JP3328218B2 - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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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】本発明はPLL(Phase Locked L
oop )回路に関し、特にホールドオーバ機能を有するP
LL回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のホールドオーバ機能を持っ
たPLL回路の構成を示すブロック図である。図2にお
いて、符号20はリファレンス信号を1/M(Mは正の
整数)の周波数に分周する分周器、符号22は位相比較
器、符号23はホールドオーバ機能を有するディジタル
フィルタ部、符号27はディジタル/アナログ変換器
(以下、D/A変換器と略記する)、符号28は電圧制
御発振器(以下、VCOと略記する)、符号29はVC
O28の出力信号を1/N(Nは正の整数)の周波数に
分周する分周器である。
【0003】位相比較器22は分周器20の出力信号の
位相と分周器29の出力信号の位相とを比較し位相比較
データをディジタルフィルタ部23に出力する。また、
リファレンス信号の供給が途絶えた場合、位相差0に相
当する位相比較データをディジタルフィルタ部23に出
力する。リファレンス信号が正常に供給されている間
は、ディジタルフィルタ部23は位相比較データを積分
処理することにより、位相比較データの低周波成分を抽
出しD/A変換器27に出力し、D/A変換器27はこ
れをアナログ信号に変換しVCO28に出力することに
より、分周器29を経て位相比較器22に入力されるV
CO8の出力信号の周波数・位相が分周器20を経て入
力されるリファレンス信号の周波数・位相に一致するよ
うVCO28の発信周波数を制御する。また、リファレ
ンス信号が中断した場合には、位相比較器22の出力す
る位相差0に相当する位相比較データにより、ディジタ
ルフィルタ部23は、その直前の出力をそのまま保持継
続、すなわちホールドオーバすることにより、VCO2
8の発信周波数をほぼ一定に維持する。このことによ
り、次にリファレンス信号の入力が再開された際、PL
L回路を位相同期状態に短時間にロックインすることが
できる。
【0004】しかしながら、電圧制御発振器は一般にエ
ージング特性を有し、このため図2のPLL回路では、
ホールドオーバの時間が長くなると、D/A変換器27
の出力する制御電圧が一定に保持されていてもVCO2
8のエージングによりその発信周波数が時間の経過と共
に変化し、所要の出力周波数を維持できなくなる問題点
があった。
【0005】特開平9−8551号公報には、このよう
なエージングによる周波数変動を補償することによって
発振周波数の安定化を図る「高安定発振回路」と題する
発明(以下、文献1という)が開示されている。図3は
文献1に記載された高安定発振回路を示すブロック図
で、発振器31、発振器31の発振周波数fsと別途入
力される補正位相データΔφtを用いて周波数fgのデ
ィジタル信号を生成するDDS(Direct Digital Synth
esizer)32、DDS32の出力信号をアナログ信号に
変換するD/A変換器33、D/A変換器33の出力か
ら高周波成分を除去するLPF(Low Pass Filter )3
4、LPF34から得られる周波数fgの出力信号をカ
ウントすることによって、動作開始時点からのエージン
グ時間を算出し一定時間毎に出力するカウンタ35、お
よびエージング時間に対応して発振器31の発振周波数
fsのエージングによる周波数変化を補償する補正位相
データを格納し、カウンタ35の出力するエージング時
間に対応して上記補正位相データΔφtをDDS32に
出力するメモリテーブル36とを備えている。
【0006】このような構成により、文献1の高安定
回路においては、動作開始時点からエージング時間の
経過に対応して発振器31の周波数fsが変化してもこ
れを補償する補正位相データΔφtがメモリテーブル3
6より読出されてDDS32に入力され、LPF34か
ら送出される出力信号の周波数fgをほぼ一定に保つこ
とができるとしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記構成をPLL回路
に適用してホールドオーバ時の出力周波数の安定化を図
ることが考えられるが、一般に電圧制御発振器のエージ
ング特性はその製品個々によって異なっており、このた
めメモリテーブル36を用いてエージング特性の補正デ
ータを読出す文献1の構成では、回路規模の問題がある
他、正確な補正データを得るためにはPLL回路に用い
られる電圧制御発振器毎に、そのエージング特性に対応
して補正データを用意しなければならず、生産コスト面
での問題があった。従って、本発明は、これら問題点を
解消し、簡素な構成で、安価に且つ高精度にホールドオ
ーバ時の電圧制御発振器のエージング特性による発振周
波数の時間的変化を補正することのできるPLL回路を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明では、電圧制御発振器に、その製品出荷検査
時に測定されるエージング特性を表すエージングパラメ
ータを記録保持するROM(Pead Only Memory)を設け
ることとし、PLL回路に備えるエージングアルゴリズ
ム部により、エージングタイマ部の出力する動作開始時
点からの経過時間に応じて前記ROMに保持されるエー
ジングパラメータを参照して当該電圧制御発振器の制御
電圧値を補正すべき補正データを算出し、この補正デー
タを電圧制御発振器の制御データに加算して電圧制御発
振器を制御することとし、個々の電圧制御発振器のエー
ジング特性に応じてこれを相殺する制御を行うことによ
り長時間に渡って安定度の高いホールドオーバ機能を有
するPLL回路を実現する。
【0009】すなわち、本発明のPLL回路は、電圧制
御発振器、この電圧制御発振器のエージング時間を出力
するエージングタイマ部、このエージングタイマ部の出
力するエージング時間を変数として前記電圧制御発振器
のエージング特性を表すエージングパラメータを用い
て、前記電圧制御発振器のエージング特性を補正するエ
ージング逆特性データを算出、生成するエージングアル
ゴリズム部、前記電圧制御発振器の出力周波数を1/N
(Nは正の整数)に分周した信号の出力位相とリファレ
ンス信号の周波数を1/M(Mは正の整数)に分周した
信号の出力位相とを比較して位相比較データを出力する
位相比較器、この位相比較器の出力の低周波成分を抽出
して制御データを出力し、また前記リファレンス信号の
中断時には直前の制御データの値を保持して、出力する
ディジタルフィルタ部、前記エージングアルゴリズム部
の出力するエージング逆特性データと、前記ディジタル
フィルタ部の出力する制御データとを加算する加算器、
およびこの加算器の出力をアナログ電圧に変換し、前記
電圧制御発振器の制御電圧を出力するディジタル/アナ
ログ変換器とを備えたことを特徴とする。
【0010】また、前記電圧制御発振器は、自己のエー
ジング特性を表す前記エージングパラメータを記録した
ROM(Read Only Memory)を備えたことを特徴とす
る。
【0011】また、前記位相比較器が、リファレンス信
号が中断した場合には位相差0に相当する位相差データ
を出力することにより、前記ディジタルフィルタ部は該
リファレンス信号の中断の直前の制御データの値を保持
して、出力することを特徴とする。
【0012】更にまた、前記エージングアルゴリズム部
は、前記エージングパラメータの値をaおよびbとし、
前記エージングタイマ部の出力する前記電圧制御発振器
の電源投入時からの時間経過を示すエージング時間をx
とするとき、前記エージング逆特性データの値yをy=
logax+bの演算式に従って算出することを特徴と
する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は本発明の一実施形態
に係るPLL回路を示すブロック図で、位相比較器2、
ディジタルフィルタ部3、D/A変換器7、VCO8は
それぞれ図2の位相比較器22、ディジタルフィルタ部
23、D/A変換器27、VCO28に相当し、それぞ
れ同様に動作する。但し、図1のVCO8には、出荷検
査時等に測定された当該エージング特性を表すエージン
グパラメータを記録したROMが設けられている。ま
た、図1のPLL回路は、図2の構成に加え、加算器
4、エージングタイマ部5およびエージングアルゴリズ
ム部6を備えている。なお、図1のPLL回路において
も必要により図2の分周器20、29に相当する分周器
が備えられるが、説明を簡単にするために、図1および
以下の説明ではその記載を省略する。
【0014】以下、図1に示すPLL回路の動作につい
て説明する。エージングタイマ部5では、VCO8に電
源が供給された時間を積算し、電源供給経過時間(エー
ジング時間)(図でxで示す)をエージングアルゴリズ
ム部6へ供給する。エージングアルゴリズム部6では、
このエージング時間xを変数としてVCO8から読出さ
れるエージングパラメータを用いてVCO8のエージン
グ特性の逆特性データyを所定の計算式、例えば下式に
より算出し、加算器4へ出力する。 y=logax+b、但し、a、bはVCO8のエージ
ングパラメータ
【0015】ディジタルフィルタ部3は、位相差比較器
2の出力する位相比較データを積分処理しその低周波成
分を制御データとして加算器4に出力する。加算器4は
ディジタルフィルタ部3の出力する制御データとエージ
ングアルゴリズム部6の出力するエージング逆特性デー
タyを加算しD/A変換器7へ出力し、D/A変換器7
はこれをアナログ信号に変換し制御電圧としてVCO8
に出力し、VCO8の発信周波数を制御する。このよう
にして、リファレンス信号が位相比較器2に入力されて
いる場合は、D/A変換器7の出力する制御電圧、従っ
て、ディジタルフィルタ部3の出力する制御データとエ
ージングアルゴリズム部6の出力する逆特性データyを
加算した値は、VCO8の出力信号の周波数、位相がリ
ファレンス信号の周波数、位相に一致するよう帰還制御
される。また、リファレンス信号が障害等によって中断
した場合は、位相比較器2の出力する位相差データは位
相差0を示し、従って、ディジタルフィルタ部3の出力
する制御データはリファレンス信号中断の直前の値にホ
ールドされるが、エージングアルゴリズム部6の出力す
るエージング逆特性データyはエージングタイマ部5の
出力するエージング時間xの変化に従って、時間の経過
と共にVCO8のエージング特性による発信周波数の変
化を相殺するよう変化していく。このことにより、VC
O8の発信周波数はリファレンス信号中断後も長時間に
渡って中断直前の周波数の値を安定的に維持することが
でき、長時間高安定のホールドオーバ機能を有するPL
L回路を具現することができる。
【0016】以上、エージングアルゴリズム部6は、P
LL回路の電源投入後、エージングタイマ部5の出力す
るエージング時間xに従って常時VCO8のエージング
逆特性データyを算出し加算器4によりディジタルフィ
ルタ部3の出力する制御データに加算されるとして図1
の実施形態を説明したが、リファレンス信号が正常に供
給されている間はエージング逆特性データyを出力せ
ず、従来の、例えば図2のPLL回路と同様の帰還制御
を行い、リファレンス信号が中断した場合にエージング
アルゴリズム部6はVCO8のエージング逆特性の中断
後の時間経過による変化分のみを加算器4に出力し、デ
ィジタルフィルタ部3の出力するホールドオーバデータ
に加算する構成としてもよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、V
CO8にそのエージング特性を表すパラメータを記録す
るROMを設け、エージングアルゴリズム部3によりこ
のエージングパラメータを用いてエージング特性を相殺
する補正データを算出することにより、VCO8のエー
ジング特性に応じて発振周波数の変動を簡便且つ正確に
補正することができ、長時間高安定のホールドオーバ機
能を有するPLL回路を簡素にまた安価に実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成の一実施形態を示すブロック図で
ある。
【図2】従来のPLL回路の一例を示すブロック図であ
る。
【図3】従来技術に係る、DDSを用いて発振器のエー
ジング特性による発信周波数の変動を補正した発信回路
の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
2、22 位相比較器 3 ディジタルフィルタ部 4 加算器 5 エージングタイマ部 6 エージグアルゴリズム部 7、27、33 D/A変換器 8 VCO 20、29 分周器 31 発振器 32 DDS 34 LPF 35 カウンタ 36 メモリテーブル
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−220527(JP,A) 特開 平6−268516(JP,A) 特開 平9−8551(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03L 1/00 - 7/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御発振器、 この電圧制御発振器のエージング時間を出力するエージ
    ングタイマ部、 このエージングタイマ部の出力するエージング時間を変
    数として前記電圧制御発振器のエージング特性を表すエ
    ージングパラメータを用いて、前記電圧制御発振器のエ
    ージング特性を補正するエージング逆特性データを算
    出、生成するエージングアルゴリズム部、 前記電圧制御発振器の出力周波数を1/N(Nは正の整
    数)に分周した信号の出力位相とリファレンス信号の周
    波数を1/M(Mは正の整数)に分周した信号の出力位
    相とを比較して位相比較データを出力する位相比較器、 この位相比較器の出力の低周波成分を抽出して制御デー
    タを出力し、また前記リファレンス信号の中断時には直
    前の制御データの値を保持して、出力するディジタルフ
    ィルタ部、 前記エージングアルゴリズム部の出力するエージング逆
    特性データと、前記ディジタルフィルタ部の出力する制
    御データとを加算する加算器、およびこの加算器の出力
    をアナログ電圧に変換し、前記電圧制御発振器の制御電
    圧を出力するディジタル/アナログ変換器とを備えたこ
    とを特徴とするPLL回路。
  2. 【請求項2】 前記電圧制御発振器は、自己のエージン
    グ特性を表す前記エージングパラメータを記録したRO
    M(Read Only Memory)を備えたことを特徴とする請求
    項1に記載のPLL回路。
  3. 【請求項3】 前記位相比較器が、リファレンス信号が
    中断した場合には位相差0に相当する位相差データを出
    力することにより、前記ディジタルフィルタ部は該リフ
    ァレンス信号の中断の直前の制御データの値を保持し
    て、出力することを特徴とする請求項1または2に記載
    のPLL回路。
  4. 【請求項4】 前記エージングアルゴリズム部は、前記
    エージングパラメータの値をaおよびbとし、前記エー
    ジングタイマ部の出力する前記電圧制御発振器の電源投
    入時からの時間経過を示すエージング時間をxとすると
    き、前記エージング逆特性データの値yをy=loga
    x+bの演算式に従って算出することを特徴とする請求
    項1から3のいずれか1に記載のPLL回路。
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