JP2778329B2 - リセット付きチャージ・ポンプを有する位相同期ループ - Google Patents
リセット付きチャージ・ポンプを有する位相同期ループInfo
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Description
用チャージ・ポンプ装置に関し、さらに詳しくはリセッ
ト付きチャージ・ポンプ装置に関する。
(PLL)内の電圧制御発振器に制御信号を与えるため
一般に用いられる装置である。概して、位相同期ループ
は、位相検波器において基準信号の位相と帰還信号の位
相とを比較することによって動作する。この特定用途に
対し、Motorola Inc. 製MC4044などの3状態位相検波器
が使用される。位相検波器は、電圧制御発振器(VC
O)にその出力信号を与える。基準信号と帰還信号とが
互いに位相がずれている場合、位相検波器は、この2つ
の信号が同相になるまでVCOの出力をアップまたはダ
ウンのいずれかで調整する。この補正は、グランドと、
ローパス・フィルタとして機能するVCO入力との間に
結合されたコンデンサを充電あるいは放電することによ
り行なわれるのが一般的である。
を実現するのに十分な駆動電流を与えないので、チャー
ジ・ポンプまたは電流増幅器を内蔵することが慣用的で
ある。チャージ・ポンプは有効駆動電流を増加すべく機
能し、それによりループ帯域幅を増加する。
がそれぞれのチャージ・ポンプ出力に同時に現われる場
合に、位相検波器がリセットされるのが理想的である。
しかし、位相検波器のリセット論理は位相検波器専用に
設計されており、チャージ・ポンプによる追加の遅延に
対処しないため、問題が生じる。位相検波器がチャージ
・ポンプをオンにしてから、出力電流が流れるまでに必
要な有限の予測不可能な時間が存在するため、なんらか
の措置を講じなければ、「不感帯(dead zone) 」が生じ
る。一般に位相検波器のリセット経路に時間遅延を与え
ることにより、非常に陳腐な措置をとると、ゼロ位相誤
差における最小パルス幅は必要以上に長くなり、その結
果、出力パルス・エネルギを許容レベルまで低減するた
めさらにループ・フィルタが必要となる。そうすると、
周波数変更要求に対するループ応答が遅くなり好ましく
ない。処理および動作状態に大きなバラツキがあるの
で、必要な妥協策は決して満足すべきものではない。
9年3月21にByrd et al. に付与された米国特許第
4,814,726号において説明されている。この特
許では、リセット・ラインがチャージ・ポンプから位相
検波器まで戻って結合されている。ポンプ・アップおよ
びポンプ・ダウン機能が同時に起動すると、リセット信
号が位相検波器に送られる。
明するリセット機能付きチャージポンプ回路(20)を
有する位相ロック・ループ(10)により解決される。
その位相ロック・ループは、制御信号に応答して変化す
る周波数を有する出力信号を与える手段(14),出力
信号を分周して分周信号を与える手段(15),基準周
波数信号の位相と分周信号の位相とを比較する、第1,
第2出力を有する位相検出器(11),および第1,第
2出力にそれぞれ結合される第1,第2チャージポンプ
入力と、制御信号を与える制御出力(26)とを有する
リセット機能付きチャージ・ポンプ回路(12)から構
成される位相ロック・ループであって、そのリセット機
能付きチャージ・ポンプ回路(12)は、第1,第2ポ
ンプ入力と、アップおよびダウン信号を与える第1,第
2ポンプ出力とを有するポンプ(27)であって、該ポ
ンプの第1,第2ポンプ入力に与えられる第1,第2中
間信号に応答して、制御出力(26)に制御信号を与え
るポンプ(27),および第1,第2チャージ・ポンプ
入力(24,25)からの信号と、第1,第2ポンプ出
力からの信号に応答して、第1,第2中間信号を与える
制御手段(28,29)であって、第1,第2チャージ
ポンプ入力からの信号により第1,第2中間信号をセッ
トし、第1,第2ポンプ出力において同時に発生するア
ップおよびダウン信号に応答して、第1,第2中間信号
をリセットする制御手段(28,29)から構成される
位相ロック・ループである。また、位相ロック・ループ
(10)で使用するチャージポンプ回路(20)は、第
1,第2チャージポンプ回路入力(24,25),第
1,第2入力と、制御信号を与える出力(26)と、ア
ップおよびダウン信号を出力する第1,第2出力とを有
するポンプ(27),ポンプ(27)の第1,第2出力
に結合される第1,第2入力およびリセット出力を有す
るゲート手段(28),第1,第2電流信号を受け取る
ため第1,第2チャージポンプ回路入力(24,25)
にそれぞれ結合される第1,第2入力,およびポンプ
(27)の第1,第2入力に結合される第1,第2出力
を有するラッチ手段(29)であって、さらに、ポンプ
(27)の第1,第2出力において同時に発生するアッ
プおよびダウン信号に応答してラッチ手段(29)を作
動させる、ゲート手段(28)のリセット出力に結合さ
れるリセット入力を有するラッチ手段(29)から構成
することもできる。
される位相同期ループのブロック図が示されている。P
LL10は、位相検波器11,チャージ・ポンプ12,
ローパス・フィルタ(LPF)13,電圧制御発振器1
4および帰還分周器15によって構成される。基準信号
および帰還信号の位相は、位相検波器11によって受け
取られ、比較される。これらの信号の位相がずれている
場合、位相検波器11はチャージ・ポンプ12に信号を
出力し、出力信号の周波数を適宜増減するように命令す
る。
ジ・ポンプ12は、フィルタ13のコンデンサ16を充
電させて、出力周波数を増加させるか、あるいは放電さ
せて、出力周波数を低減させる。VCO14は、その入
力においてLPF13によって与えられた電圧に応答し
て、出力周波数を増加あるいは低減することにより応答
する。
記される位相検波器に結合された、参照番号20で記さ
れるチャージ・ポンプ回路のブロック図が示されてい
る。位相検波器21で比較すべき2つの信号は、ノード
22,23において受け取られる。この2つの信号の位
相が比較された後、VCOの周波数を増加すべきおよび
/あるいは低減すべきであると指示する信号がノード2
4,25においてチャージ・ポンプ回路20に送られ
る。
で受け取られると、これらは処理され、ライン26上の
出力は、VCO入力とグランドとの間に結合されたロー
パス・フィルタのコンデンサを充電あるいは放電する。
実際の出力パルス電流を検出することによりリセットが
判定される。これにより、時間遅延の制御不可能なバラ
ツキが自動的に補正される。ポンプ27のアップおよび
ダウン出力は、NANDゲート28に入力される。アッ
プ出力およびダウン出力の両方が共にアクティブの場
合、NANDゲートはラッチ回路29に信号を送る。こ
れはラッチをアクティブにし、チャージ・ポンプ回路2
0をリセットする。その結果、位相検波器の命令は、所
望の出力電流条件が満たされるまで維持される。
30によって与えられる独自の内部リセットを有してい
ることに注意されたい。
Byrd特許に比べ、PLLの設計における柔軟性が増加し
ている。位相検波器およびチャージ・ポンプは独立した
個別のブロックであるので、それぞれがCAD設計ライ
ブラリにおいて独立したブロックとなりうる。この2つ
のブロックの独立性により、集積回路上の部品の試験が
非常に簡単になる。さらに、以上説明してきた構造はデ
ュアル出力機能を有し、そのためアクティブな追加チャ
ージ・ポンプの有無にかかわらず、同期検出および「低
駆動」モード用として、位相検波器部を用いることが可
能になる。
上記の目的、目標および利点を十分に満たす装置が提供
されたことが当業者に明らかである。
(10)において電流発生手段(20)は電流ポンプで
ある。
第1電流信号を検出して、第1被検出信号を与える手段
と、第2電流信号を検出して、第2被検出信号を与える
手段と、前記第1および第2被検出信号に応答して、リ
セット信号を与える手段とによって構成される。
段(28)はNANDゲートである。
(29)は、第2,第3,第4および第5ゲート手段に
よって構成される。第2ゲート手段は、電流発生手段の
第1入力に結合された第1入力と、第2入力と、チャー
ジ・ポンプ(27)の第1入力に結合された出力とを有
する。第3ゲート手段は、第2ゲート手段の出力に結合
された第1入力と、第1ゲート手段のリセット出力に結
合された第2入力と、第2ゲート手段の第2入力に結合
された出力とを有する。第4ゲート手段は、第1ゲート
手段のリセット出力に結合された第1入力と、第2入力
と、出力とを有する。第5ゲート手段は、第4ゲート手
段の出力に結合された第1入力と、電流発生手段の第2
入力に結合された第2入力と、チャージ・ポンプ(2
7)の第2入力と第4ゲート手段の第2入力とに結合さ
れた出力とを有する。
第4および第5ゲート手段はNANDゲートである。
説明してきたが、以上の説明に鑑み多くの変更,修正お
よび変形が当業者に明らかであることは明白である。従
って、かかる一切の変更,修正および変形は添付のクレ
ームに内包するものとする。
相同期ループのブロック図である。
るチャージポンプのブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 制御信号に応答して変化する周波数を有
する出力信号を与える手段; 前記出力信号を分周して分周信号を与える手段; 基準周波数信号の位相と前記分周信号の位相とを比較す
る、第1,第2出力を有する位相検出器;および前記第
1,第2出力にそれぞれ結合される第1,第2チャージ
ポンプ入力と、前記制御信号を与える制御出力とを有す
るリセット機能付きチャージ・ポンプ回路; から構成される位相ロック・ループであって、前記リセ
ット機能付きチャージ・ポンプ回路は: 第1,第2ポンプ入力と、アップおよびダウン信号を与
える第1,第2ポンプ出力とを有するポンプであって、
該ポンプの前記第1,第2ポンプ入力に与えられる第
1,第2中間信号に応答して、前記制御出力に前記制御
信号を与えるポンプ;および前記第1,第2チャージ・
ポンプ入力からの信号と、前記第1,第2ポンプ出力か
らの信号に応答して、前記第1,第2中間信号を与える
制御手段であって、前記第1,第2チャージポンプ入力
からの信号により前記第1,第2中間信号をセットし、
前記第1,第2ポンプ出力において同時に発生するアッ
プおよびダウン信号に応答して、前記第1,第2中間信
号をリセットする制御手段; から構成されることを特徴とする位相ロック・ループ。 - 【請求項2】 位相ロック・ループで使用するチャージ
ポンプ回路であって: 第1,第2チャージポンプ回路入力; 第1,第2入力と、制御信号を与える出力と、アップお
よびダウン信号を出力する第1,第2出力とを有するポ
ンプ; 前記ポンプの前記第1,第2出力に結合される第1,第
2入力およびリセット出力を有するゲート手段; 第1,第2電流信号を受け取るため前記第1,第2チャ
ージポンプ回路入力にそれぞれ結合される第1,第2入
力,および前記ポンプの前記第1,第2入力に結合され
る第1,第2出力を有するラッチ手段であって、さら
に、前記ポンプの前記第1,第2出力において同時に発
生するアップおよびダウン信号に応答して前記ラッチ手
段を作動させる、前記ゲート手段の前記リセット出力に
結合されるリセット入力を有するラッチ手段; から構成されることを特徴とするチャージポンプ回路。
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