JP2010028468A - Fm receiving device - Google Patents

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恭明 萬
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low noise FM receiving device. <P>SOLUTION: The FM receiving device includes an antenna, an oscillating circuit, a phase comparing circuit, a charge pump circuit, a loop filter, a VCO (Voltage Controlled Oscillator), a fist frequency-dividing circuit for producing a frequency-divided oscillation signal after frequency-dividing the VCO oscillation signal at every predetermined frequency, and a second frequency-dividing circuit for producing a local oscillation signal after frequency-dividing the VCO oscillation signal at every predetermined frequency, the FM receiving device having no LC resonant circuit. The FM receiving device is characterized in that it includes a mixer for producing a plurality of intermediate frequency signals from the local oscillation signal and a signal of an electric wave by making the frequency-divided oscillation signal to be an input signal to the phase comparing circuit, an A/D converter for performing A/D conversion to the intermediate frequency signal, and a digital demodulator for demodulating after selecting any one of corresponding plurality of intermediate frequency signals from among signals outputted from the A/D converter. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、FM受信装置に関する。   The present invention relates to an FM receiver.

一般に、FM受信装置等ではPLLシンセサイザ回路が用いられている。FM受信機等では、高周波のFM信号を受信し、これを信号処理しやすい中間周波数帯域に変換するためにFM信号と中間周波数分の差の周波数を持つ信号を電圧制御発振器(VCO)より発生させる必要がある。   Generally, a PLL synthesizer circuit is used in an FM receiver or the like. An FM receiver or the like receives a high-frequency FM signal and generates a signal having a frequency difference between the FM signal and the intermediate frequency from a voltage-controlled oscillator (VCO) in order to convert the signal to an intermediate frequency band that is easy to process. It is necessary to let

このため、参照クロックの位相とVCOにおいて発振させた発振信号を分周した比較信号の位相とを比較し、それによって得られた位相誤差信号を基にチャージポンプを動作させ、このチャージポンプの動作により得られたVCO制御電圧をもとにVCOにおける発振周波数を制御している。   For this reason, the phase of the reference clock is compared with the phase of the comparison signal obtained by dividing the oscillation signal oscillated in the VCO, and the charge pump is operated based on the phase error signal obtained thereby. The oscillation frequency in the VCO is controlled based on the VCO control voltage obtained by the above.

特許文献1及び2には、このようなPLLシンセサイザ回路やFM受信機に関する技術が開示されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose techniques related to such a PLL synthesizer circuit and an FM receiver.

図6に、一般的なPLLシンセサイザ回路を用いたFM受信装置の構成を示す。この図に示されるように、一般的なPLLシンセサイザ回路を用いたFM受信装置は、アンテナ101より受信した受信信号を増幅するための低雑音アンプ102と、中間周波数にダウンコンバートするミキサ103と、ダウンコンバートするための局部発振信号を生成するPLLシンセサイザ回路104と、ダウンコンバートされた信号についてアナログフィルタ105を介した後、処理し復調する不図示のベースバンド部等から構成されている。PLLシンセサイザ回路104は、参照クロックを生成する発振器106と、位相周波数比較機(PFD)107と、チャージポンプ(CP)108と、ローパスフィルタにより構成されるループフィルタ(LPF)109と、VCO110と、1/Nの周波数に分周するための整数分周器111から構成されている。   FIG. 6 shows a configuration of an FM receiver using a general PLL synthesizer circuit. As shown in this figure, an FM receiver using a general PLL synthesizer circuit includes a low noise amplifier 102 for amplifying a received signal received from an antenna 101, a mixer 103 for down-converting to an intermediate frequency, A PLL synthesizer circuit 104 that generates a local oscillation signal for down-conversion, and a baseband unit (not shown) that processes and demodulates the down-converted signal after passing through an analog filter 105. The PLL synthesizer circuit 104 includes an oscillator 106 that generates a reference clock, a phase frequency comparator (PFD) 107, a charge pump (CP) 108, a loop filter (LPF) 109 including a low-pass filter, a VCO 110, It is composed of an integer divider 111 for dividing the frequency to 1 / N.

日本においては、FM放送の周波数は、0.1MHz毎に割り当てられているため、例えば、アンテナ101より80.3MHzの電波を受信した場合、PLLシンセサイザ回路104から出力される80.0MHzの局部発振信号をミキサ103に入力することにより、0.3MHzの中間周波数信号が出力される。このため、中間周波数が単一で固定(上記例では、0.3MHz)であれば、PLLシンセサイザ回路104における出力の周波数は、0.1MHz毎に出力することが必要である。従って、このPLLシンセサイザ回路104における発振器106において発振させる参照クロックは100kHz(0.1MHz)となる。   In Japan, since the frequency of FM broadcasting is assigned every 0.1 MHz, for example, when an 80.3 MHz radio wave is received from the antenna 101, a local oscillation of 80.0 MHz output from the PLL synthesizer circuit 104. By inputting the signal to the mixer 103, an intermediate frequency signal of 0.3 MHz is output. For this reason, if the intermediate frequency is single and fixed (0.3 MHz in the above example), the output frequency of the PLL synthesizer circuit 104 needs to be output every 0.1 MHz. Therefore, the reference clock oscillated by the oscillator 106 in the PLL synthesizer circuit 104 is 100 kHz (0.1 MHz).

また、FM放送の受信を行うための受信装置において、良好な受信状態を維持するためには、通常受信、復調した後の音声信号の信号対雑音比(S/N比)は、60dB以上であることが望ましい。一般的に、ベースバンド部のFM変復調におけるS/N比が抑えられてしまうのは、送信機及び受信機における局部発振信号の位相雑音である。局部発振信号は、PLLシンセサイザ回路により生成されるものであり、局部発振信号の位相雑音は、一般的にはPLLシンセサイザ回路内部の電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator:VCO)の位相雑音特性に最も大きく左右される。   In order to maintain a good reception state in a receiving apparatus for receiving FM broadcasts, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of the audio signal after normal reception and demodulation is 60 dB or more. It is desirable to be. In general, it is phase noise of a local oscillation signal in a transmitter and a receiver that suppresses the S / N ratio in the FM modulation / demodulation of the baseband portion. The local oscillation signal is generated by a PLL synthesizer circuit, and the phase noise of the local oscillation signal is generally the largest in the phase noise characteristic of a voltage controlled oscillator (VCO) inside the PLL synthesizer circuit. It depends.

このため、FM送受信機に用いられるVCOとしては、位相差雑音特性が良い構成であることが好ましく、インダクタ(L)と容量(C)からなるLC共振回路を有している場合が多い。FM送受信機におけるPLLシンセサイザ回路または、これを含む半導体回路においては、LC共振回路のインダクタに関しては、チップ内部に一体として形成されることなく、外付けの部品として実装する場合がある。これは、FM放送の周波数が76〜108MHzであり、VCO出力として求められる周波数も、同様の76〜108MHzまたはその倍数であり、非常に低周波であるため、インダクタンスが数百nH程度の大きなインダクタが必要である。よって、特性を維持した状態でインダクタをチップ内部に内蔵することが困難となるからである。また、近年では、VCOにおいて2〜3GHz程度の高い周波数信号を生成し、分周して局部発振信号を生成する方法や、性能上の損失を犠牲にしてでも、小型化等のためインダクタをチップ内部に形成することが行われている。
特開2005−136672号公報 特開2008−118522号公報
For this reason, the VCO used in the FM transceiver is preferably configured to have good phase difference noise characteristics, and often has an LC resonance circuit composed of an inductor (L) and a capacitance (C). In a PLL synthesizer circuit in an FM transceiver or a semiconductor circuit including the PLL synthesizer circuit, the inductor of the LC resonance circuit may be mounted as an external component without being integrally formed inside the chip. This is because the frequency of FM broadcasting is 76 to 108 MHz, and the frequency required as the VCO output is also the same 76 to 108 MHz or a multiple thereof, and is a very low frequency, so a large inductor with an inductance of about several hundreds nH is required. Therefore, it is difficult to incorporate the inductor inside the chip while maintaining the characteristics. In recent years, a high frequency signal of about 2 to 3 GHz is generated in a VCO, and a local oscillation signal is generated by frequency division. In addition, an inductor is used for downsizing even at the expense of performance loss. Forming inside is done.
JP 2005-136672 A JP 2008-118522 A

しかしながら、LC共振回路により構成されるCVO回路においては、前述のとおりインダクタを外付け部品として実装するか、チップ内に集積する必要がある。インダクタを外付けにした場合においては、部品点数が増加してしまい、また、製造する際に組み立て、検査の工程も増加するため、FM受信機等の価格が高価なものとなってしまうといった問題を有している。また、VCOの一部であるインダクタがチップの入出力パッドを通して外部に実装されるため雑音が混在しやすくなり、VCOの位相雑音特性が低下してしまうといった問題点も有している。   However, in the CVO circuit constituted by the LC resonance circuit, it is necessary to mount the inductor as an external component as described above or to integrate it in the chip. When an inductor is externally attached, the number of parts increases, and the process of assembly and inspection also increases during manufacturing, resulting in an expensive FM receiver and the like. have. Further, since the inductor which is a part of the VCO is mounted outside through the input / output pad of the chip, noise is likely to be mixed, and the phase noise characteristic of the VCO is deteriorated.

一方、インダクタをチップ内に集積すると、一般にインダクタ自体が大きな面積を占めてしまい、これにより、チップ全体の面積も大きくなり、製造単価を上昇させてしまう。また、現在の集積回路の製造技術では、用いられる周波数が高周波である場合、インダクタの配線損失やウエハにおいて生じる渦電流による損失等により、特性の良いインダクタを作ることができず、その結果VCOの位相雑音特性が低下してしまうという問題も有していた。   On the other hand, when an inductor is integrated in a chip, the inductor itself generally occupies a large area, which increases the area of the entire chip and raises the manufacturing unit price. Further, in the current integrated circuit manufacturing technology, when the frequency used is a high frequency, an inductor having good characteristics cannot be made due to the wiring loss of the inductor or the loss due to the eddy current generated in the wafer. There is also a problem that the phase noise characteristic is deteriorated.

このため、十分に低い位相雑音特性を満足した上で、インダクタを含まない構成、即ち、LC共振回路を含まない構成のVCOにより、PLLシンセサイザ回路が構成されることが、位相雑音特性上好ましい。   For this reason, it is preferable in terms of phase noise characteristics that the PLL synthesizer circuit is configured by a VCO having a configuration not including an inductor, that is, a configuration not including an LC resonance circuit, while satisfying sufficiently low phase noise characteristics.

本発明は、このような問題に対しなされたものであり、インダクタを含まない構成のVCOにおいて、位相雑音特性を向上させることが可能なPLLシンセサイザ回路及びFM受信装置を提供するものである。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides a PLL synthesizer circuit and an FM receiver capable of improving phase noise characteristics in a VCO having a configuration not including an inductor.

本発明は、FM周波数の帯域の電波を受信するアンテナと、基準となる周波数信号を発生する発振回路と、前記周波数信号と入力信号との位相差に応じた位相差信号を生成する位相比較回路と、前記位相差信号に基づいてチャージポンプ信号を生成するチャージポンプ回路と、前記チャージポンプ信号を平滑化し制御信号を生成するループフィルタと、前記制御信号に基づいた周波数のVCO発振信号を生成するVCOと、前記VCO発振信号を所定の周波数ごとに分周し分周発振信号を生成する第1の分周回路と、前記VCO発振信号を所定の周波数ごとに分周し局部発振信号を生成する第2の分周回路と、を備え、前記VCOはLC共振回路を含まない構成のものであり、前記分周発振信号を前記位相比較回路の入力信号とするものであって、前記局部発振信号と前記アンテナから受信した電波の信号より、複数の中間周波数信号を生成するミキサと、前記複数の中間周波数信号をA/D変換するA/D変換器と、前記A/D変換器より出力された信号のうち、前記複数の中間周波数信号に対応するいずれか一つを選択し復調するデジタル復調器と、を備えたことを特徴とする。   The present invention relates to an antenna that receives radio waves in the FM frequency band, an oscillation circuit that generates a reference frequency signal, and a phase comparison circuit that generates a phase difference signal corresponding to the phase difference between the frequency signal and an input signal. A charge pump circuit that generates a charge pump signal based on the phase difference signal, a loop filter that smoothes the charge pump signal and generates a control signal, and generates a VCO oscillation signal having a frequency based on the control signal A VCO, a first frequency dividing circuit that divides the VCO oscillation signal at a predetermined frequency to generate a divided oscillation signal, and a frequency dividing the VCO oscillation signal at a predetermined frequency to generate a local oscillation signal A second frequency divider circuit, wherein the VCO does not include an LC resonance circuit, and the frequency-divided oscillation signal is used as an input signal of the phase comparison circuit. A mixer for generating a plurality of intermediate frequency signals from the local oscillation signal and a radio wave signal received from the antenna, an A / D converter for A / D converting the plurality of intermediate frequency signals, and the A / D And a digital demodulator that selects and demodulates any one of the signals output from the D converter corresponding to the plurality of intermediate frequency signals.

また、本発明は、前記局部発振信号に含まれる信号の周波数間隔は、前記FM周波数帯域の所定の周波数ごとに割り当てられた周波数間隔の2倍であることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the frequency interval of the signal included in the local oscillation signal is twice the frequency interval assigned for each predetermined frequency in the FM frequency band.

本発明によれば、インダクタを含まない構成のVCOにおいて、位相雑音特性を向上させることが可能なPLLシンセサイザ回路及びFM受信装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a PLL synthesizer circuit and an FM receiver that can improve phase noise characteristics in a VCO that does not include an inductor.

次に、本発明におけるPLLシンセサイザ回路及びFM受信装置の実施の形態について説明する。   Next, embodiments of the PLL synthesizer circuit and the FM receiver according to the present invention will be described.

最初に、図1及び図6に基づき発明者が本実施の形態に至るまでに検討及び考察した内容について説明する。   First, the contents that the inventor studied and considered before reaching the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 6.

通常、PLLシンセサイザ回路104においては、ループフィルタ109によって応答特性、安定性が決定される。PLLシンセサイザ回路104におけるループフィルタ109の帯域とスプリアス及びVCO110に起因するPLLシンセサイザ回路104の出力における位相雑音との関係は、ループフィルタ109の帯域を狭くする程、スプリアスは減衰するが、VCO110に起因する位相雑音は増大する。また、ループフィルタ109の帯域を広くする程、スプリアスは増大するが、VCO110に起因する位相雑音は減衰する。   Normally, in the PLL synthesizer circuit 104, the response characteristics and stability are determined by the loop filter 109. The relationship between the band of the loop filter 109 in the PLL synthesizer circuit 104 and the spurious and the phase noise at the output of the PLL synthesizer circuit 104 caused by the VCO 110 is that the spurious is attenuated as the band of the loop filter 109 is narrowed, but is caused by the VCO 110. Phase noise increases. Further, as the band of the loop filter 109 is increased, spurious increases, but phase noise caused by the VCO 110 is attenuated.

ここで、図1に用いられるループフィルタ109の周波数の帯域とVCO110に起因する位相雑音(シングルサイドバンド位相雑音:SSB位相雑音)との関係を示す。具体的には、帯域が20kHzのループフィルタと、帯域が40kHzのループフィルタと、帯域が80kHzのループフィルタを各々用いた場合の周波数と位相雑音の関係を示すものである。一般に、VCO110に起因する位相雑音は、キャリアからの周波数オフセット(横軸)が高い領域では、周波数オフセットの増加に従い減少するが、ループフィルタ109の帯域以下では一定値以上の値となる。図に示されるように、ループフィルタ109の帯域が、80kHz、40kHz、20kHzの順に狭帯化するに従い、VCO110に起因する位相雑音が大きくなる。   Here, the relationship between the frequency band of the loop filter 109 used in FIG. 1 and the phase noise (single sideband phase noise: SSB phase noise) caused by the VCO 110 is shown. Specifically, the relationship between frequency and phase noise when using a loop filter with a band of 20 kHz, a loop filter with a band of 40 kHz, and a loop filter with a band of 80 kHz is shown. In general, the phase noise caused by the VCO 110 decreases as the frequency offset increases in a region where the frequency offset (horizontal axis) from the carrier is high, but becomes a value above a certain value below the band of the loop filter 109. As shown in the figure, as the band of the loop filter 109 narrows in the order of 80 kHz, 40 kHz, and 20 kHz, the phase noise due to the VCO 110 increases.

このような、PLLシンセサイザ回路104のループフィルタ109の帯域と、スプリアス及びVCO110に起因する位相雑音との関係になることは、以下に説明される。   Such a relationship between the band of the loop filter 109 of the PLL synthesizer circuit 104 and the phase noise caused by the spurious and the VCO 110 will be described below.

主要なスプリアス発生の原因のひとつとしては、定常状態でチャージポンプ108によって参照クロックと同じ同期で生じる誤差出力が挙げられる。これは、参照クロック周波数と同じ周波数オフセットを有するスプリアスとして観測される。このスプリアスは参照クロックと整数分周回路111からの出力である信号とが、ほぼ同期した定常状態において、チャージポンプ108の電流原の電流値に微小な誤差が生じることや、チャージポンプ108の切り替え時に瞬間的に流れる過剰な電流によって誤差が生じることによるものである。このスプリアスは、PLLシンセサイザ回路104の内部の帰還によって減衰させることが可能であり、ループフィルタ109の帯域は、このスプリアスを十分に減衰できるように設定されている。   One of the main causes of spurious generation is an error output generated in the same state as the reference clock by the charge pump 108 in a steady state. This is observed as a spurious having the same frequency offset as the reference clock frequency. In the spurious, a slight error occurs in the current value of the current source of the charge pump 108 or the charge pump 108 is switched in a steady state in which the reference clock and the signal output from the integer frequency dividing circuit 111 are substantially synchronized. This is because an error is caused by an excessive current that sometimes flows instantaneously. This spurious can be attenuated by feedback inside the PLL synthesizer circuit 104, and the band of the loop filter 109 is set so that the spurious can be sufficiently attenuated.

一方、VCO110に起因する位相雑音は、周波数オフセットが、ループフィルタ109の帯域以下では減衰し、帯域外の高周波ではそのまま出力されることによるものである。よって、同じVCO110を用いてもループフィルタ109の帯域を広くすればするほど、PLLシンセサイザ回路104の位相雑音を低減することができる。よって、PLLシンセサイザ回路104において発振器106により発生させる参照クロック周波数を高くし、スプリアスの発生原因である誤差を低減する機能をチャージポンプ108が有すれば、ループフィルタ109をより広帯域化することができる。   On the other hand, the phase noise caused by the VCO 110 is due to the fact that the frequency offset is attenuated below the band of the loop filter 109 and is output as it is at high frequencies outside the band. Therefore, even if the same VCO 110 is used, the phase noise of the PLL synthesizer circuit 104 can be reduced as the band of the loop filter 109 is increased. Therefore, if the charge pump 108 has the function of increasing the reference clock frequency generated by the oscillator 106 in the PLL synthesizer circuit 104 and reducing the error that is the cause of spurious, the loop filter 109 can be made wider. .

ここで、中間周波数を単一固定ではなく、複数の中間周波数の中から選択することができるものとすれば、PLLシンセサイザ回路104の周波数が一定であっても、中間周波数を変化させることにより選局することが可能である。具体的には、参照クロックの周波数を高く設定することによりPLLシンセサイザ回路104の切り替えステップの周波数幅を広げることができるのである。また、PLLシンセサイザ回路104で生じるスプリアスの発生源であるチャージポンプ108で、電流源の電流値を補正する回路やスイッチ切り替えの瞬間に流れる電流を減少する回路を用いれば、発生するスプリアスを低減することができ、ループフィルタ109の帯域をより広くできるようになる。   If the intermediate frequency can be selected from a plurality of intermediate frequencies instead of a single fixed frequency, even if the frequency of the PLL synthesizer circuit 104 is constant, it can be selected by changing the intermediate frequency. It is possible to station. Specifically, the frequency width of the switching step of the PLL synthesizer circuit 104 can be expanded by setting the frequency of the reference clock high. Further, the charge pump 108, which is a source of spurious generated in the PLL synthesizer circuit 104, reduces spurious generated by using a circuit that corrects the current value of the current source or a circuit that reduces the current that flows at the moment of switching. Therefore, the band of the loop filter 109 can be made wider.

以上の考えに基づき、本発明はスプリアスを低減させ、かつ、VCO110に起因する位相雑音を減衰させることを可能としたものである。   Based on the above idea, the present invention makes it possible to reduce spurious and attenuate phase noise caused by the VCO 110.

(第1の実施の形態)
図2に、第1の実施の形態におけるPLLシンセサイザ回路及びFM受信装置のブロック図を示す。本実施の形態におけるPLLシンセサイザ回路は、インダクタを含まない構成、即ち、LC共振回路を含まない構成のものである。
(First embodiment)
FIG. 2 shows a block diagram of the PLL synthesizer circuit and the FM receiver in the first embodiment. The PLL synthesizer circuit in the present embodiment has a configuration that does not include an inductor, that is, a configuration that does not include an LC resonance circuit.

本実施の形態におけるFM受信装置は、アンテナ11より受信した受信信号を増幅するための低雑音アンプ12と、中間周波数にダウンコンバートするミキサ13と、ダウンコンバートするための局部発振信号を生成するPLLシンセサイザ回路14と、ダウンコンバートされた信号において余分な周波数成分を除去するためのアナログフィルタ15と、ダウンコンバートされた信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器16と、A/D変換器16により変換されたデジタル信号において、高長波成分となるノイズ成分を除去するためのデジタルフィルタ17と、デジタル復調器18により構成されている。   The FM receiver according to the present embodiment includes a low noise amplifier 12 for amplifying a received signal received from an antenna 11, a mixer 13 for down-converting to an intermediate frequency, and a PLL for generating a local oscillation signal for down-conversion. A synthesizer circuit 14, an analog filter 15 for removing excess frequency components in the down-converted signal, an A / D converter 16 for converting the analog signal, which is the down-converted signal, into a digital signal, The digital signal converted by the D converter 16 includes a digital filter 17 for removing a noise component that becomes a high-long wave component and a digital demodulator 18.

また、本実施の形態におけるPLLシンセサイザ回路14は、参照クロックとなる周波数信号を生成する発振器21と、位相周波数比較器(PFD)22と、位相周波数比較器22の出力である位相差信号に基づいてチャージポンプ信号を生成するチャージポンプ(CP)23と、チャージポンプ信号の高周波成分を除去し制御信号を生成するためのローパスフィルタにより構成されるループフィルタ(LPF)24と、制御信号である電圧値に基づいた周波数のVCO発振信号を生成するVCO25と、VCO発振信号を1/Nの周波数に分周し分周発振信号を生成するための第1の分周回路である整数分周器26と、整数分周器26とは別に、VCO25からの出力を1/4の周波数に分周するための第2の分周回路である出力分周器27により構成されている。第1の分周回路である整数分周器26からの出力は、位相周波数比較器22に入力することによりフィードバックがかけられ、発振器21より入力した参照クロックとなる周波数信号との位相差が比較されて位相差信号として出力される。尚、VCO25には、LC共振回路は含まれてはいない。   The PLL synthesizer circuit 14 according to the present embodiment is based on an oscillator 21 that generates a frequency signal serving as a reference clock, a phase frequency comparator (PFD) 22, and a phase difference signal that is an output of the phase frequency comparator 22. A charge pump (CP) 23 for generating a charge pump signal, a loop filter (LPF) 24 composed of a low pass filter for removing a high frequency component of the charge pump signal and generating a control signal, and a voltage as a control signal A VCO 25 that generates a VCO oscillation signal having a frequency based on the value, and an integer divider 26 that is a first frequency dividing circuit for dividing the VCO oscillation signal to a frequency of 1 / N to generate a divided oscillation signal. In addition to the integer divider 26, the output divider 2 is a second divider circuit for dividing the output from the VCO 25 to a frequency of 1/4. And it is made of. The output from the integer frequency divider 26, which is the first frequency divider, is fed back by being input to the phase frequency comparator 22, and the phase difference with the frequency signal serving as the reference clock input from the oscillator 21 is compared. And output as a phase difference signal. The VCO 25 does not include an LC resonance circuit.

本実施の形態では、発振器21において800MHzの周波数の周波数信号を発生させることにより、PLLシンセサイザ回路14の出力周波数は、0.2MHzごとの周波数が出力される。一方、アンテナ11において、受信した電波の周波数が80.3MHzの電波と、80.4MHzの電波である場合、PLLシンセサイザ回路14から出力される80.0MHzの信号をミキサ13に入力することにより、0.3MHzと0.4MHzの中間周波数信号が生成される。この生成された2つの中間周波数信号は、アナログフィルタ15、A/D変換器16、デジタルフィルタ17を介した後、デジタル復調器18に入力される。デジタル復調器18では、0.3MHzと0.4MHzの中間周波数信号に対応する信号のうちいずれか一つを選択することにより選局され復調される。   In the present embodiment, the oscillator 21 generates a frequency signal having a frequency of 800 MHz, so that the output frequency of the PLL synthesizer circuit 14 is output every 0.2 MHz. On the other hand, when the frequency of the received radio wave is 80.3 MHz and 80.4 MHz in the antenna 11, by inputting the 80.0 MHz signal output from the PLL synthesizer circuit 14 to the mixer 13, An intermediate frequency signal of 0.3 MHz and 0.4 MHz is generated. The two generated intermediate frequency signals are input to the digital demodulator 18 after passing through the analog filter 15, the A / D converter 16, and the digital filter 17. The digital demodulator 18 selects and demodulates by selecting one of the signals corresponding to the intermediate frequency signals of 0.3 MHz and 0.4 MHz.

次に、本実施の形態におけるPLLシンセサイザ回路14のチャージポンプ23の構成について説明する。本実施の形態におけるチャージポンプ23は、電流源となるP型FET31と、UPスイッチとなるP型FET32と、DOWN(図中DW)スイッチとなるN型FET33と、電流源となるN型FET34とを直列に接続した構成のものである。この構成のチャージポンプ23は、UPスイッチとなるP型FET32がオン状態となっている間は、チャージポンプ23の出力(CPOUT)からは電流が供給され、DOWN(DW)スイッチとなるN型FET33がオン状態となっている間は、チャージポンプ23の出力(CPOUT)より電流が引き抜かれる。   Next, the configuration of the charge pump 23 of the PLL synthesizer circuit 14 in the present embodiment will be described. In the present embodiment, the charge pump 23 includes a P-type FET 31 serving as a current source, a P-type FET 32 serving as an UP switch, an N-type FET 33 serving as a DOWN (DW in the drawing), and an N-type FET 34 serving as a current source. Are connected in series. The charge pump 23 configured as described above is supplied with current from the output (CPOUT) of the charge pump 23 while the P-type FET 32 serving as the UP switch is in the ON state, and the N-type FET 33 serving as the DOWN (DW) switch. During the ON state, current is drawn from the output (CPOUT) of the charge pump 23.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態は、第1の実施の形態におけるチャージポンプ23の構成が異なる構成のものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the configuration of the charge pump 23 in the first embodiment is different.

図4に基づき、本実施の形態におけるチャージポンプ23の構成について説明する。   Based on FIG. 4, the structure of the charge pump 23 in this Embodiment is demonstrated.

本実施の形態におけるチャージポンプ23は、電流源となるP型FET41と、UPスイッチとなるP型FET42と、DOWN(DW)スイッチとなるN型FET43と、電流源となるN型FET44とを直列に接続し、P型FET42及びN型FET43と補完的に作用するP型FET45及びN型FET46が設けられている。P型FET45の入力には、UPスイッチとなるP型FET42に入力される信号の反転信号が、N型FET46の入力には、DOWN(DW)スイッチとなるN型FET43に入力される信号の反転信号が、それぞれ入力されている。   The charge pump 23 in this embodiment includes a P-type FET 41 serving as a current source, a P-type FET 42 serving as an UP switch, an N-type FET 43 serving as a DOWN (DW) switch, and an N-type FET 44 serving as a current source in series. P-type FET 45 and N-type FET 46 which are connected to each other and act complementarily with P-type FET 42 and N-type FET 43 are provided. An inverted signal of the signal input to the P-type FET 42 serving as an UP switch is input to the P-type FET 45, and an inverted signal of the signal input to the N-type FET 43 serving as a DOWN (DW) switch is input to the N-type FET 46. Each signal is input.

このような構成にすることにより、UPスイッチとなるP型FET42がオン状態となるときは、P型FET45はオフ状態となり、UPスイッチとなるP型FET42がオフ状態となるときは、P型FET45はオン状態となる。同様に、DOWN(DW)スイッチとなるN型FET43がオン状態となるときは、N型FET46はオフ状態となり、DOWN(DW)スイッチとなるN型FET43がオフ状態となるときは、N型FET46はオン状態となる。これにより、電流源となるP型FET41及びN型FET44には一定の電流が流れるため、P型FET41及びN型FET44におけるドレイン電圧は各々一定に保たれ、オン、オフのスイッチ切り替え時に、電流源となるP型FET41及びN型FET44におけるドレイン−ソース間の寄生容量により過剰な電流が流れることを防ぐことが可能となる。   With such a configuration, when the P-type FET 42 serving as the UP switch is turned on, the P-type FET 45 is turned off, and when the P-type FET 42 serving as the UP switch is turned off, the P-type FET 45 is turned off. Is turned on. Similarly, when the N-type FET 43 serving as a DOWN (DW) switch is turned on, the N-type FET 46 is turned off, and when the N-type FET 43 serving as a DOWN (DW) switch is turned off, the N-type FET 46 is turned off. Is turned on. As a result, a constant current flows through the P-type FET 41 and the N-type FET 44 serving as current sources, so that the drain voltages in the P-type FET 41 and the N-type FET 44 are kept constant, and the current source is switched when the on / off switch is switched. Therefore, it is possible to prevent an excessive current from flowing due to the parasitic capacitance between the drain and source in the P-type FET 41 and the N-type FET 44.

また、アンプ47が設けられており、アンプ47の一方の入力は、P型FET42とN型FET43との接点と接続されており、アンプ47の出力は、P型FET45とN型FET46との接点とアンプ47の他方の入力と接続されている。これにより、アンプ47によってノード53とノード54とにおける電圧の値は同一に保たれるため、P型FET42及びN型FET43と、P型FET45及びN型FET46とは、どちらも常に同じ動作点を保つことが可能となる。   Further, an amplifier 47 is provided, and one input of the amplifier 47 is connected to a contact point between the P-type FET 42 and the N-type FET 43, and an output of the amplifier 47 is a contact point between the P-type FET 45 and the N-type FET 46. And the other input of the amplifier 47. As a result, the voltage values at the node 53 and the node 54 are kept the same by the amplifier 47, so that the P-type FET 42 and the N-type FET 43, and the P-type FET 45 and the N-type FET 46 always have the same operating point. It becomes possible to keep.

さらに、P型FET48と、P型FET49と、N型FET50と、N型FET51とを直列に接続したレプリカ回路が設けられている。このレプリカ回路は、P型FET41のゲートとP型FET48のゲートが接続されており、N型FET44のゲートとN型FET51のゲートが接続されている。また、アンプ52が設けられており、アンプ52の一方の入力は、P型FET45とN型FET46との接点と接続されており、他方の入力は、P型FET49とN型FET50との接点と接続されており、アンプ52の出力は、P型FET41のゲート及びP型FET48のゲートと接続されている。   Further, a replica circuit in which a P-type FET 48, a P-type FET 49, an N-type FET 50, and an N-type FET 51 are connected in series is provided. In this replica circuit, the gate of the P-type FET 41 and the gate of the P-type FET 48 are connected, and the gate of the N-type FET 44 and the gate of the N-type FET 51 are connected. Also, an amplifier 52 is provided, and one input of the amplifier 52 is connected to a contact between the P-type FET 45 and the N-type FET 46, and the other input is a contact between the P-type FET 49 and the N-type FET 50. The output of the amplifier 52 is connected to the gate of the P-type FET 41 and the gate of the P-type FET 48.

このようなレプリカ回路が設けられていない場合には、電流源となるP型FET41及びN型FET44の電流値は、チャネル長変調効果の影響により、出力ノード53の電圧値により異なってくるため、チャージポンプの出力(CPOUT)における吐き出し電流と吸い込み電流とが異なるため定常誤差を生じてしまう。しかしながら、上述のようなレプリカ回路を設けることによりノード55における電圧とノード54における電圧とを同一の値となるように、アンプ52を用いて制御することが可能となり、定常誤差の発生を防ぐことができる。具体的には、アンプ52により、電流原であるP型FET41とP型FET48を制御し、電流原であるP型FET41と電流原であるN型FET44の電流値を常に同一に保つことが可能となる。   When such a replica circuit is not provided, the current values of the P-type FET 41 and the N-type FET 44 serving as current sources vary depending on the voltage value of the output node 53 due to the influence of the channel length modulation effect. Since the discharge current and the suction current at the output (CPOUT) of the charge pump are different, a steady error occurs. However, by providing the replica circuit as described above, the amplifier 52 can be used to control the voltage at the node 55 and the voltage at the node 54 to be the same value, thereby preventing the occurrence of steady errors. Can do. Specifically, the amplifier 52 controls the P-type FET 41 and the P-type FET 48 that are current sources, so that the current values of the P-type FET 41 that is the current source and the N-type FET 44 that is the current source can always be kept the same. It becomes.

次に、図5に第1の実施の形態において用いたチャージポンプの出力波形(ip1)と、第2の実施の形態において用いたチャージポンプの出力波形(ip2)とを示す。具体的には、参照クロックと整数分周器26からの出力とが、位相周波数比較器22に完全に同期して入力した場合におけるチャージポンプの出力波形である。出力電流が常にゼロとすることによりスプリアスの発生を防ぐ理想的な動作である。第2の実施の形態におけるチャージポンプの方が、出力電流は少なくなっており、スプリアスは低減される。   Next, FIG. 5 shows the output waveform (ip1) of the charge pump used in the first embodiment and the output waveform (ip2) of the charge pump used in the second embodiment. Specifically, it is an output waveform of the charge pump when the reference clock and the output from the integer frequency divider 26 are input to the phase frequency comparator 22 in complete synchronization. This is an ideal operation to prevent spurious generation by always setting the output current to zero. The charge pump in the second embodiment has a smaller output current, and spurious is reduced.

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。   As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.

帯域の異なるループフィルタとVCOにおける位相雑音との関係図Relationship diagram between loop filter of different band and phase noise in VCO 第1の実施の形態におけるPLLシンセサイザ回路の構成図Configuration diagram of PLL synthesizer circuit in the first embodiment 第1の実施の形態において用いるチャージポンプの回路図Circuit diagram of charge pump used in first embodiment 第2の実施の形態において用いるチャージポンプの回路図Circuit diagram of charge pump used in second embodiment 本発明において用いたチャージポンプの出力波形図Output waveform diagram of charge pump used in the present invention 従来のPLLシンセサイザ回路の構成図Configuration diagram of a conventional PLL synthesizer circuit

符号の説明Explanation of symbols

11 アンテナ
12 低雑音アンプ
13 ミキサ
14 PLLシンセサイザ回路
15 アナログフィルタ
16 A/D変換器
17 デジタルフィルタ
18 デジタル復調器
21 発振器
22 位相周波数比較器(PFD)
23 チャージポンプ(CP)
24 ループフィルタ(LPF)
25 VCO
26 整数分周器
27 出力分周器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Antenna 12 Low noise amplifier 13 Mixer 14 PLL synthesizer circuit 15 Analog filter 16 A / D converter 17 Digital filter 18 Digital demodulator 21 Oscillator 22 Phase frequency comparator (PFD)
23 Charge pump (CP)
24 Loop filter (LPF)
25 VCO
26 Integer divider 27 Output divider

Claims (2)

FM周波数の帯域の電波を受信するアンテナと、
基準となる周波数信号を発生する発振回路と、
前記周波数信号と入力信号との位相差に応じた位相差信号を生成する位相比較回路と、
前記位相差信号に基づいてチャージポンプ信号を生成するチャージポンプ回路と、
前記チャージポンプ信号を平滑化し制御信号を生成するループフィルタと、
前記制御信号に基づいた周波数のVCO発振信号を生成するVCOと、
前記VCO発振信号を所定の周波数ごとに分周し分周発振信号を生成する第1の分周回路と、
前記VCO発振信号を所定の周波数ごとに分周し局部発振信号を生成する第2の分周回路と、
を備え、前記VCOはLC共振回路を含まない構成のものであり、前記分周発振信号を前記位相比較回路の入力信号とするものであって、
前記局部発振信号と前記アンテナから受信した電波の信号より、複数の中間周波数信号を生成するミキサと、
前記複数の中間周波数信号をA/D変換するA/D変換器と、
前記A/D変換器より出力された信号のうち、前記複数の中間周波数信号に対応するいずれか一つを選択し復調するデジタル復調器と、
を備えたことを特徴とするFM受信装置。
An antenna for receiving radio waves in the FM frequency band;
An oscillation circuit that generates a reference frequency signal;
A phase comparison circuit that generates a phase difference signal corresponding to the phase difference between the frequency signal and the input signal;
A charge pump circuit that generates a charge pump signal based on the phase difference signal;
A loop filter for smoothing the charge pump signal and generating a control signal;
A VCO that generates a VCO oscillation signal having a frequency based on the control signal;
A first frequency dividing circuit that divides the VCO oscillation signal at a predetermined frequency to generate a divided oscillation signal;
A second frequency divider that divides the VCO oscillation signal at a predetermined frequency to generate a local oscillation signal;
The VCO does not include an LC resonance circuit, and the divided oscillation signal is used as an input signal of the phase comparison circuit,
From the local oscillation signal and the radio signal received from the antenna, a mixer that generates a plurality of intermediate frequency signals,
An A / D converter for A / D converting the plurality of intermediate frequency signals;
A digital demodulator that selects and demodulates any one of the signals output from the A / D converter corresponding to the plurality of intermediate frequency signals;
An FM receiver characterized by comprising:
前記局部発振信号に含まれる信号の周波数間隔は、前記FM周波数帯域の所定の周波数ごとに割り当てられた周波数間隔の2倍であることを特徴とする請求項2に記載のFM受信装置。   3. The FM receiver according to claim 2, wherein a frequency interval of a signal included in the local oscillation signal is twice a frequency interval assigned for each predetermined frequency in the FM frequency band.
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