JPH07283726A - Pll発振回路 - Google Patents

Pll発振回路

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JPH07283726A
JPH07283726A JP6073074A JP7307494A JPH07283726A JP H07283726 A JPH07283726 A JP H07283726A JP 6073074 A JP6073074 A JP 6073074A JP 7307494 A JP7307494 A JP 7307494A JP H07283726 A JPH07283726 A JP H07283726A
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JP
Japan
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voltage
circuit
frequency
control
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP6073074A
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English (en)
Inventor
Toshimasa Adachi
敏正 安達
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、簡易な構成で、広帯域に渡って良
好な位相雑音特性を持つPLL発振回路を提供すること
を目的としている。 【構成】電圧制御発振回路と、この電圧制御発振回路の
出力を分周して基準周波数信号と位相比較する比較手段
と、この比較手段から出力される位相誤差信号を電圧制
御発振回路の発振周波数を制御するための制御電圧に変
換する第1のフィルタ手段と、この第1のフィルタ手段
から出力される制御電圧から比較手段の比較周波数成分
を除去して電圧制御発振回路に供給する第2のフィルタ
手段とを有するPLL発振回路において、第2のフィル
タ手段の出力電圧レベルに応じてスイッチング制御され
るスイッチング素子D1と、このスイッチング素子D1
の切り換え状態に応じて選択的に接続されることで、第
2のフィルタ手段の電圧利得を変化させる回路素子R6
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、広帯域な周波数範囲
で使用可能なPLL(位相同期ループ)発振回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】周知のように、一般に、デジタル通信機
器の周波数変換処理等に使用される高周波発振回路に
は、デジタル信号の誤りを減らすために、より低雑音の
ものが要求されている。また、同時に、この種の高周波
発振回路には、より広い周波数範囲で使用することも要
求される場合が多くなっている。
【0003】図2は、このような高周波発振回路として
一般的に使用されているPLL発振回路を示している。
すなわち、希望する周波数範囲で動作するように設定さ
れたVCO(電圧制御発振回路)11の出力信号は、P
LLIC(集積回路)12に供給される。このPLLI
C12は、VCO11の出力信号を所定の分周比Nで分
周し、この分周信号と入力端子13に供給された基準周
波数信号frとを位相比較して、その位相差成分に対応
した誤差信号を出力している。
【0004】そして、PLLIC12から出力された誤
差信号が、LPF(低域通過フィルタ)14により制御
電圧に変換されてVCO11に帰還されることで、上記
位相差成分がなくなるようにVCO11の発振周波数が
制御されるPLLとしてのループが完成される。この場
合、PLLループの系の動作ゲインは、LPF14によ
って決定されており、PLLIC12の分周比Nを変え
ることにより、VCO11の発振周波数を可変すること
ができる。なお、上記のように発振周波数が制御された
VCO11の出力信号は、出力端子15を介して取り出
される。
【0005】ところで、上記のような構成のPLL発振
回路では、PLLIC12に内蔵された位相比較回路の
比較周波数成分がVCO11に漏れ込み、これがVCO
11のスプリアスとなることがある。このため、従来で
は、図3に示すように、LPF14とVCO11との間
に、比較周波数成分抑制のためのLPF16を挿入する
ことが良く行なわれている。このLPF16のカットオ
フ周波数は、PLLループの系の動作ゲインを変えない
ために、LPF14のカットオフ周波数の約5倍程度に
設定されることが多い。
【0006】図4は、LPF14,16の具体例を示し
ている。すなわち、LPF14は、演算増幅器OP1,
抵抗R1,R2及びコンデンサC1,C2より構成され
ている。また、比較周波数成分抑制用のLPF16は、
演算増幅器OP2,抵抗R3〜R5及びコンデンサC
3,C4よりなる、2次のアクティブフィルタとして構
成されている。
【0007】一般に、広帯域のVCO11の制御電圧と
発振周波数との関係は、図5(a)に示すように、発振
周波数が高くなるほど制御電圧に対する感度が鈍くなっ
ている。また、発振周波数が高くなるにしたがって、P
LLIC12に内蔵された位相比較回路の比較周波数を
一定としたときに、分周比Nは大きくなる。
【0008】ここで、LPF14に使用される各回路素
子の定数により決定される時定数をT1 ,T2 ,T3
し、PLLIC12に内蔵された位相比較回路のゲイン
定数をKpとし、VCO11のゲイン定数をKvとし、
周波数をωとすると、PLLループのオープンループゲ
インG(jω)H(jω)は、 G(jω)H(jω)=(KvKp/NT1 ω2
[(−jωT2 +1)/(jωT3 +1)] となる。
【0009】上式によれば、VCO11の発振周波数が
変化することにより、図5(b)に示すように、Kv/
Nω2 の項が最も大きく変化するために、オープンルー
プゲインが周波数によって大きく変わってしまうことが
わかる。このため、PLL発振回路としての位相雑音が
周波数の変化に応じて変化することが、容易に理解され
ることとなった次第である。
【0010】したがって、従来では、PLL発振回路の
出力周波数帯域の中心付近で各回路素子の定数を設定
し、その後、カットアンドトライで、位相雑音が全周波
数帯域で最良になるように定数を調整していくしかな
く、設計が非常に困難になっている。しかも、Kv/N
ω2 の値は、周波数が高くなるにつれて小さくなるの
で、位相雑音の帯域は周波数が高くなるほど低くなるこ
とになる。
【0011】なお、図6は、このような従来の手法によ
って設計された、1600MHz〜2100MHzの出
力周波数帯域を持つPLL発振回路の、位相雑音の特性
を示している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
PLL発振回路では、広帯域に渡って位相雑音が良好に
なるように設計することが非常に困難であるという問題
を有している。そこで、この発明は上記事情を考慮して
なされたもので、簡易な構成で、広帯域に渡って良好な
位相雑音特性を持つPLL発振回路を提供することを目
的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係るPLL発
振回路は、電圧制御発振回路と、この電圧制御発振回路
の出力を分周して基準周波数信号と位相比較する比較手
段と、この比較手段から出力される位相誤差信号を電圧
制御発振回路の発振周波数を制御するための制御電圧に
変換する第1のフィルタ手段と、この第1のフィルタ手
段から出力される制御電圧から比較手段の比較周波数成
分を除去して電圧制御発振回路に供給する第2のフィル
タ手段とを有するものを対象としている。そして、第2
のフィルタ手段の出力電圧レベルに応じてスイッチング
制御されるスイッチング素子と、このスイッチング素子
の切り換え状態に応じて選択的に接続されることで、第
2のフィルタ手段の電圧利得を変化させる回路素子とを
備えるようにしたものである。
【0014】
【作用】上記のような構成によれば、例えば第1のフィ
ルタ手段から出力される制御電圧レベルが低く、電圧制
御発振回路の発振周波数が低く制御されている状態で
は、第2のフィルタ手段の電圧利得が低くなるように制
御し、第1のフィルタ手段から出力される制御電圧レベ
ルが高く、電圧制御発振回路の発振周波数が高く制御さ
れている状態では、第2のフィルタ手段の電圧利得が高
くなるように制御することにより、スイッチング素子と
回路素子とを追加しただけの簡易な構成によって、広帯
域に渡って良好な位相雑音特性を持たせることができる
ようになる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図1において、図5と同一部分
には同一符号を付して示している。すなわち、前記LP
F16を構成する抵抗R5に対して、図示極性のダイオ
ードD1と抵抗R6との直列回路が並列に接続されてい
る。また、前記LPF14を構成する演算増幅器OP1
の非反転入力端+には、入力端子17に印加された定電
圧を、抵抗R7,R8で分圧した電圧レベルが印加され
ている。さらに、前記LPF16を構成する演算増幅器
OP2の非反転入力端+には、入力端子18に印加され
た定電圧を、抵抗R9,R10で分圧した電圧レベルが
印加されている。これら演算増幅器OP1,OP2の非
反転入力端+にそれぞれ印加される電圧レベルは、VC
O11に希望する周波数帯域の略中心付近の周波数を有
する発振信号を出力させる制御電圧レベルと等しくなる
ように選定されている。
【0016】ここで、PLL発振回路の出力周波数が低
いとき、つまり、VCO11に与えられる制御電圧レベ
ルが低いときには、ダイオードD1のアノード側の電位
は、演算増幅器OP2の非反転入力端+の電圧レベルに
等しいため、ダイオードD1はオン状態となる。このと
きのLPF16の電圧利得は、(R5〃R6)/R3と
なる。また、PLL発振回路の出力周波数が高いとき、
つまり、VCO11に与えられる制御電圧レベルが高い
ときには、ダイオードD1はオフ状態となり、このとき
のLPF16の電圧利得は、R5/R3となる。
【0017】すなわち、前述した周波数の変化によるP
LLループのオープンループゲインの変化の項Kv/N
ω2 に対して、その変化を補正する方向にLPF16の
電圧利得が変動するようになる。このため、PLLルー
プのオープンループゲインは、抵抗R5,R6の値を適
切に選定することにより、従来に比して大幅に改善する
ことができ、ダイオードD1と抵抗R6とを追加する簡
単な構成で、広帯域に渡って良好な位相雑音特性を得る
ことができるようになる。
【0018】この実施例においては、LPF16の電圧
利得は、ダイオードD1のオン状態とオフ状態とで2値
をとるため、PLLループの設計に際しては、PLL発
振回路の出力周波数帯域の1/4と3/4の出力周波数
でのPLLループの定数を決定すれば、自ずと最終の回
路が決定され、従来より行なわれていたカットアンドト
ライを大幅に短縮することができる。また、位相雑音特
性の周波数特性による帯域幅の変化も大幅に縮小できる
ため、従来の問題は大きく改善されることになる。な
お、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
簡易な構成で、広帯域に渡って良好な位相雑音特性を持
つPLL発振回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るPLL発振回路の一実施例を示
すブロック回路構成図。
【図2】従来のPLL発振回路を示すブロック構成図。
【図3】従来のPLL発振回路の他の例を示すブロック
構成図。
【図4】同従来回路に用いられるLPFの具体例を示す
ブロック回路構成図。
【図5】同従来回路の各部の特性を説明するために示す
図。
【図6】同従来回路の位相雑音の特性を説明するために
示す図。
【符号の説明】
11…VCO、12…PLLIC、13…入力端子、1
4…LPF、15…出力端子、16…LPF、17,1
8…入力端子。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御発振回路と、この電圧制御発振
    回路の出力を分周して基準周波数信号と位相比較する比
    較手段と、この比較手段から出力される位相誤差信号を
    前記電圧制御発振回路の発振周波数を制御するための制
    御電圧に変換する第1のフィルタ手段と、この第1のフ
    ィルタ手段から出力される制御電圧から前記比較手段の
    比較周波数成分を除去して前記電圧制御発振回路に供給
    する第2のフィルタ手段とを有するPLL発振回路にお
    いて、前記第2のフィルタ手段の出力電圧レベルに応じ
    てスイッチング制御されるスイッチング素子と、このス
    イッチング素子の切り換え状態に応じて選択的に接続さ
    れることで、前記第2のフィルタ手段の電圧利得を変化
    させる回路素子とを具備してなることを特徴とするPL
    L発振回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のフィルタ手段から出力される
    制御電圧レベルが低く、前記電圧制御発振回路の発振周
    波数が低く制御されている状態では、前記第2のフィル
    タ手段の電圧利得が低くなるように制御し、前記第1の
    フィルタ手段から出力される制御電圧レベルが高く、前
    記電圧制御発振回路の発振周波数が高く制御されている
    状態では、前記第2のフィルタ手段の電圧利得が高くな
    るように制御することを特徴とする請求項1記載のPL
    L発振回路。
JP6073074A 1994-04-12 1994-04-12 Pll発振回路 Pending JPH07283726A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5889438A (en) * 1996-08-21 1999-03-30 Nec Corporation Phase-locked oscillation and control circuit with a wavelet filter

Cited By (1)

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