JPS59161119A - Phase comparator - Google Patents

Phase comparator

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JPS59161119A
JPS59161119A JP58034499A JP3449983A JPS59161119A JP S59161119 A JPS59161119 A JP S59161119A JP 58034499 A JP58034499 A JP 58034499A JP 3449983 A JP3449983 A JP 3449983A JP S59161119 A JPS59161119 A JP S59161119A
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JP
Japan
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circuit
phase
terminal
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frequency
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JP58034499A
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Inventor
Kenji Yamada
健次 山田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/26Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being duration, interval, position, frequency, or sequence

Abstract

PURPOSE:To obtain exactly an analog signal corresponding to a phase difference of two input signals by combining an integration circuit and a sample holding circuit. CONSTITUTION:An integration circuit 32 starts charging by an input signal of one of a terminal 35 or 36, for instance, at the time point of rise of the terminal 36, and stops charging at the time point of rise of a signal of the terminal 35. On the other hand, a controlling circuit 34 generates a discharge control signal synchronizing with a signal of the terminal 36, and a sampling time point control signal, and sends them out to the integration circuit 32 and a sample holding circuit 33, respectively. As a result, the integration circuit 32 repeats charging and discharging at every one period of the signal of the terminal 36, and by synchronizing with it, the sample holding circuit 33 sample-holds a result of integration. In this way, an analog signal corresponding to a phase difference of two input signals is obtained exactly from a terminal 38.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明はティジタル形位相比較器を用いた位相同期発振
器(PLO)において、PT、0の動作特性に関する設
計の自由度、適用領域を広げろことが可能な位相比較器
の構成に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention enables a phase-locked oscillator (PLO) using a digital phase comparator to expand the degree of freedom in design and the range of application regarding the operating characteristics of PT and 0. This relates to the configuration of a phase comparator.

(背景技術) ティジタル形位相比較器には従来から排他的論理和(E
X−OR・)回路にローパスフィルタを用いたもの、セ
ントリセット(n、−s)フリップフロップにローパス
フィルタを用いたもの、位相周波数比較器にチャージポ
ンプを用いたものがある。
(Background Art) Exclusive OR (E
There are those that use a low-pass filter in the X-OR.

EX−Or(、回路にローパスフィルタを用いた場合の
例を第1図に示す。同図(alは、その構成で1はEX
−OR,回路、2はローパスフィルタ、端子3及び4は
位相比較されるべき入力信号端子で、同図(1))の(
1)及び(11)に示される信号が加えられる。端子5
には端子3及び4における入力信号の位相差に対応した
パルス幅のパルス列、すなわち同図(blの(+li)
に示される信号が得られる。ここでV、 、 V、、は
出力パルス列の0.1に対応したレベルを示す。端子6
はローパスフィルタ2の出力で同図(b)の(fit)
の点線で示される低周波成分VL、jなわち2つの入力
信号の位相差に対応したアナログ出力が得られる。
FIG. 1 shows an example of a case where a low-pass filter is used in the circuit.
-OR, circuit, 2 is a low-pass filter, terminals 3 and 4 are input signal terminals whose phases are to be compared;
The signals shown in 1) and (11) are applied. terminal 5
is a pulse train with a pulse width corresponding to the phase difference of the input signals at terminals 3 and 4, that is, (+li of bl) in the same figure.
The signal shown in is obtained. Here, V, , V, , indicate the level corresponding to 0.1 of the output pulse train. terminal 6
is the output of low-pass filter 2 (fit) in the same figure (b)
An analog output corresponding to the low frequency component VL,j shown by the dotted line, that is, the phase difference between the two input signals, is obtained.

この位相比較特性は同図(C)に示すように位相差が2
πの整数倍ごとに三角状の波形が繰返す特性となる。
This phase comparison characteristic has a phase difference of 2 as shown in the same figure (C).
The characteristic is that the triangular waveform repeats every integer multiple of π.

第2図にn、−sフリップフロップを用いた場合の例を
示す。同図(a)はその構成で、7はIt、−Sフリソ
プフロップ、2はローパスフィルタ、8,9は同図(I
))の(1)及び(11)に示す入力信号の入力端子、
10はR,−8フリツプフロツプ7の出力端子で同図t
b>の(iii)に示されるパルス列である。11はロ
ーパスフィルタ2の出力端子で同図(b)の(ittl
の点線VLで示される出力が得られる。位相比較特性は
同図(C)のように位相差が2πの整数倍ごとにきよ歯
状波状の波形が繰返す特性となる。
FIG. 2 shows an example in which n, -s flip-flops are used. Figure (a) shows its configuration; 7 is an It, -S frithop flop, 2 is a low-pass filter, and 8 and 9 are (I
)) Input terminals for input signals shown in (1) and (11),
10 is the output terminal of R, -8 flip-flop 7.
This is the pulse train shown in (iii) of b>. 11 is the output terminal of the low-pass filter 2 (ittl
The output shown by the dotted line VL is obtained. The phase comparison characteristic is such that a toothed waveform repeats every integer multiple of the phase difference of 2π, as shown in FIG.

これらの位相比較器においては次のような欠点がある。These phase comparators have the following drawbacks.

すなわち位相比較器の感度は、 18X−011゜回路
形のとき(■2  Vl)/π、IL−Sフリップフロ
ラフ’形ノトキ(V2−Vl)/2rrトなるが、V2
−V、は位相比較器の電源電圧の制限を越えて太き(す
ることはできない。従って、位相比較器出力に直流増幅
器を用いることが不適当な場合(例えば出力レベルのド
リフト、回路規A莫、消費電力等の点から)には、PT
・0の設計の自由度が制限されろことになる。
In other words, the sensitivity of the phase comparator is (2 Vl)/π for the 18X-011° circuit type, (V2-Vl)/2rr for the IL-S flip flow type circuit type, but V2
-V exceeds the power supply voltage limit of the phase comparator. cost, power consumption, etc.), PT
・The degree of freedom in the design of 0 will be restricted.

また、これらの位相比較器を用いてPLOを構成した場
合には次のような欠点がある。第3図にTIT、0の構
成の一例を示す。この図において12は基準発振器(発
振周波数fREF )、13は分周器(分周比1/NR
)、1/lは第1図、第2図に示す位相比較器、15は
ループフィルタ、16は電圧制御発掘器(VCO。
Furthermore, when a PLO is configured using these phase comparators, there are the following drawbacks. FIG. 3 shows an example of the configuration of TIT,0. In this figure, 12 is a reference oscillator (oscillation frequency fREF), 13 is a frequency divider (frequency division ratio 1/NR
), 1/l is the phase comparator shown in FIGS. 1 and 2, 15 is a loop filter, and 16 is a voltage control excavator (VCO).

発振周波数fv)、17は分周器(分周比1 / Ny
 )、端子18 、19は位相比較器】4の入力端子、
20は14の出力端子、21はループフィルタ15の出
力端子、22はVCOI6の出力端子である。このよう
なPLOを構成する場合、第1図または第2図に示すロ
ーパスフィルタ2のカットオフ周波数(3dB低下帯域
幅fL)は第1図(1))の(iiil又は第2図(h
)の(++++のパルス列の基本繰返し周波数(fEX
又は1ns)よりも十分低(、また、1)LOループの
入出力位相伝達関数(G(?))のカットオフ周波数(
3(IB低下帯域幅fp)よりも十分高い場合しか、第
1図、第2図に示す位相比較器は適用できない。jなわ
ち、fLをfEX又はfvtsより十分低くできないと
きはfEx又はfR8成分及びこの高調波″″rt「わ
ち不要波成分がローパスフィルタ2で十分に減衰されず
に、次のループフィルタ15に加えられる。fLを十分
低(できないときは通常このループフィルタにおいても
前記不要波成分を十分減衰させることができずにVCO
に加えられる。従ってV C(、)の出力にはその発振
周波数fvの両側に、fv、x又はfL8及びその整数
倍だけ離れた周波数においてスプリアス成分が生ずるこ
ととなる。
oscillation frequency fv), 17 is a frequency divider (frequency division ratio 1/Ny
), terminals 18 and 19 are input terminals of phase comparator]4,
20 is an output terminal of 14, 21 is an output terminal of loop filter 15, and 22 is an output terminal of VCOI 6. When configuring such a PLO, the cutoff frequency (3 dB lowering bandwidth fL) of the low-pass filter 2 shown in FIG. 1 or 2 is set to (iii) in FIG.
) of (++++) fundamental repetition frequency (fEX
or 1 ns), the cutoff frequency (1) of the input/output phase transfer function (G(?)) of the LO loop is
The phase comparator shown in FIGS. 1 and 2 can only be applied when the IB reduction bandwidth fp is sufficiently higher than 3 (IB reduction bandwidth fp). In other words, when fL cannot be made sufficiently lower than fEX or fvts, the fEx or fR8 component and its harmonics ``rt'' In other words, the unnecessary wave components are not sufficiently attenuated by the low-pass filter 2 and are passed to the next loop filter 15. When fL is set to a sufficiently low level (if this is not possible, the loop filter is also unable to sufficiently attenuate the unnecessary wave components,
added to. Therefore, in the output of V C (,), spurious components are generated on both sides of the oscillation frequency fv at frequencies separated by fv, x or fL8 and an integral multiple thereof.

また、fLをfPより十分高い周波数にできない場合に
はローパスフィルタ2の帯域制限によりPLOの動作特
性への悪影響すなわち、伝達関数G(f )の劣化、周
波数引込動作の不安定、引込時間の増大等の現象が生じ
、設計通りのPLO動作を実現することができな(なる
In addition, if fL cannot be set to a sufficiently higher frequency than fP, the band limitation of the low-pass filter 2 will adversely affect the PLO's operating characteristics, such as deterioration of the transfer function G(f), instability of frequency pull-in operation, and increase in pull-in time. Such phenomena occur, making it impossible to realize the PLO operation as designed.

次に、位相周波数比較器にチャージポンプを用いた場合
の例を第4図に示す。同図(a)はその構成で、z3は
位相周波数比較器、別はチャージポンプ回路、16はP
LOを構成した場合に用いられるループフィルタ等のロ
ーパスフィルタである。端子26゜27は位相周波数比
較器の入力端子でそれぞれ同図(b)の(i) 、 (
ii)に示されるような信号が加えられる。
Next, FIG. 4 shows an example in which a charge pump is used as a phase frequency comparator. Figure (a) shows its configuration, where z3 is a phase frequency comparator, another is a charge pump circuit, and 16 is a P
This is a low-pass filter such as a loop filter used when configuring an LO. Terminals 26 and 27 are input terminals of the phase frequency comparator, respectively (i) and (
A signal as shown in ii) is applied.

位相周波数比較器z3の出力端子路、29には、入力端
子26.27のうち、どちらの信号の位相が進んでいる
かにより、その一方例えば同図(b)の(1)(ti)
のように26側が進みであれば端子部にその進み位相量
に応じたパルス幅の同図(1))の(m)に示すパルス
列が出力される。他の出力端子29には同図(1))の
(IV)に示されるようにローレベル(V、)に保たれ
た直流が出力される。逆に入力端子27側が5側より進
んでいればア、29の出力信号は入れかわる。また、入
力端子26と27が同位相であればア、29は共にロー
レベル(V、)に保たれる。チャージポンプ回路顔はそ
の入力端子路、29の信号に応じて例えば%の信号中に
ハイレベル(■2)期間があればその期間にローパスフ
ィルタ16に含まれるコンデンサを充電し、逆に29の
信号中にハイレベル期間があればその期間にコンデンサ
を放電させ、昂、29共にローレベルであれば充電も放
電もせず、コンデンサの電荷は一定に保たれる。ローパ
スフィルタ16の出力端子31にはその電荷の量に応じ
たコンデンサ電圧が出力される。
The output terminal path 29 of the phase frequency comparator z3 has one of the input terminals 26 and 27 depending on which signal is leading in phase, for example (1) (ti) in FIG.
If the 26 side is leading, a pulse train shown in (m) in FIG. A direct current maintained at a low level (V, ) is outputted to the other output terminal 29 as shown in (IV) in (1) of the same figure. On the other hand, if the input terminal 27 side is ahead of the 5 side, the output signals of A and 29 will be switched. Furthermore, if the input terminals 26 and 27 are in the same phase, both A and 29 are kept at a low level (V, ). For example, if there is a high level (■2) period in the % signal, the charge pump circuit charges the capacitor included in the low-pass filter 16 during that period, and vice versa. If there is a high level period in the signal, the capacitor is discharged during that period, and if both the signal and 29 are low level, neither charging nor discharging occurs, and the charge on the capacitor is kept constant. A capacitor voltage corresponding to the amount of charge is output to the output terminal 31 of the low-pass filter 16.

この回路の位相比較特性は第4図(C)のようになる。The phase comparison characteristic of this circuit is as shown in FIG. 4(C).

この位相比較器の場合も前記FIX−OR,回路、R−
87リツプフロソプ回路の場合と同様、その感度の上限
が電源電圧により制限される欠点がある。
In the case of this phase comparator, the FIX-OR, circuit, and R-
As in the case of the .87 lip flop circuit, there is a drawback that the upper limit of its sensitivity is limited by the power supply voltage.

また、この位相比較器を用いてPT、Oを構成する場合
には次のような欠点がある。すなわち、位相比較器の入
力信号の一方の周波数が切替わった場合、他方の入力信
号との間に位相差が生ずるが、これに対応1−2で生ず
るチャージポンプ出力の多数のパルスでローパスフィル
タのコンデンサ’& 充it又は放電しながらVCO制
御電圧を徐々に変化させるので、その制御電圧がVCO
の発振周波数に一致するまで1珀い時間を必要とする。
Furthermore, when configuring PT and O using this phase comparator, there are the following drawbacks. In other words, when the frequency of one of the input signals of the phase comparator is switched, a phase difference occurs between the input signal and the other input signal. Since the VCO control voltage is gradually changed while charging or discharging the capacitor, the control voltage is
It takes about one hour for the oscillation frequency to match the oscillation frequency.

また、アナログ形式の位相比較器(ダブルバランスミキ
ザ等)を用いた場合でもその位相比較器出力には、2つ
の入力信号の和すなわち入力周波数の2匿の周波数成分
が含まれるのでこれを取除(ためのフィルターを必要と
し、Ex−on、形の位相比較器とほぼ同様の欠点があ
る。
Furthermore, even when using an analog phase comparator (such as a double-balanced mixer), the output of the phase comparator includes the sum of the two input signals, that is, the dual frequency component of the input frequency. It requires a filter for filtering, and has almost the same drawback as an Ex-on type phase comparator.

(発明の課題) 本発明はこれらの欠点を除去するための位相比較器を2
つの入力信号のうちのいずれか1つの信号の一周期ごと
、あるいはその整数倍の周期ごとに充放電を繰返す積分
器と、これと同期してその積分結果のサンプルホールド
を繰返すサンプリングホールド回路とによって構成する
ようにしたものであり、以下図面について詳細に説明す
る。
(Problem to be solved by the invention) The present invention provides two phase comparators to eliminate these drawbacks.
An integrator that repeats charging and discharging every period of one of the two input signals or every integer multiple of the period, and a sampling and holding circuit that repeatedly samples and holds the integration result in synchronization with the integrator. The drawings will be described in detail below.

(発明の構成および作用) 第5図は本発明の実施例を示すものである。同図(a)
はその構成で、32は積分器、33はサンプリングホー
ルド回路、34は制御信号発生回路、端子35゜36は
位相比較器の入力信号、37は積分器32の出力端子、
;38はサンプリングホールド回路の出力端子、39は
積分器32の放電のスタート時点及び期間を制御するた
めの出力信号端子、/IOはサンプリングホールド回路
33のサンプリング時点を制御するための信号の出力端
子である。端子35及び36における入力信号の一例を
同図(b)の(1)及び(11)に示′″f′。積分回
路32では端子35又は36のどちらか一方の信号、例
えば端子36の信号の立上り時点(第5図(blの(1
1)のt81)を充電開始時点として充電を開始し、端
子35の信号の立上り時点(第5図(b)の(1)のt
el)で充電を停止する。制御回路34では端子36の
信号をもとにこれと周波数、位相の同期した第5図(1
))の(m)に示す放電制御信号及びOv)に示すサン
プリング時点制御信号を発生しそれぞれ出力端子39か
ら積分回路32へ、出力端子40かもサンプリングホー
ルド回路33へ送出する。ここで放電制御信号(+:+
)のjdslは放電開始時点、tdelは放電終了時点
で、これらは入力信号(1)のte、及び入力信号(1
1)の次の周期の充電開始時点js20間の適当な時点
に設定されるものとし、積分回路32における積分結果
は、jdslO時点から放電を開始し、jdelの時点
までに放電を終了するものとする。以後の周期において
も同様の充電、放電を繰返し、積分回路32の出力端子
37には(v)に示すような信号が得られる。ここでV
lは放電後充電が開始されるまでの間の出力電圧でV6
1は充電された後、放電が開始されるまでの間の出力電
圧である。サンプリング回路33では、(iV)に示さ
れるサンプリングパルス列のtQa+ (これは入力信
号(1)のパルス列のtelと放電制御パルス(iiD
のtdelの間の適当な時間に設定される)において位
相比較器の出力信号(v)をサンプリングし、次のサン
プリング時点l5a2までホールドする。この結果、入
力信号(11)の1sl−js2までの1周期間におけ
る入力信号(1)との位相差に対応したアナログ出力が
サンプリングホールド回路33の出力端子38に得られ
ろ。以後の周期においても同様のことを繰返す。第5図
(b)の(vl)にサンプリングホールド回路の出力信
号を示To以上の説明からも明らかなように、本発明の
位相比較器を用いれば、位相比較の2つの入力信号の位
相差に対応したアナログ出力を一周期ごとに直ちに得る
ことができる。また、サンプリングホールド回路におけ
るホールド特性に劣化がなければ、前記EX−OR,回
路を用いた位相比較器等において述べたような、位相比
較器の入力周波数成分及びその整数倍の成分が位相比較
器出力に現われることはない。本発明で用いるサンプリ
ングホールド回路では位相比較器の入力信号の一周期分
の期間だけサンプリング結果をボールドすればよいので
、その回路の実現は容易である。
(Structure and operation of the invention) FIG. 5 shows an embodiment of the invention. Figure (a)
is its configuration, 32 is an integrator, 33 is a sampling hold circuit, 34 is a control signal generation circuit, terminals 35 and 36 are input signals of the phase comparator, 37 is an output terminal of the integrator 32,
38 is an output terminal of the sampling hold circuit; 39 is an output signal terminal for controlling the start point and period of discharge of the integrator 32; /IO is an output terminal for a signal for controlling the sampling point of the sampling hold circuit 33; It is. An example of the input signals at the terminals 35 and 36 is shown in (1) and (11) in FIG. (1 of Figure 5 (bl)
Charging is started at t81) in 1), and at the rising edge of the signal at terminal 35 (t81) in FIG.
el) to stop charging. In the control circuit 34, based on the signal at the terminal 36, a signal as shown in FIG.
A discharge control signal shown in (m) of )) and a sampling time control signal shown in Ov) are generated and sent from the output terminal 39 to the integrating circuit 32 and from the output terminal 40 to the sampling and holding circuit 33, respectively. Here, the discharge control signal (+:+
), jdsl is the discharge start point, tdel is the discharge end point, and these are the te of the input signal (1) and the input signal (1).
1) is set at an appropriate time between the charging start time js20 of the next cycle, and the integration result in the integrating circuit 32 indicates that discharging starts from the time jdslO and ends by the time jdel. do. Similar charging and discharging are repeated in subsequent cycles, and a signal as shown in (v) is obtained at the output terminal 37 of the integrating circuit 32. Here V
l is the output voltage after discharging until charging starts, which is V6
1 is the output voltage after being charged until discharging is started. In the sampling circuit 33, tQa+ of the sampling pulse train shown in (iV) (this is tel of the pulse train of the input signal (1) and the discharge control pulse (iiD)
The output signal (v) of the phase comparator is sampled at an appropriate time between tdel and held until the next sampling time l5a2. As a result, an analog output corresponding to the phase difference between the input signal (11) and the input signal (1) during one cycle up to 1sl-js2 is obtained at the output terminal 38 of the sampling and holding circuit 33. The same process is repeated in subsequent cycles. (vl) in FIG. 5(b) shows the output signal of the sampling and hold circuit. It is possible to immediately obtain an analog output corresponding to each cycle. In addition, if there is no deterioration in the hold characteristics in the sampling and hold circuit, the input frequency component of the phase comparator and its integral multiple components as described in the above-mentioned phase comparator using the EX-OR circuit, etc. It never appears in the output. In the sampling and hold circuit used in the present invention, it is sufficient to bold the sampling result for a period corresponding to one cycle of the input signal of the phase comparator, so the circuit is easy to implement.

また、本発明による位相比較器の位相比較特性は第5図
(C)の、h 5になる。ここで■2は位相比較器出力
の最大電圧を示す。またv2に対応した位相θは次式で
表わされ 0−−2π(lsl  Lsal)/(ts21s+)
位相比較器の入力信号(1)がサンプリングパルスOV
)の時点まで遅れた場合の入力信号(11)との位相差
に一致する。これより位相比較器感度1(PはKp =
(V2  Vl ) /θ となる。従って、サンプリング時点を早め、(lsl 
 Lsal )がより小さくなるように位相比較器を設
計すれば、この位相比較器感度はいくらでも大きくする
ことができる。
Further, the phase comparison characteristic of the phase comparator according to the present invention is h5 in FIG. 5(C). Here, ■2 indicates the maximum voltage of the phase comparator output. Also, the phase θ corresponding to v2 is expressed by the following formula: 0−−2π(lsl Lsal)/(ts21s+)
The input signal (1) of the phase comparator is the sampling pulse OV
) corresponds to the phase difference with the input signal (11) when delayed to the point in time. From this, phase comparator sensitivity 1 (P is Kp =
(V2 Vl)/θ. Therefore, we move the sampling time forward and (lsl
If the phase comparator is designed so that Lsal ) becomes smaller, the sensitivity of the phase comparator can be increased as desired.

以上の説明において、充電動作と放電動作を入れかえて
も全く同様の効果が得られることは明らかである。また
、充放電等の動作は第5図(blに示した通りの動作で
な(ても、位相比較器の2つの入力信号の位相に対応し
た積分結果が得られるものであれば他の動作原理のもの
でも全く同様の効果が得られることは明らかである。ま
た、入力位相量と積分結果の値が直線的に変化しない場
合は第5図(C)の0−0間は完全な直線とはならない
が、この位相比較器を用いることにより得られる利点に
大きな違いは生じない。
In the above description, it is clear that exactly the same effect can be obtained even if the charging operation and discharging operation are switched. In addition, the operations such as charging and discharging are not the same as those shown in Figure 5 (bl), but other operations can be used as long as the integration results corresponding to the phases of the two input signals of the phase comparator can be obtained. It is clear that the same effect can be obtained even with the principle.Also, if the input phase amount and the value of the integration result do not change linearly, the line between 0 and 0 in Figure 5 (C) is a perfect straight line. However, there is no significant difference in the advantages obtained by using this phase comparator.

第6図は本発明の他の実施例を示すものである。FIG. 6 shows another embodiment of the invention.

これは、第5図の実施例において、位相比較器のそれぞ
れの入力側に41及び/I2で示す分周器(分周比1/
M)を入れたものである。この場合、積分器32、サン
プリングホールド回路33、制御回路34は、端子43
 、 /I/lの入力信号の周波数のM倍の周期ごとに
充放電、サンプリングホールドを繰返すべ(動作させる
ことができる。こうすることにより位相比較器出力レベ
ルの変化範囲を第5図の場合と同一に保ったまま、その
位相比較の感度だけを1/Mに減少させることができる
。この回路構成はPLOの周波数同期保持範囲を減少さ
せることな(そのループゲインを減少させたいときまた
は、位相比較器をより低周波で実現する必要がある場合
等に有効である。実際に一次ループPLOによりシンセ
サイザを構成する場合には、位相比較器を第6図のよう
に構成し、分周器41.42の分周比(1,/M)はj
pが所定の値例えばfpsとなるように、すなわち あるいは、周波数切替を行なった場合の位相変化の時走
数τが所定の値、例えばτ8となるようにてなわち 1( τ、 = 1. / − となるようにMを決定することとなる。
In the embodiment of FIG. 5, a frequency divider (dividing ratio 1/
M). In this case, the integrator 32, the sampling hold circuit 33, and the control circuit 34 are connected to the terminal 43.
, /I/l The charging/discharging and sampling/holding should be repeated every M times the frequency of the input signal (can be operated. By doing this, the change range of the phase comparator output level can be changed to the case shown in Fig. 5. It is possible to reduce only the sensitivity of the phase comparison to 1/M while keeping the same value.This circuit configuration can be used without reducing the frequency locking range of the PLO (when you want to reduce its loop gain, or This is effective when it is necessary to realize a phase comparator at a lower frequency.When actually configuring a synthesizer using a primary loop PLO, the phase comparator is configured as shown in Figure 6, and the frequency divider The frequency division ratio (1,/M) of 41.42 is j
1 (τ, = 1. M is determined so that / -.

また、本位相器を用いれば、その設計パラメータを変更
するだけでその感度1増加させることができるので、こ
の点からもPLOを設計する上での自由度を直流増幅器
を用いることな(向上させることができる。
In addition, if this phase shifter is used, its sensitivity can be increased by 1 simply by changing its design parameters, so from this point of view as well, the degree of freedom in designing the PLO can be increased without using a DC amplifier. be able to.

(発明の効果) 以上説明したように本発明の位相比較器を用いればロー
パスフィルタ等の帯域制限要素を用いることな(位相比
較器の入力信号の一周期ごとに、2つの入力信号の位相
差に対応したアナログ出力を直ちに正確に得ることがで
きかつ、その出力には不要な周波数成分を基本的には含
まない。従って、pr、oを構成する場合の設計パラメ
ータをどのように選んでも、Ex−o几回路形式、R−
8フリップフロップ回路形式、あるいはアナログ形式の
各位相比較器を用いた場合において、そこで用いられる
ローパスフィルタに起因する■CO出力におけるスプリ
アス成分のもれ込み及び伝達関数Gσ)の劣化、周波数
引込動作の不安定、引込時間の増大等の悪影響を生ずる
ことがな(、理論計算通りの動作特性のT)T、0を実
現することが可能である。
(Effects of the Invention) As explained above, if the phase comparator of the present invention is used, it is not necessary to use a band-limiting element such as a low-pass filter. It is possible to immediately and accurately obtain an analog output corresponding to Ex-o circuit type, R-
When an 8-flip-flop circuit type or analog type phase comparator is used, the leakage of spurious components into the CO output due to the low-pass filter used therein, deterioration of the transfer function Gσ), and frequency pull-in operation It is possible to realize T,0 without causing any adverse effects such as instability or an increase in the pull-in time (T, the operating characteristics as calculated by the theory).

例えば−次ループのPT、Oを実現する場合(第3図に
おいてループフィルタ15を取除いた構成となる)、位
相比較器の2つの入力波の位相差信号に対し、伺ら帯域
制限を加えることな(その位相差に直接対応した信号で
VCOを制御することになるので、理論通りの一次ルー
プのPLOを実現することができる。
For example, when realizing a -order loop PT, O (the configuration is such that the loop filter 15 is removed in Fig. 3), a band limit is applied to the phase difference signal of the two input waves of the phase comparator. Since the VCO is controlled by a signal that directly corresponds to the phase difference, it is possible to realize the PLO of the primary loop as in theory.

これを利用して、−次ループPLOによる周波数シンセ
サイザを構成すれば周波数の切替速度が速(かつ、伝達
関数G(力のカットオフ周波数jpの低い(従ってS/
N(出力信号対雑音電力比)がよい)ものを得ることが
できる。すなわち、−次ループPLOにおいては、位相
比較器入力のいずれか一方の信号の周波数が切替わった
ときのPLOループの引込現象は、位相の引込みだけと
なる利点がある。丁なわち、周波数が切替わっても、ル
ープフィルタを用いた二次ループPLOあるいはチャー
ジポンプを用いて構成されるPLOにおいて見られるよ
うな同期はずれ現象を起すことなく、切替わった直後に
おける位相比較器の2つの入力波の位相差が、VCOの
発振周波数の中心値と位相比較器の他の入力側(VCO
側でない方〕の周波数との関係で定まる所定の定常位相
誤差に徐々に収束すべ(T’T、0は動作するだけであ
る。この位相差の時間変化は指数関数的に変化し、その
時定数τはPLOのループゲインなKとすると1/Kに
等しくなり、また、これは伝達関数Gσ)のカットオフ
周波数(3dB低下幅)をfPとすると1/2πfPに
も等しくなる。この値は、同じjpを持つ二次ループP
LOあるいは、チャージポンプを用いたPLOにくらべ
はるかに短い時間である。また、周波数が切替わった場
合の周波数引込範囲は、このPLOが一次ループである
から位相比較器出力における最小及び最大電圧に対応し
たVCOの発振周波数範囲すなわち同期保持可能周波数
範囲に一致する。
Utilizing this, if a frequency synthesizer with -order loop PLO is constructed, the frequency switching speed is fast (and the transfer function G (force cutoff frequency jp is low (therefore, S/
N (good output signal-to-noise power ratio) can be obtained. That is, in the -order loop PLO, there is an advantage that when the frequency of either one of the signals input to the phase comparator is switched, the PLO loop pull-in phenomenon is only phase pull-in. In other words, even if the frequency is switched, the phase comparison immediately after the frequency can be compared without causing the synchronization phenomenon seen in a secondary loop PLO using a loop filter or a PLO configured using a charge pump. The phase difference between the two input waves of the comparator is determined by the center value of the oscillation frequency of the VCO and the other input side of the phase comparator (VCO
The phase difference should gradually converge to a predetermined steady-state phase error determined by the relationship with the frequency of the other side. τ is equal to 1/K when K is the loop gain of PLO, and it is also equal to 1/2πfP when fP is the cutoff frequency (3 dB reduction width) of the transfer function Gσ). This value is equal to the quadratic loop P with the same jp
It takes much less time than LO or PLO using a charge pump. Furthermore, since this PLO is a primary loop, the frequency pull-in range when the frequency is switched corresponds to the oscillation frequency range of the VCO corresponding to the minimum and maximum voltages in the phase comparator output, that is, the frequency range in which synchronization can be maintained.

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

第1図(a)〜(C)はEX−0,R,形の従来の位相
比較器の説明図、第2図(a)〜(c)はR−8フリツ
プフロツプ形の従来の位相比較器の説明図、第3図はP
LOの構成図、第4図(al〜(C)は位相周波数比較
器とチャージポンプを用いた従来の位相比較器の説明図
、第5図(a)〜(C)は本発明の一実施例の説明図、
第6図は本発明の他の実施例である。 1・・・Ti:X−011,回路、2・・・ローパスフ
ィルタ、3.4・・・位相比較器の入力端子、 5・・・位相比較器の出力端子、 6・・・ローパスフィルタの出力端子、7・・・R,−
8フリップフロップ回路、8.9・・・位相比較器の入
力端子、 10・・・位相比較器の出力端子、 11・・・ローパスフィルタの出力端子、12・・・基
準発振器、   13・・・分周器、14・・・位相比
較器、   】5・・・ループフィルタ、16・・・電
圧制御発振器(VCO)、17・・・分周器、18 、
19・・・位相比較器の入力端子、20・・・位相比較
器の出力端子、 21・・・ループフィルタの出力端子、22・・・電圧
制御発振器(VCO)の出力端子、23・・・位相周波
数比較器、24・・・チャージポンプ回路、26 、2
7・・・位相周波数比較器の入力端子、路、29・・・
位相周波数比較器の出力端子、加・・・チャージポンプ
回路の出力端子、31・・・ループフィルタの出力端子
、32・・・積分回路、33・・サンプリングホールド
回路、34・・・制御回路 35 、36・・・積分回
路の入力端子、37・・・積分回路の出力端子、 ;38・・・サンプリングホールド回路の出力端子、3
9・・・制御回路の放電制御信号出力端子、40・・・
制御回路のサンプリング時点制御信号出力端子、41、
/12・・・分周器、    43 、44・・・分周
期の入力端子。 特許出願人 日本電信電話公社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恵 − 第2図
Figures 1 (a) to (C) are explanatory diagrams of conventional EX-0, R, type phase comparators, and Figures 2 (a) to (c) are R-8 flip-flop type conventional phase comparators. Explanatory diagram, Figure 3 is P
LO configuration diagram, Figure 4 (al to (C) is an explanatory diagram of a conventional phase comparator using a phase frequency comparator and a charge pump, and Figures 5 (a) to (C) are one implementation of the present invention An illustration of an example,
FIG. 6 shows another embodiment of the invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Ti:X-011, circuit, 2...Low pass filter, 3.4...Input terminal of phase comparator, 5...Output terminal of phase comparator, 6...Low pass filter Output terminal, 7...R, -
8 flip-flop circuit, 8.9... input terminal of phase comparator, 10... output terminal of phase comparator, 11... output terminal of low-pass filter, 12... reference oscillator, 13... Frequency divider, 14... Phase comparator, ]5... Loop filter, 16... Voltage controlled oscillator (VCO), 17... Frequency divider, 18,
19... Input terminal of phase comparator, 20... Output terminal of phase comparator, 21... Output terminal of loop filter, 22... Output terminal of voltage controlled oscillator (VCO), 23... Phase frequency comparator, 24... Charge pump circuit, 26, 2
7... Input terminal of phase frequency comparator, path, 29...
Output terminal of phase frequency comparator, addition...output terminal of charge pump circuit, 31...output terminal of loop filter, 32...integrator circuit, 33...sampling hold circuit, 34...control circuit 35 , 36... Input terminal of the integrating circuit, 37... Output terminal of the integrating circuit, ; 38... Output terminal of the sampling hold circuit, 3
9...Discharge control signal output terminal of control circuit, 40...
sampling point control signal output terminal of the control circuit, 41;
/12... Frequency divider, 43, 44... Input terminal for frequency division. Patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation Patent application agent Megumi Yamamoto - Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 2つの入力信号の位相差に対応するアナログ出力を提供
する位相比較器において、いずれか一方の入力信号の1
周期の整数倍毎に充放電を繰返す積分回路と、これに同
期して積分結果のサンプルホールドを繰返すサンプルホ
ールド回路と、その出力に接続される出力端子とを有す
ることを特徴とする位相比較器。
In a phase comparator that provides an analog output corresponding to the phase difference between two input signals, one of the input signals
A phase comparator comprising: an integrating circuit that repeats charging and discharging at every integer multiple of the cycle; a sample-hold circuit that repeats sample-holding of integration results in synchronization with the integrating circuit; and an output terminal connected to the output of the integrating circuit. .
JP58034499A 1983-03-04 1983-03-04 Phase comparator Pending JPS59161119A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078681A (en) * 1989-10-23 1992-01-07 Olympus Optical Co., Ltd. Balloon catheter apparatus with releasable distal seal and method of operation
JP2013034119A (en) * 2011-08-02 2013-02-14 Mitsubishi Electric Corp Phase comparison device

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