JP3012609B1 - Phase locked loop circuit - Google Patents

Phase locked loop circuit

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JP3012609B1
JP3012609B1 JP10269550A JP26955098A JP3012609B1 JP 3012609 B1 JP3012609 B1 JP 3012609B1 JP 10269550 A JP10269550 A JP 10269550A JP 26955098 A JP26955098 A JP 26955098A JP 3012609 B1 JP3012609 B1 JP 3012609B1
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 ロックアップが高速で低消費電力のPLL回
路を提供する。 【解決手段】 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器
の出力を分周する分周器と、基準周波数発生器と、この
基準周波数発生器の出力と前記分周器の出力の位相を比
較する位相比較器と、この位相比較器の出力する位相差
信号を前記電圧制御発振器の制御電圧に変換するチャー
ジポンプおよびローパス・フィルタからなる位相差電圧
変換回路とを有する位相同期ループ回路において、前記
位相比較器の出力から得られる位相差を基準値と比較し
て位相差の大小を判定する手段と、この判定結果に基づ
き、前記位相比較器および前記チャージポンプに供給す
る電源電圧を変更する手段とを設けた。
Kind Code: A1 Provided is a PLL circuit which locks up at high speed and consumes low power. A voltage controlled oscillator, a frequency divider for dividing the output of the voltage controlled oscillator, a reference frequency generator, and a phase for comparing the output of the reference frequency generator with the output of the frequency divider A phase-locked loop circuit having a comparator and a phase difference voltage conversion circuit including a charge pump and a low-pass filter for converting a phase difference signal output from the phase comparator into a control voltage of the voltage controlled oscillator; Means for comparing the phase difference obtained from the output of the detector with a reference value to determine the magnitude of the phase difference, and means for changing a power supply voltage supplied to the phase comparator and the charge pump based on the determination result. Provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、位相同期ループ回
路に関し、主として携帯用のラジオで用いられるデジタ
ルチューニングシステム(Digital Tuning System)に使
用される、例えば1.5〜3V程度の低電圧で作動する
位相同期ループ回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase locked loop circuit, and operates at a low voltage of, for example, about 1.5 to 3 V, which is mainly used for a digital tuning system used in a portable radio. The present invention relates to a phase locked loop circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、携帯用のラジオ等で用いられるデ
ジタルチューニングシステムに使用される位相同期ルー
プ回路(以下、PLL回路という)では、電池を電源と
するため電源電圧が低く、電圧制御発振器に与える制御
電圧の可変範囲が狭くなり、周波数可変範囲が広くでき
ないという問題があった。そこで従来より、電池を電源
として低電圧で作動するPLL回路の特性を改善するた
めに、PLL回路の構成要素の一部に供給する電圧を別
の電圧にする手法が用いられてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a phase locked loop circuit (hereinafter, referred to as a PLL circuit) used in a digital tuning system used in a portable radio or the like, a power supply voltage is low because a battery is used as a power supply. There is a problem that the variable range of the applied control voltage is narrowed and the frequency variable range cannot be widened. Therefore, in order to improve the characteristics of a PLL circuit that operates at a low voltage using a battery as a power source, a technique of changing a voltage supplied to some of the components of the PLL circuit to another voltage has been used.

【0003】例えば、特開平1−120132号公報に
は、電源電圧を昇圧してPLL回路中のチャージポンプ
回路に供給することにより、無線受信機の周波数可変範
囲を広くする技術が記載されている。また、特開平8−
162951号公報には、携帯無線機に用いるPLL回
路において、チャージポンプと電圧制御発振器にはバッ
テリー電圧を昇圧した電圧を供給してC/N値の悪化を
防ぎ、位相比較器と分周器にはバッテリー電圧を降下さ
せた電源電圧を供給することによりPLL回路全体とし
ての消費電力を抑えるという技術が記載されている。な
お、C/N値は電圧制御発振器の出力周波数とノイズの
比を示す値である。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-120132 discloses a technique for increasing the frequency variable range of a radio receiver by boosting a power supply voltage and supplying it to a charge pump circuit in a PLL circuit. . Further, Japanese Unexamined Patent Publication No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 162951 discloses that in a PLL circuit used in a portable wireless device, a charge pump and a voltage controlled oscillator are supplied with a boosted battery voltage to prevent a deterioration of a C / N value, and are provided to a phase comparator and a frequency divider. Describes a technique for suppressing power consumption of the entire PLL circuit by supplying a power supply voltage with a reduced battery voltage. The C / N value is a value indicating the ratio between the output frequency of the voltage controlled oscillator and the noise.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術には
次のような問題点があった。まず、PLL回路の周波数
可変範囲の拡大や高速ロックアップを目的として、チャ
ージポンプに供給する電源電圧を高くすると、消費電流
が大きくなるため電池の消耗が早まると共に、チャージ
ポンプ自身が周辺回路へのノイズ発生源となり、誤動作
やC/N値の悪化が発生する。
However, the prior art has the following problems. First, if the power supply voltage supplied to the charge pump is increased for the purpose of expanding the frequency variable range of the PLL circuit and achieving high-speed lock-up, the current consumption is increased and the battery is quickly consumed, and the charge pump itself is connected to peripheral circuits. It becomes a noise generation source, causing malfunction and deterioration of the C / N value.

【0005】また、低消費電力化を目的として、位相比
較器に供給する電源電圧を低くすると、位相差信号を発
生する際に遅延が起こって反応が遅れたり、位相差信号
自体の電圧が低いために、チャージポンプを駆動するの
にも遅延が発生したりして、結果的にPLLのロックア
ップに時間がかかるようになる。
If the power supply voltage supplied to the phase comparator is reduced for the purpose of reducing power consumption, a delay occurs when the phase difference signal is generated, which delays the reaction, and the voltage of the phase difference signal itself is low. Therefore, a delay occurs in driving the charge pump, and as a result, it takes time to lock up the PLL.

【0006】本発明の目的は、上記課題を解決するため
に、周波数可変範囲が広く低消費電力で低ノイズのチャ
ージポンプと、低消費電力で反応が早くてチャージポン
プ駆動能力の大きい位相比較器とを実現することによ
り、ロックアップが高速で低消費電力のPLL回路を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems by providing a charge pump having a wide frequency variable range, low power consumption and low noise, and a phase comparator having low power consumption and quick response and having a large charge pump driving capability. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a PLL circuit which locks up at high speed and consumes low power.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の一実施の形態によれば、電圧制御発振
器と、この電圧制御発振器の出力を分周する分周器と、
基準周波数発生器と、この基準周波数発生器の出力と前
記分周器の出力の位相を比較する位相比較器と、この位
相比較器の出力する位相差信号を前記電圧制御発振器の
制御電圧に変換するチャージポンプおよびローパス・フ
ィルタからなる位相差電圧変換回路とを有する位相同期
ループ回路において、前記位相比較器の出力から得られ
る位相差を基準値と比較して位相差の大小を判定する手
段と、この判定結果に基づき、前記位相比較器および前
記チャージポンプに供給する電源電圧を電圧変換前の電
源電圧(Vcc)を基準として位相差大のときは昇圧し
位相差小の時は降圧する手段とを設けたPLL回路が提
供される。
According to one embodiment of the present invention, there is provided a voltage controlled oscillator, a frequency divider for dividing the output of the voltage controlled oscillator, and
A reference frequency generator, a phase comparator that compares the phase of the output of the reference frequency generator with the phase of the output of the frequency divider, and converts a phase difference signal output from the phase comparator into a control voltage of the voltage controlled oscillator. A phase locked loop circuit having a charge pump and a phase difference voltage conversion circuit comprising a low-pass filter, wherein the phase difference obtained from the output of the phase comparator is compared with a reference value to determine the magnitude of the phase difference. Means for increasing the power supply voltage to be supplied to the phase comparator and the charge pump based on the power supply voltage (Vcc) before voltage conversion based on the determination result when the phase difference is large and decreasing the power supply voltage when the phase difference is small. Is provided.

【0008】また、前記PLL回路のローパス・フィル
タを能動フィルタで構成した場合は、位相比較器とチャ
ージポンプに加えて、能動ローパス・フィルタの電源電
圧も電源電圧を電圧変換前の電源電圧(Vcc)を基準
として位相差大のときは昇圧し位相差小の時は降圧する
手段から供給されるようにしたPLL回路が提供され
る。
When the low-pass filter of the PLL circuit is constituted by an active filter, the power supply voltage of the active low-pass filter is not limited to the power supply voltage (Vcc ) As a reference, a PLL circuit is provided which is supplied from means for increasing the voltage when the phase difference is large and decreasing the voltage when the phase difference is small.

【0009】位相差の大小を判定する手段は、前記位相
比較器の出力する位相差信号を入力とする排他的論理和
回路と、この排他的論理和回路の出力信号を平滑化する
平滑化回路と、位相差の基準値を設定する基準電圧発生
回路と、この基準電圧発生回路の出力電圧と前記平滑化
回路の出力電圧を比較し大小を判定する電圧比較器と、
この電圧比較器の出力信号を前記排他的論理和回路の出
力信号を用いて取り込み保持して出力する電圧切り換え
器と、から構成される。
The means for determining the magnitude of the phase difference includes an exclusive OR circuit that receives the phase difference signal output from the phase comparator, and a smoothing circuit that smoothes the output signal of the exclusive OR circuit. A reference voltage generation circuit that sets a reference value of the phase difference, a voltage comparator that compares the output voltage of the reference voltage generation circuit with the output voltage of the smoothing circuit to determine the magnitude,
And a voltage switch that captures, holds, and outputs the output signal of the voltage comparator using the output signal of the exclusive OR circuit.

【0010】前記電源電圧を電圧変換前の電源電圧(V
cc)を基準として位相差大のときは昇圧し位相差小の
時は降圧する手段は、直流電圧を出力する昇圧回路およ
び降圧回路と、前記位相差の大小を判定する手段から出
力される信号により位相差が大きいときは前記昇圧回路
を選択し位相差が小さいときは前記降圧回路を選択する
選択回路とから構成される。
[0010] The power supply voltage is converted to a power supply voltage (V
cc), the means for increasing the phase difference when the phase difference is large and decreasing the voltage when the phase difference is small are a booster circuit and a step-down circuit which output a DC voltage, and a signal output from a means for determining the magnitude of the phase difference. And a selection circuit for selecting the step-down circuit when the phase difference is small and the step-down circuit when the phase difference is small.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に図を用いて発明の実施の形
態を説明する。図1は本発明のPLL回路の第1の実施
の形態を示しており、この回路は、電圧制御発振器10
8と、分周器102と、基準周波数発生器101と、位
相比較器103と、チャージポンプ104と、ローパス
・フィルタ107と、位相差幅検出回路105と、電圧
変換回路106とによって構成されている。この場合、
位相比較器103には、2個の入力端子と2個の出力端
子があり、一方の入力端子に基準周波数発生器101の
出力端子が接続されており、他方の入力端子に電圧制御
発振器108の出力を分周する分周器102の出力端子
が接続されている。また、位相比較器103の2個の出
力端子には、チャージポンプ104の2個の入力端子
と、位相差幅検出回路105の2個の入力端子とがそれ
ぞれ接続されている。さらにチャージポンプ104に
は、2個の入力端子と1個の出力端子があり、出力端子
はローパス・フィルタ107の入力端子に接続され、ロ
ーパス・フィルタ107の出力端子は電圧制御発振器1
08の入力端子に接続され、電圧制御発振器108の出
力端子は分周器102の入力端子に接続されている。ま
た、位相差幅検出回路105の出力端子は電圧変換回路
106の入力端子に接続されている。この電圧変換回路
106の出力端子は位相比較器103およびチャージポ
ンプ104の電源端子に接続されている。また、電圧制
御発振器108と、分周器102と、基準周波数発生器
101と、位相差幅検出回路105と、電圧変換回路1
06には電源電圧Vccが供給されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a PLL circuit according to a first embodiment of the present invention.
8, a frequency divider 102, a reference frequency generator 101, a phase comparator 103, a charge pump 104, a low-pass filter 107, a phase difference width detection circuit 105, and a voltage conversion circuit 106. I have. in this case,
The phase comparator 103 has two input terminals and two output terminals, one input terminal is connected to the output terminal of the reference frequency generator 101, and the other input terminal of the voltage controlled oscillator 108. The output terminal of the frequency divider 102 for dividing the output is connected. Further, two input terminals of the charge pump 104 and two input terminals of the phase difference width detection circuit 105 are connected to two output terminals of the phase comparator 103, respectively. Further, the charge pump 104 has two input terminals and one output terminal. The output terminal is connected to the input terminal of the low-pass filter 107. The output terminal of the low-pass filter 107 is
08, and the output terminal of the voltage controlled oscillator 108 is connected to the input terminal of the frequency divider 102. The output terminal of the phase difference width detection circuit 105 is connected to the input terminal of the voltage conversion circuit 106. The output terminal of the voltage conversion circuit 106 is connected to the power supply terminals of the phase comparator 103 and the charge pump 104. Further, a voltage controlled oscillator 108, a frequency divider 102, a reference frequency generator 101, a phase difference width detection circuit 105, a voltage conversion circuit 1
06 is supplied with the power supply voltage Vcc.

【0012】次に図1を用いて第1の実施の形態による
PLL回路の動作を説明する。位相比較器103に基準
周波数発生器101から出力された基準周波数frと電
圧制御発振器108の出力信号が分周されて分周器10
2から出力された分周周波数fnとが入力されると、こ
の位相比較器103からこれら2つの信号の位相差信号
であるアップ信号UP(以下、UPという)とダウン信
号DOWN(以下、DOWNという)が、チャージポン
プ104と位相差幅検出回路105に出力される。この
位相差信号UPとDOWNはチャージポンプ104とロ
ーパスフィルター107により、位相差に応じた信号電
圧に変換され、電圧制御発振器108に入力される。そ
して、電圧制御発振器108は入力信号電圧に比例した
周波数の信号を分周器102に出力し、分周器102は
入力された信号を分周して位相比較器103に出力す
る。このようにして、このループが繰り返されて分周器
102から出力される分周周波数fnは、より基準周波
数frに近くなる。
Next, the operation of the PLL circuit according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The frequency of the reference frequency fr output from the reference frequency generator 101 and the output signal of the voltage controlled oscillator 108 are divided by the phase comparator 103 and the frequency divider 10
When the frequency division frequency fn output from 2 is input, the phase comparator 103 outputs an up signal UP (hereinafter, referred to as UP) and a down signal DOWN (hereinafter, referred to as DOWN), which are phase difference signals of these two signals. ) Is output to the charge pump 104 and the phase difference width detection circuit 105. The phase difference signals UP and DOWN are converted into a signal voltage corresponding to the phase difference by the charge pump 104 and the low-pass filter 107 and input to the voltage control oscillator 108. Then, the voltage controlled oscillator 108 outputs a signal having a frequency proportional to the input signal voltage to the frequency divider 102, and the frequency divider 102 divides the frequency of the input signal and outputs the resultant signal to the phase comparator 103. In this way, the loop frequency is repeated, and the divided frequency fn output from the frequency divider 102 becomes closer to the reference frequency fr.

【0013】ここで、分周周波数fnが基準周波数fr
より低い場合、位相比較器103からは、チャージポン
プ104と、ローパスフィルタ107を通過して、電圧
制御発振器108により高い制御電圧が入力されるよう
な位相差信号が出力され、それにより、電圧制御発振器
108から分周器102に出力される信号の周波数が高
くなり、分周器102から出力される分周周波数fn
は、より基準周波数frに近くなる。
Here, the divided frequency fn is equal to the reference frequency fr.
When the voltage is lower, the phase comparator 103 outputs a phase difference signal that passes through the charge pump 104 and the low-pass filter 107 and is supplied with a higher control voltage by the voltage-controlled oscillator 108, whereby the voltage control is performed. The frequency of the signal output from the oscillator 108 to the frequency divider 102 increases, and the frequency of the frequency fn output from the frequency divider 102 increases.
Becomes closer to the reference frequency fr.

【0014】逆に、分周周波数fnが基準周波数frよ
り高かった場合は、位相比較器103から、チャージポ
ンプ104とローパスフィルタ107を通して、電圧制
御発振器108により低い制御電圧が入力されるような
位相差信号が出力され、分周器102から出力される分
周周波数fnが基準周波数frに、より近づくように動
作する。
Conversely, when the divided frequency fn is higher than the reference frequency fr, the phase comparator 103 passes through the charge pump 104 and the low-pass filter 107, and a voltage at which a low control voltage is input to the voltage controlled oscillator 108. The phase difference signal is output, and the frequency division frequency fn output from the frequency divider 102 operates so as to be closer to the reference frequency fr.

【0015】上記のように動作するPLL回路におい
て、位相差幅検出回路105は、位相比較器103から
出力される位相差信号UPとDOWNを常にモニター
し、位相差を基準値と比較して位相差の大小を判定し、
電圧変換回路106に出力電圧を指示する信号を出力す
る。電圧変換回路106は、位相差幅検出回路105か
らの信号により、位相比較器103とチャージポンプ1
04の電源電圧を変化させる。すなわち、位相差幅検出
回路105は、位相差の大小を判定する手段として機能
し、電圧変換回路106は、電源電圧を変更する手段と
して機能する。
In the PLL circuit operating as described above, the phase difference width detection circuit 105 constantly monitors the phase difference signals UP and DOWN output from the phase comparator 103, compares the phase difference with the reference value, and compares the phase difference signal with the reference value. Judge the magnitude of the difference,
A signal indicating an output voltage is output to voltage conversion circuit 106. The voltage conversion circuit 106 uses the signal from the phase difference width detection circuit 105 to
04 is changed. That is, the phase difference width detection circuit 105 functions as a unit that determines the magnitude of the phase difference, and the voltage conversion circuit 106 functions as a unit that changes the power supply voltage.

【0016】ところで、位相差幅検出回路105は、位
相差が基準値以上の場合には電圧を昇圧する信号を電圧
変換回路106に出力する。これによって、電圧変換回
路106が位相比較器103とチャージポンプ104に
供給する電源電圧が高くなり、分周器102から出力さ
れる分周周波数fnをより速く基準周波数frにロック
アップすることが可能になる。
When the phase difference is equal to or larger than the reference value, the phase difference width detection circuit 105 outputs a signal for increasing the voltage to the voltage conversion circuit 106. As a result, the power supply voltage supplied from the voltage conversion circuit 106 to the phase comparator 103 and the charge pump 104 increases, and the frequency division frequency fn output from the frequency divider 102 can be locked up to the reference frequency fr more quickly. become.

【0017】一方、基準周波数frと分周周波数fnが
ほぼ同じ場合には、位相差が基準値を下回るため、位相
差幅検出回路105は、電圧を降圧する信号を電圧変換
回路106に出力する。これにより、電圧変換回路10
6から位相比較器103とチャージポンプ104に供給
する電源電圧が低くなり、低消費電力にすることができ
る。
On the other hand, when the reference frequency fr is substantially the same as the divided frequency fn, the phase difference is smaller than the reference value, so that the phase difference width detection circuit 105 outputs a signal for decreasing the voltage to the voltage conversion circuit 106. . Thereby, the voltage conversion circuit 10
From 6, the power supply voltage supplied to the phase comparator 103 and the charge pump 104 becomes lower, and the power consumption can be reduced.

【0018】すなわち、本発明は、位相差が大きいとき
には位相比較器およびチャージポンプに供給する電源電
圧を昇圧して、位相比較器の動作速度およびチャージポ
ンプ駆動能力の向上と、電圧制御発振器の周波数可変範
囲の拡大とを図り、ロックアップ後の位相差が小さいと
きには位相比較器およびチャージポンプに供給する電源
電圧を降圧して、位相比較器およびチャージポンプの低
消費電力化と、チャージポンプのノイズ低減を実現し、
これによって高速ロックアップで低消費電力のPLL回
路を提供するものである。
That is, according to the present invention, when the phase difference is large, the power supply voltage supplied to the phase comparator and the charge pump is boosted to improve the operation speed of the phase comparator and the charge pump driving capability and the frequency of the voltage controlled oscillator. When the phase difference after lock-up is small, the power supply voltage supplied to the phase comparator and the charge pump is reduced to reduce the power consumption of the phase comparator and the charge pump, and reduce the noise of the charge pump. Reduction,
This provides a PLL circuit with high-speed lock-up and low power consumption.

【0019】図2は本発明のPLL回路の第2の実施の
形態を示しており、同図において図1と同一符号は同一
部分を示す。このPLL回路が図1に示すものと異なる
点は、ローパス・フィルタが能動フィルタで構成され、
電圧変換回路106の直流電圧を能動ローパス・フィル
タ109の電源電圧として供給するようにしたことであ
る。
FIG. 2 shows a second embodiment of the PLL circuit of the present invention. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts. This PLL circuit differs from that shown in FIG. 1 in that the low-pass filter is constituted by an active filter,
That is, the DC voltage of the voltage conversion circuit 106 is supplied as the power supply voltage of the active low-pass filter 109.

【0020】次に図2のPLL回路の動作で図1に示す
ものと異なる点を説明する。図2のPLL回路の動作で
図1に示すものと異なる点は、位相差が基準値以上のと
きには昇圧された電源電圧が、基準値を下回るときには
降圧された電源電圧が、電圧変換回路106から位相比
較器103とチャージポンプ104と能動ローパス・フ
ィルタ109とに供給されることである。これは、ロー
パス・フィルタが能動フィルタで構成されている場合に
は、電圧制御発振器108の制御電圧が能動ローパス・
フィルタ109の電源電圧以上にならないので、チャー
ジポンプ104の電源電圧を変える場合は、同時に能動
ローパス・フィルタ109の電源電圧も変えないと正常
にローパス・フィルタとして機能しなくなるためであ
る。これにより、ローパス・フィルタが能動フィルタで
構成されている場合でも、第1の実施の形態と同様に位
相差が大きいときには高速ロックアップを実現し、ロッ
クアップ後の位相差が小さいときには低消費電力化とノ
イズ低減をはかることができる。
Next, the operation of the PLL circuit shown in FIG. 2 which is different from that shown in FIG. 1 will be described. The operation of the PLL circuit shown in FIG. 2 is different from that shown in FIG. 1 in that the boosted power supply voltage when the phase difference is equal to or more than the reference value, and the lowered power supply voltage when the phase difference is less than the reference value, This is to be supplied to the phase comparator 103, the charge pump 104, and the active low-pass filter 109. This is because, when the low-pass filter is constituted by an active filter, the control voltage of the voltage controlled oscillator 108 is changed to the active low-pass filter.
This is because when the power supply voltage of the charge pump 104 is changed, the power supply voltage of the active low-pass filter 109 must be changed at the same time because the power supply voltage of the filter 109 does not exceed the power supply voltage of the filter 109. Thus, even when the low-pass filter is formed of an active filter, high-speed lock-up is realized when the phase difference is large, and low power consumption is achieved when the phase difference after lock-up is small, as in the first embodiment. And noise reduction.

【0021】[0021]

【実施例】以下に本発明によるPLL回路の実施例を説
明する。本実施例の構成は、先に説明した図2に示すと
おりである。なお、基準周波数発生器、分周器、位相比
較器、チャージポンプ、能動ローパス・フィルタおよび
電圧制御発振器は従来よりPLL回路に使用されている
回路構成のものである。次に、電源電圧を変更される、
位相比較器、チャージポンプおよび能動ローパス・フィ
ルタと、これらの電源電圧を制御する位相差幅検出回路
および電圧変換回路について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a PLL circuit according to the present invention will be described below. The configuration of the present embodiment is as shown in FIG. 2 described above. The reference frequency generator, the frequency divider, the phase comparator, the charge pump, the active low-pass filter, and the voltage controlled oscillator have a circuit configuration conventionally used in a PLL circuit. Next, the power supply voltage is changed,
A phase comparator, a charge pump, an active low-pass filter, and a phase difference width detection circuit and a voltage conversion circuit for controlling these power supply voltages will be described.

【0022】図3に位相比較器を示す。以下、位相比較
器について説明する。位相比較器103は、NAND回
路231〜239で構成されている。そして、NAND
回路231の入力には基準周波数入力端子218とNA
ND回路238の出力とが、NAND回路232の入力
にはNAND回路231の出力とNAND回路233の
出力とが、NAND回路233の入力にはNAND回路
232の出力とNAND回路237の出力とが、それぞ
れ接続されている。また、NAND回路236の入力に
は分周周波数入力端子219とNAND回路239の出
力とが、NAND回路235の入力にはNAND回路2
34の出力とNAND回路236の出力とが、NAND
回路234の入力にはNAND回路235の出力とNA
ND回路237の出力とが、それぞれ接続されている。
FIG. 3 shows a phase comparator. Hereinafter, the phase comparator will be described. The phase comparator 103 includes NAND circuits 231 to 239. And NAND
The input of the circuit 231 has a reference frequency input terminal 218 and an NA.
The output of the ND circuit 238, the output of the NAND circuit 231 and the output of the NAND circuit 233 at the input of the NAND circuit 232, the output of the NAND circuit 232 and the output of the NAND circuit 237 at the input of the NAND circuit 233, Each is connected. The input of the NAND circuit 236 includes the frequency-divided frequency input terminal 219 and the output of the NAND circuit 239, and the input of the NAND circuit 235 includes the NAND circuit 2
34 and the output of NAND circuit 236 are NAND
The input of the circuit 234 and the output of the NAND circuit 235 and the NA
The outputs of the ND circuits 237 are connected to each other.

【0023】さらに、NAND回路237の入力にはN
AND回路231の出力とNAND回路232の出力と
NAND回路235の出力とNAND回路236の出力
とが、NAND回路238の入力にはNAND回路23
1の出力とNAND回路232の出力とNAND回路2
37の出力とが、NAND回路239の入力にはNAN
D回路236の出力とNAND回路235の出力とNA
ND回路237の出力とが、それぞれ接続されている。
また、アップ信号端子201にはNAND回路238の
出力が、ダウン信号端子202にはNAND回路239
の出力が接続されている。また、電圧変換回路106か
ら位相比較器用電源端子211を通じてNAND回路2
31〜239へ電源電圧が供給されるようになってい
る。
Further, the input of the NAND circuit 237 is N
The output of the AND circuit 231, the output of the NAND circuit 232, the output of the NAND circuit 235, and the output of the NAND circuit 236 are input to the input of the NAND circuit 238.
1 and the output of NAND circuit 232 and NAND circuit 2
37 and the input of the NAND circuit 239 is NAN.
Output of D circuit 236, output of NAND circuit 235 and NA
The outputs of the ND circuits 237 are connected to each other.
The output of the NAND circuit 238 is supplied to the up signal terminal 201, and the NAND circuit 239 is supplied to the down signal terminal 202.
Output is connected. In addition, the NAND circuit 2 is connected from the voltage conversion circuit 106 through the phase comparator power supply terminal 211.
A power supply voltage is supplied to 31 to 239.

【0024】図4にチャージポンプを示す。以下、チャ
ージポンプについて説明する。チャージポンプ104
は、インバータ221とNチャネルトランジスタ222
とPチャネルトランジスタ223とから構成されてい
る。そして、アップ信号端子201がインバータ221
の入力に、インバータ221の出力がNチャネルトラン
ジスタ222のゲートに、ダウン信号端子202がPチ
ャネルトランジスタ223のゲートに、チャージポンプ
用電源端子212がPチャネルトランジスタ223のソ
ースに、Pチャネルトランジスタ223のドレインがN
チャネルトランジスタ222のソースに、Nチャネルト
ランジスタ222のドレインがアースに、それぞれ接続
されており、Pチャネルトランジスタ223のドレイン
とNチャネルトランジスタ222のソースの間から出力
を取り出すようになっている。また、電圧変換回路10
6からチャージポンプ用電源端子212を通じてPチャ
ネルトランジスタ223のソースとインバータ221へ
電源電圧が供給されるようになっている。
FIG. 4 shows a charge pump. Hereinafter, the charge pump will be described. Charge pump 104
Are the inverter 221 and the N-channel transistor 222
And a P-channel transistor 223. The up signal terminal 201 is connected to the inverter 221.
, The output of the inverter 221 is at the gate of the N-channel transistor 222, the down signal terminal 202 is at the gate of the P-channel transistor 223, the charge pump power supply terminal 212 is at the source of the P-channel transistor 223, Drain is N
The source of the channel transistor 222 and the drain of the N-channel transistor 222 are connected to the ground, respectively, so that an output is taken out between the drain of the P-channel transistor 223 and the source of the N-channel transistor 222. The voltage conversion circuit 10
6, a power supply voltage is supplied to the source of the P-channel transistor 223 and the inverter 221 through the charge pump power supply terminal 212.

【0025】図4に能動ローパス・フィルタを示す。以
下、能動ローパス・フィルタについて説明する。能動ロ
ーパス・フィルタ109は、インバータ225と抵抗2
26,227とコンデンサ228とから構成されてい
る。そして、チャージポンプ104の出力が抵抗226
を経てインバータ225の入力へ、インバータ225の
出力がローパス・フィルタ出力端子217とコンデンサ
228へ、コンデンサ228が抵抗227へ、抵抗22
7がインバータ225の入力へ、それぞれ接続されてい
る。また、電圧変換回路106から能動ローパス・フィ
ルタ用電源端子213を通じてインバータ225へ電源
電圧が供給されるようになっている。
FIG. 4 shows an active low-pass filter. Hereinafter, the active low-pass filter will be described. The active low-pass filter 109 includes the inverter 225 and the resistor 2
26, 227 and a capacitor 228. Then, the output of the charge pump 104 is
To the input of the inverter 225, the output of the inverter 225 to the low-pass filter output terminal 217 and the capacitor 228, the capacitor 228 to the resistor 227, and the resistor 22
7 are connected to the inputs of the inverter 225, respectively. Further, a power supply voltage is supplied from the voltage conversion circuit 106 to the inverter 225 through the power supply terminal 213 for the active low-pass filter.

【0026】図5に位相差幅検出回路を示す。以下、位
相差幅検出回路について説明する。位相差幅検出回路1
05は、排他的論理和回路203(以下、EX−OR回
路という)と平滑化回路204と基準電圧発生回路20
6と電圧比較器205と電圧切り換え器207とインバ
ータ208とから構成されている。そして、位相比較器
103のアップ信号端子201およびダウン信号端子2
02がEX−OR回路203の入力側へ接続され、EX
−OR回路203の出力側が平滑化回路204の入力側
へ接続されている。さらに、平滑化回路204の出力側
および基準電圧発生回路206の出力側が電圧比較器2
05の入力側へ接続され、電圧比較器205の出力側お
よびEX−OR回路203の出力側が電圧切り換え器2
07の入力側へ接続され、電圧切り換え器207の出力
側が電圧変換回路106へ接続されている。また、電源
電圧Vccが位相差幅検出回路用電源端子200を通じ
てEX−OR回路203、平滑化回路204、電圧比較
器205、基準電圧発生回路206および電圧切り換え
器207に供給されている。
FIG. 5 shows a phase difference width detecting circuit. Hereinafter, the phase difference width detection circuit will be described. Phase difference width detection circuit 1
Reference numeral 05 denotes an exclusive OR circuit 203 (hereinafter, referred to as an EX-OR circuit), a smoothing circuit 204, and a reference voltage generating circuit 20.
6, a voltage comparator 205, a voltage switch 207 and an inverter 208. Then, the up signal terminal 201 and the down signal terminal 2 of the phase comparator 103
02 is connected to the input side of the EX-OR circuit 203,
The output side of the OR circuit 203 is connected to the input side of the smoothing circuit 204; Further, the output side of the smoothing circuit 204 and the output side of the reference voltage generation circuit 206 are connected to the voltage comparator 2.
05, and the output side of the voltage comparator 205 and the output side of the EX-OR circuit 203 are connected to the voltage switch 2
07, and the output side of the voltage switch 207 is connected to the voltage conversion circuit 106. The power supply voltage Vcc is supplied to the EX-OR circuit 203, the smoothing circuit 204, the voltage comparator 205, the reference voltage generation circuit 206, and the voltage switch 207 through the power supply terminal 200 for the phase difference width detection circuit.

【0027】図5に電圧変換回路を示す。以下、電圧変
換回路について説明する。電圧変換回路106は、イン
バータ208と、昇圧回路209と、降圧回路210と
から構成されている。そして、位相差幅検出回路105
の出力が2つに分岐され、一方がインバータ208を介
して昇圧回路209へ、他方が直接、降圧回路210
へ、接続されている。さらに、昇圧回路209の出力側
と降圧回路210の出力側が、位相比較器用電源端子2
11とチャージポンプ用電源端子212と能動ローパス
・フィルタ用電源端子213とに接続されている。ま
た、電源電圧Vccが電圧変換回路用電源端子214を
通じてインバータ208、昇圧回路209および降圧回
路210に供給されている。
FIG. 5 shows a voltage conversion circuit. Hereinafter, the voltage conversion circuit will be described. The voltage conversion circuit 106 includes an inverter 208, a boost circuit 209, and a step-down circuit 210. Then, the phase difference width detection circuit 105
Is output to the booster circuit 209 via the inverter 208, and the other is directly branched to the step-down circuit 210 via the inverter 208.
Connected to Further, the output side of the booster circuit 209 and the output side of the step-down circuit 210 are connected to the phase comparator power supply terminal 2.
11, a charge pump power supply terminal 212 and an active low-pass filter power supply terminal 213. The power supply voltage Vcc is supplied to the inverter 208, the booster circuit 209, and the step-down circuit 210 through the power supply terminal 214 for the voltage conversion circuit.

【0028】次に、本実施例におけるPLL回路の動作
を説明する。本実施例の基準周波数発生器101、電圧
制御発振器108、分周器102、位相比較器103、
チャージポンプ104および能動ローパス・フィルタ1
07よりなる位相同期ループの動作は先に発明の実施の
形態で説明したとおりである。
Next, the operation of the PLL circuit in this embodiment will be described. In this embodiment, the reference frequency generator 101, the voltage controlled oscillator 108, the frequency divider 102, the phase comparator 103,
Charge pump 104 and active low-pass filter 1
The operation of the phase-locked loop consisting of 07 is as described in the embodiment of the present invention.

【0029】次に、図5〜図7を用いて位相差幅検出回
路105と電圧変換回路106の動作を説明する。図6
は基準周波数発生器101の基準周波数frと分周器1
02の分周周波数fnの位相差が基準値以上のとき、図
7は位相差が基準値より小さいときの波形図であり、共
に図5におけるアップ信号端子201、ダウン信号端子
202およびEX−OR回路203の出力と、電圧比較
器205の入力および出力と、電圧切り換え器207お
よび電圧変換回路106の出力の、各波形を示してい
る。ここで、位相比較器103から出力される位相差信
号UPとDOWNは、共に通常がHIGHで、アクティ
ブのときがLOWの信号であり、分周周波数fnの位相
が基準周波数frの位相より遅れているときにはUPが
位相差に応じて変化し、DOWNはHIGHに保持され
る。また、分周周波数fnの位相が基準周波数frの位
相より進んでいるときにはDOWNが位相差に応じて変
化し、UPはHIGHに保持される。なお、位相差が0
のときはUPとDOWNが共にHIGHに保持される。
Next, the operation of the phase difference width detection circuit 105 and the voltage conversion circuit 106 will be described with reference to FIGS. FIG.
Is the reference frequency fr of the reference frequency generator 101 and the frequency divider 1
FIG. 7 is a waveform diagram when the phase difference of the divided frequency fn of No. 02 is equal to or larger than the reference value, and FIG. 7 is a waveform diagram when the phase difference is smaller than the reference value. The waveforms of the output of the circuit 203, the input and output of the voltage comparator 205, and the outputs of the voltage switch 207 and the voltage conversion circuit 106 are shown. Here, the phase difference signal UP and DOWN output from the phase comparator 103 are both normally HIGH and are LOW when active, and the phase of the divided frequency fn is delayed from the phase of the reference frequency fr. When UP, the UP changes according to the phase difference, and DOWN is held HIGH. When the phase of the divided frequency fn is ahead of the phase of the reference frequency fr, DOWN changes in accordance with the phase difference, and UP is held at HIGH. Note that the phase difference is 0
At this time, both UP and DOWN are held HIGH.

【0030】次に図6を用いて位相差が大きいときの動
作を説明する。位相比較器103に図6(a)に示す基
準周波数frと図6(b)に示す分周周波数fnが入力
されると、図6(c)に示す位相差信号UPと図6
(d)に示すDOWNが出力され、位相差幅検出回路1
05内のEX−OR回路203に入力される。ここで
は、分周周波数fnが基準周波数frより位相が進んで
いるので、UPが位相差に応じて変化し、DOWNはH
IGHに保持される。したがって、EX−OR回路20
3の出力信号は図6(e)に示すようにUP信号がLO
WになったときにHIGHになる。そこで、図6(e)
に示すEX−OR回路203の出力信号を平滑化回路2
04で平滑化して図6(f)の204aに示すようにし
たのち、電圧比較器205の入力とし、図6(f)の2
06aに示す基準電圧発生回路206の出力電圧を、電
圧比較器205のもう一方の入力とする。ところで、電
圧比較器205は基準電圧発生回路206の出力電圧2
06aより平滑化回路204の出力電圧204aの方が
高いか同じ場合にHIGHを、低い場合にLOWを出力
するので、図6(g)に示すような出力信号を電圧切り
換え器207に出力する。電圧切り換え器207は、図
6(g)に示す電圧比較器205の出力信号と図6
(e)に示すEX−OR回路203の出力信号を入力と
し、電圧比較器205の出力信号をEX−OR回路20
3の出力信号のダウンエッジで保持して図6(h)に示
す信号を電圧変換回路106へ出力する。
Next, the operation when the phase difference is large will be described with reference to FIG. When the reference frequency fr shown in FIG. 6A and the divided frequency fn shown in FIG. 6B are input to the phase comparator 103, the phase difference signal UP shown in FIG.
DOWN shown in (d) is output, and the phase difference width detection circuit 1
05 is input to the EX-OR circuit 203. Here, since the phase of the divided frequency fn is ahead of the phase of the reference frequency fr, UP changes according to the phase difference, and DOWN becomes H
It is held at IGH. Therefore, the EX-OR circuit 20
As shown in FIG. 6 (e), the output signal from
When it becomes W, it becomes HIGH. Therefore, FIG.
The output signal of the EX-OR circuit 203 shown in FIG.
After smoothing at 04, as shown at 204a in FIG. 6 (f), it is input to the voltage comparator 205 and
The output voltage of the reference voltage generation circuit 206 indicated by reference numeral 06 a is used as the other input of the voltage comparator 205. By the way, the voltage comparator 205 outputs the output voltage 2 of the reference voltage generation circuit 206.
When the output voltage 204a of the smoothing circuit 204 is higher or the same as the output voltage 06a, HIGH is output, and when the output voltage 204a is lower, LOW is output. Therefore, an output signal as shown in FIG. The voltage switch 207 is connected to the output signal of the voltage comparator 205 shown in FIG.
The output signal of the EX-OR circuit 203 shown in (e) is input and the output signal of the voltage comparator 205 is output to the EX-OR circuit 20.
The signal shown in FIG. 6H is output to the voltage conversion circuit 106 while being held at the down edge of the output signal of No. 3.

【0031】一方、電圧変換回路106内の、昇圧回路
209と降圧回路210は、共にLOW信号で電圧変換
を行って直流電圧を出力し、HIGH信号で出力を停止
する。ここで、インバータ208は、位相差幅検出回路
105の出力信号を反転して昇圧回路209に出力する
ので、位相差幅検出回路105の出力信号がHIGHの
ときは昇圧回路209が直流電圧を出力し、LOWのと
きには降圧回路210が直流電圧を出力することにな
る。よって、電圧変換回路106に、図6(h)で示す
信号が入力されると、位相比較器103、チャージポン
プ104および能動ローパス・フィルタ109には、図
6(i)で示す電源電圧が供給される。
On the other hand, both the booster circuit 209 and the step-down circuit 210 in the voltage conversion circuit 106 perform voltage conversion with a LOW signal and output a DC voltage, and stop output with a HIGH signal. Here, since the inverter 208 inverts the output signal of the phase difference width detection circuit 105 and outputs the inverted signal to the booster circuit 209, when the output signal of the phase difference width detection circuit 105 is HIGH, the booster circuit 209 outputs a DC voltage. However, when LOW, the step-down circuit 210 outputs a DC voltage. Therefore, when the signal shown in FIG. 6H is input to the voltage conversion circuit 106, the power supply voltage shown in FIG. 6I is supplied to the phase comparator 103, the charge pump 104, and the active low-pass filter 109. Is done.

【0032】次に図7を用いて位相差が小さいときの動
作を説明する。位相比較器103に図7(a)に示す基
準周波数frと図7(b)に示す分周周波数fnが入力
されると、図7(c)に示す位相差信号UPと図7
(d)に示すDOWNが出力され、位相差幅検出回路1
05内のEX−OR回路203に入力される。ここで
は、分周周波数fnが基準周波数frより位相が進んで
いるので、UPが位相差に応じて変化し、DOWNはH
IGHに保持される。したがって、EX−OR回路20
3の出力信号は図7(e)に示すようにUP信号がLO
WになったときにHIGHになる。そこで、図7(e)
に示すEX−OR回路203の出力信号を平滑化回路2
04で平滑化して図7(f)の204aに示すようにし
たのち、電圧比較器205の入力とし、図7(f)の2
06aに示す基準電圧発生回路206の出力電圧を、電
圧比較器205のもう一方の入力とする。ところで、電
圧比較器205は基準電圧発生回路206の出力電圧2
06aより平滑化回路204の出力電圧204aの方が
高いか同じ場合にHIGHを、低い場合にLOWを出力
するので図7(g)に示す出力信号を電圧切り換え器2
07に出力する。電圧切り換え器207は、図7(g)
に示す電圧比較器205の出力信号と図7(e)に示す
EX−OR回路203の出力信号を入力とし、電圧比較
器205の出力信号をEX−OR回路203の出力信号
のダウンエッジで保持して図7(h)に示すように出力
する。
Next, the operation when the phase difference is small will be described with reference to FIG. When the reference frequency fr shown in FIG. 7A and the divided frequency fn shown in FIG. 7B are input to the phase comparator 103, the phase difference signal UP shown in FIG.
DOWN shown in (d) is output, and the phase difference width detection circuit 1
05 is input to the EX-OR circuit 203. Here, since the phase of the divided frequency fn is ahead of the phase of the reference frequency fr, UP changes according to the phase difference, and DOWN becomes H
It is held at IGH. Therefore, the EX-OR circuit 20
As shown in FIG. 7 (e), the output signal from
When it becomes W, it becomes HIGH. Therefore, FIG.
The output signal of the EX-OR circuit 203 shown in FIG.
After smoothing at 04, as shown at 204a in FIG. 7 (f), it is input to the voltage comparator 205 and
The output voltage of the reference voltage generation circuit 206 indicated by reference numeral 06 a is used as the other input of the voltage comparator 205. By the way, the voltage comparator 205 outputs the output voltage 2 of the reference voltage generation circuit 206.
When the output voltage 204a of the smoothing circuit 204 is higher or the same as that of the output voltage 06a, HIGH is output, and when the output voltage 204a is lower, LOW is output, so that the output signal shown in FIG.
07. The voltage switch 207 is as shown in FIG.
7 (e) and the output signal of the EX-OR circuit 203 shown in FIG. 7 (e), and the output signal of the voltage comparator 205 is held at the down edge of the output signal of the EX-OR circuit 203. Then, output is performed as shown in FIG.

【0033】また、先に図6で説明したように、電圧変
換回路106に図7(h)で示す信号が入力されると、
位相比較器103、チャージポンプ104および能動ロ
ーパス・フィルタ109には図7(i)で示す電源電圧
が供給される。
As described earlier with reference to FIG. 6, when the signal shown in FIG.
The power supply voltage shown in FIG. 7I is supplied to the phase comparator 103, the charge pump 104, and the active low-pass filter 109.

【0034】ここで、図6と図7を比較してみると、図
6は昇圧回路209により電源が供給されているのに対
し、図7ではほとんど降圧回路210による電源の供給
しか行われない。なお、分周周波数fnの位相が基準周
波数frの位相より進んでいるときにはDOWNが位相
差に応じて変化し、UPがHIGHに保持される以外
は、図6と図7で説明した動作と同じ動作を行う。ま
た、位相差が0のときはUPとDOWNが共にHIGH
に保持されるので、EX−OR回路203の出力信号が
LOWとなり、基準値を下回るので図7と同様の動作を
行う。よって、本実施例によれば、基準周波数発生器の
基準周波数frと分周器102の分周周波数fnの位相
差が大きい時には電源電圧(Vcc)215aより高い
電圧を、位相差が小さい時には電源電圧(Vcc)21
5aより低い電圧を、位相比較器103、チャージポン
プ104および能動ローパス・フィルタ109の電源電
圧とすることができる。
Here, comparing FIG. 6 and FIG. 7, FIG. 6 shows that power is supplied by the booster circuit 209, whereas FIG. . Note that when the phase of the divided frequency fn is ahead of the phase of the reference frequency fr, the DOWN changes according to the phase difference, and the operation is the same as that described with reference to FIGS. 6 and 7 except that UP is held at HIGH. Perform the operation. When the phase difference is 0, both UP and DOWN are HIGH.
, The output signal of the EX-OR circuit 203 becomes LOW and falls below the reference value, so that the same operation as in FIG. 7 is performed. Therefore, according to the present embodiment, when the phase difference between the reference frequency fr of the reference frequency generator and the divided frequency fn of the frequency divider 102 is large, a voltage higher than the power supply voltage (Vcc) 215a is used. Voltage (Vcc) 21
A voltage lower than 5a can be used as a power supply voltage of the phase comparator 103, the charge pump 104, and the active low-pass filter 109.

【0035】ところで、一般にPLL回路のロックアッ
プ時間は10msec程度に設計されるので、本発明に
よれば大部分の時間は低電圧で済むことになる。本実施
例では、電源回路電圧を3V、昇圧回路による電圧を6
V、降圧回路による電圧を1.5V、基準電圧発生回路
の出力電圧を1.5Vとしている。したがって、電源電
圧が同じ3Vの場合、位相比較器とチャージポンプの消
費電力は3V固定のものに対して約1/4に低減でき
る。
By the way, since the lock-up time of the PLL circuit is generally designed to be about 10 msec, according to the present invention, most of the time can be achieved with a low voltage. In this embodiment, the power supply circuit voltage is 3 V, and the voltage of the booster circuit is 6
V, the voltage by the step-down circuit is 1.5 V, and the output voltage of the reference voltage generation circuit is 1.5 V. Therefore, when the power supply voltage is the same of 3V, the power consumption of the phase comparator and the charge pump can be reduced to about 1/4 of that of the fixed 3V.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるPL
L回路は、位相比較器とチャージポンプの電源電圧を、
位相差が基準値以上のときには昇圧し、基準値より小さ
いときには降圧する、という機能を有する。これによ
り、高速ロックアップや周波数可変範囲の拡大が必要
な、位相差が大きいときはロックアップ速度が速くな
り、ロックアップ後の位相差が小さいときはチャージポ
ンプのノイズが低減できると共に低消費電力化が図れ
る、という効果が得られる。
As described above, the PL according to the present invention is
The L circuit connects the power supply voltage of the phase comparator and the charge pump,
When the phase difference is equal to or larger than the reference value, the voltage is increased, and when the phase difference is smaller than the reference value, the voltage is decreased. As a result, the lock-up speed is increased when the phase difference is large, which requires high-speed lock-up or expansion of the frequency variable range. When the phase difference after lock-up is small, the noise of the charge pump can be reduced and the power consumption can be reduced. Thus, the effect that the conversion can be achieved can be obtained.

【0037】また、ローパス・フィルタが能動フィルタ
で構成されている場合は、位相比較器とチャージポンプ
と能動ローパス・フィルタの電源電圧を、位相差が基準
値以上のときには昇圧し、基準値より小さいときには降
圧する、という機能を有する。これにより、ローパス・
フィルタが能動フィルタで構成されているPLL回路に
ついても、高速ロックアップや周波数可変範囲の拡大が
必要な、位相差が大きいときはロックアップ速度が速く
なり、ロックアップ後の位相差が小さいときはチャージ
ポンプのノイズが低減できると共に低消費電力化が図れ
る、という効果が得られる。
When the low-pass filter is composed of an active filter, the power supply voltage of the phase comparator, the charge pump, and the active low-pass filter is boosted when the phase difference is equal to or more than the reference value, and is smaller than the reference value. Sometimes has the function of stepping down. As a result, low-pass
Even for a PLL circuit in which the filter is formed of an active filter, a high-speed lock-up or an expansion of the frequency variable range is required. When the phase difference is large, the lock-up speed is high, and when the phase difference after lock-up is small, This has the effect of reducing noise of the charge pump and reducing power consumption.

【0038】すなわち、本発明によるPLL回路は、ロ
ックアップの高速化と周波数可変範囲の拡大を図り、か
つノイズによる誤動作やC/N値の悪化を防ぐと共に低
消費電力を実現するという優れた効果を有するものであ
る。これにより、必要な性能を満足させつつ、携帯機器
に要求される電池使用時間の長時間化に対応するPLL
回路を提供することができる。
That is, the PLL circuit according to the present invention has an excellent effect of increasing the speed of lock-up, expanding the frequency variable range, preventing malfunctions due to noise and deteriorating the C / N value, and realizing low power consumption. It has. As a result, a PLL that satisfies the required performance and responds to the prolonged battery usage time required for portable devices
A circuit can be provided.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第2の実施の形態を示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】 実施例における位相比較器の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a phase comparator in the embodiment.

【図4】 実施例におけるチャージポンプとローパス・
フィルタの回路図である。
FIG. 4 shows a charge pump and a low-pass filter according to the embodiment.
It is a circuit diagram of a filter.

【図5】 実施例における位相差幅検出回路と電圧変換
回路の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a phase difference width detection circuit and a voltage conversion circuit in the embodiment.

【図6】 基準周波数frと分周周波数fnの位相差が
大きいときの波形図であり、(a)は基準周波数fr、
(b)は分周周波数fn、(c)は位相差信号UP、
(d)は位相差信号DOWN、(e)はEX−OR回路
203の出力、(f)は電圧比較器205の入力、
(g)は電圧比較器205の出力、(h)は電圧切り換
え器207の出力、(i)は電圧変換回路106の出力
である。
6A and 6B are waveform diagrams when a phase difference between a reference frequency fr and a divided frequency fn is large, and FIG.
(B) is the divided frequency fn, (c) is the phase difference signal UP,
(D) is the phase difference signal DOWN, (e) is the output of the EX-OR circuit 203, (f) is the input of the voltage comparator 205,
(G) is the output of the voltage comparator 205, (h) is the output of the voltage switch 207, and (i) is the output of the voltage conversion circuit 106.

【図7】 基準周波数frと分周周波数fnの位相差が
小さいときの波形図であり、(a)は基準周波数fr、
(b)は分周周波数fn、(c)は位相差信号UP、
(d)は位相差信号DOWN、(e)はEX−OR回路
203の出力、(f)は電圧比較器205の入力、
(g)は電圧比較器205の出力、(h)は電圧切り換
え器207の出力、(i)は電圧変換回路106の出力
である。
7A and 7B are waveform diagrams when the phase difference between the reference frequency fr and the divided frequency fn is small, and FIG.
(B) is the divided frequency fn, (c) is the phase difference signal UP,
(D) is the phase difference signal DOWN, (e) is the output of the EX-OR circuit 203, (f) is the input of the voltage comparator 205,
(G) is the output of the voltage comparator 205, (h) is the output of the voltage switch 207, and (i) is the output of the voltage conversion circuit 106.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…基準周波数発生器、102…分周器、103…
位相比較器、104…チャージポンプ、105…位相差
幅検出回路、106…電圧変換回路、107…ローパス
・フィルタ、108…電圧制御発振器、109…能動ロ
ーパス・フィルタ、200…位相差幅検出回路用電源端
子、201…アップ信号端子、202…ダウン信号端
子、203…排他的論理和(EX−OR)回路、204
…平滑化回路、204a…平滑化回路の出力電圧、20
5…電圧比較器、206…基準電圧発生回路、206a
…基準電圧、207…電圧切り換え器(フリップフロッ
プ)、208,221,225…インバータ、209…
昇圧回路、210…降圧回路、211…位相比較器用電
源端子、212…チャージポンプ用電源端子、213…
能動ローパス・フィルタ用電源端子、214…電圧変換
回路用電源端子、215a…電源電圧(Vcc)、21
7…ローパス・フィルタ出力端子、218…基準周波数
入力端子、219…分周周波数入力端子、222…Nチ
ャネルトランジスタ、223…Pチャネルトランジス
タ、226,227…抵抗、228…コンデンサ、23
1〜239…NAND回路。
101: reference frequency generator, 102: frequency divider, 103:
Phase comparator 104 charge pump 105 phase difference detection circuit 106 voltage conversion circuit 107 low-pass filter 108 voltage-controlled oscillator 109 active low-pass filter 200 phase difference detection circuit Power supply terminal, 201: up signal terminal, 202: down signal terminal, 203: exclusive OR (EX-OR) circuit, 204
... Smoothing circuit, 204a ... Output voltage of smoothing circuit, 20
5: voltage comparator, 206: reference voltage generation circuit, 206a
Reference voltage, 207 Voltage switcher (flip-flop), 208, 221, 225 Inverter, 209
Step-up circuit, 210 ... Step-down circuit, 211 ... Power terminal for phase comparator, 212 ... Power terminal for charge pump, 213 ...
Power supply terminal for active low-pass filter, 214 power supply terminal for voltage conversion circuit, 215a power supply voltage (Vcc), 21
7: Low-pass filter output terminal, 218: Reference frequency input terminal, 219: Divided frequency input terminal, 222: N-channel transistor, 223: P-channel transistor, 226, 227: resistor, 228: capacitor, 23
1-239 ... NAND circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03L 7/06 - 7/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03L 7/ 06-7/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器
の出力を分周する分周器と、基準周波数発生器と、この
基準周波数発生器の出力と前記分周器の出力の位相を比
較する位相比較器と、この位相比較器の出力する位相差
信号を前記電圧制御発振器の制御電圧に変換するチャー
ジポンプおよびローパス・フィルタからなる位相差電圧
変換回路とを有する位相同期ループ回路において、 前記位相比較器の出力から得られる位相差を基準値と比
較して位相差の大小を判定する手段と、 この判定結果に基づき、前記位相比較器および前記チャ
ージポンプに供給する電源電圧を電圧変換前の電源電圧
(Vcc)を基準として位相差大のときは昇圧し位相差
小の時は降圧する手段と、 を設けたことを特徴とする位相同期ループ回路。
1. A voltage-controlled oscillator, a frequency divider for dividing the output of the voltage-controlled oscillator, a reference frequency generator, and comparing the phase of the output of the reference frequency generator with the phase of the output of the frequency divider. A phase locked loop circuit comprising: a phase comparator; and a phase difference voltage conversion circuit including a charge pump and a low-pass filter for converting a phase difference signal output from the phase comparator into a control voltage of the voltage controlled oscillator. Means for comparing the phase difference obtained from the output of the comparator with a reference value to determine the magnitude of the phase difference; based on the determination result, the power supply voltage supplied to the phase comparator and the charge pump before the voltage conversion Power-supply voltage
When the phase difference is large based on (Vcc), the voltage is boosted and the phase difference is increased.
A phase-locked loop circuit comprising: means for stepping down when small .
【請求項2】 前記ローパス・フィルタは能動フィルタ
であり、このローパス・フィルタは前記電源電圧を電圧
変換前の電源電圧(Vcc)を基準として位相差大のと
きは昇圧し位相差小の時は降圧する手段から電源電圧が
供給されることを特徴とする請求項1記載の位相同期ル
ープ回路。
Wherein said low-pass filter is an active filter, the low pass filter voltage the supply voltage
The phase difference is large based on the power supply voltage (Vcc) before conversion.
2. The phase-locked loop circuit according to claim 1, wherein a power supply voltage is supplied from a step-up means when the phase difference is small when the phase difference is small .
【請求項3】 前記位相差の大小を判定する手段は、 前記位相比較器が出力する位相差信号を入力とする排他
的論理和回路と、 この排他的論理和回路の出力信号を平滑化する平滑化回
路と、 位相差の基準値を設定する基準電圧発生回路と、 この基準電圧発生回路の出力電圧と前記平滑化回路の出
力電圧を比較し、大小を判定する電圧比較器と、 この電圧比較器の出力信号を前記排他的論理和回路の出
力信号を用いて取り込み保持して出力する電圧切り換え
器と、を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の
位相同期ループ回路。
3. An exclusive OR circuit that receives the phase difference signal output from the phase comparator as an input, and smoothes an output signal of the exclusive OR circuit. A smoothing circuit, a reference voltage generating circuit for setting a reference value of the phase difference, a voltage comparator for comparing the output voltage of the reference voltage generating circuit with the output voltage of the smoothing circuit to determine the magnitude, 3. The phase-locked loop circuit according to claim 1, further comprising: a voltage switch that captures, holds, and outputs the output signal of the comparator using the output signal of the exclusive OR circuit.
【請求項4】 前記電源電圧を電圧変換前の電源電圧
(Vcc)を基準として位相差大のときは昇圧し位相差
小の時は降圧する手段は、直流電圧を出力する、昇圧回
路および降圧回路と、前記位相差の大小を判定する手段
から出力される信号により位相差が大きいときは前記昇
圧回路を選択し位相差が小さいときは前記降圧回路を選
択する選択回路と、 を備えたことを特徴とする請求項1、2又は3記載の位
相同期ループ回路。
4. A power supply voltage before a voltage conversion is performed on the power supply voltage.
When the phase difference is large based on (Vcc), the voltage is boosted and the phase difference is increased.
Means when the small to buck outputs a DC voltage, the booster circuit and the step-down circuit and, when the phase difference is large by signals output from the means for determining the magnitude of the phase difference position selecting the boost circuit 4. The phase-locked loop circuit according to claim 1, further comprising: a selection circuit that selects the step-down circuit when the phase difference is small.
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