JPH09261046A - Pll周波数シンセサイザ - Google Patents

Pll周波数シンセサイザ

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Publication number
JPH09261046A
JPH09261046A JP8063332A JP6333296A JPH09261046A JP H09261046 A JPH09261046 A JP H09261046A JP 8063332 A JP8063332 A JP 8063332A JP 6333296 A JP6333296 A JP 6333296A JP H09261046 A JPH09261046 A JP H09261046A
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JP
Japan
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signal
frequency
comparison
phase difference
outputs
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8063332A
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English (en)
Inventor
Morihito Hasegawa
守仁 長谷川
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to JP8063332A priority Critical patent/JPH09261046A/ja
Publication of JPH09261046A publication Critical patent/JPH09261046A/ja
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロックアップタイムを短縮し、チューニングス
ピードの高速化を図る。 【解決手段】分周器15は周波数信号fvを分周した信号fp
1 を出力し、分周器18は信号S1を分周器15と同一の分周
比で分周した信号fp2 を出力する。ロック検出器23は基
準信号fr及び信号fp2 に基づいて信号fr,fp2 の位相の
ロックを検出し信号LDを出力する。マルチプレクサ24は
信号LDに基づいて信号fp1 又はfp2 を選択し信号fpとし
て出力する。位相比較器21は信号fr,fpに基づいて位相
差信号φR,φP を出力し、C/P回路25は信号φR ,
φP に基づく電圧信号Doを出力する。VCO27は信号Do
に基づく制御電圧信号VT の電圧値に応じた信号fvを出
力する。位相比較器22は信号fr,fpの位相差に基づく位
相差信号φP1を出力する。AND回路28は信号fvを分周
器18に供給する回路であり、信号φP1が出力されている
時間だけ信号fvを無効化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、設定周波数に対し
て出力信号の周波数を常に一致させるように動作するP
LL周波数シンセサイザ及びその駆動方法に関する。
【0002】近年、携帯電話、コードレス電話等の移動
体通信機器にはPLL周波数シンセサイザが多く用いら
れている。このような移動体通信機器ではその使用形態
が広がってきたり、使用者が増大している。これに伴
い、セル半径の縮小(小ゾーン化)や周波数の時間的有
効利用のための時分割処理等の事情から、PLL周波数
シンセサイザはチューニングスピードの高速化を望まれ
ている。そのため、PLL周波数シンセサイザのロック
アップタイムを短縮する必要がある。
【0003】
【従来の技術】図7は従来のPLL周波数シンセサイザ
100を示す。基準分周器101は図示しない水晶発振
器から出力される所定周波数の発振信号CLKを基準信
号frに分周し、その基準信号frを位相比較器103
に出力する。比較分周器102は電圧制御発振器(VC
O)106から出力される周波数信号fvを比較信号f
pに分周し、その比較信号fpを位相比較器103に出
力する。
【0004】位相比較器103は基準信号frと比較信
号fpとの位相を比較し、その比較結果に基づく第1の
位相差信号φR及び第2の位相差信号φPをチャージポ
ンプ(C/P)回路104に出力する。
【0005】C/P回路104は第1及び第2の位相差
信号φR,φPに基づく電圧信号Doをローパスフィル
タ(LPF)105に出力する。LPF105は、電圧
信号Doを平滑化することにより高周波成分を除去した
制御電圧信号VT をVCO106に出力する。
【0006】そして、VCO106はこの制御電圧信号
T の電圧値に応じた周波数信号fvを出力し、この周
波数信号fvは比較分周器102に帰還される。いま、
周波数信号fvの周波数が設定周波数に一致している状
態において、設定周波数が新たな値に切り換えられる
と、上記のような動作が繰り返し実行されることによっ
て、図8に示すようにLPF105の制御電圧信号VT
の過渡状態が確認される。制御電圧信号VT は例えば収
束電圧VT1を中心にオーバーシュート及びアンダーシュ
ートを繰り返し、ロックアップタイムT1で収束電圧V
T1に収束する。その結果、VCO106の周波数信号f
vは最終的に新たな設定周波数にロックされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のPL
L周波数シンセサイザ100では、制御電圧信号VT
オーバーシュート及びアンダーシュートを繰り返すた
め、収束電圧VT1に収束するまでに要するロックアップ
タイムT1は長時間となってしまい、よって、PLL周
波数シンセサイザのチューニングスピードの高速化を図
ることができないという問題がある。
【0008】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、制御電圧信号のリンギ
ングを抑制することによりロックアップタイムを短縮
し、チューニングスピードの高速化を図ることができる
PLL周波数シンセサイザを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明は、外部からの設定周波数と出力す
る周波数信号の周波数とを一致させるようにしたPLL
周波数シンセサイザであって、周波数信号を分周するこ
とにより第1の比較信号を出力する第1の比較分周器
と、供給される信号を第1の比較分周器の分周比と同一
の分周比にて分周することにより第2の比較信号を出力
する第2の比較分周器と、所定の周波数の基準信号と第
2の比較信号との周波数が一致していないときには第1
の比較信号を選択し、該基準信号と第2の比較信号の周
波数が一致したときには第2の比較信号を選択し、その
選択した信号を比較信号として出力する選択回路と、基
準信号と選択回路から出力される比較信号との位相差に
応じた周波数信号を出力する発振器と、周波数信号を第
2の比較分周器に供給するための回路であって、基準信
号と第2の比較信号との位相差分の時間だけ周波数信号
を無効化する信号供給回路とを設けた。
【0010】請求項2の発明は、周波数信号を分周する
ことにより第1の比較信号を出力する第1の比較分周器
と、供給される信号を第1の比較分周器の分周比と同一
の分周比にて分周することにより第2の比較信号を出力
する第2の比較分周器と、所定の周波数の基準信号と第
2の比較信号とに基づいて周波数信号の周波数が設定周
波数と一致したかどうかを検出するためのロック検出器
と、第1の比較信号及び第2の比較信号を入力し、ロッ
ク検出器によってロックが検出されていないときには第
1の比較信号を選択し、ロックが検出されたときには第
2の比較信号を選択し、その選択した信号を比較信号と
して出力する選択回路と、基準信号と選択回路から出力
される比較信号とを入力し、基準信号及び比較信号に基
づいて第1の位相差信号及び第2の位相差信号を出力す
る第1の位相比較器と、第1及び第2の位相差信号に基
づく電圧信号を出力するチャージポンプ回路と、電圧信
号に基づく制御電圧信号の電圧値に応じた周波数信号を
出力する電圧制御発振器と、基準信号と第2の比較信号
とを入力し、基準信号及び第2の比較信号の位相差に基
づいて第3の位相差信号及び第4の位相差信号を出力す
る第2の位相比較器と、周波数信号を第2の比較分周器
に供給するための回路であって、第4の位相差信号が出
力されている時間だけ周波数信号を無効化する信号供給
手段とを設けた。
【0011】請求項3の発明は、所定の周波数の発振信
号を分周することにより第1の基準信号を出力する第1
の基準分周器と、供給される信号を第1の基準分周器の
分周比と同一の分周比にて分周することにより第2の基
準信号を出力する第2の基準分周器と、周波数信号を分
周することにより比較信号を出力する比較分周器と、第
2の基準信号の周波数と比較信号の周波数とが一致して
いないときは第1の基準信号を選択し、第2の基準信号
の周波数と比較信号の周波数とが一致したときには第2
の基準信号を選択し、その選択した信号を基準信号とし
て出力する選択回路と、選択回路から出力される基準信
号と比較信号との位相差に応じた周波数信号を出力する
発振器と、発振信号を第2の基準分周器に供給するため
の回路であって、第2の基準信号と比較信号との位相差
分の時間だけ発振信号を無効化する信号供給回路とを設
けた。
【0012】請求項4の発明は、所定の周波数の発振信
号を分周することにより第1の基準信号を出力する第1
の基準分周器と、供給される信号を第1の基準分周器の
分周比と同一の分周比にて分周することにより第2の基
準信号を出力する第2の基準分周器と、周波数信号を分
周することにより比較信号を出力する比較分周器と、第
2の基準信号と比較信号とに基づいて周波数信号の周波
数が設定周波数と一致したかどうかを検出するためのロ
ック検出器と、第1の基準信号及び第2の基準信号を入
力し、ロック検出器によってロックが検出されていない
ときには第1の基準信号を選択し、ロックが検出された
ときには第2の基準信号を選択し、その選択した信号を
基準信号として出力する選択回路と、選択回路から出力
される基準信号と比較信号とを入力し、基準信号及び比
較信号に基づいて第1の位相差信号φR及び第2の位相
差信号φPを出力する第1の位相比較器と、第1及び第
2の位相差信号に基づく電圧信号を出力するチャージポ
ンプ回路と、電圧信号に基づく制御電圧信号の電圧値に
応じた周波数信号を出力する電圧制御発振器と、第2の
基準信号と比較信号とを入力し、第2の基準信号及び比
較信号の位相差に基づいて第3の位相差信号φR1及び
第4の位相差信号φP1を出力する第2の位相比較器
と、発振信号を第2の基準分周器に供給するための回路
であって、第3の位相差信号が出力されている時間だけ
発振信号を無効化する信号供給回路とを設けた。
【0013】請求項5の発明は、ロック検出器を、第3
の位相差信号及び第4の位相差信号に基づいて周波数信
号の周波数が設定周波数と一致したかどうかを検出する
ものとした。
【0014】(作用)請求項1の発明によれば、基準信
号の位相と第2の比較信号の位相との間に位相差がある
場合には第1の比較信号が選択されて比較信号として出
力される。基準信号の周波数と比較信号の周波数とがほ
ぼ一致した場合には、第2の比較分周器に供給される信
号は周波数信号を基準信号と第2の比較信号との位相差
分の時間だけ無効化したものとなるため、第2の比較信
号の位相と基準信号の位相とをほぼ一致させることがで
きる。すると、第2の比較信号が選択されて比較信号と
して出力されるため、周波数信号は設定周波数に高速で
ロックアップされる。
【0015】請求項2の発明によれば、基準信号の位相
と第2の比較信号の位相との間に位相差がある場合には
第1の比較信号が選択されて比較信号として第1の位相
比較器に出力される。基準信号の周波数と比較信号の周
波数とがほぼ一致した場合には、第2の比較分周器に供
給される信号は周波数信号を第4の位相差信号の出力時
間だけ無効化したものとなるため、第2の比較信号の位
相と基準信号の位相とをほぼ一致させることができる。
そのため、第2の比較信号が選択されて比較信号として
第1の位相比較器に出力され、制御電圧信号は直ちに新
たな電圧に収束し、制御電圧信号のリンギングが抑制さ
れてロックアップタイムが短縮し、チューニングスピー
ドが高速化される。
【0016】請求項3の発明によれば、第2の基準信号
の位相と比較信号の位相との間に位相差がある場合には
第1の基準信号が選択されて基準信号として出力され
る。基準信号の周波数と比較信号の周波数とがほぼ一致
した場合には、第2の基準分周器に供給される信号は発
振信号を第2の基準信号と比較信号との位相差分の時間
だけ無効化したものとなるため、第2の基準信号の位相
と比較信号の位相とをほぼ一致させることができる。す
ると、第2の基準信号が選択されて基準信号として出力
されるため、周波数信号は設定周波数に高速でロックア
ップされる。
【0017】請求項4の発明によれば、第2の基準信号
の位相と比較信号の位相との間に位相差がある場合には
第1の基準信号が選択されて基準信号として第1の位相
比較器に出力される。基準信号の周波数と比較信号の周
波数とがほぼ一致した場合には、第2の基準分周器に供
給される信号は発振信号を第3の位相差信号の出力時間
だけ無効化したものとなるため、第2の基準信号の位相
と比較信号の位相とをほぼ一致させることができる。そ
のため、第2の基準信号が選択されて基準信号として第
1の位相比較器に出力され、制御電圧信号は直ちに新た
な電圧に収束し、制御電圧信号のリンギングが抑制され
てロックアップタイムが短縮し、チューニングスピード
が高速化される。
【0018】請求項5の発明によれば、第3及び第4の
位相差信号に基づいて、周波数信号の周波数が設定周波
数と一致したかどうかが容易に検出される。
【0019】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]以下、本発明を具体化した第1の
形態のPLL周波数シンセサイザを図1〜図3に従って
説明する。
【0020】図1は本形態のPLL周波数シンセサイザ
10を示す。PLL周波数シンセサイザ10は水晶発振
器11、基準分周器12、分周比設定器13、第1及び
第2の比較分周器15,18、第1及び第2の位相比較
器21,22、ロック検出器23、選択回路としてのマ
ルチプレクサ24、チャージポンプ(C/P)回路2
5、ローパスフィルタ(LPF)26、電圧制御発振器
(VCO)27及び信号供給手段としての2入力AND
回路28を備える。
【0021】水晶発振器11は水晶振動子の発振に基づ
く固有周波数の発振信号CLKを基準分周器12に出力
する。基準分周器12は分周比設定器13からの分周比
設定信号DFを入力しており、この分周比設定信号DF
によって分周比が設定される。基準分周器12は発振信
号CLKをその設定された分周比で分周することにより
基準信号frを生成し、同基準信号frを第1及び第2
の位相比較器21,22に出力する。
【0022】第1の比較分周器15はプリスケーラ16
とメインカウンタ17とを備える。プリスケーラ16は
VCO27から出力される周波数信号fvを直接入力
し、周波数信号fvを分周した分周信号PD1をメイン
カウンタ17に出力する。
【0023】メインカウンタ17は分周比設定器13か
らの分周比設定信号DFを入力しており、この分周比設
定信号DFによって分周比が設定される。メインカウン
タ17は、分周信号PD1をその設定された分周比で分
周することにより第1の比較信号fp1を生成し、同比
較信号fp1をマルチプレクサ27に出力する。
【0024】第2の比較分周器18はプリスケーラ19
とメインカウンタ20とを備える。プリスケーラ19の
分周比は前記プリスケーラ16の分周比と同一に設定さ
れており、プリスケーラ19はAND回路28の出力信
号S1を分周した分周信号PD2をメインカウンタ20
に出力する。
【0025】メインカウンタ20は分周比設定器13か
らの分周比設定信号DFを入力しており、メインカウン
タ20の分周比は分周比設定信号DFによって前記メイ
ンカウンタ17の分周比と同一に設定される。メインカ
ウンタ20は、分周信号PD2をその設定された分周比
で分周することにより第2の比較信号fp2を生成し、
同比較信号fp2をマルチプレクサ27及び第2の位相
比較器22に出力する。
【0026】第2の位相比較器22は前記基準信号fr
及び第2の比較信号fp2を入力する。位相比較器22
は両信号fr,fp2の位相を比較し、両信号fr,f
p2の位相差に応じてLレベルのパルスであり、そのパ
ルス幅が増減する第3及び第4の位相差信号φR1,φ
P1を出力する。
【0027】ロック検出器23は基準信号fr及び第2
の比較信号fp2に基づいて基準信号fr及び第2の比
較信号fp2の位相が一致(ロック)したかどうか、す
なわち、周波数信号fvの周波数が設定周波数と一致し
たかどうかを検出し、その検出信号LDを制御信号とし
てマルチプレクサ24に出力する。このロック検出器2
3は高速に動作するバイポーラトランジスタにて構成さ
れており、位相差信号φR1,φP1の位相がロックし
たかどうかを高速に検出することができる。本形態にお
いて、第3及び第4の位相差信号φR1,φP1の位相
が不一致であると、ロック検出器23はLレベルの検出
信号LDを出力する。逆に、第3及び第4の位相差信号
φR1,φP1の位相が一致すると、ロック検出器23
はHレベルの検出信号LDを出力する。
【0028】マルチプレクサ24は検出信号LDに基づ
いて、第1及び第2の比較信号fp1,fp2のいずれ
か一方を選択し、その選択した信号を比較信号fpとし
て第1の位相比較器21に出力する。本形態において
は、検出信号LDがLレベルであると、第1の比較信号
fp1が選択されて比較信号fpとして出力される。逆
に、検出信号LDがHレベルであると、第2の比較信号
fp2が選択されて比較信号fpとして出力される。
【0029】第1の位相比較器21は、前記基準信号f
rと前記マルチプレクサ24の比較信号fpを入力す
る。位相比較器21は両信号fr,fpの位相を比較
し、両信号fr,fpの位相差に応じてLレベルのパル
スであり、そのパルス幅が増減する第1及び第2の位相
差信号φR,φPを出力する。
【0030】C/P回路25は第1及び第2の位相差信
号φR,φPに基づいた電圧信号DoをLPF26に出
力する。この電圧信号Doは直流成分にパルス成分が含
まれたものである。LPF26は電圧信号Doを平滑し
て高周波成分を除去した制御電圧信号VT をVCO27
に出力する。
【0031】VCO27は制御電圧信号VT の電圧値に
応じた周波数の周波数信号fvを出力信号として出力す
るとともに、周波数信号fvを第1の比較分周器15に
も帰還させる。
【0032】AND回路28は前記位相比較器22の第
4の位相差信号φP1を入力するとともに、周波数信号
fvを入力する。AND回路28は位相差信号φP1が
Hレベルのときには周波数信号fvを信号S1として前
記第2の比較分周器18に供給する。また、AND回路
28は位相差信号φP1がLレベルのときにはそのLレ
ベルの時間TD1だけ周波数信号fvを無効化すること
によってLレベルの信号S1を出力する。AND回路2
8は高速に動作するバイポーラトランジスタにて構成さ
れており、第4の位相差信号φP1に高速に応答して周
波数信号fvの供給又は無効化を高速で行うことができ
る。
【0033】次に上記のように構成されたPLL周波数
シンセサイザ10の作用を説明する。いま、周波数信号
fvの周波数が設定周波数に一致している状態におい
て、設定周波数を新たな値に切り換えるために分周比設
定器13からの分周比設定信号DFによって基準分周器
12又はメインカウンタ17,20の分周比が新たな値
に切り換えられる。
【0034】すると、周波数が切り換えられた直後には
基準信号frの位相と第1及び第2の比較信号fp1,
fp2の位相との間には位相差が存在するとともに、基
準信号frの周波数と第1及び第2の比較信号fp1,
fp2の周波数との間には周波数差が存在する。
【0035】そのため、第2の位相比較器22は基準信
号frと第2の比較信号fp2との位相差に応じて位相
差信号φR1又はφP1を出力し、ロック検出器23か
らはLレベルの検出信号LDが出力される。Lレベルの
検出信号LDに基づいてマルチプレクサ24からは第1
の比較信号fp1が選択されて比較信号fpとして出力
される。
【0036】第1の位相比較器21によって基準信号f
rと比較信号fp(=fp1)の位相差に応じたパルス
幅の第1及び第2の位相差信号φR,φPが出力され、
C/P回路25から両位相差信号φR,φPに基づいた
電圧信号Doが出力される。LPF26からは電圧信号
Doを平滑した制御電圧信号VT が出力され、このとき
の制御電圧信号VT の電圧値に応じた周波数の周波数信
号fvが出力される。
【0037】時間の経過に伴って、図3に示すように、
制御電圧信号VT の電圧が収束電圧VT1に接近して到達
する。このときには、基準信号frの周波数と比較信号
fp(=fp1)の周波数はほぼ一致しているが、基準
信号frの位相と比較信号fp(=fp1)の位相は一
致していない。
【0038】このとき、図2に示すように、基準信号f
rの位相と第2の比較信号fp2の位相との位相差に基
づいて時間TD1のパルス幅を有する第4の位相差信号
φP1が出力される。従って、第2の比較分周器18に
は周波数信号fvを時間TD1だけ無効化した信号S1
が供給される。そのため、第2の比較信号fp2のパル
スは、周波数信号fvを無効化しない場合と比較して時
間TD1だけ遅れて出力され、基準信号frのパルスの
位相と第2の比較信号fp2のパルスの位相とがほぼ一
致する。
【0039】そのため、第2の位相比較器22からはL
レベルの第3及び第4の位相差信号φR1,P1が出力
されなくなり、ロック検出器23からはHレベルの検出
信号LDが出力される。Hレベルの検出信号LDに基づ
いてマルチプレクサ24からは第2の比較信号fp2が
選択されて比較信号fpとして出力される。
【0040】このとき、既に第2の比較信号fp2の位
相と基準信号frの位相とが一致しているため、位相比
較器21からはLレベルの第1及び第2の位相差信号φ
R,φPは出力されない。従って、図3に示すように制
御電圧信号VT は直ちに新たな設定周波数に対応する収
束電圧VT1に収束し、ロックアップタイムT2にて周波
数信号fvの周波数切り換えが完了する。
【0041】さて、本実施の形態は、以下の効果があ
る。 (1)本形態のPLL周波数シンセサイザ10では、基
準信号frの位相と第2の比較信号fp2の位相との間
に位相差がある場合には第1の比較信号fp1を選択し
て位相比較器21に出力する。基準信号frの周波数と
比較信号fp(fp1,fp2)の周波数とがほぼ一致
した場合には、比較分周器18に供給される信号S1
(周波数信号fv)を位相差信号φP1の出力時間TD
1だけ無効化することにより、第2の比較信号fp2の
パルスの位相を基準信号frのパルスの位相とほぼ一致
させることができる。そして、第2の比較信号fp2を
選択して位相比較器21に出力するようにしているた
め、制御電圧信号VT は直ちに新たな電圧VT1に収束
し、制御電圧信号VT のリンギングを抑制してロックア
ップタイムを短縮し、チューニングスピードの高速化を
図ることができる。
【0042】(2)本形態では、ロック検出器23は高
速に動作するバイポーラトランジスタにて構成されてい
るので、第3及び第4の位相差信号φR1,φP1の位
相がロックしたかどうかを高速に検出することができ
る。
【0043】(3)本形態では、AND回路28は高速
に動作するバイポーラトランジスタにて構成されている
ので、第4の位相差信号φP1に高速に応答して第2の
比較分周器18への周波数信号fvの供給又は無効化を
高速で行うことができる。
【0044】[第2の実施の形態]次に、第2の形態の
PLL周波数シンセサイザを図4,図5に従って説明す
る。なお、重複説明を避けるため、図1において説明し
たものと同じ要素については、同じ参照番号が付されて
いる。
【0045】図4は本形態のPLL周波数シンセサイザ
30を示す。PLL周波数シンセサイザ30は水晶発振
器11、第1及び第2の基準分周器31,32、分周比
設定器13、比較分周器33、第1及び第2の位相比較
器21,36、ロック検出器23、選択回路としてのマ
ルチプレクサ37、C/P回路25、LPF26、電圧
制御発振器VCO27及び信号供給手段としての2入力
AND回路38を備える。
【0046】第1の基準分周器31は分周比設定器13
からの分周比設定信号DFを入力しており、この分周比
設定信号DFによって分周比が設定される。基準分周器
31は発振信号CLKを直接入力し、発振信号CLKを
その設定された分周比で分周することにより第1の基準
信号fr1を生成し、同基準信号fr1をマルチプレク
サ37に出力する。
【0047】第2の基準分周器32は分周比設定器13
からの分周比設定信号DFを入力しており、その分周比
は分周比設定信号DFによって前記第1の基準分周器3
1の分周比と同一に設定される。基準分周器32はAN
D回路38の出力信号S2をその設定された分周比で分
周することにより第2の基準信号fr2を生成し、同基
準信号fr2をマルチプレクサ37に出力する。
【0048】比較分周器33はプリスケーラ34とメイ
ンカウンタ35とを備える。プリスケーラ34はVCO
27から出力される周波数信号fvを入力し、周波数信
号fvを分周した分周信号PD1をメインカウンタ35
に出力する。
【0049】メインカウンタ35は分周比設定器13か
らの分周比設定信号DFを入力しており、この分周比設
定信号DFによって分周比が設定される。メインカウン
タ35は、分周信号PD1をその設定された分周比で分
周することにより比較信号fpを生成し、同比較信号f
pを第1及び第2の位相比較器21,36に出力する。
【0050】第2の位相比較器36は前記第2の基準信
号fr2及び比較信号fpを入力する。位相比較器36
は両信号fr2,fpの位相を比較し、両信号fr2,
fpの位相差に応じてLレベルのパルスであり、そのパ
ルス幅が増減する第3及び第4の位相差信号φR1,φ
P1を出力する。
【0051】ロック検出器23は第2の基準信号fr2
及び比較信号fpに基づいて第2の基準信号fr2及び
比較信号fpの位相が一致(ロック)したかどうか、す
なわち、周波数信号fvの周波数が設定周波数と一致し
たかどうかを検出し、その検出信号LDを制御信号とし
てマルチプレクサ37に出力する。本形態においても、
ロック検出器23は第3及び第4の位相差信号φR1,
φP1の位相が不一致であるとLレベルの検出信号LD
を出力し、逆に、第3及び第4の位相差信号φR1,φ
P1の位相が一致するとHレベルの検出信号LDを出力
する。
【0052】マルチプレクサ37は検出信号LDに基づ
いて、第1及び第2の基準信号fr1,fr2のいずれ
か一方を選択し、その選択した信号を基準信号frとし
て第1の位相比較器21に出力する。本形態において
は、検出信号LDがLレベルであると、第1の基準信号
fr1が選択されて基準信号frとして出力される。逆
に、検出信号LDがHレベルであると、第2の基準信号
fr2が選択されて基準信号frとして出力される。
【0053】AND回路38は前記位相比較器36の第
3の位相差信号φP1を入力するとともに、発振信号C
LKを入力する。AND回路38は位相差信号φR1が
Hレベルのときには発振信号CLKを信号S2として前
記第2の基準分周器32に供給する。また、AND回路
38は位相差信号φR1がLレベルのときにはそのLレ
ベルの時間TD2だけ発振信号CLKを無効化すること
によってLレベルの信号S2を出力する。AND回路3
8は高速に動作するバイポーラトランジスタにて構成さ
れており、第3の位相差信号φR1に高速に応答して発
振信号CLKの供給又は無効化を高速で行うことができ
る。
【0054】次に上記のように構成されたPLL周波数
シンセサイザ30の作用を説明する。いま、周波数信号
fvの周波数が設定周波数に一致している状態におい
て、設定周波数を新たな値に切り換えるために分周比設
定器13からの分周比設定信号DFによって第1及び第
2の基準分周器31,32又はメインカウンタ35の分
周比が新たな値に切り換えられる。
【0055】すると、周波数が切り換えられた直後には
第1及び第2の基準信号fr1,fr2の位相と比較信
号fpの位相との間には位相差が存在するとともに、第
1及び第2の基準信号fr1,fr2の周波数と比較信
号fpの周波数との間には周波数差が存在する。
【0056】そのため、第2の位相比較器36は第2の
基準信号fr2と比較信号fpとの位相差に応じて位相
差信号φR1又はφP1を出力し、ロック検出器23か
らはLレベルの検出信号LDが出力される。Lレベルの
検出信号LDに基づいてマルチプレクサ37からは第1
の基準信号fr1が選択されて基準信号frとして出力
される。
【0057】第1の位相比較器21によって基準信号f
r(=fr1)と比較信号fpの位相差に応じたパルス
幅の第1及び第2の位相差信号φR,φPが出力され、
C/P回路25から両位相差信号φR,φPに基づいた
電圧信号Doが出力される。LPF26からは電圧信号
Doを平滑した制御電圧信号VT が出力され、このとき
の制御電圧信号VT の電圧値に応じた周波数の周波数信
号fvが出力される。
【0058】時間の経過に伴って、制御電圧信号VT
電圧が収束電圧に接近して到達する。このときには、基
準信号fr(=fr1)の周波数と比較信号fpの周波
数はほぼ一致しているが、基準信号fr(=fr1)の
位相と比較信号fpの位相は一致していない。
【0059】このとき、図5に示すように、第2の基準
信号fr2の位相と比較信号fpの位相との位相差に基
づいて時間TD2のパルス幅を有する第3の位相差信号
φR1が出力される。従って、第2の基準分周器32に
は発振信号CLKを時間TD2だけ無効化した信号S2
が供給される。そのため、第2の基準信号fr2のパル
スは、発振信号CLKを無効化しない場合と比較して時
間TD2だけ遅れて出力され、第2の基準信号fr2の
パルスの位相と比較信号fpのパルスの位相とがほぼ一
致する。
【0060】そのため、第2の位相比較器36からはL
レベルの第3及び第4の位相差信号φR1,P1が出力
されなくなり、ロック検出器23からはHレベルの検出
信号LDが出力される。Hレベルの検出信号LDに基づ
いてマルチプレクサ37からは第2の基準信号fr2が
選択されて基準信号frとして出力される。
【0061】このとき、既に第2の基準信号fr2の位
相と比較信号fpの位相とが一致しているため、位相比
較器21からはLレベルの第1及び第2の位相差信号φ
R,φPは出力されない。従って、制御電圧信号VT
直ちに新たな設定周波数に対応する収束電圧に収束し、
周波数信号fvの周波数切り換えが完了する。
【0062】さて、本実施の形態は、以下の効果があ
る。 (1)本形態のPLL周波数シンセサイザ30では、第
2の基準信号fr2の位相と比較信号fpの位相との間
に位相差がある場合には第1の基準信号fr1を選択し
て位相比較器21に出力する。基準信号fr(fr1,
fr2)の周波数と比較信号fpの周波数とがほぼ一致
した場合には、基準分周器32に供給される信号S2
(発振信号CLK)を位相差信号φR1の出力時間TD
2だけ無効化することにより、第2の基準信号fr2の
パルスの位相を比較信号fpのパルスの位相とほぼ一致
させることができる。そして、第2の基準信号fr2を
選択して位相比較器21に出力するようにしているた
め、制御電圧信号VT は直ちに新たな収束電圧に収束
し、制御電圧信号VT のリンギングを抑制してロックア
ップタイムを短縮し、チューニングスピードの高速化を
図ることができる。
【0063】(2)本形態では、AND回路38は高速
に動作するバイポーラトランジスタにて構成されている
ので、第3の位相差信号φR1に高速に応答して第2の
基準分周器32への発振信号CLKの供給又は無効化を
高速で行うことができる。
【0064】[第3の実施の形態]次に、第3の形態の
PLL周波数シンセサイザを図6に従って説明する。な
お、重複説明を避けるため、図1において説明したもの
と同じ要素については、同じ参照番号が付されている。
また、前述したPLL周波数シンセサイザ10との相違
点を中心に説明する。
【0065】本形態のPLL周波数シンセサイザ40
は、前記第1及び第2の比較分周器15,18に代え
て、パルススワロウ方式の第1及び第2の比較分周器4
1,42を用いている点においてのみ、前記PLL周波
数シンセサイザ10の構成と異なり、その他の構成は同
一である。
【0066】第1の比較分周器41はプリスケーラ4
2、メインカウンタ43及びスワロウカウンタ44を備
える。プリスケーラ42はスワロウカウンタ44のモジ
ュール信号MD1のレベルに基づいて前記周波数信号f
vを分周比P及び分周比(P+X)にて分周する2モジ
ュラス動作を行う。なお、分周比Xは正の整数又は負の
整数である。また、分周比Pは正の整数であり、分周比
Pは前記分周比設定器13の分周比設定信号DFによっ
て変更可能である。プリスケーラ42は前記周波数信号
fvを入力し、周波数信号fvの周波数を分周比Pと分
周比(P+X)とで分周した分周信号PD1をメインカ
ウンタ43及びスワロウカウンタ44に出力する。
【0067】メインカウンタ43はプリスケーラ42の
分周信号PD1を入力する。メインカウンタ43は前記
分周比設定器13の分周比設定信号DFによって分周比
Nを任意に設定可能であり、分周信号PD1を設定され
た分周比Nで分周することにより第1の比較信号fp1
を生成し、同比較信号fp1をマルチプレクサ24に出
力する。
【0068】スワロウカウンタ44はプリスケーラ42
のモジュラス動作の切り換えを制御するためのモジュー
ル信号MD1をプリスケーラ42に出力する。スワロウ
カウンタ44は分周比設定信号DFによって分周比A
(正の整数)を任意に設定可能である。スワロウカウン
タ44は分周信号PD1のA個のパルスをカウントする
まではLレベルのモジュール信号MD1を出力し、プリ
スケーラ42を分周比(P+X)で動作させる。スワロ
ウカウンタ44は分周信号PD1のA(正の整数)個の
パルスをカウントするとカウント動作を停止するととも
に、Hレベルのモジュール信号MD1を出力し、プリス
ケーラ42を分周比Pで動作させる。
【0069】すなわち、第1の比較分周器41では、メ
インカウンタ43が分周信号PD1をN分周する間にス
ワロウカウンタ44が分周信号PD1のA個のパルスを
カウントする。従って、第1の比較分周器41の分周比
DRは、DR=P×N+A×X=P×(N−A)+(P
+X)×Aとなる。
【0070】第2の比較分周器45も前記と同様のプリ
スケーラ46、メインカウンタ47及びスワロウカウン
タ48を備える。プリスケーラ46はスワロウカウンタ
48のモジュール信号MD2のレベルに基づいて前記A
ND回路28の出力信号S1を分周比P及び分周比(P
+X)にて分周する2モジュラス動作を行う。プリスケ
ーラ42は信号S1を入力し、信号S1の周波数を分周
比Pと分周比(P+X)とで分周した分周信号PD2を
メインカウンタ47及びスワロウカウンタ48に出力す
る。
【0071】メインカウンタ47はプリスケーラ46の
分周信号PD2を入力する。メインカウンタ47の分周
比は分周比設定信号DFによって前記メインカウンタ4
3の分周比と同一に設定される。メインカウンタ47は
分周信号PD2を設定された分周比で分周することによ
り第2の比較信号fp2を生成し、同比較信号fp2を
マルチプレクサ24に出力する。スワロウカウンタ48
はプリスケーラ46のモジュラス動作の切り換えを制御
するためのモジュール信号MD2をプリスケーラ46に
出力する。スワロウカウンタ48の分周比は分周比設定
信号DFによって前記スワロウカウンタ44の分周比と
同一に設定される。スワロウカウンタ48は分周信号P
D2のA(正の整数)個のパルスをカウントするまでは
Lレベルのモジュール信号MD2を出力し、プリスケー
ラ46を分周比(P+X)で動作させる。スワロウカウ
ンタ48は分周信号PD2のA(正の整数)個のパルス
をカウントするとカウント動作を停止するとともに、H
レベルのモジュール信号MD2を出力し、プリスケーラ
46を分周比Pで動作させる。
【0072】従って、第2の比較分周器45の分周比D
Rも、DR=P×N+A×X=P×(N−A)+(P+
X)×Aとなる。さて、本形態のPLL周波数シンセサ
イザ40においても、第1の形態のPLL周波数シンセ
サイザ10と同様の作用及び効果があるとともに、比較
分周器41,45の分周比の変化を小さくすることによ
って、周波数信号fvのステップ周波数を細分化でき、
所定の範囲の周波数帯域においてチャネル数を増加させ
ることができる。
【0073】なお、本発明は次のように任意に変更して
具体化することも可能である。 (1)上記の各形態ではAND回路28,38を信号供
給回路として用いたが、第3及び第4の位相差信号φR
1,φP1の出力レベルに応じて他の論理回路を用いる
ようにしてもよい。この場合にも、上記各形態と同様の
効果がある。
【0074】(2)第2の形態のPLL周波数シンセサ
イザ30における比較分周器33に代えて、パルススワ
ロウ方式の比較分周器を用いてもよい。この場合には、
第2の形態と同様の効果があるとともに、周波数信号f
vのステップ周波数を細分化して所定の範囲の周波数帯
域においてチャネル数を増加させることができる。
【0075】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、制御電
圧信号のリンギングを抑制することによりロックアップ
タイムを短縮し、チューニングスピードの高速化を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の形態のPLL周波数シンセサイザを示す
ブロック図
【図2】図1のPLL周波数シンセサイザのタイムチャ
ート
【図3】第1の形態の作用を示す波形図
【図4】第2の形態のPLL周波数シンセサイザを示す
ブロック図
【図5】図4のPLL周波数シンセサイザのタイムチャ
ート
【図6】第3の形態のPLL周波数シンセサイザを示す
ブロック図
【図7】従来のPLL周波数シンセサイザを示すブロッ
ク図
【図8】従来例の作用を示す波形図
【符号の説明】
12 基準分周器 15,41 第1の比較分周器 18,45 第2の比較分周器 21 第1の位相比較器 22,36 第2の位相比較器 23 ロック検出器 24,37 選択回路としてのマルチプレクサ 25 チャージポンプ(C/P)回路 27 電圧制御発振器(VCO) 28 信号供給回路としてのAND回路 31 第1の基準分周器 32 第2の基準分周器 33 比較分周器 Do 電圧信号 fp 比較信号 fp1 第1の比較信号 fp2 第2の比較信号 fr 基準信号 fr1 第1の基準信号 fr2 第1の基準信号 fv 周波数信号 φP 第2の位相差信号 φP1 第4の位相差信号 φR 第1の位相差信号 φR1 第3の位相差信号 VT 制御電圧信号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部からの設定周波数と出力する周波数
    信号の周波数とを一致させるようにしたPLL周波数シ
    ンセサイザであって、 前記周波数信号を分周することにより第1の比較信号を
    出力する第1の比較分周器と、 供給される信号を前記第1の比較分周器の分周比と同一
    の分周比にて分周することにより第2の比較信号を出力
    する第2の比較分周器と、 所定の周波数の基準信号と第2の比較信号との周波数が
    一致していないときには前記第1の比較信号を選択し、
    該基準信号と第2の比較信号の周波数が一致したときに
    は前記第2の比較信号を選択し、その選択した信号を比
    較信号として出力する選択回路と、 前記基準信号と前記選択回路から出力される比較信号と
    の位相差に応じた周波数信号を出力する発振器と、 前記周波数信号を前記第2の比較分周器に供給するため
    の回路であって、前記基準信号と前記第2の比較信号と
    の位相差分の時間だけ前記周波数信号を無効化する信号
    供給回路とを備えるPLL周波数シンセサイザ。
  2. 【請求項2】 外部からの設定周波数と出力する周波数
    信号の周波数とを一致させるようにしたPLL周波数シ
    ンセサイザであって、 前記周波数信号を分周することにより第1の比較信号を
    出力する第1の比較分周器と、 供給される信号を前記第1の比較分周器の分周比と同一
    の分周比にて分周することにより第2の比較信号を出力
    する第2の比較分周器と、 所定の周波数の基準信号と第2の比較信号とに基づいて
    前記周波数信号の周波数が前記設定周波数と一致したか
    どうかを検出するためのロック検出器と、 前記第1の比較信号及び第2の比較信号を入力し、前記
    ロック検出器によってロックが検出されていないときに
    は第1の比較信号を選択し、ロックが検出されたときに
    は第2の比較信号を選択し、その選択した信号を比較信
    号として出力する選択回路と、 前記基準信号と前記選択回路から出力される比較信号と
    を入力し、基準信号及び比較信号に基づいて第1の位相
    差信号及び第2の位相差信号を出力する第1の位相比較
    器と、 前記第1及び第2の位相差信号に基づく電圧信号を出力
    するチャージポンプ回路と、 前記電圧信号に基づく制御電圧信号の電圧値に応じた周
    波数信号を出力する電圧制御発振器と、 前記基準信号と前記第2の比較信号とを入力し、基準信
    号及び第2の比較信号の位相差に基づいて第3の位相差
    信号及び第4の位相差信号を出力する第2の位相比較器
    と、 前記周波数信号を前記第2の比較分周器に供給するため
    の回路であって、前記第4の位相差信号が出力されてい
    る時間だけ前記周波数信号を無効化する信号供給回路と
    を備えるPLL周波数シンセサイザ。
  3. 【請求項3】 外部からの設定周波数と出力する周波数
    信号の周波数とを一致させるようにしたPLL周波数シ
    ンセサイザであって、 所定の周波数の発振信号を分周することにより第1の基
    準信号を出力する第1の基準分周器と、 供給される信号を前記第1の基準分周器の分周比と同一
    の分周比にて分周することにより第2の基準信号を出力
    する第2の基準分周器と、 前記周波数信号を分周することにより比較信号を出力す
    る比較分周器と、 前記第2の基準信号の周波数と前記比較信号の周波数と
    が一致していないときは前記第1の基準信号を選択し、
    前記第2の基準信号の周波数と比較信号の周波数とが一
    致したときには第2の基準信号を選択し、その選択した
    信号を基準信号として出力する選択回路と、 前記選択回路から出力される基準信号と前記比較信号と
    の位相差に応じた周波数信号を出力する発振器と、 前記発振信号を前記第2の基準分周器に供給するための
    回路であって、前記第2の基準信号と前記比較信号との
    位相差分の時間だけ前記発振信号を無効化する信号供給
    回路とを備えるPLL周波数シンセサイザ。
  4. 【請求項4】 外部からの設定周波数と出力する周波数
    信号の周波数とを一致させるようにしたPLL周波数シ
    ンセサイザであって、 所定の周波数の発振信号を分周することにより第1の基
    準信号を出力する第1の基準分周器と、 供給される信号を前記第1の基準分周器の分周比と同一
    の分周比にて分周することにより第2の基準信号を出力
    する第2の基準分周器と、 前記周波数信号を分周することにより比較信号を出力す
    る比較分周器と、 前記第2の基準信号と前記比較信号とに基づいて前記周
    波数信号の周波数が前記設定周波数と一致したかどうか
    を検出するためのロック検出器と、 前記第1の基準信号及び第2の基準信号を入力し、前記
    ロック検出器によってロックが検出されていないときに
    は第1の基準信号を選択し、ロックが検出されたときに
    は第2の基準信号を選択し、その選択した信号を基準信
    号として出力する選択回路と、 前記選択回路から出力される基準信号と前記比較信号と
    を入力し、基準信号及び比較信号に基づいて第1の位相
    差信号及び第2の位相差信号を出力する第1の位相比較
    器と、 前記第1及び第2の位相差信号に基づく電圧信号を出力
    するチャージポンプ回路と、 前記電圧信号に基づく制御電圧信号の電圧値に応じた周
    波数信号を出力する電圧制御発振器と、 前記第2の基準信号と前記比較信号とを入力し、第2の
    基準信号及び比較信号の位相差に基づいて第3の位相差
    信号及び第4の位相差信号を出力する第2の位相比較器
    と、 前記発振信号を前記第2の基準分周器に供給するための
    回路であって、前記第3の位相差信号が出力されている
    時間だけ前記発振信号を無効化する信号供給回路とを備
    えるPLL周波数シンセサイザ。
  5. 【請求項5】 前記ロック検出器は、前記第3の位相差
    信号及び第4の位相差信号に基づいて前記周波数信号の
    周波数が前記設定周波数と一致したかどうかを検出する
    ものである請求項2又は4に記載のPLL周波数シンセ
    サイザ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011211394A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Casio Electronics Co Ltd クロック信号生成装置及び電子装置
US8612794B2 (en) 2009-12-03 2013-12-17 Casio Electronics Manufacturing Co., Ltd. Clock signal generating device and electronic device

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