JP2012044545A - Pll synthesizer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a capacitance value of a capacitor for a temperature-compensation loop filter.SOLUTION: A PLL synthesizer comprises: a phase comparator PD; a loop filter LF; and a voltage-controlled oscillator VCO. In addition, as a temperature-compensation loop, the PLL synthesizer comprises: a comparator CMP that outputs a comparison signal 30 when a frequency control voltage goes out of a control voltage range; a digital filter DF that integrates the comparison signal 30 to generate an M-bit first digital signal 32; ΣΔ modulators 12 and 10 that input the first digital signal 32 and generate a second digital signal 34 corresponding to the first digital signal 32 as an N-bit signal (where N is smaller than M); a temperature-compensation charge pump CPt that converts the second digital signal 34 to a current signal 36; and a temperature-compensation loop filter TF that converts the current signal 36 to a temperature-compensation control voltage. The voltage-controlled oscillator VCO controls a frequency of an output clock CKout based on the temperature-compensation control voltage ft.

Description

本発明は,PLLシンセサイザに関する。   The present invention relates to a PLL synthesizer.

PLLシンセサイザは,基準クロックに位相同期した高周波クロックを生成するクロック生成回路であり,例えば,無線システムやプロセッサなどに内蔵される。   The PLL synthesizer is a clock generation circuit that generates a high-frequency clock phase-synchronized with a reference clock, and is incorporated in, for example, a wireless system or a processor.

PLLシンセサイザは,出力クロックの位相と基準クロックの位相とを比較する位相比較器と,位相比較器の位相結果に応じた制御電圧を生成するループフィルタと,その制御電圧に基づく周波数の出力クロックを生成する電圧制御発振器とを有する。そして,出力クロックは位相比較器にフィードバックされる。   The PLL synthesizer receives a phase comparator that compares the phase of the output clock with the phase of the reference clock, a loop filter that generates a control voltage according to the phase result of the phase comparator, and an output clock having a frequency based on the control voltage. And a voltage controlled oscillator to be generated. The output clock is fed back to the phase comparator.

電圧制御発振器は,ループフィルタが生成する制御電圧に応じてその発振周波数が変化し,さらに,制御周波数バンドに応じて制御電圧による周波数制御範囲が変化する。制御周波数バンドにより周波数制御範囲を変更できるようにして,電圧制御発振器の周波数範囲を広くしている。   The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator changes according to the control voltage generated by the loop filter, and the frequency control range by the control voltage changes according to the control frequency band. The frequency range of the voltage controlled oscillator is widened so that the frequency control range can be changed by the control frequency band.

さらに,電圧制御発振器は,温度変化によりその周波数が変動する。温度が変化したことにより制御電圧による周波数制御範囲を超えて周波数が変動する場合は,制御周波数バンドを変更する制御が行われる。制御周波数バンドを変更して周波数制御範囲を変更したとき,発振周波数がジャンプしてPLLが一時的にアンロック状態になる可能性がある。したがって,温度変化により制御周波数バンドが変更されることを防止することが必要になる。   Furthermore, the frequency of the voltage controlled oscillator fluctuates due to temperature changes. When the frequency changes beyond the frequency control range by the control voltage due to a change in temperature, control for changing the control frequency band is performed. If the frequency control range is changed by changing the control frequency band, the oscillation frequency may jump and the PLL may be temporarily unlocked. Therefore, it is necessary to prevent the control frequency band from being changed due to a temperature change.

このような温度変化による制御周波数バンドの変更を避けるために,PLL回路は,メインのPLLループに加えて,温度補償ループを有する。温度補償ループは,メインのPLLループにより生成される制御電圧を基準電圧と比較し,その差分値に基づいてチャージポンプ回路と温度補償ループフィルタ(LPF)により温度補償電圧を生成する。そして,この温度補償電圧により,電圧制御発振器の発振周波数が微調整される。つまり,温度補償ループを設けることで,温度変化による発振周波数の変動を抑制することができる。   In order to avoid such a change of the control frequency band due to temperature change, the PLL circuit has a temperature compensation loop in addition to the main PLL loop. The temperature compensation loop compares a control voltage generated by the main PLL loop with a reference voltage, and generates a temperature compensation voltage by a charge pump circuit and a temperature compensation loop filter (LPF) based on the difference value. The temperature compensation voltage finely adjusts the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator. That is, by providing a temperature compensation loop, fluctuations in the oscillation frequency due to temperature changes can be suppressed.

PLL回路については,以下の特許文献1,2,3に記載されている。   The PLL circuit is described in the following Patent Documents 1, 2, and 3.

特開平10−322198号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-322198 特開2007−259431号公報JP 2007-259431 A 特開2006−526946号公報JP 2006-526946 A

しかし,温度補償ループはその時定数を大きくして応答速度を遅くし,メインのPLLループによる制御と競合しないようにする必要がある。それと同時に,温度補償ループ内の温度補償ループフィルタは,チャージポンプ回路の出力の高周波成分をカットしてノイズ成分を除去することが求められる。その結果,温度補償ループフィルタ内のキャパシタの容量値を大きくしなければならず,PLL回路と同じ集積回路チップ内に内蔵することは困難であり,温度補償ループフィルタをチップの外に設けなければならない。   However, it is necessary to increase the time constant of the temperature compensation loop to slow down the response speed so that it does not compete with the control by the main PLL loop. At the same time, the temperature compensation loop filter in the temperature compensation loop is required to remove the noise component by cutting the high frequency component of the output of the charge pump circuit. As a result, the capacitance value of the capacitor in the temperature compensation loop filter must be increased, and it is difficult to incorporate the capacitor in the same integrated circuit chip as the PLL circuit, and the temperature compensation loop filter must be provided outside the chip. Don't be.

さらに,温度補償ループフィルタの容量値を大きくしたため,システムのスリープ状態から起動するときに,そのループフィルタのキャパシタを充電する時間が長くなり,起動時間が長くなる。そのため,スリープ状態でもキャパシタの充電状態を保つために充電電流が消費され,スリープ状態での省電力化の妨げになっている。   Furthermore, since the capacitance value of the temperature compensation loop filter is increased, when the system is started from the sleep state, the time for charging the capacitor of the loop filter becomes longer and the startup time becomes longer. For this reason, charging current is consumed to maintain the charged state of the capacitor even in the sleep state, which hinders power saving in the sleep state.

そこで,本発明の目的は,温度補償ループ内のループフィルタのキャパシタ容量値を小さくしたPLL回路を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a PLL circuit in which the capacitance value of a loop filter in a temperature compensation loop is reduced.

PLLシンセサイザの第1の側面は,出力クロックと基準クロックとの位相を比較する位相比較器と,
前記位相比較器の位相比較結果に応じて周波数制御電圧を生成するPLLループフィルタと,
前記周波数制御電圧に応じて制御された周波数を持つ前記出力クロックを生成する電圧制御発振器と,
前記周波数制御電圧が制御電圧範囲から外れたときにそれぞれ第1,第2のレベルを有する比較信号を出力する比較器と,
第1の制御クロックに同期して前記比較信号を積分してMビットの第1のデジタル信号を生成するデジタルフィルタと,
前記第1のデジタル信号を入力し,前記第1の制御クロックより高周波の第2の制御クロックに同期して,前記Mビットより少ないNビットの第2のデジタル信号であって前記第1のデジタル信号に対応する第2のデジタル信号を生成するΔΣ変調器と,
前記第2のデジタル信号を電流信号に変換する温度補償チャージポンプと,
前記電流信号により充放電されるキャパシタを有し,前記電流信号を温度補償制御電圧に変換する温度補償ループフィルタとを有し,
前記電圧制御発振器は前記温度補償制御電圧に基づいて前記出力クロックの周波数を制御する。
The first aspect of the PLL synthesizer includes a phase comparator that compares the phases of the output clock and the reference clock,
A PLL loop filter that generates a frequency control voltage according to a phase comparison result of the phase comparator;
A voltage controlled oscillator for generating the output clock having a frequency controlled according to the frequency control voltage;
A comparator that outputs a comparison signal having first and second levels when the frequency control voltage is out of a control voltage range;
A digital filter that integrates the comparison signal in synchronization with a first control clock to generate an M-bit first digital signal;
The first digital signal is input, and is synchronized with a second control clock having a frequency higher than that of the first control clock, and is a second digital signal having N bits less than the M bits. A ΔΣ modulator for generating a second digital signal corresponding to the signal;
A temperature compensated charge pump for converting the second digital signal into a current signal;
A capacitor charged and discharged by the current signal, and a temperature compensation loop filter for converting the current signal into a temperature compensation control voltage,
The voltage controlled oscillator controls the frequency of the output clock based on the temperature compensation control voltage.

第1の側面によれば,温度補償ループ内のループフィルタのキャパシタ容量値を小さくできる。   According to the first aspect, the capacitor capacity value of the loop filter in the temperature compensation loop can be reduced.

本実施の形態に関連するPLLシンセサイザの構成図である。It is a block diagram of the PLL synthesizer relevant to this Embodiment. 第1の実施の形態におけるPLLシンセサイザの構成図であるIt is a block diagram of the PLL synthesizer in 1st Embodiment 電圧制御発振器VCOの概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram of a voltage controlled oscillator VCO. FIG. 電圧制御発振器VCOの周波数の制御について説明する図である。It is a figure explaining control of the frequency of the voltage controlled oscillator VCO. 本実施の形態における温度補償ループの構成と信号とを示す図である。It is a figure which shows the structure and signal of a temperature compensation loop in this Embodiment. デジタルフィルタDFの回路例を示す図である。It is a figure which shows the circuit example of digital filter DF. ΔΣ変調器の回路例を示す図である。It is a figure which shows the circuit example of a delta-sigma modulator. チャージポンプCPtと温度補償ループフィルタTFの回路例を示す図である。It is a figure which shows the circuit example of charge pump CPt and the temperature compensation loop filter TF. チャージポンプCPtと温度補償ループフィルタTFの別の回路例を示す図である。It is a figure which shows another circuit example of charge pump CPt and the temperature compensation loop filter TF. 温度補償ループフィルタTFの周波数特性を説明する図である。It is a figure explaining the frequency characteristic of the temperature compensation loop filter TF. 温度補償ループフィルタについて説明する図である。It is a figure explaining a temperature compensation loop filter. PLLシンセサイザが復帰するときの動作について説明する図である。It is a figure explaining operation | movement when a PLL synthesizer returns. 第2の実施の形態におけるPLLシンセサイザの温度補償ループの構成図である。It is a block diagram of the temperature compensation loop of the PLL synthesizer in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態におけるPLLシンセサイザの温度補償ループのスリープ状態からの復帰動作を示す図である。It is a figure which shows return operation | movement from the sleep state of the temperature compensation loop of the PLL synthesizer in 2nd Embodiment.

図1は,本実施の形態に関連するPLLシンセサイザの構成図である。PLLシンセサイザは,出力クロックCKoutを分周器DIV1で分周したクロックCK2と,基準クロックR-CLKとの位相を比較する位相比較器PDと,位相比較器PDの位相比較結果dPHを電流値に変換するチャージポンプ回路CPmと,チャージポンプ回路CPmが生成する電流を積分し高周波成分をカットして周波数制御電圧Vtを生成するループフィルタLFと,周波数制御電圧Vtに応じて制御された周波数を持つ出力クロックCKoutを生成する電圧制御発振器VCOとを有する。   FIG. 1 is a configuration diagram of a PLL synthesizer related to the present embodiment. The PLL synthesizer uses the phase comparator PD that compares the phase of the output clock CKout divided by the frequency divider DIV1 and the phase of the reference clock R-CLK, and the phase comparison result dPH of the phase comparator PD as a current value. Charge pump circuit CPm for conversion, loop filter LF that integrates the current generated by charge pump circuit CPm and cuts high frequency components to generate frequency control voltage Vt, and has a frequency controlled according to frequency control voltage Vt And a voltage controlled oscillator VCO that generates an output clock CKout.

電圧制御発振器VCOには,図示しないシステム側から制御コードCodeが供給され,制御コードCodeに対応して,周波数制御電圧Vtで制御される周波数範囲が選択される。このフィードバックループがPLLのメインループである。   A control code Code is supplied to the voltage controlled oscillator VCO from a system side (not shown), and a frequency range controlled by the frequency control voltage Vt is selected corresponding to the control code Code. This feedback loop is the main loop of the PLL.

上記のメインループ(図中実線)に加えて,図中破線で示された温度補償ループが設けられる。温度補償ループでは,周波数制御電圧Vtと基準電圧V_refとを比較し,基準電圧に基づく所定の制御電圧範囲から外れたときにそれぞれ第1,第2のレベルを有する比較信号を出力する比較器CMPと,周波数制御電圧Vtと基準電圧V_refとの差分に応じた電流を出力するチャージポンプ回路CPtとを有する。この比較器CMPとチャージポンプ回路CPtとによりOTA(Operational Transconductance Amplifier)が構成される。   In addition to the main loop (solid line in the figure), a temperature compensation loop indicated by a broken line in the figure is provided. The temperature compensation loop compares the frequency control voltage Vt with the reference voltage V_ref, and outputs a comparison signal having first and second levels when the frequency control voltage Vt and the reference voltage V_ref are out of a predetermined control voltage range based on the reference voltage. And a charge pump circuit CPt that outputs a current corresponding to the difference between the frequency control voltage Vt and the reference voltage V_ref. The comparator CMP and the charge pump circuit CPt constitute an OTA (Operational Transconductance Amplifier).

そして,温度補償ループフィルタTFがその電流を積分すると共に高周波成分をカットして温度補償制御電圧ftを出力する。温度補償ループフィルタTFは,比較的大きな容量のキャパシタを有し,上記の電流の積分と高周波成分のカットに加えて,メインループより温度補償ループの時定数を大きくしている。   Then, the temperature compensation loop filter TF integrates the current, cuts the high frequency component, and outputs the temperature compensation control voltage ft. The temperature compensation loop filter TF has a capacitor having a relatively large capacity, and in addition to the integration of the current and the cut of the high frequency component, the time constant of the temperature compensation loop is made larger than that of the main loop.

メインループのPLLループフィルタLFと,温度補償ループの温度補償ループフィルタTFは,共に大容量のキャパシタを有するため,PLLシンセサイザ回路が形成されるチップ10内には設けられないことが多く,チップ外20に設けられる。   Since the PLL loop filter LF of the main loop and the temperature compensation loop filter TF of the temperature compensation loop both have large capacitors, they are often not provided in the chip 10 where the PLL synthesizer circuit is formed. 20 is provided.

図2は,第1の実施の形態におけるPLLシンセサイザの構成図である。PLLシンセサイザは,図1と同様に,出力クロックCKoutを分周器DIV1で分周したクロックCK2と,基準クロックR-CLKとの位相を比較する位相比較器PDと,位相比較結果dPHを電流値に変換するチャージポンプ回路CPmと,その電流を積分し高周波成分をカットして周波数制御電圧Vtを生成するPLLループフィルタLFと,周波数制御電圧Vtに応じて出力クロックCKoutの周波数を制御する電圧制御発振器VCOとを有する。   FIG. 2 is a configuration diagram of the PLL synthesizer according to the first embodiment. As in FIG. 1, the PLL synthesizer compares the phase of the output clock CKout by the frequency divider DIV1 with the clock CK2 and the phase of the reference clock R-CLK, and the phase comparison result dPH as a current value. A charge pump circuit CPm that converts the signal into a PLL, a PLL loop filter LF that integrates the current and cuts the high-frequency component to generate the frequency control voltage Vt, and a voltage control that controls the frequency of the output clock CKout according to the frequency control voltage Vt And an oscillator VCO.

電圧制御発振器VCOは,システム側から供給される制御コードCodeに対応して,周波数制御電圧Vtで制御される周波数範囲が選択される。そして,その周波数範囲内で周波数制御電圧Vtに応じて出力クロックCKoutの周波数が制御される。このフィードバックループがPLLのメインループである。   For the voltage controlled oscillator VCO, the frequency range controlled by the frequency control voltage Vt is selected in accordance with the control code Code supplied from the system side. Then, the frequency of the output clock CKout is controlled in accordance with the frequency control voltage Vt within the frequency range. This feedback loop is the main loop of the PLL.

第1の実施の形態のPLLシンセサイザも,図中破線で示された温度補償ループを有する。この温度補償ループは,周波数制御電圧Vtが制御電圧範囲から外れたときにそれぞれ第1,第2のレベルを有する比較信号30を出力する比較器と,第1の制御クロックR_CLKに同期して比較信号30を積分してMビットの第1のデジタル信号32を生成するデジタルフィルタDFと,第1のデジタル信号32を入力し,第1の制御クロックR_CLKより高周波の第2の制御クロックに同期して,Mビットより少ないNビットの第2のデジタル信号34であって第1のデジタル信号に対応する第2のデジタル信号34を生成するΔΣ変調器12,10と,第2のデジタル信号34を電流信号36に変換する温度補償チャージポンプCPtと,電流信号36により充放電されるキャパシタを有し,電流信号を温度補償制御電圧ftに変換する温度補償ループフィルタTFとを有する。そして,電圧制御発振器VCOは,温度補償制御電圧ftに基づいて出力クロックCKoutの周波数を制御する。   The PLL synthesizer of the first embodiment also has a temperature compensation loop indicated by a broken line in the figure. This temperature compensation loop compares a comparator that outputs a comparison signal 30 having first and second levels when the frequency control voltage Vt is out of the control voltage range, in synchronization with the first control clock R_CLK. A digital filter DF that integrates the signal 30 to generate an M-bit first digital signal 32 and the first digital signal 32 are input and synchronized with a second control clock having a frequency higher than that of the first control clock R_CLK. ΔΣ modulators 12 and 10 for generating a second digital signal 34 corresponding to the first digital signal, which is an N-bit second digital signal 34 having fewer than M bits, and a second digital signal 34 A temperature compensation loop pump for converting a current signal into a temperature compensation control voltage ft, having a temperature compensation charge pump CPt for converting the current signal 36 and a capacitor charged and discharged by the current signal 36 And a TF. The voltage controlled oscillator VCO controls the frequency of the output clock CKout based on the temperature compensation control voltage ft.

このPLLシンセサイザでは,温度補償ループフィルタTFのキャパシタ容量を小さくできるので,PLLシンセサイザの回路と同じチップ内に設けられている。ただし,PLLループフィルタLFは,キャパシタ容量が大きいためチップ外に設けられている。   In this PLL synthesizer, since the capacitor capacity of the temperature compensation loop filter TF can be reduced, it is provided in the same chip as the PLL synthesizer circuit. However, the PLL loop filter LF is provided outside the chip because of its large capacitor capacity.

図3は,電圧制御発振器VCOの概略構成図である。電圧制御発振器VCOは,例えばLC発振回路で構成され,LC発振回路内のキャパシタの容量が制御コードCode,制御電圧Vt,温度補償制御電圧ftにより変更される。それにより,発振周波数が制御される。図3の例では,LC発振器内のキャパシタは,周波数制御電圧Vtにより容量値が可変制御される第1のキャパシタC1と,温度補償制御電圧ftにより容量値が可変制御される第2のキャパシタC2と,制御コードCodeによりスイッチを介して接続または非接続される第3のキャパシタ群C3_1〜C3_nとを有する。第3のキャパシタ群の容量値は比較的大きいのに対して,第1,第2のキャパシタC1,C2の容量値はそれよりも比較的小さい。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the voltage controlled oscillator VCO. The voltage controlled oscillator VCO is constituted by an LC oscillation circuit, for example, and the capacitance of the capacitor in the LC oscillation circuit is changed by the control code Code, the control voltage Vt, and the temperature compensation control voltage ft. Thereby, the oscillation frequency is controlled. In the example of FIG. 3, the capacitors in the LC oscillator include a first capacitor C1 whose capacitance value is variably controlled by the frequency control voltage Vt, and a second capacitor C2 whose capacitance value is variably controlled by the temperature compensation control voltage ft. And a third capacitor group C3_1 to C3_n connected or disconnected via a switch by a control code Code. The capacitance value of the third capacitor group is relatively large, whereas the capacitance values of the first and second capacitors C1 and C2 are relatively smaller.

図4は,電圧制御発振器VCOの周波数の制御について説明する図である。図4(A)は,温度補償ループがない場合の電圧制御発振器VCOの周波数制御を示す。制御コードCode(図中001,010,011)に応じて,周波数f0の制御範囲が切り替えられる。そして,周波数制御電圧Vtに応じて,制御コードCodeで設定された周波数制御範囲内で周波数f0が可変制御される。   FIG. 4 is a diagram for explaining the frequency control of the voltage controlled oscillator VCO. FIG. 4A shows frequency control of the voltage controlled oscillator VCO when there is no temperature compensation loop. The control range of the frequency f0 is switched according to the control code Code (001, 010, 011 in the figure). Then, the frequency f0 is variably controlled within the frequency control range set by the control code Code according to the frequency control voltage Vt.

図4(A)中に示されるとおり,電圧制御発振器VCOが周波数Aで発振しているときに,温度の上昇で周波数Bに変動して制御コード010の周波数制御範囲外になると,制御コードが010から011に切り替えられ,周波数制御範囲が1段階上にシフトする。その結果,同じ周波数制御電圧Vtでは周波数がCとなり大きく変更したことでロックオフする場合がある。この場合,PLLメインループにより周波数制御電圧Vtが変更され,周波数Dに制御され,再度ロックオンする制御が行われる。   As shown in FIG. 4A, when the voltage controlled oscillator VCO oscillates at the frequency A, if the temperature rises and changes to the frequency B and falls outside the frequency control range of the control code 010, the control code is Switching from 010 to 011 shifts the frequency control range up by one level. As a result, at the same frequency control voltage Vt, the frequency becomes C and the lock-off may occur due to a large change. In this case, the frequency control voltage Vt is changed by the PLL main loop, controlled to the frequency D, and controlled to lock on again.

図4(B)は,温度補償ループによる周波数制御が加わった電圧制御発振器VCOの周波数制御を示す。図4(B)の左側は,図4(A)と同じであり,制御コードと周波数制御電圧Vtとによる周波数制御を示している。この図において周波数制御電圧Vtは図中Va,Vbの間で制御されることが望ましいとする。そして,図4(B)の右側は,ある周波数制御範囲内において温度補償制御電圧ftによる周波数制御を示している。周波数Aで発振しているときに,温度上昇が生じて周波数が上昇しようとした場合,温度補償ループによりその周波数制御電圧Vtの変動を検出し,温度補償制御電圧ftにより発振器VCOのキャパシタC2の容量値を可変制御し,温度上昇により周波数が上昇しないようにする。その結果,周波数制御電圧Vtの制御範囲がVa,Vb間の範囲から外れないようにされる。   FIG. 4B shows frequency control of the voltage controlled oscillator VCO to which frequency control by the temperature compensation loop is added. The left side of FIG. 4 (B) is the same as FIG. 4 (A) and shows frequency control by the control code and the frequency control voltage Vt. In this figure, it is assumed that the frequency control voltage Vt is desirably controlled between Va and Vb in the figure. The right side of FIG. 4B shows frequency control using the temperature compensation control voltage ft within a certain frequency control range. When oscillating at the frequency A and the temperature rises and the frequency is going to rise, the temperature compensation loop detects the fluctuation of the frequency control voltage Vt, and the temperature compensation control voltage ft detects the capacitor C2 of the oscillator VCO. The capacitance value is variably controlled so that the frequency does not increase due to temperature rise. As a result, the control range of the frequency control voltage Vt is prevented from deviating from the range between Va and Vb.

このように,図2の温度補償付きPLLシンセサイザでは,電圧制御発振器VCOが,制御コードCodeと周波数制御電圧Vtとに加えて,温度補償制御電圧ftによってもその周波数制御が行われる。一般に,メインのループに比較して,温度補償ループの時定数は大きく設定されている。それにより,メインループの周波数制御と温度補償ループによる周波数制御とが干渉して競合することが回避される。   As described above, in the PLL synthesizer with temperature compensation shown in FIG. 2, the frequency control of the voltage controlled oscillator VCO is also performed by the temperature compensation control voltage ft in addition to the control code Code and the frequency control voltage Vt. Generally, the time constant of the temperature compensation loop is set larger than that of the main loop. Thereby, it is avoided that the frequency control by the main loop and the frequency control by the temperature compensation loop interfere with each other and compete with each other.

図5は,本実施の形態における温度補償ループの構成と信号とを示す図である。図5を参照しながら,温度補償ループを構成する各回路について説明する。   FIG. 5 is a diagram showing the configuration and signals of the temperature compensation loop in the present embodiment. Each circuit constituting the temperature compensation loop will be described with reference to FIG.

比較器は,周波数制御電圧Vtを基準電圧Vref+とVref-と比較する2つの比較器CMP1,CMP2を有する。比較器の出力30は,図5中(2)に示されるとおり,周波数制御電圧Vtが高い基準電圧Vref+を超えると第1のレベル(例えば+1)になり,低い基準電圧Vref-を超えると第2のレベル(図中破線,例えば−1)になる。   The comparator includes two comparators CMP1 and CMP2 that compare the frequency control voltage Vt with reference voltages Vref + and Vref−. As shown in (2) of FIG. 5, the output 30 of the comparator becomes the first level (for example, +1) when the frequency control voltage Vt exceeds the high reference voltage Vref +, and becomes the first level when the frequency control voltage Vt exceeds the low reference voltage Vref−. It becomes a level of 2 (broken line in the figure, for example, -1).

図6は,デジタルフィルタDFの回路例を示す図である。デジタルフィルタDFは一種の積分器であり,比較器の出力30を増幅する増幅器40と,加算器41と,遅延回路42と,増幅器43とを有する。遅延回路42が増幅された比較器出力30を例えば基準クロックR_CLKの1周期分だけ遅延させ,加算器41が新たな比較器出力30に加算することで,積分値が生成される。このデジタルフィルタDFの出力32は,例えばMビットのデジタル信号である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit example of the digital filter DF. The digital filter DF is a kind of integrator, and includes an amplifier 40 that amplifies the output 30 of the comparator, an adder 41, a delay circuit 42, and an amplifier 43. The delay circuit 42 delays the amplified comparator output 30 by, for example, one cycle of the reference clock R_CLK, and the adder 41 adds to the new comparator output 30 to generate an integrated value. The output 32 of the digital filter DF is an M-bit digital signal, for example.

図5中(3)にデジタルフィルタの出力32の波形の例が示されている。比較器出力30の+1に対して,基準クロックR_CLKに同期した積分値がデジタルフィルタDFのMビット出力32として出力される。このように,デジタルフィルタ32が比較器出力30を積分することで,比較器出力30の変化に対する応答性を遅くすることができ,温度補償ループの時定数を大きくすることができる。すなわち,図1において,温度補償ループ内の温度フィルタTFが有していた応答を遅くする機能が,このデジタルフィルタ32により実現される。   FIG. 5 (3) shows an example of the waveform of the output 32 of the digital filter. An integrated value synchronized with the reference clock R_CLK is output as +1 of the comparator output 30 as the M-bit output 32 of the digital filter DF. As described above, the digital filter 32 integrates the comparator output 30, so that the response to the change of the comparator output 30 can be delayed, and the time constant of the temperature compensation loop can be increased. That is, the digital filter 32 realizes the function of delaying the response of the temperature filter TF in the temperature compensation loop in FIG.

図7は,ΔΣ変調器の回路例を示す図である。本実施の形態の温度補償ループ内に設けられるΔΣ変調器10,12は,デジタルフィルタDFのMビット出力32を,デジタルフィルタのクロックR_CLKよりも高い周波数dCLKでアップサンプリングし,Mビットより少ないビット数のNビットの高周波デジタル信号34に変換する。高周波デジタル信号34は擬似ランダムデジタル信号であり,時間軸上で平均するとデジタル信号32の値と等しくなる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit example of the ΔΣ modulator. The delta-sigma modulators 10 and 12 provided in the temperature compensation loop of this embodiment up-sample the M-bit output 32 of the digital filter DF at a frequency dCLK higher than the clock R_CLK of the digital filter, and have fewer bits than M bits. A number of N-bit high frequency digital signals 34 are converted. The high-frequency digital signal 34 is a pseudo-random digital signal, and is equal to the value of the digital signal 32 when averaged on the time axis.

高周波デジタル信号に変換することで,後段の温度補償ループフィルタのカットオフ周波数を高く設定でき,キャパシタの容量値を小さくできる。また,擬似ランダムデジタル信号に変換することでノイズシェーピングされ,低周波帯域での量子化ノイズを小さくすることができる。   By converting to a high-frequency digital signal, the cutoff frequency of the temperature compensation loop filter in the subsequent stage can be set high, and the capacitance value of the capacitor can be reduced. In addition, noise shaping is performed by converting the pseudo random digital signal, and quantization noise in a low frequency band can be reduced.

図7にはΔΣ変調器の一例として2次のΔΣ変調器が示されている。この変調器は,Mビットデジタル信号32をクロックdCLKでサンプリングする入力レジスタ50と,加算器51と,その加算器の加算値X+YをクロックdCLKでラッチするレジスタ52とを有し,レジスタ52のラッチした値は加算器51にフィードバックされる。この構成により,加算器51のキャリ信号C(1ビット)が生成される。さらに,変調器は,レジスタ52がラッチした値を加算する加算器53と,加算器53の加算値X+YをクロックdCLKでラッチするレジスタ54とを有し,レジスタ54がラッチした値は加算器53にフィードバックされる。さらに,加算器53のキャリ信号Cは,レジスタ55と減算器56からなる微分回路57によりその微分値が求められ,加算器58が微分値と加算器51のキャリ信号Cとを加算し,Nビット(2ビット)のデジタル出力34を出力する。   FIG. 7 shows a second-order ΔΣ modulator as an example of the ΔΣ modulator. This modulator has an input register 50 for sampling the M-bit digital signal 32 with the clock dCLK, an adder 51, and a register 52 for latching the added value X + Y of the adder with the clock dCLK. The latched value is fed back to the adder 51. With this configuration, the carry signal C (1 bit) of the adder 51 is generated. Further, the modulator has an adder 53 that adds the values latched by the register 52 and a register 54 that latches the added value X + Y of the adder 53 with the clock dCLK. The value latched by the register 54 is added. Is fed back to the device 53. Further, the carry signal C of the adder 53 is obtained by a differentiation circuit 57 comprising a register 55 and a subtractor 56, the adder 58 adds the derivative value and the carry signal C of the adder 51, and N A digital output 34 of 2 bits (2 bits) is output.

このデジタル出力34は,Mビットのデジタル入力32よりも高周波であり,且つMビットより少ないNビットの擬似ランダムなデジタル信号である。図5の(4)に示されるとおり,ΔΣ変調器は,デジタル入力信号32をより高い周波数で且つ少ないビットのデジタル信号34に変換する回路であり,図5の(4)では2ビット(4量子点)のデジタル信号に変換されている。デジタル出力信号34は,デジタル入力信号32よりも高い周波数で変化していることが示されている。つまり,高周波で且つ低ビットのデジタル出力信号34は,低周波で高いビットのデジタル入力信号32を,高い周波数で変調したものである。   This digital output 34 is an N-bit pseudo-random digital signal having a higher frequency than the M-bit digital input 32 and fewer than M bits. As shown in (4) of FIG. 5, the ΔΣ modulator is a circuit that converts the digital input signal 32 into a digital signal 34 having a higher frequency and fewer bits. In FIG. 5 (4), 2 bits (4 (Quantum dot) digital signal. The digital output signal 34 is shown changing at a higher frequency than the digital input signal 32. That is, the high-frequency and low-bit digital output signal 34 is obtained by modulating the low-frequency and high-bit digital input signal 32 at a high frequency.

図7には,ΔΣ変調器のアップサンプリング用の高周波クロックdCLKが,PLLメインループ内の分周器DIV1により生成される例が示されている。VCOの出力クロックCKoutが,分周器DIV1内の2つの分周器46,47により分周される。この前段の分周器46が出力するクロックdCLKが,ΔΣ変調器のサンプリングクロックdCLKとして利用される。そして,このクロックdCLKは,デジタルフィルタDFの同期クロックR_CLKよりも高周波である。   FIG. 7 shows an example in which the high frequency clock dCLK for upsampling of the ΔΣ modulator is generated by the frequency divider DIV1 in the PLL main loop. The output clock CKout of the VCO is divided by the two dividers 46 and 47 in the divider DIV1. The clock dCLK output from the previous frequency divider 46 is used as the sampling clock dCLK of the ΔΣ modulator. The clock dCLK has a higher frequency than the synchronous clock R_CLK of the digital filter DF.

図8は,チャージポンプCPtと温度補償ループフィルタTFの回路例を示す図である。図8のチャージポンプCPtは,1ビット入力に対応した回路であり,電流源I1,I2とスイッチSW1,SW2とからなる。入力34が「1」の場合はスイッチSW1が導通して電流I1が供給され,入力34が「0」の場合はスイッチSW2が導通して電流I2が引き抜かれる。つまり入力が「1」で正電流が発生し,入力「0」で負電流が発生する。   FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit example of the charge pump CPt and the temperature compensation loop filter TF. The charge pump CPt in FIG. 8 is a circuit corresponding to 1-bit input, and includes current sources I1 and I2 and switches SW1 and SW2. When the input 34 is “1”, the switch SW1 is conducted and the current I1 is supplied. When the input 34 is “0”, the switch SW2 is conducted and the current I2 is drawn. That is, a positive current is generated when the input is “1”, and a negative current is generated when the input is “0”.

温度補償ループフィルタTFの最も簡単な構成は,上記の電流を蓄積する単一のキャパシタである。ただし,図8に示したループフィルタTFは,抵抗R10,R11とキャパシタC10,C11,C12からなる。図8中に示されるとおり,入力が「1」の場合,チャージポンプCPtは正電流を発生し出力電圧ftが上昇し,入力が「0」の場合,チャージポンプCPtは負電流を発生し出力電圧ftが下降する。ループフィルタTFは,一種のローパスフィルタであり,チャージポンプが生成する電流の高周波成分をカットする。したがって,キャパシタC10, C11, C12の合計容量値が小さいほど,カットオフ周波数が高くなる。   The simplest configuration of the temperature compensation loop filter TF is a single capacitor that stores the current. However, the loop filter TF shown in FIG. 8 includes resistors R10, R11 and capacitors C10, C11, C12. As shown in FIG. 8, when the input is “1”, the charge pump CPt generates a positive current and the output voltage ft rises. When the input is “0”, the charge pump CPt generates a negative current and outputs it. Voltage ft drops. The loop filter TF is a kind of low-pass filter, and cuts a high-frequency component of the current generated by the charge pump. Accordingly, the smaller the total capacitance value of the capacitors C10, C11, C12, the higher the cutoff frequency.

図9は,チャージポンプCPtと温度補償ループフィルタTFの別の回路例を示す図である。図9のチャージポンプCPtは,2ビット入力に対応した回路である。入力34が「1」の場合にスイッチSW1が導通し,入力34が「2」の場合にスイッチSW1,SW3が導通し,入力34が「0」の場合にはどのスイッチも導通せず,入力34が「−1」の場合にスイッチSW2が導通する。   FIG. 9 is a diagram illustrating another circuit example of the charge pump CPt and the temperature compensation loop filter TF. The charge pump CPt in FIG. 9 is a circuit corresponding to 2-bit input. When the input 34 is “1”, the switch SW1 is conducted. When the input 34 is “2”, the switches SW1 and SW3 are conducted. When the input 34 is “0”, none of the switches are conducted. When SW34 is “−1”, the switch SW2 becomes conductive.

それに伴い,チャージポンプCPtは,入力が「2」なら正電流2×I1,入力が「1」なら正電流I1,入力が「0」なら電流は発生せず,入力が「−1」なら負電流I1をそれぞれ出力する。   Accordingly, the charge pump CPt has a positive current 2 × I1 if the input is “2”, a positive current I1 if the input is “1”, no current if the input is “0”, and negative if the input is “−1”. Each current I1 is output.

そして,図9の温度補償ループフィルタTFは,1つのキャパシタで構成されている。もちろん,図8に示した温度補償ループフィルタTFであってもよい。この場合も,キャパシタの容量値が小さいほど,カットオフ周波数が高くなる。   The temperature compensation loop filter TF in FIG. 9 is composed of one capacitor. Of course, the temperature compensation loop filter TF shown in FIG. 8 may be used. Also in this case, the cutoff frequency increases as the capacitance value of the capacitor decreases.

ΔΣ変調器10,12を採用したことによりデジタルフィルタDFのデジタル出力32が高周波のデジタル信号34に変換されるので,図8,図9に示した温度補償ループフィルタTFのカットオフ周波数を,従来のフィルタよりも高く設定することができる。つまりカットすべきデジタルフィルタDFのデジタル出力32の高周波成分は,ΔΣ変調器によるアップサンプリングにより,より高周波帯に移されている。その結果,温度補償ループフィルタTFのカットオフ周波数も高くすることができ,温度補償ループフィルタTFの容量値を小さくすることができる。このことは,PLLシンセサイザと同じチップ内にこの温度補償ループフィルタTFを設けることが容易になることを意味する。   Since the digital output 32 of the digital filter DF is converted into a high-frequency digital signal 34 by using the ΔΣ modulators 10 and 12, the cutoff frequency of the temperature compensation loop filter TF shown in FIGS. It can be set higher than the filter. That is, the high frequency component of the digital output 32 of the digital filter DF to be cut is shifted to a higher frequency band by upsampling by the ΔΣ modulator. As a result, the cutoff frequency of the temperature compensation loop filter TF can be increased, and the capacitance value of the temperature compensation loop filter TF can be reduced. This means that the temperature compensation loop filter TF can be easily provided in the same chip as the PLL synthesizer.

図10は,温度補償ループフィルタTFの周波数特性を説明する図である。実線が従来の温度補償ループフィルタの特性である。それに対して,破線が本実施の形態における温度補償ループフィルタTFの特性である。破線のほうがカットオフ周波数がより高くなっていることが理解できる。   FIG. 10 is a diagram for explaining the frequency characteristics of the temperature compensation loop filter TF. The solid line is the characteristic of the conventional temperature compensation loop filter. On the other hand, the broken line is the characteristic of the temperature compensation loop filter TF in the present embodiment. It can be seen that the broken line has a higher cutoff frequency.

上記のように,第1の実施の形態によれば,比較器の比較信号をデジタルフィルタDFにより積分してMビットのデジタル出力信号32に変換したことで,温度補償フィルタの応答性を遅くし時定数を大きくすることができる。さらに,デジタルフィルタのMビットのデジタル出力信号32が,ΔΣ変調器によりアップサンプリングされN(<M)ビットのデジタル出力信号34に変換されている。これにより,より高周波のデジタル出力信号34に変換されたことで,アナログフィルタである温度補償ループフィルタTFのカットオフ周波数を高く設定することが可能になり,その分,温度補償ループフィルタTFのキャパシタの容量値を小さくして,チップ内面積を小さくすることができる。   As described above, according to the first embodiment, the comparison signal of the comparator is integrated by the digital filter DF and converted into the M-bit digital output signal 32, so that the response of the temperature compensation filter is delayed. The time constant can be increased. Further, the M-bit digital output signal 32 of the digital filter is up-sampled by the ΔΣ modulator and converted into an N (<M) -bit digital output signal 34. As a result, the higher frequency digital output signal 34 is converted, so that the cutoff frequency of the temperature compensation loop filter TF, which is an analog filter, can be set higher, and the capacitor of the temperature compensation loop filter TF is correspondingly increased. By reducing the capacitance value, the chip area can be reduced.

[第2の実施の形態]
温度補償ループフィルタTFの容量値を小さくしたことで,スリープモード中の充電電流を削減することができるとともに,スリープモードから復帰したときのPLLシンセサイザのロックオンまでの時間を短縮することができる。以下,この点について説明する。
[Second Embodiment]
By reducing the capacitance value of the temperature compensation loop filter TF, it is possible to reduce the charging current during the sleep mode, and it is possible to shorten the time until the PLL synthesizer lock-on when returning from the sleep mode. This point will be described below.

図11は,温度補償ループフィルタについて説明する図である。図11(A)には,図1に示した温度補償ループ内のOTAと温度補償ループフィルタTFと,電圧制御発振器VCOが示されている。OTAは,比較器CMPとチャージポンプCPtの組み合わせであり,温度補償ループフィルタTFは図8,図9に示したキャパシタを有する回路である。   FIG. 11 is a diagram illustrating the temperature compensation loop filter. FIG. 11A shows the OTA, the temperature compensation loop filter TF, and the voltage controlled oscillator VCO in the temperature compensation loop shown in FIG. OTA is a combination of the comparator CMP and the charge pump CPt, and the temperature compensation loop filter TF is a circuit having the capacitors shown in FIGS.

図11(B)に示すように,PLLシンセサイザが通信装置に内蔵された場合,通信タイムスロット間ではスリープモードに制御される。スリープモードではPLLシンセサイザの動作は停止し出力クロックの生成は停止する。一方で,ループフィルタTFは,キャパシタにある程度の電荷が蓄積されないと通常動作時の周波数制御電圧ftを出力することができない。そこで,プリチャージ回路60を設けて,スリープモード中もループフィルタTF内のキャパシタに電流を供給することが必要になる。   As shown in FIG. 11B, when the PLL synthesizer is built in the communication device, the sleep mode is controlled between communication time slots. In sleep mode, the operation of the PLL synthesizer stops and output clock generation stops. On the other hand, the loop filter TF cannot output the frequency control voltage ft during normal operation unless a certain amount of charge is accumulated in the capacitor. Therefore, it is necessary to provide a precharge circuit 60 to supply current to the capacitor in the loop filter TF even during the sleep mode.

図12は,PLLシンセサイザが復帰するときの動作について説明する図である。図12(A)は,起動時またはスリープモードからの復帰時の動作を示している。起動時または復帰時において,プリチャージ回路60からループフィルタTF内のキャパシタにプリチャージし(時間t1),その後,PLLシンセサイザのメインループ及び温度補償ループによる周波数制御が行われる(時間t2)。その場合,時間t1+t2がPLLのロックアップまでの制限時間TLimitを超える場合がある。   FIG. 12 is a diagram for explaining the operation when the PLL synthesizer returns. FIG. 12A shows an operation at the time of starting or returning from the sleep mode. At start-up or return, the capacitor in the loop filter TF is precharged from the precharge circuit 60 (time t1), and then frequency control is performed by the main loop and temperature compensation loop of the PLL synthesizer (time t2). In that case, the time t1 + t2 may exceed the time limit TLimit until the PLL locks up.

そこで,図12(B)に示されるように,スリープモード中もプリチャージ回路60からプリチャージ電流を継続して供給することで,復帰後はPLLシンセサイザの周波数制御によるロックまでの時間t2だけが必要になり,ロックアップまでの制限時間TLimitまでにロック状態にすることが可能になる。ただし,この場合は,スリープモード中もプリチャージ電流を供給する必要があり,スリープモードの省電力化に反することになる。   Therefore, as shown in FIG. 12B, by continuously supplying the precharge current from the precharge circuit 60 even during the sleep mode, only the time t2 until the lock by the frequency control of the PLL synthesizer is achieved after the return. It becomes necessary, and it becomes possible to be locked by the time limit TLimit until lock-up. However, in this case, it is necessary to supply the precharge current even during the sleep mode, which is contrary to the power saving of the sleep mode.

図13は,第2の実施の形態におけるPLLシンセサイザの温度補償ループの構成図である。この温度補償ループの構成は,図5の温度補償ループに加えて,スリープ状態に入るときのデジタルフィルタDFのデジタル出力32を記憶するメモリ62と,スリープ状態から復帰するときにメモリ62に記憶されているデジタル出力32の値に応じて温度補償ループフィルタTF内のキャパシタをプリチャージするプリチャージ回路60とを有する。   FIG. 13 is a configuration diagram of a temperature compensation loop of the PLL synthesizer according to the second embodiment. The temperature compensation loop configuration is stored in the memory 62 for storing the digital output 32 of the digital filter DF when entering the sleep state and the memory 62 when returning from the sleep state in addition to the temperature compensation loop of FIG. And a precharge circuit 60 for precharging a capacitor in the temperature compensation loop filter TF in accordance with the value of the digital output 32.

すなわち,スリープ状態に移行する時は,温度補償ループフィルタTF内のキャパシタには,デジタルフィルタDFのMビットのデジタル出力32の値に応じた電荷が充電されている。そこで,スリープ状態に移行するときはメモリ62にそのデジタル出力32を記憶する。メモリ62は,スリープ状態でも記憶データが消失しない不揮発性メモリである。スリープ状態中はプリチャージ回路60からプリチャージ電流がループフィルタTFに供給されることはない。   That is, when shifting to the sleep state, the capacitor in the temperature compensation loop filter TF is charged with a charge corresponding to the value of the M-bit digital output 32 of the digital filter DF. Therefore, when shifting to the sleep state, the digital output 32 is stored in the memory 62. The memory 62 is a nonvolatile memory in which stored data is not lost even in the sleep state. During the sleep state, the precharge current is not supplied from the precharge circuit 60 to the loop filter TF.

そして,スリープモードから復帰するときに,プリチャージ回路60は,メモリ62に記憶されているデジタル出力32を読み出し,そのデジタル出力値に応じた電圧までループフィルタTF内のキャパシタを充電する。ループフィルタTF内のキャパシタの容量値は小さく構成されているので,このプリチャージに要する時間は短い。   When returning from the sleep mode, the precharge circuit 60 reads the digital output 32 stored in the memory 62 and charges the capacitor in the loop filter TF to a voltage corresponding to the digital output value. Since the capacitance value of the capacitor in the loop filter TF is configured to be small, the time required for this precharge is short.

図14は,第2の実施の形態におけるPLLシンセサイザの温度補償ループのスリープ状態からの復帰動作を示す図である。図13で説明したとおり,第2の実施の形態では,スリープ状態においては温度補償ループフィルタTFへのプリチャージ電流の供給は行わない。その代わり,スリープ状態から復帰する時に,プリチャージ回路60は,メモリ62に記憶しておいたデジタル出力値に応じた電荷量を温度補償ループフィルタTFのキャパシタの供給する。ただし,キャパシタの容量が小さいので,図14に示すとおり,プリチャージ時間t1は短くできる。   FIG. 14 is a diagram illustrating a return operation from the sleep state of the temperature compensation loop of the PLL synthesizer according to the second embodiment. As described with reference to FIG. 13, in the second embodiment, the precharge current is not supplied to the temperature compensation loop filter TF in the sleep state. Instead, when returning from the sleep state, the precharge circuit 60 supplies a charge amount corresponding to the digital output value stored in the memory 62 to the capacitor of the temperature compensation loop filter TF. However, since the capacitance of the capacitor is small, the precharge time t1 can be shortened as shown in FIG.

その結果,この短いプリチャージ時間t1とその後のPLLによる周波数制御によるロックオンまでの時間t2の合計は,ロックオンまでの制限時間TLimit未満にすることが可能になる。   As a result, the sum of this short precharge time t1 and the subsequent time t2 until lock-on by frequency control by the PLL can be made less than the limit time TLimit until lock-on.

以上の通り,第2の実施の形態によれば,スリープ期間中のプリチャージ電流の消費がなくなり,省電力化を図ることができる。   As described above, according to the second embodiment, consumption of the precharge current during the sleep period is eliminated, and power saving can be achieved.

PD:位相比較器 CPm:メインループのチャージポンプ
LF:PLLループフィルタ VCO:電圧制御発振器
Vt:周波数制御電圧 DIV1:分周器
CKout:出力クロック CMP:比較器
DF:デジタルフィルタ 10,12:ΔΣ変調器
CPt:温度補償ループのチャージポンプ
TF:温度補償ループフィルタ ft:温度補償制御電圧
PD: Phase comparator CPm: Main loop charge pump
LF: PLL loop filter VCO: Voltage controlled oscillator
Vt: Frequency control voltage DIV1: Divider
CKout: Output clock CMP: Comparator
DF: Digital filter 10, 12: ΔΣ modulator
CPt: Temperature compensation loop charge pump
TF: Temperature compensation loop filter ft: Temperature compensation control voltage

Claims (4)

出力クロックと基準クロックとの位相を比較する位相比較器と,
前記位相比較器の位相比較結果に応じて周波数制御電圧を生成するPLLループフィルタと,
前記周波数制御電圧に応じて制御された周波数を持つ前記出力クロックを生成する電圧制御発振器と,
前記周波数制御電圧が制御電圧範囲から外れたときにそれぞれ第1,第2のレベルを有する比較信号を出力する比較器と,
第1の制御クロックに同期して前記比較信号を積分してMビットの第1のデジタル信号を生成するデジタルフィルタと,
前記第1のデジタル信号を入力し,前記第1の制御クロックより高周波の第2の制御クロックに同期して,前記Mビットより少ないNビットの第2のデジタル信号であって前記第1のデジタル信号に対応する第2のデジタル信号を生成するΔΣ変調器と,
前記第2のデジタル信号を電流信号に変換する温度補償チャージポンプと,
前記電流信号により充放電されるキャパシタを有し,前記電流信号を温度補償制御電圧に変換する温度補償ループフィルタとを有し,
前記電圧制御発振器は前記温度補償制御電圧に基づいて前記出力クロックの周波数を制御するPLLシンセサイザ。
A phase comparator that compares the phase of the output clock with the reference clock;
A PLL loop filter that generates a frequency control voltage according to a phase comparison result of the phase comparator;
A voltage controlled oscillator for generating the output clock having a frequency controlled according to the frequency control voltage;
A comparator that outputs a comparison signal having first and second levels when the frequency control voltage is out of a control voltage range;
A digital filter that integrates the comparison signal in synchronization with a first control clock to generate an M-bit first digital signal;
The first digital signal is input, and is synchronized with a second control clock having a frequency higher than that of the first control clock, and is a second digital signal having N bits less than the M bits. A ΔΣ modulator for generating a second digital signal corresponding to the signal;
A temperature compensated charge pump for converting the second digital signal into a current signal;
A capacitor charged and discharged by the current signal, and a temperature compensation loop filter for converting the current signal into a temperature compensation control voltage,
The voltage controlled oscillator is a PLL synthesizer that controls the frequency of the output clock based on the temperature compensation control voltage.
請求項1において,
前記電圧制御発振器は,前記温度補償制御電圧に基づいて,前記出力クロックの周波数が所定の制御周波数範囲から外れることを抑制するPLLシンセサイザ。
In claim 1,
The voltage-controlled oscillator is a PLL synthesizer that suppresses the frequency of the output clock from being out of a predetermined control frequency range based on the temperature compensation control voltage.
請求項1または2において,
さらに,スリープモードに移行するときに前記デジタルフィルタが生成する第1のデジタル信号を記憶するメモリと,
前記スリープモードから復帰するときに前記メモリに記憶されている第1のデジタル信号に対応する電荷量を前記温度補償ループフィルタ内のキャパシタに供給するプリチャージ回路とを有し,
前記プリチャージ回路は前記スリープモード中は前記温度補償ループフィルタ内のキャパシタへの電荷供給は行わないPLLシンセサイザ。
In claim 1 or 2,
A memory for storing a first digital signal generated by the digital filter when the sleep mode is entered;
A precharge circuit that supplies a charge amount corresponding to the first digital signal stored in the memory to the capacitor in the temperature compensation loop filter when returning from the sleep mode;
The precharge circuit is a PLL synthesizer that does not supply charge to a capacitor in the temperature compensation loop filter during the sleep mode.
請求項1〜3のいずれかにおいて,
前記PLLループフィルタを除いて同じチップ内に形成されているPLLシンセサイザ。
In any one of Claims 1-3,
A PLL synthesizer formed in the same chip except for the PLL loop filter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0496515A (en) * 1990-08-13 1992-03-27 Fujitsu Ltd Phase locked loop circuit and semiconductor integrated circuit
JPH06334526A (en) * 1993-05-18 1994-12-02 Sanyo Electric Co Ltd D/a converter
JPH11214990A (en) * 1998-01-21 1999-08-06 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Phase lock loop
JPH11214988A (en) * 1997-11-13 1999-08-06 Lsi Logic Corp Dual loop phase-locked loop
JP2000243043A (en) * 1999-02-22 2000-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Clock producing circuit
JP2002124880A (en) * 2000-10-16 2002-04-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Δς modulation type d-a converter
JP2005260446A (en) * 2004-03-10 2005-09-22 Seiko Epson Corp Pll circuit and using method thereof
US7133485B1 (en) * 2001-06-25 2006-11-07 Silicon Laboratories Inc. Feedback system incorporating slow digital switching for glitch-free state changes
JP2009182698A (en) * 2008-01-30 2009-08-13 Duaxes Corp Circuit inspection device
JP2009284221A (en) * 2008-05-22 2009-12-03 Nec Electronics Corp Frequency synthesizer, and control method therefor
JP2010081513A (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Sony Corp Signal processing apparatus and signal processing method

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0496515A (en) * 1990-08-13 1992-03-27 Fujitsu Ltd Phase locked loop circuit and semiconductor integrated circuit
JPH06334526A (en) * 1993-05-18 1994-12-02 Sanyo Electric Co Ltd D/a converter
JPH11214988A (en) * 1997-11-13 1999-08-06 Lsi Logic Corp Dual loop phase-locked loop
JPH11214990A (en) * 1998-01-21 1999-08-06 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Phase lock loop
JP2000243043A (en) * 1999-02-22 2000-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Clock producing circuit
JP2002124880A (en) * 2000-10-16 2002-04-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Δς modulation type d-a converter
US7133485B1 (en) * 2001-06-25 2006-11-07 Silicon Laboratories Inc. Feedback system incorporating slow digital switching for glitch-free state changes
JP2005260446A (en) * 2004-03-10 2005-09-22 Seiko Epson Corp Pll circuit and using method thereof
JP2009182698A (en) * 2008-01-30 2009-08-13 Duaxes Corp Circuit inspection device
JP2009284221A (en) * 2008-05-22 2009-12-03 Nec Electronics Corp Frequency synthesizer, and control method therefor
JP2010081513A (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Sony Corp Signal processing apparatus and signal processing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014195250A (en) * 2013-03-28 2014-10-09 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Voltage-controlled oscillator module and phase-locked loop device including voltage-controlled oscillator module

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