JPH02113726A - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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JPH02113726A
JPH02113726A JP63267524A JP26752488A JPH02113726A JP H02113726 A JPH02113726 A JP H02113726A JP 63267524 A JP63267524 A JP 63267524A JP 26752488 A JP26752488 A JP 26752488A JP H02113726 A JPH02113726 A JP H02113726A
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JP
Japan
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charge pump
current
output
output current
control means
Prior art date
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Application number
JP63267524A
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English (en)
Inventor
Shinichi Sekine
真一 関根
Fumitaka Asami
文孝 浅見
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術        (第3.4図)発明が解決
しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 (1)本発明の第1実施例  (第1図)(2)本発明
の第2実施例  (第2図)発明の効果 〔概要〕 PLL回路に関し、 口・7クアソブタイムの高速化およびロック状態での安
定度を高めることのできるP L L回路を提供するこ
とを目的とし、 基準信号と変化信号の位相差に基づき定電流型のチャー
ジポンプによりローパスフィルタの充放電を行って、電
圧制御発振器の入力電圧がロック周波数を発振する電圧
となるように変化信号を制御するPLL回路において、
前記チャージポンプの出力電流を変える複数の外部抵抗
と、所定の制御信号に基づいて前記外部抵抗の接続方法
を変える電流制御手段とを設け、該電流制御手段により
チャージポンプの出力電流を制御するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はPLL回路に係り、詳しくは、定電流型チャー
ジポンプの改良を図ったP L L回路に関する。
P L L (Phase Locked Loop 
:位相同期ループ)は入力信号に対して位相と周波数が
同期した信号を発生ずるり路で、モータの回転数制御(
例えば、オーディオ用プレーヤ)や周波数シンセサイザ
などに広く用いられている。すなわち、発振周波数の安
定度がよく、しかも周波数を可変にしたい用途にはPL
Lによるシンセザイザ方弐の発振回路が適しており、例
えばFM送信機にも使われる。
近年、PLLの応用分野の拡大にともなってPLLに関
する様々な特性の向」二が要求されており、例えばロッ
クアツプタイムの短縮、P L i、の安定度の向上が
要求されている。これらの特性は、PLLのLPFとチ
ャージポンプの性能によるところが大きい。−船釣に、
LPFは外部素子を用いるため、PLL  rcに内蔵
されているチャージポンプに特性向上の機能を持たせた
方が、外部素子の追加といったことが無く効率的である
〔従来の技術〕
チャージポンプは位相比較器からの位相の進み、遅れと
いう信号を受けて“L”H″ Z“′の3値に変換し、
外部に接続するローパスフィルタの充放電を行なうもの
である。
従来のチャージポンプとしては、例えば第3図に示す一
般的なCMOSインバータを用いたものおよび第4図に
示すような定電流型のチャージポンプが知られている。
第3図において、位相比較器1は基準信号f1と変化信
号f、との位相差を検出し、その差に応じて比較出力E
u、E、を出力する。ここに、f、及びfvについて周
波数又は位相差がf、>fv (f、が進みか周波数が
高い)のときEuがその位相差に相当する時間だけ″L
ルベルとなり、このときEu−H″のままである。一方
、fv>f、((vが進みか周波数が高い)のときE、
がその位相差に相当する時間だけ■、レヘルとなり、こ
のときE、−”H”のままである。これに対して、fr
とfvの位相が一致したときE、およびEoは共に“H
″レヘルなる。したがって、r、〉rvのときはEu−
r−であるから、PチャネルMO3)ランジスタ(以下
、PMO3という)2がオンして端子3が“′H″レベ
ルになる。一方、fr<fvのときはEo””Lである
から、インバータ4を介してNチャネルMO3)ランジ
スタ(以下、NMO3という)5がオンして、端子3が
“L”レベルになる。
また、f、−fvのときはE、J−EIl=Hであるか
ら、PMO32およびNMO35が共にオフとなって端
子3がZ(ハイインピーダンス状態〉になる。このよう
にPMO32およびNMO35からなるチャージポンプ
6は位相比較器1から出力された比較出力E、、E、を
受けて”L”H”Z”の3値に変換し、次段に接続され
るLPFの充放電を行い、電圧制御発振器(VC○)の
入力電圧がロック周波数を発振する電圧になるようにし
ている。なお、P L L回路の全体的構成は後述の実
施例と同様であるため、後に詳述する。
次に、第4図に示すチャージポンプ10ではPMO31
1とPMO312によっていわゆるカレントミラー回路
が構成され、さらに、PMO312とPMO31,3の
定数によって定まる定数倍の電流がPM○S13および
PMO314がオンのときこれらを通りI。Hとして流
れる。このとき、位相比較器1には外部抵抗Rがチップ
の外に外付けされ、外部抵抗Rを流れる電流IRは CC IR” で表される。一方、NMO31,5についても■3とし
て同し大きさの電流が流れ、この定数倍の電流がNMO
316およびNMO31,7がオンのときこれらを通り
■。1として流れる。したがって、チャージポンプ10
の出力電流l。8、IoLは何れも1.1に比例した電
流となり、外部抵抗Rの大きさを変えることにより、出
力電流の大きさを変えることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述したように、チャージポンプ、LPFの特性はl)
 L Lのロックアツプタイムおよび安定度を決める重
要な要素であるが、従来のチャージポンプにあっては、
双方の要求を高めるのは回路的に困難であった。
すなわち、ロックアツプタイムを速めるためにはLPF
の時定数に対してチャージポンプの出力電流を太き(す
ればよいが、このようにすると逆に安定度が低下する。
一方、安定度を高めるためにチャージポンプの出力電流
を小さくすると、ロックアツプタイムが長くなる。した
がって、双方の要求は相反する関係にあり、この点で改
善が望まれる。
そこで本発明は、ロックアツプタイムの高速化およびロ
ック状態での安定度を高めることのできるPLL回路を
提供することを目的としている。
〔課題を解決するだめの手段〕
本発明によるPLL回路は上記目的達成のため基準信号
と変化信号の位相差に基づき定電流型のチャージポンプ
によりローパスフィルタの充放電を行って、電圧制御発
振器の入力電圧がロック周波数を発振する電圧となるよ
うに変化信号を制御するP L L回路において、前記
チャージポンプの出力電流を変える複数の外部抵抗と、
所定の制御信号に基づいて前記外部抵抗の接続方法を変
える電流制御手段とを設け、該電流制御手段によりチャ
ージポンプの出力電流を制御するようにしている。
また、他の態様として上記構成において、前記所定の制
御信号を発生する手段は、基準信号と変化信号のロック
状態を検出するロック検出回路により構成され、前記電
流制御手段は、ロック検出回路の出力に基づいてチャー
ジポンプの出力電流を制御するようにしている。
〔作用〕
本発明では、チャージポンプを含むICチップの外部に
外付けの外部抵抗が複数個設けられ、所定の制御信号に
基づき電流制御手段によりこれら外部抵抗の接続の組合
わせが変えられる。この場合、外部抵抗の値に比例して
チャージポンプの出力電流の大きさが決まるから、電流
制御手段によって該出力電流が制御されることになる。
したがって、出力電流を大きくすることでロックアツプ
タイムの高速化が図られ、ロック後は出力電流を小さく
することでPLLの安定度が高められ、結局、双方を両
立できる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明に係るPLL回路の第1実施例を示すそ
の全体構成図である。本実施例の説明に当たり、第4図
に示した従来の定電流型チャージポンプと同一構成部分
には同一番号を付して重複説明を省略する。
まず、構成を説明する。第1図において、20は水晶発
振器であり、水晶発振器20は基準発振器として安定な
原発振信号Xinを発生し、基準分周器21は原発振信
号Xinから順次分周して所定の基準周波数を有する基
準信号frをつくる。位相比較器1はロジックによる位
相検波回路で、電圧制御発振器(VCO)22からの出
力を比較分周器23で分周した比較周波数を有する変化
信号f、と前記基準信号f、とについて、これらの周波
数並びに位相を比較し、その差に応して比較出力Eu、
E、をインハ゛−夕26aを介してチャージポンプ゛2
4に出力するとともにロック検出回路25にも出力する
07り検出回路(Lock Detector  : 
L D) 25は比較出力Eu、E、に基づいてf、と
fvの位相が一致したか(ロック状態)、一致していな
いか(アンロック状態)を検出し、その検出結果を直流
信号LDとして直接におよびインバータ26bを介して
チャージポンプ24に出力する。直流信号(請求の範囲
にいう制御信号に相当)はアンロック状態のとき“L”
となり、ロック状態のとき“H”となる。口・ツタ検出
回路25は所定の制御信号を発生ずる手段に対応する。
チャージポンプ24はPMO3II〜14、NMOS1
5〜17、およびNMO327,28により構成され、
図中破線で囲んだ部分は少なくともICチップ内に入っ
ている。NMO327,28には外部抵抗RR2がそれ
ぞれ接続され、各ゲートには前記直流信号が直接にイン
バータ26bを介して印加される。
外部抵抗R,,R2はチャージポンプ24の出力電流を
決めるもので、抵抗値ばR,<R2なる関係に設定され
る。NMO327,28は電流制御手段29を構成し、
電流制御手段29はロック検出回路25からの直流信号
に基づいて外部抵抗R+、Rzの接続方法を変えてチャ
ージポンプ24の出ツノ電流を制御する。
チャージポンプ24の端子3は低域通過フィルタ(LP
F)3Qに接続されており、低域通過フィルタ30はチ
ャージポンプ24により充放電されて高周波成分を除去
し、直流成分だけを制御電圧として電圧制御発振器22
に出力する。電圧制御発振器22は低域通過フィルタ3
0からの制御電圧く入力電圧に相当)によって発振周波
数が変化するもので、変化信号fvの位相が基準信号f
、より進んでいると電圧制御発振器22の発振周波数を
下げて位相を遅らせ、またその反対であれば発振周波数
を上げて位相を進め、その出力信号をPLLの出力信号
として外部に取り出す。
次に、作用を説明する。
電圧制御発振器22が発振しているとき位相比較器1か
ら基準信号f、と変化信号rvとの位相差に応した比較
出力E。、Eoがロック検出回路25に出力され、f、
とfvとのロックあるいはアンロックの検出が行われる
とともに、比較出力Eu、E、はチャージポンプ24に
も出力される。いま、アンロック状態とすると、ロック
検出回路25の直流信号f、 Dは“■、”レベルとな
り、その反転信号がインバータ26bを介してNMO3
27のゲートに印加される。一方、NMO328には“
”L″レヘル信号がそのまま印加される。このため、N
MO327がオン、NMO328がオフとなって、チャ
ージポンプ24には外部抵抗R1のみが接続される。
この場合、R1<R2なる関係にあり、かつチャージポ
ンプ24の出力電流はこの外部抵抗R,の値に相関して
いるから該出力電流が大きくなる。したがって、低域通
過フィルタ30の充放電時間が速くなり、電圧制御発振
器22がロック周波数を発振する電圧に素速く到達する
。すなわち、ロックアンプ処理が高速化し2そのタイム
が短くなる。
次に、ロック状態になると、ロック検出回路25の直流
信号LDは“I]゛レベルとなり、前述の場合とは逆に
NMO327がオフ、NMO328がオンとなる。この
ため、チャージポンプ24にはR1より抵抗値の大きい
外部抵抗R2のみが接続され、チャージポンプ24の出
力電流が抑えられて小さくなる。したがって、位相比較
器1に多少の誤差信号(例えば、ひげ)が生じてもチャ
ージポンプ24の出力電流が抑えられているので、低域
通過フィルタ30の出力電圧の変動は小さく、その結果
電圧制御発振器22におけるロック周波数の変動も小さ
くなってP L Lの安定度が高められる。
このように、本実施例ではロック移行時の口・7クアソ
ブタイムの高速化とロック状態での安定度を高めること
ができ、双方の要求を両立させることができる。また、
この切換もロック検出回路25の出力に基づき電流制御
手段29で自動的に行える。
さらに、外部素子としては抵抗2個を用いるのみでよく
、実装面において効率的である。
なお、本実施例では電流制御手段29としてNMO3を
使用しているが、これtこ限らず、PMO3でもよく、
あるいはCMO3で構成するようにしてもよい。
次に、第2図は本発明に係るP L L回路の第2実施
例を示す図であり、本実施例は外部抵抗をN個設けた例
である。第2図において、R,〜R11は外部抵抗であ
り、外部抵抗R1〜RNの値はR,<R2<・・・・・
・〈RNなる関係に設定され、それぞれスイッチS、〜
S8を関してカレントミラー回路を構成するPMO3I
IおよびPMO312に接続される。なお、外部抵抗R
,〜RNの他端はGNDに接続される。スイッチ81〜
SNは電流制御手段としての機能ををし、コントローラ
31からの出力に基づいて○N10 F F L外部抵
抗R〜RNの接続方法を変える。コントローラ31は、
例えばメモリを有し、P L Lのロックの前後に対応
してチャージポンプ24の出力電流■。□+l01lが
所望の値となるようにスイッチ31””’SNの作動を
自動的に切り換えるための制御信号を出力する。
メモリにはPLL回路の性能や用途等のデータが記憶さ
れており、これらのデータに基づいて前記自動切換が行
われるようになっている。その他は第1実施例と同様で
同一番号が付されている。
以上の構成において、本実施例ではPLLがアンロック
状態からロック状態へ移行するときには、コントローラ
31からの制御信号に基づいてスイ・2チS、側がON
して抵抗値の小さい外部抵抗R側が選択される。これに
より、チャージポンプ24の出力電流I。sr  JO
Lが大きくなり、低域連通フィルタ30の充放電の時間
が速くなってロックアンプタイムが短くなる。ロックし
た後はスイッチSN側がONして抵抗値の大きい外部抵
抗RN側が選択される。これにより、上記出力電流■。
1、Ionが小さくなってP L Lの安定度が高めら
れる。なお、スイッチ81〜SNのON作動は出力電流
の変化が滑らかになるように自動的に行われる。
このようGこ、第2実施例にあっては、P L I、の
用途に応して第1実施例以上にきめ細かく出力電流を制
御することができる。
〔効果〕
本発明によれば、チャージポンプの出力電流を適切に制
御しているので、ロックアンプタイムの高速化およびロ
ック状態での安定度の向上という双方の要求を満足でき
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るPLL回路の第1実施例を示す回
路図、 第2図は本発明に係るP L L回路の第2実施例を示
すその要部回路図、 第3図は従来のチャージポンプの回路図、第4図は従来
の定電流型チャージポンプの回路図である。 21・・・・・・基準分周器、 22・・・・・・電圧制御発振器、 23・・・・・・比較分周器、 24・・・・・・チャージポンプ、 25・・・・・・ロック検出回路く制御信号を発生ずる
手段)、 29・・・・・・電流制御手段、 30・・・・・・低域通過フィルタ、 31・・・・・・コントローラ、 R3〜RN・・・・・・外部抵抗、 31〜SN・・・・・・スイッチ(電流制御手段)。 1・・・・・・位相比較器、 20・・・・・水晶発振器、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基準信号と変化信号の位相差に基づき定電流型の
    チャージポンプによりローパスフィルタの充放電を行っ
    て、 電圧制御発振器の入力電圧がロック周波数を発振する電
    圧となるように変化信号を制御するPLL回路において
    、 前記チャージポンプの出力電流を変える複数の外部抵抗
    と、 所定の制御信号に基づいて前記外部抵抗の接続方法を変
    える電流制御手段とを設け、 該電流制御手段によりチャージポンプの出力電流を制御
    するようにしたことを特徴とするPLL回路。
  2. (2)前記所定の制御信号を発生する手段は、基準信号
    と変化信号のロック状態を検出するロック検出回路によ
    り構成され、 前記電流制御手段は、ロック検出回路の出力に基づいて
    チャージポンプの出力電流を制御するようにしたことを
    特徴とする請求項1項記載のPLL回路。
JP63267524A 1988-10-24 1988-10-24 Pll回路 Pending JPH02113726A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04192625A (ja) * 1990-11-24 1992-07-10 Nec Corp Pll周波数シンセサイザ
US5912575A (en) * 1996-09-24 1999-06-15 Mitsubishi Electric Semiconductor Software Co., Ltd. Phase-locked loop circuit with charge pump and time constant circuit
JP2000174621A (ja) * 1998-11-27 2000-06-23 Asulab Sa 時計の時間基準による高周波信号発生器
US6518845B2 (en) 2000-07-21 2003-02-11 Fujitsu Limited PLL frequency synthesizer circuit

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