JPS6084016A - Pll circuit - Google Patents

Pll circuit

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Publication number
JPS6084016A
JPS6084016A JP58193136A JP19313683A JPS6084016A JP S6084016 A JPS6084016 A JP S6084016A JP 58193136 A JP58193136 A JP 58193136A JP 19313683 A JP19313683 A JP 19313683A JP S6084016 A JPS6084016 A JP S6084016A
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JP
Japan
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output
phase
period
outputs
pll circuit
Prior art date
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JP58193136A
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Japanese (ja)
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Tsuguhide Sakata
継英 坂田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain high speed response and also to realize high stability by decreasing substantially the period controlling the oscillation of a voltage controlled oscillator (VCO) in a loop so as to reduce a dead time of the loop. CONSTITUTION:An external input rectangular wave signal (a) is impressed to a monostable multivibrator MM13 from a terminal 5 and the MM13 applies a pulse (b) having a pulse width TW to a phase comparator PD12. When an output of the MM13 is at high level, the PD12 outputs a high level VH or a low level VL, and when the output of the MM13 is at low level, the PD12 outputs an intermediate level VM. When the output of a frequency divider 4 is at high level, the PD12 outputs the VL at the period of the TW and the PD12 outputs the VH at the low level. If there is a difference between the phase of the output signal of the frequency divider 4 and the phase of an externally inputted rectangular wave signal, the ratio of a period TH when the PD12 outputs the VH to a period TL when the PD12 outputs the VL is changed in the TW and the phase of the output signal of the frequency divider 4 is controlled so that the phase difference is made coincident. The output of the PD12 is the VM at the period other than the TW, and the VCO3 is brought substantially into the free running state.

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は入力信号と位相同期した発振出力を得るための
位相同期ループ、所1nIPLL回路の改良に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to an improvement in a phase-locked loop, such as a 1n IPLL circuit, for obtaining an oscillation output that is phase-locked with an input signal.

〈従来技術の説明〉 従来よりアナログ方式のPLL回路やディジタル方式の
PLL回路が各種の装置に対し頻繁に用いられているが
、これらの従来よシ用いられているPLL回路L%し高
速応答性、高安定性の要求される特定の用途に対しては
不向きなものであった。以下、この点に関して図面を用
いて詳細に説明する。
<Description of Prior Art> Conventionally, analog type PLL circuits and digital type PLL circuits have been frequently used in various devices, but these conventionally used PLL circuits have low L% and high-speed response. However, it was unsuitable for specific applications requiring high stability. This point will be explained in detail below using the drawings.

第1図は従来のPLL回路の一般的な構成を示す図であ
る。第1図に於いて、1は位相比較器(PD)%2はP
LL回路のループフィルタとしてのローパスフィルタ(
LPF)、3は電圧制御発振器(VCO)、4はh分周
器、5は入力信号が供給される端子である。位相比較器
1は一般にアナログ方式のものとディジタル方式のもの
とに分類されるのであるが、これに応じてPLL回路も
、アナログP L L回路とディジタルPLL回路とに
分類される。
FIG. 1 is a diagram showing a general configuration of a conventional PLL circuit. In Figure 1, 1 is the phase comparator (PD), %2 is P
Low-pass filter as a loop filter for LL circuit (
3 is a voltage controlled oscillator (VCO), 4 is an h frequency divider, and 5 is a terminal to which an input signal is supplied. The phase comparator 1 is generally classified into analog type and digital type, and PLL circuits are accordingly classified into analog PLL circuits and digital PLL circuits.

まず、従来のアナログPLL回路について説明する。第
2図は従来のアナログP L L回路の一例の要部構成
を示す図である。図中、6は波形整形回路、7は乗算回
路であり、これらで位相比較器を構成している。第1図
を参照すると6.7で位相比較器1を構成していること
になるOVaはLPFであυ、第1図のLPF2に対応
する。また8は第1図4に示すh分周器の出力としての
位相比較用矩形波が供給される端子、9は第1図の端子
5に対応するもので外部よシの入力信号としての矩形波
信号(例えばテレビジョン信号の水平同期信号)がデユ
ーティ50以下の幅の狭いパルスとして入力される端子
である。10は第1図に示すVCO3に出力信号を供給
する出力端子s VCCは電源電圧が印加される端子、
VBはバイアス電圧が印加される端子である。
First, a conventional analog PLL circuit will be explained. FIG. 2 is a diagram showing a main part configuration of an example of a conventional analog PLL circuit. In the figure, 6 is a waveform shaping circuit, 7 is a multiplication circuit, and these constitute a phase comparator. Referring to FIG. 1, OVa, which constitutes the phase comparator 1 at 6.7, is an LPF υ and corresponds to LPF2 in FIG. Further, 8 is a terminal to which a rectangular wave for phase comparison as the output of the h frequency divider shown in FIG. 1 is supplied, and 9 corresponds to terminal 5 in FIG. This is a terminal to which a wave signal (for example, a horizontal synchronizing signal of a television signal) is input as a narrow pulse with a duty of 50 or less. 10 is an output terminal s that supplies an output signal to the VCO 3 shown in FIG. 1; VCC is a terminal to which a power supply voltage is applied;
VB is a terminal to which a bias voltage is applied.

第3図は第2図(a)〜(e)各部の波形を示すタイミ
ングチャートであシ、以下第2図に示す回路の動作につ
いて説明する。入力端子8に入力されたh分周器4よシ
の位相比較用矩形波(a)は、RC受動素子により構成
された波形整形回路6によシ鋸歯状波(b)に変換され
て乗算器菱に供給される。一方、入力端子9には前述の
外部入カフ 矩形波信号(c)が供給されており、乗算器条に於いて
乗算により上述の鋸歯状波(b)の一部が外部入力矩形
波信号(e)によって抜き出される(d)。
FIG. 3 is a timing chart showing the waveforms of each part of FIGS. 2(a) to (e). The operation of the circuit shown in FIG. 2 will be described below. The phase comparison rectangular wave (a) inputted to the input terminal 8 from the h frequency divider 4 is converted into a sawtooth wave (b) by the waveform shaping circuit 6 composed of RC passive elements, and then multiplied. Supplied to Kibishi. On the other hand, the input terminal 9 is supplied with the above-mentioned externally input cuff rectangular wave signal (c), and a part of the above-mentioned sawtooth wave (b) is converted into the externally input rectangular wave signal ( e) is extracted by (d).

この抜き出された信号(d)はR,Cよシなるループフ
ィルタとしてのLPF2aにより前記外部入力信号(c
)と位相比較用矩形波(a)の位相誤差に対応する低周
波成分のみがF波されて、制御信号(e)により、VC
O3の発振位相が遅れた時にはVCO3の発振周波数が
上昇する方向に、進んだ時は発振周波数が下降する方向
に制御される。従って常にVCO3は位相誤差が減る方
向に制御され位相ロックがかかることになる。
This extracted signal (d) is passed through the LPF 2a as a loop filter consisting of R and C to the external input signal (c).
) and the phase comparison rectangular wave (a).
When the oscillation phase of O3 is delayed, the oscillation frequency of VCO3 is controlled to increase, and when it is advanced, the oscillation frequency is controlled to decrease. Therefore, the VCO 3 is always controlled in a direction that reduces the phase error and is phase locked.

さて、上述の如きアナログPLL回路に於いては、全て
の期間に渡ってVCOを制御することになるが、位相の
ずれの検知は所定の周期で行うので位相ずれの情報がv
COの制御に反映されるまでにある程度の時間がかかつ
てしまうnこれは即ち、LPF2aの応答速度がPLL
回路全体の応答速度を決定してしまうということであり
、該LPF2aの応答が高速応答PLL回路を構成する
上における障害となってしまう。
Now, in the analog PLL circuit as described above, the VCO is controlled over the entire period, but since the phase shift is detected at a predetermined period, the information on the phase shift is
It takes a certain amount of time for it to be reflected in the CO control. This means that the response speed of the LPF2a is
This means that the response speed of the entire circuit is determined, and the response of the LPF 2a becomes an obstacle in constructing a high-speed response PLL circuit.

即ち、例えば外部入力矩形波信号の周波数を15.73
4KHz(テレビジョン信号の水平同期周波数)とする
と、LPF2aは乗算器7の出力のうち15.734K
Hz成分及びこれに係る成分を十分に除去する必要があ
るため、カットオフ周波数は通常数100Hzに設定し
なければならない。このことが高速応答を難しくする原
因となっていた。
That is, for example, if the frequency of the external input rectangular wave signal is 15.73
Assuming 4KHz (horizontal synchronization frequency of television signal), LPF2a is 15.734K of the output of multiplier 7.
Since it is necessary to sufficiently remove the Hz component and its related components, the cutoff frequency must normally be set to several hundred Hz. This caused difficulty in achieving high-speed response.

この種のアナログPLL回路に於いては乗算器7の出力
をサンプルホールドすることによって外部入力矩形波信
号の周波数成分を減衰させる方法も考えられるが、この
場合に於いても、号の周波数をfTとするとVlft度
(f丁=15.734KHzのとき63.556μ5e
c)あるので、これに伴う周波数特性の劣化があるとと
等によって大きな応答の改善は望めないものであった。
In this type of analog PLL circuit, it is possible to attenuate the frequency component of the external input square wave signal by sampling and holding the output of the multiplier 7, but in this case as well, the frequency of the signal is Then, Vlft degree (63.556μ5e when f = 15.734KHz)
c), so a significant improvement in response could not be expected due to the accompanying deterioration of frequency characteristics.

また、安定性について考える場合にも、LPFやサンプ
ルホールドに伴う位相遅れによって安定性が損われてし
まうものであった。
Furthermore, when considering stability, stability is impaired by phase lag associated with LPF and sample hold.

次に従来のディジタルPLL回路について説明する。第
4図は従来のディジタルPLL回路の構成の一例を示す
図である。第4図に於いて第1図と同様の構成要素につ
いては同一番号を付す。11はアンドゲート、2bは第
1図のLPF2に対応するLPFである。第5図(5)
、 (13L (c)は第4図(a)〜(d)各部の波
形を示すタイミングチャートであシ、以下動作の説明を
する。
Next, a conventional digital PLL circuit will be explained. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional digital PLL circuit. Components in FIG. 4 that are similar to those in FIG. 1 are given the same numbers. 11 is an AND gate, and 2b is an LPF corresponding to LPF 2 in FIG. Figure 5 (5)
, (13L (c) is a timing chart showing the waveforms of each part in FIGS. 4(a) to (d).The operation will be explained below.

第5図(2)は第4図に示すPLL回路が位相ロックさ
れている状態を示し、第5図013)tま何らかの理由
で外部入力矩形波信号(a)に比べて分周器4の出力(
b)の位相が進んだ時の状態を示す。図よシ明らかな様
に分局器4の出力信号の位相が進んだ時、即ちVCO3
の発振する信号位相が進んだ場合には位相ロック時に比
べてアンドゲート11の出力パルス(C)のパルス幅が
狭くなりVCO3に供給される制御電圧(d)が低くな
る。
FIG. 5(2) shows a state in which the PLL circuit shown in FIG. 4 is phase-locked. output(
This shows the state when the phase of b) is advanced. As is clear from the figure, when the phase of the output signal of the branch divider 4 advances, that is, when the phase of the output signal of the VCO 3
When the phase of the oscillated signal advances, the pulse width of the output pulse (C) of the AND gate 11 becomes narrower than when the phase is locked, and the control voltage (d) supplied to the VCO 3 becomes lower.

従ってVCO3の発振周波数が低くなりVCO3の発振
する信号の位相が遅れる。これによって第5回頭に示す
如き位相ロック状態に引き込まれる。
Therefore, the oscillation frequency of the VCO 3 becomes low and the phase of the signal oscillated by the VCO 3 is delayed. As a result, the phase lock state as shown at the beginning of the fifth time is drawn.

第5図(C)は外部入力矩形波信号(a)に比べて分局
器4の出力信号(b)の位相が進んだ時の状態を示す。
FIG. 5(C) shows a state when the phase of the output signal (b) of the branching device 4 is advanced compared to the external input rectangular wave signal (a).

この場合においても図よシ明らから様に分周器4の出力
信号(b)の位相が進んだ時には位相ロック時に比べて
アンドゲート11の出力パルス(c)のパルス幅が広く
なfiVcO3に供給される制御電圧(d)が高くなる
。従ってVCo3の発振周波数も高ぐな、りVCO3の
発振する信号の位相が進み、位相ロック状態に引き込ま
れる。
In this case, as is clear from the figure, when the phase of the output signal (b) of the frequency divider 4 advances, the pulse width of the output pulse (c) of the AND gate 11 is wider than when the phase is locked, and the pulse width is supplied to fiVcO3. The controlled voltage (d) increases. Therefore, the oscillation frequency of the VCO 3 also increases, and the phase of the signal oscillated by the VCO 3 advances, leading to a phase locked state.

以上に述べたディジタルPLL回路に於いても、結局全
ての期間に渡ってVCOを制御しているためLPF等の
平滑手段を用いなければならず前述のアナログPLL回
路と同様に応答遅れが生じてしまうものであシ、高速応
答のPLL回路を構成することは極めて困難であった。
In the digital PLL circuit described above, since the VCO is controlled throughout the entire period, a smoothing means such as an LPF must be used, resulting in a response delay similar to the analog PLL circuit described above. However, it was extremely difficult to construct a PLL circuit with high-speed response.

また、この応答遅れによ、?PLL回路の安定性も損わ
れてしまうものであった。
Also, what about this delayed response? The stability of the PLL circuit was also impaired.

〈発明の目的〉 本発明は」二連した様な従来のPLL回路に於ける高速
応答性、高安定性に関する問題点を除去して、高速応答
が可能で高い安定性を有するPLL回路を提供すること
を目的とする。
<Objective of the Invention> The present invention provides a PLL circuit that is capable of high-speed response and has high stability by eliminating problems related to high-speed response and high stability in conventional PLL circuits such as dual-connected ones. The purpose is to

く実施例の説明〉 以下本発明を実施例を用いて詳細に説明する。Description of Examples> The present invention will be explained in detail below using examples.

第6図は本発明の一実施例としてのPLL回路の構成を
示すブロック図である。第6図において、3はVCo、
4は分周器、5は外部入力矩形波信号が入力される端子
、12はハイレベル、ローレベルそして中間レベルの3
レベルを出力可能なPD、13はモノマルチバイブレー
タ(MM)である。第7図(4)、 03)、 (C)
は第6図(a)〜(d)各部の波形を示すタイミングチ
ャートであり、以下動作の説明をする。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a PLL circuit as an embodiment of the present invention. In FIG. 6, 3 is VCo,
4 is a frequency divider, 5 is a terminal into which an external input rectangular wave signal is input, and 12 is a high level, low level, and intermediate level 3.
The PD 13 that can output levels is a mono multivibrator (MM). Figure 7 (4), 03), (C)
FIGS. 6(a) to 6(d) are timing charts showing waveforms of each part, and the operation will be explained below.

外部入力矩形波信号(a)は端子5よシ入力され、MM
13に印加されるo M M 13はパルス幅がTw(
第7図示)のパルス(b)をPDI2に供給する。PD
I2の他方の入力としてはVCo3の発振出力をhにカ
ウントダワンした分周器4の出力(c)が比較信号とし
て入力され、ここで位相比較が行われる。
The external input square wave signal (a) is input through terminal 5, and MM
The pulse width of o M M 13 applied to 13 is Tw (
The pulse (b) shown in FIG. 7 is supplied to the PDI 2. P.D.
As the other input of I2, the output (c) of the frequency divider 4 which has counted down the oscillation output of the VCo3 to h is inputted as a comparison signal, and the phase comparison is performed here.

ここでPDI2の動作について説明する0PD12はM
M13の出力がノーイレベルの時に限ってノ・イレベル
(第7図示のVu)またはローレベル(第7図示のVL
)を出力しMM13の出力がローレベルのときは中間レ
ベル初(第7図示のVM )を出力する。また、MM1
3の出力がハイレベルの時、即ちTwの期間に於いては
、分局器4の出力がノ・イレベルの時PD12はVtを
出力し、ローレベルの時PD12はV[を出力する。
Here, the operation of PDI2 will be explained.0PD12 is M
Only when the output of M13 is at the no-y level, it becomes the no-y level (Vu shown in the seventh figure) or the low level (VL shown in the seventh figure).
), and when the output of MM13 is low level, it outputs the first intermediate level (VM shown in FIG. 7). Also, MM1
When the output of the divider 4 is at a high level, that is, during the period Tw, when the output of the branching device 4 is at a no-y level, the PD 12 outputs Vt, and when it is at a low level, the PD 12 outputs V[.

PDI2の出力(d)は直接vcoaに送られ、VCO
3はPDI2(7)3種の出力v −< /l/ ML
、 VMIVuに応じて夫々F’t、 FMI FHな
る3種類の周波数を発振する。該発振出力はh分周器4
に供給され、ここで鴇に分周された後、PDI2の比較
入力端子に供給され、閉ループを形成する。
The output (d) of PDI2 is sent directly to vcoa,
3 is PDI2 (7) 3 types of output v −< /l/ ML
, VMIVu, respectively, oscillate three types of frequencies: F't and FMI FH. The oscillation output is h frequency divider 4
After being frequency-divided here, it is supplied to the comparison input terminal of PDI2, forming a closed loop.

さて、今何らかの理由で分周器4の出力信号の位相が外
部入力矩形波イg号の位相に比べて遅れたとすると、第
7図CB)に示す如く前述の期間Tw内に於いてPDI
2がViを出力する期間(図中T)Iで示す)がVLを
出力する期間(図中Ttで示す)に比べて長くなる。従
ってVCO3はこの分だけ発振周波数Fnで発振する期
間がFtで発振する期間に比べて長くなる。このため分
周器4の出力信号の位相が進む様に制御されることにな
る。
Now, if for some reason the phase of the output signal of the frequency divider 4 is delayed compared to the phase of the external input rectangular wave I, the PDI within the above-mentioned period Tw as shown in Fig. 7 CB).
The period during which the circuit 2 outputs Vi (indicated by T in the figure) is longer than the period during which it outputs VL (indicated by Tt in the figure). Therefore, the period during which the VCO 3 oscillates at the oscillation frequency Fn becomes longer than the period during which it oscillates at the oscillation frequency Ft. Therefore, the output signal of the frequency divider 4 is controlled to advance in phase.

一方、分周器4の出力信号の位相が外部入力矩形波信号
の位相に比べて遅れだとすると、第7図(Oに示す如(
Tw内でTtがTIより長くなり、VCo3はFLで発
振する期間がFnで発振する期間よシ長くなる。従って
、この場合、分周器4の出力信号の位相が遅れる様に制
御さiする。
On the other hand, if the phase of the output signal of the frequency divider 4 is delayed compared to the phase of the external input rectangular wave signal, as shown in FIG.
Within Tw, Tt becomes longer than TI, and the period in which VCo3 oscillates at FL becomes longer than the period during which it oscillates at Fn. Therefore, in this case, control is performed so that the phase of the output signal of the frequency divider 4 is delayed.

そしてTw以外の期間に於いてはPDI 2の出力はV
Mであり、VCo3の発振周波数はFMとなる。分周器
4はh分周器であり、外部入力矩形波信号の周波数をF
RとすればFwはnFiになる様に選ばれる。従ってT
w以外の期間に於いてはVCo3は実質的にフリーラン
となり、制御されないことになる。また、もちろんFo
 ItまFMよシ高< FtはFMよシ低い周波数であ
る。
In periods other than Tw, the output of PDI 2 is V
M, and the oscillation frequency of the VCo3 is FM. Frequency divider 4 is an h frequency divider, which divides the frequency of the external input rectangular wave signal into F
If R, then Fw is selected to be nFi. Therefore T
During periods other than w, the VCo3 essentially free runs and is not controlled. Also, of course Fo
It is higher than FM < Ft is a frequency lower than FM.

上述の如き作用によ、?PLL回路が位相ロック状態に
なると第7回頭に示す如く、例えばTFIとTt、が共
に”/2 Twとな多位相ロック状態が保持される。以
上の様にTHとTtの割合(但しTH+TL=Tw)の
制御によって負帰還PLLが構成されるものである。
Due to the above-mentioned effect? When the PLL circuit enters a phase-locked state, as shown at the beginning of Part 7, a multi-phase locked state is maintained where, for example, both TFI and Tt are "/2 Tw.As described above, the ratio of TH and Tt (however, TH+TL= A negative feedback PLL is configured by the control of Tw).

以下、上述したPLL回路の動作解析を行う。Below, the operation of the above-mentioned PLL circuit will be analyzed.

今、VCO3の電圧−周波数特性を、 F=kV (1) とすると、 となる。またPD12の出力信号レベルがvH9Vt、
 VMである時のVCO3の発振する出力信号の周期を
夫々τH9τL、τMとすると、今、外部入力矩形波信
号の発生周期に対応する期間をTo (第7図に示す)
、PD12の出力信号レベルがVMである期間をTMと
し、PLL回路が位相ロックされている時にTn、 T
t、 Tyにvcoaが発生するパルス数を夫々1. 
h、 mとすると、PLL回路が位相ロックされている
場合にはTH= TL = Tw/2となるから、とな
る。但し、 t+h+m=n (5) である。
Now, if the voltage-frequency characteristic of VCO3 is F=kV (1), then it becomes. Also, the output signal level of PD12 is vH9Vt,
If the period of the output signal oscillated by the VCO 3 when in VM is τH9τL and τM, then the period corresponding to the generation period of the external input rectangular wave signal is To (shown in Figure 7).
, TM is the period during which the output signal level of PD12 is VM, and when the PLL circuit is phase-locked, Tn, T
The number of pulses generated by vcoa at t and Ty is 1.
If h and m, then TH=TL=Tw/2 when the PLL circuit is phase-locked. However, t+h+m=n (5).

ま九PLL回路が位相ロック状態からずJし、分周器4
の出力信号の位相が位相ロック位置からムtだけ進んだ
時にTo、 Tt、 TMにVCO3が発生するパルス
数を夫々t’、h’、rn’ とすると、となる。一方
、この時分局器4の出力信号の周期に対応する期間(T
o’)は、 To’ = t’ TL + h’ TI + m’ 
TM (7)である。(7)式に(6)式を代入しく3
)式の関係を用いると、 To’=(t+ΔtFc)τt+(h−ΔtFn)τR
+(n−(t+ΔtFt) (h−ΔtFi))τM=
tτt+h rn+(n −1h )τM+ΔtFhτ
L−ΔtFnτH−ΔtFt、τM+ムtFaτM(8
)となる。ところで、 trt十hτi+mτM=TO(9) であるから、 To’ = To + Δtrm (Fti −Ft、
 ) (1(Itであシ、故に To’ −To = 4 ”ヨr、 oυM を得る(、 ToはPLL回路が位相ロックされている
時に於ける分周器4の出力信号の周期に対応する期間に
相当するので<11)式よシ時間軸ルーフ。
The PLL circuit is out of phase lock, and the frequency divider 4
Let t', h', and rn' be the number of pulses generated by the VCO 3 at To, Tt, and TM, respectively, when the phase of the output signal advances by mt from the phase lock position. On the other hand, the period (T
o') is To' = t' TL + h' TI + m'
TM (7). Substituting equation (6) into equation (7) 3
), To'=(t+ΔtFc)τt+(h−ΔtFn)τR
+(n-(t+ΔtFt) (h-ΔtFi))τM=
tτt+hrn+(n-1h)τM+ΔtFhτ
L-ΔtFnτH-ΔtFt, τM+MutFaτM(8
). By the way, since trt hτi + mτM = TO (9), To' = To + Δtrm (Fti - Ft,
) (1(It), so we get To' − To = 4 ”or, oυM (, To corresponds to the period of the output signal of the frequency divider 4 when the PLL circuit is phase-locked. Since it corresponds to the period, <11) is the time axis roof.

ゲイン(GT)は となシ、時間軸ダイナミックレンジ(D丁)はDT=”
二1−:□(−0呻 FM 2 となる。
The gain (GT) is 1, and the time axis dynamic range (D) is DT.
21-: □ (-0 moan FM 2.

ループゲインはFit−Ft、を大きくとればいくらで
も大きな値を選べるが、実際には、 FM= 4 MHl、 FL: I MHz、 Fo=
 7 MHz 程度が妥当である。この時ループゲイン
は1.5である。
The loop gain can be set to any large value by increasing Fit-Ft, but in reality, FM = 4 MHl, FL: I MHz, Fo =
Approximately 7 MHz is appropriate. At this time, the loop gain is 1.5.

次に上述の如き動作を行うPLL回路の具体的な回路構
成について説明する。第8図は第6図に於けるPD12
の具体的な回路例を示す図である。第8図に於いてR3
−R1,は夫々抵抗、CI−Ctは夫々コンデンサ、D
、−D、は夫々ダイオード、Tr、 −Trsは夫々ト
ランジスタ、21は第6図に於いてMM13の出力信号
が供給される端子、22は分局器4の出力が供給される
端子、23は電源電圧Vccが供給される端子、24は
VCO3に供給する制御電圧を出力する端子である。
Next, a specific circuit configuration of a PLL circuit that operates as described above will be explained. Figure 8 shows PD12 in Figure 6.
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of a circuit. In Figure 8, R3
-R1, are each a resistor, CI-Ct are each a capacitor, D
, -D are diodes respectively, Tr, -Trs are transistors, 21 is a terminal to which the output signal of MM13 is supplied in FIG. 6, 22 is a terminal to which the output of the divider 4 is supplied, 23 is a power supply Terminal 24 is a terminal to which voltage Vcc is supplied, and outputs a control voltage to be supplied to VCO3.

この構成に於いて、今%MM13の出力がローレベルの
時、トランジスタTr+はオフとなるため、トランジス
タTr、、 Tr、共オフになる。従ってトランジスタ
Tr、、 Tr、、及びTr6もオフとなる。
In this configuration, when the output of %MM13 is at a low level, the transistor Tr+ is turned off, so that the transistors Tr, , Tr are both turned off. Therefore, transistors Tr, Tr, and Tr6 are also turned off.

今、抵抗R3,〜RIllの抵抗値を全て同じとすると
端子24よシ出力される電圧はV2 Vccということ
になる。次にMM13の出力がハイレベルで、分局器4
の出力もハイレベルの時、トランジスタTr、及びTr
、がオンとなる。従ってトランジスタTr、がオンとな
シ、これによってトランジスタTreもオンとなる。一
方、トランジスタTr、はオフであるのでトランジスタ
Tr、はオフとなる。従って端子24に杖上述の’/2
Vccに比べてローレベルの電圧が出力される。但しダ
イオードD、。
Now, assuming that the resistance values of the resistors R3 to RIll are all the same, the voltage output from the terminal 24 will be V2 Vcc. Next, the output of MM13 is at high level, and the branching unit 4
When the output of transistors Tr and Tr
, is turned on. Therefore, the transistor Tr is turned on, and thereby the transistor Tre is also turned on. On the other hand, since the transistor Tr is off, the transistor Tr is turned off. Therefore, terminal 24 has the above-mentioned '/2
A voltage at a low level compared to Vcc is output. However, diode D.

D4.抵抗RI4 r R+s及びコンデンサC11で
構成されるリミッタで振幅制限されるため端子24の電
圧は1/2 Vcc −VO2となる。(但しVO2は
ダイオードD4の順方向電圧)またMM13の出力がハ
イレベルで、分周器4の出力がローレベルの時はトラン
ジスタTr、、 Tr、がオン、 トランジスタTr=
がオフとなり、その結果トランジスタTr、がオンとな
シ、トランジスタTrsはオフとなる。
D4. The voltage at the terminal 24 becomes 1/2 Vcc - VO2 because the amplitude is limited by the limiter composed of the resistor RI4 r R+s and the capacitor C11. (However, VO2 is the forward voltage of diode D4.) Also, when the output of MM13 is high level and the output of frequency divider 4 is low level, transistors Tr,, Tr are on, transistor Tr=
is turned off, and as a result, transistor Tr is turned on, and transistor Trs is turned off.

従って端子24には上述の1/2 VCCに比べてハイ
レベルの電圧が出力される。但し同様に上述のリミッタ
で振幅制限されるため、端子24の電圧は’/2 Vc
c + VO3(VnaはダイオードD、の順方向電圧
)となる。
Therefore, a voltage at a higher level than the above-mentioned 1/2 VCC is output to the terminal 24. However, since the amplitude is similarly limited by the limiter mentioned above, the voltage at the terminal 24 is '/2 Vc
c + VO3 (Vna is the forward voltage of diode D).

このように第8図の構成で抵抗RHo” Rlgの抵抗
値、ダイオードDs 、D4の順方向電圧を適宜決定し
てやることによって、第6図に示す前述したVll、 
VM、 Vtの3種のレベルを出力するPDが得られる
ものである。
In this way, by appropriately determining the resistance value of the resistor RHo''Rlg and the forward voltage of the diodes Ds and D4 in the configuration shown in FIG. 8, the above-mentioned Vll shown in FIG.
This provides a PD that outputs three levels: VM and Vt.

以上第6図〜第8図を用いて説明した実施例のPLL回
路によれば、ループ内のVCO3の制御はMM13で設
定されるTwのみで行なわれ、残シの期間(To−Tw
)についてはvcoaは事実上フリーラン(発振周波数
FM)になる。このためループの無駄時間は見かけ上T
wの期間だけとなるから、サンプルホールドを用いた従
来のアナログPLL回路(To周期でサンプリングする
)に比べて無駄時間はTw/Toに減少するため、極め
て高速で応答が可能なことになる。
According to the PLL circuit of the embodiment described above using FIGS. 6 to 8, the control of the VCO3 in the loop is performed only by Tw set by MM13, and the remaining period (To-Tw
), the vcoa effectively becomes a free run (oscillation frequency FM). Therefore, the loop wasted time is apparently T
Since the time period is only w, the dead time is reduced to Tw/To compared to a conventional analog PLL circuit using sample and hold (sampling is performed at the To period), and an extremely high-speed response is possible.

またループLPFが使用されないため、LPFにより応
答速度が決定してしまうこともない。
Furthermore, since the loop LPF is not used, the response speed is not determined by the LPF.

従って帯域につい−この制限もないので殆んど全ての帯
域で同じループゲインが得られるものである0更には過
渡応答もなくなるので位相ロック引込み後のオーバーシ
ュート等のPLLノイズも発生せず高安定なPLL回路
が得られるものである。
Therefore, since there is no band limit, the same loop gain can be obtained in almost all bands.Furthermore, there is no transient response, so PLL noise such as overshoot after phase lock pull-in does not occur, making it highly stable. A PLL circuit can be obtained.

第9図は本発明の他の実施例としてのPLL回路の構成
を示すブロック図である。第6図と同様の構成要素につ
いては同一番号を付す。第9図に於いて14性波形整形
回路であり、12&はMM13の出力がハイレベルのと
きのみ波形整形回路14の出力波形に応じた出力を出し
、MM13の出力がローレベルのときは無条件でvco
aをその中心周波数付近でフリーランさせるための出力
VMを出力する。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a PLL circuit as another embodiment of the present invention. Components similar to those in FIG. 6 are given the same numbers. In Fig. 9, it is a 14-waveform shaping circuit, and 12& outputs an output according to the output waveform of the waveform shaping circuit 14 only when the output of MM13 is high level, and unconditionally when the output of MM13 is low level. devco
Outputs an output VM for free running a around its center frequency.

第10図(A)、 (B)、 (C)は第9図(a) 
〜(e)各部の波形を示すタイミングチャートであって
、このタイミングチャートを用いて以下動作の説明をす
る。波形整形回路14は分周器の出力悌10図に(e)
で示す)を第10図に(d)で丞す如き鋸歯状波にする
。そしてMM13の出力(第10図に(b)で示す)が
ハイレベルのときの鋸歯状波の波形が第10図で(e)
に示す様に出力される。
Figures 10 (A), (B), and (C) are Figure 9 (a)
~(e) A timing chart showing waveforms of each part, and the operation will be explained below using this timing chart. The waveform shaping circuit 14 outputs the frequency divider as shown in Figure 10 (e).
) is made into a sawtooth wave as shown in FIG. 10(d). The waveform of the sawtooth wave when the output of MM13 (shown as (b) in Figure 10) is at a high level is shown in Figure 10 (e).
The output is as shown below.

今、分局器4の出力信号の位相が外部入力矩形波信号(
MM13の出力信号)に比べて遅れた場合、第1θ図C
B)に示す様にMM13の出力がハイレベルの時のPD
12aの出力はVCO3の発振周波数を高くする様な出
力となシ、分周器4の出力信号の位相を進める方向に作
用する。
Now, the phase of the output signal of the splitter 4 is the external input rectangular wave signal (
MM13 output signal)
PD when the output of MM13 is high level as shown in B)
The output of the frequency divider 12a acts in a direction that increases the oscillation frequency of the VCO 3 and advances the phase of the output signal of the frequency divider 4.

一方、分局器4の出力信号の位相が外部入力矩形波信号
に比べて進んだ場合、第10図(C)に示す様にMM1
3の出力がハイレベルの時のPD12aの出力はVMよ
り低くなシ、VCO3の発振周波数を低くするので分局
器4の出力信号の位相が遅れる方向に作用する。
On the other hand, if the phase of the output signal of the divider 4 is advanced compared to the external input rectangular wave signal, as shown in FIG. 10(C), MM1
When the output of PD 3 is at a high level, the output of PD 12a is lower than VM, and since the oscillation frequency of VCO 3 is lowered, the phase of the output signal of divider 4 is delayed.

ξうして第10回頭に示す如く位相ロック状態になる。ξAs shown at the beginning of the 10th cycle, a phase lock state is achieved.

上述のとと<PLL回路が動作するのであるが、次に第
9図に示す波形整形回路14及びPD12aの具体的な
回路の例を第11図に示す。第11図に於いて21′は
MM13の出力信号の供給される端子、22′は分局器
4の出力信号が供給される端子、23′は電源電圧Vc
cが供給される端子、24′はVCO3に側御信号を供
給する端子である。またR9−R22は夫々抵抗、Cl
0I C11は夫々コンデンサ、25はアナログスイッ
チである。分周器4の出力はコンデンサC11C11,
抵抗R7゜よりなる波形整形回路で第10図に(d)で
示す如き波形とされ、MM13の出力がハイレベルの時
のみアナログスイッチ25を介して端子24′へ供給さ
れる。MM13の出力がローレベルでアナログスイッチ
25示オフの時はVccを抵抗Ra l R12で分圧
したレベルが端子24′より出力されることになる。
The above-mentioned PLL circuit operates. Next, a specific circuit example of the waveform shaping circuit 14 and PD 12a shown in FIG. 9 is shown in FIG. In FIG. 11, 21' is a terminal to which the output signal of the MM13 is supplied, 22' is a terminal to which the output signal of the divider 4 is supplied, and 23' is the power supply voltage Vc.
24' is a terminal that supplies a side control signal to the VCO3. In addition, R9-R22 are resistors and Cl
0I C11 are capacitors, and 25 is an analog switch. The output of frequency divider 4 is capacitor C11C11,
A waveform shaping circuit consisting of a resistor R7° produces a waveform as shown in FIG. 10(d), and is supplied to the terminal 24' via the analog switch 25 only when the output of the MM13 is at a high level. When the output of the MM13 is at a low level and the analog switch 25 is turned off, a level obtained by dividing Vcc by the resistor Ra l R12 is output from the terminal 24'.

上述の第9図〜第11図を用いて説明した実れており、
残りの期間についてはVCO3を事実上フリーランさせ
る構成になっている。また位相ずれの大きさはMM13
がハイレベルの時に於けるPD12aの出力信号のレベ
ルに反映されている。このためループの無駄時間は小さ
くなシ、高速で応答することが可能である。またループ
LPFを使用する必要もないため、前述した第6図の実
施例と同様の効果を有するものである。
The fruit is ripe as explained using FIGS. 9 to 11 above,
For the remaining period, the configuration is such that the VCO 3 is virtually allowed to run free. Also, the size of the phase shift is MM13
This is reflected in the level of the output signal of the PD 12a when is at a high level. Therefore, the dead time of the loop is small and it is possible to respond at high speed. Furthermore, since there is no need to use a loop LPF, it has the same effect as the embodiment shown in FIG. 6 described above.

尚、第9図〜第11図の実施例に於いて、 PD12a
の構成としては波形整形回路14の出力をMM13の立
上りでトリガし、立下シでリセットされるサンプルホー
ルド回路でサンプルホールドしてやjD、’MM13の
立上シ時の波形整形回路14の出力信号レベルをMM1
3の出力がノ・イレベルの間ホールドする構成にするこ
とも可能である。
In addition, in the embodiments shown in FIGS. 9 to 11, PD12a
The configuration is such that the output of the waveform shaping circuit 14 is triggered at the rising edge of MM13, and sampled and held by a sample hold circuit that is reset at the falling edge of MM13. MM1
It is also possible to adopt a configuration in which the output of No. 3 is held while it is at the No. 3 level.

尚、上述した2つの実施例に於いては、 MM13の設
定する時間巾は一定として来たが、例えばPLL回路が
位相ロックされるまでの過渡的な状態に於いては時間中
を広げてダイナミックレンジを大きく取シ、ロック後は
時間巾を狭くして高速応答ができる様に構成してやるこ
ともできる。
In the above-mentioned two embodiments, the time width set by the MM13 was constant, but for example, in a transient state until the PLL circuit is phase-locked, the time width is expanded and dynamic It is also possible to configure the range to be large and to narrow the time range after locking to enable high-speed response.

〈効果の説明〉 以上説明した様に本発明にょるPLL回路は制御発振器
の発振を制御する期間を実質的に短かくしたので、ルー
プの無駄時間を少なくすることができ高速で応答が可能
でかつ高い安定性を有するという点で効果の大なるもの
である。
<Description of Effects> As explained above, the PLL circuit according to the present invention substantially shortens the period during which the oscillation of the controlled oscillator is controlled, thereby reducing the dead time of the loop and enabling high-speed response. It is highly effective in that it also has high stability.

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

第1図は従来のPLL回路の一般的な構成を示す図、 第2図は従来のアナログPLL回路の一例の要部構成を
示す図、 第3図は第2図(a)〜(e)各部の波形を示すタイミ
ングチャート、 第4図は従来のディジタルPLL回路の構成の一例を示
す図、 第5図(5)、 (B)、 (C)は第4同各部の波形
を示すタイミングチャート、 第6図は本発明の一実施例としてPLL1路の構成を示
すブロック図、 第7図囚、ω)、(Qは第6同各部の波形を示すタイミ
ングチャート、 第8図は第6図に於けるPDの具体的な回路例を示す図
。 第9図は本発明の他の実施例としてのPLL回路の構成
を示すプpツク図、 第10図囚、 (B)、 (Qは第9図各部の波形を示
すタイミングチャート、 第11図は第9図の要部の具体的な回路例を示す図であ
る。 3は電圧制御発振器、4はh分周器、12゜12aは位
相比較器、13はモノマルチパイプレーク、14は波形
整形回路である。 Ce)
Figure 1 is a diagram showing the general configuration of a conventional PLL circuit, Figure 2 is a diagram showing the main part configuration of an example of a conventional analog PLL circuit, and Figure 3 is similar to Figures 2 (a) to (e). Timing chart showing waveforms of each part; Figure 4 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional digital PLL circuit; Figure 5 (5), (B), and (C) are timing charts showing waveforms of each part of the fourth figure. , FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a PLL circuit 1 as an embodiment of the present invention, FIG. A diagram showing a specific example of the circuit of the PD in the present invention. Fig. 9 is a timing chart showing the waveforms of each part, Fig. 11 is a diagram showing a specific circuit example of the main part of Fig. 9. 3 is a voltage controlled oscillator, 4 is an h frequency divider, 12° 12a is a A phase comparator, 13 is a monomultipipe rake, and 14 is a waveform shaping circuit.Ce)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)制御発振器と、該発振器の出力に関連する信号と入
力信号との位相差に応じて前記発振器を制御する位相比
較手段とを含むPLL回路であって、前記位相比較手段
が前記発振器を制御する期間を設定する手段を具えるこ
とを特徴とするPLL回路。
1) A PLL circuit including a controlled oscillator and phase comparison means for controlling the oscillator according to a phase difference between a signal related to the output of the oscillator and an input signal, wherein the phase comparison means controls the oscillator. A PLL circuit characterized in that it comprises means for setting a period in which the PLL circuit operates.
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