JP2794165B2 - ロック維持回路を有するpll回路 - Google Patents
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Description
ocked Loop)回路に関するもので、詳しくは
ロック維持回路(locking holder)を使
用するPLL回路に関するものである。
うに、基準信号Refの入力周波数を基準周波数に分周
するリファレンスカウンタ(reference co
unter)1と、電圧制御発振信号VCOの周波数を
所定比率で分周するプログラマブルカウンタ(prog
rammable counter)2と、リファレン
スカウンタ1の出力信号の位相および周波数とプログラ
マブルカウンタ2の出力信号の位相および周波数とを検
出して低域通過フィルタ(図示せず)にエラーデータを
出力するとともに、ロック検出器4にロック信号を出力
する位相検出器3と、位相検出器3から出力されるロッ
ク信号を検出して外部のスイッチに出力するロック検出
器4とから構成されている。
動作を説明すると次のようになる。まず、リファレンス
カウンタ1は入力される基準信号Refの周波数を第1
の比率で分周して位相検出器3の一方の端子に出力し、
プログラマブルカウンタ2は入力される電圧制御発振器
(図示せず)の電圧制御発振信号VCOの周波数を第2
の比率で分周して位相検出器3の他方の端子に出力す
る。
ンタ1の出力信号の位相および周波数とプログラマブル
カウンタ2の出力信号の位相および周波数とが互いに同
一であるか否かを検出する。
信号の位相および周波数とプログラマブルカウンタ2の
出力信号の位相および周波数とが互いに同一ではないと
検出されると、位相検出器3は“ハイ”または“ロー”
状態のパルスを上記低域通過フィルタに出力し、ロック
信号をロック検出器4に出力しない。
ブルカウンタ2の出力信号の位相および周波数がリファ
レンスカウンタ1の出力信号の位相および周波数よりも
小さい場合、位相検出器3は“ハイ”状態のパルスを上
記低域通過フィルタに出力し、ロック信号をロック検出
器4に出力しない。
検出器3から出力される“ハイ”状態のパルスを直流
(DC)化し、その直流化された値が上昇し、それによ
り電圧制御発振器の電圧制御発振信号VCOの周波数が
増加する。
発振信号VCOには基準信号Refに対してさらに上述
した動作が適用される。
号の位相および周波数がリファレンスカウンタ1の出力
信号の位相および周波数よりも大きい場合、位相検出器
3は“ロー”状態のパルスを上記低域通過フィルタに出
力し、ロック信号をロック検出器4に出力しない。
検出器3から出力される“ロー”状態のパルスを直流
(DC)化し、その直流化された値が減少し、それによ
り電圧制御発振器の電圧制御発振信号VCOの周波数を
減少させる。
発振信号VCOには基準信号Refに対してさらに上述
した動作が適用される。
ログラマブルカウンタ2の出力信号の位相および周波数
がリファレンスカウンタ1の出力信号の位相および周波
数と最終的に同一となる。
ィルタに上記のようにパルスを出力せず、ロック信号を
ロック検出器4に出力する。
たロック検出器4は、位相検出器3からロック信号が入
力されると、そのロック信号が入力された時点から所定
の遅延時間が経過するまでの間に、そのロック信号の変
動の有無を検出してそのロック信号の変動がないと検出
される場合、そのロック信号を外部のスイッチに出力す
ることとなる。したがって、位相および周波数が一時的
に同じになったにすぎない状態が誤って位相ロック状態
と認識されることはない。
PLL回路には単に位相ロック状態を知らせる機能しか
なく、位相検出器3の入力信号にわずかでも雑音が入る
と位相ロック状態が解除され、その結果、再び位相ロッ
ク状態にするために、PLLループを構成する位相検出
器と低域通過フィルタと電圧制御発振器とを動作させな
ければならず、多くの電流が消耗されるという問題点が
あった。
回路を設置することにより、位相ロック状態を安定的に
維持することができ、電流消耗が小さいロック維持回路
を有するPLL回路を提供することにある。
るために、本発明のロック維持回路を有するPLL回路
は、基準信号の入力周波数を基準周波数に分周するリフ
ァレンスカウンタと、電圧制御発振信号を発振する電圧
制御発振器と、電圧制御発振器から出力される電圧制御
発振信号の周波数を所定比率で分周するプログラマブル
カウンタと、リファレンスカウンタの出力信号の位相お
よび周波数とプログラマブルカウンタの出力信号の位相
および周波数とを検出し、リファレンスカウンタの出力
信号とプログラマブルカウンタの出力信号とを所定のパ
ルスとして出力するとともに、プログラマブルカウンタ
の出力信号の位相および周波数がリファレンスカウンタ
の出力信号の位相および周波数と同じになったときロッ
ク信号を出力する位相検出器と、位相検出器から出力さ
れる所定のパルスに応じて電源電圧または接地電圧を出
力する電圧ポンプと、電圧ポンプから出力される電源電
圧または接地電圧に応じて電圧制御発振器が発振する電
圧制御発振信号の周波数を制御する低域通過フィルタ
と、位相検出器から出力されるロック信号を検出し、そ
のロック信号が入力された時点から所定の遅延時間が経
過するまでの間にそのロック信号が変動しなければその
ロック信号を出力するロック検出器と、ロック検出器か
ら出力されるロック信号に応じて位相ロック状態を維持
するための信号を出力するロック維持回路と、外部から
入力されるデータに応じてロック維持回路による位相ロ
ック状態を解除するための信号を出力するチャンネル選
択器と、所定時間ごとに位相ロック状態を解除するため
のリフレッシュクロックを発生するリフレッシュクロッ
ク発生器と、ロック維持回路の出力信号とリフレッシュ
クロック発生器から出力されるリフレッシュクロックと
をNAND演算する第1のNANDゲートと、位相検出
器から出力される所定のパルスを電圧ポンプに伝達する
とともに、第1のNANDゲートの出力信号に応じて電
圧ポンプの動作をロックするロックイネーブル器と、第
1のNANDゲートの出力信号に応じて基準信号を接地
端子にパスさせる第1のトランジスタと、第1のNAN
Dゲートの出力信号に応じて電圧制御発振信号を接地端
子にパスさせる第2のトランジスタとを含むことを特徴
とする。
維持回路を有するPLL回路を詳細に説明する。ここで
従来の部分と同じ部分には同一符号が付与されている。
路は、図1に示されるように、基準信号Refの入力周
波数を基準周波数に分周するリファレンスカウンタ1
と、電圧制御発振器(図示せず)によって発振された電
圧制御発振信号VCOの周波数を所定比率で分周するプ
ログラマブルカウンタ2と、リファレンスカウンタ1の
出力信号の位相および周波数とプログラマブルカウンタ
2の出力信号の位相および周波数とを検出してロックイ
ネーブル器7に所定のパルスを出力するとともにロック
検出器4にロック信号を出力する位相検出器3と、位相
検出器3から出力されるロック信号を検出して出力する
ロック検出器4と、位相検出器3から出力される出力信
号とNANDゲート13から出力される出力信号に応じ
て電圧ポンプ5を制御するロックイネーブル器7と、ロ
ックイネーブル器7の出力信号に応じて電源電圧または
接地電圧を低域通過フィルタ(図示せず)に出力する電
圧ポンプ5と、チャンネルを選択するチャンネル選択器
8と、ロック検出器4から出力されるロック信号が入力
され、位相ロック状態を維持するロック維持回路9と、
リファレンスカウンタ1の他の出力信号が入力され、リ
フレッシュクロックを出力するリフレッシュクロック発
生器12と、ロック維持回路9の出力信号とリフレッシ
ュクロック発生器12から出力されるリフレッシュクロ
ックをNAND演算してロックイネーブル器7に出力す
るNANDゲート13と、反転器14,16を経てそれ
ぞれ入力されるNANDゲート13の出力信号に応じて
基準信号Refと電圧制御発振信号VCOを接地端子に
パスさせるトランジスタ15,17とから構成される。
明すると次のようになる。ロックイネーブル器7は、位
相検出器3の2つの出力端子を経て出力される出力信号
をそれぞれ反転させる反転器13,14と、NANDゲ
ート13の出力信号がそれぞれの一方の入力端子に入力
され、反転器13,14の出力信号の各々がそれぞれの
他方の入力端子に入力されるNANDゲートN2,N3
と、NANDゲートN3の出力信号を反転させる反転器
15とから構成される。
圧との間に直列接続され、NANDゲートN2の出力信
号と反転器I5の出力信号とがそれぞれのゲートに入力
されるpMOSトランジスタQ3とnMOSトランジス
タQ4とから構成される。
列)接続され、入力データD1〜Dnが入力端子inに
それぞれ入力され、共通のクロック信号CLKが入力端
子ckにそれぞれ入力され、出力信号を出力端子Qを経
て出力するn個のD−フリップフロップDFF1〜DF
Fnと、D−フリップフロップDFF1〜DFFnの出
力端子Qを経て出力される出力信号が一方の入力端子に
それぞれ入力され、D−フリップフロップDFF1〜D
FFnの入カデータD1〜Dnが他方の入力端子にそれ
ぞれ入力されるn個の排他的論理和ゲートXNOR1〜
XNORnと、排他的論理和ゲートXNOR1〜XNO
Rnの出力信号が入力されるNANDゲートN7と、N
ANDゲートN7の出力信号を反転させる反転器I6と
から構成される。
力信号とチャンネル選択器8の反転器I6から出力され
る出力信号とを入力とするNANDゲートN4と、NA
NDゲートN4の出力信号とNANDゲートN6の出力
信号とを入力とするNANDゲートN5と、NANDゲ
ートN5の出力信号と反転器I6から出力される出力信
号とを入力とするNANDゲートN6とから構成され
る。NANDゲートN5,N6はラッチ(latch)
をなす。
は、一方の入力端子にリフレッシュクロック発生器12
の出力信号が入力されるNANDゲート13の他方の入
力端子に接続される。
回路の作用を説明すると次のとおりである。
る基準信号Refの周波数を第1の比率で分周して位相
検出器3の一方の入力端子に出力し、プログラマブルカ
ウンタ2は入力される電圧制御発振器の電圧制御発振信
号VCOの周波数を第2の比率で分周して位相検出器3
の他方の入力端子に出力する。
ウンタ1の出力信号の位相および周波数とプログラマブ
ルカウンタ2の出力信号の位相および周波数とが互いに
同一であるか否かを検出する。
信号の位相および周波数とプログラマブルカウンタ2の
出力信号の位相および周波数とが互いに同一でないと検
出されると、位相検出器3はリファレンスカウンタ1の
出力信号とプログラマブルカウンタ2の出力信号とをそ
れぞれ所定のパルスとしてロックイネーブル器7に伝達
し、ロック信号をロック検出器4に出力しない。位相ロ
ック状態でないとき後述するようにNANDゲート13
の出力信号は“ハイ”状態であるため、位相検出器3か
ら出力される所定のパルスはロックイネーブル器7を通
過し、電圧ポンプ5に伝達される。次いで、電圧ポンプ
5はロックイネーブル器7の出力信号に応じてpMOS
トランジスタQ3およびnMOSトランジスタQ4を相
反するように動作させて電源電圧Vccまたは接地電圧
を上記低域通過フィルタに出力することとなる。
電圧を増加(または減少)させて、電圧制御発振器が発
振する電圧制御発振信号VCOの周波数を減少(または
増加)させる。
のロック信号をロック維持回路9に出力せず、“ロー”
状態のロック信号をロック維持回路9に出力する。その
ため、チャンネル選択器8の出力信号が“ハイ”状態で
あっても“ロー”状態であっても、ロック維持回路9は
“ロー”信号をNANDゲート13の一方の入力端子に
出力する。
12から出力されるリフレッシュクロックが“ハイ”状
態であっても“ロー”状態であっても、NANDゲート
13は“ハイ”状態の出力信号を出力する。この出力信
号はロックイネーブル器7中のNANDゲートN2,N
3に入力されるとともに、反転器14,16を経てnM
OSトランジスタ15,17のゲートにそれぞれ入力さ
れ、それによりnMOSトランジスタ15,17がオフ
になり、基準信号Refと電圧制御発振信号VCOとは
引き続きリファレンスカウンタ1とプログラマブルカウ
ンタ2とにそれぞれ入力されることとなる。
発振信号VCOには基準信号Refに対して上述したよ
うな動作が適用される。
グラマブルカウンタ2の出力信号の位相および周波数が
リファレンスカウンタ1の出力信号の位相および周波数
と同一になり、位相ロック状態になる。
もロックイネーブル器7に出力せず、ロック信号をロッ
ク検出器4に出力する。
が入力された時点から一定の遅延時間が経過したにもに
かかわらず位相検出器3から入力されるロック信号の変
動がなければ、その“ハイ”状態のロック信号をロック
維持回路9に出力する。したがって、ロック検出器4は
位相および周波数が一時的に同じになったにすぎない状
態を誤って位相ロック状態と認識するのを防止するため
のものである。
“ハイ”状態であるとすると、ロック維持回路9は“ハ
イ”信号をNANDゲート13の一方の入力端子に出力
する。さらに、このときリフレッシュクロック発生器1
2から出力されるリフレッシュクロックが“ハイ”状態
であるとすると、NANDゲート13は“ロー”状態の
出力信号を反転器15,17を経てnMOSトランジス
タ15,17のゲートに供給する。そのため、nMOS
トランジスタ15,17がターンオンし、基準信号Re
fと電圧制御発振信号VCOとが接地端子に流れ、上記
のように引き続きリファレンスカウンタ1とプログラマ
ブルカウンタ2とに入力されなくなる。
するデータD1〜Dnの入力が停止されるとき、チャン
ネル選択器8の出力信号は“ハイ”状態にあるので、位
相検出器3から出力されるロック信号に応じてロック検
出器4から出力されるロック信号が“ハイ”状態となれ
ば、ロック維持回路9の出力信号は“ハイ”状態とな
る。
出力信号とリフレッシュクロック発生器12の“ハイ”
状態のリフレッシュクロックが入力されるNANDゲー
ト13は、“ロー”状態の出力信号を上述したように反
転器14,16を経てトランジスタ15,17のゲート
に出力してトランジスタ15,17をターンオンさせる
だけでなく、ロックイネーブル器7にも出力する。した
がって、NANDゲート13の“ロー”状態の出力信号
はロックイネーブル器7中のNANDゲートN2,N3
に入力され、これによりロックイネーブル器7は“ハ
イ”状態の信号をpMOSトランジスタQ3に入力する
とともに、“ロー”状態の信号をnMOSトランジスタ
Q4に入力する。そのため、pMOSトランジスタQ3
およびnMOSトランジスタQ4はともにオフになる。
ポンプ5の動作をロックすることとなり、他方、基準信
号Refと電圧制御発振信号VCOとはそのオンとなっ
たトランジスタ15,17を経て接地端子に流れること
となる。
変わらない限り、基準信号Refまたは電圧制御発振信
号VCOが瞬間的に変動したり、またはその変動により
ロック検出器4に誤動作が発生しても、ロック維持回路
9により位相ロック状態が続けて維持される。すなわ
ち、基準信号Refや電圧制御発振信号VCOに雑音が
入っても位相ロック状態が解除されることはない。した
がって、ロック維持回路9はPLLループが一旦位相ロ
ック状態になるとその状態を維持するためのものであ
る。
1〜Dnの入力を変更すると、その新しいデータがD−
フリップフロップDFF1〜DFFnにラッチされてい
る前のデータと一致しなくなるため、排他的論理和ゲー
トXNOR1〜XNORnのいずれかが“ロー”状態の
信号を出力する。そのため、チャンネル選択器8の出力
信号が“ロー”状態に変わり、ロック検出器4から出力
されるロック信号が“ハイ”状態であっても、ロック維
持回路9の出力信号が“ロー”状態に変わることにな
る。
ー”状態の出力信号が入力されるNANDゲート13
は、“ハイ”状態の出力信号をロックイネーブル器7に
出力してロックイネーブル器7を不活性化させるととも
に、反転器14,16を経てトランジスタ15,17の
ゲートに出力してトランジスタ15,17をターンオフ
させる。ロックイネーブル器7が不活性化すると、電圧
ポンプ5の動作ロックが解除される。また、トランジス
タ15,17がターンオフすると、基準信号Refと発
振制御信号VCOとが再びリファレンスカウンタ1とプ
ログラマブルカウンタ2とに入力される。
れ、基準信号Refの位相および周波数と電圧制御発振
信号VCOの位相および周波数と同じになり、位相ロッ
ク状態になると、再び位相ロック状態が維持されること
になる。
器7が電圧ポンプ5の動作をロックし続けると、低域通
過フィルタで直流電流が漏洩され、基準信号Refの位
相および周波数と電圧制御発振信号VCOの位相および
周波数とがずれることがある。
12は、低域通過フィルタで漏洩電流が発生して位相お
よび周波数がずれるのを防ぐために、リファレンスカウ
ンタ1の出力信号を入力とし、リフレッシュクロックを
NANDゲート13の入力端子に出力することにより、
ロックイネーブル器7が電圧ポンプ5の動作をロックし
ている間に、所定時間ごとにロックイネーブル器7を不
活性化し、それにより位相ロック状態を解除する。これ
により、再びPLLループが形成され、基準信号Ref
の位相および周波数と電圧制御発振信号VCOの位相お
よび周波数と同じになり、位相ロック状態になると、再
び位相ロック状態が維持されることになる。
ロック状態ではたとえ基準信号Refや電圧制御発振信
号VCOに雑音が入っても、外部から位相ロック状態の
解除が要求されない限り、位相ロック状態を維持するこ
とができ、これにより電力をほとんど消耗しないPLL
回路を提供することができる。
路を示すブロック図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基準信号の入力周波数を基準周波数に分
周するリファレンスカウンタと、 電圧制御発振信号を発振する電圧制御発振器と、 前記電圧制御発振器から出力される電圧制御発振信号の
周波数を所定比率で分周するプログラマブルカウンタ
と、 前記リファレンスカウンタの出力信号の位相および周波
数と前記プログラマブルカウンタの出力信号の位相およ
び周波数とを検出し、前記リファレンスカウンタの出力
信号と前記プログラマブルカウンタの出力信号とを所定
のパルスとして出力するとともに、前記プログラマブル
カウンタの出力信号の位相および周波数が前記リファレ
ンスカウンタの出力信号の位相および周波数と同じにな
ったときロック信号を出力する位相検出器と、 前記位相検出器から出力される所定のパルスに応じて電
源電圧または接地電圧を出力する電圧ポンプと、 前記電圧ポンプから出力される電源電圧または接地電圧
に応じて前記電圧制御発振器が発振する電圧制御発振信
号の周波数を制御する低域通過フィルタと、 前記位相検出器から出力されるロック信号を検出し、そ
のロック信号が入力された時点から所定の遅延時間が経
過するまでの間にそのロック信号が変動しなければその
ロック信号を出力するロック検出器と、 前記ロック検出器から出力されるロック信号に応じて位
相ロック状態を維持するための信号を出力するロック維
持回路と、 外部から入力されるデータに応じて前記ロック維持回路
による位相ロック状態を解除するための信号を出力する
チャンネル選択器と、 所定時間ごとに位相ロック状態を解除するためのリフレ
ッシュクロックを発生するリフレッシュクロック発生器
と、 前記ロック維持回路の出力信号と前記リフレッシュクロ
ック発生器から出力されるリフレッシュクロックとをN
AND演算する第1のNANDゲートと、 前記位相検出器から出力される所定のパルスを前記電圧
ポンプに伝達するとともに、前記第1のNANDゲート
の出力信号に応じて前記電圧ポンプの動作をロックする
ロックイネーブル器と、 前記第1のNANDゲートの出力信号に応じて前記基準
信号を接地端子にパスさせる第1のトランジスタと、 前記第1のNANDゲートの出力信号に応じて前記電圧
制御発振信号を接地端子にパスさせる第2のトランジス
タとを含むことを特徴とする、ロック維持回路を有する
PLL回路。 - 【請求項2】 前記電圧ポンプは、電源電圧と接地電圧
との間に直列接続され、前記ロックイネーブル器の出力
がそれぞれのゲートに入力されるpMOSトランジスタ
とnMOSトランジスタとを含むことを特徴とする、請
求項1に記載のロック維持回路を有するPLL回路。 - 【請求項3】 前記ロックイネーブル器は、 前記位相検出器の出力をそれぞれ反転させるための第1
および第2の反転器と、 前記第1のNANDゲートの出力信号と前記第1の反転
器の出力信号とが入力され、前記pMOSトランジスタ
のゲートに出力信号を供給する第2のNANDゲート
と、 前記第1のNANDゲートの出力信号と前記第2の反転
器の出力信号とが入力される第3のNANDゲートと、 前記第3のNANDゲートと前記nMOSトランジスタ
のゲートとの間に接続された第3の反転器とを含むこと
を特徴とする、請求項2に記載のロック維持回路を有す
るPLL回路。 - 【請求項4】 前記ロック維持回路は、 前記ロック検出器から出力されるロック信号と前記チャ
ンネル選択器の出力信号とが入力される第4のNAND
ゲートと、 前記第4のNANDゲートの出力信号が入力され、前記
位相ロック状態を維持するための信号を出力する第5の
NANDゲートと、 前記チャンネル選択器の出力信号と前記第5のNAND
ゲートの出力信号とが入力され、前記第5のNANDゲ
ートに出力信号を供給する第6のNANDゲートとを含
むことを特徴とする、請求項1に記載のロック維持回路
を有するPLL回路。 - 【請求項5】 前記チャンネル選択器は、 直列接続された複数のD−フリップフロップと、 前記複数のD−フリップフロップに対応して設けられ、
各々が対応するD−フリップフロップの入力信号と出力
信号とが入力される複数の排他的論理和ゲートと、 前記複数の排他的論理和ゲートの出力信号が入力される
第7のNANDゲートと、 前記第7のNANDゲートの出力信号を反転させるため
の第4の反転器とを含むことを特徴とする、請求項1に
記載のロック維持回路を有するPLL回路。
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