JPH0621809A - 位相ロックループ回路 - Google Patents

位相ロックループ回路

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JPH0621809A
JPH0621809A JP4176840A JP17684092A JPH0621809A JP H0621809 A JPH0621809 A JP H0621809A JP 4176840 A JP4176840 A JP 4176840A JP 17684092 A JP17684092 A JP 17684092A JP H0621809 A JPH0621809 A JP H0621809A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
output
input signal
level
synchronization
Prior art date
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Pending
Application number
JP4176840A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Nagahama
濱 哲 也 長
Shoji Ueno
野 昭 司 上
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0621809A publication Critical patent/JPH0621809A/ja
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力信号の周波数が低くなっても位相シフト
が生じるものを防止する。 【構成】 外部からの入力信号及び前記パルス信号に基
づいて、前記入力信号の周波数が所定値の場合に前記入
力信号の立上がりに同期して立上がり、前記入力信号の
立下がりに同期して立下がる信号を生成し、前記入力信
号の周波数が前記所定値よりも低くなった場合に前記入
力信号の立上がりに同期して立上がり、前記入力信号の
前記立上がった後の前記パルス信号の2回目の立上がり
に同期して立下がる信号を生成するとともに前記入力信
号の立下がりに同期して立上がり、その後の前記パルス
信号の最初の立上がりに同期して立下がる信号を生成す
る信号生成回路1、2、3を新たに設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は位相ロックループ回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の位相ロックループ(以下、PLL
(Phase Locked Loop )ともいう)回路を図3に示す。
このPLL回路は位相比較回路5と、ローパスフィルタ
11と、電圧制御発振器(以下、VCOともいう)12
とを有している。位相比較回路5はD型のフリップフロ
ップ(以下、D−FFともいう)5a及び5bと、NO
Rゲート5cと、インバータ5dと、チャージポンプ5
eとを備え、入力信号fi とVCO12の出力fR との
位相比較を行う。D−FF5aのCK端子には入力信号
i が入力され、D端子は“H”レベルに設定されてい
る。そしてQ端子はNORゲート5cの一方の入力端子
に接続され、バーQ端子はチャージポンプ5eの一方の
入力端子に接続されている。又、D−FF5bのCK端
子にはVCO12の出力fo が入力され、D端子は
“H”レベルに設定されている。そして、D−FF5b
のバーQ端子はチャージポンプ5eの他方の入力端子に
接続されているとともにインバータ5dを介してD−F
F5aのR端子に接続されている。なお、NORゲート
5cの他方の入力端子にはVCO12の出力が入力さ
れ、NORゲート5cの出力はD−FF5bのR端子に
接続されている。なお、チャージポンプ5eは例えば図
5に示すように縦続接続されたPチャネル及びNチャネ
ルMOSトランジスタと、1個のインバータからなるト
ライステート回路である。
【0003】次に位相比較回路5の動作を図4を参照し
て説明する。今、入力信号fi が“L”から“H”にな
ると、D−FF5aのQ端子の出力信号は“L”から
“H”に、したがってバーQ端子の出力信号バーUPは
“H”から“L”に変化する。なおこの時、VCO12
の出力fo が入力信号fi に同期していれば、信号fo
は“H”から“L”に変化するが、NORゲート5cの
出力は“L”のままであり、D−FF5bはリセットさ
れず、D−FF5bのバーQ端子の出力信号バーDNは
“H”のままとなる。したがってチャージポンプ5eの
出力eb はハイインピーダンス状態から“H”の状態に
なる。その後、VCO12の出力fo が“L”から
“H”になると、D−FF5bのバーQ端子から出力さ
れる信号バーDNは“H”から“L”に変化する。これ
によりD−FF5aはリセットされてD−FF5aのバ
ーQ端子から出力される信号バーUPが“L”から
“H”になる。したがってチャージポンプ5eの出力e
b は“H”から“L”になる。この時NORゲート5c
の出力は“L”のままである。
【0004】その後、VCO12の出力fo が“H”か
ら“L”になると、NORゲート5cの出力が“L”か
ら“H”に変化し、D−FF5bがリセットされる。こ
れによりD−FF5bのバーQ端子の出力信号バーDN
は“L”から“H”に変化し、チャージポンプ5eの出
力eb は“L”からハイインピーダンス状態になる。
【0005】したがってこの位相比較回路5において
は、入力信号fi に対してVCO12の出力信号fo
位相が進んでいる場合は、チャージポンプ5eから出力
される“H”レベルのパルス幅が“L”レベルのパルス
幅よりも狭くなり、入力信号fi に対してVCO12の
出力信号fo の位相が遅れている場合はチャージポンプ
5eから出力される“H”レベルのパルス幅が“L”レ
ベルのパルス幅よりも広くなる。そして同期している場
合はチャージポンプ5eから出力される“H”レベルの
パルス幅は“L”レベルのパルス幅は同一となる。
【0006】位相比較回路5の出力eb はローパスフィ
ルタ11によって積分され、その平均値ec がローパス
フィルタ11から出力される。ローパスフィルタ11の
出力ec に基づいて入力信号fi に同期するような出力
信号fo がVCO12から出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のPL
L回路においては、入力信号fi と出力信号fo が同期
している場合、位相比較回路5の出力端(すなわち、チ
ャージポンプ5eの出力端)からは、入力信号fi の立
上がり時にしか出力パルスが出ない。このため、入力信
号fi の周波数が低くなると、チャージポンプ5eの出
力パルスの間隔が広くなり、積分化されたローパスフィ
ルタの出力がシフトする、すなわち位相シフトが起こる
という問題がある(「Sytematic Jitter in a Chain of
Didital Regenerators 」,C.J.BYRNE,B.
J.KARAFIN and D.B.ROBINSO
N,JR.著、THE BELL SYSTEM TE
CHNICAL JOURNAL,NOVEMBER
1963参照)。
【0008】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、入力信号fi の周波数が低くなっても位相シ
フトが生じないPLL回路を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による位相ロック
ループ回路は、パルス信号を発生する電圧制御発振器
と、外部からの入力信号及び前記パルス信号に基づい
て、前記入力信号の周波数が所定値の場合に前記入力信
号の立上がりに同期して立上がり、前記入力信号の立下
がりに同期して立下がる信号を生成し、前記入力信号の
周波数が前記所定値よりも低くなった場合に前記入力信
号の立上がりに同期して立上がり、前記入力信号の前記
立上がった後の前記パルス信号の2回目の立上がりに同
期して立下がる信号を生成するとともに前記入力信号の
立下がりに同期して立上がり、その後の前記パルス信号
の最初の立上がりに同期して立下がる信号を生成する第
1の信号生成回路と、前記パルス信号及び前記第1の信
号生成回路の出力に基づいて、前記第1の信号生成回路
の出力信号の立上がりに同期して“H”レベルの信号を
生成し、この信号生成後の前期パルス信号の最初の立上
がりに同期して“L”レベルの信号を生成し、この信号
生成後の前期パルス信号の最初の立下がりに同期して中
間レベルの信号を生成する第2の信号生成回路と、この
第2の信号生成回路の出力を積分し、平均値を出力する
ローパスフィルタと、を備え、前記電圧制御発振器は前
記ローパスフィルタの出力に基づいて前記入力信号に同
期するように前記パルス信号を制御することを特徴とす
る。
【0010】
【作用】このように構成された本発明による位相ロック
ループ回路(以下、PLL回路ともいう)によれば、入
力信号の周波数が低くなった場合には、入力信号の立下
がりに同期して立上がり、その後のパルス信号の最初の
立上がりに同期して立下がる信号が第1の信号生成回路
によって生成され、この信号と上記パルス信号に基づい
て第2の信号生成回路から、中間レベルから“H”レベ
ルに、“H”レベルから“L”レベルに、“L”レベル
から中間レベルに変わる信号が生成されて出力される。
これにより、入力信号の周波数が低くなっても位相シフ
トが生じるのを防止することができる。
【0011】
【実施例】本発明によるPLL回路の一実施例の構成を
図1に示す従来のPLL回路において、D型のフリップ
フロップ(以下、D−FFともいう)1及び2と、論理
回路3とを備えている。D−FF1のR端子には外部か
らの入力信号fi の反転信号が入力され、D端子は
“H”レベルに設定されている。又D−FFのQ端子は
D−FF2のD端子に接続されている。D−FF1及び
2のCK端子に電圧制御発振器(以下、VCOともい
う)12の出力信号fo が入力され、D−FF2のバー
Q端子から信号V1 が出力される。
【0012】論理回路3はNANDゲート3aと、OR
ゲート3bと、NANDゲート3cとを有している。N
ANDゲート3a及びORゲート3bには入力信号f1
とD−FF2の出力信号V1 が入力され、NANDゲー
ト3cにはNANDゲート3aの出力信号とORゲート
3bの出力信号が入力されている。そして、NANDゲ
ート3cの出力信号V2 、すなわち論理回路3の出力信
号V2 が位相比較回路5のD−FF5aのCK端子に入
力されている。なお、論理回路3は入力信号fi とD−
FFの出力信号V1 の値が一致している場合は“H”レ
ベルの信号を出力し、一致していない場合は“L”レベ
ルの信号を出力する。
【0013】次に本実施例のPLL回路の動作を図2を
参照して説明する。なお、図2は入力信号fi とVCO
12の出力信号fo が同期している場合を示している。
時刻to において、入力信号fi が“L”レベルである
と、D−FF1がリセットされ、D−FF1のQ端子か
ら出力される信号のレベルが“L”となっている。この
ためこの状態でVCO12の出力fo が“L”から
“H”に変化してもD−FF2のバーQ端子から出力さ
れる信号V1 は“H”レベルとなる。したがって論理回
路3の出力V2 は“L”となり、位相比較回路5の出力
b は中間の状態となっている。時刻t1 において、入
力信号fi が“L”から“H”になっても、D−FF1
及び2のCK端子にはVCO12の出力パルスfo の立
上がりエッジが入力されないため、D−FF1のQ端子
から出力される信号のレベルは“L”のままであるとと
もにD−FF2の出力信号V1 は“H”のままとなる。
したがって論理回路3の出力V2 は“L”から“H”に
変化し、これにより位相比較回路5の出力、すなわちチ
ャージポンプ5eの出力eb は中間レベルから“H”レ
ベルに変化する。
【0014】その後、時刻t2 において、VCO12の
出力パルスfo が“L”から“H”になると、D−FF
1のQ端子から出力される信号のレベルは“L”から
“H”に変わるが、D−FF2のバーQ端子から出力さ
れる信号V1 のレベルは変化せず“H”のままとなる。
この時、入力信号fi のレベルは“H”のままであるか
ら論理回路3の出力信号V2 のレベルは“H”のままと
なる。しかし、出力パルスfo が“L”から“H”に変
化したことにより、位相比較回路5の出力eb は従来の
場合と同様に“H”レベルから“L”レベルに変化す
る。
【0015】その後、時刻t3 において入力信号fi
“H”から“L”に変化してもD−FF2のCK端子に
は出力パルスfo の立上がりエッジが入力されないた
め、信号V1 のレベルは“H”のままとなる。したがっ
て論理回路3の出力信号V2 のレベルも“H”から
“L”に変化する。なお、この時、入力信号fi のレベ
ルの変化によってD−FF1がリセットされるため、D
−FF2のD端子に入力する信号のレベルは“L”とな
る。又、この時、入力信号fi と出力信号fo が同期し
ているため出力信号fo は“H”から“L”に変化し、
これによりチャージポンプ5eの出力eb は“L”から
中間レベルに変化する。
【0016】次に入力信号fi の周波数が所定の周波数
(時刻to 〜t3 の間)に比べて低くなった場合、例え
ば所定の周波数の1/2になった場合を説明する。この
時、入力信号fi と出力信号fo は同期しているものと
する。
【0017】時刻t5 において、入力信号fi が“L”
から“H”に変化すると、前述したように論理回路3の
出力V2 も“L”から“H”に変化し、これによりチャ
ージポンプ5の出力eb も中間レベルから“H”レベル
に変化する。その後、時刻t6 においてVCO12の出
力パルスfo が“L”から“H”に立上がると、チャー
ジポンプ5eの出力eb は“H”から“L”に変り、そ
して時刻t7 において、VCO12の出力パルスfo
“H”から“L”に立下がるとチャージポンプ5eの出
力eb は“L”レベルから中間レベルに変る。なお、時
刻t6 において出力パルスfo が立上がったことにより
D−FF2のD端子に入力される信号レベルは“H”レ
ベルとなっている。
【0018】次に時刻t8 において、VCO12の出力
パルスfo が“L”から“H”に変化すると、D−FF
2から出力される信号V1 は“H”から“L”に変り、
これにより論理回路3の出力V2 は“H”から“L”に
変るが、チャージポンプ5eの出力eb は変化せず、中
間レベルのままとなっている。そして時刻t9 におい
て、入力信号fi が“H”から“L”に変化すると、論
理回路3の出力V2 は“H”から“L”に変化し、これ
によりチャージポンプ5eの出力eb は中間レベルから
“H”レベルに変化する。なお、この時、入力信号fi
が“L”レベルになったことにより、D−FF1はリセ
ットされ、D−FF2のD端子に入力される信号は
“L”レベルとなっている。
【0019】その時、時刻t10において、VCO12の
出力パルスf0 が“L”から“H”に立上がると、D−
FF2の出力V1 が“L”から“H”に変ることにより
論理回路3の出力V2 も“H”から“L”に変わる。そ
してこの時チャージポンプの出力eb も“H”レベルか
ら“L”レベルに変化する。そして時刻t11において出
力パルスf0 が“H”から“L”に変化することによ
り、チャージポンプ5eの出力eb も“L”レベルから
中間レベルに変化する。
【0020】以上述べたように本実施例においては、D
−FF1及び2並びに論理回路3からなる信号発生回路
は、入力信号fi の周波数が所定値の場合に入力信号f
i の立上がりに同期して立上がり、入力信号fi の立下
がりに同期して立下がる信号V2 を出力し、入力信号f
i の周波数が上記所定値よりも低くなった場合に、入力
信号fi の立上がりに同期して立上がり、入力信号fi
の上記立上がった後のVCO12の出力信号f0 の2回
目の立上がりに同期した立下がる信号V2 を出力すると
ともに入力信号fi の立下がりに同期して立上がり、そ
の後のVCO12の出力信号f0 の最初の立上がりに同
期して立下がる信号V2 を出力する。又、位相比較回路
5は、上記信号生成回路の出力、すなわち論理回路3の
出力V2、及びVCO12の出力f0 に基づいて、信号
2 の立上がりに同期してその出力eb を中間レベルか
ら“H”レベルに変化させ、その後の信号f0 の最初の
立上がりに同期してその出力eb を“H”レベルから
“L”レベルに変化させ、その後の信号f0 の立下がり
に同期してその出力eb を“L”レベルから中間レベル
に変化させる。したがって、入力信号fi の周波数が所
定値よりも低くなっても、入力信号fi の立下がりに対
して位相比較回路5から出力パルスeb が出力され、こ
れにより位相シフトの発生を防止できる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、入力信号fi の周波数
が低くなっても位相シフトが生じるのを防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるPLL回路一実施例の構成を示す
ブロック図。
【図2】実施例の動作を説明するタイミングチャート。
【図3】従来のPLL回路の構成を示すブロック図。
【図4】従来のPLL回路の動作を説明するタイミング
チャート。
【図5】チャージポンプの一具体例を示す回路図。
【符号の説明】
1,2 D型フリップフロップ 3 論理回路 5 位相比較回路 5a,5b D型フリップフロップ 5e チャージポンプ 11 ローパスフィルタ 12 電圧制御発振器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルス信号を発生する電圧制御発振器と、 外部からの入力信号及び前記パルス信号に基づいて、前
    記入力信号の周波数が所定値の場合に前記入力信号の立
    上がりに同期して立上がり、前記入力信号の立下がりに
    同期して立下がる信号を生成し、前記入力信号の周波数
    が前記所定値よりも低くなった場合に前記入力信号の立
    上がりに同期して立上がり、前記入力信号の前記立上が
    った後の前記パルス信号の2回目の立上がりに同期して
    立下がる信号を生成するとともに前記入力信号の立下が
    りに同期して立上がり、その後の前記パルス信号の最初
    の立上がりに同期して立下がる信号を生成する第1の信
    号生成回路と、 前記パルス信号及び前記第1の信号生成回路の出力に基
    づいて、前記第1の信号生成回路の出力信号の立上がり
    に同期して“H”レベルの信号を生成し、この信号生成
    後の前期パルス信号の最初の立上がりに同期して“L”
    レベルの信号を生成し、この信号生成後の前期パルス信
    号の最初の立下がりに同期して中間レベルの信号を生成
    する第2の信号生成回路と、 この第2の信号生成回路の出力を積分し、平均値を出力
    するローパスフィルタと、 を備え、前記電圧制御発振器は前記ローパスフィルタの
    出力に基づいて前記入力信号に同期するように前記パル
    ス信号を制御することを特徴とする位相ロックループ回
    路。
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