JPH07154253A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH07154253A
JPH07154253A JP6229085A JP22908594A JPH07154253A JP H07154253 A JPH07154253 A JP H07154253A JP 6229085 A JP6229085 A JP 6229085A JP 22908594 A JP22908594 A JP 22908594A JP H07154253 A JPH07154253 A JP H07154253A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的はPLLによって生じる信号の
特に少しのジッタを得ることができる、ディジタルPL
Lで使用される周波数シンセサイザを提供することであ
る。 【構成】 本発明はプログラマブル分周器に供給される
ディジタルデータの最有効ビット、アキュムレータがオ
ーバーフローするときに1つのユニットで分周ランクを
増加するためにプログラマブル分周器を用いて共同する
アキュムレータに供給された少なくとも有効なビット、
ディジタルデータによってプログラマブルされた分周器
に高速クロック信号を供給する発振器を含む同期信号を
供給し、増加する遅延をもつ同期信号のn位相を生成す
る生成器と、増加する適切な値のnレンジを有するアキ
ュムレータの内容を比較する手段と、構成されるアキュ
ムレータの内容の範囲内のレンジのランクに対応するラ
ンクの位相を同期信号として選択する手段とを含む周波
数シンセサイザである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は位相同期ループ(PL
L)に関し、特に電圧制御発振器としてディジタル型P
LLにおいて周波数シンセサイザに関する。
【0002】
【従来の技術】図1は一般的なPLLの構成を示す図で
ある。PLLは周波数NFをN分周器12に供給する電
圧制御発振器(VCO)10を含む。位相比較器14に
は分周器12からの出力周波数Fと基準周波数Fref が
入力される。位相比較器14はフィルタ16へ位相エラ
ー信号eを供給し、フィルタ16の出力cは電圧制御発
振器10を制御する。信号Fの位相と周波数は基準信号
Fref に同期される。共通な提案において、テレビの水
平走査を例とすると、走査周波数Fはほぼ15kHzで
あり、周波数NFはほぼ12MHz(N=768)であ
り、かつフィルタ16はカットオフ周波数が数百ヘルツ
である低域フィルタである。実際に、傾向はディジタル
回路の形式でPLLの全構成を実現するためである。
【0003】これは、MOS型又はCMOS型の技術で
標準なブロックを使用することを可能にすることによる
所定の動作を簡易化し、プログラムされた構成を与え、
そして集積するために困難である高い値のコンデンサの
使用を避けられる。
【0004】図2はフィルタ16がディジタルフィルタ
であり、かつディジタル補正信号Cを供給するディジタ
ルVCO10の構成を示す図である。制御発振器のディ
ジタル等価が周波数シンセサイザである。通常、信号N
Fを発生するために、信号NFの周波数より高い周波数
を有するクロック信号Fhはプログラマブル分周器10
−1によって分周される。分周器10−1にはプログラ
マされた情報としてディジタル補正信号Cが供給され
る。同期周波数NFに関してより高い周波数Fhはこの
同期周波数の
【0005】テレビ水平走査システムにおいて、信号N
Fはほぼ12MHzである。共通技術をもって得られる
ことができる高周波数Fhは100〜300MHzの範
囲内である。周波数Fhは特に定常である。高い定周波
数を得るための方法のひとつは、実際に補助アナログP
LLである周波数を使用することである。アナログPL
Lはプログラマブル分周器10−1に、かつ分周器10
−3に周波数Fhを供給する制御発振器10−2を含
む。位相比較器10−4には分周器10−3の出力とク
ォーツ発振器10−5の出力が供給される。比較器10
−4の出力e2は制御発振器10−2に補正信号c2を
供給するフィルタ10−6に供給される。
【0006】前述した周波数多重PLLは特に高い周波
数で動作する。言い換えれば、PLLの構成に対して必
要とされるコンデンサ、特にフィルタ10−6のコンデ
ンサは小さいサイズと積分可能なコンデンサである。ク
ロック周波数Fhは分周器10−3の分周比によって多
重化された発振器10−5の周波数に等しい。発振器1
0−5は、通常必要でないが全く集積化されない。事
実、この発振器の信号はディジタルPLLを含む集積回
路で大変頻繁に利用できる任意のクロック信号になる。
所望の周波数Fhは分周器10−3の分周比を適切に選
択することによって得られる。
【0007】もし良い分解を有する周波数NFを得るこ
とを望むならば分周器10−1の分周比Kは高くなけれ
ばらず、又は代わりに周波数Fhは周波数NFよりかな
り高くしなければならない。しかし、周波数Fhは実際
問題として数百MHzに限定されており、例えばテレビ
水平走査PLLでのほぼ12MHzの信号NFを得るた
めに18,19内に含まれる小さな分周比の使用に関係
するように選択される220MHzに限定される。
【0008】図3は非整数である数によって高い周波数
Fhを分周することによる通常のディジタル周波数シン
セサイザを示す図である。プログラムされたデータCは
データCのいくらか高い重量ビットに対応して、データ
Cの低い重量ビットを保持することに対応して端数の部
分Frac(C)の中に、そして整数部分のInt
(C)=Kに分割される。整数部分Kは加算器20の第
1の入力に供給される。加算器20は整数部分K、及び
第2の加算器24によって供給される伝送ビット値の和
を通常のプログラマブル分周器22に供給する。分周器
22にはKによって(又はKに対する比によって)高い
周波数Fhを分周することによって同期されるために信
号NFが供給される。
【0009】データCの端数の部分Frac(C)は加
算器24の第1の入力に供給される。レジスタ25には
加算器24の出力が供給され、レジスタ25の内容Aは
加算器24の第2の入力に供給される。レジスタ25は
信号NFの比で動作される。加算器24とレジスタ25
は参照番号26で示すいわゆる「アキュムレータ」を構
成する。
【0010】はじめに、アキュムレータ26(レジスタ
25の内容A)が“0”である。レジスタ25には信号
NFの比で内容Aと端数の部分Frac(C)の和が供
給される。連続の端数の部分の和が分周比Kの1つのユ
ニットに対応する値に達するとオーバーフローできるよ
うにアキュムレータ26は設計されている。アキュムレ
ータがオーバーフローされる時、プログラマブル分周器
に供給される値Kは信号NFの1つのサイクル中で1増
加する。
【0011】このような構成を用いて、高い周波数Fh
は時々Kによって分周され、時々K+1によって分周さ
れ、時の数の間での比率で周波数FhはK+1によって
分周され、時の数でデータCの端数の部分と等しくKに
よって分周される。そして、同期信号NFの平均周波数
は所定の端数の数によって分周された周波数Fhに等し
い。
【0012】ディジタルPLLで図3のシンセサイザの
使用はPLLによって生じる信号Fの周波数にとって良
い精度を供給し、信号F、信号NF、分周器12による
高い数(テレビの水平走査の例ではほぼ768)によっ
て分周された周波数エラーを得られる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、PLLによっ
て生じる周波数Fには高い周波数Fhの期間に等しいジ
ッタが現れる。いくつかの提案において、例えばテレビ
の水平走査でこのジッタは最大220MHzの周波数F
hを有する走査上で見ることはできない。逆に、PLL
が高い走査周波数を有するモニタで使用されるならばジ
ッタは見える。
【0014】次に、本発明の目的はPLLによって生じ
る信号の特に少しのジッタを得ることができる、ディジ
タルPLLで使用される周波数シンセサイザを提供する
ことである。
【0015】この目的を達成するために、本発明は図3
に示すようなアキュムレータを含むシンセサイザを使用
する。クロック周波数Fhから、n信号は信号NFの位
相として参照し同期される信号NFの周波数に生じる。
位相はnによって分周されるクロック信号Fhのほぼ期
間中によって連続する1つに関して遅延される。アキュ
ムレータから内容Aが供給されるnウィンドウを含む比
較器は出力信号NFとしてアキュムレータの内容を含む
ウィンドウのランクに対応するランクする位相を出力信
号NFとして選択する。
【0016】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明はプログ
ラマブル分周器に供給されるディジタルデータの最有効
ビット、アキュムレータがオーバーフローするときに1
つのユニットで分周ランクを増加するためにプログラマ
ブル分周器を用いて共同するアキュムレータに供給され
た少なくとも有効なビット、ディジタルデータによって
プログラマブルされた分周器に高速クロック信号を供給
する発振器を含む同期信号を供給する周波数シンセサイ
ザである。本発明のシンセサイザは増加する遅延をもつ
同期信号のn位相を生成する生成器と、増加する適切な
値のnレンジを有するアキュムレータの内容を比較する
手段と、構成されるアキュムレータの内容の範囲内のレ
ンジのランクに対応するランクの位相を同期信号として
選択する手段とを含む。
【0017】本発明に係る実施例としてのシンセサイザ
は同じ周波数を有するクロック位相の加算数nを供給
し、各クロック位相から得られる同期信号の位相、クロ
ック期間の1/nによる連続に対して1遅延させる発振
器を含む。
【0018】本発明に係る実施例として、プログラマブ
ル分周器が同期信号の初期位相を供給するので1つのク
ロック位相がプログラマブル分周器に供給され、同期信
号の他の位相は各々残りのクロック位相をもつ同期信号
の初期位相を同期することによって得られ、同期信号の
1位相は前記比較手段によって制御されるマルチプレク
サを介して同期信号として選択される。
【0019】本発明に係る実施例として、同期信号の位
相はプログラマブル分周器の直後に直列に接続され、ク
ロック位相によってインターリーブモードで割り込みが
なされるフリップフロップを介して得られる。
【0020】本発明に係る実施例として、ランクiのフ
リップフロップはランクn+2−i(モジューロn)の
クロック位相によって割り込まれ、n−i−1クロック
サイクルの遅延回路を介して同期信号のランクn−i
(モジューロn)の位相を供給するようにフリップフロ
ップが接続される。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図4には、本質的に図3に示すようなアキュムレ
ーションシンセサイザを含む本発明に係る周波数シンセ
サイザが示されている。シンセサイザに供給するための
クロック周波数Fhは図2に示すような補助PLLによ
って発生される。図において、同じ参照符号は同じ構成
要素を示す。
【0022】本発明において、位相生成器27には分周
器22の出力が供給される。生成器27はマルチプレク
サ28にn個の信号NF1,NF2,・・・,NFnを
出力する。信号NF1〜NFnはクロック信号Fhの期
間の1/nによる連続に関して1遅延されるが同期され
るように信号NFの周波数である。生成器27は信号N
Fのn位相を供給するものである。等業者であれば多種
の方法で例えば遅延回路を用いて連続する1つに関して
1位相遅延することによってこれらの位相を得ることが
できる。一例として以下に詳細に説明する。
【0023】所定の信号NFに対して同期された信号N
Fの位相エラーを実際に示すアキュムレータ26の内容
Aは位相の中から選ばれるようにn個のウィンドウ比較
器29によって使用され、アクティブエッジの位相(例
えば立ち上がりエッジ)は信号NFの所定の立ち上がり
エッジに対して大変接近したものである。比較器29に
はアキュムレータ26の内容Aが供給され、値Amax
/n、2Amax/n、・・・、(n−1)Amax/
nはn個のウィンドウ(Amaxはアキュムレータの最
大内容を示す)の中間リミットを定義する。値Aはラン
クi(値(i−1)Amax/nとiAmax/nによ
って表される)のウィンドウ内に構成され、マルチプレ
クサ28は位相NFiを選ぶように制御される。
【0024】この構成を用いて、シンセサイザを構成す
るPLLによって生じる信号Fのジッタはnによって分
周される。
【0025】図5は本発明に係る周波数シンセサイザの
一実施例を示す図である。図5の説明は本発明に係るよ
うに使用される信号の多種の位相の信号波形を示す図6
を参照することによってより一層理解できるでろう。
【0026】図5において、制御発振器10−2は使用
されるクロック周波数Fhでのn=3のクロック信号
(Fh1,Fh2,Fh3)を供給する。クロック位相
として参照されるクロック信号は、クロック期間の1/
3による連続に関して遅延される。例えば、制御発振器
10−2は3つのインバータを含むリング発振器であり
電力供給電流が前述した制御信号c2によってセットさ
れる。これらのインバータの出力で、各々のクロック位
相Fh1,Fh2,Fh3は引き出される。位相Fh1
は図3のシンセサイザの分周器22に供給される。同期
される信号NFの位相NF1,NF2,NF3を得るこ
とが望まれ、位相NF2及びNF3はクロック信号Fh
の期間の各々に1/3及び2/3によって位相NF1に
関して遅延される。
【0027】示された実施例において、分周器22の出
力は信号NFの中間の位相NF0を得るためにフリップ
フロップ30を介して位相Fh1に同期される。位相N
F0は位相NF1を得るためにフリップフロップ32を
介して位相Fh3に同期される。位相NF1は位相NF
3を得るためにフリップフロップ34を介して位相Fh
2に同期される。位相NF2はフリップフロップ36を
介して位相Fh1の1機関によって位相NF0を遅延す
ることによって得られる。
【0028】シンセサイザされた信号NFとしてスイッ
チS1−S3によって形成されるマルチプレクサ28は
位相NF1−NF3の中から適切な位相を供給される。
スイッチS1−S3は説明したウィンドウ比較器29に
よって制御される。
【0029】第1の単一の比較器38にはアキュムレー
タ26で含む個とができる最大値Amaxの1/3の入
力aが供給される。入力bにはアキュムレータの内容A
が供給される。スイッチS1は比較器38の出力A1に
よって制御される。出力A1はアキュムレータ26の内
容Aが最大値の1/3より小さいときに動作される。
【0030】第2の単一の比較器40には最大値Ama
xの2/3が入力aに供給され、アキュムレータ26の
内容Aが入力bに供給される。スイッチS3は比較器4
0の出力A3によって制御される。出力A3はアキュム
レータの内容Aが最大値の2/3より大きいときに動作
される。スイッチS2は信号A1及びA3が供給される
NORゲート42の出力A2によって制御される。信号
A2は信号A1及びA3が両者不活性なとき動作され、
アキュムレータ26の内容Aが最大値Amaxの1/3
及び2/3内で比較されるときの場合である。構成要素
38−42は同じ幅を有する3つのウィンドウを有する
比較器を構成する。
【0031】信号NFの最後の位相(NF3)の補数に
よって割り込み可能となるレジスタ44は、位相NF1
−NF3が全て“0”となるとき、位相NF3の立ち下
がりエッジの後スイッチS1−S3に状態A1−A3を
伝送する。これはスイッチングの速度に関連する問題点
を避けるものである。スイッチングは位相NF3の立ち
下がりエッジと位相NF1の次の立ち上がりエッジとの
間からなる時間の大きなレンジ内で任意の時間で生じる
ことができる。もし、スイッチS1−S3が位相NF3
の立ち下がりエッジより前で切り替わるならば、信号N
Fはスイッチングタイムと新規に選択された位相NF2
又はNF3の立ち上がりエッジの発生時との間0を通っ
て極端に行ってしますという危険もある。もしスイッチ
ングが同期信号NFの付与された数のサイクルによって
遅延されるのであれば、信号A1−A3は同様に信号N
Fによって割り込み可能であるフリップフロップによっ
て遅延される。
【0032】図7はアキュムレータ26の内容Aの変化
を示し、図4のシンセサイザで得られる対応する変化、
そして同期信号NFの位相エラーe(NF)の変化を示
している。はじめに、定常状態で、レジスタ25は
“0”で、分周器22の分周比はKである。そして、信
号NFに選択された位相はNF1である。信号NFの各
サイクルで、レジスタ25の内容Aは増え、同期信号N
Fと所定の信号NFの間の位相エラーe(NF)(位相
前進)が増加するという事実に対応する。さらに、所定
の分周比はK及びK+1の範囲で構成され、この場合で
使用される分周比はKである。
【0033】レジスタ25の内容Aが最大値の1/3に
達すると、次の位相NF2は信号NFとして選択され
る。このスイッチングの大変すぐに、位相エラーe(N
F)は補償されるが再び増加する。レジスタ25の内容
Aが最大値の2/3に達すると、位相NF3は信号NF
として選択される。このスイッチングの大変すぐに、位
相エラーe(NF)は補償されるが再び増加し始める。
レジスタ25がオーバーフローし、かつ分周器22の分
周比が信号NFの1サイクル中でK+1であるときの直
後まで増加する。そして、位相NF1が再び選ばれ、か
つ分周器22の分周比が再びKであるときサイクルは繰
り返される。
【0034】そして、図5のシンセサイザは発振器10
−2によって供給されるクロック位相の数と同じ数の工
程によって所定の位相を有する同期信号NFの位相を調
整し、クロック位相10−2の数によって位相エラーを
分周する。ここで、本発明に係るシンセサイザを構成す
るPLLによって生じる信号Fのジッタはクロック位相
の数によって分周される。
【0035】図5において、直列に接続されるフリップ
フロップ30−34は「インターリーブ」モードで割り
込み可能であり、例えばクロック位相Fh3によって割
り込まれるフリップフロップには位相Fh1(位相Fh
2の代わりに)によって割り込まれるフリップフロップ
の出力が供給される。そして、フリップフロップの割り
込みが連続するフリップフロップの割り込み後のクロッ
ク期間Fhの2/3を生じるようにフリップフロップは
接続される。もしフリップフロップが非インターリーブ
される方法で接続されるならば、電流フリップフロップ
は連続するフリップフロップの後期間の1/3のみ割り
込まれ、電流フリップフロップが割り込まれる時の直後
に、動作の高い周波数によって、連続するフリップフロ
ップの出力は最後の値に達する時間を有していない。も
ちろん、もし動作周波数が十分に低いならばフリップフ
ロップは非インターリーブモードで接続される。
【0036】もしプログラマブル分周器22が各位相F
h1−Fh3に対して使用されるならばフリップフロッ
プ30−36は省くことができる。しかし、そのような
提案は大きなシリコン表面を占めることとなる。
【0037】図8は増加する位相シフトのnクロック位
相Fh1−Fhnから同期信号のn位相NF1−NFn
を得るためにインターリーブのフリップフロップの構成
を示す図である。分周器22の出力で、nフリップフロ
ップD1−Dnは直列に配置される。
【0038】フリップフロップD1には分周器22の出
力が供給され、n−2フリップフロップT1によるn−
2クロックサイクルによって遅延された同期信号の位相
NFn−1を出力する。フリップフロップD1及びT1
はクロック位相Fh1によって割り込まれる。
【0039】フリップフロップDiにはフリップフロッ
プDi−1の出力が供給され、クロック位相Fhn+2-i
によって割り込まれる。フリップフロップDiの出力は
同期信号の位相NFn-i を連続する前にn−i−1フリ
ップフロップTiによるn−i−1クロックサイクルに
よって遅延される。フリップフロップTiはクロック位
相Fhn+2-i によって割り込まれる。非遅延はフリップ
フロップDn−1とDn(n−i−1≦0)を供給され
る。値n+2−i及びn−iは1とnの間で成り立つ
(それらはモジューロnと定義される)。
【0040】この構成を用いて、フリップフロップは連
続クロック期間後の1−1/nクロックで割り込まれ、
もち数nが重要であるならばスイッチングのためのフリ
ップフロップに対して十分な時間を置く。
【0041】もちろん、当業者であれば多種のインター
リーブの構成をなすことができるが、効果は少ないであ
ろう。
【0042】本発明の一実施例から多種の代用、変形及
び改良は当業者であれば簡単に想到し得る。そのような
代用、変形及び改良は明細書に一部に意図されたもので
あり、本発明の技術思想の範囲に意図されている。言い
換えれば、上述の説明は一例に過ぎず、これに限定され
るものではない。本発明は前述の特許請求の範囲の記載
及び同等の記載にのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のPLLの構成を示す図である。
【図2】図1のPLLの制御発振器のディジタル使用に
係る周波数シンセサイザの一例を示す図である。
【図3】端数による分周を実行する周波数シンセサイザ
の一例を示す図である。
【図4】本発明に周波数シンセサイザの一実施例を示す
図である。
【図5】本発明に周波数シンセサイザの別の実施例を示
す図である。
【図6】図4の周波数シンセサイザで使用される多種の
信号波形を示す図である。
【図7】本発明に係る周波数シンセサイザをPLLで使
用することによって得られる多種の位相エラーを示す図
である。
【図8】周波数シンセサイザの出力信号を形成しようと
するn信号を得るためのフリップフロップのインターリ
ーブの構成を示す図である。
【符号の説明】
22 分周器 20,24 加算器 25 レジスタ 26 アキュムレータ 27 位相生成器 28 マルチプレクサ 29 比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03L 7/18 Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プログラマブル分周器に供給されるディ
    ジタルデータの最有効ビット(K)、アキュムレータ
    (26)がオーバーフローするときに1つのユニットで
    分周ランクを増加するためにプログラマブル分周器を用
    いて共同するアキュムレータ(26)に供給された少な
    くとも有効なビット、ディジタルデータ(C)によって
    プログラマブルされた分周器(22)に高速クロック信
    号(Fh)を供給する発振器(10−2)を含み、同期
    信号(NF)を供給する周波数シンセサイザにおいて、 増加する遅延をもつ同期信号(NF)のn位相(NF1
    −NFn)を生成する生成器(27)と、 増加する適切な値のnレンジを有するアキュムレータの
    内容(A)を比較する手段(29)と、 構成されるアキュムレータの内容の範囲内のレンジのラ
    ンクに対応するランクの位相を、同期信号として選択す
    る手段(28)とを含むことを特徴とする周波数シンセ
    サイザ。
  2. 【請求項2】 前記発振器(10−2)は同じ周波数を
    有するクロック位相の加算数nを供給し、各クロック位
    相から得られる同期信号の位相、クロック期間の1/n
    による連続に対して1遅延させる請求項1記載の周波数
    シンセサイザ。
  3. 【請求項3】 プログラマブル分周器が同期信号の初期
    位相(NF0)を供給するので1つのクロック位相(F
    h1)がプログラマブル分周器に供給され、同期信号の
    他の位相は各々残りのクロック位相をもつ同期信号の初
    期位相を同期することによって得られ、同期信号の1位
    相は前記比較手段(29)によって制御されるマルチプ
    レクサ(28)を介して同期信号として選択される請求
    項2記載の周波数シンセサイザ。
  4. 【請求項4】 同期信号の位相(NF1,NF2,NF
    3)はプログラマブル分周器(22)の直後に直列に接
    続され、クロック位相(Fh1,Fh2,Fh3)によ
    ってインターリーブモードで割り込みがなされるフリッ
    プフロップ(30,32,34)を介して得られる請求
    項3記載の周波数シンセサイザ。
  5. 【請求項5】 ランクi(Di)のフリップフロップは
    ランクn+2−i(モジューロn)のクロック位相によ
    って割り込まれ、n−i−1クロックサイクルの遅延回
    路(Ti)を介して同期信号のランクn−i(モジュー
    ロn)の位相(NFn−i)を供給するように前記フリ
    ップフロップが接続される請求項4記載の周波数シンセ
    サイザ。
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