JPH10303708A - 周波数逓倍回路 - Google Patents

周波数逓倍回路

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JPH10303708A
JPH10303708A JP10794897A JP10794897A JPH10303708A JP H10303708 A JPH10303708 A JP H10303708A JP 10794897 A JP10794897 A JP 10794897A JP 10794897 A JP10794897 A JP 10794897A JP H10303708 A JPH10303708 A JP H10303708A
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JP
Japan
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phase
signal
frequency
output signal
voltage
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Application number
JP10794897A
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English (en)
Inventor
Takao Ikeuchi
隆雄 池内
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力信号と出力信号の位相差の変動を抑制可
能な周波数逓倍回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 周波数逓倍器1の出力信号は電圧制御型
位相可変回路2に入力される。電圧制御型位相可変回路
2の出力信号は、1/n分周器3によって1/nに分周
され、位相比較器4に入力される。位相比較器4では、
周波数逓倍器1の入力信号と1/n分周器3の出力信号
の位相を比較し、入力信号と出力信号の位相差を検出す
る。この位相差を示す直流成分を抽出するため、ローパ
スフィルタ5を通過させ、ローパスフィルタ5の出力を
増幅器7に入力する。増幅器7は、この直流信号と逆相
を基準電圧としており、直流信号と基準電圧の電圧差に
比例した電圧を電圧制御型位相可変回路2の電圧制御端
子に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数逓倍回路に
関し、特に、入力信号と出力信号の位相差を制御可能な
周波数逓倍回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の代表的な周波数逓倍回路の一例を
図7に示す。図7において、81は周波数逓倍器であ
り、発振器を用いることなく、入力信号の周波数を直接
n倍(nは正の整数)に逓倍した出力信号を発生する。
図8は周波数逓倍器81の具体的構成例を示しており、
2逓倍回路91を多段接続したものである。2逓倍回路
91はアナログ乗算器92と90度移相器93から構成
されている。入力信号は二つに分岐しており、一方の信
号は直接アナログ乗算器92に入力され、他方の信号が
90度移相器93を介してアナログ乗算器92に入力さ
れる。
【0003】アナログ乗算器では、以下の式の処理を行
うことによって、入力信号の周波数の2倍の周波数を有
する出力信号を発生する。 sin(ωt)×cos(ωt)=1/2sin(2ωt)…(1) (1)式より得られた2逓倍の信号を次段の2逓倍回路
91に入力し、この処理をm段接続することにより、n
=2**m(2のm乗)として、入力信号の周波数のn
倍の周波数を有する出力信号を得ることができる。
【0004】また、図9はPLL回路を用いた周波数逓
倍回路の一例を示している。図9において、周波数逓倍
回路は、位相比較器101、ローパスフィルタ102、
増幅器103、電圧制御発振器104及び1/n分周器
105から構成されている。位相比較器101は、入力
信号のn倍の周波数で発振する電圧制御発振器104の
出力信号を1/n分周器105で分周した信号と入力信
号との位相差を検出し、その位相差に応じた誤差信号電
圧を出力する。この誤差信号電圧は、ローパスフィルタ
102で高周波成分や雑音が除去され増幅器103で増
幅された後、電圧制御発振器104に供給される。これ
によって、電圧制御発振器104の出力信号周波数が安
定化され、入力信号と同期が取れたn倍の逓倍信号を得
ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図7に示した発振器を
用いない周波数逓倍回路では、周波数の変動はほとんど
発生しないが、電源電圧、温度などの環境変化及び構成
素子の特性ばらつき等に起因して出力信号の位相が変化
してしまい、入力信号と出力信号の位相差が一定になら
ないという問題がある。
【0006】また、図9に示した周波数逓倍回路では、
入力信号と出力信号の周波数の位相差をフィードバック
処理しているので位相差を一定にできるが、電圧制御発
振器104で出力信号の周波数を決定しているため、P
LL回路内のオフセットにより周波数が変動しジッタが
発生するという問題がある。
【0007】本発明は、入力信号と出力信号の位相差を
検出し、検出した位相差を所定の値に制御可能とするこ
とにより位相差の変動を抑制可能な周波数逓倍回路を提
供することを目的とする。なお、特開昭61−2246
14号公報には、クロック発振回路を用いた位相差を可
変可能な周波数逓倍回路が記載されているが、位相差を
検出して位相差を制御するものでない。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1にかかる発明は、入力信号の周波数に対し
てn倍の周波数を有する信号を出力する周波数逓倍器
と、この周波数逓倍器の出力信号の位相を可変とする位
相可変回路とを備え、この位相可変回路の出力を出力信
号とする周波数逓倍回路において、上記位相可変回路の
出力信号を1/nに分周する分周器と、入力信号と分周
器の出力信号の位相の比較を行う位相比較器と、この位
相比較器で得られた位相差に基づき上記位相可変回路の
位相可変量を決定する位相可変量決定手段とを設けた構
成としてある。
【0009】周波数逓倍器は、入力信号の周波数に対し
てn倍の周波数を有する信号を出力する。この出力信号
は、位相可変手段を介して1/n分周器によって1/n
に分周され、位相比較器で入力信号と位相比較され、入
力信号と出力信号の位相差が検出される。位相可変量決
定手段は、入力信号と出力信号の位相差に基づいて位相
可変回路の位相可変量を決定する。位相可変回路は、決
定された位相可変量だけ周波数逓倍器の出力信号の位相
を可変させ、この位相可変後の出力信号を周波数逓倍回
路の出力とする。したがって、この構成によれば、検出
した位相差が所定の値に制御されるので位相差の変動を
抑制できる。
【0010】請求項2に記載された発明は、請求項1の
周波数逓倍回路において、上記位相可変量決定手段は、
上記位相比較器で得られた位相差を直流信号に変換する
ローパスフィルタと、この直流信号の逆相を基準電圧と
する増幅器とを備え、上記ローパスフィルタから出力さ
れた直流信号を上記増幅器に入力し、直流信号と基準電
圧の電圧差に比例した電圧信号を上記位相可変回路に供
給する構成としてある。
【0011】この構成によれば、位相比較器で検出され
た入力信号と出力信号の位相差が直流信号に変換され、
この直流信号の逆相の基準電圧と直流信号の電圧差に比
例した電圧信号が位相可変回路に供給される。したがっ
て、入力信号と1/nに分周された出力信号の位相差が
零になるよう出力信号の位相が可変され、入力信号と出
力信号の周波数の位相差が一定になる。
【0012】請求項3にかかる発明は、請求項2の周波
数逓倍回路において、上記増幅器の基準電圧を任意に可
変可能に構成したことを特徴とする周波数逓倍回路を趣
旨とする。この構成によれば、増幅器の基準電圧を任意
に可変可能としたので、入力信号と出力信号の周波数の
位相差を任意に設定できる。
【0013】請求項4に記載された発明は、請求項1乃
至3のいずれかに記載された周波数逓倍回路において、
周波数逓倍器は、発振器を用いることなく入力信号の周
波数を直接n倍し出力信号を生成するよう構成されてい
ることを特徴とする周波数逓倍回路を趣旨とする。この
構成によれば、周波数逓倍器は発振器を用いていないの
で、周波数の変動が少なくジッタが抑制される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面にもとづいて本発明の
実施の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態の周
波数逓倍回路を表すブロック図であり、1は周波数逓倍
器である。この周波数逓倍器1は、入力信号をn倍に逓
倍し、入力信号の周波数に対してn倍の周波数を有する
出力信号を出力する。周波数逓倍器1の具体的構成は図
8に示した従来の周波数逓倍器と同じであり、周波数逓
倍器1は発振器を用いることなく入力信号を直接n倍に
逓倍するよう構成されている。
【0015】周波数逓倍器1の出力信号は電圧制御型位
相可変回路2に入力される。電圧制御型位相可変回路2
は、周波数逓倍器1の出力信号の位相を可変し、この位
相可変後の出力信号を周波数逓倍回路の出力とする。図
2は電圧制御型位相可変回路2を構成する位相可変器を
示すブロック図であり、位相シフト回路21及び電流合
成回路22から構成される。位相シフト回路21は抵抗
と容量により、位相シフト回路21の入力信号から+4
5deg、−45degの信号を生成する。電流合成回
路22は、差動増幅器を2段カスケード接続し、上段の
差動対に+45deg、−45degの信号を入力し
て、下段を電圧制御することにより合成比を変化させ、
−45degから+45degの連続的な位相可変を可
能にしている。この位相可変器を4段接続することによ
り、−180degから+180degの入力信号1周
期の位相を可変することができる。
【0016】図1において、電圧制御型位相可変回路2
の出力信号は、1/n分周器3によって1/nに分周さ
れ、位相比較器4に入力される。位相比較器4では、周
波数逓倍器1の入力信号と1/n分周器3の出力信号
(すなわち、1/nに分周された電圧制御型位相可変回
路2の出力信号)の位相を比較し、入力信号と出力信号
の位相差を検出する。
【0017】図3は位相比較器4の具体的構成を表すブ
ロック図である。図3において、周波数逓倍器1の入力
信号は、直接、アナログ乗算器31に入力され、1/n
分周器3の出力信号は90deg移相器32を介してア
ナログ乗算器31に入力される。アナログ乗算器31で
は、以下の式の処理を行うことによって、周波数逓倍器
1の入力信号と1/nに分周された電圧制御型位相可変
回路2の出力信号との位相差を検出する。 sin(ωt)×cos(ωt+θ) =1/2(sin(2ωt+θ)+sinθ)…(2) (2)式において、1/2sinθが位相差を示す直流
成分となる。
【0018】この位相差を示す直流成分を抽出するた
め、位相比較器4の出力信号((2)式で表わされた出
力)から高調波成分である1/2sin(2ωt+θ)
を除去する目的で、位相比較器4の出力信号をローパス
フィルタ5(図1)を通過させる。ローパスフィルタ5
の帯域は、1/2sin(2ωt+θ)の高調波成分を
抑制するよう設定される。
【0019】図1において、ローパスフィルタ5の出
力、すなわち、周波数逓倍器1の入力信号と1/nに分
周された電圧制御型位相可変回路2の出力信号との位相
差を示す直流信号は増幅器7に入力される。増幅器7
は、この直流信号と逆相を基準電圧としており、直流信
号と基準電圧の電圧差に比例した電圧を電圧制御型位相
可変回路2の電圧制御端子に供給する。
【0020】以上のように構成された上記実施の形態の
作動を図4を用いて説明する。図4において、(a)は
周波数逓倍器1に入力される入力信号の波形であり、こ
の入力信号は周波数逓倍器1によりn倍に逓倍されて
(b)に示すような波形を有する出力信号になる。周波
数逓倍器1の出力信号(b)は、電圧制御型位相可変回
路2によって、(c)に示すように位相可変される。電
圧制御型位相可変回路2によって位相可変された出力信
号(c)は、1/n分周器3によって、(d)に示すよ
うに1/nに分周された波形になる。位相比較器4で
は、(a)の入力信号波形と(d)の1/n分周器出力
信号波形の位相差を比較し、(e)に示す信号波形を得
る。この(e)の信号波形がローパスフィルタ5を通過
すると、高調波成分が除去されて(f)に示す直流信号
になる。
【0021】直流信号(f)は、直流信号(f)の逆相
を基準電圧とする増幅器6で、図5に示すように基準電
圧と直流信号(f)の電圧差(ΔV)に比例した電圧を
生成する。この電圧は電圧制御型位相可変回路2の電圧
制御端子に供給され、図6に示すように、供給された電
圧に比例して周波数逓倍器1の出力信号(b)の位相を
可変させ出力信号(c)を得る。これによって、直流信
号(f)と増幅器6の基準電圧の電圧差を零とするよう
に帰還がかかり、入力信号(a)と出力信号(c)の位
相差が一定になる。すなわち、入力信号(a)と1/n
分周器3の出力信号(d)の位相が一致するように、入
力信号(a)と出力信号(c)の位相差が一定になる。
【0022】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、電源電圧、温度などの環境変化あるいは構成素子の
特性ばらつき等が発生しても、入力信号(a)と出力信
号(c)の位相差を一定にすることができる。また、周
波数逓倍器1は発振器を用いていないので、周波数の変
動が少なくジッタが抑制される。
【0023】なお、上記の実施の形態において、増幅器
6の基準電圧を直流信号(f)と逆相の基準電圧以外に
してもよく、この場合は、基準電圧に応じた入力信号
(a)と出力信号(c)の位相差を得ることができる。
したがって、基準電圧を任意に設定可能な手段を設ける
ことにより、入力信号(a)と出力信号(c)の位相差
を任意の値に設定することが可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、電源電圧、温度などの環境変化あるいは構成素
子の特性ばらつき等が発生しても、入力信号と出力信号
の位相差が所定の値に制御されるので位相差の変動を抑
制できる。また。請求項2の発明によれば、電源電圧、
温度などの環境変化あるいは構成素子の特性ばらつき等
が発生しても、入力信号と出力信号の周波数の位相差が
一定になる。
【0025】請求項3の発明によれば、増幅器の基準電
圧を任意に設定することにより、入力信号と出力信号の
周波数の位相差を任意に設定できる。請求項4の発明に
よれば、周波数逓倍器は発振器を用いていないので、逓
倍さされた高速信号のジッタを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の周波数逓倍回路のブロッ
ク図である。
【図2】電圧制御型位相可変回路2を構成する位相可変
器を示すブロック図である。
【図3】位相比較器4の具体的構成を表すブロック図で
ある。
【図4】本発明の実施の形態の作動を示す図である。
【図5】増幅器6の入出力電圧特性を示す図である。
【図6】電圧制御型位相可変回路2の位相可変特性を示
す図である。
【図7】従来の周波数逓倍回路の例を示す図である。
【図8】従来の周波数逓倍回路の具体的構成を示す図で
ある。
【図9】従来のPLL回路を用いた周波数逓倍回路の例
を示す図である。
【符号の説明】
1 周波数逓倍器 2 電圧制御型位相可変回路 3 1/n分周器 4 位相比較器 5 ローパスフィルタ 6 増幅器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号の周波数に対してn倍の周波数
    を有する信号を出力する周波数逓倍器と、この周波数逓
    倍器の出力信号の位相を可変とする位相可変回路とを備
    え、この位相可変回路の出力を出力信号とする周波数逓
    倍回路において、 上記位相可変回路の出力信号を1/nに分周する分周器
    と、 入力信号と分周器の出力信号の位相の比較を行う位相比
    較器と、 この位相比較器で得られた位相差に基づき上記位相可変
    回路の位相可変量を決定する位相可変量決定手段と、 を設けたことを特徴とする周波数逓倍回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の周波数逓倍回路におい
    て、 上記位相可変量決定手段は、上記位相比較器で得られた
    位相差を直流信号に変換するローパスフィルタと、この
    直流信号の逆相を基準電圧とする増幅器とを備え、 上記ローパスフィルタから出力された直流信号を上記増
    幅器に入力し、直流信号と基準電圧の電圧差に比例した
    電圧信号を上記位相可変回路に供給することを特徴とす
    る周波数逓倍回路。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の周波数逓倍回路におい
    て、 上記増幅器の基準電圧を任意に可変可能に構成したこと
    を特徴とする周波数逓倍回路。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載された
    周波数逓倍回路において、 上記周波数逓倍器は、発振器を用いることなく入力信号
    の周波数を直接n倍し出力信号を生成するよう構成され
    ていることを特徴とする周波数逓倍回路。
JP10794897A 1997-04-24 1997-04-24 周波数逓倍回路 Pending JPH10303708A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005295542A (ja) * 2004-04-02 2005-10-20 Tektronix Inc 直線性補償回路
JP5553463B1 (ja) * 2014-03-13 2014-07-16 株式会社ソニック パルス圧縮超音波探知装置
US10680621B1 (en) 2019-02-28 2020-06-09 Keysight Technologies, Inc. Phase stabilization for a frequency multiplier

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005295542A (ja) * 2004-04-02 2005-10-20 Tektronix Inc 直線性補償回路
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