JPH0590962A - Frequency synthesizer - Google Patents

Frequency synthesizer

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Publication number
JPH0590962A
JPH0590962A JP3338684A JP33868491A JPH0590962A JP H0590962 A JPH0590962 A JP H0590962A JP 3338684 A JP3338684 A JP 3338684A JP 33868491 A JP33868491 A JP 33868491A JP H0590962 A JPH0590962 A JP H0590962A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
phase
output
loop filter
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP3338684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenro Hirata
賢郎 平田
Takashi Kawabata
考史 川端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPH0590962A publication Critical patent/JPH0590962A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To a frequency synthesizer which can be switched to a desired frequency at a high speed. CONSTITUTION:A phase comparison means 3 of the frequency synthesizer compares a phase of a variable frequency divider output signal fv with a reference frequency signal fr and counts a pulse width in response to a phase lead or lag and applies D/A-conversion convert the county value directly into a DC control voltage of a voltage controlled oscillator(VCO) 5 and is featured to preset the frequency data to initialize the DC control voltage of the VCO 5 oscillating an object frequency at the frequency changeover.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は高速に周波数を切換え
られる周波数シンセサイザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency synthesizer capable of switching frequencies at high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の周波数シンセサイザの従来例に
ついて説明する。図7は周波数シンセサイザの従来例1
を示す構成ブロック図である。図中、1は基準発振器、
2は固定分周器、3は位相比較手段、4は位相比較器、
5は電圧制御発振器(以下、VCOと呼ぶ)、6は可変
分周器、7Aは制御回路、25はチャージポンプ回路、
9はループフィルタである。図8は図7の位相比較手段
3の他の構成例を示す図であり、特開昭61−2551
26に示されたものである。図中、11はアップダウン
カウンタ、13はDA変換器である。
2. Description of the Related Art A conventional example of this type of frequency synthesizer will be described. FIG. 7 shows a conventional example 1 of a frequency synthesizer.
It is a configuration block diagram showing. In the figure, 1 is a reference oscillator,
2 is a fixed frequency divider, 3 is a phase comparator, 4 is a phase comparator,
5 is a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO), 6 is a variable frequency divider, 7A is a control circuit, 25 is a charge pump circuit,
9 is a loop filter. FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the phase comparison means 3 of FIG.
26. In the figure, 11 is an up / down counter and 13 is a DA converter.

【0003】次に、図7の周波数シンセサイザの動作に
ついて説明する。図において、基準発振器1の出力は固
定分周器2によりM分周され基本周波数信号frとな
る。一方、目的の周波数fout を出力するVCO5の出
力は、可変分周器6により制御回路7Aの設定する分周
数Nで分周され可変分周信号fvとなる。位相比較手段
3では、位相比較器4は基本周波数信号frと可変分周
信号fvの位相を比較し、位相が遅れている場合はEO
Dに、進んでいる場合はEOUに位相差に応じた幅のパ
ルスを出力する。チャージポンプ回路25は、上記位相
比較器の出力に応じて、ループフィルタ9を駆動する位
相比較信号を発生する。ループフィルタ9は上記位相比
較信号の低域成分を取り出し、周波数制御電圧Vcで、
上記VCO5の発振周波数を変化させ、可変分周信号f
vの位相を変化させる位相同期ル−プを構成する。この
位相同期ループの動作は、位相比較器4の位相差出力E
OD,EOUがなくなるまで継続され、その位相差が零
になったとき同期状態となる。このとき、出力周波数f
out=N・frの関係を満たすので、分周数N(Nは整
数)を変化させることにより、基本周波数fr の整数倍
の周波数を得ることができる。
Next, the operation of the frequency synthesizer shown in FIG. 7 will be described. In the figure, the output of the reference oscillator 1 is frequency-divided by the fixed frequency divider 2 into a fundamental frequency signal fr. On the other hand, the output of the VCO 5 which outputs the target frequency f out is divided by the frequency divider 6 by the frequency division number N set by the control circuit 7A to become the variable frequency division signal fv. In the phase comparison means 3, the phase comparator 4 compares the phases of the fundamental frequency signal fr and the variable frequency division signal fv, and if the phases are delayed, EO.
If it has proceeded to D, a pulse having a width corresponding to the phase difference is output to EOU. The charge pump circuit 25 generates a phase comparison signal for driving the loop filter 9 according to the output of the phase comparator. The loop filter 9 takes out the low-frequency component of the phase comparison signal and uses the frequency control voltage V c to
By changing the oscillation frequency of the VCO 5, the variable frequency division signal f
Construct a phase-locked loop that changes the phase of v. The operation of this phase locked loop is performed by the phase difference output E of the phase comparator 4.
It is continued until OD and EOU are exhausted, and when the phase difference becomes zero, the synchronization state is established. At this time, the output frequency f
Since the relationship of out = Nfr is satisfied, a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency fr can be obtained by changing the frequency division number N (N is an integer).

【0004】又、図8は図7の位相比較手段3の他の構
成例を示す図である。図8において、位相比較器4は基
本周波数信号frを基準にfvの位相を比較し、位相が進
んでいるときにはEOUにパルスを出し、遅れていると
きにはEODにパルスを出す。アップダウンカウンタ1
1はEOUのパルスをアップカウントし、EODのパル
スをダウンカウントする。DA変換器13はアップダウ
ンカウンタ11の出力する値をデータとしアナログ信号
に変換し出力する。
FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the phase comparison means 3 of FIG. In FIG. 8, the phase comparator 4 compares the phase of fv with the fundamental frequency signal fr as a reference, and outputs a pulse to EOU when the phase is advanced and a pulse to EOD when the phase is delayed. Up-down counter 1
1 counts up EOU pulses and counts down EOD pulses. The DA converter 13 converts the value output from the up / down counter 11 into data and converts it into an analog signal for output.

【0005】次に、周波数シンセサイザの従来例2につ
いて説明する。図9は周波数シンセサイザの従来例2を
示す構成ブロック図であり、特開平2−100519に
示されたものである。図10は図9のチャージポンプ回
路25とループフィルタ9の説明用図である。図9,1
0において、9はループフィルタ、13はアナログスイ
ッチ、21はD/A変換器、25はチャージポンプ回
路、28は定電流源、29はスイッチ、30は抵抗、3
1はコンデンサである。
Next, a conventional example 2 of the frequency synthesizer will be described. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a second conventional frequency synthesizer, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-100519. FIG. 10 is an explanatory diagram of the charge pump circuit 25 and the loop filter 9 of FIG. 9 and 1
In 0, 9 is a loop filter, 13 is an analog switch, 21 is a D / A converter, 25 is a charge pump circuit, 28 is a constant current source, 29 is a switch, 30 is a resistor, 3
1 is a capacitor.

【0006】次に、図9の周波数シンセサイザの動作に
ついて説明する。図9の周波数シンセサイザはVCO
5、可変分周器6、位相比較器4、チャージポンプ回路
25、ループフィルタ9からなる位相同期ループを構成
している。ここで、基準発振器1の出力の基準クロック
周波数をfr 、VCO出力周波数をfout 、可変分周器
の分周数をNdiv とする位相同期状態においては、次式
が成立する。 fout =Ndiv ・fr
Next, the operation of the frequency synthesizer shown in FIG. 9 will be described. The frequency synthesizer shown in FIG. 9 is a VCO.
5, a variable frequency divider 6, a phase comparator 4, a charge pump circuit 25, and a loop filter 9 constitute a phase locked loop. Here, in a phase locked state in which the reference clock frequency of the output of the reference oscillator 1 is fr, the VCO output frequency is f out , and the frequency division number of the variable frequency divider is Ndiv, the following equation holds. f out = Ndiv ・ fr

【0007】次に、位相比較器4、チャージポンプ回路
25、ループフィルタ9について、図9,10を参照し
て説明する。位相比較器4は基準発振器1の出力の基準
クロックの位相(θi )と可変分周器6の出力信号位相
(θo )を比較し、位相誤差(θe =θi −θo )に応
じたパルス幅の信号を位相誤差θe の正負に応じて、U
またはDに出力する。出力の状態には3つの状態があ
り、今、U=D=“H”の状態をN、U=“H”,D=
“L”の状態をU、U=“L”,D=“H”の状態をD
と表す。チャージポンプ回路25は図10に示すよう
に、上記のN,U,Dの3状態に従ってループフィルタ
9をハイインピーダンス状態、定電流源28による充電
状態、放電状態に切換えるスイッチとして動作し、位相
比較器4が出力するディジタル信号をアナログのループ
フィルタ電圧に変換する作用を持っている。
Next, the phase comparator 4, the charge pump circuit 25, and the loop filter 9 will be described with reference to FIGS. The phase comparator 4 compares the phase (θ i ) of the reference clock output from the reference oscillator 1 with the output signal phase (θ o ) of the variable frequency divider 6, and determines the phase error (θ e = θ i −θ o ). Depending on the sign of the phase error θ e , U
Or output to D. There are three output states. Now, the state of U = D = “H” is N, U = “H”, D =
The state of "L" is U, the state of U = "L", D = "H" is D
Express. As shown in FIG. 10, the charge pump circuit 25 operates as a switch for switching the loop filter 9 to a high impedance state, a charging state by the constant current source 28, or a discharging state according to the above three states of N, U and D, and phase comparison is performed. It has a function of converting the digital signal output from the device 4 into an analog loop filter voltage.

【0008】図9に示す周波数シンセサイザにおいて、
出力周波数fout を変更するには、可変分周数Ndiv を
変更することにより実現できるが、ループフィルタ9の
出力電圧が変化し、位相同期ル−プが新しい同期状態に
なるまで時間がかかる。このため、従来は図9に示すよ
うに出力周波数fout を変更する際、可変分周数の変更
と同時にアナログスイッチ13を閉じ、D/A変換器2
1の出力電圧を強制的にループフィルタに与えることに
より、周波数切換え時間を短かくするようになってい
る。
In the frequency synthesizer shown in FIG. 9,
The output frequency f out can be changed by changing the variable frequency division number Ndiv, but it takes time until the output voltage of the loop filter 9 changes and the phase synchronization loop becomes a new synchronization state. Therefore, conventionally, when changing the output frequency f out as shown in FIG. 9, the analog switch 13 is closed at the same time when the variable frequency division number is changed, and the D / A converter 2 is changed.
By forcibly applying the output voltage of 1 to the loop filter, the frequency switching time is shortened.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】周波数シンセサイザの
従来例1は、以上のように構成されているので、ループ
フィルタにおいて、チャージポンプ回路の出力に含まれ
る高周波成分を十分取り除いたVCOの制御電圧を得な
ければ、出力周波数fout 付近にスプリアスが発生す
る。このようなループフィルタは時定数が大きくなる。
従って、チャージポンプ回路出力の高周波成分を除去す
るためのローパスフィルタにより、周波数シンセサイザ
の周波数切換え時の応答を速くするのが困難であった。
又、図8に示した位相比較手段の他の構成例ではループ
フィルタが不要となるが、位相比較器4の出力を直接、
計数しているため、位相が遅れているか進んでいるかし
か検出できず、パルス幅による位相差の大小を検出でき
ないので、高速に目的の周波数に切換えるのが困難であ
った。
Since the conventional example 1 of the frequency synthesizer is configured as described above, the control voltage of the VCO from which the high frequency component contained in the output of the charge pump circuit is sufficiently removed in the loop filter. Otherwise, spurious will occur near the output frequency f out . Such a loop filter has a large time constant.
Therefore, it has been difficult to speed up the response of the frequency synthesizer when switching the frequency by using the low-pass filter for removing the high-frequency component of the output of the charge pump circuit.
Further, in the other configuration example of the phase comparison means shown in FIG. 8, a loop filter is not necessary, but the output of the phase comparator 4 is directly
Since the counting is performed, it can be detected only whether the phase is delayed or advanced, and the magnitude of the phase difference due to the pulse width cannot be detected. Therefore, it is difficult to switch to the target frequency at high speed.

【0010】請求項1に係わる発明は上記のような課題
を解消するためになされたもので、位相比較手段より、
直接、VCOの制御電圧を発生させて、ループフィルタ
を不要とするとともに、周波数を切換える時、アップダ
ウンカウンタに目的の周波数の初期値データを与えるこ
とにより、目的の周波数に高速に切換えることが可能な
周波数シンセサイザを得ることを目的とする。
The invention according to claim 1 has been made to solve the above-mentioned problems.
The VCO control voltage is directly generated to eliminate the need for a loop filter, and when switching the frequency, the up-down counter can be switched to the target frequency at high speed by supplying the initial value data of the target frequency. The purpose is to obtain a perfect frequency synthesizer.

【0011】又、周波数シンセサイザの従来例2は、以
上のように構成されているので、D/A変換器21の出
力電圧を強制的にループフィルタに与えることにより、
周波数切換え時間が短かくなるが、D/A変換器を使用
することにより、回路規模が大きくなり、消費電力も大
きくなるという課題があった。
Since the conventional frequency synthesizer 2 is constructed as described above, the output voltage of the D / A converter 21 is forcibly applied to the loop filter.
Although the frequency switching time becomes short, there is a problem that the circuit scale becomes large and the power consumption becomes large by using the D / A converter.

【0012】請求項2に係わる発明は上記のような課題
を解消するためになされたもので、従来に比べて回路規
模が小さく、消費電力の少ない、周波数切換え時間の速
い周波数シンセサイザを得ることを目的とする。
The invention according to claim 2 has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the invention to obtain a frequency synthesizer having a smaller circuit scale, less power consumption and a faster frequency switching time than the conventional one. To aim.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に係わるこの発明の周波数シンセサイザ
は、基準発振器と、その出力を分周し基本周波数を出力
する固定分周器と、目的の周波数を出力する電圧制御発
振器と、その出力周波数を所定の分周比で分周する可変
分周器と、上記固定分周器と可変分周器の出力の位相を
比較し位相誤差を零にするよう上記電圧制御発振器を制
御する位相比較手段とを備え、上記の位相比較手段が基
本周波数信号を基準に可変分周器出力信号の位相を比較
し、位相の進み又は遅れの位相差を計数化して、その出
力を上記電圧制御発振器の直流制御電圧に変換する手段
と、周波数を切換えるときに、電圧制御発振器の直流制
御電圧を初期設定するための周波数データをプリセット
する手段とを備えるようにしたものである。
In order to achieve the above object, a frequency synthesizer of the present invention according to claim 1 comprises a reference oscillator and a fixed frequency divider for dividing the output of the reference oscillator to output a fundamental frequency. , A voltage controlled oscillator that outputs the target frequency, a variable frequency divider that divides the output frequency by a predetermined frequency division ratio, and the phase error of the output of the fixed frequency divider and the variable frequency divider. And a phase comparison means for controlling the voltage controlled oscillator so as to make zero, the phase comparison means compares the phase of the variable frequency divider output signal with the fundamental frequency signal as a reference, and the phase advance or delay phase Means for digitizing the phase difference, converting the output to the DC control voltage of the voltage controlled oscillator, and means for presetting frequency data for initializing the DC control voltage of the voltage controlled oscillator when switching the frequency. Prepare It is obtained by way.

【0014】請求項2に係わるこの発明の周波数シンセ
サイザは、目的の周波数を出力する電圧制御発振器と、
上記発振器出力を所定の分周数で分周する可変分周器
と、基準発振器と、上記基準発振器出力と可変分周器出
力の位相を比較する位相比較器と、上記位相差を零にす
るよう上記電圧制御発振器の制御電圧を生成する第1の
チャージポンプ回路と、ループフィルタとを有して位相
同期ループを構成するとともに、上記ループフィルタの
コンデンサに接続する第2のチャージポンプ回路を備
え、周波数切換え時に、切換え周波数差に応じて所定時
間、上記ループフィルタのコンデンサを充電状態、又は
放電状態、又はハイインピーダンス状態接続を設定制御
するようにしたものである。
A frequency synthesizer of the present invention according to claim 2 is a voltage controlled oscillator for outputting a target frequency,
A variable frequency divider that divides the oscillator output by a predetermined frequency division number, a reference oscillator, a phase comparator that compares the phases of the reference oscillator output and the variable frequency divider output, and the phase difference is zero. And a second charge pump circuit that forms a phase-locked loop having a loop filter and a second charge pump circuit that connects to a capacitor of the loop filter. During frequency switching, the capacitor of the loop filter is set in a charged state, a discharged state, or a high impedance state for a predetermined time in accordance with the switching frequency difference.

【0015】[0015]

【作用】上記のように構成された請求項1に係わる発明
では、位相比較手段が基本周波数信号と可変分周器出力
信号の位相を比較し、基本周波数信号を基準に位相の進
み又は遅れの位相差を計数化して、その計数値をDA変
換して上記の位相差を、直接、VCOの直流制御電圧に
変換することにより、ループフィルタが不要となり、位
相同期ル−プは目的の周波数に高速に同期できるととも
に、周波数の切換え時に、目的の周波数データをプリセ
ットしてVCOの直流制御電圧を初期設定することによ
り、周波数の切換え後の位相同期ル−プの周波数誤差が
小さくなり短時間に収束することができる。
In the invention according to claim 1 configured as described above, the phase comparison means compares the phases of the basic frequency signal and the output signal of the variable frequency divider, and the phase advance or the delay is made based on the basic frequency signal. The phase difference is digitized, the count value is DA-converted, and the phase difference is directly converted into the DC control voltage of the VCO, whereby the loop filter becomes unnecessary, and the phase-locked loop has a target frequency. In addition to being able to synchronize at high speed, presetting the target frequency data and initializing the DC control voltage of the VCO at the time of frequency switching reduces the frequency error of the phase synchronization loop after frequency switching and shortens the time. Can converge.

【0016】上記のように構成された請求項2に係わる
発明では、周波数切換え時に、ループフィルタのコンデ
ンサに接続したチャージポンプ回路を制御することによ
り、VCOの直流制御電圧を強制的に所定値に設定する
ために、切換え後の位相同期ル−プの周波数誤差が小さ
くなり短時間に収束することができるとともに、チャー
ジポンプ回路を組み合わせることにより、回路規模を小
さく、消費電力を小さくすることができる。
In the invention according to claim 2 configured as described above, the DC control voltage of the VCO is forcibly set to a predetermined value by controlling the charge pump circuit connected to the capacitor of the loop filter at the time of frequency switching. Since the frequency error of the phase-locked loop after switching is reduced and can be converged in a short time because of the setting, the circuit scale and power consumption can be reduced by combining with the charge pump circuit. ..

【0017】[0017]

【実施例】実施例1.以下、この発明の実施例1につい
て説明する。図1はこの発明の周波数シンセサイザの実
施例1を示す構成ブロック図である。図において、1は
基準発振器、2は固定分周器、3は位相比較器4、ゲー
ト回路10、アップダウンカウンタ11、ラッチ回路1
2、DA変換器13、データ入力回路14、計数用パル
ス発振器15、アップダウンカウンタとラッチ回路用の
制御器16を備えた位相比較手段、5はVCO、6は可
変分周器、7Aは制御回路である。
EXAMPLES Example 1. The first embodiment of the present invention will be described below. First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of a frequency synthesizer of the present invention. In the figure, 1 is a reference oscillator, 2 is a fixed frequency divider, 3 is a phase comparator 4, a gate circuit 10, an up / down counter 11, and a latch circuit 1.
2, a phase converter that includes a DA converter 13, a data input circuit 14, a counting pulse oscillator 15, a controller 16 for an up / down counter and a latch circuit, 5 is a VCO, 6 is a variable frequency divider, and 7A is a control. Circuit.

【0018】次に動作について説明する。従来例と同一
部分には同一符号を付し既に説明済みなので省略する。
位相比較手段3について説明する。ゲート回路10は位
相比較器のEOUとEOD信号によって開閉される2つ
のゲートを持ち、アップダウンカウンタ11はEOUに
よって開閉するゲートの出力の計数パルスをアップカウ
ントし、EODによって開閉するゲートの出力の計数パ
ルスをダウンカウントする。これによってEOU、EO
D信号のパルス幅だけアップダウンカウンタ11の内容
が増減し、それをDA変換器用データとして出力する。
また、アップダウンカウンタ11の内容はパルスが入力
されていないときには中心付近の一定の値にリセットす
る。この値が位相比較器4の2入力信号が位相差0の時
の値となる。
Next, the operation will be described. The same parts as those of the conventional example are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted because they have already been described.
The phase comparison means 3 will be described. The gate circuit 10 has two gates which are opened and closed by the EOU and EOD signals of the phase comparator, and the up / down counter 11 counts up the counting pulse of the output of the gate which is opened and closed by EOU, and the output of the gate which is opened and closed by EOD. Count down counting pulses. This makes EOU, EO
The content of the up / down counter 11 is increased / decreased by the pulse width of the D signal and output as DA converter data.
The content of the up / down counter 11 is reset to a constant value near the center when no pulse is input. This value is the value when the phase difference between the two input signals of the phase comparator 4 is zero.

【0019】ラッチ回路12はアップダウンカウンタ1
1へのパルス入力が終了直後動作し、アップダウンカウ
ンタのリセット直前までホールドする。計数用パルス発
振器15は計数パルスを発生しゲート回路10の入力に
送出している。DA変換器13はアップダウンカウンタ
14の出力をDA変換し出力することにより直流電圧を
発生しVCO5の発振周波数を制御する。従って、ルー
プフィルタなしで直流電圧をVCO5に与えることがで
きて、位相同期ループの応答が速くなる。更に、データ
入力回路14は、周波数切換え時に、目的周波数をVC
O5が発振する制御電圧を、DA変換器13が発生する
ように数値をアップダウンカウンタ11に与える。これ
により、目的の周波数が初期設定され、位相同期ル−プ
は切換え後の周波数誤差が小さくなり、短時間に目的の
周波数に収束する。以上を組合わせることにより、目的
周波数を高速に切換えることが可能な周波数シンセサイ
ザを得ることができる。
The latch circuit 12 is an up / down counter 1
It operates immediately after the pulse input to 1 is completed and holds until just before the up / down counter is reset. The counting pulse oscillator 15 generates counting pulses and sends them to the input of the gate circuit 10. The DA converter 13 DA-converts the output of the up / down counter 14 and outputs it, thereby generating a DC voltage and controlling the oscillation frequency of the VCO 5. Therefore, a DC voltage can be applied to the VCO 5 without a loop filter, and the response of the phase locked loop becomes faster. Further, the data input circuit 14 sets the target frequency to VC when switching the frequency.
The control voltage oscillated by O5 is given a numerical value to the up / down counter 11 so that the DA converter 13 can generate it. As a result, the target frequency is initialized, the frequency error after switching of the phase-locked loop becomes small, and the phase-locked loop converges to the target frequency in a short time. By combining the above, it is possible to obtain a frequency synthesizer capable of switching the target frequency at high speed.

【0020】図2、図3は本発明の回路の動作説明図で
ある。図2が定常位相誤差が0より小さく初期の周波数
が目標の周波数より低い場合、図3が定常位相誤差が0
より大きく初期の周波数が目標の周波数より高い場合の
例を示している。図2、図3は共通に(A)が基準発振
器1の出力を固定分周器2によりM分周した基本周波数
信号fr のクロック、(B)が可変分周器6の出力fv
、(C)(D)が位相比較器4の夫々EOD,EOU
の出力パルス、(E)(F)がゲート回路10の出力で
夫々アップダウンカウンタ14の入力D,アップダウン
カウンタ14の入力Uに送られる計数パルス、(G)が
アップダウンカウンタ14の計数値、(H)がDA変換
器13の出力値Vc (I)がVCO5の出力周波数f
out である。
2 and 3 are diagrams for explaining the operation of the circuit of the present invention. When the steady phase error is smaller than 0 and the initial frequency is lower than the target frequency in FIG. 2, the steady phase error is 0 in FIG.
An example in which the larger initial frequency is higher than the target frequency is shown. 2 and 3, in common, (A) is a clock of the fundamental frequency signal fr obtained by dividing the output of the reference oscillator 1 by M by the fixed frequency divider 2, and (B) is the output fv of the variable frequency divider 6.
, (C) and (D) are EOD and EOU of the phase comparator 4, respectively.
Output pulses, (E) and (F) are count pulses sent to the input D of the up / down counter 14 and the input U of the up / down counter 14 by the output of the gate circuit 10, and (G) is the count value of the up / down counter 14. , (H) is the output value V c (I) of the DA converter 13 is the output frequency f of the VCO 5.
is out .

【0021】ゲート回路10を通過後の計数パルスの数
は位相比較器4の出力するパルスの幅に比例する数と
し、その数をアップダウンカウンタ14によって計数
し、計数後の値をラッチ回路12でホールドすることに
よって位相差をデータとし、それをDA変換器13に入
力することによって位相差を直接、直流電圧に変換し、
VCO5の出力周波数の制御電圧とする。以上よりこの
ループは1次ループと同じ動作をしている。
The number of counting pulses after passing through the gate circuit 10 is set to a number proportional to the width of the pulse output from the phase comparator 4, and the number is counted by the up / down counter 14, and the counted value is latched by the latch circuit 12. By holding at, the phase difference is converted into data, and by inputting it to the DA converter 13, the phase difference is directly converted into a DC voltage,
The control voltage of the output frequency of the VCO 5 is used. From the above, this loop operates in the same way as the primary loop.

【0022】実施例2.以下、この発明の実施例2につ
いて説明する。図4はこの発明の周波数シンセサイザの
実施例2を示す構成ブロック図である。図4において、
9はループフィルタ、24はチャージポンプ駆動回路、
25は第1のチャージポンプ回路、26は第2のチャー
ジポンプ回路である。従来例と同一部分には同一符号を
付し既に説明済みなので説明を省く。図6は、図4,5
のチャージポンプ駆動回路の内部構成を示す図である。
図6において、17は設定時間レジスタ、18はカウン
タ、19はスイッチ、20はクロック発生器である。
Example 2. The second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 4 is a configuration block diagram showing a second embodiment of the frequency synthesizer of the present invention. In FIG.
9 is a loop filter, 24 is a charge pump drive circuit,
Reference numeral 25 is a first charge pump circuit, and 26 is a second charge pump circuit. The same parts as those of the conventional example are designated by the same reference numerals and have already been described, and thus the description thereof will be omitted. 6 is the same as FIG.
It is a figure which shows the internal structure of the charge pump drive circuit of.
In FIG. 6, 17 is a set time register, 18 is a counter, 19 is a switch, and 20 is a clock generator.

【0023】次に図4に示す周波数シンセサイザの動作
について説明する。図4において、位相比較器4、チャ
ージポンプ回路25、VCO5、可変分周器6、ループ
フィルタ9により位相同期ル−プを構成している。可変
分周器2に設定する分周数をN1からN2に変化させる
と、VCO1の出力周波数は基準クロックの周波数をf
r としてfout1=N1・fr からfout2=N2・fr に
変化するが、このときVCO1の入力電圧が同期状態に
おいて、Vc1からVc2にΔVc =Vc2−Vc1だけ変化す
るとする。ループフィルタ9のコンデンサ31の容量を
Cとし、第2のチャージポンプ回路26の定電流源8を
Iアンペアとすると、制御回路7は周波数切換え時に、
T=C・|ΔVc |/Iの期間、チャージポンプ駆動回
路24がΔVc >0の時U2、ΔVc <0の時D2の信
号を出力するように設定する。第2のチャージポンプ回
路26は、U2=“H”の時に充電状態、D2=“H”
の時に放電状態になり、ループフィルタ9のコンデンサ
31を定電流Iで充放電する。なお、U2=D2=
“L”の時はハイインピーダンス状態になり、コンデン
サ31の電圧に影響を与えない。
Next, the operation of the frequency synthesizer shown in FIG. 4 will be described. In FIG. 4, the phase comparator 4, the charge pump circuit 25, the VCO 5, the variable frequency divider 6, and the loop filter 9 constitute a phase synchronization loop. When the frequency division number set in the variable frequency divider 2 is changed from N1 to N2, the output frequency of the VCO 1 becomes the frequency of the reference clock by f.
As r, f out1 = N1 · fr changes from f out2 = N2 · fr. At this time, it is assumed that the input voltage of VCO1 changes from V c1 to V c2 by ΔV c = V c2 −V c1 in the synchronous state. When the capacitance of the capacitor 31 of the loop filter 9 is C and the constant current source 8 of the second charge pump circuit 26 is I amp, the control circuit 7 is
During the period of T = C · | ΔV c | / I, the charge pump drive circuit 24 is set to output the signal U2 when ΔV c > 0 and the signal D2 when ΔV c <0. The second charge pump circuit 26 is in a charge state when U2 = “H” and D2 = “H”.
At the time of, the discharge state is reached, and the capacitor 31 of the loop filter 9 is charged and discharged with the constant current I. Note that U2 = D2 =
When it is “L”, it is in a high impedance state and does not affect the voltage of the capacitor 31.

【0024】図6はチャージポンプ駆動回路24の内部
構成を示す図である。制御回路7は、クロック発生器2
0の周期をτとすると、設定時間レジスタ17にT/τ
を設定するとともに、VCO1の入力電圧Vc1と、Vc2
の大小関係に従って、スイッチ19を設定する。カウン
タ18は周波数切換え時に、設定時間レジスタ17の値
だけクロック発生器20をカウントする期間、つまりT
の期間スイッチ19に信号を出力する。スイッチ19は
制御回路7の設定に応じて、U2またはD2に切換え
る。以上によりチャージポンプ駆動回路24は周波数の
切換え時に、設定された時間だけ充電状態信号U2、ま
たは放電状態信号D2を出力することができる。
FIG. 6 shows the internal structure of the charge pump drive circuit 24. The control circuit 7 uses the clock generator 2
When the period of 0 is τ, T / τ is set in the set time register 17.
VCO1 input voltage V c1 and V c2
The switch 19 is set according to the magnitude relation of. When the frequency is switched, the counter 18 counts the clock generator 20 by the value of the set time register 17, that is, T
The signal is output to the switch 19 during the period. The switch 19 switches to U2 or D2 according to the setting of the control circuit 7. As described above, the charge pump drive circuit 24 can output the charge state signal U2 or the discharge state signal D2 for a set time when the frequency is switched.

【0025】実施例3.以下、この発明の実施例3につ
いて説明する。図5はこの発明の周波数シンセサイザの
実施例3を示す構成ブロック図である。図5において、
23はゲート回路である。図5中、図4と同一部分は同
一符号を付し細部説明を省略する。実施例2では第2の
チャージポンプ回路26を別に設け、ループフィルタ9
のコンデンサ11を駆動したが、この実施例3では図5
に示すようにチャージポンプ駆動回路24出力をORゲ
ート23によって位相比較器4出力と合成してチャージ
ポンプ回路25を駆動してもよい。この場合、さらに回
路規模を小さく、消費電力を少なくできる利点がある。
Example 3. The third embodiment of the present invention will be described below. FIG. 5 is a configuration block diagram showing a third embodiment of the frequency synthesizer of the present invention. In FIG.
Reference numeral 23 is a gate circuit. 5, those parts which are the same as those corresponding parts in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. In the second embodiment, the second charge pump circuit 26 is separately provided, and the loop filter 9
The capacitor 11 of FIG.
The output of the charge pump drive circuit 24 may be combined with the output of the phase comparator 4 by the OR gate 23 to drive the charge pump circuit 25 as shown in FIG. In this case, there are advantages that the circuit scale can be further reduced and the power consumption can be reduced.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように請求項1に係わる発明によ
れば、ゲート回路を利用することによって基本周波数の
周期毎に位相差を検出でき、また、その位相差を直接、
VCOの直流制御電圧に変換できるので、大きな時定数
をもつループフィルタが不要となり、位相同期ループの
応答速度を上げることができるとともに、周波数切換え
時に、VCOの制御電圧を初期設定することによって、
切換え時の誤差電圧を小さくし、位相同期ループが短時
間で収束することができるため、高速で目的の周波数に
切換えることが可能な周波数シンセサイザを得ることが
できる。
As described above, according to the invention of claim 1, the phase difference can be detected for each cycle of the fundamental frequency by using the gate circuit, and the phase difference can be directly detected.
Since it can be converted into the DC control voltage of the VCO, a loop filter having a large time constant is unnecessary, the response speed of the phase locked loop can be increased, and the VCO control voltage is initialized at the time of frequency switching.
Since the error voltage at the time of switching can be reduced and the phase-locked loop can converge in a short time, it is possible to obtain a frequency synthesizer that can switch to a target frequency at high speed.

【0027】また、以上のように請求項2に係わる発明
によれば、周波数切換え時に、ループフィルタのコンデ
ンサに接続した第2のチャージポンプ回路を制御するこ
とにより、VCOの直流制御電圧を強制的に所定値に設
定することにより、切換え後の位相同期ル−プの周波数
誤差が小さくなり短時間に収束することができるととも
に、チャージポンプ回路を組み合わせて構成することに
より、回路規模を小さく、消費電力を小さくできる周波
数シンセサイザを得ることができる。
Further, as described above, according to the second aspect of the invention, the DC control voltage of the VCO is forced by controlling the second charge pump circuit connected to the capacitor of the loop filter at the time of frequency switching. By setting to a predetermined value, the frequency error of the phase-locked loop after switching can be reduced and convergence can be achieved in a short time. A frequency synthesizer that can reduce power can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の周波数シンセサイザの実施例1を示す
構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing a first embodiment of a frequency synthesizer of the present invention.

【図2】図1の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of FIG.

【図3】図1の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of FIG. 1.

【図4】本発明の周波数シンセサイザの実施例2を示す
構成ブロック図である。
FIG. 4 is a configuration block diagram showing a second embodiment of the frequency synthesizer of the present invention.

【図5】本発明の周波数シンセサイザの実施例3を示す
構成ブロック図である。
FIG. 5 is a configuration block diagram showing a third embodiment of the frequency synthesizer of the present invention.

【図6】図4,5のチャージポンプ駆動回路の内部構成
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an internal configuration of the charge pump drive circuit of FIGS.

【図7】周波数シンセサイザの従来例1を示す構成ブロ
ック図である。
FIG. 7 is a configuration block diagram showing a first conventional example of a frequency synthesizer.

【図8】図7の位相比較手段の他の構成例を示す図であ
る。
8 is a diagram showing another configuration example of the phase comparison means in FIG.

【図9】周波数シンセサイザの従来例2を示す構成ブロ
ック図である。
FIG. 9 is a configuration block diagram showing a second conventional example of a frequency synthesizer.

【図10】図4,5,7,9のチャージポンプ回路とル
ープフィルタの説明用図である。
10 is an explanatory diagram of a charge pump circuit and a loop filter of FIGS. 4, 5, 7, and 9. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基準発振器 2 固定分周器 3 位相比較手段 4 位相比較器 5 VCO 6 可変分周器 7A,7B,7C 制御回路 9 ループフィルタ 10 ゲ−ト回路 11 アップダウンカウンタ 12 ラッチ回路 13 DA変換器 14 データ入力回路 15 計数用パルス発振器 16 制御器 20 クロック発生器 23 ゲート回路 24 チャージポンプ駆動回路 25,26 チャージポンプ回路 1 Reference Oscillator 2 Fixed Divider 3 Phase Comparator 4 Phase Comparator 5 VCO 6 Variable Divider 7A, 7B, 7C Control Circuit 9 Loop Filter 10 Gate Circuit 11 Up / Down Counter 12 Latch Circuit 13 DA Converter 14 Data input circuit 15 Counting pulse oscillator 16 Controller 20 Clock generator 23 Gate circuit 24 Charge pump drive circuit 25, 26 Charge pump circuit

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年3月23日[Submission date] March 23, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項2[Name of item to be corrected] Claim 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0016】上記のように構成された請求項2に係わる
発明では、周波数切換え時に、ループフィルタのコンデ
ンサに接続したチャージポンプ回路を制御することによ
り、VCOの直流制御電圧を強制的に所定値に設定する
ために、切換え後の位相同期ル−プの周波数誤差が小さ
くなり短時間に収束することができるとともに、チャー
ジポンプ回路を組み合わせて構成することにより、回路
規模を小さく、消費電力を小さくすることができる。
In the invention according to claim 2 configured as described above, the DC control voltage of the VCO is forcibly set to a predetermined value by controlling the charge pump circuit connected to the capacitor of the loop filter at the time of frequency switching. For setting, the frequency error of the phase-locked loop after switching can be reduced and can be converged in a short time, and the circuit scale and the power consumption can be reduced by combining with the charge pump circuit. be able to.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Name of item to be corrected] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0023】次に図4に示す周波数シンセサイザの動作
について説明する。図4において、位相比較器4、チャ
ージポンプ回路25、VCO5、可変分周器6、ループ
フィルタ9により位相同期ル−プを構成している。可変
分周器2に設定する分周数をN1からN2に変化させる
と、VCO1の出力周波数は基準クロックの周波数をf
r としてfout1=N1・fr からfout2=N2・fr に
変化するが、このときVCO1の入力電圧が同期状態に
おいて、Vc1からVc2にΔVc =Vc2−Vc1だけ変化す
るとする。ループフィルタ9のコンデンサ31の容量を
Cとし、第2のチャージポンプ回路26の定電流源8を
Iアンペアとすると、制御回路7は周波数切換え時に、
T=C・|ΔVc |/Iの期間、チャージポンプ駆動回
路24がΔVc >0の時U2、ΔVc <0の時D2の信
号を出力するように設定する。第2のチャージポンプ回
路26は、U2=“H”の時に充電状態、D2=“H”
の時に放電状態になり、ループフィルタ9のコンデンサ
31を定電流Iで時間Tにわたり充放電し、電圧をVc2
に設定する。なお、U2=D2=“L”の時はハイイン
ピーダンス状態になり、コンデンサ31の電圧に影響を
与えない。
Next, the operation of the frequency synthesizer shown in FIG. 4 will be described. In FIG. 4, the phase comparator 4, the charge pump circuit 25, the VCO 5, the variable frequency divider 6, and the loop filter 9 constitute a phase synchronization loop. When the frequency division number set in the variable frequency divider 2 is changed from N1 to N2, the output frequency of the VCO 1 becomes the frequency of the reference clock by f.
As r, f out1 = N1 · fr changes from f out2 = N2 · fr. At this time, it is assumed that the input voltage of VCO1 changes from V c1 to V c2 by ΔV c = V c2 −V c1 in the synchronous state. When the capacitance of the capacitor 31 of the loop filter 9 is C and the constant current source 8 of the second charge pump circuit 26 is I amp, the control circuit 7 is
During the period of T = C · | ΔV c | / I, the charge pump drive circuit 24 is set to output the signal U2 when ΔV c > 0 and the signal D2 when ΔV c <0. The second charge pump circuit 26 is in a charge state when U2 = “H” and D2 = “H”.
At the time of, the capacitor 31 of the loop filter 9 is charged and discharged with the constant current I for the time T, and the voltage is V c2.
Set to. It should be noted that when U2 = D2 = “L”, a high impedance state is set and the voltage of the capacitor 31 is not affected.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9182−5J H03L 7/10 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location 9182-5J H03L 7/10 A

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基準発振器と、その出力を分周し基本周
波数を出力する固定分周器と、目的の周波数を出力する
電圧制御発振器と、その出力周波数を所定の分周比で分
周する可変分周器と、上記固定分周器と可変分周器の出
力の位相を比較し位相誤差を零にするよう上記電圧制御
発振器を制御する位相比較手段とを備え、上記の位相比
較手段が基本周波数信号を基準に可変分周器出力信号の
位相を比較し、位相の進み又は遅れの位相差を計数化し
て、その出力を上記電圧制御発振器の直流制御電圧に変
換する手段と、周波数を切換えるときに、電圧制御発振
器の直流制御電圧を初期設定するための周波数データを
プリセットする手段とを備えることを特徴とする周波数
シンセサイザ。
1. A reference oscillator, a fixed frequency divider for dividing its output to output a fundamental frequency, a voltage controlled oscillator for outputting a target frequency, and its output frequency divided by a predetermined division ratio. A variable frequency divider and a phase comparison means for controlling the voltage controlled oscillator so as to compare the phases of the outputs of the fixed frequency divider and the variable frequency divider to make the phase error zero, the phase comparison means described above. The frequency of the variable frequency divider output signal is compared with the fundamental frequency signal as a reference, the phase difference of the lead or lag of the phase is digitized, and the output is converted into the DC control voltage of the voltage controlled oscillator, and the frequency is A frequency synthesizer for presetting frequency data for initializing the DC control voltage of the voltage controlled oscillator when switching.
【請求項2】 目的の周波数を出力する電圧制御発振器
と、上記発振器出力を所定の分周数で分周する可変分周
器と、基準発振器と、上記基準発振器出力と可変分周器
出力の位相を比較する位相比較器と、上記位相差を零に
するよう上記電圧制御発振器の制御電圧を生成する第1
のチャージポンプ回路と、ループフィルタとを有して位
相同期ループを構成するとともに、上記ループフィルタ
のコンデンサに接続する第2のチャージポンプ回路を備
え、周波数切換え時に、切換え周波数差に応じて所定時
間、上記ループフィルタのコンデンサを充電状態、又は
放電状態、又はハイインピーダンス状態接続を設定制御
することを特徴とする周波数シンセサイザ。
2. A voltage-controlled oscillator that outputs a target frequency, a variable frequency divider that divides the oscillator output by a predetermined frequency division number, a reference oscillator, and the reference oscillator output and the variable frequency divider output. A phase comparator for comparing phases, and a first for generating a control voltage of the voltage controlled oscillator so as to make the phase difference zero.
And a loop filter to form a phase-locked loop, and a second charge pump circuit connected to the capacitor of the loop filter. When the frequency is switched, a predetermined time is set according to the switching frequency difference. A frequency synthesizer characterized by setting and controlling a charge state, a discharge state, or a high impedance state connection of a capacitor of the loop filter.
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