JPH09200050A - 位相同期回路 - Google Patents

位相同期回路

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JPH09200050A
JPH09200050A JP8009840A JP984096A JPH09200050A JP H09200050 A JPH09200050 A JP H09200050A JP 8009840 A JP8009840 A JP 8009840A JP 984096 A JP984096 A JP 984096A JP H09200050 A JPH09200050 A JP H09200050A
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相同期回路の引込みを安定かつ高速に行
う。 【解決手段】 電圧制御発振器の制御電圧特性対周波数
を非直線形に設計する。すなわち、ある値V1 以下の制
御入力に対して、この電圧制御発振器の制御電圧対出力
周波数変化の率が大きくなる様に設計する。こうするこ
とにより、位相同期回路のループゲインを変化させるこ
とが可能となる。入力断によるロックが外れた後の引込
み動作に入る場合、予めこの発振器の制御電圧を最低電
位に保っておき、ループゲインを高くすることにより、
再び引込み動作に入った場合、引込み時間を短縮させる
ことができる。その結果、今までのループフィルタの時
定数切替えなどによる引込時間短縮方式に比べ、切替え
スイッチ等が無いため、切替え時の周波数変化が加速で
き、引込み動作の安定度も向上することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は位相同期回路に関
し、特に電圧制御発振手段と、この発振出力に応じた信
号と入力信号との位相比較をなす位相比較手段とを有
し、この位相比較出力に応じて電圧制御発振手段の制御
を行って入力信号に位相同期した出力信号を得るように
した位相同期回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の位相同期回路においては、高速
引込み特性を実現する一つの方法として、特開昭57−
141137号公報に示される如く、位相制御ループの
ループフィルタの時定数を、定常動作時よりも引込み動
作時に大になる様に切替えることで、ループ特性を変化
させる方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなループフィルタの時定数の切替え方法では、その切
替え時に切替え素子により発生する雑音等の影響によっ
て、引込み動作が不安定になるという欠点がある。ま
た、切替え時の状態によっては、ループ引込み時に出力
信号にジッタが発生するという欠点もある。
【0004】そこで、本発明はかかる従来技術の欠点を
解消すべくなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、引込み動作を安定とし、また引込み時に出力信号
にジッタが生じない様にした高速引込み機能を有する位
相同期回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電圧制
御発振手段と、この発振出力に応じた信号と入力信号と
の位相比較をなす位相比較手段とを有し、この位相比較
出力に応じて前記電圧制御発振手段の制御を行って前記
入力信号に位相同期した出力信号を得るようにした位相
同期回路であって、前記電圧制御発振手段は、中心周波
数を発生せしめる制御電圧を境にして、発振周波数が低
くなる第1の制御電圧領域における制御感度が、発振周
波数が高くなる第2の制御電圧領域における制御感度よ
りも大になるよう構成されており、前記入力信号の断状
態から供給状態への遷移時に、前記制御電圧を前記第1
の制御電圧領域内の所定電圧に強制的に設定する制御電
圧設定手段を有することを特徴とする位相同期回路が得
られる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の作用について述べる。本
発明においては、スイッチ素子によるループフィルタの
時定数の切替えは行わず、電圧制御発振器の制御感度を
可変に構成しておき、引込み時に制御感度を大として引
込みを高速化し、定常時は制御感度を小として安定化さ
せるようにしている。
【0007】そのために、電圧制御発振器の制御電圧対
発振周波数特性を直線ではなく、その中心周波数以下の
領域ではその傾き(制御感度)を大としておくことによ
り、引込み時にこの制御感度が大なる領域で電圧制御発
振器を動作させる様にし、結果的にループ帯域を広く取
れるようにして安定な高速引込みを可能とするものであ
る。
【0008】以下、本発明の実施例について図面を用い
て説明する。
【0009】図1は本発明の実施例のブロック図であ
る。図1を参照すると、外部入力信号1(a)は位相比
較器2の一つの入力に印加される。また電圧制御発振器
4の出力は可変分周器7により出力周波数が適宜分周さ
れ位相比較器2の他の入力に印加される。位相比較器2
の出力にはこれ等2つの信号の位相差信号が出力され
る。この位相差信号はループフィルタ3を経由し積分さ
れた後、電圧制御発振器4の制御入力dとされる。
【0010】電圧制御発振器4の制御入力dは、スイッ
チ素子のFET6のドレイン(D)と接続され、FET
6が導通した場合にドレイン/ソース間を経由してアー
スされる。このFET6のゲート(G)は外部信号入力
断検出回路8の出力により制御され、結果的には電圧制
御発振器4の制御入力dをアース電位に強制的に設定で
きるようになっている。
【0011】外部信号入力断検出回路8は、入力信号1
(a)の断を検出してその間検出信号bを生成する断区
間検出器81と、この検出信号の終端にてトリガされ一
定期間パルス信号cを生成するMMV(モノステーブル
マルチバイブレータ)82とからなる。このMMV82
によるパルス信号cがFET6のゲート制御信号となっ
ている。
【0012】図2は図1の電圧制御発振器4の制御電圧
Vc 対発振周波数fの特性例を示す図である。ある制御
電圧V1 を境にして、発振周波数が低くなる第1の制御
電圧領域(VC <V1 )における制御感度K(K=△f
/△Vc )が、発振周波数が高くなる第2の制御電圧領
域(VC ≧V1 )における制御感度よりも大に設定され
ている。尚、図2の制御電圧V1 は電圧制御発振器4の
中心周波数f1 を発生する電圧であるものとする。
【0013】図3は図1のブロックの動作を示す各部波
形図であり、(a)〜(d)は図1のブロックにおける
各部信号a〜dの波形を夫々対応して示したものであ
る。
【0014】図3(a)に示す如く、入力信号1がT1
の期間断になると、断区間検出器81からは検出信号が
そのT1 の期間図3(b)の如く出力される。T1 の期
間の終端において、MMV82がトリガされ一定時間パ
ルスcが図3(c)の如く生成される。
【0015】このパルスcによりFET6はオンとな
り、その間電圧制御発振器4の制御入力dは、図3
(d)に示した如く強制的にアース電圧(回路の最低電
圧)へ引込まれる。その結果、電圧制御発振器4の発振
周波数は、定常動作時のf1 (制御電圧はV1 )から低
い周波数へ飛び、それと同時に制御感度Kが大に変化す
る。
【0016】ここで、図1の位相同期回路のループが一
次のループ系であるとすると、ループ帯域は、位相比較
器2の感度Pと、電圧制御発振器4の制御感度Kと、そ
の他の定数Hとを用いて、 P*K*H として表される。尚、*は乗算を示す。
【0017】従って、電圧制御発振器4の制御感度Kを
通常の定常動作時のそれよりも大に切替えることで、ル
ープ帯域がより大となり、結果的にループ利得が大とな
って引込み特性が改善されるのである。
【0018】その後の引込み過程では自動的に制御感度
Kは定常時のそれに徐々に移行し、よってループ利得も
低下して、安定な状態に引込んだ後はループ利得は小と
なってその結果ループ帯域も狭くなる。よって、PLL
(フェイズロックドループ)系により生ずるジッタ等の
発生が抑圧されるのである。
【0019】尚、図3(d)において、期間T1 で制御
電圧が実線と点線との2通りで示されているが、ループ
フィルタ3の構成方法により、その出力が電源側へシフ
トする場合と、アース側にシフトする場合とがあるため
である。
【0020】図4は電圧制御発振器4の一例を示す回路
図であり、図5はその等価回路図であり、基本的には容
量素子C2,C3,コイルL1,SAW(表面弾性波)
共振素子Xによるコルピッツ型発振回路構成であり、周
波数可変動作を可能とするために、可変容量ダイオード
RC1を用いたものである。
【0021】可変容量ダイオードRC1,コイルL1,
SAW共振素子Xの直列接続回路の両端に夫々コンデン
サC2,C3が接続されており、これ等コンデンサC
2,C3の各他端はアースされている。
【0022】可変容量ダイオードRC1への制御電圧V
c 印加のために、抵抗R1,R3が設けられている。ま
た、トランジスタTR1による反転アンプが設けられて
おり、このトランジスタTR1による反転信号がコンデ
ンサC4,抵抗R2による帰還回路により、正帰還がな
されている。
【0023】尚、抵抗R4〜R7はトランジスタTR1
のバイアス抵抗であり、コンデンサC1,C5,C6は
バイパスコンデンサを示している。
【0024】図5の等価回路を用いて説明する。先ず、
SAW共振素子Xの共振周波数f1よりも低い周波数帯
域の動作においては、可変容量ダイオードRC1と、コ
ンデンサC2,C3と、SAW共振素子Xとの容量性リ
アクタンス分及びコイルL1により共振回路が形成さ
れ、発振周波数が決定される。尚、この場合、端子−
間の位相が180度になると発振する。
【0025】このときの回路のQはコイルL1によりほ
ぼ決まり、RC1のキャパシタンス分を可変とすること
で、−間の位相が変化し、その値に応じた発振周波
数の変化が生ずる。
【0026】次に、SAW共振素子Xの共振周波数f1
付近の動作においては、Xのインピーダンスは純抵抗
(微小)となり、かつX自身のQが高いために、f1 付
近での−間の位相回転は急峻になり、RC1の可変
による位相変化分は見かけ上小となる。よって、可変容
量ダイオードRC1の容量値が変化した際の発振周波数
の変化(制御感度Kに相当)は、上述したf1 よりも低
い周波数帯域の場合よりも小となる。
【0027】以上の事実を総合すると、図4,5の電圧
制御発振回路の制御電圧対周波数特性は図2の如くな
り、中心周波数f1 (SAW共振素子Xの共振周波数)
の近くにおいてKが略緩やかに変化する特性を呈するこ
とになる。
【0028】尚、上記実施例は単なる一つの例を示した
ものに過ぎ、本発明の主旨(請求項1)を逸脱すること
なく種々の改善が可能であることは明らかである。
【0029】
【発明の効果】叙上の如く、本発明によれば、電圧制御
発振器の制御感度を制御電圧に応じて可変として引込み
時には制御感度を大に制御することにより、高速な引込
みが可能となり、また制御感度の変化が緩やかなために
ループの過度特性が安定になるという効果がある。更
に、通常動作時には制御感度は引込み時よりも小となっ
ているので、低ジッタのPLL系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック図である。
【図2】図1のブロックの電圧制御発振器の特性例を示
す図である。
【図3】図1のブロックの動作を示す各部波形図であ
る。
【図4】電圧制御発振器の一具体例を示す回路図であ
る。
【図5】図4の回路の等価回路図である。
【符号の説明】
1 入力信号 2 位相比較器 3 ループフィルタ 4 電圧制御発振器(VCO) 5 出力信号 6 FET 7 分周器 8 入力断検出器 81 断区間検出器 82 MMV(モノステーブルマルチバイブレータ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御発振手段と、この発振出力に応
    じた信号と入力信号との位相比較をなす位相比較手段と
    を有し、この位相比較出力に応じて前記電圧制御発振手
    段の制御を行って前記入力信号に位相同期した出力信号
    を得るようにした位相同期回路であって、 前記電圧制御発振手段は、中心周波数を発生せしめる制
    御電圧を境にして、発振周波数が低くなる第1の制御電
    圧領域における制御感度が、発振周波数が高くなる第2
    の制御電圧領域における制御感度よりも大になるよう構
    成されており、 前記入力信号の断状態から供給状態への遷移時に、前記
    制御電圧を前記第1の制御電圧領域内の所定電圧に強制
    的に設定する制御電圧設定手段を有することを特徴とす
    る位相同期回路。
  2. 【請求項2】 前記制御電圧発振手段は、前記制御電圧
    により容量が変化する可変容量素子、コイル、共振素子
    の直列接続回路と、この直列接続回路の両端の各々と基
    準電位点との間に設けられた容量素子と、前記直列接続
    回路の一端の信号を反転して他端へ帰還する帰還回路と
    を有することを特徴とする請求項1記載の位相同期回
    路。
  3. 【請求項3】 前記共振素子の共振周波数が前記中心周
    波数に略等しいことを特徴とする請求項2記載の位相同
    期回路。
  4. 【請求項4】 前記制御電圧設定手段は、前記入力信号
    の断を検出してその間断検出信号を生成する手段と、こ
    の断検出信号の終端において一定時間前記所定電圧を生
    成する所定電圧発生手段とを有することを特徴とする請
    求項1〜3記載の位相同期回路。
  5. 【請求項5】 前記所定電圧発生手段は、前記一定時間
    オンとなり前記制御電圧を前記所定電圧とするスイッチ
    素子を有することを特徴とする請求項4記載の位相同期
    回路。
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