JPH0770994B2 - 位相同期回路 - Google Patents

位相同期回路

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JPH0770994B2
JPH0770994B2 JP1005209A JP520989A JPH0770994B2 JP H0770994 B2 JPH0770994 B2 JP H0770994B2 JP 1005209 A JP1005209 A JP 1005209A JP 520989 A JP520989 A JP 520989A JP H0770994 B2 JPH0770994 B2 JP H0770994B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/093Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、所望の信号の位相同期を図るための位相同期
(Phase Locked Loop(以下、PLLという))回路に関す
るものである。
従来の技術 以下図面を参照しながら、従来のPLL回路の一例につい
て説明する。
第3図は、従来のPLL回路の一例を示すものである。第
3図において、24は位相比較器、25は低域通過フィルタ
(以下、LPFという)で、26は電圧制御発振器(Voltage
Contololed Oscilater(以下、VCOという))、27は分
周器、28は入力端子、29は出力端子、30,35は加算器、3
1はDフリップフロップ、32は積分器、33,34は係数回路
である。
以上の様に構成されたPLL回路について、以下その動作
について、第3図及び第6図を用いて説明する。
第6図(a)は、第3図のA点における時間と周波数の
関係を示すものである。また、第6図(b)は第3図の
B点における時間と位相の関係を示すものである。
まず位相比較器24は入力信号の位相と分周器27の出力の
位相の位相差を入力信号の周期T毎に出力する。その位
相差をLPF25で積分し周波数信号を出力する。その時間
的変化は第6図(a)に示すように周波数が時間T毎に
変化する。従って周波数αをVCO26で時間Tだけ積分す
ると出力として位相θ=αTで発振する信号が得られ
る。その時間的変化は第6図(b)に示すとうりであ
る。その信号を分周器27で分周しその出力を位相比較器
24に帰還させることで、最終的にVCO26の出力として入
力信号に位相同期した周波数で発振する信号が得られ
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、第3図のようなPLL回路を具現化しよう
とする場合、実際には位相比較器24やLPF25等でのルー
プ内遅延が存在する。ループ内遅延をτとするとき、第
3図A点での時間と周波数の関係を示す第7図(a)か
ら明らかなように、第3図B点での時間と位相の関係は
第7図(b)のようになる。すなわち、第3図VCO26で
の積分時間がτだけ短くなるので時間T経過後の位相は
θ=α(T−τ)であり、θとの位相誤差がθ−θ
=ατだけ生じ、PLL回路の応答が悪くなるという課題
を有していた。
本発明は上記課題に鑑み、その位相誤差を解消し、応答
性のよいPLL回路を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のPLL回路は、入力信
号の位相と可変周波数発振器の出力の位相を一定期間毎
比較する位相比較器と、その位相比較器の出力を積分す
る積分器と、その積分器の出力を係数倍する第1の係数
回路と、前記位相比較器の出力を係数倍する第2の係数
回路と、前記第2の係数回路の出力を加算する加算器
と、その加算器の出力と所定の値とを切り替えるスイッ
チと、そのスイッチの出力に比例した周波数で発振する
前記可変周波数発振器とを備えたものである。
作 用 本発明は上記の構成により、位相比較器で位相比較する
一定周期をT、スイッチでLPFの出力側に接続される期
間をσとし、スイッチのもう一方の入力をOとすると、
VCOで周期Tのうちσだけ積分されて、出力の位相はθ
=βσとなる。ここでループ内遅延がない理想的なPL
L回路において、LPFの出力信号の値をαとすると、Tの
間、VCOで積分され、出力の位相はθ=αTとなる。こ
のθと前記θが一致するためには、β=αT/σになる
ようにLPF内の係数回路の係数を設定すればよい。θ=
θということは即ち、ループ内遅延が補正されること
になる。
実施例 以下本発明の一実施例のPLL回路について、図面を参照
しながら説明する。
第1図は本発明の第1の実施例におけるPLL回路を示す
ものである。第1図において、1は位相比較器、2,6,8,
9は加算器、3,10はDフリップフロップ、4,5は第一,第
二の係数回路、7はスイッチ、11は分周器、12は入力端
子、13はゼロ固定端子、14は制御端子、15は基準値入力
端子、16は出力端子、17は積分器、18はLPF、19はVCOで
ある。
以上のように構成されたPLL回路について、以下第1図
及び第4図を用いてその動作を説明する。
ここで、第4図(a)は第1図A点における時間と周波
数の関係を示し、第4図(b)は第1図B点における時
間と位相の関係を示すものである。
まず、位相基準信号を入力端子12に入力する。その入力
信号の位相と分周器11の出力の位相を位相比較器1で比
較する。その位相比較器1の出力とDフリップフロップ
3の出力を加算器2で加算し係数回路4に入力する。こ
の加算器2とDフリップフロップ3で構成された部分
が、即ち積分器17であり、この積分器17と係数回路4で
構成された部分が、LPF18の伝達関数における積分項の
特性を決定する。一方、位相比較器1の出力を係数回路
5に入力する。この係数回路5が、LPF18の伝達関数に
おける比例項の特性を決定する。係数回路4と係数回路
5の出力を加算器6で加算しスイッチ7の一方に入力す
る。もう一方のゼロ固定端子13は0に固定する。スイッ
チ7の制御端子14には、加算器6の出力とゼロ固定端子
13を位相比較器1で位相比較する一定周期と同一の周期
で切り替えるパルスが入力される。スイッチ7の出力と
基準値入力端子15に入力される基準値を加算器8で加算
し、その出力とDフリップフロップ10の出力を加算器9
で加算する。この加算器8及び9とDフリップフロップ
10で構成する部分がVCO19である。加算器9とDフリッ
プフロップ10で構成する部分は積分器、即ち加算器9の
出力は飽和すると自らリセットされるので加算器8の出
力に応じた周波数で発振する発振器をなす。そして、基
準値入力端子15に入力される基準値はVCO19の中心周波
数を決定する。ここで、入力端子12に入力する信号を例
えば映像信号とし、一水平期間をT、制御端子14に入力
するパルスを周期Tのうち所定の期間σだけ加算器6の
出力にスイッチするようなパルスとすると、第1図A点
の信号は第4図(a)のようになる。即ち、周期Tのう
ちσの期間だけ一定値βでそれ以外では0である。そう
すると第1図B点の信号は第4図(b)のようにVCO19
で期間σの間だけ積分されて出力の位相はθ=βσと
なる。ここで、従来例のところで記述したVCOの出力位
相として理想的な値θ=αTとθを一致させようとす
るとβ=αT/σであればよい。即ち、このようなβの値
になるように係数回路4及び5の係数を設定すればよ
い。
以上のように本実施例によれば、入力信号の位相と分周
器11の出力の位相を一定期間毎比較する位相比較器1
と、その位相比較器1の出力をろ波し積分するLPF18
(但し、そのLPF18は、入力を積分する積分器17と、そ
の積分器17の出力を係数倍する第一の係数回路4と、入
力を係数倍する第二の係数回路5と、第一の係数回路4
の出力と第二の係数回路5の出力を加算する加算器6
と、その加算器6の出力と所定の値とを切り替えるスイ
ッチ7で構成し、そのスイッチ7の出力をLPF18の出力
とする)と、そのLPF18の出力に比例した周波数で発振
する可変周波数発振器19と、その可変周波数発振器19の
出力を分周する分周器11を設けることにより、PLL回路
のループ内遅延を完全に補正することができる。
以下本発明の第2の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。
第2図は本発明の第2の実施例におけるPLL回路を示す
ものである。第2図において、第1図と同一構成要素は
同じ番号を付してあり、異なるのは係数回路20及び21、
スイッチ22、LPF23である。接続方法で異なるのは、係
数回路21の出力をスイッチの一方の入力とし、そのスイ
ッチの出力と係数回路20の出力を加算器6で加算すると
ころである。
上記のように構成されたPLL回路について、以下第2図
及び第5図を用いてその動作について説明する。
ここで、第5図で(a)は第2図A点における、(c)
は第2図B点における、(e)は第2図C点における時
間と周波数の関係を示すものである。(f)は第2図D
点における時間と位相の関係を示すものである。なお、
(b)は第2図A点の信号だけを、同様に(d)は第2
図B点の信号だけを、それぞれVCO19で積分したときの
第2図D点における時間と位相の関係を示すものであ
る。
第5図から明らかなように、第2図A点に現れる周波数
信号はループ内遅延τだけおくれて一定値γとなり、こ
の信号だけをVCO19で積分すると周期T後の位相はθ
=γ(T−τ)である。同様に第2図B点に現れる周波
数信号はσの期間だけ係数回路21の出力にスイッチ22に
より切り替えられ、その大きさはδでそのσの期間以外
では0である。この信号だけをVCO19で積分すると周期
T後の位相はθ=δσである。従って、最終的なVCO1
9の出力の位相はθ=θ+θ=γ(T−τ)+δ
σである。このθを理想値θに一致するように係数回
路20及び21を設定すればよい。
以上のように、スイッチ22の位置をかえることにより、
LPF23の伝達関数において比例項の特性を決定する係数
回路21の出力のみがスイッチされ、積分項の特性を決定
する係数回路20の出力は常時VCO19で積分されている。
従って、位相比較器1の出力が周期Tの間に2π〔ra
d〕以上変化してもVCO19はその周波数信号に追従して発
振する。第1の実施例ではこのような場合、第1図A点
の周波数信号が2π〔rad〕に対応する値以上には変化
しないのでVCO19は追従して発振できない。以上が第2
の実施例が第1の実施例に対する優位点である。しか
し、第2の実施例では第5図(b)に示すように第2図
A点の周波数信号がループ内遅延τを補正できないの
で、第1の実施例のようにPLL回路のループ内遅延を完
全には補正することはできないが、PLL回路の応答は比
例項に大きく依存するので比例項を補正すれば劣化はほ
とんどない。
以上のように本実施例によれば、入力信号の位相と分周
器11の出力の位相を一定期間毎比較する位相比較器1
と、その位相比較器1の出力をろ波し積分するLPF23
(但し、そのLPF23は、入力を積分する積分器17と、そ
の積分器17の出力を係数倍する第一の係数回路20と、入
力を係数倍する第二の係数回路21と、その第二の係数回
路21の出力と所定の値とを切り替えるスイッチ22と、そ
のスイッチ22の出力と第一の係数回路20の出力を加算す
る加算器6で構成し、その加算器6の出力をLPF23の出
力とする)と、そのLPF23の出力に比例した周波数で発
振する可変周波数発振器19と、その可変周波数発振器19
の出力を分周する分周器11を設けることにより、PLL回
路のループ内遅延をほぼ補正した位相をもつ出力が得ら
れる。
発明の効果 以上の説明から明らかな様に、入力信号の位相と可変周
波数発振器の出力の位相を一定期間毎比較する位相比較
器と、その位相比較器の出力を積分する積分器と、その
積分器の出力を係数倍する第1の係数回路と、位相比較
器の出力を係数倍する第2の係数回路と、第2の係数回
路の出力を加算する加算器と、その加算器の出力と所定
の値とを切り替えるスイッチと、そのスイッチの出力に
比例した周波数で発振する前記可変周波数発振器とを設
けることにより、PLL回路のループ内遅延を補正した位
相をもつ出力が得られ、PLL回路の応答特性が改善され
る。また、PLL回路は頻繁に使用される回路であり、実
用的価値は極めて大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例におけるPLL回路のブロ
ック図、第2図は本発明の第2の実施例におけるPLL回
路のブロック図、第3図は従来のPLL回路のブロック
図、第4図(a)は第1図A点における時間と周波数の
関係を示す図、第4図(b)は第1図B点における時間
と位相の関係を示す図、第5図(a)は第1図A点にお
ける、(c)は第1図B点における、(e)は第1図C
点における時間と周波数の関係を示す図、(f)は第1
図D点における時間と位相の関係を示す図、(b)は第
1図A点の信号だけを、同様に(d)は第1図B点の信
号だけを、それぞれVCO19で積分したときの第1図D点
における時間と位相の関係を示す図、第6図(a)は第
3図のA点における時間と周波数の関係を示す図、第6
図(b)は第3図のB点における時間と位相の関係を示
す図、第7図(a)は第3図でループ内遅延を考慮した
ときの第3図のA点における時間と周波数の関係を示す
図、第7図(b)は第3図でループ内遅延を考慮したと
きの第3図のB点における時間と位相の関係を示す図で
ある。 1……位相比較器、2,6,8,9……加算器、3,10……Dフ
リップフロップ、4,5,20,21……係数回路、7,22……ス
イッチ、11……分周器、12……入力端子、13……ゼロ固
定端子、14……制御端子、15……基準値入力端子、16…
…出力端子、17……積分器、18,23……LPF、19……VC
O、24……位相比較器、25……LPF、26……VCO、27……
分周器、28……入力端子、29……出力端子。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号の位相と可変周波数発振器の出力
    の位相を一定期間毎比較する位相比較器と、その位相比
    較器の出力を積分する積分器と、その積分器の出力を係
    数倍する第一の係数回路と、前記位相比較器の出力を係
    数倍する第二の係数回路と、前記第一の係数回路の出力
    と前記第二の係数回路の出力を加算する加算器と、その
    加算器の出力と所定の値とを切り替えるスイッチと、そ
    のスイッチの出力に比例した周波数で発振する前記可変
    周波数発振器とを備えたことを特徴とする位相同期回
    路。
  2. 【請求項2】入力信号の位相と可変周波数発振器の出力
    の位相を一定期間毎比較する位相比較器と、その位相比
    較器の出力を積分する積分器と、その積分器の出力を係
    数倍する第一の係数回路と、前記位相比較器の出力を係
    数倍する第二の係数回路と、その第二の係数回路の出力
    と所定の値とを切り替えるスイッチと、そのスイッチの
    出力と前記第一の係数回路の出力を加算する加算器と、
    その加算器の出力に比例した周波数で発振する前記可変
    周波数発振器とを備えたことを特徴とする位相同期回
    路。
  3. 【請求項3】可変周波数発振器は、入力と所定の基準値
    を加算する第一の加算器と、その第一の加算器の出力と
    Dフリップフロップの出力を加算する第二の加算器と、
    その第二の加算器の出力をラッチする前記Dフリップフ
    ロップで構成し、その第二の加算器の出力を可変周波数
    発振器の出力とする請求項(1)または(2)記載の位
    相同期回路。
  4. 【請求項4】積分器は、入力とDフリップフロップの出
    力を加算する加算器と、その加算器の出力をラッチする
    前記Dフリップフロップで構成し、その加算器の出力を
    積分器の出力とする請求項(1)または(2)記載の位
    相同期回路。
  5. 【請求項5】可変周波数発振器の出力を分周する分周器
    をさらに具備し、その分周器の出力の位相と入力信号の
    位相を位相比較器で比較する請求項(1)または(2)
    記載の位相同期回路。
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