JPH11308100A - 位相ロックループ回路 - Google Patents

位相ロックループ回路

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JPH11308100A
JPH11308100A JP10109129A JP10912998A JPH11308100A JP H11308100 A JPH11308100 A JP H11308100A JP 10109129 A JP10109129 A JP 10109129A JP 10912998 A JP10912998 A JP 10912998A JP H11308100 A JPH11308100 A JP H11308100A
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JP
Japan
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output
substrate voltage
voltage
controlled oscillator
circuit
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Application number
JP10109129A
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English (en)
Inventor
Masako Mikawa
政子 三河
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広帯域の周波数に対応でき、かつ回路規模を
小さいまま実現する。 【解決手段】 ローパスフィルタ1の出力を電圧制御発
振器2に入力するとともに、基板電圧制御回路15に入
力する。基板電圧制御回路15の出力により電圧制御発
振器2内トランジスタの基板電圧を変化させることで対
応する周波数帯域を変化させる電圧制御発振器2の出力
クロック5と基準クロック7とを位相比較器8で比較
し、その位相比較結果をローパスフィルタ1に入力し、
その出力を電圧制御発振器2内可変抵抗成分に入力する
ことで、周波数の調整を行う。基板電圧を変化させるこ
とで広帯域の周波数に対応でき、かつ回路規模を小さい
まま実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相ロックループ
(以下、PLLと略す)回路に関し、特に周波数シンセ
サイザ、同期信号の発生等を必要とする半導体装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図5(A)は、従来のPLL回路の構成
を示すブロック図である。図5(A)において、1はロ
ーパスフィルタ、2と3は電圧によって出力周波数を制
御することのできる電圧制御発振器(以下、VCOと略
す)、4はVCO2,3の中から一つのVCOを選択し
て出力する選択回路、5は出力クロック、6は選択回路
に入力される選択信号、7は基準クロック、8は基準ク
ロックの逓倍率の調整及び2つの入力クロックの位相を
比較する位相比較器である。ここで、選択回路4で選択
された発振クロックは出力クロック5として用いると同
時に位相比較器8に入力する。さらに基準クロック7も
位相比較器8に入力することで2つの位相の差を検出
し、検出結果の出力をローパスフィルタ1に入力し、V
CO2とVCO3に入力する電圧を制御する構成となっ
ている。なお、VCOは複数個使用することができる
が、ここでは2種類のVCO2及びVCO3を用いた場
合について説明する。
【0003】次にVCOの基本構成図を図5(B)に示
す。9は出力周波数の微調整を行う可変抵抗、10は遅
延回路、11はローパスフィルタ1の出力であり可変抵
抗9の抵抗値の調節を行う信号、12はVCOの出力信
号である。遅延回路10については様々な回路構成があ
るが、ここでは3個のインバータを用いて構成された場
合について説明する。
【0004】以上のように構成された従来のPLL回路
について、以下その動作を説明する。
【0005】図5(C)はVCO2及びVCO3の動作
特性を表すグラフである。グラフ13は図5(A)にお
けるVCO2を用いたときの周波数特性、グラフ14は
図5(A)におけるVCO3を用いたときの周波数特性
を示すものである。横軸を周波数の調整のための制御電
圧(ローパスフィルタ1の出力電圧)、縦軸を図5
(A)における出力クロック5の出力周波数とする。位
相比較器8でVCOの出力クロック5と基準クロック7
の位相を比較し、基準クロック7よりも出力クロック5
の方が位相が進んでいる場合にはローパスフィルタ1を
介してVCO2及びVCO3への入力電圧を低くし可変
抵抗9の抵抗を上げることで出力クロック5の周波数を
下げ、基準クロック7の周波数に近づける。また逆に、
基準クロック7よりも出力クロック5の方が位相が遅れ
ている場合にはローパスフィルタ1を介してVCO2及
びVCO3への入力電圧を高くし可変抵抗9の抵抗を下
げることで出力クロック5の周波数を上げ、基準クロッ
ク7の周波数に近づける。このようにして、制御電圧を
調節することにより、所望のVCOの出力周波数を得る
ことができる。複数個のVCO回路を用い、所望の周波
数帯域に適切なVCOを選択して用いることで、広帯域
の周波数に対応できる出力信号12を得る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、広帯域の周波数に対応できるようにす
るためには、VCO回路を多数設ける必要があり、使用
しないVCOにも電流が流れてしまうこと、また、回路
規模が大きくなるという欠点を有していた。本発明は上
記従来の問題点を解決するものであり、広帯域の周波数
に対応でき、かつ回路規模を小さいまま実現することが
できるPLL回路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のPLL回路は、発振回路の基板電圧を制御
する基板電圧制御回路を設け、VCO内トランジスタの
能力を変化させることで周波数帯域を変化させるという
作用を有する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の各実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0009】(実施の形態1)図1(A)は本発明の実
施の形態1におけるPLL回路の構成を示すブロック図
であり、1個のVCO2で構成される。そして15はV
CO回路内トランジスタの基板電圧を制御するため基板
電圧制御信号16,17を生成する基板電圧制御回路で
ある。その他、前記従来例の図5(A),(B)と同じ
機能のブロック、信号等に同じ符号を付し、その説明を
省略する。
【0010】また、図1(B)は図1(A)に示したV
COの基本構成図を示し、3個のインバータで構成され
た例を示す。ここで1個のインバータには基本電圧制御
信号16が、また他の2個のインバータには基板電圧制
御信号17が、それぞれ入力される構成である。
【0011】次に図1の動作を説明する。出力クロック
5と基準クロック7との位相を位相比較器8でもって比
較し、比較結果をローパスフィルタ1に入力すると、そ
の出力は基板電圧制御回路15に入力される。基板電圧
制御回路15で生成された基板電圧制御信号16及び基
板電圧制御信号17によってVCO2内の遅延回路10
のトランジスタの基板電圧を制御し、トランジスタの能
力を変化させることで出力するクロックの周波数を変化
させる。いま、P型トランジスタの基板電圧を電源電圧
(以下、VDDと略す)と等しくした場合の周波数帯域
を最高周波数帯域とする。周波数帯域を低くしたい場合
には、P型トランジスタの基板電圧をVDDより少し低
くするとトランジスタの能力が下がり、周波数が下が
る。さらに、基板電圧制御信号16,17による基板電
圧の制御の度合を変化させることで複数の周波数帯域に
対応できる回路にすることが可能となる。
【0012】図2(A)は図1の基板電圧制御回路15
とVCO2の回路構成一例を示す。図2(A)に示すよ
うにローパスフィルタ1の出力は可変抵抗18とバッフ
ァ19に入力される。VDDから可変抵抗18を介して
得られる出力を基板電圧制御信号16とする。またバッ
ファ19の出力は可変抵抗20に入力される。VDDか
ら可変抵抗20を介して得られる出力を基板電圧制御信
号17とする。ここで、基板電圧制御信号16,17は
可変抵抗により、電圧降下した値をとる。
【0013】基板電圧制御信号16,17の変化を図2
(B)に示す。可変抵抗18,20の抵抗値はローパス
フィルタ1の出力電圧によって変化させる。基板電圧制
御信号16はVDD-△Vとなるようにする。ここで△
Vは変動値である。またバッファ19の出力は、ローパ
スフィルタ1の出力電圧によってHighかLowかに
切り分けられる。バッファ19の出力がHighの場合
には、基板電圧制御信号17がVDDになるようにす
る。またバッファ19の出力がLowの場合には、基板
電圧制御信号17がVDD−αになるようにする(αは
ある固定値)。基板電圧制御信号16,17の信号状態
と、そのときの周波数特性のグラフの関係を図2(B)
に示す。
【0014】図2(C)は、VCO2の特性を変化させ
て得られる出力クロック5の出力周波数特性の一例を示
す。横軸はローパスフィルタ1の出力電圧、縦軸は出力
クロック5の周波数である。一例として2種類のグラフ
21,22について説明する。グラフ21,22は基板
電圧制御信号16,17を図2(B)のように変化させ
ることで周波数特性を変化させたものである。トランジ
スタの能力が最大になるのは、P型トランジスタの基板
電圧をVDDとした時である。2種類のグラフのうち、
遅延回路10内のトランジスタの能力が高いのはグラフ
21の場合であるので周波数帯域も高くなる。一方、ト
ランジスタ能力が低いのはグラフ22の場合であるので
周波数帯域も低くなる。ここの例では、大きな調整を基
板電圧制御信号17で行い、微調整を基板電圧制御信号
16で行うことで、周波数帯域を変動させかつ微調整も
行っている。
【0015】以上のように、基板電圧制御回路を設け、
その出力でVCO内トランジスタの基板電圧を変化させ
ることでVCOの周波数帯域を変化させることにより、
広帯域に対応できるPLL回路を実現できる。
【0016】(実施の形態2)図3(A)は本発明の実
施の形態2におけるPLL回路の構成を示すブロック図
である。前記実施の形態1(図1(A))との違いは、
ローパスフィルタ1の出力をVCO2と基板電圧制御回
路15に入力する構成である。また図3(B)は図3
(A)のVCO2の構成図であり、可変抵抗9には基板
電圧制御回路15からの可変抵抗制御信号23が入力さ
れ、遅延回路10には基板電圧制御回路15からの基板
電圧制御信号24が入力される構成である。
【0017】なおここでも、遅延回路10を実現する回
路の一例としてインバータを3個接続した回路で説明す
る。出力クロック5と基準クロック7との位相を位相比
較器8で比較し、比較結果をローパスフィルタ1に入力
すると、その出力はVCO2と基板電圧制御回路15の
両方に入力される。基板電圧制御回路15で生成された
基板電圧制御信号24によってVCO2内の遅延回路1
0のトランジスタの基板電圧を制御し、トランジスタの
能力を変化させることで出力するクロックの周波数を変
化させ、VCO2の周波数帯域の微調整を行う。いま、
P型トランジスタの基板電圧をVDDと等しくした場合
の周波数帯域を最高周波数帯域とする。周波数帯域を低
くしたい場合には、P型トランジスタの基板電圧をVD
Dより少し低くするとトランジスタの能力が下がり、V
CO2の周波数帯域が下がる。
【0018】図4(A)は図3の基板電圧制御回路15
とVCO2の回路構成例を示す。ローパスフィルタ1の
出力は、可変抵抗9とバッファ25とに入力され、その
出力は可変抵抗26に入力される。バッファ25の出力
は、ローパスフィルタ1の出力電圧によってHighか
Lowかに切り分けられる。バッファ25の出力がHi
ghの場合には基板電圧制御信号24はVDDになるよ
うにする。またバッファ25の出力がLowの場合には
基板電圧制御信号24はVDDーαになるようにする
(αはある固定値)。可変抵抗制御信号23と基板電圧
制御信号24の信号状態と、その時の周波数特性のグラ
フの関係を図4(B)に示す。
【0019】図4(C)は上記PLL回路の動作特性を
グラフに示したものである。横軸はローパスフィルタ1
の出力電圧、縦軸は出力クロック5の周波数である。V
CO2の周波数帯域を変化させた一例として2種類のグ
ラフ27,28について説明する。
【0020】図4(B)に示すように、グラフ27,2
8は基板電圧制御信号24を変化させることで周波数特
性を変化させたものである。グラフ27はP型トランジ
スタの基板電圧をVDDにして、微調整を可変抵抗制御
信号23で行う。グラフ28はP型トランジスタの基板
電圧をVDDーαにして、微調整を可変抵抗制御信号2
3で行う。遅延回路10のトランジスタ能力はグラフ2
7の方が高いため、周波数帯域もグラフ27の方が高く
なっている。このようにしてVCO2が対応できる周波
数帯域を拡張することが可能である。
【0021】以上のように、電圧制御発振器(VCO)
に対する基板電圧制御回路を設け、その出力で電圧制御
発振器内トランジスタの基板電圧を変化させることで発
振回路の周波数帯域を変化させることにより、広帯域に
対応できるPLL回路を実現できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、広帯域に
おいて周波数変動の少ないクロックを出力することので
きる優れたPLL回路を実現するものであり、前記のよ
うなPLL回路をシステムに組み込むことで、回路規模
も小さく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるPLL回路の構
成を示すブロック図
【図2】図1のPLL回路の構成図及びそのVCOの動
作特性を示すグラフ
【図3】本発明の実施の形態2におけるPLL回路の構
成を示すブロック図
【図4】図3のPLLの構成図及びそのVCOの動作特
性を示すグラフ
【図5】従来のPLL回路の構成を示すブロック図及び
そのVCOの動作特性を示すグラフ
【符号の説明】
1 ローパスフィルタ 2 電圧制御発振器(VCO) 5 出力クロック 7 基準クロック 8 位相比較器 9,18,20,26 可変抵抗 10 遅延回路 15 基板電圧制御回路 16,17,24 基板電圧制御信号 19,25 バッファ 21,27 高周波数側の周波数特性 22,28 低周波数側の周波数特性 23 可変抵抗制御信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遅延回路からなる電圧制御発振器と、前
    記電圧制御発振器の出力クロックと基準クロックとの位
    相比較を行い位相差を出力する位相比較器と、前記位相
    比較器からの出力が入力され基板電圧制御回路を制御す
    る電圧を出力するローパスフィルタと、前記ローパスフ
    ィルタの出力が入力され前記電圧制御発振器内トランジ
    スタの基板電圧を制御する信号を生成する基板電圧制御
    回路を有し、前記基板電圧制御回路の出力を前記電圧制
    御発振器の基板電圧制御に用いることによって、前記電
    圧制御発振器の特性を変化させて出力周波数の微調整を
    行うことを特徴とする位相ロックループ回路。
  2. 【請求項2】 遅延回路と可変抵抗からなる電圧制御発
    振器と、前記電圧制御発振器の出力クロックと基準クロ
    ックとの位相比較を行い位相差を出力する位相比較器
    と、前記位相比較器からの出力が入力され前記電圧制御
    発振器及び基板電圧制御回路を制御する電圧を出力する
    ローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力が入
    力され前記電圧制御発振器内トランジスタの基板電圧を
    制御する信号を生成する基板電圧制御回路を有し、前記
    基板電圧制御回路の出力を前記電圧制御発振器の基板電
    圧の制御に用いることによって、前記電圧制御発振器の
    特性を変化させて出力周波数の微調整を行うことを特徴
    とする位相ロックループ回路。
JP10109129A 1998-04-20 1998-04-20 位相ロックループ回路 Pending JPH11308100A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004007642A (ja) * 2002-05-03 2004-01-08 Altera Corp プログラム可能な位相ロックループ(pll)におけるアナログ構成の拡散スペクトル周波数変調

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004007642A (ja) * 2002-05-03 2004-01-08 Altera Corp プログラム可能な位相ロックループ(pll)におけるアナログ構成の拡散スペクトル周波数変調

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