JPH088742A - Pll circuit - Google Patents

Pll circuit

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JPH088742A
JPH088742A JP6156772A JP15677294A JPH088742A JP H088742 A JPH088742 A JP H088742A JP 6156772 A JP6156772 A JP 6156772A JP 15677294 A JP15677294 A JP 15677294A JP H088742 A JPH088742 A JP H088742A
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JP
Japan
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frequency
converter
pll circuit
signal
phase
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JP6156772A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Hori
敏夫 堀
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INTER NIX KK
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INTER NIX KK
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H03L7/16Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • 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

Abstract

PURPOSE:To attain a small dividing ratio by dividing a decimal point in order to set the finer frequency and also to secure a high response of a PLL circuit for a frequency synthesizer. CONSTITUTION:A direct digital synthesizer 50A uses the intermediate frequency fCO=fout-fLO which is lower than the oscillation frequency fout of a voltage control oscillator 40 by a degree equal to the local oscillation frequency fLO. Then the synthesizer 50A applies the cumulative addition to a dividing ratio 1/N=phiN/2<n> in each clock cycle 1/fCK to output a discrete digital signal S7 of frequency fDDS=(phiN/2<n>).fCK.A multiplying DA converter 20A performs the multiplication of the signal S7 and an analog reference signal S1 of frequency fref to output an analog error signal S2 which is proportional the phase difference thetabetween both signals S7 and S1. Thus the oscillation frequency fout=(2<n>/phiN).fref+fLO is obtained in a phase locked state.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はPLL回路、特に位相検
波器としてマルチプライニングDAコンバータを、分周
器としてDDS(Direct Digital Synthesizer)を、そ
れぞれ使用することにより、低分周比で周波数を自由に
設定できるようにした周波数シンセサイザに用いられる
PLL回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention uses a PLL circuit, in particular, a multiplying DA converter as a phase detector and a DDS (Direct Digital Synthesizer) as a frequency divider. The present invention relates to a PLL circuit used in a frequency synthesizer that can be set to.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、PLL回路とは、よく知られて
いるように、Phase Locked Loop (位相ロックドルー
プ)回路の略称であり、電圧制御発振器の発振周波数の
位相を基準周波数の位相に一致させる回路をいう。図5
は、従来の周波数シンセサイザに用いられているPLL
回路の例である。図5において参照符号1は基準周波数
発振器、2は位相検波器、3は低域通過フィルタ、4は
電圧制御発振器、5は分周器である。電圧制御発振器4
の出力周波数fout は、分周器5で1/Nに分周され、
分周周波数の位相と上記基準周波数発振器の基準周波数
r の位相のずれが、位相検波器2で検出される。これ
により、位相検波器2からは両周波数の位相差に比例し
た誤差信号が出力され、低域通過フィルタ3で不要な高
周波分が取り除かれて電圧制御発振器4の制御入力とな
る。この結果、誤差信号が小さくなる方向にfout を変
化させ、位相ロックされた状態では、fout =fr・N
となる。即ち、従来のPLL回路は、Nを可変にするこ
とにより、単一の周波数fr から各N倍の発振周波数f
out を得ていた。
2. Description of the Related Art Generally, as is well known, a PLL circuit is an abbreviation for Phase Locked Loop circuit, which makes the phase of the oscillation frequency of a voltage controlled oscillator match the phase of a reference frequency. A circuit. Figure 5
Is a PLL used in a conventional frequency synthesizer.
It is an example of a circuit. In FIG. 5, reference numeral 1 is a reference frequency oscillator, 2 is a phase detector, 3 is a low pass filter, 4 is a voltage controlled oscillator, and 5 is a frequency divider. Voltage controlled oscillator 4
The output frequency f out of is divided into 1 / N by the frequency divider 5,
Phase shift of the reference frequency f r the phase and the reference frequency oscillator divided frequency is detected by the phase detector 2. As a result, an error signal proportional to the phase difference between the two frequencies is output from the phase detector 2, and unnecessary high frequency components are removed by the low pass filter 3 to serve as a control input for the voltage controlled oscillator 4. As a result, f out is changed in the direction in which the error signal decreases, and in the state where the phase is locked, f out = fr · N
Becomes That is, the conventional PLL circuit, by the N variable, the oscillation frequencies of the N times of a single frequency f r f
I was getting out .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図5に示す従
来のPLL回路では、自由に発振周波数を設定使用とす
ると、高い分周比にするしかなく、高い分周比による障
害により、PLLループの固有振動周波数が下がってし
まう。一方、高速セトリング応答を実現しようとする
と、低分周比にするしかなく、細かい周波数設定は困難
であった。更に、従来のPLL回路の分周器5を、通常
の分周器よりも低分周比で比較的自由な分周設定が可能
なパレス・スワロー・カウンタで構成したとしても、整
数分周であり、細かい周波数の設定には限界があった。
即ち、従来は、細かい周波数設定と高速応答とを共に満
足することはできなかった。本発明の目的は、PLL回
路において、小数点分周を可能にすることにより低い分
周比を実現し、周波数設定を細かくすると共に、高速応
答を実現することにある。
However, in the conventional PLL circuit shown in FIG. 5, if the oscillation frequency is freely set and used, a high frequency division ratio is used, and the PLL loop is damaged due to the high frequency division ratio. The natural vibration frequency of is lowered. On the other hand, in order to realize a high-speed settling response, it is difficult to set a fine frequency because the frequency division ratio must be low. Furthermore, even if the frequency divider 5 of the conventional PLL circuit is composed of a palace swallow counter capable of relatively free frequency division setting with a frequency division ratio lower than that of a normal frequency divider, There was a limit to the setting of fine frequency.
That is, conventionally, it has not been possible to satisfy both the fine frequency setting and the high-speed response. It is an object of the present invention to realize a low frequency division ratio by enabling decimal point frequency division in a PLL circuit, fine frequency setting, and high speed response.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来のP
LL回路が内包する整数分周に起因した細かい周波数設
定の限界という課題に鑑み、位相ロックループにダイレ
クト・デジタル・シンセサイザ50Aとマルチプライン
グDAコンバータ20Aとを備えることにより、小数点
分周を可能にして、上記課題を解決せんとするものであ
る。
The present invention is based on the above-mentioned conventional P
In view of the problem of the limit of fine frequency setting due to the integer division included in the LL circuit, the phase-locked loop includes the direct digital synthesizer 50A and the multiplying DA converter 20A, thereby enabling the division of the decimal point. Therefore, the above problems are to be solved.

【0005】[0005]

【作用】故に、本発明の構成は、図1に示すように、電
圧制御発振器40の発振周波数fout をダウン・コンバ
ートした周波数fCO=fout −fLOをクロック周波数f
CKとしてダイレクト・デジタル・シンセサイザ50Aを
動作させ、クロック周期1/fCKごとに分周比1/N=
ΦN /2n を累積加算して出力した周波数fDDS=(Φ
N /2n )・fCKのデジタル鋸波S7 (図4(B))を
マルチプライングDAコンバータ20Aに入力して、基
準周波数fref のアナログ基準信号S1 に対する位相差
θに比例するアナログ誤差信号S2 を電圧制御発振器4
0の制御入力とすることにより、位相ロックされた状態
で発振周波数fout =(2n /ΦN)・fref +fLO
得られるようになったので、分周比1/N=ΦN /2n
を適宜設定することにより小数点分周が可能となるよう
に作用するものである。
Therefore, according to the configuration of the present invention, as shown in FIG. 1, the frequency f CO = f out -f LO obtained by down converting the oscillation frequency f out of the voltage controlled oscillator 40 is used as the clock frequency f.
The direct digital synthesizer 50A is operated as CK , and the division ratio is 1 / N = every clock cycle 1 / f CK.
Φ N / 2 n frequency f DDS outputted by cumulatively adding the = ([Phi
The digital sawtooth wave S 7 ( N / 2n ) · f CK (FIG. 4B) is input to the multiplying DA converter 20A and is proportional to the phase difference θ of the reference frequency f ref with respect to the analog reference signal S 1 . The analog error signal S 2 is sent to the voltage controlled oscillator 4
By setting the control input to 0, the oscillation frequency f out = (2 n / Φ N ) · f ref + f LO can be obtained in the phase locked state, so the frequency division ratio 1 / N = Φ N / 2 n
By properly setting, the decimal point frequency division can be performed.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を実施例により添付図面を参照
して説明する。図1は本発明の実施例を示す全体図、図
2は本発明の実施例を示す詳細図である。参照符号10
は基準周波数発振器、20は位相検波器、30は低域通
過フィルタ、40は電圧制御発振器、50は分周器、6
0はダウン・コンバータ、70はアッパー・コンバータ
である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings by way of embodiments. FIG. 1 is an overall view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed view showing an embodiment of the present invention. Reference numeral 10
Is a reference frequency oscillator, 20 is a phase detector, 30 is a low pass filter, 40 is a voltage controlled oscillator, 50 is a frequency divider, and 6
0 is a down converter and 70 is an upper converter.

【0007】A.構成 本発明に係るPLL回路は、図1に示すように、基準周
波数発振器10と、位相検波器20と、低域通過フィル
タ30と、電圧制御発振器40と、ダウン・コンバータ
60と、分周器50とにより、位相ロックループを構成
している。また、この位相ロックループの局部発振周波
数fLOを発生する装置として、アッパー・コンバータ7
0が設けられている。
A. Configuration As shown in FIG. 1, the PLL circuit according to the present invention includes a reference frequency oscillator 10, a phase detector 20, a low pass filter 30, a voltage controlled oscillator 40, a down converter 60, and a frequency divider. A phase locked loop is constituted by 50 and. Further, as an apparatus for generating the local oscillation frequency f LO of this phase locked loop, the upper converter 7
0 is provided.

【0008】上記基準周波数発振器10は、一定の基準
周波数fref を有するアナログ信号S1 を発振する発振
器であり、例えば、水晶発振器10A(図2)により構
成されている。
The reference frequency oscillator 10 is an oscillator that oscillates an analog signal S 1 having a constant reference frequency f ref , and is composed of, for example, a crystal oscillator 10A (FIG. 2).

【0009】上記位相検波器20は、基準信号S1 と、
後述する比較信号S7 を入力し、両信号の位相のずれを
検知して、位相差に比例した誤差信号S2 を出力する。
本発明では、この位相検波器20がマルチプライングD
Aコンバータ20Aにより、構成されている。このマル
チプライングDAコンバータ20Aは、アナログの基準
信号S1 と比較信号である離散デジタル信号S7 とを乗
算し、両信号S1 、S7 の位相差θに比例したアナログ
の誤差信号S2 を出力するDAコンバータであり、入力
側には、電源電圧VCCを抵抗R1 とR2 で分圧して得ら
れた基準電圧Vref が印加されている。
The phase detector 20 receives the reference signal S 1 and
A comparison signal S 7, which will be described later, is input, a phase shift between the two signals is detected, and an error signal S 2 proportional to the phase difference is output.
In the present invention, this phase detector 20 is a multiplier D
It is composed of an A converter 20A. This multiplying DA converter 20A multiplies an analog reference signal S 1 by a discrete digital signal S 7 which is a comparison signal, and an analog error signal S 2 proportional to the phase difference θ between the two signals S 1 and S 7. The reference voltage V ref obtained by dividing the power supply voltage V CC by the resistors R 1 and R 2 is applied to the input side of the DA converter.

【0010】上記低域通過フィルタ30は、PLLルー
プの制御を行うループ・フィルタ30Aと、誤差信号 S
2 から高調波成分を除去するリファレンス・フィルタ3
0Bとで、図2に示すように構成されている。
The low pass filter 30 includes a loop filter 30A for controlling a PLL loop and an error signal S
Reference filter 3 that removes harmonic components from 2
0B and 0B, as shown in FIG.

【0011】上記電圧制御発振器40は、低域通過フィ
ルタ30を通過した誤差信号 S3 を制御入力として発振
周波数fout を変化させる可変周波数発振器である。上
記アッパー・コンバータ70は、固有の逓倍比NT を有
し、基準周波数fref を整数倍NT にまで高めることに
より、局部発振周波数fLO=fref ×NT を得る装置で
あり、図2に示すように、周波数逓倍器70Aと帯域通
過フィルタ70Bにより構成されている。上記ダウン・
コンバータ60は、電圧制御発振器40の発振周波数f
out と、アッパー・コンバータ70の局部発振周波数f
LOから、発振周波数fout より低い中間周波数fCO=f
out −fLOを得る装置であり、図2に示すように、ミキ
サ60Aと帯域通過フィルタ60Bとコンパレータ60
Cとから構成されている。
The voltage controlled oscillator 40 is a variable frequency oscillator that changes the oscillation frequency f out using the error signal S 3 that has passed through the low pass filter 30 as a control input. The upper converter 70 has a unique multiplication ratio N T, by increasing the reference frequency f ref to an integral multiple N T, a device for obtaining the local oscillation frequency f LO = f ref × N T , FIG. As shown in FIG. 2, it is composed of a frequency multiplier 70A and a bandpass filter 70B. Down above
The converter 60 has an oscillation frequency f of the voltage controlled oscillator 40.
out and the local oscillation frequency f of the upper converter 70
From LO , the intermediate frequency f CO = f lower than the oscillation frequency f out
As shown in FIG. 2, the mixer 60A, the bandpass filter 60B, and the comparator 60 are devices for obtaining out- f LO .
It is composed of C and.

【0012】上記分周器50は、可変分周比1/N=Φ
N /2n を有し、ダウン・コンバータ60により発生さ
れた中間周波数fCO=fout −fLOを分周した周波数f
DDS=(ΦN /2n )・fCKを得る装置である。本発明
では、この分周器50がダイレクト・デジタル・シンセ
サイザ50Aにより、構成されている。このダイレクト
・デジタル・シンセサイザ50Aは、図2に示すよう
に、演算器50A1とD型レジスタ50A2により構成
され、上記中間周波数fCO=fout −fLOをクロック周
波数fCKとするクロック信号S6 を入力し、後述するよ
うに、位相増分値ΦN と、演算器50A1の最大値2n
と、クロック周波数fCKとで定まる周波数fDDS =(Φ
N /2n )・fCKの離散デジタル信号S7 を出力する装
置である。
The frequency divider 50 has a variable frequency division ratio 1 / N = Φ.
The frequency f divided by the intermediate frequency f CO = f out −f LO generated by the down converter 60, which has N / 2 n.
This is a device for obtaining DDS = (Φ N / 2 n ) · f CK . In the present invention, the frequency divider 50 is composed of the direct digital synthesizer 50A. As shown in FIG. 2, the direct digital synthesizer 50A is composed of an arithmetic unit 50A1 and a D-type register 50A2, and has a clock signal S 6 having the intermediate frequency f CO = f out −f LO as a clock frequency f CK. , The phase increment value Φ N and the maximum value 2 n of the computing unit 50A1 as will be described later.
If, frequency f DDS = (Φ determined by the clock frequency f CK
This is a device for outputting a discrete digital signal S 7 of N / 2 n ) · f CK .

【0013】B.動作 以下、上記構成を有するPLL回路の動作を、図2と図
3と図4に基づいて、説明する。図2は、既述したよう
に、本発明の実施例を示す詳細図である。図3は、横軸
に周波数fを記し、上記説明した各装置から出力される
信号の周波数の帯域(図3(A))と、その出力された
信号が通過するフィルタの特性(図3(B))を描いた
ものである。図4は、分周器50を構成するダイレクト
・デジタル・シンセサイザ50Aの各部の波形図と基準
信号S1 の波形図である。
B. Operation An operation of the PLL circuit having the above configuration will be described below with reference to FIGS. 2, 3, and 4. FIG. 2 is a detailed view showing the embodiment of the present invention as described above. In FIG. 3, the frequency f is plotted on the horizontal axis, the frequency band of the signal output from each device described above (FIG. 3A), and the characteristics of the filter through which the output signal passes (see FIG. B)) is drawn. FIG. 4 is a waveform diagram of each part of the direct digital synthesizer 50A constituting the frequency divider 50 and a waveform diagram of the reference signal S 1 .

【0014】図3に示すように、基準周波数fref を1
MHzとし、この1MHzに基づいて、電圧制御発振器
40の発振周波数fout を940〜960MHzの間で
細かく設定する場合の動作を説明する。先ず、図2に示
すように、基準発振器10からは、基準周波数fref
1MHzのアナログ基準信号S1 が、コンデンサC1
介してマルチプライングDAコンバータ20Aに入力す
ると共に、アッパー・コンバータ70の周波数逓倍器7
0Aに入力する。周波数逓倍器70Aにおいては、固有
の逓倍比NT =930により、局部発振周波数fLO=f
ref ×NT =1MHz×930=930MHzが得ら
れ、この局部発振周波数fLO=930MHzで振動する
アナログ信号S5 が出力され、帯域通過フィルタ70B
に入力する。
As shown in FIG. 3, the reference frequency f ref is set to 1
The operation in the case where the oscillation frequency f out of the voltage controlled oscillator 40 is finely set between 940 and 960 MHz based on 1 MHz will be described. First, as shown in FIG. 2, from the reference oscillator 10, the reference frequency f ref =
The analog reference signal S 1 of 1 MHz is input to the multiplying DA converter 20A via the capacitor C 1 and the frequency multiplier 7 of the upper converter 70 is also supplied.
Input to 0A. In the frequency multiplier 70A, the local oscillation frequency f LO = f due to the inherent multiplication ratio N T = 930.
ref × N T = 1 MHz × 930 = 930 MHz is obtained, an analog signal S 5 oscillating at this local oscillation frequency f LO = 930 MHz is output, and the band pass filter 70B is output.
To enter.

【0015】帯域通過フィルタ70Bでは、図3に示す
ように、局部発振周波数fLOのスペクトラムの純度を高
くすることにより、930MHzの周波数のアナログ信
号S5 だけが通過し、次段のダウン・コンバータ60の
ミキサ60Aに入力する。
In the bandpass filter 70B, as shown in FIG. 3, by increasing the purity of the spectrum of the local oscillation frequency f LO , only the analog signal S 5 having a frequency of 930 MHz passes, and the down converter of the next stage. 60 mixer 60A.

【0016】ミキサ60Aでは、局部発振周波数fLO
930MHzのアナログ信号S5 と、電圧制御発振器4
0から出力された発振周波数fout のアナログ信号S4
との乗算が行われ、fCO=fout −fLO=fout −93
0MHzの周波数で振動するアナログ信号S8 が出力さ
れる。電圧制御発振器40の発振周波数fout は940
MHz〜960MHzの使用周波数範囲を有しているの
で、このミキサ60Aから出力されるアナログ信号S8
により、10MHz〜30MHzのビート・ダウン周波
数が得られ、図3に示すように、帯域通過フィルタ60
Bを通過することにより、10MHz〜30MHz以外
の不必要なビート・ダウン周波数が除去される。更に、
帯域通過フィルタ60Bを通過したアナログ信号S
8 は、ヒステリシス特性を持ちノイズに対する安定性を
確保したコンパレータ60Cに入力し、波形成形される
ことにより、矩形波のデジタル信号S6 がクロック信号
としてダイレクト・デジタル・シンセサイザ50Aに入
力する。
In the mixer 60A, the local oscillation frequency f LO =
930MHz analog signal S 5 and voltage controlled oscillator 4
Analog signal S 4 of oscillation frequency f out output from 0
Is multiplied by f CO = f out −f LO = f out −93
An analog signal S 8 oscillating at a frequency of 0 MHz is output. The oscillation frequency f out of the voltage controlled oscillator 40 is 940
Since it has a usable frequency range of MHz to 960 MHz, the analog signal S 8 output from the mixer 60A is
As a result, a beat down frequency of 10 MHz to 30 MHz can be obtained, and as shown in FIG.
By passing B, unnecessary beat down frequencies other than 10 MHz to 30 MHz are removed. Furthermore,
The analog signal S that has passed through the band pass filter 60B
8 is input to a comparator 60C that has a hysteresis characteristic and secures stability against noise, and by being waveform-shaped, a rectangular-wave digital signal S 6 is input to the direct digital synthesizer 50A as a clock signal.

【0017】ダイレクト・デジタル・シンセサイザ50
Aは、図4に示すように、矩形波のクロック信号S6
有するfCO=fout −fLO=fout −930MHzの周
波数をクロック周波数fCKとして動作する。即ち、位相
増分値ΦN を入力することにより、図4(A)に示すク
ロック周期t=1/fCKごとに、設定部50A11にお
いて設定された可変分周比1/N=ΦN /2n が、演算
器50A1により、その最大値2n まで累積加算される
(図4(B))。これにより、図示するようなデジタル
鋸波の離散デジタル信号S7 が出力される。
Direct digital synthesizer 50
As shown in FIG. 4, A operates with the frequency f CO = f out -f LO = f out -930 MHz of the rectangular wave clock signal S 6 as the clock frequency f CK . That is, by inputting the phase increment value Φ N , the variable frequency division ratio 1 / N = Φ N / 2 set by the setting unit 50A11 is set every clock cycle t = 1 / f CK shown in FIG. The arithmetic unit 50A1 cumulatively adds n to the maximum value 2 n (FIG. 4 (B)). As a result, a digital sawtooth discrete digital signal S 7 as shown in the figure is output.

【0018】図4(B)において、最大値2n まで累積
加算された分周比1/Nは、次式で表される。 1/N=ΦN /2n ・・・ この式において、nは演算器50A1のビット数を、
ΦN は演算器50A1の位相増分値を、それぞれ表して
いる。位相増分値ΦN は、2n をフル・スケールに見た
場合の係数で、2進値を10進値で表現したものであ
る。本実施例の場合、2n (100%)値をクロック周
波数fCKの値に正規化している。従って、分周比1/N
は、上記式に示すように、ΦN /2n となる。また、
クロック周期tは、既述したように、 t=1/fCK=1/fCO・・・ 従って、該ダイレクト・デジタル・シンセサイザ50A
から出力される離散デジタル信号S7 の周期Tは、 T=N・t=(2n /ΦN )・(1/fCK)・・・ より、出力周波数fDDS は、 fDDS =1/T=(ΦN /2n )・fCK・・・
In FIG. 4B, the frequency division ratio 1 / N cumulatively added up to the maximum value 2 n is expressed by the following equation. In 1 / N = Φ N / 2 n ··· this formula, n the number of bits of the arithmetic unit 50A1,
Φ N represents the phase increment value of the calculator 50A1. The phase increment value Φ N is a coefficient when 2 n is viewed in full scale, and the binary value is represented by a decimal value. In the case of the present embodiment, the 2 n (100%) value is normalized to the value of the clock frequency f CK . Therefore, the division ratio 1 / N
Becomes Φ N / 2 n as shown in the above equation. Also,
As described above, the clock cycle t is t = 1 / f CK = 1 / f CO ... Therefore, the direct digital synthesizer 50A
The period T of the discrete digital signal S 7 output from T = Nt = (2 n / Φ N )  (1 / f CK ) ... Therefore , the output frequency f DDS is f DDS = 1 / T = (Φ N / 2 n ) · f CK ...

【0019】この出力周波数fDDS =(ΦN /2n )・
CKを有する離散デジタル信号S7は、マルチプライン
グDAコンバータ20Aに入力し、基準周波数fref
有するアナログの基準信号S1 (図4(C))と乗算さ
れ、両信号の位相差θ(図4(C))に比例したアナロ
グの誤差信号S2 が出力される。尚、上記の場合、アナ
ログ基準信号S1 (図4(C))の波形としてサイン波
を用いているが、矩形波、三角波、鋸波のいずれでも構
わない。また、上記離散デジタル信号S7 (図4
(B))の波形は、整数分周の状態を表しており、小数
点分周の場合は、周期ごとに波形の位相が変わる。上記
アナログ誤差信号S2 は、低域通過フィルタ30のルー
プ・フィルタ30Aに入力して、高調波成分が除かれて
直流成分のみとなってループの安定性が確保され(図3
(B))、更にリファレンス・フィルタ30Bに入力し
て、先のマルチプライングDAコンバータ20Aにおい
て発生した位相検波ノイズが除去される(図3
(B))。
This output frequency f DDS = (Φ N / 2 n ).
The discrete digital signal S 7 having f CK is input to the multiplying DA converter 20A, is multiplied by the analog reference signal S 1 (FIG. 4C) having the reference frequency f ref , and the phase difference θ between the two signals is inputted. An analog error signal S 2 proportional to ((C) of FIG. 4) is output. In the above case, the sine wave is used as the waveform of the analog reference signal S 1 (FIG. 4 (C)), but any of a rectangular wave, a triangular wave and a sawtooth wave may be used. In addition, the discrete digital signal S 7 (see FIG.
The waveform of (B) represents the state of integer division, and in the case of decimal division, the phase of the waveform changes for each cycle. The analog error signal S 2 is input to the loop filter 30A of the low-pass filter 30 to remove harmonic components and leave only DC components to ensure loop stability (see FIG. 3).
(B)), and further input to the reference filter 30B to remove the phase detection noise generated in the previous multiplying DA converter 20A (FIG. 3).
(B)).

【0020】このようにして高調波成分が除去されたア
ナログ誤差信号S3 は、電圧制御発振器40の制御入力
となる。これにより、電圧制御発振器40は、上記アナ
ログ誤差信号S3 が小さくなる方向に発振周波数fout
を可変させ、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ50
Aの出力周波数fDDS =(ΦN /2n )・fCKを基準周
波数fref に一致させることにより位相ロックするよう
に動作する。即ち、上記式から、fCK=fCO=fout
−fLO・・・ であるから、このととから、発振周波数fout は、 fout =(2n /ΦN )・fDDS +fLO・・・ となる。式のfDDS が基準周波数fref に一致して位
相ロックされた状態では、fDDS =fref であるから、 fout =(2n /ΦN )・fref +fLO・・・
The analog error signal S 3 from which the harmonic components have been removed in this way becomes the control input of the voltage controlled oscillator 40. As a result, the voltage-controlled oscillator 40 causes the oscillation frequency f out to decrease the analog error signal S 3.
Variable, direct digital synthesizer 50
The output frequency f DDS of A = (Φ N / 2 n ) f CK is matched with the reference frequency f ref to perform phase lock. That is, from the above equation, f CK = f CO = f out
Because it is -f LO · · ·, this Toto, the oscillation frequency f out becomes f out = (2 n / Φ N) · f DDS + f LO ···. In the state in which f DDS in the equation matches the reference frequency f ref and is phase locked, f DDS = f ref , and thus f out = (2 n / Φ N ) · f ref + f LO ...

【0021】従って、本実施例におけるfref =1MH
z(図3(A))とfLO=930MHz(図3(A))
を上記式に代入すると、 fout =(2n /ΦN )+930・・・ 式において、発振周波数fout を940MHz〜96
0MHz(図3(A))の範囲で細かく設定するには、
ダイレクト・デジタル・シンセサイザ50A(図1、図
2)を構成する演算器50A1の分周比設定部50A1
1において、位相増分値ΦN をデジタル入力することに
より、可変分周比1/N=ΦN /2n を(1/10)〜
(1/30)の範囲で小数点設定すればよい。
Therefore, f ref = 1MH in this embodiment.
z (FIG. 3A) and f LO = 930 MHz (FIG. 3A)
Substituting into the above formula, f out = (2 n / Φ N ) +930 ... In the formula, the oscillation frequency f out is 940 MHz to 96
To make fine settings in the range of 0 MHz (Fig. 3 (A)),
Frequency division ratio setting unit 50A1 of arithmetic unit 50A1 constituting the direct digital synthesizer 50A (FIGS. 1 and 2)
1, the phase increment value Φ N is digitally input so that the variable frequency division ratio 1 / N = Φ N / 2 n becomes (1/10) to
The decimal point may be set within the range of (1/30).

【0022】[0022]

【発明の効果】上記のとおり、本発明によれば、PLL
回路を、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ50Aと
マルチプライングDAコンバータ20Aで構成したこと
により、小数点分周が可能となったので、周波数設定を
細かくできるという技術的効果を奏することとなった。
また、低分周比1/N=ΦN /2n のPLL回路が実現
できるので、位相ノイズが小さくでき、位相ロックルー
プのセトリング時間を高速化できると共に、周波数特性
が安定化し、かつ基準周波数fref の供給にアナログ信
号波形が利用できる等の効果がある。
As described above, according to the present invention, the PLL
Since the circuit is composed of the direct digital synthesizer 50A and the multiplying DA converter 20A, it is possible to divide the decimal point, which brings about a technical effect that the frequency can be finely set.
Further, since a PLL circuit having a low frequency division ratio 1 / N = Φ N / 2 n can be realized, the phase noise can be reduced, the settling time of the phase lock loop can be shortened, the frequency characteristic can be stabilized, and the reference frequency can be reduced. There is an effect that an analog signal waveform can be used for supplying f ref .

【0023】[0023]

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

【図1】本発明の実施例を示す全体図である。FIG. 1 is an overall view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の詳細図である。FIG. 2 is a detailed view of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the present invention.

【図4】本発明の実施例の各部の波形図である。FIG. 4 is a waveform chart of each part of the embodiment of the present invention.

【図5】従来技術の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基準周波数発振器 20 位相検波器 30 低域通過フィルタ 40 電圧制御発振器 50 分周器 60 ダウン・コンバータ 70 アッパー・コンバータ 20A マルチプライングDAコンバータ 50A ダイレクト・デジタル・シンセサイザ 10 Reference Frequency Oscillator 20 Phase Detector 30 Low Pass Filter 40 Voltage Controlled Oscillator 50 Frequency Divider 60 Down Converter 70 Upper Converter 20A Multiplying DA Converter 50A Direct Digital Synthesizer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03L 7/18 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H03L 7/18 B

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基準周波数発振器と、位相検波器と、低
域通過フィルタと、電圧制御発振器と、分周器とから成
るPLL回路において、 電圧制御発振器40から発振された発振周波数fout
り局部発振周波数fLOだけ低い中間周波数fCO=fout
−fLOをクロック周波数fCKとし、クロック周期1/f
CKごとに分周比1/N=ΦN /2n を累積加算すること
により、周波数fDDS =(ΦN /2n )・fCKの離散デ
ジタル信号 S7 を出力するダイレクト・デジタル・シン
セサイザ50Aにより構成された分周器50を備えると
共に、 上記周波数fDDS =(ΦN /2n )・fCKの離散デジタ
ル信号S7 と、基準周波数fref のアナログ基準信号S
1 とを乗算することにより、両信号S7 、S1の位相差
θに比例したアナログの誤差信号 S2 を出力するマルチ
プライングDAコンバータ20Aにより構成された位相
検波器20を備え、 位相ロックされた状態で発振周波数fout =(2n /Φ
N )・fref +fLOを得ることを特徴とするPLL回
路。
1. A PLL circuit comprising a reference frequency oscillator, a phase detector, a low-pass filter, a voltage controlled oscillator, and a frequency divider, wherein a local frequency is derived from an oscillation frequency f out oscillated from the voltage controlled oscillator 40. Intermediate frequency f CO = f out lower by the oscillation frequency f LO
-F LO is the clock frequency f CK and the clock cycle is 1 / f
Direct digital synthesizer that outputs a discrete digital signal S 7 of frequency f DDS = (Φ N / 2 n ) · f CK by cumulatively adding the division ratio 1 / N = Φ N / 2 n for each CK A frequency divider 50 composed of 50 A is provided, and a discrete digital signal S 7 having the frequency f DDS = (Φ N / 2 n ) · f CK and an analog reference signal S having the reference frequency f ref are provided.
By multiplying 1 and includes both signals S 7, S 1 of the phase detector 20 constructed in accordance with the multiplying DA converter 20A which outputs an error signal S 2 analog which is proportional to the phase difference theta, phase lock Frequency f out = (2 n / Φ
A PLL circuit characterized by obtaining N ) .f ref + f LO .
【請求項2】 上記マルチプライングDAコンバータ2
0Aと電圧制御発振器40の間に低域通過フィルタ30
が挿入され、該低域通過フィルタ30がループ・フィル
タ30Aとリファレンス・フィルタ30Bとで構成され
ている請求項1記載のPLL回路。
2. The multiplying DA converter 2
0A and the voltage controlled oscillator 40 between the low pass filter 30
2. The PLL circuit according to claim 1, wherein the low-pass filter 30 includes a loop filter 30A and a reference filter 30B.
【請求項3】 上記ダイレクト・デジタル・シンセサイ
ザ50Aと電圧制御発振器40との間にダウン・コンバ
ータ60が、該ダウン・コンバータ60と基準周波数発
振器10との間にアッパー・コンバータ70が、それぞ
れ挿入されている請求項1記載のPLL回路。
3. A down converter 60 is inserted between the direct digital synthesizer 50A and the voltage controlled oscillator 40, and an upper converter 70 is inserted between the down converter 60 and the reference frequency oscillator 10. The PLL circuit according to claim 1, wherein
【請求項4】 上記ダウン・コンバータ60が、ミキサ
60Aと帯域通過フィルタ60Bとコンパレータ60C
により構成されている請求項3記載のPLL回路。
4. The down converter 60 comprises a mixer 60A, a bandpass filter 60B and a comparator 60C.
The PLL circuit according to claim 3, which is configured by:
【請求項5】 上記アッパー・コンバータ70が、周波
数逓倍器70Aと帯域通過フィルタ70Bにより構成さ
れている請求項3記載のPLL回路。
5. The PLL circuit according to claim 3, wherein the upper converter 70 includes a frequency multiplier 70A and a bandpass filter 70B.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7652542B2 (en) 2004-05-17 2010-01-26 Nec Corporation Signal generator, and transmitter, receiver and transceiver using same
JP2010233078A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Furukawa Electric Co Ltd:The Pll circuit

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