JPH09284129A - Pll回路とそれを用いた信号処理装置 - Google Patents

Pll回路とそれを用いた信号処理装置

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JPH09284129A
JPH09284129A JP8098108A JP9810896A JPH09284129A JP H09284129 A JPH09284129 A JP H09284129A JP 8098108 A JP8098108 A JP 8098108A JP 9810896 A JP9810896 A JP 9810896A JP H09284129 A JPH09284129 A JP H09284129A
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/089Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses
    • H03L7/0891Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses the up-down pulses controlling source and sink current generators, e.g. a charge pump

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入出力信号の位相差の形成を徒らに微小
な電流の電流源を用いること無く精度良くでき、且つそ
の位相差の入力周波数に対する依存性を無くす。 【解決手段】 位相比較回路7の出力信号Dにより制御
されてルーフフィルタ12をチャージアップしたりチャ
ージダウンしたりするチャージポンプ回路9aの位相比
較回路7によりスイッチングされるチャージアップ電流
upとチャージダウン電流Idownとの一方に各周期内の
期間、位相差形成用電流I1を加えることにより、位相
比較される入出力信号A・B間に位相差τdを形成す
る。位相差τdの大きさはI1の流れる期間により変化
し、その期間は例えば単安定マルチバイブレータ9aの
出力により規定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PLL回路、特に
入力信号と出力信号との位相差を制御することができる
PLL回路と、それを用いた信号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】入力信号の周波数finのN(正の数、例
えば2000)倍の周波数fout の出力信号をつくるP
LL回路として入出力信号間の位相差を制御することが
できるようにしたものを必要とする場合がある。
【0003】図4(A)乃至(C)はそのようなPLL
回路21を用いる必要性のある液晶表示装置2aを説明
するためのものであり、(A)は回路ブロック図、
(B)はアナログ映像信号R、G、B、同期信号Syn
c、ドットクロックDot Clockを示す波形図、
(C)はD/Aコンバータ制御用クロック、D/Aコン
バータの出力映像信号R、G、B及びドットクロックD
ot Clockを示す波形図である。
【0004】例えば、パーソナルコンピュータ等の機器
3はD/Aコンバータ4r、4g、4bによりディジタ
ルの映像信号をアナログ信号R、G、Bに変換して出力
する。
【0005】一方、その機器3から出力されたアナログ
映像信号R、G、Bを受ける液晶表示装置2aはシンク
セパレータ4により該アナログ映像信号R、G、Bから
同期信号(水平同期信号)Dot Clockを抜き取
り、PLL回路21によってその同期信号の逓倍(N
倍、例えば2000倍)のドットクロックDot Cl
ockをつくり、これにより映像信号A/D変換用A/
Dコンバータ5r、5g、5bを制御する。そして、該
A/Dコンバータ5r、5g、5bによりディジタル信
号に変換された映像信号がディジタル信号処理回路6に
より処理されて図示しない液晶素子に加えられる。
【0006】ドットクロックDot Clockの周波
数は液晶装置の解像度により異なり、例えばSXGA液
晶モニターの場合、同期信号70KHzに対して、ドッ
トクロックDot Clockの周波数は140MHz
にする必要がある。
【0007】ところで、図4(C)に示すように、パー
ソナルコンピュータ等の機器3から出力されるアナログ
の映像信号R、G、Bは、その機器3内のD/Aコンバ
ータ4r、4g、4bの性能に応じて波形がなまり、従
って、サンプリングのタイミングを最適にする必要があ
る。そして、このサンプリングのタイミングはA/Dコ
ンバータ5r、5g、5bをサンプリング制御するPL
L回路21の出力パルスであるドットクロックDot
Clockの同期信号Syncとの位相差により決まる
ので、ドットクロックDot Clockの位相を調整
できるようにすることが必要である。これが入出力信号
間の位相差を制御できるPLL回路21を必要とする理
由である。
【0008】そして、必要な位相差は数nSというよう
に相当に小さい。尚、入出力信号間の位相差をPLLル
ープ内に可変遅延ラインを挿入することによってつくる
タイプのPLL回路があるが、しかし、遅延量の正確な
制御ができる可変遅延ラインをICに形成することは不
可能であり、それにはほとんど実用性がない。
【0009】図5(A)乃至(C)は実用性が多少はあ
る入出力信号間位相差の形成が可能なPLL回路の一つ
の従来例21を説明するためのもので、(A)は回路
図、(B)は信号の波形図、(C)は位相差の発生原理
説明図である。
【0010】図5において、7は入力信号A(即ち、同
期信号Sync)と、出力信号B(即ち、ドットクロッ
クDot Clock)をN(例えば2000)分の1
分周するカウンタ8の出力信号Cとを位相比較する位相
比較回路である。
【0011】9aはチャージポンプ回路で、チャージダ
ウン用電流源Idownと、それをループフィルタ12に接
続するスイッチ素子10と、チャージアップ用電流源I
upと、それをループフィルタ12に接続するスイッチ素
子11と、位相差形成用電流源I1からなる。
【0012】チャージダウン用電流源Idownはループフ
ィルタ12のコンデンサをスイッチ素子10を介して放
電し、スイッチ素子10は位相比較回路7の一方の出力
信号Dにより制御される。チャージアップ用電流源Iup
はスイッチ素子11を介してループフィルタ12のコン
デンサを充電し、スイッチ素子10は位相比較回路7の
他方の出力信号により制御される。そして、位相差形成
用電流源I1は常にループフィルタ12をチャージアッ
プする。
【0013】13はループフィルタ12の出力により制
御されてその電圧に対応した周波数パルス、即ちクロッ
クパルスDot Clockを発生するVCO(電圧制
御発振回路)である。
【0014】本PLL回路は、出力信号Bの周波数f
out がカウンタ8のカウント値Nにより決まり、fout
=N・finとなる。図5(B)における時点T2で信号
B(出力信号)と信号C(カウンタ8の出力信号)とが
共に立ち上がり、この両信号B、Cの立ち上がりと入力
信号Aの立ち上がり(その時点がT1)との時間差τd
が入出力信号間の位相差となる。そして、通常のPLL
回路では、この位相差τdはチャージアップ電流Iupと
チャージダウン電流Idownの電流値及びそれを通すスイ
ッチ素子10、11のオンしている期間により決まる
が、しかし、図5に示すPLL回路21においてはチャ
ージアップ側に常にチャージアップする電流I1を供給
する電流源を有するので、このI1を打ち消すようにI
douwn が流れる。
【0015】従って、図5(C)に示すように、入力信
号Aの周期(1/fin)毎に1回位相比較が行われる行
われることから、I1/(fin・Idouwn )の位相差τ
dが発生し、この状態でロックした状態になる。これが
位相差τdが発生する理由である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
図5に示すようなPLL回路には下記のような問題があ
った。
【0017】即ち、図4に示す液晶表示装置に用いる場
合においては、finが例えば70KHzで、fout が例
えば140MHzとなるので、仮にτdを例えば1nS
(ナノセカンド)にしようとすると、I1をIdownの1
/14285の値にしなければならなくなる。即ち、I
1をIdownに比して非常に小さな値にしなければならな
くなる。この例だと、Idown=1mAとすると、I1=
0.07μAにしなければならなくなる。
【0018】しかし、このような微小電流を精度良くつ
くることは実際上相当に難しく、従って、位相差τdの
微妙なコントロールが難しい。
【0019】更に、位相差τdは上述の式I1/(fin
・Idown)から明らかなように、入力周波数finの変化
により変動してしまうという問題もある。
【0020】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、入出力信号の位相差の制御のために
徒らに微小な電流の電流源を用いる必要性を無くし、そ
の位相差を精度良く制御でき、且つその位相差に入力周
波数に対する依存性の無いPLL回路を提供することを
目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明PLL回路は、チ
ャージポンプ回路の位相比較回路によりスイッチングさ
れるチャージアップ電流とチャージダウン電流との一方
に周期内の形成すべき位相差に対応する期間、位相差形
成用電流を加えることにより上記位相比較回路により位
相比較される入出力信号の位相差を制御するようにして
なることを特徴とする。
【0022】従って、本発明PLL回路によれば、位相
比較回路の出力により制御されるチャージアップ電流と
チャージダウン電流のうちの一方、例えばチャージアッ
プ電流に加わる位相差形成用電流の流れる期間を各周期
内の一部期間内に限定するので、その周期に占めるその
期間の比により位相差を制御でき、加わる電流そのもの
によって位相差を制御する従来のようにその電流値その
ものを小さくしなくても微小な位相差を精度良く得るこ
とができ得る。
【0023】そして、位相差は各周期に対する例えばチ
ャージアップ電流に加える期間の長さによって制御する
ことができ、入力周波数に対する依存性をなくすことが
できる。
【0024】本発明信号処理装置は、同期信号のあるア
ナログ信号をA/Dコンバータによりディジタル信号に
変換する信号処理装置において、上記アナログ信号から
同期信号を抽出するシンク検出回路と、該同期信号を入
力とし出力信号を上記A/Dコンバータへその動作制御
信号として送出する上記本発明PLL回路と、を備えた
ことを特徴とする。
【0025】従って、本発明信号処理装置によれば、ア
ナログ信号をディジタル信号に変換するためのサンプリ
ングタイミングを精度良く設定、或いはコントロールす
ることができ、延いては最適なサンプリングタイミング
でA/D変換ができ、例えば最適な画像再生等を実現す
る信号処理ができる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施の形態に
従って詳細に説明する。
【0027】図1(A)乃至(C)は本発明PLL回路
の第1の実施の形態1aを説明するためのもので、
(A)は回路図、(B)は信号の波形図、(C)は位相
差の発生原理説明図である。
【0028】図1において、7は入力信号Aと、出力信
号BをN(例えば2000)分の1分周するカウンタ
(カウント値N)8の出力信号Cとを位相比較する位相
比較回路である。
【0029】9aはチャージポンプ回路で、ループフィ
ルタ12をチャージダウンする電流源Idownと、それを
ループフィルタ12に接続するスイッチ素子10と、ル
ープフィルタ12をチャージアップする電流源Iupと、
それをループフィルタ12に接続するスイッチ素子11
と、チャージアップにより位相差を形成する位相差形成
用電流源I1と、それをループフィルタ12に接続する
スイッチ14からなる。
【0030】電流源Idownはループフィルタ12のコン
デンサをスイッチ素子10を介して放電し、スイッチ素
子10は位相比較回路7の一方の出力信号Dにより制御
される。電流源Iupはスイッチ素子11を介してループ
フィルタ12を充電し、スイッチ素子10は位相比較回
路7の他方の出力信号により制御される。位相差形成用
電流源I1はスイッチ素子14を介してループフィルタ
12を充電する。
【0031】15は上記スイッチ素子14を制御する単
安定マルチバイブレータで、同期信号の立ち上がりをト
リガとしてパルス幅τ1のパルスEを1パルス発生す
る。そして、このパルスEによってスイッチ素子14が
オン状態にされて位相差形成用電流源I1から電流がル
ープフィルタ12に供給される。
【0032】13はループフィルタ12の出力電圧によ
り制御されてその電圧に応じた周波数のパルスを発生す
るVCO(電圧制御発振回路)である。
【0033】本PLL回路は、出力信号の周波数fout
がカウンタ8のカウント値Nにより決まり、fout =N
・finとなる点では図5のPLL回路と同じであるが、
位相差τdは、図1(B)、(C)に示すように、単安
定マルチバイブレータ15の出力パルスのパルス幅τd
と、チャージアップ電流源の電流Iupと、位相差形成用
電流源の電流I1とによって決まる。
【0034】即ち、図5に示す従来の場合はI1は常に
流れており、Idownはこれを打ち消すように流れるが、
本PLL回路1aにおいては、図1(C)に示すよう
に、位相差形成用の電流I1が単安定マルチバイブレー
タ15の出力パルスが発生している期間τ1だけ流れ、
τd・Idown=I1・τ1にてPLL回路1bに安定に
ロックがかかる。従って、位相差τd=τ1・I1/I
downが成立する。
【0035】従って、例えばIdown=1mA、I1=1
0μA、τ1=100nSとすると、τd=1nSとな
る。そして、I1=10μAは容易に実現できる(従来
例における上述した例ではI1=0.07μAにする必
要があったが、これは実現が難しい。)。また、単安定
マルチバイブレータ15の出力パルスのパルス幅τ1を
100nSにすることも問題なく容易に実現することが
できる。
【0036】依って、入出力信号間の位相差を容易に且
つ高精度に制御することができる。そして、τdは上述
したようにτ1とI1、つまり位相差形成用電流源の電
流I1と、チャージダウン電流源の電流Idownとにより
決まり、入力周波数finによる影響を受けない。
【0037】
【実施例】尚、入出力信号A・B間の位相差τdは、上
記単安定マルチバイブレータ15の出力パルスのパルス
幅τ1を変えることにより、或いは位相差形成用電流源
の電流値I1を変えることにより変化させることができ
る。従って、単安定マルチバイブレータ15としてパル
ス幅可変のものを用い、或いは位相差形成用電流源とし
て電流値可変のものを用いることにより位相差を変化さ
せることができる。また、図1に示すPLL回路1aに
おいては、位相差形成用電流源I1をチャージアップ側
に設けているが、チャージダウン側に設けるようにして
も良い。
【0038】
【発明の実施の形態】図2(A)乃至(C)は本発明P
LL回路の第2の実施の形態1bを説明するためのもの
で、(A)は回路図、(B)は信号の波形図、(C)は
位相差の発生原理説明図である。
【0039】本実施の形態は、図1に示した第1の実施
の形態とは、位相差形成用電流源I1の電流をスイッチ
ングするスイッチ素子14をカウンタ16の出力により
制御するようにしてなる点でのみ異なり、それ以外の点
では共通し、共通する点については既に説明済みである
ので、その説明を省略し、相違する点についてのみ説明
する。
【0040】16は出力信号Bのパルス数をM(正の
数)個カウントするカウンタで、その出力Eによりスイ
ッチ素子14を制御する。17は入力信号Aから同期信
号Syncを抽出するシンクセパレータで、その出力は
カウンタ16へそのリセット信号として送出される。
【0041】本実施の形態においても、基本的には入力
周波数finのN倍の出力周波数fou t が得られるし、ス
イッチ素子14がオンされている期間、位相差形成用電
流源I1による電流が、チャージアップ電流源Iupによ
る電流に加わり、動作に関してその点では図1に示すP
LL回路と共通するが、スイッチ素子14を制御するカ
ウンタ16は出力信号Bをカウントするので、スイッチ
素子14は各周期において入力信号Aの立ち上がりから
τd遅れてオンする。そして、そのオン期間はτout
(出力信号Bの周期=1/fout )・Mとなる。
【0042】従って、位相差τdは下記の式で表され
る。
【0043】τd=τout ・M・I1/Idown ここで、K=M・I1/Idownとすると、τd=τout
・Kとなり、位相差τdは常にτout のK倍になる。
【0044】従って、例えばIdown=1mA、I1=1
0μA、M=10とすると、K=0.1となり、τout
=7nSとすると、τd=0.7nSが精度良く実現す
る。そして、I1とIdownの電流比を1:10程度にす
ることは極めて容易なことであり、また、Mはカウンタ
16のカウント値であるので、カウント値Mを変化する
ことによりτdをτout (=1/fout )単位で極めて
正確に制御することができ得る。勿論、入出力間位相差
をPLLループ内に可変遅延ラインを挿入することによ
ってつくるタイプのPLL回路等とは比較にならない極
めてきめ細かさをもって位相差τdの制御ができる。
【0045】そして、τdがτout に正比例するので、
inを可変にした場合、或いはfou t を可変にした場合
でも、位相差τdをτout の何%というように、τdを
τou t に対する比で表した規格を設定することができ
る。そして、このような規格の設定が可能であること
は、マルチシンク対応の液晶表示装置に非常に都合がよ
い。というのは、再生モード(フォーマット)により入
力周波数が変わってもそれに比例してτdが変わるので
各周期内におけるサンプリングタイミングの前と後との
時間比が変わらないようにできるというような利点があ
るからである。
【0046】尚、位相差形成用電流源I1をチャージア
ップ側に設けているが、チャージダウン側に設けるよう
にしても良いことは図1に示すPLL回路の場合と同様
である。
【0047】
【発明の実施の形態】図3は図1或いは図2に示したP
LL回路1a或いは1bを用いた液晶表示装置(本発明
信号処理装置の第1の実施の形態)を示す回路ブロック
図である。
【0048】本液晶表示装置2は図4に示した液晶表示
装置2aとは、PLL回路として図5に示したもの21
ではなく、図1或いは図2に示したもの1a或いは1b
を用いた点で異なる。
【0049】18は入出力信号間位相差調整用素子で、
例えばマニュアル操作により図1に示すPLL回路1a
の場合においては単安定マルチバイブレータ15のパル
ス幅τ1を、或いは位相差形成用電流源I1の電流値を
変えられるようになっており、図2に示すPLL回路1
bの場合においてはカウンタ16のカウント値Mを、或
いは位相差形成用電流源I1の電流値を変えられるよう
になっている。
【0050】従って、ユーザーはその調整用素子18を
液晶の画面の再生画像を観ながら最も画像がきれいにな
るように操作することにより、A/Dコンバータ5r、
5g、5bにおけるサンプリングタイミングを最適なも
のに調整することが可能になり、再生モード(フォーマ
ット)の切換に伴う画質調整が簡単に且つ確実に行うこ
とができ得る。
【0051】
【発明の効果】本発明PLL回路によれば、位相比較回
路の出力により制御されるチャージアップ電流とチャー
ジダウン電流のうちの一方、例えばチャージアップ電流
に加わる位相差形成用電流の流れる期間を各周期内の一
部期間内に限定するので、その周期に占めるその期間の
比により位相差を制御でき、加わる位相差形成用電流そ
のものによって位相差を制御する従来のもののようにそ
の電流値そのものを小さくしなくても微小な位相差を精
度良く得ることができ得る。
【0052】そして、位相差は各周期に対する例えばチ
ャージアップ電流に加える期間の長さによって制御する
ことができ、入力周波数に対する依存性をなくすことが
できる。
【0053】本発明信号処理装置によれば、アナログ信
号をディジタル信号に変換するためのサンプリングタイ
ミングを精度良く設定、或いはコントロールすることが
でき、延いては最適なサンプリングタイミングでA/D
変換ができ、例えば最適な画像再生等を実現する信号処
理ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)乃至(C)は本発明PLL回路の第1の
実施の形態1aを説明するためのもので、(A)は回路
図、(B)は信号の波形図、(C)は位相差の発生原理
説明図である。
【図2】(A)乃至(C)は本発明PLL回路の第2の
実施の形態1bを説明するためのもので、(A)は回路
図、(B)は信号の波形図、(C)は位相差の発生原理
説明図である。
【図3】本発明信号処理装置の第1の実施の形態(図1
或いは図2に示したPLL回路1a或いは1bを用いた
液晶表示装置)を示す回路ブロック図である。
【図4】(A)乃至(C)は入出力信号間の位相差の制
御のできるPLL回路を用いる必要性のある信号処理装
置(液晶表示装置2)を説明するためのものであり、
(A)は回路ブロック図、(B)は映像信号R、G、
B、同期信号Sync、ドットクロックDot Clo
ckを示す波形図、(C)はD/Aコンバータ制御用ク
ロック、D/Aコンバータの出力映像信号、ドットクロ
ックDot Clockを示す波形図である。
【図5】(A)乃至(C)は入出力信号間の位相差制御
可能なPLL回路の従来例を説明するためのもので、
(A)は回路図、(B)は信号の波形図、(C)は位相
差の発生原理説明図である。
【符号の説明】
1a、1b・・・PLL回路、2・・・信号処理装置、
5r、5g、5g・・・A/Dコンバータ、7・・・位
相比較回路、8・・・分周用カウンタ(N)、9a・・
・チャージポンプ回路、10、11、14・・・スイッ
チ素子、12・・・ループフィルタ、13・・・VC
O、15・・・単安定マルチバイブレータ、16・・・
カウンタ(M)、Iup・・・チャージアップ用電流源、
down・・・チャージダウン用電流源、I1・・・位相
差形成用電流源。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相比較回路の出力信号により制御され
    てループフィルタをチャージアップしたりチャージダウ
    ンしたりするチャージポンプ回路のチャージアップ電流
    とチャージダウン電流の一方に一定周期内の期間、位相
    差形成用電流を加えることにより上記位相比較回路によ
    り位相比較される入出力信号の位相差を制御するように
    してなることを特徴とするPLL回路。
  2. 【請求項2】 チャージポンプ回路のチャージ用回路と
    ディスチャージ用回路のいずれか一方に、電流源とスイ
    ッチング素子からなる位相差形成用電流増加手段をパラ
    レルに設け、 上記スイッチング素子を一定周期内の形成すべき位相差
    に対応する期間オンさせるようにしてなることを特徴と
    する請求項1記載のPLL回路。
  3. 【請求項3】 スイッチング素子を、入力信号をトリガ
    としてその入力信号の周期よりも狭いパルス幅を有する
    パルスを1個発生するパルス発生回路により制御するよ
    うにしてなることを特徴とする請求項2記載のPLL回
    路。
  4. 【請求項4】 スイッチング素子を、入力信号中の同期
    信号によりクリアされて出力信号を形成すべき位相差に
    対応する数カウントする位相差制御用カウンタによって
    制御するようにしてなることを特徴とする請求項2記載
    のPLL回路。
  5. 【請求項5】 一定周期毎に発生する同期信号を有する
    アナログ信号をA/Dコンバータによりディジタル信号
    に変換する信号処理装置において、 上記アナログ信号から同期信号を抽出するシンク検出回
    路と、 上記同期信号を入力とし出力信号を上記D/Aコンバー
    タへその動作制御信号として送出する請求項1、2、3
    又は4記載のPLL回路と、 を備えたことを特徴とする信号処理装置。
JP09810896A 1996-04-19 1996-04-19 Pll回路とそれを用いた信号処理装置 Expired - Lifetime JP3395818B2 (ja)

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