JPS62146020A - Pll frequency synthesizer - Google Patents

Pll frequency synthesizer

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Publication number
JPS62146020A
JPS62146020A JP60289068A JP28906885A JPS62146020A JP S62146020 A JPS62146020 A JP S62146020A JP 60289068 A JP60289068 A JP 60289068A JP 28906885 A JP28906885 A JP 28906885A JP S62146020 A JPS62146020 A JP S62146020A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
output
controlled oscillator
voltage controlled
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP60289068A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Ogawa
小川 美之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
Yokogawa Medical Systems Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Medical Systems Ltd filed Critical Yokogawa Medical Systems Ltd
Priority to JP60289068A priority Critical patent/JPS62146020A/en
Publication of JPS62146020A publication Critical patent/JPS62146020A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To raise the response speed and reduce the phase noise by adding a voltage corresponding to a desired frequency to give it to a voltage controlled oscillator and giving required frequency division ratio data to a programmable counter. CONSTITUTION:An adding amplifier 7 adds the output of a low pass filter 2 and that of a DA converter 11 and amplifies the addition result, and the output is given to a voltage controlled oscillator 3. The first code converter 8 converts the output code of a latch 9 to such frequency division ratio code that a programmable counter 4 is a frequency divider corresponding to a set frequency. There is little difference between this operation and the operation that the set frequency is outputted to the voltage controlled oscillator 3 from the outside of a system through the DA converter 11 at a switching time. The output voltage of the low pass filter is not quickly changed and its time constant is made larger, and the phase jitter of the output frequency is reduced. The timing of setting (switching) of the output frequency is synchronized with that of phase comparison of the programmable counter 4 to minimize the disturbance.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、PLL (PHASE  LOCKEDLO
OP)を用いた周波数シンセサイザに関し、特に周波数
切替時の応答特性の改善に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention is a PLL (PHASE LOCKEDLO
This invention relates to a frequency synthesizer using OP), and particularly relates to improving response characteristics when switching frequencies.

(従来の技術) 従来からPLL周波周波数シンセサイザよく知られてお
り、その基本的構成は第3図に示すようになっている。
(Prior Art) A PLL frequency synthesizer has been well known in the past, and its basic configuration is shown in FIG.

図において、1は位相検出器、2はローパスフィルタ、
3は電圧制御発振器、4は1/N分周のプログラマブル
・カウンタである。
In the figure, 1 is a phase detector, 2 is a low-pass filter,
3 is a voltage controlled oscillator, and 4 is a 1/N frequency division programmable counter.

電圧制御発振器3はある周波数の信号を出力するが、そ
の周波数はローパスフィルタ2を経由して与えられる位
相検出器1の出力電圧により増減する。プログラマブル
・カウンタ4は電圧制御発振器3の出力周波数を1/N
に分周する。位相検波器1は基準のクロック(RIEF
、CLOCK)とプログラマブル・カウンタ4より与え
られる周波数信号との位相差(!!れおよび進みの差)
に関連した信号(電圧信号)を出力する。
The voltage controlled oscillator 3 outputs a signal of a certain frequency, and the frequency increases or decreases depending on the output voltage of the phase detector 1 applied via the low-pass filter 2. Programmable counter 4 reduces the output frequency of voltage controlled oscillator 3 by 1/N.
Divide the frequency into The phase detector 1 uses the reference clock (RIEF
, CLOCK) and the frequency signal given by the programmable counter 4 (!! difference in lead and lead)
Outputs a signal (voltage signal) related to.

このような構成においては、基準り[1ツクとブログラ
マブル・カウンタ4の出力信号との位相差が!、になる
ようにフィードバック制御され、その結果前′・圧tl
I御発j辰器3からは安定な周波数rout(、ν1り
0ツクのN倍)が得られる・(発明が解決しようとする
問題点) このような回路において、分周の割合1/Nを変えたと
きの出力周波数foutの応答特性はほとんどローパス
フィルタの特性で決まっており、一般に応答に関するパ
ラメータで設計者が調節できるものはローパスフィルタ
だけである。
In such a configuration, the phase difference between the reference standard [1] and the output signal of the programmable counter 4! , and as a result, the front′・pressure tl
A stable frequency rout (N times ν1+0) can be obtained from the I-controlled generator 3. (Problem to be solved by the invention) In such a circuit, the frequency division ratio is 1/N. The response characteristic of the output frequency fout when changing is almost determined by the characteristics of the low-pass filter, and generally the low-pass filter is the only response-related parameter that can be adjusted by the designer.

一方、出力の周波数の位相雑音(出力周波数の短期安定
性)について考察するに、応答時間の速さと、位相ジッ
タは相反関係にあり、応答時間が速くなれば位相ジッタ
は増え、応答時間を遅くすれば位相ジッダは小さくなる
On the other hand, when considering the phase noise of the output frequency (short-term stability of the output frequency), the speed of response time and phase jitter are in a reciprocal relationship; the faster the response time, the more phase jitter increases, and the slower the response time becomes. This will reduce the phase jitter.

このため、応答速度を速くするためにローパスフィルタ
の応答を速くすると位相ジッタが増えてしまう。したが
って、応答速度も速く、位相ジッタも少ないPLL周波
数シンセサイザの実現は困難であるという問題があった
For this reason, if the response of the low-pass filter is made faster in order to increase the response speed, phase jitter will increase. Therefore, there has been a problem in that it is difficult to realize a PLL frequency synthesizer with fast response speed and low phase jitter.

本発明の目的は、このような点に鑑み、応答速度が速く
、位相雑音も少ないPLL周波数シンセサイザを提供す
ることにある。
In view of these points, an object of the present invention is to provide a PLL frequency synthesizer that has a high response speed and low phase noise.

(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決する本発明は、電圧制御発振器の出力
周波数をプログラマブル・カウンタで1/Nに分周し、
この分周出力と基準クロックとの位相差を位相検出器で
検出し、位相差に応じた出力電圧をローパスフィルタを
介して前記電圧制御発振器に与えて出力周波数を制御す
るようにして、電圧制御発振器より基準クロックのN倍
の周波数の信号を得るようにしたPLL周波数シンセサ
イザにおいて、位相検出器での位相比較のタイミングに
同期して、電圧制御発振器の特性に関連し所望の周波数
に応じた電圧をローパスフィルタの出力に加算して電圧
制御発振器に与えると共に、プログラマブル・カウンタ
にも所望の周波数となるために必要な分周率データを与
える手段を具備したことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention to solve the above problems divides the output frequency of the voltage controlled oscillator into 1/N using a programmable counter,
The phase difference between this frequency-divided output and the reference clock is detected by a phase detector, and an output voltage corresponding to the phase difference is applied to the voltage-controlled oscillator via a low-pass filter to control the output frequency, thereby controlling the voltage. In a PLL frequency synthesizer that obtains a signal with a frequency N times that of a reference clock from an oscillator, a voltage corresponding to a desired frequency related to the characteristics of the voltage controlled oscillator is generated in synchronization with the timing of phase comparison in a phase detector. is added to the output of the low-pass filter and given to the voltage controlled oscillator, and also includes means for giving the programmable counter the frequency division ratio data necessary to obtain the desired frequency.

(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す構成図である。図にお
いて、第3図と同等部分には同一符号を付しである。図
中、5は水晶などを用いた基準発振器、6は分周器、7
は加算増幅器、8は第1のコード変換器、9はラッチ、
10は第2のコード変換器、11はDA変換器である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, parts equivalent to those in FIG. 3 are given the same reference numerals. In the figure, 5 is a reference oscillator using a crystal or the like, 6 is a frequency divider, and 7
is a summing amplifier, 8 is a first code converter, 9 is a latch,
10 is a second code converter, and 11 is a DA converter.

分周器6は基準発振器5の出力周波数を希望する基準周
波数のクロックに分周する。電圧制御発振器3の出力周
波数は、このクロックのN倍になるが、後述する応答時
間はこの周波数の1周期より短くなることはない。
A frequency divider 6 divides the output frequency of the reference oscillator 5 into a clock having a desired reference frequency. The output frequency of the voltage controlled oscillator 3 is N times that of this clock, but the response time, which will be described later, is never shorter than one cycle of this frequency.

ラッチ9は外部より与えられる周波e!l設定データ(
設定周波数幅と可変周波数ステップに応じたビット長の
コード)をラッチし、コード変換器8゜1oに供給する
。ラッチ9がデータを取り込むタイミングはプログラマ
ブル・カウンタの出力パルスに同期する。
The latch 9 receives the externally applied frequency e! lSetting data (
The bit length code corresponding to the set frequency width and variable frequency step) is latched and supplied to the code converter 8°1o. The timing at which the latch 9 takes in data is synchronized with the output pulse of the programmable counter.

第2のコード変換器10はラッチ9の出力コードを電圧
制御発振器3の特性に応じたコードに変換するもので、
DA変換器11はこのコード変換器10の出力をアナロ
グ信号に変換して出力する。
The second code converter 10 converts the output code of the latch 9 into a code according to the characteristics of the voltage controlled oscillator 3.
The DA converter 11 converts the output of the code converter 10 into an analog signal and outputs it.

加算増幅器7はローパスフィルタ2の出力とDA変換器
11の出力とを加算し増幅する。この出力は電圧制御発
振器3に与えられる。前記DA変換器11の出力は前述
の如く設定周波数に応じて変わるが、この変化は切替時
に電圧制御発振器3の出力が所望の周波数(設定周波数
若しくはそれに近い周波数)になるように前記コード変
換器10にて決定される。
A summing amplifier 7 adds and amplifies the output of the low-pass filter 2 and the output of the DA converter 11. This output is given to the voltage controlled oscillator 3. The output of the DA converter 11 changes according to the set frequency as described above, but this change is caused by the code converter so that the output of the voltage controlled oscillator 3 becomes the desired frequency (the set frequency or a frequency close to it) at the time of switching. 10.

第1のコード変換器8はラッチ9の出力コードをプログ
ラマブル・カウンタ4が設定周波数に対応した分周器に
なるような分周比のコードに変換する。
The first code converter 8 converts the output code of the latch 9 into a code with a frequency division ratio such that the programmable counter 4 becomes a frequency divider corresponding to the set frequency.

このような構成における動作を、特に本発明の特徴とす
る点に注目して説明する。第2図(ハ)に示されるよう
に、外部より与えられる周波数設定データは任意のタイ
ミングで変わるが、そのデータはプログラマブル・カウ
ンタ4から出力されるfout/ Nパルス(第2図(
ロ))のタイミングでラッチ9に取り込まれ、コード変
換器8,10で変換される。DA変換器11はコード変
換器10の出力コードをアナログ信号に変換しく第2図
(ホ))、これにより加算増幅器7の出力は、第2図(
へ)のように、電圧制御発振器3から設定周波数若しく
はそれに近い周波数が出力されるように、ステップ状に
変化する。又同時にプログラマブル・カウンタ4にもコ
ード変換器8よりコードが設定されその分周率が設定さ
れる。このような設定値においてフィードバックループ
が作動し、電圧制御発振器3からは周波数設定データに
応じた出力周波数が得られる。
The operation in such a configuration will be described with particular attention to the features of the present invention. As shown in FIG. 2(C), the frequency setting data given from the outside changes at any timing, but the data is changed by the fout/N pulse (FIG. 2(C)) output from the programmable counter 4.
The signal is taken into the latch 9 at the timing of b)) and converted by the code converters 8 and 10. The DA converter 11 converts the output code of the code converter 10 into an analog signal (FIG. 2(E)), so that the output of the summing amplifier 7 is as shown in FIG.
), the voltage controlled oscillator 3 changes stepwise so that the set frequency or a frequency close to it is output. At the same time, a code is set in the programmable counter 4 by the code converter 8, and its frequency division ratio is set. A feedback loop operates at such a set value, and an output frequency corresponding to the frequency setting data is obtained from the voltage controlled oscillator 3.

このような構成によれば、切替時にDA変換器11を介
して系の外部より電圧制御発振器3に設定周波数を出力
するのと大差ない電圧を与えることができるので、切替
直後であっても位相検出器1への入力信号の位相差が小
さく、ローパスフィルタ2の出力電圧が急激に変化する
ことがなくなる。したがって、ローパスフィルタ2の時
定数を大きくし、出力周波数の位相ジッタを小さくして
おくことができる。
According to such a configuration, it is possible to apply a voltage that is not much different from outputting the set frequency to the voltage controlled oscillator 3 from outside the system via the DA converter 11 at the time of switching, so even immediately after switching, the phase The phase difference between the input signals to the detector 1 is small, and the output voltage of the low-pass filter 2 does not change suddenly. Therefore, the time constant of the low-pass filter 2 can be made large, and the phase jitter of the output frequency can be kept small.

又、出力周波数の設定(切替)のタイミングをプログラ
マブル・カウンタ4の位相比較のタイミングと同期させ
ているため系に与える外乱を最小にすることができ、外
乱が小さくなれば定常状態に近くなるため短い応答時間
で(クロックの数周用で)定常状態(ロックした状態)
になる。
In addition, since the timing of setting (switching) the output frequency is synchronized with the timing of phase comparison of the programmable counter 4, the disturbance given to the system can be minimized, and the smaller the disturbance, the closer to the steady state it will be. Steady state (locked state) with short response time (for several clock cycles)
become.

尚、基準発振器5および分周器6は内部に持たず、外部
に配置し、基準クロックREF、CLOCKのみ受取る
ようにしてもよい。又、コード変換器8,10としては
、ROM (リード・オンリ・メモリ)を使用しコード
変換テーブルにより変換するようなものでもよい。
Note that the reference oscillator 5 and the frequency divider 6 may not be provided internally, but may be arranged externally so that only the reference clocks REF and CLOCK are received. Further, the code converters 8 and 10 may be of the type that uses a ROM (read only memory) and performs conversion using a code conversion table.

(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、次のような効果があ
る。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention has the following effects.

A)従来のPLL周波数シンセサイザでは出力周波数切
替時に出力が安定するまでに基準クロックの数十周期分
必要であったが、本発明では数周用ですみ、速い応答が
得られる。
A) Conventional PLL frequency synthesizers require several tens of periods of the reference clock until the output becomes stable when switching the output frequency, but with the present invention, only a few cycles are required and a fast response can be obtained.

B)従来のものでは速い応答をさせる場合、ある程度ロ
ーパスフィルタの時定数を小さくしており、このためノ
イズに弱く、位相ジッタも大きかったが、本発明では応
答をループ外からの入力でまかなうためローパスフィル
タの時定数を大きくしておくことができ、ノイズに強く
、位相ジッタの小さい、スペクトラル純度の高いPLL
周波数シンセサイザを実現することができる。
B) In the conventional filter, when achieving a fast response, the time constant of the low-pass filter was reduced to some extent, making it susceptible to noise and having large phase jitter, but in the present invention, the response is provided by input from outside the loop. PLL with high spectral purity, which allows the time constant of the low-pass filter to be kept large, is resistant to noise, and has low phase jitter.
A frequency synthesizer can be realized.

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

第1図は本発明の実施例構成図、第2図は動作説明用の
タイムチャート、第3図は従来のPLL周波数シンセサ
イザの一例を示ず図である。 1・・・位相検出器   2・・・ローパスフィルタ3
・・・電圧III御発振器 4・・・プログラマブル・カウンタ 5・・・基準発振器   6・・・分周器7・・・加障
増幅器   8・・・第1のコード変換器9・・・ラッ
チ 10・・・第2のコード変換器 11・・・DA変換器
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart for explaining the operation, and FIG. 3 is a diagram not showing an example of a conventional PLL frequency synthesizer. 1... Phase detector 2... Low pass filter 3
... Voltage III control oscillator 4 ... Programmable counter 5 ... Reference oscillator 6 ... Frequency divider 7 ... Disturbing amplifier 8 ... First code converter 9 ... Latch 10 ...Second code converter 11...DA converter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電圧制御発振器の出力周波数をプログラマブル・カウン
タで1/Nに分周し、この分周出力と基準クロックとの
位相差を位相検出器で検出し、位相差に応じた出力電圧
をローバスフィルタを介して前記電圧制御発振器に与え
て出力周波数を制御するようにして、電圧制御発振器よ
り基準クロックのN倍の周波数の信号を得るようにした
PLL周波数シンセサイザにおいて、位相検出器での位
相比較のタイミングに同期して、電圧制御発振器の特性
に関連し所望の周波数に応じた電圧をローパスフィルタ
の出力に加算して電圧制御発振器に与えると共に、プロ
グラマブル・カウンタにも所望の周波数となるために必
要な分周率データを与える手段を具備したことを特徴と
するPLL周波数シンセサイザ。
The output frequency of the voltage controlled oscillator is divided into 1/N by a programmable counter, the phase difference between the divided output and the reference clock is detected by a phase detector, and the output voltage according to the phase difference is passed through a low-pass filter. In a PLL frequency synthesizer, the output frequency of the voltage controlled oscillator is controlled by applying it to the voltage controlled oscillator to obtain a signal with a frequency N times that of the reference clock from the voltage controlled oscillator. In synchronization with the voltage controlled oscillator, a voltage corresponding to the desired frequency related to the characteristics of the voltage controlled oscillator is added to the output of the low-pass filter and applied to the voltage controlled oscillator. A PLL frequency synthesizer comprising means for providing frequency division ratio data.
JP60289068A 1985-12-20 1985-12-20 Pll frequency synthesizer Pending JPS62146020A (en)

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