JP2808027B2 - チャージポンプ回路 - Google Patents

チャージポンプ回路

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JP2808027B2
JP2808027B2 JP1305092A JP30509289A JP2808027B2 JP 2808027 B2 JP2808027 B2 JP 2808027B2 JP 1305092 A JP1305092 A JP 1305092A JP 30509289 A JP30509289 A JP 30509289A JP 2808027 B2 JP2808027 B2 JP 2808027B2
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一夫 岡田
真一 関根
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、復調回路や周波数シンセサイザなどに用い
られるPLL(Phase−Locked Loop)の構成要素の1つに
利用されるチャージポンプ回路の改良に関するものであ
る。
[従来の技術] 従来、この種のチャージポンプ回路1は、第7図に示
すように、基準入力信号Rと可変入力信号Vの間の位相
を比較する位相比較器2からの検出信号U、Dを入力信
号とするアンド回路からなるイネーブル信号発生回路3
と、このイネーブル信号発生回路3の出力でイネーブル
され、位相比較器2の検出信号U、Dに基づいて出力端
子4にHレベル、Lレベル、ハイインピーダンスのスリ
ーステートの信号を出力するスリーステート出力バッフ
ァ回路(以下単にバッファ回路と記述する)5とによっ
て構成されていた。そして、第8図(a)(b)のよう
に、可変入力信号Vが基準入力信号Rに比べて位相が遅
れているときには、同図(c)に示すような、位相差に
相当する期間T1だけLレベルとなる検出信号Uに基づい
て、期間T1の間、同図(e)に示すように、バッファ回
路5がイネーブル状態となり、出力端子4を同図(f)
に示すようにLレベルとし、その他の期間はバッファ回
路5をディスエーブル状態とし、出力端子4をハイイン
ピーダンス(Z)とする。また、第9図(a)(b)の
ように、可変入力信号Vが基準入力信号Rに比べて位相
が進んでいるときには、同図(d)に示すような、位相
差に相当する期間T2だけLレベルとなる検出信号Dに基
づいて、期間T2の間、同図(e)に示すように、バッフ
ァ回路5がイネーブル状態となり、出力端子4を同図
(f)に示すようにHレベルとし、その他の期間はバッ
ファ回路5をディスエーブル状態とし、出力端子4をハ
イインピーダンス(Z)とする。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、第7図に示す従来のチャージポンプ回
路1は、第8図および第9図に示すような理想的な動作
をすれば問題がないが、現実にはバッファ回路5の動作
速度がイネーブル信号発生回路3の動作速度(例えば1n
sec)より数倍遅いため、誤動作が生じるという問題点
があった。すなわち、可変入力信号Vが基準入力信号R
より位相が進んでいて、第10図(a)に示すように、t1
時に検出信号DがHレベルからLレベルに変化したもの
とすると、イネーブル信号発生回路3の出力側は直ちに
Lレベルに変化してバッファ回路5にイネーブル信号を
出力するが、バッファ回路5の動作速度が遅いため、同
図(b)に示すように、t1時からT12期間遅れたt2時に
バッファ回路5がイネーブル状態になる。そして、t3
に検出信号DがLレベルからHレベルに変化しても、第
10図(b)に示すように、t3時からT12期間遅れたt4
にバッファ回路5がディスエーブル状態になる。このた
め、出力端子4は、第10図(c)に示すように、t2時か
らt3時までのHレベル、t3時からt4時までの間Lレベ
ル、t2時以前とt4時以後の期間はハイインピーダンス
(Z)となり、t3時からt4時までの間、Hレベルの信号
を出力すべきところをLレベルの誤った信号を出力する
ことになる。このような誤動作は、入力信号V、Rの周
波数が高くなるほど無視できないものとなっていた。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、スリーステ
ート出力バッファ回路の動作速度がイネーブル信号発生
回路の動作速度より遅くても誤動作の生じないチャージ
ポンプ回路を提供することを目的とするものである。
「課題を解決するための手段」 本発明は、2入力信号間の位相を比較し位相の遅れと
進みを個別に検出する位相比較器の出力側に結合され
て、位相の遅れと進みのいずれか一方の検出信号がある
ときにイネーブル信号を出力するイネーブル信号発生回
路と、このイネーブル信号発生回路のイネーブル信号で
イネーブルされ、前記位相比較器の検出信号に基づいて
スリーステートの信号を出力するスリーステート出力バ
ッファ回路とを具備してなるチャージポンプ回路におい
て、前記位相比較器と前記スリーステート出力バッファ
回路の間に前記位相比較器の検出信号を記憶する記憶回
路を挿入してなることを特徴とするものである。そし
て、必要に応じて、記憶回路をR−Sフリップフロップ
回路で構成し、このR−Sフリップフロップ回路への禁
止入力を防止するために、このR−Sフリップフロップ
回路の前段に禁止入力を防止するための禁止入力防止回
路を挿入する。
「作用」 2入力信号間に位相差があるときは、位相比較器の検
出信号に基づいてイネーブル信号発生回路からスリース
テート出力バッファ回路へイネーブル信号が送出され
る。すると、スリーステート出力バッファ回路は、位相
差に相当する期間イネーブル状態になり、位相比較器か
らの位相の遅れと進みを表わす検出信号に基づいて、H
またはLレベルの信号を出力する。このとき、スリース
テート出力バッファ回路がイネーブル信号を受けてから
イネーブル状態になるまでの動作速度が、イネーブル信
号発生回路の動作速度より遅くても、位相比較器とスリ
ーステート出力バッファ回路との間に挿入された記憶回
路は、位相比較器の検出信号を記憶してスリーステート
出力バッファ回路へ出力しているので、スリーステート
出力バッファ回路がイネーブル状態にある間に位相比較
器の検出信号が無くなることがなく、誤動作することが
ない。また、記憶回路をR−Sフリップフロップ回路で
構成し、このR−Sフリップフロップ回路の前段に禁止
入力防止回路を挿入した場合には、R−Sフリップフロ
ップ回路へ禁止信号が入力するのを防止することができ
る。
「実施例」 第1図は本発明の一実施例を示すもので、この図にお
いて第7図と同一部分は同一符号とする。第1図におい
て、2は、基準入力信号Rと可変入力信号(例えば電圧
制御発振器の分周出力信号)Vの間の位相を比較し、位
相の遅れと進みを個別に検出して検出信号U、Dを出力
する公知の位相比較器である。前記位相比較器2は、例
えば、5つのナンド回路21、22、23、24、25と2つのR
−Sフリップフロップ回路26、27を第2図に示すように
結合してなり、その動作は第3図に示すような状態遷移
表に従う。なお、この状態遷移表を表わす図において、
丸印付きの数字は安定状態、丸印なしの数字は不安定状
態を示し、最終的には同列の丸印付きの数字の安定状態
に落ち着き、対応する検出信号U、Dが得られる。前記
位相比較器2の出力側にはチャージポンプ回路10が結合
され、このチャージポンプ回路10の出力端子14をLPF
(ローパスフィルタ)を介して電圧制御発振器に結合
し、この電圧制御発振器の分周出力信号を可変入力信号
Vとして前記位相比較器2へ入力すれば、PLL(Phase−
Locked Loop)が構成される。前記チャージポンプ回路1
0は、前記位相比較器2の検出信号U、Dを入力信号と
するアンド回路からなるイネーブル信号発生回路3と、
前記位相比較器2の検出信号U、Dを、端子への入
力とする記憶回路としてのR−Sフリップフロップ回路
12と、前記イネーブル信号発生回路3の出力でイネーブ
ルされ、前記R−Sフリップフロップ回路12の出力側
に結合されて出力端子14にHレベル、Lレベル、ハイイ
ンピーダンスのスリーステートの信号を出力するスリー
ステート出力バッファ回路(以下単にバッファ回路と記
述する)15とによって構成されていた。
つぎに、前記実施例の作用を第4図、第5図を併用し
て説明する。
(イ)可変入力信号Vが基準入力信号Rより位相が進ん
でいる場合(V>R)、 このとき、位相比較器2への入力信号R、Vは第4図
(a)(b)のようになるので、位相比較器2からの検
出信号U、Dは動図(c)(d)のようになる。すなわ
ち、位相差に対応する期間T2(例えばt1時からt3時ま
で)、検出信号DがHレベルからLレベルに変化する。
このため、従来例と同様にして、第4図(f)に示すよ
うに、動作速度の遅いバッファ回路15は、t1時からT12
期間経過したt2時にイネーブル状態となり、t3時からT
12期間経過したt4時にディスエーブル状態に戻る。しか
し、R−Sフリップフロップ回路12の出力側は、第4
図(e)に示すように、t1時にLレベルからHレベルに
変化し、この状態はt4時においても変わらないので、バ
ッファ回路15の出力端子には、第4図(g)に示すよう
に、位相差に対応する期間T2(例えばt2時からt4時ま
で)だけHレベルで、その他の期間はハイインピーダン
ス(Z)となる信号が出力する。PLL構成時には、第4
図(g)に示す出力は、位相比較器2への可変入力信号
Vの位相を遅らせて基準入力信号Rの位相に近付ける方
向に作用させ、後述する(ハ)のロック状態に向かう。
(ロ)可変入力信号Vが基準入力信号Rより位相が遅れ
ている場合(V<R)、 このとき、位相比較器2への入力信号R、Vは第5図
(a)(b)のようになるので、位相比較器2からの検
出信号U、Dは動図(c)(d)のようになる。すなわ
ち、位相差に対応する期間T1、検出信号UがHレベルか
らLレベルに変化する。このため、従来例と同様にし
て、第5図(f)に示すように、動作速度の遅いバッフ
ァ回路15は、t6時からT67期間経過したt7時にイネーブ
ル状態となり、t8時からT67期間経過したt9時にディス
エーブル状態に戻る。しかし、R−Sフリップフロップ
回路12の出力側は、第5図(e)に示すように、t6
にHレベルからLレベルに変化し、この状態はt9時にお
いても変わらないので、バッファ回路15の出力端子に
は、第5図(g)に示すように、位相差に対応する期間
T1(例えばt7時からt9時まで)だけLレベルで、その他
の期間はハイインピーダンス(Z)となる信号が出力す
る。PLL構成時には、第5図(g)に示す出力は、位相
比較器2への可変入力信号Vの位相を遅らせて基準入力
信号Rの位相に近付ける方向に作用させ、後述する
(ハ)のロック状態に向かう。
(ハ)可変入力信号Vと基準入力信号Rとの位相が一致
している場合(V=R)は、位相比較器2からの検出信
号U、DはともにHレベルとなり、バッファ回路15はイ
ネーブルされずディスエーブル状態を継続しているの
で、バッファ回路15の出力側はハイインピーダンス
(Z)を継続する。PLL構成時には、PLLロック状態にな
る。
前記実施例では、記憶回路は、R−Sフリップフロッ
プ回路で構成し、モノリシックICで形成できるようにし
たが、本発明はこれに限るものでなく、位相比較器の検
出信号を記憶するものであればよい。
前記実施例では、第3図からも明らかなように、通常
動作では位相比較器2からの検出信号U、DがともにL
レベルになる場合がないので考慮しなかったが、検出信
号U、DがともにLレベルになる異常動作に対応するに
は、第6図に示すように、記憶回路としてのR−Sフリ
ップフロップ回路12の前段に禁止入力防止回路としての
R−Sフリップフロップ回路18を挿入することによって
チャージポンプ回路10aを構成するようにしてもよい。
この図において端子Eは第2図の位相比較器2の出力端
子Eに接続される端子である。
「発明の効果」 本発明によるチャージポンプ回路は、上記のように、
位相比較器とスリーステート出力バッファ回路の間に位
相比較器の検出信号を記憶する記憶回路を挿入し、この
記憶回路が位相比較器の検出信号を記憶してスリーステ
ート出力バッファ回路へ出力するように構成したので、
スリーステート出力バッファ回路がイネーブル信号を受
けてからイネーブル状態になるまでの動作速度が、イネ
ーブル信号発生回路の動作速度より遅くても、スリース
テート出力バッファ回路がイネーブル状態にある間に位
相比較器の検出信号が無くなることがない。このため、
動作速度の遅れによる誤動作を防止することができる。
また、記憶回路をR−Sフリップフロップ回路で構成し
た場合には、チャージポンプ回路(位相比較器を含めて
若しくは単独で)をモノリシックICで形成することがで
きる。さらに、記憶回路としてのR−Sフリップフロッ
プ回路の前段にR−Sフリップフロップ回路からなる禁
止入力防止回路を挿入した場合には、記憶回路としての
R−Sフリップフロップ回路へ禁止信号が入力するのを
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるチャージポンプ回路の一実施例を
示すブロック図、第2図は第1図の位相比較器の具体例
を示すブロック図、第3図は第2図の位相比較器の動作
を示す状態遷移表を説明する説明図、第4図と第5図は
第1図の作用を説明するタイミングチャート、第6図は
本発明の他の実施例を示すブロック図、第7図は従来例
を示すブロック図、第8図と第9図は第7図の理想的な
作用を説明するタイミングチャート、第10図は第7図の
実際の作用を説明するタイミングチャートである。 2……位相比較器、3……イネーブル信号発生回路、
4、14……出力端子、10、10a……チャージポンプ回
路、12……R−Sフリップフロップ回路(記憶回路)、
15……スリーステート出力バッファ回路、18……R−S
フリップフロップ回路(禁止入力防止回路)、R……基
準入力信号、V……可変入力信号、U、D……位相比較
器2の検出出力。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2入力信号間の位相を比較し位相の遅れと
    進みを個別に検出する位相比較器の出力側に結合され
    て、位相の遅れと進みのいずれか一方の検出信号がある
    ときにイネーブル信号を出力するイネーブル信号発生回
    路と、このイネーブル信号発生回路のイネーブル信号で
    イネーブルされ、前記位相比較器の検出信号に基づいて
    スリーステートの信号を出力するスリーステート出力バ
    ッファ回路とを具備してなるチャージポンプ回路におい
    て、前記位相比較器と前記スリーステート出力バッファ
    回路の間に前記位相比較器の検出信号を記憶する記憶回
    路を挿入してなることを特徴とするチャージポンプ回
    路。
  2. 【請求項2】記憶回路はR−Sフリップフロップ回路と
    してなり、このR−Sフリップフロップ回路の前段に、
    前記R−Sフリップフロップ回路への禁止入力を防止す
    るための禁止入力防止回路を挿入してなる請求項1記載
    のチャージポンプ回路。
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