JP5202631B2 - Phase lock on spurious signal frequency - Google Patents

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Description

この発明は、一般にエレクトロニクスのための自動テスト設備に関し、より特定には、電子デバイスをテストするための周期信号を生成するための技術に関する。   The present invention relates generally to automated test equipment for electronics, and more particularly to techniques for generating periodic signals for testing electronic devices.

エレクトロニクス製造業者は通例、半導体部品および電子アッセンブリをテストするための自動テスト設備(ATE)を使用する。ATEは製品が製造工程の初期にテストされることを許容することによって製造業者へのコストを削減する。初期のテストは、
相当な追加のコストを招く前に欠陥ユニットが同定されて廃棄されることを許容する。加えて、ATEは異なるユニットをそれらのテストされた性能レベルに応じて格付けすることを製造業者に許容する。より性能の良いユニットは一般により高い価格で販売することができる。
Electronics manufacturers typically use automated test equipment (ATE) to test semiconductor components and electronic assemblies. ATE reduces costs to manufacturers by allowing products to be tested early in the manufacturing process. The initial test is
Allow defective units to be identified and discarded before incurring significant additional costs. In addition, ATE allows manufacturers to rate different units according to their tested performance levels. A better performing unit can generally be sold at a higher price.

ATEの基本機能の一つは、所定の周波数の信号を生成することである。これらの信号は、例えば、デジタルクロック、アナログ波形およびRF波形を含み得る。しばしば、特定のテストシナリオは、異なる周波数の複数信号を作成することをテストシステムに要求する。一般に、異なる信号間の周波数および位相の差は正確に制御されなければならない。正確に制御された周波数と位相を持つ信号を作成するのに、位相ロックループがATEシステムで一般的に使用される。   One of the basic functions of ATE is to generate a signal having a predetermined frequency. These signals can include, for example, digital clocks, analog waveforms, and RF waveforms. Often, certain test scenarios require the test system to create multiple signals of different frequencies. In general, the frequency and phase differences between different signals must be accurately controlled. Phase-locked loops are commonly used in ATE systems to create signals with precisely controlled frequency and phase.

図1は、従来の位相ロックループ(PLL)100のブロック図を示す。PLL100は入力信号FINを受け取り、出力信号FOUTを生成する。PLL100は、位相検出器110、ループフィルタ112、および電圧制御発振器(VCO)114を含む。それはまた、出力周波数分割器118とフィードバック周波数分割器116も含む。入力信号FINは、クリスタル発振器のようなあらゆる好適なソースによって供給され得る。 FIG. 1 shows a block diagram of a conventional phase locked loop (PLL) 100. PLL100 receives an input signal F IN, and generates an output signal F OUT. The PLL 100 includes a phase detector 110, a loop filter 112, and a voltage controlled oscillator (VCO) 114. It also includes an output frequency divider 118 and a feedback frequency divider 116. Input signal F IN may be supplied by any suitable source, such as a crystal oscillator.

従来のPLL100は、本質的に以下のように動作する閉ループフィードバックシステムである。位相検出器110は、入力信号FINをフィードバック信号FFBと比較してFINとFFBの間の位相の差に関係して変動するエラー信号を生成する。ループフィルタ112はエラー信号を平滑化し、一般にフィードバックループを安定化することを助ける。VCO114はフィルタの出力信号をフィルタの出力信号との関係で変動する周波数を有する振動信号FVCOに変換する。フィードバック分割器116(一般にカウンター)は、FVCOの周波数を整数Mで分割して、フィードバック信号FFBを作成する。ループ外では、出力分割器118がFVCOの周波数を整数Nで分割して、FOUTを作成する。フィードバックはFINとFFBの間の差をゼロに追いやる傾向があるので、それは従ってFVCOの周波数をFIN*Mの周波数に等しい値に追いやり、よって出力信号FOUTの周波数をFIN*M/Nの周波数に等しい値に追いやる傾向がある。 The conventional PLL 100 is a closed loop feedback system that operates essentially as follows. The phase detector 110 generates an error signal that varies in relation to the difference in phase between the by comparing the input signal F IN and feedback signal F FB F IN and F FB. The loop filter 112 smoothes the error signal and generally helps stabilize the feedback loop. The VCO 114 converts the output signal of the filter into a vibration signal F VCO having a frequency that varies in relation to the output signal of the filter. The feedback divider 116 (generally a counter) divides the frequency of the F VCO by an integer M to create a feedback signal F FB . Outside the loop, output divider 118 divides the F VCO frequency by an integer N to create F OUT . Since feedback tends to drive the difference between F IN and F FB to zero, it therefore drives the frequency of the F VCO to a value equal to the frequency of F IN * M, and thus the frequency of the output signal F OUT is F IN *. There is a tendency to drive to a value equal to the frequency of M / N.

従来のPLL100は多くの利益を提供する。例えば、出力周波数FOUTは、NとMの適当な選択を通して、幅広い範囲の値の渡って変動させることができる。加えて、PPL中の位相ノイズは一般に、ループフィルタ112の帯域幅を任意の低い値に設定することによって削減することができる。 The conventional PLL 100 provides many benefits. For example, the output frequency F OUT can be varied over a wide range of values through appropriate selection of N and M. In addition, phase noise during PPL can generally be reduced by setting the bandwidth of the loop filter 112 to any low value.

それにも拘らず、我々は、多くのATE応用におけるそれの有用性を制限するようなPLL100のいくつかの欠点を認識している。RF信号生成のような高周波数応用は、高周波数VCOを要求する。これらの応用でのVCOの速度はしばしば位相検出器の速度を大きく上回る。この問題は従来は、フィードバック分割器116中のMの値を非常に大きくすることによって対処される。   Nevertheless, we are aware of several shortcomings of PLL 100 that limit its usefulness in many ATE applications. High frequency applications such as RF signal generation require high frequency VCOs. The speed of the VCO in these applications is often much higher than the speed of the phase detector. This problem is conventionally addressed by making the value of M in the feedback divider 116 very large.

しかしながら、Mの値を大きくすることはいくつかの欠点を含む。例えば、Mの値が大きい程、PLL100の開ループゲインの低減がより大きくなる。知られているように、開ループゲインの低減はループトラッキングエラーを増加する。それはまたループのノイズを却下する能力を損なう。この効果を描写するには、フィードバック分割器116がFVCOの周波数をMで分割するだけでなく、あらゆる変形(即ち、位相ノイズ、または等価的にタイミングジッター)も同じ値のMで分割すると考える。感度は従って低減される。 However, increasing the value of M involves several drawbacks. For example, the larger the value of M, the greater the reduction in the open loop gain of the PLL 100. As is known, reducing open loop gain increases loop tracking error. It also impairs the ability to reject loop noise. To portray this effect, not only does the feedback divider 116 divide the frequency of the F VCO by M, but also considers any deformation (ie, phase noise, or equivalently timing jitter) to divide by the same value of M. . Sensitivity is therefore reduced.

周波数分割器16はまたノイズを直接的に追加もする。周波数分割器は一般的にカウンターとして実装され、それはその出力においてスプリアスノイズを作り出すことが知られている。このノイズはループフィルタ112によって減衰することができるが、分割器116の害のあるノイズ成分よりもかなり低い周波数にループフィルタの帯域幅を設定することなしには、減衰は一般的に達成することができない。この程度まで帯域幅を削減することは、しかしながら、PLL100のプログラミング速度を低減する効果を持ち、それはATEシステム性能およびスループットに負のインパクトを与え得る。   The frequency divider 16 also adds noise directly. A frequency divider is generally implemented as a counter, which is known to produce spurious noise at its output. Although this noise can be attenuated by the loop filter 112, attenuation is generally achieved without setting the loop filter bandwidth to a frequency well below the harmful noise component of the divider 116. I can't. Reducing bandwidth to this extent, however, has the effect of reducing the programming speed of PLL 100, which can have a negative impact on ATE system performance and throughput.

望まれているのは、プログラミング速度を犠牲にすることなく低位相ノイズを持つ高周波数信号を作成することができる位相ロック回路である。   What is desired is a phase lock circuit that can create high frequency signals with low phase noise without sacrificing programming speed.

本発明に従って、位相ロック回路は、偽信号化(エイリアシング)されたフィードバック信号を作成するサンプラーを採用し、回路はその上にロックするようにされる。   In accordance with the present invention, the phase lock circuit employs a sampler that produces a false signal (aliased) feedback signal, and the circuit is adapted to lock thereon.

続く記載は添付の図面を参照することによってより良く理解されるであろう。   The following description will be better understood with reference to the following drawings.

図1は、広い範囲の周波数を作成するように動作可能な従来の位相ロックループのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a conventional phase locked loop operable to create a wide range of frequencies. 図2は、発明の描写的実施形態に従った位相ロック回路のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a phase lock circuit according to an illustrative embodiment of the invention. 図3は、図2の回路中でどのようにナイキストレートより高い周波数がナイキストレートより低い周波数に偽信号化できるかを示す周波数プロットである。FIG. 3 is a frequency plot showing how a higher frequency than the Nyquist rate can be spurious into a lower frequency than the Nyquist rate in the circuit of FIG. 図4は、図2の回路中でどのようにナイキストレートより高い周波数バンドがナイキストレートより低い周波数バンドに偽信号化できるかを示す周波数プロットである。FIG. 4 is a frequency plot showing how a higher frequency band than the Nyquist rate can be spurious into a lower frequency band than the Nyquist rate in the circuit of FIG. 図5は、精度を向上するのにVCO出力信号の高調波が採用された、位相ロック回路の描写的実施形態の簡略化された概要である。FIG. 5 is a simplified overview of a descriptive embodiment of a phase lock circuit in which harmonics of the VCO output signal are employed to improve accuracy. 図6は、図5の回路中でどのように様々な高調波バンドが作り出されるかを示す周波数プロットであり、そこでは一つ以上の高調波バンドがナイキストレートより低い周波数に偽信号化されている。FIG. 6 is a frequency plot showing how the various harmonic bands are created in the circuit of FIG. 5, where one or more harmonic bands are spurious to a lower frequency than the Nyquist rate. Yes. 図7は、デジタル位相検出器とデジタルループフィルタを採用した位相ロック回路の描写的実施形態を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an illustrative embodiment of a phase lock circuit employing a digital phase detector and a digital loop filter. 図8は、発明の一つ以上の実施形態に従った位相ロック回路を含んだ自動テスト設備の簡略化されたブロック図である。FIG. 8 is a simplified block diagram of an automated test facility that includes a phase lock circuit in accordance with one or more embodiments of the invention. 図9は、図7の位相ロック回路と共に使用されるのに好適なデジタル位相検出器のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of a digital phase detector suitable for use with the phase lock circuit of FIG. 図10は、図7の位相ロック回路と共に使用されるのに好適な別のデジタル位相検出器のブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of another digital phase detector suitable for use with the phase lock circuit of FIG.

図2は、位相ロック回路200の描写的実施形態を示す。位相ロック回路200は、入力信号FINを受け取り、出力信号FOUTを作成する。回路200は、サンプラー202、位相検出器210、ループフィルタ212、およびVCO(電圧制御発振器)214のような制御可能発振器を含む。サンプラー202は、フィードバック信号FFBをその入力として受け取り、サンプルフィードバック信号SFFBをその出力として提供する。位相検出器210は2つの入力と1つの出力を有する。第一の入力は入力信号FINを受け取り、第二の入力はサンプルフィードバック信号SFFBを受け取る。ループフィルタ212とVCO214は各々1つの入力と1つの出力を有する。 FIG. 2 shows an illustrative embodiment of a phase lock circuit 200. Phase lock circuit 200 receives an input signal F IN, to produce an output signal F OUT. The circuit 200 includes a controllable oscillator such as a sampler 202, a phase detector 210, a loop filter 212, and a VCO (voltage controlled oscillator) 214. Sampler 202 receives feedback signal F FB as its input and provides sample feedback signal SF FB as its output. Phase detector 210 has two inputs and one output. The first input receives the input signal F IN, the second input receives a sample feedback signal SF FB. Loop filter 212 and VCO 214 each have one input and one output.

回路200はまた、VCO214の出力からサンプラー202の入力まで結合された、フィードバック信号FFBを提供する回路パス220を含む。バンドパスフィルタ230a−230nが好ましくは回路パス220中に設けられている。これらのバンドパスフィルタは好ましくはスイッチ240a−240nを介して個別に選択可能である。各フィルタは好ましくは異なる中心周波数を有する。 Circuit 200 also includes a circuit path 220 that provides a feedback signal F FB coupled from the output of VCO 214 to the input of sampler 202. Bandpass filters 230 a-230 n are preferably provided in the circuit path 220. These bandpass filters are preferably individually selectable via switches 240a-240n. Each filter preferably has a different center frequency.

動作中には、サンプラー202はフィードバック信号FFBをサンプリングレートFでサンプリングするようにされる。位相検出器210は、サンプルフィードバック信号SFFBを受け取り、エラー信号Φ−Errを出力する。エラー信号はSFFBとFINの間の差に応じて変動する。ループフィルタ212はエラー信号をフィルタリングし、ループを安定化するのを助ける。VCO214はフィルタリングされたエラー信号を振動波形FVCOに変換する。FVCOの周波数はフィルタリングされたエラー信号のレベルに応じて変動する。 During operation, the sampler 202 is adapted to sample the feedback signal F FB at the sampling rate F S. The phase detector 210 receives the sample feedback signal SF FB and outputs an error signal Φ-Err. Error signal varies according to the difference between the SF FB and F IN. Loop filter 212 filters the error signal and helps stabilize the loop. The VCO 214 converts the filtered error signal into a vibration waveform F VCO . The frequency of the F VCO varies with the level of the filtered error signal.

バンドパスフィルタ230a−230nの一つが、FVCOからのノイズをフィルタリングするために選択される。選択されたフィルタは、好ましくはFVCOの期待された周波数に最も近い中心周波数を有するものである。望ましいフィルタは、その関連付けられたスイッチ(240a−240nの一つ)を閉じて残りのスイッチを開くことによって選択される。 One of the bandpass filters 230a-230n is selected to filter noise from the F VCO . The selected filter preferably has a center frequency that is closest to the expected frequency of the F VCO . The desired filter is selected by closing its associated switch (one of 240a-240n) and opening the remaining switches.

回路200は、FVCOの周波数がサンプラーのナイキストレート(F/2)よりも小さい時には本質的に通常のやり方で振舞う。しかし、FVCOの周波数がナイキストレートよりも大きい時には重大な違いが生じる。 Circuit 200, the frequency of F VCO behave in an essentially normal manner when less than the Nyquist rate of the sampler (F S / 2). However, significant differences occur when the F VCO frequency is greater than the Nyquist rate.

知られているように、レートFでサンプリングされている信号がF/2よりも大きな周波数成分を含む時には、「偽信号化」と呼ばれる現象が離散時間システムに生じる。偽信号化は、バンド外周波数、例えばナイキストレートより上のものが、システムの帯域幅内の画像として現れることを引き起こす。これらの画像は通常エラーとして見做される。しかし、我々はこれらの偽信号化画像が性能を向上するのに使われることができることを認識した。 As is known, when a signal sampled at a rate F S contains frequency components greater than F S / 2, a phenomenon called “false signalization” occurs in a discrete time system. False signaling causes out-of-band frequencies, such as those above the Nyquist rate, to appear as images within the system bandwidth. These images are usually considered as errors. However, we have recognized that these false signaled images can be used to improve performance.

図3は、レートFでサンプリングされた離散時間システムの周波数プロットを示す。水平ラインは周波数を表し、ゼロ周波数(DC)が左に現れており、増加する周波数が右へと伸びている。周波数はナイキストレートF/2の倍数で表されている。示されるように、ナイキストレートより上の周波数は、システム帯域幅(即ち、ナイキストレートの下)内に偽信号化画像を作成する。特に、ナイキストレートのあらゆる倍数よりも増分δだけ大きいあらゆる成分は、システム帯域幅内で周波数δにおいて偽信号化画像を作成する。 FIG. 3 shows a frequency plot of a discrete time system sampled at a rate F S. The horizontal line represents the frequency, with zero frequency (DC) appearing to the left and increasing frequency extending to the right. The frequency is expressed as a multiple of Nyquist rate F S / 2. As shown, frequencies above the Nyquist rate create false signaled images within the system bandwidth (ie, below the Nyquist rate). In particular, any component that is greater than any multiple of Nyquistrate by an increment δ creates a false signaled image at frequency δ within the system bandwidth.

偽信号化画像の作成は、図2の位相ロック回路中で重大な帰結を持つ。FVCOの周波数がF/2を超える時、その周波数の偽信号化画像がサンプラーの帯域幅内に現れ、回路はその画像上にロックするようにされる。これは位相ロック回路200が、そのフィードバックパス中に周波数分割器を要求することなく、実質的なゲインを持って動作することができることを意味する。回路200は、そのアナログ特性のみによって制限される、任意の高周波数を作成するようにされることができる。 The creation of a false signaled image has significant consequences in the phase lock circuit of FIG. When the frequency of the F VCO exceeds F S / 2, a spurious signal image of that frequency appears within the sampler bandwidth and the circuit is allowed to lock onto the image. This means that the phase lock circuit 200 can operate with substantial gain without requiring a frequency divider in its feedback path. The circuit 200 can be made to create any high frequency, limited only by its analog characteristics.

もしVCO214が大きすぎる周波数レンジに渡って動作すれば、出力周波数の曖昧さを生じることができる。例えば、もし出力レンジ(最大周波数マイナス最小周波数)がF/2を超えれば、位相ロック回路は2つ以上の異なるVCO周波数においてそのフィードバック条件を満たすことができ得る。好ましくは、この条件は、バンドパスフィルタ230a−230nの各々の帯域幅をF/2より小さいものに制限することによって回避される。代替的に、それはF/2よりも小さい出力レンジを有するVCO214を選択することによって回避されても良い。 If the VCO 214 operates over a frequency range that is too large, ambiguity in the output frequency can occur. For example, if the output range (maximum frequency minus minimum frequency) exceeds F S / 2, the phase lock circuit may be able to satisfy its feedback condition at two or more different VCO frequencies. Preferably, this condition is avoided by limiting the bandwidth of each of the bandpass filters 230a-230n to less than F S / 2. Alternatively, it may be avoided by selecting a VCO 214 having an output range that is less than F S / 2.

位相ロック回路200中で偽信号化画像を使用することから重大な性能の利益が生じる。これらは図4を参照して最も良く理解される。   Significant performance benefits arise from using spurious signals in the phase lock circuit 200. These are best understood with reference to FIG.

図4は、周波数バンド上での偽信号化の効果を示す周波数プロットである。示されるように、ナイキストレートより上の周波数バンドまたはレンジ410が、システム帯域幅内に鏡像412を作り出すように偽信号化される。重要なことに、バンド410と412の幅は同一である。もしバンド410が1kHz幅であれば、バンド412は1kHz幅であろう。もしバンド410がVCO214によって作成された周波数を表すと仮定すれば、バンド410の幅はFVCO中の位相ノイズ(または等価的にタイミングジッター)として見做されることができる。図1の従来の位相ロックループでは、フィードバック分割器がバンド410の幅を低減して、実効的にループゲインと感度を低減していたであろう。図2の位相ロック回路では、しかし、ループゲインと感度は保持される。FVCOの周りの位相ノイズは、圧縮または減衰無しでシステムの帯域幅中に偽信号化されて戻る。 FIG. 4 is a frequency plot showing the effect of pseudo-signaling on the frequency band. As shown, the frequency band or range 410 above the Nyquist rate is false signaled to create a mirror image 412 within the system bandwidth. Importantly, the bands 410 and 412 have the same width. If band 410 is 1 kHz wide, band 412 will be 1 kHz wide. Assuming that band 410 represents the frequency created by VCO 214, the width of band 410 can be viewed as phase noise (or equivalently timing jitter) in the F VCO . In the conventional phase-locked loop of FIG. 1, the feedback divider would have reduced the width of band 410, effectively reducing loop gain and sensitivity. In the phase lock circuit of FIG. 2, however, the loop gain and sensitivity are retained. Phase noise around the F VCO returns spuriously back into the system bandwidth without compression or attenuation.

偽信号化信号の使用は従って、フィードバック分割器を必要とすることなしに高ゲイン(そこではFOUTがFINよりもはるかに大きい)で動作させられることを位相ロック回路200に許容する。それは開ループゲインと従って精度が高く保たれることを許容する。フィードバック分割器は要求されないので、これらのデバイスによって通常導入されるノイズスパーは避けられる。従って、ループフィルタを遅くしてその帰結としてプログラミング速度の低減に苦しむことの必要も避けられる。 The use of the spurious signal thus allows the phase lock circuit 200 to be operated at high gain (where F OUT is much greater than F IN ) without the need for a feedback divider. It allows the open loop gain and hence accuracy to be kept high. Since no feedback divider is required, the noise spurs normally introduced by these devices are avoided. Thus, the need to slow down the loop filter and consequently suffer from reduced programming speed is also avoided.

図5は、位相ロック回路の他の描写的実施形態を示す。位相ロック回路500は、サンプラー502、位相検出器510、ループフィルタ512、VCO514のような制御可能発振器、およびバンドパスフィルタのバンク530を含む。これらは図2のサンプラー202、位相検出器210、ループフィルタ212、VCO214、およびバンドパスバンクと同様である。しかしながら、回路500はまた、高調波発生器540も含む。   FIG. 5 shows another illustrative embodiment of a phase lock circuit. The phase lock circuit 500 includes a sampler 502, a phase detector 510, a loop filter 512, a controllable oscillator such as a VCO 514, and a bank of bandpass filters 530. These are similar to the sampler 202, phase detector 210, loop filter 212, VCO 214, and bandpass bank of FIG. However, circuit 500 also includes a harmonic generator 540.

高調波発生器540は、FVCOのフィルタリングされたバージョンを受け取り、その信号の一つ以上の高調波を生成する。これらの高調波または倍音は、FVCOの周波数、即ち基本周波数、の整数倍の周波数を有する。 Harmonic generator 540 receives the filtered version of the F VCO and generates one or more harmonics of the signal. These harmonics or harmonics have a frequency that is an integral multiple of the frequency of the F VCO , ie the fundamental frequency.

第二のバンドパスバンク550がオプションで高調波発生器540の出力に結合される。第二のバンドパスバンク550は、サンプラー502に提示されるべき一つ以上の特定の高調波を選択するのに使われても良い。しかしながら、特定の高調波の選択は要求されてはいない。   A second bandpass bank 550 is optionally coupled to the output of the harmonic generator 540. The second bandpass bank 550 may be used to select one or more specific harmonics to be presented to the sampler 502. However, the selection of specific harmonics is not required.

高調波発生器540は実効的にサンプラー502にフィードバックされるノイズバンドの幅を逓倍する。それは従って、位相ループ回路500の開ループゲインと感度を更に増加させる。   The harmonic generator 540 effectively multiplies the width of the noise band fed back to the sampler 502. It therefore further increases the open loop gain and sensitivity of the phase loop circuit 500.

図6は、位相ノイズが逓倍されるメカニズムを示す周波数プロットである。示されるように、FVCOとその高調波は、システムの帯域幅内に偽信号化画像を作り出す。重要なことに、FVCOの各高調波の周りの位相ノイズのバンドの幅は、高調波の次数に比例して変動することを見ることができる。例えば、3FVCOの周りのノイズのバンドは、FVCOの周りのバンドの3倍幅広い。これらのバンドの各々はシステムの帯域幅に偽信号化されて戻る。バンドパスバンク550が無ければ、これらの偽信号化バンドは全てサンプラー502の入力において同時に現れる。 FIG. 6 is a frequency plot showing the mechanism by which phase noise is multiplied. As shown, the F VCO and its harmonics produce false signaled images within the system bandwidth. Importantly, it can be seen that the width of the phase noise band around each harmonic of the F VCO varies in proportion to the harmonic order. For example, the noise band around the 3F VCO is three times wider than the band around the F VCO . Each of these bands is spurious back to the system bandwidth. Without the bandpass bank 550, all these spurious signal bands appear simultaneously at the input of the sampler 502.

位相ロック回路200/500の要素は、幅広い様々なやり方で実装することができる。位相検出器210/510は、アナログ位相検出器かまたはデジタル位相検出器であることができる。同様にループフィルタ212/512は、アナログループフィルタかまたはデジタルループフィルタであることができる。アナログおよびデジタルの位相検出器とループフィルタは当該分野で周知である。   The elements of the phase lock circuit 200/500 can be implemented in a wide variety of ways. Phase detector 210/510 can be an analog phase detector or a digital phase detector. Similarly, the loop filter 212/512 can be an analog loop filter or a digital loop filter. Analog and digital phase detectors and loop filters are well known in the art.

もしアナログ位相検出器が使用されれば、サンプラー202/502は、サンプルアンドホールド回路またはトラックアンドホールド回路のようなアナログサンプリング回路として実装される。これらのデバイスは周知であり、在庫から容易に入手可能である。この配置では、入力信号FINは好ましくは、クリスタル発振器の出力のようなアナログ信号である。 If an analog phase detector is used, the sampler 202/502 is implemented as an analog sampling circuit such as a sample and hold circuit or a track and hold circuit. These devices are well known and are readily available from inventory. In this arrangement, the input signal FIN is preferably an analog signal, such as the output of a crystal oscillator.

もしデジタル位相検出器が使用されれば、サンプラー202/502は好ましくは、アナログ−デジタル変換器(ADC)に結合された(上述の)アナログサンプリング回路を含む。アナログサンプリング回路とADCは両方ともFでクロックされる。好ましくは、サンプリングADC、即ちアナログサンプリング回路とADCの両方が単独のデバイスパッケージ中に含まれたもの、が使われる。デジタル値はよってレートFで位相検出器に提供される。この配置では、FINは好ましくはデジタル信号である。 If a digital phase detector is used, the sampler 202/502 preferably includes an analog sampling circuit (described above) coupled to an analog-to-digital converter (ADC). Both analog sampling circuit and ADC is clocked at F S. Preferably, a sampling ADC is used, i.e. both the analog sampling circuit and the ADC are contained in a single device package. The digital value is thus provided to the phase detector at the rate F S. In this arrangement, FIN is preferably a digital signal.

VCO214/514は好ましくは従来型のものである。VCOは周知であり、在庫から商業的に入手可能である。   VCO 214/514 is preferably conventional. VCOs are well known and are commercially available from inventory.

高調波発生器540は好ましくは、クリップ回路または商業的に入手可能なRF櫛発生器のような非線形アナログ回路として実装される。知られているように、クリップ回路は正弦波の正と負のピークを平坦化し、よって正弦波の基本周波数の高調波を導入する。オプションで、高調波発生器540は低振幅の高調波をブーストするための増幅器を備えていても良い。   Harmonic generator 540 is preferably implemented as a non-linear analog circuit such as a clip circuit or a commercially available RF comb generator. As is known, the clipping circuit flattens the positive and negative peaks of the sine wave, thus introducing harmonics of the fundamental frequency of the sine wave. Optionally, the harmonic generator 540 may comprise an amplifier for boosting low amplitude harmonics.

図7は、要素の特定の配置を持った位相ロック回路700の主としてデジタルな実施形態を示す。回路は、デジタル位相検出器710とサンプリングADC712を含む。   FIG. 7 shows a primarily digital embodiment of a phase lock circuit 700 with a particular arrangement of elements. The circuit includes a digital phase detector 710 and a sampling ADC 712.

デジタル位相検出器710は、参照周波数と参照位相を示している入力データFREF,ΦREFを受け取る。デジタル位相検出器710は、この参照周波数および位相をサンプリングADC712からのサンプルフィードバック信号と比較して、デジタル位相エラーを作成する。デジタルループフィルタ714は、デジタル位相エラーをフィルタリングし、デジタル−アナログ変換器(DAC)がフィルタリングされた位相エラーをアナログ信号に変換する。アナログフィルタがDAC716の出力を平滑化し、VCO720が平滑化されたDAC出力を振動信号に変換する。第一のバンドパスフィルタバンク722、高調波発生器730、およびオプションの第二のバンドパスバンク740は、図5の第一のバンドパスバンク530、高調波発生器540、およびオプションの第二のバンドパスバンク550との関連で上述したのと本質的に同じように動作する。 The digital phase detector 710 receives input data F REF and Φ REF indicating a reference frequency and a reference phase. Digital phase detector 710 compares this reference frequency and phase with the sample feedback signal from sampling ADC 712 to create a digital phase error. The digital loop filter 714 filters the digital phase error, and the digital-to-analog converter (DAC) converts the filtered phase error into an analog signal. An analog filter smoothes the output of the DAC 716, and the VCO 720 converts the smoothed DAC output into a vibration signal. The first bandpass filter bank 722, the harmonic generator 730, and the optional second bandpass bank 740 are the first bandpass bank 530, the harmonic generator 540, and the optional second bandpass bank 740 of FIG. It operates essentially the same as described above in connection with the bandpass bank 550.

デジタルループフィルタ714は、回路700中で特定の利点を供する。もしADC712またはDAC716のような回路要素のいずれかが知られた周波数でノイズを繰り返し可能に生成することが見つけられれば、またはもし或る知られた周波数におけるノイズが回路にその環境から注入されれば、デジタルループフィルタ714は、各害のあるノイズ周波数において低ゲインまたは「ゼロ」を有するようにプログラムされることができる。この様式にループフィルタ714を設計することは、出力信号FOUT中のノイズを低減し、回路の全体的精度に貢献する。 Digital loop filter 714 provides certain advantages in circuit 700. If any circuit element such as ADC 712 or DAC 716 is found to generate noise repeatably at a known frequency, or noise at a known frequency is injected into the circuit from its environment. For example, the digital loop filter 714 can be programmed to have a low gain or “zero” at each harmful noise frequency. Designing the loop filter 714 in this manner reduces noise in the output signal F OUT and contributes to the overall accuracy of the circuit.

図9は、位相ロック回路700に特に好適なデジタル位相検出器の例を示す。図9に示されるように。デジタル位相検出器の第一の入力はデジタル発振器914に結合され、デジタル位相検出器の第二の入力はダウンコンバータ910に結合されている。入力データ(FREF,φREF)に基づいて、デジタル発振器914は、周波数FOSCと位相φOSCを有するデジタル参照信号を合成する。FOSCは好ましくはFREFに等しく、φOSCは好ましくはφREFに等しい。 FIG. 9 shows an example of a digital phase detector that is particularly suitable for the phase lock circuit 700. As shown in FIG. The first input of the digital phase detector is coupled to the digital oscillator 914 and the second input of the digital phase detector is coupled to the down converter 910. Based on the input data (F REF , φ REF ), the digital oscillator 914 synthesizes a digital reference signal having a frequency F OSC and a phase φ OSC . F OSC is preferably equal to F REF and φ OSC is preferably equal to φ REF .

デジタル参照信号は好ましくは直角位相参照信号である、即ち、それは90度の位相差によって分離された2つの正弦波を表す2つの部分で提供されている。従来は、直角位相参照信号の第一の部分はコサインと称され、第二の部分はサインと称される。従って、直行位相参照信号の第一の部分はCos(2πFOSCt+φOSC)の形を有し、第二の部分はSin(2πFOSCt+φOSC)の形を有する。 The digital reference signal is preferably a quadrature reference signal, ie it is provided in two parts representing two sine waves separated by a 90 degree phase difference. Conventionally, the first part of the quadrature reference signal is called cosine and the second part is called sine. Thus, the first portion of the orthogonal phase reference signal has the form Cos (2πF OSC t + φ OSC ) and the second portion has the form Sin (2πF OSC t + φ OSC ).

直行位相参照信号はダウンコンバータ910に提供され、そこでそれはフィードバック信号を混合される。デジタル位相検出器を位相ロック回路700の文脈から取り出すと、フィードバック信号はより一般的にはCos(2πFINt+φIN)の形を有するサンプル周期信号と見做すことができる。 The direct phase reference signal is provided to the downconverter 910 where it is mixed with the feedback signal. Taking the digital phase detector out of the context of the phase lock circuit 700, the feedback signal can be more generally regarded as a sample period signal having the form Cos (2πF IN t + φ IN ).

ダウンコンバータ910は、サンプル周期信号と直角位相参照信号に応じて差分信号を作成する。差分信号は好ましくは2つの部分を有する直角位相信号であり、一つの部分は実質的にCos[2π(FIN−FOSC)t+φIN−φOSC]の形を有し、他の部分は実質的にSin[2π(FIN−FOSC)t+φIN−φOSC]の形を有する。従って、直角位相差分信号の周波数は、入力と発振器周波数の間の差FIN−FOSCに等しく、直角位相差分信号の位相は、入力と発振器位相の間の差φIN−φOSCに等しい。 The down converter 910 creates a difference signal according to the sample period signal and the quadrature reference signal. The differential signal is preferably a quadrature signal having two parts, one part having substantially the form Cos [2π (F IN −F OSC ) t + φ IN −φ OSC ], the other part being substantially In particular, it has the form Sin [2π (F IN −F OSC ) t + φ IN −φ OSC ] Accordingly, the frequency of the quadrature difference signal is equal to the difference F IN −F OSC between the input and the oscillator frequency, and the phase of the quadrature difference signal is equal to the difference φ IN −φ OSC between the input and the oscillator phase.

直角位相差分信号は位相抽出器916に提供される。位相抽出器916は直角位相差分信号によって表される累積位相差を生成する。好ましい実施形態では、位相抽出器916はATAN2機能を行う。知られているように、ATAN2は2つの入力の商の4象限逆タンジェントを生成する。ATAN2への2つの入力が同じ角度θのサインとコサインのときには、ATAN2[sin(θ),cos(θ)]は単純に角度θである。従って、直角位相差分信号の2つの部分のATAN2は[2π(FIN−FOSC)t+φIN−φOSC]と評価される。この値はデジタル発振器914とサンプル周期信号の間の累積位相差に対応する。もし、FIN,FOSCINおよびφOSCが定数であれば、累積位相差によって記述される値は、時間に渡る直線の形をとる。 The quadrature difference signal is provided to a phase extractor 916. Phase extractor 916 generates a cumulative phase difference represented by the quadrature phase difference signal. In the preferred embodiment, the phase extractor 916 performs an ATAN2 function. As is known, ATRAN2 generates a four-quadrant inverse tangent of the quotient of two inputs. When the two inputs to ATRAN2 are the sine and cosine of the same angle θ, ATAN2 [sin (θ), cos (θ)] is simply the angle θ. Therefore, ATAN2 of the two parts of the quadrature difference signal is evaluated as [2π (F IN −F OSC ) t + φ IN −φ OSC ]. This value corresponds to the cumulative phase difference between the digital oscillator 914 and the sample period signal. If F IN , F OSC , φ IN and φ OSC are constants, the value described by the cumulative phase difference takes the form of a straight line over time.

位相ロック回路700の文脈では、位相抽出器916によって作成された累積位相差はデジタル位相エラーを提供する。オプションで、加算器920を介して位相φADJが累積位相差に付け足されるかそれから差し引かれて、位相ロック回路700の他の部品に渡された位相エラーを調整する。加算器920を介して位相を足すまたは引くことは、シンセサイザーの出力信号FOUTの位相をシフトする効果を持つ。 In the context of phase lock circuit 700, the accumulated phase difference created by phase extractor 916 provides a digital phase error. Optionally, phase φ ADJ is added to or subtracted from the accumulated phase difference via adder 920 to adjust the phase error passed to other components of phase lock circuit 700. Adding or subtracting the phase via the adder 920 has the effect of shifting the phase of the output signal F OUT of the synthesizer.

図9のデジタル位相検出器が適正に性能するためには、デジタル発振器914は精度のある直角位相参照信号を生成することができるべきである。例えば、FOSCはFREFによって指定される周波数に実質的に等しくあるべきであり(名目上FOSCとFREFは等しい)、φOSCはφREFによって指定される位相に実質的に等しくなければならない(名目上φOSCとφREFは等しい)。この要求は、直角位相参照信号の正確な値を急いで必要なサンプリングレートで作成することが要求されるので、デジタル発振器914にかなりの要求を課す。 In order for the digital phase detector of FIG. 9 to perform properly, the digital oscillator 914 should be able to generate an accurate quadrature reference signal. For example, F OSC should be substantially equal to the frequency specified by F REF (nominally F OSC and F REF are equal) and φ OSC must be substantially equal to the phase specified by φ REF . (Nominally φ OSC and φ REF are equal). This requirement places considerable demands on the digital oscillator 914 as it requires that the exact value of the quadrature reference signal be created quickly and at the required sampling rate.

この要求は、もしK/FOSC=L/F、ここでKとLは両方整数、となるようにFOSCとFが関連していれば、比較的容易に達成することができる。この場合には、デジタル発振器914は直角位相参照信号を生成するためのルックアップテーブルを採用することができる。ルックアップテーブルは、直角位相参照信号の予め格納された値をサンプルクロックの連続するサイクルに関連付ける。デジタル発振器はよって、単にそのルックアップテーブルに格納された値を循環するだけで直角位相参照信号を生成することができる。 This requirement can be achieved relatively easily if F OSC and F S are related such that K / F OSC = L / F S , where K and L are both integers. In this case, the digital oscillator 914 can employ a lookup table for generating a quadrature reference signal. The look-up table associates prestored values of the quadrature reference signal with successive cycles of the sample clock. The digital oscillator can thus generate a quadrature reference signal simply by cycling through the values stored in its lookup table.

しかしながら、もしK/FOSCがL/Fに等しくなければ、状況はもっと複雑になる。この状況の下では、ルックアップテーブルの一回の繰り返しについて適切な値が他の繰り返しについては不適切になるので、単純なルックアップテーブルは使用できない。異なる解決策が要求される。一つの解決策は、デジタル発振器914に、直角位相参照信号の値を急いで速く計算するための計算エンジンを設けることである。但し、この解決策は複雑である。 However, if K / F OSC is not equal to L / F S, the situation is more complicated. Under this circumstance, a simple lookup table cannot be used because the appropriate value for one iteration of the lookup table becomes inappropriate for the other iterations. Different solutions are required. One solution is to provide the digital oscillator 914 with a calculation engine to quickly and quickly calculate the value of the quadrature reference signal. However, this solution is complicated.

別の解決策が図10に示されており、それは好適なデジタル位相検出器710の別の例を示す。図10のダウンコンバータ1010、位相抽出器1016および加算器1020は、実質的に図9のダウンコンバータ910、位相抽出器916および加算器920と同じである。但し、図10はまた、計算ユニット1012、累積器1018、および第二の加算器1022も含む。   Another solution is shown in FIG. 10, which shows another example of a suitable digital phase detector 710. The down converter 1010, the phase extractor 1016, and the adder 1020 in FIG. 10 are substantially the same as the down converter 910, the phase extractor 916, and the adder 920 in FIG. However, FIG. 10 also includes a calculation unit 1012, an accumulator 1018, and a second adder 1022.

計算ユニット1012は入力データ(FREF,φREF)を一次部分と二次部分の2つの部分に分割する。一次部分(FOSCOSC)は、デジタル発振器1014がルックアップテーブルを使うことによるように容易に生成することができる参照信号(FREFREF)の近似を表す。二次部分(φRES)は、剰余位相値、即ち、上記近似中のエラーを表す。一次部分は好ましくは、K/FOSC=L/Fの要求を満たす。もしFOSCがFREFに等しくなければ、取り決め事項としてFOSCがFREFより僅かに大きくなるようにKとLが好ましくは選択される。従って、二次部分φRESは、Fの各サイクル上で発生するFOSCとFREFの間の位相差を表す。 The calculation unit 1012 divides the input data (F REF , φ REF ) into two parts, a primary part and a secondary part. The primary part (F OSC , φ OSC ) represents an approximation of the reference signal (F REF , φ REF ) that can be easily generated as the digital oscillator 1014 uses a look-up table. The secondary part (φ RES ) represents the residual phase value, that is, the error in the approximation. The primary part preferably satisfies the requirement of K / F OSC = L / F S. If F OSC is not equal to F REF , the convention is that K and L are preferably selected such that F OSC is slightly greater than F REF . Therefore, the secondary part φ RES represents the phase difference between F OSC and F REF that occurs on each cycle of F S.

累積器1018はFの各サイクル上のφRESを蓄積する(即ち、それ自身の内容に付け足す)。累積器1018によって保持された値はよって、時間に渡って見ると、直線の形をとる。 Accumulator 1018 accumulates φ RES on each cycle of F S (ie, appends to its own content). The value held by accumulator 1018 thus takes the form of a straight line when viewed over time.

位相抽出器1016の出力は、入力データの二次部分を考慮に入れていない。加算器1022は、位相抽出器1016の出力から累積器1018の出力を差し引くことによってこの出力を修正する。加算器1022の出力はよって、入力データの一次及び二次部分の両方を考慮に入れて、サンプル周期信号と参照(即ち、FREF,φREF)の間の位相エラーの正確な表現を作成する。 The output of the phase extractor 1016 does not take into account the secondary part of the input data. Adder 1022 modifies this output by subtracting the output of accumulator 1018 from the output of phase extractor 1016. The output of adder 1022 thus takes into account both the primary and secondary parts of the input data and creates an accurate representation of the phase error between the sample period signal and the reference (ie, F REF , φ REF ). .

ATAN2機能や累積器1020のような図9および10のデジタル位相検出器のいくつかの要素は、商業的に入手可能な論理定義を有する。これらの定義は、購入されても、ダウンロードされても、殆ど独自設計作業なしでFPGAまたはASICに埋め込まれても良い。   Some elements of the digital phase detector of FIGS. 9 and 10, such as the ATAN2 function and accumulator 1020, have commercially available logic definitions. These definitions can be purchased, downloaded, or embedded in an FPGA or ASIC with little or no proprietary design work.

参照データ(FREF,φREF)は好ましくは可変である。図9および10のデジタル位相検出器がシンセサイザー中で使用されるときには、参照データは異なる出力周波数を確立するために好ましくはプログラム可能である。整数KとLの値は、好ましくは参照データの新たな値がプログラムされる毎に更新される。剰余のサイズを最小にするためには、Kは好ましくは実施可能なかぎり大きくされる。KとLは、手動で計算されても良いし、または所望の出力周波数およびサンプリングレートに基づいてソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアによって生成されても良い。 The reference data (F REF , φ REF ) is preferably variable. When the digital phase detector of FIGS. 9 and 10 is used in a synthesizer, the reference data is preferably programmable to establish different output frequencies. The values of the integers K and L are preferably updated each time a new value of reference data is programmed. In order to minimize the size of the remainder, K is preferably made as large as practicable. K and L may be calculated manually or generated by software, firmware, or hardware based on the desired output frequency and sampling rate.

それらは要求されてはいないが、図9および10のデジタル位相検出器は位相ロック回路700中において多くの利点を提供する。例えば、位相エラーは、サンプルクロックのサイクル毎に一度のように高頻度で更新される。加えて、位相エラーは非常に高い分解能を持たされている。位相剰余φRESが参照周波数の一次部分とは独立に管理されるので、数値的精度の多数のビットをφRESに適用することができる。また、φRESの全体的位相エラーへの貢献は、デジタル発振器1014を実装するのに使われたルックアップテーブル中に格納されたFOSCのサイクルの数(即ち、Kの値)を増加することにより、非常に小さくすることができる。 Although they are not required, the digital phase detectors of FIGS. 9 and 10 provide many advantages in the phase lock circuit 700. For example, the phase error is updated as frequently as once every cycle of the sample clock. In addition, the phase error has a very high resolution. Since the phase remainder φ RES is managed independently of the primary part of the reference frequency, a number of bits with numerical accuracy can be applied to φ RES . Also, the contribution of φ RES to the overall phase error is to increase the number of F OSC cycles (ie, the value of K) stored in the look-up table used to implement the digital oscillator 1014. Therefore, it can be made very small.

図8は、図2、5および7に示されたタイプの位相ロック回路の応用を示す。図8に示すように、自動テストシステム812は、UUT(試験下ユニット)840をテストするためのホストコンピュータ810によって制御される。UUTはテストされるべきいかなるタイプのデバイスまたアッセンブリであっても良い。自動テストシステム812は、アナログ機器820、デジタイザー822、および任意波形生成器(AWG)824のような機器を含む。自動テストシステム812はまた、全体的にデジタルPIN826、828および830として示される複数のデジタル電子チャネルも含む。デジタル電子チャネルはデジタル信号を供給し感知するために配置されている。   FIG. 8 shows an application of a phase lock circuit of the type shown in FIGS. As shown in FIG. 8, the automated test system 812 is controlled by a host computer 810 for testing a UUT (Under Test Unit) 840. The UUT may be any type of device or assembly to be tested. Automated test system 812 includes devices such as analog device 820, digitizer 822, and arbitrary waveform generator (AWG) 824. The automated test system 812 also includes a plurality of digital electronic channels, indicated generally as digital PINs 826, 828, and 830. The digital electronic channel is arranged for supplying and sensing digital signals.

注目すべきことに、自動テストシステム812は複数の位相ロック回路816a−gを含む。これらの位相ロック回路は、図2、5および7のいずれかに示された同じ一般的タイプのものである。位相ロック回路816a−gの各々はシステムクロック814からのクロック信号Fを受け取る。それらは各々また、所望の出力周波数および位相を指定するホストコンピュータ810からのそれぞれの入力信号(またはデータ)を受け取る。クロックとそれぞれの入力に応じて、位相ロック回路816a−gの各々は、それぞれの周期出力信号を生成する。出力信号は機器820、822および824に提供され、それらは周波数参照またはクロックをそれらの通常動作のために使用することができる。出力信号はまたデジタルPIN826、828および830を制御するためのクロックを提供する。それらは更にパターン発生器818のための周波数参照を提供するのに使われても良い。パターン発生器818は位相ロック回路と共に動作して、デジタルPINが指定されたフォーマットで正確に制御された瞬時おいてデジタル信号を供給および/または感知するようにさせる。 Notably, automatic test system 812 includes a plurality of phase lock circuits 816a-g. These phase lock circuits are of the same general type shown in any of FIGS. Each phase lock circuit 816a-g receive a clock signal F S from the system clock 814. They also each receive a respective input signal (or data) from the host computer 810 that specifies the desired output frequency and phase. In response to the clock and the respective inputs, each of the phase lock circuits 816a-g generates a respective periodic output signal. Output signals are provided to instruments 820, 822 and 824, which can use a frequency reference or clock for their normal operation. The output signal also provides a clock for controlling the digital PINs 826, 828 and 830. They may also be used to provide a frequency reference for the pattern generator 818. The pattern generator 818 operates in conjunction with a phase lock circuit to cause the digital PIN to be supplied and / or sensed at a precisely controlled instant in a specified format.

ここの発明のいくつかの実施形態を記載したが、数々の代替的実施形態または変形を行うことができる。例えば、示して記載された位相ロック回路は好ましくはVCOの出力に結合されたバンドパスフィルタのバンク(230、530、および722)を含むが、これらのフィルタは厳格には要求されない。加えて、バンドパスフィルタは好ましくは、サンプラー(202、502)またはサンプリングADC(712)に先行するアナログフィルタとして実装されるが、それらは代替的にサンプラーまたはサンプリングADCの出力に設けられたデジタルフィルタとして実装されることができる。   While several embodiments of the invention herein have been described, numerous alternative embodiments or variations can be made. For example, the phase lock circuit shown and described preferably includes a bank of bandpass filters (230, 530, and 722) coupled to the output of the VCO, although these filters are not strictly required. In addition, the bandpass filter is preferably implemented as an analog filter preceding the sampler (202, 502) or sampling ADC (712), which is alternatively a digital filter provided at the output of the sampler or sampling ADC. Can be implemented as:

開示された位相ロック回路の特定の利点は、それらがそれらのフィードバックパス中に周波数分割器(カウンターのような)を要求することなしに閉ループ周波数ゲインを提供することである。但しこれは、フィードバック分割器が禁止されていることを意味すると取られるべきではない。開示された回路の文脈においてフィードバック分割器が望ましいと考えられるいくつかの場合が起こり得る。偽信号化は、VCOとサンプラーの間の回路パスの全体的周波数ゲイン(出力周波数割る入力周波数)がF/2FMIN、ここでFMINはVCOによって提供される最低周波数を表す、よりも大きければ、フィードバック分割器があったとしても起こるであろう。 A particular advantage of the disclosed phase lock circuits is that they provide closed loop frequency gain without requiring a frequency divider (such as a counter) in their feedback path. However, this should not be taken to mean that the feedback divider is prohibited. There may be several cases where a feedback divider may be desirable in the context of the disclosed circuit. Spoofing is greater than the overall frequency gain (output frequency divided by the input frequency) of the circuit path between the VCO and the sampler is F S / 2F MIN , where F MIN represents the lowest frequency provided by the VCO. This will happen even if there is a feedback divider.

サンプラー(202、502)またはサンプリングADC(712)が動作させられるサンプリングレートFは、好ましくは固定される。しかしながら、これは要求はされていない。それは可変であっても良い。一つの変形によると、FはVCOの出力から導出されても良い。 The sampling rate F S at which the sampler (202, 502) or sampling ADC (712) is operated is preferably fixed. However, this is not required. It may be variable. According to one variant, F S may be derived from the output of the VCO.

示し記載されたように。VCOはナイキストレート(F/2)よりも高い周波数で動作するようにされるが、これも要求はされていない。偽信号化は、もし高調波発生器(540、730)がナイキストレートより上の高調波を作成すれば、ナイキストレートより下のVCO周波数とでも起こるであろう。 As shown and described. VCO is being adapted to operate at frequencies higher than the Nyquist rate (F S / 2), which demand is not. Spurious signaling will also occur at VCO frequencies below the Nyquist rate if the harmonic generator (540, 730) creates harmonics above the Nyquist rate.

当業者は従って、発明の範囲から逸脱することなくここに開示された実施形態に形状および詳細の様々な変更を行い得ることを理解するであろう。   Those skilled in the art will therefore appreciate that various changes in form and detail may be made to the embodiments disclosed herein without departing from the scope of the invention.

Claims (25)

入力と出力を有し、サンプリングレートFSで動作するように構築され配置されたサンプラーと、
入力と出力を有し、入力がサンプラーの出力に結合された位相検出器と、
入力と出力を有し、入力が位相検出器の出力に結合された制御可能発振器と、
制御可能発振器の出力からサンプラーの入力まで結合され、FS/2よりも大きな周波数を有するフィードバック信号をサンプラーに配送するように構築され配置された回路パスと、を含み、
前記回路パスが、バンドパスフィルタのバンクを含み、
前記バンドパスフィルタのバンクが、各々が異なる中心周波数を有し各々がFS/2より小さい帯域幅を有する複数のバンドパスフィルタを含む位相ロック回路。
A sampler having an input and an output and constructed and arranged to operate at a sampling rate FS;
A phase detector having an input and an output, the input coupled to the output of the sampler;
A controllable oscillator having an input and an output, the input coupled to the output of the phase detector;
A circuit path that is coupled from the output of the controllable oscillator to the input of the sampler and is constructed and arranged to deliver a feedback signal having a frequency greater than FS / 2 to the sampler ;
The circuit path includes a bank of bandpass filters;
A phase lock circuit, wherein the bank of bandpass filters includes a plurality of bandpass filters, each having a different center frequency and each having a bandwidth less than FS / 2.
制御可能発振器はFS/2よりも大きい周波数を有する出力信号を発生するように動作可能である、請求項1記載の位相ロック回路。  The phase lock circuit of claim 1, wherein the controllable oscillator is operable to generate an output signal having a frequency greater than FS / 2. 位相検出器の入力が第一の入力であり、位相検出器が更に振動アナログ信号を受け取るように配置された第二の入力を有する、請求項1記載の位相ロック回路。  The phase lock circuit of claim 1, wherein the input of the phase detector is a first input and the phase detector further has a second input arranged to receive the oscillating analog signal. 位相検出器の入力が第一の入力であり、位相検出器が更に所望の出力周波数を示すデジタル値を受け取るように配置された第二の入力を有する、請求項1記載の位相ロック回路。  The phase lock circuit of claim 1, wherein the input of the phase detector is a first input and the phase detector further has a second input arranged to receive a digital value indicative of the desired output frequency. 回路パスが、制御可能発振器によって発生された信号の少なくとも一つの高調波を発生するように構築され配置された非線形素子を含む、請求項1記載の位相ロック回路。  The phase locked circuit of claim 1, wherein the circuit path includes a non-linear element constructed and arranged to generate at least one harmonic of a signal generated by the controllable oscillator. 非線形素子が、クリップ回路と周波数櫛発生器の一つである、請求項5記載の位相ロック回路。  6. The phase lock circuit according to claim 5, wherein the nonlinear element is one of a clip circuit and a frequency comb generator. 回路パスが更に、制御可能発振器の出力と非線形素子の間に結合された選択可能バンドパスフィルタのバンクを含む、請求項5記載の位相ロック回路。  The phase-locked circuit of claim 5, wherein the circuit path further comprises a bank of selectable bandpass filters coupled between the output of the controllable oscillator and the nonlinear element. 位相検出器の出力と制御可能発振器の入力の間に結合されたループフィルタを更に含む、請求項1記載の位相ロック回路。  The phase lock circuit of claim 1, further comprising a loop filter coupled between the output of the phase detector and the input of the controllable oscillator. ループフィルタが、デジタルループフィルタを含む、請求項8記載の位相ロック回路。  The phase lock circuit of claim 8, wherein the loop filter comprises a digital loop filter. 入力と出力を有するサンプラーと、
入力と出力を有し、入力がサンプラーの出力に結合された位相検出器と、
入力と出力を有し、入力が位相検出器の出力に結合された制御可能発振器と、
FS/2よりも大きな周波数を有する信号を出力する制御可能発振器の出力と、FSでサンプリングされるサンプラーの入力の間に結合された高調波発生器と、
前記制御可能発振器と前記高調波発生器の間に結合されたバンドパスフィルタのバンクとを含み、
前記バンドパスフィルタのバンクが、各々が異なる中心周波数を有し各々がFS/2より小さい帯域幅を有する複数のバンドパスフィルタを含む位相ロック回路。
A sampler having an input and an output;
A phase detector having an input and an output, the input coupled to the output of the sampler;
A controllable oscillator having an input and an output, the input coupled to the output of the phase detector;
A harmonic generator coupled between the output of a controllable oscillator that outputs a signal having a frequency greater than FS / 2 and the input of a sampler sampled at FS ;
A bank of bandpass filters coupled between the controllable oscillator and the harmonic generator;
A phase lock circuit, wherein the bank of bandpass filters includes a plurality of bandpass filters, each having a different center frequency and each having a bandwidth less than FS / 2.
高調波発生器とサンプラーの間に結合された選択可能バンドパスフィルタのバンクを更に含む、請求項10記載の位相ロック回路。  The phase locked circuit of claim 10 further comprising a bank of selectable bandpass filters coupled between the harmonic generator and the sampler. 高調波発生器とサンプラーの間に結合された選択可能バンドパスフィルタのバンクを更に含む、請求項10記載の位相ロック回路。  The phase locked circuit of claim 10 further comprising a bank of selectable bandpass filters coupled between the harmonic generator and the sampler. 高調波発生器が非線形素子を含む、請求項10記載の位相ロック回路。  The phase-locked circuit of claim 10, wherein the harmonic generator includes a non-linear element. サンプラーがサンプリングレートFSで動作可能であり、高調波発生器がFS/2よりも大きな周波数を有する少なくとも一つの高調波を発生するように構築され配置された、請求項10記載の位相ロック回路。  The phase lock circuit of claim 10, wherein the sampler is operable at a sampling rate FS and the harmonic generator is constructed and arranged to generate at least one harmonic having a frequency greater than FS / 2. 基本周波数を有し、FS/2より大きな周波数を持つ少なくとも一つの成分を有する振動信号を発生し、
振動信号をサンプリングレートFSでサンプリングして、少なくとも一つの偽信号化された成分を有するサンプル信号を生成し、
サンプル信号と参照信号の間の差に応じた位相エラーを発生し、
位相エラーに応じて振動信号の基本周波数を変動させ、を含み、
前記振動信号を発生するステップは、
振動信号をバンドパスフィルタリングすることを含み、
前記バンドパスフィルタリングに使用されるバンドパスフィルタのバンクが、各々が異なる中心周波数を有し各々がFS/2より小さい帯域幅を有する複数のバンドパスフィルタを含む位相ロック方法。
Generating a vibration signal having a fundamental frequency and having at least one component having a frequency greater than FS / 2;
Sampling the vibration signal at a sampling rate FS to generate a sample signal having at least one false signal component;
Generate a phase error according to the difference between the sample signal and the reference signal,
Varying the fundamental frequency of the vibration signal in response to the phase error,
Generating the vibration signal comprises:
Including bandpass filtering the vibration signal;
A phase-locking method wherein a bank of bandpass filters used for the bandpass filtering includes a plurality of bandpass filters, each having a different center frequency and each having a bandwidth smaller than FS / 2.
振動信号を発生するステップが更に、バンドパスフィルタリングされた振動信号の少なくとも一つの高調波を発生することを含む、請求項15記載の方法。The method of claim 15 , wherein generating the vibration signal further comprises generating at least one harmonic of the bandpass filtered vibration signal. 振動信号を発生するステップが、
振動信号の少なくとも一つの高調波を発生することを含む、請求項15記載の方法。
The step of generating the vibration signal is
16. The method of claim 15 , comprising generating at least one harmonic of the vibration signal.
振動信号の少なくとも一つの高調波をバンドパスフィルタリングすることを更に含む、請求項17記載の方法。The method of claim 17 , further comprising bandpass filtering at least one harmonic of the vibration signal. 位相エラーをフィルタリングすることを含む、請求項15記載の方法。The method of claim 15 , comprising filtering phase errors. 位相エラーをフィルタリングするステップが、位相エラーをデジタル的にフィルタリングすることを含む、請求項19記載の方法。The method of claim 19 , wherein filtering the phase error comprises digitally filtering the phase error. テストプログラムを実行するように適応されたホストコンピュータと、
ホストコンピュータからのデータに応じて動作し、複数の参照周波数を生成する複数の位相ロック回路と、
複数の位相ロック回路に結合され、刺激信号を発生し、および/または、前記複数の参照周波数に対応る信号を受け取るように構成された複数の機器と、を含む自動テストシステムであって、
複数の位相ロック回路の各々が、
入力と出力を有し、サンプリングレートFSで動作するように構築され配置されたサンプラーと、
入力と出力を有し、入力がサンプラーの出力に結合された位相検出器と、
入力と出力を有し、入力が位相検出器の出力に結合された制御可能発振器と、
制御可能発振器の出力からサンプラーの入力まで結合され、FS/2よりも大きな周波数を有するフィードバック信号をサンプラーに配送するように構築され配置された回路パスと、を含み、
前記回路パスが、バンドパスフィルタのバンクを含み、
前記バンドパスフィルタのバンクが、各々が異なる中心周波数を有し各々がFS/2より小さい帯域幅を有する複数のバンドパスフィルタを含むものである。
A host computer adapted to execute the test program;
A plurality of phase lock circuits that operate according to data from the host computer and generate a plurality of reference frequencies;
Coupled to a plurality of phase lock circuits, the stimulus signal is generated, and / or an automatic test system comprising, a plurality of devices configured to receive a signal that corresponds to the plurality of the reference frequency ,
Each of the plurality of phase lock circuits
A sampler having an input and an output and constructed and arranged to operate at a sampling rate FS;
A phase detector having an input and an output, the input coupled to the output of the sampler;
A controllable oscillator having an input and an output, the input coupled to the output of the phase detector;
A circuit path that is coupled from the output of the controllable oscillator to the input of the sampler and is constructed and arranged to deliver a feedback signal having a frequency greater than FS / 2 to the sampler ;
The circuit path includes a bank of bandpass filters;
The bank of bandpass filters includes a plurality of bandpass filters each having a different center frequency and each having a bandwidth less than FS / 2.
位相検出器の入力が第一の入力であり、位相検出器が更に所望の出力周波数を示すデータを受け取るように配置された第二の入力を有する、請求項21記載の自動テストシステム。The automatic test system of claim 21 , wherein the input of the phase detector is a first input and the phase detector further has a second input arranged to receive data indicative of the desired output frequency. 複数の機器が、デジタル駆動回路を含む、請求項21記載の自動テストシステム。The automated test system of claim 21 , wherein the plurality of devices includes digital drive circuits. 複数の機器が、アナログソースを含む、請求項21記載の自動テストシステム。The automated test system of claim 21 , wherein the plurality of instruments include analog sources. 複数の機器が、RFソースを含む、請求項21記載の自動テストシステム。The automated test system of claim 21 , wherein the plurality of instruments includes an RF source.
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