JP2580969B2 - 位相比較回路 - Google Patents

位相比較回路

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JP2580969B2 JP5222061A JP22206193A JP2580969B2 JP 2580969 B2 JP2580969 B2 JP 2580969B2 JP 5222061 A JP5222061 A JP 5222061A JP 22206193 A JP22206193 A JP 22206193A JP 2580969 B2 JP2580969 B2 JP 2580969B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は位相比較回路に係り、特
に2入力パルス列を位相比較するディジタル位相比較回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりディジタル位相比較回路が種々
知られている(例えば特開平2−30214号公報その
他)。そのうち、文献(モトローラ社データシートMC
H12140/D、REV0、1992年11月発行)
に記載されている、従来の位相比較回路の一例の回路図
を図4に示す。同図において、端子V、Rにそれぞれ入
力されたパルス列は2入力NOR回路21、22の各一
方の端子にそれぞれ入力され、ここでNOR回路26、
27の出力信号と否定論理和をとられた後、RSフリッ
プフロップ23、24のリセット端子に印加される。
【0003】RSフリップフロップ23、24のQ出力
信号はNOR回路21、22の各出力信号と共に4入力
NOR回路25に入力される。更に、このNOR回路2
5の出力信号はNOR回路21とRSフリップフロップ
23の各出力信号と共に3入力NOR回路26で否定論
理和をとられる一方、NOR回路22とRSフリップフ
ロップ24の各出力信号と共に3入力NOR回路27で
否定論理和をとられる。
【0004】また、NOR回路25の出力信号はRSフ
リップフロップ23、24のセット端子にそれぞれ入力
される。従って、RSフリップフロップ23、24はそ
れぞれNOR回路21、22の各出力信号により別々に
リセットされる一方、NOR回路25の出力信号により
同時にセットされる。NOR回路26、27より端子
D、Uへ位相誤差信号が出力される。
【0005】かかる位相比較回路では、端子Vの入力信
号と端子Rの基準信号の相対的な位相の進み遅れ関係に
応じて平均電位が2値のいずれかとなるパルス列を端子
UおよびDより出力するが、入力端子V及びRの信号状
態のみで一義的に出力端子D及びUの信号状態が決まる
ものではなく、その前までの入力状態によって異なった
ものとなる。
【0006】この位相比較回路はすべてNOR回路2
1、22、25、26及び27やRSフリップフロップ
回路23、24などのディジタル回路で構成されている
ため、アナログ回路に比べて温度変動などに対して安定
な動作が可能であるが、ディジタル回路固有の動作周波
数に起因して位相比較回路としての最高動作周波数が存
在する。
【0007】そのため、位相比較すべき周波数が上記の
最高動作周波数よりも高い場合、従来は図5に示すよう
に、上記の図4の構成の位相比較回路20の入力側に分
周器31、32を設けて、位相比較すべき信号の周波数
を上記の最高動作周波数以下に分周した後、位相比較回
路20に供給し、ここで位相差に応じたパルス列を取り
出し、更に増幅器33を通して位相誤差電圧を出力する
ようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の位相比較回路は、位相比較すべき信号の周波数を分周
器31及び32により分周しているため、本来の信号周
波数で位相比較できる位相比較回路に比べて位相比較感
度の低下が生じる。また、この図5に示す構成の回路
を、入力信号と電圧制御発振器の出力信号とを位相比較
し、その位相誤差信号を該電圧制御発振器の制御電圧と
する位相同期ループの位相比較回路として用いる場合に
は、分周器31及び32の分周比だけ位相比較回路20
で生じる位相雑音が逓倍されるという問題がある。
【0009】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
パルス分配器を用いて位相比較すべき信号を分配して2
組の位相比較器のそれぞれに入力することにより、低速
のディジタル位相比較器を用いて、その最高動作周波数
以上の周波数で位相比較することができる位相比較回路
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、位相比較すべき第1及び第2のパルス列
を、それぞれ互いに逆位相のパルス列に2分配ずつする
第1及び第2のパルス分配器と、第1及び第2のパルス
分配器の各一方の出力パルス列をそれぞれ位相比較する
第1の位相比較器と、第1及び該第2のパルス分配器の
各他方の出力パルス列をそれぞれ位相比較する第2の位
相比較器と、第1及び第2の位相比較器の出力信号同士
を合成し、その合成信号を位相誤差信号として出力する
位相比較信号合成器とを備える構成としたものである。
【0011】
【作用】本発明では第1及び第2のパルス分配器により
2入力信号をそれぞれ2分配して第1及び第2の位相比
較器にそれぞれ入力することにより、第1及び第2の位
相比較器をそれぞれ並列動作させているため、入力信号
周波数を従来よりも下げることができる。また、上記の
第1及び第2の位相比較器の出力信号を位相比較信号合
成器により合成して出力信号を得るようにしているた
め、単一の位相比較器で動作するときよりも最高動作周
波数を高くすることができる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例のブロック図を示
す。同図において、端子1に入力された入力パルス列V
inはパルス分配器3に入力されて2分周され、かつ、互
いに逆位相のパルス列V1 及びV2 に2分配される。一
方、これと同時に、端子2に入力された基準となるパル
ス列Rinはパルス分配器4に入力されて2分周され、か
つ、互いに逆位相のパルス列R1 及びR2 に2分配され
る。
【0013】パルス列V1 とパルス列R1 (これらを同
相側のパルス列というものとする)とはそれぞれ位相比
較器5に供給され、パルス列V2 とパルス列R2 (これ
らを逆相側のパルス列というものとする)とはそれぞれ
位相比較器6に供給される。位相比較器5及び6はそれ
ぞれディジタル位相比較器で、2入力信号のうち基準と
なる信号に対して位相比較すべき信号が相対的に位相が
進んでいるか(周波数が高いか)否かに応じて、平均電
位が高電位と低電位の2値のうちいずれか一方となるパ
ルス列を出力する。
【0014】位相比較器5の出力位相誤差信号と位相比
較器6の出力位相誤差信号(位相比較信号ともいう)と
はそれぞれ位相比較信号合成器7に入力され、ここで合
成された後最終的な位相誤差信号PDout として端子8
へ出力される。
【0015】ここで、パルス分配器3及び4はそれぞれ
入力パルス列Vin及びRinの周波数を2分周しているた
め、位相比較器5の出力位相誤差信号と位相比較器6の
出力位相誤差信号とをそれぞれ位相比較信号合成器7に
おいて合成することにより、入力パルス列Vin及びRin
をそれぞれ直接に位相比較して得た位相誤差信号と同等
の位相誤差信号が得られる。
【0016】図2は本発明の一実施例の回路図を示す。
同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図2において、パルス分配器3は端子
1よりのパルス列Vinがクロック端子に印加され、Qバ
ー出力端子がそのデータ入力端子に接続されたD形フリ
ップフロップ11より構成されている。同様に、パルス
分配器4は端子2よりのパルス列Rinがクロック端子に
印加され、Qバー出力端子がそのデータ入力端子に接続
されたD形フリップフロップ12より構成されている。
【0017】これにより、D形フリップフロップ11は
そのQ出力端子の出力信号が例えば高電位(Hレベル)
であるときに、そのクロック端子の入力パルス列Vin
低電位(Lレベル)からHレベルに変化したときに、デ
ータ入力端子のLレベルをラッチして、そのQ出力端子
よりLレベル、そのQバー出力端子よりHレベルを出力
する。
【0018】また、上記とは逆にD形フリップフロップ
11はそのQ出力端子の出力信号が例えばLレベルであ
るときに、そのクロック端子の入力パルス列VinがLレ
ベルからHレベルに変化したときに、データ入力端子の
Hレベルをラッチして、そのQ出力端子よりHレベル、
そのQバー出力端子よりLレベルを出力する。
【0019】従って、入力パルス列Vinが図3(A)に
示すものであるときは、D形フリップフロップ11のQ
出力端子からは同図(B)に示す如き2分周パルス列V
1 が取り出され、Qバー出力端子からは2分周パルス列
1 と逆相の同図(C)に示す如き2分周パルス列V2
が取り出される。
【0020】同様にして、入力パルス列Rinが図3
(D)に示すものであるときは、D形フリップフロップ
12のQ出力端子からは同図(E)に示す如き2分周パ
ルス列R1 が取り出され、Qバー出力端子からは2分周
パルス列R1 と逆相の同図(F)に示す如き2分周パル
ス列R2 が取り出される。
【0021】図2に示す位相比較器13及び14は図1
に示した位相比較器5及び6に相当するディジタル位相
比較器で、例えば図4に示した公知の位相比較器を用い
得る。この位相比較器13及び14はそれぞれ入力端子
V及びRを有し、入力端子Vの入力信号が入力端子Rの
入力信号に対して位相が進んでいるか遅れているかに応
じて、出力端子D及びUの出力パルスの平均電位がHレ
ベル又はLレベルになる構成である。
【0022】位相比較器13の出力端子Dの出力信号D
1 と、位相比較器14の出力端子Dの出力信号D2 とは
それぞれ抵抗R1 及びR3 を介してミキシングされた後
演算増幅器15の非反転入力端子に入力される。一方、
位相比較器13の出力端子Uの出力信号U1 と、位相比
較器14の出力端子Uの出力信号U2 とはそれぞれ抵抗
2 及びR4 を介してミキシングされた後演算増幅器1
5の反転入力端子に入力される。
【0023】演算増幅器15は、その出力端子が帰還抵
抗R6 を介してその反転入力端子に接続されると共に、
その非反転入力端子が抵抗R5 を介して接地されてお
り、位相比較信号合成器7を構成している。この演算増
幅器15はその非反転入力端子に入力された信号(D1
+D2 )と、その反転入力端子に入力された信号(U1
+U2 )の極性反転信号とをそれぞれ加算増幅し、得ら
れた加算増幅信号を位相誤差信号PDout として端子8
へ出力する。
【0024】このように、本実施例によれば、二つの位
相比較器5及び6(13及び14)により、位相比較し
ようとするパルス列Vin、Rinの繰り返し周波数の1/
2倍の繰り返し周波数にしたパルス列を並列に位相比較
動作させ、その結果得られた位相誤差信号(位相比較信
号)を位相比較信号合成器7により合成するようにして
いるため、位相比較器5及び6(13及び14)の最高
動作周波数以上の周波数の入力信号の位相比較ができ、
その結果、位相比較器の感度を高められる。
【0025】また、本実施例によれば、位相雑音のレベ
ルが低減される。すなわち、このことにつき説明する
に、従来の図5の分周器31及び32に入力される2入
力信号の位相差がθであり、また位相比較回路20の位
相比較感度をKp、増幅器33の利得をGとすると、出
力位相誤差電圧VcはKp・G・θ/2である。また、出
力中の総雑音電圧Vnは位相比較回路20で生じる雑音
電圧VnpをG倍した値に等しいから、それらの比Vc
nはKp・θ/(2Vnp)となる。
【0026】これに対し、本実施例では、上記の位相比
較回路の出力位相誤差電圧Vcは2個の位相比較器5及
び6の出力位相誤差電圧を位相比較信号合成器7で合成
したものであるから、 Kp・2G・θ/2=Kp・G・θ となる。一方、位相比較器5及び6で生じた雑音電圧V
npは互いに相関がないため、上記の位相比較信号合成器
7で合成した場合の総雑音電圧Vnは電力和の21/2・G
・Vnpとなる。
【0027】従って、本実施例の電圧比Vc/VnはKp
・θ/{21/2・Vnp}となり、前記した従来の電圧比
p・θ/(2Vnp)よりも雑音レベルが21/2倍改善さ
れる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1及び第2の位相比較器をそれぞれ並列動作させるこ
とにより、入力信号周波数を従来よりも下げ、更に第1
及び第2の位相比較器の出力信号を位相比較信号合成器
により合成して出力信号を得ることにより、単一の位相
比較器で動作するときよりも最高動作周波数を高くする
ようにしたため、従来よりも高い周波数の信号の位相比
較ができ、よって、位相比較感度を高めることができる
と共に、位相比較器で生成される位相雑音のレベルを低
減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】本発明の一実施例の回路図である。
【図3】本発明の一実施例の動作説明用タイムチャート
である。
【図4】従来の位相比較回路の一例の回路図である。
【図5】従来の位相比較回路に分周器を組み合わせたブ
ロック図である。
【符号の説明】
1、2 入力端子 3、4 パルス分配器 5、6、13、14 位相比較器 7 位相比較信号合成器 8 出力端子 11、12 D型フリップフロップ 15 演算増幅器 R1 〜R6 抵抗

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相比較すべき第1及び第2のパルス列
    を、それぞれ互いに逆位相のパルス列に2分配ずつする
    第1及び第2のパルス分配器と、 該第1及び第2のパルス分配器の各一方の出力パルス列
    をそれぞれ位相比較する第1の位相比較器と、 該第1及び該第2のパルス分配器の各他方の出力パルス
    列をそれぞれ位相比較する第2の位相比較器と、 該第1及び第2の位相比較器の出力信号同士を合成し、
    その合成信号を位相誤差信号として出力する位相比較信
    号合成器とを備えることを特徴とする位相比較回路。
  2. 【請求項2】 前記位相比較信号合成器は該第1及び第
    2の位相比較器の出力信号をそれぞれ加算する加算器で
    あることを特徴とする請求項1記載の位相比較回路。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2の位相比較器は、それ
    ぞれ2入力信号の相対的な位相の進み遅れ関係に応じて
    平均電位が2値のいずれかとなるパルス列を出力する二
    つの出力端子を有し、前記加算器は、該第1及び第2の
    位相比較器の各一方の出力端子からの信号同士が非反転
    入力端子に入力され、かつ、該第1及び第2の位相比較
    器の各他方の出力端子からの信号同士が反転入力端子に
    入力されて加算合成した信号を出力する演算増幅器によ
    り構成されていることを特徴とする請求項2記載の位相
    比較回路。
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