JPH075703Y2 - Signal generation circuit - Google Patents

Signal generation circuit

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JPH075703Y2
JPH075703Y2 JP6426888U JP6426888U JPH075703Y2 JP H075703 Y2 JPH075703 Y2 JP H075703Y2 JP 6426888 U JP6426888 U JP 6426888U JP 6426888 U JP6426888 U JP 6426888U JP H075703 Y2 JPH075703 Y2 JP H075703Y2
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voltage
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裕之 松浦
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 イ.「考案の目的」 〔産業上の利用分野〕 本考案は、主として周波数シンセサイザに使用するPLL
(phase locked loop)方式の信号発生回路であって、
出力信号の周波数分解能と応答時間の改善に関するもの
である。
[Detailed Description of Device] a. [Purpose of Invention] [Industrial field of application] The present invention mainly relates to a PLL used in a frequency synthesizer.
(Phase locked loop) type signal generating circuit,
The present invention relates to improvement of frequency resolution and response time of output signals.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図にPLL方式の従来の信号発生回路を示す。VCO(vo
ltage controlled oscillator:電圧制御発振器)1は、
加えられた制御信号s4によって周波数がある範囲で連続
的に変化する発振回路である。このVCO1は印加された制
御信号s4の電圧に対応した或る周波数で発振している。
そしてVCO1の出力信号s1を分周器2でN分周して信号s2
を作り、この信号s2を位相検出器3の一方の入力端子へ
加えている。
FIG. 3 shows a conventional signal generating circuit of the PLL system. VCO (vo
ltage controlled oscillator:
It is an oscillation circuit whose frequency continuously changes in a certain range by the applied control signal s4. This VCO1 oscillates at a certain frequency corresponding to the voltage of the applied control signal s4.
Then, the output signal s1 of VCO1 is divided by N by the frequency divider 2 to obtain the signal s2.
And the signal s2 is applied to one input terminal of the phase detector 3.

このような状態で基準周波数信号(以下基準信号と言
う)srが位相検出器3の他端に加えられると、信号s2の
周波数と基準信号srの周波数差、あるいは位相差に応じ
て誤差電圧信号s3が生じる。ループフィルタ3はこの誤
差電圧信号s3を積分し、その結果得た或る電圧の制御信
号s4をVCO1へ帰還する。
When the reference frequency signal (hereinafter referred to as the reference signal) sr is applied to the other end of the phase detector 3 in such a state, the error voltage signal is generated according to the frequency difference between the frequency of the signal s2 and the reference signal sr or the phase difference. s3 occurs. The loop filter 3 integrates this error voltage signal s3 and feeds back the control signal s4 of a certain voltage obtained as a result to VCO1.

ここで、VCO1が周波数aを出力するには制御信号s4=
Ea(v)、また、周波数bを出力するには制御信号s4
=Eb(v)とすることが必要とする。
Here, control signal s4 = for VCO1 to output frequency a
Control signal s4 to output Ea (v) and frequency b
= Eb (v) is required.

今、VCO1が周波数bで安定に発振している場合、これ
を周波数aに変更するには設定信号(図示せず)を分
周器2に加え、分周比NをNb→Naとする。
When the VCO 1 is oscillating stably at the frequency b, a setting signal (not shown) is added to the frequency divider 2 to change the frequency to the frequency a, and the frequency division ratio N is changed from Nb to Na.

分周比をNb→Naへ変更したことにより、信号s2の位相が
直ちに変化し、従って位相検出器3の誤差電圧信号s3は
0vから或る値(例えばδv)へ変化する。ループフィル
タ4はこのδvを積分するので、制御信号s4=(Eb+
Δ)→Eaと変化する。その結果、VCO1の周波数もb→
aへ変化する。このようにVCO1の周波数がaとなる
と、信号srとs2の位相が一致して(同一の周波数とな
る)、再び誤差電圧信号s3=0vとなって、PLLがロック
し、系が安定する。従って、 r=8285/Na …(1) となる。ここで、rは基準信号srの周波数、82は信
号s2の周波数、85は信号s1の周波数である。このよう
に分周器2に加える設定信号により、所望もの周波数を
VCO1から取出すことができる。
By changing the division ratio from Nb to Na, the phase of the signal s2 immediately changes, and therefore the error voltage signal s3 of the phase detector 3 becomes
The value changes from 0v to a certain value (for example, δv). Since the loop filter 4 integrates this δv, the control signal s4 = (Eb +
Δ) → Ea changes. As a result, the VCO1 frequency is also b →
Change to a. In this way, when the frequency of VCO1 becomes a, the phases of the signals sr and s2 match (become the same frequency), the error voltage signal s3 = 0v again, the PLL locks, and the system stabilizes. Therefore, r = 82 = 85 / Na (1) Here, r is the frequency of the reference signal sr, 82 is the frequency of the signal s2, and 85 is the frequency of the signal s1. In this way, the desired frequency can be changed by the setting signal applied to the frequency divider 2.
Can be retrieved from VCO1.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、上記のような手段は次の問題点を有している。 However, the above means has the following problems.

本明細書で述べるような信号発生回路を備えた周波数シ
ンセサイザにおいては、信号発生回路から高い分解能の
周波数信号を取出す必要性がある。ここで(1)式より
出力周波数85は、85 =N・rであるから(Nは分周比)、分解能を向
上させるには、基準周波数rを低い周波数にすれば良
いことになる。
In a frequency synthesizer including a signal generation circuit as described in this specification, it is necessary to extract a high-resolution frequency signal from the signal generation circuit. Since the output frequency 85 is 85 = N · r (N is a frequency division ratio) from the equation (1), the reference frequency r can be set to a low frequency in order to improve the resolution.

一方、PLL回路を用いた信号発生回路は、ループフィル
タ4の時間遅れ要素を持っているため、設定信号により
分周器2の分周比Nを変化させてから所望の周波数の信
号をVCO1が出力するまでかなりの時間遅れが生じる。出
願人の実験によると、周波数が切換るのに基準信号srの
周期(Ts=1/r)の数10倍の時間がかかった。
On the other hand, since the signal generation circuit using the PLL circuit has the time delay element of the loop filter 4, the VCO 1 changes the frequency division ratio N of the frequency divider 2 by the setting signal and then the VCO 1 outputs the signal of the desired frequency. There is a considerable time delay before output. According to an experiment by the applicant, it takes several tens of times the period (Ts = 1 / r) of the reference signal sr to switch the frequency.

従って、高分解能の周波数を得るために基準信号srの周
波数rを低い値にすれば(その周期Tsは大きくな
る)、出力の周波数85を切換える際に、大きくなった
周期の数10倍の切換時間を要するので、応答性が非常に
悪くなる問題点がある。また基準周波数rを逓倍にす
れば応答性は悪化しないが、一般の逓倍回路には出力周
波数の同調回路があり、これを可変とすることは非常に
面倒である。
Therefore, if the frequency r of the reference signal sr is set to a low value (the period Ts becomes large) in order to obtain a high-resolution frequency, when switching the output frequency 85 , the switching is made several tens of times the increased period. Since it takes time, there is a problem that the responsiveness becomes very poor. Further, if the reference frequency r is multiplied, the responsiveness does not deteriorate, but a general multiplication circuit has a tuning circuit for the output frequency, and it is very troublesome to make it variable.

本考案は、上記のような問題点を解決するためになされ
るもので、応答性がよく、高分解能の周波数信号を出力
することができる信号発生回路を実現することを目的と
する。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to realize a signal generation circuit which has a good responsiveness and can output a high-resolution frequency signal.

ロ.「考案の構成」 〔問題点を解決するための手段〕 本考案に係る信号発生回路は、VCOと、このVCOの出力信
号に同期して値が周波数設定入力に対応した一定ステッ
プで順次増加する累算部と、基準信号により一定周期で
リセットされるランプ波発生器と、このランプ波発生器
の出力と前記累算部の出力とを比較する比較器と、この
比較器出力と前記VCO出力との位相差を検出する位相検
出器と、この位相検出器の出力を積分して前記VCOに出
力するループフィルタとを備え、周波数設定入力に対応
して基準信号の周波数を逓倍した周波数信号を出力する
ように構成した事を特徴とする。
B. [Configuration of Device] [Means for Solving Problems] The signal generation circuit according to the present invention is such that the value is sequentially increased in a constant step corresponding to the frequency setting input in synchronization with the VCO and the output signal of the VCO. An accumulator, a ramp wave generator that is reset at a constant cycle by a reference signal, a comparator that compares the output of this ramp wave generator with the output of the accumulator, and the output of this comparator and the VCO output. A phase detector that detects the phase difference between and, and a loop filter that integrates the output of this phase detector and outputs it to the VCO, and frequency signals obtained by multiplying the frequency of the reference signal corresponding to the frequency setting input. It is characterized by being configured to output.

〔作用〕[Action]

周波数設定値によりランプ波発生器の最大出力値に達す
るまでに要する累算器のステップ数が変るので、基準周
波数より高い周波数で変化させることができる。
Since the number of steps of the accumulator required to reach the maximum output value of the ramp wave generator changes depending on the frequency setting value, it can be changed at a frequency higher than the reference frequency.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を用いて本考案を詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本考案に係る信号発生回路の一実施例を示し
た図である。同図において、11は第3図の1と同様のVC
O、15は周波数設定信号を入力する設定レジスタ、16は
設定レジスタ15の出力s15を一方の入力とする加算器、1
7は加算器16の出力s16を入力して保持しその出力s17が
加算器16の他の入力となるレジスタ、25は加算器16およ
びレジスタ17からなる累算器、18は累算器25の出力s17
をDA変換するDA変換器、19は定電流源、20は定電流源19
の一端がその反転入力端子に接続する演算増幅器、Cは
その両端が演算増幅器20の反転入力端子および出力端子
に接続するキャパシタ、21は同じくスイッチ、26は演算
増幅器20,キャパシタCおよびスイッチ21からなりラン
プ波発生器を構成する積分器、22は積分器26の出力s20
を入力して保持し、その出力s22がDA変換器18のリファ
レンス入力となるサンプル・ホールド回路、23はDA変換
器18の出力s18をその反転入力としランプ発生器26の出
力s20をその非反転入力とする比較器、13は比較器23の
出力s23を一方の入力としVCO11の出力s11を他方の入力
とする第3図の3と同様な位相検出器、14は位相検出器
13の出力s13を積分するループフィルタ、24はループフ
ィルタ14の出力とプリチューン電圧とを加算し出力s24
がVCO11の制御電圧入力となる加算器である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a signal generating circuit according to the present invention. In the figure, 11 is a VC similar to 1 in FIG.
O, 15 are setting registers for inputting the frequency setting signal, 16 is an adder with the output s15 of the setting register 15 as one input, 1
7 is a register that receives and holds the output s16 of the adder 16 and its output s17 is the other input of the adder 16, 25 is an accumulator composed of the adder 16 and register 17, and 18 is a register of the accumulator 25. Output s17
DA converter for converting D to, 19 is a constant current source, 20 is a constant current source 19
One end of the operational amplifier is connected to its inverting input terminal, C is a capacitor whose both ends are connected to the inverting input terminal and output terminal of the operational amplifier 20, 21 is a switch, 26 is an operational amplifier 20, a capacitor C and a switch 21. Is an integrator that constitutes a random ramp wave generator, 22 is the output s20 of the integrator 26
Is held and the output s22 is the reference input of the DA converter 18, and the sample-and-hold circuit is 23.The output s18 of the DA converter 18 is its inverting input and the output s20 of the ramp generator 26 is its non-inverting. Comparator with input, 13 is a phase detector similar to 3 in FIG. 3 with output s23 of comparator 23 being one input and output s11 of VCO11 being the other input, and 14 is a phase detector
A loop filter that integrates the output s13 of 13 and 24 adds the output of the loop filter 14 and the pretune voltage and outputs s24
Is an adder that becomes the control voltage input of VCO11.

上記のような構成の装置の動作を第2図のタイムチャー
トを用いて説明する。ここでは周波数逓倍比Nmが10の場
合、すなわち出力周波数foが fo=Nmr=10r …(2) の場合を示す。設定レジスタ15には1/Nm=0.1がデータ
として保持される。またDA変換器18のデータ入力が1.0
のとき、出力s18はリファレンス入力s22と等しくなる。
さらにVCO11の出力周波数は誤ロックを防ぐため、あら
かじめプリチューン電圧によりほぼ目的の周波数に合せ
られている。以下動作手順を示す。
The operation of the apparatus having the above configuration will be described with reference to the time chart of FIG. Here, the case where the frequency multiplication ratio Nm is 10, that is, the output frequency fo is fo = Nmr = 10r (2) is shown. The setting register 15 holds 1 / Nm = 0.1 as data. Also, the data input of the DA converter 18 is 1.0
Then the output s18 is equal to the reference input s22.
Furthermore, the output frequency of the VCO 11 is adjusted to the target frequency in advance by the pretune voltage to prevent erroneous lock. The operation procedure is shown below.

基準信号srの立上がりにより、レジスタ17の内容がク
リアされる。同時に積分器26はスイッチ21でリセットさ
れ、直ちにランプ波形が立上がってゆく。すると比較器
23の入力は非反転側が大きいので、直ちに立上がる。
The rising of the reference signal sr clears the contents of the register 17. At the same time, the integrator 26 is reset by the switch 21, and the ramp waveform rises immediately. Then the comparator
Since the input of 23 is large on the non-inverting side, it immediately rises.

VCO11の出力の立下がりのタイミングでレジスタ17の
内容が変化する。ここで 新レジスタ値=旧レジスタ値+設定レジスタ値(ここで
は0.1) …(3) である。その結果比較器23の出力s23が立下がる。
The content of the register 17 changes at the falling edge of the output of the VCO 11. Here, new register value = old register value + setting register value (here, 0.1) (3). As a result, the output s23 of the comparator 23 falls.

次に積分器26により再び比較器23の非反転入力側が大
きくなり、比較器出力s23が立上がる。
Next, the non-inverting input side of the comparator 23 is again increased by the integrator 26, and the comparator output s23 rises.

次にVCO11出力s11の立下がりでレジスタ17の内容が更
新される(0.2となる)。以下同様な動作を繰返す。
Next, the contents of the register 17 are updated (becomes 0.2) at the fall of the VCO11 output s11. The same operation is repeated thereafter.

レジスタ17の内容が更新され、1.0となる。The content of register 17 is updated to 1.0.

積分器出力が1.0に対応する値となり、比較出力s23が
立上がる。ほぼ同時に基準信号srも立上がり、このタイ
ミングでサンプル・ホールド回路22がサンプルした基準
信号srの1周期分のランプ波ピーク値がDA変換器18のリ
ファレンス入力となる。以下同様の動作を繰返す。
The integrator output becomes a value corresponding to 1.0, and the comparison output s23 rises. Almost at the same time, the reference signal sr rises, and the peak value of the ramp wave of one cycle of the reference signal sr sampled by the sample and hold circuit 22 at this timing becomes the reference input of the DA converter 18. The same operation is repeated thereafter.

比較器23の出力s23は基準信号srに基づくタイミングで
出力され、上記の具体例では基準信号srの周期Ts=1/
rを10等分したものと等しくなる。したがってこの信号
s23とVCO11出力s13とを位相比較し、ループフィルタ14,
加算器24を介してVCO11に帰還して、PLLを形成すること
により、VCO出力s11として基準信号srと同期しかつ逓倍
された周波数信号を得ることがができる。
The output s23 of the comparator 23 is output at a timing based on the reference signal sr, and in the above specific example, the period Ts of the reference signal sr = 1 /
It is equal to r divided into 10 equal parts. Therefore this signal
Phase comparison between s23 and VCO11 output s13, loop filter 14,
By feeding back to the VCO 11 via the adder 24 to form a PLL, it is possible to obtain a frequency signal which is synchronized with and multiplied by the reference signal sr as the VCO output s11.

この様な構成の信号発生回路によれば、基準信号の周波
数を逓倍しているので、位相検出器の入力周波数が高
く、応答が早い。
According to the signal generating circuit having such a configuration, since the frequency of the reference signal is multiplied, the input frequency of the phase detector is high and the response is fast.

また逓倍数は任意であるので、希望の任意の周波数を設
定できる。
Also, since the multiplication number is arbitrary, any desired frequency can be set.

なお上記の実施例において、第1図のVCO11の出力を分
周器を介して位相検出器13やレジスタ17に加えてもよ
い。M分周器を用いる場合、出力周波数foは fo=MNmr …(4) となる。
In the above embodiment, the output of the VCO 11 of FIG. 1 may be added to the phase detector 13 and the register 17 via the frequency divider. When the M divider is used, the output frequency fo is fo = MNmr (4).

また上記の実施例において、ディジタル出力のランプ発
生器を使用しその出力と累算器25の出力とをデジタル比
較器で比較すれば、DA変換器を省略できる。
Further, in the above embodiment, if a digital output ramp generator is used and its output is compared with the output of the accumulator 25 by a digital comparator, the DA converter can be omitted.

ハ.「本考案の効果」 以上述べたように、本考案によれば、応答性がよく、高
分解能の周波数信号を出力することができるPLL方式の
信号発生回路を簡単な構成で実現することができる。
C. [Advantages of the Invention] As described above, according to the invention, it is possible to realize a PLL type signal generation circuit having a good response and capable of outputting a high-resolution frequency signal with a simple configuration. .

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

第1図は本考案に係る信号発生回路の一実施例を示した
図、第2図は第1図装置の動作を示すタイムチャート、
第3図はPLL方式の従来の信号発生回路を示した図であ
る。 11……VCO、13……位相検出器、14……ループフィル
タ、23……比較器、25……累算器、26……ランプ波発生
器、sr……基準信号、sf……周波数設定入力。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a signal generating circuit according to the present invention, FIG. 2 is a time chart showing the operation of the device shown in FIG. 1,
FIG. 3 is a diagram showing a conventional signal generating circuit of the PLL system. 11 …… VCO, 13 …… Phase detector, 14 …… Loop filter, 23 …… Comparator, 25 …… Accumulator, 26 …… Ramp wave generator, sr …… Reference signal, sf …… Frequency setting input.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】電圧制御発振器と、 この電圧制御発振器の出力信号に同期して値が周波数設
定入力に対応した一定ステップで順次増加する累算器
と、 基準信号により一定周期でリセットされるランプ波発生
器と、 このランプ波発生器の出力と前記累算部の出力とを比較
する比較器と、 この比較器出力と前記電圧制御発振器出力との位相差を
検出する位相検出器と、 この位相検出器の出力を積分して前記電圧制御発振器に
出力するループフィルタとを備え、 周波数設定入力に対応して基準信号の周波数を逓倍した
周波数信号を出力するように構成した事を特徴とする信
号発生回路。
1. A voltage-controlled oscillator, an accumulator whose value sequentially increases in synchronization with an output signal of the voltage-controlled oscillator in a constant step corresponding to a frequency setting input, and a ramp reset by a reference signal in a constant cycle. A wave generator, a comparator for comparing the output of the ramp wave generator with the output of the accumulator, and a phase detector for detecting the phase difference between the output of the comparator and the output of the voltage controlled oscillator, A loop filter that integrates the output of the phase detector and outputs it to the voltage controlled oscillator, and is configured to output a frequency signal obtained by multiplying the frequency of the reference signal corresponding to the frequency setting input. Signal generation circuit.
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