JPH0923155A - Digital pll circuit - Google Patents

Digital pll circuit

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JPH0923155A
JPH0923155A JP7171183A JP17118395A JPH0923155A JP H0923155 A JPH0923155 A JP H0923155A JP 7171183 A JP7171183 A JP 7171183A JP 17118395 A JP17118395 A JP 17118395A JP H0923155 A JPH0923155 A JP H0923155A
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frequency
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Takaya Yamamura
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce phase jitter by including a noise shaver in a 1st loop and controlling a digital variable frequency signal generating means by a comparison output from a digital phase comparing means through the noise shaver. SOLUTION: A feedback counter 3 divides the frequency of an output clock formed by an analog VCO 10 into 1/n and outputs frequency-divided data to a digital phase comparator 4. The comparator 4 compares the phase of a reference input signal with that of the output clock supplied through the counter 3 and outputs phase error data to be a comparison data to the noise shaver 6 through a digital loop filter 5. The shaver 6 converts the plane quantized noise spectrum of the phase error data into a high frequency up spectrum. When the high frequency is suppressed by an analog loop filter 9 in an inner loop, phase jitter generated in an oscillation output, i.e., an output clock, from the VCO 10 can be reduced.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する分野】この発明は、2重ループのデジタ
ルPLL回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dual loop digital PLL circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、入力信号のn倍の周波数で且
つ該入力信号に位相ロックした出力信号を得る手段とし
て、出力信号を分周手段でn分周して得られるn分周信
号と入力信号とを位相比較手段で位相比較し、上記出力
信号を生成する発振手段の発振位相を上記位相比較手段
の比較出力として得られる位相差信号で帰還制御するよ
うにしたPLL回路が知られている。そして、アナログ
位相比較器による比較出力で電圧制御型発振器(VC
O)の発振周波数を制御するようにしたアナログPLL
回路や原理的にアナログPLL回路の一部あるいは全部
をデジタル回路で構成したデジタルPLL回路が実用化
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as means for obtaining an output signal having a frequency n times as high as that of an input signal and being phase-locked to the input signal, an n divided signal obtained by dividing the output signal by n is used. A PLL circuit is known in which phase comparison is performed with an input signal by a phase comparison means, and the oscillation phase of an oscillation means for generating the output signal is feedback-controlled by a phase difference signal obtained as a comparison output of the phase comparison means. There is. Then, the voltage controlled oscillator (VC
O) The analog PLL that controls the oscillation frequency
A digital PLL circuit in which a part of or the whole of an analog PLL circuit is formed by a digital circuit is practically used.

【0003】例えば、HDTV方式のビデオ信号を処理
するデジタルビデオ信号処理回路では、入力ビデオ信号
の水平同期パルスから、入力水平同期パルスのn倍の周
波数のクロックを形成するのに、PLL回路が用いられ
る。
For example, in a digital video signal processing circuit for processing an HDTV system video signal, a PLL circuit is used to form a clock having a frequency n times that of the input horizontal synchronizing pulse from the horizontal synchronizing pulse of the input video signal. To be

【0004】図13は、このように水平同期パルスのn
倍のクロックを形成する従来のデジタルPLL回路の一
例を示すものである。図13において、入力端子51に
例えばHDTV方式のビデオ信号の水平同期パルスfH
が供給される。なお、HDTV方式のビデオ信号の水平
同期パルスfH は、正負対称の3値パルスである。この
水平同期パルスfH は入力端子51からA/Dコンバー
タ52に供給される。A/Dコンバータ52には、マス
タクロックMCKが供給される。A/Dコンバータ52
で入力された水平同期パルスfH がデジタル化される。
FIG. 13 shows the horizontal sync pulse n
It is an example of a conventional digital PLL circuit that forms a double clock. In FIG. 13, for example, a horizontal synchronizing pulse f H of an HDTV video signal is input to the input terminal 51.
Is supplied. The horizontal synchronizing pulse f H of the HDTV video signal is a positive / negative symmetrical three-valued pulse. This horizontal synchronizing pulse f H is supplied from the input terminal 51 to the A / D converter 52. The master clock MCK is supplied to the A / D converter 52. A / D converter 52
The horizontal synchronizing pulse f H input at is digitized.

【0005】A/Dコンバータ52の出力がデジタル位
相比較器53に供給される。デジタル位相比較器53に
は、アナログVCO54の出力がn分周器55を介して
供給される。デジタル位相比較器53は、例えばA/D
コンバータ52からのデジタル水平同期パルスfH を、
n分周器55からパルスが出力されるタイミングでサン
プリングするサンプリング回路から構成される。HDT
V方式のビデオ信号の水平同期パルスfH は正負対称の
3値パルスなので、これにより、n分周器55の出力パ
ルスの位相と、入力水平同期パルスの位相との位相比較
データが形成される。
The output of the A / D converter 52 is supplied to the digital phase comparator 53. The output of the analog VCO 54 is supplied to the digital phase comparator 53 via the n frequency divider 55. The digital phase comparator 53 is, for example, an A / D
The digital horizontal synchronizing pulse f H from the converter 52 is
It is composed of a sampling circuit that performs sampling at the timing when a pulse is output from the n frequency divider 55. HDT
Since the horizontal synchronizing pulse f H of the V system video signal is a positive / negative symmetrical three-valued pulse, phase comparison data between the phase of the output pulse of the n frequency divider 55 and the phase of the input horizontal synchronizing pulse is formed. .

【0006】つまり、デジタル位相比較器53は、例え
ば図14に示すように、フリップフロップ61から構成
される。フリップフロップ61のデータ入力端子にはA
/Dコンバータ52の出力が供給される。フリップフロ
ップ61のイネーブル端子にはn分周器55の出力が供
給される。フリップフロップ61のクロック入力端子に
はマスタクロックMCKが供給される。フリップフロッ
プ61の出力がインバータ62を介して出力される。
That is, the digital phase comparator 53 comprises a flip-flop 61 as shown in FIG. 14, for example. A is input to the data input terminal of the flip-flop 61.
The output of the / D converter 52 is supplied. The output of the n frequency divider 55 is supplied to the enable terminal of the flip-flop 61. The master clock MCK is supplied to the clock input terminal of the flip-flop 61. The output of the flip-flop 61 is output via the inverter 62.

【0007】入力端子51には3値パルスの水平同期パ
ルスfH が供給され、デジタル位相比較器53の一方の
入力端には、図15Aに示すようなデジタル水平同期パ
ルスが供給される。一方、アナログVCO54からは図
15Cに示すようなクロックが出力され、n分周器55
からは、図15Bに示すように、1/nのクロックが出
力される。このn分周器55の出力の例えば立ち上がり
で、デジタル水平同期パルスがサンプリングされる。水
平同期パルスfH は正負対称の3値パルスなので、これ
により、図15Dに示すように、n分周器55の出力パ
ルスの位相と入力水平同期パルスの位相との位相比較デ
ータが形成される。
A three-valued horizontal synchronizing pulse f H is supplied to the input terminal 51, and a digital horizontal synchronizing pulse as shown in FIG. 15A is supplied to one input end of the digital phase comparator 53. On the other hand, the analog VCO 54 outputs a clock as shown in FIG.
From, a 1 / n clock is output, as shown in FIG. 15B. The digital horizontal synchronizing pulse is sampled at the rising edge of the output of the n frequency divider 55, for example. Since the horizontal synchronizing pulse f H is a positive / negative symmetrical three-valued pulse, it forms phase comparison data between the phase of the output pulse of the n frequency divider 55 and the phase of the input horizontal synchronizing pulse, as shown in FIG. 15D. .

【0008】図13において、デジタル位相比較器53
の出力がデジタルループフィルタ56を介してD/Aコ
ンバータ57に供給される。デジタルループフィルタ5
6及びD/Aコンバータ57にはマスタクロックMCK
が供給される。D/Aコンバータ57で、位相誤差デー
タがアナログ信号電圧に変換される。このD/Aコンバ
ータ57の出力がアナログVCO54に供給され、D/
Aコンバータ57の出力に応じてアナログVCO54の
発振周波数が制御される。
In FIG. 13, the digital phase comparator 53
Is supplied to the D / A converter 57 via the digital loop filter 56. Digital loop filter 5
6 and the D / A converter 57 have a master clock MCK.
Is supplied. The D / A converter 57 converts the phase error data into an analog signal voltage. The output of this D / A converter 57 is supplied to the analog VCO 54, and D / A
The oscillation frequency of the analog VCO 54 is controlled according to the output of the A converter 57.

【0009】アナログVCO54の出力は、出力端子5
9から出力されるとともに、n分周器55を介してデジ
タル位相比較器53に供給される。これにより、位相ロ
ックループが形成され、出力端子59からは、入力水平
同期パルスfH のn倍のクロック信号nfH が得られ
る。
The output of the analog VCO 54 is output from the output terminal 5.
It is output from 9 and supplied to the digital phase comparator 53 via the n frequency divider 55. Thus, the phase locked loop is formed, from the output terminal 59, n times the clock signal nf H of the input horizontal sync pulses f H is obtained.

【0010】ところが、上述の従来のPLL回路では、
アナログVCO54が用いられているため、安定性が良
くない。そこで、図16に示すように、アナログVCO
54の代わりにデジタルVCO74を用いた構成とし、
デジタルループフィルタ56の出力データでデジタルV
CO74の発振周波数を制御する構成とすることが考え
られる。つまり、デジタルループフィルタ56の出力が
デジタルVCO74に供給される。デジタルVCO74
の出力がD/Aコンバータ75に供給される。D/Aコ
ンバータ75の出力が逓倍回路76を介して出力端子7
7から取り出されるとともに、n分周器55を介してデ
ジタル位相比較器53に供給される。
However, in the above-mentioned conventional PLL circuit,
The stability is not good because the analog VCO 54 is used. Therefore, as shown in FIG.
A configuration using a digital VCO 74 instead of 54,
The output data of the digital loop filter 56 is digital V
It can be considered that the oscillation frequency of the CO 74 is controlled. That is, the output of the digital loop filter 56 is supplied to the digital VCO 74. Digital VCO74
Is supplied to the D / A converter 75. The output of the D / A converter 75 is output via the multiplication circuit 76 to the output terminal 7
7 and the digital phase comparator 53 through the n frequency divider 55.

【0011】デジタルVCO74は、例えば、図17に
示すように構成できる。図17において、入力端子81
には、誤差データDe が供給される。入力端子82に
は、搬送波データDf が供給される。加算器82で、誤
差データDe と搬送波データDf とが加算される。加算
器82の出力が加算器83に供給される。加算器83の
出力がモジュロ演算回路84に供給される。モジュロ演
算回路84の出力がラッチ85に供給される。ラッチ8
5には、固定のクロックACKが供給される。ラッチ8
5の出力が加算器83に供給されるとともに、ROM8
6のアドレスに供給される。ROM86には、波形デー
タが蓄えられる。ROM86の出力が出力端子88から
取り出される。
The digital VCO 74 can be constructed, for example, as shown in FIG. In FIG. 17, the input terminal 81
The error data D e is supplied. Carrier wave data D f is supplied to the input terminal 82. In the adder 82, the error data De and the carrier wave data Df are added. The output of the adder 82 is supplied to the adder 83. The output of the adder 83 is supplied to the modulo arithmetic circuit 84. The output of the modulo arithmetic circuit 84 is supplied to the latch 85. Latch 8
A fixed clock ACK is supplied to 5. Latch 8
5 is supplied to the adder 83, and the ROM 8
6 addresses. Waveform data is stored in the ROM 86. The output of the ROM 86 is taken out from the output terminal 88.

【0012】加算器83とラッチ85とにより累積回路
が構成され、この累積回路で、固定クロックACKによ
り、ROM86のアドレスが歩進される。ROM86の
値がいくつづつ歩進されるかは、加算器82の出力デー
タに応じて設定される。モジュロ演算回路84にはRO
M86のアドレス数に対応しており、アドレスが所定数
まで歩進されると、モジュロ演算回路84によりアドレ
スが開始位置に戻される。入力端子81に与えられる誤
差データDe が大きくなると、アドレスの歩進する数が
大きくなり、アドレスが速く進められるので、発振周波
数が上昇する。誤差データDe が小さくなると、アドレ
スの歩進する数が小さくなり、アドレスが遅く進められ
るので、発振周波数が下がる。
An accumulator circuit is formed by the adder 83 and the latch 85, and the address of the ROM 86 is incremented by the fixed clock ACK in this accumulator circuit. The number of increments in the value of the ROM 86 is set according to the output data of the adder 82. The modulo arithmetic circuit 84 has RO
It corresponds to the number of addresses of M86, and when the address is stepped up to a predetermined number, the address is returned to the start position by the modulo arithmetic circuit 84. When the error data D e applied to the input terminal 81 is increased, the number of stepping of the address is increased, since the address is advanced rapidly, the oscillation frequency increases. When the error data D e is small, the smaller the number of stepping of the address, since the address is advanced slowly, the oscillation frequency decreases.

【0013】なお、ROMに対するアドレス発生器は、
モジュロ2をとるとすると、ROMを用いずに、このア
ドレス発生器の出力をそのまま出力したり、MSBのみ
を出力したりすることで、所定の波形を得ることができ
る。
The address generator for the ROM is
If modulo 2 is taken, a predetermined waveform can be obtained by directly outputting the output of this address generator or outputting only the MSB without using a ROM.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、アナログP
LL回路では、サンプリング定理により、帰還ループの
帯域周波数が、出力信号を分周手段で分周したn分周信
号が位相比較手段で位相比較される基準入力信号の周波
数より低い周波数にならざるを得ず、この帰還ループの
帯域周波数よりも高い周波数成分のノイズは抑圧できな
いので、ノイズの影響を受け易いという問題点がある。
By the way, the analog P
In the LL circuit, due to the sampling theorem, the band frequency of the feedback loop must be lower than the frequency of the reference input signal that is phase-compared with the frequency-divided signal obtained by frequency-dividing the output signal by the frequency-dividing means. However, since noise of a frequency component higher than the band frequency of the feedback loop cannot be suppressed, there is a problem that it is easily affected by noise.

【0015】また、上述の如き構成のデジタルPLL回
路では、D/Aコンバータ57,75として、多ビット
のD/Aコンバータを必要とするので、回路構成が複雑
で高価にならざるを得ないという問題点がある。さら
に、デジタルVCO74を動作させるために、固定のク
ロックACKが必要である。このため、図16に示すよ
うに、VCOとしてデジタルVCO74を用いると、マ
スタクロックMCKで動く回路部分91と、固定のクロ
ックACKで動く回路部分91が生じてしまう。このよ
うに、互いに無関係な固定クロックで動く回路部分が生
じると、集積回路化が難しくなる。
Further, in the digital PLL circuit having the above-mentioned structure, since a multi-bit D / A converter is required as the D / A converters 57 and 75, the circuit structure must be complicated and expensive. There is a problem. Further, a fixed clock ACK is required to operate the digital VCO 74. Therefore, as shown in FIG. 16, when the digital VCO 74 is used as the VCO, a circuit portion 91 that operates by the master clock MCK and a circuit portion 91 that operates by the fixed clock ACK are generated. In this way, if there are circuit portions that are driven by fixed clocks that are unrelated to each other, it becomes difficult to form an integrated circuit.

【0016】そこで、この発明に目的は、構成が簡単
で、互いに無関係な複数の固定クロックを必要とせず、
しかも、動作が安定なデジタルPLL回路を提供するこ
とにある。
Therefore, an object of the present invention is that the structure is simple and does not require a plurality of fixed clocks independent of each other.
Moreover, it is to provide a digital PLL circuit whose operation is stable.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明に係るデジタルP
LL回路は、入力信号の位相と出力信号の位相とをデジ
タル位相比較手段で位相比較し、この比較出力でデジタ
ル可変周波数信号発生手段を制御する第1のループと、
上記デジタル可変周波数信号発生手段の出力信号の位相
とリファレンス信号の位相とを比較し、上記比較出力に
応じてアナログ可変周波数信号発生手段を制御し、上記
アナログ可変周波数信号発生手段の出力を上記デジタル
可変周波数信号発生手段のクロックに入力する第2のル
ープとを設けるようにしたデジタルPLL回路であっ
て、上記第1のループ内にノイズシェーパを有し、上記
デジタル位相比較手段の比較出力でデジタル可変周波数
信号発生手段をノイズシェーパを介して制御することを
特徴とする。
A digital P according to the present invention
The LL circuit compares the phase of the input signal with the phase of the output signal by the digital phase comparison means, and controls the digital variable frequency signal generation means with this comparison output;
The phase of the output signal of the digital variable frequency signal generating means is compared with the phase of the reference signal, the analog variable frequency signal generating means is controlled according to the comparison output, and the output of the analog variable frequency signal generating means is changed to the digital value. A digital PLL circuit configured to be provided with a second loop for inputting to a clock of the variable frequency signal generation means, wherein a noise shaper is provided in the first loop, and a digital output is provided by a comparison output of the digital phase comparison means. It is characterized in that the variable frequency signal generating means is controlled via a noise shaper.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0019】本発明に係るデジタルPLL回路は、例え
ば図1に示すように構成される。この図1に示したデジ
タルPLL回路は、基準信号入力端子1に供給される基
準入力信号S(fref )の周波数fref のn倍の周波数
fck=n・fref の出力クロックCK(fck)をアナロ
グVCO9により形成して出力端子11から出力するも
のであって、上記基準信号入力端子Tin1 から基準入力
信号S(fref )が供給されるとともに上記アナログV
CO10により形成された出力クロックCK(fck)が
帰還カウンタ2を介して供給されるデジタル位相比較器
3と、上記基準入力信号S(fref )の周波数fref よ
りも十分に高い周波数fp_ref 》frefの基準パイロッ
ト信号S(fp_ref )が基準パイロット信号入力端子2
から供給されるとともに上記アナログVCO10により
形成された出力クロックCK(fck)が可変分周器7を
介して供給されるアナログ位相比較器7を備える。そし
て、上記アナログ位相比較器8の比較出力がアナログル
ープフィルタ9を介して制御信号として上記アナログV
CO10に供給されることにより、該アナログVCO1
0の発振周波数を帰還制御するようにした内ループ(ア
ナログVCO10→可変分周器7→アナログ位相比較器
8→アナログループフィルタ9→アナログVCO10)
を構成するとともに、上記デジタル位相比較器4の比較
出力が、デジタルループフィルタ5を介してノイズシェ
ーパ6に供給され、このノイズシェーパ6から分周制御
データとして上記可変分周器7に供給されることによ
り、上記アナログVCO10の発振周波数を帰還制御す
るようにした外ループ(アナログVCO10→帰還カウ
ンタ3→デジタル位相比較器4→デジタルループフィル
タ5→ノイズシェーパ6→可変分周器7→アナログ位相
比較器8→アナログループフィルタ9→アナログVCO
10)を構成してなる。また、このデジタルPLL回路
における帰還カウンタ3,デジタル位相比較器4,デジ
タルループフィルタ5,ノイズシェーパ6及び可変分周
器7は、単一クロックで動作するデジタル処理ブロック
20を構成している。
The digital PLL circuit according to the present invention is constructed, for example, as shown in FIG. In the digital PLL circuit shown in FIG. 1, an output clock CK (fck) having a frequency fck = nfref which is n times the frequency fref of the reference input signal S (fref) supplied to the reference signal input terminal 1 is supplied to the analog VCO 9 And the reference input signal S (fref) is supplied from the reference signal input terminal Tin1 and the analog V
The output clock CK (fck) formed by the CO10 is supplied through the feedback counter 2 to the digital phase comparator 3 and the reference of the frequency fp_ref >> fref sufficiently higher than the frequency fref of the reference input signal S (fref). The pilot signal S (fp_ref) is the reference pilot signal input terminal 2
And an analog phase comparator 7 to which an output clock CK (fck) generated by the analog VCO 10 is supplied via a variable frequency divider 7. Then, the comparison output of the analog phase comparator 8 is passed through the analog loop filter 9 as a control signal to the analog V
By being supplied to CO10, the analog VCO1
An inner loop adapted to feedback control the oscillation frequency of 0 (analog VCO 10 → variable frequency divider 7 → analog phase comparator 8 → analog loop filter 9 → analog VCO 10)
And the comparison output of the digital phase comparator 4 is supplied to the noise shaper 6 via the digital loop filter 5, and is supplied from the noise shaper 6 to the variable frequency divider 7 as frequency division control data. Thus, the outer loop for feedback controlling the oscillation frequency of the analog VCO 10 (analog VCO 10 → feedback counter 3 → digital phase comparator 4 → digital loop filter 5 → noise shaper 6 → variable frequency divider 7 → analog phase comparison Unit 8 → analog loop filter 9 → analog VCO
10) is configured. The feedback counter 3, digital phase comparator 4, digital loop filter 5, noise shaper 6 and variable frequency divider 7 in this digital PLL circuit constitute a digital processing block 20 that operates with a single clock.

【0020】上記帰還カウンタ3は、上記アナログVC
O10により形成された出力クロックCK(fck)を1
/nに分周するもので、上記出力クロックCK(fck)
のn分周データを上記デジタル位相比較器4に供給す
る。この実施例のデジタルPLL回路において、上記帰
還カウンタ3は、例えばn=64とし、上記出力クロッ
クCK(fck)を64分周して、6ビット幅の64分周
データを上記デジタル位相比較器4に供給するものとす
る。
The feedback counter 3 includes the analog VC.
The output clock CK (fck) generated by O10 is 1
/ N, which is the output clock CK (fck)
The n frequency-divided data is supplied to the digital phase comparator 4. In the digital PLL circuit of this embodiment, the feedback counter 3 sets, for example, n = 64, divides the output clock CK (fck) by 64, and divides 6-bit width data by 64 into the digital phase comparator 4 Shall be supplied to.

【0021】また、上記デジタル位相比較器4は、基準
入力信号S(fref )の位相と上記帰還カウンタ3を介
して供給される上記出力クロックCKout の位相とを位
相比較するものであって、その比較出力として位相エラ
ーデータを上記デジタルループフィルタ5を介してノイ
ズシェーパ6に供給する。
The digital phase comparator 4 compares the phase of the reference input signal S (fref) with the phase of the output clock CKout supplied via the feedback counter 3, and its phase comparison is performed. The phase error data is supplied as a comparison output to the noise shaper 6 via the digital loop filter 5.

【0022】上記デジタル位相比較器4は、例えば図2
に示すように、基準入力信号S(fref )の立ち上がり
エッジを検出するエッジ検出器41と、上記帰還カウン
タ3による上記出力クロックCKout のn分周データか
らランプ波形状の位相エラーデータを発生する位相エラ
ー発生器42と、この位相エラー発生器42により発生
された位相エラーデータを上記エッジ検出器41による
エッジ検出のタイミングでラッチする位相エラーラッチ
回路43により構成される。この図2に示した構成のデ
ジタル位相比較器4において、上記エッジ検出器41
は、基準入力信号S(fref )の立ち上がりエッジを検
出したら、1クロック幅の検出パルスを上記位相エラー
ラッチ回路43に供給する。また、上記位相エラー発生
器42は、上記帰還カウンタ3においてn=64として
上記出力クロックCKout を64分周した6ビット幅の
64分周データについて、上記64分周データが0のと
きに16(エラーとしては±0)を中心に0〜31(エ
ラーとしては+15〜−16)の間で−1の勾配を持つ
5ビットの位相エラーデータに変換する。そして、上記
位相エラーラッチ回路43は、上記エッジ検出器41か
ら供給される立ち上がりエッジの検出パルスのタイミン
グで、上記5ビットの位相エラーデータをラッチして、
そのまま5ビット幅で出力する。この図2に示した構成
のデジタル位相比較器4では、上記位相エラーラッチ回
路43によるラッチ出力として、出力クロックCKout
単位の分解能の位相エラーデータを得ることができる。
The digital phase comparator 4 is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, a phase detector for detecting the rising edge of the reference input signal S (fref) and a phase for generating the ramp wave-shaped phase error data from the frequency-divided n data of the output clock CKout by the feedback counter 3 An error generator 42 and a phase error latch circuit 43 that latches the phase error data generated by the phase error generator 42 at the timing of edge detection by the edge detector 41. In the digital phase comparator 4 having the configuration shown in FIG. 2, the edge detector 41
When detecting the rising edge of the reference input signal S (fref), supplies a detection pulse of one clock width to the phase error latch circuit 43. Further, the phase error generator 42 divides the output clock CKout by 64 in the feedback counter 3 by n = 64 to divide the divided clock by 64 into 6-bit wide 64 divided data, and when the 64 divided data is 0, 16 ( The error is converted into 5-bit phase error data having a gradient of -1 between 0 and 31 (± 15) as an error (+15 to -16). Then, the phase error latch circuit 43 latches the 5-bit phase error data at the timing of the rising edge detection pulse supplied from the edge detector 41,
Output as it is in 5 bit width. In the digital phase comparator 4 having the configuration shown in FIG. 2, the output clock CKout is used as the latch output by the phase error latch circuit 43.
Phase error data with unit resolution can be obtained.

【0023】ここで、上記デジタル位相比較器4は、例
えば図3に示すように、ランプ波形状の基準入力信号S
(fref )をデジタル化するA/D変換器44と、上記
帰還カウンタ3によるn分周データをデコードするデコ
ード回路45と、上記A/D変換器44によるデジタル
出力として得られる位相エラーデータを上記デコード回
路45によるデコード出力のタイミングでラッチする位
相エラーラッチ回路46により構成しても良い。この図
3に示した構成のデジタル位相比較器4では、上記位相
エラーラッチ回路46によるラッチ出力として、出力ク
ロックCKout以下の分解能の位相エラーデータを得る
ことができる。
Here, the digital phase comparator 4 has a ramp-wave-shaped reference input signal S as shown in FIG.
The A / D converter 44 that digitizes (fref), the decoding circuit 45 that decodes the frequency-divided n data by the feedback counter 3, and the phase error data obtained as a digital output by the A / D converter 44 are described above. A phase error latch circuit 46 that latches at the timing of the decode output by the decode circuit 45 may be used. In the digital phase comparator 4 having the configuration shown in FIG. 3, the phase error data having a resolution equal to or lower than the output clock CKout can be obtained as the latch output by the phase error latch circuit 46.

【0024】そして、上記デジタル位相比較器4の比較
出力すなわち位相エラーデータは、デジタルループフィ
ルタ5を介してノイズシェーパ6に供給され、このノイ
ズシェーパ6から分周制御データとして上記可変分周器
7に供給されるようになっている。
The comparison output of the digital phase comparator 4, that is, the phase error data, is supplied to the noise shaper 6 via the digital loop filter 5, and the variable frequency divider 7 is used as frequency division control data from the noise shaper 6. To be supplied to.

【0025】また、上記デジタルループフィルタ5は、
上記デジタル位相比較器4による比較出力として得られ
た位相エラーデータを用いて上記アナログVCO10の
発振周波数を帰還制御する外ループの所望の帯域fLoop
<fref を得るためのゲインを持つ比例特性と基準入力
信号S(fref )の周波数に拘わらず残留位相エラーを
無くすための積分特性を付加したが用いられる。ここで
は、説明を簡略化するためにスルーとする。
Further, the digital loop filter 5 is
A desired band fLoop of the outer loop for feedback controlling the oscillation frequency of the analog VCO 10 using the phase error data obtained as the comparison output by the digital phase comparator 4.
A proportional characteristic having a gain for obtaining <fref and an integral characteristic for eliminating a residual phase error regardless of the frequency of the reference input signal S (fref) are added. Here, in order to simplify the explanation, it is assumed to be through.

【0026】また、上記ノイズシェーパ6は、上記デジ
タル位相比較器4からデジタルループフィルタ5を介し
て供給される位相エラーデータについて、本来平坦な量
子化雑音スペクトルを高域上がりスペクトルに変える処
理を行うものであって、1次ノイズシェーパや2次ノイ
ズシェーパが用いられる。
Further, the noise shaper 6 performs processing for changing the originally flat quantization noise spectrum into a high-frequency rising spectrum for the phase error data supplied from the digital phase comparator 4 through the digital loop filter 5. The primary noise shaper and the secondary noise shaper are used.

【0027】ここで、1次ノイズシェーパを用いたノイ
ズシェーパ6は、その一般形を図4に示すように、上記
デジタルループフィルタ5から位相エラーデータが供給
される第1の加算器61と、この第1の加算器61の加
算出力が供給される量子化器63及び第2の加算器64
と、上記量子化器63の出力が供給される(−1)乗算
器65と、上記第2の加算器64の加算出力が供給され
るレジスタ66とを備え、上記量子化器63の出力が上
記(−1)乗算器65を介して上記第2の加算器62に
供給され、この第2の加算器62の加算出力が上記可変
分周器7からのイネーブル信号のタイミングで上記レジ
スタ66によりラッチされて上記第1の加算器61に供
給されるようになっている。
Here, the noise shaper 6 using the primary noise shaper has a general form as shown in FIG. 4, and a first adder 61 to which phase error data is supplied from the digital loop filter 5, The quantizer 63 and the second adder 64 to which the addition output of the first adder 61 is supplied
And a register 66 to which the addition output of the second adder 64 is supplied, and the output of the quantizer 63 is It is supplied to the second adder 62 via the (-1) multiplier 65, and the addition output of the second adder 62 is output by the register 66 at the timing of the enable signal from the variable frequency divider 7. The data is latched and supplied to the first adder 61.

【0028】このような構成の1次ノイズシェーパを用
いたノイズシェーパ6は、上記量子化器63から+6d
B/octの周波数特性のノイズスペクトラムを持つ出
力を分周制御データとして上記可変分周器7に供給する
ことになる。
The noise shaper 6 using the primary noise shaper having the above-mentioned structure is provided by the quantizer 63 from the + 6d.
An output having a noise spectrum with a frequency characteristic of B / oct is supplied to the variable frequency divider 7 as frequency division control data.

【0029】なお、上記第1の加算器61の加算出力を
z+1ビットとし、このz+1ビットの加算出力につい
て、上記量子化器63もによりLSB側の下位zビット
を捨ててMSB側の1ビットを出力するものとすれば、
1次ノイズシェーパを用いたノイズシェーパ6は、上記
量子化器63、−1乗算器64及び第2の加算器65を
省略して、図5に示すように、加算器61と、この加算
器61の加算出力を上記可変分周器7から供給されるイ
ネーブル信号によってラッチして該加算器61に供給す
るレジスタ66により構成することができる。
The addition output of the first adder 61 is set to z + 1 bits, and with respect to the addition output of this z + 1 bits, the quantizer 63 also discards the lower z bits on the LSB side and removes one bit on the MSB side. If you want to output,
A noise shaper 6 using a primary noise shaper omits the quantizer 63, the −1 multiplier 64 and the second adder 65, and as shown in FIG. The addition output of 61 can be constituted by a register 66 which is latched by the enable signal supplied from the variable frequency divider 7 and is supplied to the adder 61.

【0030】さらに、2次ノイズシェーパを用いたノイ
ズシェーパ6は、その一般形を図6に示すように、上記
デジタルループフィルタ5から位相エラーデータが供給
される第1の加算器61と、この第1の加算器61の加
算出力が供給される第2の加算器62と、この第2の加
算器62の加算出力が供給される第3の加算器62及び
量子化器63および第3の加算器64と、上記量子化器
63の出力が供給される第1の(−1)乗算器65と、
上記第2の加算器64の加算出力が供給される第1のレ
ジスタ66と、この第1のレジスタ66の出力が供給さ
れる(2)乗算器67及び第2のレジスタ68と、この
第2のレジスタ68の出力が供給される第2の(−1)
乗算器69とを備え、上記量子化器63の出力が上記第
1の(−1)乗算器65を介して上記第3の加算器64
に供給され、この第3の加算器63の加算出力が上記可
変分周器7からのイネーブル信号のタイミングで上記第
1のレジスタ66によりラッチされて上記(2)乗算器
67を介して上記第2の加算器62に供給されるととも
に、上記第1のレジスタ66のラッチ出力すなわち上記
第3の加算器63の加算出力が上記可変分周器7からの
イネーブル信号のタイミングで上記レジスタ68により
ラッチされて上記第2の(−1)乗算器69を介して上
記第1の加算器61に供給されるようになっている。
Further, the noise shaper 6 using the quadratic noise shaper has a general form as shown in FIG. 6, a first adder 61 to which phase error data is supplied from the digital loop filter 5, and a first adder 61. The second adder 62 to which the addition output of the first adder 61 is supplied, and the third adder 62 and the quantizer 63 and the third adder 62 to which the addition output of the second adder 62 is supplied. An adder 64, a first (-1) multiplier 65 to which the output of the quantizer 63 is supplied,
The first register 66 to which the addition output of the second adder 64 is supplied, and (2) the multiplier 67 and the second register 68 to which the output of the first register 66 is supplied, and the second register The second (-1) to which the output of the register 68 of
A multiplier 69, and the output of the quantizer 63 is passed through the first (−1) multiplier 65 to the third adder 64.
The output of the third adder 63 is latched by the first register 66 at the timing of the enable signal from the variable frequency divider 7, and is added via the (2) multiplier 67. While being supplied to the second adder 62, the latch output of the first register 66, that is, the addition output of the third adder 63 is latched by the register 68 at the timing of the enable signal from the variable frequency divider 7. Then, it is supplied to the first adder 61 through the second (−1) multiplier 69.

【0031】このような構成の2次ノイズシェーパを用
いたノイズシェーパ6は、上記量子化器63から+12
dB/octの周波数特性のノイズスペクトラムを持つ
出力を分周制御データとして上記可変分周器7に供給す
ることになる。
The noise shaper 6 using the secondary noise shaper having the above-mentioned configuration is +12 from the quantizer 63.
An output having a noise spectrum having a frequency characteristic of dB / oct is supplied to the variable frequency divider 7 as frequency division control data.

【0032】なお、上記第2の加算器62の加算出力を
z+2ビットとし、このz+2ビットの加算出力につい
て、上記量子化器63によりLSB側の下位zビットを
捨ててMSB側の2ビットを出力するものとすれば、2
次ノイズシェーパを用いたノイズシェーパ6は、上記量
子化器63及び第1の(−1)乗算器64及び第3の加
算器65を省略して、図7に示すように、第1及び第2
の加算器61,62と、この加算器62の加算出力を上
記可変分周器7から供給されるイネーブル信号によって
ラッチして(2)乗算器67を介して上記第2の加算器
62に供給する第1のレジスタ66と、この第1のレジ
スタ66のラッチ出力を(−1)乗算器69を介して上
記第1の加算器61に供給する第2のレジスタ68によ
り構成することができる。
The addition output of the second adder 62 is set to z + 2 bits, and with respect to this addition output of z + 2 bits, the quantizer 63 discards the lower z bits on the LSB side and outputs 2 bits on the MSB side. If you do, 2
The noise shaper 6 using the next noise shaper omits the quantizer 63, the first (−1) multiplier 64, and the third adder 65, and as shown in FIG. Two
Of the adders 61 and 62 and the addition output of the adder 62 are latched by the enable signal supplied from the variable frequency divider 7 and are supplied to the second adder 62 via the multiplier 67 (2). The first register 66 and the second register 68 which supplies the latch output of the first register 66 to the first adder 61 via the (-1) multiplier 69.

【0033】また、上記可変分周器7は、上記ノイズシ
ェーパ6から供給される分周制御データに応じた分周比
で上記アナログVCO10からの出力クロックCK(f
ck)を分周するものであって、その分周出力を帰還パイ
ロット信号S(fp_var )として上記アナログ位相比較
器8に供給する。
The variable frequency divider 7 outputs the output clock CK (f from the analog VCO 10 at a frequency division ratio according to the frequency division control data supplied from the noise shaper 6.
ck) is divided, and the divided output is supplied to the analog phase comparator 8 as a feedback pilot signal S (fp_var).

【0034】この可変分周器7は、例えば図8に示すよ
うに構成される。この図8に示した可変分周器7は、上
記ノイズシェーパ6から分周制御データが供給されるロ
ード値生成回路71と、上記アナログVCO10からの
出力クロックCK(fck)をカウントするカウンタ72
と、このカウンタ72の出力が供給されるデコーダ73
を備え、上記ロード値生成回路71により上記分周制御
データに応じて生成されたロード値が上記デコーダ73
によるコード出力のタイミングでロードされることによ
り、上記デコーダ73によるデコード出力として、上記
ノイズシェーパ6から供給される分周制御データに応じ
た分周比で上記アナログVCO10からの出力クロック
CK(fck)を分周した帰還パイロット信号S(fp_va
r )を上記アナログ位相比較器8に供給する。
The variable frequency divider 7 is constructed, for example, as shown in FIG. The variable frequency divider 7 shown in FIG. 8 includes a load value generation circuit 71 to which frequency division control data is supplied from the noise shaper 6 and a counter 72 that counts an output clock CK (fck) from the analog VCO 10.
And a decoder 73 to which the output of this counter 72 is supplied
And the load value generated by the load value generation circuit 71 according to the frequency division control data is transferred to the decoder 73.
By being loaded at the timing of the code output by the decoder 73, the output clock CK (fck) from the analog VCO 10 is provided as a decode output by the decoder 73 at a frequency division ratio according to the frequency division control data supplied from the noise shaper 6. Feedback pilot signal S (fp_va
r) is supplied to the analog phase comparator 8.

【0035】また、上記アナログ位相比較器8は、上記
基準パイロット信号入力端子2から供給される基準パイ
ロット信号S(fp_ref )と上記可変分周器7から供給
される帰還パイロット信号S(fp_var )とを位相比較
するもので、その比較出力として、上記基準パイロット
信号S(fp_ref )に対して帰還パイロット信号S(f
p_var )の位相が遅れている場合には正の位相エラー信
号を上記アナログループフィルタ9を介して制御信号と
して上記アナログVCO10に供給し、また、上記基準
パイロット信号S(fp_ref )に対して帰還パイロット
信号S(fp_var )の位相が進んでいる場合には負の位
相エラー信号を上記アナログループフィルタ9を介して
制御信号として上記アナログVCO10に供給するよう
になっている。
The analog phase comparator 8 receives the reference pilot signal S (fp_ref) supplied from the reference pilot signal input terminal 2 and the feedback pilot signal S (fp_var) supplied from the variable frequency divider 7. Of the feedback pilot signal S (f) with respect to the reference pilot signal S (fp_ref).
When the phase of p_var) is delayed, a positive phase error signal is supplied to the analog VCO 10 as a control signal via the analog loop filter 9, and a feedback pilot is supplied to the reference pilot signal S (fp_ref). When the phase of the signal S (fp_var) is advanced, a negative phase error signal is supplied to the analog VCO 10 as a control signal via the analog loop filter 9.

【0036】また、上記アナログループフィルタ9は、
上記アナログ位相比較器8の比較出力を制御信号として
上記アナログVCO10の発振位相を帰還制御する内ル
ープで負帰還がかかるように正のゲインを持ち、所望の
帯域fp_Loop<fp_ref を得るための周波数特性を有す
るフィルタからなる。
Further, the analog loop filter 9 is
Frequency characteristics for obtaining a desired band fp_Loop <fp_ref with a positive gain so that negative feedback is applied in an inner loop for feedback controlling the oscillation phase of the analog VCO 10 using the comparison output of the analog phase comparator 8 as a control signal. Consisting of a filter having

【0037】さらに、上記アナログVCO10は、上記
アナログループフィルタ9を介して制御信号として供給
される上記アナログ位相比較器8の比較出力すなわち位
相エラーが高いほど、出力クロックCK(fck)の周波
数fckが高くなる特性を有する電圧制御型発振器からな
る。
Further, the higher the comparison output of the analog phase comparator 8 supplied as a control signal through the analog loop filter 9, that is, the phase error, the higher the frequency fck of the output clock CK (fck) of the analog VCO 10 is. It consists of a voltage-controlled oscillator with the characteristic of increasing.

【0038】このような構成のデジタルPLL回路にお
いて、上述の図5に示した1次ノイズシェーパを用いた
ノイズシェーパ6から1ビットの分周制御データKを上
記可変分周器7に供給して分周比を制御する場合には、
例えば、z=5ビットとして加算器61によるz+1=
6ビットの加算出力のLSB側5ビットを上記可変分周
器7から供給される1ビット幅のイネーブル信号のタイ
ミングでレジスタ66によりラッチするようにする。そ
して、分周制御データK=0のときに上記ロード値生成
回路71からロード値L=1を上記カウンタ72にロー
ドすることによって、上記可変分周器7を3分周器とし
て機能させ、また、分周制御データK=1のときに、上
記ロード値生成回路71からロード値L=0を上記カウ
ンタ72にロードすることによって、上記可変分周器7
を4分周器として機能させるようにする。
In the digital PLL circuit having such a configuration, the 1-bit frequency division control data K is supplied to the variable frequency divider 7 from the noise shaper 6 using the primary noise shaper shown in FIG. When controlling the division ratio,
For example, assuming that z = 5 bits, the adder 61 outputs z + 1 =
The LSB side 5 bits of the 6-bit addition output are latched by the register 66 at the timing of the 1-bit width enable signal supplied from the variable frequency divider 7. Then, when the frequency division control data K = 0, the load value L = 1 is loaded from the load value generation circuit 71 into the counter 72, thereby causing the variable frequency divider 7 to function as a third frequency divider, and When the frequency division control data K = 1, the variable frequency divider 7 is loaded by loading the load value L = 0 from the load value generation circuit 71 into the counter 72.
To function as a divide-by-four divider.

【0039】すなわち、上記デジタル位相比較器4から
デジタルループフィルタ5を介して供給される位相エラ
ーデータが「0」のときに、上記ノイズシェーパ6から
出力される分周制御データKの時系列は、K=0000
0000000000000000000000000
00を繰り返すことになり、「1」の出現率が「0/3
2」で平均値が「0/32」となる。また、上記位相エ
ラーデータが「1」のときの分周制御データKの時系列
は、K=000000000000000000000
0000000001を繰り返すことになり、「1」の
出現率が「1/32」で平均値が「1/32」となる。
さらに、上記位相エラーデータが「2」のときの分周制
御データKの時系列は、K=000000000000
0001000000000000001を繰り返すこ
とになり、「1」の出現率が「2/32」で平均値が
「2/32」となる。以下同様に、上記位相エラーデー
タが「n」のときの分周制御データKの時系列は「1」
の出現率が「(n−1)/32」で平均値が「(n−
1)/32」となる。これにより、上記可変分周器7の
分周比は、「4」の出現率が「(n−1)/32」であ
って平均分周比が「3+(n−1)/32」となり、上
記位相エラーデータが正方向に大きくなるにしたがっ
て、帰還パイロット信号S(fp_var )の間隔クロック
数の平均値すなわち平均分周比は小さくなる。
That is, when the phase error data supplied from the digital phase comparator 4 via the digital loop filter 5 is "0", the time series of the frequency division control data K output from the noise shaper 6 is , K = 0000
0000000000000000000000
00 is repeated, and the appearance rate of "1" is "0/3
The average value becomes "0/32" at "2". Further, the time series of the frequency division control data K when the phase error data is “1” is K = 000000000000000000000000
By repeating 0000000001, the appearance rate of "1" is "1/32" and the average value is "1/32".
Furthermore, the time series of the frequency division control data K when the phase error data is “2” is K = 000000000000
000100000000000000 is repeated, and the appearance rate of "1" is "2/32" and the average value is "2/32". Similarly, the time series of the frequency division control data K when the phase error data is "n" is "1".
Has an appearance rate of "(n-1) / 32" and an average value of "(n-
1) / 32 ”. As a result, the frequency division ratio of the variable frequency divider 7 is such that the appearance rate of "4" is "(n-1) / 32" and the average frequency division ratio is "3+ (n-1) / 32." As the phase error data increases in the positive direction, the average value of the number of interval clocks of the feedback pilot signal S (fp_var), that is, the average division ratio decreases.

【0040】このように上記可変分周器7の分周比が可
変制御されることによって、上記アナログVCO10の
発振周波数すなわち出力クロックCK(fck)の周波数
fckは、上記アナログ位相比較器8の比較出力を制御信
号として上記アナログVCO10の発振周波数を帰還制
御する内ループが定常状態に達した後は、位相エラーデ
ータの値nと基準パイロット信号S(fp_ref )の周波
数fp_ref とで意義的に決まる周波数fck={3+(n
−1)/32}×fp_ref に落ちつくことになる。
By thus variably controlling the frequency division ratio of the variable frequency divider 7, the oscillation frequency of the analog VCO 10, that is, the frequency fck of the output clock CK (fck), is compared by the analog phase comparator 8. After the inner loop that feedback-controls the oscillation frequency of the analog VCO 10 by using the output as a control signal reaches a steady state, the frequency significantly determined by the value n of the phase error data and the frequency fp_ref of the reference pilot signal S (fp_ref). fck = {3+ (n
-1) / 32} × fp_ref.

【0041】すなわち、このデジタルPLL回路は、上
記ノイズシェーパ6からアナログVCO10までが上記
デジタル位相比較器4からデジタルループフィルタ5を
介して供給される位相エラーデータで発振周波数が制御
されるVCOとしてして機能し、このVCOと上記帰還
カウンタ3とデジタル位相比較器4とデジタルループフ
ィルタ5により外ループのPLLを構成した構成した2
重ループのデジタルPLL回路として機能する。そし
て、この2重ループのデジタルPLL回路では、外ルー
プのノイズシェーパ6により位相エラーデータに対して
本来平坦な量子化雑音スペクトルを高域上がりスペクト
ルに変える処理を行い、さらに、内ループのアナログル
ープフィルタ9で高域を抑圧することにより、上記アナ
ログVCO10の発振出力すなわち出力クロックCK
(fck)に生じる位相ジッタを少なくすることができ
る。すなわち、可変分周器7により得られる帰還パイロ
ット信号S(fp_var )の1波1波はfckクロック単位
のジッタを持つが、上記ノイズシェーパ6によって長期
的に所定の周波数となるように変調しているので結果的
に低域では高分解能の周波数を表現しており、また、高
域の位相ジッタをアナログループフィルタ9で抑圧して
少なくすることができる。
That is, the digital PLL circuit is a VCO whose oscillation frequency is controlled by the phase error data supplied from the noise shaper 6 to the analog VCO 10 from the digital phase comparator 4 through the digital loop filter 5. The VCO, the feedback counter 3, the digital phase comparator 4, and the digital loop filter 5 constitute an outer loop PLL.
It functions as a heavy loop digital PLL circuit. In this double loop digital PLL circuit, the noise shaper 6 in the outer loop performs processing for changing the originally flat quantization noise spectrum into a high-range rising spectrum for the phase error data, and further, the analog loop in the inner loop. By suppressing the high frequency band with the filter 9, the oscillation output of the analog VCO 10, that is, the output clock CK
Phase jitter generated in (fck) can be reduced. That is, one wave of the feedback pilot signal S (fp_var) obtained by the variable frequency divider 7 has a jitter of fck clock unit, but is modulated by the noise shaper 6 so as to have a predetermined frequency in the long term. As a result, a high resolution frequency is expressed in the low frequency range, and the high frequency phase jitter can be suppressed by the analog loop filter 9 to be reduced.

【0042】ここで、1次ノイズシェーパを用いたノイ
ズシェーパ6から1ビットの分周制御データKを上記可
変分周器7に供給して分周比を3分周〜4分周に制御す
るようにした2重ループのデジタルPLL回路におい
て、帰還カウンタ3の位相が遅れていた場合の動作を図
9のタイミングチャートに示す。また、上記2重ループ
のデジタルPLL回路において、ノイズシェーパ6の入
力データをz=6ビットとし、アナログループフィルタ
3の特性をパイロット周波数fp_var =fp_refの約1
/16のカットオフ周波数を持つ低域通過特性とし、固
定データ「1」を上記ノイズシェーパ6に入力した場
合、すなわち、出力クロックCK(fck)の周波数fck
は基準パイロット信号S(fp_ref )の周波数fp_ref
を(3+1/64)逓倍している場合について、アナロ
グVCO10により得られる出力クロックCK(fck)
の位相ジッタのシュミレーション結果を図10に示す。
Here, the 1-bit frequency division control data K is supplied from the noise shaper 6 using the primary noise shaper to the variable frequency divider 7 to control the frequency division ratio to 3 to 4 frequency divisions. In the double loop digital PLL circuit thus configured, the operation when the phase of the feedback counter 3 is delayed is shown in the timing chart of FIG. In the double loop digital PLL circuit, the input data of the noise shaper 6 is z = 6 bits, and the characteristic of the analog loop filter 3 is about 1 of the pilot frequency fp_var = fp_ref.
When the fixed data “1” is input to the noise shaper 6 with the low-pass characteristic having a cutoff frequency of / 16, that is, the frequency fck of the output clock CK (fck)
Is the frequency fp_ref of the reference pilot signal S (fp_ref)
Output clock CK (fck) obtained by the analog VCO 10 in the case where is multiplied by (3 + 1/64)
FIG. 10 shows the simulation result of the phase jitter of the above.

【0043】また、上述の図6に示した2次ノイズシェ
ーパを用いたノイズシェーパ6から2ビットの分周制御
データKを上記可変分周器7に供給して分周比を制御す
る場合には、例えば、z=5ビットとして第1の加算器
61によりz+1=6ビットの加算出力を得るととも
に、第2の加算器62によりz+2=7ビットの加算出
力を得て、上記第2の加算器62によるz+2=7ビッ
トの加算出力のLSB側5ビットを上記可変分周器7か
ら供給される1ビット幅のイネーブル信号のタイミング
でレジスタ66によりラッチするようにする。そして、
分周制御データK=0のときに上記ロード値生成回路7
1からロード値L=3を上記カウンタ72にロードする
ことによって、上記可変分周器7を2分周器として機能
させ、分周制御データK=1のときに上記ロード値生成
回路71からロード値L=2を上記カウンタ72にロー
ドすることによって、上記可変分周器7を3分周器とし
て機能させ、分周制御データK=2のときに上記ロード
値生成回路71からロード値L=1を上記カウンタ72
にロードすることによって、上記可変分周器7を4分周
器として機能させ、さらに、分周制御データK=3のと
きに、上記ロード値生成回路71からロード値L=0を
上記カウンタ72にロードすることによって、上記可変
分周器7を5分周器として機能させるようにする。
Further, in the case of supplying 2-bit frequency division control data K from the noise shaper 6 using the secondary noise shaper shown in FIG. 6 to the variable frequency divider 7 to control the frequency division ratio. Is, for example, with z = 5 bits, the first adder 61 obtains an addition output of z + 1 = 6 bits, and the second adder 62 obtains an addition output of z + 2 = 7 bits. The 5 bits on the LSB side of the added output of z + 2 = 7 bits by the device 62 are latched by the register 66 at the timing of the 1-bit width enable signal supplied from the variable frequency divider 7. And
The load value generation circuit 7 when the frequency division control data K = 0
By loading the load value L = 3 from 1 to the counter 72, the variable frequency divider 7 functions as a frequency divider by 2, and when the frequency division control data K = 1, it is loaded from the load value generation circuit 71. By loading the value L = 2 into the counter 72, the variable frequency divider 7 functions as a frequency divider by 3, and when the frequency division control data K = 2, the load value L = from the load value generation circuit 71. 1 for the counter 72
The variable frequency divider 7 is made to function as a frequency divider by 4 by loading the load value L from the load value generating circuit 71 to the counter 72 when the frequency dividing control data K = 3. The variable frequency divider 7 is made to function as a frequency divider 5 by loading the variable frequency divider 7 into the variable frequency divider 7.

【0044】すなわち、上記デジタル位相比較器4から
デジタルループフィルタ5を介して供給される位相エラ
ーデータが「1」のときに、上記ノイズシェーパ6から
出力される分周制御データKの時系列は、K=1111
1111111111111111111111111
1111111111111111111111111
1111111111を繰り返すことになり、平均値が
「1+0/32」となる。また、上記位相エラーデータ
が「1」のときの分周制御データKの時系列は、K=1
1111112012012020202102110
2111111111120112012020202
1021021111111を繰り返すことになり、平
均値が「1+1/32」となる。さらに、上記位相エラ
ーデータが「2」のときの分周制御データKの時系列
は、K=111112020210211111120
1202021111111111202021021
111112012020211111を繰り返すこと
になり、「1+2/32」で平均値が「2/32」とな
る。以下同様に、上記位相エラーデータが「n」のとき
の分周制御データKの時系列は「1」の出現率が「1+
(n−1)/32」で平均値が「(n−1)/32」と
なる。これにより、上記可変分周器7の分周比は、
「4」の出現率が「(n−1)/32」であって平均分
周比が「3+(n−1)/32」となり、上記位相エラ
ーデータが正方向に大きくなるにしたがって、帰還パイ
ロット信号S(fp_var )の間隔クロック数の平均値す
なわち平均分周比は小さくなる。
That is, when the phase error data supplied from the digital phase comparator 4 via the digital loop filter 5 is "1", the time series of the frequency division control data K output from the noise shaper 6 is , K = 1111
11111111111111111111111111
11111111111111111111111111
By repeating 1111111111, the average value becomes "1 + 0/32." Further, the time series of the frequency division control data K when the phase error data is “1” is K = 1.
1111112012012020202102110
2111111111120112012020202
Since 1021021111111 is repeated, the average value becomes “1 + 1/32”. Further, the time series of the frequency division control data K when the phase error data is “2” is K = 111112020210211111120.
1202021111111111202021021
1111112012020211111 is repeated, and the average value becomes "2/32" at "1 + 2/32". Similarly, in the time series of the frequency division control data K when the phase error data is “n”, the appearance rate of “1” is “1+
At (n-1) / 32 ", the average value becomes" (n-1) / 32. " Accordingly, the frequency division ratio of the variable frequency divider 7 is
The appearance rate of "4" is "(n-1) / 32" and the average frequency division ratio is "3+ (n-1) / 32", and feedback is performed as the phase error data increases in the positive direction. The average value of the number of interval clocks of the pilot signal S (fp_var), that is, the average frequency division ratio becomes small.

【0045】このように上記可変分周器7の分周比が可
変制御されることによって、上記アナログVCO10の
発振周波数すなわち出力クロックCK(fck)の周波数
fckは、上記アナログ位相比較器8の比較出力を制御信
号として上記アナログVCO10の発振周波数を帰還制
御する内ループが定常状態に達した後は、位相エラーデ
ータの値nと基準パイロット信号S(fp_ref )の周波
数fp_ref とせ意義的に決まる周波数fck={3+(n
−1)/32}×fp_ref に落ちつくことになる。
By variably controlling the frequency division ratio of the variable frequency divider 7 in this way, the oscillation frequency of the analog VCO 10, that is, the frequency fck of the output clock CK (fck), is compared by the analog phase comparator 8. After the inner loop that feedback-controls the oscillation frequency of the analog VCO 10 using the output as a control signal reaches a steady state, the value f of the phase error data and the frequency fp_ref of the reference pilot signal S (fp_ref) are determined as the frequency fck that is significantly determined. = {3+ (n
-1) / 32} × fp_ref.

【0046】すなわち、このデジタルPLL回路は、上
記ノイズシェーパ6からアナログVCO10までが上記
デジタル位相比較器4からデジタルループフィルタ5を
介して供給される位相エラーデータで発振周波数が制御
されるVCOとしてして機能し、このVCOと上記帰還
カウンタ3とデジタル位相比較器4とデジタルループフ
ィルタ5により外ループのPLLを構成した構成した2
重ループのデジタルPLL回路として機能する。
That is, this digital PLL circuit is a VCO whose oscillation frequency is controlled by the phase error data supplied from the noise shaper 6 to the analog VCO 10 from the digital phase comparator 4 through the digital loop filter 5. The VCO, the feedback counter 3, the digital phase comparator 4, and the digital loop filter 5 constitute an outer loop PLL.
It functions as a heavy loop digital PLL circuit.

【0047】ここで、2次ノイズシェーパを用いたノイ
ズシェーパ6から1ビットの分周制御データKを上記可
変分周器7に供給して分周比を2分周〜5分周に制御す
るようにした2重ループのデジタルPLL回路におい
て、帰還カウンタ3の位相が遅れていた場合の動作を図
11のタイミングチャートに示す。また、上記2重ルー
プのデジタルPLL回路において、ノイズシェーパ6の
入力データをz=6ビットとし、アナログループフィル
タ3の特性をパイロット周波数fp_var =fp_ref の約
1/16のカットオフ周波数を持つ低域通過特性とし、
固定データ「1」を上記ノイズシェーパ6に入力した場
合、すなわち、出力クロックCK(fck)の周波数fck
は基準パイロット信号S(fp_ref )の周波数fp_ref
を(3+1/64)逓倍している場合について、アナロ
グVCO10により得られる出力クロックCK(fck)
の位相ジッタのシュミレーション結果を図12に示す。
Here, the 1-bit frequency division control data K is supplied from the noise shaper 6 using the secondary noise shaper to the variable frequency divider 7 to control the frequency division ratio to 2 to 5. In the double loop digital PLL circuit thus configured, the operation when the phase of the feedback counter 3 is delayed is shown in the timing chart of FIG. In the double loop digital PLL circuit, the input data of the noise shaper 6 is set to z = 6 bits, and the characteristic of the analog loop filter 3 is set to a low frequency range having a cutoff frequency of about 1/16 of the pilot frequency fp_var = fp_ref. With passage characteristics,
When the fixed data “1” is input to the noise shaper 6, that is, the frequency fck of the output clock CK (fck)
Is the frequency fp_ref of the reference pilot signal S (fp_ref)
Output clock CK (fck) obtained by the analog VCO 10 in the case where is multiplied by (3 + 1/64)
FIG. 12 shows the result of phase jitter simulation.

【0048】図10及び図12に示したシュミレーショ
ン結果から明らかなように、2次ノイズシェーパを用い
たノイズシェーパ6を外ループに有する2重ループのデ
ジタルPLL回路は、1次ノイズシェーパを用いたノイ
ズシェーパ6を外ループに有する2重ループのデジタル
PLL回路よりも、アナログVCO10により得られる
出力クロックCK(fck)の位相ジッタを少なくするこ
とができる。
As is apparent from the simulation results shown in FIGS. 10 and 12, the double loop digital PLL circuit having the noise shaper 6 using the secondary noise shaper in the outer loop uses the primary noise shaper. It is possible to reduce the phase jitter of the output clock CK (fck) obtained by the analog VCO 10 as compared with the double loop digital PLL circuit having the noise shaper 6 in the outer loop.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように、本発明に係るデジタルP
LL回路は、2重ループのデジタルPLL回路として動
作し、第1のループにおいて入力信号の位相と出力信号
の位相とをデジタル位相比較手段で位相比較し、この比
較出力でノイズシェーパを介してデジタル可変周波数信
号発生手段を制御し、第2のループにおいて 上記デジ
タル可変周波数信号発生手段の出力信号の位相とリファ
レンス信号の位相とを比較し、上記比較出力に応じてア
ナログ可変周波数信号発生手段を制御するので、第2の
ループの周波数特性を利用して高域のノイズを抑圧する
ことができ、上記アナログ可変周波数信号発生手段の出
力信号に生じる位相ジッタを少なくすることができる。
また、デジタル回路部分を単一クロックで動作させるこ
とができ、集積回路化が容易である。
As described above, the digital P according to the present invention is used.
The LL circuit operates as a double-loop digital PLL circuit, and in the first loop, the phase of the input signal is compared with the phase of the output signal by the digital phase comparison means, and the comparison output is digitally output via the noise shaper. The variable frequency signal generating means is controlled, the phase of the output signal of the digital variable frequency signal generating means is compared with the phase of the reference signal in the second loop, and the analog variable frequency signal generating means is controlled according to the comparison output. Therefore, the high frequency noise can be suppressed by utilizing the frequency characteristic of the second loop, and the phase jitter generated in the output signal of the analog variable frequency signal generating means can be reduced.
In addition, the digital circuit portion can be operated with a single clock, which facilitates integration into an integrated circuit.

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

【図1】本発明に係るデジタルPLL回路の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital PLL circuit according to the present invention.

【図2】上記デジタルPLL回路におけるデジタル位相
比較器の構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a digital phase comparator in the digital PLL circuit.

【図3】上記デジタルPLL回路におけるデジタル位相
比較器の他の構成例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing another configuration example of a digital phase comparator in the digital PLL circuit.

【図4】上記デジタルPLL回路におけるノイズシェー
パとして用いられる1次ノイズシェーパの一般形の構成
を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a general configuration of a primary noise shaper used as a noise shaper in the digital PLL circuit.

【図5】上記1次ノイズシェーパの具体的な構成例を示
すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a specific configuration example of the primary noise shaper.

【図6】上記デジタルPLL回路におけるノイズシェー
パとして用いられる2次ノイズシェーパの一般形の構成
を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a general configuration of a secondary noise shaper used as a noise shaper in the digital PLL circuit.

【図7】上記2次ノイズシェーパの具体的な構成例を示
すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a specific configuration example of the secondary noise shaper.

【図8】上記デジタルPLL回路における可変分周器の
構成例を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a variable frequency divider in the digital PLL circuit.

【図9】図5に示した1次ノイズシェーパを用いたノイ
ズシェーパを外ループに有する2重ループのデジタルP
LL回路の動作例を示すタイミングチャートである。
9 is a dual-loop digital P having a noise shaper using the primary noise shaper shown in FIG. 5 in an outer loop.
7 is a timing chart showing an operation example of the LL circuit.

【図10】図5に示した1次ノイズシェーパを用いたノ
イズシェーパを外ループに有する2重ループのデジタル
PLL回路により得られる出力クロックの位相ジッタの
シュミレーション結果を示す特性図である。
10 is a characteristic diagram showing a simulation result of phase jitter of an output clock obtained by a double loop digital PLL circuit having a noise shaper using the primary noise shaper shown in FIG. 5 in an outer loop.

【図11】図7に示した2次ノイズシェーパを用いたノ
イズシェーパを外ループに有する2重ループのデジタル
PLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。
11 is a timing chart showing an operation example of a dual-loop digital PLL circuit having a noise shaper using the secondary noise shaper shown in FIG. 7 in an outer loop.

【図12】図7に示した2次ノイズシェーパを用いたノ
イズシェーパを外ループに有する2重ループのデジタル
PLL回路により得られる出力クロックの位相ジッタの
シュミレーション結果を示す特性図である。
12 is a characteristic diagram showing a simulation result of phase jitter of an output clock obtained by a double loop digital PLL circuit having a noise shaper using the secondary noise shaper shown in FIG. 7 in an outer loop.

【図13】従来のデジタルPLL回路の構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a conventional digital PLL circuit.

【図14】図13に示した従来のデジタルPLL回路に
おけるデジタル位相比較器の構成例を示すブロック図で
ある。
14 is a block diagram showing a configuration example of a digital phase comparator in the conventional digital PLL circuit shown in FIG.

【図15】上記デジタル位相比較器の動作例を示す波形
図である。
FIG. 15 is a waveform diagram showing an operation example of the digital phase comparator.

【図16】従来のデジタルPLL回路の他の構成例を示
すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing another configuration example of a conventional digital PLL circuit.

【図17】図16に示した従来のデジタルPLL回路に
おけるデジタルVCOの構成を示すブロック図である。
17 is a block diagram showing a configuration of a digital VCO in the conventional digital PLL circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 帰還カウンタ 4 デジタル位相比較器 5 デジタルループフィルタ 6 ノイズシェーパ 7 可変分周器 8 アナログ位相比較器 9 アナログループフィルタ 10 アナログVCO 3 Feedback counter 4 Digital phase comparator 5 Digital loop filter 6 Noise shaper 7 Variable frequency divider 8 Analog phase comparator 9 Analog loop filter 10 Analog VCO

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号の位相とアナログ可変周波数信
号発生手段の出力信号の位相をデジタル位相比較手段で
位相比較し、この比較出力でデジタル可変周波数信号発
生手段を制御する第1のループと、上記デジタル可変周
波数信号発生手段の出力信号の位相とリファレンス信号
の位相とをアナログ位相比較手段で位相比較し、この比
較出力に応じてアナログ可変周波数信号発生手段を制御
し、上記アナログ可変周波数信号発生手段の出力を上記
デジタル可変周波数信号発生手段のクロックに入力する
第2のループとを設けるようにしたデジタルPLL回路
であって、 上記第1のループ内にノイズシェーパを有し、 上記デジタル位相比較手段の比較出力でデジタル可変周
波数信号発生手段をノイズシェーパを介して制御するこ
とを特徴とするデジタルPLL回路。
1. A first loop for comparing the phase of an input signal with the phase of an output signal of an analog variable frequency signal generating means by a digital phase comparing means, and controlling the digital variable frequency signal generating means with this comparison output. The phase of the output signal of the digital variable frequency signal generating means and the phase of the reference signal are compared by the analog phase comparing means, and the analog variable frequency signal generating means is controlled according to the comparison output to generate the analog variable frequency signal generating means. And a second loop for inputting the output of the means to the clock of the digital variable frequency signal generation means, the digital PLL circuit having a noise shaper in the first loop, The digital variable frequency signal generating means is controlled by a comparison output of the means via a noise shaper. Digital PLL circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100919836B1 (en) * 2007-11-16 2009-10-01 한국과학기술원 All-Digital Phase Locked Loop and Method of Generating an Oscillation Signal Using the Same for Low Quantization Noise

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KR100919836B1 (en) * 2007-11-16 2009-10-01 한국과학기술원 All-Digital Phase Locked Loop and Method of Generating an Oscillation Signal Using the Same for Low Quantization Noise

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