JPS62181525A

JPS62181525A - 信号発生回路

Info

Publication number: JPS62181525A
Application number: JP61023180A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Matsuura; 裕之松浦
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1987-08-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ、「発明の目的」〔産業上の利用分野〕本発明は、ｐ　Ｌ　Ｌ　（ｐｈａｓｅ　１ｏｃｋｅｄ　
１ｏｏｐ　）を用いた信号発生回路において、周波数切
替え時の出力信号の応答性の改善に関するものである。

（従来の技術）第５図に、ＰＬＬを用いた従来の信号発生回路を示す。

Ｖ　ＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｏ
ｓｃｉｌａｔｏｒ）４は、加えられた制御信号ＳＯによ
って周波数がある範囲で連続的に変化する発振回路であ
る。このＶＣＯ４は印加された制御信号ｓＯが零であれ
ば成る周波数で発振している。そして、ＶＣＯ４の出力
信号Ｓ５を分周器５でＮ分周して信号ｓ６を作り、この
信号Ｓ６を位相検出器１の一方の入力端子へ加えている
。

このような状態で基準周波数倍＠（以下基準信号という
）　ｓｒが位相検出器１の他端に加えられると、ＶＣＯ
４の出力信号ｓ５を分周した信号ｓ６の周波数と基準信
号ｓｒとの周波数差、あるいは位相差に応じて誤差電圧
信号ｓ１が生じる。ループフィルタ３はこの誤差電圧信
号Ｓ１を導入し、例えば内蔵した積分器（図示せず〉で
これを積分し、更新された成るレベルの制御信号ｓＯを
ＶＣｏ４へ帰還する。制御信号ＳＯは基準信号ｓｒと信
号Ｓ６との位相差が減少する方向にＶＣｏ４の周波数を
変化させ、この結果、基準信号ｓｒの周波数ｆｒと信号
Ｓ６の周波数ｆ６とが／ｒ−Ｉ！、どなるとＶＣｏ４は
入力の基準信号ｓｒに同期、即ちロックする。従って、
基準信号Ｓ「のＮ倍の周波数信号をＶＣｏ４は発振する
ことになる。

（発明が解決しようとする問題点〕しかし、以上のような手段は次の問題点を有している。

信号発生回路を例えばシンセサイザ等に使用した場合、
信号発生回路から出力される信号Ｓ５の周波数を短時間
内に切替えて動作させることが多々ある。信号Ｓ５の周
波数を可変するには、分周器５に加える設定信号Ａを可
変することによる。これにより、上述と同様に基準信号
ｓｒと新しい信号Ｓ６との位相差が無くなるように制御
信号ｓＯが変化して、信号発生回路は新たに設定された
周波数の信号を出力する。

しかし、第５図の信号発生回路は、ループフィルタ３等
の時間遅れ要素を持っているため、設定信号Ａを変化さ
せても、設定された周波数の信号をＶＣｏ４が出力する
まで、かなりの時間遅れが生ずる。

このような時間遅れを防ぐため、従来、アナログ直接合
成方式が知られている。しかし、この方式によると新た
に次の問題が生じる。

（１）　　回路構成が非常にＮ雑になる。

（１１）　　周波数の切替え時に、第６図に示すように
短時間ｔであるが出力レベルが変動したり、第７図の９
に示すように発振信号の位相が不連続となる。

本発明の目的は、高速に出力周波数を切替えることがで
きるとともに、切替えの際、第６図や第７図に示したよ
うな出力レベルの変動や位相の不連続が生じない信号発
生回路を提供することである。

口、「発明の構成」〔問題点を解決するための手段〕本発明は、上記問題点を解決するためにＶＣＯと、このＶＣＯの出力信号を分周する分周器と、この分周器
の出力信号と基準信号との位相を検出する位相検出器と
、この位相検出器の出力信号に基づく信号をトラック・ホ
ールドするトラック・ホールド回路と、位相検出器の出
力信号に基づいてＶＣＯを制御する信号（ｓ３）を出力
するループフィルタと、微小変化用の制御信号（ｓ４）
を出力する手段（６）と、前記信号Ｓ３と８４とを加算し、この加算信号（ｓＯ）
を制御信号としてＶＣｏに加える加算器との手段を講じ
たものである。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示した図である。

同図において、１は位相検出器、３はループフィルタ、
４はＶＣｏ、５は分周器であり第５図で説明したものと
同様な機能を有するものである。

第１図が第５図と異なる点は、まず、位相検出器１とル
ープフィルタ３の間にトラック・ホールド回路（以下、
甲にＴ−Ｈ回路と記す）２を設けたことである。このＴ
−Ｈ回路２は位相検出器１からの信号８１をそのまま通
過させる動作（トラック動作）と、外部から印加する信
号Ｃが制御するタイミングで位相検出器１からの信号ｓ
１をホールドし、この値を出力する動作（ホールド動作
）とを行なう。このＴ−Ｈ回路２はドループ（ホールド
時の電圧変動）が少ないものを用いる。

次に、デジタルの設定信号Ｂが加えられこれをアナログ
信号Ｓ４に変換して出力するＤＡ変換器６を設けたこと
である。本発明においては周波数の設定を分周器５へ加
える設定信号へと、このＤＡ変換器６へ加える設定信号
Ｂとで行なう。そして、設定信号Ａは成る基底状態にお
ける周波数を定めるためのものであり、設定信号Ｂは前
記基底状態から周波数を微小に変化させるためのもので
ある。

次に、このＤＡ変換器６の出力信号８４とループフィル
タ３の出力信号Ｓ３とを加算し、得られた制御信号ＳＯ
をＶＣｏ４へ加える加算器７を設けたこ６一とである。

以上のように構成された第１図の信号発生回路の動作を
次に説明する。

出力信号Ｓ５の周波数をとくに変更しない場合は、Ｔ−
Ｈ回路２がトラック動作（入力−出力）となるように信
号Ｃを設定しておく。また、この状態ではＤＡ変換器６
の出力信号Ｓ４がのどなるように設定信号Ｂを加えてお
く。つまり、この状態は第５図に示した公知の信号発生
回路と同じ構成となり、設定信号Ａに応じた周波数の信
号がＶＣＯ４の出力として得られる。これを第２図で示
すと次のようになる。第２図はＶＣＯの制御電圧とＶＣ
Ｏの発振周波数との関係を示した特性図である。

そして、今、制御信号５Ｏ−００であるとすれば、ＶＣ
Ｏの発振周波数はＩＯであることを示している。

次に、以上のような基底状態（例えば、周波数ｆｏで発
振している状態）でＶＣＯ４の出力信号Ｓ５の周波数を
短時間だけ微小に変化（＋Δｆ）させる動作は次のよう
になる。

まず、信号ＣによりＴ−Ｈ回路２をホールド動作にする
。この信号Ｃが加えられた時のＶＣＯの周波数をｆｏと
仮定すれば、ループフィルタ３の出力信りは　ｓ３＝　
？Ｊ　ｏに維持される（第２図参照）。そして、このよ
うなホールド動作は短時間（数秒以下）なので、ＰＬＬ
のループを切断しても、この短時間の間は安定に動作す
る。

ここで、設定信号ＢによりＤＡ変換器６の出力信号をｓ
４＝＋ΔＶにすると、信号Ｓ３と８４は加算され、ＣＯ
４の制御信号は　ｓｏ＝　？Ｊ　ｏ十Δυ　となる。従
ってＶＣＯ４は制御電圧が（υ０＋ΔＶ）の時における
周波数（ｆｏ＋Δｆ）を直ちに発振し、また、ｆｏ＝Ｃ
ｆｏ＋Δｆ）の変化の間、ＶＣＯの出力レベルの変動は
一般に生じない。それは、制御電圧の変化幅ΔＶが小さ
いからである。

言替えると出力信号の周波数は制御信号ｓＯに変化とと
もに直ちに新しい周波数となり、位相も滑かに次の新し
い周波数に移行する。そして、周波数の変化の際に発振
４Ｆ３丹の振幅の変動もない。即ち、第８図に示すよう
にｆ。→（ｆｏ十△ｆ）へ周波数切替が行なわれる。ま
た、Ｃｆｏ＋Δｆ）の出力時は、短時間なので温度変化
そのほかの外乱の影響はＶＣＯ４におよばず、安定した
出力が得られる。

次に、再度周波数ｆｏの状態に戻るには、設定信号Ｂ＝
Ｏとして、Ｔ−Ｈ回路２をトラック動作にする。こうす
ることで上述と同じ構成となり、ＰＬＬ動作により安定
した出力が得られる。

以上では、！、→＜ｆｏ十Δｆ）→ｆ０と変化させる場
合で説明したが、短時間という条件を守ればＤＡ変換器
６の出力信号Ｓ４の値を変えることにより、別の周波数
＜Ｊχ）に飛んだりしてもよい。また、もちろん５４＝
−ΔＶとして周波数を下げることもできる。

なお、Ｔ−Ｈ回路２は、通常、トラック時とホールド時
のオフセット電圧を持っている。このオフセット電圧が
ＶＣｏの発振周波数をずらすことがあるので、次のよう
に制御するとよい。

即ち、以上では本発明の回路は、ＰＬＬ動作（Ｔ−Ｈ回
路２がトラック動作）、ＰＬＬのルーブを切離した動作
（Ｔ−Ｈ回路２がホールド動作）を繰返すと説明したが
、ここではＰＬＬ動作時においても、Ｔ−Ｈ回路２を常
に小刻みにトラック／ホールド動作を繰返すようにする
ことである。

これによりホールド時のオフセット電圧を含めたＴ−Ｈ
回路２の出力信号ｓ２が得られるので、この信号により
ＰＬＬ制御をすれば、等価的にオフセット電圧を除去し
たことになる。なお、ホールドのタイミングは、基準信
号ｓｒと同期させるか、基準信号Ｓｒ＠適当なだけ分周
したものに同期させるのが簡単であり誤差が少ない。

また、上記と同じ目的で、Ｔ−Ｈ回路２のオフセット分
を予め測定しておき、設定信号Ｂの値にこのオフセット
分を上乗せするようにしてもよい。

また、以上ではループフィルタ３の出力Ｓ３とＤＡ変換
器６の出力ｓ４とを電圧で加算した例で説明したが、こ
れに限定するものではない。例えば、ＣＯ４としてＹ　
Ｉ　Ｇ　（Ｙｔｔｒｉｕｍ　　Ｉ　ｒｏｎ　Ｇａｒｎｅ
【）デバイスを利用した発振器を用いた場合は、ＹＩＧ
デバイスに加える磁場の加算でもよい。この理由は、Ｙ
ＩＧデバイスは印加された磁束密度に比例して出力周波
数が変化するからであり、この要部を第３図に示す。第
３図は第１図においてループフィルタ３とＶＣＯ４とＤ
Ａ変換器６と加算器７の部分に相当する構成のみを描い
たものである。同図に示す如く、ループフィルタ３とＤ
Ａ変換器６の出力端子にコイルをそれぞれ接続し、重畳
した磁場をＹＩＧデバイスに印加すれば、発振回路１０
からは、磁束密度に比例した共振周波数の信号が得られ
る。この発振回路１０はＹＩＧデバイスに生じる信号を
増幅し、これを帰還して、ループゲインと位相とが発振
条件を満たすように制御する公知の回路である。

また、第３図の他に、ＶＣＯの共振要素の一つに可変容
量ダイオードを用いた回路もある。この場合は、ループ
フィルタ３、ＤＡ変換器６の出力端子にそれぞれ可変容
量ダイオードを接続し、その静電容量を加算するように
してもよい。

また、第１図において、Ｔ−１−１回路２とループフィ
ルタ３の位置を入替えてもよい。即ち、位相検出器１の
出力をループフィルタ３で受け、このループフィルタ３
の出力をＴ・］」回路２で受け、このＴ−８回路の出力
を加算器７に導入するような構成である。このようにす
れば、ホールド動作の時には、加算器７の入力は完全に
安定しているからＶＣＯ４から安定な信号が得られる利
点がある。

また、第４図に示すように、第１図に対して新たにＴ−
１−１回路９をループフィルタ３の後に追加挿入しても
よい。このように構成すると、第１図の構成と、上記し
たＴ−８回路２とループフィルタ３の位置を入替えた構
成との特長を合わせ持つことができる。なお、この場合
、２つのＴ−８回路のタイミング信号ＣＩ、Ｃ２は同じ
タイミングで制御する。

ハ、「本発明の効果」以上述べたように、本発明によれば、次の効果が得られ
る。

■　周波数の切ＭＦＲにおいて、ループフィルタを通ら
ないから、高速に切替えることができる。

■　ＶＣＯの制御電圧を微小に変化させるだけなので出
力信号の振幅変動がなく、また、位相も滑かに移行する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る信号発生回路の構成例を示すブロ
ック図、第２図はＶＣＯの制御電圧−発振周波数との関
係を示した図、第３図はｖｃｏにＹＴＧデバイスを用い
た場合の構成を示した図、第４図は本発明に係る信号発
生回路の別の構成例を示したブロック図、第５図は従来
例を示した図、第６図と第７図は従来例で得られる出力
信号の状態を示した図、第８図は本発明で得られる出力
信号の状態を示した図である。１・・・位相検出器、２．９・・・Ｔ−１−（回路、３
・・・ループフィルタ、４・・・ｖｃｏ、５・・・分周
器、６・・・ＤＡ変換器、７・・・加算器。 ■ＣＯ制御を迂第３図第６図第８図ｆｎ　　　　　　　　　　ｔｎ＋Ａｆ第７図１すｌ＋“ノ

Claims

【特許請求の範囲】ＶＣＯと、このＶＣＯの出力信号を分周する分周器と、この分周器
の出力信号と基準信号との位相を検出する位相検出器と
、この位相検出器の出力信号に基づく信号をトラック・ホ
ールドするトラック・ホールド回路と、位相検出器の出
力信号に基づいてＶＣＯを制御する信号（ｓ３）を出力
するループフィルタと、微小変化用の制御信号（ｓ４）
を出力する手段（６）と、前記信号ｓ３とｓ４とを加算し、この加算信号（ｓ０）
を制御信号としてＶＣＯに加える加算器とを備えた信号
発生回路。