JP6537746B2 - Pll回路 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、実施の形態1によるPLL回路の構成図である。PLL回路は、位相周波数比較器(PFD)1、チャージポンプ(CP)2、ループフィルタ(LF)3、電圧制御発振器(VCO)4、分周器5、ΔΣ変調器6、チャープ生成回路7、ロック検出器8、カウンタ9、パラメータ制御回路10、D/Aコンバータ(DAC)11、スイッチ12を備える。
図示のように、ロック検出器8は、ORゲート21、カウンタ22、ローパスフィルタ(LPF)23、比較器24からなる。ORゲート21は、位相周波数比較器1からのアップ信号とダウン信号とを入力として論理和演算を行う回路である。カウンタ22は、ORゲート21からの論理和演算結果の出力パルスをカウントするカウンタであり、ローパスフィルタ23からの出力でリセットされる。ローパスフィルタ23は、設定値以下の周波数の信号のみを通過させるためのフィルタである。比較器24は、予め設定されたしきい値が与えられ、このしきい値とカウンタ22のカウント値とを比較して、カウント値がしきい値を超えた場合にロック状態であるとしてその信号を出力する回路である。
先ず、PLL回路として基本的な動作について説明する。電圧制御発振器4の出力は分周器5で分周され、この分周信号が位相周波数比較器1とΔΣ変調器6とに与えられる。ΔΣ変調器6は、チャープ生成回路7からの分周比信号に基づいて、分周器5の分周比の制御信号を出力する。位相周波数比較器1では、分周器5からの信号と基準信号との位相及び周波数を比較し、分周信号が基準信号より周波数が高い場合はダウン信号を、分周信号が基準信号より低い場合はアップ信号を出力する。チャージポンプ2は、位相周波数比較器1からのアップ信号とダウン信号とを入力として、これらの信号に対応した電流の信号を送出する。ループフィルタ3は、チャージポンプ2の出力信号を電流−電圧変換すると共に平滑化を行って電圧制御発振器4へ出力する。以上がPLL回路として基本的な動作である。
ロック検出器8では、位相周波数比較器1からのアップ信号とダウン信号がORゲート21に与えられる。ORゲート21の出力パルス幅が広いとき、パルスはローパスフィルタ23を通過し、カウンタ22はリセットされるため、カウンタ22のカウント値は0である。一方、ORゲート21の出力パルス幅が狭いとき、パルスはローパスフィルタ23を通過しないので、カウンタ22のリセットは行われず、カウンタ22のカウント値は増加する。カウンタ22のカウント値は比較器24で設定されたしきい値と比較され、カウント値がしきい値以上となったとき、比較器24は、ロック状態を示す信号を出力する。すなわち、ロック検出器8からロック状態を示す信号が出力される。再び幅の広いパルスがORゲート21から出力された時、カウンタ22はリセットされ、比較器24はアンロック状態を示す信号を出力する。すなわち、ロック検出器8としてアンロック状態の信号を出力する。
図4は実施の形態2によるPLL回路の構成図である。実施の形態2のPLL回路は、位相周波数比較器1、チャージポンプ2、ループフィルタ3、電圧制御発振器4、分周器5、ΔΣ変調器6、チャープ生成回路7、カウンタ9a、パラメータ制御回路10、D/Aコンバータ11、スイッチ12、ORゲート31、ローパスフィルタ(LPF)32からなる。すなわち、実施の形態2は、実施の形態1におけるロック検出器8に代えて、ORゲート31とローパスフィルタ32とを設けたものである。ORゲート31とローパスフィルタ32及びカウンタ9a以外の構成は図1に示した実施の形態1の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
チャープ生成回路7が周波数ジャンプ信号を出力した後、PLL回路は急峻な周波数の変化に追従できず、アンロック状態となる。その結果、位相周波数比較器1からのアップ信号またはダウン信号の出力パルス幅は広くなり、ORゲート31の出力パルス幅も広くなる。幅の広い出力パルスはローパスフィルタ32を通過し、カウンタ9aによってカウントされる。その後、やがてPLL回路はロックし、ORゲート31の出力パルス幅は狭くなり、ローパスフィルタ32を通過しなくなるため、カウンタ9aは停止する。実施の形態1と同様に、パラメータ制御回路10はカウンタ9aのカウント値が最小となるように、DAC11の出力電圧及びスイッチ12のオン時間を制御する。これにより、実施の形態1と同様に、適切な印加パラメータを求めることができる。
図5は実施の形態3によるPLL回路の構成図である。
実施の形態3のPLL回路は、位相周波数比較器1、第1のチャージポンプ(CP1)2、ループフィルタ3、電圧制御発振器4、分周器5、ΔΣ変調器6、チャープ生成回路7、ロック検出器8、カウンタ9、パラメータ制御回路10a、第2のチャージポンプ(CP2)41からなる。すなわち、実施の形態3の構成は、実施の形態1のD/Aコンバータ11及びスイッチ12を削除し、新たに追加した第2のチャージポンプ41の出力を第1のチャージポンプ2の出力と接続し、パラメータ制御回路10aが第2のチャージポンプ41を制御する構成としたものである。なお、第1のチャージポンプ2は実施の形態1及び2におけるチャージポンプ2と同様である。それ以外の構成及び動作は、実施の形態1の構成及び動作と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
パラメータ制御回路10aは、チャープ生成回路7から周波数ジャンプ信号を受けると、第2のチャージポンプ41を所定の出力電流で所定の時間動作させる。パラメータ制御回路10aは、実施の形態1と同様に、カウンタ9が計測するアンロック時間を最小化するように、第2のチャージポンプ41の出力電流及びオン時間を制御する。例えば、非特許文献1に示されているように、周波数が急峻に変化する点においてチャージポンプで適切な電流を注入することにより、再び正しい周波数を出力するまでの時間を短縮することができる。
図7は実施の形態4によるPLL回路の構成図である。実施の形態4のPLL回路は、位相周波数比較器1、第1のチャージポンプ2、ループフィルタ3、電圧制御発振器4、分周器5、ΔΣ変調器6、チャープ生成回路7、カウンタ9a、パラメータ制御回路10a、ORゲート31、ローパスフィルタ32、第2のチャージポンプ41からなる。すなわち、実施の形態4は、実施の形態3におけるロック検出器8に代えて、ORゲート31とローパスフィルタ32とを設けたものである。その他の構成及び動作は、実施の形態3の構成及び動作と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
実施の形態3とは、以下の差異がある。位相周波数比較器1の出力は、ロック検出器8の代わりにORゲート31に入力される。ORゲート31の出力はローパスフィルタ32に与えられ、ローパスフィルタ32の出力はカウンタ9aでカウントされる。また、チャープ生成回路7は周波数ジャンプ信号をカウンタ9aに出力する。カウンタ9aは、周波数ジャンプ信号を受けるとリセットされる。
Claims (5)
- 与えられた信号の電圧に応じた周波数信号を送出する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力を分周する分周器と、
前記分周器の出力と基準信号の比較を行う位相周波数比較器と、
前記位相周波数比較器の比較結果に応じた信号を出力するチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力信号を平滑化した信号を前記電圧制御発振器に印加するループフィルタと、
前記位相周波数比較器の出力からロック状態とアンロック状態を検出するロック検出器と、
前記ロック検出器の出力が前記ロック状態から前記アンロック状態に遷移したときにリセットされ、前記アンロック状態を検出している間、基準信号をカウントするカウンタと、
前記ループフィルタの出力に加算する信号を生成するD/Aコンバータと、
前記D/Aコンバータの出力信号をオンまたはオフするスイッチと、
前記カウンタのカウント値を取得し、前記スイッチのオンとオフ及び前記D/Aコンバータの出力電圧を、当該カウンタのカウント値を設定値以内として制御するパラメータ制御回路とを備えたPLL回路。 - 前記パラメータ制御回路は、PLL回路の出力周波数の変化がしきい値以上であるタイミングで前記制御を行うことを特徴とする請求項1記載のPLL回路。
- 与えられた信号の電圧に応じた周波数信号を送出する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力を分周する分周器と、
前記分周器の出力と基準信号の比較を行う位相周波数比較器と、
前記位相周波数比較器の比較結果に応じた信号を出力するチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力信号を平滑化した信号を前記電圧制御発振器に印加するループフィルタと、
前記位相周波数比較器のアップ信号とダウン信号とを入力として論理和演算を行うORゲートと、
前記ORゲートの出力に対してパルス幅設定値を超える幅のパルスを通過させるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力パルスをカウントし、PLL回路の出力周波数の変化がしきい値以上であるタイミングでカウント値がリセットされるカウンタと、
前記ループフィルタの出力に加算する信号を生成するD/Aコンバータと、
前記D/Aコンバータの出力信号をオンまたはオフするスイッチと、
前記カウンタのカウント値を取得し、前記スイッチのオンとオフ及び前記D/Aコンバータの出力電圧を、当該カウンタのカウント値をカウンタ設定値以内として制御するパラメータ制御回路とを備えたPLL回路。 - 請求項1のD/Aコンバータ及びスイッチに代えて、
与えられるパラメータに応じて前記チャージポンプの出力に印加する信号を生成する第2のチャージポンプを備え、
かつ、
請求項1のパラメータ制御回路に代えて、前記カウンタのカウント値を取得し、前記第2のチャージポンプの前記パラメータを、当該カウンタのカウント値を設定値以内として制御するパラメータ制御回路とを備えた請求項1記載のPLL回路。 - 請求項3のD/Aコンバータ及びスイッチに代えて、
与えられるパラメータに応じて前記チャージポンプの出力に印加する信号を生成する第2のチャージポンプを備え、
かつ、
請求項3のパラメータ制御回路に代えて、前記カウンタのカウント値を取得し、前記第2のチャージポンプの前記パラメータを、当該カウンタのカウント値を設定値以内として制御するパラメータ制御回路とを備えた請求項3記載のPLL回路。
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