JPH05206851A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH05206851A
JPH05206851A JP4014144A JP1414492A JPH05206851A JP H05206851 A JPH05206851 A JP H05206851A JP 4014144 A JP4014144 A JP 4014144A JP 1414492 A JP1414492 A JP 1414492A JP H05206851 A JPH05206851 A JP H05206851A
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JP
Japan
Prior art keywords
frequency
output
charge
pass filter
capacitor
Prior art date
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Application number
JP4014144A
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English (en)
Inventor
Norihisa Ina
範久 伊奈
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 迅速に発振周波数を変更することのできる周
波数シンセサイザを提供する。 【構成】 発振出力を分周する分周器4の出力と、基準
信号とを位相比較する比較器3と、この比較結果に基づ
いて充電信号を出力するチャージポンプ回路5と、この
チャージポンプ回路5の出力を充電して平均化するロー
パスフィルタ(LPF)12と、このLPF12の出力
が供給される電圧制御発振器7とを有する周波数シンセ
サイザにおいて、チャージポンプ回路5とLPF12と
を切離すスイッチ11と、LPF12を構成するコンデ
ンサの電荷蓄積量を強制的に制御する電荷制御手段20
とを設け、出力周波数を変化させるとき、スイッチ11
により一時的に切離すと共に、この切離されている間
に、電荷制御手段20による制御で、コンデンサの電荷
蓄積量を変化させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数シンセサイザに
関し、特に通信装置用のシンセサイザのように出力周波
数の変更を迅速に行う必要のある周波数シンセサイザに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、通信装置などに使用される周波数
シンセサイザは、図8に示すように構成されていた。こ
の図8において、1は基準発振器を示し、この発振器1
の出力を分周器2を介して位相比較器3に供給し、この
比較器3で分周器4の出力と位相比較を行う。そして、
位相比較器3が出力する位相差信号をチャージポンプ回
路5に供給する。このチャージポンプ回路5は、電流源
で構成され、後段に接続されたローパスフィルタ6を構
成するコンデンサを充電させる充電電流を、位相差信号
に応じて出力する。そして、このチャージポンプ回路5
が出力する充電電流をローパスフィルタ6に供給し、こ
のローパスフィルタ6を構成するコンデンサに充電さ
せ、チャージポンプ回路5の出力を積分させて平均化
し、平均化された出力電圧を電圧制御発振器7に供給す
る。そして、この電圧制御発振器7で供給される電位に
応じた周波数信号を発振させ、発振出力を出力端子8に
供給すると共に、分周器4に供給する。
【0003】ここで、分周器4は周波数制御回路9によ
り分周比が制御され、この分周比の設定により出力周波
数が決まる。即ち、出力端子8に得られる発振出力の周
波数を変更する場合には、周波数制御回路9から分周器
4に、分周比変更データを供給し、分周器4の分周出力
を変更させる。このようにすることで、位相比較器3で
の位相比較状態に変化が生じ、電圧制御発振器7の制御
電圧が変化して、出力端子8に得られる信号の周波数が
変化する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
分周器4の分周比を変えるだけでは、周波数の変更に時
間がかかる不都合があった。即ち、この周波数シンセサ
イザを構成する回路のループが安定するまで、出力端子
8に得られる信号の周波数が所望の周波数にならない。
【0005】ここで、ローパスフィルタ6の時定数を小
さくすれば、周波数変更時に回路のループが安定するま
での時間を短縮できるが、ローパスフィルタ6で充分に
積分処理しないと、電圧制御発振器7の制御電圧が安定
せず、出力端子8に得られる信号の精度が悪化する。従
って、ローパスフィルタ6の時定数を小さくするのは困
難である。
【0006】一方、通信装置などにおいて、迅速に発振
周波数を変更させたい場合がある。例えば、TDMA方
式のような時分割で通信が行われる通信装置の受信チャ
ンネル,送信チャンネル選択用の周波数シンセサイザと
しては、時分割での通信の切換えに連動してシンセサイ
ザの出力周波数を切換える必要があるが、上述した構成
の周波数シンセサイザでは、規定された時間内に周波数
を変更させるのは困難であった。
【0007】本発明の目的は、迅速に発振周波数を変更
することのできる周波数シンセサイザを提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図1に
示すように、基準とする周波数信号と分周器4の分周出
力とを位相比較する比較器3と、この比較器3の出力に
基づいて充電信号を出力するチャージポンプ回路5と、
このチャージポンプ回路5の出力を充電して平均化する
ローパスフィルタ12と、このローパスフィルタ12の
出力により発振周波数が制御される電圧制御発振器7と
を有し、この電圧制御発振器7の発振出力を出力周波数
信号とすると共に分周器4に供給してループを構成させ
る周波数シンセサイザにおいて、チャージポンプ回路5
とローパスフィルタ12とを切離すスイッチ11と、ロ
ーパスフィルタ12を構成するコンデンサの電荷蓄積量
を強制的に制御する電荷制御手段20とを設け、出力周
波数を変化させるとき、スイッチ11により一時的にチ
ャージポンプ回路5とローパスフィルタ12とを切離す
と共に、この切離されている間に、電荷制御手段20に
よる制御で、コンデンサの電荷蓄積量を変化させるよう
にしたものである。
【0009】
【作用】このようにしたことで、ローパスフィルタで積
分されている状態が直ちに変化して、ループを迅速に安
定させることが可能になる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1〜図6を参
照して説明する。この図1〜図6において、図8に対応
する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略す
る。
【0011】図1は本例の周波数シンセサイザの全体構
成を示す図で、本例においては位相比較器3が出力する
位相差信号をチャージポンプ回路5に供給し、位相差信
号に基づいたチャージポンプ回路5の出力を、接続スイ
ッチ11を介してローパスフィルタ12に供給する。そ
して、ローパスフィルタ12で積分された出力を電圧制
御発振器7に供給する。
【0012】ここで、接続スイッチ11の接続制御は、
周波数制御回路10により行われる。また、ローパスフ
ィルタ12には、補助チャージ回路20が接続してあ
り、この補助チャージ回路20によりローパスフィルタ
12を構成するコンデンサの充電及び放電が強制的にで
きるようにしてある。この補助チャージ回路20による
強制的な充電及び放電は、周波数制御回路10による制
御で行われる。また、電圧制御発振器7の発振出力が供
給される分周器4の分周比も、周波数制御回路10によ
り制御される。この周波数制御回路10は、例えばマイ
クロコンピュータで構成される。
【0013】次に、ローパスフィルタ12と補助チャー
ジ回路20を臨む回路構成を図2に示すと、ローパスフ
ィルタ12は抵抗器とコンデンサとで構成され、接続ス
イッチ11側から供給されるチャージポンプ回路5の出
力を、抵抗器R1 の一端に供給する。この抵抗器R1
他端を、電圧制御発振器7の制御電圧入力端子7aに接
続すると共に、抵抗器R2 とコンデンサCの直列回路を
介して接地する。
【0014】そして、この抵抗器R2 とコンデンサCと
の接続中点に、補助チャージ回路20の出力を供給す
る。この補助チャージ回路20の構成について説明する
と、一端に電源電圧Vc が得られる接続スイッチ21の
他端を、抵抗器R3 の一端に接続し、この抵抗器R3
一端を、抵抗器R4 を介して接地する。そして、抵抗器
3 の他端を、接続スイッチ22を介してローパスフィ
ルタ12の抵抗器R2 とコンデンサCとの接続中点に接
続する。
【0015】ここで、補助チャージ回路20内の接続ス
イッチ21,22は、接続スイッチ11と共に周波数制
御回路10により制御される。即ち、接続スイッチ21
は、周波数制御回路10から出力される周波数アップ信
号により接続状態が制御され、接続スイッチ22は、周
波数制御回路10から出力される充放電制御信号により
接続状態が制御される。また、接続スイッチ22は、周
波数制御回路10から出力されるループ制御信号により
接続状態が制御される。この場合、それぞれの信号によ
るスイッチ11,21,22の制御は、周波数制御回路
10から分周器4にチャンネル設定データが供給されて
分周比が変更されている間に行われる。
【0016】即ち、出力周波数が安定している状態で
は、ループ制御信号により接続スイッチ11を接続させ
て、図8に示す従来の周波数シンセサイザと同様のルー
プ構成で、出力端子8に所定周波数の出力を得る。
【0017】そして、この周波数シンセサイザの出力周
波数が変更されるときには、周波数制御回路10から分
周器4にチャンネル設定データが供給されて分周比が変
更されている間に、補助チャージ回路20内の接続スイ
ッチ21,22の制御で、ローパスフィルタ12を構成
するコンデンサCの電荷蓄積状態を変化させる。このと
き、出力周波数を上昇させる制御が行われるときには、
コンデンサCの電荷蓄積量を増大させ、出力周波数を下
降させる制御が行われるときには、コンデンサCの電荷
蓄積量を減少させる。この電荷蓄積量の増減は、後述す
る制御で出力周波数の変化量に対応した量だけ行われ
る。
【0018】次に、この出力周波数変更時の回路の動作
を説明すると、まず出力周波数を上昇させるときには、
図3に示すように、チャンネル設定データ(図3のA)
が出力されている間に、周波数アップ信号(図3のB)
をハイレベルに変化させ、この周波数アップ信号がハイ
レベルになっている間、接続スイッチ21を接続状態と
する。そして、同時にループ制御信号(図3のD)をロ
ーレベルに変化させ、接続スイッチ11を非接続状態と
し、周波数シンセサイザを構成する回路のループを切断
させる。そしてこの状態で、充放電制御信号(図3の
C)をハイレベルに変化させ、このハイレベルとなって
いる間、接続スイッチ22を接続状態とする。ここで、
この接続スイッチ22が接続状態となってる期間t
1 (即ち充放電制御信号がハイレベルとなっている期
間)は、出力周波数の変化量に対応した時間とする。
【0019】このようにして接続スイッチ11を非接続
状態とすると共に、接続スイッチ21,22を接続状態
とすることで、図3のEに示すように、接続スイッチ2
2が接続状態となってる期間t1 に、電源電圧Vc が抵
抗器R3 を介してローパスフィルタ12のコンデンサC
に供給され、このコンデンサCが充電されて電荷が蓄積
される。このときの蓄積量は、接続スイッチ22が接続
状態となってる期間t 1 に対応する。
【0020】このときのコンデンサCの充電電位の変化
を図4に示すと、出力周波数の変更前にコンデンサCに
充電されていた電位をV0 とすると、充電時間tを充分
に長くすると、補助チャージ回路20側から供給される
信号の電源電圧Vc に近づくが、接続スイッチ22が接
続状態となっている期間t1 で充電時間が制限されるこ
とで、充電電位は目標とする所定電位V1 となる。な
お、目標とする電位V1 は、目標とする周波数信号を電
圧制御発振器7が発振するときの制御電圧に相当する。
【0021】従って、目標とする電位V1 が高い場合
(即ち変更される周波数差が大きい場合)には、接続ス
イッチ22が接続状態となって充電される期間t1 は長
くなり、逆に目標とする電位V1 が電位V0 よりも僅か
しか高くない場合(即ち変更される周波数差が小さい場
合)には、期間t1 は短くなる。
【0022】ここで、この充電期間t1 を設定する関係
式を、次の〔数1〕式に示す。この〔数1〕式におい
て、Raは抵抗器R3 の抵抗値(ここでの抵抗値Raに
はスイッチ21,22の内部抵抗を含む)、Cはコンデ
ンサCの容量である。
【0023】
【数1】
【0024】この〔数1〕式に基づいた具体的な計算例
を次に示すと、例えばC=0.001μF,Ra=10
0Ωとし、電源電圧Vc =5Vで、電圧制御発振器7の
制御電圧を2.5Vから3.0Vに変更したいとき、次
の〔数2〕式で期間t1 が求まる。
【0025】
【数2】
【0026】次に、出力周波数を下降させるときには、
図5に示すように、チャンネル設定データ(図5のA)
が出力されている間に、ループ制御信号(図5のD)を
ローレベルに変化させ、接続スイッチ11を非接続状態
とし、周波数シンセサイザを構成する回路のループを切
断させる。そしてこの状態で、充放電制御信号(図5の
C)をハイレベルに変化させ、このハイレベルとなって
いる間、接続スイッチ22を接続状態とする。ここで、
この接続スイッチ22が接続状態となってる期間t
2 (即ち充放電制御信号がハイレベルとなっている期
間)は、出力周波数の変化量に対応した時間とする。な
お、この出力周波数の下降時には、周波数アップ信号
(図5のB)はローレベルのまま変化させず、接続スイ
ッチ21は非接続状態のままとする。
【0027】このようにして接続スイッチ11を非接続
状態とすると共に、接続スイッチ22を接続状態とする
ことで、接続スイッチ22が接続状態となってる期間t
2 に、ローパスフィルタ12のコンデンサCの蓄積電荷
が抵抗器R3 ,R4 を介して接地側に放電される。この
ときの放電量は、接続スイッチ22が接続状態となって
いる期間t2 に対応する。
【0028】このときのコンデンサCの充電電位の変化
を図6に示すと、出力周波数の変更前にコンデンサCに
充電されていた電位をV0 とすると、放電時間tを充分
に長くすると0Vに近づくが、接続スイッチ22が接続
状態となっている期間t2 で放電時間が制限されること
で、充電電位は目標とする所定電位V2 となる。なお、
目標とする電位V2 は、目標とする周波数信号を電圧制
御発振器7が発振するときの制御電圧に相当する。
【0029】従って、変更前の周波数と変更される周波
数との差が大きい場合には、接続スイッチ22が接続状
態となって放電される期間t2 は長くなり、逆に周波数
差が僅かな場合には、期間t2 は短くなる。
【0030】ここで、この充電期間t2 を設定する関係
式を、次の〔数3〕式に示す。この〔数3〕式におい
て、Raは抵抗器R3 の抵抗値(ここでの抵抗値Raに
はスイッチ22の内部抵抗を含む)、Rbは抵抗器R4
の抵抗値である。
【0031】
【数3】
【0032】この〔数3〕式に基づいた具体的な計算例
を次に示すと、例えばC=0.001μF,Ra=10
0Ωとし、電圧制御発振器7の制御電圧を3.5Vから
3.0Vに変更したいとき、次の〔数4〕式で期間t2
が求まる。
【0033】
【数4】
【0034】このようにして、周波数を上昇させる場合
と下降させる場合の何れでも、チャンネル設定データが
分周器4に供給されている間に、ローパスフィルタ12
のコンデンサCの充電電位(即ち電圧制御発振器7の制
御電圧)が、目標とする発振周波数の制御電圧となるこ
とで、チャンネル設定データの分周器4への供給が終了
して、分周器4の分周比が新たな値になると共にループ
制御用スイッチ11が再び接続状態になると同時に、電
圧制御発振器7が所望の周波数で発振するようになる。
従って、分周器4の分周比が変更されると同時に、出力
端子8に得られる出力周波数が新たな周波数になり、周
波数シンセサイザを構成するループがロックするように
なる。この場合、本例ではローパスフィルタ12を構成
するコンデンサCの蓄積電荷を制御するだけなので、ス
イッチや抵抗器だけでコンデンサCの電荷制御手段であ
る補助チャージ回路20が構成でき、簡単な構成で実現
できる。
【0035】なお、上述実施例においては、ローパスフ
ィルタ12を構成するコンデンサCの充電電位を、新た
な発振周波数に対応して細かく制御するようにしたが、
単に発振周波数の上昇時に、一定期間コンデンサCを充
電させるようにしても良い。即ち、例えば図7に示すよ
うに、補助チャージ回路20の代わりに、接続スイッチ
23を設け、この接続スイッチ23でコンデンサCへの
電源電圧Vc の供給を制御させる。この場合、接続スイ
ッチ23は、周波数制御回路10′から出力される各種
周波数設定用データ(例えばPLLデータのストローブ
信号)で制御させ、周波数上昇時には常時一定時間だけ
電源電圧Vc をコンデンサCに充電させるように接続さ
せる。
【0036】このようにすることで、上述した図1の例
のように完全な充電電位の制御は行われないが、分周器
4の分周比が変更された直後の電圧制御発振器7の制御
電圧が、目標とする電位に近づき、回路のループが目標
とする周波数でロックするまでの時間が従来よりも短く
なる。特に、発振周波数の変更量が大きい場合に効果が
ある。この図7の例の場合には、電荷制御手段をスイッ
チだけで簡単に構成できると共に、上述した〔数1〕式
や〔数3〕式に示す演算が必要なく、制御系の構成を簡
単にすることができる。
【0037】
【発明の効果】本発明によると、発振周波数の変更があ
っても、ローパスフィルタで積分されている状態が電荷
制御手段により強制的に変化して、ループが迅速に安定
し、変更後の周波数を直ちに発振するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】一実施例の要部の回路構成図である。
【図3】一実施例の説明に供するタイミング図である。
【図4】一実施例の説明に供する特性図である。
【図5】一実施例の説明に供するタイミング図である。
【図6】一実施例の説明に供する特性図である。
【図7】一実施例の変形例を示す構成図である。
【図8】従来の周波数シンセサイザの一例を示す構成図
である。
【符号の説明】
1 基準発振器 2,4 分周器 3 位相比較器 5 チャージポンプ 7 電圧制御発振器 8 出力端子 10 周波数制御回路 11 接続スイッチ 12 ローパスフィルタ 20 補助チャージ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準とする周波数信号と分周器の分周出
    力とを位相比較する比較器と、該比較器の出力に基づい
    て充電信号を出力するチャージポンプ回路と、該チャー
    ジポンプ回路の出力を充電して平均化するローパスフィ
    ルタと、該ローパスフィルタの出力により発振周波数が
    制御される電圧制御発振器とを有し、該電圧制御発振器
    の発振出力を出力周波数信号とすると共に上記分周器に
    供給してループを構成させる周波数シンセサイザにおい
    て、 上記チャージポンプ回路と上記ローパスフィルタとを切
    離すスイッチと、上記ローパスフィルタを構成するコン
    デンサの電荷蓄積量を強制的に制御する電荷制御手段と
    を設け、 出力周波数を変化させるとき、上記スイッチにより一時
    的に上記チャージポンプ回路と上記ローパスフィルタと
    を切離すと共に、この切離されている間に、上記電荷制
    御手段による制御で、上記コンデンサの電荷蓄積量を変
    化させるようにした周波数シンセサイザ。
  2. 【請求項2】 上記コンデンサの電荷蓄積量の増減は、
    上記電荷制御手段により、出力周波数の変移に対応して
    制御するようにした請求項1記載の周波数シンセサイ
    ザ。
JP4014144A 1992-01-29 1992-01-29 周波数シンセサイザ Pending JPH05206851A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009182911A (ja) * 2008-02-01 2009-08-13 Alaxala Networks Corp 周波数および電圧制御回路、電子機器およびネットワーク装置
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