JPH10126263A - 周波数シンセサイザ装置 - Google Patents
周波数シンセサイザ装置Info
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- JPH10126263A JPH10126263A JP8274905A JP27490596A JPH10126263A JP H10126263 A JPH10126263 A JP H10126263A JP 8274905 A JP8274905 A JP 8274905A JP 27490596 A JP27490596 A JP 27490596A JP H10126263 A JPH10126263 A JP H10126263A
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- divider
- variable
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速に周波数を切り替えられる周波数シンセ
サイザ装置を提供する。 【解決手段】 電圧制御発振器1と、この電圧制御発振
器1の出力の周波数を分周した信号を比較して、その位
相差をローパスフィルタ5を介して電圧制御発振器1に
出力する位相比較器4を備え、電圧制御発振器1の出力
の周波数を変更する場合に、初めは比較周波数を高くし
て、ほぼ引き込んだ時点で、比較周波数を低くする周波
数シンセサイザ装置において、電圧制御発振器の出力の
周波数を分周する第1可変分周器2の分周比を小数点以
下の値を含むように制御する分周比制御回路9を設け
る。これにより可変分周器の設定分周比ステップを極め
て細かくできるので、比較周波数の切り替えの前後で電
圧制御発振器1の出力の周波数誤差を小さくでき、高速
引き込みを可能にする。
サイザ装置を提供する。 【解決手段】 電圧制御発振器1と、この電圧制御発振
器1の出力の周波数を分周した信号を比較して、その位
相差をローパスフィルタ5を介して電圧制御発振器1に
出力する位相比較器4を備え、電圧制御発振器1の出力
の周波数を変更する場合に、初めは比較周波数を高くし
て、ほぼ引き込んだ時点で、比較周波数を低くする周波
数シンセサイザ装置において、電圧制御発振器の出力の
周波数を分周する第1可変分周器2の分周比を小数点以
下の値を含むように制御する分周比制御回路9を設け
る。これにより可変分周器の設定分周比ステップを極め
て細かくできるので、比較周波数の切り替えの前後で電
圧制御発振器1の出力の周波数誤差を小さくでき、高速
引き込みを可能にする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信分野など幅広
い分野において、希望周波数の信号を作り出すために使
用される周波数シンセサイザ装置に関し、特に引き込み
時において比較周波数を切り替えて高速引き込みを可能
にしたものである。
い分野において、希望周波数の信号を作り出すために使
用される周波数シンセサイザ装置に関し、特に引き込み
時において比較周波数を切り替えて高速引き込みを可能
にしたものである。
【0002】
【従来の技術】周波数シンセサイザ装置は、例えば通信
装置の場合、基準発振器の信号から任意の周波数の搬送
波を作り出すために使用される。
装置の場合、基準発振器の信号から任意の周波数の搬送
波を作り出すために使用される。
【0003】従来の周波数シンセサイザ装置は、図7に
示すように、入力電圧に応じた周波数の信号を発振する
電圧制御発振器(以下、VCOという)1と、外部より設
定される分周比を制御信号(SW)に基づいて選択し出力
する第1のセレクタ6および第2のセレクタ7と、セレ
クタ6の出力する分周比に基づいてVCO1の出力信号
(fvco)の周波数を分周する第1可変分周器2と、セレ
クタ7の出力する分周比に基づいて基準信号源の出力信
号frefの周波数を分周する第2可変分周器3と、第1
可変分周器2の出力信号と第2可変分周器3の出力信号
との位相を比較して位相差を出力する位相比較器4と、
位相比較器4の出力を平均化するローパスフィルタ(以
下、LPFという)5とを備えており、LPF5の出力
信号がVCO1に入力される。
示すように、入力電圧に応じた周波数の信号を発振する
電圧制御発振器(以下、VCOという)1と、外部より設
定される分周比を制御信号(SW)に基づいて選択し出力
する第1のセレクタ6および第2のセレクタ7と、セレ
クタ6の出力する分周比に基づいてVCO1の出力信号
(fvco)の周波数を分周する第1可変分周器2と、セレ
クタ7の出力する分周比に基づいて基準信号源の出力信
号frefの周波数を分周する第2可変分周器3と、第1
可変分周器2の出力信号と第2可変分周器3の出力信号
との位相を比較して位相差を出力する位相比較器4と、
位相比較器4の出力を平均化するローパスフィルタ(以
下、LPFという)5とを備えており、LPF5の出力
信号がVCO1に入力される。
【0004】この種の周波数シンセサイザ装置は、特開
平2−246243号公報に記載されているように、引
き込み時(制御信号により分周比を変更してからVOC
1の出力が安定するまでの間のことをいう)は、比較周
波数(第2可変分周器3の出力信号(fcomp)の周波数)を
高くしてループの応答性を高めて、急速にfvcoを目標
周波数に近づけ、ほぼ引き込んだところで、比較周波数
を下げて目標周波数で安定するようにしている。
平2−246243号公報に記載されているように、引
き込み時(制御信号により分周比を変更してからVOC
1の出力が安定するまでの間のことをいう)は、比較周
波数(第2可変分周器3の出力信号(fcomp)の周波数)を
高くしてループの応答性を高めて、急速にfvcoを目標
周波数に近づけ、ほぼ引き込んだところで、比較周波数
を下げて目標周波数で安定するようにしている。
【0005】すなわち、引き込み時に、第1可変分周器
2は、fvcoを分周比Mで分周した信号(fdiv)を出力
し、第2可変分周器3は、frefを分周比Rで分周した
信号(fcomp)を出力する。位相比較器4は、fcompとf
divの位相を比較して位相差を出力する。位相比較器4
の出力信号は、LPF5で平均化された後にVCO1の
制御電圧端子に入力され、VCO1は、制御電圧に加わ
る電圧に応じて、出力する信号の周波数を変化させる。
この信号は外部に出力されるとともに、第1可変分周器
2のフィードバックループに入力し、fcompとfdivの
周波数および位相を一致させるように動作する。
2は、fvcoを分周比Mで分周した信号(fdiv)を出力
し、第2可変分周器3は、frefを分周比Rで分周した
信号(fcomp)を出力する。位相比較器4は、fcompとf
divの位相を比較して位相差を出力する。位相比較器4
の出力信号は、LPF5で平均化された後にVCO1の
制御電圧端子に入力され、VCO1は、制御電圧に加わ
る電圧に応じて、出力する信号の周波数を変化させる。
この信号は外部に出力されるとともに、第1可変分周器
2のフィードバックループに入力し、fcompとfdivの
周波数および位相を一致させるように動作する。
【0006】そして、fcompとfdivの周波数および位
相がほぼ一致したら、制御信号SWにより、第1可変分
周器2および第2可変分周器3に設定している分周比を
切り替える(ここではS倍とする)。この後、周波数が1
/S倍されたfcomp’とfdiv’の周波数および位相が
一致したところでVCO1の出力信号は安定する。
相がほぼ一致したら、制御信号SWにより、第1可変分
周器2および第2可変分周器3に設定している分周比を
切り替える(ここではS倍とする)。この後、周波数が1
/S倍されたfcomp’とfdiv’の周波数および位相が
一致したところでVCO1の出力信号は安定する。
【0007】引き込み時のfvcoは(数1)のようにな
る。
る。
【0008】
【数1】fvco=M×fcomp 安定時のfvcoは(数2)のようになる。
【0009】
【数2】fvco=M’×fcomp’ (但し、M’=M×S、fcomp/S) また、図8は従来の他の周波数シンセサイザ装置の構成
を示すブロック図である。図8に示す周波数シンセサイ
ザ装置は、図7の周波数シンセサイザ装置に対し、fvc
oを予め設定された一定の分周比Qで分周しかつ出力信
号を第1可変分周器2へ入力する固定分周器8が設けら
れたものである。
を示すブロック図である。図8に示す周波数シンセサイ
ザ装置は、図7の周波数シンセサイザ装置に対し、fvc
oを予め設定された一定の分周比Qで分周しかつ出力信
号を第1可変分周器2へ入力する固定分周器8が設けら
れたものである。
【0010】この構成の場合、第1可変分周器2に比べ
て比較的構成の簡単な固定分周器8を挿入することによ
り、第1可変分周器2の動作周波数が1/Q倍になるの
で、消費電力が図7の構成に比較して少なくなる。特
に、fvcoが1GHz程度の携帯電話等の無線通信装置で
使用される周波数シンセサイザ装置のように、fvcoの
周波数が高くなるほどこの効果は大きい。
て比較的構成の簡単な固定分周器8を挿入することによ
り、第1可変分周器2の動作周波数が1/Q倍になるの
で、消費電力が図7の構成に比較して少なくなる。特
に、fvcoが1GHz程度の携帯電話等の無線通信装置で
使用される周波数シンセサイザ装置のように、fvcoの
周波数が高くなるほどこの効果は大きい。
【0011】この構成における引き込み時のfvcoは(数
3)のようになる。
3)のようになる。
【0012】
【数3】fvco=Q×M×fcomp 安定時のfvcoは(数4)のようになる。
【0013】
【数4】fvco=Q×M’×fcomp’ (但し、M’=M×S、fcomp’=fcomp/S)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】図7に示した周波数シ
ンセサイザ装置において、所望の設定周波数間隔(fste
p)を得るためには、(数2)のおける安定時の比較周波数
は(数5)のように設定する。
ンセサイザ装置において、所望の設定周波数間隔(fste
p)を得るためには、(数2)のおける安定時の比較周波数
は(数5)のように設定する。
【0015】
【数5】fcomp’=fstep これより、(数1)は(数6)のようになる。
【0016】
【数6】fvco=M×S×fstep したがって、引き込み時においては、fvcoがS×fste
p刻みでしか設定できないため、fvcoによっては、引き
込み時と安定時とで目標周波数が異なる場合がある。こ
のような場合は、比較周波数を切り替えたときにfcom
p’とfdiv’で誤差が生じてしまうため、引き込み時間
を十分に短縮できないという問題がある。
p刻みでしか設定できないため、fvcoによっては、引き
込み時と安定時とで目標周波数が異なる場合がある。こ
のような場合は、比較周波数を切り替えたときにfcom
p’とfdiv’で誤差が生じてしまうため、引き込み時間
を十分に短縮できないという問題がある。
【0017】また、図8に示した周波数をシンセサイザ
装置において、所望の設定周波数間隔(fstep)を得るた
めには、(数4)における安定時の比較周波数は(数7)の
ように設定する。
装置において、所望の設定周波数間隔(fstep)を得るた
めには、(数4)における安定時の比較周波数は(数7)の
ように設定する。
【0018】
【数7】fcomp’=fstep/Q これより、(数3)は(数8)のようになる。
【0019】
【数8】fvco=M×S×fstep/Q この場合も図7の場合と同様に考えられ、引き込み時に
おいては、fvcoがS×fstep/Q刻みでしか設定でき
ないため、fvcoによっては、引き込み時と安定時とで
目標周波数が異なる場合がある。このような場合は、比
較周波数を切り替えたときにfcomp’とfdiv’で誤差
が生じてしまうため、引き込み時間を十分に短縮できな
いという問題がある。
おいては、fvcoがS×fstep/Q刻みでしか設定でき
ないため、fvcoによっては、引き込み時と安定時とで
目標周波数が異なる場合がある。このような場合は、比
較周波数を切り替えたときにfcomp’とfdiv’で誤差
が生じてしまうため、引き込み時間を十分に短縮できな
いという問題がある。
【0020】さらに、図7の構成の場合と比べて比較周
波数が1/Q倍となるため、実質的に図7の構成よりも
引き込み時間が長くなってしまうという問題もある。
波数が1/Q倍となるため、実質的に図7の構成よりも
引き込み時間が長くなってしまうという問題もある。
【0021】ところで、今までの説明は、fcompとfdi
vの位相が一致したところで周波数シンセサイザ装置が
安定するように動作する位相比較器を用いた場合のもの
であった。そこで、図9は位相比較器の別の構成を示す
回路図であり、50は位相比較器を示し、この位相比較器
50には、fcompの周波数を2分周する2分周器51と、f
divの周波数を2分周する2分周器52と、2分周器51と
2分周器52との出力の排他的論理和をとる排他的論理和
回路(以下、EXORゲートという)53とが備えられてい
る。そして、位相比較器50の出力(PDout)はLPF5
を通過し、その平均電圧でVCO1の周波数を制御す
る。すなわち、PDoutのデューティ比がVCO1の周
波数を決定する。
vの位相が一致したところで周波数シンセサイザ装置が
安定するように動作する位相比較器を用いた場合のもの
であった。そこで、図9は位相比較器の別の構成を示す
回路図であり、50は位相比較器を示し、この位相比較器
50には、fcompの周波数を2分周する2分周器51と、f
divの周波数を2分周する2分周器52と、2分周器51と
2分周器52との出力の排他的論理和をとる排他的論理和
回路(以下、EXORゲートという)53とが備えられてい
る。そして、位相比較器50の出力(PDout)はLPF5
を通過し、その平均電圧でVCO1の周波数を制御す
る。すなわち、PDoutのデューティ比がVCO1の周
波数を決定する。
【0022】図10は、SW信号により分周比を切り替え
る前後のタイミングチャートを示している。SW信号が
Lowレベル(Lレベル)からHiレベル(Hレベル)に切
り替わったら分周比をS倍(図10では4倍にしている)に
変更するものとする。図10で、SWがLレベルの区間に
おいてPDoutはデューティ比が50%で安定しており、
周波数シンセサイザ装置は引き込み動作をほぼ完了して
いる。ここでSWをHレベルにしてセレクタ6とセレク
タ7の出力する分周比をS倍に変更する。SWがHレベ
ルに変化してから最初のfcompのエッジ(3)で、S倍さ
れた分周比が第2可変分周器3に設定され、この時点か
らS倍された分周比での分周を開始し、その後fcompの
エッジ(4)を出力する。また、第1可変分周器2は、S
WがHレベルに変化してから最初のfdivのエッジ(3)
で、S倍された分周比が設定され、この時点からS倍さ
れた分周比での分周を開始し、その後fdivのエッジ(4)
を出力する。
る前後のタイミングチャートを示している。SW信号が
Lowレベル(Lレベル)からHiレベル(Hレベル)に切
り替わったら分周比をS倍(図10では4倍にしている)に
変更するものとする。図10で、SWがLレベルの区間に
おいてPDoutはデューティ比が50%で安定しており、
周波数シンセサイザ装置は引き込み動作をほぼ完了して
いる。ここでSWをHレベルにしてセレクタ6とセレク
タ7の出力する分周比をS倍に変更する。SWがHレベ
ルに変化してから最初のfcompのエッジ(3)で、S倍さ
れた分周比が第2可変分周器3に設定され、この時点か
らS倍された分周比での分周を開始し、その後fcompの
エッジ(4)を出力する。また、第1可変分周器2は、S
WがHレベルに変化してから最初のfdivのエッジ(3)
で、S倍された分周比が設定され、この時点からS倍さ
れた分周比での分周を開始し、その後fdivのエッジ(4)
を出力する。
【0023】このように、排他的論理和回路型の位相比
較器50を用いた場合は、SWが変化する前後においてP
Doutのデューティ比が大きく変化するため、目標周波
数とほぼ一致していたVCO1の周波数を大きく変化さ
せてしまい、結果として引き込み時間を長くするという
問題がある。
較器50を用いた場合は、SWが変化する前後においてP
Doutのデューティ比が大きく変化するため、目標周波
数とほぼ一致していたVCO1の周波数を大きく変化さ
せてしまい、結果として引き込み時間を長くするという
問題がある。
【0024】本発明は、このような従来の問題を解決す
るもので、可変分周器を等価的に小数点以下を含む分周
比で動作させることで、比較周波数を切り替えた時に、
fcomp’とfdiv’との誤差を小さくし、高速引き込み
が可能な周波数シンセサイザ装置を提供することを課題
としている。
るもので、可変分周器を等価的に小数点以下を含む分周
比で動作させることで、比較周波数を切り替えた時に、
fcomp’とfdiv’との誤差を小さくし、高速引き込み
が可能な周波数シンセサイザ装置を提供することを課題
としている。
【0025】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決達成する
ための本発明は、入力電圧に応じた周波数の信号を発振
する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号
を入力し、前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を分
周する第1可変分周器と、基準信号源の出力信号の周波
数を分周する第2可変分周器と、前記第1可変分周器お
よび第2可変分周器からの出力信号を入力し、位相を比
較して、その位相差をローパスフィルタを介して前記電
圧制御発振器に出力する位相比較器とを備え、前記電圧
制御発振器の出力信号の周波数を変更するときに、前記
第1可変分周器の出力周波数と前記第2可変分周器の出
力周波数とを同じ割合で下げるように、前記第1可変分
周器および第2可変分周器に設定する分周比を切り替え
る手段とを有する周波数シンセサイザ装置において、前
記第1可変分周器の分周比が時間的に変化しかつその時
間平均の値が小数点以下の値を含むように制御する分周
比制御回路を備えたものであり、このような構成によ
り、比較周波数の切り替えの前後で、位相比較器の2つ
の入力にほとんど誤差を生じず、高速引き込みができる
という作用を有する。
ための本発明は、入力電圧に応じた周波数の信号を発振
する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号
を入力し、前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を分
周する第1可変分周器と、基準信号源の出力信号の周波
数を分周する第2可変分周器と、前記第1可変分周器お
よび第2可変分周器からの出力信号を入力し、位相を比
較して、その位相差をローパスフィルタを介して前記電
圧制御発振器に出力する位相比較器とを備え、前記電圧
制御発振器の出力信号の周波数を変更するときに、前記
第1可変分周器の出力周波数と前記第2可変分周器の出
力周波数とを同じ割合で下げるように、前記第1可変分
周器および第2可変分周器に設定する分周比を切り替え
る手段とを有する周波数シンセサイザ装置において、前
記第1可変分周器の分周比が時間的に変化しかつその時
間平均の値が小数点以下の値を含むように制御する分周
比制御回路を備えたものであり、このような構成によ
り、比較周波数の切り替えの前後で、位相比較器の2つ
の入力にほとんど誤差を生じず、高速引き込みができる
という作用を有する。
【0026】また、前記電圧制御発振器の出力信号の周
波数を予め設定された分周比で分周し、前記第1可変分
周器へ出力する固定分周器を備えた構成としたものであ
り、このような構成により、消費電力が少なく、さら
に、固定分周器を設けているにもかかわらず比較周波数
を固定分周比分の1倍になくともよいという作用を有す
る。
波数を予め設定された分周比で分周し、前記第1可変分
周器へ出力する固定分周器を備えた構成としたものであ
り、このような構成により、消費電力が少なく、さら
に、固定分周器を設けているにもかかわらず比較周波数
を固定分周比分の1倍になくともよいという作用を有す
る。
【0027】また、前記位相比較器を、前記第1可変分
周器および第2可変分周器の出力信号を入力して排他的
論理和を出力する排他的論理和回路から構成し、前記第
1可変分周器および第2可変分周器の出力周波数を変更
する前後において、前記位相比較器の出力信号のデュー
ティ比が変化しないように、前記第1可変分周器の動作
を一時的に停止させるように構成したものであり、前記
第1可変分周器の出力周波数を変更する前後で、前記位
相比較器が出力する信号のデューティ比がほとんど変化
せず、安定に定常状態に引き込むことができるという作
用を有する。
周器および第2可変分周器の出力信号を入力して排他的
論理和を出力する排他的論理和回路から構成し、前記第
1可変分周器および第2可変分周器の出力周波数を変更
する前後において、前記位相比較器の出力信号のデュー
ティ比が変化しないように、前記第1可変分周器の動作
を一時的に停止させるように構成したものであり、前記
第1可変分周器の出力周波数を変更する前後で、前記位
相比較器が出力する信号のデューティ比がほとんど変化
せず、安定に定常状態に引き込むことができるという作
用を有する。
【0028】また、前記位相比較器の出力信号のパルス
幅を前記基準信号源の出力信号でカウントする第1カウ
ンタ回路と、前記第1可変分周器の出力周波数を1/S
倍に変更する際に、前記第1カウンタ回路のカウント値
に応じて、前記基準信号源の周波数の1/S倍の周波数
の信号をカウントする第2カウンタ回路と、前記第2カ
ウンタ回路がカウントしている間、前記第1可変分周器
の動作を停止する手段を備えたものであり、このような
構成により、安定に定常状態に引き込むことができると
いう作用を有する。
幅を前記基準信号源の出力信号でカウントする第1カウ
ンタ回路と、前記第1可変分周器の出力周波数を1/S
倍に変更する際に、前記第1カウンタ回路のカウント値
に応じて、前記基準信号源の周波数の1/S倍の周波数
の信号をカウントする第2カウンタ回路と、前記第2カ
ウンタ回路がカウントしている間、前記第1可変分周器
の動作を停止する手段を備えたものであり、このような
構成により、安定に定常状態に引き込むことができると
いう作用を有する。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を用いて説明する。なお、図7に示す従来技術
における部材と同一の部材には同一の符号を付すことで
詳細な説明は省略した。
て、図面を用いて説明する。なお、図7に示す従来技術
における部材と同一の部材には同一の符号を付すことで
詳細な説明は省略した。
【0030】図1は本発明の第1実施形態における周波
数シンセサイザ装置の回路構成を示すブロック図であ
り、9は分周比制御回路を示す。分周比制御回路9の出
力する分周比に基づいて第1可変分周器2がVCO1の
出力信号(fvco)の周波数を分周し、その出力信号(fdi
v)は、位相比較器4に入力されると共に、分周比制御回
路9にフィードバックされる。さらに、分周比制御回路
9は、fdivをクロックとし、セレクタ6で設定される
データに基づき第1可変分周器2に設定する分周比を小
数点以下の値を含むように制御する。
数シンセサイザ装置の回路構成を示すブロック図であ
り、9は分周比制御回路を示す。分周比制御回路9の出
力する分周比に基づいて第1可変分周器2がVCO1の
出力信号(fvco)の周波数を分周し、その出力信号(fdi
v)は、位相比較器4に入力されると共に、分周比制御回
路9にフィードバックされる。さらに、分周比制御回路
9は、fdivをクロックとし、セレクタ6で設定される
データに基づき第1可変分周器2に設定する分周比を小
数点以下の値を含むように制御する。
【0031】図2は分周比制御回路の構成の一例を示す
ブロック図であり、10はキャリー信号を出力するアキュ
ームレータ、11は、外部より設定されるデータMとキャ
リー信号とを加算し、分周比として第1可変分周器2に
出力する加算器を示す。アキュームレータ10は、fdiv
をクロックとするレジスタ12と、加算器13とによって構
成され、加算器13は外部より設定されるデータKを毎ク
ロック加算する。
ブロック図であり、10はキャリー信号を出力するアキュ
ームレータ、11は、外部より設定されるデータMとキャ
リー信号とを加算し、分周比として第1可変分周器2に
出力する加算器を示す。アキュームレータ10は、fdiv
をクロックとするレジスタ12と、加算器13とによって構
成され、加算器13は外部より設定されるデータKを毎ク
ロック加算する。
【0032】以下、動作について説明する。図2に示し
た分周比制御回路において、アキュームレータ10はデー
タKずつ毎クロック加算する。アキュームレータ10がキ
ャリー信号を発生したら、加算器11により、データMと
キャリー信号(1レベル)とを加算し、分周比として出力
する。すなわち、キャリー信号が発生していないときは
分周比Mが出力され、キャリー信号が発生すると分周比
M+1が出力される。今、アキュームレータ10は、加算
器13の加算結果がLを越えるとキャリー信号を出力する
ものとすると、LクロックではL/K回キャリー信号が
発生することになる。よって、Lクロックでの分周比の
変化の時間平均値Maveは(数9)で表される。
た分周比制御回路において、アキュームレータ10はデー
タKずつ毎クロック加算する。アキュームレータ10がキ
ャリー信号を発生したら、加算器11により、データMと
キャリー信号(1レベル)とを加算し、分周比として出力
する。すなわち、キャリー信号が発生していないときは
分周比Mが出力され、キャリー信号が発生すると分周比
M+1が出力される。今、アキュームレータ10は、加算
器13の加算結果がLを越えるとキャリー信号を出力する
ものとすると、LクロックではL/K回キャリー信号が
発生することになる。よって、Lクロックでの分周比の
変化の時間平均値Maveは(数9)で表される。
【0033】
【数9】 Mave =(M+1)K/L+(1−K/L) =M+K/L ここで、M,K,Lはすべて整数なので、(数9)は小
数点以下を含む分周比を表している。また、引き込み時
のfvcoは(数10)で表される。
数点以下を含む分周比を表している。また、引き込み時
のfvcoは(数10)で表される。
【0034】
【数10】fvco =(M+K/L)×fcomp さらに、安定時のfvcoは(数11)で表される。
【0035】
【数11】fvco =(M'+K'/L)×fcomp' 但し、M'=M×S、K'=K×S、fcomp'=fcomp/
S なお、(数10),(数11)においてfvcoに設定可能な最小
の周波数分解能は、それぞれfcomp/L、fcomp'/L
である。
S なお、(数10),(数11)においてfvcoに設定可能な最小
の周波数分解能は、それぞれfcomp/L、fcomp'/L
である。
【0036】ここで、所望の設定周波数間隔(fstep)は
(数12)で表される。
(数12)で表される。
【0037】
【数12】 fstep≫fcomp/L、または、fstep≫fcomp'/L すなわちLを十分大きく設定することにより、比較周波
数切り替え時のfcomp'とfdivの誤差を小さくでき、引
き込み時間を十分短縮できる。
数切り替え時のfcomp'とfdivの誤差を小さくでき、引
き込み時間を十分短縮できる。
【0038】また、定常時の比較周波数を低くできるの
で、位相比較器4や分周比制御回路9の動作周波数が下
がり、定常時の消費電力を低減できる。
で、位相比較器4や分周比制御回路9の動作周波数が下
がり、定常時の消費電力を低減できる。
【0039】図3は本発明の第2実施形態における周波
数シンセサイザ装置の回路構成を示すブロック図であ
り、20は固定分周器を示し、第2実施形態における周波
数シンセサイザ装置は、図3に示すように、図1に示す
周波数シンセサイザ装置に対して、fvcoを一定の分周
比Qで分周し、出力信号を第1可変分周器2へ入力する
固定分周器20が設けられたものである。
数シンセサイザ装置の回路構成を示すブロック図であ
り、20は固定分周器を示し、第2実施形態における周波
数シンセサイザ装置は、図3に示すように、図1に示す
周波数シンセサイザ装置に対して、fvcoを一定の分周
比Qで分周し、出力信号を第1可変分周器2へ入力する
固定分周器20が設けられたものである。
【0040】以下、動作について説明する。第1実施形
態と同じ要領で引き込み時のfvcoを求めると、fvcoは
(数13)で表される。
態と同じ要領で引き込み時のfvcoを求めると、fvcoは
(数13)で表される。
【0041】
【数13】fvco =Q×(M+K/L)×fcomp また、安定時のfvcoは(数14)で表される。
【0042】
【数14】fvco =Q×(M'+K'/L)×fcomp' 但し、M'=M×S、K'=K×S、fcomp'=fcomp/
S (数13),(数14)においてfvcoに設定可能な最小の周波数
分解能は、それぞれQ×fcomp/L、Q×fcomp'/L
である。
S (数13),(数14)においてfvcoに設定可能な最小の周波数
分解能は、それぞれQ×fcomp/L、Q×fcomp'/L
である。
【0043】ここで、
【0044】
【数15】fstep≫Q×fcomp/L、または、fstep≫
Q×fcomp'/L となるようにLを十分大きく設定すれば、比較周波数切
り替え時のfcomp'とfdivの誤差を小さくでき、引き込
み時間を十分短縮できる。
Q×fcomp'/L となるようにLを十分大きく設定すれば、比較周波数切
り替え時のfcomp'とfdivの誤差を小さくでき、引き込
み時間を十分短縮できる。
【0045】このような構成により、第1実施形態と比
べると設定周波数分解能はQ倍となるが、Lを大きく設
定することで極めて細かく周波数を設定できるため、従
来例のように比較周波数を1/Q倍にする必要がなく、
引き込み特性を劣化させることはない。
べると設定周波数分解能はQ倍となるが、Lを大きく設
定することで極めて細かく周波数を設定できるため、従
来例のように比較周波数を1/Q倍にする必要がなく、
引き込み特性を劣化させることはない。
【0046】さらに、fvcoの周波数で動作するのは比
較的回路規模の小さい固定分周器のみで、回路規模の大
きい可変分周器の動作周波数が1/Q倍されるため、消
費電力を少なくできる。また、これはfvcoの周波数が
高いほど効果が大きい。
較的回路規模の小さい固定分周器のみで、回路規模の大
きい可変分周器の動作周波数が1/Q倍されるため、消
費電力を少なくできる。また、これはfvcoの周波数が
高いほど効果が大きい。
【0047】図4は本発明の第3実施形態における周波
数シンセサイザ装置の回路構成を示すブロック図であ
り、30はデューティ比保持手段を示し、このデューティ
比保持手段30は、基準信号源の出力信号(fref)と制御
信号(SW)と位相比較器出力(PDout)が入力されて第
1可変分周器2のカウントイネーブル信号(EN)を出力
するものである。すなわち、第3実施形態における周波
数シンセサイザ装置は、図1に示す第1実施形態の周波
数シンセサイザ装置に、デューティ比保持手段30を設
け、さらに、第1可変分周器2にENがHレベルのとき
にカウント動作を停止する機能を備えたものである。
数シンセサイザ装置の回路構成を示すブロック図であ
り、30はデューティ比保持手段を示し、このデューティ
比保持手段30は、基準信号源の出力信号(fref)と制御
信号(SW)と位相比較器出力(PDout)が入力されて第
1可変分周器2のカウントイネーブル信号(EN)を出力
するものである。すなわち、第3実施形態における周波
数シンセサイザ装置は、図1に示す第1実施形態の周波
数シンセサイザ装置に、デューティ比保持手段30を設
け、さらに、第1可変分周器2にENがHレベルのとき
にカウント動作を停止する機能を備えたものである。
【0048】図5はデューティ比保持手段の回路構成を
示すブロック図であり、31は、PDoutおよびfrefを入
力し、PDoutがHレベルのときにfrefを出力するAN
Dゲート、32はANDゲート31の出力をカウントするカ
ウンタ、33はPDoutの立ち下がりエッジでカウンタ32
のカウント値を格納するレジスタ、34は、PDoutを入
力し、PDoutを遅延させPDoutがLレベルのときにカ
ウンタ32をクリアする遅延手段、35はfrefをS分周す
る分周器、36は、分周器35の出力およびfrefを入力
し、分周器35の出力をPDoutがHレベルのときに出力
するANDゲート、37は、ANDゲート36の出力をカウ
ントし、レジスタ33に格納されている値をカウントした
ときに発生するオーバーフロー信号(OF)で自分自身を
クリアするカウンタ、38は、SWの立上りエッジでHレ
ベルを出力し、カウンタ37のOFでクリアされるDフリ
ップフロップ、39は、PDoutの立上りエッジでHレベ
ルを出力し、SWがLレベルのときにクリアされるDフ
リップフロップ、40は、Dフリップフロップ38,39の出
力のANDをとり、出力がHレベルのときはカウンタ37
にカウント動作させるとともにENとして外部へ出力す
るANDゲートとを備えている。デューティ比保持手段
30は、符号31〜40に示す部材で構成されている。
示すブロック図であり、31は、PDoutおよびfrefを入
力し、PDoutがHレベルのときにfrefを出力するAN
Dゲート、32はANDゲート31の出力をカウントするカ
ウンタ、33はPDoutの立ち下がりエッジでカウンタ32
のカウント値を格納するレジスタ、34は、PDoutを入
力し、PDoutを遅延させPDoutがLレベルのときにカ
ウンタ32をクリアする遅延手段、35はfrefをS分周す
る分周器、36は、分周器35の出力およびfrefを入力
し、分周器35の出力をPDoutがHレベルのときに出力
するANDゲート、37は、ANDゲート36の出力をカウ
ントし、レジスタ33に格納されている値をカウントした
ときに発生するオーバーフロー信号(OF)で自分自身を
クリアするカウンタ、38は、SWの立上りエッジでHレ
ベルを出力し、カウンタ37のOFでクリアされるDフリ
ップフロップ、39は、PDoutの立上りエッジでHレベ
ルを出力し、SWがLレベルのときにクリアされるDフ
リップフロップ、40は、Dフリップフロップ38,39の出
力のANDをとり、出力がHレベルのときはカウンタ37
にカウント動作させるとともにENとして外部へ出力す
るANDゲートとを備えている。デューティ比保持手段
30は、符号31〜40に示す部材で構成されている。
【0049】図6は信号SWにより分周比を切り替える
前後の各出力信号を動作を示すタイミングチャートであ
る。以下、図4〜図6を用いて動作を説明する。SWが
LレベルからHレベルに切り替わったら分周比をS倍
(図10では4倍にしている)に変更するものとする。図6
でSWがLレベルの区間においてPDoutはデューティ
比が50%で安定しており、周波数シンセサイザ装置は引
き込み動作をほぼ完了している。
前後の各出力信号を動作を示すタイミングチャートであ
る。以下、図4〜図6を用いて動作を説明する。SWが
LレベルからHレベルに切り替わったら分周比をS倍
(図10では4倍にしている)に変更するものとする。図6
でSWがLレベルの区間においてPDoutはデューティ
比が50%で安定しており、周波数シンセサイザ装置は引
き込み動作をほぼ完了している。
【0050】このときカウンタ32はPDoutのHレベル
のパルス幅をカウントし、PDoutの立ち下がりエッジ
でレジスタ33にカウント値を格納している。ここで、S
WをHレベルにしてセレクタ6およびセレクタ7の出力
する分周比を変更する。SWがHレベルに変化してから
最初のfcompのエッジ(3)で、S倍された分周比が第2
可変分周器3に設定され、この時点からS倍された分周
比での分周を開始する。その後、fcompのエッジ(4)を
出力する。
のパルス幅をカウントし、PDoutの立ち下がりエッジ
でレジスタ33にカウント値を格納している。ここで、S
WをHレベルにしてセレクタ6およびセレクタ7の出力
する分周比を変更する。SWがHレベルに変化してから
最初のfcompのエッジ(3)で、S倍された分周比が第2
可変分周器3に設定され、この時点からS倍された分周
比での分周を開始する。その後、fcompのエッジ(4)を
出力する。
【0051】また、SWの立ち上がりエッジでDフリッ
プフロップ38の出力はHレベルになり、さらにPDout
の立ち上がりエッジでDフリップフロップ39の出力がH
レベルになり、ANDゲート40によりENがHレベルに
なる。これにより、カウンタ37はfrefの周波数をS分
周した信号をクロックとしてカウントを開始し、同時に
第1可変分周器2は動作を停止する。カウンタ37がオー
バーフロー信号を発生したら、カウンタ37自身をクリア
するとともにDフリップフロップ38をクリアする。そし
て、ENはLレベルになりカウンタ37の動作を停止する
ともに第1可変分周器2の動作を再開させる。第1可変
分周器2は、その後fdivのエッジ(4)を出力し、ここで
分周比制御回路9を介し、S倍された分周比が設定され
る。
プフロップ38の出力はHレベルになり、さらにPDout
の立ち上がりエッジでDフリップフロップ39の出力がH
レベルになり、ANDゲート40によりENがHレベルに
なる。これにより、カウンタ37はfrefの周波数をS分
周した信号をクロックとしてカウントを開始し、同時に
第1可変分周器2は動作を停止する。カウンタ37がオー
バーフロー信号を発生したら、カウンタ37自身をクリア
するとともにDフリップフロップ38をクリアする。そし
て、ENはLレベルになりカウンタ37の動作を停止する
ともに第1可変分周器2の動作を再開させる。第1可変
分周器2は、その後fdivのエッジ(4)を出力し、ここで
分周比制御回路9を介し、S倍された分周比が設定され
る。
【0052】このように構成したことにより、排他的論
理和回路型の位相比較器を用いた場合でも、SWが変化
する前に目標周波数とほぼ一致していたVCO1の周波
数は変化することがなく、安定に定常状態に引き込むこ
とができる。
理和回路型の位相比較器を用いた場合でも、SWが変化
する前に目標周波数とほぼ一致していたVCO1の周波
数は変化することがなく、安定に定常状態に引き込むこ
とができる。
【0053】なお、分周比制御回路9をアキュームレー
タと加算器で構成しているが、それに限るものではな
く、時間平均が小数点以下の値を含むように分周比を時
間的に変化させるような構成であれば、同様に実施可能
である。
タと加算器で構成しているが、それに限るものではな
く、時間平均が小数点以下の値を含むように分周比を時
間的に変化させるような構成であれば、同様に実施可能
である。
【0054】
【発明の効果】以上、説明したような構成された本発明
によれば、次に記載する効果を奏する。
によれば、次に記載する効果を奏する。
【0055】請求項1記載の構成によれば、周波数シン
セサイザ装置における設定周波数間隔を極めて小さくで
きるため、引き込み動作の過程で比較周波数を切り替え
た際に、その前後で位相比較器の2入力間すなわち第
1,第2可変分周器の出力信号における誤差を小さくで
き、その結果、高速に引き込むことができる。
セサイザ装置における設定周波数間隔を極めて小さくで
きるため、引き込み動作の過程で比較周波数を切り替え
た際に、その前後で位相比較器の2入力間すなわち第
1,第2可変分周器の出力信号における誤差を小さくで
き、その結果、高速に引き込むことができる。
【0056】請求項2記載の構成によれば、固定分周器
を使用した場合でも、誤差を生じないばかりか比較周波
数を下げる必要がないので引き込み特性を損なうことは
ない。また、可変分周器の動作周波数が下がり消費電力
を低減できる。
を使用した場合でも、誤差を生じないばかりか比較周波
数を下げる必要がないので引き込み特性を損なうことは
ない。また、可変分周器の動作周波数が下がり消費電力
を低減できる。
【0057】請求項3および請求項4記載の構成によれ
ば、排他的論理和回路型の位相比較器を用いた場合に
も、比較周波数を切り替える前後で位相比較器出力のデ
ューティ比を保持できるため、安定に定常状態に引き込
むことができる。
ば、排他的論理和回路型の位相比較器を用いた場合に
も、比較周波数を切り替える前後で位相比較器出力のデ
ューティ比を保持できるため、安定に定常状態に引き込
むことができる。
【図1】本発明の第1実施形態における周波数シンセサ
イザ装置のブロック図である。
イザ装置のブロック図である。
【図2】第1実施形態における分周比制御回路の構成の
一例のブロック図である。
一例のブロック図である。
【図3】本発明の第2実施形態における周波数シンセサ
イザ装置のブロック図である。
イザ装置のブロック図である。
【図4】本発明の第3実施形態における周波数シンセサ
イザ装置のブロック図である。
イザ装置のブロック図である。
【図5】第3実施形態におけるデューティ比保持手段の
構成の一例のブロック図である。
構成の一例のブロック図である。
【図6】第3実施形態の動作を説明するタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図7】従来の周波数シンセサイザ装置のブロック図で
ある。
ある。
【図8】従来の別の周波数シンセサイザ装置のブロック
図である。
図である。
【図9】排他的論理和回路型の位相比較器の構成の一例
のブロック図である。
のブロック図である。
【図10】図9の位相比較器におけるSW信号により分
周比を切り替える前後の各出力信号の動作を示すタイミ
ングチャートである。
周比を切り替える前後の各出力信号の動作を示すタイミ
ングチャートである。
1…電圧制御発振器、 2…第1可変分周器、 3…第
2可変分周器、 4,50…位相比較器、 5…ローパス
フィルタ、 6,7…セレクタ、 8,20…固定分周
器、 9…分周比制御回路、 10…アキュームレータ、
11,13…加算器、12,33…レジスタ、 30…デューテ
ィ比保持手段、 31,36,40…ANDゲート、 32,37
…カウンタ、 34…遅延手段、 35…分周器、 38,39
…Dフリップフロップ、 51,52…2分周器、 53…排
他的論理和回路。
2可変分周器、 4,50…位相比較器、 5…ローパス
フィルタ、 6,7…セレクタ、 8,20…固定分周
器、 9…分周比制御回路、 10…アキュームレータ、
11,13…加算器、12,33…レジスタ、 30…デューテ
ィ比保持手段、 31,36,40…ANDゲート、 32,37
…カウンタ、 34…遅延手段、 35…分周器、 38,39
…Dフリップフロップ、 51,52…2分周器、 53…排
他的論理和回路。
Claims (4)
- 【請求項1】 入力電圧に応じた周波数の信号を発振す
る電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号を
入力し、前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を分周
する第1可変分周器と、基準信号源の出力信号の周波数
を分周する第2可変分周器と、前記第1可変分周器およ
び第2可変分周器からの出力信号を入力し、位相を比較
して、その位相差をローパスフィルタを介して前記電圧
制御発振器に出力する位相比較器と、前記電圧制御発振
器の出力信号の周波数を変更するときに、前記第1可変
分周器の出力周波数と前記第2可変分周器の出力周波数
とを同じ割合で下げるように、前記第1可変分周器およ
び第2可変分周器に設定する分周比を切り替える手段と
を有する周波数シンセサイザ装置において、前記第1可
変分周器の分周比が時間的に変化しかつその時間平均の
値が小数点以下の値を含むように制御する分周比制御回
路を備えたことを特徴とする周波数シンセサイザ装置。 - 【請求項2】 前記電圧制御発振器の出力信号の周波数
を予め設定された分周比で分周し、前記第1可変分周器
へ出力する固定分周器を備えたことを特徴とする請求項
1記載の周波数シンセサイザ装置。 - 【請求項3】 前記位相比較器を、前記第1可変分周器
および第2可変分周器の出力信号を入力して排他的論理
和を出力する排他的論理和回路から構成し、前記第1可
変分周器および第2可変分周器の出力周波数を変更する
前後において、前記位相比較器の出力信号のデューティ
比が変化しないように、前記第1可変分周器の動作を一
時的に停止させることを特徴とする請求項1または2記
載の周波数シンセサイザ装置。 - 【請求項4】 前記位相比較器の出力信号のパルス幅を
前記基準信号源の出力信号でカウントする第1カウンタ
回路と、前記第1可変分周器の出力周波数を1/S倍に
変更する際に、前記第1カウンタ回路のカウント値に応
じて、前記基準信号源の周波数の1/S倍の周波数の信
号をカウントする第2カウンタ回路と、前記第2カウン
タ回路がカウントしている間、前記第1可変分周器の動
作を停止する手段を備えたことを特徴とする請求項3記
載の周波数シンセサイザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8274905A JPH10126263A (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | 周波数シンセサイザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8274905A JPH10126263A (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | 周波数シンセサイザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10126263A true JPH10126263A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17548173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8274905A Pending JPH10126263A (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | 周波数シンセサイザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10126263A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002185320A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-06-28 | Koninkl Philips Electronics Nv | 周波数シンセサイザおよび低雑音周波数合成方法 |
US6847243B2 (en) | 2000-07-21 | 2005-01-25 | Nec Electronics Corporation | Clock controlling method and circuit |
JP2010503294A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-01-28 | インテル コーポレイション | 周波数修正を効率的に適用するための方法および装置 |
WO2012077249A1 (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | パナソニック株式会社 | 同期ループ回路 |
-
1996
- 1996-10-17 JP JP8274905A patent/JPH10126263A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6847243B2 (en) | 2000-07-21 | 2005-01-25 | Nec Electronics Corporation | Clock controlling method and circuit |
US6900680B2 (en) | 2000-07-21 | 2005-05-31 | Nec Electronics Corporation | Clock controlling method and circuit |
US6965259B2 (en) | 2000-07-21 | 2005-11-15 | Nec Electronics Corporation | Clock controlling method and circuit |
US7034592B2 (en) | 2000-07-21 | 2006-04-25 | Nec Electronics Corporation | Clock controlling method and circuit |
JP2002185320A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-06-28 | Koninkl Philips Electronics Nv | 周波数シンセサイザおよび低雑音周波数合成方法 |
JP2010503294A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-01-28 | インテル コーポレイション | 周波数修正を効率的に適用するための方法および装置 |
WO2012077249A1 (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | パナソニック株式会社 | 同期ループ回路 |
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