JP2006186548A

JP2006186548A - 位相同期回路

Info

Publication number: JP2006186548A
Application number: JP2004376561A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Hashimoto; 健太朗橋本
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】入力信号と比較信号との位相比較により位相同期化する位相同期回路に関し、ピークジッタの抑圧を図る。
【解決手段】入力信号ＩＮと比較信号ＣＯＭＰとの位相を比較する位相比較器１と、この位相比較器１の比較出力信号を入力するチャージポンプ２と、このチャージポンプ２の出力信号を入力するループフィルタ３と、このループフィルタ３の出力信号を制御電圧として入力する電圧制御発振器４とを含む位相同期回路に於いて、チャージポンプ３と電圧制御発振器４との間に、制御電圧を、位相比較器１の不感帯の外で位相同期状態となるようにシフトする電圧シフト回路６を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、出力信号位相を入力信号位相に同期化し、且つピークジッタを抑圧する位相同期回路に関する。

位相比較器とループフィルタと電圧制御発振器とを含む位相同期回路（ＰＬＬ；ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）は、例えば、図１０の（Ａ）に示す構成を有するものであり、入力信号ＩＮと比較信号ＣＯＭＰとの位相を、位相比較器１０１とにより比較し、位相差に対応した位相比較信号によりチャージポンプ１０２の充放電を行い、その出力信号を、ループフィルタ（ＬＰＦ）１０３を介して電圧制御発振器（ＶＣＯ；ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１０４に制御電圧として印加し、その出力信号ＯＵＴを分周器１０５により、入力信号ＩＮの周波数と同一の周波数となるように分周して、位相比較器１０１に比較信号ＣＯＭＰとして入力し、入力信号ＩＮの位相に対して、出力信号ＯＵＴの位相を同期化させるものである。

図１０の（Ｂ）は、入力信号ＩＮと、比較信号ＣＯＭＰと、ジッタ入力時の比較信号ＣＯＭＰとを示し、位相比較器１０１の不感帯対策を施すことにより、比較信号ＣＯＭＰは、正常入力信号ＩＮの場合、位相差が零となるように同期化される。従って、入力信号ＩＮの位相に一致する比較信号ＣＯＭＰが出力されるが、ジッタを含む入力信号の場合は、比較信号ＣＯＭＰもその位相ジッタに応じて、図示のような位相ジッタを含むものとなる。

又テレビ受像機等の映像表示装置に於ける位相同期回路に於いて、表示画面の縦線の細かいうねりの原因となるジッタと、変動が垂直帰線期間に収まらないことによる画面上部の縦線の曲がりを生じさせるトップカールとの両方に対して対応する為に、チャージポンプのコンデンサと並列に放電用の抵抗を接続した位相同期回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１３９９６４号公報

位相同期回路は、大きなシステムに於いては、クロック同期をとる為に、位相同期回路の出力信号ＯＵＴを装置内部のクロック信号とすると共に、次の装置の位相同期回路の入力信号ＩＮとして転送するものであり、入力信号のジッタ成分は出力信号のジッタ成分として順次伝送され、次第にジッタ成分が大きくなり、そのピークジッタにより、システムとしての動作が不安定となる問題がある。この位相同期回路のジッタ伝達特性は、位相比較器のゲイン、電圧制御発振器のゲイン、ループフィルタの特性等により定まるものであり、最終的には、ループフィルタの定数により調整する場合が多い。なお、ジッタ伝達特性と同期引き込み時間とはトレードオフの関係がある。

例えば、カットオフ周波数を下げると、同期引き込み時間が長くなり、この同期引き込み時間を短くなるようにすると、カットオフ周波数が上がることになる。又ループフィルタの定数の設定変更により、伝達特性にピークが生じて安定動作に問題が生じることがあり、所望のスペックを総て満足することが困難であった。又前述の伝達特性のピークジッタを、ループフィルタの定数変更により抑圧することも可能であるが、それによって、カットオフ周波数及び引き込み特性が変化する問題があった。又ジッタ抑圧の前述の従来例に於いては、映像表示に於ける同期信号のジッタ低減を図るものであるが、位相比較器の不感帯については全く考慮されていないものである。

本発明は、位相比較器の不感帯を積極的に利用して、ピークジッタの抑圧を図ることを目的とするものである。

本発明の位相同期回路は、入力信号と比較信号との位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の比較出力信号を入力するチャージポンプと、該チャージポンプの出力信号を入力するループフィルタと、該ループフィルタの出力信号を制御電圧として入力する電圧制御発振器とを含む位相同期回路に於いて、前記チャージポンプと前記電圧制御発振器との間に、前記制御電圧を前記位相比較器の不感帯の外で位相同期状態となるようにシフトする電圧シフト回路を設けた構成を有するものである。

又電圧シフト回路は、チャージポンプと前記ループフィルタの間に、アース側又は電源電圧側と抵抗を介して接続した構成を有するものである。

又前記ループフィルタは、アクティブフィルタ構成を有し、前記電圧シフト回路は、前記アクティブフィルタのリファレンス電圧を調整して、前記位相比較器の不感帯の外で位相同期状態となるように前記制御電圧をシフトする構成を有するものである。

又前記電圧シフト回路は、前記ループフィルタと前記電圧制御発振器との間に、該電圧制御発振器に入力する制御電圧を、前記位相比較器の不感帯の外で位相同期状態となるようにシフトする抵抗を接続した構成を有するものである。

電圧シフト回路により、位相比較器の動作点を、位相比較器の不感帯に対応してシフトして、ジッタ成分の少なくともその一部が不感帯内に入るようにし、伝達特性及び同期引き込み特性を変更しないで、ピークジッタを抑圧することができる。

本発明の位相同期回路は、図１を参照して説明すると、入力信号と比較信号との位相を比較する位相比較器１と、この位相比較器１の比較出力信号を入力するチャージポンプ２と、このチャージポンプ２の出力信号を入力するループフィルタ３と、このループフィルタ３の出力信号を制御電圧として入力する電圧制御発振器４とを含む位相同期回路に於いて、チャージポンプ３と電圧制御発振器４との間に、制御電圧を、位相比較器１の不感帯の外で位相同期状態となるようにシフトする電圧シフト回路６を設けた構成を有する。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は入力信号ＩＮと比較信号ＣＯＭＰとの位相を比較する位相比較器、２はチャージポンプ、３はループフィルタ（ＬＰＦ）、４は出力信号ＯＵＴを図示を省略した後段の回路に供給する電圧制御発振器（ＶＣＯ）、５は分周器（１／Ｎ）、６は電圧シフト回路を示す。位相比較器１は、不感帯を有する従来例の構成を適用し、電圧シフト回路６は、この不感帯に対応して、電圧制御発振器４に印加する制御電圧をシフトするものである。なお、チャージポンプ２とループフィルタ３と分周器５とは、従来例と同様の構成とすることができる。又分周器５は、入力信号ＩＮと出力信号ＯＵＴとの周波数を同一とする場合は省略するものである。

図２は、入力信号ＯＵＴと比較信号ＣＯＭＰとの説明図であり、位相比較器１の不感帯が図示の範囲であるとすると、入力信号ＩＮの位相に対して、比較信号ＣＯＭＰの位相は、電圧シフト回路６を設けない場合、（ＣＯＭＰ（電圧シフト回路なし））として示す比較信号ＣＯＭＰのように、位相比較器１の不感帯内となる。これに対して、本発明に於いては、電圧シフト回路６を設けていることにより、位相同期状態に於ける比較信号ＣＯＭＰの位相は、（ＣＯＭＰ（電圧シフト回路あり））として示すように不感帯の外となる。この場合、電圧シフト回路６は、チャージポンプ２の出力信号を低下させて、位相比較器１の入力信号ＩＮの位相より比較信号ＣＯＭＰの位相が遅れる方向に且つ不感帯を外れるようにシフトさせたもので、従って、入力信号ＩＮのジッタによる比較信号ＣＯＭＰのジッタ成分は、ＣＯＭＰ１（電圧シフト回路あり）として示すように、不感帯の中にその一部が入り、応答しなくなることにより、出力信号ＯＵＴには、このジッタ成分は影響を及ぼさないものとなり、ジッタ成分の抑圧を図ることができる。

図３は、電圧シフト回路の説明図であり、チャージポンプ２と電圧シフト回路６とループフィルタ３と電圧制御発振器４とを示し、図１に於ける位相比較器１と分周器５とについては図示を省略している。ループフィルタ３を、抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデンサＣ１とにより構成し、電圧シフト回路６を、チャージポンプ２の出力信号を印加する抵抗Ｒ３によって構成した場合を示す。なお、ＧＮＤはアースを示す。

この抵抗Ｒ３により、ローパスフィルタとして動作するループフィルタ３の出力信号は、低くなるように制御される。これにより、電圧制御発振器４の出力信号ＯＵＴを分周した比較信号ＣＯＭＰは、前述の図２に示すように、位相比較器１の不感帯を外れた位相に引き込まれる。従って、比較信号ＣＯＭＰのジッタ成分は、不感帯に入る部分は抑圧されることになる。

図４は、本発明の実施例２の要部を示し、図３と同一符号は同一部分を示す。この実施例は、電圧シフト回路６を、電源電圧Ｖｃｃに接続した抵抗Ｒ３により構成した場合を示す。前述の図３に示す構成の電圧シフト回路６は、チャージポンプ２の出力の電圧を低下させるシフトを行うものであるが、この実施例２に於いては、電源電圧Ｖｃｃにより、チャージポンプ２の出力の電圧を、抵抗Ｒ３を介して上昇させる電圧シフトを行うものである。

図５は、図４に示す実施例２の動作説明図であり、位相比較器の入力信号ＩＮと、電圧シフト回路なしと、電圧シフト回路ありとの場合について示し、電圧シフト回路ありの場合の比較信号ＣＯＭＰは、入力信号ＩＮの位相より進み、従って、図２に示す場合と反対側の不感帯の外側に於いて位相同期の状態となる。それにより、ＣＯＭＰ２（電圧シフト回路あり）として示すように、ジッタ成分の一部は不感帯内となって、出力信号ＯＵＴのジッタ成分を抑圧することができる。

図６は、本発明の実施例３の要部を示し、図３及び図４と同一符号は同一の対応部分を示し、Ｒ４〜Ｒ５は抵抗、ＯＰＡは演算増幅器を示す。この実施例３は、ループフィルタ３を演算増幅器ＯＰＡを用いたアクティブフィルタ構成とした場合であり、電圧シフト回路６を、点線で示す抵抗Ｒ５によるチャージポンプ２の出力の電圧を低下させる電圧シフトの構成とするか、又演算増幅器ＯＰＡの＋端子に入力するリファレンス電圧を、抵抗Ｒ３，Ｒ４により、電源電圧Ｖｃｃを分圧比の選定による構成とすることができる。なお、通常は、演算増幅器ＯＰＡのリファレンス電圧は、Ｖｃｃ／２となるように設定するものであるが、抵抗Ｒ３，Ｒ４による分圧比の選定により、前述の実施例１又は実施例２に対応した電圧シフト量を設定することができる。即ち、電圧シフト回路の機能を実現することができる。

図７は、本発明の実施例４の要部を示し、図３，図４，図６と同一符号は同一の対応部分を示す。この実施例４は、図３に示す実施例１の電圧シフト回路６を抵抗Ｒ３により構成し、ループフィルタ３と電圧制御発振器４との間に接続した場合を示す。

図８は、本発明の実施例５の要部を示し、図３，図４，図６，図７と同一符号は同一の対応部分を示す。この実施例５は、抵抗Ｒ６，Ｒ７により、電圧シフト回路６を構成し、ループフィルタ３と電圧制御発振器４との間に接続した構成を示す。即ち、ループフィルタ３の出力を、抵抗Ｒ６，Ｒ７により分圧して、電圧制御発振器４の制御電圧とするものである。なお、ループフィルタ３が、パッシブフィルタの場合、このフィルタと電圧シフト回路６との間に、バッファ回路を接続することが望ましい構成となる。

図９は、本発明の実施例６の要部を示し、前述の各図と同一符号は同一の対応部分を示す。この実施例６は、電圧シフト回路６を、抵抗Ｒ８，Ｒ９と演算増幅器ＯＰＡとによる非反転増幅器により構成し、ループフィルタ３と電圧制御発振器４との間に接続した場合を示す。

前述の位相同期回路の電圧制御発振器４に入力する制御電圧をシフトさせる手段は、前述の各実施例のみに限定されるものではなく、種々の手段を適用できるものであり、要約すると、
（１）チャージポンプ２とループフィルタ３との間に電圧シフト回路６を接続して、入力信号ＩＮと比較信号ＣＯＭＰとの位相差を不感帯から外れて、位相同期化させる。
（２）ループフィルタ３の構成を電圧シフト回路の機能となるようにして、入力信号ＩＮと比較信号ＣＯＭＰとの位相差を不感帯から外れて、位相同期化させる。
（３）ループフィルタ３と電圧制御発振器４との間に電圧シフト回路６を接続して、入力信号ＩＮと比較信号ＣＯＭＰとの位相差を不感帯から外れて、位相同期化させる。

本発明の実施例１の説明図である。本発明の実施例１の入力信号と比較信号との説明図である。本発明の実施例１の要部の説明図である。本発明の実施例２の要部の説明図である。本発明の実施例２の入力信号と比較信号との説明図である。本発明の実施例３の要部の説明図である。本発明の実施例４の要部の説明図である。本発明の実施例５の要部の説明図である。本発明の実施例６の要部の説明図である。従来例の位相同期回路及び動作の説明図である。

符号の説明

１位相比較器
２チャージポンプ
３ループフィルタ（ＬＰＦ）
４電圧制御発振器（ＶＣＯ）
５分周器（１／Ｎ）
６電圧シフト回路

Claims

入力信号と比較信号との位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の比較出力信号を入力するチャージポンプと、該チャージポンプの出力信号を入力するループフィルタと、該ループフィルタの出力信号を制御電圧として入力する電圧制御発振器とを含む位相同期回路に於いて、
前記チャージポンプと前記電圧制御発振器との間に、前記制御電圧を前記位相比較器の不感帯の外で位相同期状態となるようにシフトする電圧シフト回路を設けた
ことを特徴とする位相同期回路。
前記電圧シフト回路は、チャージポンプと前記ループフィルタの間に、アース側又は電源電圧側と抵抗を介して接続した構成を有することを特徴とする請求項１記載の位相同期回路。
前記ループフィルタは、アクティブフィルタ構成を有し、前記電圧シフト回路は、前記アクティブフィルタのリファレンス電圧を調整して、前記位相比較器の不感帯の外で位相同期状態となるように前記制御電圧をシフトする構成を有することを特徴とする請求項１記載の位相同期回路。
前記電圧シフト回路は、前記ループフィルタと前記電圧制御発振器との間に、該電圧制御発振器に入力する制御電圧を、前記位相比較器の不感帯の外で位相同期状態となるようにシフトする抵抗を接続した構成を有することを特徴とする請求項１記載の位相同期回路。