JPH0786931A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH0786931A
JPH0786931A JP5231637A JP23163793A JPH0786931A JP H0786931 A JPH0786931 A JP H0786931A JP 5231637 A JP5231637 A JP 5231637A JP 23163793 A JP23163793 A JP 23163793A JP H0786931 A JPH0786931 A JP H0786931A
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JP
Japan
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frequency
output
voltage
phase
loop filter
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Application number
JP5231637A
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English (en)
Inventor
Toyoe Yamazaki
豊栄 山崎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】周波数シンセサイザにおいて、周波数変更時の
引込み時間の高速化を行う。 【構成】基本発振器4,電圧制御発振器1,プログラマ
ブルカウンタ2,チャージポンプ型位相比較器6,ルー
プフィルタ7,加算器8から構成される。周波切り替え
時には、プログラマブルカウンタ2の周波数設定変更及
び基準電圧発生回路9の電圧変更すると共に、プログラ
マブルカウンタ2に基準発振器4の位相に同期したリセ
ット信号を与える。また、同時に位相比較器6の入力に
接続した切替回路5を動作させループフィルタ7の定常
時と周波数切り替え時の電位変動を少なくし電圧制御発
振器1の出力周波数が周囲温度の変化の影響などによっ
て変化を生じている状態であっても、高速の引き込み動
作を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PLL周波数発振器
(シンセサイザ)に関し、特に周波数変更を高速で行な
うことができる周波数シンセサイザに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の周波数シンセサイザは、
図3に示されるごとく、一般的なPLL回路の構成例を
とっており、1は電圧制御発振器、2は電圧制御発振器
1の発振周波数を分周するプログラマブルカウンタ、4
は基準発振器、13はプラグラマブルカウンタ2の出力
信号と基準発振器4の出力信号のどちらかを切り替える
切替回路、14は切替回路の出力信号と基準発振器3の
出力信号とを比較し、位相差に応じた極性のパルスから
なる出力を発生する位相比較器、15はループフィルタ
であり抵抗10、コンデンサ11、オペアンプ12から
構成されており、さらに8は加算器であり、ループフィ
ルタ15の出力電圧と9の基準電圧発生回路の出力電圧
を加算するものからなっている。本PLL周波数シンセ
サイザの動作を説明するため、ある周波数に位相同期さ
れた定常状態と周波数が変更された周波数設定状態の二
つの場合に分けて説明する。
【0003】先ず定常状態の動作に関して説明する。基
準発振器4からの出力は位相比較器14の第一の入力と
して加えられる。一方、電圧制御発振器1の出力信号は
プログラマブルカウンタ2で分周され、この出力は切替
回路13を介して、位相比較器14の第2の入力として
加えられる。位相比較器14は、これら二つの入力の位
相を比較し位相誤差に比例した電圧が出力され、ループ
フィルタ15に加えられる。ループフィルタ15は、本
PLLループのループフィルタを構成する一種の積分器
であり、通常その時定数として約0.1〜1×10-4
程度が選ばれている。ループフィルタ15の出力信号
は、加算器8にて基準電圧発生回路9の出力信号と加算
される。本基準電圧発生回路9は、本回路に外部より入
力されるディジタル信号(基準電圧設定データ:SV)
をアナログ電圧に変換するD/A変換器である。上記加
算器8で合成された電圧は、電圧制御発振器1に加えら
れ、電圧制御発振器1の出力信号の位相を位相比較器1
4の位相誤差が減少する方向に制御している。したがっ
て、電圧制御発振器1の出力周波数は、基準発振器4の
周波数の正数倍でかつ位相は完全に同期された高周波信
号となっている。
【0004】次に出力周波数を変更する周波数設定状態
について説明する。周波数設定状態の場合には、外部か
らの切替信号が切替回路13に入力され、切替回路13
は、プラグラマブルカウンタ2の出力信号から基準発振
器4の出力信号側へ切り替えられる。その後、外部より
周波数設定データ(SF)がプラグラマブルカウンタ2
に加えられ分周数が変更されるとともに、基準電圧設定
データ(SV)が基準電圧発生器9に加えられ基準電圧
発生回路9の出力電圧が変更される。この電圧は、電圧
制御発振器1の発振周波数が設定周波数となるように選
ばれており、その結果、電圧制御発振器1の出力周波数
は、ほぼ希望周波数に近い値となっている。
【0005】また、切替信号により切替回路13の出力
信号がプログラムカウンタ2の出力側から基準発振器4
の出力側に切り替えられている間に、リセット回路3に
より基準発振器4の出力に同期したリセット信号(R)
がプログラマブルカウンタ2に加えられ、プグラマブル
カウンタ2の出力は、基準発振器3の出力に同期してい
る。
【0006】この場合位相比検器14は、位相比較され
る両入力に基準発振器4の出力が接続されているため、
位相誤差が完全に無くなっている。切替信号はプログラ
マブルカウンタ2の分周数の変更及び基準電圧発生回路
9の電圧が所定の値に達し、安定となるまでの間加えら
れる。この後、切替信号がOFFとなり、先に説明した
定常状態となり、電圧制御発振器1の出力は基準発振器
4に位相同期される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の周波数
シンセサイザは、周波数設定状態にある間は、位相比較
器14に加えられる第1と第2の入力が常に同相状態に
おかれ、周波数設定が行われてから定常状態に復帰する
ため、周波数設定状態に入る直前の電圧制御発振器1の
出力の位相と基準発振器4の位相とが同期しており、さ
らに周波数設定状態に入り周波数が変更され再び定常状
態となったときにも電圧制御発振器1の出力の位相と基
準発振器4の位相とが一致していれば周波数変更後の電
圧制御発振器1の位相同期が高速に行われる。
【0008】しかし、電圧制御発振器1の発振周波数が
周囲の温度変化などの影響で周波数変更直前の定常状態
で変化し、位相同期誤差が発生している状態で周波数設
定状態に移行し、周波数変更が行われ位相比較器14の
位相誤差が無くなってしまうと、位相誤差の変化分に相
当する電圧分だけループフィルタ5の出力電圧が変化す
ることとなる。
【0009】この結果、周波数設定状態から定常状態に
復帰し、位相同期が行われるまでは、再び位相同期に必
要な位相誤差が発生するまでの時間が必要となり、引き
込みに長時間を要するという欠点があった。したがっ
て、例えば複数の異なる送受信周波数帯を高速で切り替
えて送受信を行う送受信機の切り替えにこのような周波
数シンセサイザを用いる場合には送受信周波数の切り替
え速度に制約を受けるという問題があった。
【0010】図4は、本従来例における周波数切り替え
時の動作を説明するものである。本図において、周波数
切り替え前に電圧制御発振器1の温度変動等により位相
誤差が発生している場合に、ループフィルタ15の出力
電圧はV1 となっている。この状態にて周波数を切り替
えると、位相比較器14は、切り替え回路13が動作し
ているため完全に同期がとれており位相誤差が発生せ
ず、ループフィルタ15の出力電圧ではV0 となってい
る。
【0011】次に、本状態より定常状態に移行した場
合、再び電圧制御発振器1は、位相誤差が発生している
ため、前述のループフィルタ15の出力電圧においてV
0 からV1 となるための位相同期のための時間t2 が必
要となり高速切り替えが難しいことを示す。
【0012】尚、従来よりこの種のPLL周波数シンセ
サイザの高速切り替えを可能とするための種々の方式が
用いられており、例えば、周波数切り替え時に電圧制御
発振器を参照周波数まで分周する分周回路と基準発振器
を分周して上記参照周波数を得る分周回路の両者にリセ
ット信号を与えるなど種々の方式が知られている(特開
平3−226012号,特開平5−110431号,特
開平3−256410号各公報)。
【0013】しかし、いずれも周波数設定状態から定常
状態へもどった場合に発生する位相誤差を含めて周波数
引き込み時間を高速化するものではない。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数シンセサ
イザは、基本周波数の信号を発生する基準発振器と、電
圧制御信号を入力し発振周波数が制御される電圧制御発
振器と、外部からの制御信号によって分周比が可変で
き、前記電圧制御発振器の出力周波数を少なくとも基準
周波数まで分周することのできるプログラマブルカウン
タと、前記基準発振器からの出力と前記プログラマブル
カウンタの出力との位相比較をするチャージポンプタイ
プの位相比較器と、前記プラグラマブルカウンタの出力
と前記位相比較器の入力及び前記基準発振器の出力と前
記位相比較器の入力との間に挿入され前記電圧制御発振
器が周波数設定状態にある間は外部からの制御信号によ
って前記位相比較器の入力を断とする切替回路と、位相
比較器の出力にて直流信号の帯域を制限して制御電圧を
発生するループフィルタ回路と、外部からの制御信号に
よって制御され所定の電圧を出力する基準電圧発生回路
と、前記ループフィルタ回路の出力と前記基準電圧発生
器の出力とを加算し出力する加算器と、前記電圧制御発
振器が周波数設定状態にある間は外部から制御信号が加
えられ前記基準発振器の位相に同期したリセット信号を
出力し前記プログラマブルカウンタに制御信号として前
記プログラマブルカウンタの出力の位相を前記基準発振
器の出力の位相と同相に制御するリセット回路とから構
成されるPLL周波数シンセサイザにおいて、周波数を
変更する直前の位相誤差が発生していても周波数設定状
態から再び定常状態に復帰したときに発生する位相誤差
は、周波数変更前と同じ値にすることができ周波数変更
後に位相同期するまでの時間を従来よりも短くすること
ができる特徴を有している。
【0015】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、本発明の一実施例の構成図である。本図に
おいて、切替回路5,チャージポンプタイプの位相比較
器6,ループフィルタ7を除いて他の構成要素の動作は
既に説明した図3の構成要素の動作と全く同一であるた
め、上記の構成要素以外の動作については説明を省略す
る。
【0016】本発明のPLL周波数シンセサイザが、あ
る周波数に位相同期された定常状態では、切替回路5は
ONとなっており、プログラマブルカウンタ2の出力及
び基準発振器4の出力をそのまま位相比較器6に接続す
る。本状態では、電圧制御発振器1,プログラマブルカ
ウンタ2,位相比較器6,ループフィルタ7及び加算器
8とで位相同期ループを構成し、電圧制御発振器1の出
力は基準発振器4の出力に位相同期される。
【0017】次に、周波数設定状態においては、図3で
説明した場合と同様に周波数設定データ(SF)がプロ
グラマブルカウンタ2に、基準電圧設定データ(SV)
が基準電圧発生回路9に、それぞれ制御信号として加え
られる。
【0018】リセット回路3は、切替信号が入力される
と、基準発振器4の出力に同期したリセット信号(R)
をプログラマブルカウンタ2に加える。切替回路5はこ
の切替信号が入力されるとOFF状態となりプラグラマ
ブルカウンタ2の出力とチャージポンプ型の位相比較器
6の入力及び、基準発振器4の出力とチャージポンプ型
の位相比較器6の入力間の接続を断とする。
【0019】位相比較器6は、図3で記載した2出力の
電圧出力タイプの位相比較器14と異なり1出力のチャ
ージポンプ型を用いる。チャージポンプ型位相比較器
は、位相誤差に比例した時間だけ出力がON動作となり
他の時間はOFF動作となることにより位相比較動作を
行う位相比較器である。したがって、周波数設定状態が
持続し、切替信号がOFF状態となっている間は、チャ
ージポンプ型位相比較器6の第1及び第2の入力信号は
共に断となっているため、チャージポンプ型の位相比較
器の出力は断となる。
【0020】その結果、ループフィルタ7には電流が流
れず位相比較器6と完全に開放された状態となる。ルー
プフィルタ7には、オペアンプ12のフィードバックル
ープ部にコンデンサ11があり、その特定数は従来のル
ープフィルタ15と同一とするとループフィルタ7の入
力が開放された状態のときには、短い時間であれば周波
数設定状態の直前のオペアンプ12の出力電圧を保持す
ることができる。
【0021】周波数設定状態開始から定常状態に移行す
るまでの時間は通常非常に短く、例えば数10〜100
μs程度であり、前述のループフィルタ15の時定数に
比べて極めて短い。したがって、このループフィルタ7
の出力は、周波数設定状態に入る直前のほとんど同じ状
態を周波数設定終了時まで保存し続けることができる。
【0022】この結果、周波数を変更する直前に電圧制
御発振器1の出力周波数が周囲温度の変化や外乱等の影
響によって変化し、位相誤差が生じている状態であって
も、その位相誤差を補償するためのループフィルタ7の
出力電圧は周波数変更後までほとんどそのままの値を保
持できる。
【0023】周波数設定状態から再び定常状態に復帰し
たとき必要となる位相誤差は、周波数変更前と周波数変
更後でも通常同一であるから、定常状態に復帰してから
電圧制御発振器1の出力の位相が、基準発振器4の位相
と同期状態となるまでに要する時間は、従来の実施例で
ある図3および複数の公開された発明による周波数シン
セサイザよりも十分短い時間で良いことになる。
【0024】図2は、本発明による周波数切り替え時の
動作を説明するものである。本図において、周波数切り
替え前に電圧制御発振器1の温度変動により位相誤差が
発生している場合、ループフィルタ7の出力電圧ではV
1 となっている。この状態で周波数を切り替えると、ル
ープフィルタ7の出力電圧はほぼV1 である。また、本
状態より定常状態に移行した場合、再び、電圧制御発振
器1は位相誤差を発生しているため、瞬時にループフィ
ルタ7の出力電圧V1 (V)に位相同期することを示し
たものである。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は周波数を
変更後に、基準発振器4の出力と位相同期するために必
要とする時間を従来のこの種の周波数シンセサイザより
も十分短くすることができる効果を有する。
【0026】したがって、本発明の周波数シンセサイザ
を送受信周波数帯を高速で切り替えて送受信する送受信
機の周波数切り替え部分に使用することにより、従来よ
り送受信周波数を高速で切り替えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による高速化を図った周波数シンセサイ
ザの一実施例を構成を示す。
【図2】図1の各部の動作を示すタイムチャートであ
る。
【図3】従来の周波数シンセサイザの構成を示す。
【図4】図3の従来例各部の動作を示すタイムチャート
である。
【符号の説明】
1 電圧制御発振器 2 プログラムカウンタ 3 リセット回路 4 基準発振器 5,13 切替回路 6,14 位相比較器 7,15 ループフィルタ 8 加算器 9 基準電圧発生回路 10 抵抗 11 コンデンサ 12 オペアンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準発振器と、電圧制御発振器と、前記
    電圧制御発振器の出力を分周するプログラマブルカウン
    タと、前記基準発振器からの出力とプログラマブルカウ
    ンタの出力との位相を比較する位相比較器と、位相比較
    器の出力の帯域制限して制御電圧を発生するループフィ
    ルタとで構成される周波数シンセサイザにおいて、周波
    数切り替え時に位相比較器に供給されるプログラマブル
    カウンタと基準発振器の出力を断とする切替手段と、基
    準発振器の出力に同期したリセット信号をプログラマブ
    ルカウンタに加えるリセット手段と、設定周波数に応じ
    た直流電圧を発生する基準電圧発生回路とループフィル
    タとの出力電圧を加算する加算手段とを有する周波数シ
    ンセサイザ。
  2. 【請求項2】 前記位相比較器にチャージポンプ型を使
    用し、かつループフィルタに不平衡型アクティブフィル
    タを用いることを特徴とする請求項1記載の周波数シン
    セサイザ。
JP5231637A 1993-09-17 1993-09-17 周波数シンセサイザ Pending JPH0786931A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19960924