JPS62298227A - Digital pll circuit - Google Patents

Digital pll circuit

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JPS62298227A
JPS62298227A JP61140016A JP14001686A JPS62298227A JP S62298227 A JPS62298227 A JP S62298227A JP 61140016 A JP61140016 A JP 61140016A JP 14001686 A JP14001686 A JP 14001686A JP S62298227 A JPS62298227 A JP S62298227A
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JP
Japan
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output
phase
input
clock
register
Prior art date
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Pending
Application number
JP61140016A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuto Hirose
広瀬 和人
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62298227A publication Critical patent/JPS62298227A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a simple and inexpensive digital PLL circuit not requiring any oscillator by employing an integration device acting like a pure logic circuitry digital signal processing type local oscillating function. CONSTITUTION:A Q output of a D flip-flop 40 used as a phase comparator is fed to a selector 80, which selects either binary-coded numeral m1=1228 or a numeral m2=1230 and supplies an output to a phase ingegration device acting like a function of a VCO. The phase integration device is a complete integration device comprising a 16-bit full adder 70 and a 16-bit register 60, and an output of the full adder 70 is supplied to a D input of the register 60 and the Q output of the register 60 and the output of the selector 80 are fed to the full adder 70. An input clock f1 is fed to a clock input of the register 60, and a Q output, i.e., the output clock f0 is fed to a frequency divider 50 and outputted at an output terminal 90.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力信号周波数に同期した周波数を発生する位
相同期発振器(以下、PLLという)に係り、特に、デ
ィジタル信号処理回路で構成したディジタルPLL回路
に関する。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a phase-locked oscillator (hereinafter referred to as PLL) that generates a frequency synchronized with an input signal frequency. The present invention relates to a digital PLL circuit composed of processing circuits.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

入力周波数fiに対して位相同期したf。=(n/m 
)・f、(ここに、nとmは整数)であるような周波数
f0を発生するPLL回路が多く分野で使用されるよう
になってきている。PLLの原理を第5図で説明する。
f phase-locked to the input frequency fi. =(n/m
)·f, (where n and m are integers) PLL circuits that generate a frequency f0 have come to be used in many fields. The principle of PLL will be explained with reference to FIG.

入力端子1に周波数f1なる正弦波信号や矩形波信号が
入力すると、即ち、入力端子1に角周波数2πf、=ω
i(22777秒)の位相量が入力すると、該入力位相
は分周器2にて分周され、07mなる位相増加速度とな
って位相比較器6に加えられる。位相比較器3ば、局部
発振器(VCO)4の位相ω。を分周器5でω。/nに
した位相増加速度と前記ωi/mとの差分をとり、その
差分を局部発振器4の入力として加える。即ち、局部発
振器4が差分を積分してその出力位相増加速度ω。/n
を入力の位相増加速度ωi/ mに追従するように自動
側倒されるよう、負帰還構成となっている。
When a sine wave signal or a rectangular wave signal with frequency f1 is input to input terminal 1, that is, input terminal 1 has an angular frequency of 2πf, = ω.
When a phase amount of i (22777 seconds) is input, the input phase is divided by the frequency divider 2, and is applied to the phase comparator 6 at a phase increase rate of 07m. The phase comparator 3 and the phase ω of the local oscillator (VCO) 4. ω with frequency divider 5. The difference between the phase increase rate set to /n and the above-mentioned ωi/m is taken, and the difference is added as an input to the local oscillator 4. That is, the local oscillator 4 integrates the difference to increase the output phase increase rate ω. /n
It has a negative feedback configuration so that it is automatically tilted to the side so as to follow the input phase increasing speed ωi/m.

この様なPLLをディジタル論理回路で構成した論理回
路形式のディジタルPLLが、次の文献に開示されてい
る。ビー・ニス・ティー・ジェイ。
A logic circuit type digital PLL in which such a PLL is constructed from a digital logic circuit is disclosed in the following document. B-Nice-T-J.

1968年12月、2207頁〜2237頁、アナリシ
ス・アンド・シンセシス・オア・ディジタルPLL・フ
ォー・FMディモジュレーション(BSTJ。
Analysis and Synthesis or Digital PLL for FM Demodulation (BSTJ), December 1968, pp. 2207-2237.

DEC,、1968、Analysis and 5y
nthesis of aDigital Phase
−Locked Loop for FM Demod
ula−tion)。同文献によるPLLの構成を第6
図に示す。
DEC, 1968, Analysis and 5y
nthesis of aDigital Phase
-Locked Loop for FM Demod
ula-tion). The PLL configuration according to the same document is described in the sixth section.
As shown in the figure.

第6図において、入力位相(実態は矩形波)は端子7に
加えられる。イクスクルーシイプ・オアゲート8は位相
比較動作を行なう。この出力はセレクタ9を制御して2
個の位相(実態は周波数f、。
In FIG. 6, the input phase (actually a square wave) is applied to terminal 7. Exclusive OR gate 8 performs a phase comparison operation. This output controls selector 9 and outputs 2
phase (actually frequency f,

f2の矩形波* f、 <f2 )を選択する。選択さ
れたクロックf1又はf2は単位時間あたシの位相差分
とみなされ、これをカウンタ1oにて積分して出力位相
を得る。実態として位相同期した出力周波数f。
Select the rectangular wave of f2 * f, < f2 ). The selected clock f1 or f2 is regarded as a phase difference per unit time, and this is integrated by a counter 1o to obtain an output phase. In reality, the output frequency f is phase-synchronized.

は端子11に得られる。なお、第6図の回路においては
、第5図の原理構成に比し、分周器1/m。
is obtained at terminal 11. In addition, in the circuit of FIG. 6, compared to the basic configuration of FIG. 5, the frequency divider is 1/m.

1//rIが省略された簡易形となっている。It is a simplified form in which 1//rI is omitted.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第6図で述べたように、従来技術では単位時間当シの位
相差分を表現するクロック信号が2つ必要となる。つま
シ、f、とf2である。また、このf。
As described with reference to FIG. 6, the conventional technology requires two clock signals that express the phase difference per unit time. Tsumashi, f, and f2. Also, this f.

とf2は、入力信号周波数をf、としたとき、f、(f
’、・2N<f2 (ここにNはカウンタ10のビット数)の関係が成立す
るように選ばなければならない。
and f2 are f, (f
', ·2N<f2 (where N is the number of bits of the counter 10).

しかも、flとf2は出力信号位相の関係から、(fl
”f2 )/ 2 ”; f、・2Nとなる様にバラン
スしていることも望まれる。実際問題として、この様な
fl、 f2は作シ難いという欠点がある。最初から発
振器を2個用意してf、とf2を得るようにすれば問題
はないが、高価な発振器を2個も用いることは経済的に
実用に適さない。
Moreover, fl and f2 are (fl
It is also desirable that the balance be such that "f2)/2"; f,·2N. As a practical matter, such fl and f2 have the disadvantage of being difficult to cultivate. There is no problem if two oscillators are prepared from the beginning to obtain f and f2, but using two expensive oscillators is not economically practical.

発振器(出力周波数f、)を1個用い、これからf、。Using one oscillator (output frequency f,), from this f,.

f2を作成する場合は、f、 =f、/(t+1 ) 
、f2=f、/l(ここにtは整数)とすることで得ら
れるが、前述したバランスの条件から、f、を十分に大
きくし、しかもtでt+1も大きくする必要がある。つ
まり、高周波発振器を使用し、しかも分周カウンタの容
量を大きくして分周数を大きくしなければならなくなる
To create f2, f, =f,/(t+1)
, f2=f,/l (where t is an integer). However, due to the balance condition described above, it is necessary to make f sufficiently large and also make t+1 large at t. In other words, it is necessary to use a high frequency oscillator and increase the capacity of the frequency division counter to increase the frequency division number.

本発明の目的は、発振器を使用し々い簡易な構成のディ
ジタルPLL回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a digital PLL circuit that uses only an oscillator and has a simple configuration.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、位相比較器と位相積分器を備えるディジタ
ルPLL回路において、Nビットの2進全加算器及びN
ビットレジスタを用いて構成し、位相比較器の出力信号
により2つの数値データを選択切換して前記位相積分器
へ入力させ、前記Nビットレジスタのうちの任意の1ビ
ット信号を前記位相比較器に帰還信号として出力させる
ことで、達成される。
The above object is to provide an N-bit binary full adder and an N-bit binary full adder in a digital PLL circuit equipped with a phase comparator and a phase integrator.
It is configured using a bit register, and the output signal of the phase comparator selects and switches two numerical data and inputs it to the phase integrator, and any 1-bit signal from the N-bit register is input to the phase comparator. This is achieved by outputting it as a feedback signal.

〔作用〕[Effect]

加算器とレジスタで構成した位相積分器はPLLのVC
Oとして機能する。該位相比較器はクロック周波数ある
いけ標本化周波数f8レートで動作し、その出力信号周
波数f。は、 となる。ここで、クロック周波数f8.ピント数N。
The phase integrator composed of an adder and a register is the VC of the PLL.
Functions as O. The phase comparator operates at a clock frequency or sampling frequency f8 rate, and its output signal frequency f. becomes . Here, the clock frequency f8. Focus number N.

入力数値データmiを適当に選択し、レジスタの出力信
号の任意の1とノドを負帰還させ入力数値データm1を
切換えるようにすることで、任意の出力foを得ること
ができる。
An arbitrary output fo can be obtained by appropriately selecting the input numerical data mi, and by negative feedback of an arbitrary 1 of the output signal of the register and the node to switch the input numerical data m1.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図乃至第4図を参照して
説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は、本発明の一実施例に係るディジタルPLL回
路の構成図である。本実施例では、入力クロック信号f
、=8192KHzから出力クロック信号fo=153
.6KHzを得る場合について述べる。即ち、8192
KHz    15i6KHz−=         
 = 51.2 K Hzであるから、入力信号f3.
出力信号f0を夫々160分周、3分周して51.2K
Hzの信号を作成し、この信号で位相比較を行なう様に
構成している。
FIG. 1 is a configuration diagram of a digital PLL circuit according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the input clock signal f
,=8192KHz to output clock signal fo=153
.. The case where 6KHz is obtained will be described. That is, 8192
KHz 15i6KHz-=
= 51.2 KHz, so the input signal f3.
Divide the output signal f0 by 160 and 3 to obtain 51.2K.
The configuration is such that a Hz signal is created and phase comparison is performed using this signal.

第1図において、入力端子10に入力される入力クロッ
クf1は、分周器20で160分周される。
In FIG. 1, an input clock f1 input to an input terminal 10 is frequency-divided by 160 by a frequency divider 20.

D形フリップフロップ30のD端子には、入力クロック
f1の160個目個目用力される分周器20の出力信号
が入力され、クロック端子CPには入力クロックf、が
入力される。D形クリップフロノプ30のQ出力は、位
相比較器として使用されるD形フリップフロップ40の
セット端子に入力される。Dフリップフロップ40のク
ロック端子には、後述する出力クロックf。を3分周す
る分局器50の出力クロック、本実施例では51.2K
Hzのクロックが入力される。Dフリップフロップ40
のQ出力はセレクタ80に印加される。このセレクタ8
0は、D7リツプ7oッグ40のQ出力によシ、2個の
2進符号化された数値m1=1228あるいはm2=1
230の一方を選択し、vCOの機能をはたす位相積分
器に出力される。
The output signal of the frequency divider 20, which outputs the 160th input clock f1, is input to the D terminal of the D-type flip-flop 30, and the input clock f is input to the clock terminal CP. The Q output of the D-type clip flop 30 is input to a set terminal of a D-type flip-flop 40 used as a phase comparator. The clock terminal of the D flip-flop 40 receives an output clock f, which will be described later. The output clock of the divider 50, which divides the frequency by 3, is 51.2K in this embodiment.
A Hz clock is input. D flip flop 40
The Q output of is applied to the selector 80. This selector 8
0 depends on the Q output of the D7 lip 7og 40, and the two binary encoded numbers m1=1228 or m2=1
230 is selected and output to a phase integrator that functions as a vCO.

位相積分器は、16ピント全加算器7o及び16ビツト
レジスタ60で構成される完全積分型で、全加算器70
の出力がレジスタ60のD入力に、レジスタ60のQ出
力とセレクタ80の出力とが全加算器70に入力される
ようになっている。このレジスタ60のクロック入力に
は入力クロックfiが入力され、Q出力部ち出力クロッ
クf。は分周器50に出力されると共に、出力端子90
に出力される。
The phase integrator is a complete integration type consisting of a 16-pin full adder 7o and a 16-bit register 60.
The output of the register 60 is input to the D input of the register 60, and the Q output of the register 60 and the output of the selector 80 are input to the full adder 70. The input clock fi is input to the clock input of this register 60, and the Q output section outputs the output clock f. is output to the frequency divider 50 and output terminal 90
is output to.

上記完全積分型の位相積分器(60,70)は、第、4
図に示すようにモジュロ2NKで積分動作する。
The complete integration type phase integrator (60, 70) has a fourth
As shown in the figure, the integral operation is performed modulo 2NK.

本実施例では、N=16であるため、モジュロ6553
6で動作する。また、位相積分器はクロック周波数(標
本化周波数)f9(本実施例ではf、=fi)レートに
て動作し、時間1/f、に位相増分(2π/2N)・m
lを得る。これにより、位相積分器の位相増加速度ω。
In this example, since N=16, modulo 6553
It works on 6. In addition, the phase integrator operates at a clock frequency (sampling frequency) f9 (f, = fi in this embodiment), and the phase integrator (2π/2N) m at time 1/f.
get l. This increases the phase integrator's phase increase rate ω.

け 即ち fo=;f。hair That is, fo=;f.

なる出力周波数が得られる。An output frequency of

つまり、セレクタ80によりm2 == 1230が位
相積分器に入力されつづけると、出力周波数f。2はと
なυ、m、=1228が入力されつづけると、出力周波
数f。、は となる。求める論理信号波形は、レジスタ60の任意の
ビット例えば最上位ビットからQ端子を通して出力され
る。
That is, if m2 == 1230 continues to be input to the phase integrator by the selector 80, the output frequency f. 2. If υ, m, = 1228 continues to be input, the output frequency f. , Hato becomes. The desired logical signal waveform is outputted from any bit of the register 60, for example, the most significant bit, through the Q terminal.

第1図の回路において、第3図に示す入力クロックf1
が入力端子10に入力すると、クロック160個目毎に
D7リツプ70ツブ40はセットされる。Dフリップフ
ロップ40がセットされると、セレクタ80はm2 =
1230を出力する。これにより、位相積分器の位相出
力は入力がm、=1228のときに比べて高速に回転し
、その結果、レジスタ60からの出力が早くなり、つ−
!9分周器50の出力によってDフリップフロップ40
をリセットするタイミングが早くなる。
In the circuit of FIG. 1, the input clock f1 shown in FIG.
is input to the input terminal 10, the D7 lip 70 knob 40 is set every 160th clock. When the D flip-flop 40 is set, the selector 80 becomes m2 =
Outputs 1230. As a result, the phase output of the phase integrator rotates faster than when the input is m, = 1228, and as a result, the output from the register 60 becomes faster and -
! D flip-flop 40 by the output of 9 frequency divider 50
The timing to reset becomes faster.

Dフリップフロップ40がリセットされると、セレクタ
80は今度ばml−1228を選択して位相積分器に出
力する。この結果、位相積分器の位相出力を遅くする。
When the D flip-flop 40 is reset, the selector 80 now selects ml-1228 and outputs it to the phase integrator. As a result, the phase output of the phase integrator is delayed.

その後、Dフリップフロップ30がDフリップフロップ
40をセットすると、再びセレクタ80はm2=126
0を選択する。この様に第1図の回路は負滞還ループと
なっている。以上の動作が繰り返し行なわれると、m、
とm2の選択比率はf。として15ムロKH2が得られ
るところで平衡し、位相比較は51.2KHzにて、し
かもほぼ逆相の位相関係になるところで位相ロックする
After that, when the D flip-flop 30 sets the D flip-flop 40, the selector 80 again sets m2=126.
Select 0. In this way, the circuit shown in FIG. 1 forms a negative stagnation loop. When the above operations are repeated, m,
The selection ratio of and m2 is f. Equilibrium occurs when 15 muro KH2 is obtained, and phase locking occurs when the phase comparison becomes 51.2 KHz and the phase relationship is almost opposite.

以上の様にしてクロック8192KHzから同期したク
ロック155.6KHzが生成される。なお、本例にお
いては、入力クロックもvCOの演算クロックも819
2KHzであって全体が完全に同期動作するが、これは
必ずしも必要条件ではない。
As described above, a clock of 155.6 KHz synchronized with the clock of 8192 KHz is generated. In this example, both the input clock and the calculation clock of vCO are 819.
2 KHz and the whole operates completely synchronously, although this is not necessarily a requirement.

なお、セレクタ80にて2個の数値を積分器に入力する
Kあたっては次の様にすればよい。ψ1]えば1230
および1228を2進符号に展開して書下すと第2図(
a)及び(b)の様になる。ここで両者を比べて各符号
ビ!トが対応して一致している桁はそれをその−まま固
定的に入力し、1と0が反転している桁についてはフリ
ップフロップ40からの制御信号にてインバータ制御し
てやるだけで良い。
Note that K, which inputs two numerical values to the integrator using the selector 80, may be determined as follows. ψ1] For example, 1230
Figure 2 (
It will look like a) and (b). Here, compare the two and check each code! Digits whose numbers correspond and match can be fixedly inputted as they are, and digits where 1 and 0 are inverted can be controlled by an inverter using a control signal from the flip-flop 40.

従って実際のハード構成はインバータ1個で構成でき構
成が簡単になる。
Therefore, the actual hardware configuration can be made up of one inverter, which simplifies the configuration.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、純論理回路的なディジタル信号処理形
のVCO機能を果す積分器を導入したので、発振器を不
要とする簡易かつ安価なディジタルPLL回路を得るこ
とができる。
According to the present invention, since an integrator is introduced which performs the VCO function of a pure logic circuit type digital signal processing type, it is possible to obtain a simple and inexpensive digital PLL circuit that does not require an oscillator.

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

第1図は本発明の一実施例に係るディジタルPLL回路
の構成図、第2図(a) 、 (b)は夫々” 123
0 ”、” 1228”を2進数に展開した図、第6図
は第1図に示すディジタルPLL回路の動作タイミング
チャート、第4図は積分器の動作説明図、第5図はPL
L回路の原理説明図、第6図は従来のディジタルPLL
回路の構成図である。 20.50・・・分周器 30.40・・・Dフリップ70ツブ 60・・・レジスタ 70・・・加算器
FIG. 1 is a block diagram of a digital PLL circuit according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) and (b) are respectively "123
0" and "1228" in binary numbers, Figure 6 is an operation timing chart of the digital PLL circuit shown in Figure 1, Figure 4 is an explanatory diagram of the operation of the integrator, and Figure 5 is a diagram of the PL circuit.
A diagram explaining the principle of the L circuit, Figure 6 is a conventional digital PLL
It is a block diagram of a circuit. 20.50... Frequency divider 30.40... D flip 70 Tub 60... Register 70... Adder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、位相比較器と位相積分器を備えるディジタルPLL
回路において、Nビットの2進全加算器及びNビットレ
ジスタを用いて位相積分器を構成し、位相比較器の出力
信号により2つの数値データを選択切換して前記位相積
分器へ入力させ、前記Nビットレジスタのうちの任意の
1ビット信号を前記位相比較器に帰還信号として出力さ
せる構成としたことを特徴とするディジタルPLL回路
1. Digital PLL with phase comparator and phase integrator
In the circuit, a phase integrator is configured using an N-bit binary full adder and an N-bit register, and two numerical data are selectively switched and inputted to the phase integrator by the output signal of the phase comparator, and the A digital PLL circuit characterized in that it is configured to output any one bit signal of an N-bit register to the phase comparator as a feedback signal.
JP61140016A 1986-06-18 1986-06-18 Digital pll circuit Pending JPS62298227A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4930142A (en) * 1988-12-06 1990-05-29 Stac, Inc. Digital phase lock loop
US6496553B1 (en) 1997-12-19 2002-12-17 Nec Corporation PLL for reproducing standard clock from random time information

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