JP3253581B2 - ディジタルpll回路 - Google Patents

ディジタルpll回路

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JP3253581B2
JP3253581B2 JP00919098A JP919098A JP3253581B2 JP 3253581 B2 JP3253581 B2 JP 3253581B2 JP 00919098 A JP00919098 A JP 00919098A JP 919098 A JP919098 A JP 919098A JP 3253581 B2 JP3253581 B2 JP 3253581B2
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淳司 小池
信和 細矢
泰生 大西
治 瀬上
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はディジタルPLL回路
に関し、特にたとえばVCO(Voltage Controlled Osci
llator) から出力された発振周波数信号の位相をHパル
スにロックする、ディジタルPLL回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図10に示す従来のこの種のディジタル
PLL回路1では、入力される水平同期パルス(Hパル
ス)の立ち下がり期間の中間地点に分周パルス(FHパ
ルス)の立ち下がりをロックさせるために、位相比較器
2がHパルスの位相とFHパルスの位相とを比較し、ル
ープフィルタ3が位相比較器2からの出力の積分信号を
VCO4に与えていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来技術では、図11に示すようにFHパルスがHパルス
にロックされた状態であっても、Hパルスの立ち下がり
期間において、位相比較器2の出力が図11(C)に示
すように正極性および負極性に変化し、これによって、
VCO4の制御電圧が図11(D)に示すように変動し
ていた。つまり、ロック状態においてもVCO4の発振
周波数が変動していた。
【0004】それゆえに、この発明の主たる目的は、ロ
ック状態においてVCOの発振周波数の変動を防止する
ことができる、ディジタルPLL回路を提供することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、制御電圧に
応じた周波数で発振する発振手段、周波数に相関する相
関信号と入力信号との位相差を検出する検出手段、位相
差に基づいて制御電圧を作成する作成手段、位相差に相
当する期間に第1レベルから第2レベルに変化する位相
差信号を出力する第1出力手段、位相差信号を異なるタ
イミングで複数回サンプリングするサンプリング手段、
およびサンプリング手段から出力された複数のサンプリ
ング信号が全て第1レベルを示すとき相関信号が入力信
号に同期していることを示す第1判別信号を出力し、複
数のサンプリング信号の少なくとも1つが第2レベルを
示すとき相関信号が入力信号に同期していないことを示
す第2判別信号を出力する第2出力手段を備える、ディ
ジタルPLL回路である。
【0006】
【作用】位相比較器は、HパルスとFHパルスとの間の
位相差を検出し、位相差データを出力する。デコーダ
は、この位相差データに基づいて正極性または負極性の
極性信号を出力する。つまり、FHパルスがHパルスに
対して同相または遅相であれば、正極性信号が出力さ
れ、FHパルスがHパルスに対して進相であれば負極性
の極性信号が出力される。デコーダはまた、位相差がゼ
ロのときハイレベルの位相差信号を出力し、位相差が存
在するとき、その位相差に相当する期間ローレベルの位
相差信号を出力する。3状態バッファは、位相差信号に
応答して、デコーダからの極性信号にゲートをかける。
このため、HパルスとFHパルスとの間に位相差が存在
すれば、3状態バッファから極性信号がそのまま出力さ
れ、HパルスとFHパルスが同位相であれば、3状態バ
ッファからハイインピーダンス信号が出力される。この
ようにして3状態バッファから出力された極性信号に基
づいて制御電圧が作成され、VCOが制御される。
【0007】
【発明の効果】この発明によれば、位相差がゼロのとき
極性信号にゲートがかけられるため、位相ロックがかけ
られた状態で発振周波数が変動するのを防止することが
できる。この発明の上述の目的,その他の目的,特徴お
よび利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な
説明から一層明らかとなろう。
【0008】
【実施例】図1を参照して、この実施例のディジタルP
LL回路10は、入力されたHパルス(入力信号)の位
相と分周器28から出力されたFHパルス(相関信号)
の位相とを比較する位相比較器12を含む。Hパルスお
よびFHパルスは図3(a)〜(c)に示すような位相
をもち、位相比較器12においては、位相検波回路14
がそれぞれの位相を検波する。つまり、Hパルスの立ち
下がり時点からFHパルスの立ち下がり時点までの期間
に、カウンタ16を能動化するイネーブル信号をUP端
子から出力し、FHパルスの立ち下がり時点からHパル
スの立ち上がり時点までの期間に、カウンタ18を能動
化するイネーブル信号をDOWN端子から出力する。カ
ウンタ16および18は、分周器32から出力される分
周パルスをクロックとして受け、このクロックに応答し
てインクリメントされる。
【0009】デコーダ20は、カウンタ16および18
のそれぞれから出力されたカウントデータを受ける。そ
れぞれのカウントデータは、図2に示すコンパレータ2
0aおよび減算器20bに与えられ、コンパレータ20
aにおいて両データが比較されるとともに、減算器20
bにおいて両データの差が検出される。コンパレータ2
0aは、カウンタ16からのカウントデータが大きいと
き、つまりFHパルスがHパルスに対して遅相であると
き、図3(a)に示すように正極性の極性信号を出力す
る。一方、カウンタ18からのカウントデータが大きい
とき、つまりFHパルスがHパルスに対して進相である
とき、図3(b)に示すように負極性の極性信号を出力
する。減算器20bは、絶対値である差分データつまり
位相差データをパルス生成回路20cに出力し、パルス
生成回路20cは、図3(a)および(b)に示すよう
に、入力された位相差データに対応する期間だけローレ
ベルの位相差パルス(第2レベルの位相差信号)を生成
する。この位相差パルスは、図3(a)に示す遅相状態
において、Hパルスの立ち下がり期間の中間地点で立ち
下がるように出力され、図3(b)に示す進相状態にお
いて、Hパルスの立ち下がり期間の中間地点で立ち上が
るように出力される。
【0010】なお、HパルスとFHパルスとが同相のと
き、コンパレータ20aは、図3(c)に示すように正
極性信号を出力する。また、減算器20bは“0”を示
す差分データを出力し、この結果、パルス生成回路20
cは、図3(c)に示すようにハイレベルの位相差パル
ス(第1レベルの位相差信号)を出力し続ける。極性信
号は3状態バッファ22(ゲート手段)の入力端子に与
えられ、位相差パルスは、3状態バッファ22の反転制
御端子に与えられる。3状態バッファ22は、位相差パ
ルスがローレベルのときだけ、入力された極性信号をそ
のまま出力し、位相差パルスがハイレベルとなるとハイ
インピーダンス信号を出力する。つまり、図3(a)〜
(c)からわかるように、FHパルスが遅相状態であれ
ば、位相差に相当する期間だけ、3状態バッファ22か
らハイレベル信号が出力され、FHパルスが進相状態で
あれば、位相差に相当する期間だけ、3状態バッファ2
2からローレベル信号が出力される。一方、FHパルス
とHパルスとが同相であれば、3状態バッファ22から
常にハイインピーダンス信号が出力される。
【0011】3状態バッファ22の出力は、感度を規定
する抵抗R1を介してループフィルタ24に与えられ
る。ループフィルタ24は入力信号を積分し、積分信号
を制御電圧としてVCO26に与える。したがって、V
CO26はこの制御電圧に従って発振周波数を変更す
る。VCO26から出力された発振周波数信号は、分周
器28,30および32に入力され、所定の分周率で分
周される。これによって、分周器28からFHパルスが
出力され、分周器30から位相検波回路14を制御する
クロックが出力され、そして分周器32からカウンタ1
6および18を制御するクロックが出力される。
【0012】この実施例によれば、FHパルスとHパル
スが同相であれば、デコーダ20から出力される位相差
パルスは常にハイレベルとなり、これによって3状態バ
ッファ22はハイインピーダンス信号を出力するため、
同相状態においてVCO26の発振周波数が変動するこ
とはない。図4を参照して、他の実施例のディジタルP
LL回路10は、FHパルスがHパルスに同期(ロッ
ク)しているかどうかをHパルス,位相差パルスおよび
VCO26の発振周波数信号に基づいて判別する同期判
別回路34が設けられている点を除き、図1実施例と同
様であるため、重複した説明を省略する。
【0013】同期判別回路34は図5に示すように構成
される。カウンタ34aは図6(a)〜(c)に示すH
パルスの立ち下がりによってリセットされ、発振周波数
信号によってインクリメントされる。デコーダ34bは
カウンタ34aのカウント値が所定値となったときに基
準クロックを1つだけ出力する。この基準クロックは、
シリアルに接続された7つのRSフリップフロップ回路
(図示せず)を備えるシフトレジスタ34cに与えら
れ、発振周波数信号に応答してシフトされる。シフトレ
ジスタ34cはまた、Hパルスの立ち上がりに応答して
クリアされる。したがって、シフトレジスタ34cから
は、図6(d)に示すように、7つのクロックCLK1
〜CLK7が互いに異なる時期に出力され、Dフリップ
フロップ回路34d〜34j(サンプリング手段)にそ
れぞれ入力される。この7つのクロックCLK1〜CL
K7は、Hパルスの立ち下がり期間に出力される。具体
的には、Hパルスの立ち下がり期間の中間地点でCLK
4が出力されるように、CLK1〜CLK7が出力され
る。位相差パルスは、Dフリップフロップ回路34d〜
34jのD端子に入力され、クロックCLK1〜CLK
7のそれぞれに応答してラッチされる。
【0014】図6(a)または(b)に示すようにFH
パルスが遅相状態または進相状態であれば、位相差パル
スは位相差に応答する期間だけローレベルとなり、この
ローレベルがDフリップフロップ回路34d〜34jの
いずれかでラッチされる。つまり、Dフリップフロップ
回路34d〜34jの出力の少なくとも1つはローレベ
ルとなる。したがって、FHパルスがHパルスに同期し
ていなければ、AND回路34k(論理積手段)から出
力される判別信号は、非同期状態を示すローレベルとな
る。
【0015】一方、図6(c)に示すように、FHパル
スとHパルスとが同相状態であれば、つまりFHパルス
がHパルスに同期していれば、位相差パルスは常にハイ
レベルとなり、Dフリップフロップ回路34d〜34j
の出力は全てハイレベルとなる。したがって、AND回
路34kから同期状態を示すハイレベルの判別信号が出
力される。
【0016】この実施例によれば、HパルスとFHパル
スの位相関係を示す位相差パルスを複数のクロックCL
K1〜CLK7に応答してラッチするようにしたため、
FHパルスがHパルスに同期しているかどうかを判別す
ることができる。図7を参照して、その他の実施例のデ
ィジタルPLL回路10は、デコーダ20から出力され
た位相差パルスのパルス幅を調整するパルス幅調整回路
36(変化手段)と位相差パルスおよびパルス幅調整回
路36の出力を選択するスイッチSW1(選択手段)が
追加される点を除き、図1実施例と同様であるため、重
複した説明を省略する。
【0017】パルス幅調整回路36は図8に示すように
構成される。位相差パルスは、シリアル接続された4つ
のRSフリップフロップ回路(図示せず)を備えるシフ
トレジスタ36a(遅延手段)に与えられ、VCO36
からの発振周波数信号に応答してシフトされる。シフト
レジスタ36aから出力された4つの位相差パルスは、
AND回路36b(パルス生成手段)で論理積を施さ
れ、図9(a)および(b)に示すように位相差パルス
よりも立ち下がり期間が広がった調整パルスが出力され
る。なお、HパルスとFHパルスが同相であれば、位相
差パルスは常にハイレベルであるため、図9(c)に示
すように、調整パルスも常にハイレベルとなる。スイッ
チSW1はオペレータからの指示によって位相差パルス
および調整パルスのいずれか一方を選択し、3状態バッ
ファ22の反転制御端子に与える。したがって、3状態
バッファ22は、反転制御端子に与えられたパルスがロ
ーレベルとなる期間だけ極性信号をそのまま出力し、パ
ルスがハイレベルとなるとハイインピーダンス信号を出
力する。つまり、3状態バッファ22に調整パルスが与
えられたときは、位相差パルスが与えられるときに比べ
て、VCO26の感度が鋭くなる。
【0018】この実施例によれば、位相差パルスに基づ
いて立ち下がり期間が延長された調整パルスを作成する
ようにしたため、スイッチSW1を切り換えることによ
ってVCO26の感度を切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1実施例の一部を示すブロック図である。
【図3】図1実施例の動作の一部を示すタイミング図で
ある。
【図4】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。
【図5】図4実施例の一部を示すブロック図である。
【図6】図4実施例の動作の一部を示すタイミング図で
ある。
【図7】この発明のその他の実施例を示すブロック図で
ある。
【図8】図7実施例の一部を示すブロック図である。
【図9】図7実施例の動作の一部を示すタイミング図で
ある。
【図10】従来技術を示すブロック図である。
【図11】図10実施例の動作の一部を示すタイミング
図である。
【符号の説明】
10 …ディジタルPLL回路 12 …位相比較器 14 …位相検波回路 16,18 …カウンタ 20 …デコーダ 22 …3状態バッファ 26 …VCO 28,30,32 …分周器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬上 治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 岡 容弘 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−45921(JP,A) 特開 平7−193609(JP,A) 特開 昭63−96778(JP,A) 特開 昭54−124959(JP,A) 特表 平2−502960(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03L 7/06 H03L 7/089

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御電圧に応じた周波数で発振する発振手
    段、 前記周波数に相関する相関信号と入力信号との位相差を
    検出する検出手段、前記位相差に基づいて前記制御電圧を作成する作成手
    段、 前記位相差に相当する期間に第1レベルから第2レベル
    に変化する位相差信号を出力する第1出力手段、 前記位相差信号を異なるタイミングで複数回サンプリン
    グするサンプリング手段、および 前記サンプリング手段
    から出力された複数のサンプリング信号が全て前記第1
    レベルを示すとき前記相関信号が前記入力信号に同期し
    ていることを示す第1判別信号を出力し、前記複数のサ
    ンプリング信号の少なくとも1つが前記第2レベルを示
    すとき前記相関信号が前記入力信号に同期していないこ
    とを示す第2判別信号を出力する第2出力手段を備え
    る、 ディジタルPLL回路。
  2. 【請求項2】前記第1レベルはハイレベルであり、 前記第2レベルはローレベルであり、 前記第2出力手段は前記複数のサンプリング信号に論理
    積を施す論理積手段を含む、 請求項1記載のディジタル
    PLL回路。
  3. 【請求項3】前記位相差に応じて正極性および負極性の
    いずれか一方をもつ極性信号を出力する第3出力手段、
    および 前記第1レベルの位相差信号に応答して前記極性
    信号にゲートをかけ、前記第2レベルの位相差信号に応
    答して前記極性信号を通過させるゲート手段をさらに備
    え、 前記作成手段は前記ゲート手段の出力に基づいて前記制
    御電圧を作成する 、請求項1または2記載のディジタル
    PLL回路。
  4. 【請求項4】前記ゲート手段は、前記第1レベルの位相
    差信号に応答してハイインピーダン ス信号を出力する3
    状態バッファである、請求項3記載のディジタルPLL
    回路。
  5. 【請求項5】前記検出手段は前記相関信号のレベルが変
    化する地点と前記入力信号が所定レベルをとる期間の中
    間地点との位相差を検出する、請求項1ないし4のいず
    れかに記載のディジタルPLL回路。
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