JP2511657B2 - Frequency synthesizer - Google Patents

Frequency synthesizer

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JP2511657B2
JP2511657B2 JP61193573A JP19357386A JP2511657B2 JP 2511657 B2 JP2511657 B2 JP 2511657B2 JP 61193573 A JP61193573 A JP 61193573A JP 19357386 A JP19357386 A JP 19357386A JP 2511657 B2 JP2511657 B2 JP 2511657B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,位相ロックループ方式周波数シンセサイザ
よりも高速に周波数を切り換えることができるディジタ
ル直接合成方式の周波数シンセサイザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital direct synthesis frequency synthesizer capable of switching frequencies faster than a phase lock loop frequency synthesizer.

(従来の技術及びその問題点) 従来のこの種の装置は第7図に示す第1の実施例の如
く構成されていた。第7図において,1は周波数設定回
路,2はフェーズアキュムレータ,3はサイン波形ROM,4はD
/A変換器,5はローパスフィルタ,6は基準発振器である。
ここで,フェーズアキュムレータ2は,第10図に示す如
く全加算器21,22,23とDタイプフリップフロップ24,25,
26で構成され,周波数設定回路1により与えられた周波
数設定値Fiを基準発振器6の発振周期1/fr毎に累加算す
るディジタル積分器の機能を有する。第8図(ア)はフ
ェーズアキュムレータ2の動作を図形化して表現したも
のであり,横軸は時間,縦軸はフェーズアキュムレータ
2の累加算値を示す。時間の経過と共に累加算値が増加
していることを第8図(ア)は表わしている。
(Prior Art and Problems Thereof) A conventional device of this type is constructed as in the first embodiment shown in FIG. In FIG. 7, 1 is a frequency setting circuit, 2 is a phase accumulator, 3 is a sine waveform ROM, and 4 is D.
A / A converter, 5 is a low-pass filter, and 6 is a reference oscillator.
Here, the phase accumulator 2 includes full adders 21, 22, 23 and D type flip-flops 24, 25, as shown in FIG.
Consists of 26, has the function of a digital integrator cumulatively added for each oscillation period 1 / f r of the reference oscillator 6 given frequency setting value Fi by the frequency setting circuit 1. FIG. 8A is a diagrammatic representation of the operation of the phase accumulator 2, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the cumulative addition value of the phase accumulator 2. FIG. 8A shows that the cumulative addition value increases with the passage of time.

そして,フェーズアキュムレータ2の出力は,サイン
波形ROM3のアドレス入力に接続され,入力データの三角
波状の変化が正弦波状の変化に変換されて出力される。
この様子は第8図(イ)の如く表わされる。次に,サイ
ン波形ROM3より出力されるディジタル値をD/A変換器4
でアナログ値に変えることにより第8図(ウ)の波形が
得られる。そこで,D/A変換器4の出力をローパスフィル
タ5に加えると,高調波成分が減衰した第8図(エ)に
示した波形の如く正弦波の出力信号を得ることができ
る。そして,フェーズアキュムレータ2の累加算値が総
容量値に達するとオーバフロー信号を発生し,再び累加
算動作を操り返すので,連続した正弦波出力をローパス
フィルタ5から得ることができる。
The output of the phase accumulator 2 is connected to the address input of the sine waveform ROM 3, and the triangular wave-like change of the input data is converted into a sine wave-like change and output.
This state is represented as shown in FIG. Next, the digital value output from the sine waveform ROM3 is converted to the D / A converter 4
The waveform of FIG. 8C is obtained by changing to an analog value with. Therefore, when the output of the D / A converter 4 is applied to the low-pass filter 5, it is possible to obtain a sinusoidal output signal having the waveform shown in FIG. Then, when the cumulative addition value of the phase accumulator 2 reaches the total capacitance value, an overflow signal is generated and the cumulative addition operation is repeated, so that a continuous sine wave output can be obtained from the low-pass filter 5.

周波数シンセサイザの出力として必ずしも正弦波を必
要としない用途においては,第9図(ウ)に示した第2
の従来の実施例の如く,周波数設定回路1,フェーズアキ
ュムレータ2および基準発振器6で構成し,フェーズア
キュムレータ2のオーバフロー信号をパルス波形のまま
使用することも可能である。
For applications that do not necessarily require a sine wave as the output of the frequency synthesizer, the second one shown in FIG.
It is also possible to use the frequency setting circuit 1, the phase accumulator 2 and the reference oscillator 6 as in the prior art example 1, and use the overflow signal of the phase accumulator 2 as a pulse waveform.

この場合も前記の第1の従来の実施例と同様に,周波
数設定回路1より設定される周波数設定値(ディジタル
情報)に比例した周波数を発生することができる。い
ま,第9図(ウ)において,周波数設定回路1の周波数
設定値をFi,フェーズアキュムレータ2の総容量値をNt,
基準発振器6の基準周波数をfrとすると,出力周波数f0
は,f0=fr×Fi/Ntとなる。
Also in this case, similarly to the first conventional embodiment, a frequency proportional to the frequency setting value (digital information) set by the frequency setting circuit 1 can be generated. Now, in FIG. 9 (c), the frequency setting value of the frequency setting circuit 1 is Fi, the total capacitance value of the phase accumulator 2 is Nt,
If the reference frequency of the reference oscillator 6 is f r , the output frequency f 0
Is f 0 = f r × Fi / Nt.

例えばfr=1MHz,Fi=1,Nt=10とすると,出力周波数f
0はf0=100kHzとなり,この場合の動作はディケードカ
ウンタを用い,基準周波数frを1/10で分周した結果と同
等になる。
For example, if fr = 1MHz, Fi = 1, Nt = 10, the output frequency f
0 becomes f 0 = 100 kHz, and the operation in this case is equivalent to the result of dividing the reference frequency f r by 1/10 using a decade counter.

さて,前述の如く設定値Fiを変化させることにより,F
iに比例した出力周波数f0を発生することができる訳で
あるが,出力周波数f0に対する基準周波数frの比fr/f0,
言い換えれば総容量値Ntと周波数設定値Fiとの比Nt/Fi
が整数の場合は,出力信号に位相ジッタは原理的に含ま
れない。
By changing the set value Fi as described above, F
It is possible to generate the output frequency f 0 proportional to i, but the ratio of the reference frequency f r to the output frequency f 0 is f r / f 0 ,
In other words, the ratio Nt / Fi of the total capacity value Nt and the frequency setting value Fi
When is an integer, the output signal does not include phase jitter in principle.

第9図(ア)は,Nt/Fi=5とした場合の動作例であ
り,横軸は時間,縦軸はフェーズアキュムレータ2の累
加算値を示す。同図は,基準周期1/fr毎に累加算値が増
加し, 周期毎に規則的にオーバフロー信号(同図中△印で示
す)が発生している状態を示したものである。
FIG. 9A shows an operation example when Nt / Fi = 5, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the cumulative addition value of the phase accumulator 2. Drawing, accumulated sum is increased every reference period 1 / f r, It shows a state in which an overflow signal (indicated by Δ in the figure) is regularly generated in each cycle.

ところが,Fiに対するNtの比が整数でない場合は,出
力信号に位相ジッタが含まれてしまうことになる。
However, if the ratio of Nt to Fi is not an integer, the output signal will include phase jitter.

第9図(イ)はNt/Fi=10/3とした場合の動作例であ
るが,オーバフロー信号を発生する周期が4/frの場合と
3/frの場合があり等間隔ではなくなる。同図は4/frが1
回,3/frが2回の割合で逐次表われることを示してい
る。このため,出力信号の周波数スペクトルは線スペク
トルではなくなり,不要側帯波雑音を含んだ周波数スペ
クトルとなってしまう。
Although FIG. 9 (b) is an example of what happens when a Nt / Fi = 10/3, and if the period for generating an overflow signal is 4 / f r
There are cases of 3 / f r , and they are not evenly spaced. In the figure, 4 / fr is 1
Times, 3 / f r indicates a dividing sequential table at a rate of 2 times. Therefore, the frequency spectrum of the output signal is not a line spectrum, but a frequency spectrum containing unwanted sideband noise.

この対策として従来次のような方法が各種講じられて
いた。
As a countermeasure, various methods such as the following have been conventionally taken.

(a) 第7図において,ローパスフィルタ5のしゃ断
周波数を出力周波数に応じて切換え,位相ジッタを平均
化する方法,(b) 基準周波数frに比べ出力周波数f0
が十分小さい領域,言い換えればNt/Fiなる比が十分大
きい領域,つまり位相ジッタが比較的少ない頻度でしか
現われない領域でのみ使用する方法,(c) 出力信号
を分周して位相ジッタを低減させてから使用する方法,
(d) 出力信号を位相同期発振器へ加え,位相ロック
ループ内のローパスフィルタで位相ジッタを平均化する
方法等が試みられていた。
(A) In FIG. 7, the cutoff frequency of the low-pass filter 5 is switched according to the output frequency to average the phase jitter, and (b) the output frequency f 0 compared to the reference frequency f r.
Is small enough, in other words, the area where the ratio of Nt / Fi is large enough, that is, the method used only in the area where the phase jitter appears relatively infrequently, (c) The output signal is divided to reduce the phase jitter. How to use after doing,
(D) A method of adding the output signal to the phase-locked oscillator and averaging the phase jitter with a low-pass filter in the phase-locked loop has been attempted.

しかしながら,以上述べてきた従来の方法では,位相
ジッタの低減効果が十分でなく,また本来直接合成方式
周波数シンセサイザの特徴である高速応答特性が失なわ
れてしまう等の欠点があった。
However, the conventional methods described above have drawbacks such that the effect of reducing the phase jitter is not sufficient, and the high-speed response characteristic originally of the direct synthesizer frequency synthesizer is lost.

(問題点を解決するための手段) 本発明は,これらの欠点を解決するため,基準発振器
とフェーズアキュムレータと周波数設定回路とに加え
て,前記フェーズアキュムレータがオーバフローした時
の残余データを抽出格納する残余データメモリと,該残
余データをその大小に逆比例した電圧に変換する第1の
D/A変換器と,前記周波数設定回路の設定値をその大小
に比例した電圧に変換する第2のD/A変換器と,前記フ
ェーズアキュムレータのオーバフロー信号を前記基準発
振器の出力に同期させて信号に含まれるゆらぎを除去し
て一定のパルス幅の信号を出力するパルスシンクロナイ
ザと,前記第1,第2のD/A変換器の出力電圧を制御電圧
として前記パルスシンクロナイザの出力信号に遅延を与
える電圧制御位相シフタと,該出力信号を入力する分周
器とにより構成され,前記電圧制御位相シフタは,前記
パルスシンクロナイザの出力信号で立ち上がる積分回路
と,該積分回路へ電流を供給しその電流値が前記第2の
D/A変換器の出力電圧で制御される定電流源と,前記第
1のD/A変換器の出力電圧と前記積分回路の出力電圧と
の比較を行うコンパレータとから成るようにしたもの
で,以下図面により詳細に説明する。
(Means for Solving Problems) In order to solve these drawbacks, the present invention extracts and stores residual data when the phase accumulator overflows in addition to a reference oscillator, a phase accumulator, and a frequency setting circuit. A residual data memory and a first data conversion unit for converting the residual data into a voltage inversely proportional to its magnitude.
A D / A converter, a second D / A converter for converting the set value of the frequency setting circuit into a voltage proportional to its magnitude, and an overflow signal of the phase accumulator synchronized with the output of the reference oscillator. A pulse synchronizer that removes fluctuations contained in the signal and outputs a signal having a constant pulse width, and a delay to the output signal of the pulse synchronizer using the output voltages of the first and second D / A converters as control voltages. The voltage control phase shifter is composed of a voltage control phase shifter for applying the output signal and a frequency divider for inputting the output signal. The voltage control phase shifter supplies an electric current to the integrating circuit which rises by the output signal of the pulse synchronizer and the current. The value is the second
A constant current source controlled by the output voltage of the D / A converter, and a comparator for comparing the output voltage of the first D / A converter with the output voltage of the integrating circuit. The following is a detailed description with reference to the drawings.

(実施例) 第1図は本発明の実施例で,第7図と同一部分は同一
番号を用いる。同図において,4Aは第一のD/A変換器,4B
は第2のD/A変換器,7はパルスシンクロナイザ,8は残余
データメモリ,9は電圧制御位相シフタ,10は分周器であ
る。ここで,基準発振器6の出力周波数frを例えば20MH
z,フェーズアキュムレータ2の総容量値Ntを1,000,000,
分周器10の分周数Ndを2,周波数設定値Fiを20,001として
出力周波数fd=fr・Fi/Nt・Ndすなわちfd=10Fiから出
力周波数fd=200.01kHzを得る具体例につき説明を進め
る。フェーズアキュムレータ2が初期状態ゼロから基準
周期1/fr毎に累加算を操り返し,オーバフロー信号が生
じた時,フェーズアキュムレータ2の残余データを抽出
して残余データメモリ8に貯えると,当該データは,第
3図(ア)のように時間の経過と共に変化する。その過
程は,次に述べる通りである。この例ではNtとFiとの比
Nt/Fiが整数ではなく49.9975であり,基準周期1/frの4
9.9975倍毎にオーバフロー信号が第2図(ア)の如く等
間隔に発生されれば良いが,実際にはフェーズアキュム
レータ2がディジタル演算を行なうためオーバフロー信
号は基準周期の50倍毎に発生するので,第2図(イ)に
示す如くオーバフロー信号の位相が遅れてしまう。ちな
みにこの時の位相遅れ△tは1/fr×50−1/fr×Nt/Fi=
0.125×10-9(秒)である。そして,次にオーバフロー
信号が発生した時の位相は,更に遅れ,第2図(イ)に
示す如く位相遅れは2△tとなる。同様に次の位相遅れ
は3△tとなる。このようにして位相遅れが累積され,
基準周期1/fr=50×10-9(秒)を超えようとする時,今
まで基準周期の50倍毎に発生していたオーバフローの周
期が基準周期の49倍となる。そして,再び50周期毎にオ
ーバフロー信号が発生して以上の動作を繰り返す。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. In the figure, 4A is the first D / A converter and 4B
Is a second D / A converter, 7 is a pulse synchronizer, 8 is a residual data memory, 9 is a voltage controlled phase shifter, and 10 is a frequency divider. Here, the output frequency f r of the reference oscillator 6 is, for example, 20 MHz.
z, the total capacity value Nt of the phase accumulator 2 is 1,000,000,
A frequency division number Nd of the frequency divider 10 2, per example to obtain an output frequency f d = 200.01kHz from the output frequency f d = f r · Fi / Nt · Nd i.e. f d = 10Fi the frequency setting value Fi as 20,001 Proceed with the explanation. Phase accumulator 2 returns puppet cumulatively added for each reference period 1 / f r from the initial state zero, when the overflow signal occurs, when the store to residual data memory 8 extracts residual data of phase accumulator 2, the data is , As shown in FIG. 3 (a), it changes with the passage of time. The process is as described below. In this example, the ratio of Nt and Fi
Nt / Fi is 49.9975 not an integer, the reference period 1 / f r 4 of
It is only necessary that the overflow signals be generated at equal intervals every 9.9975 times as shown in FIG. 2 (a), but since the phase accumulator 2 actually performs the digital calculation, the overflow signals are generated every 50 times the reference period. The phase of the overflow signal is delayed as shown in FIG. By the way, the phase delay Δt at this time is 1 / f r × 50−1 / f r × Nt / Fi =
It is 0.125 × 10 -9 (seconds). Then, when the overflow signal occurs next time, the phase delays further, and the phase delay becomes 2Δt as shown in FIG. Similarly, the next phase delay is 3Δt. In this way, the phase delay is accumulated,
When attempting to exceed the reference cycle 1 / fr = 50 × 10 -9 (seconds), the overflow cycle that has occurred every 50 times the reference cycle until now becomes 49 times the reference cycle. Then, the overflow signal is generated again every 50 cycles and the above operation is repeated.

結局,基準周期1/frの50倍毎に399回オーバフロー信
号が発生し,基準周期1/frの49倍の周期で1回オーバフ
ロー信号が発生するため,見掛上平均的には基準周期の 毎にオーバフロー信号が発生していることになる。(こ
の時の平均周波数は400.02kHz)。
After all, 399 times overflow signal every 50 times the reference period 1 / f r is generated, because once overflow signal at 49 times the period of the reference period 1 / f r is generated, the apparent on average reference Periodic An overflow signal is generated every time. (The average frequency at this time is 400.02kHz).

さて,フェーズアキュムレータ2がオーバフロー信号
を発生した時の残余データの大小は,前記の如く位相ず
れの大小に比例しているので,当該データを第1のD/A
変換器4Aで第3図(イ)に示す如く,残余データが大き
い時は,D/A変換器4Aの出力電圧を小さく,残余データが
小さい時は該出力電圧が大きくなるように残余データに
逆比例した電圧を出力するように回路を構成する。
Now, the magnitude of the residual data when the phase accumulator 2 generates an overflow signal is proportional to the magnitude of the phase shift as described above.
In the converter 4A, as shown in Fig. 3 (a), when the residual data is large, the output voltage of the D / A converter 4A is reduced, and when the residual data is small, the output voltage is increased so that the residual data becomes large. The circuit is configured to output a voltage that is inversely proportional.

一方,オーバフロー信号にはフェーズアキュムレータ
2が累加算を行う過程で,第10図に示した如く全加算器
21,22,23が縦続すると,この動作時間の変動等によりゆ
らぎを含むので,パルスシンクロナイザ7は基準信号で
同期をとることによりオーバフロー信号のゆらぎを吸収
する。それと共に当該出力信号の波形を次段の電圧制御
位相シフタ9の入力として都合の良い波形に変換する機
能をもって動作する。
On the other hand, when the phase accumulator 2 performs cumulative addition to the overflow signal, as shown in FIG.
When 21,22,23 are cascaded, fluctuations are included due to fluctuations in the operating time, etc. Therefore, the pulse synchronizer 7 absorbs fluctuations of the overflow signal by synchronizing with the reference signal. At the same time, it operates with the function of converting the waveform of the output signal into a waveform convenient as an input to the voltage control phase shifter 9 in the next stage.

次の電圧制御位相シフタ9は,第4図に示す如く電子
スイッチ91,定電流源92,積分コンデンサ93,および超高
速精密コンパレータ94で構成される。いま,パルスシン
クロナイザ7の出力信号を第5図の(ア)で示した信号
とすると,当該信号の高いレベルのパルスで電子スイッ
チ91をオンにし積分コンデンサ93を放電し,パルスシン
クロナイザ7の出力信号が低レベルになると,電子スイ
ッチ91をオフとし定電流源92からの電流iで積分コンデ
ンサ93を充電する。
The next voltage control phase shifter 9 is composed of an electronic switch 91, a constant current source 92, an integrating capacitor 93, and an ultrahigh-speed precision comparator 94 as shown in FIG. Now, assuming that the output signal of the pulse synchronizer 7 is the signal shown in FIG. 5 (a), the high level pulse of the signal turns on the electronic switch 91 to discharge the integrating capacitor 93, and the output signal of the pulse synchronizer 7 is output. Becomes low, the electronic switch 91 is turned off and the integrating capacitor 93 is charged with the current i from the constant current source 92.

従って,積分コンデンサ93の容量をC,経過時間をtと
すると,周知の如く(i/c)tなる関数で積分コンデン
サ93の電位は直線的に上昇する。そして当該電位が第1
のD/A変換器4Aの出力電圧(第5図(イ)の破線で示
す)を越えると,超高速精密コンパレータ94の出力は第
5図(ウ)に示す如く,今までの出力電位が低レベルで
あったものとすれば高レベルに切り換わる。次のサイク
ルで第5図(イ)の破線で示した如く第1のD/A変換器4
Aの出力電圧が下がると,パルスシンクロナイザ7から
高レベルのパルスが与えられてから,超高速精密コンパ
レータ94の出力電位が切り換わる迄の遅延時間td2は,
前回の遅延時間td1に比べて小さくなる。つまり,制御
入力としての第1のD/A変換器4Aの出力電圧が低い時は
電圧制御位相シフタ9の遅延量は少く,出力電圧が高い
時は遅延量が多くなり,第3図の(イ)と(ウ)のよう
な相対関係になる。再び第2図に戻って(イ)で示した
フェーズアキュムレータ2のオーバフロー信号は、パル
スシンクロナイザ7で同期をとった後、第2図(ウ)に
示すようにパルスシンクロナイザ7の出力信号として現
れる。パルスシンクロナイザ7の出力信号に与えられる
遅延量は、オーバフロー信号が生じた時の残余データが
小さい時は遅延量が多く、残余データが大きい時は遅延
量が小さいため、電圧制御位相シフタ9の出力信号は、
第2図(エ)のようになる。ここで,残余データがゼロ
の時の遅延量をtd0とすると,td1=td0−△t,td2=td0−
2△t,td3=td0−3△tとなるように電圧制御位相シフ
タ9に与える制御電圧と遅延量との関係,すなわち電圧
制御位相シフタ9の制御感度を設定することによりフェ
ーズアキュムレータ2のオーバフロー信号に含まれてい
る位相ジッタは打ち消される。なお,今までの詳細説明
の中では周波数設定値Fiを一定としてきたが,Fiを変え
た場合,Fiが大きい時は電圧制御位相シフタ9の制御感
度を低く,Fiが小さい時は制御感度を高くするよう第1
図に示す如く周波数設定値Fiを第2のD/A変換器4BでD/A
変換した結果を電圧制御位相シフタ9の他方の制御入力
に加える。第2のD/A変換器4Bの出力電圧は,第4図に
示す如く定電流源92を制御し,周波数設定値Fiに比例し
て電流iを変化させる。つまり、周波数設定値に応じて
コンデンサ93の積分回路の積分勾配を制御してオーバフ
ロー信号に与える遅延量を変化させる。従って、第5図
(イ)に示した充電時の勾配がFiが大きい時は急になっ
て制御感度が低くなり,(tdが小,すなわちオーバフロ
ー信号に与える遅延量を小さく),逆に,Fiが小さい時
は充電時の勾配が緩やかになって制御感度が高く(tdが
大,すなわち与える遅延量を大きく)なるように回路は
動作する。
Therefore, if the capacitance of the integrating capacitor 93 is C and the elapsed time is t, the potential of the integrating capacitor 93 linearly rises with a function of (i / c) t as is well known. The potential is the first
When the output voltage of the D / A converter 4A (shown by the broken line in FIG. 5 (a)) is exceeded, the output of the ultra-high-speed precision comparator 94 has the output potential up to now as shown in FIG. 5 (c). If it was at a low level, it switches to a high level. In the next cycle, the first D / A converter 4 as shown by the broken line in FIG.
When the output voltage of A decreases, the delay time td2 from when the pulse synchronizer 7 gives a high level pulse to when the output potential of the ultra-high-speed precision comparator 94 switches is
It becomes smaller than the previous delay time td1. That is, when the output voltage of the first D / A converter 4A as the control input is low, the delay amount of the voltage control phase shifter 9 is small, and when the output voltage is high, the delay amount is large. It becomes a relative relationship like (a) and (c). Returning to FIG. 2 again, the overflow signal of the phase accumulator 2 shown in (a) appears as an output signal of the pulse synchronizer 7 as shown in FIG. 2 (c) after being synchronized by the pulse synchronizer 7. The amount of delay given to the output signal of the pulse synchronizer 7 is large when the residual data when the overflow signal occurs is small, and small when the residual data is large. Therefore, the output of the voltage control phase shifter 9 is small. The signal is
It becomes as shown in FIG. Here, if the delay amount when the residual data is zero is td0, then td1 = td0- △ t, td2 = td0-
2Δt, td3 = td0−3Δt The relation between the control voltage applied to the voltage control phase shifter 9 and the delay amount, that is, the control sensitivity of the voltage control phase shifter 9 is set to cause an overflow of the phase accumulator 2. The phase jitter contained in the signal is canceled. In the detailed description up to now, the frequency setting value Fi is constant, but when Fi is changed, the control sensitivity of the voltage control phase shifter 9 is low when Fi is large, and the control sensitivity is low when Fi is small. First to make it higher
As shown in the figure, the frequency setting value Fi is D / A converted by the second D / A converter 4B.
The converted result is added to the other control input of the voltage control phase shifter 9. The output voltage of the second D / A converter 4B controls the constant current source 92 as shown in FIG. 4, and changes the current i in proportion to the frequency setting value Fi. That is, the integration gradient of the integration circuit of the capacitor 93 is controlled according to the frequency setting value to change the delay amount given to the overflow signal. Therefore, when the charging gradient shown in FIG. 5 (a) is large, Fi becomes steep and the control sensitivity becomes low (td is small, that is, the delay amount given to the overflow signal is small), and conversely, When Fi is small, the circuit operates so that the gradient during charging is gentle and the control sensitivity is high (td is large, that is, the amount of delay given is large).

次に,第1図に示した如く,電圧制御位相シフタ9の
出力は分周器10に接続される。電圧制御位相シフタ9の
出力波形は第5図(ウ)であり,本例においては立ち上
がりのエッジで分周器10は動作し,該分周比Ndを2とす
ると,第5図(エ)の如くデューティサイクルが50%の
波形が得られる。この段階で最終出力周波数fdは前述の
如くfd=fr・fi/Nt・Ndで表わされる。最後にローパス
フィルタ5で高調波成分を取り除き,本周波数シンセサ
イザの出力信号を得る。
Next, as shown in FIG. 1, the output of the voltage controlled phase shifter 9 is connected to the frequency divider 10. The output waveform of the voltage control phase shifter 9 is shown in FIG. 5 (c). In this example, if the frequency divider 10 operates at the rising edge and the frequency division ratio Nd is 2, FIG. A waveform with a duty cycle of 50% is obtained. At this stage, the final output frequency f d is represented by f d = f r · f i / Nt · Nd as described above. Finally, the low-pass filter 5 removes harmonic components to obtain the output signal of this frequency synthesizer.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば,フェーズアキュ
ムレータのオーバフロー信号に含まれるゆらぎおよび位
相ジッタを、ゆらぎは、パルスシンクロナイザにより除
去し、位相ジッタは、残余データと周波数設定値に応じ
て、パルスシンクロナイザ出力信号の遅延量を変化させ
位相ジッタを打ち消すように回路が動作するので,直接
合成方式周波数シンセサイザの本来の特徴である高速応
答特性を失なうことなく,かつ低雑音の周波数シンセサ
イザを実現化することができる。すなわち,第7図に示
したローパスフィルタは基準周波数成分を取り除くと共
に位相ジッタを低減させるために必要不可決な構成要素
であり,周波数を切り換えた時の応答速度は主として該
ローパスフィルタの特性によって決定されてしまうが,
本発明においては分周器の出力には原理的に基準周波数
成分が含まれないことと,位相ジッタは既に打ち消され
ているので,ローパスフィルタは必ずしも必要としな
い。なお,位相ジッタの打ち消しを行った場合と打し消
しを行なわない場合とを比較した結果の一例を第6図に
示す。図において、横軸は周波数、縦軸はデシベル表示
による振幅、中央の山は出力信号の主成分のスペクト
ル、主成分の両側の山は不要側帯波成分を示したもので
ある。不要側帯波成分の「位相ジッタ打消し無し」の方
は、第1図におけるD/A変換器4Aから電圧制御位相シフ
タ9に与える電圧のラインを断とし、代りに固定の直流
電圧を与えて測定したものであり、「位相ジッタ打消
し」の方は、D/A変換器4Aの出力を電圧制御位相シフタ
9に加えて測定したものである。これで、位相ジッタ打
消しにより、約27.5dBの改善効果が現れることを確認で
きた。
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, the fluctuation and the phase jitter included in the overflow signal of the phase accumulator are removed by the pulse synchronizer, and the phase jitter is converted into the residual data and the frequency set value. Accordingly, the circuit operates so as to change the delay amount of the pulse synchronizer output signal and cancel the phase jitter, so that the high-speed response characteristic, which is the original feature of the direct synthesizer frequency synthesizer, is not lost, and the noise is low. A frequency synthesizer can be realized. That is, the low-pass filter shown in FIG. 7 is an inevitable constituent element for removing the reference frequency component and reducing the phase jitter, and the response speed when the frequency is switched is mainly determined by the characteristics of the low-pass filter. Will be done,
In the present invention, since the output of the frequency divider does not include the reference frequency component in principle, and the phase jitter has already been canceled, the low pass filter is not always necessary. FIG. 6 shows an example of the result of comparison between the case where the phase jitter is canceled and the case where the phase jitter is not cancelled. In the figure, the horizontal axis represents frequency, the vertical axis represents amplitude in decibels, the central peak represents the spectrum of the main component of the output signal, and the peaks on both sides of the main component represent the unwanted sideband component. For "no phase jitter cancellation" of the unwanted sideband component, disconnect the line of the voltage applied from the D / A converter 4A to the voltage control phase shifter 9 in Fig. 1 and apply a fixed DC voltage instead. The “phase jitter cancellation” is measured by adding the output of the D / A converter 4A to the voltage controlled phase shifter 9. With this, it was confirmed that the improvement effect of about 27.5 dB appears by canceling the phase jitter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による実施例,第2図〜第5図は第1図
の動作説明図,第6図は本発明による効果を示すデータ
の一例、第7図は従来の直接合成方式周波数シンセサイ
ザ、第8図は第7図の動作波形、第9図は従来の直接合
成方式周波数シンセサイザの第二の例、第10図はフェー
ズアキュムレータの具体例を示す。 1……周波数設定回路,2……フェーズアキュムレータ,4
……D/A変換器,4A,4B……第1,第2のD/A変換器,5……ロ
ーパスフィルタ,6……基準発振器,7……パルスシンクロ
ナイザ,8……残余データメモリ,9……電圧制御位相シフ
タ,10……分周器,。
FIG. 1 is an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 5 are explanatory views of the operation of FIG. 1, FIG. 6 is an example of data showing the effect of the present invention, and FIG. 7 is a frequency of a conventional direct synthesis system. A synthesizer, FIG. 8 shows the operation waveforms of FIG. 7, FIG. 9 shows a second example of a conventional direct synthesis frequency synthesizer, and FIG. 10 shows a concrete example of a phase accumulator. 1 ... Frequency setting circuit, 2 ... Phase accumulator, 4
...... D / A converter, 4A, 4B ...... First and second D / A converters, 5 ...... Low pass filter, 6 ...... Reference oscillator, 7 ...... Pulse synchronizer, 8 ...... Residual data memory, 9 ... Voltage control phase shifter, 10 ... Divider ,.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基準発振器と、該発振出力の1周期毎に位
相情報を累加算するフェーズアキュームレータと、該フ
ェーズアキュームレータがオーバフローした時の残余デ
ータを抽出格納する残余データメモリと、該残余データ
をその大小に逆比例した電圧に変換する第1のD/A変換
器と、出力周波数を希望値に設定する周波数設定回路
と、該設定値をその大小に比例した電圧に変換する第2
のD/A変換器と、前記オーバフロー信号を前記基準発振
器の出力に同期させて信号に含まれるゆらぎを除去して
一定のパルス幅の信号を出力するパルスシンクロナイザ
と、前記第1、第2のD/A変換器の出力電圧を制御電圧
として前記パルスシンクロナイザの出力信号に遅延を与
える電圧制御位相シフタと、該出力信号を入力する分周
器とにより構成され、前記電圧制御位相シフタは、前記
パルスシンクロナイザの出力信号で立ち上がる積分回路
と、該積分回路へ電流を供給しその電流値が前記第2の
D/A変換器の出力電圧で制御される定電流源と、前記第
1のD/A変換器の出力電圧と前記積分回路の出力電圧と
の比較を行うコンパレータとから成り、前記周波数設定
値に応じて前記電圧制御位相シフタの積分回路の積分勾
配を制御して前記残余データに応じて前記フェーズアキ
ュムレータのオーバフロー信号に与える遅延量を変化さ
せることを特徴とする周波数シンセサイザ。
1. A reference oscillator, a phase accumulator that cumulatively adds phase information for each cycle of the oscillation output, a residual data memory that extracts and stores residual data when the phase accumulator overflows, and the residual data. A first D / A converter for converting the voltage to a voltage inversely proportional to the magnitude, a frequency setting circuit for setting the output frequency to a desired value, and a second D / A converter for converting the setting value to a voltage proportional to the magnitude.
A D / A converter, a pulse synchronizer that synchronizes the overflow signal with the output of the reference oscillator, removes fluctuations contained in the signal, and outputs a signal having a constant pulse width, and the first and second A voltage control phase shifter for delaying the output signal of the pulse synchronizer using the output voltage of the D / A converter as a control voltage, and a frequency divider for inputting the output signal, the voltage control phase shifter, An integrating circuit that rises with the output signal of the pulse synchronizer, and a current is supplied to the integrating circuit, and the current value is the second value.
A constant current source controlled by the output voltage of the D / A converter, and a comparator for comparing the output voltage of the first D / A converter with the output voltage of the integrating circuit, and the frequency setting value The frequency synthesizer is configured to control the integration slope of the integration circuit of the voltage control phase shifter according to the above, and change the delay amount given to the overflow signal of the phase accumulator according to the residual data.
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