインの動きを示す。このパターンではCPU8が最初にf4のデータを受け取るので(S31の動作)、CVラインが1Vのラインから10V付近に移動する。即ち、図9のf2の位置あたりにいる。しかし、VCO−A5のままなのでCVラインはf2より周波数の高いf4になろうとしてVmaxまで上昇してしまう(A範囲)。次にCPU8がVCO−A5からVCO−B6に切り換える信号を出力すると、VCO−A、Bの切替信号がVCO−B6側に切り替わる(S32の動作)。その時点では既にf4のデータを受け取っているので、f4の周波数になろうとしてPLL回路が動作し(S33の動作)、CVライン14がf4の周波数になろうとして10Vに収束する(範囲B)。以上、最初に周波数のデータを受け取るパターンをパターン2とする。このように、従来の周波数移動時のPLL回路のCVラインは、A範囲でCVの暴れが発生していた。
またロックアップ時間を早める従来技術として特許文献1には、ロックアップ時間を早くするためにPLL回路のVCOに、その発振周波数の一定範囲内の位相変動を制御するループフィルタの出力の制御電圧とは別に、このVCOの自走周波数を決定するための固定の制御電圧を予め記憶しておき、VCOの自走周波数をある周波数から別の周波数に変更する時に、記憶した制御電圧を切り換えてVCOに供給するVCOの自走周波数制御電圧供給手段の技術について開示されている。
FIG. 13 is a timing chart at the time of frequency shift based on the flowchart of FIG. The operation of the
In addition, as a conventional technique for increasing the lock-up time,
しかしながら、図9〜図13により説明した従来のPLL回路の制御方法では、パターン1、2の何れの場合も、範囲AにおいてCVライン14がVmin及びVmaxの範囲で暴れるため、その時点からVCO−B6の自走周波数に収束する動作が開始するため、収束するまでより多くの時間を必要とし、結果的に位相同期するまでのロックアップ時間が長くなってしまうといった問題がある。
また特許文献1では、VCOの自走周波数制御電圧供給手段から出力される電圧データに基づいてアナログ電圧に変換するD/A変換器が備えられており、このD/A変換器の出力をVCOに直接接続するように記述されているが、実際にはD/A変換器より出力される雑音により、VCO出力信号のC/N(Carrier to Noise)やS/Nが悪化するのを避けるために、抵抗とコンデンサにより構成されるLPFを間に挿入して使用している。しかし、この場合、ロックアップの高速化のために、VCOの自走周波数制御電圧供給手段を設けているにも関わらず、LPFの応答の遅れがあるため、LPFの遅延時間以上の高速化は不可能であった。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、位相比較器により検出された位相誤差をループフィルタに入力若しくは遮断する信号断接手段を備え、CVラインが暴れる範囲では位相誤差をループフィルタに入力しないように信号断接手段を制御することにより、CVラインの暴れをカットしてループフィルタの入出力電圧の応答遅延を改善したPLL回路を提供することを目的とする。
However, in the conventional PLL circuit control method described with reference to FIGS. 9 to 13, in any of the
Further, in
The present invention has been made in view of such a problem, and includes a signal connection / disconnection means for inputting or blocking a phase error detected by a phase comparator to a loop filter, and the phase error is detected in the loop filter in a range where the CV line is exposed. An object of the present invention is to provide a PLL circuit in which the response delay of the input / output voltage of the loop filter is improved by controlling the signal connecting / disconnecting means so as not to be input to the input signal.
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、制御電圧に基づいて発振周波数が制御される電圧制御発振器と、該電圧制御発振器により発振された発振信号の周波数を所定の分周比により分周する分周器と、該分周器の出力信号の位相を基準周波数信号の位相と比較する位相比較器と、該位相比較器により検出された位相誤差を積分するループフィルタと、を備え、前記ループフィルタにより積分された位相誤差に基づく制御電圧を前記電圧制御発振器に印加し、該電圧制御発振器の出力周波数を制御して前記基準周波数信号に位相同期させるPLL回路において、前記位相比較器により検出された位相誤差を前記ループフィルタに入力若しくは遮断する信号断接手段と、前記分周器への分周比の設定及び前記信号断接手段の制御を行う制御手段と、を備え、発振周波数の異なる複数の前記電圧制御発振器を共通の制御電圧ラインにより制御する場合、前記制御手段は、前記電圧制御発振器の発振周波数を移動する際、前記信号断接手段を制御して前記位相誤差の前記ループフィルタへの入力を遮断し、該遮断中に移動先の発振周波数を備えた電圧制御発振器に切り換えると共に、切り換えた電圧制御発振器の発振周波数に基づいた分周比を前記分周器に設定後、前記信号断接手段を制御して前記位相誤差を前記ループフィルタに入力することを特徴とする。
本発明のPLL回路は、発振周波数の異なる複数のVCOを共通のCVラインにより制御する回路構成の場合、周波数の異なるVCOに切り換える際に発生するCVラインの暴れを防止するために、信号断接手段により位相比較器から出力される位相誤差をループフィルタに入力しないようにし、VCOを切り換えた後、切替先のVCOの自走周波数のデータを受信し、信号断接手段を制御して位相比較器から出力される位相誤差をループフィルタに入力するものである。これにより、VCOを切替えた直後に見られるCVラインの暴れが発生しなくなるので、その分ロックアップ時間を早くすることができる。
In order to solve such a problem, the present invention provides a voltage controlled oscillator in which an oscillation frequency is controlled based on a control voltage, and a frequency of an oscillation signal oscillated by the voltage controlled oscillator with a predetermined frequency division ratio. A frequency divider, a phase comparator that compares the phase of the output signal of the frequency divider with a phase of a reference frequency signal, and a loop filter that integrates the phase error detected by the phase comparator. In the PLL circuit which applies a control voltage based on the phase error integrated by the loop filter to the voltage controlled oscillator and controls the output frequency of the voltage controlled oscillator to synchronize the phase with the reference frequency signal. A signal connecting / disconnecting means for inputting or interrupting a phase error detected by a detector to the loop filter, a setting of a division ratio to the frequency divider, and a control of the signal connecting / disconnecting means. And when the plurality of voltage controlled oscillators having different oscillation frequencies are controlled by a common control voltage line, the control means moves the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator. The phase error input to the loop filter is cut off and switched to a voltage controlled oscillator having a destination oscillation frequency during the cutoff, and the frequency division based on the switched oscillation frequency of the voltage controlled oscillator is performed. After the ratio is set in the frequency divider, the signal connecting / disconnecting means is controlled to input the phase error to the loop filter.
In the case of a circuit configuration in which a plurality of VCOs having different oscillation frequencies are controlled by a common CV line, the PLL circuit of the present invention is connected to a signal in order to prevent the CV line from being disturbed when switching to a VCO having a different frequency. The phase error output from the phase comparator is not input to the loop filter by the means, and after switching the VCO, the data of the free-running frequency of the switching destination VCO is received and the signal connecting / disconnecting means is controlled to perform the phase comparison The phase error output from the detector is input to the loop filter. As a result, the CV line rampage seen immediately after switching the VCO does not occur, so that the lockup time can be shortened accordingly.
請求項2は、制御電圧に基づいて発振周波数が制御される電圧制御発振器と、該電圧制御発振器により発振された発振信号の周波数を所定の分周比により分周する分周器と、該分周器の出力信号の位相を基準周波数信号の位相と比較する位相比較器と、該位相比較器により検出された位相誤差を積分するループフィルタと、を備え、前記ループフィルタにより積分された位相誤差に基づく制御電圧を前記電圧制御発振器に印加し、該電圧制御発振器の出力周波数を制御して前記基準周波数信号に位相同期させるPLL回路において、前記位相比較器により検出された位相誤差を前記ループフィルタに入力若しくは遮断する信号断接手段と、前記分周器への分周比の設定及び前記信号断接手段の制御を行う制御手段と、を備え、発振周波数の異なる複数の前記電圧制御発振器を共通の制御電圧ラインにより制御する場合、前記制御手段は、前記電圧制御発振器の発振周波数を移動する際、前記信号断接手段を制御して前記位相誤差の前記ループフィルタへの入力を遮断し、該遮断中に移動先の電圧制御発振器の発振周波数に基づいた分周比を前記分周器に設定すると共に、移動先の発振周波数を備えた電圧制御発振器に切り換えた後、前記信号断接手段を制御して前記位相誤差を前記ループフィルタに入力することを特徴とする。
本発明のPLL回路は、発振周波数の異なる複数のVCOを共通のCVラインにより制御する回路構成の場合、移動先のVCOの周波数を設定する際に発生するCVラインの暴れを防止するために、信号断接手段により位相比較器から出力される位相誤差をループフィルタに入力しないようにするまでは請求項1と同様であるが、切替先のVCOの自走周波数のデータを受信した後、VCOを切り換えるところが異なる。そして信号断接手段を制御して位相比較器から出力される位相誤差をループフィルタに入力するものである。これにより、移動先のVCOの周波数を設定した直後に見られるCVラインの暴れが発生しなくなるので、その分ロックアップ時間を早くすることができる。
According to a second aspect of the present invention, a voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled based on a control voltage, a frequency divider that divides the frequency of an oscillation signal oscillated by the voltage-controlled oscillator by a predetermined frequency division ratio, A phase comparator that compares the phase of the output signal of the frequency divider with the phase of the reference frequency signal, and a loop filter that integrates the phase error detected by the phase comparator, and the phase error integrated by the loop filter A phase error detected by the phase comparator is applied to the loop filter in a PLL circuit which applies a control voltage based on the above to the voltage controlled oscillator and controls the output frequency of the voltage controlled oscillator to synchronize the phase with the reference frequency signal. And a signal connecting / disconnecting means for inputting or interrupting to the frequency divider, and a control means for setting a frequency dividing ratio to the frequency divider and controlling the signal connecting / disconnecting means. When the plurality of voltage controlled oscillators are controlled by a common control voltage line, the control means controls the signal disconnecting means when moving the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator to control the loop of the phase error. The input to the filter is cut off, and the frequency division ratio based on the oscillation frequency of the destination voltage controlled oscillator is set in the frequency divider during the cutoff and the voltage controlled oscillator having the destination oscillation frequency is switched. After that, the signal connection / disconnection means is controlled to input the phase error to the loop filter.
In the case of a circuit configuration in which a plurality of VCOs having different oscillation frequencies are controlled by a common CV line, the PLL circuit of the present invention prevents the CV line from being ramped when setting the frequency of the destination VCO. It is the same as in the first aspect until the phase error output from the phase comparator by the signal connecting / disconnecting means is not input to the loop filter, but after receiving the free-running frequency data of the VCO to be switched to, the VCO The place to switch is different. The signal connecting / disconnecting means is controlled to input the phase error output from the phase comparator to the loop filter. As a result, the CV line rampage seen immediately after setting the frequency of the destination VCO does not occur, so that the lockup time can be shortened accordingly.
請求項3は、前記位相比較器により検出された位相誤差を電流増幅するチャージポンプをパワーダウンモードの開始及び解除により制御することで前記信号断接手段を実現することを特徴とする。
本発明は、信号断接手段としてPLL回路内にあるチャージポンプの機能を利用するものである。即ち、チャージポンプはパワーダウンモードにより、その機能を動作させたり停止することができるので、容易に位相比較器から出力される位相誤差を次段のループフィルタに入力したり、遮断したり制御することができる。
請求項4は、請求項1または2に記載のPLL回路において、前記信号断接手段は、接合型電界効果トランジスタであることを特徴とする。
接合型電界効果トランジスタはゲート端子に所定のレベルの電圧を印加することにより、ソース電極とドレイン電極を電気的に接続することができる。従って、ドレイン電極に位相比較器の出力である位相誤差を接続し、ソース電極にループフィルタを接続することにより、位相誤差を任意にループフィルタに入力したり遮断したりすることができる。
According to a third aspect of the present invention, the signal connecting / disconnecting means is realized by controlling a charge pump for amplifying a phase error detected by the phase comparator by starting and releasing a power down mode.
The present invention utilizes the function of a charge pump in a PLL circuit as signal connection / disconnection means. In other words, since the charge pump can operate or stop its function in the power down mode, the phase error output from the phase comparator can be easily input to the next-stage loop filter or controlled. be able to.
A fourth aspect of the present invention is the PLL circuit according to the first or second aspect, wherein the signal connection / disconnection means is a junction field effect transistor.
The junction field effect transistor can electrically connect the source electrode and the drain electrode by applying a predetermined level of voltage to the gate terminal. Therefore, by connecting the phase error, which is the output of the phase comparator, to the drain electrode and connecting the loop filter to the source electrode, it is possible to arbitrarily input or block the phase error to the loop filter.
請求項1の発明によれば、信号断接手段により位相比較器から出力される位相誤差をループフィルタに入力しないようにし、VCOを切り換えた後、切替先のVCOの自走周波数のデータを受信し、信号断接手段を制御して位相比較器から出力される位相誤差をループフィルタに入力するので、VCOを切替えた直後に見られるCVラインの暴れが発生しなくなり、その分ロックアップ時間を早くすることができる。
また請求項2では、信号断接手段により位相比較器から出力される位相誤差をループフィルタに入力しないようにし、切替先のVCOの自走周波数のデータを受信した後、VCOを切り換え、信号断接手段を制御して位相比較器から出力される位相誤差をループフィルタに入力するので、移動先のVCOの周波数を設定した直後に見られるCVラインの暴れが発生しなくなり、その分ロックアップ時間を早くすることができる。
また請求項3では、信号断接手段としてPLL回路内にあるチャージポンプの機能を利用するので、パワーダウンモードにより、その機能を動作させたり停止することにより容易に位相比較器から出力される位相誤差を次段のループフィルタに入力したり、遮断したり制御することができ、請求項1と同様の効果を奏することができる。
また請求項4では、信号断接手段として接合型電界効果トランジスタを使用するため入力インピーダンスが非常に大きくなり、より簡単な制御により請求項1と同様の効果を奏することができる。
According to the first aspect of the present invention, the phase error output from the phase comparator is not input to the loop filter by the signal connecting / disconnecting means, and after switching the VCO, the data of the free-running frequency of the switching destination VCO is received. In addition, since the phase error output from the phase comparator is input to the loop filter by controlling the signal connecting / disconnecting means, the CV line rampage that occurs immediately after switching the VCO does not occur, and the lock-up time is increased accordingly. Can be fast.
According to the second aspect of the present invention, the phase error output from the phase comparator by the signal connecting / disconnecting means is not input to the loop filter, and after the data of the free-running frequency of the switching destination VCO is received, the VCO is switched and the signal disconnection is performed. Since the phase error output from the phase comparator is input to the loop filter by controlling the contact means, the CV line rampage that occurs immediately after setting the destination VCO frequency does not occur, and the lockup time is increased accordingly. Can be made faster.
Further, in
Further, in the fourth aspect, since the junction field effect transistor is used as the signal connection / disconnection means, the input impedance becomes very large, and the same effect as in the first aspect can be obtained by simpler control.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の実施形態に係るPLL回路の機能ブロック図である。このPLL回路100は、基準周波数信号Fを発生する基準周波数信号発生器1と、分周器9により分周された信号と基準周波数信号Fの位相とを比較する位相比較器2と、この位相比較器2により検出された位相誤差εをループフィルタ4に入力したり遮断したりする信号断接手段3と、位相比較器2により比較された位相誤差εを積分するループフィルタ4と、制御電圧vに基づいて発振周波数fが制御されるVCO(電圧制御発振器)−A5と、VCO(電圧制御発振器)−B6と、分周器9への分周比の設定及び信号断接手段3の制御を行うCPU(制御手段)8と、VCOA5、B6により発振された発振信号の周波数fを所定の分周比により分周する分周器9と、を備えて構成される。
尚、本実施形態ではCPU8に外部から発振周波数を切り換えるための周波数切替SW7が接続され、出力ポートから信号線13によりVCO切替SW15を制御してVCOA5、B6の何れか一方を選択する構成となっている。そしてループフィルタ4のCVライン14はVCOA5、B6の入力端子に共通に接続され、同じ制御電圧vにより制御される構成となっている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a functional block diagram of a PLL circuit according to an embodiment of the present invention. The
In this embodiment, the frequency switching SW 7 for switching the oscillation frequency from the outside is connected to the CPU 8, and the
次に本実施形態のPLL回路100の動作について説明する。図2は本発明の無線機の周波数移動を説明する模式図であり、例えば、図1のPLL回路100のようにVCOが2回路あり、同じCVライン14により制御している場合である。そして各VCOの自走周波数範囲をVCO−A5がf1〜f2、VCO2−B6がf3〜f4とし、各周波数はf1<f2<f3<f4であるとする。そして、予めVCO−A5が発振周波数f1で一定範囲の位相差にロックしている状態からf4に切り換える場合の動作について考えてみる。パターン1として図3のフローチャートのようになる。即ち、CPU8が周波数切替SW7によりf4の周波数に切り換える指示を受けると、CPU8は信号断接手段3に対して信号線10を介して信号断aを出力する。それにより信号断接手段3は位相比較器2の位相誤差εをループフィルタ4に入力しないようにする(S1)。次にこの状態のままf1の自走周波数を有するVCO−A5からf4の自走周波数を有するVCO2−B6に切り換える信号bを出力する(S2)。次にCPU8が分周器9にf4の周波数に基づく分周比を設定する(S3)。次にCPU8が信号断接手段3に対して信号接dを出力する。それにより信号断接手段3は位相比較器2の位相誤差εをループフィルタ4に入力する(S4)。それにより、PLL回路100がf4の周波数になろうとして動作を開始し(S5)、その結果、CVライン14がf4の周波数になろうとして収束する(S6)。
Next, the operation of the
図4は図3のフローチャートに基づく周波数移動時のタイミングチャートである。上からPLL100の動作、VCO−A、Bの切替信号、CVラインの動き、信号断接手段3の動作を示す。まず、周波数移動の指示を受けると、信号断接手段3に対して信号断aを出力する。これにより信号断接手段3は位相比較器2の出力をループフィルタ4に入力しないようにする(S1の動作)。次に、CPU8がVCO−A5からVCO−B6に切り換える信号を出力すると、VCO−A5、VCO−B6の切替信号がVCO−B6側に切り替わる(S2の動作)。しかし、まだf4のデータを受信していないので、CVライン14はf1にロックしている電圧1Vのままになろうとする。即ち、図2のf3の位置あたりにいる。しかし、データはf1のままなので、CVライン14はf3より周波数の低いf1になろうとするが、信号断接手段3は位相比較器2の出力をループフィルタ4に入力しないようにしているので、Vminまで低下してしまうことはなく1vで安定している。その後、f4のデータを受け取り(S3の動作)、その直後に信号断接手段3は位相比較器2の出力をループフィルタ4に入力する(S4の動作)。それによりf4の周波数になろうとしてPLL回路が動作し(S5の動作)、CVライン14がf4の周波数になろうとして10Vに収束する(S6の動作)。
以上の通り本実施形態のPLL回路100は、発振周波数の異なる複数のVCO−A5、VCO−B6を共通のCVライン14により制御する回路構成の場合、周波数の異なるVCOに切り換える際に発生するCVライン14の暴れを防止するために、信号断接手段3により位相比較器2から出力される位相誤差εをループフィルタ4に入力しないようにし、VCO−A5からVCO−B6に切り換えた後、切替先のVCO−B6の自走周波数のデータを受信し、信号断接手段3を制御して位相比較器2から出力される位相誤差εをループフィルタ4に入力するものである。これにより、VCOを切替えた直後に見られるCVラインの暴れが発生しなくなるので、その分ロックアップ時間を早くすることができる。
FIG. 4 is a timing chart at the time of frequency shift based on the flowchart of FIG. The operation of the
As described above, the
図5はパターン2の場合のフローチャートである。即ち、CPU8が周波数切替SW7によりf4の周波数に切り換える指示を受けると、CPU8は信号断接手段3に対して信号断aを出力する。それにより信号断接手段3は位相比較器2の位相誤差εをループフィルタ4に入力しないようにする(S11)。次にCPU8が分周器9にf4の周波数に基づく分周比を設定する(S12)。次にf1の自走周波数を有するVCO−A5からf4の自走周波数を有するVCO2−B6に切り換える信号cを出力する(S13)。次にCPU8が信号断接手段3に対して信号接dを出力する。それにより信号断接手段3は位相比較器2の位相誤差εをループフィルタ4に入力する(S14)。それにより、PLL回路100がf4の周波数になろうとして動作を開始し(S15)、その結果、CVライン14がf4の周波数になろうとして収束する(S16)。
FIG. 5 is a flowchart for
図6は図5のフローチャートに基づく周波数移動時のタイミングチャートである。上からPLL100の動作、VCO−A、Bの切替信号、CVラインの動き、信号断接手段3の動作を示す。まず周波数移動の指示を受けると、信号断接手段3に対して信号断aを出力する。これにより信号断接手段3は位相比較器2の出力をループフィルタ4に入力しないようにする(S11の動作)。このパターンでは、PLL100が最初にf4のデータを受け取るので(S12の動作)、CVラインが10V付近に移動しようとするが(即ち、図2のf2の位置になろうとする)、信号断接手段3は位相比較器2の出力をループフィルタ4に入力しないようにしているので、Vmaxまで上昇してしまうことはなく1vで安定している。次にCPU8がVCO−A5からVCO−B6に切り換える信号を出力すると、VCO−A、Bの切替信号がVCO−B6側に切り替わる(S13の動作)。その直後に信号断接手段3は位相比較器2の出力をループフィルタ4に入力する(S14の動作)。その時点では既にf4のデータを受け取っているので、f4の周波数になろうとしてPLL回路が動作し(S15の動作)、CVライン14がf4の周波数になろうとして10Vに収束する(S16の動作)。
以上の通り本実施形態のPLL回路100は、発振周波数の異なる複数のVCO−A5、VCO−B6を共通のCVライン14により制御する回路構成の場合、移動先のVCO−B6の周波数を設定する際に発生するCVラインの暴れを防止するために、信号断接手段3により位相比較器2から出力される位相誤差εをループフィルタ4に入力しないようにするまではパターン1と同様であるが、切替先のVCO−B6の自走周波数のデータを受信した後、VCO−A5からVCO−B6に切り換えるところが異なる。そして信号断接手段3を制御して位相比較器2から出力される位相誤差εをループフィルタ4に入力するものである。これにより、移動先のVCO−B6の周波数を設定した直後に見られるCVラインの暴れが発生しなくなるので、その分ロックアップ時間を早くすることができる。
FIG. 6 is a timing chart at the time of frequency shift based on the flowchart of FIG. The operation of the
As described above, the
図7は従来方式によるCVラインの動きと本発明によるCVラインの動きの差を比較する図である。符号20は周波数をf1からf4に移動した場合のパターン2のときのCVラインの動きであり、符号21は本発明のCVラインの動きであり、符号22は周波数をf1からf4に移動した場合のパターン1のときのCVラインの動きである。この図から明らかなように、従来の符合20と22が10Vに収束するまでの時間t2(Q点)と、本発明の符号21が収束する時間t1(P点)との間にはt1<t2の関係があり、本発明の方法ではCVラインに暴れがなく、10Vに収束する時間が短いことが分かる。結果的に、ループフィルタの入出力電圧の応答遅延を改善することができる。尚、t0は各波形が10Vに収束を開始する時点である。
FIG. 7 is a diagram for comparing the difference between the movement of the CV line according to the conventional method and the movement of the CV line according to the present invention. Reference numeral 20 indicates the movement of the CV line in the case of
図8は本発明の信号断接手段3の実施例を示す図である。図8(a)は信号断接手段として位相比較器25により検出された位相誤差εを電流増幅するチャージポンプ26をパワーダウンモード信号27の開始及び解除により制御することで実現するものである。この回路では、パワーダウンモード信号27の開始によりチャージポンプ26に位相比較器25により検出された位相誤差εを入力して電流増幅し、図示しないループフィルタに出力する。またパワーダウンモード信号27の解除により、チャージポンプ26に位相比較器25により検出された位相誤差εを遮断して図示しないループフィルタに出力しないようにする。
このように本実施例は、信号断接手段としてPLL回路内にあるチャージポンプの機能を利用するものである。即ち、チャージポンプ26はパワーダウンモードにより、その機能を動作させたり停止することができるので、容易に位相比較器2から出力される位相誤差εを次段のループフィルタ4に入力したり、遮断したり制御することができる。
図8(b)は信号断接手段3として接合型電界効果トランジスタ(J−FET)により制御することで実現するものである。この信号断接手段は、位相比較器2とループフィルタ4の間にJ−FET31のドレイン電極(D)とソース電極(S)が接続されている。そしてドレイン電極(D)とゲート電極(G)間に抵抗Rを接続し、そのゲート電極(G)と制御信号30をダイオードDを介して接続する。尚、図8(b)ではJ−FET31を使用したが、位相比較器2とループフィルタ4の間をリレー等のメカ的な接点により接続しても構わない。即ち、J−FET31は一例に過ぎず、他の電子的な手段により実現しても本発明を逸脱するものではない。
このようにJ−FET31はゲート端子に所定のレベルの電圧を印加することにより、ソース電極とドレイン電極を電気的に接続することができる。従って、ドレイン電極に位相比較器2の出力である位相誤差εを接続し、ソース電極にループフィルタ4を接続することにより、位相誤差εを任意にループフィルタ4に入力したり遮断したりすることができる。
尚、以上の説明では、VCOが2つの場合について説明したが、それ以上の数でも構わない。
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the signal connection / disconnection means 3 of the present invention. FIG. 8A is realized by controlling the
As described above, the present embodiment uses the function of the charge pump in the PLL circuit as the signal connection / disconnection means. That is, since the
FIG. 8B is realized by controlling the signal connection / disconnection means 3 by a junction field effect transistor (J-FET). In this signal connection / disconnection means, the drain electrode (D) and the source electrode (S) of the J-
In this way, the J-
In the above description, the case where there are two VCOs has been described, but a larger number may be used.
1 基準周波数信号発生器、2 位相比較器、3 信号断接手段、4 ループフィルタ、5 VCO−A、6 VCO−B、7 周波数切替SW、8 CPU、9 分周器、100 PLL回路、v 制御電圧、f 発振信号の周波数、F 基準周波数信号、ε 位相誤差 1 reference frequency signal generator, 2 phase comparator, 3 signal connection / disconnection means, 4 loop filter, 5 VCO-A, 6 VCO-B, 7 frequency switching SW, 8 CPU, 9 frequency divider, 100 PLL circuit, v Control voltage, f frequency of oscillation signal, F reference frequency signal, ε phase error
Claims (4)
前記位相比較器により検出された位相誤差を前記ループフィルタに入力若しくは遮断する信号断接手段と、前記分周器への分周比の設定及び前記信号断接手段の制御を行う制御手段と、を備え、
発振周波数の異なる複数の前記電圧制御発振器を共通の制御電圧ラインにより制御する場合、
前記制御手段は、前記電圧制御発振器の発振周波数を移動する際、前記信号断接手段を制御して前記位相誤差の前記ループフィルタへの入力を遮断し、該遮断中に移動先の発振周波数を備えた電圧制御発振器に切り換えると共に、切り換えた電圧制御発振器の発振周波数に基づいた分周比を前記分周器に設定後、前記信号断接手段を制御して前記位相誤差を前記ループフィルタに入力することを特徴とするPLL回路。 A voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled based on a control voltage; a frequency divider that divides the frequency of an oscillation signal oscillated by the voltage-controlled oscillator by a predetermined frequency division ratio; and an output signal of the frequency divider A phase comparator that compares the phase of the reference frequency signal with the phase of the reference frequency signal, and a loop filter that integrates the phase error detected by the phase comparator, and a control voltage based on the phase error integrated by the loop filter is provided. In a PLL circuit that is applied to the voltage controlled oscillator and controls the output frequency of the voltage controlled oscillator to be phase-synchronized with the reference frequency signal.
A signal connecting / disconnecting means for inputting or blocking the phase error detected by the phase comparator to the loop filter; a control means for setting a frequency division ratio to the frequency divider and controlling the signal connecting / disconnecting means; With
When controlling a plurality of voltage controlled oscillators having different oscillation frequencies by a common control voltage line,
The control means, when moving the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator, controls the signal connection / disconnection means to cut off the input of the phase error to the loop filter, and sets the oscillation frequency of the movement destination during the interruption. Switch to the voltage controlled oscillator provided, and after setting the frequency dividing ratio based on the oscillation frequency of the switched voltage controlled oscillator in the frequency divider, control the signal connecting / disconnecting means and input the phase error to the loop filter A PLL circuit characterized by:
前記位相比較器により検出された位相誤差を前記ループフィルタに入力若しくは遮断する信号断接手段と、前記分周器への分周比の設定及び前記信号断接手段の制御を行う制御手段と、を備え、
発振周波数の異なる複数の前記電圧制御発振器を共通の制御電圧ラインにより制御する場合、
前記制御手段は、前記電圧制御発振器の発振周波数を移動する際、前記信号断接手段を制御して前記位相誤差の前記ループフィルタへの入力を遮断し、該遮断中に移動先の電圧制御発振器の発振周波数に基づいた分周比を前記分周器に設定すると共に、移動先の発振周波数を備えた電圧制御発振器に切り換えた後、前記信号断接手段を制御して前記位相誤差を前記ループフィルタに入力することを特徴とするPLL回路。 A voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled based on a control voltage; a frequency divider that divides the frequency of an oscillation signal oscillated by the voltage-controlled oscillator by a predetermined frequency division ratio; and an output signal of the frequency divider A phase comparator that compares the phase of the reference frequency signal with the phase of the reference frequency signal, and a loop filter that integrates the phase error detected by the phase comparator, and a control voltage based on the phase error integrated by the loop filter is provided. In a PLL circuit that is applied to the voltage controlled oscillator and controls the output frequency of the voltage controlled oscillator to be phase-synchronized with the reference frequency signal.
A signal connecting / disconnecting means for inputting or blocking the phase error detected by the phase comparator to the loop filter; a control means for setting a frequency division ratio to the frequency divider and controlling the signal connecting / disconnecting means; With
When controlling a plurality of voltage controlled oscillators having different oscillation frequencies by a common control voltage line,
When the control means moves the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator, the control means controls the signal connecting / disconnecting means to cut off the input of the phase error to the loop filter, and the destination voltage controlled oscillator during the cut-off A frequency division ratio based on the oscillation frequency of the first frequency is set in the frequency divider, and after switching to a voltage controlled oscillator having a destination oscillation frequency, the signal disconnection means is controlled to control the phase error to the loop. A PLL circuit characterized by being input to a filter.
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- 2004-11-12 JP JP2004329800A patent/JP2006140852A/en active Pending
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