JP3295777B2 - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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JP3295777B2
JP3295777B2 JP15388499A JP15388499A JP3295777B2 JP 3295777 B2 JP3295777 B2 JP 3295777B2 JP 15388499 A JP15388499 A JP 15388499A JP 15388499 A JP15388499 A JP 15388499A JP 3295777 B2 JP3295777 B2 JP 3295777B2
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    • H03L7/16Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、PLL回路に関
し、詳しくは、電源投入後あるいはスタンバイ状態、ス
リープ状態などからそれが解除されてデバイスが動作状
態に入ったときに早期にロックされるべきターゲット周
波数に復帰することができるようなPLL回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】最近の記録再生装置等を含む各種の電子
機器、映像機器、音響機器、通信機器などでは、信号の
復調、送信、あるいは検出、同期検波、同期分離などの
ためにタイミング基準となるタイミングクロックが使用
され、このタイミングクロックを発生するためにPLL
回路が用いられている。また、システムのメインクロッ
クを発生するためにこのPLL回路が用いられることも
多い。前記のような各種の機器にあっては、通常、消費
電力を低減するために不要なとき、不使用時などにCP
UやMPUのコントローラがスタンバイ状態やスリープ
状態に入る。これに伴ってPLL回路もスタンバイ状態
やスリープ状態にされる。また、キー操作を伴う、PH
S、携帯電話などの携帯用の各種の電子機器などでは、
電源投入してから即座に動作状態に入ることが要求さ
れ、キー操作できるまでの時間が短い。この種の電子機
器のPLL回路では、早期にロックされるべきターゲッ
ト周波数に復帰することが要求される。そこで、PLL
回路が電源投入後あるいはスタンバイ状態、スリープ状
態などからそれが解除されて早期にロックされるべきタ
ーゲット周波数に短時間に復帰して安定した周波数のク
ロックを発生するようにするために、従来、ブーストア
ップ回路が設けられているものも多い。このブーストア
ップ回路は、通常、PLL回路に内蔵されるVCO(電
圧制御発振回路)の制御電圧をロック周波数の制御電圧
(目標電圧)に向かって急速に増加させる回路になって
いる。制御電圧が目標電圧に達した時点でOFFとなっ
て、その動作は停止する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図4は、PLL回路を
起動する際のPLL回路に内蔵されるVCOの制御電圧
とターゲット周波数に復帰するまでの特性の説明図であ
る。縦軸は、VCOの入力電圧(制御電圧)であり、V
obが目標電圧である。横軸は時間tである。(a)は、ブ
ーストアップ回路が設けられていない場合であって、P
LL回路は、安定したロックド周波数になるまでにかな
り時間がかかっている。(b)は、ブーストアップ回路が
設けられている従来のPLL回路の特性であり、制御電
圧を目標電圧Vobに向かって急速に増加させるために、
オーバーシュートとアンダーシュートとが発生し、いわ
ゆるインデシアル応答特性となって、リンギングが発生
し、この特性が落ち着くまである程度の時間がかかる。
なお、t1は、ブーストアップ回路がOFFするまでの
タイミングである。この発明の目的は、このような従来
技術の問題点を解決するものであって、電源投入後ある
いはスタンバイ状態、スリープ状態などからそれが解除
されてデバイスが動作状態に入ったときに早期にロック
されるべきターゲット周波数に復帰することができるP
LL回路を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明のPLL回路の特徴は、VCOと、外部から
クロックを受けてVCOの発振信号とクロックとの位相
を比較する位相比較回路とを有し、この位相比較回路の
位相比較の結果に応じてVCOの制御電圧を発生するP
LLループによりクロックの周波数にロックされた所定
の発振周波数の出力を発生するPLL発振回路と、クロ
ックと発振信号とを受けて発振信号の周波数が所定の発
振周波数に対して設定された所定の範囲の下限値未満に
なったことに応じて所定の発振周波数になる方向に制御
電圧を移行させかつ所定の範囲の上限値を超えたことに
応じて所定の発振周波数になる方向に制御電圧を移行さ
せる信号をPLLループに加えあるいはPLLループに
発生させ、所定の範囲内にあるときにはPLLループに
対して作用を停止するブーストアップ回路とを備えてい
て、所定の範囲が少なくとも発振信号の周波数がロック
されるまでに上下に変動するリンギングの最初の上側お
よび下側変動の範囲より小さく設定されているものであ
る。ここで、前記のPLL発振回路は、位相比較回路の
位相比較結果に応じてプッシュプル動作をする第1のト
ランジスタ回路および制御信号を受けてプッシュプル動
作をする第2のトランジスタ回路を有するチャージポン
プ回路と、このチャージポンプ回路から出力を受けて制
御電圧を発生するローパスフィルタとを有している。ま
た、前記のブーストアップ回路は、クロックと発振信号
とを受けて発振信号の周波数が所定の範囲の下限値未満
であることを検出しかつ所定の範囲の上限値を超えたこ
とを検出する検出回路を有し、この検出回路が定期的に
所定の範囲の上限値を超えたことを検出したときに1ビ
ットの第1の検出信号を発生しかつ所定の範囲の下限値
未満であることを検出したときに1ビットの第2の検出
信号を発生し、第1の検出信号あるいは第2の検出信号
の1ビットの信号が所定数連続して発生したときに前記
の制御信号を発生して第2のトランジスタ回路をプッシ
ュ動作あるいはプル動作させるものである。
【0005】
【発明の実施の形態】このように、PLL発振回路の目
標周波数である所定の発振周波数に対して所定の範囲で
上限値と下限値とを設定しておき、その下限値未満にな
ったことに応じて所定の発振周波数になる方向に制御電
圧を移行させかつその上限値を超えたことに応じて所定
の発振周波数になる方向に制御電圧を移行させる信号を
PLLループに加えあるいは発生させるブーストアップ
回路を設ける。しかも、所定の範囲が少なくともVCO
の発振周波数がロックされるまでに上下に変動するリン
ギングの最初の上側および下側変動の範囲より小さく設
定されているものである。また、上下の範囲内にあると
きにはブーストアップ回路は、作用なしの状態でPLL
発振回路が安定したロック状態に移行する。これによ
り、ブーストアップ回路により発生する信号、例えば、
その制御電流値を大きく採ることができ、大きな電流値
を流したとしても発振信号の周波数における、リンギン
グする上下の範囲が本来のリンギング範囲よりも小さく
抑えられるので、ロックされるまでの時間を従来のブー
ストアップ回路よりも短くすることができる。また、ブ
ーストアップ回路の検出回路は、定期的に、所定の範囲
の上限値を超えたことを検出したときに1ビットの第1
の検出信号を発生しかつ所定の範囲の下限値未満である
ことを検出したときに1ビットの第2の検出信号を発生
するものであり、ブーストアップ回路は、第1の検出信
号あるいは第2の検出信号の1ビットの信号が所定数連
続して発生したときに制御信号を発生して第2のトラン
ジスタ回路をプッシュ動作あるいはプル動作させるの
で、ノイズに対して強い回路となる。その結果、PLL
ループにより目標周波数の制御電圧に向かって早期に移
行させることができ、PLL発振回路を早期に安定した
ロック状態で発振させることができる。なお、プログラ
ム可能な分周器をPLL発振回路に設けて、ロックされ
る発振周波数を外部から設定可能にすることで、使用目
的に合わせて最適なブーストアップ状態を作り出すこと
ができる。これにより使用される製品あるいはセットご
とに適正なPLL発振回路とすることができる。次に説
明する実施例は、この例のものである。
【0006】
【実施例】図1は、この発明のPLL回路を適用した一
実施例の回路図、図2は、そのターゲット周波数にロッ
クされるまでのVCOの制御電圧の特性の説明図、図3
は、この発明の実施例における他のブーストアップ回路
の具体的な回路の説明図である。PLL回路10は、P
LL発振回路1と、ブーストアップ回路11とからな
り、基準クロック発生回路12から基準クロックCLK
(以下クロックCLK)を受け、電源投入時では、コン
トローラ20から各種の設定値が出力されて設定される
(後述)。そのPLL発振回路1は、基準クロック発生
回路12からのクロックCLKを入力端子8に受けてこ
れと自己の発振信号と位相比較してこれの周波数にロッ
クされ発振する発振回路であって、電圧制御発振回路
(VCO)2と、1/n分周器3、位相比較回路4、チ
ャージポンプ5、ローパスフィルタ(LPF)6、1/
m分周器7とが設けれている。そして、VCO2の出力
がシステムクロックCLあるいはタイミングクロックC
Lとして出力端子9に出力される。
【0007】ここで、VCO2は、例えば、インバータ
を奇数段従属接続して出力を入力に帰還したリング発振
器等で構成され、LPF6から得られる制御電圧Vsを
VCO2の発振周波数を制御する各インバータの電源電
圧として利用し、この電圧を制御することでその発振周
波数が制御される。前記の制御電圧Vsは、PLL発振
回路1において、基準クロック発生回路12のクロック
CLKの周波数に、あるいはこれに所定の係数値をかけ
た周波数に一致するように制御されている。すなわち、
PLL発振回路1において、VCO2の出力(クロック
CL)は、1/n分周器により1/nに分周されて位相
比較回路4の一方に入力され、その他方に入力される1
/m分周器7を経て供給されたクロックCLKと位相比
較される。1/n分周器3と1/m分周器7は、それぞ
れn進、m進のカウンタで構成され、その最大カウント
値、すなわち、n、mの進数がコントローラ20から入
力端子8a,8bに入力されたデータにより設定され、
変更される。コントローラ20は、1/n分周器3と1
/m分周器7との分周率の値を変更することで、PLL
回路10が発生するクロックCLの周波数を変更する。
これによりここでは発振周波数をプログラム可能として
いる。
【0008】位相比較回路4は、クロックCLKの立ち
上がりからVCO2側の入力信号の立ち上がりまでの位
相差に対応する期間“H”となるチャージアップ信号C
Uをインバータ4aを介してチャージポンプ5に送出し
てチャージポンプ回路5aのその電流吐き出し側のPチ
ャネルのMOSトランジスタQ1をONにする。このと
き電流シンク側のNチャネルのMOSトランジスタQ2
はチャージダウン信号CDが“L”となってOFFにな
る。また、位相比較回路4は、VCO2側の入力信号の
立ち上がりからクロックCLKの立ち上がりまでの位相
差に対応する期間“H”となるチャージダウン信号CD
をチャージポンプ回路5aに送出してその電流シンク側
のMOSトランジスタQ2をONにする。このときMO
SトランジスタQ1はチャージアップ信号が“L”とな
ってOFFになる。
【0009】このようなチャージポンプ5の出力信号
は、その出力端子5cを介してLPF6に加えられ、そ
れが平滑化されてVCO2の制御電圧Vsとされる。す
なわち、LPF6からは、VCO2の発振周波数をクロ
ックCLKの周波数に一致あるいは所定の周波数比率で
一致させるようにロックする制御電圧Vsが発生する。
ここでは、チャージポンプ5にはチャージポンプ回路5
aと並列に出力端子5cに接続されたPチャネルのMO
SトランジスタQ3,NチャネルのMOSトランジスタ
Q4からなるもう一つのチャージポンプ回路5bが設け
られている。このチャージポンプ回路5bは、起動時
に、あるいはスタンバイ状態、スリープ状態などからそ
れが解除されたときにブーストアップ回路11により制
御される。なお、チャージポンプ回路5bのMOSトラ
ンジスタQ3,Q4は、MOSトランジスタQ1,Q2より
も定格電流が大きく、その電流駆動能力は、チャージポ
ンプ回路5aよりも大きい値に設定されている。
【0010】ブーストアップ回路11は、図1に示され
るように、プログラマブルカウンタ12aと12b、デ
コーダ13、比較回路14、ビットシフタ15a、15
b、デコーダ・ラッチ回路16aと16bとから構成さ
れる。プログラマブルカウンタ12aは、クロックCL
Kと、電源投入時にコントローラ20から設定値Wを入
力端子8cを介して受けてクロックCLKを設定値W分
カウントしそれを繰り返すW進カウンタである。このカ
ウンタ12aとデコーダ13とによりクロックCLKを
1/Wに分周する分周回路が形成されている。デコーダ
13は、プログラマブルカウンタ12aのカウント値の
各桁をjビットパラレルに受けてそのカウント値が
“0”になったとき、そして“1”になったときにそれ
ぞれデコードして“0”のときには、そのデコード出力
をビットシフタ15a,ビットシフタ15bの、イネー
ブル端子Eに出力する。また、“1”のときには、その
デコード出力をプログラマブルカウンタ12bのリセッ
ト端子Rに出力してプログラマブルカウンタ12bのカ
ウント値をリセットする。
【0011】プログラマブルカウンタ12bは、VCO
2のクロックCLと、電源投入時にコントローラ20か
ら設定値Xを入力端子8dを介して受けてクロックCL
を設定値Xの範囲内でカウントしそれを繰り返すX進カ
ウンタである。そのカウント値は、クロックCLKのW
倍の周期でリセットされる。ここでは、このプログラマ
ブルカウンタ12bは、クロックCLKのW倍の周期に
おいて、PLL発振回路1のクロックCLがいくつ発生
したかをカウントする回路になっている。そのカウント
値は、クロックCLKのW倍の周期の間にクロックCL
がどこまでカウントされるかを示すものであり、VCO
2の発振周波数に対応し、それを表す値となる。このV
CO2の発振周波数を表す値が比較回路14に出力され
て、あらかじめ設定されたVCO2の発振周波数の上限
値と下限値を表す値とそれぞれに比較される。
【0012】比較回路14は、デジタル値の比較回路で
あって、電源投入時にコントローラ20から上限設定値
Yと下限設定値Zとを入力端子8e,8fを介して受
け、さらにプログラマブルカウンタ12bの値をkビッ
トパラレルに受けてこの値がこの上限設定値Yを超える
か、下限設定値Z未満となるかを検出する。これら上限
設定値Yと下限設定値Zとの比較は、VCO2の発振周
波数を比較するものであり、上限設定値Yと下限設定値
Zは、それぞれターゲット周波数から所定の範囲にある
前後の周波数に対応している。そこで、上限設定値Yを
超えているときには、現在の制御電圧Vsが目標となる
電圧値Vobよりも所定値以上高いことになり、下限設
定値Z未満のときには、現在の制御電圧Vsが目標とな
る電圧値Vobよりも所定値以上低いことを意味する。
なお、ここでの上限設定値Yと下限設定値Zは、少なく
ともVCO2のクロックCLの周波数がロックされるま
でに上下に変動するリンギング(図4(b)参照)の最
初の上側および下側変動の範囲より小さい値になるよう
に選択されている。
【0013】そこで、上限設定値Yを超えているときに
は、出力端子Bにチャージポンプ5bのNチャネル側駆
動ビット信号(Lact)=“1”の信号を発生し、出力
端子AにPチャネル側駆動ビット信号(Hact)=
“0”の信号を発生する。逆に、下限設定値Z未満とな
っているときには、出力端子AにPチャネル側駆動ビッ
ト信号(Hact)=“1”の信号を発生し、出力端子B
にチャージポンプ5bのNチャネル側駆動ビット信号
(Lact)=“0”を発生する。なお、ここでのビット
“1”は駆動を、ビット“0”は駆動停止を意味する。
ところで、比較回路14は、プログラマブルカウンタ1
2bのカウント値と上限設定値Yと下限設定値Zとを比
較するので、カウント値が小さい場合には、常時、出力
端子AにPチャネル側駆動ビット信号“1”を発生する
ことになるが、この比較回路14の比較結果が有効とな
るのは、次に説明するようにプログラマブルカウンタ1
2bのカウント値“0”をデコードしたデコーダ13の
出力を受けたタイミングとなるので、これ以外で比較回
路14の比較結果は無効となっている。
【0014】さて、ビットシフタ15a、15bは、そ
れぞれノイズ対策のために設けた回路であって、例え
ば、所定桁数、例えばa段のシフトレジスタで構成され
る。そして、チャージポンプ5bのNチャネル側駆動ビ
ット信号を“1”が所定数(桁数分)連続したときに実
際の駆動ビット信号を発生させる。ビットシフタ15a
は、そのデータ端子Dに比較回路14の出力端子Aの信
号Hactを受け、イネーブル端子Eにカウント値“0”
のデコーダ13の出力を受け、さらにクロック入力端子
ckにクロックCLKを受けてクロックCLKに同期し
て比較結果信号Hactの“1”、“0”の値がセットさ
れる。また、ビットシフタ15bは、そのデータ端子D
に比較回路14の出力端子Bの信号Lactを受け、イネ
ーブル端子Eにカウント値“0”のデコーダ13の出力
を受け、さらにクロック入力端子ckにクロックCLK
を受けてクロックCLKに同期して比較結果信号Lact
の“1”、“0”の値がセットされる。これにより、比
較回路14の比較結果は、イネーブル端子Eに信号が入
力されたときに有効なものとなり、そのときの比較結果
値がクロックCLKに同期してビットシフタ15a、1
5bに入力されることになる。なお、ビットシフタ15
a、15bにセットされるデータ(1ビット)は、クロ
ックCLKの周波数の分周率Wごとに行われることにな
るので、その段数は、クロックCLKの周波数との関係
で決定され、起動時あるいは復帰時の早期の動作に影響
を与えない程度の段数に選択されている。
【0015】その結果、クロックCLKの数aW回にお
いてa個“1”が連続したとき(ただしaはビットシフ
タ15a、15bの段数)に各デコーダ・ラッチ回路1
6a,16bから実際のNチャネル側駆動ビット信号N
あるいはPチャネル側駆動ビット信号Pを発生する。ま
た、クロックCLKの数aW回においてa個“0”が連
続したときに各デコーダ・ラッチ回路16a,16bか
ら実際のNチャネル側駆動ビット信号NあるいはPチャ
ネル側駆動ビット信号Pを停止する。すなわち、シフト
レジスタの全桁数が“1”になったときに、それぞれの
デコーダ・ラッチ回路16aとデコーダ・ラッチ回路1
6bがビットシフタ15a,15bから各桁ビットをパ
ラレルに受けてオールビット“1”の状態を検出してそ
の信号がラッチされて実際のNチャネル側駆動ビット信
号NあるいはPチャネル側駆動ビット信号Pを“H”と
してこれを次のラッチまで発生し続ける。一方、シフト
レジスタの全桁数が“0”になったときに、デコーダ・
ラッチ回路16aとデコーダ・ラッチ回路16bがオー
ルビット“0”の状態を検出してその信号がラッチされ
て実際のNチャネル側駆動ビット信号NあるいはPチャ
ネル側駆動ビット信号Pを“L”としてそれぞれに駆動
を停止する。なお、この時の“1”、“0”の信号は、
“H”、“L”の信号としてチャージポンプ回路5bに
出力される。
【0016】そこで、デコーダ・ラッチ回路16aの出
力が“H”のときにはインバータ17を介してPチャネ
ルのMOSトランジスタQ3のゲートに“L”が加えら
れてこのトランジスタがONし、“L”のときにはその
ゲートに“H”が加えられてOFFする。一方、デコー
ダ・ラッチ回路16bの出力が“H”のときには、Nチ
ャネルのMOSトランジスタQ4のゲートに“H”が加
えられてこのトランジスタがONし、“L”のときには
ゲートに“L”が加えられてOFFする。なお、デコー
ダ・ラッチ回路16a,16bのラッチタイミングは、
クロックCLKをクロック端子(ラッチ端子)ckに受
けてクロックCLKに同期して行われる。
【0017】次に全体的な動作を説明すると、PLL回
路10は、通常電源供給により起動され、スタートす
る。電源が供給され、PLL回路10が動作状態に入る
と、電源投入時にはコントローラ20から設定値W,X
が出力され、上限設定値Yと下限設定値Zが出力され
る。なお、スタンバイ状態、スリープ状態などからそれ
が解除されてデバイスが動作状態に入るときもこの電源
投入時と同様であるので、以下の説明ではこれを含むも
のとして説明する。ただし、スタンバイ状態、スリープ
状態などから復帰するときには、コントローラ20から
設定値W,X,上限設定値Y,下限設定値Z等をコント
ローラ20から出力する必要はない。
【0018】起動された初期においては、VCO2の周
波数は、ターゲット周波数より非常に低いので、下限設
定値Z未満となっている。そこで、比較回路14の比較
結果は、クロックCLKの周波数の分周率Wごとに有効
出力として出力端子Aにチャージポンプ5bのPチャネ
ル側駆動ビット信号“1”(Hact=“1”)と、出力
端子BにNチャネル側駆動ビット信号“0”(Lact=
“0”)を発生し続ける。これにより、デコーダ・ラッ
チ回路16aの出力が“H”となり、インバータ17を
介してPチャネルのMOSトランジスタQ3がONとな
る。一方、デコーダ・ラッチ回路16bの出力が“L”
となり、NチャネルのMOSトランジスタQ4がOFF
になる。その結果、急速に制御電圧Vsがターゲット周
波数の制御電圧Vobに向かって上昇する。これが図2に
示す制御電圧Vsの初期特性である。もちろん、このと
き、チャージポンプ5aのPチャネルのMOSトランジ
スタQ1も位相比較回路4の位相比較結果に応じてON
となっているので、両者の吐き出し電流がLPF6に送
出される。ただし、先に説明したように、電流駆動能力
はトランジスタQ1よりもトランジスタQ3の方が大きい
ので、その制御電圧の上昇は、主としてMOSトランジ
スタQ3のON動作による。
【0019】そして、上限設定値Yを超えた時点からク
ロックCLKの周波数の分周率Wごとに有効出力として
出力端子Bにチャージポンプ5bのNチャネル側駆動ビ
ット信号“1”(Lact=“1”)と、出力端子AにP
チャネル側駆動ビット信号“0”(Hact=“0”)を
発生し続ける。そこで今度は、デコーダ・ラッチ回路1
6bの出力が“H”となり、NチャネルのMOSトラン
ジスタQ4がONする。一方、デコーダ・ラッチ回路1
6aの出力が“L”となって、インバータ17を介して
PチャネルのMOSトランジスタQ3がOFFする。こ
れにより、急速に制御電圧Vsが降下する。このときに
も、チャージポンプ5aのNチャネルのMOSトランジ
スタQ2も位相比較回路4の位相比較結果に応じてON
となっているので、両者の電流がLPF6に送出される
が、電流駆動能力はトランジスタQ2よりもトランジス
タQ4の方が大きいので、吸収されるシンク電流は、ト
ランジスタQ4が大きく作用する。そして、クロック同
士を比較する位相比較回路4の位相比較結果とは関係な
しにあるいはその結果に加えてこれとは別に比較回路1
4の強制的な動作でトランジスタQ3とトランジスタQ4
とがON/OFFしてその電流値に応じて強制的に上限
設定値Yと下限設定値Zの間に制御電圧Vsを追い込ん
でいき、あるいは一度で追い込まれ、早期に制御電圧V
sが上限設定値Yと下限設定値Zの範囲内に設定され
る。
【0020】制御電圧Vsが上限設定値Yと下限設定値
Zの範囲内に入ると、比較回路14の出力端子A,B
は、共に“0”となり、デコーダ・ラッチ回路16a,
16bの出力が共に“L”となってトランジスタQ3も
トランジスタQ4のOFFになる。これによりチャージ
ポンプ5bの動作は停止する。その結果、ブーストアッ
プ回路11は、PLL発振回路1に対して停止状態(O
FF状態)となり、PLL発振回路1との関係は切れ
て、PLL発振回路1は、位相比較回路4の位相比較結
果に応じて動作する単独の本来の動作で安定したロック
状態に移行する。ここで、ブーストアップ回路11は、
制御電圧Vsが上限設定値Yと下限設定値Zの範囲を超
えたときに大きなオーバーシュトやアンダーシュートを
発生しないように制限をする作用をしている。さらに、
上限設定値Yと下限設定値Zの範囲内に入ると、ブース
トアップ回路11は動作を停止し、クロック同士を比較
する位相比較回路4の位相比較結果に応じて制御電圧V
sが制御されるようにする。その結果、初期段階から図
4(b)に示すようなオーバーシュトやアンダーシュー
トを発生しないので、制御電圧Vsは、図2に示すよう
な特性で早期にターゲット電圧Vobで安定化される。な
お、図中、ブーストアップ回路がOFFするタイミング
t1は、制御電圧Vsが上限設定値Yと下限設定値Zの
範囲内に入ったときである。そして、タイミングt2が
ロックされた安定状態であって、t1以降がPLL発振
回路1自身でロックされて安定になる期間である。
【0021】図3は、この発明の実施例における他のブ
ーストアップ回路の具体的な回路の説明図であって、図
1の比較回路14に変えてデコーダ140を設けたもの
である。また、デコーダ・ラッチ回路16a,16bを
ゲート回路とフリップフロップの簡単な回路により構成
してある。さらに、コントローラ20から各設定値W,
X,Y,Zを設定することなく、各カウンタには最適な
設定値があらかじめ選択されて設定されている。なお、
図3では、図1のブーストアップ回路11の対応する構
成要素を一桁桁上げした対応する符号で示してあるので
詳細な説明は割愛する。4ビットカウンタ120aは、
プログラマブルカウンタ12aに対応し、そのカウント
値をあらかじめ16進に設定してある。すなわち、設定
値Wは、ここでは16となっている。デコーダ130
は、デコーダ13に対応する回路である。6ビットカウ
ンタ120bは、プログラマブルカウンタ12bに対応
し、バッファ18を介してVCO2からクロックCLを
クロック端子ckに受けてクロックCLをカウントする
カウンタであり、そのカウント値をあらかじめ64進に
設定してある。したがって、クロックCLKを40MH
zとし、VCO2の周波数を80MHzとすれば、6ビ
ットカウンタ120bは、スタートしてからリセットさ
れるまでの1周期に正規の状態でVCO2のクロックC
Lを32クロック分受けることになる。そして、VCO
2の周波数の変動に応じて32クロックを中心として前
後の値を採ることになる。この前後の値として、ここで
は、上限設定値Yを超える値を35以上とし、それをデ
コードし、下限設定値Z未満になる値を27以下とし
て、これをデコードする。
【0022】デコーダ140は、比較回路14に対応す
るものであるが、上限値、下限値の比較判定に応じた検
出値をデコード信号として発生する。そのために、6ビ
ットカウンタ120bの各桁ビットをパラレルに受け
て、その数値が所定値R(この例ではR=27)以下
か、所定値Q(この例ではQ=35)以上か(ただし、
R<Q)、に応じて所定値R以下のときには、出力端子
Aに“1”を発生し、出力端子Bに“0”を発生する。
また、所定値Q以上のときには、出力端子Bに“1”を
発生し、出力端子Aに“0”を発生する。なお、前記の
RとQの値は、起動時にVCO2がリンギングする周波
数(あるいはその制御電圧値)における、リンギングの
最初の上側および下側変動の範囲より小さな値に選択さ
れている。それぞれの出力は、4ビットシフタ150
a、150bのデータ端子Dに送出される。4ビットシ
フタ150a、150bは、4ビットのシフトレジスタ
であって、そのセット端子Sには、デコーダ130から
“0”カウント値検出信号が入力され、クロック端子c
kには、クロックCLKが入力される。また、4ビット
カウンタ120aと、4ビットシフタ150a、150
bとは、コントローラ20から入力端子8gを介してリ
セット信号RがPLL回路10の電源投入時点あるいは
起動開始時点で入力される。6ビットカウンタ120b
にはデコーダ130から“1”カウント値検出に応じて
発生するデコード信号がリセット信号としてその端子R
に入力される。
【0023】デコーダ・ラッチ回路160aは、それぞ
れ4入力のANDゲート161,負論理4入力のAND
ゲート162、そして、Dフリップフロップ(以下フリ
ップフロップ)163とからなる。デコーダ・ラッチ回
路160bは、それぞれ4入力のANDゲート164,
負論理4入力のANDゲート165、そして、フリップ
フロップ166とからなる。Dフリップフロップ(以下
フリップフロップ)163は、そのQ出力がD端子と接
続され、Q出力をインバータ170を介してチャージポ
ンプ回路5bのトランジスタQ3のゲートに入力され
る。フリップフロップ166は、そのQ出力がD端子と
接続され、Q出力がチャージポンプ回路5bのトランジ
スタQ4のゲートに入力される。4入力のANDゲート
161,負論理4入力のANDゲート162は、それぞ
れに4ビットシフタ150aの各桁の出力を受ける。A
NDゲート161は、4ビットシフタ150aの各桁が
オール“1”になったときに検出信号を発生してフリッ
プフロップ163にデータ“1”がクロックCLKに同
期してセットされ、ANDゲート162は、4ビットシ
フタ150aの各桁がオール“0”になったときに検出
信号を発生し、フリップフロップ163がリセットされ
る。
【0024】同様に、4入力のANDゲート164,負
論理4入力のANDゲート165は、それぞれに4ビッ
トシフタ150bの各桁の出力を受ける。ANDゲート
164は、4ビットシフタ150bの各桁がオール
“1”になったときに検出信号を発生してフリップフロ
ップ166にデータ“1”がクロックCLKに同期して
セットされ、ANDゲート165は、4ビットシフタ1
50bの各桁がオール“0”になったときに検出信号を
発生し、フリップフロップ166がリセットされる。そ
の結果、フリップフロップ163のQ出力の反転信号
は、トランジスタQ3のゲートに加えられてその
“H”、“L”に応じてこのトランジスタをON/OF
Fさせる。フリップフロップ166のQ出力は、トラン
ジスタQ4のゲートに加えられてその“H”、“L”に
応じてこのトランジスタをON/OFFさせる。なお、
この場合、フリップフロップ163のQバー出力を利用
すれば、インバータ170は不要である。ところで、初
期状態では、フリップフロップ163,166は、リセ
ットされて開始されるので、“0”となり、4ビットシ
フタ150a,150bの各桁がそれぞれにオール
“1”になったときに“1”がセットされることにな
る。
【0025】以上説明したきたが、実施例では、チャー
ジポンプ5においてチャージポンプ回路5aと5bとを
設けて、PLLループ内に制御電流を発生するような形
態とし、制御電圧Vsが上限設定値Yと下限設定値Zの
範囲内にあるときに自動的にブーストアップ回路が切り
離されるようにしているが、この発明は、このような回
路に限定されるものではなく、クロックとVCOの発振
信号とを受けて発振信号の周波数がターゲット周波数
(所定の発振周波数)に対して設定された所定の範囲の
下限値未満のときに所定の発振周波数になる方向に制御
電圧を移行させかつ所定の範囲の上限値を超えたときに
所定の発振周波数になる方向に制御電圧を移行させる信
号を外部からPLLループに加えるような回路であって
もよく、所定の範囲内に入ったことを別途検出してブー
ストアップ回路をOFFするような回路構成としてもよ
い。
【0026】
【発明の効果】以上説明してきたが、この発明にあって
は、ブーストアップ回路により発生する信号、例えば、
その制御電流値を大きく採ることができ、大きな電流値
を流したとしても発振信号の周波数おける、リンギング
する上下の範囲が本来のリンギング範囲よりも小さく抑
えられるので、ロックされるまでの時間を従来のブース
トアップ回路よりも短くすることができる。その結果、
PLLループにより目標周波数の制御電圧に向かって早
期に移行させることができ、PLL発振回路を早期に安
定したロック状態で発振させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明のPLL回路を適用した一実
施例の回路図である。
【図2】図2は、そのターゲット周波数にロックされる
までのVCOの制御電圧の特性の説明図である。
【図3】図3は、この発明の実施例における他のブース
トアップ回路の具体的な回路の説明図である。
【図4】従来のPLL回路における、ターゲット周波数
にロックされるまでのVCOの制御電圧の特性の説明図
である。
【符号の説明】
1…PLL発振回路、2…VCO、3、30…1/n分
周器、4…位相比較回路、5…チャージポンプ、6…ロ
ーパスフィルタ(LPF)、7…1/m分周器、8…入
力端子、9…出力端子、10…PLL回路、11…ブー
ストアップ回路、12…基準クロック発生回路、12
a,12b…プログラマブルカウンタ、13…デコー
ダ、14…比較回路、15a,15b…ビットシフタ、
16a、16b…デコーダ・ラッチ回路、20…コント
ローラ、120a…4ビットカウンタ、120b…6ビ
ットカウンタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03L 7/08 - 7/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】VCOと、外部からクロックを受けて前記
    VCOの発振信号と前記クロックとの位相を比較する位
    相比較回路とを有し、この位相比較回路の位相比較の結
    果に応じて前記VCOの制御電圧を発生するPLLルー
    プにより前記クロックの周波数にロックされた所定の発
    振周波数の出力を発生するPLL発振回路と、前記クロ
    ックと前記発振信号とを受けて前記発振信号の周波数が
    前記所定の発振周波数に対して設定された所定の範囲の
    下限値未満になったことに応じて前記所定の発振周波数
    になる方向に前記制御電圧を移行させかつ前記所定の範
    囲の上限値を超えたことに応じて前記所定の発振周波数
    になる方向に前記制御電圧を移行させる信号を前記PL
    Lループに加えあるいは前記PLLループに発生させ、
    前記所定の範囲内にあるときには前記PLLループに対
    して作用を停止するブーストアップ回路とを備え、前記PLL発振回路は、前記位相比較回路の位相比較結
    果に応じてプッシュプル動作をする第1のトランジスタ
    回路および制御信号を受けてプッシュプル動作をする第
    2のトランジスタ回路を有するチャージポンプ回路と、
    このチャージポンプ回路から出力を受けて前記制御電圧
    を発生するローパスフィルタとを有し、 前記ブーストアップ回路は、前記クロックと前記発振信
    号とを受けて前記発振信号の周波数が前記所定の範囲の
    下限値未満であることを検出しかつ前記所定の範囲の上
    限値を超えたことを検出する検出回路を有し、この検出
    回路が定期的に、前記所定の範囲の上限値を超えたこと
    を検出したときに1ビットの第1の検出信号を発生しか
    つ前記所定の範囲の下限値未満であることを検出したと
    きに1ビットの第2の検出信号を発生し、前記第1の検
    出信号あるいは前記第2の検出信号の前記1ビットの信
    号が所定数連続して発生したときに前記制御信号を発生
    して前記第2のトランジスタ回路をプッシュ動作あるい
    はプル動作をさせ、 前記所定の範囲が少なくとも前記発振信号の周波数がロ
    ックされるまでに上下に変動するリンギングの最初の上
    側および下側変動の範囲より小さく設定されていること
    を特徴とするPLL回路。
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