JP3578943B2 - Delay generator and frequency synthesizer and multiplier using the delay generator - Google Patents

Delay generator and frequency synthesizer and multiplier using the delay generator Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は設定された時間遅れで立ち上がるパルスを発生する遅延発生器、無線通信装置などに用いられる周波数シンセサイザおよび逓倍器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図15は従来の遅延発生器(参考文献:アナログデバイセズ社、リニア・データブック1994/1995、pp.12−36〜12−64)を示す図である。図に示すように、電流源2、容量3およびスイッチ8により積分器が構成される。トリガ回路1はリーク信号入力端子9に入力するリーク信号およびトリガ信号入力端子10に入力するトリガ信号に応じてスイッチ8を開閉し、積分器がランプ波電圧Vを発生する。一方、ラッチ4はラッチ信号入力端子11に入力するラッチ信号に応じて設定データK入力端子12に入力する設定データKをラッチしてD/A変換器5に設定する。D/A変換器5は設定データKに比例した閾値電圧(最終到達電圧)Vを発生する。コンパレータ6はランプ波電圧Vと閾値電圧Vとを比較し、ランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致するタイミングで立ち上がるパルスを出力する。ワンショット7はコンパレータ6の出力パルスを入力し、時定数τに応じたパルス幅のパルスを出力端子13に出力する。
【0003】
図16は図15に示した遅延発生器の動作例を示すタイムチャートである。図16の(a)はトリガ信号、(b)はラッチ信号、(c)は設定データK、(d)はリーク信号、(e)は容量3の一端の電圧であるランプ波電圧V、(f)はD/A変換器5の出力電圧である閾値電圧V、(g)は遅延発生器の出力端子13から出力される出力信号である。
【0004】
まずはじめに、設定データKがラッチ信号に同期してラッチされ、D/A変換器5は設定データKに比例した閾値電圧Vを出力する。そして、閾値電圧Vは、D/A変換器5の単位電圧をVとすると、次式で表される。
【0005】
【数1】
=−K・V
つぎに、トリガ信号の入力をトリガとして、容量3に電流が流れてランプ波電圧Vが変化する。時刻tでのランプ波電圧Vは、電流源2の電流値をI、容量3の容量値をC、トリガ信号の立ち上がり時刻をtとすると、次式で表される。
【0006】
【数2】
=−(I/C)・(t−t
つぎに、コンパレータ6はランプ波電圧Vと閾値電圧Vとの一致を検出する。時刻tからランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致して出力信号が立ち上がるまでの遅延時間tは(数1)、(数2)式より次式で表される。
【0007】
【数3】
=(K・V・C)/I
この出力信号はワンショット7の時定数τ経過後に立ち下がる。また、リーク信号により容量3はリークされ、ランプ波電圧Vは初期化される。以上により、従来の遅延発生器は(数3)式で表される設定データKに比例した遅延時間を発生することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、周波数シンセサイザの高性能化に伴い、分子と分母とがともに可変である分数に比例した遅延時間が必要とされている。このような分数に比例した遅延時間が必要となるのは、例えばアキュムレータの出力信号からジッタのない信号を抽出しようとする場合や、フラクショナルN・PLL周波数シンセサイザのスプリアスを低減させようとする場合である。
【0009】
しかし、従来の遅延発生器は、(数3)式に示すように、設定データKに比例する遅延時間tは発生できるが、分数に比例した遅延時間は発生することができない。また、(数3)式に示すように、遅延時間tを表す式には回路定数V、C、Iが入っているので、遅延時間tの絶対精度を向上するためには、回路定数V、C、Iそれぞれの調整が不可欠となる。
【0010】
なお、(数3)式によれば、電流源2の電流値Iを変化させることにより分数に比例した遅延時間の発生は可能であるが、回路定数V、C、Iが直接遅延時間tに影響するため、遅延時間tの絶対精度向上のためには回路定数V、Cの調整が必要であることに変わりはない。このように、従来の遅延発生器では遅延時間の精度が要求される周波数シンセサイザなどへの応用は難しい。
【0011】
また、従来の逓倍器は素子の非線形性を利用しており、またはミキサを利用しているから、フィルタが必要であるので、製造コストが高価である。
【0012】
また、従来の遅延発生器を使用することで、入力信号の周期よりも短い間隔でパルスを発生させることにより、入力信号の周波数の整数倍の出力信号を得ようとする場合、入力信号の周波数に特化して回路定数V、C、Iの調整を行なわなければならない。入力周波数が決まっている場合においても、従来の遅延発生器では、遅延発生器の精度向上のために回路定数V、C、Iの調整が必要である。
【0013】
さらに、従来の遅延発生器では、閾値電圧Vのレベルによってコンパレータ6の動作時間にばらつきがあると、発生する遅延時間tにその分の誤差を含むことになる。また、ランプ波電圧Vの傾きによってコンパレータ6の動作時間にばらつきがあると、発生する遅延時間tにその分の誤差を含むことになる。これらの誤差を抑えるためには、コンパレータ6の動作時間のばらつきを抑える必要がある。具体的には、コンパレータ6の動作時間の閾値電圧依存性およびランプ波電圧の傾き依存性を抑える必要があるが、このためにはコンパレータ6に大電流を流す必要があり、消費電力の面で問題となる。
【0014】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、分数に比例した遅延時間を発生させることができる遅延発生器を提供することを目的とする。また、アキュムレータの出力信号からジッタのない信号を抽出することができる周波数シンセサイザを提供することを目的とする。さらに、フィルタが不要である逓倍器を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、ランプ波電圧を発生するランプ波発生回路と、閾値電圧を供給する閾値電圧供給手段と、上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とを比較して上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とが一致したときに出力パルスを発生する比較回路とを有する遅延発生器において、上記ランプ波発生回路として2段階の傾きを持つ上記ランプ波電圧を発生するものを用い、上記ランプ波発生回路として上記ランプ波電圧の傾きを第1のデータ入力に対応した傾きとするものを用い、上記閾値電圧供給手段として上記閾値電圧の傾きを第2のデータ入力に対応した傾きとする閾値電圧発生回路を用い、同じ時刻に上記第1のデータ入力として第1の設定データを送出するとともに上記第2のデータ入力として第2の設定データを送出し、所定時間経過後に上記第1のデータ入力として第2の設定データを送出するとともに上記第2のデータ入力として0を送出するデータセレクタ部を設け、上記ランプ波発生回路として、上記第1のデータ入力に比例する電流を提供する第1の電流源と、上記第1の電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第1の容量とを有し、上記第1の容量の他端に上記ランプ波電圧を発生するものを用い、上記閾値電圧発生装置として、上記第2のデータ入力に比例する電流を提供する第2の電流源と、上記第2の電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第2の容量とを有し、上記第2の容量の他端に上記閾値電圧を発生するものを用いる。
【0018】
この場合、上記第2の電流源と並列に電流スイッチを設けてもよい。
【0020】
また、ランプ波電圧を発生するランプ波発生回路と、閾値電圧を供給する閾値電圧供給手段と、上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とを比較して上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とが一致したときに出力パルスを発生する比較回路とを有する遅延発生器において、上記ランプ波発生回路として2段階の傾きを持つ上記ランプ波電圧を発生するものを用い、上記ランプ波発生回路として上記ランプ波電圧の傾きを第1のデータ入力に対応した傾きとするものを用い、上記閾値電圧供給手段として上記閾値電圧の傾きを第2のデータ入力に対応した傾きとする閾値電圧発生回路を用い、同じ時刻に上記第1のデータ入力として第1の設定データを送出するとともに上記第2のデータ入力として第2の設定データに加算データを加算した値を送出し、所定時間経過後に上記第1のデータ入力として第2の設定データを送出するとともに第2のデータ入力として0を送出するデータセレクタ部を設け、上記ランプ波発生回路として、上記第1のデータ入力に比例する電流を提供する第1の電流源と、上記第1の電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第1の容量とを有し、上記第1の容量の他端に上記ランプ波電圧を発生するものを用い、上記閾値電圧発生装置として、上記第2のデータ入力に比例する電流を提供する第2の電流源と、上記第2の電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第2の容量とを有し、上記第2の容量の他端に上記閾値電圧を発生するものを用いる。
【0021】
これらの場合、上記ランプ波発生回路に含まれる回路定数と上記閾値電圧発生回路に含まれる回路定数とを同一値としてもよい。
【0023】
また、ランプ波電圧を発生するランプ波発生回路と、閾値電圧を供給する閾値電圧供給手段と、上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とを比較して上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とが一致したときに出力パルスを発生する比較回路とを有する遅延発生器において、上記ランプ波発生回路として2段階の傾きを持つ上記ランプ波電圧を発生するものを用い、上記ランプ波発生回路として上記ランプ波電圧の傾きをデータ入力に対応した傾きするものを用い、上記閾値電圧供給手段として一定の上記閾値電圧を供給するものを用い、上記データ入力として第1の設定データを送出し、所定時間経過後に上記データ入力として第2の設定データを送出するデータセレクタ部を設け、上記ランプ波発生回路として、上記データ入力に比例する電流を選択的に提供する電流源と、上記電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した容量とを有し、上記容量の他端に上記ランプ波電圧を発生するものを用いる。
【0024】
また、周波数シンセサイザにおいて、クロック信号および設定データを入力しかつ上記クロック信号に同期して上記設定データを累算するアキュムレータと、上記アキュムレータの出力の最上位ビットまたは上記アキュムレータのオーバーフロー信号を所定の時間遅延する上記の遅延発生器とを設ける。
【0025】
この場合、上記アキュムレータのビット数をn、上記最上位ビットの出力信号が立ち上がる直前の上記アキュムレータの出力信号の値をθ、上記設定データをK、上記クロック信号の周期をTとしたとき、上記遅延発生器の上記最上位ビットの遅延時間を{(2n−1−θ)/K}・Tとしてもよい。
【0026】
また、上記アキュムレータのビット数をn、上記アキュムレータの出力信号をθ、上記設定データをK、上記クロック信号の周期をTとしたとき、上記遅延発生器の上記オーバーフロー信号の遅延時間を{(2−θ)/K}・Tとしてもよい。
【0027】
また、逓倍器において、被逓倍信号を入力しかつ複数種類の遅延時間を発生する上記の複数の遅延発生器と、上記被逓倍信号を入力しかつ上記複数の遅延発生器のそれぞれに遅延発生のタイミングを送出する分配回路と、上記複数の遅延発生器の出力の論理和をとる論理和手段とを設ける。
【0028】
この場合、上記複数の遅延発生器として、上記被逓倍信号の周期をT、任意の時間をd、2以上の整数をN、1以上の整数をMとしたときに、N種類の特定の遅延時間d+(k・M/N)T(kは0からN−1までのすべての整数)を発生するものを用いてもよい。
【0029】
【発明の実施の形態】
(遅延発生器の第1の実施の形態)
図1は本発明に係るの遅延発生器を示す図である。図に示すように、ランプ波発生回路26はラッチ16、ラッチ16の出力信号に応じた電流を提供する第1の電流源(電流スイッチアレイ)18、電流源18により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第1の容量22、容量22と並列に設けられかつR側リーク信号入力端子29から入力するR側リーク信号によりオンとなるスイッチ20から構成され、容量22の一端の電圧としてランプ波電圧Vを出力する。また、閾値電圧供給手段である閾値電圧発生回路27はラッチ17、ラッチ17の出力信号に応じた電流を提供する第2の電流源(電流スイッチアレイ)19、電流源19により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第2の容量23、容量23と並列に設けられかつT側リーク信号入力端子32から入力するT側リーク信号によりオンとなるスイッチ21から構成され、容量23の一端の電圧として閾値電圧Vを出力する。また、ランプ波発生回路26と閾値電圧発生回路27とは同一の回路構成であり、ランプ波発生回路26に含まれる回路定数と閾値電圧発生回路27に含まれる回路定数とは同一値である。すなわち、容量22、23の容量値C、電流源18、19の単位電流Iなどは同一値である。これは、ランプ波発生回路26と閾値電圧発生回路27とを同一基板上に集積化することにより容易に実現可能である。また、ランプ波発生回路26および閾値電圧発生回路27には共通のクロック信号入力端子28が接続されている。また、データセレクタ部89はセレクタ14、15、88から構成され、第1のデータ入力であるデータ入力Dとして設定データS入力端子30から入力された第1の設定データである設定データS、設定データK入力端子33から入力された第2の設定データである設定データKまたは0をランプ波発生回路26に送出し、第2のデータ入力であるデータ入力Dとして設定データKまたは0を閾値電圧発生回路27に送出する。また、比較回路であるコンパレータ24はランプ波電圧Vと閾値電圧Vとを比較し、ランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致するタイミングで立ち上がるパルスを出力する。ワンショット25はコンパレータ24の出力パルスを入力し、時定数τに応じたパルス幅の出力パルスを出力端子35に出力する。
【0030】
図2は図1に示した遅延発生器の動作例を示すタイムチャートである。図2の(a)はクロック信号入力端子28から入力するクロック信号、(b)はデータ入力D、(c)はデータ入力D、(d)はT側イネーブル信号入力端子34から入力するT側イネーブル信号、(e)はR側イネーブル信号入力端子31から入力するR側イネーブル信号、(f)は閾値電圧V、(g)はランプ波電圧V、(h)は出力端子35から出力する出力信号、(i)はT側リーク信号、(j)はR側リーク信号である。
【0031】
初期状態では、R側イネーブル信号およびT側イネーブル信号はローであり、セレクタ14、15、88は図1に示すように下側を選択している。このとき、データ入力Dおよびデータ入力Dには0が入力されている。遅延発生の一連のプロセスはR側イネーブル信号およびT側イネーブル信号を立ちあげることから開始する。これに伴い、セレクタ14、15、88はすべて上側を選択し、データ入力Dには設定データSが入力され、データ入力Dには設定データKが入力される。続いて、R側イネーブル信号が立ち上がってから最初に入力されるクロック信号の立ち上がりで、ラッチ16はD=Sを出力し、ラッチ17はD=Kを出力する。これに同期して、電流源18、19がそれぞれ設定データSに比例する電流SI、設定データKに比例する電流KIを提供するから、設定データSに比例した傾きを持つランプ波電圧Vと、設定データKに比例した傾きを持つ閾値電圧Vとの生成が開始される。さらに、次のクロック信号が立ち上がる時刻をt、クロック周期をTとすると、時刻t(t−T≦t≦t)におけるランプ波電圧Vは次式で表される。
【0032】
【数4】
=−(SI/C)・(t−t+T)
また、時刻t(t−T≦t≦t)における閾値電圧Vは次式で表される。
【0033】
【数5】
=−(KI/C)・(t−t+T)
また、(数4)、(数5)式から、時刻tでのランプ波電圧Vと閾値電圧Vとはそれぞれ次式で表される。
【0034】
【数6】
=−(SI/C)・T
【0035】
【数7】
=−(KI/C)・T
また、時刻tまでにはT側イネーブル信号を立ち下げる制御を行ない、これによりセレクタ15a、88aが下側を選択するから、データ入力Dには設定データKが、データ入力Dには0がそれぞれ入力される。したがって、時刻tにラッチ16はD=Kを、ラッチ17はD=0をそれぞれ出力し、これに同期して、設定データSに比例していたランプ波電圧Vの傾きは設定データKに比例した傾きに変化する。そして、時刻t以降(t≦t)のランプ波電圧Vは次式で表される。
【0036】
【数8】
=−(SI/C)・T−(KI/C)・(t−t
したがって、ランプ波発生回路26は2段階の傾きを持つランプ波電圧Vを発生する。一方、時刻t以降(t≦t)の閾値電圧Vは(数7)式の電圧すなわち時刻tでの電圧が保持される。
【0037】
そして、コンパレータ24はランプ波電圧Vと閾値電圧Vとの一致を検出し、ランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致するタイミングで立ち上がるパルスを出力する。このとき、時刻tからランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致して出力信号が立ち上がるまでの遅延時間tは(数7)、(数8)式より次式で表される。
【0038】
【数9】
={(K−S)/K}・T
その後、R側リーク信号、T側リーク信号の立ち上がりでスイッチ20、21がオンとなるから、容量22、23はリークされ、ランプ波電圧V、閾値電圧Vは初期値に戻る。なお、R側リーク信号、T側リーク信号のタイミングは、ランプ波電圧Vと閾値電圧Vとの一致が検出されて、出力信号が出力された後であればよい。図2ではともに時刻t+Tで立ち上がり、時刻t+2Tで立ち下がるように設定しているが、出力信号を各リーク信号としてフィードバックしてもよい。
【0039】
以上により、ランプ波発生回路26は2段階の傾きすなわち設定データSに比例した傾きおよび設定データKに比例した傾きを持つランプ波電圧Vを発生し、設定データSおよび設定データKはそれぞれデータ入力Dまたはデータ入力Dに入る任意に設定可能な値であるから、遅延発生器は(数9)式で表される分子と分母とがともに可変である分数(K−S)/Kに比例した遅延時間tを発生することができる。また、ランプ波発生回路26と閾値電圧発生回路27とに含まれる回路定数、すなわち容量22、23の容量値Cおよび電流源18、19の単位電流Iを同一値としたから、(数9)式に回路定数が含まれていない。このため、各回路定数の値が遅延時間tに影響しないので、各回路定数の値が設計値と違っていても回路定数の調整は不要である。また、ランプ波発生回路26、閾値電圧発生回路27の動作は外部から入力されるクロック信号に同期しているので、遅延時間tの絶対精度の向上が可能である。さらに、設定データKを一定にした場合には、ランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致する時点でのランプ波電圧Vの傾きおよび閾値電圧Vの電圧値は設定データSによらずに一定となる。このことは、コンパレータ24への要求性能を大幅に軽減することができる。なぜならば、一般的にコンパレータ24はランプ波電圧Vの傾きおよび閾値電圧Vの電圧値により動作時間が変化してしまい、遅延時間tの誤差発生の原因となるが、これを抑えるためにはコンパレータ24の注意深い設計が必要でありかつ消費電力の増加が避けられないからである。
【0040】
(遅延発生器の第2の実施の形態)
図3は本発明に係る他の遅延発生器を示す図である。図に示すように、ランプ波発生回路26aはラッチ16a、ラッチ16aの出力信号に応じた電流を提供する第1の電流源18a、電流源18aにより充電されかつ一端を所定電圧に結合した第1の容量22a、容量22aと並列に設けられかつR側リーク信号入力端子29aから入力するR側リーク信号によりオンとなるスイッチ20aから構成され、容量22aの一端の電圧としてランプ波電圧Vを出力する。また、閾値電圧供給手段である閾値電圧発生回路27aはラッチ17a、ラッチ17aの出力信号に応じた電流を提供する第2の電流源19a、電流源19aにより充電されかつ一端を所定電圧に結合した第2の容量23a、電流源19aと並列に接続された電流スイッチ36、容量23aと並列に設けられかつT側リーク信号入力端子32aから入力するT側リーク信号によりオンとなるスイッチ21aから構成され、容量23aの一端の電圧として閾値電圧Vを出力する。また、ランプ波発生回路26と閾値電圧発生回路27とはほぼ同一の回路構成であり、ランプ波発生回路26aに含まれる回路定数と閾値電圧発生回路27aに含まれる回路定数とは同一値である。すなわち、容量22a、23aの容量値C、電流源18a、19aの単位電流Iなどは同一値である。これは、ランプ波発生回路26aと閾値電圧発生回路27aとを同一基板上に集積化することにより容易に実現可能である。また、ランプ波発生回路26aおよび閾値電圧発生回路27aには、共通のクロック信号入力端子28aが接続されている。また、データセレクタ部89aはセレクタ14a、15a、88aから構成され、データ入力Dとして設定データS入力端子30aから入力された設定データS、設定データK入力端子33aから入力された設定データKまたは0をランプ波発生回路26aに送出し、データ入力Dとして設定データKまたは0を閾値電圧発生回路27aに送出する。コンパレータ24aはランプ波電圧Vと閾値電圧Vとを比較し、ランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致するタイミングで立ち上がるパルスを出力する。ワンショット25aはコンパレータ24aの出力パルスを入力し、時定数τに応じたパルス幅のパルスの出力信号を出力端子35aから出力する。
【0041】
図4は図3に示した遅延発生器の動作例を示すタイムチャートである。図4の(a)はクロック信号入力端子28aから入力するクロック信号、(b)はデータ入力D、(c)はデータ入力D、(d)はT側イネーブル信号入力端子34aから入力するT側イネーブル信号、(e)はR側イネーブル信号入力端子31aから入力するR側イネーブル信号、(f)は閾値電圧V、(g)はランプ波電圧V、(h)は出力端子35aから出力する出力信号、(i)はT側リーク信号、(j)はR側リーク信号である。
【0042】
図3に示した遅延発生器の動作は図1に示した遅延発生器の動作と閾値電圧Vが僅かに異なるのみである。すなわち、設定データKよりも小さい値をαとしたときの電流スイッチ36の電流をαIとすると、時刻t以降(t≦t)の閾値電圧Vは次式で表される。
【0043】
【数10】
=−{(K+α)I/C}・T
一方、ランプ波電圧Vは図1に示した遅延発生器と同じであり、時刻t以降(t≦t)のランプ波電圧Vは(数8)式で表される。したがって、時刻tからランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致して出力信号が立ち上がるまでの遅延時間t は(数8)、(数10)式より次式で表される。
【0044】
【数11】
={(K+α−S)/K}・T
(数11)式の遅延時間t と(数9)式の遅延時間tとの差は(α/K)Tであり、設定データKを半固定とする遅延発生器の使用法においては定数となる。すなわち、このような使用法においては、閾値電圧発生回路27aに含まれる電流スイッチ36の電流値αIは、それがない場合の遅延時間tに定数時間を加算させることを意味する。このように、遅延発生器が発生する遅延時間に定数時間の加算は、周波数シンセサイザへの応用および逓倍器への応用では自由に行なうことができる。なぜならば、周波数シンセサイザおよび逓倍器においては、遅延発生器が出力するパルスのパルス間隔しか意味を持たず、その時刻は任意に選べるからである。このように、遅延発生器の遅延時間に定数時間を加算することは、極めて小さい遅延時間の発生が必要な場合に、適当な定数時間を加算することで発生する遅延時間の精度を高くできる点で利点がある。
【0045】
なお、図3では電流スイッチ36を設けているが、電流スイッチ36を取り除き、時刻t−Tにデータ入力Dとして設定データSを送出するとともにデータ入力Dとして設定データKに設定データKよりも小さい加算データαを加算した値K+αを送出し、時刻tにデータ入力Dとして設定データKを送出するとともにデータ入力Dとして0を送出するデータセレクタ部を設けることによっても、(数9)式の遅延時間tに同じ定数時間を加算することができる。
【0046】
(遅延発生器の第3の実施の形態)
図5は本発明に係る他の遅延発生器を示す図である。図に示すように、ランプ波発生回路26bはラッチ16b、ラッチ16bの出力信号に応じた電流を提供する電流源(電流スイッチアレイ)18b、電流源18bにより充電されかつ一端を所定電圧に結合した容量22b、容量22bと並列に設けられかつR側リーク信号入力端子29bから入力するR側リーク信号によりオンとなるスイッチ20bから構成され、容量22bの一端の電圧としてランプ波電圧Vを出力する。また、ランプ波発生回路26bにはクロック信号入力端子28bが接続されている。一方、閾値電圧供給手段である閾値電圧入力端子37から一定の閾値電圧Vが与えられる。データセレクタ部89bはセレクタ14b、88bから構成され、データ入力Dとして設定データS入力端子30bから入力された設定データS、設定データK入力端子33bから入力された設定データKまたは0をランプ波発生回路26b送出する。比較回路であるコンパレータ24bはランプ波電圧Vと閾値電圧Vとを比較し、ランプ波電圧Vと閾値電圧Vとが一致するタイミングで立ち上がるパルスを出力する。ワンショット25bはコンパレータ24bの出力パルスを入力し、時定数τに応じたパルス幅の出力パルスを出力端子35bに出力する。
【0047】
図6は図5に示した遅延発生器の動作例を示すタイムチャートである。図6の(a)はクロック信号入力端子28bから入力されるクロック信号、(c)はデータ入力D、(e)はR側イネーブル信号入力端子31bから入力されるR側イネーブル信号、(f)は閾値電圧V、(g)はランプ波電圧V、(h)は出力端子35bから出力される出力信号、(j)はR側リーク信号入力端子29bから入力されるR側リーク信号である。
【0048】
図5に示した遅延発生器の動作は図1に示した遅延発生器の動作と比較して、閾値電圧発生回路27を取り除き、代わりに閾値電圧入力端子37を通して外部から閾値電圧Vを入力する点が異なる。時刻t以降(t≦t)のランプ波電圧Vは(数8)式で与えられるので、ランプ波電圧Vと外部から入力される閾値電圧Vとが一致して出力信号が立ち上がるまでの遅延時間tは次式で表すことができる。
【0049】
【数12】
=(−VC/KI)−(S/K)・T
設定データKを半固定とする遅延発生器の使用法においては(数12)式の右辺第1項は定数となる。すでに述べたように、遅延発生器が発生する遅延時間への定数時間の加算は、周波数シンセサイザへの応用および逓倍器への応用では自由に行なうことができる。このような応用では遅延発生器が出力するパルス間隔の精度は必要であるが、出力パルスの時刻は意味を持たないからである。また、閾値電圧Vは定数時間の加算にのみ影響するパラメータであるので、周波数シンセサイザへの応用および逓倍器への応用では閾値電圧Vには高い精度は要求されない。
【0050】
(周波数シンセサイザの第1の実施の形態)
図7は本発明に係る周波数シンセサイザを示す図である。図に示すように、この周波数シンセサイザはアキュムレータ40、ランプ波発生回路、閾値電圧発生回路、コンパレータ、ワンショットを有する遅延発生器本体41、データ変換回路42、制御回路43から構成される。アキュムレータ40は加算器38、ラッチ39から構成される。設定データK入力端子45から入力される設定データKはアキュムレータ40の加算器38、遅延発生器本体41およびデータ変換回路42に設定される。クロック信号入力端子44から入力されるクロック信号はアキュムレータ40のラッチ39および遅延発生器本体41に与えられる。
【0051】
図8は図7に示した周波数シンセサイザの動作を説明する図である。アキュムレータ40のビット数nは3、設定データKは3である。アキュムレータ40の出力信号θの最上位ビット出力信号θMSBは、2=8クロック周期の時間(8T)内にK=3個のパルスを含んでいる。したがって、その平均周波数fは、クロック周波数をfCLKとすると、次式で表される。
【0052】
【数13】
=(K/2)fCLK
このアキュムレータ40はそれ単体でダイレクトディジタルシンセサイザの最も簡単な形であり、他の形式の多くのダイレクトディジタルシンセサイザにも位相信号の計算のために使用されている。しかし、図8に示すように、アキュムレータ40単体では出力信号θMSBに大きなジッタを含んでいる。周波数スペクトルの観測では、ジッタは大きなスプリアス成分(不要波成分)となって現れるので、アキュムレータ40単体を無線通信機器用の局部発振器に適用することは難しい。このスプリアス成分を抑えるために、最も一般的なダイレクトディジタルシンセサイザでは、ROMを用いて正弦波を出力として発生させる方法がとられている。また、スプリアス成分を抑える他の方法として、位相補間の手段が知られている(参考文献:V. Reinhardt et a1., ”A short survey of frequency synthesizer techniques”, in Proc. 40th Annual Frequency Control Symp., pp.355−365, May 1986)。
【0053】
図8に示すように、位相補間の手段はアキュムレータ40の出力信号θMSBの各パルスをパルス毎に遅延させて遅延出力信号θidealを発生させる。このパルスの遅延時間δは、出力信号θMSBが立ち上がる直前の出力信号θの値をθとすると、次式で表される。
【0054】
【数14】
δ={(2n−1−θ)/K}・T
例えば、図8に示すように、1つ目の出力信号θMSBが立ち上がる直前の出力信号θの値θが3であるときには、1つ目の出力信号θMSBについてδ={(4−3)/3}・T=T/3((数14)式により計算)遅延させれば、遅延出力信号θidealの一つ目のパルスに一致する。
【0055】
従来の位相補間の手段としては、従来技術として示した閾値電圧発生回路とランプ波発生回路とを異なる回路で構成する遅延発生器(参考文献:H. Nosaka, T. Nakagawa, and A. Yamagishi, ”A phase interpolation direct digita1 synthesizer with a digita11y contro11ed de1ay generator”, in 1997 Symp. VLSI Circuits Dig., June 1997, pp.75−76)や、遅延線のタップを切り替えるタイプの遅延発生器(参考文献:V. N. Kochemasov and A. N. Fadeev, ”Digital−computer synthesizers of two−1eve1 signa1s with phase−error compensation”, Te1ecommunications and radio engineering, vol.36/37, pp.55−59, Oct. 1982)がある。しかしこれらの遅延発生器は、精度を出すためには遅延時間(遅延量)の調整が必要であり、また単位遅延時間の調整が難しいという問題があった。
【0056】
図1、図3、図5に示したような本発明に係る遅延発生器は、無調整で任意の値の遅延時間を得ることができるので、図7に示すように、本発明に係る遅延発生器を位相補間の手段として用いたダイレクトディジタルシンセサイザは、無調整で低スプリアスな出力信号を得ることが可能である。
【0057】
図7に示した周波数シンセサイザにおいては、アキュムレータ40の出力信号θはデータ変換回路42および制御回路43に入力される。制御回路43は出力信号θからR側イネーブル信号およびT側イネーブル信号を生成する。T側イネーブル信号は出力信号θMSBが立ち上がる1クロック前に立ち上がり、パルス幅が1クロックの信号として出力される。また、R側イネーブル信号はT側イネーブル信号のパルス幅を2クロックにして出力される。出力信号θMSBの1クロック前に立ち上がるT側イネーブル信号は出力信号θから演算で発生できるが、出力信号θMSBのパルス幅を1クロックに修正した信号をT側イネーブル信号としてもよい。その場合は、図9(e)に示したT側イネーブル信号より1クロック違れるので、遅延発生器本体41に入力する他の信号すべてを1クロック遅延させればよい。T側イネーブル信号およびR側イネーブル信号は、上述したように遅延発生器本体41が遅延発生を開始するトリガ信号として機能する。遅延発生器本体41に送出するデータ入力Dに設定される設定データSはデータ変換回路42にて計算される。このように、図1、図3、図5に示した本発明の遅延発生器のデータセレクタ部89、89a、89bの役割はデータ変換回路42、制御回路43が担う。遅延発生器本体41の遅延時間は(数9)式等で表されるが、一方ダイレクトディジタルシンセサイザで必要とされる遅延時間δは(数14)式で表される。ここで、値θはその定義からθ−Kで表される。したがって(数14)式は次式で表すことができる。
【0058】
【数15】
δ=[{K−(θ−2n−1)}/K]・T
(数15)式を(数9)式と比較すると遅延発生器本体41に設定する設定データSは次式で演算すればよいことがわかる。
【0059】
【数16】
S=θ−2n−1
すなわち、データ変換回路42はまずアキュムレータ40の出力信号θを入力し、(数16)式の減算を演算して設定データSを出力する。さらに、次のクロックにおいてデータ変換回路42はデータ入力Dとして設定データKを出力する。なお、(数16)式はnビットの2進数演算では、出力信号θから最上位ビットを捨てて下位n−1ビットを取り出すことで実現できる。R側リーク信号およびT側リーク信号は遅延発生器本体41の出力信号をフィードハックして使用する。
【0060】
このような構成により、遅延発生器本体41は(数14)式に示す遅延時間δを発生し、本周波数シンセサイザは基本周波数が(数13)式で表されるスプリアス成分の少ない矩形波を出力する。
【0061】
図9は図7に示した周波数シンセサイザの動作例を示すタイムチャートである。図9の(a)はクロック信号、(b)はアキュムレータ40の出力信号θ、(c)はアキュムレータ40の出力信号θMSB、(d)はランプ波電圧V、(e)はT側イネーブル信号、(f)は閾値電圧V、(g)は出力端子46から出力する出力信号、(h)はT側リーク信号、(i)はR側リーク信号である。なお、アキュムレータ40のビット数nは3、設定データKは3である。また、出力信号θMSBの立ち上がりの1クロック周期後のタイミングを遅延発生器本体41における時刻tに一致させている。遅延発生器本体41の内部では、出力信号θMSBの1つ目のパルスの立ち上がりと同時にS=6−4=2((数16)式より計算)に比例した傾きでランプ波電圧Vが生成される。これと同時にK=3に比例した傾きで閾値電圧Vの値を変化させる。次のクロックの立ち上がりの時刻(遅延発生器の時刻t)においてランプ波電圧Vの傾きはK=3に比例した傾きに変化し、一方で閾値電圧Vは保持される。時刻tから出力信号が立ち上がるまでの遅延時間δは(数9)式から算出されるように(1/3)Tとなる。出力信号はT側リーク信号およびR側リーク信号としてフィードバックされ、閾値電圧Vおよびランプ波電圧Vを初期化する。
【0062】
なお、出力端にトグルフリップフロップ(T−FF)を付加すると、デューティ比50%の矩形波のシンセサイザ出力を得ることが可能である。この場合の基本周波数は(数13)式に示した平均周波数fの半分になる。
【0063】
図9において注目すべき点は、ランプ波電圧Vが閾値電圧Vに達し、出力信号が立ち上がる時点では、閾値電圧Vはいつも同じ電圧であり、ランプ波電圧Vの傾きもいつも一定であることである。現実のコンパレータの動作時間は閾値電圧依存性、ランプ波電圧傾き依存性を持つが、これが遅延時間へ影響を及ぼすことがないため、周波数シンセサイザの出力信号のパルスは理想的に等間隔に並ぶ。
【0064】
なお、図3、図5に示した遅延発生器の説明で述べたとおり、周波数シンセサイザへの応用では遅延発生器が発生する遅延時間に任意の定数時間を加算することができる。すなわち、遅延発生器の閾値電圧Vに一定電圧のずれがあってもよいし、閾値電圧発生回路を取り除き閾値電圧Vを一定電圧として外部から入力するようにしてもよい。周波数シンセサイザへの応用では、周波数設定によっては遅延発生器は極めて小さい遅延時間を発生する場合があり、閾値電圧Vに適当な電圧を加算しておくことで極めて小さい遅延時間を発生する必要がなくなり、遅延時間の精度がとりやすくなる利点がある。
【0065】
このように、図7に示した周波数シンセサイザにおいては、図1等に示した分子と分母とがともに可変である分数に比例した遅延時間を発生する遅延発生器をダイレクトディジタルシンセサイザにおける位相補間の手段として用いているから、アキュムレータの出力信号からジッタのない信号を抽出することができる。また、無調整で必要とされるすべての遅延時間を得ることができるので、低スプリアスな出力信号を発生させることができる。また、遅延発生器本体41は設定データKを半固定とする動作を行なうため、コンパレータへの性能要求を大幅に緩和することができる。このことは、周波数シンセサイザ全体としての低消費電力化、低コスト化に有効である。また、クロック周波数に特化して遅延発生器内の回路定数を調整する必要がない。
【0066】
(周波数シンセサイザの第2の実施の形態)
ところで、これまでは出力信号θMSBを遅延発生器本体41のT側イネーブル信号およびR側イネーブル信号の基準のタイミングにした場合の周波数シンセサイザについて述べたが、アキュムレータのオーバーフロー信号を基準のタイミングとすることによっても周波数シンセサイザを構成することができる。
【0067】
図10は本発明に係る他の周波数シンセサイザを示す図である。図に示すように、周波数シンセサイザはアキュムレータ40a、遅延発生器本体41a、データ変換回路42a、制御回路43aから構成される。アキュムレータ40aは加算器38a、ラッチ39aから構成される。設定データK入力端子45aから入力される設定データKはアキュムレータ40aの加算器38a、遅延発生器本体41aおよびデータ変換回路42aに設定される。クロック信号入力端子44aから入力されるクロック信号はアキュムレータ40aのラッチ39aおよび遅延発生器本体41aに与えられる。また、アキュムレータ38aのオーバーフロー信号OFはデータ変換回路42aおよび制御回路43aに送出される。
【0068】
図11は図10に示した周波数シンセサイザの動作を説明する図である。アキュムレータ40aのビット数nは3、設定データKは3である。アキュムレータ40aのオーバーフロー信号OFは、2=8クロック周期の時間8T内にK=3個のパルスを含んでいる。したがって、その平均周波数fは(数13)式で表される。オーバーフロー信号OFは遅延発生器本体41aによりパルス毎に遅延され、遅延出力信号θidealで示す等間隔のパルス列に並べ直される。その遅延時間δは次式で表される。
【0069】
【数17】
δ={(2−θ)/K}・T
一方、遅延発生器本体41aで発生する遅延時間tは(数9)式で表されるので、設定データSは次式で演算される。
【0070】
【数18】
S=K+θ−2
すなわち、データ変換回路42aにおいて、(数18)式の演算を行ない、遅延発生器本体41aへ送出すればよい。nビットの2進数の演算では、(数18)式の2の加算は意味を持たないため、S=K+θとすることができる。さらに、アキュムレータ40aの動作を考慮すると、K+θは「オーバーフロー信号OFが立ち上がる次のクロック周期後の出力信号θ」である。すなわち、次のタイミングの出力信号θをそのまま設定データSとして使用することができる。
【0071】
図12は図10に示した周波数シンセサイザの動作例を示すタイムチャートである。図12の(a)はクロック信号、(b)はアキュムレータ40aの出力信号θ、(c)はアキュムレータ40aのオーバーフロー信号OF、(d)はランプ波電圧V、(e)はT側イネーブル信号、(f)は閾値電圧V、(g)は出力端子46aから出力する出力信号、(h)はT側リーク信号、(i)はR側リーク信号である。なお、アキュムレータ40aのビット数nは3、設定データKは3である。また、オーバーフロー信号OFの立ち上がりの1クロック周期後のタイミングを遅延発生器本体41aにおける時刻tに一致させている。また、遅延発生器本体41aの内部では、オーバーフロー信号OFの1つ目のパルスの立ち上がりと同時にS=6+3−8=1((数18)式により計算)に比例した傾きでランプ波電圧Vが生成される。これと同時にK=3に比例した傾きで閾値電圧Vの電圧を変化させる。次のクロックの立ち上がりの時刻(遅延発生器の時刻t)においてランプ波電圧Vの傾きはK=3に変化し、一方で閾値電圧Vは保持される。時刻tから出力信号が立ち上がるまでの遅延時間δは(数9)式から算出される通り(2/3)Tとなる。出力信号はT側リーク信号およびR側リーク信号としてフィードバックされ、閾値電圧Vおよびランプ波電圧Vを初期化する。
【0072】
なお、出力端にトグルフリップフロップ(T−FF)を付加すると、デューティ比50%の矩形波のシンセサイザ信号を得ることが可能である。この場合の基本周波数は(数13)式に示した平均周波数fの半分になる。
【0073】
図12において注目すべき点は、ランプ波電圧Vが閾値電圧Vに達し、出力信号が立ち上がる時点では、閾値電圧Vはいつも同じ電圧であり、ランプ波電圧Vの傾きもいつも一定であることである。現実のコンパレータの動作時間は、閾値電圧依存性、ランプ波電圧傾き依存性を持つが、これが遅延時間へ影響を及ぼすことがないため、周波数シンセサイザの出力信号のパルスは理想的に等間隔に並ぶ。
【0074】
なお、図3、図5に示した遅延発生器の説明で述べたとおり、周波数シンセサイザへの応用では遅延発生器本体41aが発生する遅延時間に任意の定数時間を加算することができる。すなわち、遅延発生器本体41aの閾値電圧Vに一定電圧のずれがあってもよいし、閾値電圧発生回路を取り除きVを一定電圧として外部から入力するようにしてもよい。また、周波数シンセサイザへの応用では、周波数設定によっては遅延発生器は極めて小さい遅延時間を発生する場合があるが、閾値電圧Vに適当な電圧を加算しておくことで実際に極めて小さい遅延時間を発生する必要がなくなり、遅延時間の精度がとりやすくなる利点がある。
【0075】
(逓倍器の実施の形態)
図13は本発明に係る逓倍器を示す図である。図において、47は分配回路の役割を担うT−FF、48〜53はD−FF、54〜59は同一の容量値Cを持つ容量、60〜65はスイッチ、66、68は電流値Iの電流源(電流スイッチ)、67、69は電流値3Iの電流源(電流スイッチ)、70〜75は電流値4Iの電流源(電流スイッチ)、76〜79はコンパレータ、80〜83はパルス幅調整回路、84は論理和手段である論理和ゲート、85はワンショットマルチバイブレータ(ワンショット)、86はクロック信号入力端子、87は出力端子である。本逓倍器は、被逓倍信号の周期をT、任意の時間をd、2以上の整数をN、1以上の整数をMとしたときに、N種類の特定の遅延時間t=d+(k・M/N)T(kは0からN−1までのすべての整数)を発生する遅延発生器を使用することで、入力される被逓倍信号のN/M倍の周波数の信号を得るものである。
【0076】
図13に示した逓倍器は、d=(1/4)T、N=2、M=1とした場合の2逓倍器の構成例であり、N=2種類の特定の遅延時間tを発生する遅延発生器がそれぞれ2個、すなわち第1〜第4の4個の遅延発生器(それぞれコンパレータ76〜79を有する遅延発生器)から構成されている。第1の遅延発生器はランプ波電圧V=V1、閾値電圧V=V3であり、第2の遅延発生器はランプ波電圧V=V2、閾値電圧V=V3であり、第3の遅延発生器はランプ波電圧V=V4、閾値電圧V=V6であり、第4の遅延発生器はランプ波電圧V=V5、閾値電圧V=V6である。特定の遅延時間t=(1/4)Tは第2および第4の遅延発生器により発生され、特定の遅延時間t=(3/4)Tは第1および第3の遅延発生器により発生される。
【0077】
図14は図13に示した逓倍器の動作例を示すタイムチャートである。図14の(a)はクロック信号、(b)はT−FF47の非反転信号CLK1、(c)はT−FF47の反転信号CLK2、(d)は第1および第2の遅延発生器の各電圧V1〜V3、(e)は第3および第4の遅延発生器の各電圧V4〜V6、(f)は出力端子87から出力される出力信号である。
【0078】
第1および第2の遅延発生器の動作について以下に説明する。非反転信号CLK1がハイの状態の時、電圧V1はI、電圧V2は3I、電圧V3は4Iに比例した傾きのランプ波となる。非反転信号CLK1が立ち上がってからクロック周期Tの期間は常にV1:V2:V3=1:3:4の電圧比のまま推移し、この電圧比は非反転信号CLK1が立ち下がる瞬間まで維持される。非反転信号CLK1が立ち下がると(すなわち反転信号CLK2が立ち上がると)、電圧V3はその電圧を保持する一方、電圧V1、V2は4Iに比例した傾きのランプ波となる。反転信号CLK2が立ち上がってから時間(1/4)T経過後に電圧V2と電圧V3とは一致する。これは(数9)式においてK=4、S=3としたことと等価である。また、反転信号CLK2が立ち上がってから時間(3/4)T経過後に電圧V1と電圧V3とは一致する。これは(数9)式においてK=4、S=1としたことと等価である。
【0079】
第3および第4の遅延発生器の動作は、以上説明した第1および第2の遅延発生器の動作とクロック周期Tずれているだけである。このように、4個の遅延発生器は時間(1/2)T毎に順番に出力信号パルスを発生するので、図13に記載の逓倍器は2逓倍の動作を行なうことが分かる。
【0080】
図14において注目すべき点は、ランプ波電圧V(電圧V1、V2、V4、V5)が閾値電圧V(電圧V3、V6)に達し、出力信号が立ち上がる時点では、閾値電圧Vはいつも同じ電圧であり、ランプ波電圧Vの傾きもいつも一定であることである。現実のコンパレータの動作時間は、閾値電圧依存性、ランプ波電圧傾き依存性を持つが、これが遅延時間へ影響を及ぼすことがないため、逓倍器の出力信号のパルスは理想的に等間隔に並ぶ。
【0081】
なお、図3、図5に示した遅延発生器の説明で述べたとおり、逓倍器への遅延発生器の応用においては、閾値電圧Vの精度は求められない。すなわち、閾値電圧Vに相当する電圧V3および電圧V6を発生させる電流スイッチ72、75の電流値は必ずしも4Iに比例していなくてもよいし、さらには電圧V3および電圧V6を外部から一定電圧として入力してもよい。
【0082】
このように、図13に示した逓倍器においては、図1等に示した遅延発生器と同様な遅延発生器を入力信号の周期よりも短い間隔でパルスを発生させる手段として用いることにより、素子の非線形性を利用した従来の逓倍器やミキサを利用した従来の逓倍器と比較して、フィルタが不要であり、フィルタ無しで多段接続が可能である。このことは、逓倍器の周波数範囲の拡大や、回路規模の縮小に効果がある。また、無調整で正確に等間隔に並ぶパルスを発生することができるので、低ジッタ、低スプリアスな出力信号を得ることができる。また、PLL周波数シンセサイザを用いた従来の逓倍器と比較して、回路規模が小さく、低消費電力である効果がある。また、入力周波数に特化して遅延発生器内の回路定数を調整する必要がない。また、図1等に示した遅延発生器と同様な遅延発生器を使用することは、回路定数の設計値からのずれや電源変動などがスプリアス特性の悪化を招かないことに効果がある。また、ランプ波電圧を2段階の傾きとすることになるため、コンパレータが動作を行なう時点での閾値電圧を一定とし、かつランプ波電圧の傾きを一定にできる利点がある。これはコンパレータへの性能要求を大幅に緩和するものであり、逓倍器全体としての低消費電力化、低コスト化に有効である。
【0083】
なお、上述実施の形態においては、値α、加算データαを設定データKよりも小さい値としたが、これらを任意の値とすることができる。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る遅延発生器においては、分数に比例した遅延時間を発生することができる。
【0085】
また、第2の電流源と並列に電流スイッチを設けたときには、遅延時間に定数時間を加算することができる。
【0086】
また、同じ時刻に第1のデータ入力として第1の設定データを送出するとともに第2の設定データに加算データを加算した値を送出し、所定時間経過後に第1のデータ入力として第2の設定データを送出するとともに第2のデータ入力として0を送出するデータセレクタ部を設けたときには、遅延時間に定数時間の加算することができる。
【0087】
また、ランプ波発生回路に含まれる回路定数と閾値電圧発生回路に含まれる回路定数とを同一値としたときには、回路定数の調整は不要である。
【0088】
また、本発明に係る周波数シンセサイザにおいては、アキュムレータの出力信号からジッタのない信号を抽出することができる。
【0089】
また、上記アキュムレータのビット数をn、最上位ビットの出力信号が立ち上がる直前のアキュムレータの出力信号の値をθ、設定データをK、クロック信号の周期をTとしたとき、遅延発生器の最上位ビットの遅延時間を{(2n−1−θ)/K}・Tとしたときには、遅延発生器のコンパレータへの性能要求を大幅に緩和することができ、またコンパレータの動作時間が遅延時間へ影響を及ぼすことがないから、周波数シンセサイザの出力信号のパルスは理想的に等間隔に並び、またクロック周波数に特化して遅延発生器内の回路定数を調整する必要がない。
【0090】
また、上記アキュムレータのビット数をn、アキュムレータの出力信号をθ、設定データをK、クロック信号の周期をTとしたとき、遅延発生器のオーバーフロー信号の遅延時間を{(2−θ)/K}・Tとしたときには、遅延発生器のコンパレータへの性能要求を大幅に緩和することができ、またコンパレータの動作時間が遅延時間へ影響を及ぼすことがないから、周波数シンセサイザの出力信号のパルスは理想的に等間隔に並び、またクロック周波数に特化して遅延発生器内の回路定数を調整する必要がない。
【0091】
また、本発明に係る逓倍器においては、フィルタが不要である。
【0092】
また、複数の遅延発生器として、被逓倍信号の周期をT、任意の時間をd、2以上の整数をN、1以上の整数をMとしたときに、N種類の特定の遅延時間d+(k・M/N)T(kは0からN−1までのすべての整数)を発生するものを用いたときには、遅延発生器のコンパレータへの性能要求を大幅に緩和することができ、またコンパレータの動作時間が遅延時間へ影響を及ぼすことがないから、逓倍器の出力信号のパルスは理想的に等間隔に並び、また入力周波数に特化して遅延発生器内の回路定数を調整する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る遅延発生器を示す図である。
【図2】図1に示した遅延発生器の動作例を示すタイムチャートである。
【図3】本発明に係る他の遅延発生器を示す図である。
【図4】図3に示した遅延発生器の動作例を示すタイムチャートである。
【図5】本発明に係る他の遅延発生器を示す図である。
【図6】図5に示した遅延発生器の動作例を示すタイムチャートである。
【図7】本発明に係る周波数シンセサイザを示す図である。
【図8】図7に示した周波数シンセサイザの動作の説明図である。
【図9】図7に示した周波数シンセサイザの動作例を示すタイムチャートである。
【図10】本発明に係る他の周波数シンセサイザを示す図である。
【図11】図10に示した周波数シンセサイザの動作の説明図である。
【図12】図10に示した周波数シンセサイザの動作例を示すタイムチャートである。
【図13】本発明に係る逓倍器を示す図である。
【図14】図13に示した逓倍器の動作例を示すタイムチャートである。
【図15】従来の遅延発生器を示す図である。
【図16】図15に示した遅延発生器の動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
18、18a…第1の電流源
18b…電流源
19、19a…第2の電流源
22、22a…第1の容量
22b…容量
23、23a…第2の容量
24、24a、24b…コンパレータ
26、26a、26b…ランプ波発生回路
27、27a、27b…閾値電圧発生回路
36…電流スイッチ
37…閾値電圧入力端子
40、40a…アキュムレータ
41、41a…遅延発生器本体
42、42a…データ変換回路
43、43a…制御回路
54〜59…容量
66〜75…電流スイッチ
76〜79…コンパレータ
84…論理和ゲート
89、89a、89b…データセレクタ部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a delay generator that generates a pulse rising with a set time delay, a frequency synthesizer used in a wireless communication device, and a multiplier.
[0002]
[Prior art]
FIG. 15 is a diagram showing a conventional delay generator (reference: Analog Devices, Inc., Linear Data Book 1994/1995, pp. 12-36 to 12-64). As shown in the figure, the current source 2, the capacitor 3, and the switch 8 form an integrator. The trigger circuit 1 opens and closes the switch 8 in response to a leak signal input to the leak signal input terminal 9 and a trigger signal input to the trigger signal input terminal 10, and the integrator operates the ramp wave voltage VRTo occur. On the other hand, the latch 4 latches the setting data K input to the setting data K input terminal 12 in accordance with the latch signal input to the latch signal input terminal 11 and sets it in the D / A converter 5. The D / A converter 5 has a threshold voltage (final ultimate voltage) V proportional to the setting data K.TTo occur. The comparator 6 has a ramp voltage VRAnd threshold voltage VTAnd the ramp wave voltage VRAnd threshold voltage VTA pulse which rises at the timing when the signal matches with is output. The one-shot 7 receives the output pulse of the comparator 6 and outputs a pulse having a pulse width corresponding to the time constant τ to the output terminal 13.
[0003]
FIG. 16 is a time chart showing an operation example of the delay generator shown in FIG. 16A shows a trigger signal, FIG. 16B shows a latch signal, FIG. 16C shows setting data K, FIG. 16D shows a leak signal, and FIG. 16E shows a ramp wave voltage V which is a voltage at one end of the capacitor 3.R, (F) shows a threshold voltage V which is an output voltage of the D / A converter 5.T, (G) are output signals output from the output terminal 13 of the delay generator.
[0004]
First, the setting data K is latched in synchronization with the latch signal, and the D / A converter 5 sets the threshold voltage V proportional to the setting data K.TIs output. And the threshold voltage VTRepresents the unit voltage of the D / A converter 5 as V0Then, it is expressed by the following equation.
[0005]
(Equation 1)
VT= −K · V0
Next, with the trigger signal input as a trigger, a current flows through the capacitor 3 and the ramp voltage VRChanges. Ramp wave voltage V at time tRIndicates that the current value of the current source 2 is I, the capacitance value of the capacitor 3 is C, and the rising time of the trigger signal is t.0Then, it is expressed by the following equation.
[0006]
(Equation 2)
VR= − (I / C) · (t−t0)
Next, the comparator 6 determines the ramp wave voltage VRAnd threshold voltage VTDetects a match with Time t0From ramp voltage VRAnd threshold voltage VTDelay time t until the output signal rises whendIs expressed by the following equation from the equations (Equation 1) and (Equation 2).
[0007]
(Equation 3)
td= (KV0・ C) / I
This output signal falls after the time constant τ of one shot 7 has elapsed. Further, the capacitor 3 is leaked by the leak signal, and the ramp wave voltage VRIs initialized. As described above, the conventional delay generator can generate a delay time proportional to the setting data K expressed by the equation (3).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the performance enhancement of the frequency synthesizer, a delay time proportional to a fraction in which both the numerator and the denominator are variable is required. Such a delay time proportional to the fraction is required, for example, when extracting a signal having no jitter from the output signal of the accumulator, or when reducing the spurious of a fractional-N PLL frequency synthesizer. is there.
[0009]
However, the conventional delay generator has a delay time t proportional to the setting data K, as shown in equation (3).dCan occur, but a delay time proportional to the fraction cannot occur. Further, as shown in Expression 3, the delay time tdIs a circuit constant V0, C, and I, the delay time tdIn order to improve the absolute accuracy of0, C and I are indispensable.
[0010]
According to the equation (3), it is possible to generate a delay time proportional to a fraction by changing the current value I of the current source 2, but the circuit constant V0, C and I are directly the delay time tdDelay time tdTo improve the absolute accuracy of0, C need to be adjusted. As described above, it is difficult for the conventional delay generator to be applied to a frequency synthesizer or the like that requires the accuracy of the delay time.
[0011]
Further, since the conventional multiplier uses the nonlinearity of the element or uses a mixer, a filter is required, so that the manufacturing cost is high.
[0012]
In addition, by using a conventional delay generator to generate pulses at intervals shorter than the cycle of the input signal, an attempt is made to obtain an output signal that is an integral multiple of the frequency of the input signal. Circuit constant V0, C, and I must be adjusted. Even when the input frequency is fixed, the conventional delay generator uses the circuit constant V to improve the accuracy of the delay generator.0, C and I need to be adjusted.
[0013]
Further, in the conventional delay generator, the threshold voltage VTOf the operation time of the comparator 6 depending on the level of thedIncludes the corresponding error. Also, the ramp voltage VRIf the operation time of the comparator 6 varies due to the inclination of thedIncludes the corresponding error. In order to suppress these errors, it is necessary to suppress variations in the operation time of the comparator 6. Specifically, it is necessary to suppress the dependency of the operation time of the comparator 6 on the threshold voltage and the dependency of the ramp wave voltage on the slope. However, it is necessary to supply a large current to the comparator 6, which reduces power consumption. It becomes a problem.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to provide a delay generator capable of generating a delay time proportional to a fraction. It is another object of the present invention to provide a frequency synthesizer capable of extracting a jitter-free signal from an output signal of an accumulator. Another object of the present invention is to provide a multiplier that does not require a filter.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, in the present invention, a ramp generation circuit for generating a ramp voltage, threshold voltage supply means for supplying a threshold voltage, and comparing the ramp voltage with the threshold voltage, A delay circuit having a comparator circuit that generates an output pulse when the wave voltage matches the threshold voltage, wherein the ramp generator generates the ramp wave voltage having a two-step gradient as the ramp wave generation circuit.The ramp generation circuit uses the ramp wave voltage having a slope corresponding to the first data input, and the threshold voltage supply means corresponds to the threshold voltage slope corresponding to the second data input. At the same time, the first setting data is sent out as the first data input and the second setting data is sent out as the second data input using a threshold voltage generating circuit having a slope. A data selector unit for transmitting the second setting data as the first data input and transmitting 0 as the second data input is provided. As the ramp wave generating circuit, a current proportional to the first data input is provided. A first current source provided by the first current source, and a first capacitor charged by the first current source and having one end coupled to a predetermined voltage. A second current source for providing a current proportional to the second data input; a second current source charged by the second current source and having one end connected to a predetermined voltage. And a capacitor that generates the threshold voltage at the other end of the second capacitor.
[0018]
In this case, a current switch may be provided in parallel with the second current source.
[0020]
Also, a ramp generation circuit that generates a ramp voltage, a threshold voltage supply unit that supplies a threshold voltage, and the ramp voltage and the threshold voltage are compared by comparing the ramp voltage with the threshold voltage. A delay circuit having a comparator circuit for generating an output pulse, wherein the ramp wave generation circuit generates the ramp wave voltage having a two-step slope, and the ramp wave voltage is used as the ramp wave generation circuit. And a threshold voltage generating circuit that sets the slope of the threshold voltage to the slope corresponding to the second data input as the threshold voltage supply means. Sends the first setting data as the first data input and sends the value obtained by adding the addition data to the second setting data as the second data input; Provided data selector unit for sending a 0 with a second data input and sends the second setting data after a lapse of the constant time as the first data input,The ramp generation circuit includes a first current source for providing a current proportional to the first data input, and a first capacitor charged by the first current source and having one end coupled to a predetermined voltage. A second current source that generates a ramp wave voltage at the other end of the first capacitor and provides a current proportional to the second data input as the threshold voltage generator; A second capacitor charged by the second current source and having one end coupled to a predetermined voltage, and generating the threshold voltage at the other end of the second capacitor.Used.
[0021]
In these cases, the circuit constant included in the ramp generation circuit and the circuit constant included in the threshold voltage generation circuit may have the same value.
[0023]
Also, a ramp generation circuit that generates a ramp voltage, a threshold voltage supply unit that supplies a threshold voltage, and the ramp voltage and the threshold voltage are compared by comparing the ramp voltage with the threshold voltage. A delay circuit having a comparator circuit for generating an output pulse, wherein the ramp wave generation circuit generates the ramp wave voltage having a two-step slope, and the ramp wave voltage is used as the ramp wave generation circuit. The first setting data is sent out as the data input, and the threshold voltage supply means is used to supply a constant threshold voltage. The first setting data is sent as the data input. A data selector for transmitting the second setting data as a data input is provided;The ramp generation circuit includes a current source that selectively provides a current proportional to the data input, and a capacitor that is charged by the current source and has one end coupled to a predetermined voltage. Anything that generates the above ramp wave voltageUsed.
[0024]
Further, in the frequency synthesizer, an accumulator that inputs a clock signal and setting data and accumulates the setting data in synchronization with the clock signal, and outputs the most significant bit of the output of the accumulator or the overflow signal of the accumulator for a predetermined time. The above-mentioned delay generator for delaying is provided.
[0025]
In this case, the number of bits of the accumulator is n, and the value of the output signal of the accumulator immediately before the output signal of the most significant bit rises is θ.p, The setting data is K, and the cycle of the clock signal is T, the delay time of the most significant bit of the delay generator is {(2n-1−θp) / K} · T.
[0026]
When the number of bits of the accumulator is n, the output signal of the accumulator is θ, the setting data is K, and the cycle of the clock signal is T, the delay time of the overflow signal of the delay generator is {(2n−θ) / K} · T.
[0027]
Further, in the multiplier, the plurality of delay generators for inputting the multiplied signal and generating a plurality of types of delay times, and the delay generator for inputting the multiplied signal and generating a delay in each of the plurality of delay generators. A distribution circuit for transmitting the timing and a logical sum means for calculating a logical sum of outputs of the plurality of delay generators are provided.
[0028]
In this case, as the plurality of delay generators, when a period of the multiplied signal is T, an arbitrary time is d, an integer of 2 or more is N, and an integer of 1 or more is M, N kinds of specific delays are set. A generator that generates a time d + (kM / N) T (k is any integer from 0 to N-1) may be used.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment of Delay Generator)
FIG. 1 is a diagram showing a delay generator according to the present invention. As shown in the figure, a ramp generation circuit 26 has a latch 16, a first current source (current switch array) 18 for providing a current corresponding to an output signal of the latch 16, and a terminal which is charged by the current source 18 and has one end connected to a predetermined voltage. And a switch 20 which is provided in parallel with the capacitor 22 and is turned on by an R-side leak signal input from an R-side leak signal input terminal 29. The voltage at one end of the capacitor 22 is a ramp wave. Voltage VRIs output. The threshold voltage generating circuit 27 serving as a threshold voltage supply means is charged by the latch 17, a second current source (current switch array) 19 for providing a current corresponding to the output signal of the latch 17, and one end thereof. A second capacitor 23 coupled to a predetermined voltage, and a switch 21 provided in parallel with the capacitor 23 and turned on by a T-side leak signal input from a T-side leak signal input terminal 32, as a voltage at one end of the capacitor 23 Threshold voltage VTIs output. The ramp generation circuit 26 and the threshold voltage generation circuit 27 have the same circuit configuration, and the circuit constant included in the ramp generation circuit 26 and the circuit constant included in the threshold voltage generation circuit 27 have the same value. That is, the capacitance value C of the capacitors 22 and 23 and the unit current I of the current sources 18 and 190Are the same value. This can be easily realized by integrating the ramp generation circuit 26 and the threshold voltage generation circuit 27 on the same substrate. A common clock signal input terminal 28 is connected to the ramp wave generation circuit 26 and the threshold voltage generation circuit 27. The data selector section 89 includes selectors 14, 15, and 88, and the data input D which is the first data input.RThe setting data S that is the first setting data input from the setting data S input terminal 30 and the setting data K or 0 that is the second setting data input from the setting data K input terminal 33 And the second data input, data input DTIs sent to the threshold voltage generation circuit 27. The comparator 24, which is a comparison circuit, outputs a ramp wave voltage VRAnd threshold voltage VTAnd the ramp wave voltage VRAnd threshold voltage VTA pulse which rises at the timing when the signal matches with is output. The one-shot 25 receives an output pulse of the comparator 24 and outputs an output pulse having a pulse width corresponding to the time constant τ to the output terminal 35.
[0030]
FIG. 2 is a time chart showing an operation example of the delay generator shown in FIG. 2A shows a clock signal input from the clock signal input terminal 28, and FIG.T, (C) is the data input DR, (D) is a T-side enable signal input from a T-side enable signal input terminal 34, (e) is an R-side enable signal input from an R-side enable signal input terminal 31, and (f) is a threshold voltage VT, (G) is the ramp voltage VR, (H) are output signals output from the output terminal 35, (i) is a T-side leak signal, and (j) is an R-side leak signal.
[0031]
In the initial state, the R-side enable signal and the T-side enable signal are low, and the selectors 14, 15, and 88 select the lower side as shown in FIG. At this time, data input DRAnd data input DTIs input as 0. A series of processes for generating a delay starts by raising an R-side enable signal and a T-side enable signal. Accordingly, the selectors 14, 15, and 88 all select the upper side, and the data input DRIs input with setting data S, and data input DTIs input with setting data K. Subsequently, at the rising edge of the clock signal input first after the rising edge of the R-side enable signal, the latch 16R= S, and the latch 17 outputs DT= K is output. In synchronization with this, the current sources 18 and 19 respectively output currents SI proportional to the set data S.0, Current KI proportional to setting data K0Is provided, the ramp voltage V having a slope proportional to the setting data SRAnd a threshold voltage V having a slope proportional to the setting data KTIs started. Further, the time when the next clock signal rises is t.0, And the clock cycle is T, time t (t0−T ≦ t ≦ t0) The ramp voltage VRIs represented by the following equation.
[0032]
(Equation 4)
VR=-(SI0/ C) · (tt0+ T)
At time t (t0−T ≦ t ≦ t0Threshold voltage V)TIs represented by the following equation.
[0033]
(Equation 5)
VT=-(KI0/ C) · (tt0+ T)
Further, from the equations (4) and (5), the time t0Ramp voltage V atRAnd threshold voltage VTAre represented by the following equations.
[0034]
(Equation 6)
VR=-(SI0/ C) · T
[0035]
(Equation 7)
VT=-(KI0/ C) · T
Time t0By this time, control is performed to lower the T-side enable signal, and the selectors 15a and 88a select the lower side.RHas set data K, data input DTIs input to each of them. Therefore, at time t0Latch 16 is DR= K and the latch 17T= 0, respectively, and in synchronization with this, the ramp wave voltage V proportional to the setting data SRChanges to a slope proportional to the setting data K. And time t0Thereafter (t0≦ t) ramp wave voltage VRIs represented by the following equation.
[0036]
(Equation 8)
VR=-(SI0/C).T-(KI0/ C) · (tt0)
Therefore, the ramp generation circuit 26 generates a ramp voltage V having a two-step gradient.RTo occur. On the other hand, time t0Thereafter (t0≤ t) threshold voltage VTIs the voltage of equation (7), ie, time t.0Is maintained.
[0037]
Then, the comparator 24 detects the ramp voltage VRAnd threshold voltage VTAnd a ramp wave voltage VRAnd threshold voltage VTA pulse which rises at the timing when the signal matches with is output. At this time, time t0From ramp voltage VRAnd threshold voltage VTDelay time t until the output signal rises whendIs expressed by the following equation from the equations (7) and (8).
[0038]
(Equation 9)
td= {(KS) / K} · T
Thereafter, since the switches 20 and 21 are turned on at the rise of the R-side leak signal and the T-side leak signal, the capacitors 22 and 23 are leaked and the ramp voltage VR, Threshold voltage VTReturns to the initial value. The timing of the R-side leak signal and the T-side leak signal is based on the ramp voltage VRAnd threshold voltage VTIt suffices that after the match is detected and the output signal is output. In FIG.0+ T rises at time t0Although it is set to fall at + 2T, the output signal may be fed back as each leak signal.
[0039]
As described above, the ramp wave generating circuit 26 has a ramp wave voltage V having a two-stage slope, that is, a slope proportional to the setting data S and a slope proportional to the setting data K.RIs generated, and the setting data S and the setting data K are applied to the data input D, respectively.TOr data input DRSince the delay generator is an arbitrarily settable value, the delay generator has a delay time t proportional to the fraction (K−S) / K in which both the numerator and the denominator represented by the equation (9) are variable.dCan occur. The circuit constants included in the ramp generation circuit 26 and the threshold voltage generation circuit 27, that is, the capacitance value C of the capacitors 22 and 23 and the unit current I of the current sources 18 and 190Have the same value, (Equation 9) does not include circuit constants. Therefore, the value of each circuit constant is equal to the delay time t.dDoes not need to be adjusted even if the value of each circuit constant is different from the design value. Further, since the operations of the ramp generation circuit 26 and the threshold voltage generation circuit 27 are synchronized with the clock signal input from the outside, the delay time tdCan be improved in absolute accuracy. Further, when the setting data K is fixed, the ramp wave voltage VRAnd threshold voltage VTAnd the ramp wave voltage V at the timeRSlope and threshold voltage VTAre constant regardless of the setting data S. This can greatly reduce the required performance of the comparator 24. This is because the comparator 24 generally has the ramp voltage VRSlope and threshold voltage VTThe operation time changes depending on the voltage value ofdHowever, in order to suppress this, it is necessary to carefully design the comparator 24 and an increase in power consumption cannot be avoided.
[0040]
(Second Embodiment of Delay Generator)
FIG. 3 is a diagram showing another delay generator according to the present invention. As shown in the figure, a ramp generation circuit 26a includes a latch 16a, a first current source 18a for providing a current corresponding to an output signal of the latch 16a, a first current source 18a charged by the current source 18a and having one end coupled to a predetermined voltage. And a switch 20a provided in parallel with the capacitor 22a and turned on by an R-side leak signal input from an R-side leak signal input terminal 29a.RIs output. The threshold voltage generating circuit 27a as a threshold voltage supply means is charged by the latch 17a, the second current source 19a for providing a current corresponding to the output signal of the latch 17a, and the current source 19a, and has one end coupled to a predetermined voltage. A second capacitor 23a, a current switch 36 connected in parallel with the current source 19a, and a switch 21a provided in parallel with the capacitor 23a and turned on by a T-side leak signal input from a T-side leak signal input terminal 32a. And the threshold voltage V as the voltage at one end of the capacitor 23a.TIs output. The ramp generation circuit 26 and the threshold voltage generation circuit 27 have substantially the same circuit configuration, and the circuit constant included in the ramp generation circuit 26a and the circuit constant included in the threshold voltage generation circuit 27a have the same value. . That is, the capacitance value C of the capacitors 22a and 23a and the unit current I of the current sources 18a and 19a0Are the same value. This can be easily realized by integrating the ramp generation circuit 26a and the threshold voltage generation circuit 27a on the same substrate. A common clock signal input terminal 28a is connected to the ramp wave generation circuit 26a and the threshold voltage generation circuit 27a. The data selector 89a is composed of selectors 14a, 15a and 88a.RThe setting data S input from the setting data S input terminal 30a and the setting data K or 0 input from the setting data K input terminal 33a are sent to the ramp generation circuit 26a, and the data input DTIs transmitted to the threshold voltage generation circuit 27a. The comparator 24a has a ramp voltage VRAnd threshold voltage VTAnd the ramp wave voltage VRAnd threshold voltage VTA pulse which rises at the timing when the signal matches with is output. The one-shot 25a receives the output pulse of the comparator 24a and outputs an output signal of a pulse having a pulse width corresponding to the time constant τ from the output terminal 35a.
[0041]
FIG. 4 is a time chart showing an operation example of the delay generator shown in FIG. 4A shows a clock signal input from the clock signal input terminal 28a, and FIG.T, (C) is the data input DR, (D) is a T-side enable signal input from a T-side enable signal input terminal 34a, (e) is an R-side enable signal input from an R-side enable signal input terminal 31a, and (f) is a threshold voltage VT, (G) is the ramp voltage VR, (H) are output signals output from the output terminal 35a, (i) is a T-side leak signal, and (j) is an R-side leak signal.
[0042]
The operation of the delay generator shown in FIG. 3 is different from the operation of the delay generator shown in FIG.TAre only slightly different. That is, when the value smaller than the setting data K is α, the current of the current switch 36 is αI0Then, at time t0Thereafter (t0≤ t) threshold voltage VTIs represented by the following equation.
[0043]
(Equation 10)
VT=-{(K + α) I0/ C} ・ T
On the other hand, the ramp voltage VRIs the same as the delay generator shown in FIG.0Thereafter (t0≦ t) ramp wave voltage VRIs represented by Expression (8). Therefore, at time t0From ramp voltage VRAnd threshold voltage VTDelay time t until the output signal rises whend Is expressed by the following equation from the equations (8) and (10).
[0044]
(Equation 11)
td = {(K + α-S) / K} · T
Delay time t in equation (11)d And delay time t of equation (9)dIs (α / K) T, which is a constant in the use of the delay generator in which the setting data K is semi-fixed. That is, in such a usage, the current value αI of the current switch 36 included in the threshold voltage generation circuit 27a is0Is the delay time t without itdMeans that a constant time is added. Thus, the addition of the constant time to the delay time generated by the delay generator can be freely performed in the application to the frequency synthesizer and the application to the multiplier. This is because in the frequency synthesizer and the multiplier, only the pulse interval of the pulse output from the delay generator is significant, and the time can be arbitrarily selected. As described above, adding a constant time to the delay time of the delay generator can increase the accuracy of the delay time generated by adding an appropriate constant time when an extremely small delay time needs to be generated. There are advantages.
[0045]
Although the current switch 36 is provided in FIG. 3, the current switch 36 is removed and0Data input D to -TRAnd the data input DTA value K + α obtained by adding the addition data α smaller than the setting data K to the setting data K is sent out at time t.0Data input DRAnd the data input DTBy providing a data selector unit that sends 0 as the delay time t, the delay time tdTo the same constant time.
[0046]
(Third Embodiment of Delay Generator)
FIG. 5 is a diagram showing another delay generator according to the present invention. As shown in the figure, the ramp generation circuit 26b is charged by the latch 16b, a current source (current switch array) 18b for providing a current corresponding to the output signal of the latch 16b, and the current source 18b, and has one end coupled to a predetermined voltage. The capacitor 22b includes a switch 20b provided in parallel with the capacitor 22b and turned on by an R-side leak signal input from an R-side leak signal input terminal 29b, and a ramp wave voltage V as one end of the capacitor 22b.RIs output. Further, a clock signal input terminal 28b is connected to the ramp generation circuit 26b. On the other hand, a constant threshold voltage V is supplied from a threshold voltage input terminal 37 which is a threshold voltage supply means.TIs given. The data selector 89b is composed of selectors 14b and 88b.RThe setting data S input from the setting data S input terminal 30b and the setting data K or 0 input from the setting data K input terminal 33b are transmitted to the ramp generation circuit 26b. The comparator 24b, which is a comparison circuit, outputs a ramp voltage VRAnd threshold voltage VTAnd the ramp wave voltage VRAnd threshold voltage VTA pulse which rises at the timing when the signal matches with is output. The one-shot 25b receives the output pulse of the comparator 24b and outputs an output pulse having a pulse width corresponding to the time constant τ to the output terminal 35b.
[0047]
FIG. 6 is a time chart showing an operation example of the delay generator shown in FIG. FIG. 6A shows a clock signal input from the clock signal input terminal 28b, and FIG.R, (E) are R-side enable signals input from the R-side enable signal input terminal 31b, and (f) is a threshold voltage VT, (G) is the ramp voltage VR, (H) is an output signal output from the output terminal 35b, and (j) is an R-side leak signal input from the R-side leak signal input terminal 29b.
[0048]
The operation of the delay generator shown in FIG. 5 is different from the operation of the delay generator shown in FIG. 1 in that the threshold voltage generation circuit 27 is removed and the threshold voltage VTIs different. Time t0Thereafter (t0≦ t) ramp wave voltage VRIs given by equation (8), so that the ramp voltage VRAnd threshold voltage V input from outsideTDelay time t until the output signal rises whendCan be represented by the following equation.
[0049]
(Equation 12)
td= (-VTC / KI0)-(S / K) · T
In the usage of the delay generator in which the setting data K is semi-fixed, the first term on the right side of the equation (12) is a constant. As described above, the addition of the constant time to the delay time generated by the delay generator can be freely performed in the application to the frequency synthesizer and the application to the multiplier. In such an application, the accuracy of the pulse interval output from the delay generator is required, but the time of the output pulse has no meaning. Also, the threshold voltage VTIs a parameter that affects only the addition of the constant time, so that the threshold voltage V is applied to the application to the frequency synthesizer and the application to the multiplier.TDoes not require high precision.
[0050]
(First Embodiment of Frequency Synthesizer)
FIG. 7 is a diagram showing a frequency synthesizer according to the present invention. As shown in the figure, the frequency synthesizer includes an accumulator 40, a ramp generation circuit, a threshold voltage generation circuit, a comparator, a delay generator main body 41 having one shot, a data conversion circuit 42, and a control circuit 43. The accumulator 40 includes an adder 38 and a latch 39. The setting data K input from the setting data K input terminal 45 is set in the adder 38 of the accumulator 40, the delay generator main body 41, and the data conversion circuit 42. The clock signal input from the clock signal input terminal 44 is supplied to the latch 39 of the accumulator 40 and the delay generator main body 41.
[0051]
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the frequency synthesizer shown in FIG. The number of bits n of the accumulator 40 is 3, and the setting data K is 3. Most significant bit output signal θ of output signal θ of accumulator 40MSBIs 2nK = 3 pulses in a time period (8T) of = 8 clock cycles. Therefore, its average frequency f0Sets the clock frequency to fCLKThen, it is expressed by the following equation.
[0052]
(Equation 13)
f0= (K / 2n) FCLK
The accumulator 40 by itself is the simplest form of a direct digital synthesizer, and many other types of direct digital synthesizers are also used for calculating phase signals. However, as shown in FIG.MSBContains large jitter. In the observation of the frequency spectrum, the jitter appears as a large spurious component (unwanted wave component), so it is difficult to apply the accumulator 40 alone to the local oscillator for the wireless communication device. In order to suppress the spurious component, a method of generating a sine wave as an output using a ROM is used in the most common direct digital synthesizer. As another method for suppressing the spurious component, a means of phase interpolation is known (reference: V. Reinhardt et al., "A short survey of frequency synthesizing techniques technology", in Proc. , Pp. 355-365, May 1986).
[0053]
As shown in FIG. 8, the means for phase interpolation is the output signal θ of the accumulator 40.MSBIs delayed for each pulse and the delayed output signal θidealGenerate. Delay time δ of this pulsetIs the output signal θMSBIs the value of the output signal θ just beforepThen, it is expressed by the following equation.
[0054]
[Equation 14]
δt= {(2n-1−θp) / K} ・ T
For example, as shown in FIG. 8, the first output signal θMSBValue θ of the output signal just beforepIs 3, the first output signal θMSBAbout δt= {(4−3) / 3} · T = T / 3 (calculated by equation (14)), the delay output signal θidealMatches the first pulse of
[0055]
As a conventional means for phase interpolation, a delay generator in which a threshold voltage generation circuit and a ramp wave generation circuit shown in the related art are configured by different circuits (references: H. Nosaka, T. Nakagawa, and A. Yamagishi, "A phase interpolation direct digit1 synthesizer with a digita11y contro11ed de1day generator", in 1997 Symp. V. N. Kochemasov and A. N. Fadeev, "Digital-computer synth. Esizers of two-ever1 signaals with phase-error compensation ", Te1communications and radio engineering, vol. 36/37, pp. 55-59, Oct. 1982). However, these delay generators need to adjust the delay time (delay amount) in order to increase the accuracy, and there is a problem that it is difficult to adjust the unit delay time.
[0056]
Since the delay generator according to the present invention as shown in FIGS. 1, 3 and 5 can obtain an arbitrary delay time without any adjustment, as shown in FIG. A direct digital synthesizer using a generator as a means for phase interpolation can obtain a low spurious output signal without adjustment.
[0057]
In the frequency synthesizer shown in FIG. 7, the output signal θ of the accumulator 40 is input to the data conversion circuit 42 and the control circuit 43. The control circuit 43 generates an R-side enable signal and a T-side enable signal from the output signal θ. T side enable signal is output signal θMSBRises one clock before rising, and the pulse width is output as a signal of one clock. The R-side enable signal is output with the pulse width of the T-side enable signal being 2 clocks. Output signal θMSBThe T-side enable signal that rises one clock before can be calculated from the output signal θ.MSBA signal obtained by correcting the pulse width of (1) to one clock may be used as the T-side enable signal. In this case, since one clock differs from the T-side enable signal shown in FIG. 9E, all other signals input to the delay generator main body 41 may be delayed by one clock. The T-side enable signal and the R-side enable signal function as trigger signals that cause the delay generator main body 41 to start delay generation as described above. Data input D to be sent to delay generator body 41RIs set by the data conversion circuit 42. As described above, the data conversion circuit 42 and the control circuit 43 play the role of the data selectors 89, 89a, 89b of the delay generator of the present invention shown in FIGS. 1, 3, and 5. The delay time of the delay generator main body 41 is expressed by the following equation (9), while the delay time δ required by the direct digital synthesizer istIs represented by Expression (14). Where the value θpIs represented by θ-K from its definition. Therefore, equation (14) can be represented by the following equation.
[0058]
(Equation 15)
δt= [{K- (θ-2n-1)} / K] ・ T
Comparing equation (15) with equation (9), it can be seen that the setting data S set in the delay generator main body 41 may be calculated by the following equation.
[0059]
(Equation 16)
S = θ-2n-1
That is, the data conversion circuit 42 first receives the output signal θ of the accumulator 40, calculates the subtraction of Expression (16), and outputs the setting data S. Further, at the next clock, the data conversion circuit 42 outputs the data input D.RIs output as setting data K. Expression (16) can be realized by discarding the most significant bit from the output signal θ and extracting the lower n−1 bits in the n-bit binary operation. The R-side leak signal and the T-side leak signal are used by feed-hacking the output signal of the delay generator main body 41.
[0060]
With such a configuration, the delay generator main body 41 has the delay time δ shown in Expression (14).tThis frequency synthesizer outputs a square wave with a small spurious component whose fundamental frequency is represented by the following equation (13).
[0061]
FIG. 9 is a time chart showing an operation example of the frequency synthesizer shown in FIG. 9A shows a clock signal, FIG. 9B shows an output signal θ of the accumulator 40, and FIG. 9C shows an output signal θ of the accumulator 40.MSB, (D) is the ramp voltage VR, (E) is the T-side enable signal, and (f) is the threshold voltage V.T, (G) are output signals output from the output terminal 46, (h) is a T-side leak signal, and (i) is an R-side leak signal. The number of bits n of the accumulator 40 is 3, and the setting data K is 3. Also, the output signal θMSBThe timing one clock cycle after the rising edge of the clock signal at time t0To match. Inside the delay generator body 41, the output signal θMSBAt the same time as the rising edge of the first pulse, the ramp voltage V has a slope proportional to S = 6−4 = 2 (calculated from equation (16)).RIs generated. At the same time, the threshold voltage V has a slope proportional to K = 3.TChange the value of. Time of rising of next clock (time t of delay generator0), The ramp voltage VRChanges to a slope proportional to K = 3, while the threshold voltage VTIs retained. Time t0Delay time until the output signal rises fromtBecomes (1 /) T as calculated from the equation (9). The output signal is fed back as a T-side leak signal and an R-side leak signal, and the threshold voltage VTAnd ramp wave voltage VRIs initialized.
[0062]
When a toggle flip-flop (T-FF) is added to the output terminal, it is possible to obtain a rectangular wave synthesizer output with a duty ratio of 50%. In this case, the fundamental frequency is the average frequency f shown in Expression (13).0Half of
[0063]
The point to be noted in FIG. 9 is that the ramp wave voltage VRIs the threshold voltage VTAt the time when the output signal rises, the threshold voltage VTIs always the same voltage and the ramp voltage VRIs always constant. The actual operation time of the comparator has a dependency on the threshold voltage and a dependency on the ramp voltage slope, but since this does not affect the delay time, the pulses of the output signal of the frequency synthesizer are ideally arranged at equal intervals.
[0064]
As described in the description of the delay generator shown in FIGS. 3 and 5, in application to a frequency synthesizer, an arbitrary constant time can be added to the delay time generated by the delay generator. That is, the threshold voltage V of the delay generatorTMay have a constant voltage deviation, or the threshold voltage generation circuit may be removed to remove the threshold voltage VTMay be externally input as a constant voltage. In frequency synthesizer applications, the delay generator may generate a very small delay time depending on the frequency setting, and the threshold voltage VTBy adding an appropriate voltage, it is not necessary to generate an extremely small delay time, and there is an advantage that the accuracy of the delay time can be easily obtained.
[0065]
As described above, in the frequency synthesizer shown in FIG. 7, the delay generator for generating the delay time proportional to the fraction in which both the numerator and the denominator shown in FIG. 1 and the like are variable is used as a means for phase interpolation in the direct digital synthesizer. Therefore, a signal without jitter can be extracted from the output signal of the accumulator. Further, since all required delay times can be obtained without adjustment, a low spurious output signal can be generated. In addition, since the delay generator main body 41 performs an operation of fixing the setting data K in a semi-fixed manner, the performance requirement for the comparator can be greatly eased. This is effective in reducing the power consumption and cost of the entire frequency synthesizer. Also, there is no need to adjust circuit constants in the delay generator specifically for the clock frequency.
[0066]
(Second Embodiment of Frequency Synthesizer)
By the way, until now, the output signal θMSBHas been described as the reference timing of the T-side enable signal and the R-side enable signal of the delay generator main body 41. However, the frequency synthesizer can also be configured by using the overflow signal of the accumulator as the reference timing. Can be.
[0067]
FIG. 10 is a diagram showing another frequency synthesizer according to the present invention. As shown in the figure, the frequency synthesizer includes an accumulator 40a, a delay generator main body 41a, a data conversion circuit 42a, and a control circuit 43a. The accumulator 40a includes an adder 38a and a latch 39a. The setting data K input from the setting data K input terminal 45a is set in the adder 38a of the accumulator 40a, the delay generator main body 41a, and the data conversion circuit 42a. The clock signal input from clock signal input terminal 44a is applied to latch 39a of accumulator 40a and delay generator main body 41a. The overflow signal OF of the accumulator 38a is sent to the data conversion circuit 42a and the control circuit 43a.
[0068]
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the frequency synthesizer shown in FIG. The number of bits n of the accumulator 40a is 3, and the setting data K is 3. The overflow signal OF of the accumulator 40a is 2nK = 3 pulses are included in time 8T of = 8 clock cycles. Therefore, its average frequency f0Is represented by Expression (13). The overflow signal OF is delayed for each pulse by the delay generator main body 41a, and the delayed output signal θidealAre re-arranged into equally spaced pulse trains. The delay time δtIs represented by the following equation.
[0069]
[Equation 17]
δt= {(2n−θ) / K} · T
On the other hand, the delay time t generated in the delay generator main body 41adIs represented by equation (9), so the setting data S is calculated by the following equation.
[0070]
(Equation 18)
S = K + θ-2n
That is, in the data conversion circuit 42a, the operation of the expression (18) may be performed and transmitted to the delay generator main body 41a. In an n-bit binary operation, the expression 2nHas no meaning, so that S = K + θ. Further, considering the operation of the accumulator 40a, K + θ is “the output signal θ after the next clock cycle when the overflow signal OF rises”. That is, the output signal θ at the next timing can be directly used as the setting data S.
[0071]
FIG. 12 is a time chart showing an operation example of the frequency synthesizer shown in FIG. 12A shows a clock signal, FIG. 12B shows an output signal θ of the accumulator 40a, FIG. 12C shows an overflow signal OF of the accumulator 40a, and FIG.R, (E) is the T-side enable signal, and (f) is the threshold voltage V.T, (G) are output signals output from the output terminal 46a, (h) is a T-side leak signal, and (i) is an R-side leak signal. The number of bits n of the accumulator 40a is 3, and the setting data K is 3. Further, the timing one clock cycle after the rise of the overflow signal OF is set to the time t in the delay generator main body 41a.0To match. Further, inside the delay generator main body 41a, the ramp wave voltage V has a slope proportional to S = 6 + 3-8 = 1 (calculated by the equation (18)) at the same time as the rising edge of the first pulse of the overflow signal OF.RIs generated. At the same time, the threshold voltage V has a slope proportional to K = 3.TTo change the voltage. Time of rising of next clock (time t of delay generator0), The ramp voltage VRChanges to K = 3, while the threshold voltage VTIs retained. Time t0Delay time until the output signal rises fromtBecomes (2/3) T as calculated from Expression (9). The output signal is fed back as a T-side leak signal and an R-side leak signal, and the threshold voltage VTAnd ramp wave voltage VRIs initialized.
[0072]
If a toggle flip-flop (T-FF) is added to the output terminal, it is possible to obtain a rectangular wave synthesizer signal with a duty ratio of 50%. In this case, the fundamental frequency is the average frequency f shown in Expression (13).0Half of
[0073]
The point to be noted in FIG.RIs the threshold voltage VTAt the time when the output signal rises, the threshold voltage VTIs always the same voltage and the ramp voltage VRIs always constant. The actual operating time of the comparator has a threshold voltage dependency and a ramp voltage slope dependency, but since this does not affect the delay time, the pulses of the frequency synthesizer output signal are ideally arranged at equal intervals. .
[0074]
As described in the description of the delay generator shown in FIGS. 3 and 5, in the application to the frequency synthesizer, an arbitrary constant time can be added to the delay time generated by the delay generator main body 41a. That is, the threshold voltage V of the delay generator body 41aTMay have a constant voltage deviation, or the threshold voltage generation circuit may be removed and VTMay be externally input as a constant voltage. In addition, in an application to a frequency synthesizer, the delay generator may generate an extremely small delay time depending on the frequency setting.TBy adding an appropriate voltage to the delay time, there is no need to actually generate an extremely small delay time, and there is an advantage that the accuracy of the delay time can be easily obtained.
[0075]
(Embodiment of multiplier)
FIG. 13 is a diagram showing a multiplier according to the present invention. In the figure, reference numeral 47 denotes a T-FF serving as a distribution circuit, 48 to 53 are D-FFs, 54 to 59 are capacitors having the same capacitance value C, 60 to 65 are switches, and 66 and 68 are current values I.0Current sources (current switches), 67 and 69 have a current value of 3I0Current source (current switch), 70 to 75 have a current value of 4I0Current sources (current switches), 76 to 79 are comparators, 80 to 83 are pulse width adjustment circuits, 84 is an OR gate as OR means, 85 is a one-shot multivibrator (one shot), 86 is a clock signal input A terminal 87 is an output terminal. This multiplier has N types of specific delay times t, where T is the cycle of the multiplied signal, d is an arbitrary time, N is an integer of 2 or more, and M is an integer of 1 or more.d= D + (kM / N) T (k is any integer from 0 to N-1), so that the frequency of the input multiplied signal is N / M times higher. Get the signal.
[0076]
The multiplier shown in FIG. 13 is a configuration example of a doubler when d = (1/4) T, N = 2, and M = 1, and N = 2 types of specific delay times tdAre generated, that is, two delay generators, that is, first to fourth delay generators (delay generators having comparators 76 to 79, respectively). The first delay generator has a ramp voltage VR= V1, threshold voltage VT= V3, and the second delay generator uses the ramp voltage VR= V2, threshold voltage VT= V3, and the third delay generator uses the ramp voltage VR= V4, threshold voltage VT= V6, and the fourth delay generator uses the ramp voltage VR= V5, threshold voltage VT= V6. Specific delay time td= (1/4) T is generated by the second and fourth delay generators and has a specific delay time td= (3/4) T is generated by the first and third delay generators.
[0077]
FIG. 14 is a time chart showing an operation example of the multiplier shown in FIG. 14A shows a clock signal, FIG. 14B shows a non-inverted signal CLK1 of the T-FF 47, FIG. 14C shows an inverted signal CLK2 of the T-FF 47, and FIG. 14D shows first and second delay generators. Voltages V1 to V3, (e) are voltages V4 to V6 of the third and fourth delay generators, and (f) is an output signal output from output terminal 87.
[0078]
The operation of the first and second delay generators will be described below. When the non-inverted signal CLK1 is in the high state, the voltage V1 becomes I0, The voltage V2 is 3I0, The voltage V3 is 4I0Becomes a ramp wave having a slope proportional to. During the period of the clock period T from the rise of the non-inverted signal CLK1, the voltage ratio always changes with the voltage ratio of V1: V2: V3 = 1: 3: 4, and this voltage ratio is maintained until the moment when the non-inverted signal CLK1 falls. . When the non-inverted signal CLK1 falls (that is, when the inverted signal CLK2 rises), the voltage V3 holds that voltage, while the voltages V1 and V2 become 4I.0Becomes a ramp wave having a slope proportional to. After a lapse of time (1/4) T from the rise of the inverted signal CLK2, the voltage V2 matches the voltage V3. This is equivalent to setting K = 4 and S = 3 in Expression (9). Further, after a lapse of time (3/4) T from the rise of the inverted signal CLK2, the voltage V1 matches the voltage V3. This is equivalent to setting K = 4 and S = 1 in equation (9).
[0079]
The operation of the third and fourth delay generators is only different from the operation of the first and second delay generators described above in clock cycle T. As described above, since the four delay generators sequentially generate the output signal pulses every time (1 /) T, it can be seen that the multiplier shown in FIG. 13 performs the double operation.
[0080]
It should be noted in FIG. 14 that the ramp wave voltage VR(Voltages V1, V2, V4, V5) are equal to the threshold voltage VT(Voltages V3 and V6), and when the output signal rises, the threshold voltage VTIs always the same voltage and the ramp voltage VRIs always constant. The actual operating time of the comparator has a threshold voltage dependency and a ramp voltage slope dependency, but since this does not affect the delay time, the pulses of the output signal of the multiplier are ideally arranged at equal intervals. .
[0081]
As described in the description of the delay generator shown in FIGS. 3 and 5, in the application of the delay generator to the multiplier, the threshold voltage VTAccuracy is not required. That is, the threshold voltage VTThe current values of the current switches 72 and 75 for generating the voltages V3 and V6 corresponding to0The voltage V3 and the voltage V6 may be externally input as constant voltages.
[0082]
As described above, in the multiplier shown in FIG. 13, by using a delay generator similar to the delay generator shown in FIG. 1 or the like as means for generating pulses at intervals shorter than the cycle of the input signal, As compared with the conventional multiplier using the non-linearity and the conventional multiplier using the mixer, a filter is not required and multi-stage connection is possible without a filter. This is effective in expanding the frequency range of the multiplier and reducing the circuit scale. In addition, since pulses can be generated accurately at equal intervals without adjustment, an output signal with low jitter and low spurious can be obtained. Further, as compared with a conventional multiplier using a PLL frequency synthesizer, the circuit scale is small and the power consumption is low. Also, there is no need to adjust circuit constants in the delay generator specifically for the input frequency. The use of a delay generator similar to the delay generator shown in FIG. 1 and the like is effective in preventing deviations in circuit constants from design values and fluctuations in power supply from causing deterioration of spurious characteristics. Further, since the ramp voltage has a two-step gradient, there is an advantage that the threshold voltage at the time when the comparator operates is constant and the ramp voltage gradient is constant. This greatly eases the performance requirements for the comparator, and is effective in reducing the power consumption and cost of the entire multiplier.
[0083]
In the above-described embodiment, the value α and the addition data α are smaller than the setting data K. However, these values may be set to arbitrary values.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, the delay generator according to the present invention can generate a delay time proportional to a fraction.
[0085]
When a current switch is provided in parallel with the second current source, a constant time can be added to the delay time.
[0086]
At the same time, the first setting data is sent out as the first data input, and the value obtained by adding the addition data to the second setting data is sent out. After a lapse of a predetermined time, the second setting data is sent out as the first data input. When a data selector for transmitting data and transmitting 0 as the second data input is provided, a constant time can be added to the delay time.
[0087]
When the circuit constant included in the ramp generation circuit and the circuit constant included in the threshold voltage generation circuit have the same value, it is not necessary to adjust the circuit constant.
[0088]
Further, in the frequency synthesizer according to the present invention, a signal without jitter can be extracted from the output signal of the accumulator.
[0089]
The number of bits of the accumulator is n, and the value of the output signal of the accumulator immediately before the output signal of the most significant bit rises is θ.p, The setting data is K, and the period of the clock signal is T, the delay time of the most significant bit of the delay generator is {(2n-1−θp) / K} · T, the performance requirement of the comparator of the delay generator can be greatly relaxed, and the operation time of the comparator does not affect the delay time. Are ideally arranged at equal intervals, and there is no need to adjust circuit constants in the delay generator specifically for the clock frequency.
[0090]
When the number of bits of the accumulator is n, the output signal of the accumulator is θ, the setting data is K, and the cycle of the clock signal is T, the delay time of the overflow signal of the delay generator is {(2n-Θ) / K} · T, the performance requirements of the delay generator for the comparator can be greatly relaxed, and the operation time of the comparator does not affect the delay time. The pulses of the output signal are ideally arranged at regular intervals, and there is no need to adjust circuit constants in the delay generator specifically for the clock frequency.
[0091]
Further, the multiplier according to the present invention does not require a filter.
[0092]
Further, as a plurality of delay generators, when the cycle of the multiplied signal is T, an arbitrary time is d, an integer of 2 or more is N, and an integer of 1 or more is M, N kinds of specific delay times d + ( k · M / N) T (where k is any integer from 0 to N−1) can be used to greatly reduce the performance requirements of the delay generator comparator. Since the operating time of the multiplier does not affect the delay time, the pulses of the output signal of the multiplier are ideally arranged at equal intervals, and it is necessary to adjust the circuit constants in the delay generator specifically for the input frequency. Absent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a delay generator according to the present invention.
FIG. 2 is a time chart illustrating an operation example of the delay generator illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing another delay generator according to the present invention.
FIG. 4 is a time chart showing an operation example of the delay generator shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing another delay generator according to the present invention.
FIG. 6 is a time chart showing an operation example of the delay generator shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram showing a frequency synthesizer according to the present invention.
8 is an explanatory diagram of an operation of the frequency synthesizer shown in FIG.
FIG. 9 is a time chart illustrating an operation example of the frequency synthesizer illustrated in FIG. 7;
FIG. 10 is a diagram showing another frequency synthesizer according to the present invention.
11 is an explanatory diagram of an operation of the frequency synthesizer shown in FIG.
FIG. 12 is a time chart illustrating an operation example of the frequency synthesizer illustrated in FIG. 10;
FIG. 13 is a diagram showing a multiplier according to the present invention.
FIG. 14 is a time chart illustrating an operation example of the multiplier illustrated in FIG. 13;
FIG. 15 is a diagram showing a conventional delay generator.
16 is a time chart showing an operation example of the delay generator shown in FIG.
[Explanation of symbols]
18, 18a... First current source
18b ... current source
19, 19a ... second current source
22, 22a... First capacity
22b ... capacity
23, 23a... Second capacity
24, 24a, 24b ... comparator
26, 26a, 26b ... ramp wave generation circuit
27, 27a, 27b ... threshold voltage generation circuit
36 ... Current switch
37: threshold voltage input terminal
40, 40a ... accumulator
41, 41a ... delay generator body
42, 42a ... data conversion circuit
43, 43a ... control circuit
54-59 ... Capacity
66-75 ... Current switch
76-79… Comparator
84… OR gate
89, 89a, 89b ... data selector section

Claims (10)

ランプ波電圧を発生するランプ波発生回路と、閾値電圧を供給する閾値電圧供給手段と、上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とを比較して上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とが一致したときに出力パルスを発生する比較回路とを有する遅延発生器において、上記ランプ波発生回路として2段階の傾きを持つ上記ランプ波電圧を発生するものを用い、
上記ランプ波発生回路として上記ランプ波電圧の傾きを第1のデータ入力に対応した傾きとするものを用い、上記閾値電圧供給手段として上記閾値電圧の傾きを第2のデータ入力に対応した傾きとする閾値電圧発生回路を用い、同じ時刻に上記第1のデータ入力として第1の設定データを送出するとともに上記第2のデータ入力として第2の設定データを送出し、所定時間経過後に上記第1のデータ入力として第2の設定データを送出するとともに上記第2のデータ入力として0を送出するデータセレクタ部を設け、
上記ランプ波発生回路として、上記第1のデータ入力に比例する電流を提供する第1の電流源と、上記第1の電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第1の容量とを有し、上記第1の容量の他端に上記ランプ波電圧を発生するものを用い、上記閾値電圧発生装置として、上記第2のデータ入力に比例する電流を提供する第2の電流源と、上記第2の電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第2の容量とを有し、上記第2の容量の他端に上記閾値電圧を発生するものを用いたことを特徴とする遅延発生器
A ramp generation circuit that generates a ramp voltage, a threshold voltage supply unit that supplies a threshold voltage, and a comparison between the ramp voltage and the threshold voltage, when the ramp voltage matches the threshold voltage. A delay circuit having a comparison circuit for generating an output pulse, wherein the ramp wave generation circuit generates the ramp wave voltage having a two-step slope,
The ramp generation circuit uses the ramp wave voltage having a slope corresponding to a first data input, and the threshold voltage supply means sets the slope of the threshold voltage to a slope corresponding to a second data input. At the same time, the first setting data is transmitted as the first data input, and the second setting data is transmitted as the second data input. A data selector unit for transmitting the second setting data as a data input and transmitting 0 as the second data input;
The ramp generation circuit includes a first current source for providing a current proportional to the first data input, and a first capacitor charged by the first current source and having one end coupled to a predetermined voltage. A second current source that generates a ramp wave voltage at the other end of the first capacitor and provides a current proportional to the second data input as the threshold voltage generator; and a second capacitor coupled to be charged and one end to a predetermined voltage by the second current source, characterized by using the one that generates the threshold voltage to the other end of said second capacitor Delay generator .
上記第2の電流源と並列に電流スイッチを設けたことを特徴とする請求項1に記載の遅延発生器。2. The delay generator according to claim 1, wherein a current switch is provided in parallel with the second current source. ランプ波電圧を発生するランプ波発生回路と、閾値電圧を供給する閾値電圧供給手段と、上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とを比較して上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とが一致したときに出力パルスを発生する比較回路とを有する遅延発生器において、上記ランプ波発生回路として2段階の傾きを持つ上記ランプ波電圧を発生するものを用い、
上記ランプ波発生回路として上記ランプ波電圧の傾きを第1のデータ入力に対応した傾きとするものを用い、上記閾値電圧供給手段として上記閾値電圧の傾きを第2のデータ入力に対応した傾きとする閾値電圧発生回路を用い、同じ時刻に上記第1のデータ入力として第1の設定データを送出するとともに上記第2のデータ入力として第2の設定データに加算データを加算した値を送出し、所定時間経過後に上記第1のデータ入力として第2の設定データを送出するとともに上記第2のデータ入力として0を送出するデータセレクタ部を設け、
上記ランプ波発生回路として、上記第1のデータ入力に比例する電流を提供する第1の電流源と、上記第1の電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第1の容量とを有し、上記第1の容量の他端に上記ランプ波電圧を発生するものを用い、上記閾値電圧発生装置として、上記第2のデータ入力に比例する電流を提供する第2の電流源と、上記第2の電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した第2の容量とを有し、上記第2の容量の他端に上記閾値電圧を発生するものを用いたことを特徴とする遅延発生器
A ramp generation circuit that generates a ramp voltage, a threshold voltage supply unit that supplies a threshold voltage, and a comparison between the ramp voltage and the threshold voltage, when the ramp voltage matches the threshold voltage. A delay circuit having a comparison circuit for generating an output pulse, wherein the ramp wave generation circuit generates the ramp wave voltage having a two-step slope,
The ramp generation circuit uses the ramp wave voltage having a slope corresponding to a first data input, and the threshold voltage supply means sets the slope of the threshold voltage to a slope corresponding to a second data input. At the same time, the first setting data is sent as the first data input, and the value obtained by adding the additional data to the second setting data is sent as the second data input, A data selector unit for transmitting the second setting data as the first data input after a predetermined time has elapsed and transmitting 0 as the second data input;
The ramp generation circuit includes a first current source for providing a current proportional to the first data input, and a first capacitor charged by the first current source and having one end coupled to a predetermined voltage. A second current source that generates a ramp wave voltage at the other end of the first capacitor and provides a current proportional to the second data input as the threshold voltage generator; and a second capacitor coupled to be charged and one end to a predetermined voltage by the second current source, characterized by using the one that generates the threshold voltage to the other end of said second capacitor Delay generator .
上記ランプ波発生回路に含まれる回路定数と上記閾値電圧発生回路に含まれる回路定数とを同一値としたことを特徴とする請求項1、2または3に記載の遅延発生器。4. The delay generator according to claim 1, wherein a circuit constant included in the ramp generation circuit and a circuit constant included in the threshold voltage generation circuit have the same value. ランプ波電圧を発生するランプ波発生回路と、閾値電圧を供給する閾値電圧供給手段と、上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とを比較して上記ランプ波電圧と上記閾値電圧とが一致したときに出力パルスを発生する比較回路とを有する遅延発生器において、上記ランプ波発生回路として2段階の傾きを持つ上記ランプ波電圧を発生するものを用い、
上記ランプ波発生回路として上記ランプ波電圧の傾きをデータ入力に対応した傾きするものを用い、上記閾値電圧供給手段として一定の上記閾値電圧を供給するものを用い、上記データ入力として第1の設定データを送出し、所定時間経過後に上記データ入力として 第2の設定データを送出するデータセレクタ部を設け、
上記ランプ波発生回路として、上記データ入力に比例する電流を選択的に提供する電流源と、上記電流源により充電されかつ一端を所定電圧に結合した容量とを有し、上記容量の他端に上記ランプ波電圧を発生するものを用いたことを特徴とする遅延発生器
A ramp generation circuit that generates a ramp voltage, a threshold voltage supply unit that supplies a threshold voltage, and a comparison between the ramp voltage and the threshold voltage, when the ramp voltage matches the threshold voltage. A delay circuit having a comparison circuit for generating an output pulse, wherein the ramp wave generation circuit generates the ramp wave voltage having a two-step slope,
The ramp wave generating circuit uses a ramp voltage gradient that corresponds to a data input, and the threshold voltage supply means supplies a constant threshold voltage. The data input is a first setting. A data selector for transmitting data and transmitting second setting data as the data input after a lapse of a predetermined time ;
The ramp generation circuit includes a current source that selectively provides a current proportional to the data input, and a capacitor that is charged by the current source and has one end coupled to a predetermined voltage. A delay generator using the above-mentioned ramp wave voltage generator .
クロック信号および設定データを入力しかつ上記クロック信号に同期して上記設定データを累算するアキュムレータと、上記アキュムレータの出力の最上位ビットまたは上記アキュムレータのオーバーフロー信号を所定の時間遅延する請求項1〜5のいずれかに記載の遅延発生器とを具備したことを特徴とする周波数シンセサイザ。An accumulator for inputting a clock signal and setting data and accumulating the setting data in synchronization with the clock signal, and delaying a most significant bit of an output of the accumulator or an overflow signal of the accumulator by a predetermined time . A frequency synthesizer, comprising: the delay generator according to any one of claims 5 to 7. 上記アキュムレータのビット数をn、上記最上位ビットの出力信号が立ち上がる直前の上記アキュムレータの出力信号の値をθ、上記設定データをK、上記クロック信号の周期をTとしたとき、上記遅延発生器の上記最上位ビットの遅延時間を{(2n−1−θ)/K}・Tとしたことを特徴とする請求項6に記載の周波数シンセサイザ。When the number of bits of the accumulator is n, the value of the output signal of the accumulator immediately before the output signal of the most significant bit rises is θ p , the setting data is K, and the cycle of the clock signal is T, the delay occurs. 7. The frequency synthesizer according to claim 6, wherein the delay time of the most significant bit of the device is {(2 n-1-[ theta] p ) / K} .T. 上記アキュムレータのビット数をn、上記アキュムレータの出力信号をθ、上記設定データをK、上記クロック信号の周期をTとしたとき、上記遅延発生器の上記オーバーフロー信号の遅延時間を{(2−θ)/K}・Tとしたことを特徴とする請求項6に記載の周波数シンセサイザ。When the number of bits of the accumulator is n, the output signal of the accumulator is θ, the setting data is K, and the cycle of the clock signal is T, the delay time of the overflow signal of the delay generator is {(2 n − The frequency synthesizer according to claim 6, wherein θ) / K} · T. 被逓倍信号を入力しかつ複数種類の遅延時間を発生する請求項1〜5のいずれかに記載の複数の遅延発生器と、上記被逓倍信号を入力しかつ上記複数の遅延発生器のそれぞれに遅延発生のタイミングを送出する分配回路と、上記複数の遅延発生器の出力の論理和をとる論理和手段とを具備したことを特徴とする逓倍器。A plurality of delay generators according to any one of claims 1 to 5, wherein a multiplied signal is input and a plurality of types of delay times are generated, and said plurality of delay generators are input with said multiplied signal and each of said plurality of delay generators A frequency multiplier, comprising: a distribution circuit for transmitting a timing of delay generation; and a logical sum unit for calculating a logical sum of outputs of the plurality of delay generators. 上記複数の遅延発生器として、上記被逓倍信号の周期をT、任意の時間をd、2以上の整数をN、1以上の整数をMとしたときに、N種類の特定の遅延時間d+(k・M/N)T(kは0からN−1までのすべての整数)を発生するものを用いたことを特徴とする請求項9に記載の逓倍器。As the plurality of delay generators, when the cycle of the multiplied signal is T, an arbitrary time is d, an integer of 2 or more is N, and an integer of 1 or more is M, N kinds of specific delay times d + ( 10. The multiplier according to claim 9, wherein a multiplier for generating (k.M / N) T (k is any integer from 0 to N-1) is used.
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