JPH09162732A - Fraction-n frequency synthesizer - Google Patents

Fraction-n frequency synthesizer

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JPH09162732A
JPH09162732A JP7319897A JP31989795A JPH09162732A JP H09162732 A JPH09162732 A JP H09162732A JP 7319897 A JP7319897 A JP 7319897A JP 31989795 A JP31989795 A JP 31989795A JP H09162732 A JPH09162732 A JP H09162732A
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signal
input
variable frequency
set value
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Tadao Nakagawa
匡夫 中川
Hideyuki Nosaka
秀之 野坂
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress sprious by setting the decimal sections of variable frequency ratio according to the integral ratio of two counters and adding a triangular waveform signal, which is generated based on the counting terms of respective counters, to the output signal of phase comparator. SOLUTION: Setting values M and A (M>A) are respectively set to 1st and 2nd counters 6 and 7. During the A cycle of input signal, an 'H' signal is sent to a variable frequency divider 5 and during the (M-A) cycle, an 'L' signal is sent to the variable frequency divider respectively by a switching signal generating circuit 8. Since the variable frequency divider 5 respectively switches the frequency dividing ratio to (N+1) and N corresponding to the 'H' and 'L' signals, (N+A/M) is provided as an average frequency dividing ratio. In this case, a triangular wave signal (7), which is provided by passing an output signal (3) of switching signal generating circuit 8 through a level shift circuit 9 and integrating it at an integrator 9, is suitably negatively weighted and added later to an output (5) of phase comparator 7. Thus, the cycle change in the output of phase comparator 7 is canceled without using any D/A converter.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数シンセサイ
ザに関し、特に、基準周波数以下の周波数分解能が得ら
れる分数N周波数シンセサイザに係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency synthesizer, and more particularly to a fractional N frequency synthesizer capable of obtaining a frequency resolution below a reference frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の分数N周波数シンセサイザの構成
を図6に示す。この図において、1は位相比較器、3は
ループフィルタ、4は電圧制御発振器(VCO)、5は
可変分周器、20はアキュムレータを表わしている。該
アキュムレータは、nビットの加算器21とnビットの
ラッチ22より成る。
2. Description of the Related Art The structure of a conventional fractional-N frequency synthesizer is shown in FIG. In this figure, 1 is a phase comparator, 3 is a loop filter, 4 is a voltage controlled oscillator (VCO), 5 is a variable frequency divider, and 20 is an accumulator. The accumulator comprises an n-bit adder 21 and an n-bit latch 22.

【0003】アキュムレータ20は、加算器21に入力
されるデータKを基準信号の入力毎に累算動作する。加
算器21は累算動作によりその内容が2n 以上になると
オーバーフロー信号を可変分周器5に送出する。可変分
周器5はこのオーバーフロー信号を受け取ると、その分
周比を整数値NからN+1に変更する。
The accumulator 20 accumulates the data K input to the adder 21 every time a reference signal is input. The adder 21 sends an overflow signal to the variable frequency divider 5 when the content becomes 2 n or more due to the accumulation operation. When the variable frequency divider 5 receives this overflow signal, it changes the frequency division ratio from the integer value N to N + 1.

【0004】この時、可変分周器5の分周比は2n 回の
基準信号入力の内K回がN+1、(2n −K)回がNと
なる。従って、2n サイクルに渡って平均した分周比N
AVEは、“数1”で示す整数部Nと分数部K/2n との
和で表わされる。
At this time, the frequency division ratio of the variable frequency divider 5 is N + 1 out of K times of the reference signal input of 2 n times and N out of (2 n −K) times. Therefore, the division ratio N averaged over 2 n cycles
AVE is represented by the sum of the integer part N and the fractional part K / 2 n shown in “ Equation 1”.

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】従って、基準周波数をfREF とすると、位
相同期した際のVCOの発振周波数fVCO は、“数2”
に示すようになり、データKを1ずつ変更することによ
ってfVCO は基準周波数fREF の1/2n の周波数ステ
ップで変化する。
Therefore, assuming that the reference frequency is f REF , the oscillation frequency f VCO of the VCO when phase-locked is "Equation 2".
As shown in FIG. 5, f VCO is changed by a frequency step of 1/2 n of the reference frequency f REF by changing the data K one by one.

【0007】[0007]

【数2】 (Equation 2)

【0008】そのため、周波数ステップに対し、基準周
波数を2n 倍に高く設定できる。一般に位相同期ループ
では、基準周波数を高くすると位相雑音特性が良好とな
り、周波数切換速度が高速となる。しかしながら、分数
N周波数シンセサイザでは、分周比の周期的な切り換え
に伴い、スプリアスを生じる。
Therefore, the reference frequency can be set to 2 n times higher than the frequency step. Generally, in a phase locked loop, the higher the reference frequency, the better the phase noise characteristic and the faster the frequency switching speed. However, in the fractional-N frequency synthesizer, spurious is generated due to the periodic switching of the frequency division ratio.

【0009】このスプリアスを抑圧するためにループフ
ィルタの帯域幅を小さくすると、周波数切換速度が遅く
なる。このようなスプリアスを低減する回路の具体的な
例が例えば、文献「U. Rohde, Digital PLL Frequency
Synthesizers, Prentice−Hall, 1983. 」等に記載さ
れている。
If the bandwidth of the loop filter is reduced to suppress this spurious, the frequency switching speed becomes slow. A specific example of a circuit that reduces such spurious is described in, for example, the document “U. Rohde, Digital PLL Frequency.
Synthesizers, Prentice-Hall, 1983. "and the like.

【0010】スプリアス低減回路を付加した従来の分数
N周波数シンセサイザの構成の例を図7に示す。この図
において、18はDAコンバータ(DAC)、2は加算
器である。この従来例の動作を示すタイミングチャート
を図8に示す。図7、図8において、はVCO4の出
力、は可変分周器5の出力、は基準信号、は位相
比較器1の論理動作、○印で囲んだ10(以下文章中で
は(10)と表記する)はDAC18の出力を表わす。
FIG. 7 shows an example of the configuration of a conventional fractional-N frequency synthesizer to which a spurious reduction circuit is added. In this figure, 18 is a DA converter (DAC) and 2 is an adder. A timing chart showing the operation of this conventional example is shown in FIG. In FIGS. 7 and 8, is the output of the VCO 4, is the output of the variable frequency divider 5, is the reference signal, is the logical operation of the phase comparator 1, is the circled 10 (hereinafter referred to as (10) in the text). Represents the output of the DAC 18.

【0011】図8では、可変分周器5の分周比Nを2と
しており、加算器21のオーバーフロー信号を受け取る
と、その分周比を3に変更する。アキュムレータ20の
ビット数nは3としており、23 =8でオーバーフロー
を起こす。また、加算器21に入力されるデータKを3
としている。
In FIG. 8, the frequency division ratio N of the variable frequency divider 5 is set to 2, and when the overflow signal of the adder 21 is received, the frequency division ratio is changed to 3. The number of bits n of the accumulator 20 is 3, and an overflow occurs when 2 3 = 8. In addition, the data K input to the adder 21 is set to 3
And

【0012】初め、可変分周器5の出力信号と基準信
号の位相が一致しているとする。加算器21の内容
は、基準信号の入力毎に3,6と累算される。この
時、可変分周器5の分周比は2であり、信号は、VC
O4の出力信号の2番目、4番目で立ち上がる。加算
器21の内容は、次の基準信号入力で9となるが、オー
バーフローを起こし、8を引いた残りの1を初期値とし
て累算動作を継続する。
First, it is assumed that the output signal of the variable frequency divider 5 and the reference signal are in phase with each other. The contents of the adder 21 are accumulated as 3 and 6 for each input of the reference signal. At this time, the frequency division ratio of the variable frequency divider 5 is 2, and the signal is VC
It rises at the second and fourth output signals of O4. The content of the adder 21 becomes 9 at the next reference signal input, but overflow occurs, and the accumulation operation is continued with the remaining 1 obtained by subtracting 8 as the initial value.

【0013】また、オーバーフロー信号により、可変分
周器5の分周比を3に変更する。加算器21の内容は、
基準信号の8サイクルで初期値に戻り、8サイクル中、
3回オーバーフローを起こす。信号が基準信号の8サ
イクル目に立ち上がるのは信号の19番目である。
Further, the frequency division ratio of the variable frequency divider 5 is changed to 3 by the overflow signal. The contents of the adder 21 are
It returns to the initial value in 8 cycles of the reference signal, and in 8 cycles,
Overflow 3 times. It is the 19th signal that the signal rises in the eighth cycle of the reference signal.

【0014】従って、信号の平均分周比は、19/8
=2+(3/8)となる。一方、基準信号は一定の周
波数であり、信号の19/8倍の周期である。位相比
較器1の論理動作を示す信号は、信号と基準信号
の位相差に応じてパルス幅が変わる。その幅は初め0で
あり、次に(19/8)−2=3/8,(38/8)−
4=6/8と変化する。
Therefore, the average division ratio of the signal is 19/8.
= 2 + (3/8). On the other hand, the reference signal has a constant frequency and a period of 19/8 times that of the signal. The pulse width of the signal indicating the logical operation of the phase comparator 1 changes according to the phase difference between the signal and the reference signal. The width is initially 0, and then (19/8) -2 = 3/8, (38/8)-.
It changes to 4 = 6/8.

【0015】実際の位相比較器1の出力は、信号を積
分した波形であり、位相差に比例した電圧となる。この
電圧によりVCOを制御するが、信号のパルス幅は周
期的に変化しているため、スプリアスを発生させる。
The actual output of the phase comparator 1 is a waveform obtained by integrating signals, and has a voltage proportional to the phase difference. The VCO is controlled by this voltage, but since the pulse width of the signal changes periodically, spurious is generated.

【0016】ここで加算器21の内容を見ると、信号
のパルス幅と比例して変化しているのがわかる。従って
アキュムレータ20の出力信号をDAC18によりアナ
ログ電圧に変換した信号(10)を反転し、加算器2で
適当に重みを付けて加算することによって、位相比較器
1の出力の周期的な変化を打ち消し、スプリアスを低減
することができる。
Looking at the contents of the adder 21, it can be seen that it changes in proportion to the pulse width of the signal. Therefore, the signal (10) obtained by converting the output signal of the accumulator 20 into an analog voltage by the DAC 18 is inverted, and the adder 2 appropriately weights and adds the signals, thereby canceling the periodic change in the output of the phase comparator 1. , Spurious can be reduced.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
分数N周波数シンセサイザでは、DAコンバータが必要
であるが、DAコンバータは回路規模が大きく、制作費
用が嵩むため、経済性が損なわれるという問題があっ
た。また、分数N周波数シンセサイザは周波数ステップ
より基準周波数を高くすることに特徴があるが、DAコ
ンバータは、この高くした基準周波数で動作する必要が
あるため、消費電力も大きくなるという問題もあった。
The conventional fractional-N frequency synthesizer as described above requires a DA converter. However, the DA converter has a large circuit scale and a high production cost, which impairs economic efficiency. was there. Further, the fractional-N frequency synthesizer is characterized in that the reference frequency is set higher than the frequency step, but the DA converter also needs to operate at the raised reference frequency, resulting in a problem that power consumption also increases.

【0018】本発明の目的は、DAコンバータを用いず
に、低コストで実現することができ、また、低消費電力
で、かつ、スプリアスの小さい分数N周波数シンセサイ
ザを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a fractional-N frequency synthesizer which can be realized at low cost without using a DA converter, has low power consumption, and has small spurious.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明によれば上述の課
題は、前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。
According to the invention, the above-mentioned object is solved by the means described in the claims.

【0020】すなわち、請求項1の発明は、周波数制御
端子に入力される電圧により発振周波数が設定される電
圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力が入力され
て、切換信号の論理レベルによって分周比を整数Nまた
はN+1のいずれかに切り換える可変分周器と、
That is, according to the first aspect of the invention, the voltage controlled oscillator whose oscillation frequency is set by the voltage inputted to the frequency control terminal and the output of this voltage controlled oscillator are inputted and divided by the logical level of the switching signal. A variable frequency divider that switches the frequency ratio to either an integer N or N + 1;

【0021】この可変分周器の出力と基準信号との位相
差を比較して、位相差に比例する電圧、あるいは、位相
差に応じた時間幅のパルス、または、これを積分した電
圧を出力する位相比較器と、
By comparing the phase difference between the output of the variable frequency divider and the reference signal, a voltage proportional to the phase difference, a pulse having a time width corresponding to the phase difference, or a voltage obtained by integrating the same is output. Phase comparator to

【0022】この位相比較器の出力を前記電圧制御発振
器の周波数制御端子に帰還接続するループフィルタと、
前記可変分周器の出力が入力され、整数Mが設定されて
入力パルスを設定値Mだけカウントした時、これを知ら
せる信号を出力する第一のカウンタと、
A loop filter for feedback connecting the output of the phase comparator to the frequency control terminal of the voltage controlled oscillator;
When the output of the variable frequency divider is input and the integer M is set and the input pulse is counted by the set value M, a first counter that outputs a signal indicating this,

【0023】前記可変分周器の出力が入力され、第一の
カウンタの設定値Mより小さい整数Aが設定されて入力
パルスを設定値Aだけカウントした時、これを知らせる
信号を出力すると共にカウント動作を停止し、第一のカ
ウンタがその設定値Mだけカウントした時に、カウント
動作を再開する第二のカウンタと、
When the output of the variable frequency divider is input and an integer A smaller than the set value M of the first counter is set and the input pulse is counted by the set value A, a signal notifying this is output and the count is made. A second counter that stops the operation and restarts the counting operation when the first counter counts the set value M.

【0024】第一のカウンタが入力パルスを設定値Mだ
けカウントした時、及び、第二のカウンタが入力パルス
を設定値Aだけカウントした時に、出力の論理レベルを
反転する切換信号発生回路と、この切換信号発生回路の
出力またはこれを反転した出力が入力されて、その直流
レベルを変換するレベルシフト回路と、
A switching signal generating circuit for inverting the logic level of the output when the first counter counts the input pulse by the set value M and when the second counter counts the input pulse by the set value A; An output of the switching signal generating circuit or an inverted output thereof is input, and a level shift circuit for converting the DC level thereof,

【0025】このレベルシフト回路の出力が入力され
て、その積分値を出力する積分器とを備え、前記切換信
号発生回路の出力を前記可変分周器の分周比切換信号と
すると共に、前記積分器の出力を、前記位相比較器の出
力に加算もしくは減算することにより構成した分数N周
波数シンセサイザである。
An output of the level shift circuit is input, and an integrator for outputting the integrated value is provided, and the output of the switching signal generating circuit is used as a frequency division ratio switching signal of the variable frequency divider. A fractional-N frequency synthesizer configured by adding or subtracting the output of the integrator to the output of the phase comparator.

【0026】また、請求項2の発明は、上記請求項1記
載の分数N周波数シンセサイザにおいて、第一のカウン
タが入力パルスを設定値Mだけカウントした時、これを
知らせるための出力信号、及び、第二のカウンタが入力
パルスを設定値Aだけカウントした時、これを知らせる
ための出力信号を、出力信号の論理レベルを反転するこ
とによるように構成したものである。
According to a second aspect of the present invention, in the fractional-N frequency synthesizer according to the first aspect, when the first counter counts the input pulse by a set value M, an output signal for notifying the input pulse, and When the second counter counts the input pulse by the set value A, the output signal for notifying it is constructed by inverting the logic level of the output signal.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の分数N周波数シ
ンセサイザの実施の形態の例を示す図である。この図に
おいて、数字符号1は位相比較器、2は加算器、3はル
ープフィルタ、4は電圧制御発振器(VCO)、5は可
変分周器、6は第一のカウンタ、7は第二のカウンタ、
8は切換信号発生回路、9はレベルシフト回路、10は
積分器を表わしている。図中の〜の表示は、その箇
所における信号を後述する図2で示される波形等と対応
付けるものである。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment of a fractional-N frequency synthesizer of the present invention. In this figure, numeral 1 is a phase comparator, 2 is an adder, 3 is a loop filter, 4 is a voltage controlled oscillator (VCO), 5 is a variable frequency divider, 6 is a first counter, 7 is a second counter. counter,
Reference numeral 8 represents a switching signal generating circuit, 9 represents a level shift circuit, and 10 represents an integrator. The symbols (1) to (4) in the figure associate the signal at that location with the waveform shown in FIG.

【0028】第一のカウンタ6の設定値をM、第二のカ
ウンタ7の設定値をAとし、M>Aとする。第二のカウ
ンタ7は、入力パルスを設定値Aだけカウントした時に
カウント動作を停止する。次に第一のカウンタ6が入力
パルスを設定値Mだけカウントした時に、第一のカウン
タ6及び第二のカウンタ7をリセットして初めの設定値
に戻し、動作を繰り返す。
The set value of the first counter 6 is M, the set value of the second counter 7 is A, and M> A. The second counter 7 stops the counting operation when the input pulse is counted by the set value A. Next, when the first counter 6 counts the input pulse by the set value M, the first counter 6 and the second counter 7 are reset to the initial set values, and the operation is repeated.

【0029】切換信号発生回路8は、第一のカウンタが
入力パルスを設定値Mだけカウントした時及び第二のカ
ウンタが入力パルスを設定値Aだけカウントした時に、
その出力の論理レベルを反転する。従って切換信号発生
回路8の出力は、入力信号のAサイクルと(M−A)サ
イクルとでハイ・ローレベルを切り換える。今、入力信
号のAサイクルで“ハイ”、(M−A)サイクルで“ロ
ー”であるとする。
The switching signal generating circuit 8 operates when the first counter counts the input pulse by the set value M and when the second counter counts the input pulse by the set value A.
Inverts the logic level of its output. Therefore, the output of the switching signal generating circuit 8 switches between high and low levels in the A cycle and (MA) cycle of the input signal. It is now assumed that the input signal is "high" in the A cycle and "low" in the (MA) cycle.

【0030】可変分周器5は、切換信号発生回路8の出
力信号のハイ・ローレベルによって、分周比をNとN+
1とに切り換える。今、切換信号発生回路8の出力の
“ハイ”で分周比が(N+1)、“ロー”で分周比がN
であるとすると、Mサイクルに渡って可変分周器5の分
周比を平均した分周比NAVE は、“数3”のようになっ
て、NAVE は、整数部Nと分数部A/Mとの和で表わさ
れる。
The variable frequency divider 5 divides the frequency division ratio into N and N + according to the high / low level of the output signal of the switching signal generation circuit 8.
Switch to 1. Now, when the output of the switching signal generation circuit 8 is "high", the division ratio is (N + 1), and when it is "low", the division ratio is N.
Then, the frequency division ratio N AVE obtained by averaging the frequency division ratios of the variable frequency divider 5 over M cycles is as shown in “ Equation 3”, and N AVE is an integer part N and a fraction part A It is represented by the sum of / M.

【0031】[0031]

【数3】 (Equation 3)

【0032】従って、基準周波数をfREF とすると、位
相同期した際のVCOの発振周波数fVCO は、“数4”
のようになり、第二のプログラマブル・カウンタ6の設
定値Aを1ずつ変更することによってfVCO は基準周波
数fREF の1/Mのステップ周波数で変化する。
Therefore, assuming that the reference frequency is f REF , the oscillation frequency f VCO of the VCO when the phases are synchronized is "Equation 4".
By changing the setting value A of the second programmable counter 6 by 1, f VCO changes at a step frequency of 1 / M of the reference frequency f REF .

【0033】[0033]

【数4】 (Equation 4)

【0034】図2は、図1に示す実施の形態の例の動作
を示すタイミングチャートである。図1、図2におい
て、はVCO4の出力、は可変分周器5の出力、
は切換信号発生回路8の出力、は基準信号、は位相
比較器1の論理動作、はレベルシフト回路9の出力、
は積分器10の出力を表わしている。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the example of the embodiment shown in FIG. 1 and 2, is the output of VCO 4, is the output of variable frequency divider 5,
Is the output of the switching signal generating circuit 8, is the reference signal, is the logical operation of the phase comparator 1, is the output of the level shift circuit 9,
Represents the output of the integrator 10.

【0035】図2では、可変分周器5の分周比Nを2と
しており、切換信号発生回路8の出力信号が“ハイ”の
時には、その分周比を3に変更する。また第一のカウン
タ6の設定値Mを8、第二のカウンタ7の設定値Aを3
としている。
In FIG. 2, the frequency division ratio N of the variable frequency divider 5 is set to 2. When the output signal of the switching signal generation circuit 8 is "high", the frequency division ratio is changed to 3. Further, the setting value M of the first counter 6 is 8, and the setting value A of the second counter 7 is 3
And

【0036】初め、可変分周器5の出力信号と基準信
号の位相が一致しており、切換信号発生回路8の出力
信号は“ハイ”であるとする。従って、可変分周器5
の分周比は3であり、出力は、VCO4の出力信号
の3番目、6番目で立ち上がる。次に信号が、信号
の9番目に立ち上がった時、第二のカウンタ7は設定値
3をカウントし終えて、カウンタ動作を停止すると共
に、切換信号発生回路8の出力信号が“ロー”とな
る。
First, it is assumed that the output signal of the variable frequency divider 5 and the reference signal are in phase with each other, and the output signal of the switching signal generating circuit 8 is "high". Therefore, the variable frequency divider 5
Has a frequency division ratio of 3, and the output rises at the 3rd and 6th output signals of the VCO 4. Next, when the signal rises to the ninth signal, the second counter 7 finishes counting the set value 3 and stops the counter operation, and the output signal of the switching signal generation circuit 8 becomes "low". .

【0037】これに伴い、可変分周器5の分周比は2に
変更される。第一のカウンタ6が設定値8をカウントし
終えるのは、信号が信号の19番目に立ち上がった
時である。従って信号の平均分周比は、19/8=2
+(3/8)となる。一方、基準信号は一定の周波数
であり、信号の19/8倍の周期である。
Accordingly, the frequency division ratio of the variable frequency divider 5 is changed to 2. The first counter 6 finishes counting the set value 8 when the signal rises to the 19th signal. Therefore, the average division ratio of the signal is 19/8 = 2
It becomes + (3/8). On the other hand, the reference signal has a constant frequency and a period of 19/8 times that of the signal.

【0038】位相比較器1の論理動作を示す信号は、
信号と基準信号の位相差に応じてパルス幅が変わ
る。その幅は初め0であり、次に3−(19/8)=5
/8,6−(38/8)=10/8と変化する。実際の
位相比較器1の出力は、信号を積分した波形であり、
位相差に比例した電圧となる。この電圧によりVCOを
制御するが、信号のパルス幅は周期的に変化している
ため、このままVCOに加えるとスプリアスを発生させ
てしまう。
The signal indicating the logical operation of the phase comparator 1 is
The pulse width changes depending on the phase difference between the signal and the reference signal. Its width is initially 0, then 3- (19/8) = 5
/ 8,6- (38/8) = 10/8. The actual output of the phase comparator 1 is a waveform obtained by integrating the signal,
The voltage is proportional to the phase difference. Although the VCO is controlled by this voltage, the pulse width of the signal changes periodically, so if it is applied to the VCO as it is, spurious is generated.

【0039】そのため、切換信号発生回路8の出力信号
を分岐して、レベルシフト回路に入力する。図3に
レベルシフト回路の例を示す。同図において、数字符号
31はコンデンサ、32は抵抗、33はコイルである。
レベルシフト回路の時定数を入力の変化に充分追随する
値に選ぶと、その出力の平均直流レベルは0であり、出
力波形は入力波形と同じとなる。
Therefore, the output signal of the switching signal generating circuit 8 is branched and input to the level shift circuit. FIG. 3 shows an example of the level shift circuit. In the figure, reference numeral 31 is a capacitor, 32 is a resistor, and 33 is a coil.
When the time constant of the level shift circuit is selected to be a value that sufficiently follows the change in the input, the average DC level of the output is 0, and the output waveform is the same as the input waveform.

【0040】この様子を、図2のに示す。レベルシフ
ト回路9の入力信号はハイである時間とローである時
間の比が9:10であるため、ハイレベルとローレベル
の電圧比は10:9となる。従ってこの信号を積分し
た信号はに示すように、信号のハイレベルの時間に
は単調増加し、ローレベルの時間には単調減少して、信
号の0番目と19番目の時刻に同じ電圧値である三角
波となる。
This state is shown in FIG. Since the ratio of the input time of the level shift circuit 9 being high and being low is 9:10, the voltage ratio between the high level and the low level is 10: 9. Therefore, the signal obtained by integrating this signal monotonically increases at the time of the high level of the signal and monotonically decreases at the time of the low level of the same voltage value at the 0th time and the 19th time of the signal. It becomes a certain triangular wave.

【0041】この信号は、信号のパルス幅と比例し
て変化している。従って信号を反転し、加算器2で適
当に重みを付けて加算することで、位相比較器1の出力
の周期的な変化を打ち消し、スプリアスを低減すること
ができる。
This signal changes in proportion to the pulse width of the signal. Therefore, by inverting the signals and adding the weights appropriately by the adder 2, it is possible to cancel the periodic change in the output of the phase comparator 1 and reduce the spurious.

【0042】以上説明したように本発明によれば、DA
コンバータを用いずに、簡単な付加回路でスプリアスの
小さい分数N周波数シンセサイザが実現でき、基準周波
数以下の周波数分解能が得られる。
As described above, according to the present invention, DA
A fractional-N frequency synthesizer with small spurious can be realized with a simple additional circuit without using a converter, and a frequency resolution below the reference frequency can be obtained.

【0043】上述したような本発明の実施の形態の例
を、実際のハードウェアを用いて構成した実施例につい
ての実験結果を図4及び図5に示す。図4はオシロスコ
ープによる観測波形に基づいて作図したものであり、図
中の及びは図1と同じ回路の出力であることを示し
ている。図5は周波数シンセサイザの出力をスペクトラ
ム・アナライザによって観測したスペクトラムに基づい
て作図したものである。
4 and 5 show the experimental results of the example of the embodiment of the present invention as described above, which is constructed by using the actual hardware. FIG. 4 is a drawing based on an observation waveform by an oscilloscope, and and in the figure show that the output is the same circuit as in FIG. FIG. 5 is a diagram in which the output of the frequency synthesizer is plotted based on the spectrum observed by the spectrum analyzer.

【0044】図4及び図5は、VCOの出力周波数f
VCO は4.83GHz、基準周波数f REF は80MH
z、可変分周器の分周比Nを60、第一のカウンタの設
定値Mを16、第二のカウンタの設定値Aを6とした場
合のものであり、80MHzの基準周波数のもとで5M
Hzの周波数ステップを得ている。
4 and 5 show the output frequency f of the VCO.
VCOIs 4.83 GHz, reference frequency f REFIs 80 MH
z, the frequency division ratio N of the variable frequency divider is 60, and the first counter is set.
If the constant value M is 16 and the setting value A of the second counter is 6,
5M under the standard frequency of 80MHz
You are getting a frequency step of Hz.

【0045】図4において、位相比較器の出力信号は
基準周波数の80MHzと5MHzの三角波とが重畳さ
れた波形となっている。一方、積分器の出力は5MH
zの三角波である。これらを加算器によって加算する。
In FIG. 4, the output signal of the phase comparator has a waveform in which a reference frequency of 80 MHz and a triangular wave of 5 MHz are superimposed. On the other hand, the output of the integrator is 5 MH
It is a triangular wave of z. These are added by the adder.

【0046】図5の(a)は加算前の周波数シンセサイ
ザの出力、図5の(b)は加算後の周波数シンセサイザ
の出力である。加算前、4.83GHzの希望波信号
と、4.83GHzから5MHz離れた所に生じている
スプリアスとのレベル差は58dBであったが、加算後
には83dBと大きく低減していることが分かる。
FIG. 5A shows the output of the frequency synthesizer before addition, and FIG. 5B shows the output of the frequency synthesizer after addition. Before the addition, the level difference between the desired wave signal of 4.83 GHz and the spurious generated at a position 5 MHz away from 4.83 GHz was 58 dB, but it can be seen that after the addition, it is greatly reduced to 83 dB.

【0047】以上の実測結果からも、本発明によればD
Aコンバータを用いずに、簡単な付加回路でスプリアス
の小さい分数N周波数シンセサイザが実現できることが
分かる。
According to the present invention, D
It can be seen that a fractional N frequency synthesizer with small spurious can be realized with a simple additional circuit without using an A converter.

【0048】先に図3に基づいて説明したレベルシフト
回路の例では、レベルシフト回路9の出力の平均直流レ
ベルが0となるように、図3において抵抗32あるいは
コイル33の一端を接地する形式としているが、これに
限るものではなく、平均直流レベルをある基準電位とし
ても良い。この場合、積分器10は入力信号と基準電位
との差を積分すれば良い。
In the example of the level shift circuit described above with reference to FIG. 3, one end of the resistor 32 or the coil 33 in FIG. 3 is grounded so that the average DC level of the output of the level shift circuit 9 becomes zero. However, the present invention is not limited to this, and the average DC level may be used as a certain reference potential. In this case, the integrator 10 may integrate the difference between the input signal and the reference potential.

【0049】また切換信号発生回路8の出力信号の分岐
は同相分配ではなく、互いに反転した信号が可変分周器
5とレベルシフト回路9に入力される構成であっても、
加算器2において2つの入力信号の極性が反転していれ
ば良い。
Further, the branching of the output signal of the switching signal generation circuit 8 is not in-phase distribution, but signals in which they are mutually inverted are input to the variable frequency divider 5 and the level shift circuit 9,
It suffices if the polarities of the two input signals are inverted in the adder 2.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
DAコンバータを用いずに、簡単な付加回路でスプリア
スの小さい分数N周波数シンセサイザを構成することが
可能であり、低消費電力で、位相雑音特性が良好であっ
て、かつ、周波数切換速度が速い周波数シンセサイザを
低コストで実現できる利点がある。
As described above, according to the present invention,
It is possible to configure a fractional-N frequency synthesizer with small spurious noise by using a simple additional circuit without using a DA converter, low power consumption, good phase noise characteristics, and fast frequency switching speed. There is an advantage that the synthesizer can be realized at low cost.

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

【図1】本発明の実施の形態の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の例の動作を示すタイミン
グチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the example of the embodiment of the present invention.

【図3】レベルシフト回路の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a level shift circuit.

【図4】オシロスコープによる観測波形を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a waveform observed by an oscilloscope.

【図5】スペクトラム・アナライザによる観測結果を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an observation result by a spectrum analyzer.

【図6】従来の分数N周波数シンセサイザの例を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional fractional-N frequency synthesizer.

【図7】従来のスプリアス低減回路を付加した分数N周
波数シンセサイザの例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a fractional-N frequency synthesizer to which a conventional spurious reduction circuit is added.

【図8】従来のスプリアス低減回路を付加した分数N周
波数シンセサイザの動作を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 8 is a timing chart showing an operation of a fractional-N frequency synthesizer to which a conventional spurious reduction circuit is added.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 位相比較器 2 加算器 3 ループフィルタ 4 電圧制御発振器 5 可変分周器 6 第一のカウンタ 7 第二のカウンタ 8 切換信号発生回路 9 レベルシフト回路 10 積分器 20 アキュムレータ 21 加算器 22 ラッチ 31 コンデンサ 32 抵抗 33 コイル 1 phase comparator 2 adder 3 loop filter 4 voltage controlled oscillator 5 variable frequency divider 6 first counter 7 second counter 8 switching signal generation circuit 9 level shift circuit 10 integrator 20 accumulator 21 adder 22 latch 31 capacitor 32 resistance 33 coil

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周波数制御端子に入力される電圧により
発振周波数が設定される電圧制御発振器と、 この電圧制御発振器の出力が入力されて、切換信号の論
理レベルによって分周比を整数NまたはN+1のいずれ
かに切り換える可変分周器と、 この可変分周器の出力と基準信号との位相差を比較し
て、位相差に比例する電圧、あるいは、位相差に応じた
時間幅のパルス、または、これを積分した電圧を出力す
る位相比較器と、 この位相比較器の出力を前記電圧制御発振器の周波数制
御端子に帰還接続するループフィルタと、 前記可変分周器の出力が入力され、整数Mが設定されて
入力パルスを設定値Mだけカウントした時、これを知ら
せる信号を出力する第一のカウンタと、 前記可変分周器の出力が入力され、第一のカウンタの設
定値Mより小さい整数Aが設定されて入力パルスを設定
値Aだけカウントした時、これを知らせる信号を出力す
ると共に、カウント動作を停止し、第一のカウンタがそ
の設定値Mだけカウントした時、カウント動作を再開す
る第二のカウンタと、 第一のカウンタが入力パルスを設定値Mだけカウントし
た時、及び、第二のカウンタが入力パルスを設定値Aだ
けカウントした時に、出力の論理レベルを反転する切換
信号発生回路と、 この切換信号発生回路の出力またはこれを反転した出力
が入力されて、その直流レベルを変換するレベルシフト
回路と、 このレベルシフト回路の出力が入力されて、その積分値
を出力する積分器とを備え、 前記切換信号発生回路の出力を前記可変分周器の分周比
の切換信号とすると共に、 前記積分器の出力を、前記位相比較器の出力に加算もし
くは減算することを特徴とする分数N周波数シンセサイ
ザ。
1. A voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency is set by a voltage input to a frequency control terminal, and an output of this voltage-controlled oscillator are input, and the division ratio is an integer N or N + 1 depending on the logic level of a switching signal. Of the variable frequency divider that switches to either of the two, and the phase difference between the output of this variable frequency divider and the reference signal, and a voltage proportional to the phase difference, or a pulse with a time width corresponding to the phase difference, or , A phase comparator that outputs a voltage that integrates the output, a loop filter that feeds back the output of the phase comparator to the frequency control terminal of the voltage controlled oscillator, and an output of the variable frequency divider, and an integer M Is set and the input pulse is counted by the set value M, the first counter that outputs a signal notifying this and the output of the variable frequency divider are input and the set value M of the first counter is set. When a small integer A is set and the input pulse is counted by the set value A, a signal indicating this is output and the count operation is stopped, and when the first counter counts the set value M, the count operation is performed. A switch for inverting the logic level of the output when the second counter restarts and when the first counter counts the input pulse by the set value M and when the second counter counts the input pulse by the set value A A signal generation circuit, the output of this switching signal generation circuit or an inverted version of this output is input, and a level shift circuit that converts the DC level thereof and the output of this level shift circuit are input and the integrated value is output. And an output of the switching signal generation circuit as a switching signal of the division ratio of the variable frequency divider, the output of the integrator, the phase A fractional-N frequency synthesizer characterized by adding or subtracting to the output of a comparator.
【請求項2】 第一のカウンタが入力パルスを設定値M
だけカウントした時、これを知らせるための出力信号、
及び、第二のカウンタが入力パルスを設定値Aだけカウ
ントした時、これを知らせるための出力信号は、出力信
号の論理レベルを反転することによるものである請求項
1記載の分数N周波数シンセサイザ。
2. A first counter sets an input pulse to a set value M.
When counting only, the output signal to inform this,
2. The fractional-N frequency synthesizer according to claim 1, wherein when the second counter counts the input pulse by the set value A, the output signal for notifying it is obtained by inverting the logic level of the output signal.
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