JP2841693B2 - Ｐｌｌ周波数シンセサイザ - Google Patents

Ｐｌｌ周波数シンセサイザ

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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PLL（移相同期ループ）を用いた周波数シン
セサイザに関し、特に出力周波数を高速で切り替えるこ
とを可能にした周波数シンセサイザに関する。
〔従来の技術〕
従来、PLLを用いた周波数シンセサイザは、電圧制御
発振器の出力と基準周波数の位相周波数を比較し、その
誤差に基づいて電圧制御発振器を制御するように構成さ
れている。そして、その周波数の切り替えの高速化を図
る一方で周波数の安定化を図るために、電圧制御発振器
の前段に接続されるループフィルタを２つの時定数に切
り替えできるように構成し、切替時と切替後とで時定数
を変化制御するように構成したものが提案されている。
第３図はその一例を示すブロック図である。同図にお
いて、位相周波数比較器１は、固定分周器３で分周した
基準周波数発振器２の出力と、可変分周器５で分周した
電圧制御発振器４の出力とを比較し、その周波数誤差Δ
Ｆを出力する。この周波数誤差ΔＦはチャージポンプ４
を介してループフィルタ７に入力され、ここで平滑化さ
れた出力は前記電圧制御発振器４の制御電圧として帰還
される。
ここで、前記ループフィルタ７は、時定数が大きい状
態と小さい状態とに切り替えが可能な構成とされ、前記
位相周波数比較器１から出力されるロック信号により時
定数が切り替えられる。
なお、８は可変分周器５の分周数データ入力である。
この周波数シンセサイザでは、周波数の切替時にはル
ープフィルタ７の時定数を小さくすることで位相同期動
作を迅速に行うようにし、切替後には位相周波数比較器
１からのロック信号により該ループフィルタ７の時定数
を大きくすることで周波数の安定化を図ることが可能と
なる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のPLL周波数シンセサイザは、周波数切
替時には小さくされているループフィルタ７の時定数
を、切替完了時に位相周波数秘策器１からのロック信号
により大きくしている。しかしながら、現実には検出及
び切替により生じる遅延によって、切替が完了される時
点では電圧制御発振器４に入力される制御電圧が所要の
値よりずれて切り替え直後における初期周波数にずれが
生じているため、ループフィルタ７の時定数の切り替え
が遅れることになり、その結果位相同期の引き込み時間
が遅くなり、周波数の切替を高速に行うことができない
という問題がある。
本発明の目的は、周波数の切替を高速に行うことを可
能にした周波数シンセサイザを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の周波数シンセサイザは、基準周波数発振器
と、電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力を個
別に分周しかつそれぞれが異なる分周数に切替設定可能
な第１及び第２の可変分周器と、前記基準周波数発振器
の出力と第１の可変分周器の出力とを比較する第１の位
相周波数比較器と、前記基準周波数発振器の出力と第２
の可変分周器の出力とを比較する第２の位相周波数比較
器と、前記第１の位相周波数比較器を平滑化しかつ平滑
化した出力を前記電圧制御発振器に帰還させ、かつ前記
第２の位相周波数比較器の出力に基づいてその時定数を
切り替えるループフィルタとで構成している。
この場合、第２の可変分周器の分周数を、第１の可変
分周器の切替前の分周数と切替時の分周数の間の値に設
定し、特に中間の値に設定することが好ましい。
〔作用〕
本発明によれば、第１の位相周波数比較器に基づいて
行われる位相同期ループの確立とは独立して第２の位相
周波数比較器に基づいてループフィルタの時定数を切り
替えるので、時定数の切替タイミングを早めることがで
き、位相同期ループの引込時間を短縮できる。
また、第２の可変分周器の分周数を、第１の可変分周
器の切替前の分周数と切替後の分周数の間の値、特に中
間の値に設定することで、前記した位置同期ループの引
込時間をより短縮することが可能となる。
〔実施例〕
次に、本発明を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例のブロック図であり、第３
図に示した従来と同一部分には同一符号を付してある。
但し、ここでは前記位相周波数比較器１を第１の位相周
波数比較器とし、前記可変分周器５を第１の可変分周器
と称する。
ここで、本実施例では、前記第３図のPLL周波数シン
セサイザに加えて、第２の位相周波数比較器９と、第２
の可変分周器10を新たに設けている。そして、第２の位
相周波数比較器９は前記電圧制御発振器４の出力を第２
の可変分周器10で分周した出力と、基準周波数発振器２
の出力を固定分周器３で分周した出力とを比較するよう
に構成している。また、この第２の位相周波数比較器９
での比較結果に基づいてループフィルタ７の時定数を切
り替えるように構成している。
なお、11は分周数データ入力、INは周波数出力であ
る。
この構成によれば、電圧制御発振器４の出力は、第１
の可変分周器５で分周数データ入力８から入力された分
周数に従って分周される。また、基準周波数発振器２の
出力は固定分周器３で分周される。そして、これらの分
周出力は第１の位相周波数比較器１にて比較され、誤差
信号をチャージポンプ６に伝え、ここでループフィルタ
７のコンデンサをチャージ，ディスチャージする制御を
する。その結果の電圧を電圧制御発振器４にフィードバ
ックし、所要の周波数制御が行われる。
一方、電圧制御発振器４の出力は同時に第２の可変分
周器10に入力され、分周数データ入力11から入力された
分周数に従って分周される。この出力は第２の位相周波
数比較器９にて固定分周器３で分周された基準周波数発
振器２からの出力と比較される。そして、両者の出力の
ずれが所定値より小さくなったときに、ループフィルタ
７に対して切替信号を出力し、その時定数を切り替え
る。
すなわち、周波数の切替時初期には、第２の位置周波
数比較器９における出力のずれが所定値以上であるた
め、ループフィルタ７の時定数は大きくされているが、
切替動作の進行に伴って出力のずれが低減され、この出
力のずれが所定値以下となったときに切替信号を出力し
てループフィルタ７の時定数を小さい側に切り替える。
このとき、第２の位相周波数比較器９から好ましいタ
イミングで切替信号を出力するための、第２の可変分周
器10の分周数について説明する。
ここで、分周数データ入力８より入力される分周数を
D1、分周数データ入力11より入力される分周数をD2、第
１の可変分周器５に最初に設定されていた分周数をD0、
第２の位相周波数比較器９にて検出する所定のずれを
t1、ループフィルタ７を切り替えるのに有する時間を
t2,分周数D1,D2を設定し、ループが安定した時の電圧制
御発振器４のそれぞれの制御電圧をV1,V2、チャージポ
ンプ６の出し得る最大電圧をVmaxとする。また、ループ
フィルタ７を第２図に示された抵抗R1,R2およびコンデ
ンサＣからなるフィルタとしてモデル化する。
これにおいて、D0＜D1の場合、 と表される。
なお、第２図の出力における電圧が、V0を初期電圧と
したとき、 V(t)＝Vmax＋R1/R1＋R2（V0−Vmax）・ｅ
−t/（R1＋R2）Ｃ ここで、t1,t2,R1,R2,C,V1が与えられた場合、V2が得ら
れ、これにより最適のD2が求められる。
この場合、第２の可変分周器11に設定する分周数は、
切替前に設定してあった第１の可変分周器５の分周数と
切替時に設定したその分周数との中間に設定されること
が好ましい。
これにより、第１の位相周波数比較器１における位
相，周波数比較に伴う位相同期ループの確立よりも早い
タイミングで第２の位相周波数比較器９から切替信号が
出力されてループフィルタ７の時定数が切り替えられる
ことになり、検出および切替により生じる遅延によって
も位相同期ループの引き込み時間の短縮を図ることが可
能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、位相同期ループを構成
する第１の位相周波数比較器とは別に第２の位相周波数
比較器及び第２の可変分周器を設け、この第２の位相周
波数比較器の出力によってループフィルタの時定数を切
り替えるように構成しているので、第１の位相周波数比
較器に基づいて行われる位相同期ループとは独立してル
ープフィルタの時定数を切り替えることができ、これに
よりループフィルタの時定数の切替タイミングを早めて
位相同期ループの引込時間を短縮できる効果がある。
また、第２の可変分周器の分周数を、第１の可変分周
器の切替前の分周数と切替後の分周数の間の値、特に中
間の値に設定することで、前記した位相同期ループの引
込時間をより短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のPLL周波数シンセサイザの一実施例の
ブロック図、第２図はループフィルタのモデル化された
回路図、第３図は従来のPLL周波数シンセサイザの一例
のブロック図である。 １……第１の位相周波数比較器、２……基準周波数発振
器、３……固定分周器、４……電圧制御発振器、 ５……第１の可変分周器、６……チャージポンプ、 ７……ループフィルタ、８……分周数データ入力、 ９……第２の位相周波数比較器、10……第２の可変分周
器、11……分周数データ入力。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−90213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−253320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−16731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−48520（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−198828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−184001（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−107812（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4771249（ＵＳ，Ａ) 欧州公開211594（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03L 7/06 - 7/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基準周波数発振器と、電圧制御発振器と、
    前記電圧制御発振器の出力を個別に分周しかつそれぞれ
    が異なる分周数に切替設定可能な第１及び第２の可変分
    周器と、前記基準周波数発振器の出力と前記第１の可変
    分周器の出力とを比較する第１の位相周波数比較器と、
    前記基準周波数発振器の出力と前記第２の可変分周器の
    出力とを比較する第２の位相周波数比較器と、前記第１
    の位相周波数比較器を平滑化しかつ平滑化した出力を前
    記電圧制御発振器に帰還させ、かつ前記第２の位相周波
    数比較器の出力に基づいてその時定数を切り替えるルー
    プフィルタとで構成し、かつ前記第２の可変分周器の分
    周数を、前記第１の可変分周器の切替前の分周数と切替
    後の分周数の間の値に設定したことを特徴とするPLL周
    波数シンセサイザ。
  2. 【請求項２】前記第２の可変分周器の分周数を、前記第
    １の可変分周器の切替前の分周数と切替後の分周数の中
    間の値に設定してなる特許請求の範囲第１項記載のPLL
    周波数シンセサイザ。
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