JPH0789615B2 - 周波数シンセサイザ−回路 - Google Patents

周波数シンセサイザ−回路

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JPH0789615B2
JPH0789615B2 JP61118385A JP11838586A JPH0789615B2 JP H0789615 B2 JPH0789615 B2 JP H0789615B2 JP 61118385 A JP61118385 A JP 61118385A JP 11838586 A JP11838586 A JP 11838586A JP H0789615 B2 JPH0789615 B2 JP H0789615B2
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ドイチエ・アイテイ−テイ−・インダストリ−ズ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクタ・ハフツンク
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    • H03L7/18Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • H03L7/1806Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop the frequency divider comprising a phase accumulator generating the frequency divided signal

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、ディジタル的にステップ調節可能な周波数
のアナログ信号発生用の周波数シンセサイザー回路であ
って、基準信号発振器は基準信号を発生し、位相比較器
と、アナログ低減通過型フィルタと、電圧制御された発
振器(VCO)がこの順序で継続接続され、上記位相比較
器はVCOによって制御される周波数シンセサイザー回路
に関する。
【従来の技術】
このような周波数シンセサイザー回路は、位相同期ルー
プの形式内で広く使用されており、多くの文献(例え
ば、“Theorie und Anwendungendes Phase-Locked-Loop
s",AT-Verlag Stuttgart,1982年号、第3版、85頁乃至8
9頁、特に第79b図)に記載されている。この周波数シン
セサイザー回路は、基準周波数に対してディジタル的に
調節可能なある決まった周波数比を有する信号を発生す
る。これは、調節可能な分周回路をVCO出力と位相比較
器との間の帰還パス内に接続することによって達成され
る。 従来の周波数シンセサイザー回路の主な欠点は、周波数
を小さなステップで調節することが困難なことであり、
特に、基準周波数に対するVCOの発振周波数の比が約0.1
と10との間に位置する場合には困難である。この問題
は、分数によって分周する分周回路を使用することによ
って克服できるが、この場合には、位相ジッタの問題が
生じる。
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、従来の周波数シンセサイザー回路を
改良して、基準周波数がVCO周波数にできる限り接近し
て動くことができるようにすると共に、周波数調整のス
テップをVCO周波数に関連して非常に小さくできるよう
にして、信号周波数が水晶発振器の正確度を有するよう
にすると共に、広い周波数範囲内で調節可能にすること
である。この結果、この周波数シンセサイザー回路は集
積化に適し、ラジオセット、テレビセット、および音声
装置の周波数シンセサイザーシステムに使用できるよう
になる。
【課題を解決するための手段】
この発明による周波数シンセサイザー回路においては、
位相同期ループがアナログ信号の発生のために使用され
るものであって、この回路には、位相比較器と、基準信
号発振器と、アナログ低域通過型フィルタと、電圧制御
発振器(VCO)とが設けられている。このVCOの出力はア
ナログ信号である。位相比較器はディジタル回路であ
り、この位相比較器には、比較されるべき2つの位相が
ディジタル信号として供給される。この位相信号の一方
は、基準信号発振器の位相を表わす信号であり、他方の
位相信号は、累算器から送られてくるものである。この
累算器は、VCOによってクロック動作され、各クロック
パルスの受信毎に、調節可能な数値を累算するものであ
る。この累算内容は、第2の位相信号として位相比較器
に供給される。位相同期ループは、VCO周波数が供給さ
れる累算器のサイクル周波数に同期する。このサイクル
周波数は数値によって調節可能なものである。したがっ
て、この位相同期ループがアナログ信号の周波数を決定
する。
【実施例】
第1図においては、電圧制御発振器(以下VCOという)v
oの出力信号すなわち信号fsは、別のサブ回路の他に、
累算器acおよびディジタル位相比較器dpの各クロック入
力に供給されている。累算器acのデータ入力には周波数
を決定する数値dが供給され、またこの累算器acの出力
はディジタル位相比較器dpの第1の入力に接続されてい
る。このディジタル位相比較器dpの第2の入力には、水
晶発振器を安定化した基準信号発振器roの位相に対応し
たディジタル信号すなわち基準位相rpが供給されてい
る。ディジタル位相比較器dpのディジタル出力、例えば
2進出力信号は、アナログ低域通過型フィルタtpに供給
され、このアナログ低域通過型フィルタtpの出力はVCOv
oの制御入力に供給される。 この発明の目的は、累算器acを伴った位相同期ループを
付加することにより達成される。この累算器acは、VCO
信号によってクロックされ、各クロックパルスの発生毎
に、そのデータ入力に供給される数値dを累算する。す
なわち前の累算結果にこの数値dを加算する。各累算内
容は、ディジタル発振器の一定の割合での位相の増加と
して出力される。この位相は、ディジタル位相比較器dp
において、基準信号発振器roのディジタル符号化された
位相と比較される。このディジタル発振器の位相が基準
信号発振器roの位相よりも進んでいるか遅れているかに
基づいて、位相比較器dpは、ディジタル例えば2進の制
御信号を出力する。この制御信号は、アナログ低域通過
型フィルタtpに供給されて平滑化され、VCOvoのアナロ
グ制御入力に供給される。 基準信号発振器roからディジタル符号化された位相を発
生するために、基準信号発振器roには、等時間間隔に配
置されたタップを有する可変遅延装置、または各遅延素
子がタップを有した可変遅延線を備えることが可能であ
る。これらのタップの瞬間の状態は、基準信号発振器ro
の瞬間の位相を表わす。 可変遅延装置は、例えば、制御可能な電流によって電荷
が変化されるコンデンサを備えることが可能である。電
荷転送パスに沿った電圧比較器は、等時間間隔のタップ
を与えている。電荷の転送期間は、基準信号の周期に同
期している。この電荷転送パスが、弛緩発振器のよう
に、VCOの時間を決定すれば、同期の必要性は除去され
る。 可変遅延線は、例えばクロック動作されないインバータ
の縦続接続、インバータ群、または縦続接続された2つ
の隣接する素子間の接続点毎に電圧タップを有した遅延
導入信号伝送ステージであることが可能である。縦続接
続された素子の調節可能なスイッチング遅延の手段によ
って、全体の遅延は基準信号の周期に同期する。もし、
可変遅延線がリング発振器であるVCOvoとして使用され
るならば、このような同期の必要性は除去される。 リングを形成するように接続された可変遅延線の一例
は、第2図のブロック図に示されている。第2図は、2
重インバータiによってそれぞれ形成された15個の非反
転遅延素子の縦続接続を示すものであって、各2重イン
バータiの出力は次の2重インバータiの入力に接続さ
れている。また、この各接続点は外部への電圧タップの
形成のために分岐されている。これらの電圧タップの他
に、第1の2重インバータiの入力と最後の2重インバ
ータiの出力においても外部との接続のための電圧タッ
プが接続されている。これらの電圧タップには、入力側
からそれぞれ0から15までの参照番号が付記されてい
る。5入力のNANDゲートndの5つの入力には、タップ
5、6、7、8および9が接続されており、またこのNA
NDゲートndの出力は第1の2重インバータiの入力に接
続されている。 5つの信号タップ5乃至9はNANDゲートndを介して縦続
接続された2重インバータの入力に接続されているの
で、2、3周期後に、入力状態とは無関係に、信号タッ
プ0乃至15に安定した循環信号パターンが出力される。
11個のハイレベル状態のブロックと5個のローレベル状
態のブロックは、信号タップ0乃至15を循環する。その
周期は、2重インバータiのスイッチング遅延によって
制御することができる。 上記したことを2、3の数値列をあけで説明する。累算
器acが24個のステージを有する2進カウンタであって2
24HZ(約17MHz)の速さでクロック動作され、入力の値
がd=1であるならば、累算器acは1秒間で飽和する。
したがって累算器acのサイクル周波数は1Hzとなる。d
=2である場合には、そのサイクル周波数は2Hzに増加
し、d=222の場合には、サイクル周波数は222=4.1998
04Hzに増加する。これらのサイクル周波数は、信号fsの
周波数でもあり、1Hzの確度を有している。 累算器acの24ビット全てをディジタル位相比較器dpに供
給する必要はない。特に、基準位相rpが16個の電圧タッ
プだけから取出される場合には必要とされない。位相比
較のためには、累算器acの上位4ビットで充分である。
この場合の位相比較におけるディジタルな不確実性は、
1周期当り±1/32となるが、これは、次段の低域通過型
フィルタの平滑動作によって信号fsに影響を与えない。 したがって、累算器acのサイクル周波数と、このサイク
ル周波数と比較される基準信号発振器roの周波数とは同
一となる。このため、2つの周波数は、通常の周波数シ
ンセサイザーシステムよりも接近する。このことは利点
である。なぜなら、信号fsの同期が近接した時間間隔で
実行されるからである。位相が互いに離れることがある
フリーランニング間隔は、2、3周期だけであり、非常
に短い間隔である。 もう一つの特徴は、信号周波数の増分をその信号の周波
数に比べて非常に小さくできることであって、例えばこ
の例においては、これは、16.8MHzの信号周波数に対し
て1Hzとなる。そのダイナミック周波数レンジは、その
信号周波数の少なくとも±30%である。周波数シンセサ
イザーにおける基準信号発振器は安定化された水晶発振
器として設計されるので、信号fsの絶対周波数は高い正
確度で一定に維持される。 その他の特徴は、この発明による周波数シンセサイザー
回路が集積化に非常に適していることによって、例え
ば、ディジタル信号処理回路を備えたカラーテレビ受像
機用のクロック発振器として家電製品内に使用できるこ
とである。この場合、周波数シンセサイザー回路は、安
定化された水晶クロック信号を発生するために使用され
る。このクロック信号の周波数は、色度副搬送波周波数
の4倍であり、受像されたカラーバーストの周波数およ
び位相に同期する。PAL,NTSC,またはSECAMの色度副搬送
波周波数での複数の標準的な動作に対しては、この周波
数シンセサイザー回路1つで充分であり、これまで使用
されていた水晶発振器回路に代わり、有利に使用するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による一実施例を示すブロック図、第
2図はリングを形成するように接続された可変遅延線の
一実施例を示すブロック図である。 ro……基準信号発振器、ac……累算器、dp……ディジタ
ル位相比較器、vo……電圧制御発振器、tp……アナログ
低域通過型フィルタ、nd……NANDゲート。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準信号(fr)を発生する基準信号発振器
    (ro)と、位相比較器(dp)と、アナログ低域通過型フ
    ィルタ(tp)と、電圧制御発振器(vo)とがこの順序で
    縦続接続されていて、位相比較器が電圧制御発振器(v
    o)により制御され、周波数をデジタル式に段階的に調
    節することの可能なアナログ信号(fs)を発生する周波
    数シンセサイザー回路において、 位相比較器(dp)が、デジタル信号を受信する入力を2
    つ有していて出力信号がデジタルであるデジタル回路で
    あり、 アナログ信号(fs)が位相比較器(dp)のクロック入力
    と、出力が位相比較器(dp)の第1の入力に接続されて
    いるデジタル累算器(ac)とに印加され、 アナログ信号(fs)の周波数を決定する数値(d)がデ
    ジタル累算器(ac)の入力に印加され、 基準信号発振器(ro)が基準信号(fr)の位相を表すデ
    ータ信号である基準位相(rp)を位相比較器(dp)の第
    2の入力に印加することを特徴とする周波数シンセサイ
    ザー回路。
  2. 【請求項2】基準信号発振器(ro)が等時間間隔で設け
    られた複数のタップを有する可変遅延装置、即ち、位相
    比較器(dp)の第2の入力に接続されている複数の信号
    タップが複数の遅延素子の少なくとも一部に設けられて
    いる可変遅延線であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の周波数シンセサイザー回路。
  3. 【請求項3】可変遅延線はリングを形成するように接続
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の周波数シンセサイザー回路。
  4. 【請求項4】可変遅延装置、即ち、可変遅延線が個々の
    タップから得られる信号の全体的な遅延を基準信号(f
    r)の周期で調整する自動制御システムの一部を形成し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の周
    波数シンセサイザー回路。
  5. 【請求項5】デジタル累算器(ac)の出力信号の最上位
    ビットだけが位相比較器(dp)に供給されることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか1
    項記載の周波数シンセサイザー回路。
  6. 【請求項6】可変遅延装置、即ち、可変遅延線はタップ
    が位相比較器(dp)に並列に接続されていて、この並列
    に接続されている線の数はデジタル累算器(ac)の最上
    位ビットにより決まる信号の状態の数に等しいことを特
    徴とする特許請求の範囲第2項ないし第5項のいずれか
    1項記載の周波数シンセサイザー回路。
  7. 【請求項7】リングを形成するように接続されている可
    変遅延線がリング発振器であり、 縦続接続された15個のクロック動作されない2重インバ
    ータ(i)のスイッチング遅延が調節可能であり、 タップは隣接し合う2個の2重インバータの間と、最初
    の2重インバータの入力と、最後の2重インバータの出
    力とに接続されていて、 5番目ないし9番目の2重インバータ(i)の出力に設
    けられているタップ(5…9)に5つの入力が接続され
    ていて、出力が最初の2重インバータ(i)の入力に供
    給される5入力NANDゲートを有していて、 16個の電圧タップに得られる個々の信号が基準位相(r
    p)のための16本の並列線の個々の制御信号であること
    を特徴とする特許請求の範囲第3項ないし第6項のいず
    れか1項記載の周波数シンセサイザー回路。
JP61118385A 1985-05-23 1986-05-22 周波数シンセサイザ−回路 Expired - Lifetime JPH0789615B2 (ja)

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