JPH0787363B2 - Phase locked loop circuit - Google Patents

Phase locked loop circuit

Info

Publication number
JPH0787363B2
JPH0787363B2 JP63283447A JP28344788A JPH0787363B2 JP H0787363 B2 JPH0787363 B2 JP H0787363B2 JP 63283447 A JP63283447 A JP 63283447A JP 28344788 A JP28344788 A JP 28344788A JP H0787363 B2 JPH0787363 B2 JP H0787363B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
signal
voltage
phase
reference voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63283447A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02130026A (en
Inventor
孝▲浩▼ 亀井
信孝 石垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP63283447A priority Critical patent/JPH0787363B2/en
Publication of JPH02130026A publication Critical patent/JPH02130026A/en
Publication of JPH0787363B2 publication Critical patent/JPH0787363B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ディジタル通信装置の逓倍回路等において、
入力クロック信号をN倍の周波数信号に変換するための
フェーズロックループ回路(以下、PLL回路という)に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a multiplier circuit of a digital communication device,
The present invention relates to a phase-locked loop circuit (hereinafter referred to as a PLL circuit) for converting an input clock signal into an N-fold frequency signal.

(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、例えばルドルフ
エフ グラフ(rudolf f.graf)編「ラジオ シャッ
ク ディクショナリー オブ エレクトロニクス(Radi
o Shack DICTIONARY OF electronicf)」(1978)
(米)P.524等に記載されるもがあった。
(Conventional Technology) Conventionally, as a technology in such a field, for example, "Radio Shack Dictionary of Electronics (Radi Shack Dictionary of Electronics)" edited by Rudolf f.graf.
o Shack DICTIONARY OF electronicf) "(1978)
(US) It was also described on P.524.

第2図は集積回路(以下、ICという)で構成される来の
PLL回路の一構成例を示す図である。
Fig. 2 shows a conventional integrated circuit (hereinafter referred to as IC).
It is a figure which shows one structural example of a PLL circuit.

このPLL回路は、入力信号Fi用の入力端子1、出力信号F
o用の出力端子2を有し、その入,出力端子1,2間には、
排他的論理和ゲート(以下、ExORという)で構成される
位相比較器3、ローパスフィルタであるループフィルタ
10、及び電圧制御発振器(以下、VCOという)20が接続
されている。ループフィルタ10には、基準電圧Vrを発生
するための基準電圧発生回路4が接続されている。さら
に、VCO20の出力側は、フィードバック信号Fr出力用の1
/N分周器21を介して位相比較器3にフィードバック接続
されている。ループフィルタ10は、その出力電圧VcをVC
O20に供給する回路であり、差動増幅器11、抵抗12、13
及び容量14より構成されている。
This PLL circuit has an input terminal 1 for an input signal F i and an output signal F i .
It has an output terminal 2 for o , and between its input and output terminals 1 and 2,
Phase comparator 3 composed of exclusive OR gates (hereinafter referred to as ExOR), loop filter which is a low-pass filter
A voltage-controlled oscillator (hereinafter, referred to as VCO) 20 is connected. A reference voltage generation circuit 4 for generating a reference voltage Vr is connected to the loop filter 10. Further, the output side of the VCO20 is 1 for the feedback signal F r output
It is feedback-connected to the phase comparator 3 via the / N frequency divider 21. The loop filter 10 outputs its output voltage V c to VC
It is a circuit that supplies to O20, and includes a differential amplifier 11, resistors 12 and 13
And a capacity of 14.

以上の構成において、入力信号Fiが入力端子1に供給さ
れると、位相比較器3は、VCO20の出力信号Foを1/N分周
器21で1/N分周したフィードバック信号Frと、入力信号F
iとの位相差φを求め、その位相差φに応じたパル
スを出力する。位相差φが0゜、90゜、180゜、270゜
の場合の位相比較器3の出力パルス波形を第3図
(a),(b),(c),(d)に示す。
In the above configuration, when the input signal F i is supplied to the input terminal 1, the phase comparator 3 divides the output signal F o of the VCO 20 by 1 / N by the 1 / N frequency divider 21 to obtain a feedback signal F r. And the input signal F
A phase difference φ d with i is obtained, and a pulse corresponding to the phase difference φ d is output. The output pulse waveforms of the phase comparator 3 when the phase difference φ d is 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° are shown in FIGS. 3 (a), (b), (c) and (d).

位相比較器3の出力パルスは、ループフィルタ10より、
信号の直流成分が抽出される。入力信号Fiとフィードバ
ック信号Frとの位相差φに対するループフィルタ10の
出力電圧Vcの関係図を第4図に示す。
The output pulse of the phase comparator 3 is output from the loop filter 10 by
The DC component of the signal is extracted. FIG. 4 shows a relationship diagram of the output voltage V c of the loop filter 10 with respect to the phase difference φ d between the input signal F i and the feedback signal F r .

VCO20は、出力電圧Vcを入力し、それに比例した周波数
の出力信号Foを出力端子2及び1/N分周器21に出力す
る。すると、1/N分周器21は、出力信号Foを1/N分周して
フィードバック信号Frを生成し、そのフィールドバック
信号Frを位相比較器3に供給する。
The VCO 20 inputs the output voltage V c and outputs an output signal F o having a frequency proportional to the output voltage V c to the output terminal 2 and the 1 / N frequency divider 21. Then, the 1 / N frequency divider 21 frequency-divides the output signal F o by 1 / N to generate the feedback signal F r , and supplies the field back signal F r to the phase comparator 3.

ここで、入力信号Fiとフィードバック信号Frの位相差φ
が−90゜<φ<90゜の場合を考える。この時、基準
電圧発生回路4から出力される基準電圧Vrは、位相比較
器3の出力パルスが論理“1"の時をVoh、論理“0"の時
をVolとすると、高帯域動作を行わせるために、VohとV
olの中点電圧、即ち、 に設定する。この場合、位相比較器3の出力パルスの直
流成分Viは、基準電圧Vrより低くなり、ループフィルタ
10の出力電圧Vcが上昇する。これにより、VCO20の出力
信号Foの周波数が高くなるため、位相差φは90゜の方
向に移動する。
Here, the phase difference φ between the input signal F i and the feedback signal F r
Consider the case where d is -90 ° <φ d <90 °. At this time, the reference voltage V r output from the reference voltage generation circuit 4 is in a high band when the output pulse of the phase comparator 3 is V oh when the logic pulse is “1” and V ol when the logic pulse is “0”. V oh and V
midpoint voltage of ol , that is, Set to. In this case, the DC component V i of the output pulse of the phase comparator 3 becomes lower than the reference voltage V r , and the loop filter
The output voltage V c of 10 rises. As a result, the frequency of the output signal F o of the VCO 20 becomes higher, and the phase difference φ d moves in the direction of 90 °.

次に、位相差φが90゜<φ<270゜の場合を考え
る。この時、位相比較器3の出力パルスの直流成分Vi
基準電圧Vrより高くなり、ループフィルタ10の出力電圧
Vcが下がる。これにより、VCO20の出力信号Foの周波数
が低くなるため、位相差φは90゜の方向に移動する。
Next, consider the case where the phase difference φ d is 90 ° <φ d <270 °. At this time, the DC component V i of the output pulse of the phase comparator 3 becomes higher than the reference voltage V r , and the output voltage of the loop filter 10
V c drops. As a result, the frequency of the output signal F o of the VCO 20 becomes low, and the phase difference φ d moves in the direction of 90 °.

このように、従来のPLL回路では、位相差φが常に90
゜となるよう制御され、その結果、VCO20の出力信号Fo
の周波数としては、入力信号Fiの周波数のN倍の周波数
出力が得られることになる。
Thus, in the conventional PLL circuit, the phase difference φ d is always 90
The output signal F o of the VCO 20 is controlled as a result.
As a frequency of, a frequency output that is N times the frequency of the input signal F i will be obtained.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記構成のPLL回路では、次のような課
題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the PLL circuit having the above configuration has the following problems.

(1) 位相比較器3の出力電圧の中点、即ち(Voh+V
ol)/2と基準電圧Vrとが一致していない場合、ループフ
ィルタ10の出力電圧Vcの制御幅が制限されるため、PLL
回路の動作範囲が狭められ、その上、入力信号Fiがない
ときのVCO20の発振周波数がずれてしまう。
(1) The midpoint of the output voltage of the phase comparator 3, that is, (V oh + V
ol ) / 2 and the reference voltage V r do not match, the control width of the output voltage V c of the loop filter 10 is limited, so the PLL
The operating range of the circuit is narrowed, and moreover, the oscillation frequency of the VCO 20 shifts when there is no input signal F i .

そこで、従来のPLL回路では、系が定常状態(ロック状
態)にあるとき、差動増幅11の出力直流レベルを振幅幅
の中点電圧に設定するように基準電圧Vrを調整する必要
がある。ところが、ICで構成されるPLL回路の製造プロ
セスにおいて、各エレメントの定数がばらつくため、PL
L回路の外部から可変抵抗器等を使用して基準電圧Vrを
再調整する必要があり、調整作業が煩雑化するという問
題があった。
Therefore, in the conventional PLL circuit, when the system is in a steady state (lock state), it is necessary to adjust the reference voltage V r so that the output DC level of the differential amplifier 11 is set to the midpoint voltage of the amplitude width. . However, because the constants of each element vary during the manufacturing process of the PLL circuit composed of ICs, the PL
There is a problem that the reference voltage Vr needs to be readjusted from the outside of the L circuit by using a variable resistor or the like, and the adjustment work becomes complicated.

(2) 位相比較器3の出力周波数が高い場合、位相比
較器3の出力パルスの立下り時間Trと立下り時Tfの差に
より、その出力パルスの直流成分Viが変化し、前記
(1)と同様の問題が発生する。即ち、ループフィルタ
10の出力電圧Vcの制御幅が制限され、それによってPLL
回路の動作範囲が狭められる上に、入力信号Fiがないと
きのVCO20の発振周波数がずれてしまう。
(2) When the output frequency of the phase comparator 3 is high, the DC component V i of the output pulse changes due to the difference between the fall time T r and the fall time T f of the output pulse of the phase comparator 3. The same problem as (1) occurs. That is, the loop filter
The control width of the output voltage V c of 10 is limited, which causes the PLL
In addition to narrowing the operating range of the circuit, the oscillation frequency of the VCO 20 shifts when there is no input signal F i .

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、位相比
較器3の出力電圧の直流成分Viと基準電圧Vrとのずれの
点、及びそのずれの調整の煩雑化の点について解決し、
ロック状態における基準電圧Vrの平均電圧(直流成分)
を、位相比較器の出力電圧の平均電圧(直流成分)Vi
等しくして、その平均電圧(直流成分)Viと基準電圧Vr
の平均電圧(直流成分)とのずれを防止し、それによっ
て基準電圧Vrの調整が不要で、高帯域動作が可能なPLL
回路を提供することを目的とする。
The present invention solves, as problems that the above-described conventional art has, the point of deviation between the DC component V i of the output voltage of the phase comparator 3 and the reference voltage V r , and the complicated adjustment of the deviation,
Average voltage of reference voltage V r in locked state (DC component)
Equal to the average voltage (DC component) V i of the output voltage of the phase comparator, and the average voltage (DC component) V i and the reference voltage V r
PLL that prevents deviation from the average voltage (DC component) of the reference voltage, thereby eliminating the need to adjust the reference voltage V r and enabling high-band operation
The purpose is to provide a circuit.

(課題を解決するための手段) 請求項1の発明は、前記課題を解決するために、PLL回
路において、入力信号の位相とフィードバック信号の位
相とを比較し、その比較結果に応じた第1の信号を第1
の出力ノードから出力し、かつ該第1の信号の逆相であ
る第2の信号を第2の出力ノードから出力する位相比較
器と、基準電圧が与えられる基準ノードと、前記第1の
信号の電圧と前記基準電圧とを差動増幅して前記第1の
信号の低周波成分を通過させるループフィルタと、前記
ループフィルタの出力に応じた周波数を有する第3の信
号を出力する電圧制御発振器と、前記第3の信号を分周
し該分周した信号を前記フィードバック信号として出力
する分周器と、前記第1の出力ノード、前記第2の出力
ノード及び前記基準ノードに接続され、前記第1の出力
ノードに現れた電圧と前記第2の出力ノードに現れた電
圧との差を1:1に分圧し、該分圧した電圧を前記基準ノ
ードに出力する回路である。
(Means for Solving the Problem) In order to solve the problem, the invention of claim 1 compares a phase of an input signal with a phase of a feedback signal in a PLL circuit, and outputs a first signal according to a result of the comparison. Signal of the first
A phase comparator for outputting a second signal from the second output node which is the opposite phase of the first signal, a reference node to which a reference voltage is applied, and the first signal Filter which differentially amplifies the voltage of the first voltage and the reference voltage and passes the low frequency component of the first signal, and a voltage controlled oscillator which outputs a third signal having a frequency according to the output of the loop filter. A frequency divider that divides the third signal and outputs the divided signal as the feedback signal; connected to the first output node, the second output node, and the reference node; It is a circuit that divides the difference between the voltage appearing at the first output node and the voltage appearing at the second output node into 1: 1 and outputs the divided voltage to the reference node.

請求項2の発明では、請求項1の基準ノードに、該基準
ノードに現れる電圧を平滑するコンデンサが接続されて
いる。
In the invention of claim 2, the capacitor for smoothing the voltage appearing at the reference node is connected to the reference node of claim 1.

(作 用) 請求項1の発明によれば、以上のようにPLL回路を構成
したので、入力信号が位相比較器に入力されると、その
入力信号の位相と、分周器から出力されたフィードバッ
ク信号の位相とが、該位相比較器によって比較され、そ
の比較結果に応じた相補的な第1,第2の信号が第1,第2
の出力ノードからそれぞれ出力される。基準電圧発生回
路では、第1と第2の出力ノードの電圧差を1:1に分圧
し、その分圧した電圧(基準電圧)を基準ノードに出力
する。この基準電圧と、位相比較器から出力された第1
の信号の電圧とは、ループフィルタで差動増幅されて該
第1の信号の低周波成分のみが出力される。すると、ル
ープフィルタの出力に応じてVCOの発振周波数が変化
し、その発振周波数に応じた第3の信号が該VCOから出
力される。第3の信号は、分周器で分周され、フィード
バック信号として位相比較器へフィードバックされる。
(Operation) According to the invention of claim 1, since the PLL circuit is configured as described above, when the input signal is input to the phase comparator, the phase of the input signal and the output from the frequency divider are output. The phase of the feedback signal is compared by the phase comparator, and complementary first and second signals corresponding to the comparison result are first and second.
Are output from the output nodes of. In the reference voltage generation circuit, the voltage difference between the first and second output nodes is divided into 1: 1 and the divided voltage (reference voltage) is output to the reference node. This reference voltage and the first output from the phase comparator
The voltage of the signal is differentially amplified by the loop filter and only the low frequency component of the first signal is output. Then, the oscillation frequency of the VCO changes according to the output of the loop filter, and the third signal corresponding to the oscillation frequency is output from the VCO. The third signal is frequency-divided by the frequency divider and fed back to the phase comparator as a feedback signal.

ここで、系がロック状態における基準ノード上の基準電
圧の平均電圧は、基準電圧発生回路により、位相比較結
果を示す第1の信号自身と第2の信号(即ち、第1の信
号と振幅が等しく逆相の関係にある信号)とによる分圧
電圧で決定されるため、常に第1の信号の平均電圧と等
しくなる。
Here, the average voltage of the reference voltage on the reference node when the system is in the locked state is determined by the reference voltage generation circuit by the first signal itself indicating the phase comparison result and the second signal (that is, the amplitude of the first signal and the second signal). (Equal to the signal of the opposite phase) and the divided voltage, so that it is always equal to the average voltage of the first signal.

請求項2の発明によれば、基準電圧発生回路で分圧され
た基準ノード上の電圧は、コンデンサで平滑されて安定
化し、その直流成分が速やかに第1の信号の平均電圧と
一致するよう動作する。従って、前記課題を解決できる
のである。
According to the second aspect of the present invention, the voltage on the reference node divided by the reference voltage generating circuit is smoothed and stabilized by the capacitor so that the direct current component thereof quickly matches the average voltage of the first signal. Operate. Therefore, the above problem can be solved.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示すPLL回路の構成図であ
る。
(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram of a PLL circuit showing an embodiment of the present invention.

このPLL回路は、ICで構成される回路であり、入力信号F
i用の入力端子30、及び出力信号Fo用の出力端子31を有
し、その入力端子30に位相比較器40が接続されている。
位相比較器30は、入力信号Fiとフィードバック信号Fr
の位相差φに応じたパルスを出力する回路であり、バ
イポーラ型のExOR41で構成されている。ExoR41は、入力
端子30に接続された入力端子41a、フィードバック信号F
rに接続された入力端子、正相出力端子(第1のノー
ド)41c、及び逆相出力端子(第2のノード)41dを有
し、その正相出力端子41cと逆相出力端子41dに基準電圧
発生回路50及びループフィルタ60が接続されている。
This PLL circuit is a circuit that consists of an IC and has an input signal F
It has an input terminal 30 for i and an output terminal 31 for an output signal F o , and a phase comparator 40 is connected to the input terminal 30.
The phase comparator 30 is a circuit that outputs a pulse according to the phase difference φ d between the input signal F i and the feedback signal F r, and is composed of a bipolar ExOR 41. ExoR41 is an input terminal 41a connected to the input terminal 30, a feedback signal F
It has an input terminal connected to r , a positive-phase output terminal (first node) 41c, and a negative-phase output terminal (second node) 41d, and is referenced to the positive-phase output terminal 41c and the negative-phase output terminal 41d. The voltage generation circuit 50 and the loop filter 60 are connected.

基準電圧発生回路50は、ExO41の正相出力(第1の信
号)及び逆相出力(第2の信号)から基準電圧Vrを生成
する回路であり、ExOR41の逆相出力端子41dに接続され
た基準電圧生成用の第1の抵抗51と、ExOR41の正相出力
端子41cに接続された基準電圧生成用の第2の抵抗52と
を有し、その第1,第2の抵抗51,52が、ノード(基準ノ
ード)N1及び平滑用の容量(コンデンサ)53を介して接
地電位Vssに接続されている。ここで、第1,第2の抵抗5
1,52の値は、次段のループフィルタ60の入力に影響を与
えないように、つまり位相比較器40の出力レベルが下が
らない程度に、その位相比較器40の出力インピーダンス
(例えば、数百Ω)に対して大きく、例えば20KΩ程度
に設定する。この抵抗51,52は、例えば半導体基板上に
形成された不純物拡散領域、あるいは電極用のポリシリ
コン層等で形成されている。容量53は、ノードN1上の基
準電圧Vrを安定させるため、例えば数10pF程度に設定さ
れ、MOS容量等で形成されている。
The reference voltage generation circuit 50 is a circuit that generates a reference voltage V r from the positive-phase output (first signal) and negative-phase output (second signal) of ExO41, and is connected to the negative-phase output terminal 41d of ExOR41. A first resistor 51 for generating a reference voltage and a second resistor 52 for generating a reference voltage connected to the positive phase output terminal 41c of the ExOR 41, and the first and second resistors 51, 52 thereof. Are connected to the ground potential V ss via a node (reference node) N1 and a smoothing capacitor (capacitor) 53. Here, the first and second resistors 5
The value of 1,52 does not affect the input of the loop filter 60 of the next stage, that is, the output impedance of the phase comparator 40 (for example, several hundreds) so that the output level of the phase comparator 40 does not decrease. Ω), for example, set to about 20 KΩ. The resistors 51 and 52 are formed of, for example, an impurity diffusion region formed on a semiconductor substrate or a polysilicon layer for electrodes. In order to stabilize the reference voltage V r on the node N1, the capacitor 53 is set to, for example, about several tens pF and is formed of a MOS capacitor or the like.

ループフィルタ60は、位相比較器40の正相出力と基準電
圧Vrとを差動増幅してその正相出力の高周波分を除去
し、出力電圧Vcを送出する回路であり、差動増幅器61、
抵抗62,63、及び容量64より構成されている。差動増幅
器61の逆相入力端子61aは、抵抗62を介してExOR41の正
相出力端子41cに接続されると共に、抵抗63及び容量64
を介して該差動増幅器61の出力端子61cに接続され、さ
らに該差動増幅器61の正相入力端子61bがノードN1に接
続されている。
The loop filter 60 is a circuit that differentially amplifies the positive phase output of the phase comparator 40 and the reference voltage V r , removes the high frequency component of the positive phase output, and outputs the output voltage V c. 61,
It is composed of resistors 62 and 63 and a capacitor 64. The negative-phase input terminal 61a of the differential amplifier 61 is connected to the positive-phase output terminal 41c of the ExOR 41 via the resistor 62, and the resistor 63 and the capacitor 64 are also connected.
Is connected to the output terminal 61c of the differential amplifier 61, and the positive phase input terminal 61b of the differential amplifier 61 is connected to the node N1.

差動増幅器61の出力端子61cはVCO70を介して出力端子31
に接続され、さらにその出力端子31が1/N分周器71を介
してExOR41の入力端子41bにフィールドバック接続され
ている。VCO70はループフィルタ60の出力電圧Vcにより
発振周波数が制御される発振器、1/N分周器71はVCO70の
出力信号(第3の信号)Foを1/N分周してフィードバッ
ク信号Frを生成する回路である。
The output terminal 61c of the differential amplifier 61 is output through the VCO 70 to the output terminal 31c.
The output terminal 31 is field-back connected to the input terminal 41b of the ExOR 41 via the 1 / N frequency divider 71. The VCO 70 is an oscillator whose oscillation frequency is controlled by the output voltage Vc of the loop filter 60, and the 1 / N frequency divider 71 frequency-divides the output signal (third signal) F o of the VCO 70 by 1 / N and the feedback signal F r. Is a circuit for generating.

第6図は第1図のExOR41の一構成例を示す回路図であ
る。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of the ExOR 41 shown in FIG.

このExOR41は、バイポーラ・トランジスタを用いたECL
(Emitter Coupled Logic)で構成されている。即ち、
このExOR41は、負荷抵抗81,82、トランジスタ83,84及び
定電流源85からなる第1の差動増幅回路と、前記負荷抵
抗81,82、トランジスタ86,87及び前記定電流源85からな
る第2の差動増幅回路と、前記第1と第2の差動増幅回
路を切換えるトランジスタ88,89と、出力トランジスタ9
0,91と、出力用定電流源92、93とで構成されている。な
お、第6図中、Fiは入力信号、Frはフィードバック信
号、V01,V02は基準電位、Vssは接地電位、Veeは例えば
−5.2Vの電源電位である。
This ExOR41 is an ECL that uses a bipolar transistor.
(Emitter Coupled Logic). That is,
The ExOR 41 includes a first differential amplifier circuit including load resistors 81 and 82, transistors 83 and 84 and a constant current source 85, and a first differential amplifier circuit including the load resistors 81 and 82, transistors 86 and 87 and the constant current source 85. 2, a differential amplifier circuit, transistors 88 and 89 for switching the first and second differential amplifier circuits, and an output transistor 9
0, 91 and output constant current sources 92, 93. In FIG. 6, F i is an input signal, F r is a feedback signal, V 01 and V 02 are reference potentials, V ss is a ground potential, and V ee is a power supply potential of −5.2 V, for example.

このExOR41では、Fi>V01,Fr<V02の時、トランジスタ8
8がオフ、トランジスタ89がオンし、トランジスタ86が
オン、トランジスタ87がオフする。そのため、トランジ
スタ90のベース電圧が低レベル(以下、“L"という)と
なってオフし、トランジスタ91のベース電圧が高レベル
(以下、“H"という)となってオンし、正相出力端子41
cが“H"、逆相出力端子41dが“L"となる。同様にFi<V
01,Fr>V02の時も、正相出力端子41cが“H"、逆相出力
端子41dが“L"となる。つまり、Fi≠Frの時には正相出
力端子41cが“H"、逆相出力端子41dが“L"となる。
In this ExOR41, when F i > V 01 , F r <V 02 , the transistor 8
8 is off, transistor 89 is on, transistor 86 is on, and transistor 87 is off. Therefore, the base voltage of the transistor 90 is low level (hereinafter referred to as “L”) and turned off, and the base voltage of the transistor 91 is high level (hereinafter referred to as “H”) and turned on, and the positive phase output terminal 41
c becomes "H" and the negative-phase output terminal 41d becomes "L". Similarly, F i <V
Even when 01 , F r > V 02 , the positive phase output terminal 41c becomes “H” and the negative phase output terminal 41d becomes “L”. That is, when F i ≠ F r , the positive phase output terminal 41c becomes “H” and the negative phase output terminal 41d becomes “L”.

また、Fi<V01,Fr<V02、及びFi>V01,Fr>V02の時に
は、正相出力端子41cが、“L"、逆相出力端子41dが“H"
となる。
When F i <V 01 , F r <V 02 and F i > V 01 , F r > V 02 , the positive phase output terminal 41c is “L” and the negative phase output terminal 41d is “H”.
Becomes

以上のように構成される第1図のPLL回路の動作を第5
図(a),(b)を参照しつつ説明する。
The operation of the PLL circuit of FIG.
A description will be given with reference to FIGS.

なお、以下の説明では、ExOR41の出力パルス波形におい
て、VolからVohへの立上りの開始点から、VohからVol
の立下りの開始までの時間が、ExOR41の出力パルスの周
期Tの1/2の場合について述べる。これは、PLL回路への
入力信号Fiがない場合、及びExOR41の入力信号Fiに対し
てフィードバック信号Frの位相差φが90゜の場合で、
これらはPLL回路の動作がロック状態となる場合に相当
する。
In the following description, the output pulse waveform ExOR41, from the rising of the start point to V oh from V ol, the time from V oh and the start of the falling edge of the V ol, the period of the output pulse of ExOR41 T The case of 1/2 of will be described. This is when there is no input signal F i to the PLL circuit and when the phase difference φ d of the feedback signal F r with respect to the input signal F i of the ExOR41 is 90 °.
These correspond to the case where the operation of the PLL circuit is locked.

先ず、入力信号Fiとフィードバック信号Frとの位相差を
求めるExOR41の出力パルスにおいて、立上り時間Tr=立
下り時間Tf=0の場合を考える。この時のExOR41の出力
パルス波形を第5図(a)に示す。第5図(a)におい
て、実線はExOR41の正相出力端子41cにおける正相出力
波形を、破線は逆相出力端子41dにおける逆相出力波形
をそれぞれあらわしている。ロック状態におけるExOR41
の正相出力波形は、周期TにおいてT/2時間はVol、残り
T/2時間はVohの電圧レベルを持っている。従って、正相
出力端子41cから出力される正相出力パルスの直流成分V
iは、(Voh+Vol)/2となる。さらに、逆相出力端子41d
から出力される逆相出力波形は、正相出力波形と相反す
る関係にあるが、その直流成分は前記Viと等しい。ここ
で、基準電圧発生回路50における抵抗51と抵抗52を1:1
の値に設定すると、その基準電圧発生回路50の出力基準
電圧Vrは、正相出力及び逆相出力の各直流成分の平均値
となる。
First, let us consider a case where the output pulse of the ExOR 41 for finding the phase difference between the input signal F i and the feedback signal F r has a rise time T r = fall time T f = 0. The output pulse waveform of the ExOR 41 at this time is shown in FIG. In FIG. 5A, the solid line represents the positive phase output waveform at the positive phase output terminal 41c of the ExOR 41, and the broken line represents the negative phase output waveform at the negative phase output terminal 41d. ExOR41 in locked state
The positive-phase output waveform of is V ol for the T / 2 time in the cycle T, and the rest
T / 2 hours have a voltage level of V oh . Therefore, the DC component V of the positive phase output pulse output from the positive phase output terminal 41c
i becomes (V oh + V ol ) / 2. In addition, the reverse phase output terminal 41d
The negative-phase output waveform output from is in a relationship opposite to the positive-phase output waveform, but its DC component is equal to V i . Here, the resistance 51 and the resistance 52 in the reference voltage generating circuit 50 are set to 1: 1.
When the value is set to, the output reference voltage V r of the reference voltage generation circuit 50 becomes the average value of each DC component of the positive phase output and the negative phase output.

従ってVr=(Voh+Vol)/2となり、上記Viと一致する。Therefore, V r = (V oh + V ol ) / 2, which coincides with the above V i .

次に、ExOR41の出力パルスにおいて、立上り時間Tr及び
立下り時間Tfを考慮した場合を考える。この時のExOR41
の出力パルス波形を第5図(b)に示す。第5図(b)
より、ExOR41の正相出力パルスの直流成分Viは、次の式
であらわすことができる。
Next, consider the case where the rising time T r and the falling time T f are taken into consideration in the output pulse of the ExOR 41. ExOR 41 at this time
The output pulse waveform of is shown in FIG. 5 (b). Fig. 5 (b)
Therefore, the DC component V i of the positive phase output pulse of ExOR41 can be expressed by the following equation.

この式より、Tr,Tfを考慮した場合、前述のTr=Tf=0
の場合に比較して、Viだけ変化することがわかる。更に、ExOR41の逆相出力波
形は、第5図(b)からあきらかなように、正相出力パ
ルスをT/2時間だけ遅らせたものに等しい。従って、正
相出力及び逆相出力の各直流成分が等しいため、基準電
圧発生回路50の出力基準電圧Vrは前記正相出力パルスの
直流成分Viと一致する。
From this equation, when T r and T f are considered, the above-mentioned T r = T f = 0
V i is You can see that it only changes. Further, the negative-phase output waveform of ExOR41 is equal to the positive-phase output pulse delayed by T / 2 time, as is apparent from FIG. 5 (b). Therefore, since the DC components of the positive phase output and the DC component of the negative phase output are equal, the output reference voltage V r of the reference voltage generation circuit 50 matches the DC component V i of the positive phase output pulse.

以上のように、立上り時間Tr=立下り時間Tfの場合、基
準電圧Vrは系の状態に関わらず、常に一定レベルであ
る。これに対し、立上り時間Tr≠立下り時間Tfの場合、
基準電圧Vrは系の状態に関わらず、信号の立上り点及び
立下り点において変化する。しかし、正相出力端子41c
と逆相出力端子41dとの電圧差は、これらの出力端子41
c,41dの電圧の状態に応じて変化するが、抵抗51,52の抵
抗値が変化しないので、その出力端子41c,41dの電圧差
に対する該抵抗51,52の分圧比は、常に1:1になる。
As described above, when the rise time Tr = fall time Tf , the reference voltage Vr is always at a constant level regardless of the state of the system. On the other hand, when the rise time T r ≠ the fall time T f ,
The reference voltage V r changes at the rising and falling points of the signal regardless of the state of the system. However, the positive phase output terminal 41c
And the negative-phase output terminal 41d has a voltage difference between these output terminals 41d.
Although it changes according to the state of the voltage of c, 41d, since the resistance value of the resistors 51, 52 does not change, the voltage division ratio of the resistors 51, 52 to the voltage difference of the output terminals 41c, 41d is always 1: 1. become.

このような基準電圧Vrに基づき、ExOR41の正相出力パル
スから高周波分がローパスフィルタ60で除去され、その
ローパスフィルタ60の出力電圧VcでVCO70の発振周波数
が制御される。VCO70の出力信号Foは、1/N分周器71で1/
N分周された後、フィードバック信号Frの形でExOR41の
入力端子41bへフィードバックされる。
Based on such a reference voltage V r , high frequency components are removed from the positive phase output pulse of the ExOR 41 by the low pass filter 60, and the oscillation frequency of the VCO 70 is controlled by the output voltage V c of the low pass filter 60. The output signal F o of the VCO 70 is 1 / N by the 1 / N frequency divider 71.
After being divided by N, the feedback signal F r is fed back to the input terminal 41b of the ExOR 41.

本実施例では、ExOR41の正相出力と逆相出力との電圧差
を抵抗51,52で1:1に分圧して基準電圧Vrを生成するよう
にしたので、PLL回路のロック状態において常に、ルー
プフィルタ60の入力信号の直流成分と、バイアスとして
印加される基準電圧Vrとが一致し、これにより次のよう
な利点が得られる。
In this embodiment, the voltage difference between the positive-phase output and the negative-phase output of ExOR41 is divided into 1: 1 by the resistors 51 and 52 to generate the reference voltage V r , so that the PLL circuit is always locked. , The DC component of the input signal of the loop filter 60 and the reference voltage V r applied as the bias match, and the following advantages are obtained.

(1) 温度、電源の変動により、ExOR41の出力信号の
直流成分が変化しても、それに対応して基準電圧Vrが変
化するため、調整の必要がなく、基準電圧調整の煩雑さ
を解消できる。その上、温度、電源に対する補償回路も
必要ない。
(1) Even if the DC component of the ExOR41 output signal changes due to temperature and power supply fluctuations, the reference voltage V r changes correspondingly, so adjustment is unnecessary and the complexity of reference voltage adjustment is eliminated. it can. Moreover, there is no need for compensation circuits for temperature and power supply.

また、ノードN1上に現れる電圧を容量53で平滑して安定
化しているので、基準電圧Vrの直流成分が、速やかに正
相出力パルスの直流成分Viと一致するよう動作し、両直
流成分のずれを高速かつ的確に防止できる。
Further, since the voltage appearing on the node N1 is smoothed and stabilized by the capacitor 53, the DC component of the reference voltage V r operates so as to quickly coincide with the DC component V i of the positive phase output pulse, and both DC It is possible to accurately and accurately prevent the component deviation.

(2) 基準電圧発生回路50は、抵抗51,52及び容量53
で構成されているため、回路構成が簡単であり、前記
(1)を含めモノリシック化に適しており、小型化が容
易である。
(2) The reference voltage generation circuit 50 includes resistors 51 and 52 and a capacitor 53.
Since it is composed of, the circuit configuration is simple, it is suitable for monolithic structure including the above (1), and size reduction is easy.

(3) ExOR40の出力周波数が高い場合でも、信号の立
上り時間Trと立下り時間Tfの影響を受けないため、きわ
めて高帯域の動作が可能である。
(3) Even if the output frequency of ExOR40 is high, it is possible to operate in an extremely high band because it is not affected by the rise time T r and the fall time T f of the signal.

(4) 位相比較器40は、バイポーラ型のExOR41で構成
されているため、高速動作が可能となる。
(4) Since the phase comparator 40 is composed of the bipolar type ExOR 41, high speed operation is possible.

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。例えば、ExOR41を第6図以外の回路で構
成してもよい。いま、基準電圧発生回路50は、抵抗51,5
2及び容量53で構成しているが、本発明の基準電圧発生
回路は、位相比較器40の正相出力と逆相出力との電圧差
を1:1に分圧してその分圧された電圧を基準電圧Vrとし
て使用するものであるから、レベルシフト用のダイオー
ド等を付加する等して他の回路で構成してもよい。
The present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications can be made. For example, the ExOR 41 may be composed of a circuit other than that shown in FIG. Now, the reference voltage generation circuit 50 has resistors 51, 5
2 and the capacitor 53, the reference voltage generating circuit of the present invention divides the voltage difference between the positive phase output and the negative phase output of the phase comparator 40 into 1: 1 and divides the voltage. Since it is used as the reference voltage V r , it may be configured by another circuit by adding a diode for level shift or the like.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、請求項1の発明によれば、
基準電圧発生回路により、位相比較器から出力された相
補的な第1と第2の信号の電圧差を1:1に分圧して基準
電圧を生成し、その基準電圧をバイアス電圧としてルー
プフィルタに供給するようにしたので、ロック状態にお
いて、位相比較器の出力の平均電圧(直流成分)と、基
準電圧の平均電圧(直流成分)とのずれを防止できる。
そのため、基準電圧の調整が不要で、PLL回路の広い動
作範囲の確保、入力信号がないときのVCOの発振周波数
のずれを防止、及び高い周波数での高帯域動作が可能に
なる。
(Effect of the Invention) As described in detail above, according to the invention of claim 1,
The reference voltage generation circuit divides the voltage difference between the complementary first and second signals output from the phase comparator to 1: 1 to generate a reference voltage, which is then used as a bias voltage in the loop filter. Since the voltage is supplied, the deviation between the average voltage (DC component) of the output of the phase comparator and the average voltage (DC component) of the reference voltage can be prevented in the locked state.
Therefore, it is not necessary to adjust the reference voltage, a wide operation range of the PLL circuit can be secured, deviation of the VCO oscillation frequency when there is no input signal is prevented, and high band operation at a high frequency is possible.

請求項2の発明では、基準ノード上に現れる電圧をコン
デンサで平滑して安定化するようにしたので、基準電圧
の直流成分が、速やかに第1の信号の直流成分と一致す
るよう動作し、両直流成分のずれを高速かつ的確に防止
できる。
In the invention of claim 2, since the voltage appearing on the reference node is smoothed and stabilized by the capacitor, the DC component of the reference voltage operates so as to quickly coincide with the DC component of the first signal, The deviation of both DC components can be prevented accurately at high speed.

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

第1図は本発明の実施例を示すPLL回路の構成図、第2
図は従来のPLL回路の構成図、第3図(a),(b),
(c),(d)は第2図の位相比較器の出力パルス波形
図、第4図は第2図の位相差φとVcの関係図、第5図
(a),(b)は第1図の位相比較器の出力パルス波形
図、第6図は第1図のExORの回路図である。 40……位相比較器、41……ExOR、50……基準電圧発生回
路、51,52……第1,第2の抵抗、53……容量、60……ル
ープフィルタ、61……差動増幅器、70……VCO、71……1
/N分周器、Fi……入力信号、Fo……出力信号、Fr……フ
ィードバック信号、Vr……基準電圧。
FIG. 1 is a block diagram of a PLL circuit showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a block diagram of a conventional PLL circuit, FIG. 3 (a), (b),
(C) and (d) are output pulse waveform diagrams of the phase comparator of FIG. 2, FIG. 4 is a relationship diagram of the phase difference φ d and V c of FIG. 2, and FIGS. 5 (a) and 5 (b). 1 is an output pulse waveform diagram of the phase comparator of FIG. 1, and FIG. 6 is a circuit diagram of ExOR of FIG. 40 ... Phase comparator, 41 ... ExOR, 50 ... Reference voltage generation circuit, 51,52 ... First and second resistance, 53 ... Capacity, 60 ... Loop filter, 61 ... Differential amplifier , 70 …… VCO, 71 …… 1
/ N divider, F i …… input signal, F o …… output signal, F r …… feedback signal, V r …… reference voltage.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力信号の位相とフィードバック信号の位
相とを比較し、その比較結果に応じた第1の信号を第1
の出力ノードから出力し、かつ該第1の信号の逆相であ
る第2の信号を第2の出力ノードから出力する位相比較
器と、 基準電圧が与えられる基準ノードと、 前記第1の信号の電圧と前記基準電圧とを差動増幅して
前記第1の信号の低周波成分を通過させるループフィル
タと、 前記ループフィルタの出力に応じた周波数を有する第3
の信号を出力する電圧制御発振器と、 前記第3の信号を分周し該分周した信号を前記フィード
バック信号として出力する分周器と、 前記第1の出力ノード、前記第2の出力ノード及び前記
基準ノードに接続され、前記第1の出力ノードに現れた
電圧と前記第2の出力ノードに現れた電圧との差を1:1
に分圧し該分圧した電圧を前記基準ノードに出力する基
準電圧発生回路とを、 備えたことを特徴とするフェーズロックループ回路。
1. A phase of an input signal and a phase of a feedback signal are compared with each other, and a first signal corresponding to the comparison result is converted into a first signal.
A phase comparator for outputting from the second output node a second signal, which is the opposite phase of the first signal, from the second output node, a reference node to which a reference voltage is applied, and the first signal A loop filter that differentially amplifies this voltage and the reference voltage to pass a low-frequency component of the first signal, and a third filter having a frequency according to the output of the loop filter.
A voltage-controlled oscillator that outputs the signal, a frequency divider that divides the third signal, and outputs the divided signal as the feedback signal, the first output node, the second output node, and The difference between the voltage appearing at the first output node and the voltage appearing at the second output node connected to the reference node is 1: 1.
And a reference voltage generation circuit for outputting the divided voltage to the reference node.
【請求項2】前記基準ノードには、該基準ノードに現れ
る電圧を平滑するコンデンサが接続されていることを特
徴とする請求項1記載のフェーズロックループ回路。
2. The phase locked loop circuit according to claim 1, wherein a capacitor for smoothing a voltage appearing at the reference node is connected to the reference node.
JP63283447A 1988-11-09 1988-11-09 Phase locked loop circuit Expired - Lifetime JPH0787363B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63283447A JPH0787363B2 (en) 1988-11-09 1988-11-09 Phase locked loop circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63283447A JPH0787363B2 (en) 1988-11-09 1988-11-09 Phase locked loop circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02130026A JPH02130026A (en) 1990-05-18
JPH0787363B2 true JPH0787363B2 (en) 1995-09-20

Family

ID=17665663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63283447A Expired - Lifetime JPH0787363B2 (en) 1988-11-09 1988-11-09 Phase locked loop circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0787363B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005328272A (en) * 2004-05-13 2005-11-24 Nec Electronics Corp Pll circuit and frequency setting circuit using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02130026A (en) 1990-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11201625B2 (en) Phase locked loop
US7177611B2 (en) Hybrid control of phase locked loops
KR100251263B1 (en) Frequency multiplier
JPH09172370A (en) Pll circuit
CN110572150B (en) Clock generation circuit and clock generation method
US6211743B1 (en) Phase-locked loop having temperature-compensated bandwidth control
US7173461B2 (en) Self-biased phased-locked loop
JP3586172B2 (en) Semiconductor integrated circuit and phase locked loop circuit
US5515012A (en) Very low noise, wide frequency range phase lock loop
US6377091B1 (en) Mechanism for maintaining relatively constant gain in a multi-component apparatus
JPH09148882A (en) Pi/2 phase shifter
Razavi et al. A 6 GHz 60 mW BiCMOS phase-locked loop with 2 V supply
JP2002271173A (en) Filter circuit, semiconductor device, filter system and method for controlling signal frequency
JP2001230668A (en) Phase comparator circuit and pll circuit
JP3656155B2 (en) Frequency synthesizer using multiple phase-locked loops
US20020175768A1 (en) Timing loop bandwidth tracking data rate
JPH0787363B2 (en) Phase locked loop circuit
Ayranci et al. Enhancement of VCO linearity and phase noise by implementing frequency locked loop
JP3097598B2 (en) Differential amplifier circuit
JPH07321649A (en) Voltage controlled oscillator and pll circuit
Saifullah et al. Frequency-to-Voltage Converter Based Dual-Loop PLL with Variable Phase Locking Capability
JPH09200046A (en) Phase difference control pll circuit
JP3081718B2 (en) PLL circuit
JP2002198784A (en) Ring oscillator voltage controlled oscillator
CN114421959A (en) Gain-adjustable voltage-controlled oscillator and phase-locked loop circuit