JP7472561B2 - Oscillator Circuit - Google Patents

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本発明は、周波数のロックアップを高速に行う発振回路に関する。 The present invention relates to an oscillator circuit that performs high-speed frequency lock-up.

複数の周波数チャンネルを切り換えて通信を行う無線機において、周波数シンセサイザ用PLL回路には、ロックアップタイムの高速化が要求されている。一般的に、周波数シンセサイザ用PLL回路には、チャージポンプを用いた回路が用いられる。一方、チャージポンプを用いたPLL回路の場合、ループフィルタのコンデンサ容量の影響により、ロックアップの高速化が妨げられるという問題がある。 In radio devices that communicate by switching between multiple frequency channels, there is a demand for faster lock-up times in PLL circuits for frequency synthesizers. Generally, PLL circuits for frequency synthesizers use circuits that use charge pumps. However, in the case of PLL circuits that use charge pumps, there is a problem in that the capacitance of the loop filter capacitor prevents faster lock-up times.

特許文献1には、現在の充電電圧と基準電圧とを比較した結果に基づいて第2のチャージポンプを用いて高速充電を行うことでPLLロックアップを高速化する技術が開示されている。また、特許文献2には、チャージポンプ出力電圧と基準電圧との差分電圧をチャージポンプの出力部に印加することによってPLLロックアップを高速化する技術が開示されている。 Patent document 1 discloses a technique for accelerating PLL lockup by using a second charge pump to perform high-speed charging based on the results of comparing the current charging voltage with a reference voltage. Patent document 2 discloses a technique for accelerating PLL lockup by applying the difference voltage between the charge pump output voltage and the reference voltage to the output section of the charge pump.

特開平11-27141号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-27141 特開2001-85996号公報JP 2001-85996 A

特許文献1及び特許文献2に記載の回路では、予め目標周波数毎に基準電圧を設定する必要があるが、電圧に対する発振周波数の関係は部品間でばらつきがあるため、基準電圧を精度良く設定するためには、製品ごとの調整が必要になる場合がある。また、電圧に対する発振周波数の関係は温度によっても変化するため、常に最適な基準電圧を設定することは困難である。 In the circuits described in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to set a reference voltage for each target frequency in advance, but since the relationship between the voltage and the oscillation frequency varies between components, adjustments may be required for each product in order to set the reference voltage with precision. In addition, since the relationship between the voltage and the oscillation frequency changes with temperature, it is difficult to always set an optimal reference voltage.

本発明は、目標周波数毎に基準電圧を設定する必要なく、高速でPLLロックアップできる発振回路を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an oscillator circuit that can achieve high-speed PLL lockup without the need to set a reference voltage for each target frequency.

本発明は、基準信号を出力する基準発振器と、PLL制御信号出力部からPLL制御信号を出力するPLL回路と、前記PLL制御信号出力部に接続される第1の抵抗と、前記第1の抵抗に接続される第1のコンデンサを含んで構成され、前記PLL制御信号を積分して制御電圧信号を生成するループフィルタと、前記制御電圧信号に基づいてローカル信号を生成する電圧制御発振器と、前記制御電圧信号を前記ループフィルタに印加するバッファとを備え、前記PLL回路は前記基準信号と前記ローカル信号との比較結果に基づいて前記PLL制御信号を出力し、 前記バッファは、前記制御電圧信号を前記ループフィルタの前記第1の抵抗と前記第1のコンデンサの接続部に印加することを特徴とする発振回路を提供する。 The present invention provides an oscillator circuit comprising: a reference oscillator that outputs a reference signal; a PLL circuit that outputs a PLL control signal from a PLL control signal output unit; a first resistor connected to the PLL control signal output unit; a loop filter that integrates the PLL control signal to generate a control voltage signal; a voltage-controlled oscillator that generates a local signal based on the control voltage signal; and a buffer that applies the control voltage signal to the loop filter, the PLL circuit outputs the PLL control signal based on a comparison result between the reference signal and the local signal; and the buffer applies the control voltage signal to the connection between the first resistor and the first capacitor of the loop filter.

本発明によれば、目標周波数毎に基準電圧を設定する必要なく、高速でPLLロックアップすることができる発振回路を提供できる。 The present invention provides an oscillator circuit that can achieve high-speed PLL lockup without the need to set a reference voltage for each target frequency.

図1は、実施形態1における発振回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an oscillator circuit according to the first embodiment. 図2は、PLL回路の構成を説明するためのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the PLL circuit. 図3は、発振回路の動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the oscillator circuit. 図4は、図3におけるスイッチOFF時間近傍を拡大した図である。FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the switch OFF time in FIG. 図5は、実施形態2における発振回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of an oscillator circuit according to the second embodiment. 図6は、第2実施形態における発振回路の動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the oscillator circuit in the second embodiment. 図7は、実施形態3における発振回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of an oscillator circuit according to the third embodiment. 図8は、第3実施形態における発振回路の動作を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the oscillator circuit in the third embodiment. 図9は、実施形態1における発振回路のループフィルタを他のループフィルタに置き換えた例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing an example in which the loop filter of the oscillator circuit in the first embodiment is replaced with another loop filter.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

<実施形態1>
図1は、本実施形態における発振回路100の構成例を示すブロック図である。発振回路100は、基準発振器の発振周波数を基準周波数としてPLL(Phase Locked Loop)制御を行う発振回路であり、電圧制御発振器の発振周波数をPLL制御により制御する。
<Embodiment 1>
1 is a block diagram showing an example of the configuration of an oscillator circuit 100 according to this embodiment. The oscillator circuit 100 is an oscillator circuit that performs PLL (Phase Locked Loop) control using the oscillation frequency of a reference oscillator as a reference frequency, and controls the oscillation frequency of a voltage controlled oscillator by PLL control.

発振回路100は、基準発振器12、PLL回路14、ループフィルタ16、電圧制御発振機(VCO:Voltage Controlled Oscillator)18、バッファ20、スイッチ22、第2の抵抗24を備える。ループフィルタ16は、第1の抵抗30、第1のコンデンサ32、第2のコンデンサ34を含んで構成される。 The oscillator circuit 100 includes a reference oscillator 12, a PLL circuit 14, a loop filter 16, a voltage controlled oscillator (VCO) 18, a buffer 20, a switch 22, and a second resistor 24. The loop filter 16 includes a first resistor 30, a first capacitor 32, and a second capacitor 34.

基準発振器12は、例えば基準周波数が19.2MHzの基準信号Rsを生成し、PLL回路14へ出力する。基準発振器12は、例えば温度補償電圧制御型水晶発振器VC-TCXO(Voltage Controlled, Temperature Compensated Crystal Oscillator)である。 The reference oscillator 12 generates a reference signal Rs having a reference frequency of, for example, 19.2 MHz, and outputs it to the PLL circuit 14. The reference oscillator 12 is, for example, a temperature-compensated voltage-controlled crystal oscillator (VC-TCXO).

PLL回路14は、基準信号Rsと、ループ内のVCO18から出力された負帰還信号Nsとを比較し、比較した結果をPLL制御信号として出力する。具体的には、PLL回路14は、基準信号Rsと負帰還信号Nsとをそれぞれ適時分周して位相比較し、比較結果に基づいて、位相差を一定にするためのPLL制御信号である制御電流パルス信号Icを生成し、ループフィルタ16へ出力する。 The PLL circuit 14 compares the reference signal Rs with the negative feedback signal Ns output from the VCO 18 in the loop, and outputs the comparison result as a PLL control signal. Specifically, the PLL circuit 14 appropriately divides the reference signal Rs and the negative feedback signal Ns, respectively, and compares their phases. Based on the comparison result, the PLL circuit 14 generates a control current pulse signal Ic, which is a PLL control signal for keeping the phase difference constant, and outputs it to the loop filter 16.

図2を用いて、PLL回路14の具体的な構成例を説明する。PLL回路14は、例えば分数分周PLL回路(フラクショナル-N方式PLL回路)である。PLL回路14は、第1の分周器40と、位相比較器42と、第2の分周器44と、チャージポンプ46とを備える。 A specific example of the configuration of the PLL circuit 14 will be described with reference to FIG. 2. The PLL circuit 14 is, for example, a fractional frequency division PLL circuit (fractional-N type PLL circuit). The PLL circuit 14 includes a first frequency divider 40, a phase comparator 42, a second frequency divider 44, and a charge pump 46.

第1の分周器40は、ループ内のVCO18から出力されたローカル信号Lsを負帰還信号Nsとして受け取り、受け取った負帰還信号Nsを、1/Nの分周比で分周し、比較周波数fnの負帰還比較信号NCsに変換する。例えば、ローカル信号Ls及び負帰還信号Nsの周波数を826.05MHzとし、N=4130.25とすると、負帰還比較信号NCsの比較周波数fnは200kHzである。分周器40は負帰還比較信号NCsを位相比較器42へ出力する。 The first frequency divider 40 receives the local signal Ls output from the VCO 18 in the loop as a negative feedback signal Ns, divides the received negative feedback signal Ns by a division ratio of 1/N, and converts it into a negative feedback comparison signal NCs with a comparison frequency fn. For example, if the frequencies of the local signal Ls and the negative feedback signal Ns are 826.05 MHz and N=4130.25, the comparison frequency fn of the negative feedback comparison signal NCs is 200 kHz. The frequency divider 40 outputs the negative feedback comparison signal NCs to the phase comparator 42.

第2の分周器44は、基準発振器21から出力された基準信号Rsを、1/Rの分周比で分周し、比較周波数frの基準比較信号RCsに変換する。例えばR=96とすると、基準比較信号RCsの比較周波数frは200kHzである。分周器44は基準比較信号RCsを位相比較器42へ出力する。 The second frequency divider 44 divides the reference signal Rs output from the reference oscillator 21 by a division ratio of 1/R and converts it into a reference comparison signal RCs with a comparison frequency fr. For example, if R=96, the comparison frequency fr of the reference comparison signal RCs is 200 kHz. The frequency divider 44 outputs the reference comparison signal RCs to the phase comparator 42.

位相比較器42は、基準比較信号RCsの比較周波数frと負帰還比較信号NCsの比較周波数fnとを比較し、比較周波数fpの位相差パルス信号Psを生成する。 The phase comparator 42 compares the comparison frequency fr of the reference comparison signal RCs with the comparison frequency fn of the negative feedback comparison signal NCs, and generates a phase difference pulse signal Ps of the comparison frequency fp.

具体的には、位相比較器42は、基準比較信号RCsの比較周波数frと負帰還比較信号NCsの比較周波数fnとを比較し、比較周波数fnが比較周波数frよりも高い場合には位相差パルス信号Psのデューティ比が小さくなるように調整する。また、位相比較器42は、比較周波数fnが比較周波数frよりも低い場合には位相差パルス信号Psのデューティ比が大きくなるように調整する。位相比較器42は、位相差パルス信号Psをチャージポンプ46へ出力する。 Specifically, the phase comparator 42 compares the comparison frequency fr of the reference comparison signal RCs with the comparison frequency fn of the negative feedback comparison signal NCs, and adjusts the duty ratio of the phase difference pulse signal Ps to be smaller when the comparison frequency fn is higher than the comparison frequency fr. In addition, the phase comparator 42 adjusts the duty ratio of the phase difference pulse signal Ps to be larger when the comparison frequency fn is lower than the comparison frequency fr. The phase comparator 42 outputs the phase difference pulse signal Ps to the charge pump 46.

また、位相比較器42は、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相を比較し、ロックディテクト信号Ldを出力する。具体的には、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲外である場合にHiとなり、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲内である場合にLoとなるロックディテクト信号Ldを出力する。 The phase comparator 42 also compares the phase of the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs, and outputs a lock detect signal Ld. Specifically, the lock detect signal Ld is outputted as a Hi signal when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs is outside a predetermined range, and as a Lo signal when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs is within a predetermined range.

チャージポンプ46は、位相差パルス信号Psを制御電流パルス信号Icに変換し、ループフィルタ16へ出力する。
チャージポンプ46は、PLL制御信号出力部として機能する。
The charge pump 46 converts the phase difference pulse signal Ps into a control current pulse signal Ic and outputs it to the loop filter 16 .
The charge pump 46 functions as a PLL control signal output unit.

図1に戻る。ループフィルタ16は、制御電流パルス信号Icを制御電圧信号Vcに変換し、VCO18及びバッファ20へ出力する。また、ループフィルタ16は、制御電流パルス信号Icから不要な周波数成分を除去する。 Returning to FIG. 1, the loop filter 16 converts the control current pulse signal Ic into a control voltage signal Vc and outputs it to the VCO 18 and the buffer 20. The loop filter 16 also removes unnecessary frequency components from the control current pulse signal Ic.

VCO18は、制御電圧信号Vcに基づいて、例えば周波数が826.05MHzのローカル信号Lsを生成し出力する。ローカル信号Lsは、負帰還信号NsとしてPLL回路14に入力される。バッファ20は制御電圧信号Vcをスイッチ22に出力する。 The VCO 18 generates and outputs a local signal Ls having a frequency of, for example, 826.05 MHz based on the control voltage signal Vc. The local signal Ls is input to the PLL circuit 14 as a negative feedback signal Ns. The buffer 20 outputs the control voltage signal Vc to the switch 22.

スイッチ22はPLL回路14から受け取ったロックディテクト信号LdによってスイッチのON/OFFを切り換える。ロックディテクト信号LdがHiの場合、スイッチ22がONとなり、ロックディテクト信号LdがLoの場合、スイッチ22がOFFとなる。すなわち、PLL回路14で比較した基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲外の場合にスイッチ22がONとなり、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲内の場合にスイッチ22がOFFとなる。 The switch 22 switches ON/OFF according to the lock detect signal Ld received from the PLL circuit 14. When the lock detect signal Ld is Hi, the switch 22 is ON, and when the lock detect signal Ld is Lo, the switch 22 is OFF. In other words, when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs compared by the PLL circuit 14 is outside a predetermined range, the switch 22 is ON, and when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs is within a predetermined range, the switch 22 is OFF.

スイッチ22がONの時、スイッチ22はバッファ20から受け取った制御電圧信号Vcを第2の抵抗24を介してループフィルタ16に印加する。具体的には、スイッチ22は制御電圧信号Vcを第2の抵抗24を介して、ループフィルタ16を構成する第1の抵抗30と第1のコンデンサ32の接続部に印加する。これにより、第1のコンデンサに制御電圧信号Vcが即座に印加されてチャージポンプの動作を高速化させることができる。 When the switch 22 is ON, the switch 22 applies the control voltage signal Vc received from the buffer 20 to the loop filter 16 via the second resistor 24. Specifically, the switch 22 applies the control voltage signal Vc to the connection between the first resistor 30 and the first capacitor 32 that constitute the loop filter 16 via the second resistor 24. This allows the control voltage signal Vc to be instantly applied to the first capacitor, thereby speeding up the operation of the charge pump.

例えば、第1の抵抗値は100(Ω)、第2の抵抗値は10(Ω)であり、第1のコンデンサの静電容量値は4.7(μf)、第2のコンデンサの静電容量値は0.1(μf)である。これらの値に限定されないが、第1の抵抗は第2の抵抗と比較して抵抗値が十分に大きいことが望ましい。更に第2の抵抗は、なくても良い。すなわち、スイッチ22が直接フィルタ16を構成する第1の抵抗30と第1のコンデンサ32の接続部に制御電圧信号Vcを印加しても良い。また、第1のコンデンサは第2のコンデンサと比較して静電容量値が十分に大きいことが望ましい。第2のコンデンサは、なくても良い。 For example, the first resistance value is 100 (Ω), the second resistance value is 10 (Ω), the capacitance value of the first capacitor is 4.7 (μf), and the capacitance value of the second capacitor is 0.1 (μf). Although not limited to these values, it is desirable that the first resistor has a sufficiently large resistance value compared to the second resistor. Furthermore, the second resistor may not be required. That is, the switch 22 may directly apply the control voltage signal Vc to the connection between the first resistor 30 and the first capacitor 32 that constitute the filter 16. It is also desirable that the first capacitor has a sufficiently large capacitance value compared to the second capacitor. The second capacitor may not be required.

図3を用いて発振回路100の動作を説明する。ローカル信号Lsの発振周波数をf1(MHz)からf2(MHz)に切り替えることを想定する。図3(a)は、スイッチ22のON/OFF動作を示し、図3(b)はVCO18から出力されるローカル信号Lsの周波数の変化を示す。実線が本実施形態におけるローカル信号Lsの周波数の変化を示す。比較のために、制御電圧信号Vcをフィルタ16に印加しない場合のローカル信号Lsの周波数の変化を1点鎖線で示す。 The operation of the oscillator circuit 100 will be explained using Figure 3. Assume that the oscillation frequency of the local signal Ls is switched from f1 (MHz) to f2 (MHz). Figure 3(a) shows the ON/OFF operation of the switch 22, and Figure 3(b) shows the change in frequency of the local signal Ls output from the VCO 18. The solid line shows the change in frequency of the local signal Ls in this embodiment. For comparison, the dashed line shows the change in frequency of the local signal Ls when the control voltage signal Vc is not applied to the filter 16.

t0でローカル信号Lsの周波数切り換え動作がスタートすると、PLL回路14から出力されるロックディテクト信号LdがHiになり、スイッチ22がONになる。PLL回路14は基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲内となるまでロックディテクト信号LdをHiにした状態で動作し、時間t1で基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲内となると、ロックディテクト信号LdはLoとなり、スイッチ22がOFFになる。以降、スイッチ22がOFFの状態で更に基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相をロックさせる制御を行う。 When the frequency switching operation of the local signal Ls starts at t0, the lock detect signal Ld output from the PLL circuit 14 goes Hi and the switch 22 turns ON. The PLL circuit 14 operates with the lock detect signal Ld kept Hi until the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs falls within a predetermined range, and when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs falls within the predetermined range at time t1, the lock detect signal Ld goes Lo and the switch 22 turns OFF. Thereafter, with the switch 22 in the OFF state, control is performed to further lock the phase between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs.

図3(b)に示すように、制御電圧信号Vcをループフィルタ16に印加することで、印加しない場合と比較して、ローカル信号Lsの周波数を早く変化させることができるため、ロックアップを早めることができる。 As shown in FIG. 3(b), by applying the control voltage signal Vc to the loop filter 16, the frequency of the local signal Ls can be changed more quickly compared to when the control voltage signal Vc is not applied, and therefore lockup can be accelerated.

図4は図3におけるスイッチOFF時間t1近傍を拡大した図である。時間t1まではスイッチ22がONなので、ローカル信号Lsの周波数は急な傾きで変化して行き、時間t1以降はスイッチ22がOFFになるので周波数の変化が緩やかになる。 Figure 4 is an enlarged view of the area around switch OFF time t1 in Figure 3. Until time t1, switch 22 is ON, so the frequency of local signal Ls changes at a steep slope, but after time t1, switch 22 turns OFF, so the frequency changes more gradually.

比較のため、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が完全になくなるまでスイッチ22をONにした場合の周波数の変化を2点鎖線で示す。2点鎖線で示すように、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が完全になくなるまでスイッチ22をONにした場合には、周波数の変化が急であるために、周波数の変化が過剰になり、結果、ロックアップまでに時間がかかってしまう。このため、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が完全になくなる前にスイッチ22をOFFすることが望ましい。 For comparison, the two-dot chain line shows the change in frequency when switch 22 is turned ON until the phase difference between reference comparison signal RCs and negative feedback comparison signal NCs completely disappears. As shown by the two-dot chain line, if switch 22 is turned ON until the phase difference between reference comparison signal RCs and negative feedback comparison signal NCs completely disappears, the frequency change is too sudden and the frequency change becomes excessive, and as a result, it takes a long time to lock up. For this reason, it is desirable to turn switch 22 OFF before the phase difference between reference comparison signal RCs and negative feedback comparison signal NCs completely disappears.

本実施形態の発振回路100によれば、制御電圧信号Vcをループフィルタ16に印加することで、高速でPLLロックアップすることができる。また、目標周波数毎に基準電圧を設定する必要はない。更に、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が完全になくなる前に制御電圧信号Vcの印加をやめるため、過剰に周波数を変化させることがなく、高速でPLLロックアップすることができる。 According to the oscillator circuit 100 of this embodiment, the PLL can be locked up at high speed by applying the control voltage signal Vc to the loop filter 16. In addition, there is no need to set a reference voltage for each target frequency. Furthermore, since the application of the control voltage signal Vc is stopped before the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs is completely eliminated, the frequency is not changed excessively and the PLL can be locked up at high speed.

<実施形態2>
実施形態1では、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲内となった場合にLoとなるロックディテクト信号Ldに基づきスイッチ22をOFFにしたが、実施形態2ではロックディテクト信号LdがLoとなってから所定の時間の後にスイッチをOFFにする。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the switch 22 is turned OFF based on the lock detect signal Ld, which becomes Lo when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs falls within a predetermined range. In the second embodiment, however, the switch is turned OFF a predetermined time after the lock detect signal Ld becomes Lo.

PLL回路14はICで構成されている場合が一般的で、この場合ロックディテクト信号LdのHi/Loの切換はICの仕様によって決まる。従って、ロックディテクト信号LdがLoとなった直後にスイッチ22をOFFするよりも、ロックディテクト信号LdがLoとなってから所定時間経過後にスイッチ22をOFFする方がロックアップを高速化できる場合がある。 The PLL circuit 14 is generally configured with an IC, in which case the Hi/Lo switching of the lock detect signal Ld is determined by the IC specifications. Therefore, there are cases where lockup can be speeded up by turning off the switch 22 a predetermined time after the lock detect signal Ld becomes Lo, rather than turning off the switch 22 immediately after the lock detect signal Ld becomes Lo.

図5に、本実施形態における発振回路200の構成例を示す。発振回路200は、図1の発振回路100に対し、遅延回路26が追加されていることが異なる。以下、実施形態1と異なる部分を中心に説明する。実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。 Figure 5 shows an example of the configuration of an oscillator circuit 200 in this embodiment. The oscillator circuit 200 differs from the oscillator circuit 100 in Figure 1 in that a delay circuit 26 is added. The following will focus on the differences from the first embodiment. Configurations similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions may be omitted.

遅延回路26は、PLL回路14から受け取ったロックディテクト信号Ldを所定の時間遅延させ、スイッチ22に出力する。図6は、スイッチ22の動作とローカル信号Lsの周波数との関係を示す図であり、スイッチ22がOFFとなる時間の近傍を拡大した図である。基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲内となった時間t1でスイッチをOFFした場合のローカル信号Lsの変化を点線で示し、時間t1に対し所定時間遅延した時間t12でスイッチ22をOFFした場合のローカル信号Lsの周波数の変化を実線で示す。 The delay circuit 26 delays the lock detect signal Ld received from the PLL circuit 14 by a predetermined time and outputs it to the switch 22. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the operation of the switch 22 and the frequency of the local signal Ls, and is an enlarged diagram of the vicinity of the time when the switch 22 is turned OFF. The dotted line shows the change in the local signal Ls when the switch 22 is turned OFF at time t1 when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs falls within a predetermined range, and the solid line shows the change in the frequency of the local signal Ls when the switch 22 is turned OFF at time t12, which is a predetermined delay from time t1.

時間t1でスイッチをOFFした場合と比較して、時間t12でスイッチをOFFした場合の方が、PLLロックアップがより高速化されている。本実施形態では実施形態1と比較して、スイッチ22をOFFする時間を遅延させることにより、スイッチ22をOFFするタイミングを最適化させることができるため、PLLロックアップをより高速化させることができる。遅延回路24の遅延量は、ロックディテクト信号LdがLoとなるタイミングに応じて最適な量に設定することが望ましい。 Compared to when the switch is turned off at time t1, when the switch is turned off at time t12, the PLL locks up faster. In this embodiment, compared to embodiment 1, the time when the switch 22 is turned off is delayed, so that the timing when the switch 22 is turned off can be optimized, and the PLL locks up faster. It is desirable to set the delay amount of the delay circuit 24 to an optimal amount depending on the timing when the lock detect signal Ld becomes Lo.

本実施形態の発振回路200は、実施形態1で説明した発振回路100に対し、ロックディテクト信号Ldを遅延させる構成を加えることで、制御電圧信号Vcをループフィルタ16に印加することをやめるタイミングを自由に設定できるようにした。このため本実施形態の発振回路200では、実施形態1で説明した効果に加え、PLLロックアップを更に高速化することができるという効果がある。 The oscillator circuit 200 of this embodiment is different from the oscillator circuit 100 described in the first embodiment in that it adds a configuration for delaying the lock detect signal Ld, making it possible to freely set the timing for ceasing to apply the control voltage signal Vc to the loop filter 16. Therefore, in addition to the effects described in the first embodiment, the oscillator circuit 200 of this embodiment has the effect of further speeding up the PLL lockup.

<実施形態3>
実施形態1及ぶ実施形態2では、PLL回路14から出力されるロックディテクト信号Ldに基づいてスイッチ22をOFFにしたが、本実施形態では制御電圧信号Vcの変化量に基づいて、スイッチ22のON/OFFを切り換える。
<Embodiment 3>
In the first and second embodiments, the switch 22 is turned OFF based on the lock detect signal Ld output from the PLL circuit 14, but in this embodiment, the switch 22 is switched ON/OFF based on the amount of change in the control voltage signal Vc.

図7に、本実施形態における発振回路300の構成例を示す。発振回路300は、図1の発振回路100に対し制御電圧信号監視部28が追加され、PLL14のロックディテクト信号Ldの代わりに制御電圧信号監視部28の出力信号に基づいてスイッチ22をON/OFFすることが異なる。以下、実施形態1又は実施形態2と異なる部分を中心に説明する。実施形態1又は実施形態2と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。 Figure 7 shows an example of the configuration of an oscillator circuit 300 in this embodiment. The oscillator circuit 300 differs from the oscillator circuit 100 in Figure 1 in that a control voltage signal monitoring unit 28 is added, and the switch 22 is turned ON/OFF based on the output signal of the control voltage signal monitoring unit 28 instead of the lock detect signal Ld of the PLL 14. The following will focus on the differences from embodiment 1 or embodiment 2. The same reference numerals are used for the same configuration as embodiment 1 or embodiment 2, and the description may be omitted.

制御電圧信号監視部28は所定時間毎に、バッファ20から受け取る制御電圧信号Vcの電圧値を監視して、制御電圧信号Vcの変化量に応じて出力のHi/Loを切り換える。具体的には、制御電圧信号監視部28は、20msecごとに制御電圧信号Vcの電圧値を検出して制御電圧信号Vcの変化量を監視し、電圧値の変化量が3回続けて所定の値以下であった場合に出力をLoとし、それ以外の場合に出力をHiとする。 The control voltage signal monitoring unit 28 monitors the voltage value of the control voltage signal Vc received from the buffer 20 at predetermined time intervals, and switches the output between Hi and Lo depending on the amount of change in the control voltage signal Vc. Specifically, the control voltage signal monitoring unit 28 detects the voltage value of the control voltage signal Vc every 20 msec, monitors the amount of change in the control voltage signal Vc, and sets the output to Lo if the amount of change in the voltage value is less than or equal to a predetermined value three times in a row, and sets the output to Hi otherwise.

制御電圧信号監視部28が制御電圧信号Vcの電圧値を監視する間隔は、20msecに限定されず適宜設定すればよい。また、制御電圧信号Vcの電圧値の変化量の判定方法は上記に限定されず、連続する複数回の変化量の平均値で判定しても良いし、3回以下又は3回以上連続した電圧値の変化量で判定しても良い。 The interval at which the control voltage signal monitoring unit 28 monitors the voltage value of the control voltage signal Vc is not limited to 20 msec and may be set as appropriate. Furthermore, the method of determining the amount of change in the voltage value of the control voltage signal Vc is not limited to the above, and may be determined based on the average amount of change over multiple consecutive times, or based on the amount of change in the voltage value over three or fewer consecutive times or three or more consecutive times.

ロックディテクト信号Ldに基づいてスイッチ22をOFFするタイミングを設定する場合、ローカル信号Lsの設定周波数によって最適な設定値が異なるため、ある程度余裕をもって設定する必要がある。制御電圧信号Vcの電圧値の変化量に基づいてスイッチ22をOFFするタイミングを設定する本実施形態の方法では、ローカル信号Lsの設定周波数に関係なくスイッチ22をOFFするタイミングを設定することができるので、より適した設定を行うことができる。 When setting the timing for turning off the switch 22 based on the lock detect signal Ld, the optimal setting value differs depending on the set frequency of the local signal Ls, so it is necessary to set it with a certain degree of leeway. In the method of this embodiment, which sets the timing for turning off the switch 22 based on the amount of change in the voltage value of the control voltage signal Vc, the timing for turning off the switch 22 can be set regardless of the set frequency of the local signal Ls, so a more suitable setting can be made.

図8は、スイッチ22の動作とローカル信号Lsの周波数との関係を示す図であり、スイッチ22をOFFにする時間の近傍を拡大した図である。制御電圧信号監視部28の出力に基づいて、時間t13でスイッチ22をOFFした場合のローカル信号Lsの周波数の変化を実線で示す。比較のため、実施形態1において時間t1でスイッチをOFFした場合と、実施形態2において時間t12でスイッチをOFFした場合のローカル信号Lsの周波数の変化をそれぞれ点線で示す。 Figure 8 shows the relationship between the operation of switch 22 and the frequency of local signal Ls, and is an enlarged view of the vicinity of the time when switch 22 is turned OFF. The solid line shows the change in frequency of local signal Ls when switch 22 is turned OFF at time t13 based on the output of control voltage signal monitor 28. For comparison, the dotted lines show the change in frequency of local signal Ls when the switch is turned OFF at time t1 in embodiment 1 and when the switch is turned OFF at time t12 in embodiment 2.

本実施形態の発振回路300は、制御電圧信号Vcの変化量に基づいて、制御電圧信号Vcをループフィルタ16に印加することをやめるタイミングを設定できるようにしたことにより、ローカル信号Lsの設定周波数に関係なく制御電圧信号Vcをループフィルタ16に印加することをやめるタイミングを最適に設定できる。このため、本実施形態の発振回路300では、実施形態1及び実施形態2で説明した効果に加え、更にロックアップをより高速化することができるという効果がある。 The oscillator circuit 300 of this embodiment is able to set the timing for stopping application of the control voltage signal Vc to the loop filter 16 based on the amount of change in the control voltage signal Vc, so that the timing for stopping application of the control voltage signal Vc to the loop filter 16 can be optimally set regardless of the set frequency of the local signal Ls. Therefore, in addition to the effects described in the first and second embodiments, the oscillator circuit 300 of this embodiment has the effect of further speeding up lockup.

実施形態1と実施形態2の説明では、ロックディテクト信号Ldが、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲外である場合にHiとなり、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲内である場合にLoとなるとしたが、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲外である場合にLoとなり、基準比較信号RCsと負帰還比較信号NCsとの位相差が所定の範囲内である場合にHiとなる信号でも勿論良い。この場合、スイッチ22の動作を上記説明の逆にすれば良い。実施形態3も同様に、制御電圧信号監視部28の動作が上記説明の逆の場合、スイッチ22の動作を上記説明の逆にすれば良い。 In the explanation of the first and second embodiments, the lock detect signal Ld is Hi when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs is outside a predetermined range, and is Lo when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs is within a predetermined range. However, the lock detect signal Ld may be Lo when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs is outside a predetermined range, and Hi when the phase difference between the reference comparison signal RCs and the negative feedback comparison signal NCs is within a predetermined range. In this case, the operation of the switch 22 may be reversed from that described above. Similarly, in the third embodiment, when the operation of the control voltage signal monitoring unit 28 is reversed from that described above, the operation of the switch 22 may be reversed from that described above.

(変形例)
ループフィルタ16の構成は、各実施形態で説明した構成に限定されず、PLL回路14から出力されるPLL制御信号を積分して制御電圧信号Vcを生成するフィルタであればよい。実施形態1の発振回路100のループフィルタ16を他の構成のループフィルタ50に置き換えた発振回路400の構成例を図9に示す。この場合も、スイッチ22は制御電圧信号Vcを第1の抵抗30と第1のコンデンサ32の接続部に印加する。発振回路200と発振回路300においてもループフィルタ16をループフィルタ50に置き換え可能である。更に、ループフィルタ16はオペアンプを用いて構成しても良く、種々応用可能である。
(Modification)
The configuration of the loop filter 16 is not limited to the configurations described in each embodiment, and may be any filter that integrates the PLL control signal output from the PLL circuit 14 to generate the control voltage signal Vc. Fig. 9 shows an example of the configuration of an oscillation circuit 400 in which the loop filter 16 of the oscillation circuit 100 of the first embodiment is replaced with a loop filter 50 having a different configuration. In this case, too, the switch 22 applies the control voltage signal Vc to the connection between the first resistor 30 and the first capacitor 32. In the oscillation circuits 200 and 300, the loop filter 16 can also be replaced with the loop filter 50. Furthermore, the loop filter 16 may be configured using an operational amplifier, and various applications are possible.

なお、本発明は上記説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

12 基準信号発振器
14 PLL回路
16、50 ループフィルタ
18 電圧制御発振器
20 バッファ
22 スイッチ
24 第2の抵抗
26 遅延回路
28 制御電圧信号監視部
30 第1の抵抗
32 第1のコンデンサ
34 第2のコンデンサ
40 第1の分周器
42 第2の分周器
44 位相比較器
46 チャージポンプ
100、200、300、400 発振回路
12 Reference signal oscillator 14 PLL circuit 16, 50 Loop filter 18 Voltage controlled oscillator 20 Buffer 22 Switch 24 Second resistor 26 Delay circuit 28 Control voltage signal monitor unit
30 First resistor 32 First capacitor 34 Second capacitor 40 First frequency divider
42 Second frequency divider 44 Phase comparator 46 Charge pump 100, 200, 300, 400 Oscillator circuit

Claims (4)

基準信号を出力する基準発振器と、
PLL制御信号出力部からPLL制御信号を出力するPLL回路と、
前記PLL制御信号出力部に接続される第1の抵抗と、前記第1の抵抗に接続される第1のコンデンサを含んで構成され、前記PLL制御信号を積分して制御電圧信号を生成するループフィルタと、
前記制御電圧信号に基づいてローカル信号を生成する電圧制御発振器と、
前記制御電圧信号の変化量が所定の値以下か否かを判定して判定結果を出力する制御電圧信号監視部と、
前記制御電圧信号監視部が出力する判定結果に基づいて前記制御電圧信号を前記ループフィルタの前記第1の抵抗と前記第1のコンデンサの接続部に印加するか否かを切り換えるスイッチと、
を備え、
前記PLL回路は前記基準信号と前記ローカル信号との比較結果に基づいて前記PLL制御信号を出力し、
前記スイッチは、前記制御電圧信号の変化量が所定の値以下との判定結果を受け取った場合に、制御電圧信号を前記ループフィルタに印加しないように切り換え、
前記所定の値は、適宜設定可能な値である
ことを特徴とする発振回路。
a reference oscillator that outputs a reference signal;
a PLL circuit that outputs a PLL control signal from a PLL control signal output unit;
a loop filter including a first resistor connected to the PLL control signal output unit and a first capacitor connected to the first resistor, the loop filter integrating the PLL control signal to generate a control voltage signal;
a voltage controlled oscillator for generating a local signal based on the control voltage signal;
a control voltage signal monitoring unit that determines whether or not a change amount of the control voltage signal is equal to or smaller than a predetermined value and outputs a determination result;
a switch that switches whether or not the control voltage signal is applied to a connection part of the first resistor and the first capacitor of the loop filter based on a determination result output by the control voltage signal monitoring part;
Equipped with
the PLL circuit outputs the PLL control signal based on a comparison result between the reference signal and the local signal;
when receiving a determination result that the amount of change in the control voltage signal is equal to or smaller than a predetermined value, the switch switches so as not to apply the control voltage signal to the loop filter;
The predetermined value is a value that can be set appropriately.
1. An oscillator circuit comprising:
前記制御電圧信号監視部は、前記制御電圧信号の電圧値を所定時間毎に監視し、前記制御電圧信号の変化量が複数回連続して所定の値以下であった場合に、前記制御電圧信号の変化量が所定の値以下であると判定するThe control voltage signal monitoring unit monitors the voltage value of the control voltage signal at predetermined time intervals, and when the amount of change in the control voltage signal is equal to or less than the predetermined value multiple times in succession, determines that the amount of change in the control voltage signal is equal to or less than the predetermined value.
請求項1に記載の発信回路。2. The oscillator circuit according to claim 1.
前記制御電圧信号監視部は、前記制御電圧信号の電圧値を所定時間毎に監視し、前記制御電圧信号の変化量の連続する複数回の平均値が所定の値以下であった場合に、前記制御電圧信号の変化量が所定の値以下であると判定するThe control voltage signal monitoring unit monitors the voltage value of the control voltage signal at predetermined time intervals, and when an average value of a plurality of consecutive changes in the control voltage signal is equal to or less than a predetermined value, determines that the change in the control voltage signal is equal to or less than a predetermined value.
請求項1に記載の発信回路。2. The oscillator circuit according to claim 1.
前記ループフィルタは、
前記PLL制御信号出力部とグランド間に接続される第2のコンデンサを更に備え、
前記第1のコンデンサの静電容量値は、前記第2のコンデンサの静電容量値よりも大きいことを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の発振回路。
The loop filter is
a second capacitor connected between the PLL control signal output unit and ground;
3. The oscillator circuit according to claim 1, wherein the capacitance value of the first capacitor is greater than the capacitance value of the second capacitor.
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