JPWO2018131084A1 - PLL circuit - Google Patents
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Abstract
従来のPLL回路では、温度変化や経年劣化により回路特性が動的に変化するため、DACの適切な印加パラメータを求めることが難しいという課題があった。本発明のPLL回路は、発振信号を分周する分周器と、基準信号と分周器が分周した発振信号とを比較し、その差に応じた信号を出力する位相周波数比較器と、位相周波数比較器が出力した信号の高周波成分を遮断し、高周波成分を遮断した信号を出力するループフィルタと、ループフィルタの出力信号にしたがって、発振周波数を変化させ、発振信号を出力する発振器と、発振信号の周波数を求めるデジタルシグナルプロセッサと、デジタルシグナルプロセッサが求めた発振信号の周波数に基づいて制御パラメータを求めるパラメータ制御回路と、制御パラメータにしたがって、ループフィルタまたは発振器にアナログ信号を出力し、発振周波数の時間変化を補正するデジタルアナログ変換器とを備える。In the conventional PLL circuit, since the circuit characteristics dynamically change due to temperature change and aging deterioration, there is a problem that it is difficult to obtain an appropriate application parameter of the DAC. The PLL circuit according to the present invention comprises a frequency divider for dividing an oscillation signal, and a phase frequency comparator for comparing a reference signal with the oscillation signal divided by the frequency divider and outputting a signal according to the difference. A loop filter that cuts off high frequency components of the signal output from the phase frequency comparator and outputs a signal obtained by cutting off the high frequency components; an oscillator that changes an oscillation frequency according to an output signal of the loop filter and outputs an oscillation signal; An analog signal is output to a loop filter or an oscillator according to a control parameter, and a parameter control circuit for obtaining a control parameter based on the frequency of the oscillation signal obtained by the digital signal processor. And a digital-to-analog converter that corrects the time change of the frequency.
Description
この発明は、PLL(Phase Locked Loop)回路に関するものである。 The present invention relates to a PLL (Phase Locked Loop) circuit.
PLLを用いて、周波数がのこぎり波のように急峻に変化する信号を出力する場合、周波数が急峻に変化する点において設定波形にPLLが追従できず、再び正しい周波数を出力するまでに時間がかかるという問題がある。これを解決するため、以下の非特許文献に示すPLLが提案されている。このPLLは、VCO(Voltage Controlled Oscillator)の制御端子を、スイッチを介してDAC(Digital to Analog Converter)と接続し、周波数が急峻に変化する点においてスイッチをON状態にし、VCOの制御端子にDACの出力を印加することによって、PLLが再び正しい周波数を出力するまでの時間を短縮している。 When using a PLL to output a signal whose frequency changes sharply like a sawtooth wave, the PLL can not follow the setting waveform at the point where the frequency changes sharply, and it takes time to output the correct frequency again There is a problem of In order to solve this, PLL shown in the following nonpatent documents is proposed. The PLL connects a control terminal of a VCO (Voltage Controlled Oscillator) to a DAC (Digital to Analog Converter) via a switch, turns on the switch at a point where the frequency changes sharply, and turns on the DAC control terminal of the VCO. By applying the output of the PLL, the time until the PLL outputs the correct frequency again is shortened.
EUMW2015,WS12: EuMIC_7 - SiGe for mm-Wave and THz ”Concepts for Highly Integrated Automotive Radar Circuits” EUMW2015, WS12: EuMIC_7-SiGe for mm-Wave and THz "Concepts for Highly Integrated Automotive Radar Circuits"
しかし、回路の特性(VCOの制御電圧−周波数特性、やDACの制御コード−出力電圧特性など)のばらつきにより、この手法が正しく動作するための適切な印加パラメータ(印加電圧や印加時間など)は個体ごとに異なり、さらに、温度変化や経年劣化により回路特性が動的に変化するため、適切な印加パラメータを求めることが難しいという課題がある。 However, due to variations in circuit characteristics (VCO control voltage-frequency characteristics, DAC control code-output voltage characteristics, etc.), appropriate application parameters (application voltage, application time, etc.) are required for this method to operate correctly. There is a problem that it is difficult to obtain an appropriate applied parameter because the circuit characteristic changes dynamically depending on the individual and the circuit characteristics dynamically change due to temperature change and aging deterioration.
本発明のPLL回路は、周波数が時間変化する発振信号を分周する分周器と、基準信号と分周器が分周した発振信号とを比較し、その差に応じた信号を出力する位相周波数比較器と、位相周波数比較器が出力した信号の高周波成分を遮断し、高周波成分を遮断した信号を出力するループフィルタと、ループフィルタの出力信号にしたがって、発振周波数を変化させ、発振信号を出力する発振器と、発振信号の周波数を求めるデジタルシグナルプロセッサと、デジタルシグナルプロセッサが求めた発振信号の周波数に基づいて制御パラメータを求めるパラメータ制御回路と、制御パラメータにしたがって、ループフィルタまたは発振器にアナログ信号を出力し、発振器の発振周波数の時間変化を補正するデジタルアナログ変換器とを備える。 The PLL circuit of the present invention compares a frequency divider that divides an oscillation signal whose frequency changes with time with a reference signal and an oscillation signal that is divided by the divider, and outputs a signal corresponding to the difference between the reference signal and the oscillation signal. The oscillation frequency is changed according to the frequency comparator, the loop filter that cuts off the high frequency component of the signal output from the phase frequency comparator, and outputs the signal from which the high frequency component is blocked, and the output signal of the loop filter. Analog signal to the loop filter or oscillator according to the control parameter, the parameter control circuit which determines the control parameter based on the frequency of the oscillator to output, the digital signal processor which determines the frequency of the oscillation signal, the digital signal processor And a digital-to-analog converter that corrects the time change of the oscillation frequency of the oscillator.
この発明によれば、温度変化や経年劣化による回路特性の変化に応じて、動的に適切な印加パラメータを求めることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to dynamically obtain an appropriate applied parameter according to a change in circuit characteristics due to a temperature change or aging deterioration.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るPLL回路の一構成例を示す構成図である。本PLL回路は、PFD(Phase Frequency Detector)1、CP(Charge Pump)2、LF(Loop Filter)3、VCO4、分周器5、ΔΣ変調器6、チャープ生成回路7、パラメータ制御回路8、周波数変換回路9、ADC(Analog to Digital Conveter)10、DSP(Digital Signal Processor)11、DAC12、スイッチ13を備える。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of configuration of a PLL circuit according to
PFD1(位相周波数比較器の一例)は、基準信号と分周器5の出力信号との位相を比較し、その位相差に応じた信号をCP2に出力するPFDである。なお、基準信号は、水晶発振器などの信号源から供給される。
The PFD 1 (an example of a phase frequency comparator) is a PFD that compares the phase of the reference signal with that of the output signal of the
CP2は、PFD1の出力信号を電流に変換し、変換した電流をLF3に出力するチャージポンプ回路である。 CP2 is a charge pump circuit that converts the output signal of PFD1 into a current and outputs the converted current to LF3.
LF3(ループフィルタの一例)は、CP2が変換した電流に含まれる高周波成分を遮断し、遮断した信号をVCO4に出力するLFである。
The LF 3 (an example of a loop filter) is an LF that shuts off a high frequency component included in the current converted by the
VCO4(発振器の一例)は、LF3が出力した信号にしたがって発振周波数を変化させるVCOである。
The VCO 4 (an example of an oscillator) is a VCO that changes the oscillation frequency according to the signal output from the
分周器5(分周器の一例)は、ΔΣ変調器6が出力する分周比設定信号にしたがってVCO4が出力した発振信号を分周し、分周した信号をPFD1及びΔΣ変調器6に出力する分周器である。
The frequency divider 5 (an example of the frequency divider) divides the oscillation signal output from the
ΔΣ変調器6(ΔΣ変調器の一例)は、分周器5の出力信号をクロックとして動作し、チャープ生成回路7の出力信号にしたがって、分周比設定信号を生成し、生成した分周比設定信号を分周器5に出力するΔΣ変調器である。
The ΔΣ modulator 6 (an example of the ΔΣ modulator) operates using the output signal of the
チャープ生成回路7は、本PLL回路の分周比に対応し、時間に対して直線的に変化するチャープ信号をΔΣ変調器6に出力するとともに、本PLL回路の周波数が急峻に変化するタイミングを示す信号をパラメータ制御回路8に出力する回路である。例えば、チャープ生成回路7は、デジタル回路であり、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、マイコンなどが用いられる。
The
パラメータ制御回路8は、DAC12及びスイッチ13を制御する制御パラメータを生成し、生成したパラメータをDAC12及びスイッチ13に出力するパラメータ制御回路8である。パラメータ制御回路8は、チャープ生成回路7が出力する本PLL回路の周波数が急峻に変化するタイミングを示す信号に同期して、スイッチ13のON/OFFを制御する信号を出力する。また、パラメータ制御回路8は、DAC12の出力電圧示す制御信号をDAC12に出力する。例えば、パラメータ制御回路8は、デジタル回路であり、ASIC、FPGA、マイコンなどが用いられる。
The
周波数変換回路9は、VCO4の出力信号を周波数変換し、周波数変換した信号をADC10に出力する周波数変換回路である。周波数変換回路9は、基準信号を分周する分周器21、VCOの出力信号を分周する分周器22、及び分周器21が分周した信号と分周器22が分周した信号とを混合するミキサ23を備える。なお、分周器21の分周比は1でもよく、その場合は分周器21を削除し基準信号を直接、ミキサ23に入力してもよい。
The
ADC10は、周波数変換回路9が周波数変換したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をDSP11に出力するADCである。
The
DSP11(デジタルシグナルプロセッサの一例)は、ADC10が変換したデジタル信号から、VCO4の出力信号の瞬時周波数を求め、VCO4が出力するチャープ信号(変調波)において所望の周波数と求めた瞬時周波数との誤差が所定の値以下になる収束時間を算出し、算出した収束時間をパラメータ制御回路8に出力するDSPである。瞬時周波数を求める方法としては、例えば、入力信号を直交復調し、瞬時位相を求め、瞬時位相から瞬時周波数を計算する方法がある。
The DSP 11 (an example of a digital signal processor) obtains the instantaneous frequency of the output signal of the
なお、変調波の周波数が急峻に変化する点においては、PLL回路は周波数の急峻な変化に追従できず、所望の周波数と実際の周波数の誤差が大きくなるが、徐々に所望周波数と実際の周波数とは一致するようになる。所望周波数とは、チャープ生成回路7が生成するチャープ信号に対応する周波数、つまり、基準信号の周波数にチャープ信号が示す分周比を乗じた周波数のことである。ここでは、所望周波数と実際の周波数とがある誤差で一致するまでの時間を収束時間という。言い換えれば、収束時間とは、所望周波数(所望のチャープ信号)と実際の周波数(実際のチャープ信号)との誤差が、所定の値内に入るまでの時間をいう。
At the point where the frequency of the modulation wave changes sharply, the PLL circuit can not follow the abrupt change of the frequency, and the error between the desired frequency and the actual frequency increases, but the desired frequency and the actual frequency gradually Will match. The desired frequency is the frequency corresponding to the chirp signal generated by the
DAC12(デジタルアナログ変換器の一例)は、パラメータ制御回路8の制御信号にしたがってアナログ信号を生成し、生成したアナログ信号をスイッチ13に出力するDACである。
The DAC 12 (an example of a digital-to-analog converter) is a DAC that generates an analog signal according to the control signal of the
スイッチ13(スイッチの一例)は、パラメータ制御回路8の制御信号にしたがってONとOFFとを切り替え、DAC12の出力信号をVCO4へ伝達するか否かを制御するスイッチである。
The switch 13 (an example of a switch) is a switch that switches between ON and OFF according to a control signal of the
次に、この発明の実施の形態1に係るPLL回路の動作について説明する。 Next, the operation of the PLL circuit according to the first embodiment of the present invention will be described.
まず、チャープ生成回路7は、所望の変調波に比例する信号を生成し、ΔΣ変調器6に出力する。例えば、所望の変調波がのこぎり波であれば、チャープ生成回路7はのこぎり波を生成する。また、チャープ生成回路7は、本PLL回路の出力周波数が急峻に変化するタイミングで立ち上がるパルス信号をパラメータ制御回路8に出力する。このパルス信号を周波数ジャンプ信号と言う。周波数ジャンプ信号は、1ビットのデジタル信号で、立ち上がりタイミングが、本PLL回路の出力周波数が急峻に変化しているタイミングを意味する。
First, the
ΔΣ変調器6は、チャープ生成回路7が生成した所望の変調波に比例する信号に対してΔΣ変調をかけ、分周器5に出力する。チャープ生成回路7が生成した所望の変調波に比例する信号は、小数を含むが、ΔΣ変調器で整数化するとともにΔΣ変調することで、分周器5で小数の分周比を実現する。
The
分周器5は、ΔΣ変調器6が出力する分周比信号に従い、VCO4の信号を分周する。
The
PFD1は、基準信号と分周器5の出力の位相差に応じた信号をCP2に出力する。
The
CP2は、PFD1の出力に応じた電流をLF3に出力する。 CP2 outputs a current according to the output of PFD1 to LF3.
LF3は、CP2が出力する信号の高周波成分を遮断し、高周波成分を遮断した信号をVCO4に出力する。
The
VCO4は、印加される制御電圧にしたがって発振信号を出力する。
The
周波数変換回路9は、入力されるVCO4の信号の周波数を変換し、ADC10に出力する。
The
ADC10は、一定の間隔で入力をサンプリングし、デジタル信号に変換して、DSP11に出力する。
The
DSP11は、ADC10が出力した信号を直交復調し、瞬時位相を求め、瞬時位相から瞬時周波数を計算する。DSP11は、変調波において所望の周波数と実際の周波数との誤差を計算する。変調波の周波数が急峻に変化する点においては、一般的に、PLL回路は、周波数の急峻な変化に追従できず、所望の周波数と実際の周波数の誤差が大きくなる。DSP11は、検出したPLLの実際の周波数の時間変化と所望の周波数の時間変化とを比較し、両者の誤差が所定の値以下になるまでの収束時間を計算し、収束時間をパラメータ制御回路8に出力する。なお、DSP11は、所望の周波数を求めるのに必要なチャープ信号の傾きや長さなどのパラメータを内部のメモリに記憶しており、これらのパラメータを参照して所望の周波数を計算し、実際の周波数との誤差の計算に用いる。あるいはチャープ信号自体を記憶しておいても良い。
The
パラメータ制御回路8は、DSP11が出力する収束時間からDAC12の出力電圧を求め、求めた出力電圧をDAC12に出力する。また、パラメータ制御回路8は、チャープ生成回路7が出力する周波数ジャンプ信号に同期してスイッチ13をONし、収束時間から求めたスイッチ13のON時間が経過するとスイッチ13をOFFする。ここで、ON時間とは、スイッチ13がONである時間である。パラメータ制御回路8がスイッチ13に出力する信号は1ビットのデジタル信号で、”1”でスイッチON、”0”でスイッチOFFを意味する信号である。後述するが、パラメータ制御回路8は、収束時間から、DAC12の設定時間及びスイッチ13のON時間を算出しても良いし、収束時間とDAC12の設定時間及びスイッチ13のON時間と関係を示すテーブルをメモリに記憶しておいて、そのテーブルからDAC12の設定時間及びスイッチ13のON時間を求めても良い。
The
DAC12は、パラメータ制御回路8が出力する制御信号にしたがって、出力電圧を設定し、設定した電圧をスイッチ13に出力する。
The
スイッチ13は、パラメータ制御回路8の出力する制御信号にしたがってON/OFFを制御し、ONの間、DAC12の出力電圧をVCO4に出力する。OFFの場合は、DAC12の出力信号を遮断する。
The
VCO4は、スイッチ13がONの間、LF4の出力電圧とDAC12の出力電圧との合成電圧にしたがって、発振周波数を出力する。
The
スイッチ13がOFFされた後、上記で説明した動作と同様に、DSP11は、所望の周波数と実際の周波数の誤差が所定の値以下になるまでの収束時間を測定し、パラメータ制御回路8に収束時間を出力する。
After the
パラメータ制御回路8は、収束時間に応じて、DAC12の出力電圧とスイッチ13のON時間の2パラメータを変更する。パラメータ制御回路8は、DAC12の出力電圧を、随時、DAC12に出力する。そして、パラメータ制御回路8は、次の周波数ジャンプ信号に同期して、スイッチ13をONし、スイッチ13のON時間が経過するとスイッチ13をOFFする。その後、再びDSP11により収束時間が計測され、パラメータ制御回路8は収束時間応じてDAC12の出力電圧とスイッチ13のON時間の2パラメータを変更する。
The
このフローを繰り返すことにより、パラメータ制御回路8は、収束時間が最小となるパラメータを探索する。
By repeating this flow, the
図2は、この発明の実施の形態1に係るDAC12の印加電圧と収束時間との関係を表す概念図である。
図2に示すように、DAC12からの印加量が大きすぎる場合(図2(a)参照)及び小さすぎる場合(図2(c)参照)においては、DAC12による印加量が適切な場合(図2(b)参照)に比べて収束時間が長くなる。つまり、収束時間を観測し、収束時間を最小化するようなパラメータを探すことで、適切な印加パラメータを求めることができる。 収束時間が最小となるパラメータの探索手法としては、例えば以下の2つが挙げられる。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the relationship between the applied voltage and the convergence time of the
As shown in FIG. 2, when the application amount from the
1つ目の手法は、DAC12の出力電圧及びスイッチ13のON時間という2つのパラメータをそれぞれ全範囲でスイープし、それぞれの収束時間を記憶し、パラメータの値に対応する収束時間のテーブルを作成する手法である。最終的にパラメータ制御回路8は、収束時間が最小となるパラメータの値を採用し、変調波の生成を行う。
The first method sweeps two parameters of the output voltage of the
2つ目の手法は、最小化アルゴリズムである勾配降下法である。パラメータ制御回路8は、それぞれのパラメータの変化に対する収束時間の変化から勾配を計算し、勾配を下るようにパラメータを変化させることで、極小値にたどり着く。パラメータ制御回路8は、そのパラメータの値を採用し、変調波の生成を行う。
The second method is gradient descent, which is a minimization algorithm. The
以上のとおり、この発明の実施形態1によれば、収束時間をフィードバックして、印加電圧及び印加時間を調整するので、温度変化や経年劣化による回路特性の変化に応じて、動的に適切な印加パラメータを求めることができるという効果を奏する。収束時間を最小化するようにフィードバックを行うことで、所望の周波数からずれている無効な時間を最小化し、信号として有効な時間の割合を高めることが可能である。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, the convergence time is fed back to adjust the applied voltage and the application time, so that it is dynamically appropriate according to the change of the circuit characteristics due to the temperature change and the aged deterioration. The effect is obtained that the applied parameters can be determined. By performing feedback to minimize the convergence time, it is possible to minimize the ineffective time offset from the desired frequency and to increase the proportion of the effective time as a signal.
なお、実施の形態1のPLL回路は、VCO4の出力を分周器に入力し、分周器の出力を分周器5及び分周器22に入力する構成にしても良い。
In the PLL circuit of the first embodiment, the output of the
図3は、この発明の実施の形態1のPLL回路の一変形例を示す構成図である。
図3の構成にすると、分周器5及び分周器22の動作周波数は下がるので、分周比も小さくなる。分周器は、高い周波数で動作するほど消費電力が大きい特徴があるため、分周器31(第2の分周器の一例)を設けることにより、全体としての消費電力が小さくなる。また、分周器5及び分周器22の分周比が小さくなるため、分周器31を設けることにより全体の回路規模が小さくなる。FIG. 3 is a block diagram showing a modification of the PLL circuit of the
In the configuration of FIG. 3, since the operating frequencies of the
なお、DAC12として、出力インピーダンスをハイインピーダンスにすることができるDACを用いると、スイッチ13を用いなくても、スイッチ13をオフする代わりにDAC12の出力インピーダンスをハイインピーダンスとすることで同じ動作をさせることができる。その場合、パラメータ制御回路8はスイッチ13の代わりにDAC12の出力インピーダンスをハイインピーダンスにするか否かを制御する。
If a DAC capable of setting the output impedance to high impedance is used as the
また、DAC12が出力する電圧を時間変化させる構成も考えられる。この場合は、パラメータ制御回路8はDAC12の出力電圧の時間波形を制御する。このとき、時間波形はチャープ生成回路7が出力する周波数ジャンプ信号に同期している必要があるため、パラメータ制御回路8は、周波数ジャンプ信号に同期してDAC12の出力電圧を制御する。
In addition, a configuration in which the voltage output from the
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2に係るPLL回路の一構成例を示す構成図である。
実施の形態2の構成は、実施の形態1のDAC12及びスイッチ13を削除し、新たに追加したCP41(チャージポンプ回路の一例)の出力端子をCP2の出力端子と接続し、パラメータ制御回路8がCP41を制御する構成としたものである。実施の形態1との違いは、実施の形態1がDAC12とスイッチ13とを用いてLF3の出力端子に電圧を印加していたのに対し、実施の形態2は、CP41がLF3の入力端子に電流を印加することである。Second Embodiment
FIG. 4 is a block diagram showing an example of configuration of a PLL circuit according to
In the configuration of the second embodiment, the
CP41は、パラメータ制御回路8の制御信号にしたがって、LF3に電流を印加するチャージポンプ回路である。
The
次に、この発明の実施の形態2に係るPLL回路の動作について説明する。
パラメータ制御回路8及びCP41以外の動作は、実施の形態1と同様であるので、主にパラメータ制御回路8及びCP41について説明する。Next, the operation of the PLL circuit according to the second embodiment of the present invention will be described.
The operations other than the
パラメータ制御回路8は、DSP11が出力した収束時間からCP41の設定電流及びCP41のON時間を求める。パラメータ制御回路8は、随時、CP41に設定電流を出力するとともに、チャープ生成回路7の出力する周波数ジャンプ信号に同期して、CP41をONする制御信号を出力する。そして、パラメータ制御回路8は、CP41のON時間が経過すると、CP41をOFFする信号を出力する。パラメータ制御回路8が出力する制御信号は、1ビットのデジタル信号で、”1”であればON、”0”であればOFFを意味する。なお、パラメータ制御回路8は、実施の形態1と同様の方法で、DSP11が計測する収束時間を最小化するようなCP41の出力電流及びON時間を探索し、その後得られたパラメータを用いて運用する。
The
CP41は、パラメータ制御回路8の制御信号にしたがって、一定時間、LF3に電流を印加する。周波数が急峻に変化する点において、CP41は、LF3に適切な電荷を注入することにより、再び正しい周波数を出力するまでの時間が短縮する。
The
LF3は、ON時間において、CP2の出力電流及びCP41の出力電流の高周波成分を遮断し、VCO4に出力する。
The
VCO4は、LF3の出力信号にしたがって、発振周波数を制御し、発振信号を出力する。
The
以上のとおり、この発明の実施形態2によれば、収束時間をフィードバックして、CP41の印加電流及び印加時間を調整するので、温度変化や経年劣化による回路特性の変化に応じて、動的に適切な印加パラメータを求めることができるという効果を奏する。ループフィルタとしてアクティブフィルタを用いる場合、ループフィルタの出力電圧を外部から直接印加して所望の値にすることはできず、実施形態1を用いることはできないが、CP41を用いる構成では、ループフィルタの入力に電荷を注入することになるので、アクティブフィルタでも用いることができる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the convergence time is fed back to adjust the applied current and application time of the
なお、実施の形態2のPLL回路において、分周器31をVCO4の帰還経路に装荷し、VCO4の発振信号を分周器31に出力し、分周器31が分周した信号を分周器5に出力するようにしても良い。
In the PLL circuit of the second embodiment, the
図5は、この発明の実施の形態2に係るPLL回路の変形例を示す構成図である。
図5のように分周器31を挿入することにより、実施の形態1で説明したのと同様の理由で、全体としての消費電力を下げるとともに、回路規模を小さくすることができる。FIG. 5 is a block diagram showing a modification of the PLL circuit according to the second embodiment of the present invention.
By inserting the
1 PFD、2 CP、3 LF、4 VCO、5 分周器、6 ΔΣ変調器、7 チャープ生成回路、8 パラメータ制御回路、9 周波数変換回路、10 ADC、11 DSP、12 DAC、13 スイッチ、21 分周器、22 分周器、23 ミキサ、31 分周器、41 CP。 1 PFD, 2 CP, 3 LF, 4 VCO, 5 divider, 6 ΔΣ modulator, 7 chirp generation circuit, 8 parameter control circuit, 9 frequency conversion circuit, 10 ADC, 11 DSP, 12 DAC, 13 switches, 21 Divider, 22 divider, 23 mixer, 31 divider, 41 CP.
本発明のPLL回路は、周波数が時間変化する発振信号を分周する第1の分周器と、基準信号と分周器からの出力信号を比較し、基準信号と分周器からの出力信号の位相差に応じた信号を出力する位相周波数比較器と、位相周波数比較器が出力した信号の高周波成分を遮断し、高周波成分を遮断した信号を出力するループフィルタと、ループフィルタの出力信号にしたがって、発振周波数を変化させ、発振信号を出力する発振器と、発振器からの発振信号を周波数変換して出力する周波数変換回路と、発振器からの発振信号の周波数が急峻に変化してから、所望の周波数と実際の周波数の誤差が所定の値以下となるまでの収束時間を周波数変換回路からの出力に基づいて算出し、収束時間を示す信号を出力するデジタルシグナルプロセッサと、発振器からの発振信号の周波数が急峻に変化するタイミングを示す信号に同期し、デジタルシグナルプロセッサからの収束時間を示す信号にしたがったオン/オフを制御するオン/オフ制御信号と、デジタルシグナルプロセッサからの収束時間を示す信号にしたがった出力電圧を制御する出力電圧制御信号を、デジタルシグナルプロセッサが出力する収束時間を最小化するように出力するパラメータ制御回路と、パラメータ制御回路からの出力電圧制御信号にしたがって出力電圧を設定し、出力電圧を出力するデジタルアナログ変換器と、パラメータ制御回路からのオン/オフ制御信号にしたがってオンとオフを切り替え、デジタルアナログ変換器からの出力電圧を発振器に伝達するか否かを制御するスイッチとを備える。 The PLL circuit of the present invention compares a reference signal and an output signal from the frequency divider with a first frequency divider that divides an oscillation signal whose frequency changes with time, and outputs the reference signal and the output signal from the frequency divider. A phase frequency comparator that outputs a signal according to the phase difference between the two, a loop filter that cuts off the high frequency component of the signal output by the phase frequency comparator and that cuts off the high frequency component, and an output signal of the loop filter Therefore, after changing the oscillation frequency, an oscillator that outputs the oscillation signal, a frequency conversion circuit that converts the frequency of the oscillation signal from the oscillator and outputs it, and the frequency of the oscillation signal from the oscillator changes rapidly, the convergence time to the actual frequency error between the frequency is equal to or less than the predetermined value is calculated based on the output from the frequency converting circuit, a digital signal processor for outputting a signal indicating a convergence time Frequency of the oscillation signal from the oscillator is synchronized with the signal indicating the timing of changes sharply, and on / off control signal for controlling the on / off according to the signal indicating the convergence time from the digital signal processor, a digital signal processor A parameter control circuit that outputs an output voltage control signal for controlling an output voltage according to a signal indicating a convergence time of the digital signal processor so as to minimize the convergence time, and an output voltage control signal from the parameter control circuit The digital-to-analog converter which outputs the output voltage is set according to the on / off control signal from the parameter control circuit, and the output voltage from the digital-to-analog converter is transmitted to the oscillator And a switch for controlling whether or not
Claims (7)
基準信号と前記分周器が分周した前記発振信号とを比較し、その差に応じた信号を出力する位相周波数比較器と、
前記位相周波数比較器が出力した信号の高周波成分を遮断し、高周波成分を遮断した信号を出力するループフィルタと、
前記ループフィルタの出力信号にしたがって、発振周波数を変化させ、前記発振信号を出力する発振器と、
前記発振信号の周波数を求めるデジタルシグナルプロセッサと、
前記デジタルシグナルプロセッサが求めた前記発振信号の周波数に基づいて制御パラメータを求めるパラメータ制御回路と、
前記制御パラメータにしたがって、前記ループフィルタまたは前記発振器にアナログ信号を出力し、前記発振器の前記発振周波数の時間変化を補正するデジタルアナログ変換器と、
を備えたPLL回路。A frequency divider that divides an oscillation signal whose frequency changes with time;
A phase frequency comparator that compares a reference signal with the oscillation signal divided by the divider and outputs a signal according to the difference;
A loop filter for blocking a high frequency component of the signal output from the phase frequency comparator and outputting a signal obtained by blocking the high frequency component;
An oscillator that changes an oscillation frequency according to an output signal of the loop filter and outputs the oscillation signal;
A digital signal processor for determining the frequency of the oscillation signal;
A parameter control circuit for obtaining a control parameter based on the frequency of the oscillation signal obtained by the digital signal processor;
A digital-to-analog converter that outputs an analog signal to the loop filter or the oscillator according to the control parameter, and corrects a time change of the oscillation frequency of the oscillator;
PLL circuit equipped with
前記パラメータ制御回路は、前記収束時間から前記制御パラメータを求めることを特徴とする請求項1に記載のPLL回路。The digital signal processor compares the temporal change of the oscillation frequency set in the oscillator via the division ratio of the divider with the temporal change of the frequency of the oscillation signal output by the oscillator and performs the oscillation. Determining a convergence time for the signal, and outputting the convergence time to the parameter control circuit;
The PLL circuit according to claim 1, wherein the parameter control circuit determines the control parameter from the convergence time.
前記パラメータ制御回路は、前記収束時間から、前記スイッチのON時間及び前記デジタルアナログ変換器の出力電圧を求めて、前記ON時間に基づいて前記スイッチを制御し、前記出力電圧を前記制御パラメータとして前記デジタルアナログ変換器を制御することを特徴とする請求項2に記載のPLL回路。A switch provided between the loop filter or the oscillator and the digital-to-analog converter, for passing or blocking a voltage output from the digital-to-analog converter;
The parameter control circuit determines the ON time of the switch and the output voltage of the digital-to-analog converter from the convergence time, controls the switch based on the ON time, and uses the output voltage as the control parameter. The PLL circuit according to claim 2, which controls a digital-to-analog converter.
前記チャープ信号をΔΣ変調するΔΣ変調器と、
を備え、
前記分周器は、ΔΣ変調された前記チャープ信号にしたがって、前記発振信号を分周し、
前記パラメータ制御回路は、前記タイミングにしたがって、前記スイッチをONすることを特徴とする請求項3に記載のPLL回路。A chirp generation circuit that generates a chirp signal indicating a change in frequency of the oscillation signal, and outputs a timing at which the frequency changes in the chirp signal to the parameter control circuit;
A ΔΣ modulator that ΔΔ modulates the chirp signal;
Equipped with
The divider divides the oscillation signal in accordance with the Δ 変 調 modulated chirp signal,
The PLL circuit according to claim 3, wherein the parameter control circuit turns on the switch according to the timing.
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