JPH11239056A - Pll oscillation circuit - Google Patents

Pll oscillation circuit

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JPH11239056A
JPH11239056A JP10056034A JP5603498A JPH11239056A JP H11239056 A JPH11239056 A JP H11239056A JP 10056034 A JP10056034 A JP 10056034A JP 5603498 A JP5603498 A JP 5603498A JP H11239056 A JPH11239056 A JP H11239056A
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JP
Japan
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frequency
signal
error signal
voltage controlled
output
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JP10056034A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Sato
寧 佐藤
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Tektronix Japan Ltd
Original Assignee
Sony Tektronix Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce floor noise and to improve C/N. SOLUTION: A voltage-controlled oscillator(VCO) 18 has 1st and 2nd input terminals 16 and 17. A 1st error signal corresponding to the phase difference between a reference signal Fr and an output signal of a frequency dividing circuit 20 is inputted to the terminal 16. An output signal of the VCO 18 and the signal Fr are inputted to a mixer 22. Frequency components that meet an N=K condition make beat among themselves with an output frequency (=N/Fr) of the VCO 18 because harmonic (=K/Fr) is generated in the reference signal due to the non-linear characteristic of the mixer 22. An LPF 24 extracts a frequency component that is acquired by making the beat and supplies it as a 2nd error signal to the terminal 17. When a phase lock owing to the 1st error signal becomes stable, a switch 26 is controlled in such a manner that the 2nd error signal is supplied to the 2nd input terminal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はPLL発振回路に関
し、特に高いC/N比を実現できるPLL発振回路に関
する。
The present invention relates to a PLL oscillation circuit, and more particularly to a PLL oscillation circuit capable of realizing a high C / N ratio.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、一般的なPLL発振回路の1例
のブロック図である。基準信号生成回路10には水晶発
振器が用いられ、高精度で発振する。分周回路20は、
電圧制御発振回路(VCO)18の出力信号の周波数F
oを分周する。分周された信号の周波数(以下、比較周
波数と呼ぶ)Fpは、位相比較回路12で基準信号の周
波数(以下、基準周波数と呼ぶ)Frと比較される。位
相比較回路12は、基準周波数Fr及び比較周波数Fp
を比較し、これらの位相差に応じた周波数成分を持つ信
号を出力する。ローパス・フィルタ14は、位相比較回
路12の出力信号の高周波数成分をカットすることでル
ープ位相を補償し、基準周波数Frと比較周波数Fpの
位相差に応じた信号(以下では、誤差信号と呼ぶ)を生
成する。なお、ローパス・フィルタ(LPF)14は、
図示したように増幅器を用いた積分回路で構成されるこ
とが多い。ローパス・フィルタ14が出力する誤差信号
によって、基準周波数Frと比較周波数Fpが同じ周波
数及び位相となるように、VCO18の出力信号の周波
数Foは制御される。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing an example of a general PLL oscillation circuit. A crystal oscillator is used for the reference signal generation circuit 10 and oscillates with high accuracy. The frequency dividing circuit 20
Frequency F of output signal of voltage controlled oscillator (VCO) 18
Divide o. The frequency of the frequency-divided signal (hereinafter referred to as comparison frequency) Fp is compared with the frequency of the reference signal (hereinafter referred to as reference frequency) Fr by the phase comparison circuit 12. The phase comparison circuit 12 includes a reference frequency Fr and a comparison frequency Fp.
And outputs a signal having a frequency component corresponding to the phase difference. The low-pass filter 14 compensates the loop phase by cutting a high frequency component of the output signal of the phase comparison circuit 12, and a signal corresponding to a phase difference between the reference frequency Fr and the comparison frequency Fp (hereinafter, referred to as an error signal). ). In addition, the low-pass filter (LPF) 14
As shown in the figure, it is often constituted by an integrating circuit using an amplifier. The frequency Fo of the output signal of the VCO 18 is controlled by the error signal output from the low-pass filter 14 so that the reference frequency Fr and the comparison frequency Fp have the same frequency and phase.

【0003】分周回路20には、分周比Nを任意に設定
可能なプログラム・カウンタを利用することが多く、分
周比Nを例えばCPU(マイクロプロセッサ、図示せ
ず)などで制御して変更する。これにより、出力周波数
Foは、基準信号の周波数Frを最小ステップとし、基
準周波数FrのN倍の周波数となる。
The frequency dividing circuit 20 often uses a program counter capable of arbitrarily setting a frequency dividing ratio N. The frequency dividing ratio N is controlled by, for example, a CPU (microprocessor, not shown) or the like. change. As a result, the output frequency Fo has the frequency Fr of the reference signal as the minimum step, and is N times the reference frequency Fr.

【0004】図8は、位相ロック・ループ(PLL)な
しで電圧制御発振回路(VCO)を周波数foで発振さ
せるように調整した場合の出力信号の周波数Fo分布図
である。周波数foで発振させるように調整しても、周
波数成分はfoだけにならず、他の周波数成分も発生し
てしまうことがわかる。
FIG. 8 is a frequency Fo distribution diagram of an output signal when a voltage controlled oscillator (VCO) is adjusted to oscillate at a frequency fo without a phase locked loop (PLL). It can be seen that even if the frequency is adjusted to oscillate at the frequency fo, the frequency component is not only fo but also other frequency components are generated.

【0005】図9は、図7に示すようなPLLを用いた
発振回路の出力信号の周波数分布を示す。図8と比較す
ると、周波数のふらつきが減少することがわかる。つま
り、所望の周波数fo成分に比較して他の周波数成分が
減少し、C/N比が向上している。
FIG. 9 shows a frequency distribution of an output signal of an oscillation circuit using a PLL as shown in FIG. Compared to FIG. 8, it can be seen that the fluctuation of the frequency is reduced. That is, other frequency components are reduced as compared with the desired frequency fo component, and the C / N ratio is improved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図9に示すように位相
ロック・ループを利用することで、発振回路のC/N比
は向上する。従来は、更にC/N比させるために、位相
ロック・ループのゲインを増加させていた。しかし、こ
れによってもフロア・ノイズの周波数成分は減少させる
ことができなかった。フロア・ノイズは、位相比較回路
12、LPF14、分周回路20などで発生するノイズ
が原因だからである。
By using a phase locked loop as shown in FIG. 9, the C / N ratio of the oscillation circuit is improved. Conventionally, the gain of the phase locked loop has been increased to further increase the C / N ratio. However, even with this, the frequency component of the floor noise could not be reduced. This is because floor noise is caused by noise generated in the phase comparator 12, the LPF 14, the frequency divider 20, and the like.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によるPLL発振
回路では、電圧制御発振手段が第1及び第2入力端子を
有し、これらが制御信号をそれぞれ受けて出力信号の発
振周波数が制御される。基準信号生成手段は、例えば、
水晶発振器などから構成され、基準周波数を有する基準
信号を生成する。分周手段は、CPUなどの制御によっ
て変更可能な分周比に応じて、電圧制御発振手段の出力
信号を分周する。第1誤差信号生成手段は、位相比較回
路と、ローパス・フィルタといった周知の回路で構成さ
れ、基準信号生成手段及び分周手段の出力信号間の位相
差に応じた第1誤差信号を生成し、電圧制御発振手段の
第1入力端子に供給する。第2誤差信号生成手段は、乗
算手段とフィルタ手段で構成される。このとき、乗算手
段は電圧制御発振手段の出力信号及び基準信号を乗算
し、フィルタ手段は乗算手段の出力信号中の所望周波数
成分を通過させ、第2誤差信号として供給する。スイッ
チ手段は、第1誤差信号による位相ロックが安定した時
点で第2誤差信号を第2入力端子に供給する。
In the PLL oscillation circuit according to the present invention, the voltage controlled oscillation means has first and second input terminals, which respectively receive a control signal and control the oscillation frequency of the output signal. . The reference signal generating means is, for example,
A reference signal having a reference frequency is generated from a crystal oscillator or the like. The frequency divider divides the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator according to a frequency division ratio that can be changed by control of the CPU or the like. The first error signal generating means includes a well-known circuit such as a phase comparison circuit and a low-pass filter, and generates a first error signal corresponding to a phase difference between output signals of the reference signal generating means and the frequency dividing means. The voltage is supplied to a first input terminal of the voltage controlled oscillator. The second error signal generating means includes a multiplying means and a filter means. At this time, the multiplication means multiplies the output signal of the voltage controlled oscillation means by the reference signal, and the filter means passes a desired frequency component in the output signal of the multiplication means and supplies the same as a second error signal. The switch supplies the second error signal to the second input terminal when the phase lock by the first error signal is stabilized.

【0008】ところで、フィルタ手段が通過させる乗算
手段の出力信号中の所望周波数成分は、電圧制御発振手
段の出力信号と、基準信号の高調波成分とが乗算され
て、つまりビートして生成される周波数成分である。つ
まり、フィルタ手段は、これら信号間の位相差に応じた
周波数をもつ信号を第2誤差信号として抽出する。
By the way, the desired frequency component in the output signal of the multiplying means passed by the filter means is generated by multiplying the output signal of the voltage controlled oscillating means and the harmonic component of the reference signal, that is, beats. It is a frequency component. That is, the filter unit extracts a signal having a frequency corresponding to the phase difference between these signals as the second error signal.

【0009】乗算手段には、例えば、電圧制御発振手段
の出力信号と基準信号を混合するミキサーを利用する。
ミキサーには、より具体的には、ダブル・バランスド・
ミキサー(DBM)のような、一般に広く使用されてい
るものを利用すると良い。こうした一般的なミキサー
は、その特性が非線形であるために高調波が発生する。
本発明では、こうした非線形特性をむしろ積極的に利用
し、基準周波数FrのN倍(Nは分周比)の周波数(=
N・Fr)を持つ電圧制御発振手段の出力信号と、基準
信号の高調波(=K・Fr)を乗算し、N=Kの周波数
同士がビートして得られる成分(=所望周波数成分)を
フィルタ手段で取り出して、位相ロックに利用する。
As the multiplying means, for example, a mixer for mixing the output signal of the voltage controlled oscillating means and the reference signal is used.
More specifically, the mixer has a double balanced
It is good to use what is generally used widely, such as a mixer (DBM). Such a general mixer generates harmonics due to its non-linear characteristics.
In the present invention, such non-linear characteristics are rather positively used, and a frequency (= N) of the reference frequency Fr (where N is a frequency division ratio) is used.
N · Fr) is multiplied by a harmonic (= K · Fr) of the reference signal and a component (= desired frequency component) obtained by beating N = K frequencies. It is taken out by the filter means and used for phase lock.

【0010】第2誤差信号生成手段には、上述した構成
の代わりに、サンプリング手段を用いても良い。このと
きサンプリング手段は、電圧制御発振手段の出力信号
を、基準信号の持つ基準周波数をクロックとしてサンプ
リングする。すると電圧制御発振手段の出力信号は、そ
の周波数の2倍よりもずっと低い周波数でサンプリング
されるので、必ずエイリアシング現象を起こす。このと
き、もし基準信号と電圧制御発振手段の出力信号間に位
相差がなければ、サンプリング手段は電圧制御発振手段
の出力信号の電圧が零Vの点を毎回サンプリングするこ
とになる。しかし、もしこれら信号間に位相差があれ
ば、電圧制御発振手段の出力信号の電圧が零Vの点から
ずれた点を毎回サンプリングする。この電圧を第2誤差
信号として、電圧制御発振手段の第2入力端子に供給す
るようにする。これによって電圧制御発振手段は、その
出力周波数を第2誤差信号の電圧を零ボルトとする方向
に制御される。
As the second error signal generating means, a sampling means may be used instead of the above-mentioned configuration. At this time, the sampling means samples the output signal of the voltage controlled oscillation means using the reference frequency of the reference signal as a clock. Then, the output signal of the voltage controlled oscillator is sampled at a frequency much lower than twice that frequency, so that an aliasing phenomenon always occurs. At this time, if there is no phase difference between the reference signal and the output signal of the voltage controlled oscillator, the sampling means samples the point where the voltage of the output signal of the voltage controlled oscillator is zero V every time. However, if there is a phase difference between these signals, a point at which the voltage of the output signal of the voltage controlled oscillator deviates from the point of zero volts is sampled each time. This voltage is supplied to the second input terminal of the voltage controlled oscillator as a second error signal. As a result, the voltage-controlled oscillation means is controlled so that its output frequency is set to zero the voltage of the second error signal.

【0011】電圧制御発振手段は、増幅手段と、増幅手
段に正帰還をかけるループを有し、更にこのループ上に
そのインピーダンスを変更する第1及び第2可変容量コ
ンデンサが設けられる。第1及び第2可変容量コンデン
サは、第1及び第2誤差信号をそれぞれ受けることで容
量が変化し、その結果、ループのインピーダンスを変化
させる。このとき、第1及び第2可変容量コンデンサの
可変容量のレンジが少なくとも10倍以上異なるように
設定すると良い。これによって、第1誤差信号を受けた
第1可変容量コンデンサの容量変化で、大きなレンジに
おけるPLL発振回路の発振周波数が定まり、続いて第
2誤差信号を受けた第2可変容量コンデンサの容量変化
により、更に精度良くPLL発振回路の発振周波数を所
望の周波数に追い込むことができる。この結果、フロア
ノイズの発生を抑えたC/N比の高いPLL発振回路を
実現できる。
The voltage controlled oscillator has an amplifying means and a loop for applying a positive feedback to the amplifying means, and first and second variable capacitors for changing the impedance are provided on the loop. The first and second variable capacitance capacitors change their capacitances by receiving the first and second error signals, respectively, and as a result, change the impedance of the loop. At this time, it is preferable that the variable capacitance ranges of the first and second variable capacitance capacitors are set to differ by at least 10 times or more. Thereby, the oscillation frequency of the PLL oscillation circuit in a large range is determined by the change in the capacitance of the first variable capacitor that has received the first error signal, and subsequently, the oscillation frequency of the second variable capacitor that has received the second error signal is determined by the change in capacitance. In addition, the oscillation frequency of the PLL oscillation circuit can be driven to a desired frequency with higher accuracy. As a result, a PLL oscillation circuit having a high C / N ratio and suppressing occurrence of floor noise can be realized.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の好適な実施形態
の一例の機能ブロック図である。図7と対応するものに
は、同じ符号を付して説明する。このとき、図7に示す
回路と比較して大きく異なる点の1つは、電圧制御発振
回路(VCO)18に制御電圧の入力端子が2つあるこ
とである。すなわち、VCO18には、第1及び第2入
力端子16及び17が設けられる。また、これにともな
い、位相ロック・ループも2つになる。
FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of a preferred embodiment of the present invention. Components corresponding to those in FIG. 7 are described with the same reference numerals. At this time, one of the significant differences from the circuit shown in FIG. 7 is that the voltage controlled oscillation circuit (VCO) 18 has two control voltage input terminals. That is, the VCO 18 is provided with the first and second input terminals 16 and 17. This also results in two phase locked loops.

【0013】第1ループは、VCO18、分周回路2
0、位相比較回路12及びローパス・フィルタ(LP
F)14で構成され、その働きは図7に示す従来回路と
ほぼ同様である。なお、位相比較回路12及びローパス
・フィルタLPF14は、第1誤差信号生成手段15と
して機能する。第2ループは、VCO18、ミキサー2
2、ローパス・フィルタ24、スイッチ26で構成され
る。なお、ミキサー22及びローパス・フィルタ24
は、第2誤差信号生成手段25として機能する。VCO
18の第1及び第2入力端子16及び17は、それぞれ
第1及び第2ループから制御電圧(後述する第1及び第
2誤差信号)を受け、これらによりVCO18の出力周
波数Foが制御される。
The first loop includes the VCO 18 and the frequency divider 2
0, the phase comparison circuit 12 and the low-pass filter (LP
F) 14 and its function is almost the same as that of the conventional circuit shown in FIG. Note that the phase comparison circuit 12 and the low-pass filter LPF 14 function as first error signal generation means 15. The second loop is a VCO 18, a mixer 2
2. It is composed of a low-pass filter 24 and a switch 26. The mixer 22 and the low-pass filter 24
Functions as the second error signal generating means 25. VCO
The 18 first and second input terminals 16 and 17 receive control voltages (first and second error signals to be described later) from the first and second loops, respectively, and thereby control the output frequency Fo of the VCO 18.

【0014】図2は、本発明による電圧制御発振回路
(VCO)18の好適な実施形態の一例の回路図であ
る。VCO18は増幅回路28に正帰還のループを設け
ることで発振するが、このループ上にインピーダンスを
変化させる第1及び第2可変容量ダイオード(バリキャ
ップ)D1及びD2が設けられる。VCO18の出力信
号周波数は、第1及び第2可変容量ダイオードD1及び
D2の両端間電圧を変化させて、これらダイオードの容
量を変化させることで制御される。このとき、第1及び
第2可変容量ダイオードD1及びD2の両端間電圧は、
それぞれVCO18の第1及び第2入力端子16及び1
7に印加される電圧で制御される。
FIG. 2 is a circuit diagram of an example of a preferred embodiment of the voltage controlled oscillator (VCO) 18 according to the present invention. The VCO 18 oscillates by providing a positive feedback loop in the amplifier circuit 28. On this loop, first and second variable capacitance diodes (varicaps) D1 and D2 for changing impedance are provided. The output signal frequency of the VCO 18 is controlled by changing the voltage between both ends of the first and second variable capacitance diodes D1 and D2 to change the capacitance of these diodes. At this time, the voltage between both ends of the first and second variable capacitance diodes D1 and D2 is
The first and second input terminals 16 and 1 of the VCO 18 respectively
7 is controlled by the voltage applied.

【0015】第1及び第2可変容量ダイオードD1及び
D2の容量可変範囲は、比率にして例えば1000対1
程度にすると良い。こうすることによりVCO18の発
振周波数を、大きなレンジでは第1入力端子16に印加
する電圧で定め、小さなレンジでは第2入力端子17に
印加する電圧で定めるようにできる。
The variable capacitance range of the first and second variable capacitance diodes D1 and D2 is, for example, 1000: 1
It should be about. By doing so, the oscillation frequency of the VCO 18 can be determined by the voltage applied to the first input terminal 16 in a large range, and determined by the voltage applied to the second input terminal 17 in a small range.

【0016】再び図1を参照すると、ミキサー22に
は、VCO18の出力信号及び基準信号が入力され、乗
算される。ミキサー22には、例えば、ダブル・バラン
スド・ミキサー(DBM)を利用するのが良い。DBM
は、複数のダイオードを用いて構成され、高い性能を比
較的容易に実現できるため現在広く使用されている。
Referring again to FIG. 1, the output signal of the VCO 18 and the reference signal are input to the mixer 22 and multiplied. As the mixer 22, for example, a double balanced mixer (DBM) is preferably used. DBM
Is widely used at present because it is configured using a plurality of diodes and can achieve high performance relatively easily.

【0017】ミキサー22が有するダイオードは、その
特性が非線形である。このため、ミキサー22に入力さ
れた基準信号には高調波が生じる。すなわち、基準信号
の周波数Frの整数(K)倍の周波数(K・Fr)の成
分が生じることになる。一方、VCO18の出力周波数
Foは、基準周波数FrのN倍(Nは分周比)、すなわ
ち、N・Frの周波数である。よって、VCO18の出
力周波数Foは、複数ある基準周波数Frの高調波(K
が1の場合も含む)のいずれかとビートを起こすことに
なる。
The diode of the mixer 22 has a non-linear characteristic. Therefore, a harmonic is generated in the reference signal input to the mixer 22. That is, a component of a frequency (K · Fr) that is an integer (K) times the frequency Fr of the reference signal is generated. On the other hand, the output frequency Fo of the VCO 18 is N times the reference frequency Fr (N is the frequency division ratio), that is, the frequency of N · Fr. Therefore, the output frequency Fo of the VCO 18 is a harmonic (K) of a plurality of reference frequencies Fr.
(Including the case where is 1).

【0018】このとき、K=Nの基準周波数の高調波K
・Frと、VCO18の出力周波数Foの間に位相差が
あれば、ミキサー22の出力信号Fbは、この位相差に
応じて基準周波数Frより数桁低い周波数成分を有す
る。ローパス・フィルタ(LPF)24は、K=Nの基
準周波数の高調波K・Frと、VCO18の出力周波数
Foがビートして得られる、比較的低い周波数成分のみ
を抽出するために設けられる。LPF24の出力信号
は、後述するように第2誤差信号F2として利用され
る。LPF24は、例えば、基準周波数の1000分の
1程度以下の周波数のみを通過するように設定すれば良
い。このように、ミキサー22及びフィルタ24は、第
2誤差信号生成手段25として機能する。
At this time, the harmonic K of the reference frequency K = N
If there is a phase difference between Fr and the output frequency Fo of the VCO 18, the output signal Fb of the mixer 22 has a frequency component several orders of magnitude lower than the reference frequency Fr according to this phase difference. The low-pass filter (LPF) 24 is provided to extract only a relatively low frequency component obtained by beating the harmonic K · Fr of the reference frequency K = N and the output frequency Fo of the VCO 18. The output signal of the LPF 24 is used as a second error signal F2 as described later. The LPF 24 may be set, for example, so as to pass only frequencies that are about 1/1000 or less of the reference frequency. Thus, the mixer 22 and the filter 24 function as the second error signal generation unit 25.

【0019】スイッチ26は、CPU(マイクロプロセ
ッサ、図示せず)によりそのオン・オフが制御され、第
2ループの開閉を行う。更に言えば第2ループは、第1
ループの位相ロックが完了した後に閉じるように制御さ
れる。この制御については、後述する。
The on / off of the switch 26 is controlled by a CPU (microprocessor, not shown) to open and close the second loop. Furthermore, the second loop is the first loop
It is controlled to close after the phase lock of the loop is completed. This control will be described later.

【0020】図3は、VCO18の出力周波数Foに対
するVCO18の第1及び第2入力端子に理論上印加さ
れる第1及び第2誤差信号F1及びF2の周波数特性を
示すグラフである。図4及び図5は、図3の部分拡大図
である。図4は、VCO18の出力信号の周波数がfo
であるときの第1入力端子16に印加される第1誤差信
号F1の周波数特性の拡大図である。また、図5は、出
力周波数Foがfoであるときの第2入力端子17に印
加される第2誤差信号F2の周波数特性の拡大図であ
る。なお、周波数foは、VCO18の出力周波数Fo
の所望の周波数、つまり、基準周波数FrのN倍(N
は、分周回路20の分周比)の周波数である。
FIG. 3 is a graph showing the frequency characteristics of the first and second error signals F1 and F2 theoretically applied to the first and second input terminals of the VCO 18 with respect to the output frequency Fo of the VCO 18. 4 and 5 are partial enlarged views of FIG. FIG. 4 shows that the frequency of the output signal of the VCO 18 is fo
FIG. 4 is an enlarged view of a frequency characteristic of a first error signal F1 applied to a first input terminal 16 when the frequency is. FIG. 5 is an enlarged view of the frequency characteristic of the second error signal F2 applied to the second input terminal 17 when the output frequency Fo is fo. Note that the frequency fo is the output frequency Fo of the VCO 18.
, Ie, N times the reference frequency Fr (N
Is the frequency of the frequency dividing circuit 20).

【0021】図4を参照すると、第1誤差信号F1は、
VCOの出力周波数が所望周波数foのときに第1ルー
プの位相ロックがかかり、理想的には電圧V1で安定
し、ラインLoを描いて安定するはずである。しかし、
実際には、フロアノイズのために、ラインL1とL2の
間をふらふらと移動するので、VCO18の出力周波数
Foも所望周波数fo成分だけにすることができず、d
fの幅で変動する。
Referring to FIG. 4, the first error signal F1 is
When the output frequency of the VCO is at the desired frequency fo, the phase lock of the first loop is performed, and ideally, it should stabilize at the voltage V1 and stabilize by drawing the line Lo. But,
Actually, due to the floor noise, the signal fluctuates between the lines L1 and L2, so that the output frequency Fo of the VCO 18 cannot be made only the desired frequency fo component, and d
It fluctuates in the width of f.

【0022】第1ループが位相ロックした後には、スイ
ッチ26が閉じられて第2ループによる位相ロックが機
能する。このとき、第2ループは第2誤差信号F2を0
(零)Vにする方向に機能し、よって周波数変動幅df
を狭くし、所望周波数fo以外の周波数成分の発生を減
少させる(図5を参照)。すなわち、VCO18の出力
周波数FoのC/N比が向上する。
After the phase of the first loop is locked, the switch 26 is closed, and the phase lock by the second loop functions. At this time, the second loop sets the second error signal F2 to 0.
It works in the direction of (zero) V, so that the frequency variation width df
And reduce the occurrence of frequency components other than the desired frequency fo (see FIG. 5). That is, the C / N ratio of the output frequency Fo of the VCO 18 is improved.

【0023】第1ループが位相ロックした後にスイッチ
26を閉じることで、第2ループを閉じる理由を説明す
る。第2ループが閉じて機能するようになると、第2ル
ープからVCO18の第2入力端子に印加される第2誤
差信号F2は0(零)Vになる方向に制御される。とこ
ろが第2誤差信号F2には、図3に示すようにいくつも
の周波数において0Vになる点がある。このため、第2
ループを適切な状態で閉じないと、VCO18の出力周
波数Foを所望周波数fo以外のところで位相ロックす
るように機能してしまう。そこで第1ループによる位相
ロックがかかり、VCO18の出力周波数がfo近傍の
変動幅df内に入った状態になった後に、第2ループを
閉じるようにすることで、効果的な位相ロックが可能に
なる。
The reason why the second loop is closed by closing the switch 26 after the phase lock of the first loop will be described. When the second loop is closed and functions, the second error signal F2 applied to the second input terminal of the VCO 18 from the second loop is controlled to become 0 (zero) V. However, the second error signal F2 has a point at which the voltage becomes 0 V at various frequencies as shown in FIG. Therefore, the second
If the loop is not closed in an appropriate state, the output frequency Fo of the VCO 18 will function to be phase-locked at a frequency other than the desired frequency fo. Therefore, the first loop is locked, and after the output frequency of the VCO 18 falls within the fluctuation range df near fo, the second loop is closed to enable effective phase lock. Become.

【0024】スイッチ26のオン・オフの制御には、第
1ループが位相ロック状態になったかどうかを検出する
必要がある。これを行うには、位相比較回路12の出力
信号Fdをアナログ・デジタル変換器(A/D)21で
デジタル・データに変換し、マイクロプロセッサ(CP
U)などの制御手段(図示せず)を用いて観測するよう
にすれば良い。マイクロプロセッサ(制御手段)は、第
1ループが位相ロック状態になったと判断すると、スイ
ッチ26をオンにして第2ループを閉じる。
In order to control the ON / OFF of the switch 26, it is necessary to detect whether or not the first loop has entered the phase locked state. To do this, the output signal Fd of the phase comparison circuit 12 is converted into digital data by an analog-to-digital converter (A / D) 21 and the microprocessor (CP)
U) or other control means (not shown). When the microprocessor (control means) determines that the first loop has entered the phase locked state, it turns on the switch 26 to close the second loop.

【0025】図1においては、第2誤差信号を生成する
のに、ミキサー22及びフィルタ24用いたが、これに
代わってサンプリング手段を用いても良い。図6は、第
2誤差信号生成手段25として利用するサンプリング手
段の機能ブロック図である。VCO18の出力信号Fo
は、サンプリング回路30で基準周波数Frをクロック
としてサンプリングされる。ホールド回路32は、サン
プリング回路30で得られたサンプル点の電圧を次のサ
ンプル点まで保持して出力する。
In FIG. 1, the mixer 22 and the filter 24 are used to generate the second error signal, but sampling means may be used instead. FIG. 6 is a functional block diagram of the sampling means used as the second error signal generating means 25. Output signal Fo of VCO18
Are sampled by the sampling circuit 30 using the reference frequency Fr as a clock. The hold circuit 32 holds and outputs the voltage at the sample point obtained by the sampling circuit 30 until the next sample point.

【0026】このとき、基準周波数Frは、電圧制御発
振手段の出力信号の周波数のN分の1、つまり、2倍よ
りもずっと低い周波数である。よって、基準周波数Fr
に従ってサンプリングを行えば、必ずエイリアシング現
象を起こす。もし基準周波数FrとVCO18の出力信
号の位相差がなければ、サンプリング回路30はVCO
18の出力信号の電圧が零Vの点を毎回サンプリングす
ることになる。しかし、もしこれら信号間に位相差があ
れば、VCO18の出力信号の電圧が零Vの点からずれ
た位置を毎回サンプリングするので、位相差に応じた電
圧がホールド回路32から得られる。これを第2誤差信
号として、電圧制御発振手段の第2入力端子に供給す
る。これによって第2位相ロック・ループは、ホールド
回路32の出力電圧(第2誤差信号)を零Vとする方向
にVCOの出力周波数を制御する。
At this time, the reference frequency Fr is 1 / N of the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, that is, a frequency much lower than twice. Therefore, the reference frequency Fr
, The aliasing phenomenon always occurs. If there is no phase difference between the reference frequency Fr and the output signal of the VCO 18, the sampling circuit 30
The point where the voltage of the output signal 18 is zero V is sampled every time. However, if there is a phase difference between these signals, a position where the voltage of the output signal of the VCO 18 deviates from the point of zero V is sampled every time, and a voltage corresponding to the phase difference is obtained from the hold circuit 32. This is supplied to the second input terminal of the voltage controlled oscillator as a second error signal. As a result, the second phase lock loop controls the output frequency of the VCO so that the output voltage (second error signal) of the hold circuit 32 becomes zero volt.

【0027】以上説明してきたように、本発明において
は従来の位相ロック・ループと同様な第1ループによる
位相ロックに加えて、これだけでは制御しきれない小さ
いレンジの周波数成分を第2ループにおいて位相ロック
をかける。これによって効果的な位相ロックを実現する
ので、従来よりもC/N比の高いPLL発振回路を実現
できる。
As described above, in the present invention, in addition to the phase lock by the first loop, which is the same as the conventional phase lock loop, a frequency component of a small range which cannot be controlled by itself is phase-locked in the second loop. Lock it. As a result, an effective phase lock is realized, so that a PLL oscillation circuit having a higher C / N ratio than before can be realized.

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

【図1】本発明によるPLL発振回路の実施形態の一例
の機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of an example of an embodiment of a PLL oscillation circuit according to the present invention.

【図2】本発明による電圧制御発振回路の好適な実施形
態の一例の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an example of a preferred embodiment of a voltage-controlled oscillation circuit according to the present invention.

【図3】VCOの出力周波数Foに対する第1及び第2
誤差信号F1及びF2の周波数特性を示すグラフであ
る。
FIG. 3 shows first and second output frequencies Fo of a VCO.
5 is a graph illustrating frequency characteristics of error signals F1 and F2.

【図4】VCOの出力信号の周波数がfoのときの第1
誤差信号F1の周波数特性の拡大図である。
FIG. 4 shows a first example when the frequency of the output signal of the VCO is fo.
It is an enlarged view of the frequency characteristic of error signal F1.

【図5】VCOの出力信号の周波数がfoのときの第2
誤差信号F2の周波数特性の拡大図である。
FIG. 5 shows a second example when the frequency of the output signal of the VCO is fo.
It is an enlarged view of the frequency characteristic of error signal F2.

【図6】第2誤差信号生成手段として利用するサンプリ
ング手段の機能ブロック図である。
FIG. 6 is a functional block diagram of a sampling unit used as a second error signal generation unit.

【図7】従来の一般的なPLL発振回路の1例のブロッ
ク図である。
FIG. 7 is a block diagram of an example of a conventional general PLL oscillation circuit.

【図8】位相ロック・ループなしで電圧制御発振回路を
周波数foで発振させるように調整した場合の出力信号
の周波数分布図である。
FIG. 8 is a frequency distribution diagram of an output signal when the voltage controlled oscillation circuit is adjusted to oscillate at a frequency fo without a phase locked loop.

【図9】従来のPLL発振回路における出力信号の周波
数分布を示す。
FIG. 9 shows a frequency distribution of an output signal in a conventional PLL oscillation circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基準信号生成回路 12 位相比較回路 14 ローパス・フィルタ 15 第1誤差信号生成手段 16 第1入力端子 17 第2入力端子 20 分周回路 22 ミキサー 24 ローパス・フィルタ 25 第2誤差信号生成手段 26 スイッチ 28 増幅回路 30 サンプリング回路 32 ホールド回路 D1 第1可変容量ダイオード D2 第2可変容量ダイオード Fo VCOの出力周波数 fo VCOの所望出力周波数 Fp 比較周波数 Fr 基準周波数 F1 第1誤差信号 F2 第2誤差信号 Lo 理想ライン L1 ライン L2 ライン df 周波数変動幅 N 分周比 K 基準信号の高調波の次数 Reference Signs List 10 Reference signal generation circuit 12 Phase comparison circuit 14 Low-pass filter 15 First error signal generation means 16 First input terminal 17 Second input terminal 20 Divider circuit 22 Mixer 24 Low-pass filter 25 Second error signal generation means 26 Switch 28 Amplification circuit 30 Sampling circuit 32 Hold circuit D1 First variable capacitance diode D2 Second variable capacitance diode Fo Output frequency of VCO fo Desired output frequency of VCO Fp Comparison frequency Fr Reference frequency F1 First error signal F2 Second error signal Lo Ideal line L1 line L2 line df Frequency fluctuation range N Division ratio K Order of harmonics of reference signal

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1及び第2入力端子を有する電圧制御
発振手段と、 基準周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成手
段と、 上記電圧制御発振手段の出力信号を分周する分周手段
と、 上記基準信号生成手段及び上記分周手段の出力信号間の
位相差に応じた第1誤差信号を生成し、上記電圧制御発
振手段の上記第1入力端子に供給する第1誤差信号生成
手段と、 上記電圧制御発振手段の出力信号及び上記基準信号を乗
算する乗算手段と、該乗算手段の出力信号中の所望周波
数成分を通過させ、第2誤差信号として供給するフィル
タ手段とを有する第2誤差信号生成手段と、 上記第1誤差信号による位相ロックが安定した時点で上
記第2誤差信号を上記第2入力端子に供給するスイッチ
手段とを具えるPLL発振回路。
1. A voltage controlled oscillator having first and second input terminals, a reference signal generator for generating a reference signal having a reference frequency, and a frequency divider for dividing an output signal of the voltage controlled oscillator. And a first error signal generating means for generating a first error signal corresponding to a phase difference between output signals of the reference signal generating means and the frequency dividing means and supplying the first error signal to the first input terminal of the voltage controlled oscillating means. A multiplying means for multiplying the output signal of the voltage-controlled oscillating means and the reference signal, and a filter means for passing a desired frequency component in the output signal of the multiplying means and supplying it as a second error signal. A PLL oscillation circuit comprising: an error signal generating unit; and a switch unit that supplies the second error signal to the second input terminal when the phase lock by the first error signal is stabilized.
【請求項2】 上記フィルタ手段が出力する上記第2誤
差信号は、上記電圧制御発振手段の出力信号と、上記基
準信号の高調波成分とがビートして生成される周波数成
分であることを特徴とする請求項1記載のPLL発振回
路。
2. The method according to claim 1, wherein the second error signal output from the filter means is a frequency component generated by beating an output signal of the voltage controlled oscillator and a harmonic component of the reference signal. The PLL oscillation circuit according to claim 1, wherein
【請求項3】 上記乗算手段は、上記電圧制御発振手段
の出力信号と上記基準信号を混合するミキサーであるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載のPLL発振回路。
3. The PLL oscillation circuit according to claim 1, wherein said multiplication means is a mixer for mixing an output signal of said voltage controlled oscillation means and said reference signal.
【請求項4】 第1及び第2入力端子を有する電圧制御
発振手段と、 基準周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成手
段と、 上記電圧制御発振手段の出力信号を分周する分周手段
と、 上記基準信号生成手段及び上記分周手段の出力信号間の
位相差に応じた第1誤差信号を生成し、上記電圧制御発
振手段の上記第1入力端子に供給する第1誤差信号生成
手段と、 上記電圧制御発振手段の出力信号を上記基準周波数でサ
ンプリングし、第2誤差信号として供給する第2誤差信
号生成手段と、 上記第1誤差信号による位相ロックが安定した時点で上
記第2誤差信号を上記第2入力端子に供給するスイッチ
手段とを具えるPLL発振回路。
4. A voltage controlled oscillating means having first and second input terminals, a reference signal generating means for generating a reference signal having a reference frequency, and a frequency dividing means for dividing an output signal of the voltage controlled oscillating means. And a first error signal generating means for generating a first error signal corresponding to a phase difference between output signals of the reference signal generating means and the frequency dividing means and supplying the first error signal to the first input terminal of the voltage controlled oscillating means. A second error signal generating unit that samples an output signal of the voltage controlled oscillation unit at the reference frequency and supplies the second error signal as a second error signal; A switching circuit for supplying a signal to the second input terminal.
【請求項5】 上記電圧制御発振手段は、 増幅手段と、 該増幅手段に正帰還をかけるループと、 上記第1及び第2誤差信号をそれぞれ受けて、上記ルー
プのインピーダンスを変更する第1及び第2可変容量コ
ンデンサを具え、 上記第1及び第2可変容量コンデンサの可変容量のレン
ジが少なくとも10倍以上異なることを特徴とする請求
項1乃至4記載のPLL発振回路。
5. The voltage controlled oscillating means includes: an amplifying means; a loop for applying a positive feedback to the amplifying means; and a first and a second means for receiving the first and second error signals, respectively, and changing an impedance of the loop. 5. The PLL oscillation circuit according to claim 1, further comprising a second variable capacitor, wherein the variable capacitance ranges of the first and second variable capacitors differ by at least 10 times or more.
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