JPH0793576B2 - Frequency synthesizer - Google Patents

Frequency synthesizer

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JPH0793576B2
JPH0793576B2 JP62123731A JP12373187A JPH0793576B2 JP H0793576 B2 JPH0793576 B2 JP H0793576B2 JP 62123731 A JP62123731 A JP 62123731A JP 12373187 A JP12373187 A JP 12373187A JP H0793576 B2 JPH0793576 B2 JP H0793576B2
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phase
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frequency divider
variable frequency
phase difference
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茂樹 斉藤
芳明 垂沢
博 鈴木
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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〕 本発明は位相同期過程を高速に行なう位相同期ループ回
路を有する周波数シンセサイザに関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a frequency synthesizer having a phase locked loop circuit for performing a phase locked process at high speed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

携帯形電話機を実現するためには、その消費電力を低減
する必要があるが、中でも周波数シンセサイザの低消費
電力化は重要な課題である。そのためには、回路構成上
の低消費電力化だけでなく間欠動作のような回路動作上
からの低消費電力化も不可欠である。
In order to realize a mobile phone, it is necessary to reduce its power consumption, and among them, the low power consumption of a frequency synthesizer is an important issue. For that purpose, not only low power consumption in terms of circuit configuration but also low power consumption in terms of circuit operation such as intermittent operation is indispensable.

しかし、従来の間欠制御周波数シンセサイザは間欠動作
において、その電源供給をオフからオンに切り替えると
きに周波数の変動を伴なう欠点があった。
However, the conventional intermittent control frequency synthesizer has a drawback in that, in intermittent operation, the frequency varies when the power supply is switched from off to on.

従来、この変動を抑えるための回路がいくつか提案され
ている。しかし、それらの回路は周波数変動を低く抑え
るのみであったため、後述する間欠PLL動作のように位
相同期制御を間欠動作させて安定な信号を常に得たい場
合には適さない等、低消費電力化への応用としては不十
分な面があった。
Conventionally, some circuits have been proposed for suppressing this fluctuation. However, these circuits only keep the frequency fluctuation low, so they are not suitable when you want to obtain a stable signal by intermittently operating the phase synchronization control like the intermittent PLL operation described later. There was an insufficient aspect as an application to.

以下に従来技術について詳細に説明する。The prior art will be described in detail below.

第1図は従来の間欠動作用周波数シンセサイザの基本構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a conventional frequency synthesizer for intermittent operation.

同図に示すように、電圧制御発振器51(図においてはVC
Oと記載)の出力を可変分周器52で分周し、その出力信
号の位相を基準発振器53の出力信号の位相と位相比較器
54で比較し、その位相誤差信号をループフィルタ55で平
滑化して電圧制御発振器51の入力としている。
As shown in the figure, the voltage-controlled oscillator 51 (VC
The output of (O) is divided by the variable frequency divider 52, and the phase of the output signal is compared with the phase of the output signal of the reference oscillator 53.
54, and the phase error signal is smoothed by the loop filter 55 and is input to the voltage controlled oscillator 51.

本構成においては、このように位相同期ループ(PLL)
を形成しているため、上記位相誤差信号が少なくなるよ
うに制御され、電圧制御発振器からは安定した周波数の
出力信号が得られる。
In this configuration, the phase-locked loop (PLL) is
, The phase error signal is controlled to be small, and an output signal with a stable frequency can be obtained from the voltage controlled oscillator.

このような回路についての間欠動作の種類は以下の2種
類に分けられる。
The types of intermittent operation of such a circuit are classified into the following two types.

間欠PLL動作:電圧制御発振器51の動作は継続し、そ
の他の回路は制御回路58が電源スイッチ59(図において
はSWと記載)を制御して電源57からの電源を間欠的に供
給することにより間欠動作を行なう。
Intermittent PLL operation: The operation of the voltage controlled oscillator 51 continues, and the other circuits are controlled by the control circuit 58 controlling the power switch 59 (indicated as SW in the figure) to intermittently supply power from the power source 57. Perform intermittent operation.

間欠信号動作:電圧制御発振器も含めた全回路の電源
を制御回路58が電源スイッチ59を制御することにより間
欠的に供給する。
Intermittent signal operation: The control circuit 58 controls the power switch 59 to intermittently supply power to all circuits including the voltage controlled oscillator.

上記両者よも間欠動作の制御方法は同じである。第2図
にその手順を示す。
The intermittent operation control method is the same as the above two. The procedure is shown in FIG.

まず、各回路の電源をオフにするときループフィルタ55
に充電されている電圧制御発振器51の制御電圧を保持す
るため、ループフィルタ55と位相比較器54との間に設け
たスイッチ回路56によって位相比較器54からの信号を遮
断する。次に、電源を一定期間オフ状態にする。この間
に電圧制御発振器51以外の電源をオフにすれば、それは
間欠PLL動作となり、電圧制御発振器51も含めて全回路
の電源をオフにすれば、それは間欠信号動作となる。
First, when turning off the power of each circuit, loop filter 55
In order to hold the control voltage of the voltage controlled oscillator 51 charged in the phase comparator 54, the signal from the phase comparator 54 is cut off by the switch circuit 56 provided between the loop filter 55 and the phase comparator 54. Next, the power supply is turned off for a certain period. If the power supplies other than the voltage controlled oscillator 51 are turned off during this period, it becomes an intermittent PLL operation, and if the power supplies of all circuits including the voltage controlled oscillator 51 are turned off, it becomes an intermittent signal operation.

次に、電源をオンした後に、スイッチ回路56を閉じて位
相比較器54からの信号をループフィルタ55へ伝達する。
このとき、可変分周器52の出力信号の位相と基準発振器
53の出力信号の位相との間に位相差が存在するとスイッ
チ回路56を閉じたときに、位相誤差信号によってループ
フィルタ55に充電されていた電圧制御発振器51の制御電
圧が変動する。
Next, after the power is turned on, the switch circuit 56 is closed and the signal from the phase comparator 54 is transmitted to the loop filter 55.
At this time, the phase of the output signal of the variable frequency divider 52 and the reference oscillator
If there is a phase difference between the output signal of 53 and the phase of the output signal of 53, when the switch circuit 56 is closed, the control voltage of the voltage controlled oscillator 51 charged in the loop filter 55 is changed by the phase error signal.

従って、スイッチ回路56を閉じる前に可変分周器52の出
力信号の位相を基準発振器53の出力信号の位相と一致さ
せる必要がある。
Therefore, it is necessary to match the phase of the output signal of the variable frequency divider 52 with the phase of the output signal of the reference oscillator 53 before closing the switch circuit 56.

この方法として主に、次の2種類がある。There are mainly the following two types of this method.

すなわち、その一つは、位相が一致したことを検出して
スイッチ回路56を閉じる方法であり、他の一つは、位相
を一致させる移相回路を制御してスイッチ回路が閉じる
方法である。
That is, one is a method of detecting that the phases match and closing the switch circuit 56, and the other is a method of controlling a phase shift circuit for matching the phases to close the switch circuit.

前者の方法は位相が一致した瞬間を検出することが難し
いので、一定の許容位相誤差を与えて検出信号を得やす
くしている。
Since it is difficult for the former method to detect the moment when the phases match, a certain allowable phase error is given to make it easier to obtain the detection signal.

実際の例として、800MHz帯周波数シンセサイザ(位相比
較周波数は25kHz)では約6nsecの許容誤差範囲内で位相
を一致させることができる。
As an actual example, the 800 MHz band frequency synthesizer (the phase comparison frequency is 25 kHz) can match the phases within an allowable error range of about 6 nsec.

一方、後者の方法は、例えば基準発振器53の出力信号の
エッジで可変分周器52のリセットを解除して分周動作を
開始させる方法である。この場合の位相誤差は入力信号
の1周期であるため800MHz帯周波数シンセサイザでは約
1.3nsecである。しかし、この方法は制御回路に遅延を
伴なうとその分が位相誤差に加算される。この位相誤差
を相殺するためにリセット解除後の可変分周器の分周数
を制御する方法がある。
On the other hand, the latter method is a method of releasing the reset of the variable frequency divider 52 and starting the frequency dividing operation at the edge of the output signal of the reference oscillator 53, for example. In this case, the phase error is one cycle of the input signal, so it is about 800MHz band frequency synthesizer.
It is 1.3 nsec. However, in this method, when the control circuit is delayed, the delay is added to the phase error. In order to cancel this phase error, there is a method of controlling the frequency division number of the variable frequency divider after reset release.

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

第3図は上述した位相誤差を相殺するためにリセット解
除後の可変分周器の分周数を制御する従来の制御を示す
タイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing a conventional control for controlling the frequency division number of the variable frequency divider after reset release in order to cancel the above-mentioned phase error.

同図において、基準信号(基準発振器の出力信号)の立
ち下がりを検出すると、可変分周器のリセットが解除さ
れ分周動作が開始される。このとき可変分周器の出力信
号の第1周期目のみ上記遅延量を相殺できる分周数nで
分周し、第2周期目以後はチャネル設定用の分周数Nで
分周する。
In the figure, when the falling edge of the reference signal (output signal of the reference oscillator) is detected, the reset of the variable frequency divider is released and the frequency dividing operation is started. At this time, only the first cycle of the output signal of the variable frequency divider is divided by the frequency division number n capable of canceling the delay amount, and the second and subsequent cycles are divided by the channel setting frequency division number N.

この方法によれば、遅延量に関わらずそれを操作できる
分周数nを設定すれば入力信号の1周期の精度で位相を
合わせることが可能となる。しかし、この遅延量は製品
のバラツキや温度変動、電圧変動によって変化する恐れ
があるため、分周数nが一定値に設定されていると位相
誤差が大きくなり、周波数を変動させる欠点があった。
According to this method, if the frequency division number n that can operate the delay amount is set regardless of the delay amount, the phase can be matched with the accuracy of one cycle of the input signal. However, this delay amount may change due to product variations, temperature fluctuations, and voltage fluctuations. Therefore, if the frequency division number n is set to a constant value, the phase error becomes large and the frequency fluctuates. .

本発明は、上述した従来の周波数シンセサイザにおける
欠点を解決し、位相同期ループを再形成するときの位相
同期を極めて速く確立し、周波数変動を少なくするよう
にした周波数シンセサイザを提供することを目的として
いる。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks in the conventional frequency synthesizer, to establish the phase synchronization at the time of reforming the phase locked loop extremely quickly, and to provide a frequency synthesizer in which the frequency fluctuation is reduced. There is.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明によれば上述の目的は前記特許請求の範囲に記載
した手段により達成される。
According to the invention, the above mentioned objects are achieved by means of the patent claims.

すなわち、本発明による周波数シンセサイザは、 (i)基準発振器の出力信号の位相と可変分周器の出力
信号の位相との間の位相誤差信号がループフィルタに伝
達されるのを遮断し、ループフィルタ内に充電されてい
る電圧制御発振器の制御電圧を保持する機能と、 (ii)基準発振器の出力信号の位相と可変分周器の出力
信号の位相との間の位相差を検出する位相差検出機能
と、 (iii)可変分周器の内部状態をリセットした後、基準
発振器の出力信号のエッジを検出して可変分周器のリセ
ットを解除し第1周期目のみn1分周動作を行ない、第2
周期目以降は一定の周期にわたりN分周動作させ、この
分周をしている間に位相差検出回路によって基準発振器
の出力位相に対する可変分周器のN分周出力位相の位相
差を検出し、その結果に従って可変分周器の分周数ni
n2を設定する位相差検出操作と、 (iv)位相比較器からの位相誤差信号を遮断して電圧制
御発振器の制御電圧をループフィルタに保持した後に、
(iii)に述べた位相差検出操作を基準発振器の出力信
号の位相と可変分周器の出力信号の位相との間の位相差
が規定値より小さくなるまで繰り返し、その最後の位相
差検出操作の直後、つまり位相差が予め定めた値以下に
なったとき、スイッチ回路を接続して閉ループを検出す
るように制御する機能とを備えたものである。
That is, the frequency synthesizer according to the present invention: (i) blocks a phase error signal between the phase of the output signal of the reference oscillator and the phase of the output signal of the variable frequency divider from being transmitted to the loop filter, A function to hold the control voltage of the voltage controlled oscillator charged in the inside, and (ii) Phase difference detection to detect the phase difference between the phase of the output signal of the reference oscillator and the phase of the output signal of the variable frequency divider. Functions and (iii) After resetting the internal state of the variable frequency divider, the edge of the output signal of the reference oscillator is detected and the reset of the variable frequency divider is released to perform the n 1 frequency division operation only in the first cycle. , Second
From the cycle onward, the frequency is divided by N over a constant period, and during this division, the phase difference detection circuit detects the phase difference of the N divided output phase of the variable frequency divider with respect to the output phase of the reference oscillator. , the frequency division number n i of the variable frequency divider according to the result
Phase difference detection operation to set n 2 , and (iv) after the phase error signal from the phase comparator is cut off and the control voltage of the voltage controlled oscillator is held in the loop filter,
The phase difference detection operation described in (iii) is repeated until the phase difference between the phase of the output signal of the reference oscillator and the phase of the output signal of the variable frequency divider becomes smaller than the specified value, and the final phase difference detection operation is performed. Immediately after, that is, when the phase difference becomes equal to or less than a predetermined value, the switch circuit is connected and a function of controlling to detect a closed loop is provided.

上述のように、本発明の周波数シンセサイザは、従来の
周波数シンセサイザとは、位相差検出操作を有するこ
と、および、上記位相差検出操作によって基準発振器の
出力信号の位相と可変分周器の出力信号の位相差を規定
値以下に制御する機能を有することの2点において、異
なる。
As described above, the frequency synthesizer of the present invention has a phase difference detection operation with the conventional frequency synthesizer, and the phase of the output signal of the reference oscillator and the output signal of the variable frequency divider are obtained by the phase difference detection operation. 2 is different in that it has a function of controlling the phase difference of 1 below a specified value.

〔実施例〕〔Example〕

第4図は、本発明の一実施例のブロック図であって、1
は電圧制御発振器(図においてはVCOと記載)、2は可
変分周器、3は基準発振器、4は位相比較器、5はルー
プフィルタ、6はスイッチ回路、7は位相差検出回路、
8は制御回路、9は電源、10は電源スイッチ(図におい
てはSWと記載)を表わしている。
FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
Is a voltage controlled oscillator (denoted as VCO in the figure), 2 is a variable frequency divider, 3 is a reference oscillator, 4 is a phase comparator, 5 is a loop filter, 6 is a switch circuit, 7 is a phase difference detection circuit,
Reference numeral 8 represents a control circuit, 9 represents a power supply, and 10 represents a power switch (denoted as SW in the drawing).

可変分周器2はリセット解除後第1周期目のみniで分周
動作を行ない第2周期目以後はN分周動作を行なうリセ
ット機能を備えている。位相差検出回路7は基準発振器
3の出力信号の位相と可変分周器2の出力信号の位相と
の間の位相差を検出する回路である。
The variable frequency divider 2 has a reset function of performing the frequency dividing operation with n i only in the first cycle after reset release and performing the N frequency dividing operation in the second and subsequent cycles. The phase difference detection circuit 7 is a circuit that detects a phase difference between the phase of the output signal of the reference oscillator 3 and the phase of the output signal of the variable frequency divider 2.

第5図は、第4図に示した実施例の動作の例を示すタイ
ムチャートである。
FIG. 5 is a time chart showing an example of the operation of the embodiment shown in FIG.

以下、第4図および第5図に基づいて、その動作を説明
する。
The operation will be described below with reference to FIGS. 4 and 5.

本実施例の回路においてスイッチ回路6を閉じてループ
を形成するとき、出力する発振周波数に対応する電圧制
御発振器1の制御電圧をループフィルタ5に保持する。
これは電圧制御を外部から充電するか、あるいは1度位
相同期ループを形成した後にループを開いて制御電圧を
保持することによっても実現できる。
When the switch circuit 6 is closed to form a loop in the circuit of this embodiment, the control voltage of the voltage controlled oscillator 1 corresponding to the output oscillation frequency is held in the loop filter 5.
This can also be achieved by externally charging the voltage control, or by forming the phase locked loop once and then opening the loop to hold the control voltage.

次に、ループを閉じる前に第1回目の位相差検出操作に
おいて前記分周数niとしてn1を設定し可変分周器2の内
部状態をリセットした後、基準発振器3の出力のエッジ
を検出して可変分周器2のリセットを解除し、第1周期
目のみn1分周動作を行ない、第2周期目以降は一定周期
にわたりN分周動作させる。ここでの周期とは、可変分
周器出力信号の周期のことである。
Next, before closing the loop, in the first phase difference detection operation, n 1 is set as the frequency division number n i to reset the internal state of the variable frequency divider 2 and then the edge of the output of the reference oscillator 3 is set. Upon detection, the reset of the variable frequency divider 2 is released, the n 1 frequency division operation is performed only in the first cycle, and the N frequency division operation is performed for a fixed period after the second cycle. The period here is a period of the variable frequency divider output signal.

この分周動作をしている間に位相差検出回路7によって
基準発振器3の出力位相に対する可変分周器2のN分周
出力位相の位相差を検出する。位相差が規定値以上なら
ば可変分周器2の分周数niをn2に設定し直し、続いて第
2回目の位相差検出操作に移る。
During this frequency division operation, the phase difference detection circuit 7 detects the phase difference between the output frequency of the reference oscillator 3 and the N frequency-divided output phase of the variable frequency divider 2. If the phase difference is equal to or larger than the specified value, the frequency division number n i of the variable frequency divider 2 is reset to n 2 , and then the second phase difference detection operation is performed.

すなわち、再び、可変分周器2をリセットした後に第1
回目と同様の操作を行なう。また、位相差が規定値以上
ならば可変分周器2の分周数niにn3を設定し、同様に操
作する。
That is, after resetting the variable frequency divider 2 again,
Perform the same operation as the first time. If the phase difference is equal to or greater than the specified value, the frequency divider n i of the variable frequency divider 2 is set to n 3 and the same operation is performed.

以上の操作を基準発振器3の出力信号の位相と可変分周
器2の出力信号の位相との間の位相差が規定値より小さ
くなるまで繰り返し行ない、その最後の位相差検出操作
の直後にスイッチ回路6を閉じて閉ループを形成する。
The above operation is repeated until the phase difference between the phase of the output signal of the reference oscillator 3 and the phase of the output signal of the variable frequency divider 2 becomes smaller than the specified value, and immediately after the final phase difference detection operation, the switch is operated. The circuit 6 is closed to form a closed loop.

最後の位相差検出操作において位相差は可変分周器2の
入力信号の1周期以下になるため、その直後に閉ループ
を形成した場合、周波数の変動はほとんど発生せずに位
相同期ループが確立する。その後の電源の間欠動作にお
いて、位相差検出回路7の位相差出力が規定値より大き
くならない限り可変分周器の分周数nは最後の位相差検
出操作の値を保持する。
In the final phase difference detection operation, the phase difference becomes one cycle or less of the input signal of the variable frequency divider 2. Therefore, if a closed loop is formed immediately after that, the phase locked loop is established with almost no frequency fluctuation. . In the subsequent intermittent operation of the power supply, the frequency division number n of the variable frequency divider holds the value of the last phase difference detection operation unless the phase difference output of the phase difference detection circuit 7 becomes larger than the specified value.

リセット解除後、第1周期目のみniで分周動作を行ない
第2周期目以後はN分周動作を行なう可変分周器2の構
成の例を第6図(a)に、また、その動作を説明するタ
イムチャートを(b)に示す。
FIG. 6 (a) shows an example of the configuration of the variable frequency divider 2 that performs the frequency dividing operation only in the first cycle after the reset is released with n i and then performs the frequency dividing operation in the second cycle and thereafter. A time chart for explaining the operation is shown in (b).

同図(a)において、可変分周器12は、出力信号の立ち
上がりで分周数データ端子11に設定された分周数を分周
器内に読み込む。そのため、リセットを解除する前に分
周数nを分周数データ端子11に設定すれば、リセット解
除後の最初の入力クロックで分周出力信号が立ち上が
り、かつ同時に分周数nを分周器内に読み込む。そして
第1周期目はn分周動作を行なう。このとき、この第1
周期目の分周出力信号の立ち上がり以後にチャネル設定
用分周数Nを分周数データ端子11に設定すれば、可変分
周器12は、第2周期目の立ち上がりで分周数Nを読み込
み、以後はN分周動作する。
In FIG. 9A, the variable frequency divider 12 reads the frequency division number set in the frequency division number data terminal 11 into the frequency divider at the rising edge of the output signal. Therefore, if the frequency division number n is set in the frequency division number data terminal 11 before the reset is released, the frequency division output signal rises at the first input clock after the reset is released, and at the same time the frequency division number n is divided. Read in. Then, in the first cycle, the frequency division operation of n is performed. At this time, this first
If the frequency dividing number N for channel setting is set in the frequency dividing number data terminal 11 after the rising of the frequency dividing output signal of the second cycle, the variable frequency divider 12 reads the frequency dividing number N at the rising of the second cycle. After that, the frequency dividing operation is performed.

ここで用いる位相差検出回路の一例を第7図に示す。こ
れはすでに公知の回路で、9個のナンド回路13によって
構成されており、入力信号AおよびBの位相を比較し、
その状態を出力する。
An example of the phase difference detection circuit used here is shown in FIG. This is a known circuit, which is composed of nine NAND circuits 13 and compares the phases of the input signals A and B,
The state is output.

例えば入力信号Aの位相が入力信号Bの位相より進んで
いる場合、第8図(a)に示すように端子Xに進み信号
が出力され、遅れている場合は同図(b)に示すよう
に、端子Yに遅れ信号が出力される。
For example, when the phase of the input signal A leads the phase of the input signal B, a signal is output to the terminal X as shown in FIG. 8 (a), and when it is delayed, as shown in FIG. 8 (b). Then, the delay signal is output to the terminal Y.

また、両者の位相が一致している場合は、どちらの信号
も出力されない。
Further, when the phases of both are the same, neither signal is output.

この回路によって基準発振器の出力信号を入力信号A、
可変分周器の出力信号を入力信号Bとすれば可変分周器
の出力信号の位相が基準発振器の出力信号の位相に比べ
て進んでいるか遅れているかを検出できる。
This circuit converts the output signal of the reference oscillator into the input signal A,
When the output signal of the variable frequency divider is used as the input signal B, it is possible to detect whether the phase of the output signal of the variable frequency divider is ahead or behind the phase of the output signal of the reference oscillator.

従って、これを本発明に用いると、第1回目の位相差検
出操作で可変分周器の分周数niに任意の分周数n1を設定
した後、第2回目の位相差検出操作において、可変分周
器の出力信号の位相が基準発振器のそれに比べて進んで
いることを検出した場合は、niにn1より大きなn2を設定
する。一方、遅れていることを検出した場合は、niにn1
より小さなn2を設定する。
Therefore, when this is used in the present invention, after the frequency division number n i of the variable frequency divider is set to an arbitrary frequency division number n 1 in the first phase difference detection operation, the second phase difference detection operation is performed. in the case it is detected that the phase of the output signal of the variable frequency divider is advanced compared to that of the reference oscillator, to set a large n 2 than n 1 in n i. On the other hand, if it is detected that there is a delay, then n 1 is added to n 1
Set a smaller n 2 .

niの設定法は、nを少しずつ増減させる方法や変化量を
変えてniの収束を速くする方法が考えられる。いずれの
場合も進み位相になるnと遅れ位相になるnとの間に次
のnを設定するように制御すれば唯一の値に収束する。
このとき、実際の位相差は可変分周器の入力信号の1周
期以下になる。800MHz帯周波数シンセサイザでは約1.3n
secである。
As a method of setting n i, a method of gradually increasing or decreasing n or a method of changing the amount of change to speed up the convergence of n i can be considered. In either case, if the next n is controlled between the leading phase n and the trailing phase n, the value converges to a unique value.
At this time, the actual phase difference becomes one cycle or less of the input signal of the variable frequency divider. Approximately 1.3n for 800MHz band frequency synthesizer
sec.

nの設定において、収束時間の高速化のためnの設定に
±1の許容誤差を与えても位相差は十分小さく周波数変
動はほとんど生じない。また、本位相差検出回路を用い
てniの収束実験を行なった結果、唯一のnに収束するこ
とを確認した。
In setting n, even if a tolerance of ± 1 is given to the setting of n in order to speed up the convergence time, the phase difference is sufficiently small and the frequency fluctuation hardly occurs. In addition, as a result of performing a convergence experiment of n i using this phase difference detection circuit, it was confirmed that it converges to only one n.

なお、スイッチ回路6は位相比較器として第9図に示す
ように公知の位相比較器14とチャージポンプ15を組み合
わせた回路を利用することによって実現できる。
The switch circuit 6 can be realized by using a known circuit in which a phase comparator 14 and a charge pump 15 are combined as a phase comparator as shown in FIG.

例えば、(a)に示すように位相比較器14とチャージポ
ンプ15の間に制御回路16を挿入し、チャージポンプ15の
出力をハイインピーダンスにする方法や、(b)に示す
ようにリセット機能付き位相比較器17を用いることによ
り、位相比較器の内部状態をリセットしてその出力信号
でチャージポンプ15の出力をハイインピーダンスにする
方法が考えられる。
For example, as shown in (a), a control circuit 16 is inserted between the phase comparator 14 and the charge pump 15 to make the output of the charge pump 15 into high impedance, or as shown in (b) with a reset function. A method of using the phase comparator 17 to reset the internal state of the phase comparator so that the output signal of the charge pump 15 has a high impedance can be considered.

本実施例の動作を確認するため80MHz帯周波数シンセサ
イザで間欠動作の実験を行なった。
In order to confirm the operation of this embodiment, an experiment of intermittent operation was performed with an 80 MHz band frequency synthesizer.

第10図はその実験結果について説明する図であって、可
変分周器と基準発振器の電源を間欠動作する間欠PLL動
作を行なったときの周波数変動を示している。
FIG. 10 is a diagram for explaining the experimental results and shows the frequency fluctuation when the intermittent PLL operation in which the power source of the variable frequency divider and the reference oscillator is intermittently operated.

本実施例を使用しない場合、同図(a)に示すように電
源の供給時に周波数が大きく変動しているが、本実施例
を使用した場合は(b)に示すように周波数変動はほと
んど生じていない。
When this embodiment is not used, the frequency fluctuates greatly when the power is supplied as shown in FIG. 7A, but when this embodiment is used, there is almost no frequency fluctuation as shown in FIG. Not not.

このように本発明は当初の目的どおり動作することがわ
かる。
Thus, it can be seen that the present invention operates as originally intended.

この実施例を用いて電源を繰り返してオン/オフすると
きの例を第11図に示す。
FIG. 11 shows an example of repeatedly turning on / off the power supply using this embodiment.

連続してループを開閉する場合、まずスイッチ回路を開
いてループを開く直前の電圧制御発振器の制御電圧をル
ープフィルタに保持する。電源の間欠動作を行なう場合
はこの間に回路の電源を一定期間オフ状態にする。次
に、スイッチ回路を接続してループを閉じるまえに先の
実施例の動作の説明で述べた位相差検出操作を一回以上
行ない可変分周器の分周数nを設定する。以後のループ
開閉動作においても前記と同様の操作を行ない基準発振
器の出力位相と前記可変分周器の出力位相の位相差が規
定値より常に小さくなるように制御する。
When the loop is continuously opened and closed, the switch circuit is first opened to hold the control voltage of the voltage controlled oscillator immediately before the loop is opened in the loop filter. When the power supply is intermittently operated, the power supply of the circuit is turned off for a certain period during this period. Next, before the switch circuit is connected and the loop is closed, the phase difference detection operation described in the explanation of the operation of the previous embodiment is performed one or more times to set the frequency division number n of the variable frequency divider. In the subsequent loop opening / closing operation, the same operation as described above is performed so that the phase difference between the output phase of the reference oscillator and the output phase of the variable frequency divider is always smaller than the specified value.

特に、最後のnを設定し間欠動作を開始した後、温度変
動や電圧変動等で基準発振器の出力信号の位相と可変分
周器の出力信号の位相との間に規定値以上の位相差が生
じた場合、本例に示すように制御して前記位相差が常に
規定値以下になるようにする。
In particular, after the last n is set and the intermittent operation is started, there is a phase difference of a specified value or more between the phase of the output signal of the reference oscillator and the phase of the output signal of the variable frequency divider due to temperature fluctuations or voltage fluctuations. When it occurs, the phase difference is controlled as shown in this example so that the phase difference is always below the specified value.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、ループを形成するとき、
出力する発振周波数に対応する電圧制御発振器の制御電
圧をループフィルタに保持し、前記ループを閉じる前
に、可変分周器の分周数niにn1を設定し前記可変分周器
の内部状態をリセットした後、前記基準発振器の出力の
エッジを検出して前記可変分周器のリセットを解除し第
1周期目のみn1分周動作を行ない、第2周期目以降は一
定の周期にわたりN分周動作させ、その直後にループを
閉じる周波数シンセサイザにおいて、リセット解除直後
のN分動作中に位相差検出回路によって基準発振器の出
力位相に対する前記可変分周器のN分周出力位相の位相
差を検出し、その結果に従って前記可変分周器の分周数
niにn2を設定し、続いて第2回目の位相差検出操作とし
て前記可変分周器をリセットした後に第1回目と同様の
操作を行ない、さらにその後においても前記基準発振器
の出力位相と前記可変分周器の出力位相の位相差が規定
値より小さくなるまで同様の操作を行ないその最後の位
相差検出操作の直後に閉ループを形成するように構成
し、さらに間欠動作中においても位相差検出操作を行な
い前記位相差が常に規定値以下になるように構成してい
る。
As described above, the present invention, when forming a loop,
The control voltage of the voltage controlled oscillator corresponding to the output oscillation frequency is held in the loop filter, and before the loop is closed, the frequency division number n i of the variable frequency divider is set to n 1 After resetting the state, the edge of the output of the reference oscillator is detected, the reset of the variable frequency divider is released, and the n 1 frequency dividing operation is performed only in the first cycle, and after the second cycle, a constant cycle is performed. In the frequency synthesizer which operates the frequency division by N and closes the loop immediately after that, the phase difference between the output phase of the reference oscillator and the frequency division N of the variable frequency divider by the phase difference detection circuit during the operation of N frequency immediately after the reset is released. And the frequency division number of the variable frequency divider according to the result
After setting n i to n 2 and then resetting the variable frequency divider as the second phase difference detection operation, the same operation as the first time is performed, and even thereafter, the output phase of the reference oscillator is The same operation is performed until the phase difference of the output phase of the variable frequency divider becomes smaller than a specified value, and a closed loop is formed immediately after the final phase difference detection operation. A detection operation is performed so that the phase difference is always below a specified value.

従って温度変動や電圧変動が生じても常に位相同期ルー
プの位相同期過程が極めて高速に確立し、周波数変動が
少ないという効果がある。
Therefore, even if a temperature fluctuation or a voltage fluctuation occurs, the phase-locked process of the phase-locked loop is always established at an extremely high speed, and the frequency fluctuation is small.

すなわち、周波数シンセサイザを間欠動作させるための
実用的な方法であり、周波数シンセサイザの低消費電力
化を達成できる。
That is, this is a practical method for intermittently operating the frequency synthesizer, and low power consumption of the frequency synthesizer can be achieved.

また、位相比較器からループフィルタへの入力を遮断し
ている間に他の発振周波数に対応する電圧制御発振器の
制御電圧をループフィルタに高速充電し、かつその周波
数に対応する可変分周器の分周数Nを設定すれば高速チ
ャネル切り替えが可能である。
Also, while the input to the loop filter from the phase comparator is cut off, the loop filter is charged at high speed with the control voltage of the voltage controlled oscillator corresponding to another oscillation frequency, and the variable divider corresponding to that frequency is charged. High-speed channel switching is possible by setting the frequency division number N.

また、本発明の制御回路は全てディジタルICで構成でき
るのでLSI化が容易に行なえる利点がある。
In addition, since the control circuit of the present invention can be configured by a digital IC, there is an advantage that it can be easily integrated into an LSI.

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

第1図は従来の間欠動作用の周波数シンセサイザの基本
構成を示すブロック図、第2図は間欠動作の手順を示す
図、第3図は従来の制御を示すタイムチャート、第4図
は本発明の一実施例のブロック図、第5図は実施例の動
作の例を示すタイムチャート、第6図は可変分周器構成
の例とその動作を示すタイムチャート、第7図は位相差
検出回路の構成の例を示す図、第8図は位相差検出回路
の入力信号と出力信号の関係を示す図、第9図はスイッ
チ回路の構成の例を示す図、第10図は間欠動作の実験結
果の周波数変動を示す図、第11図は本発明の実施例の電
源を繰り返しオン/オフする場合の制御方法を示す図で
ある。 1……電圧制御発振器,2,12……可変分周器、3……基
準発振器、4,14……位相比較器、5……ループフィル
タ、6……スイッチ回路、7……位相差検出回路、8,16
……制御回路、9……電源、10……電源スイッチ、11…
…分周数データ端子、13……ナンド回路、15……チャー
ジポンプ、17……リセット機能付き位相比較器
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a conventional frequency synthesizer for intermittent operation, FIG. 2 is a diagram showing the procedure of intermittent operation, FIG. 3 is a time chart showing conventional control, and FIG. 4 is the present invention. FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a time chart showing an example of operation of the embodiment, FIG. 6 is a time chart showing an example of a variable frequency divider configuration and its operation, and FIG. 7 is a phase difference detection circuit. Fig. 8 is a diagram showing an example of the configuration of Fig. 8, Fig. 8 is a diagram showing the relationship between the input signal and the output signal of the phase difference detection circuit, Fig. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the switch circuit, and Fig. 10 is an experiment of intermittent operation. FIG. 11 is a diagram showing the resulting frequency fluctuation, and FIG. 11 is a diagram showing a control method when the power source of the embodiment of the present invention is repeatedly turned on / off. 1 ... Voltage controlled oscillator, 2,12 ... Variable frequency divider, 3 ... Reference oscillator, 4,14 ... Phase comparator, 5 ... Loop filter, 6 ... Switch circuit, 7 ... Phase difference detection Circuit, 8,16
...... Control circuit, 9 ... Power supply, 10 ... Power switch, 11 ...
… Division number data terminal, 13 …… NAND circuit, 15 …… Charge pump, 17 …… Phase comparator with reset function

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出
力を入力としリセット解除後の分周出力の第1周期目の
み分周数niで分周動作を行ない第2周期目以後はN分周
動作を行なう可変分周器と、該可変分周器の出力信号の
位相と基準発振器の出力信号の位相を比較する位相比較
器と、該位相比較器の出力を平滑して前記電圧制御発振
器へ入力するループフィルタと、該ループフィルタに入
力される前記位相比較器の位相誤差信号を遮断するスイ
ッチ回路によってループが形成されていて、該ループを
制御するための前記可変分周器の出力信号の位相と前記
基準発振器の出力信号の位相との間の位相差を検出する
位相差検出回路を有し、前記スイッチ回路を遮断状態に
してループを開き、上記回路の全てまたは一部の電源供
給を停止し、該電源供給を再開する場合に、出力する発
振周波数に対応する電圧制御発振器の制御電圧をループ
フィルタに保持し、ループを閉じる前に、第1回目の位
相差検出操作として前記分周数niにn1を設定し前記可変
分周器の内部状態をリセットした後、基準発振器の出力
のエッジを検出して該可変分周器のリセットを解除し第
1周期目のみn1分周動作を行ない、第2周期目以降は一
定の周期にわたりN分周動作させ、この分周動作をして
いる間に前記位相差検出回路によって基準発振器の出力
位相に対する可変分周器のN分周出力位相の位相差を検
出し、その結果に従って該可変分周器の分周数niにn2
設定し、続いて第2回目の位相差検出操作として前記可
変分周器をリセットした後に第1回目と同様の操作を行
ない、さらにその後においても同様の動作を行なって、
前記基準発振器の出力位相と前記可変分周器の出力位相
の位相差が規定値より小さくなったとき、閉ループを形
成することを特徴とする周波数シンセサイザ。
1. A voltage controlled oscillator and, the second period subsequent to receiving the output performs the dividing operation in the first period only the frequency division number n i of the divided output after reset release of the voltage controlled oscillator N A variable frequency divider that performs a frequency division operation, a phase comparator that compares the phase of the output signal of the variable frequency divider and the phase of the output signal of the reference oscillator, and the voltage control that smooths the output of the phase comparator. An output of the variable frequency divider for controlling the loop, which is formed by a loop filter input to the oscillator and a switch circuit that cuts off the phase error signal of the phase comparator input to the loop filter. A phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the phase of the signal and the phase of the output signal of the reference oscillator, opening the loop by disconnecting the switch circuit, and the power supply of all or part of the circuit Stop the supply, To restart the supply, the control voltage of the voltage-controlled oscillator corresponding to the oscillation frequency output held in the loop filter, before closing the loop, the division number n i as a phase difference detection operation of the first n After setting 1 to reset the internal state of the variable frequency divider, the edge of the output of the reference oscillator is detected, the reset of the variable frequency divider is released, and the n 1 frequency division operation is performed only in the first cycle, From the second cycle onward, the frequency division operation is performed over a constant period by N, and during the frequency division operation, the phase difference detection circuit causes the position of the N division output phase of the variable frequency divider with respect to the output phase of the reference oscillator. The phase difference is detected, the frequency division number n i of the variable frequency divider is set to n 2 according to the result, and then the variable frequency divider is reset as the second phase difference detection operation. Do the same, and then do the same Carried out the operation,
A frequency synthesizer which forms a closed loop when the phase difference between the output phase of the reference oscillator and the output phase of the variable frequency divider becomes smaller than a specified value.
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