JP3883812B2

JP3883812B2 - Ｐｌｌ回路

Info

Publication number: JP3883812B2
Application number: JP2001006722A
Authority: JP
Inventors: 育亮鷲見; 憲男盛本
Original assignee: Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2021-01-15
Also published as: JP2002217716A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＰＬＬ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回路は例えば「ＳＡＮＹＯＴＥＣＨＮＩＣＡＬＲＥＶＩＥＷ」、ＶＯＬ．１０、ＮＯ．１、ＦＥＢ．１９７８の第３２頁に示されている。しかし、この回路は位相比較器１段型（位置比較器を１段しか用いないもの）であり、基準信号の１周期中に、位相比較を１回しか行わないので、ロックアップ時間（出力信号に同期する迄の時間）が短い第１の欠点がある。
【０００３】
この欠点を解消するために、特開平１０−１３５８２２号公報が提案されている。この公報によると、位相が互いに異なる複数の基準信号を発生する発生手段と、電圧制御発振器の出力信号を分周する複数（例えば４個）の分周器と、各分周器の帰還信号と各基準信号を各々比較する複数の位相比較器等が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記公報の回路では、電力消費量が大きい第２の欠点がある。本発明者が、その原因を究明したところ、複数の分周器を設けているためである事が分った。また、ロックアップ時間を更に短縮するため、基準信号の１周期中に４回位相比較をするならば、４個の分周器が必要となり電力消費量が更に大きくなる。
【０００５】
また、比較的、多くのスペースを必要とする分周器を複数個用いるので、装置が大きくなり、コストが高くなり、ＬＳＩ化が困難となる第３の欠点がある。故に、本発明はこの様な従来の欠点を考慮して、ロックアップ時間が短い、電力消費量が少ない、コストが安くＬＳＩ化し易い、ＰＬＬ回路を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、請求項１記載の発明は、位相が異なる複数の基準信号を発生する発生手段と、電圧制御発振器の出力信号を各々分周し、各帰還信号を出力する第１可変分周器と第２可変分周器と、各帰還信号と各基準信号を位相比較し、複数の位相比較信号を出力する位相比較器を備え、前記出力信号が設定周波数に同期した場合、前記第１可変分周器又は前記第２可変分周器のどちらか一方を動作させると共に当該動作させている可変分周器を除く前記第１可変分周器又は前記第２可変分周器のどちらか一方を停止させ、前記第１可変分周器は分周デ−タＮ（Ｎは設定周波数を基準周波数で割つた値）が与えられ、前記第１可変分周器が出力する帰還信号と前記基準信号とにより、前記同期が検出され、前記第２可変分周器に対し、分周デ−タＮ／ｎ（ｎは２以上の整数）又は該デ−タに近い整数を与える事を特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載のＰＬＬ回路であり、前記同期が検出されない場合、前記第１可変分周器および前記第２可変分周器を動作させ、前記同期が検出された場合、前記第１可変分周器を動作させ、前記第２可変分周器を停止させる事を特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図１と図２に従い、本発明の実施の形態に係るＰＬＬ回路１を説明する。図１はＰＬＬ回路１のブロック図、図２はＰＬＬ回路１に用いられる各信号のタイムチャートである。
【００１１】
これらの図に於て、発生手段２は例えば、基準発振器ＯＳＣと、固定分周器Ｍと、リング式カウンタＲＩＣ等から成る。固定分周器Ｍは例えば分周比６４で分周するものであり、基準発振器ＯＳＣとリング式カウンタＲＩＣとの間に接続されている。固定分周器Ｍは、基準発振器ＯＳＣが出力する信号（発振周波数が例えば２５．６ＭＨｚ）を１４分周した信号（周波数が４００ＫＨｚ）を、リング式カウンタＲＩＣへ出力する。
【００１２】
リング式カウンタＲＩＣは例えば、１６個のフリップフロップ（図示せず）が接続されたものであり、上記４００ＫＨｚの信号の入力に応じて、１６個の基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６を出力する。
【００１３】
図２に示す様に、基準信号ＦＲ２は、基準信号ＦＲ１の１／１６周期だけ、基準信号ＦＲ１より遅延する。同様にして、基準信号ＦＲＡ（Ａは２から１６までの整数）は（Ａ−１）／１６周期だけ、基準信号ＦＲ１より遅延する。この様にして、基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６の各基準周波数は４００ＫＨｚ÷１６＝２５ＫＨｚであり、所望のチャンネル・スペース（局間周波数）に一致する。上述の様に、発生手段２は位相が異なる複数の基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６を発生する。
【００１４】
基準信号ＦＲ１は、第１位相比較器ＰＣ１の１入力側に入力される。基準信号ＦＲ２〜ＦＲ１６は各々、オアゲート３の入力側に入力され、オアゲート３の出力は第２位相比較器ＰＣ２の１入力側に入力される。
【００１５】
第１可変分周器４は例えば、２係数プリスケラ５と、スワロカウンタＡ１と、コースカウンタＮ１等から構成されている。２係数プリスケラ５は例えば、分周比６４又は分周比６５の分周を行うものである。スワロカウンタＡ１には第１一致回路（図示せず）が接続され、コースカウンタＮ１には第２一致回路（図示せず）が接続されている。第１可変分周器４から出力されるロード信号Ｌ１は、スワロカウンタＡ１およびコースカウンタＮ１に印加されている。
【００１６】
例えば、使用者が設定周波数キー（図示せず）に於て、１．６５ＧＨｚを設定したとする。設定周波数キーに接続された制御部６（マイクロコンピュータ等から成る）は、第１可変分周器４の設定分周データＮを演算し、第１可変分周器４へ出力する。即ち、Ｎ＝１．６５×１０６ＫＨｚ÷２５ＫＨｚ＝６６０００となる（基準周波数が２５ＫＨｚだから）。即ち、第１可変分周器４は、設定周波数を基準周波数で割った値、分周データＮが与えられる。
【００１７】
制御部６は、上記設定分周データＮに基づいて、スワロカウンタＡ１の運転回数Ｋ１と、コースカウンタＮ１の運転回数Ｋ２を演算し、設定する（例えばＫ１＝１６回、Ｋ２＝１０３１回）。この様に、第１可変分周器４をパルススワロカウンタにて構成分周数が２種類だけで切り替えられるので、伝搬遅延時間を小さくでき動作速度が向上する。
【００１８】
この様に、電圧制御発振器ＶＣＯの出力信号ＶＯをＮ分周された帰還信号ＦＰ１は、第１位相比較器ＰＣ１の他の入力側に入力される。
【００１９】
第１位相比較器ＰＣ１は、上記基準信号ＦＲ１と、上記帰還信号ＦＲ１を位相比較し、位相比較信号（ポンプアップ信号Ｕ１）と、位相比較信号（ポンプダウン信号Ｄ１）を第１チャージポンプＣＰ１へ出力する。
【００２０】
第１チャージポンプＣＰ１は、これらの位相比較信号Ｕ１、Ｄ１に基づき、誤差信号ＥＲ１を生成し、ローパスフィルタＬＰＦに対し、誤差信号ＥＲ１を出力する。
【００２１】
ローパスフィルタＬＰＦは、誤差信号ＥＲ１の高周波成分をカットした制御電圧ＣＶを生成し、電圧制御発振器ＶＣＯへ出力する。これらの、発生手段２と、第１位相比較器ＰＣ１と、第１チャージポンプＣＰ１と、ローパスフィルタＬＰＦと、電圧制御発振器ＶＣＯと、第１可変分周器４等により、第１ＰＬＬ周波数シンセサイザ７が構成されている。
【００２２】
第２可変分周器８は例えば、２係数プリスケラ９と、スワロカウンタＡ２とコースカウンタＮ２等から構成されている。２係数プリスケラ９は例えば、分周比３２又は分周比３３の分周を行うものである。スワロカウンタＡ２には、第１一致回路（図示せず）が接続され、コースカウンタＮ２には第２一致回路（図示せず）が接続されている。第２可変分周器８から出力されるロード信号Ｌ２は、スワロカウンタＡ２およびコースカウンタＮ２に印加されている。
【００２３】
上述の様に、第１可変分周器４に分周データＮが与えられている。ｎは２以上の整数であり、望しくは、複数の基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６の総数をｎとして、第２可変分周器８に対し、例えばＮ／ｎが与えられる。
【００２４】
例えばｎ＝１６個とするならば、制御部６は第２可変分周器８に対し、Ｎ／ｎ＝６６０００／１６＝４１２５を与える。制御部６は、上記設定分周データＮ／ｎに基づいて、スワロカウンタＡ１の運転回数Ｋ３と、コースカウンタＮ２の運転回数Ｋ４を演算し、設定する（例えば、Ｋ３＝２９回、Ｋ４＝１２８回）。
【００２５】
この様にして、第２可変分周器８は、電圧制御発振器ＶＣＯの出力信号ＶＯを分周データＮ／ｎ（例えば４１２５）にて分周し、１６個の帰還信号ｆｐ１、ＦＰ２〜ＦＰ１６を出力する（図２に於て、帰還信号ｆｐ１を図示せず）。
【００２６】
第２位相比較器ＰＣ２の１入力側には、発生手段２とオアゲート３により生成された複数の基準信号の中から、１個ずつの基準信号ＦＲ２〜ＦＲ１６が順に入力される。また、第２位相比較器ＰＣ２の他の入力側には、第２可変分周器８により生成された複数の帰還信号の中から、１個ずつの帰還信号ｆｐ１、ＦＰ２〜ＦＰ１６が順に入力される。
【００２７】
第２位相比較器ＰＣ２は各基準信号ＦＲ２〜ＦＲ１６と、各帰還信号ＦＰ２〜ＦＰ１６を各々位相比較し、位相比較信号（ポンプアップ信号Ｕ２〜Ｕ１６）と位相比較信号（ポンプダウン信号Ｄ２〜Ｄ１６）を、第２チャージポンプＣＰ２へ出力する。なお、この時、第２位相比較器ＰＣ２に於て、帰還信号ｆｐ１に対応する基準信号ＦＲ１の入力がないため、帰還信号ｆｐ１に応答する位相比較信号は生成されない。
【００２８】
第２チャージポンプＣＰ２は、これらの位相比較信号Ｕ２〜Ｕ１６、Ｄ２〜Ｄ１６に基づき、誤差信号ＥＲ２を生成し、ローパスフィルタＬＰＦに対し、誤差信号ＥＲ２を出力する。
【００２９】
ローパスフィルタＬＰＦは、誤差信号ＥＲ２の高周波成分をカットした制御電圧ＣＶを生成し、電圧制御発振器ＶＣＯへ出力する。これらの発生手段２と、オアゲート３と、第２位相比較器ＰＣ２と、第２チャージポンプＣＰ２と、ローパスフィルタＬＰＦと、電圧制御発振器ＶＣＯと、第２可変分周器８等により、第２ＰＬＬ周波数シンセサイザ１０が構成されている。
【００３０】
ロック検出器１１は、第１可変分周器４が出力する帰還信号ＦＰ１と、基準信号ＦＲ１が入力される。ロック検出器１１は例えば、アンドゲートと抵抗等から成る公知のものである。このＰＬＬ回路１が立上る時は、電圧制御発振器ＶＣＯの出力信号ＶＯの周波数は、設定周波数と異なるので、帰還信号ＦＰ１と基準信号ＦＲ１は同期がとれていない。従って、この時、ロック検出器１１は制御部６に対し、Ｌｏ信号（非同期検出信号）を出力する。
【００３１】
ＰＬＬ回路１がロックした時（例えば、上記出力信号ＶＯの周波数が設定周波数の±３００Ｈｚ以内になった時）、帰還信号ＦＰ１と基準信号ＦＲ１は殆んど同期されている。この時、ロック検出器１１は制御部６に対し、Ｈｉ信号（同期検出信号）を出力する。この状態を「出力信号ＶＯが設定周波数に同期した」と表現する。
【００３２】
制御部６の各出力端子は、各々、第２可変分周器８と、第２位相比較器ＰＣ２と、第２チャージポンプＣＰ２に電気的接続されている。なお、ロック検出器１１は、第１位相比較器ＰＣ１に付属させて設けても良く、又は、第１位相比較器ＰＣ１と一体的に設けても良い。以上の部品により、ＰＬＬ回路１は構成されている。
【００３３】
以下の通り、このＰＬＬ回路１の特徴をまとめる。ＰＬＬ回路１に於て、位相が異なる複数の基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６を発生する発生手段２が設けられている。複数の可変分周器１２は、電圧制御発振器ＶＣＯの出力信号ＶＯを各々分周し、各帰還信号ＦＰ１〜ＦＰ１６を出力する。
【００３４】
位相比較器１３は各帰還信号ＦＰ１〜ＦＰ１６と、各基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６を各々、位相比較し、複数の位相比較信号（Ｕ１〜Ｕ１６、Ｄ１〜Ｄ１６）を出力する。
【００３５】
また、第１可変分周器４には、分周データＮ（Ｎは、出力信号ＶＯの周波数を基準周波数で割った値）が与えられる。第１可変分周器４が出力する帰還信号ＦＰ１と、基準信号ＦＲ１は、ロック検出器１１に入力される。ロック検出器１１は、出力信号ＶＯが設定周波数に同期した事を検出する。
【００３６】
可変分周器１２を、第１可変分周器４および第２可変分周器８とにより構成する。第２可変分周器８には、分周データＮ／ｎ（ｎは、２以上の整数であり、望しくは、基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６の総数、１６個）が与えられる。
【００３７】
上記説明では、Ｎ／ｎ＝４１２５となり、この値は整数であるので、分周データとして、そのまま与えられる。例えば、出力信号ＶＯの設定周波数が７５５ＭＨｚの場合、Ｎ＝７５５×１０３ＫＨｚ／２５ＫＨｚ＝３０２００、Ｎ／ｎ＝３０２００／１６＝１８８７．５となる。この様に、Ｎ／ｎが分数を含む場合（即ち整数でない場合）分周データＮ／ｎは、この値１８８７．５に近い整数、即ち１８８７又は１８８８が分周データＮ／ｎとして与えられる。
【００３８】
次に、図１と図２に従い、本ＰＬＬ回路１の動作を説明する。最初に、例えば使用者は設定周波数キーに於て、１．６５ＧＨｚを設定し、スタートキーを押したとする。
【００３９】
制御部６は第１可変分周器４に対し、分周データＮ＝６６０００を出力する。それと同時に、制御部６は第２可変分周器８に対し、Ｎ／ｎ＝６６０００／１６＝４１２５を出力する。
【００４０】
基準発振器ＯＳＣの信号２５．６ＭＨｚは、固定分周器Ｍにより、４００ＫＨｚに分周され、発生手段２により、位相が異なる複数の基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６が出力される。基準信号ＦＲ１〜ＦＲ１６は、基準周波数が２５ＫＨｚでありタイミングＴ１〜Ｔ１６にて各々、立上っている（図２参照）。
【００４１】
第１可変分周器４は、電圧制御発振器ＶＣＯからの出力信号ＶＯを、分周データＮ＝６６０００にて分周し、帰還信号ＦＰ１を生成し、帰還信号ＦＰ１（図２参照）を、第１位相比較器ＰＣ１へ出力する。
【００４２】
第２可変分周器８は、出力信号ＶＯを、分周データＮ／ｎ＝４１２５にて分周し、帰還信号ＦＰ２〜ＦＰ１６を生成し、そして、帰還信号ＦＰ２〜ＦＰ１６（図２参照）を、第２位相比較器ＰＣ２へ出力する。
【００４３】
第１位相比較器ＰＣ１は、基準信号ＦＲ１と帰還信号ＦＰ１を位相比較し、第１チャージポンプＣＰ１に対し、位相比較信号Ｕ１、Ｄ１を出力する。第１チャージポンプＣＰ１は、位相比較信号Ｕ１、Ｄ１に従い、ローパスフィルタＬＰＦに対し、誤差信号ＥＲ１を出力する。ローパスフィルタＬＰＦは、誤差信号ＥＲ１に従い、電圧制御発振器ＶＣＯに対し、制御電圧ＣＶを出力する。
【００４４】
次に、第２位相比較器ＰＣ２は、基準信号ＦＲ２〜ＦＲ１６と、帰還信号ＦＰ２〜ＦＰ１６を各々位相比較し、第２チャージポンプＣＰ２に対し、位相比較信号Ｕ２〜Ｕ１６、Ｄ２〜Ｄ１６を出力する。
【００４５】
第２チャージポンプＣＰ２は、上記位相比較信号に従い、ローパスフィルタＬＰＦに対し、誤差信号ＥＲ２を出力する。ローパスフィルタＬＰＦは、上記誤差信号ＥＲ２に従い、電圧制御発振器ＶＣＯに対し、制御電圧ＣＶを出力する。その結果、電圧制御発振器ＶＣＯから出力される出力信号ＶＯは、設定周波数に近づく。この様な、位相比較動作を繰り返す。
【００４６】
この構成により、基準信号ＦＲ１の１周期（ＴＲ）の間に、位相比較が１６回行われるため（図２参照）、従来の位相比較器１段型に比べて、ロックアップ時間（出力信号ＶＯが設定周波数に略同期するまでの時間）が、約１／１６倍に短縮される。
【００４７】
この様に、前記同期が検出されない場合（即ち、ロック検出器１１が制御部６に対し、Ｌｏ信号を出力している時）、第１可変分周器４と、第１位相比較器ＣＰ１と、第１チャージポンプＣＰ１と、第２可変分周器８と、第２位相比較器ＣＰ２と、第２チャージポンプＣＰ２等は動作している。
【００４８】
この様に、上記位相比較が繰返されると、出力信号ＶＯは、設定周波数に同期する。即ち、この時、出力信号ＶＯの周波数が、設定周波数の±３００Ｈｚ以内になる。この時に、ロック検出器１１は制御部６に対し、Ｈｉ信号（同期検出信号）を出力する。
【００４９】
上記同期検出信号の入力により、制御部６は、第２可変分周器８を停止させ、第２位相比較器ＰＣ２を停止させ、第２チャージポンプＣＰ２を停止させる。
【００５０】
また、この時、制御部６は、第１可変分周器４の動作を継続させ、第１位相比較器ＰＣ１と第１チャージポンプＣＰ１の動作を継続させる。即ち、制御部６は第１ＰＬＬ周波数シンセサイザ７の動作を継続させ、第２ＰＬＬ周波数シンセサイザ１０の動作を停止させる。
【００５１】
この様に、同期検出信号が入力されると、制御部６は第１ＰＬＬ周波数シンセサイザ７の動作を継続させるので、分周、位相比較動作は正確に行われる。その結果、設定周波数１．６５ＧＨｚを持つ出力信号ＶＯを、安定して出力させる事ができる。
【００５２】
また、同期検出信号が入力されると、制御部６は、第２可変分周器８と、第２位相比較器ＰＣ２と、第２チャージポンプＣＰ２の運転を停止させる。その結果このＰＬＬ回路１の電力消費量は少なくなる。
【００５３】
上記動作の特徴をまとめる。出力信号ＶＯが設定周波数に同期した場合、少なくとも１つの可変分周器４を動作させ、他の可変分周器８の動作を停止する。
【００５４】
即ち、前記同期が検出されない場合、第１可変分周器４および第２可変分周器８を動作させる。そして、前記同期が検出された場合、第１可変分周器４を動作させ、第２可変分周器８の動作を停止させる。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、複数の位相比較信号を出力させるので、基準信号の１周期の間に、位相比較を複数回行う事となり、ロックアップ時間が早くなる。また、出力信号が同期した場合、他の可変分周器を停止させるので、このＰＬＬ回路の電力消費量は少なくなる。又、第１可変分周器に対し、分周データＮを与えるので、第１可変分周器は正確な分周を行い、その第１可変分周器からの帰還信号と基準信号とにより、出力信号の同期を検出するので、この検出動作（検出結果）は正確なものとなる。更に、第２可変分周器に対し、分周データＮ／ｎを与えるので、第２可変分周器は、基準信号の１周期の間に、複数個の帰還信号を出力する。その結果、第２位相比較器は、基準信号の１周期の間に、位相比較を複数回行う事となり、ロックアップ時間が早くなる。更に、この様に、基準信号１周期の間に、複数回（例えば１６回）位相比較するのに、２個の可変分周器のみを設けるので、可変分周器の数を減らせる。その結果、このＰＬＬ回路は、コストが安く、ＬＳＩ化し易い。
【００５６】
請求項２の記載の発明では、同期検出前に両方の可変分周器を動作させるので、ロックアップ時間が早くなる。そして同期検出後に、第２可変分周器を停止させるので、このＰＬＬ回路の電力消費量は少なくなる。更に、同期検出後に、第１可変分周器は分周データＮ（Ｎは設定周波数を基準周波数で割った値）にて、出力信号を分周する。その結果、このＰＬＬ回路は同期検出後に、設定周波数に正確に一致する出力信号を、安定して出力する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＬＬ回路１のブロック図である。
【図２】上記ＰＬＬ回路１に用いられる各信号のタイムチャートである。
【符号の説明】
２発生手段
１２可変分周器
１３位相比較器

Claims

位相が異なる複数の基準信号を発生する発生手段と、電圧制御発振器の出力信号を各々分周し、各帰還信号を出力する第１可変分周器と第２可変分周器と、各帰還信号と各基準信号を位相比較し、複数の位相比較信号を出力する位相比較器を備え、前記出力信号が設定周波数に同期した場合、前記第１可変分周器又は前記第２可変分周器のどちらか一方を動作させると共に、当該動作させている可変分周器を除く前記第１可変分周器又は前記第２可変分周器のどちらか一方を停止させ、前記第１可変分周器は分周デ−タＮ（Ｎは設定周波数を基準周波数で割つた値）が与えられ、前記第１可変分周器が出力する帰還信号と前記基準信号とにより、前記同期が検出され、前記第２可変分周器に対し、分周デ−タＮ／ｎ（ｎは２以上の整数）又は該デ−タに近い整数を与える事を特徴とするＰＬＬ回路。
前記同期が検出されない場合、前記第１可変分周器および前記第２可変分周器を動作させ、前記同期が検出された場合、前記第１可変分周器を動作させ、前記第２可変分周器を停止させる事を特徴とする請求項１のＰＬＬ回路。