JP2012244290A - Phase comparison circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase comparison circuit that implements phase difference detection at a range of ±180 degrees even if a frequency ratio of input signals is not an integer.SOLUTION: The phase comparison circuit comprises: a phase comparison core circuit 1 for comparing leading edges of an RF signal and a reference signal and generating an up signal or down signal; a mask signal generation circuit 2 for generating a mask control signal MSK1 having a leading edge synchronous with a leading edge of the RF signal preceding a leading edge of the up signal, a pulse width substantially equal to one period of the reference signal, and a period of (M×N+K)/frf, where N, K, M are arbitrary natural numbers expressing a frequency ratio of the RF signal to the reference signal as N+K/M and frf is a frequency of the RF signal; and a signal mask circuit 3 for masking the up signal and down signal generated by the phase comparison core circuit 1 according to the mask control signal MSK1 generated by the mask signal generation circuit 2.

Description

本発明は、PLL(Phase Locked Loop)回路に適用される位相比較回路に関する。   The present invention relates to a phase comparison circuit applied to a PLL (Phase Locked Loop) circuit.

共通の基準信号が入力される複数のPLL回路を有するシステムでは、各PLL回路の出力信号間の位相差の精度が問題となる場合がある。   In a system having a plurality of PLL circuits to which a common reference signal is input, the accuracy of the phase difference between the output signals of each PLL circuit may be a problem.

PLL回路は、入力された基準信号と電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscilator)出力の分周信号との位相を比較し、その比較結果を電圧制御発振器の周波数制御端子にフィードバックすることで、VCO出力信号(=PLL出力信号)を基準信号に位相同期させ、基準信号を正確に逓倍した信号を得る回路である。   The PLL circuit compares the phase of the input reference signal with the frequency-divided signal of the voltage-controlled oscillator (VCO) output, and feeds back the comparison result to the frequency control terminal of the voltage-controlled oscillator. This is a circuit that obtains a signal obtained by accurately multiplying the reference signal by synchronizing the phase of the output signal (= PLL output signal) with the reference signal.

ここで、PLL回路を構成するバッファアンプや分周器の遅延時間、位相比較回路の特性にばらつきがある場合、基準信号に対するPLL出力信号の位相差がばらついてしまう。   Here, when there are variations in the delay time of the buffer amplifier and the frequency divider constituting the PLL circuit and the characteristics of the phase comparison circuit, the phase difference of the PLL output signal with respect to the reference signal varies.

例えば、下記特許文献1では、基準信号が同一の複数のPLL回路に対して出力信号間の位相差を自動的に調整する方法が開示されている。   For example, Patent Document 1 below discloses a method of automatically adjusting a phase difference between output signals for a plurality of PLL circuits having the same reference signal.

また、下記特許文献2では、図6に示すように、基準信号とPLL出力信号との位相差を比較する回路が開示されている。   Patent Document 2 below discloses a circuit that compares the phase difference between a reference signal and a PLL output signal as shown in FIG.

図6はフリップフロップを用いたホッジ位相比較回路(Hogge Phase Detecor)である。この回路は、ランダムなデータ信号と連続的なクロック信号との位相差を測定するのに使われることが多い。しかし、ランダムなデータ信号を周波数の異なるクロック信号に置き換えると、上述した基準信号とPLL出力信号との位相比較にも使用することができる。   FIG. 6 shows a Hodge Phase Comparison circuit using a flip-flop. This circuit is often used to measure the phase difference between a random data signal and a continuous clock signal. However, if a random data signal is replaced with a clock signal having a different frequency, it can also be used for phase comparison between the reference signal and the PLL output signal.

特開2004−229020号公報JP 2004-229020 A 特開2002−252560号公報JP 2002-252560 A

図6に示したホッジ位相比較回路で、周波数の異なる信号をRF信号と基準信号とし、位相比較を行った場合の特性を以下に述べる。   In the Hodge phase comparison circuit shown in FIG. 6, the characteristics when a phase comparison is performed using signals having different frequencies as an RF signal and a reference signal will be described below.

まず、RF信号と基準信号との周波数比が整数である場合(ここでは周波数比を2とする)の位相比較回路のタイミングチャートを図7に示す。   First, FIG. 7 shows a timing chart of the phase comparison circuit when the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is an integer (here, the frequency ratio is 2).

このホッジ位相比較回路は、基準信号の立ち上がりエッジと、その直後のRF信号の立ち上がりエッジを検出し、両立ち上がりエッジの時間差と等しいパルス幅のアップ信号を出力する。また、ダウン信号は常にRF信号の半周期分のパルス幅の信号となる。これによりアップ信号のパルス幅とダウン信号のパルス幅の差分が、基準信号とRF信号との立ち上がりエッジの時間差(位相差)を示すこととなる。   This Hodge phase comparison circuit detects the rising edge of the reference signal and the rising edge of the RF signal immediately after that, and outputs an up signal having a pulse width equal to the time difference between both rising edges. The down signal is always a signal having a pulse width corresponding to a half cycle of the RF signal. As a result, the difference between the pulse width of the up signal and the pulse width of the down signal indicates the time difference (phase difference) between the rising edges of the reference signal and the RF signal.

入力信号の位相差に対する出力信号(アップ信号―ダウン信号の積分値)特性を図8に示す。   FIG. 8 shows an output signal (up signal-down signal integral value) characteristic with respect to the phase difference of the input signal.

ここで入力信号の位相差は、RF信号の周期を基準として表している。入力信号の位相差が2π、すなわち、RF信号の周期を超えると、次のRF信号の立ち上がりエッジを検出するため、前の2πの範囲の特性と同じとなる。つまりこの場合、入力信号の位相差に対する出力信号の特性は、2π、すなわち、360度の周期を持っている。言い換えると±180度の範囲の位相差を検出することが可能である。RF信号と基準信号との周波数比が整数の場合は、基準信号の立ち上がりエッジと次のRF信号の立ち上がりエッジの時間差は常に一定となるため、周波数比の値によらず図8の特性が得られる。   Here, the phase difference of the input signal is expressed with reference to the period of the RF signal. When the phase difference of the input signal exceeds 2π, that is, exceeds the period of the RF signal, the rising edge of the next RF signal is detected, so that the characteristics in the previous 2π range are the same. That is, in this case, the characteristic of the output signal with respect to the phase difference of the input signal has a period of 2π, that is, 360 degrees. In other words, it is possible to detect a phase difference in a range of ± 180 degrees. When the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is an integer, the time difference between the rising edge of the reference signal and the rising edge of the next RF signal is always constant. Therefore, the characteristics shown in FIG. 8 are obtained regardless of the value of the frequency ratio. It is done.

次に、RF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合(ここでは周波数比を2.5とする)の位相比較回路のタイミングチャートを図9に示す。   Next, FIG. 9 shows a timing chart of the phase comparison circuit when the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is not an integer (here, the frequency ratio is 2.5).

RF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合は、基準信号の立ち上がりエッジと次のRF信号の立ち上がりエッジの時間差は一定とはならない。ここで示した例の場合は2種類の時間差が交互に繰り返される。このためアップ信号も、2種類の幅のパルスが交互に出力されることとなる。   When the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is not an integer, the time difference between the rising edge of the reference signal and the rising edge of the next RF signal is not constant. In the case of the example shown here, two types of time differences are alternately repeated. For this reason, the up signal also outputs pulses of two different widths alternately.

この場合の、入力信号の位相差に対する出力信号特性を図10に示す。出力信号には、2種類のアップ信号の平均値が使われるため、出力信号特性の周期が1/2となる。つまり、入力信号の位相差に対する出力信号の特性は、π、すなわち180度の周期を持っており、位相差の検出範囲は±90度であることが分かる。   FIG. 10 shows output signal characteristics with respect to the phase difference of the input signal in this case. Since the average value of the two types of up signals is used for the output signal, the period of the output signal characteristic is halved. That is, it can be seen that the characteristic of the output signal with respect to the phase difference of the input signal has π, that is, a period of 180 degrees, and the detection range of the phase difference is ± 90 degrees.

このような、RF信号と基準信号との周波数比が整数でない条件が想定されるのは、基準信号を入力としたフラクショナルPLLでRF信号を生成した場合や、基準信号の分周信号を用いたPLLでRF信号を生成した場合等である。   Such a condition where the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is not an integer is assumed when the RF signal is generated by a fractional PLL using the reference signal as an input, or a frequency-divided signal of the reference signal is used. For example, an RF signal is generated by a PLL.

従来の位相比較回路は以上のように構成されているので、RF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合には、位相差の検出範囲が±180度より狭くなる課題があった。   Since the conventional phase comparison circuit is configured as described above, there is a problem that the detection range of the phase difference becomes narrower than ± 180 degrees when the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is not an integer.

本発明は、従来の課題を解消するためになされたものであり、入力信号の周波数比が整数でない場合にも、±180度の範囲で位相差検出ができる位相比較回路を得ることを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to obtain a phase comparison circuit capable of detecting a phase difference within a range of ± 180 degrees even when the frequency ratio of input signals is not an integer. To do.

本発明に係る位相比較回路は、高周波信号と基準信号との立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジの時刻を比較し、比較結果に応じて位相を進めるアップ信号または位相を遅らせるダウン信号を生成する位相比較コア回路と、高周波信号と基準信号との周波数比をN+K/M(但し、N,K,Mは任意の自然数)とし、高周波信号の周波数をfrfとしたとき、アップ信号の立ち上がりの直前の高周波信号の立ち上がりに同期して立ち上がり、パルス幅は基準信号の1周期分とほぼ等しく、周期は(M×N+K)/frfとなるマスク制御信号を生成するマスク信号生成回路と、位相比較コア回路により生成されたアップ信号およびダウン信号を、マスク信号生成回路により生成されたマスク制御信号に従いマスクする信号マスク回路とを備えたものである。   The phase comparison circuit according to the present invention compares the time of rising edge or falling edge of a high frequency signal and a reference signal, and generates an up signal that advances the phase or a down signal that delays the phase according to the comparison result When the frequency ratio between the circuit and the high-frequency signal and the reference signal is N + K / M (where N, K, and M are arbitrary natural numbers) and the frequency of the high-frequency signal is frf, the high-frequency signal immediately before the rise of the up signal Generated by a mask signal generation circuit that generates a mask control signal and a phase comparison core circuit whose pulse width is substantially equal to one cycle of the reference signal and whose cycle is (M × N + K) / frf A signal mask circuit for masking the up signal and the down signal generated according to the mask control signal generated by the mask signal generation circuit; It includes those were.

本発明によれば、位相比較コア回路により生成されたアップ信号およびダウン信号を、信号マスク回路によりマスク制御信号に従いマスクすることで、高周波信号と基準信号との周波数比が整数あるいは整数でないに関わらず、信号マスク回路から出力されるアップ信号のパルス幅が毎回変化せず一定値になる。言い換えれば、基準信号と高周波信号との立ち上がりタイミング関係が等しい部分のみの比較結果を出力することになる。よって、この場合、入力信号の位相差に対する出力信号の特性は、2π、すなわち360度の周期を持っており、入力信号の周波数比が整数でない場合にも、±180度の範囲で位相差検出ができる位相比較回路が得られる効果がある。   According to the present invention, the up signal and the down signal generated by the phase comparison core circuit are masked according to the mask control signal by the signal mask circuit, so that the frequency ratio between the high frequency signal and the reference signal is an integer or not an integer. First, the pulse width of the up signal output from the signal mask circuit does not change every time and becomes a constant value. In other words, only the comparison result of the part where the rising timing relationship between the reference signal and the high frequency signal is equal is output. Therefore, in this case, the characteristic of the output signal with respect to the phase difference of the input signal has a period of 2π, that is, 360 degrees, and the phase difference is detected within a range of ± 180 degrees even when the frequency ratio of the input signal is not an integer. There is an effect that a phase comparison circuit capable of achieving the above can be obtained.

この発明の実施の形態1による位相比較回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the phase comparison circuit by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による位相比較回路でRF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合の動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing an operation when the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is not an integer in the phase comparison circuit according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態1による位相比較回路でRF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合の入力信号の位相差に対する出力信号特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the output signal characteristic with respect to the phase difference of an input signal in case the frequency ratio of RF signal and a reference signal is not an integer in the phase comparison circuit by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による位相比較回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the phase comparison circuit by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2による位相比較回路でRF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement when the frequency ratio of RF signal and a reference signal is not an integer in the phase comparison circuit by Embodiment 2 of this invention. 従来の位相比較回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional phase comparison circuit. 従来の位相比較回路でRF信号と基準信号との周波数比が整数である場合の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement in case the frequency ratio of RF signal and a reference signal is an integer in the conventional phase comparison circuit. 従来の位相比較回路でRF信号と基準信号との周波数比が整数である場合の入力信号の位相差に対する出力信号特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the output signal characteristic with respect to the phase difference of an input signal in case the frequency ratio of RF signal and a reference signal is an integer in the conventional phase comparison circuit. 従来の位相比較回路でRF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement when the frequency ratio of RF signal and a reference signal is not an integer with the conventional phase comparison circuit. 従来の位相比較回路でRF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合の入力信号の位相差に対する出力信号特性を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the output signal characteristic with respect to the phase difference of an input signal in case the frequency ratio of RF signal and a reference signal is not an integer in the conventional phase comparison circuit.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による位相比較回路を示す回路図である。
図1において、この位相比較回路は、大きく分類して、位相比較コア回路1、マスク信号生成回路2、および信号マスク回路3から構成される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a circuit diagram showing a phase comparison circuit according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, this phase comparison circuit is roughly classified into a phase comparison core circuit 1, a mask signal generation circuit 2, and a signal mask circuit 3.

位相比較コア回路1は、図6で示したホッジ位相比較回路と同一の構成である。すなわち、Dフリップフロップ回路(DFFと言う)6は、端子5から入力されるRF信号の立ち上がりエッジで、端子4から入力される基準信号をラッチし、DFF7は、端子5から入力されるRF信号の立ち下がりエッジで、DFF6の出力信号をラッチする。   The phase comparison core circuit 1 has the same configuration as the Hodge phase comparison circuit shown in FIG. That is, the D flip-flop circuit (referred to as DFF) 6 latches the reference signal input from the terminal 4 at the rising edge of the RF signal input from the terminal 5, and the DFF 7 is the RF signal input from the terminal 5. The output signal of DFF6 is latched at the falling edge of.

アンド回路8は、端子4から入力される基準信号とDFF6の反転出力信号との論理積を演算し、その出力信号が位相比較コア回路1の出力であるアップ信号UP1となる。
また、アンド回路9は、DFF6の出力信号とDFF7の反転出力信号との論理積を演算し、その出力信号が位相比較コア回路1のもう一つの出力であるダウン信号DN1となる。
The AND circuit 8 calculates the logical product of the reference signal input from the terminal 4 and the inverted output signal of the DFF 6, and the output signal becomes the up signal UP 1 that is the output of the phase comparison core circuit 1.
The AND circuit 9 calculates the logical product of the output signal of the DFF 6 and the inverted output signal of the DFF 7, and the output signal becomes the down signal DN 1 that is another output of the phase comparison core circuit 1.

マスク信号生成回路2は、マスク制御信号MSK1を生成するものであり、オア回路13、アンド回路14、およびカウンタ回路15から構成される。   The mask signal generation circuit 2 generates a mask control signal MSK1, and includes an OR circuit 13, an AND circuit 14, and a counter circuit 15.

オア回路13は、端子12から入力されるマスク制御リセット信号とカウンタ回路15から出力されるマスク制御信号MSK1との論理和を演算する。アンド回路14は、位相比較コア回路1から出力されるダウン信号DN1とオア回路13からの出力信号との論理積を演算し、その出力信号がカウンタ回路15をリセットするカウンタリセット信号RS1となる。   The OR circuit 13 calculates the logical sum of the mask control reset signal input from the terminal 12 and the mask control signal MSK1 output from the counter circuit 15. The AND circuit 14 calculates a logical product of the down signal DN1 output from the phase comparison core circuit 1 and the output signal from the OR circuit 13, and the output signal becomes a counter reset signal RS1 for resetting the counter circuit 15.

カウンタ回路15は、カウンタリセット信号RS1でリセットされた後、入力されるクロック、すなわち、RF信号の立ち上がりをカウントし、端子10より設定されたカウント設定値(CNT)に達すると、マスク制御信号MSK1を出力する。   After the counter circuit 15 is reset by the counter reset signal RS1, it counts the rising edge of the input clock, that is, the RF signal, and when it reaches the count set value (CNT) set from the terminal 10, the mask control signal MSK1. Is output.

ここで、マスク制御信号MSK1は、RF信号に同期した信号であり、この信号の立ち上がりは、アップ信号の立ち上がりの直前のRF信号の立ち上がりと一致している。また、マスク制御信号MSK1のパルス幅は、基準信号の1周期分とほぼ等しく、周期は、RF信号と基準信号との周波数比を、N+K/M(但し、N,K,Mは任意の自然数)とすると、(M×N+K)/frfである(但し、frfはRF信号の周波数)。   Here, the mask control signal MSK1 is a signal synchronized with the RF signal, and the rising edge of this signal coincides with the rising edge of the RF signal immediately before the rising edge of the up signal. The pulse width of the mask control signal MSK1 is substantially equal to one cycle of the reference signal, and the cycle is the frequency ratio between the RF signal and the reference signal, N + K / M (where N, K, and M are arbitrary natural numbers) ), It is (M × N + K) / frf (where frf is the frequency of the RF signal).

端子11よりパルス幅設定値(PW)を設定すると、マスク制御信号MSK1のパルス幅は、パルス幅設定値(PW)を用いてPW/frfとなる。ここで、前記カウント設定値(CNT)を(M×N+K−1)に、パルス幅設定値(PW)をNとすれば、前記定義したマスク制御信号MSK1が得られる。   When the pulse width setting value (PW) is set from the terminal 11, the pulse width of the mask control signal MSK1 becomes PW / frf using the pulse width setting value (PW). Here, if the count setting value (CNT) is (M × N + K−1) and the pulse width setting value (PW) is N, the defined mask control signal MSK1 is obtained.

信号マスク回路3は、位相比較コア回路1から出力されるアップ信号UP1およびダウン信号DN1を、マスク信号生成回路2から出力されるマスク制御信号MSK1によりマスクするものである。   The signal mask circuit 3 masks the up signal UP1 and the down signal DN1 output from the phase comparison core circuit 1 with the mask control signal MSK1 output from the mask signal generation circuit 2.

アンド回路16は、位相比較コア回路1から出力されるアップ信号UP1とマスク信号生成回路2から出力されるマスク制御信号MSK1との論理積をアップ信号として端子18から出力する。
また、アンド回路17は、位相比較コア回路1から出力されるダウン信号DN1とマスク信号生成回路2から出力されるマスク制御信号MSK1との論理積をダウン信号として端子19から出力する。
The AND circuit 16 outputs the logical product of the up signal UP1 output from the phase comparison core circuit 1 and the mask control signal MSK1 output from the mask signal generation circuit 2 from the terminal 18 as an up signal.
The AND circuit 17 outputs a logical product of the down signal DN1 output from the phase comparison core circuit 1 and the mask control signal MSK1 output from the mask signal generation circuit 2 from the terminal 19 as a down signal.

次に動作について説明する。
図2に示すのは、RF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合(ここでは周波数比を2.5とする)のタイミングチャートである。N=2,M=2,K=1なので、マスク信号生成回路2に設定されるカウント設定値(CNT)は4、パルス幅設定値(PW)は2となる。
Next, the operation will be described.
FIG. 2 is a timing chart when the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is not an integer (here, the frequency ratio is 2.5). Since N = 2, M = 2, and K = 1, the count setting value (CNT) set in the mask signal generation circuit 2 is 4, and the pulse width setting value (PW) is 2.

まず、マスク制御リセット信号が“H”の場合、カウンタリセット信号RS1としてダウン信号DN1がそのまま出力される。
このダウン信号DN1は、図6で示したホッジ位相比較回路のダウン信号であるため、基準信号の周期毎にパルスが出力されている。このため、カウンタ回路15は、RF信号の2周期もしくは3周期毎にリセットされるため、カウント値が4まで届かず、マスク制御信号MSK1は出力されない。
First, when the mask control reset signal is “H”, the down signal DN1 is output as it is as the counter reset signal RS1.
Since this down signal DN1 is a down signal of the Hodge phase comparison circuit shown in FIG. 6, a pulse is output at every cycle of the reference signal. For this reason, since the counter circuit 15 is reset every two or three periods of the RF signal, the count value does not reach 4 and the mask control signal MSK1 is not output.

次に、マスク制御リセット信号を“L”にして、マスク信号生成回路2のリセットを解除すると、オア回路13の出力が“L”になるため、カウンタリセット信号RS1は“L”のままである。すなわち、カウンタ回路15がリセットされないためカウントアップし、カウント値が4になった時点でマスク制御信号MSK1が“H”となる。   Next, when the mask control reset signal is set to “L” and the reset of the mask signal generation circuit 2 is released, the output of the OR circuit 13 becomes “L”, so the counter reset signal RS1 remains “L”. . That is, since the counter circuit 15 is not reset, the counter circuit 15 counts up, and when the count value becomes 4, the mask control signal MSK1 becomes “H”.

マスク制御信号MSK1のパルス幅は、PW=2であるため、RF信号の2周期分の長さとなる。ここで、マスク制御信号MSK1が“H”である間に、ダウン信号DN1が出力され、このパルスはアンド回路14を通過してカウンタ回路15をリセットする。その後は前記の動作を繰り返す。   Since the pulse width of the mask control signal MSK1 is PW = 2, it is a length corresponding to two periods of the RF signal. Here, while the mask control signal MSK1 is “H”, the down signal DN1 is output, and this pulse passes through the AND circuit 14 to reset the counter circuit 15. Thereafter, the above operation is repeated.

よって、このマスク信号生成回路2では、RF信号に同期して、アップ信号UP1の立ち上がりの直前のRF信号の立ち上がりと一致して立ち上がり、パルス幅は基準信号の1周期分とほぼ等しく、周期は(M×N+K)/frfとなるマスク制御信号MSK1を生成できることが分かる。   Therefore, the mask signal generation circuit 2 rises in synchronization with the RF signal and coincides with the rise of the RF signal immediately before the rise of the up signal UP1, the pulse width is substantially equal to one cycle of the reference signal, and the cycle is It can be seen that a mask control signal MSK1 of (M × N + K) / frf can be generated.

このマスク制御信号MSK1を用いて、位相比較コア回路1から出力されるアップ信号UP1およびダウン信号DN1をマスクすることで、出力されるアップ信号のパルス幅が毎回変化せず一定値になる。この原理は以下の通りである。   By using the mask control signal MSK1, the up signal UP1 and the down signal DN1 output from the phase comparison core circuit 1 are masked, so that the pulse width of the output up signal does not change every time and becomes a constant value. This principle is as follows.

RF信号と基準信号との周波数比がN+K/Mの場合、RF信号の(M×N+K)サイクル分と基準信号のMサイクル分の時間の時間が等しくなる。つまり、(M×N+K)/frf=M/frefの関係が成り立つ。また、位相比較コア回路1から出力されるアップ信号は、(M×N+K)/frf(=M/fref)の周期でパルス幅が変動していることになる。よって、アップ信号を(M×N+K)/frfの時間に1回だけ選択することで、選択されたパルスの幅は一定となる。   When the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is N + K / M, the time of (M × N + K) cycles of the RF signal is equal to the time of M cycles of the reference signal. That is, the relationship of (M × N + K) / frf = M / fref is established. In addition, the pulse width of the up signal output from the phase comparison core circuit 1 fluctuates at a cycle of (M × N + K) / frf (= M / fref). Therefore, by selecting the up signal only once in the time of (M × N + K) / frf, the width of the selected pulse becomes constant.

図3にこの場合の位相比較器の入力信号の位相差に対する出力信号特性を示す。
図3によれば、2π、すなわち、360度の周期を持っており、±180度の範囲の位相差を検出できることが分かる。
FIG. 3 shows the output signal characteristics with respect to the phase difference of the input signal of the phase comparator in this case.
According to FIG. 3, it has a period of 2π, that is, 360 degrees, and it can be seen that a phase difference in a range of ± 180 degrees can be detected.

なお、この実施の形態1では、位相比較コア回路1としてホッジ位相比較回路を用いたが、入力されるRF信号と基準信号との立ち上がりもしくは立ち下がりエッジの時刻を比較し、その比較結果に応じて位相を進めるアップ信号または位相を遅らせるダウン信号を生成する回路であれば、他の回路であっても良い。   In the first embodiment, the Hodge phase comparison circuit is used as the phase comparison core circuit 1. However, the rising or falling edge times of the input RF signal and the reference signal are compared, and the comparison result is determined. As long as the circuit generates an up signal for advancing the phase or a down signal for delaying the phase, another circuit may be used.

また、マスク信号生成回路2についても、RF信号に同期して、アップ信号UP1の立ち上がりの直前のRF信号の立ち上がりと一致して立ち上がり、パルス幅は基準信号の1周期分とほぼ等しく、周期は(M×N+K)/frfとなるマスク制御信号MSK1を生成できる回路であれば、他の回路であっても良い。   The mask signal generation circuit 2 also rises in synchronization with the RF signal, coincident with the rise of the RF signal immediately before the rise of the up signal UP1, and the pulse width is substantially equal to one cycle of the reference signal. Any other circuit may be used as long as it can generate the mask control signal MSK1 to be (M × N + K) / frf.

以上のように、この実施の形態1によれば、位相比較コア回路1により生成されたアップ信号UP1およびダウン信号DN1を、信号マスク回路3によりマスク制御信号MSK1に従いマスクすることで、RF信号と基準信号との周波数比が整数あるいは整数でないに関わらず、信号マスク回路3から出力されるアップ信号のパルス幅が毎回変化せず一定値になる。言い換えれば、基準信号とRF信号との立ち上がりタイミング関係が等しい部分のみの比較結果を出力することになる。よって、この場合、入力信号の位相差に対する出力信号の特性は、2π、すなわち360度の周期を持っており、入力信号の周波数比が整数でない場合にも、±180度の範囲で位相差検出ができる位相比較回路が得られる効果がある。   As described above, according to the first embodiment, the up signal UP1 and the down signal DN1 generated by the phase comparison core circuit 1 are masked according to the mask control signal MSK1 by the signal mask circuit 3, thereby Regardless of whether the frequency ratio to the reference signal is an integer or not, the pulse width of the up signal output from the signal mask circuit 3 does not change every time and becomes a constant value. In other words, only the comparison result of the part where the rising timing relationship between the reference signal and the RF signal is equal is output. Therefore, in this case, the characteristic of the output signal with respect to the phase difference of the input signal has a period of 2π, that is, 360 degrees, and the phase difference is detected within a range of ± 180 degrees even when the frequency ratio of the input signal is not an integer. There is an effect that a phase comparison circuit capable of achieving the above can be obtained.

実施の形態2.
前記実施の形態1では、位相比較コア回路1により生成されたアップ信号UP1およびダウン信号DN1を、信号マスク回路3によりマスク制御信号MSK1に従いマスクしたが、この実施の形態2では、位相比較コア回路1の入力である基準信号を、信号マスク回路によりマスク制御信号に従いマスクすることで、入力信号の周波数比が整数でない場合にも、±180度の範囲で位相差検出ができるようにするものである。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the up signal UP1 and the down signal DN1 generated by the phase comparison core circuit 1 are masked by the signal mask circuit 3 in accordance with the mask control signal MSK1, but in the second embodiment, the phase comparison core circuit By masking the reference signal which is input 1 according to the mask control signal by the signal mask circuit, the phase difference can be detected within a range of ± 180 degrees even when the frequency ratio of the input signal is not an integer. is there.

図4はこの発明の実施の形態2による位相比較回路を示す回路図である。
図4において、この位相比較回路は、大きく分類して、マスク信号生成回路21、信号マスク回路22、および位相比較コア回路1から構成される。
4 is a circuit diagram showing a phase comparison circuit according to Embodiment 2 of the present invention.
In FIG. 4, this phase comparison circuit is roughly classified into a mask signal generation circuit 21, a signal mask circuit 22, and a phase comparison core circuit 1.

マスク信号生成回路21は、マスク制御信号MSK2を生成するものであり、オア回路23、およびカウンタ回路24から構成される。   The mask signal generation circuit 21 generates a mask control signal MSK 2 and includes an OR circuit 23 and a counter circuit 24.

オア回路23は、端子12から入力されるマスク制御リセット信号とカウンタ回路24から出力されるマスク制御信号MSK2との論理和を演算し、その出力信号がカウンタ回路24をリセットするカウンタリセット信号RS2となる。   The OR circuit 23 calculates a logical sum of the mask control reset signal input from the terminal 12 and the mask control signal MSK2 output from the counter circuit 24, and the output signal resets the counter reset signal RS2 that resets the counter circuit 24. Become.

カウンタ回路24は、カウンタリセット信号RS2でリセットされた後、入力されるクロック、すなわち、基準信号の立ち下がりをカウントし、端子10より設定されたカウント設定値(CNT)に達すると、マスク制御信号MSK2を出力する。   After the counter circuit 24 is reset by the counter reset signal RS2, the counter circuit 24 counts the falling edge of the input clock, that is, the reference signal. When the counter circuit 24 reaches the count setting value (CNT) set from the terminal 10, the mask control signal Outputs MSK2.

ここで、マスク制御信号MSK2は、基準信号に同期した信号であり、基準信号の立ち下がりに一致して立ち上がる。また、マスク制御信号MSK2のパルス幅は、基準信号の1周期分とほぼ等しく、周期は、M/frefである。但し、RF信号と基準信号との周波数比はN+K/M、frefは基準信号の周波数である。   Here, the mask control signal MSK2 is a signal synchronized with the reference signal, and rises in accordance with the fall of the reference signal. The pulse width of the mask control signal MSK2 is substantially equal to one period of the reference signal, and the period is M / fref. However, the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is N + K / M, and fref is the frequency of the reference signal.

ここで、前記カウント設定値(CNT)を(M−1)にすれば、前記定義したマスク制御信号MSK2が得られる。   Here, if the count set value (CNT) is set to (M-1), the defined mask control signal MSK2 is obtained.

信号マスク回路22は、端子4から入力される基準信号をマスク信号生成回路21により生成されたマスク制御信号MSK2によりマスクするものである。
信号マスク回路22において、アンド回路25は、基準信号とマスク制御信号MSK2との論理積を信号マスク回路出力信号REF2として出力する。
The signal mask circuit 22 masks the reference signal input from the terminal 4 with the mask control signal MSK2 generated by the mask signal generation circuit 21.
In the signal mask circuit 22, the AND circuit 25 outputs a logical product of the reference signal and the mask control signal MSK2 as the signal mask circuit output signal REF2.

位相比較コア回路1は、図1で示したホッジ位相比較回路と同一の構成である。但し、DFF6は、端子5から入力されるRF信号の立ち上がりエッジで、信号マスク回路22から入力される信号マスク回路出力信号REF2をラッチする。   The phase comparison core circuit 1 has the same configuration as the Hodge phase comparison circuit shown in FIG. However, the DFF 6 latches the signal mask circuit output signal REF 2 input from the signal mask circuit 22 at the rising edge of the RF signal input from the terminal 5.

次に動作について説明する。
図5に示すのは、RF信号と基準信号との周波数比が整数でない場合(ここでは周波数比を2.5とする)のタイミングチャートである。N=2,M=2,K=1なので、マスク信号生成回路21に設定されるカウント設定値(CNT)は1となる。
Next, the operation will be described.
FIG. 5 is a timing chart when the frequency ratio between the RF signal and the reference signal is not an integer (here, the frequency ratio is 2.5). Since N = 2, M = 2, and K = 1, the count setting value (CNT) set in the mask signal generation circuit 21 is 1.

まず、マスク制御リセット信号が“H”の場合、カウンタ回路24は、常にリセットされるため、マスク制御信号MSK2は“L”のままである。
すなわち、基準信号は信号マスク回路22によってマスクされるため、位相比較コア回路1には基準信号が入力されず、アップ信号もダウン信号も出力されない。
First, when the mask control reset signal is “H”, the counter circuit 24 is always reset, so the mask control signal MSK2 remains “L”.
That is, since the reference signal is masked by the signal mask circuit 22, no reference signal is input to the phase comparison core circuit 1, and neither an up signal nor a down signal is output.

次に、マスク制御リセット信号を“L”にして、マスク信号生成回路21のリセットを解除すると、オア回路23の出力であるカウンタリセット信号RS1が“L”となる。すなわち、カウンタ回路24がカウントを始めるが、カウント設定値(CNT)が1であるので、次の基準信号の立ち下がりでマスク制御信号MSK2が“H”となる。また、これと同時に、マスク制御信号MSK2の“H”によりカウンタ回路24がリセットされる。   Next, when the mask control reset signal is set to “L” and the reset of the mask signal generation circuit 21 is released, the counter reset signal RS1 that is the output of the OR circuit 23 becomes “L”. That is, although the counter circuit 24 starts counting, since the count setting value (CNT) is 1, the mask control signal MSK2 becomes “H” at the fall of the next reference signal. At the same time, the counter circuit 24 is reset by “H” of the mask control signal MSK2.

その後、基準信号の1周期分の時間だけマスク制御信号MSK2が“H”を継続した後、マスク制御信号MSK2は“L”になり、カウンタ回路24のリセットが解除されて、再びカウントを始める。その後は前記の動作を繰り返す。   Thereafter, after the mask control signal MSK2 continues to be “H” for a time corresponding to one cycle of the reference signal, the mask control signal MSK2 becomes “L”, the reset of the counter circuit 24 is released, and counting is started again. Thereafter, the above operation is repeated.

よって、このマスク信号生成回路21では、基準信号に同期して、基準信号の立ち下がりに一致して立ち上がり、パルス幅は基準信号の1周期分と等しく、周期はM/frefとなるマスク制御信号MSK2を生成できることが分かる。   Therefore, in the mask signal generation circuit 21, in synchronization with the reference signal, the mask control signal rises in synchronization with the fall of the reference signal, the pulse width is equal to one period of the reference signal, and the period is M / fref. It can be seen that MSK2 can be generated.

このマスク制御信号MSK2を用いて、位相比較コア回路1の入力である基準信号をマスクすることで、位相比較コア回路1から出力されるアップ信号のパルス幅が毎回変化せず一定値になる。この原理は、前記実施の形態1と同様である。   By using the mask control signal MSK2 to mask the reference signal that is input to the phase comparison core circuit 1, the pulse width of the up signal output from the phase comparison core circuit 1 does not change every time and becomes a constant value. This principle is the same as in the first embodiment.

この場合の位相比較器の入力信号の位相差に対する出力信号特性は、図3と同じものとなる。
図3によれば、2π、すなわち、360度の周期を持っており、±180度の範囲の位相差を検出できることが分かる。
In this case, the output signal characteristic with respect to the phase difference of the input signal of the phase comparator is the same as in FIG.
According to FIG. 3, it has a period of 2π, that is, 360 degrees, and it can be seen that a phase difference in a range of ± 180 degrees can be detected.

なお、この実施の形態2では、位相比較コア回路1としてホッジ位相比較回路を用いたが、入力されるRF信号と基準信号との立ち上がりもしくは立ち下がりエッジの時刻を比較し、その比較結果に応じて位相を進めるアップ信号または位相を遅らせるダウン信号を生成する回路であれば、他の回路であっても良い。   In the second embodiment, the Hodge phase comparison circuit is used as the phase comparison core circuit 1. However, the rising or falling edge times of the input RF signal and the reference signal are compared, and the comparison result is determined. As long as the circuit generates an up signal for advancing the phase or a down signal for delaying the phase, another circuit may be used.

また、マスク信号生成回路21についても、基準信号に同期して、基準信号の立ち下がりに一致して立ち上がり、パルス幅は基準信号の1周期分と等しく、周期はM/frefとなるマスク制御信号MSK2を生成できる回路であれば、他の回路であっても良い。   The mask signal generation circuit 21 also rises in synchronization with the fall of the reference signal in synchronization with the reference signal, the mask width is equal to one cycle of the reference signal, and the cycle is M / fref. Other circuits may be used as long as they can generate MSK2.

以上のように、この実施の形態2によれば、位相比較コア回路1の入力である基準信号を、信号マスク回路22によりマスク制御信MSK2に従いマスクすることで、RF信号と基準信号との周波数比が整数あるいは整数でないに関わらず、位相比較コア回路1から出力されるアップ信号のパルス幅が毎回変化せず一定値になる。言い換えれば、基準信号とRF信号との立ち上がりタイミング関係が等しい部分のみの比較結果を出力することになる。よって、この場合、入力信号の位相差に対する出力信号の特性は、2π、すなわち360度の周期を持っており、入力信号の周波数比が整数でない場合にも、±180度の範囲で位相差検出ができる位相比較回路が得られる効果がある。   As described above, according to the second embodiment, the reference signal that is the input of the phase comparison core circuit 1 is masked by the signal mask circuit 22 in accordance with the mask control signal MSK2, so that the frequency of the RF signal and the reference signal is increased. Regardless of whether the ratio is an integer or non-integer, the pulse width of the up signal output from the phase comparison core circuit 1 does not change every time and becomes a constant value. In other words, only the comparison result of the part where the rising timing relationship between the reference signal and the RF signal is equal is output. Therefore, in this case, the characteristic of the output signal with respect to the phase difference of the input signal has a period of 2π, that is, 360 degrees, and the phase difference is detected within a range of ± 180 degrees even when the frequency ratio of the input signal is not an integer. There is an effect that a phase comparison circuit capable of achieving the above can be obtained.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意な構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意な構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of each embodiment, any modification of any component of each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

1 位相比較コア回路、2,21 マスク信号生成回路、3,22 信号マスク回路、4,5,10〜12,18,19 端子、6,7 Dフリップフロップ回路、8,9,14,16,17,25 アンド回路、13,23 オア回路、15,24 カウンタ回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Phase comparison core circuit, 2,21 Mask signal generation circuit, 3,22 Signal mask circuit, 4,5,10-12,18,19 terminal, 6,7 D flip-flop circuit, 8, 9, 14, 16, 17, 25 AND circuit, 13, 23 OR circuit, 15, 24 counter circuit.

Claims (8)

高周波信号と基準信号との立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジの時刻を比較し、該比較結果に応じて位相を進めるアップ信号または位相を遅らせるダウン信号を生成する位相比較コア回路と、
高周波信号と基準信号との周波数比をN+K/M(但し、N,K,Mは任意の自然数)とし、高周波信号の周波数をfrfとしたとき、アップ信号の立ち上がりの直前の高周波信号の立ち上がりに同期して立ち上がり、パルス幅は基準信号の1周期分とほぼ等しく、周期は(M×N+K)/frfとなるマスク制御信号を生成するマスク信号生成回路と、
前記位相比較コア回路により生成されたアップ信号およびダウン信号を、前記マスク信号生成回路により生成されたマスク制御信号に従いマスクする信号マスク回路とを備えた位相比較回路。
A phase comparison core circuit that compares the time of the rising edge or the falling edge of the high-frequency signal and the reference signal and generates an up signal that advances the phase or a down signal that delays the phase according to the comparison result;
When the frequency ratio between the high frequency signal and the reference signal is N + K / M (where N, K, and M are arbitrary natural numbers) and the frequency of the high frequency signal is frf, the high frequency signal rises immediately before the rise of the up signal. A mask signal generation circuit that generates a mask control signal that rises synchronously and has a pulse width substantially equal to one cycle of the reference signal and a cycle of (M × N + K) / frf;
A phase comparison circuit comprising: a signal mask circuit that masks an up signal and a down signal generated by the phase comparison core circuit according to a mask control signal generated by the mask signal generation circuit.
前記位相比較コア回路は、
高周波信号の立ち上がりエッジで基準信号をラッチする第1のDフリップフロップ回路と、
高周波信号の立ち下がりエッジで前記第1のDフリップフロップ回路の出力信号をラッチする第2のDフリップフロップ回路と、
基準信号と前記第1のDフリップフロップ回路の反転出力信号との論理積を演算し、アップ信号を生成する第1のアンド回路と、
前記第1のDフリップフロップ回路の出力信号と前記第2のDフリップフロップ回路の反転出力信号との論理積を演算し、ダウン信号を生成する第2のアンド回路とを備えたことを特徴とする請求項1記載の位相比較回路。
The phase comparison core circuit includes:
A first D flip-flop circuit that latches the reference signal at the rising edge of the high-frequency signal;
A second D flip-flop circuit that latches the output signal of the first D flip-flop circuit at a falling edge of a high-frequency signal;
A first AND circuit that calculates a logical product of a reference signal and an inverted output signal of the first D flip-flop circuit, and generates an up signal;
And a second AND circuit that calculates a logical product of an output signal of the first D flip-flop circuit and an inverted output signal of the second D flip-flop circuit and generates a down signal. The phase comparison circuit according to claim 1.
前記マスク信号生成回路は、
外部より入力されるマスク制御リセット信号と当該マスク信号生成回路により生成されるマスク制御信号との論理和を演算するオア回路と、
前記位相比較コア回路により生成されたダウン信号と前記オア回路により演算された論理和による信号との論理積を演算する第3のアンド回路と、
高周波信号をクロックとして動作し、前記第3のアンド回路により演算された論理積による信号でリセットされ、クロックの立ち上がりをカウントし、カウント値がM×N+K−1に達すると、パルス幅がN/frfのマスク制御信号を出力するカウンタ回路とを備えたことを特徴とする請求項1記載の位相比較回路。
The mask signal generation circuit includes:
An OR circuit that calculates a logical sum of a mask control reset signal input from the outside and a mask control signal generated by the mask signal generation circuit;
A third AND circuit that calculates a logical product of a down signal generated by the phase comparison core circuit and a logical sum signal calculated by the OR circuit;
The high frequency signal operates as a clock, is reset by a logical product calculated by the third AND circuit, counts the rising edge of the clock, and when the count value reaches M × N + K−1, the pulse width becomes N / N 2. The phase comparison circuit according to claim 1, further comprising a counter circuit that outputs a frf mask control signal.
前記信号マスク回路は、
前記位相比較コア回路により生成されたアップ信号と前記マスク信号生成回路により生成されたマスク制御信号との論理積を演算する第4のアンド回路と、
前記位相比較コア回路により生成されたダウン信号と前記マスク信号生成回路により生成されたマスク制御信号との論理積を演算する第5のアンド回路とを備えたことを特徴とする請求項1記載の位相比較回路。
The signal mask circuit is
A fourth AND circuit that calculates a logical product of the up signal generated by the phase comparison core circuit and the mask control signal generated by the mask signal generation circuit;
2. The fifth AND circuit according to claim 1, further comprising a fifth AND circuit that calculates a logical product of the down signal generated by the phase comparison core circuit and the mask control signal generated by the mask signal generation circuit. Phase comparison circuit.
高周波信号と基準信号との周波数比をN+K/M(但し、N,K,Mは任意の自然数)とし、基準信号の周波数をfrefとしたとき、基準信号の立ち下がりに同期して立ち上がり、パルス幅は基準信号の1周期分と等しく、周期はM/frefとなるマスク制御信号を生成するマスク信号生成回路と、
基準信号を前記マスク信号生成回路により生成されたマスク制御信号に従いマスクする信号マスク回路と、
高周波信号と前記信号マスク回路から出力される基準信号の立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジの時刻を比較し、該比較結果に応じて位相を進めるアップ信号または位相を遅らせるダウン信号を生成する位相比較コア回路とを備えた位相比較回路。
When the frequency ratio between the high-frequency signal and the reference signal is N + K / M (where N, K, and M are arbitrary natural numbers) and the frequency of the reference signal is fref, the pulse rises in synchronization with the fall of the reference signal. A mask signal generating circuit for generating a mask control signal having a width equal to one cycle of the reference signal and a cycle of M / fref;
A signal mask circuit for masking a reference signal according to a mask control signal generated by the mask signal generation circuit;
A phase comparison core circuit that compares the time of a rising edge or a falling edge of a reference signal output from the signal mask circuit with a high-frequency signal and generates an up signal that advances the phase or a down signal that delays the phase according to the comparison result And a phase comparison circuit.
前記マスク信号生成回路は、
外部より入力されるマスク制御リセット信号と当該マスク信号生成回路により生成されるマスク制御信号との論理和を演算するオア回路と、
基準信号をクロックとして動作し、前記オア回路により演算された論理和による信号でリセットされ、クロックの立ち下がりをカウントし、カウント値がM−1に達すると、パルス幅が1/frefのマスク制御信号を出力するカウンタ回路とを備えたことを特徴とする請求項5記載の位相比較回路。
The mask signal generation circuit includes:
An OR circuit that calculates a logical sum of a mask control reset signal input from the outside and a mask control signal generated by the mask signal generation circuit;
Operates using the reference signal as a clock, is reset by a signal based on the logical sum calculated by the OR circuit, counts the falling edge of the clock, and when the count value reaches M-1, the mask control with a pulse width of 1 / fref 6. The phase comparison circuit according to claim 5, further comprising a counter circuit that outputs a signal.
前記信号マスク回路は、
基準信号と前記マスク信号生成回路により生成されたマスク制御信号との論理積を演算する第1のアンド回路を備えたことを特徴とする請求項5記載の位相比較回路。
The signal mask circuit is
6. The phase comparison circuit according to claim 5, further comprising a first AND circuit that calculates a logical product of a reference signal and a mask control signal generated by the mask signal generation circuit.
前記位相比較コア回路は、
高周波信号の立ち上がりエッジで前記信号マスク回路から出力される基準信号をラッチする第1のDフリップフロップ回路と、
高周波信号の立ち下がりエッジで前記第1のDフリップフロップ回路の出力信号をラッチする第2のDフリップフロップ回路と、
前記信号マスク回路から出力される基準信号と前記第1のDフリップフロップ回路の反転出力信号との論理積を演算し、アップ信号を生成する第2のアンド回路と、
前記第1のDフリップフロップ回路の出力信号と前記第2のDフリップフロップ回路の反転出力信号との論理積を演算し、ダウン信号を生成する第3のアンド回路とを備えたことを特徴とする請求項5記載の位相比較回路。
The phase comparison core circuit includes:
A first D flip-flop circuit that latches a reference signal output from the signal mask circuit at a rising edge of a high-frequency signal;
A second D flip-flop circuit that latches the output signal of the first D flip-flop circuit at a falling edge of a high-frequency signal;
A second AND circuit that calculates a logical product of a reference signal output from the signal mask circuit and an inverted output signal of the first D flip-flop circuit, and generates an up signal;
And a third AND circuit that calculates a logical product of an output signal of the first D flip-flop circuit and an inverted output signal of the second D flip-flop circuit and generates a down signal. The phase comparison circuit according to claim 5.
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