JP2656546B2 - Phase locked oscillator - Google Patents

Phase locked oscillator

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JP2656546B2
JP2656546B2 JP63135486A JP13548688A JP2656546B2 JP 2656546 B2 JP2656546 B2 JP 2656546B2 JP 63135486 A JP63135486 A JP 63135486A JP 13548688 A JP13548688 A JP 13548688A JP 2656546 B2 JP2656546 B2 JP 2656546B2
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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〕 本発明は通信機器等で使用する位相同期発振器に係
り、特に部品のばらつきや環境の変化等による定常位相
誤差の変動を小さくするに好適な位相同期発振器に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a phase-locked oscillator used in communication equipment and the like, and is particularly suitable for reducing fluctuations in steady-state phase error due to variations in parts and environmental changes. The present invention relates to a phase locked oscillator.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の位相同期発振器は、例えば特公昭62−26607号
公報に記載のように、位相比較器が検出した位相差を電
圧制御発振器の制御電圧に変換するループフィルタを抵
抗とコンデンサと演算増幅器により構成している。
In a conventional phase-locked oscillator, for example, as described in JP-B-62-26607, a loop filter for converting a phase difference detected by a phase comparator into a control voltage of a voltage-controlled oscillator includes a resistor, a capacitor, and an operational amplifier. doing.

第3図は従来の位相同期発振器を例示するブロック回
路図である。第3図において、1は入力クロックINと位
相比較クロックCLKとの位相差を検出する位相比較器、
2は抵抗5,6,7,8,9,10とコンデンサ11,12,13,14と演算
増幅器15からなり、位相比較器1の出力位相差から高調
波成分を除去して電圧制御発振器3の発振周波数を制御
する制御電圧に変換するローパス型のループフィルタ、
3はループフィルタ2から供給される制御電圧により発
振周波数を変化させて出力クロックOUTを出力する電圧
制御発振器、4は出力クロックOUTの周波数を位相比較
クロックCLKに分周する分周器である。
FIG. 3 is a block circuit diagram illustrating a conventional phase locked oscillator. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a phase comparator for detecting a phase difference between the input clock IN and the phase comparison clock CLK,
Reference numeral 2 denotes a voltage controlled oscillator 3 which comprises resistors 5, 6, 7, 8, 9, 10, capacitors 11, 12, 13, 14 and an operational amplifier 15 and removes harmonic components from the output phase difference of the phase comparator 1. A low-pass loop filter that converts to a control voltage that controls the oscillation frequency of the
Reference numeral 3 denotes a voltage-controlled oscillator that changes the oscillation frequency according to the control voltage supplied from the loop filter 2 and outputs the output clock OUT. Reference numeral 4 denotes a frequency divider that divides the frequency of the output clock OUT into a phase comparison clock CLK.

上記の構成で、位相比較器1は入力クロックINと分周
器4によって分周された位相比較クロックCLKとの位相
差を検出し、位相差に応じたパルス幅をもつパルス波を
出力して、出力Q,の間の差動電圧をループフィルタ2
に供給する。ループフィルタ2は抵抗5〜10とコンデン
サ11〜14と演算増幅器15からなるローパス型のフィルタ
として作用し、位相比較器1の出力の矩形波を平滑して
不要の高調波成分を除去し、入力クロックINと位相比較
クロックCLKの位相差に応じた直流制御電圧を電圧制御
発振器3に供給して、電圧制御発振器3の発振周波数を
制御する。分周器4は電圧制御発振器3の出力クロック
OUTを分周して、位相比較クロックCLKを位相比較器1へ
供給する。
With the above configuration, the phase comparator 1 detects a phase difference between the input clock IN and the phase comparison clock CLK divided by the frequency divider 4, and outputs a pulse wave having a pulse width corresponding to the phase difference. , Output Q, the differential voltage between the loop filter 2
To supply. The loop filter 2 acts as a low-pass filter including resistors 5 to 10, capacitors 11 to 14, and an operational amplifier 15, smoothes a rectangular wave output from the phase comparator 1 to remove unnecessary harmonic components, and A DC control voltage corresponding to the phase difference between the clock IN and the phase comparison clock CLK is supplied to the voltage controlled oscillator 3 to control the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 3. The frequency divider 4 is an output clock of the voltage controlled oscillator 3
OUT is frequency-divided and a phase comparison clock CLK is supplied to the phase comparator 1.

上記のように位相比較器1で検出した入力クロックIN
と位相比較クロックCLKの位相差をループフィルタ2で
電圧制御発振器3の発振周波数を制御する電圧に変換
し、この電圧で電圧制御発振器の発振周波数を制御する
ことにより、入力クロックINと位相比較クロックCLKの
周波数および位相が一致する方向に動作する。ここで同
期を維持するためには常に電圧制御発振器3を制御して
出力クロックOUTが入力クロックCLKに追従するようにす
る必要があり、このように電圧制御発振器3を制御する
ための定常位相誤差Δθが存在して、この定常位相差Δ
θは次式で表わされる。
The input clock IN detected by the phase comparator 1 as described above
The phase difference between the phase control clock CLK and the phase comparison clock CLK is converted into a voltage for controlling the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 3 by the loop filter 2, and the voltage is used to control the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator. It operates in the direction where the frequency and phase of CLK match. Here, in order to maintain the synchronization, it is necessary to always control the voltage-controlled oscillator 3 so that the output clock OUT follows the input clock CLK. Thus, a steady phase error for controlling the voltage-controlled oscillator 3 is required. Δθ exists and this steady phase difference Δ
θ is expressed by the following equation.

Δθ=(Δi/i)/Kd・K0・K〔rad〕 (1) ここでΔi/iは入力周波数iに対する入力周波数
変動量Δiの比、Kdは位相比較器1の位相差−電圧変
換利得〔V/rad〕、K0は電圧制御発振器3の入力電圧−
周波数変換利得〔1/V〕、Kはループフィルタ2の直流
電圧利得である。
Δθ = (Δi / i) / K d · K 0 · K [rad] (1) where Δi / i is the ratio of the input frequency variation Δi to the input frequency i, and K d is the phase difference of the phase comparator 1 − The voltage conversion gain [V / rad], K 0 is the input voltage of the voltage controlled oscillator 3 −
The frequency conversion gain [1 / V], K is the DC voltage gain of the loop filter 2.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、位相同期発振器の位相比較器1およ
びループフィルタ2を構成する部品のばらつきや温度お
よび電源電圧等の環境の変化により定常位相誤差Δθが
変動し、位相比較器1では電源電圧の変動により出力の
差動電圧振幅が変動するため位相差−電圧変換利得Kd
変動する。またループフィルタ2では構成部品である演
算増幅器15のバイアス電圧が固定されているから、位相
比較器1の出力電圧の変動およびループフィルタ2の抵
抗やコンデンサのばらつきにより、演算増幅器15の差動
入力端子の電圧がバイアス電圧に対して等しい電位差に
ならない場合があり、これにより差動入力端子に流れ込
む電流に差が生じて演算増幅器15の出力電圧にオフセッ
トが生じる。このため電圧制御発振器15の電圧−周波数
変換利得K0が変動する。このような変換利得Kd,K0の変
動によって(1)式で表わされる定常位相誤差Δθが変
化するため、位相同期発振器において周波数同期だけで
なく、入力クロックINと出力クロックOUTの位相差を一
定値以下に制限する必要のある場合には、定常位相誤差
Δθの変動を一定値以下にするために個々の部品の選別
もしくは回路定数の調整が必要になるという問題があっ
た。
In the prior art, the steady-state phase error Δθ fluctuates due to variations in components constituting the phase comparator 1 and the loop filter 2 of the phase-locked oscillator, and changes in environment such as temperature and power supply voltage. Since the differential voltage amplitude of the output fluctuates due to the fluctuation, the phase difference-voltage conversion gain Kd fluctuates. In the loop filter 2, the bias voltage of the operational amplifier 15, which is a component, is fixed. Therefore, the differential input of the operational amplifier 15 depends on the fluctuation of the output voltage of the phase comparator 1 and the variation of the resistance and capacitor of the loop filter 2. There is a case where the voltage of the terminal does not become equal to the potential difference with respect to the bias voltage, and this causes a difference in the current flowing into the differential input terminal, thereby causing an offset in the output voltage of the operational amplifier 15. Voltage of the voltage controlled oscillator 15 - Frequency conversion gain K 0 varies. Such a change in the conversion gains K d and K 0 changes the steady-state phase error Δθ represented by the equation (1), so that not only the frequency synchronization in the phase-locked oscillator but also the phase difference between the input clock IN and the output clock OUT is obtained. When it is necessary to limit the variation of the steady-state phase error Δθ to a certain value or less, there is a problem that it is necessary to select individual components or to adjust circuit constants.

本発明の目的は使用部品の選別や回路定数の調整を行
うことなく、部品のばらつきや環境の変化による定常位
相誤差の変動を小さくした安定性の高い位相同期発振器
を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly stable phase-locked oscillator that reduces fluctuations in steady-state phase error due to variations in components and environmental changes without selecting components to be used or adjusting circuit constants.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的は、制御電圧により発振周波数を制御可能な
電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力周波数を位相
比較周波数に変換する分周器と、分周器の出力と外部か
らの基準入力クロックとの位相差を検出する位相比較器
と、位相比較器の出力位相差を上記電圧制御発振器の制
御電圧に変換して供給するループフィルタとから成る位
相同期発振器において、上記ループフィルタの入力部に
入力電圧の振幅を一定値に制限するダイオード等の振幅
制限素子を付加し、ならびに上記ループフィルタを構成
する演算増幅器のバイアス電圧を入力差動電圧の中点電
圧に設定して演算増幅器のオフセット電圧発生を抑える
回路を設けた位相同期発振器により達成される。
The above object is achieved by a voltage-controlled oscillator capable of controlling an oscillation frequency by a control voltage, a frequency divider for converting an output frequency of the voltage-controlled oscillator to a phase comparison frequency, and an output of the frequency divider and an external reference input clock. In a phase-locked oscillator comprising a phase comparator for detecting a phase difference, and a loop filter for converting the output phase difference of the phase comparator into a control voltage of the voltage-controlled oscillator and supplying the same, an input voltage is applied to an input of the loop filter. An amplitude limiting element such as a diode for limiting the amplitude of the operational filter to a constant value is added, and the bias voltage of the operational amplifier constituting the loop filter is set to the midpoint voltage of the input differential voltage to generate the offset voltage of the operational amplifier. This is achieved by a phase locked oscillator provided with a suppressing circuit.

〔作用〕[Action]

上記位相同期発振器は、ループフィルタの入力部に接
続した振幅制限素子により、位相比較器の出力差動電圧
の振幅が変動してもループフィルタの入力差動電圧が一
定振幅値に制限されるので、位相比較器の特性変動に伴
う出力差動電圧変動を吸収して位相比較器の位相−電圧
変換利得Kdを一定値に抑えることができ、またループフ
ィルタに用いる演算増幅器のバイアス電圧を入力差動電
圧の中点電圧に設定する回路により、演算増幅器の差動
入力端子電圧がバイアス電圧に対して等しい電位差にな
るため演算増幅器の出力電圧にオフセットが生じないの
で、電圧制御発振器の制御電圧の変動を抑えて電圧制御
発振器の電圧−周波数変換利得K0を一定値にでき、これ
らにより位相同期発振器の出力位相変動を抑えて定常位
相誤差Δθを一定値以下に制限できる。
In the above-mentioned phase locked oscillator, the input differential voltage of the loop filter is limited to a constant amplitude value by the amplitude limiting element connected to the input part of the loop filter even if the amplitude of the output differential voltage of the phase comparator fluctuates. The phase-voltage conversion gain Kd of the phase comparator can be suppressed to a constant value by absorbing the output differential voltage fluctuation accompanying the characteristic fluctuation of the phase comparator, and the bias voltage of the operational amplifier used for the loop filter is input. Since the differential input terminal voltage of the operational amplifier has a potential difference equal to the bias voltage due to the circuit for setting the differential voltage to the midpoint voltage, no offset occurs in the output voltage of the operational amplifier. voltage of the voltage controlled oscillator by suppressing variation of - frequency conversion gain K 0 can be a constant value, constant value steady phase error Δθ these by suppressing the output phase fluctuations of the phase locked oscillator or more Can be restricted below.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の一実施例を第1図および第2図により
説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図は本発明による位相同期発振器のブロック回路
図である。第1図において、第3図と同一符号は相当部
分を示し、1は入力クロックINと位相比較クロックCLK
との位相差を検出する位相比較器、2Aは本発明による入
力部の振幅制限素子と演算増幅器15のバイアス電圧を入
力差動電圧の中点電圧に設定する回路とを付加したルー
プフィルタ、3はループフィルタ2Aから供給される制御
電圧により発振周波数を変化させて出力クロックOUTを
出力する電圧制御発振器、4は電圧制御発振器3から出
力された出力クロックOUTの周波数を分周して位相比較
クロックCLKを生成する分周器である。
FIG. 1 is a block circuit diagram of a phase locked oscillator according to the present invention. 1, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote corresponding parts, and 1 denotes an input clock IN and a phase comparison clock CLK.
2A is a loop filter added with an amplitude limiting element of the input unit according to the present invention and a circuit for setting the bias voltage of the operational amplifier 15 to the midpoint voltage of the input differential voltage. Is a voltage controlled oscillator that changes the oscillation frequency by the control voltage supplied from the loop filter 2A and outputs the output clock OUT, and 4 is a frequency divider that divides the frequency of the output clock OUT output from the voltage controlled oscillator 3 and outputs a phase comparison clock. This is a frequency divider that generates CLK.

第1図の17,18は位相比較器1の出力電圧を一定値以
上に保つため電源へ接続される抵抗、19,20は直列抵
抗、21,22は本発明によるループフィルタ2Aの入力の差
動電圧の振幅を制限する振幅制限素子のダイオードであ
る。23,24は本発明による振幅の制限を受けた差動電圧
の中点電圧を作る抵抗、25は差動電圧の中点電圧を演算
増幅器15のバイアス電圧に設定する抵抗、27は振幅制限
を受けた差動電圧の中点電圧を平滑するコンデンサで、
これらにより演算増幅器15のバイアス電圧を入力差動電
圧の中点電圧に設定する回路を構成する。15は演算増幅
器、7,8,26はループフィルタの直流利得を決定する抵
抗、9はループフィルタの周波数特性を決定する抵抗、
13はループフィルタの周波数特性を決定するコンデンサ
で、これらによりローパス型のフィルタを構成する。
In FIG. 1, reference numerals 17 and 18 denote resistors connected to a power supply to keep the output voltage of the phase comparator 1 at a certain value or more, 19 and 20 denote series resistors, and 21 and 22 denote input differences of the loop filter 2A according to the present invention. It is a diode of an amplitude limiting element that limits the amplitude of the dynamic voltage. Reference numerals 23 and 24 denote resistors for forming the midpoint voltage of the differential voltage having the amplitude limited according to the present invention, reference numeral 25 denotes a resistor for setting the midpoint voltage of the differential voltage to the bias voltage of the operational amplifier 15, and reference numeral 27 denotes the amplitude limit. A capacitor that smoothes the midpoint voltage of the received differential voltage.
These constitute a circuit for setting the bias voltage of the operational amplifier 15 to the midpoint voltage of the input differential voltage. 15 is an operational amplifier, 7, 8, and 26 are resistors that determine the DC gain of the loop filter, 9 is a resistor that determines the frequency characteristics of the loop filter,
Reference numeral 13 denotes a capacitor for determining the frequency characteristic of the loop filter, and these constitute a low-pass filter.

第2図は第1図のループフィルタ2Aの入力差動電圧
(位相比較器1のQ,出力)と振幅制限電圧(a点,b点
電圧)とバイアス電圧の動作波形図である。つぎに第1
図の動作を第2図により説明する。まず第1図の位相比
較器1は外部から入力する基準入力クロックINと位相比
較クロックCLKとの位相差を検出し位相差に応じたパル
ス幅をもつパルス波を出力する。この位相比較器1の出
力Q,の波形が第2図に示される。位相比較器1の出力
Q,の間の差動電圧は直列抵抗19,20を通してループフ
ィルタ2に供給される。この位相比較器1の出力の差動
電圧は第2図に示すように出力Q,の“H"レベルの時の
電圧VOHと“L"レベルの時の電圧VOLの差電圧VOH−VOL
ある。この電圧VOHは抵抗17,18により電源電圧にプルア
ップされている。
FIG. 2 is an operation waveform diagram of an input differential voltage (Q and output of the phase comparator 1), an amplitude limiting voltage (a point and b point voltage), and a bias voltage of the loop filter 2A of FIG. Then the first
The operation of the figure will be described with reference to FIG. First, the phase comparator 1 shown in FIG. 1 detects a phase difference between a reference input clock IN input from outside and a phase comparison clock CLK, and outputs a pulse wave having a pulse width corresponding to the phase difference. The waveform of the output Q of this phase comparator 1 is shown in FIG. Output of phase comparator 1
The differential voltage between Q and Q is supplied to the loop filter 2 through the series resistors 19 and 20. The phase differential voltage of the output of the comparator 1 outputs Q as shown in FIG. 2, the "H" and the voltage V OH when the level "L" differential voltage of the voltage V OL when the level V OH - V OL . This voltage V OH is pulled up to the power supply voltage by the resistors 17 and 18.

ここでループフィルタ2Aの入力部に接続した振幅制限
素子をなすダイオード21,22に順方向電圧VAKが電源電圧
より十分に小さいダイオードを使用すれば、ループフィ
ルタ2に入力された差動電圧の振幅はダイオード21,22
の順方向電圧VAKに制限される。このダイオード21,22の
両端のa点電圧とb点電圧の波形が第2図に示される。
いま電源電圧または位相比較器1の特性が変動すると、
例えば第2図に示す区間Aの出力Q,の“H"レベルの時
の電圧VOHが第2図に示す区間Bの電圧ΔVOHだけ変化し
て電圧VOH+ΔVOHとなり、また出力Q,の“L"レベルの
時の電圧VOLが電圧ΔVOLだけ変化して電圧VOL+ΔVOL
なる。つまり位相比較器1の出力の差動電圧VOH−VOL
電圧VOH+ΔVOH−(VOL+ΔVOL)に変化する。しかしル
ープフィルタ2の入力電圧は入力部のダイオード21,22
により振幅制限を受けるためダイオード21,22の両端の
a点電圧とb点電圧の間の振幅制限電圧(ダイオード順
方向電圧)VAKは第2図に示すように変化しない。この
ようにループフィルタ2Aに入力される差動電圧の振幅制
限電圧VAKの振幅は位相比較器1の出力の差動電圧の変
動に影響されなくなるので、位相比較器1の振幅制限御
の位相差−電圧変換利得Kdは一定値となる。
Here, if diodes 21 and 22 forming an amplitude limiting element connected to the input section of the loop filter 2A are diodes whose forward voltage V AK is sufficiently smaller than the power supply voltage, the differential voltage input to the loop filter 2 can be reduced. Amplitude of diodes 21, 22
Is limited to the forward voltage VAK . FIG. 2 shows the waveforms of the voltage at point a and the voltage at point b at both ends of the diodes 21 and 22.
Now, if the power supply voltage or the characteristics of the phase comparator 1 fluctuate,
For example, the voltage V OH at the “H” level of the output Q in the section A shown in FIG. 2 changes by the voltage ΔV OH in the section B shown in FIG. 2 to become the voltage V OH + ΔV OH . the voltage V OL + ΔV OL voltage V OL when the "L" level of is changed by a voltage ΔV OL. That is, the differential voltage V OH −V OL of the output of the phase comparator 1 changes to the voltage V OH + ΔV OH − (V OL + ΔV OL ). However, the input voltage of the loop filter 2 depends on the diodes 21 and 22 in the input section.
Therefore, the amplitude limiting voltage (diode forward voltage) VAK between the voltage at point a and the voltage at point b at both ends of the diodes 21 and 22 does not change as shown in FIG. As described above, the amplitude of the amplitude limiting voltage V AK of the differential voltage input to the loop filter 2A is not affected by the fluctuation of the differential voltage of the output of the phase comparator 1, so that the amplitude limiting voltage of the phase comparator 1 is controlled. The phase difference-voltage conversion gain Kd has a constant value.

またループフィルタ2Aの入力部で振幅制限を受けた演
算増幅器15の入力差動電圧の中点電圧はダイオード21,2
2の両端電圧VAKを2つの抵抗値の等しい抵抗23,24によ
って2分割して作成したのち、コンデンサ27により平滑
されて直流電圧となり、抵抗25を通して演算増幅器15の
差動入力端子の正端子に接続され、演算増幅器15のバイ
アス電圧となる。上記の振幅制限を受けた差動電圧は抵
抗7,8を通して演算増幅器15の差動入力端子の負,正端
子に入力されるので、差動入力端子間の電圧がバイアス
電圧に対して等しい電位差となる。そのため差動入力端
子に流れ込む電流に差がなくなり、演算増幅器15の出力
電圧にオフセット電圧が発生しない。例えば第2図に示
す区間Bのように区間Aから電源電圧の変動によって位
相比較器1の出力Q,の電圧が変動した場合にも、振幅
制限を受けた差動電圧VAKの中点電圧すなわちバイアス
電圧が変動するのみで、差動電圧VAKの振幅には変化が
ないため、演算増幅器15の出力にはオフセット電圧が発
生しない。これにより電圧制御発振器3の制御電圧は位
相比較器1で検出した位相差に対応して制御されるの
で、電圧制御発振器3の電圧−周波数変換利得K0は一定
値となる。
The midpoint voltage of the input differential voltage of the operational amplifier 15 whose amplitude has been limited at the input of the loop
The voltage V AK is divided into two by resistors 23 and 24 having the same resistance, and then smoothed by a capacitor 27 to be a DC voltage. The positive terminal of the differential input terminal of the operational amplifier 15 is passed through a resistor 25. And becomes the bias voltage of the operational amplifier 15. Since the differential voltage subjected to the above amplitude limitation is input to the negative and positive terminals of the differential input terminal of the operational amplifier 15 through the resistors 7 and 8, the potential difference between the differential input terminals is equal to the bias voltage. Becomes Therefore, there is no difference between the currents flowing into the differential input terminals, and no offset voltage occurs in the output voltage of the operational amplifier 15. For example, even when the voltage of the output Q of the phase comparator 1 fluctuates due to the fluctuation of the power supply voltage from the section A as in the section B shown in FIG. 2, the midpoint voltage of the amplitude-limited differential voltage V AK That is, since only the bias voltage fluctuates and the amplitude of the differential voltage VAK does not change, no offset voltage is generated at the output of the operational amplifier 15. Since this the control voltage of the voltage controlled oscillator 3 is controlled in response to the phase difference detected by the phase comparator 1, the voltage of the voltage controlled oscillator 3 - Frequency conversion gain K 0 is a constant value.

こうして演算増幅器15と抵抗器7,8,9,26とコンデンサ
13で構成したローパス型のフィルタは位相比較器1の検
出した入力クロックINと位相比較クロックCLKの位相差
に応じたパルス幅のパルス波の振幅制限された電圧を平
滑化し、不要な高調波成分を除去した直流電圧を電圧制
御発振器3に供給して、電圧制御発振器3の発振周波数
を制御する。分周器4は電圧制御発振器3から出力され
た出力クロックOUTを分周して位相比較クロックCLKを作
成し、これを位相比較器1へ供給する。
Thus, the operational amplifier 15, the resistors 7, 8, 9, 26 and the capacitor
The low-pass type filter composed of 13 smoothes the amplitude-limited voltage of the pulse wave having a pulse width corresponding to the phase difference between the input clock IN and the phase comparison clock CLK detected by the phase comparator 1, and removes unnecessary harmonic components. Is supplied to the voltage-controlled oscillator 3 to control the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator 3. The frequency divider 4 divides the output clock OUT output from the voltage controlled oscillator 3 to generate a phase comparison clock CLK, and supplies this to the phase comparator 1.

上記のように本実施例の位相同期発振器は位相比較器
1で検出した位相差を振幅制限素子とバイアス電圧を入
力差動電圧の中点電圧に設定する回路とを備えたループ
フィルタ2Aにより電圧制御発振器3の制御電圧に変換
し、この制御電圧により電圧制御発振器3の発振周波数
を制御して、基準入力クロックINと位相比較クロックCL
Kの周波数および位相が一致する方向に動作する。ここ
で入力クロックINと出力クロックOUTの同期を維持して
いくために必要な定常位相誤差Δθは(1)式で与えら
れるが、本実施例では上記のとおり変換利得Kd,K0が部
品のばらつきや温度あるいは電源電圧等の環境の変化に
対して一定値を保持するため定常位相誤差Δθの変動の
ない安定性の高い特性がえられる。
As described above, the phase-locked oscillator according to the present embodiment uses the loop filter 2A including the amplitude limiting element for detecting the phase difference detected by the phase comparator 1 and the circuit for setting the bias voltage to the midpoint voltage of the input differential voltage. The control voltage is converted into a control voltage of the control oscillator 3, and the oscillation frequency of the voltage control oscillator 3 is controlled by the control voltage.
It operates in the direction where the frequency and phase of K match. Here, the steady phase error Δθ required to maintain the synchronization between the input clock IN and the output clock OUT is given by the equation (1). In this embodiment, the conversion gains K d and K 0 are components as described above. Since a constant value is maintained with respect to variations in the temperature and changes in the environment such as temperature or power supply voltage, a characteristic with high stability without fluctuation of the steady-state phase error Δθ can be obtained.

本実施例によれば、位相比較器やループフィルタ等を
構成する個々の部品のばらつきと温度や電源電圧等の環
境の変化による定常位相誤差の変動の小さな安定性の高
い位相同期発振器がえられる。
According to the present embodiment, it is possible to obtain a highly stable phase-locked oscillator having small variations in steady-state phase error due to variations in individual components constituting the phase comparator, the loop filter, and the like and changes in the environment such as temperature and power supply voltage. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、構成部品のばらつきや環境の変化に
よる定常位相誤差の変動を小さくできるので、使用部品
の選別や回路定数の調整を行うことなく、定常位相誤差
を一定値以下に制限する必要のある通信機器等に使用す
る位相同期発振器を提供できる効果がある。
According to the present invention, fluctuations in the steady-state phase error due to variations in components and changes in the environment can be reduced, so that it is necessary to limit the steady-state phase error to a certain value or less without selecting used components or adjusting circuit constants. There is an effect that a phase-locked oscillator used for a communication device or the like having a certain characteristic can be provided.

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

第1図は本発明による位相同期発振器の一実施例を示す
ブロック回路図、第2図は第1図の動作波形図、第3図
は従来の位相同期発振器を例示するブロック回路図であ
る。 1……位相比較器 2A……ループフィルタ 3……電圧制御発振器 4……分周器 15……演算増幅器 21,22……ダイオード(振幅制限素子) 7,8,9,17,18,19,20,23,24,25,26……抵抗 13,27……コンデンサ
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of a phase locked oscillator according to the present invention, FIG. 2 is an operation waveform diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is a block circuit diagram illustrating a conventional phase locked oscillator. 1 phase comparator 2A loop filter 3 voltage controlled oscillator 4 frequency divider 15 operational amplifier 21,22 diode (amplitude limiting element) 7,8,9,17,18,19 , 20,23,24,25,26 …… Resistance 13,27 …… Capacitor

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】制御電圧により発振周波数を制御可能な電
圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力周波数を位
相比較周波数に変換する分周器と、前記分周器の出力と
外部から入力する基準入力クロックとの位相差を検出す
る位相比較器と、前記位相比較器の出力を前記電圧制御
発振器の制御電圧に変換して前記電圧制御発振器に供給
する抵抗とコンデンサと演算増幅器からなるループフィ
ルタとで構成された位相同期発振器において、前記ルー
プフィルタは、入力部に前記位相比較器が出力する位相
差電圧の振幅を制限し電圧変動を抑圧した電圧として前
記演算増幅器に入力される差動電圧に変換する振幅制御
素子を備え、さらに、前記振幅制御素子と前記演算増幅
器と接続され前記差動電圧の中点電圧を生成して前記中
点電圧を前記演算増幅器のバイアス電圧として前記演算
増幅器に入力することで前記演算増幅器のオフセット電
圧を抑圧する回路とを備えたことを特徴とする位相同期
発振器。
1. A voltage controlled oscillator capable of controlling an oscillation frequency by a control voltage, a frequency divider for converting an output frequency of the voltage controlled oscillator into a phase comparison frequency, and a reference for externally inputting the output of the frequency divider A phase comparator that detects a phase difference from an input clock, a loop filter including a resistor, a capacitor, and an operational amplifier that converts an output of the phase comparator into a control voltage of the voltage-controlled oscillator and supplies the voltage to the voltage-controlled oscillator. Wherein the loop filter limits the amplitude of the phase difference voltage output from the phase comparator to the input section and suppresses the voltage fluctuation to the differential voltage input to the operational amplifier. An amplitude control element for converting, further connected to the amplitude control element and the operational amplifier to generate a midpoint voltage of the differential voltage and calculate the midpoint voltage. Phase locked oscillator, characterized in that a circuit for suppressing an offset voltage of the operational amplifier by inputting the operational amplifier as the bias voltage of the width unit.
【請求項2】上記振幅制限素子は、互いに順電圧方向を
逆にしたダイオード対から成ることを特徴とする請求項
1記載の位相同期発振器。
2. The phase-locked oscillator according to claim 1, wherein said amplitude limiting element comprises a pair of diodes whose forward voltage directions are opposite to each other.
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