JPH01106522A - Phase locked loop circuit - Google Patents

Phase locked loop circuit

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JPH01106522A
JPH01106522A JP62263289A JP26328987A JPH01106522A JP H01106522 A JPH01106522 A JP H01106522A JP 62263289 A JP62263289 A JP 62263289A JP 26328987 A JP26328987 A JP 26328987A JP H01106522 A JPH01106522 A JP H01106522A
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JP
Japan
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phase
signal
control
voltage
phase comparator
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JP62263289A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Itaya
英治 板谷
Takao Shima
島 隆雄
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To attain a stable operation at the steady-state by providing a phase comparator section sending each control signal sequentially in the steady-state, a charge pump section operating an analog switch in response to each control signal and generating a control voltage of a voltage controlled oscillator and a delay means giving a prescribed delay to one of the control signals. CONSTITUTION:The phase comparator circuit 121 in the steady-state is operated in a way that each control signal is sent sequentially in response to lead/lag of a phase of an output signal of a voltage controlled oscillator 151 and an input signal and a charge pump section 125 keeps the control voltage at that point of time. Since the operation of the analog switch of the charge pump section 125 has an operation delay to each control signal, at least one control signal has a delay to make the output voltage stable against each control signal sent sequentially. Thus, the status of unstable output voltage due to simultaneous turn-on is avoided.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 局部発振器(位相同期発振器)あるいは復調回路などに
用いられる位相同期回路(P L L)に関し、位相雑
音特性を劣化させることなく電圧制御発振器の制御電圧
を所定の範囲内に調整できる位相同期回路で定常時の安
定動作を可能にすることを目的とし、 位相比較器と、この出力制御電圧がループフィルタを介
して入力され、それに応じて発振周波数が制御される電
圧制御発振器とを備え、この電圧制御発振器の出力信号
がフィードバックされて位相比較器で入力信号と比較さ
れる、構成の位相同期回路において、位相比較器は、入
力信号に対する出力信号の位相の進み遅れに応じてそれ
ぞれ制御信号を送出し、かつ定常時には各制御信号を相
前後して送出する構成の位相比較部と、この各制御信号
に応じてアナログスイッチを動作させ、電圧制御発振器
の制御電圧を発生するチャージポンプ部と、各制御信号
の少なくとも一方に所定の遅延を与える遅延手段とを備
えて構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding phase-locked circuits (PLLs) used in local oscillators (phase-locked oscillators) or demodulation circuits, the control voltage of voltage-controlled oscillators can be controlled without deteriorating phase noise characteristics. The purpose is to enable stable operation in steady state with a phase locked circuit that can be adjusted within a predetermined range.The phase comparator and this output control voltage are input through a loop filter, and the oscillation frequency is controlled accordingly. In a phase synchronized circuit, the output signal of the voltage controlled oscillator is fed back and compared with the input signal in a phase comparator. A phase comparator section is configured to send out control signals according to the lead and lag of the voltage control oscillator, and send out each control signal one after the other in steady state. The device includes a charge pump section that generates a control voltage, and a delay means that provides a predetermined delay to at least one of each control signal.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、無線通信装置その他において、局部発振器(
位相同期発振器)あるいは復調回路などに用いられる位
相同期回路(PLL)に関する。
The present invention provides a local oscillator (
The present invention relates to phase-locked loops (PLLs) used in phase-locked oscillators (phase-locked oscillators) or demodulation circuits.

特に、広帯域の電圧制御発振器、(VCO)を制御する
ための位相比較器に、電圧制御発振器の制御電圧を直接
骨るためのアナログスイッチを用いたチャージポンプ回
路を有する構成において、定常状態(位相同期ロック状
態)で動作が安定する構成の位相同期回路に関する。
In particular, in a configuration in which a phase comparator for controlling a wideband voltage controlled oscillator (VCO) includes a charge pump circuit using an analog switch to directly control the control voltage of the voltage controlled oscillator, steady state (phase The present invention relates to a phase-locked circuit having a configuration in which operation is stable in a synchronous lock state.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

入力信号に出力信号を同期させる位相同期回路(PLL
)は、位相比較器で基準信号あるいは入力搬送波信号と
、電圧制御発振器(VCO)の出力信号との位相比較を
行ない、その出力をループフィルタを介して電圧制御発
振器(VCO)の制御電圧とするフィードバックループ
により構成される。電圧制御発振器(VCO)では、こ
の制御電圧に応じて入力信号と出力信号の周波数差およ
び位相差を低減する方向に出力信号の周波数制御が行な
われる。
A phase-locked circuit (PLL) that synchronizes the output signal with the input signal
) uses a phase comparator to compare the phase of the reference signal or input carrier signal and the output signal of the voltage controlled oscillator (VCO), and uses the output as the control voltage of the voltage controlled oscillator (VCO) via a loop filter. It consists of a feedback loop. In a voltage controlled oscillator (VCO), frequency control of an output signal is performed in a direction that reduces a frequency difference and a phase difference between an input signal and an output signal in accordance with this control voltage.

このような位相同期回路(PLL)は、入力信号の位相
に同期した出力信号が得られるので、入力信号に含まれ
る周波数および位相情報の再生が可能であり、周波数変
調波の復調回路や搬送波の再生回路などに利用されてい
る。
This kind of phase-locked circuit (PLL) can obtain an output signal that is synchronized with the phase of the input signal, so it is possible to reproduce the frequency and phase information contained in the input signal, and it is also useful for demodulating circuits for frequency modulated waves and for carrier waves. It is used in playback circuits, etc.

また、出力信号と位相比較を行なう基準信号として、水
晶発振器から取り出される周波数安定度およびスペクト
ラム純度の高い信号を用いることにより、高安定の発振
周波数を得る位相同期発振器としても利用されている。
It is also used as a phase synchronized oscillator that obtains a highly stable oscillation frequency by using a signal extracted from a crystal oscillator with high frequency stability and spectral purity as a reference signal for phase comparison with the output signal.

なお、位相同期発振器では電圧制御発振器(VCO)の
出力信号を、分周あるいは逓倍(m次高調波成分を抽出
)して位相比較器にフィードバックすることにより、周
波数逓倍器あるいは周波数分割器が構成される。。
In addition, in a phase-locked oscillator, a frequency multiplier or frequency divider is configured by dividing or multiplying the output signal of a voltage controlled oscillator (VCO) (extracting the m-th harmonic component) and feeding it back to a phase comparator. be done. .

第5図は、分周器を用いた位相同期発振器の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a phase-locked oscillator using a frequency divider.

図において、位相比較器(PC)520の第一の入力端
子には、水晶発振器(分周器を含む)で得られる基準信
号(周波数f、)が入力される。
In the figure, a reference signal (frequency f,) obtained from a crystal oscillator (including a frequency divider) is input to a first input terminal of a phase comparator (PC) 520.

位相比較器520の出力は、ループフィルタ(低域通過
フィルタLPF)531を介して電圧制御発振器(VC
O)551に入力される。電圧制御発振器551の出力
信号(周波数r、)は、出力端子553に送出されると
ともに分周器(分周比N)555に入力され、その分周
信号(周波数f、/N)が位相比較器520の第二の入
力端子に送出される。
The output of the phase comparator 520 is passed through a loop filter (low pass filter LPF) 531 to a voltage controlled oscillator (VC
O) 551. The output signal (frequency r,) of the voltage controlled oscillator 551 is sent to the output terminal 553 and input to the frequency divider (frequency division ratio N) 555, and the frequency divided signal (frequency f, /N) is used for phase comparison. to the second input terminal of device 520.

このような構成により、出力信号(f、)は基準信号(
fl)に位相同期が取られ、かつ基準信号のN倍の周波
数(Nf、)に制御される。
With this configuration, the output signal (f,) is the reference signal (
fl), and is controlled to a frequency (Nf, ) that is N times that of the reference signal.

ところで、ここで用いられる電圧制御発振器(VCO)
551は、分周比Nに応じて発振周波数f0が可変する
広帯域特性を有するために、第6図に示すように、所定
範囲の制御電圧(VB、〜VBiに応じて発振周波数f
 o(r 、、〜f、、)が制御され、制御電圧がVB
0以下になった場合には発振動作が停止する構成になっ
ている。
By the way, the voltage controlled oscillator (VCO) used here
551 has a wide band characteristic in which the oscillation frequency f0 varies according to the frequency division ratio N. As shown in FIG.
o(r,,~f,,) is controlled, and the control voltage is VB
The oscillation operation is configured to stop when the value becomes 0 or less.

いま仮に、第5図に示す構成において、電圧制御発振器
551の制御電圧が発振停止領域(VBO以下)になっ
た場合には、出力信号(ro)がなくなって分周器55
5の入力もなくなり、分周器555は雑音によって動作
することになる。一般に分周器が雑音によって動作した
場合には、分周器の出力信号周波数は高くなり、位相比
較器520では発振周波数10が高い場合と同様の動作
が行なわれるので、発振周波数f0を低くするような信
号が連続して送出される。すなわち、電圧制御発振器5
51の制御電圧はさらに低くなり、永久にVB、〜VB
2の1吏用範囲内に戻らなくなる。
Now, in the configuration shown in FIG. 5, if the control voltage of the voltage controlled oscillator 551 falls into the oscillation stop region (below VBO), the output signal (ro) disappears and the frequency divider
5 will also disappear, and the frequency divider 555 will operate due to noise. Generally, when a frequency divider operates due to noise, the output signal frequency of the frequency divider becomes high, and the phase comparator 520 performs the same operation as when the oscillation frequency 10 is high, so the oscillation frequency f0 is lowered. Such signals are sent out continuously. That is, the voltage controlled oscillator 5
The control voltage of 51 becomes even lower, permanently VB, ~VB
You will no longer be able to return to the 1st officer range of 2.

したがって、制御電圧VBによって発振動作が停止する
ような電圧制御発振器(VCO)を使用するときには、
制御電圧の範囲を制限する必要がある。
Therefore, when using a voltage controlled oscillator (VCO) whose oscillation operation is stopped by the control voltage VB,
It is necessary to limit the range of control voltage.

一方、位相比較器として通常用いられるディジタル位相
比較器は、電圧制御発振器(VCO)の出力信号(fo
、あるいは分周信号f、/N)と基準信号(f、)との
位相比較を行ない、その位相差に応じて出力がハイレベ
ル(例えば5V)あるいはローレベル(例えばOV)に
なる構成である。
On the other hand, a digital phase comparator, which is commonly used as a phase comparator, uses the output signal (fo
Alternatively, the phase of the frequency-divided signal f, /N) and the reference signal (f, ) is compared, and the output becomes a high level (for example, 5V) or a low level (for example, OV) depending on the phase difference. .

第7図(a)は、ディジタル位相比較器の基本構成を示
すブロック図である。
FIG. 7(a) is a block diagram showing the basic configuration of a digital phase comparator.

第7図(b)は、ディジタル位相比較器の動作原理を説
明するタイムチャートである。なお、本タイムチャート
は動作原理を説明するためのものであり、実際の位相比
較器の動作とは異なる。
FIG. 7(b) is a time chart explaining the operating principle of the digital phase comparator. Note that this time chart is for explaining the operating principle, and is different from the actual operation of the phase comparator.

第7図において、基準信号(f、)および電圧制御発振
器(VCO)の出力信号(fo)は、位相比較回路72
1に入力され、基準信号に対する出力信号の位相状態に
応じて、位相比較回路721から制御信号φPあるいは
制御信号φRがチャージポンプ回路723に送出される
。チャージポンプ回路723の出力端D0には、制御信
号φP、φRに応じて、それぞれハイレベル(H)ある
いはローレベル(L)の電圧が発生し、−点鎖線で示す
それ以外の時間ではハイインピーダンスとなる構成であ
る。
In FIG. 7, the reference signal (f, ) and the output signal (fo) of the voltage controlled oscillator (VCO) are transmitted to the phase comparator circuit 72.
1, and the control signal φP or control signal φR is sent from the phase comparator circuit 721 to the charge pump circuit 723 depending on the phase state of the output signal with respect to the reference signal. At the output terminal D0 of the charge pump circuit 723, a high level (H) or low level (L) voltage is generated according to the control signals φP and φR, respectively, and the voltage is high impedance at other times indicated by the - dotted chain line. This is the configuration.

なお、ループフィルタ(第5図、531)では、チャー
ジポンプ回路の出力端D0の電圧レベルおよびパルス幅
に応じて充電または放電を繰り返し、電圧制御発振器(
VCO)の制御電圧が調整される。すなわち、出力端D
0の電圧レベルがハイレベル(H)のときには電圧制御
発振器の制御電圧が上昇して発振周波数f0が高くなり
、ローレベル(L)のときには制御電圧が下降して発振
周波数f0が下がる。
Note that the loop filter (Fig. 5, 531) repeats charging or discharging depending on the voltage level and pulse width of the output terminal D0 of the charge pump circuit, and the voltage controlled oscillator (
The control voltage of the VCO) is adjusted. That is, the output end D
When the voltage level of 0 is high level (H), the control voltage of the voltage controlled oscillator increases and the oscillation frequency f0 increases, and when it is low level (L), the control voltage decreases and the oscillation frequency f0 decreases.

第6図に示す特性を有する広帯域の電圧制御発振器(V
CO)に対して、このようなディジタル位相比較器を用
いた場合には、第8図に示すように、例えばリミッタ回
路841および電圧加算回路843を用いて、ループフ
ィルタ831を介した位相比較器820の出力を電圧制
御発振器851の制御電圧(VB、〜vB、)に変換す
る必要がある。なお、参照番号821は位相比較回路、
参照番号823はチャージポンプ回路、参照番号855
は分周器である。
A wideband voltage controlled oscillator (V
CO), when such a digital phase comparator is used, as shown in FIG. It is necessary to convert the output of 820 into a control voltage (VB, ~vB,) of voltage controlled oscillator 851. In addition, reference number 821 is a phase comparison circuit,
Reference number 823 is a charge pump circuit, reference number 855
is a frequency divider.

ところが、広帯域の位相同期発振器に用いられる変調感
度の高い電圧制御発振器(VCO)では、付加されたリ
ミッタ回路841あるいは演算増幅器などを用いた電圧
加算回路843の雑音によっても変調されやすく、位相
同期発振器としての位相雑音特性が劣化する問題点があ
った。
However, a voltage controlled oscillator (VCO) with high modulation sensitivity used in a wideband phase-locked oscillator is easily modulated by noise from an added limiter circuit 841 or a voltage adder circuit 843 using an operational amplifier, etc. There was a problem in that the phase noise characteristics of the

したがって、位相比較器のチャージポンプ回路にアナロ
グスイッチを用い、そのバイアス電圧を調整することに
より、位相比較器の出力電圧が電圧制御発振器の制御電
圧VB、〜VB2になるようにして、それらの回路を不
要にする構成がとられる。
Therefore, by using an analog switch in the charge pump circuit of the phase comparator and adjusting its bias voltage, the output voltage of the phase comparator becomes the control voltage VB, ~VB2 of the voltage controlled oscillator, and these circuits A configuration is adopted that eliminates the need for

第9図は、位相比較器のチャージポンプ回路にアナログ
スイッチを用いた位相同期発振器の構成を示すブロック
図である。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a phase synchronized oscillator using analog switches in the charge pump circuit of the phase comparator.

図において、位相比較器820′のチャージポンプ回路
825は、電界効果トランジスタ(FET)によるアナ
ログスイッチS、、S2で構成され、そのバイアス電圧
としてVB、、VB2が印加される。
In the figure, a charge pump circuit 825 of a phase comparator 820' is composed of analog switches S, . . . S2 using field effect transistors (FETs), to which bias voltages VB, . . . VB2 are applied.

したがって、位相比較回路821から制御信号φPが出
力された時には、チャージポンプ回路825の出力端D
0には制御電圧■B2が現れ、制御信号φRが出力され
たときには、チャージポンプ回路825の出力端D0に
は制御電圧VB、が現れる。これらの制御電圧は、ルー
プフィルタ831を介して電圧制御発振器851に入力
され、その発振周波数10が制御される。
Therefore, when the control signal φP is output from the phase comparator circuit 821, the output terminal D of the charge pump circuit 825
0, and when the control signal φR is output, the control voltage VB appears at the output terminal D0 of the charge pump circuit 825. These control voltages are input to the voltage controlled oscillator 851 via the loop filter 831, and its oscillation frequency 10 is controlled.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが、このようなアナログスイッチSI+32を用
い・たチャージポンプ回路825では、アナログスイッ
チS、、S、の立ち上がりあるいは立ち下がりなどの遅
延時間により、位相同期回路(PLL)の動作が不安定
になることがあった。
However, in the charge pump circuit 825 using such an analog switch SI+32, the operation of the phase locked loop (PLL) becomes unstable due to the delay time of rising or falling of the analog switches S, S, etc. was there.

以下、この状態について説明する。This state will be explained below.

第1θ図は、定常状態(位相同期ロック状態)での位相
比較器の動作を説明するタイムチャートである。
FIG. 1θ is a time chart illustrating the operation of the phase comparator in a steady state (phase synchronization lock state).

定常時には、位相比較回路821は制御信号φPと制御
信号φRを相前後して出力する。したがって、所定の立
ち上がり遅延後に、時間τ1をおいてそれぞれアナログ
スイッチS+ 、Szが「オン」となり、また時間τ、
をおいてそれぞれ「オフ」となる。すなわち、時間τ1
のチャージポンプ回路825の出力端D0にはバイアス
電圧VB。
During normal operation, the phase comparator circuit 821 outputs the control signal φP and the control signal φR one after the other. Therefore, after a predetermined start-up delay, the analog switches S+ and Sz are turned "on" after a time τ1, and also after a time τ,
, respectively, and each becomes "off". That is, time τ1
A bias voltage VB is applied to the output terminal D0 of the charge pump circuit 825.

が現れ、時間τ、ではバイアス電圧VB、が現れる。appears, and at time τ, the bias voltage VB appears.

ところが、アナログスイッチS、Szがともにrオン」
となる時間τ2の間は、チャージポンプ回路825の出
力端電圧は定まらない(実験的にはほぼVB+ )。こ
の原因は、制御信号φP、φRのパルス幅(約20〜5
0ns )に比べて、アナログスイッチの立ち下がり遅
延時間(約50〜200ns)が大きいことが上げられ
る。
However, both analog switches S and Sz are turned on.
During the time τ2, the output terminal voltage of the charge pump circuit 825 is not determined (experimentally, approximately VB+). The cause of this is the pulse width of the control signals φP and φR (approximately 20 to 5
One example of this is that the fall delay time (approximately 50 to 200 ns) of the analog switch is longer than that of the analog switch (about 50 to 200 ns).

このようにチャージポンプ回路825の出力、すなわち
電圧制御発振器(VCO)の制御電圧が定まらない状態
になると、ループフィルタ、電圧制御発振器(VCO)
を含む位相同期回路(PLL)の動作が不安定になる。
When the output of the charge pump circuit 825, that is, the control voltage of the voltage controlled oscillator (VCO) becomes unstable, the loop filter, the voltage controlled oscillator (VCO)
The operation of the phase locked loop (PLL) including

本発明は、このような従来の問題点を解決するもので、
位相雑音特性を劣化させることなく電圧制御発振器(V
CO)の制御電圧を所定の範囲内に調整できる位相同期
回路において、定常時の動作を安定させることができる
位相同期回路を提供することを目的とする。
The present invention solves these conventional problems,
Voltage controlled oscillator (V
An object of the present invention is to provide a phase-locked circuit that can stabilize the operation during steady state in a phase-locked circuit that can adjust the control voltage of CO) within a predetermined range.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は、本発明の原゛理ブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention.

図において、位相比較器120は、一方の入力端子の入
力信号と他方の入力端子の信号との位相比較を行なう。
In the figure, a phase comparator 120 performs a phase comparison between an input signal at one input terminal and a signal at the other input terminal.

電圧制御発振器151は、位相比較器から出力される制
御電圧がループフィルタ131を介して人力され、それ
に応じて発振周波数が制御される。
In the voltage controlled oscillator 151, a control voltage outputted from a phase comparator is inputted via a loop filter 131, and the oscillation frequency is controlled accordingly.

位相同期回路は、位相比較器120と、ループフィルタ
131と、電圧制御発振器151とを備え、電圧制御発
振器151の出力信号がフィードバックされて位相比較
器120に入力される構成である。
The phase locked circuit includes a phase comparator 120, a loop filter 131, and a voltage controlled oscillator 151, and has a configuration in which an output signal of the voltage controlled oscillator 151 is fed back and input to the phase comparator 120.

本発明の位相同期回路を構成する位相比較器120の位
相比較部121は、入力信号に対する電圧制御発振器1
51の出力信号の位相の進み遅れに応じてそれぞれ制御
信号を送出し、かつ定常時には各制御信号を相前後して
送出し、チャージポンプ部125は、この各制御信号に
応じてアナログスイッチを動作させ、入力信号と出力信
号の位相差低減あるいは定常状態維持を制御する制御電
圧を発生する構成であり、遅延手段127は、各制御1
3号の少なくとも一方に所定の遅延を与える構成である
The phase comparator 121 of the phase comparator 120 constituting the phase locked circuit of the present invention is a voltage controlled oscillator 1 that responds to an input signal.
The charge pump unit 125 sends control signals according to the phase lead or lag of the output signal of the output signal 51, and sends out each control signal one after the other during steady state, and the charge pump section 125 operates the analog switch according to each control signal. The delay means 127 is configured to generate a control voltage that controls the reduction of the phase difference between the input signal and the output signal or the maintenance of a steady state.
This configuration provides a predetermined delay to at least one of No. 3.

なお、遅延手段127は、定常時に相前後して送出され
る各制御信号の一方に対して、それに応じて動作するア
ナログスイッチが相前後して動作する範囲に遅延を与え
る構成であることが好ましい。
It is preferable that the delay means 127 is configured to give a delay to one of the control signals that are sent out one after the other during normal operation to a range in which the analog switches that operate in response to the control signals operate one after the other. .

〔作 用〕[For production]

定常時の位相比較回路121の動作は、入力信号と電圧
制御発振器151の出力信号の位相の進み遅れに応じた
各制御信号が相前後して送出され、チャージポンプ部1
25ではその時点の制御電圧を維持するように動作する
が、チャージポンプ部125のアナログスイッチは各制
御信号に対して動作に遅れがあるので、相前後して送出
される各制御信号に対する出力電圧安定のために、少な
くとも一方の制御信号に対して遅延が与えられる。
The operation of the phase comparator circuit 121 during steady state is such that each control signal corresponding to the phase lead/lag of the input signal and the output signal of the voltage controlled oscillator 151 is sent out one after the other, and the charge pump section 1
25 operates to maintain the control voltage at that point in time, but since the analog switch of the charge pump section 125 has a delay in operation with respect to each control signal, the output voltage in response to each control signal sent out in succession A delay is applied to at least one control signal for stability.

すなわち、定常時に相前後して送出される各制御信号の
一方に対して、それに応じて動作するアナログスイッチ
が相前後して動作する範囲に遅延を与えることにより、
同時に「オン」になって出力電圧が不安定になる事態が
避けられる。
In other words, by giving a delay to one of the control signals that are sent out one after the other during steady state, to the range in which the analog switches that operate in response to the signal operate one after the other,
This prevents the output voltage from becoming unstable due to being turned on at the same time.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第2図は、本発明位相同期回路の一実施例(位相同期発
振器)の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the phase-locked circuit (phase-locked oscillator) of the present invention.

図において、位相比較器220の第一の入力端子には、
水晶発振器211の出力信号が分周器(分周比M)21
3を介して基準信号(周波数f、)として入力される。
In the figure, the first input terminal of the phase comparator 220 has
The output signal of the crystal oscillator 211 is transmitted to the frequency divider (frequency division ratio M) 21
3 as a reference signal (frequency f,).

位相比較器220の出力は、ループフィルタ(低域通過
フィルタLPF)231を介して、電圧制御発振器(V
CO)251の電圧制御端子に入力される。電圧制御発
振器251の出力信号(周波数f、)は、出力端子25
3および可変分周器(分周比N)255に入力され、そ
の分周信号(周波数f、7N)が位相比較器220の第
二の入力端子に送出される。
The output of the phase comparator 220 is passed through a loop filter (low pass filter LPF) 231 to a voltage controlled oscillator (V
CO) 251 voltage control terminal. The output signal (frequency f,) of the voltage controlled oscillator 251 is output from the output terminal 25.
3 and a variable frequency divider (frequency division ratio N) 255, and the frequency-divided signal (frequency f, 7N) is sent to the second input terminal of the phase comparator 220.

位相比較器220の構成は、基準信号(「r)と分周信
号(f、/N)を入力して位相比較を行ない、その周波
数差および位相差に応じて制御信号φPあるいはφRを
出力する位相比較回路221と、その制御信号φP、φ
Rに応じてアナログスイッチ(FET)S、、S、を制
御し、出力端D0に電圧制御発振器251の制御電圧V
B、、VB2を出力する構成のチャージポンプ回路22
5とを備え、制御信号φP、φRの一方(第2図ではφ
P)に遅延を与える遅延回路(τ)227を挿入したこ
とを特徴とする。なお、遅延回路227はキャパシタと
インダクタあるいは抵抗との組合せによる公知の回路技
術により簡単に構成できる。
The configuration of the phase comparator 220 is to input a reference signal ("r") and a frequency-divided signal (f, /N), perform a phase comparison, and output a control signal φP or φR according to the frequency difference and phase difference. Phase comparison circuit 221 and its control signals φP, φ
The analog switches (FETs) S, , S, are controlled according to R, and the control voltage V of the voltage controlled oscillator 251 is applied to the output terminal D0.
A charge pump circuit 22 configured to output B, , VB2
5, and one of the control signals φP and φR (in FIG. 2, φ
A feature is that a delay circuit (τ) 227 is inserted to provide a delay to P). Note that the delay circuit 227 can be easily constructed using a known circuit technique using a combination of a capacitor and an inductor or a resistor.

第3図は、本発明実施例の定常時の動作を説明するタイ
ムチャートである。
FIG. 3 is a time chart illustrating the normal operation of the embodiment of the present invention.

図において、制御信号φPは遅延回路227を介するこ
とにより遅延されφP′になる。
In the figure, control signal φP is delayed through delay circuit 227 and becomes φP'.

基準信号(r7)と分周信号(f、/N)が同期してい
る定常状態では、制御信号φPとφRが相前後して位相
比較回路221から出力されるが、遅延回路227によ
り所定の遅延量τ、が制御信号φPに与えられるので、
チャージポンプ回路225のアナログスイッチSt、S
tは同時に「オンJとなる状態が避けられる。したがっ
て、その出力端D0には相前後して制御電圧VB+、V
Bzが出力され、電圧制御発振器251ではこの定常状
態を維持するように動作する。
In a steady state where the reference signal (r7) and the frequency-divided signal (f, /N) are synchronized, the control signals φP and φR are output from the phase comparator circuit 221 one after the other, but the delay circuit 227 Since the delay amount τ is given to the control signal φP,
Analog switches St, S of charge pump circuit 225
t can be avoided from turning on at the same time. Therefore, the control voltages VB+, V
Bz is output, and the voltage controlled oscillator 251 operates to maintain this steady state.

ここで、遅延回路227の遅延量τ、は、第3図に示す
ように、はぼアナログスイッチS1の立ち下がり遅延量
からアナログスイッチS2の立ち上がり遅延量を差し引
いた値であるが、各タイミングのオーバラップ許容範囲
を考慮し、破線で示す遅延量τ、としても、チャージポ
ンプ回路225の出力端り。に現れる制御電圧が不安定
になることはない。すなわち、遅延量τはほぼτ、くτ
〈τ、の範囲にあれば特に電圧制御発振器の動作(位相
同期回路の動作)に支障を来すことはない。
Here, the delay amount τ of the delay circuit 227 is the value obtained by subtracting the rising delay amount of the analog switch S2 from the falling delay amount of the analog switch S1, as shown in FIG. Considering the overlap tolerance range, the output end of the charge pump circuit 225 is also assumed to be the delay amount τ shown by the broken line. The control voltage appearing in the control voltage will not become unstable. In other words, the delay amount τ is approximately τ,
If it is within the range of <τ, there will be no particular problem in the operation of the voltage controlled oscillator (operation of the phase-locked circuit).

なお、通常の位相遅れ状態では、φPに応じた電圧制御
発振器(VCO)の制御動作は、遅延量τ、(あるいは
τb)に応じた遅れを生じることになるが、ループフィ
ルタ231および電圧制御発振器251の動作には実質
的な支障はない。
Note that in a normal phase lag state, the control operation of the voltage controlled oscillator (VCO) according to φP will be delayed according to the delay amount τ, (or τb), but the loop filter 231 and the voltage controlled oscillator There is no substantial problem in the operation of 251.

また、本実施例では定常時に制御信号φRに続いて制御
信号φPが出力される位相比較回路221に対して、制
御信号φPに所定の遅延を与える構成を示したが、定常
時に制御信号φPおよかφRを相前後して出力する位相
比較回路221の動作に応じて、いずれの制御信号に遅
延を与える構成としてもよい。
Furthermore, in this embodiment, a configuration is shown in which a predetermined delay is given to the control signal φP for the phase comparator circuit 221, which outputs the control signal φP following the control signal φR during normal operation. Depending on the operation of the phase comparator circuit 221 that outputs the signals φR one after the other, any control signal may be delayed.

第4図は、チャージポンプ回路の他の構成例を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the configuration of the charge pump circuit.

参照番号および記号は、第2図に示すものと同等である
Reference numbers and symbols are equivalent to those shown in FIG.

ここに示すように、トランジスタTR,、TR2を用い
た構成においても、トランジスタのオンオフ時間が無視
できないような場合には、本発明方式による一方の制御
信号φPあるいはφRに遅延を与える構成は有効である
As shown here, even in a configuration using transistors TR, TR2, if the on-off time of the transistor cannot be ignored, the configuration in which one of the control signals φP or φR is delayed by the method of the present invention is effective. be.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述したように、アナログスイッチを用いたチャージポ
ンプ部により、位相雑音特性を劣化させることなく電圧
制御発振器(VCO)の制御電圧を所定の範囲内に調整
できる。
As described above, the charge pump section using the analog switch allows the control voltage of the voltage controlled oscillator (VCO) to be adjusted within a predetermined range without deteriorating the phase noise characteristics.

また、本発明によれば、アナログスイッチの動作遅延に
は一方の制御信号に遅延を与えることにより、電圧制御
発振器の制御電圧が安定化されるので、位相同期引き込
み時および定常時ともに安定動作が可能な位相同期回路
(PLL)が構成され、実用的には極めて有用である。
Furthermore, according to the present invention, the control voltage of the voltage controlled oscillator is stabilized by adding a delay to one of the control signals for the operation delay of the analog switch, so that stable operation is achieved both during phase synchronization pull-in and during steady state. A possible phase-locked loop (PLL) is constructed and is extremely useful in practice.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明位相同期回路の一実施例(位相同期発振
器)の構成を示すブロック図、 第3図は本発明実施例の定常時の動作を説明するタイム
チャート、 第4図はチャージポンプ回路の他の構成例を示す図、 第5図は分周器を用いた位相同期発振器の構成を示すブ
ロック図、 第6図は電圧制御発振器(VCO)の特性例を示す図、 第7図はディジタル位相比較器の基本構成および動作原
理を示す図、 第8図は従来の位相同期発振器(1)の構成を示すブロ
ック図、 第9図は位相比較器のチャージポンプ回路にアナログス
イッチを用いた位相同期発振器(2)の構成を示すブロ
ック図、 第10図は定常状態での位相比較器の動作を説明するタ
イムチャートである。 図において、 120は位相比較器、 121は位相比較部、 125はチャージポンプ部、 127は遅延手段、 131はループフィルタ、 151は電圧制御発振器、 211は水晶発振器、 213は分周器(分周比M)、 220は位相比較器、 221は位相比較回路、 225はチャージポンプ回路、 227は遅延回路、 231はループフィルタ(LPF)、 251は電圧制御発振器(VCO)、 255は可変分周器(分周比N)、 520は位相比較器(PC)、 531はループフィルタ(LPF)、 551は電圧制御発振器(VCO)、 553は出力端子、 555は分周器(分周比N)である。
Fig. 1 is a block diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the phase-locked circuit (phase-locked oscillator) of the present invention, and Fig. 3 shows the steady state operation of the embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing another configuration example of the charge pump circuit, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a phase synchronized oscillator using a frequency divider, and FIG. ), Figure 7 is a diagram showing the basic configuration and operating principle of a digital phase comparator, Figure 8 is a block diagram showing the configuration of a conventional phase synchronized oscillator (1), and Figure 9 is a diagram showing the phase FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a phase synchronized oscillator (2) using an analog switch in the charge pump circuit of the comparator. FIG. 10 is a time chart illustrating the operation of the phase comparator in a steady state. In the figure, 120 is a phase comparator, 121 is a phase comparison section, 125 is a charge pump section, 127 is a delay means, 131 is a loop filter, 151 is a voltage controlled oscillator, 211 is a crystal oscillator, 213 is a frequency divider (frequency divider) 220 is a phase comparator, 221 is a phase comparison circuit, 225 is a charge pump circuit, 227 is a delay circuit, 231 is a loop filter (LPF), 251 is a voltage controlled oscillator (VCO), 255 is a variable frequency divider (dividing ratio N), 520 is a phase comparator (PC), 531 is a loop filter (LPF), 551 is a voltage controlled oscillator (VCO), 553 is an output terminal, 555 is a frequency divider (dividing ratio N). be.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一方の入力端子の入力信号と他方の入力端子の信
号との位相比較が行なわれる位相比較器(120)と、 この位相比較器(120)から出力される制御電圧がル
ープフィルタ(131)を介して入力され、それに応じ
て発振周波数が制御される電圧制御発振器(151)と を備え、この電圧制御発振器(151)の出力信号がフ
ィードバックされて前記位相比較器(120)の他方の
入力端子に送出される構成の位相同期回路において、 前記位相比較器(120)は、 前記入力信号に対する前記出力信号の位相の進み遅れに
応じてそれぞれ制御信号を送出し、かつ定常時には各制
御信号を相前後して送出する構成の位相比較部(121
)と、 この各制御信号に応じてアナログスイッチを動作させ、
前記入力信号と前記出力信号の位相差低減あるいは定常
状態維持を制御する前記制御電圧を発生するチャージポ
ンプ部(125)と、前記各制御信号の少なくとも一方
に所定の遅延を与える遅延手段(127)と を備えたことを特徴とする位相同期回路。
(1) A phase comparator (120) that performs a phase comparison between the input signal of one input terminal and the signal of the other input terminal, and a control voltage outputted from this phase comparator (120) is connected to a loop filter (131). ) and a voltage controlled oscillator (151) whose oscillation frequency is controlled accordingly, and the output signal of the voltage controlled oscillator (151) is fed back to the other phase comparator (120). In the phase synchronized circuit configured to send out signals to an input terminal, the phase comparator (120) sends out control signals according to the phase lead/lag of the output signal with respect to the input signal, and in a steady state, each control signal is sent out. A phase comparator (121
) and operate the analog switch according to each control signal,
a charge pump section (125) that generates the control voltage that controls reducing the phase difference between the input signal and the output signal or maintaining a steady state; and a delay means (127) that provides a predetermined delay to at least one of the control signals. A phase-locked circuit characterized by comprising:
(2)遅延手段(127)は、定常時に相前後して送出
される各制御信号の一方に対して、それに応じて動作す
るアナログスイッチが相前後して動作する範囲の遅延を
与える構成である特許請求の範囲第(1)項に記載の位
相同期回路。
(2) The delay means (127) is configured to give one of the control signals that are sent out one after another during normal operation a delay within a range in which analog switches that operate in accordance with the control signals operate one after the other. A phase-locked circuit according to claim (1).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0474673A1 (en) * 1989-05-01 1992-03-18 Motorola Inc Current reduction of a synthesizer.

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