JP6663931B2 - 位相ロックループのための再構成可能なn分周周波数生成 - Google Patents
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Description
本開示の例は、一般に電子回路に関し、特に位相ロックループ(phase-locked loop:PLL)のための再構成可能なN分周周波数生成に関する。
フィールドプログラマブルゲートアレイ(field programmable gate array:FPGA)などのプログラム可能な集積回路(integrated circuit:IC)は、さまざまなモードで動作することができる。1つの特定の動作モードは、互いの整数倍ではないさまざまなラインレートでプログラム可能なIC内の複数の送受信機を動作させることを伴う。たとえば、このような動作モードは、異なる基準周波数を有する複数の供給源からデータが受信される通信アプリケーションでプログラム可能なICを使用する場合に生じる。さまざまなラインレートで動作する送受信機のためのクロックの生成は、一般に、複数の基準発振器の使用を必要とするため、コストを増大させ、プログラム可能なICの貴重な入力/出力(IO)リソースを消費することになる。さらに、さまざまな精度要件などの、異種供給源からのデータをプログラム可能なICで受信するためのさまざまな異なる要件が存在し得る。
位相ロックループ(PLL)のための再構成可能なN分周周波数生成を提供するための技術について説明する。一例では、PLL回路は、基準周波数を有する基準信号とフィードバック周波数を有するフィードバック信号との比較に応答して誤差信号を生成するように動作可能な誤差検出器を含む。上記PLL回路はさらに、上記誤差検出器に結合され、上記誤差信号および周波数帯域選択信号に基づいて、出力周波数を有する出力信号を提供するように動作可能な発振器を含み、上記出力周波数は、上記基準周波数の周波数乗数倍である。上記PLL回路はさらに、上記発振器に結合され、分周器制御信号に基づいて上記出力信号の上記出力周波数を分周して上記フィードバック信号を生成するように動作可能な分周器を含む。上記PLL回路はさらに、上記分周器に結合され、上記周波数乗数の整数値および小数値を示す入力に基づいて上記分周器制御信号を生成するように動作可能なシグマデルタ変調器(SDM)を含み、上記SDMは、上記SDMの次数を選択するように動作可能な次数選択信号に応答する。上記PLL回路はさらに、取得状態において、上記周波数帯域選択信号を生成して、上記次数選択信号を介して上記SDMの上記次数を設定するように動作可能なステートマシンを含む。
上記の特徴を詳細に理解することができるように、例示的な実現例を参照することにより、上記で簡単に要約した説明をより特定的にすることができ、例示的な実現例のうちのいくつかは添付の図面に示されている。しかし、添付の図面は、典型的な例示的な実現例を示しているに過ぎず、そのためその範囲を限定するものと考えられるべきではないという点に注意しなければならない。
さまざまな特徴について図面を参照して以下で説明する。なお、図面は一定の縮尺に応じて描かれている場合もあればそうでない場合もあり、類似の構造または機能の要素は図面全体を通して同様の参照番号によって示されている。なお、図面は特徴の説明を容易にすることを意図しているに過ぎない。それらは、請求項に係る発明の網羅的な説明として意図されているわけではなく、または請求項に係る発明の範囲を限定するものとして意図されているわけではない。また、示されている例は、示されている全ての局面または利点を有していなくてもよい。特定の例に関連して記載される局面または利点は、必ずしもその例に限定されるものではなく、たとえそのように示されていなくても、またはそのように明確に記載されていなくても、その他の例で実施することができる。
一例では、位相ロックループ(PLL)回路が提供され得る。このようなPLLは、基準周波数を有する基準信号とフィードバック周波数を有するフィードバック信号との比較に応答して誤差信号を生成するように動作可能な誤差検出器と、上記誤差検出器に結合され、上記誤差信号および周波数帯域選択信号に基づいて、出力周波数を有する出力信号を提供するように動作可能な発振器とを含み得て、上記出力周波数は、上記基準周波数の周波数乗数倍であり、上記PLLはさらに、上記発振器に結合され、分周器制御信号に基づいて上記出力信号の上記出力周波数を分周して上記フィードバック信号を生成するように動作可能な分周器と、上記分周器に結合され、上記周波数乗数の整数値および小数値を示す入力に基づいて上記分周器制御信号を生成するように動作可能なシグマデルタ変調器(SDM)とを含み得て、上記SDMは、上記SDMの次数を選択するように動作可能な次数選択信号に応答し、上記PLLはさらに、取得状態において、上記周波数帯域選択信号を生成して、上記次数選択信号を介して上記SDMの上記次数を設定するように動作可能なステートマシンを含み得る。
Claims (12)
- 位相ロックループ(PLL)回路(108)であって、
基準周波数を有する基準信号(216)とフィードバック周波数を有するフィードバック信号(222)との比較に応答して誤差信号(218)を生成するように動作可能な誤差検出器(202)と、
前記誤差検出器(202)に結合され、前記誤差信号(218)および周波数帯域選択信号(226)に基づいて、出力周波数を有する出力信号(210)を提供するように動作可能な発振器(204)とを備え、前記出力周波数は、前記基準周波数の周波数乗数倍であり、前記PLL回路(108)はさらに、
前記発振器(204)に結合され、分周器制御信号(224)に基づいて前記出力信号(210)の前記出力周波数を分周して前記フィードバック信号(222)を生成するように動作可能な分周器(208)と、
前記分周器(208)に結合され、前記周波数乗数の整数値(228)および小数値(230)を示す入力に基づいて前記分周器制御信号(224)を生成するように動作可能なシグマデルタ変調器(SDM(209))とを備え、前記SDM(209)は、前記SDM(209)の次数を選択するように動作可能な次数選択信号(232)に応答して選択的にイネーブルになる複数の段を含み、前記PLL回路(108)はさらに、
取得状態において、前記周波数帯域選択信号(226)を生成して、前記次数選択信号(232)を介して前記SDM(209)の前記次数を設定するように動作可能なステートマシン(214)を備える、PLL回路(108)。 - 前記ステートマシン(214)は、前記取得状態において前記SDM(209)の前記次数を1次に変更するように動作可能であり、前記ステートマシン(214)は、ロック状態において前記SDM(209)の前記次数を選択された次数に設定するように動作可能である、請求項1に記載のPLL回路。
- 前記誤差検出器(202)は、
前記基準信号(216)および前記フィードバック信号(222)を受信するように結合された位相−周波数検出器(PFD(302))と、
前記PFD(302)の出力(310)を受信するように結合されたチャージポンプ(304)と、
前記チャージポンプの出力(312)を受信して前記誤差信号(218)を提供するように結合されたローパスフィルタ(LPF(308))とを備える、請求項1または2に記載のPLL回路。 - 前記チャージポンプ(304)は、
各々が一対の電流源(Iup,Idown)を有する少なくとも1つのチャージポンプ回路(306)と、
前記少なくとも1つのチャージポンプ回路(306)の各々における前記一対の電流源(Iup,Idown)をバイアスするように動作可能なバイアス回路(406)とを備える、請求項3に記載のPLL回路。 - 前記少なくとも1つのチャージポンプ回路(306)の各々は、
前記それぞれの一対の電流源(Iup,Idown)の間に結合された電流ステアリング回路を備え、前記電流ステアリング回路は、前記PFD(302)の前記出力に結合された一対の差動入力(Pup,Pup_bおよびPdn,Pdn_b)と、差動出力(Vctrl,Vx)とを有し、前記少なくとも1つのチャージポンプ回路(306)の各々はさらに、
前記差動出力(Vctrl,Vx)の第1の端部および第2の端部にそれぞれ結合された入力と、前記差動出力の前記第1の端部に結合された出力とを有する差動増幅器(402)を備え、
前記差動出力の前記第2の端部は、前記LPF(308)に結合される、請求項4に記載のPLL回路。 - 前記バイアス回路(406)は、
基準電圧(Vref)を生成するように動作可能な基準回路(408)と、
差動増幅器(404)とを備え、前記差動増幅器(404)は、前記基準電圧(Vref)および前記LPF(308)におけるキャパシタ(Cz)の両端間の電圧をそれぞれ受信するように結合された入力と、前記少なくとも1つのチャージポンプ回路(306)の各々における前記一対の電流源における1つの電流源(Iup,Idown)に結合された出力とを有する、請求項5に記載のPLL回路。 - 前記SDM(209)は、
カスケード接続された複数の多段ノイズシェーピング(MASH)コンバータ(212)を備え、入力MASHコンバータ(212−1)は、前記小数値(230)を示す前記入力を受信するように結合され、前記SDM(209)はさらに、
前記複数のMASHコンバータ(212)に結合され、前記整数値(228)を示す前記入力と、前記複数のMASHコンバータ(212)のうちの選択された数の前記MASHコンバータの出力から導き出された値とを合計するように動作可能な合計回路(702)を備え、前記選択された数は、前記次数選択信号(232)に基づく、請求項1〜6のいずれか1項に記載のPLL回路。 - 前記発振器(204)は、少なくとも1つの電圧制御発振器VCOを備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載のPLL回路。
- 前記ステートマシン(214)は、
前記基準信号(216)と前記フィードバック信号(222)とを比較するように動作可能な周波数比較ユニット(802)と、
少なくとも一部には前記周波数比較ユニット(802)の出力に基づいて、前記周波数帯域選択信号(226)を介して前記発振器(204)の複数の周波数帯域のうちのある周波数帯域を選択するように動作可能な粗制御ユニット(804)と、
前記PLL回路(108)のロック状態を検出するように動作可能なロック検出ユニット(806)とを備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載のPLL回路。 - 前記分周器(208)は、
前記発振器(204)の前記出力信号(210)から導き出される入力クロックおよび前記分周器制御信号(224)から導き出される分周器値を受信するように結合されたリップルダウンカウンタ(502)を備え、前記リップルダウンカウンタ(502)は、ロード信号(LE)に応答して前記分周器値をロードし、前記分周器(208)はさらに、
いつ前記リップルダウンカウンタがゼロに達するかを検出するように動作可能な制御回路(506)と、
前記制御回路(506)の出力に結合されたデータ入力(DP)、前記ロード信号(LE)を提供するデータ出力(QP)、および前記入力クロックを受信するように結合されたクロック入力を有するフリップフロップ(508)と、
前記入力クロックおよび前記ロード信号(LE)を受信するように結合され、前記フィードバック信号(222)を生成するように動作可能なパルス幅拡張回路(511)とを備える、請求項1〜9のいずれか1項に記載のPLL回路。 - 前記パルス幅拡張回路(511)は、
前記入力クロックを受信するように結合されたクロックポート、出力ポートおよびリセットポートを有する別のリップルダウンカウンタ(512)と、
前記ロード信号(LE)を受信するように結合されたセットポート、前記別のリップルダウンカウンタ(512)の前記出力ポートに結合されたリセットポート、および出力ポートを有するセット−リセット(SR)ラッチ(510)と、
前記SRラッチ(510)の前記出力ポートに結合された第1の入力ポート、前記別のリップルダウンカウンタ(512)の前記出力ポートに結合された第2の入力ポート、および前記別のリップルダウンカウンタ(512)の前記リセットポートに結合され、前記フィードバック信号(222)を提供する出力ポートを有するORゲート(514)とを備える、請求項10に記載のPLL回路。 - 位相ロックループ(PLL)回路(108)を動作させる方法(1000)であって、
基準周波数を有する基準信号とフィードバック周波数を有するフィードバック信号との比較に応答して誤差信号を生成するステップ(1002)と、
前記誤差信号および周波数帯域選択信号に基づいて、出力周波数を有する出力信号を生成するように発振器を制御するステップ(1004)とを備え、前記出力周波数は、前記基準周波数の周波数乗数倍であり、前記方法(1000)はさらに、
分周器制御信号に基づいて前記出力信号の前記出力周波数を分周して前記フィードバック信号を生成するステップ(1006)と、
前記周波数乗数の整数値および小数値を示す入力に基づいて、シグマデルタ変調器(SDM)を使用して前記分周器制御信号を生成するステップ(1008)とを備え、前記SDMは、前記SDMの次数を選択するように動作可能な次数選択信号に応答して選択的にイネーブルになる複数の段を含み、前記方法(1000)はさらに、
取得状態において、前記周波数帯域選択信号を生成して、前記次数選択信号を介して前記SDMの前記次数を設定するステップ(1010)を備える、方法。
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