JP2855612B2 - PLL circuit - Google Patents

PLL circuit

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JP2855612B2 JP63024426A JP2442688A JP2855612B2 JP 2855612 B2 JP2855612 B2 JP 2855612B2 JP 63024426 A JP63024426 A JP 63024426A JP 2442688 A JP2442688 A JP 2442688A JP 2855612 B2 JP2855612 B2 JP 2855612B2
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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、フェーズロックループを用いたシンセサイ
ザー発振器に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a synthesizer oscillator using a phase locked loop.

〔従来の技術〕 従来より周波数シンセサイザー発振器としてPLLを用
いたものが公知である。
[Prior Art] Conventionally, a frequency synthesizer using a PLL has been known.

第3図に従来例を示す。第3図において、VCO1の出力
はプログラマブル分周器2を介して位相比較器3へ印加
され、位相比較器3では基準発振器4の基準周波数信号
との位相差を検出し、ループフィルター5を介してVCO1
へフィードバックをかけている。
FIG. 3 shows a conventional example. In FIG. 3, the output of the VCO 1 is applied to a phase comparator 3 via a programmable frequency divider 2, and the phase comparator 3 detects a phase difference from a reference frequency signal of a reference oscillator 4, VCO1
Give feedback to

PLLとしての動作は、第4図に示すようにプログラマ
ブル分周器2を除いたものと基本的に等価であり、第4
図でのVCO1の発振周波数OSCが基準周波数rとなる
ことは、すなわち、第3図におけるVCO1の発振周波数
OSCがプログラマブル分周器2の分周数をNとして OSC=N×r になることを示している。
The operation as a PLL is basically equivalent to that except for the programmable frequency divider 2 as shown in FIG.
The fact that the oscillation frequency OSC of VCO1 in the figure becomes the reference frequency r means that the oscillation frequency of VCO1 in FIG.
The OSC indicates that OSC = N × r where N is the frequency division number of the programmable frequency divider 2.

よってプログラマブル分周器2の分周数Nを切り替え
れば、基準周波数rのN倍の周波数を取り出すことが
できた。
Therefore, by switching the frequency division number N of the programmable frequency divider 2, a frequency N times the reference frequency r could be obtained.

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

第3図に示した従来例では位相比較動作は基準周波数
rの周期でしか行なわれない。よって基準周波数r
を小さくして、たとえば、100Hzとして100Hzの整数倍の
出力を得ようとすると10msecごとにしか位相誤差信号を
取り出せないので、この周期の間はプープフィルター5
で十分フィルターをかけてVCO1の制御電圧を一定に保た
なければならない。すなわち、PLLの固有周波数は100Hz
より十分小さくしなければならない。このため外乱等に
よってVCO1の発振出力に位相ジッタが発生したときにも
ループ動作よって位相ジッタを抑圧する効果がなくなっ
てしまう欠点があった。
In the conventional example shown in FIG. 3, the phase comparison operation is performed only in the cycle of the reference frequency r. Therefore, the reference frequency r
In order to obtain an output that is an integral multiple of 100 Hz as 100 Hz, for example, a phase error signal can be taken out only every 10 msec.
The filter must be sufficiently filtered to keep the control voltage of VCO1 constant. In other words, the natural frequency of the PLL is 100Hz
Must be much smaller. For this reason, even when phase jitter occurs in the oscillation output of the VCO 1 due to disturbance or the like, there is a disadvantage that the effect of suppressing the phase jitter by the loop operation is lost.

この問題を第5図によって説明する。第5図は第3図
に示した従来例の動作を説明するための第4図の等価回
路である。第5図においてVCO1の出力には出力の位相ジ
ッタ成分Φn(S)が重畳されている。この等価位相ジ
ッタ盛分Φn(S)はループ中のすべてのブロックが発
生するノイズや外部からの誘導ノイズによるものを等価
的に集中して表示させているものである。
This problem will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an equivalent circuit of FIG. 4 for explaining the operation of the conventional example shown in FIG. In FIG. 5, the output phase jitter component Φn (S) is superimposed on the output of VCO1. The equivalent phase jitter emphasis Φn (S) is an equivalently concentrated display of noise generated by all the blocks in the loop and induced noise from the outside.

第5図より ΦOUT(S)=ΦOSC(S)+Φn(S) であり VCO1の制御入力は次のように表わされる。From FIG. 5, Φ OUT (S) = Φ OSC (S) + Φn (S) And the control input of VCO1 is expressed as follows.

(VCO1の制御入力)=−KD・F(S)・ΦOUT(S) よってVCO1の出力位相は (KOSC:VCO1の変換利得(red/sec−V) これにを代入してとくと とおき、ループフィルター5として代表的な能動RCフィ
ルターを用いるとすると これをに代入すると とあらわされ とおくと、さらに とあらわされる。
(VCO1 control input) = -K D · F (S) · Φ OUT (S) Therefore, the output phase of VCO1 is (K OSC : Conversion gain of VCO1 (red / sec-V) Substituting this into Assuming that a typical active RC filter is used as the loop filter 5, Substituting this into Is represented In other words, It is expressed.

式はカットオフ周波数がωnでダイピングがξのハ
イパスフィルターであることを示している。すなわち、
ループ内の等価位相ジッタΦn(S)のうち低い周波数
成分は式より十分抑圧されていることが示されている
が、高い周波数成分についてはそのまま出力されてしま
うことを示している。
The equation shows that the cutoff frequency is ωn and the diping is a high-pass filter with ξ. That is,
The equation shows that low frequency components of the equivalent phase jitter Φn (S) in the loop are sufficiently suppressed, but high frequency components are output as they are.

しかも前述のように、固有周波数ωnは基準周波数
rよりも十分小さく選ばなければならないので、ループ
内の等価位相ジッタΦn(S)のうち抑圧できる成分は
ごく限られた低い周波数分のみであり、出力に位相ジッ
タが残ってしまう欠点があった。
Moreover, as described above, since the natural frequency ωn must be selected sufficiently smaller than the reference frequency r, only a very limited low frequency component can be suppressed in the equivalent phase jitter Φn (S) in the loop. There is a disadvantage that phase jitter remains in the output.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のPPL回路は、電圧制御発振器の出力を分周器
で分周し周波数基準信号との位相差を位相比較器で検出
しループフィルターを介して前記電圧制御発振器の制御
入力信号として帰還するようにしたPLL回路において、
前記電圧制御発振器の出力にFM検波器の入力を接続し、
前記FM検波器の出力をハイパスフィルターを介して前記
ループフィルターの出力と加算し前記電圧制御発振器の
制御入力信号として帰還するようにしたことを特徴とす
る。
The PPL circuit of the present invention divides the output of the voltage controlled oscillator by a frequency divider, detects a phase difference from a frequency reference signal by a phase comparator, and feeds back the same as a control input signal of the voltage controlled oscillator via a loop filter. In the PLL circuit,
Connect the input of the FM detector to the output of the voltage-controlled oscillator,
The output of the FM detector is added to the output of the loop filter via a high-pass filter, and is fed back as a control input signal of the voltage controlled oscillator.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明による発振回路の第1の実施例であ
る。VCO1の出力にFM検波器6が接続され、FM検波器6の
出力はコンデンサ7と抵抗8で構成されるハイパスフィ
ルター9を介して加算回路10の第2の入力へ印加され、
加算回路10の第1の入力はループフィルター5の出力へ
接続され、加算回路10の出力はVCO1の制御入力へ接続さ
れている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the oscillation circuit according to the present invention. The FM detector 6 is connected to the output of the VCO 1, and the output of the FM detector 6 is applied to a second input of the adding circuit 10 via a high-pass filter 9 including a capacitor 7 and a resistor 8.
The first input of the adder circuit 10 is connected to the output of the loop filter 5, and the output of the adder circuit 10 is connected to the control input of VCO1.

第1図の等価回路を第6図に示す。第6図においても
式は成立している。FM検波器6の出力は次式であらわ
される。
FIG. 6 shows the equivalent circuit of FIG. The equation also holds in FIG. The output of the FM detector 6 is expressed by the following equation.

(FM検波器6の出力)=−ASΦOUT(S) (A:FM検波器6の変換利得(V・sec/rad) 又、ハイパスフィルター9の伝達関数F′(S)は、 であるため VCO1への制御入力は次のように示される (VCO1の制御入力) =−F′(S)・A・S・ΦOUT(S)−KD・F(S)・ΦOUT(S) よってVCO1の出力位相:ΦOSC(S)は、 これより すなわちSがjωcより小さいときは 一方Sがjωcより大きいときは すなわち式と式の関係より第1図に示した本発明
による発振回路の応用例、でもループ内の等価位相ジッ
タΦn(S)のうち低い周波数成分は十分抑圧されてい
ることが示された。又、式よりループ内の等価位相ジ
ッタΦn(S)のうち高い周波数成分も(1+KOSC
A)分の1に抑圧されることが示された。
(Output of FM detector 6) = − ASΦ OUT (S) (A: Conversion gain of FM detector 6 (V · sec / rad) Further, the transfer function F ′ (S) of the high-pass filter 9 is Therefore, the control input to VCO1 is expressed as follows (control input of VCO1) = − F ′ (S) · A · S · Φ OUT (S) −K D · F (S) · Φ OUT ( S) Therefore, the output phase of VCO1: Φ OSC (S) is Than this That is, when S is smaller than jωc On the other hand, when S is larger than jωc, That is, the relationship between the expressions indicates that even in the application example of the oscillation circuit according to the present invention shown in FIG. 1, even in the equivalent phase jitter Φn (S) in the loop, low frequency components are sufficiently suppressed. From the equation, the high frequency component of the equivalent phase jitter Φn (S) in the loop is also (1 + K OSC ·
A) It was shown to be suppressed by a factor of one.

第2図は本発明による発振回路の又第2の応用例であ
る。構成上は、第1図に示した例に対し、加算回路10の
第2の入力の前にスイッチ11が追加されている。第2図
に示した例は定常動作時はスイッチ11が導通しており、
第1図の例と全く同じ動作をしている。しかし、プログ
ラマブル分周器2の分周数Nを切り替えてPLLのロック
が一坦はずれて再びロックするまでの時間がかえって長
くなってしまうことをさけるため、分周数Nを切り替え
る時だけ本発明のフィードバックループをオープンにす
るようにしたものである。
FIG. 2 shows a second applied example of the oscillation circuit according to the present invention. In configuration, a switch 11 is added before the second input of the adding circuit 10 as compared with the example shown in FIG. In the example shown in FIG. 2, the switch 11 is conducting during the normal operation,
The operation is exactly the same as in the example of FIG. However, in order to prevent the time required for switching the frequency division number N of the programmable frequency divider 2 to be changed once the PLL lock is lost and locked again, the present invention is applied only when the frequency division number N is switched. The feedback loop is opened.

第7図は本発明の第3の実施例を示す。この実施例で
は、加算回路10の第3の入力をもち、この入力に可変直
流電圧源11の出力が接続されている。プログラマブル分
周器2の分周数Nを一定にしている間は可変直流電圧源
11の出力は一定の値をとり、その大きさはVCO1の発振周
波数が所定の周波数になるよう設定されている。さら
に、可変直流電圧源11だけの電圧では正確には制御でき
ないが、PLLとしても回路は動作しており、ループフィ
ルター5の出力がさらにVCO1へ印加されてPLLはロック
している。可変直流電圧源11の具体例としてはD/Aコン
バータが使用できる。
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a third input of the adder circuit 10 is provided, and the output of the variable DC voltage source 11 is connected to this input. A variable DC voltage source while the frequency division number N of the programmable frequency divider 2 is kept constant
The output 11 takes a constant value, and its magnitude is set so that the oscillation frequency of the VCO 1 becomes a predetermined frequency. Furthermore, although the voltage cannot be accurately controlled only by the variable DC voltage source 11, the circuit operates also as a PLL, and the output of the loop filter 5 is further applied to the VCO 1 to lock the PLL. As a specific example of the variable DC voltage source 11, a D / A converter can be used.

この実施例ではPLLの引き込み時間を短かくできる。
すなわち、プログラマブル分周器2の分周数Nを切り替
えたとき可変直流電圧源11がVCO1の制御入力にほぼ所定
の電圧を印加するため、ループフィルター5の出力は残
りの誤差分のみを受け持てばよいので、引込み時間は容
易に1/10以下にできる。
In this embodiment, the pull-in time of the PLL can be shortened.
That is, since the variable DC voltage source 11 applies a substantially predetermined voltage to the control input of the VCO 1 when the frequency division number N of the programmable frequency divider 2 is switched, the output of the loop filter 5 can handle only the remaining error. Since it is sufficient, the pull-in time can be easily reduced to 1/10 or less.

第8図は本発明による第4の実施例である。第7図に
示した例に対し、FM検波器6を同調型にし、同調電圧と
して直流電圧源11の電圧を印加したものである。すなわ
ち、周波数シンセサイザー発振器の出力の位相ジッタを
押さえるには式よりFM検波器6の利得Aを大きくする
必要がある。しかし、周波数シンセサイザー発振器の周
波数変化巾を広くとろうとするFM検波器6の利得Aが小
さくなってしまう。これをさけるため、電源11からの電
圧によってFM検波器6の動作の中心周波数を常に発振周
波数附近に置くようにしている。
FIG. 8 shows a fourth embodiment according to the present invention. In the example shown in FIG. 7, the FM detector 6 is of a tuning type, and the voltage of the DC voltage source 11 is applied as a tuning voltage. That is, to suppress the phase jitter of the output of the frequency synthesizer oscillator, it is necessary to increase the gain A of the FM detector 6 according to the equation. However, the gain A of the FM detector 6 that attempts to increase the frequency change width of the frequency synthesizer oscillator becomes small. To avoid this, the center frequency of the operation of the FM detector 6 is always set near the oscillation frequency by the voltage from the power supply 11.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、出力の位相ジッ
タの少ないシンセサイザー発振器を構成できる効果があ
る。特に基準周波数低くした応用において大きな効果が
期待できる。
As described above, according to the present invention, there is an effect that a synthesizer oscillator having a small output phase jitter can be configured. In particular, a great effect can be expected in applications where the reference frequency is lowered.

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

第1図は本発明の第1実施例のブロック図、第2図は他
の実施例のブロック図、第3図は従来例図、第4図は従
来例の動作を説明する図、第5図は従来例の動作を解析
するための等価回路図、第6図は本発明の発振器の効果
を説明するための等価回路図、第7図は第3の実施例
図、第8図は第4の実施例図である。 1……VCO、2……プログラマブル分周器、3……位相
比較器、4……基準発振器、5……ループフィルター、
6……FM検波器、7……コンデンサ、8……抵抗、9…
…ハイパスフィルター、10……加算回路。
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of another embodiment, FIG. 3 is a diagram of a conventional example, FIG. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram for analyzing the operation of the conventional example, FIG. 6 is an equivalent circuit diagram for explaining the effect of the oscillator of the present invention, FIG. 7 is a third embodiment diagram, and FIG. FIG. 4 is an embodiment diagram of FIG. 1 VCO 2 Programmable frequency divider 3 Phase comparator 4 Reference oscillator 5 Loop filter
6 ... FM detector, 7 ... Capacitor, 8 ... Resistance, 9 ...
... High pass filter, 10 ... Addition circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電圧制御発振器の出力を分周器で分周し周
波数基準信号との位相差を位相比較器で検出しループフ
ィルターを介して前記電圧制御発振器の制御入力信号と
して帰還するようにしたPLL回路において、前記電圧制
御発振器の出力にFM検波器の入力を接続し、前記FM検波
器の出力をハイパスフィルターを介して前記ループフィ
ルターの出力と加算し前記電圧制御発振器の制御入力信
号として帰還するようにしたことを特徴とするPLL回
路。
An output of a voltage controlled oscillator is frequency-divided by a frequency divider, a phase difference from a frequency reference signal is detected by a phase comparator, and is fed back as a control input signal of the voltage controlled oscillator via a loop filter. In the PLL circuit, the input of the FM detector is connected to the output of the voltage-controlled oscillator, and the output of the FM detector is added to the output of the loop filter via a high-pass filter as a control input signal of the voltage-controlled oscillator. A PLL circuit characterized by feedback.
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