JPH0414809B2 - - Google Patents
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- JPH0414809B2 JPH0414809B2 JP58147731A JP14773183A JPH0414809B2 JP H0414809 B2 JPH0414809 B2 JP H0414809B2 JP 58147731 A JP58147731 A JP 58147731A JP 14773183 A JP14773183 A JP 14773183A JP H0414809 B2 JPH0414809 B2 JP H0414809B2
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- JP
- Japan
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- input
- circuit
- output
- phase difference
- phase
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- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 14
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/089—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses
- H03L7/0891—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses the up-down pulses controlling source and sink current generators, e.g. a charge pump
Landscapes
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はフエーズロツクドループ(Phase
Locked Loop)回路(以下PLL回路と称す。)等
に適した位相比較回路に関する。
Locked Loop)回路(以下PLL回路と称す。)等
に適した位相比較回路に関する。
従来例の構成とその問題点
PLL回路は周波数逓倍器など多くの用途に広
く用いられているが、PLL回路の構成要素の1
つである位相比較回路の特性はPLL回路そのも
のの特性を大きく左右するため種々の位相比較回
路が考案され実用化されている。
く用いられているが、PLL回路の構成要素の1
つである位相比較回路の特性はPLL回路そのも
のの特性を大きく左右するため種々の位相比較回
路が考案され実用化されている。
半導体回路(以下ICと称す。)化に適した位相
比較回路として位相比較回路の主要部をデイジタ
ル回路で構成されたものが種々考案されている
が、入力のエツヂで位相差を検出するエツヂ比較
型位相比較回路の多くは雑音によつて誤動作する
と大きく誤まつた位相差を出力し、すぐには正常
に動作していた元の状態には戻らない場合を生じ
る問題点を有していた。これらの問題点を改善し
た位相比較回路として第1図に示すものが本出願
人により提案されている。
比較回路として位相比較回路の主要部をデイジタ
ル回路で構成されたものが種々考案されている
が、入力のエツヂで位相差を検出するエツヂ比較
型位相比較回路の多くは雑音によつて誤動作する
と大きく誤まつた位相差を出力し、すぐには正常
に動作していた元の状態には戻らない場合を生じ
る問題点を有していた。これらの問題点を改善し
た位相比較回路として第1図に示すものが本出願
人により提案されている。
第1図は、前記従来の位相比較回路の基本構成
の具体回路例を示すものである。第1図におい
て、1,2はそれぞれデイジタル信号A、デイジ
タル信号B(以下、入力A、入力Bと称する。)の
入力端子、3は入力Bに対して一定の位相差を有
するゲート信号の入力端子、10は位相差信号
OUT1の出力端子、4,5は入力A,Bの状態
を検出する検出回路、8は電位VDDの電源、9は
電位VSS(<VDD)の電源、6は検出回路4の出力
によつて制御され、電源8と出力端子10とを接
続するスイツチ回路、7は検出回路5の出力によ
つて制御され、電源9と出力端子10とを接続す
るスイツチ回路である。第1図の回路例において
は検出回路4はインバータ11、ANDゲート1
2,13で構成され、入力A,Bの組み合わせ
(A,B)=(1、0)を検出し、前記ゲート信号
が1期間のみ検出信号1を出力する。スイツチ回
路6はインバータ17、PチヤンネルMOSトラ
ンジスタ18で構成され、前記検出信号1が
「1」の時前記PチヤンネルMOSトランジスタ1
8が導通状態となつて出力OUT1はほぼ電位VDD
となる。検出回路5はインバータ14、ANDゲ
ート15,16で構成され、入力A,Bの組み合
わせ(A,B)=(0、1)を検出し、前記ゲート
信号が「1」の期間のみ検出信号2を出力する。
スイツチ回路7はNチヤンネルMOSトランジス
タ19で構成され前記検出信号2が「1」の時前
記NチヤンネルMOSトランジスタ19が導通状
態となつて出力OUT1はほぼ電位VSSとなる。第
2図は第1図に示した従来の位相比較回路の各部
の動作波形を示している。入力A,Bの立上りエ
ツヂで位相差を検出し、入力Bに対して入力Aの
位相が進んでいる期間出力OUT1はほぼVDDの電
位となり、これを第2図中に実線で示している。
逆に入力Bに対し入力Aの位相が遅れている期
間、出力OUT1はほぼVSSの電位となり、これを
第2図中に破線で示している。第2図イ,ロ,ハ
はそれぞれ入力A、入力B、ゲート信号の波形、
同図ニ,ホはゲート12,15の出力波形、同図
ヘはゲート13の出力すなわち検出信号1の波
形、同図トはゲート16の出力すなわち検出信号
2の波形、同図チは位相差出力OUT1の波形で
ある。第2図チより位相進み期間、出力電位がほ
ぼVDDとなり、位相遅れ期間、出力電位がほぼ
VSSとなり、それ以外の期間は出力端子10に接
続された外部の回路の電位によつて出力OUT1
の電位が定まる高インピーダンスが出力状態とな
ることがわかる。この位相比較回路は位相差出力
期間がゲート信号によつて所定の時間以内に制限
されているため、()ゲート信号が「0」の期
間中に入力Aまたは入力Bに雑音が入力されても
誤つた位相差を出力しない、()また位相比較
回路の主要部をデイジタル回路で構成されるエツ
ヂ比較型の従来の他の位相比較回路のように内部
にフリツプフロツプを有しないので雑音によつた
位相差を出力する状態を生じてもすぐに元の正し
い位相差を出力する状態に復帰する、()位相
差のある期間のみ出力段の回路が動作するので消
費電力が少ないといつた利点を有している。
の具体回路例を示すものである。第1図におい
て、1,2はそれぞれデイジタル信号A、デイジ
タル信号B(以下、入力A、入力Bと称する。)の
入力端子、3は入力Bに対して一定の位相差を有
するゲート信号の入力端子、10は位相差信号
OUT1の出力端子、4,5は入力A,Bの状態
を検出する検出回路、8は電位VDDの電源、9は
電位VSS(<VDD)の電源、6は検出回路4の出力
によつて制御され、電源8と出力端子10とを接
続するスイツチ回路、7は検出回路5の出力によ
つて制御され、電源9と出力端子10とを接続す
るスイツチ回路である。第1図の回路例において
は検出回路4はインバータ11、ANDゲート1
2,13で構成され、入力A,Bの組み合わせ
(A,B)=(1、0)を検出し、前記ゲート信号
が1期間のみ検出信号1を出力する。スイツチ回
路6はインバータ17、PチヤンネルMOSトラ
ンジスタ18で構成され、前記検出信号1が
「1」の時前記PチヤンネルMOSトランジスタ1
8が導通状態となつて出力OUT1はほぼ電位VDD
となる。検出回路5はインバータ14、ANDゲ
ート15,16で構成され、入力A,Bの組み合
わせ(A,B)=(0、1)を検出し、前記ゲート
信号が「1」の期間のみ検出信号2を出力する。
スイツチ回路7はNチヤンネルMOSトランジス
タ19で構成され前記検出信号2が「1」の時前
記NチヤンネルMOSトランジスタ19が導通状
態となつて出力OUT1はほぼ電位VSSとなる。第
2図は第1図に示した従来の位相比較回路の各部
の動作波形を示している。入力A,Bの立上りエ
ツヂで位相差を検出し、入力Bに対して入力Aの
位相が進んでいる期間出力OUT1はほぼVDDの電
位となり、これを第2図中に実線で示している。
逆に入力Bに対し入力Aの位相が遅れている期
間、出力OUT1はほぼVSSの電位となり、これを
第2図中に破線で示している。第2図イ,ロ,ハ
はそれぞれ入力A、入力B、ゲート信号の波形、
同図ニ,ホはゲート12,15の出力波形、同図
ヘはゲート13の出力すなわち検出信号1の波
形、同図トはゲート16の出力すなわち検出信号
2の波形、同図チは位相差出力OUT1の波形で
ある。第2図チより位相進み期間、出力電位がほ
ぼVDDとなり、位相遅れ期間、出力電位がほぼ
VSSとなり、それ以外の期間は出力端子10に接
続された外部の回路の電位によつて出力OUT1
の電位が定まる高インピーダンスが出力状態とな
ることがわかる。この位相比較回路は位相差出力
期間がゲート信号によつて所定の時間以内に制限
されているため、()ゲート信号が「0」の期
間中に入力Aまたは入力Bに雑音が入力されても
誤つた位相差を出力しない、()また位相比較
回路の主要部をデイジタル回路で構成されるエツ
ヂ比較型の従来の他の位相比較回路のように内部
にフリツプフロツプを有しないので雑音によつた
位相差を出力する状態を生じてもすぐに元の正し
い位相差を出力する状態に復帰する、()位相
差のある期間のみ出力段の回路が動作するので消
費電力が少ないといつた利点を有している。
この従来の位相比較回路をPLL回路に用いた
ときの問題点を説明するため、まずPLL回路の
プルインレンジについて述べる。
ときの問題点を説明するため、まずPLL回路の
プルインレンジについて述べる。
PLL回路は、位相比較回路、前記位相比較回
路出力を入力とするループフイルタ、前記ループ
フイルタ出力を入力とする電圧制御発振回路(以
下、VCOと称す。)、前記VCOの出力をn(nは
n≧1なる整数)分周する分周器とから成り、前
記位相比較回路の2入力はPLL回路の入力及び
前記分周器の出力である。PLL回路の性能を評
価する特性としてプルインレンジ特性がある。
PLL回路の入力の周波数fioをPLL回路がロツク
しない低い周波数としておき、徐々に入力周波数
fioを上げてゆき、アンロツク状態からロツク状態
に変わつた時のfioをfL1とする。次にPLL回路の
入力の周波数fioをPLL回路がロツクしない高い周
波数としておき、徐々に入力周波数fioを下げてゆ
き、アンロツク状態からロツク状態に変わつた時
のfioをfL2とする。これら2つの周波数fL1からfL2
までの入力信号の周波数範囲をプルインレンジと
いう。すなわちPLL回路がアンロツク状態から
ロツク状態に入ることの可能な入力周波数範囲が
プルインレンジである。ロツク状態とは、VCO
の発振周波数をfVCOとする時、fio=fVCO/nが成
立する状態である。PLL回路の入力周波数fioは多
かれ少なかれ変化するものであり、PLL回路は
プルインレンジが入力周波数fioの変化範囲より広
いことが必要である。
路出力を入力とするループフイルタ、前記ループ
フイルタ出力を入力とする電圧制御発振回路(以
下、VCOと称す。)、前記VCOの出力をn(nは
n≧1なる整数)分周する分周器とから成り、前
記位相比較回路の2入力はPLL回路の入力及び
前記分周器の出力である。PLL回路の性能を評
価する特性としてプルインレンジ特性がある。
PLL回路の入力の周波数fioをPLL回路がロツク
しない低い周波数としておき、徐々に入力周波数
fioを上げてゆき、アンロツク状態からロツク状態
に変わつた時のfioをfL1とする。次にPLL回路の
入力の周波数fioをPLL回路がロツクしない高い周
波数としておき、徐々に入力周波数fioを下げてゆ
き、アンロツク状態からロツク状態に変わつた時
のfioをfL2とする。これら2つの周波数fL1からfL2
までの入力信号の周波数範囲をプルインレンジと
いう。すなわちPLL回路がアンロツク状態から
ロツク状態に入ることの可能な入力周波数範囲が
プルインレンジである。ロツク状態とは、VCO
の発振周波数をfVCOとする時、fio=fVCO/nが成
立する状態である。PLL回路の入力周波数fioは多
かれ少なかれ変化するものであり、PLL回路は
プルインレンジが入力周波数fioの変化範囲より広
いことが必要である。
さらに入力周波数fioの変化範囲の中心値をfio〓
とする時、VCOの発振周波数fVCOの調整誤差や温
度変化によるfVCOの変動に対する余裕、及び電源
投入時などVCO入力が異常な初期値となつてい
る場合におけるロツクし易さなどを考慮すれば、
PLL回路のロツクレンジの中心周波数(fL1+
fL2)/2は入力の中心周波数fio〓に一致すること
が望まれる。ロツクレンジの中心周波数を周波数
fio〓に一致させるために必要な条件を説明するた
めに、まずPLL回路がアンロツク状態からロツ
ク状態に移行する過程について述べる。
とする時、VCOの発振周波数fVCOの調整誤差や温
度変化によるfVCOの変動に対する余裕、及び電源
投入時などVCO入力が異常な初期値となつてい
る場合におけるロツクし易さなどを考慮すれば、
PLL回路のロツクレンジの中心周波数(fL1+
fL2)/2は入力の中心周波数fio〓に一致すること
が望まれる。ロツクレンジの中心周波数を周波数
fio〓に一致させるために必要な条件を説明するた
めに、まずPLL回路がアンロツク状態からロツ
ク状態に移行する過程について述べる。
今、前記PLL回路においてループフイルタ出
力がVCO入力に接続されていなければ、PLL回
路中の位相比較回路の2入力の位相関係は常に不
定であり、アンロツク状態とほぼ等価な状態にあ
る。
力がVCO入力に接続されていなければ、PLL回
路中の位相比較回路の2入力の位相関係は常に不
定であり、アンロツク状態とほぼ等価な状態にあ
る。
この状態においてはループフイルタの出力はあ
る平均電位VA(これは位相比較回路出力の平均値
に等しい。)を中心に位相比較回路のゲート信号
パルス幅及びループフイルタ特性によつて定まる
変化範囲(±ΔVA)で変化する。そこでループ
フイルタ出力がVCOに接続されておればVCOは
VCOの入力電位ViがVi=(VA+ΔVA)である時
の発振周波数fVCO1及びVi=(VA−ΔVA)である時
の発振周波数fVCO2の範囲内の周波数で変化してい
る。従つてPLL回路の入力周波数fioがfVCO1/nか
らfVCO2/nの範囲内にあれば、fio=fVCO/nとな
る状態が存在しえるのでアンロツク状態からロツ
ク状態に入ることができる。周波数fVCO1/nから
fVCO2/nまでの範囲がプルインレンジに相当す
る。従つてfL1はfVCO1/nに等しく、fL2はfVCO2/
nに等しい。また、プルインレンジの中心周波数
(fL1+fL2)/2となるVCOの入力電位ViはVAに
等しい。
る平均電位VA(これは位相比較回路出力の平均値
に等しい。)を中心に位相比較回路のゲート信号
パルス幅及びループフイルタ特性によつて定まる
変化範囲(±ΔVA)で変化する。そこでループ
フイルタ出力がVCOに接続されておればVCOは
VCOの入力電位ViがVi=(VA+ΔVA)である時
の発振周波数fVCO1及びVi=(VA−ΔVA)である時
の発振周波数fVCO2の範囲内の周波数で変化してい
る。従つてPLL回路の入力周波数fioがfVCO1/nか
らfVCO2/nの範囲内にあれば、fio=fVCO/nとな
る状態が存在しえるのでアンロツク状態からロツ
ク状態に入ることができる。周波数fVCO1/nから
fVCO2/nまでの範囲がプルインレンジに相当す
る。従つてfL1はfVCO1/nに等しく、fL2はfVCO2/
nに等しい。また、プルインレンジの中心周波数
(fL1+fL2)/2となるVCOの入力電位ViはVAに
等しい。
第3図aにロツク状態におけるPLL回路の入
力周波数fioとVCOの発振周波数fVCOとの関係を図
示し、同図中に矢印でプルインレンジを示す。第
3図bにVCOの入力電位ViとVCOの発振周波数
fVCOの関係を図示し、同図中に矢印でアンロツク
状態におけるループフイルタ出力すなわちVCO
の入力電位Viの変化範囲を示している。第3図
a,bにおいて共に縦軸はfVCOで、同一のスケー
ルとしているのでa,bを組合わせてみることに
よりViとfioとの関係をも知ることができる。
力周波数fioとVCOの発振周波数fVCOとの関係を図
示し、同図中に矢印でプルインレンジを示す。第
3図bにVCOの入力電位ViとVCOの発振周波数
fVCOの関係を図示し、同図中に矢印でアンロツク
状態におけるループフイルタ出力すなわちVCO
の入力電位Viの変化範囲を示している。第3図
a,bにおいて共に縦軸はfVCOで、同一のスケー
ルとしているのでa,bを組合わせてみることに
よりViとfioとの関係をも知ることができる。
ところでPLL回路のVCOの発振周波数fVCOは一
般には次のようにして調整される。すなわち、位
相比較回路の2入力の位相差がゼロの状態におけ
る位相比較回路の位相差出力の平均値VP〓(これ
はループフイルタ出力に相当する。)をVCOの入
力電位ViとするときのVCOの発振周波数fVCOが、
PLL回路の入力の周波数fioが変化中心値fio〓で、
ロツク状態であるときの周波数すなわち、n・
fio〓に等しくなるように調整される。PLL回路に
おいてはプルインレンジの中心周波数(fL1+
fL2)/2が入力周波数の変化範囲の中心値fio〓に
一致することが望ましいことを前述したが、(fL1
+fL2)/2がfio〓に等しくなるためには位相差ゼ
ロ時の位相比較回路出力の平均値Vp〓と、アンロ
ツク状態におけるループフイルタ出力の平均値
VAとが等しければよい。第3図はこれらVp〓、
VA、fio〓の関係をも示している。
般には次のようにして調整される。すなわち、位
相比較回路の2入力の位相差がゼロの状態におけ
る位相比較回路の位相差出力の平均値VP〓(これ
はループフイルタ出力に相当する。)をVCOの入
力電位ViとするときのVCOの発振周波数fVCOが、
PLL回路の入力の周波数fioが変化中心値fio〓で、
ロツク状態であるときの周波数すなわち、n・
fio〓に等しくなるように調整される。PLL回路に
おいてはプルインレンジの中心周波数(fL1+
fL2)/2が入力周波数の変化範囲の中心値fio〓に
一致することが望ましいことを前述したが、(fL1
+fL2)/2がfio〓に等しくなるためには位相差ゼ
ロ時の位相比較回路出力の平均値Vp〓と、アンロ
ツク状態におけるループフイルタ出力の平均値
VAとが等しければよい。第3図はこれらVp〓、
VA、fio〓の関係をも示している。
以下、前述した従来の位相比較回路を前記
PLL回路に用いた場合にロツクレンジの中心周
波数とPLL回路入力の中心周波数fio〓とが一致し
ない場合が生じることを説明する。第2図に示し
たように入力Aの位相比較エツヂ(ここでは立上
りエツヂ)が、ゲート信号が「1」である期間内
にあれば、位相差に比例した位相差出力が得られ
る。PLL回路がロツク状態にあれば、位相比較
回路の入力及び各部の波形は第2図に示した状態
と同一であるが、アンロツク状態にある場合、第
2図に示した状態以外に第4図に示す状態が存在
する。第4図においては、ゲート信号が「1」の
期間内に入力Aの位相比較基準エツヂ(ここでは
立上りエツヂ)がなく、位相比較回路の出力
OUT1はゲート信号によつてゲート信号のパル
ス幅τ/2に制限され、もはや入力Aと入力Bと
の位相差に比例しない出力となつている2つの例
が示されている。第4図イ,ロ,ハ,ニはそれぞ
れ入力A、入力B、ゲート信号、位相差出力
OUT1の波形である。この例の場合、入力Bに
対する入力Aの位相進み期間は時刻t0から時刻t2
の期間であるにもかかわらず、ゲート信号によつ
て位相差出力期間が時刻t1から時刻t2までの期
間、すなわちτ/2に時間制限されている。これ
により入力Aが「1」の期間内にゲート信号の
「1」の期間があれば、入力Aと入力Bとの位相
差にかかわらず位相差出力OUT1は第4図ニに
示す状態のまま変化しないことがわかる。第4図
ホ,ヘ,ト,チはそれぞれ入力A、入力B、ゲー
ト信号、位相差出力OUT1の波形である。この
例の場合、入力Bに対する入力Aの位相遅れ期間
は時刻t2から時刻t4であるにもかかわらず、ゲー
ト信号によつて位相差出力期間が時刻t2から時刻
t3までの期間、すなわちτ/2に時間制限されて
いる。これにより入力Aが「0」の期間内にゲー
ト信号の「1」の期間があれば、入力Aと入力B
との位相差にかかわらず位相差出力OUT1は第
4図チに示す状態のまま変化しないことがわか
る。従つてPLL回路がアンロツク状態にある場
合の位相差出力OUT1には第2図に示す状態、
第4図のイ〜ニに示す状態、第4図ホ〜チに示す
状態の3つの状態が存在する。ところで一般にゲ
ート信号のパルス幅は入力Bの周期の10%程度と
することが多いので、OUT1の平均値の概略計
算を行なう場合には第2図に示す状態となる場合
を無視することができる。入力Aのデユーテイー
サイクルをα%とすれば、第4図イ〜ニに示す状
態となる確率はα%、第4図ホ〜チに示す状態と
なる確率は(100−α)%とみなせる。これより
PLL回路がアンロツク状態にある場合の位相差
出力OUT1の平均値すなわちVAの値は概略次式
により求まる。
PLL回路に用いた場合にロツクレンジの中心周
波数とPLL回路入力の中心周波数fio〓とが一致し
ない場合が生じることを説明する。第2図に示し
たように入力Aの位相比較エツヂ(ここでは立上
りエツヂ)が、ゲート信号が「1」である期間内
にあれば、位相差に比例した位相差出力が得られ
る。PLL回路がロツク状態にあれば、位相比較
回路の入力及び各部の波形は第2図に示した状態
と同一であるが、アンロツク状態にある場合、第
2図に示した状態以外に第4図に示す状態が存在
する。第4図においては、ゲート信号が「1」の
期間内に入力Aの位相比較基準エツヂ(ここでは
立上りエツヂ)がなく、位相比較回路の出力
OUT1はゲート信号によつてゲート信号のパル
ス幅τ/2に制限され、もはや入力Aと入力Bと
の位相差に比例しない出力となつている2つの例
が示されている。第4図イ,ロ,ハ,ニはそれぞ
れ入力A、入力B、ゲート信号、位相差出力
OUT1の波形である。この例の場合、入力Bに
対する入力Aの位相進み期間は時刻t0から時刻t2
の期間であるにもかかわらず、ゲート信号によつ
て位相差出力期間が時刻t1から時刻t2までの期
間、すなわちτ/2に時間制限されている。これ
により入力Aが「1」の期間内にゲート信号の
「1」の期間があれば、入力Aと入力Bとの位相
差にかかわらず位相差出力OUT1は第4図ニに
示す状態のまま変化しないことがわかる。第4図
ホ,ヘ,ト,チはそれぞれ入力A、入力B、ゲー
ト信号、位相差出力OUT1の波形である。この
例の場合、入力Bに対する入力Aの位相遅れ期間
は時刻t2から時刻t4であるにもかかわらず、ゲー
ト信号によつて位相差出力期間が時刻t2から時刻
t3までの期間、すなわちτ/2に時間制限されて
いる。これにより入力Aが「0」の期間内にゲー
ト信号の「1」の期間があれば、入力Aと入力B
との位相差にかかわらず位相差出力OUT1は第
4図チに示す状態のまま変化しないことがわか
る。従つてPLL回路がアンロツク状態にある場
合の位相差出力OUT1には第2図に示す状態、
第4図のイ〜ニに示す状態、第4図ホ〜チに示す
状態の3つの状態が存在する。ところで一般にゲ
ート信号のパルス幅は入力Bの周期の10%程度と
することが多いので、OUT1の平均値の概略計
算を行なう場合には第2図に示す状態となる場合
を無視することができる。入力Aのデユーテイー
サイクルをα%とすれば、第4図イ〜ニに示す状
態となる確率はα%、第4図ホ〜チに示す状態と
なる確率は(100−α)%とみなせる。これより
PLL回路がアンロツク状態にある場合の位相差
出力OUT1の平均値すなわちVAの値は概略次式
により求まる。
VA=1/100・{VDD・α+VSS・(100−α
)}(A−1) 一方、2入力の位相差をゼロとした時の位相比
較回路出力の平均値Vp〓は次式で表わせる。
)}(A−1) 一方、2入力の位相差をゼロとした時の位相比
較回路出力の平均値Vp〓は次式で表わせる。
Vp〓=1/2(VDD+VSS) (A−2)
入力Aの周波数の変化範囲の中心値fio〓がプル
インレンジの中心にあるためにはVA=Vp〓が成立
しなければならない。式(A−1)、式(A−2)
を代入してVA=Vp〓を満足するαを求めればα=
50%となる。従つて従来の位相比較回路をPLL
回路に用いた場合、位相比較回路の入力Aのデユ
ーテイーサイクルが概略50%でなければ、入力A
の周波数の変化範囲の中心値fio〓がプルインレン
ジの中心からはずれてしまい、PLL回路がロツ
クしにくくなるといつた問題点を生じる。
インレンジの中心にあるためにはVA=Vp〓が成立
しなければならない。式(A−1)、式(A−2)
を代入してVA=Vp〓を満足するαを求めればα=
50%となる。従つて従来の位相比較回路をPLL
回路に用いた場合、位相比較回路の入力Aのデユ
ーテイーサイクルが概略50%でなければ、入力A
の周波数の変化範囲の中心値fio〓がプルインレン
ジの中心からはずれてしまい、PLL回路がロツ
クしにくくなるといつた問題点を生じる。
なぜならアンロツク状態においてはループフイ
ルタを経た位相比較回路の出力は入力信号のデユ
ーテイーサイクルによつて定まる平均電位を中心
として、ループフイルタの特性等によつて定まる
所定範囲内を変化し、この変化範囲がプルインレ
ンジを決定するからである。
ルタを経た位相比較回路の出力は入力信号のデユ
ーテイーサイクルによつて定まる平均電位を中心
として、ループフイルタの特性等によつて定まる
所定範囲内を変化し、この変化範囲がプルインレ
ンジを決定するからである。
発明の目的
本発明は上記問題点を解消するもので、位相比
較回路の入力Aのデユーテイーサイクルが概略50
%でない場合においても、PLL回路がロツクし
やすい位相比較回路を提供することを目的とす
る。
較回路の入力Aのデユーテイーサイクルが概略50
%でない場合においても、PLL回路がロツクし
やすい位相比較回路を提供することを目的とす
る。
発明の構成
本発明はデイジタルの入力信号A,Bの位相差
を出力し、前記入力Bに対し所定の位相差を有す
るゲート信号により、進み位相差の出力期間をW
1以下に制限し、遅れ位相差の出力期間をW2以
下に制限する位相比較回路であつて、アンロツク
状態における位相差出力の平均値がほぼ位相差ゼ
ロの値となるように前記期間W1,W2を設定す
ることを特徴とする位相比較回路である。
を出力し、前記入力Bに対し所定の位相差を有す
るゲート信号により、進み位相差の出力期間をW
1以下に制限し、遅れ位相差の出力期間をW2以
下に制限する位相比較回路であつて、アンロツク
状態における位相差出力の平均値がほぼ位相差ゼ
ロの値となるように前記期間W1,W2を設定す
ることを特徴とする位相比較回路である。
なお、前記期間W1,W2の設定は入力Bに対
する前記ゲート信号の位相およびそのパルス幅の
設定により行なうことができる。
する前記ゲート信号の位相およびそのパルス幅の
設定により行なうことができる。
本発明の位相比較回路を用いたPLL回路にお
いてはその入力のデユーテイーサイクルが50パー
セントからずれていても、入力の周波数変化範囲
の中心とプルインレンジの中心とを一致させるこ
とができ、ロツクしやすいPLL回路とすること
ができる。
いてはその入力のデユーテイーサイクルが50パー
セントからずれていても、入力の周波数変化範囲
の中心とプルインレンジの中心とを一致させるこ
とができ、ロツクしやすいPLL回路とすること
ができる。
実施例の説明
次に本発明の実施例を第5図及び第6図を用い
て説明する。第5図は簡易形ビデオテープレコー
ダにおいて使用する水平同期信号の160倍の周波
数を安定かつ正確に得ることのできるPLL回路、
第6図は前記PLL回路中の位相比較回路のアン
ロツク状態における各部の波形を示している。
て説明する。第5図は簡易形ビデオテープレコー
ダにおいて使用する水平同期信号の160倍の周波
数を安定かつ正確に得ることのできるPLL回路、
第6図は前記PLL回路中の位相比較回路のアン
ロツク状態における各部の波形を示している。
第5図において、21は水平同期信号(位相比
較回路の入力Aとなる。)の入力端子、22は位
相差信号OUT2の出力端子、23はループフイ
ルタ、24はVCO、25はVCOの出力、すなわ
ち水平同期信号の160倍の周波数の出力端子、2
6はVCO24の出力を160分周する分周器、27
は位相比較回路の入力端子で分周器26の出力
(位相比較回路の入力Bとなる)が入力される。
4〜9および11〜19および31〜33は位相
比較回路を構成し、4〜9および11〜19は第
1図に示した従来の位相比較回路のものと同一で
あり、その説明を省略する。また第5図におい
て、31は入力B(端子27の入力)に対し一定
位相を有するゲート信号を発生するゲート信号発
生回路であり、タイミングデコーダ33及びRS
フリツプフロツプ32から成る。入力BはVCO
24の出力を分周器26で分周して得られた信号
であるので、分周器26の出力をタイミングデコ
ーダ33でデコードした信号でRSフリツプフロ
ツプ32をセツトするようにすれば、デコードタ
イミングを変えることにより入力Bに対して任意
の位相差を有するゲート信号をゲート信号発生回
路31は発生できる。
較回路の入力Aとなる。)の入力端子、22は位
相差信号OUT2の出力端子、23はループフイ
ルタ、24はVCO、25はVCOの出力、すなわ
ち水平同期信号の160倍の周波数の出力端子、2
6はVCO24の出力を160分周する分周器、27
は位相比較回路の入力端子で分周器26の出力
(位相比較回路の入力Bとなる)が入力される。
4〜9および11〜19および31〜33は位相
比較回路を構成し、4〜9および11〜19は第
1図に示した従来の位相比較回路のものと同一で
あり、その説明を省略する。また第5図におい
て、31は入力B(端子27の入力)に対し一定
位相を有するゲート信号を発生するゲート信号発
生回路であり、タイミングデコーダ33及びRS
フリツプフロツプ32から成る。入力BはVCO
24の出力を分周器26で分周して得られた信号
であるので、分周器26の出力をタイミングデコ
ーダ33でデコードした信号でRSフリツプフロ
ツプ32をセツトするようにすれば、デコードタ
イミングを変えることにより入力Bに対して任意
の位相差を有するゲート信号をゲート信号発生回
路31は発生できる。
第6図イ,ロ,ハはそれぞれ入力A、入力B、
ゲート信号の波形を示し、同図ニ,ホ,ヘはそれ
ぞれ検出回路4、検出回路5、位相差信号OUT
2の波形を示している。従来の位相比較回路の入
力Bとゲート信号の位相関係は第2図ロ,ハに示
すようにゲート信号のパルスの中心の位相が入力
Bの位相比較基準エツヂ(立上りエツヂ)に一致
するように設定されていたのに対し、本発明の位
相比較回路の入力Bとゲート信号との位相関係
は、第6図ロ,ハに示すようにゲート信号のパル
スの中心の位相が入力Bの位相比較基準エツヂ
(立上りエツヂ)に必ずしも一致していない。ゲ
ート信号のパルス幅期間を入力Bの位相比較基準
エツヂ(立上りエツヂ)のタイミングで前後に分
割し、前期タイミングより前の期間をW1、前記
タイミングより後の期間をW2とする。今、
PLL回路がアンロツク状態である場合の動作を
考える。第5図に示す実施例のPLL回路におい
ても、位相差出力OUT2には従来の位相差出力
OUT1と同様に3つのアンロツク状態が存在す
る。1番目の状態は入力Aの位相比較エツヂがゲ
ート信号の「1」の期間内にあつて、位相差信号
OUT2が入力Aと入力Bとの位相差に比例した
出力となつている状態である。従来例でいえば第
2図イ,ハに示す状態に相当する。2番目の状態
は入力Aが「1」の期間内に、ゲート信号の
「1」の期間すべてがある場合、すなわち位相差
信号OUT2が真の進み位相差に比例せずゲート
信号によつて期間W1に制限された出力となつて
いる状態である。これを第6図中に実線で示す。
3番目の状態は入力Aが「0」の期間内に、ゲー
ト信号の「1」の期間すべてがある場合、すなわ
ち位相差信号OUT2が真の遅れ位相差に比例せ
ずゲート信号によつて期間W2に制限された出力
となつている状態である。これを第6図中に破線
で示す。従来例で述べたようにゲート信号のパル
ス幅は入力Bの周期の10%程度と小さくすること
が多い(第5図の実施例では約11%)ので、
PLL回路がアンロツク状態における位相差信号
OUT2の平均値の概略計算を行なう場合には、
前記1番目の状態を無視することができる。従つ
て入力Aのデユーテイーサイクルをα%とすれ
ば、前記2番目の状態となる確率はα%、前記3
番目の状態となる確率は(100−α)%とみなせ
る。これより本実施例におけるPLL回路がアン
ロツク状態にある場合の位相差出力OUT2の平
均値VAの値は概略次式により求まる。
ゲート信号の波形を示し、同図ニ,ホ,ヘはそれ
ぞれ検出回路4、検出回路5、位相差信号OUT
2の波形を示している。従来の位相比較回路の入
力Bとゲート信号の位相関係は第2図ロ,ハに示
すようにゲート信号のパルスの中心の位相が入力
Bの位相比較基準エツヂ(立上りエツヂ)に一致
するように設定されていたのに対し、本発明の位
相比較回路の入力Bとゲート信号との位相関係
は、第6図ロ,ハに示すようにゲート信号のパル
スの中心の位相が入力Bの位相比較基準エツヂ
(立上りエツヂ)に必ずしも一致していない。ゲ
ート信号のパルス幅期間を入力Bの位相比較基準
エツヂ(立上りエツヂ)のタイミングで前後に分
割し、前期タイミングより前の期間をW1、前記
タイミングより後の期間をW2とする。今、
PLL回路がアンロツク状態である場合の動作を
考える。第5図に示す実施例のPLL回路におい
ても、位相差出力OUT2には従来の位相差出力
OUT1と同様に3つのアンロツク状態が存在す
る。1番目の状態は入力Aの位相比較エツヂがゲ
ート信号の「1」の期間内にあつて、位相差信号
OUT2が入力Aと入力Bとの位相差に比例した
出力となつている状態である。従来例でいえば第
2図イ,ハに示す状態に相当する。2番目の状態
は入力Aが「1」の期間内に、ゲート信号の
「1」の期間すべてがある場合、すなわち位相差
信号OUT2が真の進み位相差に比例せずゲート
信号によつて期間W1に制限された出力となつて
いる状態である。これを第6図中に実線で示す。
3番目の状態は入力Aが「0」の期間内に、ゲー
ト信号の「1」の期間すべてがある場合、すなわ
ち位相差信号OUT2が真の遅れ位相差に比例せ
ずゲート信号によつて期間W2に制限された出力
となつている状態である。これを第6図中に破線
で示す。従来例で述べたようにゲート信号のパル
ス幅は入力Bの周期の10%程度と小さくすること
が多い(第5図の実施例では約11%)ので、
PLL回路がアンロツク状態における位相差信号
OUT2の平均値の概略計算を行なう場合には、
前記1番目の状態を無視することができる。従つ
て入力Aのデユーテイーサイクルをα%とすれ
ば、前記2番目の状態となる確率はα%、前記3
番目の状態となる確率は(100−α)%とみなせ
る。これより本実施例におけるPLL回路がアン
ロツク状態にある場合の位相差出力OUT2の平
均値VAの値は概略次式により求まる。
VA=VDD×α/100×W1/W1+W2+VSS×100
−α/100×W2/W1+W2(A−3) 一方、位相差がゼロの場合の位相差信号OUT
2の平均電位VOは従来の位相比較回路の場合と
同じ式(A−2)で表わされる。入力Aのデユー
テイーサイクルαが50%でない場合においても
VA=VOが成立すればPLL回路のロツクレンジ特
性を改善できる。式(A−2)、(A−3)より次
式を得る。
−α/100×W2/W1+W2(A−3) 一方、位相差がゼロの場合の位相差信号OUT
2の平均電位VOは従来の位相比較回路の場合と
同じ式(A−2)で表わされる。入力Aのデユー
テイーサイクルαが50%でない場合においても
VA=VOが成立すればPLL回路のロツクレンジ特
性を改善できる。式(A−2)、(A−3)より次
式を得る。
α/100=W2/(W1+W2) (A−4)
従つて入力Aのデユーテイーサイクルαが既知
であれば式(A−4)が成立するようにW1,W2
を設定することによりVA=VOを成立させること
ができ、PLL回路入力の周波数の変化範囲の中
心周波数fio〓がプルインレンジの中心にある特性
を有するPLL回路とすることができる。
であれば式(A−4)が成立するようにW1,W2
を設定することによりVA=VOを成立させること
ができ、PLL回路入力の周波数の変化範囲の中
心周波数fio〓がプルインレンジの中心にある特性
を有するPLL回路とすることができる。
第5図において、PLL回路入力すなわち位相
比較回路入力Aは複合同期信号により等化パル
ス、垂直同期パルスを除去した水平同期信号で、
デユーテイーサイクルが66%であるとする(等化
パルス等の除去は水平同期信号の周期Hのほぼ60
%以上90%以下程度のパルス幅を有するパルスを
発生するモノマルチバイブレータに複合同期信号
を入力して行なわれるのでα=66%という値は特
殊なものではない。)。第5図に示す分周器26は
VCO24の出力を160分周するので、0から159
までの160のタイミングがある。本発明による位
相比較回路の入力Bすなわち分周器26の出力
が、タイミング0からタイミング127までの期間
「0」で、タイミング128からタイミング159まで
の期間「1」であるとするとき、(従つてデユー
テイーサイクルαは(159−127)×100/160≒66
%)、タイミングデコーダ33はタイミング122、
140を検出するように設定されている。これによ
りフリツプフロツプ32はタイミング122からタ
イミング140までの期間のみ1であるゲート信号
を出力する。これら入力B、ゲート信号のタイミ
ングを第6図ロ,ハに示す。W1,W2は W1=128−122=6 W2=140−128=12 となつて式(A−4)を満足するようにW1,W2
が設定されていることがわかる。式(A−4)を
満足するのでVA=VOとなつてPLL回路入力の周
波数の変化範囲の中心周波数fio〓がプルインレン
ジの中心にある特性を有するPLL回路とするこ
とができた。
比較回路入力Aは複合同期信号により等化パル
ス、垂直同期パルスを除去した水平同期信号で、
デユーテイーサイクルが66%であるとする(等化
パルス等の除去は水平同期信号の周期Hのほぼ60
%以上90%以下程度のパルス幅を有するパルスを
発生するモノマルチバイブレータに複合同期信号
を入力して行なわれるのでα=66%という値は特
殊なものではない。)。第5図に示す分周器26は
VCO24の出力を160分周するので、0から159
までの160のタイミングがある。本発明による位
相比較回路の入力Bすなわち分周器26の出力
が、タイミング0からタイミング127までの期間
「0」で、タイミング128からタイミング159まで
の期間「1」であるとするとき、(従つてデユー
テイーサイクルαは(159−127)×100/160≒66
%)、タイミングデコーダ33はタイミング122、
140を検出するように設定されている。これによ
りフリツプフロツプ32はタイミング122からタ
イミング140までの期間のみ1であるゲート信号
を出力する。これら入力B、ゲート信号のタイミ
ングを第6図ロ,ハに示す。W1,W2は W1=128−122=6 W2=140−128=12 となつて式(A−4)を満足するようにW1,W2
が設定されていることがわかる。式(A−4)を
満足するのでVA=VOとなつてPLL回路入力の周
波数の変化範囲の中心周波数fio〓がプルインレン
ジの中心にある特性を有するPLL回路とするこ
とができた。
なお、第5図においてゲート信号発生回路31
はデコーダ33とフリツプフロツプ32とで構成
したが、モノマルチバイブレータで構成してよい
ことは言うまでもない。
はデコーダ33とフリツプフロツプ32とで構成
したが、モノマルチバイブレータで構成してよい
ことは言うまでもない。
発明の効果
本発明の位相比較回路は、進み位相差の周力期
間をW1以下に制限し、遅れ位相差の出力期間を
W2以下に制限する位相比較回路であつて、アン
ロツク状態における位相差周力の平均値がほぼ位
相差ゼロの値となるように前記W1,W2を設定
することにより、PLL回路に用いた場合におい
てその入力信号のデユーテイーサイクルが50パー
セントでない場合であつても入力の周波数変化範
囲の中心とプルインレンジの中心周波数を一致さ
せることができ、ロツクしやすいPLL回路とす
ることができる。
間をW1以下に制限し、遅れ位相差の出力期間を
W2以下に制限する位相比較回路であつて、アン
ロツク状態における位相差周力の平均値がほぼ位
相差ゼロの値となるように前記W1,W2を設定
することにより、PLL回路に用いた場合におい
てその入力信号のデユーテイーサイクルが50パー
セントでない場合であつても入力の周波数変化範
囲の中心とプルインレンジの中心周波数を一致さ
せることができ、ロツクしやすいPLL回路とす
ることができる。
第1図は従来の位相比較回路の回路図、第2図
は第1図に示した従来の位相比較回路の基本動作
波形図、第3図はPLL回路の入力周波数fioと
VCOの発振周波数fVCOの関係およびVCOの入力
電位ViとfVCOの関係を示す図、第4図は位相差出
力がゲート信号により所定の値に制限された状態
における従来の位相比較回路の動作波形図、第5
図は本発明の一実施例におけるPLL回路の回路
図、第6図は同実施例における動作波形図であ
る。 4,5……検出回路、6,7……スイツチ回
路、8,9……電源、21……水平同期信号入力
端子、22……位相差信号出力端子、31……ゲ
ート信号発生回路。
は第1図に示した従来の位相比較回路の基本動作
波形図、第3図はPLL回路の入力周波数fioと
VCOの発振周波数fVCOの関係およびVCOの入力
電位ViとfVCOの関係を示す図、第4図は位相差出
力がゲート信号により所定の値に制限された状態
における従来の位相比較回路の動作波形図、第5
図は本発明の一実施例におけるPLL回路の回路
図、第6図は同実施例における動作波形図であ
る。 4,5……検出回路、6,7……スイツチ回
路、8,9……電源、21……水平同期信号入力
端子、22……位相差信号出力端子、31……ゲ
ート信号発生回路。
Claims (1)
- 1 デイジタルの入力信号A,Bの位相差を出力
し、前記入力Bに対し所定の位相差を有するゲー
ト信号により、進み位相差の出力期間をW1以下
に制限し、遅れ位相差の出力期間をW2以下に制
限する位相比較回路であつて、アンロツク状態に
おける位相差出力の平均値がほぼ位相差ゼロの値
となるように前記期間W1,W2を設定すること
を特徴とする位相比較回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58147731A JPS6038931A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | 位相比較回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58147731A JPS6038931A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | 位相比較回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6038931A JPS6038931A (ja) | 1985-02-28 |
JPH0414809B2 true JPH0414809B2 (ja) | 1992-03-16 |
Family
ID=15436873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58147731A Granted JPS6038931A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | 位相比較回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6038931A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62100025A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-09 | Sharp Corp | 位相比較回路 |
FR2614116B1 (fr) * | 1987-04-17 | 1989-07-21 | Centre Nat Etd Spatiales | Dispositif de reference de temps a stabilite sensiblement constante pour la mesure de temps a court et long terme |
JP2705167B2 (ja) * | 1988-12-14 | 1998-01-26 | 日本電気株式会社 | 多値量子化位相比較器 |
JPH02184223A (ja) * | 1989-01-09 | 1990-07-18 | Toshiba Corp | 保護継電装置 |
US4987387A (en) * | 1989-09-08 | 1991-01-22 | Delco Electronics Corporation | Phase locked loop circuit with digital control |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS556993A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-18 | Arekisandorobuichi Edoyuarudo | Phase discriminator |
JPS59117720A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-07 | Nec Corp | デイジタル位相同期回路 |
-
1983
- 1983-08-11 JP JP58147731A patent/JPS6038931A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS556993A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-18 | Arekisandorobuichi Edoyuarudo | Phase discriminator |
JPS59117720A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-07 | Nec Corp | デイジタル位相同期回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6038931A (ja) | 1985-02-28 |
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