JP5883984B1 - Oscillation circuit, PLL circuit, and signal processing device - Google Patents
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Abstract
【課題】高速性と安定性との両立を実現する。【解決手段】PLL回路の位相比較器(11)に入力される基準信号(P1)のパルス幅と、PLL回路の発振器(13)から出力されて位相比較器に入力される比較信号(P3)のパルス幅と、の差分を検出するパルス幅比較器(15)と、位相比較器からの信号と、パルス幅比較器からの信号と、のいずれか一方を発振器に入力させる切替器(16)と、を備え、パルス幅比較器からの信号が入力された発振器は、パルス幅比較器が検出したパルス幅の差分に基づいて決定される発振周波数の信号(P2)を出力し、パルス幅比較器からの信号が発振器に入力されたとき、基準信号と比較信号とを同位相にする、ことを特徴とする。【選択図】図1[PROBLEMS] To achieve both high speed and stability. A pulse width of a reference signal (P1) input to a phase comparator (11) of a PLL circuit and a comparison signal (P3) output from an oscillator (13) of the PLL circuit and input to a phase comparator. A pulse width comparator (15) for detecting a difference between the pulse width and the signal from the phase comparator and the switch from which the signal from the pulse width comparator is input to the oscillator (16) The oscillator to which the signal from the pulse width comparator is input outputs an oscillation frequency signal (P2) determined based on the difference between the pulse widths detected by the pulse width comparator, and the pulse width comparison When the signal from the device is input to the oscillator, the reference signal and the comparison signal are in phase. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、発振回路とPLL回路と信号処理装置とに関する。 The present invention relates to an oscillation circuit, a PLL circuit, and a signal processing device.
PLL(Phase Locked Loop)回路は、入力される基準信号の位相と同期した信号を出力する電子回路である。PLL回路は、位相比較器と、ループフィルタと、発振器と、分周器と、を有してなる。位相比較器は、基準信号と分周器からの信号との位相差を検出して、検出された位相差に比例した誤差信号を出力する。ループフィルタは、位相比較器から出力された誤差信号を平均化して、交流成分の少ない直流信号を出力する。ループフィルタは、例えば、ローパスフィルタである。発振器は、ループフィルタから出力された直流信号(直流電圧)に応じた周波数の信号を出力する。分周器は、発振器が出力した信号を分周する。分周された信号は、位相比較器に入力される(フィードバックされる)。 A PLL (Phase Locked Loop) circuit is an electronic circuit that outputs a signal synchronized with the phase of an input reference signal. The PLL circuit includes a phase comparator, a loop filter, an oscillator, and a frequency divider. The phase comparator detects a phase difference between the reference signal and the signal from the frequency divider, and outputs an error signal proportional to the detected phase difference. The loop filter averages the error signal output from the phase comparator and outputs a DC signal with a small AC component. The loop filter is, for example, a low pass filter. The oscillator outputs a signal having a frequency corresponding to the DC signal (DC voltage) output from the loop filter. The frequency divider divides the signal output from the oscillator. The frequency-divided signal is input (feedback) to the phase comparator.
このように、発振器は、位相比較器に入力された基準信号と、発振器が出力して分周器により分周された信号と、の位相差に基づいてループフィルタにより決定された発振周波数の信号を出力する。その結果、PLL回路は、位相比較器に入力された基準信号の位相と同期した信号が発振器から出力される状態となる。この状態が、PLL回路のロック状態である。一方、PLL回路のアンロック状態は、位相比較器に入力された基準信号の位相と同期していない信号が発振器から出力されている状態である。 In this way, the oscillator has a signal of the oscillation frequency determined by the loop filter based on the phase difference between the reference signal input to the phase comparator and the signal output from the oscillator and divided by the frequency divider. Is output. As a result, the PLL circuit is in a state in which a signal synchronized with the phase of the reference signal input to the phase comparator is output from the oscillator. This state is a locked state of the PLL circuit. On the other hand, the unlocked state of the PLL circuit is a state in which a signal that is not synchronized with the phase of the reference signal input to the phase comparator is output from the oscillator.
PLL回路は、ロック状態を維持するように動作する。つまり、PLL回路は、ロック状態からアンロック状態に移行すると、ロック状態に移行するように動作する。すなわち、例えば、PLL回路は、入力される基準信号が変化するなどして、基準信号と発振器から出力された信号との位相がずれて位相差が生じると、アンロック状態となる。アンロック状態となったPLL回路は、基準信号と発振器から出力される信号との位相差を解消するようにループフィルタが決定した発振周波数の信号が発振器から出力されてロック状態に移行する。 The PLL circuit operates to maintain the locked state. That is, when the PLL circuit shifts from the locked state to the unlocked state, the PLL circuit operates to shift to the locked state. That is, for example, the PLL circuit enters an unlocked state when the phase of the reference signal is shifted from that of the signal output from the oscillator due to a change in the input reference signal. In the unlocked PLL circuit, the signal of the oscillation frequency determined by the loop filter so as to eliminate the phase difference between the reference signal and the signal output from the oscillator is output from the oscillator and shifts to the locked state.
PLL回路は、安定時間と出力ジッタとがトレードオフの関係にある。安定時間は、基準信号が入力されてから、基準信号の位相と同位相の信号が発振器から出力されるまでの時間である。出力ジッタは、基準信号と発振器から出力される信号との周期のずれである。安定時間や出力ジッタは、ループフィルタの遮断周波数に依存する。すなわち、安定時間が短くなるようにループフィルタの遮断周波数を高く設定すると、出力ジッタが大きくなる。つまり、発振器から出力される信号の周波数は基準信号の周波数と一旦は一致して、基準信号と発振器から出力される信号とは同位相になるものの、その後にこれらの信号の位相はずれてしまい安定しない。一方、出力ジッタが小さくなるようにループフィルタの遮断周波数を低く設定すると、安定時間は長くなる。つまり、発振器から出力される信号の周波数は、ゆっくりと変化して基準信号の周波数に一致して、その後は安定する。このような状況のもと、PLL回路の高速性と安定性との両立が求められる。 In the PLL circuit, the stabilization time and output jitter are in a trade-off relationship. The stabilization time is the time from when the reference signal is input until the signal having the same phase as the reference signal is output from the oscillator. Output jitter is a shift in the period between the reference signal and the signal output from the oscillator. The stabilization time and output jitter depend on the cutoff frequency of the loop filter. That is, if the cut-off frequency of the loop filter is set high so that the stabilization time is shortened, the output jitter increases. In other words, the frequency of the signal output from the oscillator once matches the frequency of the reference signal, and the reference signal and the signal output from the oscillator have the same phase, but then these signals are out of phase and stable. do not do. On the other hand, if the cut-off frequency of the loop filter is set low so that the output jitter is small, the stabilization time becomes long. That is, the frequency of the signal output from the oscillator changes slowly and matches the frequency of the reference signal, and then stabilizes. Under such circumstances, both high speed and stability of the PLL circuit are required.
これまでにも、複数のループフィルタを備えたPLL回路であって、基準信号と発振器から出力された信号との位相差に応じたループフィルタを選択するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 There have been proposed PLL circuits including a plurality of loop filters that select a loop filter according to a phase difference between a reference signal and a signal output from an oscillator (for example, Patent Documents). 1).
しかし、高速性と安定性との両立を図るために、基準信号と発振器から出力される信号との位相差に対応して複数のループフィルタを備えるとなると、PLL回路の構成が複雑となる。しかも、基準信号と発振器から出力される信号との位相差に応じて複数のループフィルタを段階的に切り替えるとなると、安定時間が長くなってしまう。 However, if a plurality of loop filters are provided corresponding to the phase difference between the reference signal and the signal output from the oscillator in order to achieve both high speed and stability, the configuration of the PLL circuit becomes complicated. In addition, when the plurality of loop filters are switched in stages according to the phase difference between the reference signal and the signal output from the oscillator, the stabilization time becomes longer.
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、高速性と安定性との両立を実現することができるPLL回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a PLL circuit capable of realizing both high speed and stability.
本発明にかかる発振回路は、PLL回路の位相比較器に入力される基準信号のパルス幅と、PLL回路の発振器から出力されて位相比較器に入力される比較信号のパルス幅と、の差分を検出するパルス幅比較器と、位相比較器からの信号と、パルス幅比較器からの信号と、のいずれか一方を発振器に入力させる切替器と、を備え、比較信号は、比較カウンタでカウントされて生成され、パルス幅比較器からの信号が入力された発振器は、パルス幅比較器が検出したパルス幅の差分に基づいて決定される発振周波数の信号であって基準信号のパルス幅と同じパルス幅の信号を出力し、パルス幅比較器からの信号が発振器に入力されたとき、比較カウンタのカウント値をリセットして基準信号と比較信号とを同位相にする、ことを特徴とする。 The oscillation circuit according to the present invention calculates the difference between the pulse width of the reference signal input to the phase comparator of the PLL circuit and the pulse width of the comparison signal output from the oscillator of the PLL circuit and input to the phase comparator. A pulse width comparator to detect, a signal from the phase comparator, and a switch that inputs one of the signals from the pulse width comparator to the oscillator, and the comparison signal is counted by the comparison counter Generated by the pulse width comparator is an oscillation frequency signal determined based on the difference between the pulse widths detected by the pulse width comparator and has the same pulse width as the reference signal. A width signal is output, and when the signal from the pulse width comparator is input to the oscillator, the count value of the comparison counter is reset so that the reference signal and the comparison signal have the same phase.
本発明によれば、高速性と安定性との両立を実現することができる。 According to the present invention, both high speed and stability can be realized.
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる発振回路とPLL回路と信号処理装置の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of an oscillation circuit, a PLL circuit, and a signal processing device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
●発振回路とPLL回路の構成●
図1は、本発明にかかる発振回路とPLL回路とのブロック図である。
本発明にかかるPLL回路C1は、位相比較器11と、ループフィルタ12と、発振器13と、分周器14と、本発明にかかる発振回路C2と、を有してなる。発振回路C2は、パルス幅比較器15と、切替器16と、を有してなる。発振回路C2は、PLL回路C1の一部を構成する。
● Configuration of oscillation circuit and PLL circuit ●
FIG. 1 is a block diagram of an oscillation circuit and a PLL circuit according to the present invention.
The PLL circuit C1 according to the present invention includes a phase comparator 11, a loop filter 12, an
位相比較器11と、ループフィルタ12と、発振器13と、分周器14と、は、従来のPLL回路が備えるものと同様である。すなわち、PLL回路C1は、発振回路C2を備える点において、従来のPLL回路とは相違する。
The phase comparator 11, the loop filter 12, the
位相比較器11は、不図示の外部機器から入力される基準信号P1と、分周器14から出力される比較信号P3と、の位相差を検出して、検出された位相差に比例した誤差信号を出力する。
The phase comparator 11 detects a phase difference between the reference signal P1 input from an external device (not shown) and the comparison signal P3 output from the
基準信号P1は、例えば、27MHzの基準クロックを1回に1度カウントして生成される。 For example, the reference signal P1 is generated by counting a 27 MHz reference clock once.
比較信号P3は、例えば、54MHzの比較クロックを2回に1度カウントして生成される。 The comparison signal P3 is generated, for example, by counting a 54 MHz comparison clock once every two times.
ループフィルタ12は、位相比較器11から出力された誤差信号を平均化して、交流成分の少ない直流の第2制御信号P4を出力する。第2制御信号P4については、後述する。 The loop filter 12 averages the error signal output from the phase comparator 11 and outputs a DC second control signal P4 having a small AC component. The second control signal P4 will be described later.
発振器13は、切替器16が出力する制御信号P6に応じた周波数の発振信号P2を出力する。制御信号P6については、後述する。
The
分周器14は、発振器13が出力した発振信号P7を分周して比較信号P3を出力する。比較信号P3は、位相比較器11と、パルス幅比較器15と、に入力される。
The
パルス幅比較器15は、基準信号P1のパルス幅と、比較信号P3とのパルス幅と、のパルス幅の差分を検出して、検出されたパルス幅の差分に比例した第1制御信号P5出力する。第1制御信号P5については、後述する。 The pulse width comparator 15 detects a pulse width difference between the pulse width of the reference signal P1 and the pulse width of the comparison signal P3, and outputs a first control signal P5 proportional to the detected pulse width difference. To do. The first control signal P5 will be described later.
パルス幅比較器15は、第1カウンタと、第2カウンタと、減算器と、を備える。 The pulse width comparator 15 includes a first counter, a second counter, and a subtracter.
第1カウンタは、基準信号P1の立下エッジを検出してカウントすることにより、基準信号P1のパルス幅を測る。 The first counter measures the pulse width of the reference signal P1 by detecting and counting the falling edge of the reference signal P1.
第2カウンタは、比較信号P3の立下エッジを検出してカウントすることにより、発振信号P2のパルス幅を測る。 The second counter measures the pulse width of the oscillation signal P2 by detecting and counting the falling edge of the comparison signal P3.
減算器は、第1カウンタのカウント値と、第2カウンタのカウント値と、の差分に基づいて、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分を算出する。すなわち、例えば、減算器は、第2カウンタのカウンタ値から第1カウンタのカウント値を減算する、あるいは、第1カウンタのカウント値から第2カウンタのカウント値を減算する、ことで、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分を算出する。 The subtractor calculates the difference between the pulse width of the reference signal P1 and the pulse width of the comparison signal P3 based on the difference between the count value of the first counter and the count value of the second counter. That is, for example, the subtracter subtracts the count value of the first counter from the counter value of the second counter, or subtracts the count value of the second counter from the count value of the first counter. And the difference between the pulse width of the comparison signal P3.
第1カウンタのカウント値と、第2カウンタのカウント値と、は、例えば、27MHzの測定用クロックを用いてカウントされる。 The count value of the first counter and the count value of the second counter are counted using, for example, a measurement clock of 27 MHz.
切替器16は、ループフィルタ12からの第2制御信号P4と、パルス幅比較器15からの第1制御信号P5と、のいずれか一方を発振器13に入力する。切替器16は、基準信号P1と比較信号P3との位相差に基づいて、発振器13に入力される信号を、第2制御信号P4と第1制御信号P5とのいずれか一方に決定する。すなわち、例えば、切替器16は、基準信号P1と比較信号P3との位相差が基準値以下のときには第2制御信号P4を発振器13に入力し、同位相差が基準値よりも大きいときには第1制御信号P5を発振器13に入力する。つまり、基準信号P1と比較信号P3との位相差が基準値以下のとき、制御信号P6は第2制御信号P4である。一方、基準信号P1と比較信号P3との位相差が基準値より大きいとき、制御信号P6は第1制御信号P5である。切替器16が第2制御信号P4と第1制御信号P5との選択に用いる基準値は、切替器16に予め設定されている。
The
第2制御信号P4が入力された発振器13は、基準信号P1と比較信号P3との位相差に応じてループフィルタ12により決定された発振周波数の発振信号P2を出力する。ループフィルタ12により決定された発振周波数は、基準信号P1と比較信号P3との位相差を減少させる値である。
The
第1制御信号P5が入力された発振器13は、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分に応じてパルス幅比較器15により決定された発振周波数の発振信号P2を出力する。パルス幅比較器15により決定された発振周波数は、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分を減少させる値である。
The
すなわち、パルス幅比較器15は、パルス幅の差分と発振周波数との対応関係を保持していて、この対応関係に基づいて、検出された基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分に対応する発振周波数(後述する第1設定値)を決定する。 That is, the pulse width comparator 15 holds the correspondence between the pulse width difference and the oscillation frequency. Based on this correspondence, the detected pulse width of the reference signal P1 and the pulse width of the comparison signal P3 The oscillation frequency (first setting value described later) corresponding to the difference is determined.
●発振回路とPLL回路の動作●
図2は、PLL回路C1の信号処理のフローチャートである。
PLL回路C1は、基準信号P1と比較信号P3とが入力されている間、パルス幅比較処理(S1)と位相比較処理(S2)とを実行する。
● Oscillator and PLL circuit operation ●
FIG. 2 is a flowchart of signal processing of the PLL circuit C1.
The PLL circuit C1 performs a pulse width comparison process (S1) and a phase comparison process (S2) while the reference signal P1 and the comparison signal P3 are input.
図3は、パルス幅比較処理(S1)のフローチャートである。
パルス幅比較器15は、基準信号P1を取得する(S11)と、第1カウンタを用いて基準信号P1のパルス幅をカウント(計測)する(S13)。同様に、パルス幅比較器15は、比較信号P3を取得する(S12)と、第2カウンタを用いて比較信号P3のパルス幅をカウントする(S14)。
FIG. 3 is a flowchart of the pulse width comparison process (S1).
When the pulse width comparator 15 acquires the reference signal P1 (S11), the pulse width of the reference signal P1 is counted (measured) using the first counter (S13). Similarly, when the pulse width comparator 15 acquires the comparison signal P3 (S12), the pulse width of the comparison signal P3 is counted using the second counter (S14).
次いで、パルス幅比較器15は、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分を検出する(S15)。パルス幅の差分は、パルス幅比較器15の減算器が、第1カウンタのカウント値と第2カウンタのカウント値とを用いて検出(算出)される。すなわち、減算器は、第2カウンタのカウント値から第1カウンタのカウント値を減算する、あるいは、第1カウンタのカウント値から第2カウンタのカウント値を減算することで、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分を算出する。 Next, the pulse width comparator 15 detects the difference between the pulse width of the reference signal P1 and the pulse width of the comparison signal P3 (S15). The difference in pulse width is detected (calculated) by the subtractor of the pulse width comparator 15 using the count value of the first counter and the count value of the second counter. That is, the subtracter subtracts the count value of the first counter from the count value of the second counter, or subtracts the count value of the second counter from the count value of the first counter, so that the pulse width of the reference signal P1 And the difference between the pulse width of the comparison signal P3.
次いで、パルス幅比較器15は、減算器が算出した基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分に基づいて、第1設定値を算出する(S16)。第1設定値は、発振器13の発振周波数を決定する値である。すなわち、第1設定値が設定された発振器13は、第1設定値に応じた発振周波数の発振信号P2を出力する。パルス幅比較器15は、第1設定値に応じた第1制御信号P5を切替器16に出力する。つまり、発振器13は、切替器16から第1制御信号P5を取得すると、第1設定値に応じた発振周波数の発振信号P2を出力する。
Next, the pulse width comparator 15 calculates the first set value based on the difference between the pulse width of the reference signal P1 calculated by the subtracter and the pulse width of the comparison signal P3 (S16). The first set value is a value that determines the oscillation frequency of the
図4は、位相比較処理(S2)のフローチャートである。
位相比較器11は、基準信号P1と比較信号P3とを取得する(S21、S22)と、基準信号P1と比較信号P3との位相差を検出する(S23)。
FIG. 4 is a flowchart of the phase comparison process (S2).
The phase comparator 11 acquires the reference signal P1 and the comparison signal P3 (S21, S22), and detects the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 (S23).
次いで、位相比較器11は、検出された基準信号P1と比較信号P3との位相差に基づいて、第2設定値を算出する(S24)。第2設定値は、発振器13の発振周波数を決定する値である。すなわち、発振器13に第2設定値が設定されると、発振器13は、第2設定値に応じた発振周波数の発振信号P2を出力する。位相比較器11は、第2設定値に応じた第2制御信号P4を切替器16に出力する。つまり、発振器13は、切替器16から第2制御信号P4を取得すると、第2設定値に応じた発振周波数の発振信号P2を出力する。
Next, the phase comparator 11 calculates a second set value based on the detected phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 (S24). The second set value is a value that determines the oscillation frequency of the
図2に戻る。
切替器16は、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差より大きいか否か判定する(S3)。切替器16は、例えば、位相比較器11から取得した第2制御信号P4に対応する第2設定値と、基準値と、の大小を比較して行われる。すなわち、例えば、第2設定値が基準値より大きいとき、切替器16は、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差よりも大きいと判定する。一方、第2設定値が基準値以下のとき、切替器16は、基準信号P1と比較信号P3との位相差は所定の位相差以下である(同位相差は所定の位相差よりも大きくない)と判定する。
Returning to FIG.
The
基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差よりも大きいと判定されたとき(S3のYes)、切替器16は、第1設定値を発振器13に設定すると共に、比較カウンタのカウント値をリセットする(S4)。比較カウンタは、比較クロックをカウントして比較信号P3を生成する。
When it is determined that the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 is larger than the predetermined phase difference (Yes in S3), the
すなわち、切替器16は、パルス幅比較器15からの第1制御信号P5を、制御信号P6として発振器13に出力する。
That is, the
また、切替器16は、リセット信号P7を分周器14に出力する。リセット信号P7は、比較カウンタのカウント値をリセットする信号である。すなわち、分周器14は、リセット信号P7を取得すると、比較カウンタのカウント値をリセットして、比較クロックのカウントを開始して比較信号P3を生成する。その結果、分周器14から出力される比較信号P3は、基準信号P1と同位相となる。
In addition, the
基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差よりも大きいと判定されなかったとき(S3のNo)、切替器16は、第2設定値を発振器13に設定する(S5)。
When it is not determined that the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 is larger than the predetermined phase difference (No in S3), the
すなわち、切替器16は、ループフィルタ12からの第2制御信号P4を、制御信号P6として発振器13に出力する。
That is, the
発振器13は、第1設定値または第2設定値に基づいて、発振処理を実行する(S6)。すなわち、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差よりも大きいとき、発振器13は、パルス幅比較器15が検出した基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分に応じて決定された発振周波数の発振信号P2を出力する。一方、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差よりも大きくないとき、発振器13は、位相比較器11が検出した基準信号P1と比較信号P3との位相差に応じて決定された発振周波数の発振信号P2を出力する。
The
ここで、前述のとおり、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差よりも大きいとき、分周器14から出力される比較信号P3のパルス幅は、基準信号P1のパルス幅と同一(または略同一。以下、同じ)である。換言すれば、第1制御信号P5は、比較信号P3のパルス幅が基準信号P1のパルス幅と同一となるような発振周波数の発振信号P2を、発振器13に出力させる。
Here, as described above, when the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 is larger than the predetermined phase difference, the pulse width of the comparison signal P3 output from the
また、前述のとおり、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差よりも大きいとき、比較カウンタのカウント値がリセットされるため、分周器14から出力される比較信号P3は、基準信号P1と同位相である。
Further, as described above, when the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 is larger than the predetermined phase difference, the count value of the comparison counter is reset, so that the comparison signal P3 output from the
このように、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差よりも大きいとき、PLL回路C1は、比較信号P3のパルス幅を、基準信号P1のパルス幅と同一にすると共に、基準信号P1と比較信号P3とを同位相にする。 Thus, when the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 is larger than the predetermined phase difference, the PLL circuit C1 makes the pulse width of the comparison signal P3 the same as the pulse width of the reference signal P1, The reference signal P1 and the comparison signal P3 are in phase.
図5は、基準信号P1と比較信号P3との関係を示すタイミングチャートであり、(a)は基準信号P1で、(b)は比較信号P3である。
同図は、時刻t1までは、周期T11の基準信号P1と、周期T21の比較信号P3と、に位相差が生じていない(同位相である)ことを示している。同図は、時刻t1以降、基準信号P1の周期がT11からT12に変化して、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅とに差分が生じていて、基準信号P1と比較信号P3とに位相差が生じていることを示している。
FIG. 5 is a timing chart showing the relationship between the reference signal P1 and the comparison signal P3, where (a) is the reference signal P1 and (b) is the comparison signal P3.
This figure shows that there is no phase difference (the same phase) between the reference signal P1 of the cycle T11 and the comparison signal P3 of the cycle T21 until time t1. In the figure, after time t1, the cycle of the reference signal P1 changes from T11 to T12, and there is a difference between the pulse width of the reference signal P1 and the pulse width of the comparison signal P3. The reference signal P1 and the comparison signal P3 It shows that there is a phase difference between and.
図6は、基準信号P1と比較信号P3との別の関係を示すタイミングチャートであり、(a)は基準信号P1で、(b)は比較信号P3である。
同図は、時刻t2までは、周期T12の基準信号P1と、周期T21の比較信号P3と、に位相差が生じていることを示している。同図は、時刻t2以降、比較信号P3の周期がT21からT22に変化して、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅とが一致していて、基準信号P1と比較信号P3とに位相差が生じていないことを示している。この時刻t2は、分周器14が切替器16からリセット信号P7を取得して、比較カウンタをリセットした時刻である。
FIG. 6 is a timing chart showing another relationship between the reference signal P1 and the comparison signal P3. (A) is the reference signal P1 and (b) is the comparison signal P3.
The figure shows that until time t2, there is a phase difference between the reference signal P1 of the cycle T12 and the comparison signal P3 of the cycle T21. In the figure, after time t2, the period of the comparison signal P3 changes from T21 to T22, the pulse width of the reference signal P1 and the pulse width of the comparison signal P3 match, and the reference signal P1 and the comparison signal P3 Indicates that no phase difference has occurred. This time t2 is the time when the
●まとめ●
以上説明した実施の形態によれば、PLL回路C1は、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差より大きいとき、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅との差分に応じた発振周波数の発振信号P2を出力して、基準信号P1のパルス幅と比較信号P3のパルス幅とを同一にすると共に、基準信号P1と比較信号P3とを同位相にする。一方、PLL回路C1は、基準信号P1と比較信号P3との位相差が所定の位相差より大きくないとき、基準信号P1と比較信号P3との位相差に応じた発振周波数の発振信号P2を出力する。
● Summary ●
According to the embodiment described above, when the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 is larger than the predetermined phase difference, the PLL circuit C1 calculates the pulse width between the reference signal P1 and the comparison signal P3. An oscillation signal P2 having an oscillation frequency corresponding to the difference is output so that the pulse width of the reference signal P1 and the comparison signal P3 are the same, and the reference signal P1 and the comparison signal P3 are in phase. On the other hand, the PLL circuit C1 outputs an oscillation signal P2 having an oscillation frequency corresponding to the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 when the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 is not larger than a predetermined phase difference. To do.
すなわち、PLL回路C1は、基準信号P1と比較信号P3との位相差が大きくなったとき、基準信号P1と比較信号P3のパルス幅を同一にすると共に、基準信号P1と比較信号P3とを同位相にすることで、アンロック状態からロック状態への移行時間を短くすることができる。つまり、PLL回路C1は、高速性と安定性との両立を実現する。 That is, when the phase difference between the reference signal P1 and the comparison signal P3 becomes large, the PLL circuit C1 makes the pulse widths of the reference signal P1 and the comparison signal P3 the same, and makes the reference signal P1 and the comparison signal P3 the same. By setting the phase, the transition time from the unlocked state to the locked state can be shortened. That is, the PLL circuit C1 realizes both high speed and stability.
●信号処理装置●
次に、本発明にかかる信号処理装置の実施の形態について説明する。
本発明にかかる信号処理装置は、外部から入力された入力信号を処理する信号処理回路と、この信号処理回路のクロック信号を生成するPLL回路と、を有してなり、このPLL回路は、先に説明した本発明にかかるPLL回路である。
● Signal processing device ●
Next, an embodiment of the signal processing apparatus according to the present invention will be described.
A signal processing apparatus according to the present invention includes a signal processing circuit that processes an input signal input from the outside, and a PLL circuit that generates a clock signal of the signal processing circuit. 2 is a PLL circuit according to the present invention described in (1).
先に説明したとおり、本発明にかかるPLL回路は、高速性と安定性との両立を実現することができるため、本発明にかかる信号処理装置は、入力信号と同期した信号を出力することができる。 As described above, since the PLL circuit according to the present invention can realize both high speed and stability, the signal processing apparatus according to the present invention can output a signal synchronized with the input signal. it can.
なお、本発明にかかる信号処理装置の例のとしては、例えば、アナログ信号をデジタル信号に変換する装置などがある。 Examples of the signal processing device according to the present invention include a device that converts an analog signal into a digital signal.
●本発明にかかる発振回路とPLL回路の特徴のまとめ●
以上説明した本発明にかかる発振回路とPLL回路との特徴について、以下にまとめて記載しておく。
● Summary of features of oscillation circuit and PLL circuit according to the present invention ●
The characteristics of the oscillation circuit and the PLL circuit according to the present invention described above are summarized below.
(特徴1)
PLL回路の位相比較器に入力される基準信号のパルス幅と、前記PLL回路の発振器から出力されて前記位相比較器に入力される比較信号のパルス幅と、の差分を検出するパルス幅比較器と、
前記位相比較器からの信号と、前記パルス幅比較器からの信号と、のいずれか一方を前記発振器に入力させる切替器と、
を備え、
前記パルス幅比較器からの信号が入力された前記発振器は、前記パルス幅比較器が検出したパルス幅の差分に基づいて決定される発振周波数の信号を出力し、
前記パルス幅比較器からの信号が前記発振器に入力されたとき、前記基準信号と前記比較信号とを同位相にする、
ことを特徴とする発振回路。
(Feature 1)
A pulse width comparator for detecting a difference between the pulse width of the reference signal input to the phase comparator of the PLL circuit and the pulse width of the comparison signal output from the oscillator of the PLL circuit and input to the phase comparator When,
A switch that causes the oscillator to input one of the signal from the phase comparator and the signal from the pulse width comparator;
With
The oscillator to which the signal from the pulse width comparator is input outputs an oscillation frequency signal determined based on the difference in pulse width detected by the pulse width comparator,
When the signal from the pulse width comparator is input to the oscillator, the reference signal and the comparison signal are in phase.
An oscillation circuit characterized by that.
(特徴2)
前記パルス幅比較器からの信号が入力された発振器は、前記基準信号のパルス幅と同じパルス幅の信号を出力する、
特徴1記載の発振回路。
(Feature 2)
The oscillator to which the signal from the pulse width comparator is input outputs a signal having the same pulse width as the pulse width of the reference signal.
The oscillation circuit according to Feature 1.
(特徴3)
前記比較信号は、比較カウンタでカウントされて生成され、
前記パルス幅比較器からの信号が前記発振器に入力されたとき、前記比較カウンタのカウント値はリセットされる、
特徴1または2記載の発振回路。
(Feature 3)
The comparison signal is generated by being counted by a comparison counter,
When the signal from the pulse width comparator is input to the oscillator, the count value of the comparison counter is reset.
The oscillation circuit according to Feature 1 or 2.
(特徴4)
前記発振器から出力される信号は分周されて前記比較信号として前記位相比較器に入力される、
特徴1または2記載の発振回路。
(Feature 4)
The signal output from the oscillator is divided and input to the phase comparator as the comparison signal.
The oscillation circuit according to Feature 1 or 2.
(特徴5)
前記切替器は、前記基準信号と前記比較信号との位相差に基づいて前記発振器に入力される信号を決定する、
特徴1または2記載の発振回路。
(Feature 5)
The switch determines a signal input to the oscillator based on a phase difference between the reference signal and the comparison signal;
The oscillation circuit according to Feature 1 or 2.
(特徴6)
前記切替器は、前記位相差が基準値よりも大きいとき、前記パルス幅比較器からの信号を前記発振器に入力させる、
特徴5記載の発振回路。
(Feature 6)
When the phase difference is larger than a reference value, the switch causes the signal from the pulse width comparator to be input to the oscillator.
The oscillation circuit according to Feature 5.
(特徴7)
前記切替器は、前記位相差が基準値以下のとき、前記位相比較器からの信号を前記発振器に入力させる、
特徴5または6記載の発振回路。
(Feature 7)
The switch causes the oscillator to input a signal from the phase comparator when the phase difference is a reference value or less.
The oscillation circuit according to Feature 5 or 6.
(特徴8)
前記パルス幅比較器は、
前記基準信号の立下エッジを検出してカウントすることにより、前記基準信号のパルス幅を測る第1カウンタと、
前記比較信号の立下エッジを検出してカウントすることにより、前記比較信号のパルス幅を測る第2カウンタと、
前記第1カウンタのカウント値と前記第2カウンタのカウント値との差分に基づいて、前記基準信号のパルス幅と前記比較信号のパルス幅との差分を検出する減算器と、
を備える、
特徴1または2記載の発振回路。
(Feature 8)
The pulse width comparator is
A first counter that measures a pulse width of the reference signal by detecting and counting a falling edge of the reference signal;
A second counter for measuring a pulse width of the comparison signal by detecting and counting a falling edge of the comparison signal;
A subtractor that detects a difference between a pulse width of the reference signal and a pulse width of the comparison signal based on a difference between a count value of the first counter and a count value of the second counter;
Comprising
The oscillation circuit according to Feature 1 or 2.
(特徴9)
前記減算器は、前記第2カウンタのカウント値から前記第1カウンタのカウント値を減算することにより、前記基準信号のパルス幅と前記比較信号のパルス幅との差分を検出する、
特徴8記載の発振回路。
(Feature 9)
The subtractor detects a difference between a pulse width of the reference signal and a pulse width of the comparison signal by subtracting a count value of the first counter from a count value of the second counter;
9. The oscillation circuit according to feature 8.
(特徴10)
前記減算器は、前記第1カウンタのカウント値から前記第2カウンタのカウント値を減算することにより、前記基準信号のパルス幅と前記比較信号のパルス幅との差分を検出する、
特徴8記載の発振回路。
(Feature 10)
The subtractor detects a difference between a pulse width of the reference signal and a pulse width of the comparison signal by subtracting a count value of the second counter from a count value of the first counter;
9. The oscillation circuit according to feature 8.
(特徴11)
基準信号と比較信号との位相差を検出する位相比較器と、
前記位相差に基づいて決定される発振周波数の信号を出力する発振器と、
を有してなるPLL回路であって、
前記位相差が所定の位相差のとき、前記基準信号のパルス幅と前記比較信号のパルス幅との差分に基づいて決定される発振周波数の信号を前記発振器から出力させ、前記基準信号と前記比較信号とを同位相にする発振回路、
を備え、
前記発振回路は、特徴1乃至10のいずれかに記載の発振回路である、
ことを特徴とするPLL回路。
(Feature 11)
A phase comparator for detecting a phase difference between the reference signal and the comparison signal;
An oscillator that outputs a signal having an oscillation frequency determined based on the phase difference;
A PLL circuit comprising:
When the phase difference is a predetermined phase difference, a signal having an oscillation frequency determined based on a difference between the pulse width of the reference signal and the pulse width of the comparison signal is output from the oscillator, and the comparison with the reference signal is performed. An oscillation circuit that makes the signal in phase,
With
The oscillation circuit is the oscillation circuit according to any one of features 1 to 10.
A PLL circuit characterized by that.
C1 PLL回路
C2 発振回路
P1 基準信号
P2 発振信号
P3 比較信号
P4 第2制御信号
P5 第1制御信号
P6 制御信号
P7 比較信号の比較カウンタのリセット信号
11 位相比較器
12 ループフィルタ
13 発振器
14 分周器
15 パルス幅比較器
16 切替器
C1 PLL circuit C2 Oscillation circuit P1 Reference signal P2 Oscillation signal P3 Comparison signal P4 Second control signal P5 First control signal P6 Control signal P7 Comparison signal comparison counter reset signal 11 Phase comparator 12
Claims (10)
前記位相比較器からの信号と、前記パルス幅比較器からの信号と、のいずれか一方を前記発振器に入力させる切替器と、
を備え、
前記比較信号は、比較カウンタでカウントされて生成され、
前記パルス幅比較器からの信号が入力された前記発振器は、前記パルス幅比較器が検出したパルス幅の差分に基づいて決定される発振周波数の信号であって前記基準信号のパルス幅と同じパルス幅の信号を出力し、
前記パルス幅比較器からの信号が前記発振器に入力されたとき、前記比較カウンタのカウント値をリセットして前記基準信号と前記比較信号とを同位相にする、
ことを特徴とする発振回路。 A pulse width comparator for detecting a difference between the pulse width of the reference signal input to the phase comparator of the PLL circuit and the pulse width of the comparison signal output from the oscillator of the PLL circuit and input to the phase comparator When,
A switch that causes the oscillator to input one of the signal from the phase comparator and the signal from the pulse width comparator;
With
The comparison signal is generated by being counted by a comparison counter,
The oscillator to which the signal from the pulse width comparator is input is an oscillation frequency signal determined based on the difference in pulse width detected by the pulse width comparator, and has the same pulse width as that of the reference signal. Output a width signal ,
When the signal from the pulse width comparator is input to the oscillator, the count value of the comparison counter is reset to make the reference signal and the comparison signal in phase.
An oscillation circuit characterized by that.
請求項1記載の発振回路。 The signal output from the oscillator is divided and input to the phase comparator as the comparison signal.
The oscillation circuit according to claim 1.
請求項1または2記載の発振回路。 The switch determines a signal input to the oscillator based on a phase difference between the reference signal and the comparison signal;
The oscillation circuit according to claim 1 or 2.
請求項3記載の発振回路。 When the phase difference is larger than a reference value, the switch causes the signal from the pulse width comparator to be input to the oscillator.
The oscillation circuit according to claim 3.
請求項3または4記載の発振回路。 The switch causes the oscillator to input a signal from the phase comparator when the phase difference is a reference value or less.
The oscillation circuit according to claim 3 or 4.
前記基準信号の立下エッジを検出してカウントすることにより、前記基準信号のパルス幅を測る第1カウンタと、
前記比較信号の立下エッジを検出してカウントすることにより、前記比較信号のパルス幅を測る第2カウンタと、
前記第1カウンタのカウント値と前記第2カウンタのカウント値との差分に基づいて、前記基準信号のパルス幅と前記比較信号のパルス幅との差分を検出する減算器と、
を備える、
請求項1または2記載の発振回路。 The pulse width comparator is
A first counter that measures a pulse width of the reference signal by detecting and counting a falling edge of the reference signal;
A second counter for measuring a pulse width of the comparison signal by detecting and counting a falling edge of the comparison signal;
A subtractor that detects a difference between a pulse width of the reference signal and a pulse width of the comparison signal based on a difference between a count value of the first counter and a count value of the second counter;
Comprising
The oscillation circuit according to claim 1 or 2.
請求項6記載の発振回路。 The subtractor detects a difference between a pulse width of the reference signal and a pulse width of the comparison signal by subtracting a count value of the first counter from a count value of the second counter;
The oscillation circuit according to claim 6.
請求項6記載の発振回路。 The subtractor detects a difference between a pulse width of the reference signal and a pulse width of the comparison signal by subtracting a count value of the second counter from a count value of the first counter;
The oscillation circuit according to claim 6.
前記位相差に基づいて決定される発振周波数の信号を出力する発振器と、
を有してなるPLL回路であって、
前記位相差が所定の位相差のとき、前記基準信号のパルス幅と前記比較信号のパルス幅との差分に基づいて決定される発振周波数の信号を前記発振器から出力させ、前記基準信号と前記比較信号とを同位相にする発振回路、
を備え、
前記発振回路は、請求項1乃至8のいずれかに記載の発振回路である、
ことを特徴とするPLL回路。 A phase comparator for detecting a phase difference between the reference signal and the comparison signal;
An oscillator that outputs a signal having an oscillation frequency determined based on the phase difference;
A PLL circuit comprising:
When the phase difference is a predetermined phase difference, a signal having an oscillation frequency determined based on the difference between the pulse width of the reference signal and the pulse width of the comparison signal is output from the oscillator, and the comparison with the reference signal is performed. An oscillation circuit that makes the signal in phase,
With
The oscillation circuit is the oscillation circuit according to any one of claims 1 to 8.
A PLL circuit characterized by that.
前記信号処理回路のクロック信号を生成するPLL回路と、
を有してなり、
前記PLL回路は、請求項9記載のPLL回路である、
ことを特徴とする信号処理装置。 A signal processing circuit for processing an input signal;
A PLL circuit for generating a clock signal of the signal processing circuit;
Having
The PLL circuit is the PLL circuit according to claim 9,
A signal processing apparatus.
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