JPH09214336A - 二重比較形シンセサイザ発振器 - Google Patents

二重比較形シンセサイザ発振器

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Publication number
JPH09214336A
JPH09214336A JP8018522A JP1852296A JPH09214336A JP H09214336 A JPH09214336 A JP H09214336A JP 8018522 A JP8018522 A JP 8018522A JP 1852296 A JP1852296 A JP 1852296A JP H09214336 A JPH09214336 A JP H09214336A
Authority
JP
Japan
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frequency
oscillator
output
controlled oscillator
voltage controlled
Prior art date
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Pending
Application number
JP8018522A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriaki Katsumata
憲明 勝俣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数の上限が制限されるとシンセサイザ発
振器を得る。 【解決手段】 水晶発振器111,112の周波数f1,
f3と電圧制御発振器19の出力f2(f1>f2
3)とを乗算141,142し、ローパスフィルタ1
1,152で周波数(f1−f2),(f3−f2)を検出
し、この周波数をプログラマブルデバイダ161,162
で1/n,1/mに分周し、その周波数を周波数比較器
17で比較し、その周波数の差をローパスフィルタ18
で電圧に替えて電圧制御発振器19を制御する。出力f
2は(m・f1+nf3)/(n−m)となるので、プ
ログラマムデバイダ161,162の分周比n,mを大き
くすることなく、高い周波数f2を出力できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信,計測分野に
使用する二重比較形シンセサイザ発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】シンセサイザ発振器は、目的とする基準
周波数を作るために、基準となる水晶発振器の周波数を
逓倍したり、幾つかの基準周波数を組み合わせて別の基
準周波数を作るものである。シンセサイザ発振器として
は、PLL方式が一般化されている。
【0003】図10はPLL方式の基本的な直接法によ
るシンセサイザ発振器を示すもので、電圧制御発振器5
の出力信号f2をプログラマブルデバイダ(分周器)6
で1/mに分周し、位相比較器3で水晶発振器1の出力
信号f1と周波数及び位相を比較し、その出力を低域フ
ィルタ4で平滑した電圧で電圧制御発振器5を制御す
る。電圧制御発振器の出力信号f2=mf1となる。
【0004】また、図11に示すように、水晶発振器1
と位相比較器3の間に周波数を1/nに分周するプログ
ラマブルデバイダ2を接続すると、電圧制御発振器の出
力信号f2=(m/n)f1となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記シンセサイザ発振
器において、出力信号f2の周波数を高くすると、プロ
グラマブルデバイダ6の動作周波数も上げなければなら
ない。通常プログラマブルデバイダ6はディジタル回路
で構成されるが、高速のもの、あるいは分周比が大きい
ものは、技術的に困難であり、これがシンセサイザ発振
器の周波数の上限を制限している。
【0006】プログラムデバイダ6の分周比を大きくす
ることなく出力周波数を高くする方法として、プログラ
マブルデバイダ6に入力する周波数を、局部発振器とミ
キサを用いて低減させるミキシング法、あるいはプリス
ケーラで分割するプリスケーラ法がある。しかしこれら
の回路は構成が複雑になる。
【0007】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、簡単
な構成でプログラムデバイダの動作周波数を下げること
ができ、動作周波数を高くすることができる二重比較型
シンセサイザ発振器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の二重比較形シン
セサイザ発振器は、電圧制御発振器の出力をそれぞれ2
つの基準クロックと比較し、各周波数の差成分を検出す
る第1、第2の周波数の差成分検出回路と、前記各周波
数の差成分をそれぞれ設定された異なる分周比で分周す
る第1、第2の分周手段と、前記各分周された周波数を
比較しその周波数差に比例した電圧信号を作り前記電圧
制御発振器を制御する回路とからなる。
【0009】または、水晶発振器の出力をそれぞれ異な
る分周比で分周する第1、第2の分周手段と、電圧制御
発振器の出力をそれぞれ前記第1、第2の分周手段から
の周波数と比較し、各周波数の差成分を検出する第1、
第2の周波数の差成分検出回路と、前記各周波数の差成
分を各ディジタル信号に変換する第1、第2のコンパレ
ータと、前記各ディジタル信号の位相差を検出する位相
比較手段と、この位相差分に比例した電圧信号を作り前
記電圧制御発振器を制御する回路とからなるものであ
る。
【0010】あるいは、水晶発振器の出力をそれぞれ設
定された異なる分周比で分周する第1、第2の分周手段
と、電圧制御発振器の出力を前記第1の分周手段からの
周波数と比較しその周波数の差成分を検出する第1の周
波数の差成分検出回路と、前記電圧制御発振器の出力を
90位相シフトした信号を前記第2の分周手段からの周
波数と比較しその周波数の差成分を検出する第2の周波
数の差成分検出回路と、前記第1、第2の周波数の差成
分を各ディジタル信号に変換する第1、第2のコンパレ
ータと、前記各ディジタル信号の位相差分を検出する位
相比較手段と、この位相差分に比例した電圧信号を作り
前記電圧制御発振器を制御する回路とで構成する。
【0011】また、前記第1、第2のコンパレータと位
相比較手段との間には、異なる分周比に設定される第
3、第4の分周手段を設けるとよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1 図1に2つの水晶発振器を用いた2重比較形シンセサイ
ザ発振器を示す。同図において、111,112は周波数
f1,f3を出力する第1、第2の水晶発振器、19は
出力信号f2を出力する電圧制御発振器で、各周波数は
f1>f2>f3の関係にある。141および142は周
波数f1とf2およびf2とf3から周波数f1±f2
およびf2±f3を出力する乗算器、151および152
は乗算器141および142の出力から周波数差成分f1
−f2およびf2−f3の正弦波を出力するローパスフ
ィルタ、161および162はローパスフィルタ151
よび152からの周波数を設定により1/nおよび1/
mに分周するプログラマブルデバイタ、17はプログラ
マブルデバイタ161,162からの信号fX,fYを比
較する周波数比較器、18は周波数比較器17からの周
波数差を電圧に変えて電圧制御発振器19を制御するロ
ーパスフィルタである。図2に電圧制御発振器の特性を
示す。
【0013】上記各周波数はf1>f2>f3,プログ
ラマブルデバイダ161,162の入力はf1−f2,f
2−f3で、周波数分割比はn>mとなっているので、
制御ループが周波数ロック状態になると電圧制御発振器
19の出力f2は(1)式となる。
【0014】
【数1】
【0015】図3に周波数比較器17の回路例を示す。
同図において、D1,D2は入力信号fX,fYを微分す
る微分回路、Q1,Q2は微分信号A,Bで駆動される
トランジスタで、Q1のコレクタは電源VCCに、Q2の
エミッタは0Vに接続され、Q1のエミッタとQ2のコ
レクタは抵抗R,Rを介して接続され、抵抗R,Rの接
続点から周波数比較信号を出力するようになっている。
【0016】しかして、図4に示すように、入力信号f
X,fYは微分回路D1,D2で微分され、それぞれ一定
のパルス巾の信号A,Bとなり、トランジスタQ1,Q
2をドライブするので、抵抗RとRの接続点から周波数
差信号FDが出力する。この出力信号FDは信号fX,
fYの周波数差に比例して変化し、ローパスフィルタ1
8を通すことで電圧制御発振器19の制御電圧が得られ
る。したがって、この制御電圧で電圧制御発振器19を
制御することで上記(1)式が成立する。
【0017】実施の形態2 図5に水晶発振器を単一とした二重比較型シンセサイザ
発振器の回路を示す。同図において、21は水晶発振
器、221および222は水晶発振器21の周波数fiを
それぞれ分周比C1およびC2で分周して矩形波の信号
f1およびf3を出力するプログラマブルデバイダ、2
9は出力信号f2を出力する電圧制御発振器で、各信号
の周波数は、f1>f2>f3の関係にある。231
よび232はそれぞれ周波数f1とf2およびf2とf
3を乗算し信号A(=f1±f2)およびB(=f2±
f3)を出力する乗算器、241および242は信号Aお
よび信号Bから周波数差成分(f1−f2)および(f
2−f3)の正弦波信号CおよびDをうるローパスフィ
ルタ、261および262は正弦波信号CおよびDをディ
ジタル化し、ディジタル信号EおよびFを出力するコン
パレータ、27は信号EとFとの位相を比較するディジ
タル形の位相比較器、28は移相比較器27からの位相
差信号を電圧信号Gに変えて電圧制御発振器29を制御
するローパスフィルタである。
【0018】図6にプログラマブルデバイダ221,2
2の分周比C1=4,C2=5とした場合のタイムチャ
ートを示す。PLLのフェーズロック状態では、電圧制
御発振器29の出力f2は水晶発振器21の出力信号を
4.5分周した周波数となる。
【0019】図1の場合、信号f1,f3は同期してい
ないため位相比較が行えず、周波数比較を行っている
が、図5においては、同一のクロックを分周し信号f
1,f3としているので、位相比較器の使用が可能とな
り、電圧制御発振器の周波数の誤差が少なくなる。ま
た、図5においては、コンパレータ261,262の後に
それぞれプログラマブルデバイダを入れることにより任
意の周波数出力が得られる。
【0020】実施の形態3 図7は乗算器の替わりに排他的論理和回路(EX−OR
回路)を使用した例である。同図において、31は水晶
発振器、321,322は水晶発振器の周波数fiを分周
して矩形波の信号f1,f3をうるプログラマブルデバ
イダ、39は信号f2を出力する電圧制御発振器、40
は信号f2の位相を90度変化させた信号f2’を出力
する90°位相シフト回路、331および332はそれぞ
れ信号f1とf2およびf3とf2’が入力し、f1と
f2の差の信号fXおよびf3とf2’の差の信号fY
を出力するEX−OR回路、341および342は信号f
XおよびfYを正弦波信号に替えるローパスフィルタ、
351および352はローパスフィルタからの正弦波信号
をディジタル信号fX’およびfY’に変えるコンパレ
ータ、361および362は信号fX’およびfY’を分
周するプログラマブルデバイダ、37は分周器361
362からの信号が入力する位相比較用のEX−OR回
路、38はEX−OR回路37からの位相差信号fXY
を電圧VCNTに変えて電圧制御発振器39を制御するロ
ーパスフィルタである。
【0021】図8にプログラマブルデバイダ361,3
2の分周比C1,C2が1の場合のタイミングチャート
を示す。同図から明らかなようにEX−OR回路3
1,332,37の出力は乗算器と同様に機能する。信
号f2’の位相をf2より90度シフトさせてあるの
で、PLLのフェーズロック状態ではコンパレータ35
1と352の出力信号fX’とfY’の位相は90°相違
し、位相比較用EX−OR回路37の出力信号fXYの
デューティサイクル50%となり、ローパスフィルタ3
8の出力電圧VCNTはVCC/2となる。電圧制御発振器
39の特性を図9に示す。
【0022】水晶発振器31の発振周波数をfi,電圧
制御発振器の出力をf0、プログラマブルデバイダ3
1,322,361,362の分周比をC1,C2,C
3,C4とするとPLLフェーズロック状態にて(2)
式が成立する。
【0023】
【数2】
【0024】図7において、周波数f1>f2>f3と
仮定したが、この場合、f2>f1>f3でも動作可能
であり、これにより水晶発振器31の出力fiより電圧
制御発振器39の出力f0を高くすることが可能であ
る。また、分周比C1,C2を固定とし、C3,C4を
変化させることで、電圧制御発振器39の出力周波数f
2の制御が可能である。これはプログラマブルデバイダ
321,322は高速で動作する必要があるがプログラマ
ブルデバイダ361,362は動作周波数を下げることが
可能であり、プログラマブルデバイダが動作周波数を制
限する要因であることに対する利点である。
【0025】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。
【0026】(1)ミキシング法のような局部発振器、
ミキサあるいはプリスケーラなどが不要であり、構成が
簡単になる。
【0027】(2)プログラマブルデバイダの動作周波
数を下げることが可能であり、動作周波数を高くするこ
とが可能である。
【0028】(3)発振出力を整数倍以外にすることも
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1にかかるシンセサイザ発振器例を
示すブロック回路図。
【図2】電圧制御発振器の特性図。
【図3】周波数比較回路例を示すブロック回路図。
【図4】同、周波数比較回路の各部信号を示すタイミン
グチャート。
【図5】実施の形態2にかかるシンセサイザ発振器例を
示すブロック回路図。
【図6】同、シンセサイザ発振器の各部信号を示すタイ
ミングチャート。
【図7】実施の形態3にかかるシンセサイザ発振器例を
示すブロック回路図。
【図8】同、シンセサイザ発振器の各部信号を示すタイ
ミングチャート。
【図9】同、電圧制御発振器の特性を示す。
【図10】シンセサイザ発振器の基本構成を示すブロッ
ク図。
【図11】従来例を示すブロック回路図。
【符号の説明】
1,11,21,31…水晶発振器 2,6,16,22,32,36…プログラマブルデバ
イダ(分周器) 3,27…位相比較器 4,15,18,24,28,34,38…ローパスフ
ィルタ 5,19,29,39…電圧制御発振器 14,23…乗算器 17…周波数比較器 26,35…コンパレータ 33,37…排他的論理和回路(EX−OR回路) 40…90度位相シフト回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御発振器の出力をそれぞれ2つの
    基準クロックと比較し、各周波数の差成分を検出する第
    1、第2の周波数の差成分検出回路と、 前記各周波数の差成分をそれぞれ設定された異なる分周
    比で分周する第1、第2の分周手段と、 前記各分周された周波数を比較しその周波数差に比例し
    た電圧信号を作り前記電圧制御発振器を制御する回路
    と、 からなることを特徴とする二重比較形シンセサイザ発振
    器。
  2. 【請求項2】 水晶発振器の出力をそれぞれ異なる分周
    比で分周する第1、第2の分周手段と、 電圧制御発振器の出力をそれぞれ前記第1、第2の分周
    手段からの周波数と比較し、各周波数の差成分を検出す
    る第1、第2の周波数の差成分検出回路と、 前記各周波数の差成分を各ディジタル信号に変換する第
    1、第2のコンパレータと、 前記各ディジタル信号の位相差を検出する位相比較手段
    と、 この位相差分に比例した電圧信号を作り前記電圧制御発
    振器を制御する回路と、 からなることを特徴とする二重比較形シンセサイザ発振
    器。
  3. 【請求項3】 水晶発振器の出力をそれぞれ設定された
    異なる分周比で分周する第1、第2の分周手段と、 電圧制御発振器の出力を前記第1の分周手段からの周波
    数と比較しその周波数の差成分を検出する第1の周波数
    の差成分検出回路と、 前記電圧制御発振器の出力を90位相シフトした信号を
    前記第2の分周手段からの周波数と比較しその周波数の
    差成分を検出する第2の周波数の差成分検出回路と、 前記第1、第2の周波数の差成分を各ディジタル信号に
    変換する第1、第2のコンパレータと、 前記各ディジタル信号の位相差分を検出する位相比較手
    段と、 この位相差分に比例した電圧信号を作り前記電圧制御発
    振器を制御する回路と、 からなることを特徴とする二重比較形シンセサイザ発振
    器。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3において、第1,第2の
    コンパレータと位相比較手段との間に、それぞれ異なる
    分周比に設定される第3、第4の分周手段を設けたこと
    を特徴とする二重比較形シンセサイザ発振器。
JP8018522A 1996-02-05 1996-02-05 二重比較形シンセサイザ発振器 Pending JPH09214336A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10389370B2 (en) 2015-12-09 2019-08-20 Megachips Corporation Frequency calibration circuit and frequency calibration method

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