KR100273883B1

KR100273883B1 - 위상고정루프(pll) 회로 및 동조전압 발생회로

Info

Publication number: KR100273883B1
Application number: KR1019940003250A
Authority: KR
Inventors: 데틀레프슈바르쯔; 슈테판바텔스
Original assignee: 가이어 막스, 아일러스 노르베르트; 블라우풍크트-베르케 게엠베하
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 2000-12-15
Also published as: EP0615343A1; JPH0738457A; DE4307673A1; ES2126663T3; US5537448A; ATE174458T1; EP0615343B1; DE59407419D1; KR940023056A

Abstract

본 발명은, 위상 동기루프를 이용하여 라디오수신기내 발진기의 동조전압을 발생하기 위한 회로에 관한 것으로서, 루프필터의 절환은, 1의 루프증폭에 의해 정의되는 한계 주파수가 상기 절환에 의해 변동되는 한편, 상기 한계 주파수영역내에서 상기 증폭의 주파수에 대한 의존성은 거의 변동하지 않도록 행하여진다.

Description

위상고정루프(PLL) 회로 및 동조전압 발생회로

제1도는 제1실시예의 블록회로도,

제2도는 공지 PLL 회로의 블록회로도,

제3도는 제2도에 따른 회로의 보드 다이어그램 (Bode diagram),

제4도는 또 하나의 공지 회로의 블록도,

제5도는 제4도에 따른 루프필터를 사용한 제2도에 따른 공지 회로의 보드 다이어그램,

제6도는 제1도의 본 발명에 따른 회로의 보드 다이어그램,

제7도는 본 발명에 따른 회로의 제 2 실시예,

제8도는 제 3 실시예이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1, 42 : 발진기 2 : 출력부

3 : 주파수 분할기 4 : 기준 주파수

5 : 위상 검출기 6 : 전류원

7 : 루프 필터 8, 25, 26 : 저역 필터

21, 22, 34 : 절환기 23, 24 : 루프 필터

31 : 증폭기 32, 33 : 필터

35, 44 : 저항 36 : 콘덴서

본 발명은 특허청구의 범위 제 1 항에 따른 회로에 관한 것이다.

주파수 변화시 PLL(P1ase-Locked Loop)회로의 입상시간 (bui1d-up time)은 루프의 한계 주파수 (fg) 에 반비례한다. 여기서, fg 는 개방 회로의 증폭을 1 혹은 0dB 이득에 해당하는 주파수이다. 한계 주판수 (fg) 가 크면 클수록 PLL 회로는 더욱 신속하게 안정화된다.

그러나, 안정화된 상태에서는, PLL 회로의 거동은 한계 주파수가 작을수록 유리하다. 특히 위상 비교회로에 공급되는 기준 주파수의 감쇄는 한계 주파수가 작을수록 더 커진다. 그중에서도 특히 기준 주파수가 발진기 주파수로부터 크게 벗어나 있는 라디오 수신기용의 PLL 회로에서는, 기준 주파수에 의한 동조전압의 교란이 현저하게 나타나게 된다.

따라서, 입상의 신속화에 대한 요청과 교란의 최소화에 대한 요청은 상호 상충되며, 그렇기 때문에 통상적으로 사용되는 PLL 회로에서는 그 절충안이 적용되고 있다. 짧은 시간동안 각 수신된 주파수로부터 다른 주파수로 시험적으로 절환되는 수신기에서는 특히 짧은 입상시간에 대한 요청이 크다. 이것은 예를 들어, 자동차라디오에서 상이한 주파수를 갖는 송신기가 동일한 프로그램 혹은, 동일한 지역적 영역에 적용되는 교통안내를 보내고 있는지 여부를 테스트하지만, 높은 필드강도로 수신되어야 한다. 이 경우, 시험적인 절환이 매우 짧기 때문에, 추가의 조치들이 매번 취해진 이후에만 수신의 교란이 가능한 작게 발생하게 된다.

한계 주파수를 절환하기 위한 공지된 종래의 회로는 원칙적으로 루프증폭의 절환, 예를 들어, PLL 회로의 출력전류를 절환하거나 루프필터내 저항을 절환함으로써 작동한다. 그러나, 이 경우 특성곡선 즉, 한계 주파수의 영역에서 주파수에 대한 루프증폭의 기울기가 급격해지며, 이는 PLL 회로의 안정성 불량으로 연결되게 된다.

본발명의 목적은, 한계 주파수에 관련하여 절환가능하지만 각 한계 주파수에 의존하지 아니하고, 안정적인 작동이 가능한 PLL 회로를 구비하는 동조전압 발생회로를 제공하는 것이다.

상기 목적은 특허청구의 범위 제 1 항의 특징부에 제시된 본 발명에 의해 해결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상이한 한계 주파수를 갖는 다수의 루프필터를 구비하고, 이들 루프필터의 입력부는 위상 검출기에 선택적으로 연결가능하도록 되어 있다. 또 하나의 실시예에서는, 상기 루프필터가 능동필터이고, 그 주파수 결정소자가 절환가능하도록 되어 있다.

다수의 루프필터를 사용할 경우에는 하나의 루프필터로부터 다른 루프필터로 절환할 때 또 하나의 동조전압의 입상과정이 일어나게 된다.

본 발명의 또 다른 목적은, 예를들어 새로운 송신기에의 동조시 신속히 입상 될 뿐만아니라, 정상작동시에는 노이즈가 적고 기준 주파수의 감쇄가 크게 될 수 있도록 구성되며, 이때 두 작동상태간의 이행을 위하여 동조전압의 입상을 갱신할 필요가 전혀 없도록 PLL 회로를 구성하는 것이다.

이 실시형태는, 두 루프필터의 입력부사이에 저항이 배치되어 있는 것을 특징으로 하며, 이 저항을 통하여 두번째 루프필터의 콘덴서가 입상위상중에 이미 위상 비교회로에 의해 주어진 전압에 이미 도달하므로, 절환시 적어도 의도하는 정확한 전압이 두번째 루프필터의 콘덴서에 존재하게 된다. 특히, PLL 회로용으로 설계된 집적 회로인 경우에는, 본 발명의 실시에 소요되는 비용은 하나의 부가적인 저항뿐이다. 이 실시형태는 특허청구의 범위 제 1 항의 특징과 함께 이용될 수 있을 뿐만아니라 독립적으로도 이용될 수 있다.

종속청구의 범위에서는 독립항에 개시된 본 발명의 바람직한 실시예나 개선례들이 개시되어 있다.

이하에서 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 첨부 도면에서는 동일한 부분에 대해 동일한 참조부호가 부여되어 있다.

제 2 도에 따른 공지의 PLL 회로에서는, 제어 가능한 발진기 (1)는 동조전압(U)에 의해 제어 가능하고, 발진기 (1)의 출력부 (2)에서 발진기에 의해 발생된 교류전압이 도시않은 혼합기로 공급된다. 또한 발진기(1)의 출력신호는 프로그램가능한 주파수 분할기 (3)로 공급되고, 주파수 분할기 (3)는 원하는 수신주파수를 설정하는 역할을 한다. 주파수 분할기 (3)의 출력신호는 4에서 공급되는 기준 주파수와 함께 위상 검출기 (5)로 도입된다.

위상 검출기 (5)는 그 출력측에 전류원이 접속되어 있다. 전류원 (6)은 루프필터 (7)의 입력부에서 발생하는 누설전류 (I_L)를 상징하며, 누설전류 (I_L)는 별도로 도시하지 아니한 전류원에 의해 보상되어야 한다. 이러한 보상은 일반적으로 전류 임펄스에 의해 이루어지기 때문에, 누설전류가 높으면 입상된 상태에서 높은 전류 임펄스로 귀결되어 발진기 (1)의 동조전압에 교란이 발생하게 된다. 이에 따라, 낮은 한계 주파수를 갖는 루프필터를 사용한 고도의 교란억제가 불가결하다.

위상 검출기 (5)의 출력전류는 루프필터 (7)에 공급되고, 루프필터 (7)는 그 출력측에서 저역필터 (8)를 통하여 발진기 (1)의 제어 입력부와 연결되어 있다. 이러한 PLL 회로의 특성을 특정화하기 위하여 개방루프에서의 그의 거동은 즉, 루프증폭은 주파수에 의존하여 고려되게 되며, 이것은 제 2 도에 따른 공지의 회로에 대해서 제 3 도에 보드 다이어그램의 형태로 도시되어 있다. 증폭과 주파수는 대수눈금으로 표시되어 있다. 여기서, 실선의 중간곡선은 평균 루프전류(I₁) = 한계 주파수가 fg₁인 위상 검출기 (5)의 출력전류인 경우에 대한 것이다. 루프필터 (7)의 에지 주파수는 f_a및 f_b이고, 저역필터 (8)의 에지 주파수는 f_c이다.

짧은 입상시간을 얻기 위하여 한계 주파수가 높아지면, 제 2 도에 따른 회로의 경우, 전류가 예를 들어 I₃의 값으로 높아지게 된다. 하지만 그와 함께 한계 주파수도 상향이동하여 경사가 급한 곡선의 분지점에까지 이르게 된다. 그리하여 안정성 거동이 불리하게 된다. 이것은 한계 주파수가 fg₂인 저전류 I₂인 경우에도 마찬가지로 적용된다.

제 4 도는 한계 주파수의 변동을 위한 PLL 회로의 다른 공지예를 나타낸 것으로서, 여기서의 PLL 회로에서는 한계 주파수를 높이기 위해 콘덴서 (11, 12)와 저항 (13)으로 이루어진 필터에 또 하나의 저항 (14)이 스위치 (15)에 의해 병렬 접속되어 있다. 그리하여 저항 (14)이 없는 경우 제 4 도에 따른 필터는 제 5 도에 실선으로 표시되던 증폭경로를 취하지만, 저항 (14)이 있는 경우 점선으로 표시된 경로를 취하게 되며, 한계 주파수가 fg₂인 영역의 경사는 fg₁에서의 경사보다 더 심하다.

제 1 도에 도시된 본 발명에 따른 회로에서는 위상 검출기의 출력부 및 발진기 (1)의 제어 입력부에는 제어 가능한 절환기 (21, 22)가 마련되어 있고, 이들 각각은 각 하나의 루프필터 (23, 24)와 저역필터 (25, 26)로 이루어진 다수의 직렬 회로를 절환한다. 대부분의 경우에는 두개의 루프필터간의 절환으로 충분하지만, 본 발명의 범위내에서는 둘이상의 루프필터사이에서 절환되도록 할 수도 있다. 루프필터는 한계 주파수가 변동되도록 구성되지만 절대적인 증폭변동은 일어나지 아니하며, 이에 대해서는 제 6 도에 도시되어 있다. Ⅱ로 표시된 곡선은 높은 한계 주파수를 갖는 루프필터에 적용되며, 이에 의해 입상이 신속하게 될 수 있다. 한계 주파수 (fg₁)을 갖는 곡선 I에 의해서는 양호한 교란억제가 달성되며, 이것은 제 6 도에서 기준 주파수 (f_ref)의 예에 도시되어 있고, 기준 주파수에 있어서 곡선 Ⅱ는 ar₂의 적은 감쇄를 가지며 이 감쇄는 루프 필터를 절환할 때 ar₁값으로 상승하게 된다.

제 7 도는 능동적 루프필터를 가진 실시예를 도시한 것으로, 이 루프필터는 하나의 증폭기 (31)와 부귀환 (negative feedback) 회로내에 각각 존재하는 두개의 필터 (32, 33)로 이루어지며 이들은 절환기 (34)에 의해 그중 하나가 절환될 수 있도록 되어 있다. 이 능동적 루프필터에 의해 나타날 수 있는 두개의 한계 주파수에 대해서는 하나의 저항 (35)과 하나의 콘덴서 (36)로 이루어진 단일의 저역필터로서도 충분하다.

제 8 도에 따른 실시예에 있어서, 참조부호 41은 그 자체 공지되어 있는 집적 회로 예를 들어 TDA 7326 형 집적 회로를 가리키며, 이것은 제어가능한 발진기(42)와 루프필터를 제외하고 PLL 회로의 거의 모든 부분 특히 프로그램 가능한 주파수 분할기와 위상 검출회로를 포함한다. 집적 회로는 두개의 출력부 (LPIN1 및 LPIN2)를 가지고 이들 각각은 입상상태에 따라 능동화된다. 첫번째 출력부(LPIN1)는 콘덴서 (C11, C21)와 저항 (R11)으로 이루어진 제 1 루프필터와 저역필터 (R12, R13)를 통해 발진기 (42)의 제어입력부와 연결되어 있다. 발진기(42)의 출력부는 콘덴서 (43)를 통해 집적회로 (41)의 입력부 (FMIN)에 접속되어 있다.

집적 회로 (41)의 두번째 출력부 (LPIN2)는 콘덴서 (C12, C22)와 저항 (R21)으로 이루어진 제 2 루프필터와 저역필터 (R12, C13)를 통해 발진기 (42)의 제어 입력부와 연결되어 있다. 본 발명에 따르면 두 출력부 (LPIN1 및 LPIN2)는 저항 (44)을 통해 연결되어 있다. 이 저항 (44)은, 입상상태에서와 정상상태에서의 거동을 결정하는 두 루프필터의 특성이 거의 그대로 유지될 수 있도록 할 정도로 크다. 그러나 이것은, 제 1 루프필터 (C11, C21, R11)가 사용되는 입상 중에 콘덴서 (C12)가 입상중에 설정되는 전압으로 점차 충전될 수 있도록 한다. 콘덴서 (C12)가 입상과정의 종료시에 거의 안정된 값을 취하게 되면 집적 회로 (41)에 의해 출력부 (LPIN2)가 스위치 온되고 출력부 (LPIN1)가 스위치오프된다. 제 2 루프필터 (C12, C22, R21)는 추가의 교란적인 입상과정이 없이 계속 작동되게 되는 상태에 이미 존재하게 된다.

Claims

복수의 루프필터 (23, 24)를 구비하는 라디오 수신기용 PLL 회로로서, 각각의 상기 루프필터는, 개방 위상 제어 루프가 1의 증폭율을 갖는 주파수로 정의된, 상이한 각각의 한계 주파수를 가지며, 상기 각 루프필터의 각 한계 주파수를 포함하는 주파수 범위내의 주파수에 대하여 루프 증폭의 기울기를 실질적으로 일정하게 유지하면서 상기 다수의 루프필터 사이를 절환하기 위한 각각의 전환수단(21, 22)이 제공되는 것을 특징으로 하는 PLL 회로.
제1항에 있어서, 상기 다수의 루프필터 (23, 24)는 위상 검출기 (5)에 선택적으로 연결된 입력부를 갖는 것을 특징으로 하는 PLL 회로.
제2항에 있어서, 상기 각 루프필터 (23, 24)는 저역필터 (25, 26)와 직렬로 접속되며, 상기 저역필터 (25, 26)의 출력부는 전압제어 발진기 (1)의 제어 입력부와 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 PLL 회로.
제2항에 있어서, 상기 루프필터(C11, C21, R11; C12, C22, R21)는 상기 루프필터에 공통인 저역필터 (R12, C13)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 PLL 회로.
제2항에 있어서, 상기 두 루프필터 (C11, C21, R11; C12, C22, R21)의 입력부 사이에 저항(44)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 PLL 회로.
제5항에 있어서, 상기 저항 (44)은, 상기 저항 (44)과 이에 접속된 상기 루프필터의 콘덴서에 의해 형성되는 저역필터가 낮은 쪽 한계 주파수를 갖는 루프필터의 한계 주파수보다 낮은 한계 주파수를 갖도록 하기에 충분히 큰 값으로 선정되는 것을 특징으로 하는 PLL 회로.
제1항에 있어서, 상기 루프필터 (31, 32, 33)는 능동필터이며, 그 주파수 결정소자 (32, 33)는 절환가능한 것을 특징으로 하는 PLL 회로.
위상 고정 루프를 이용하여 라디오수신기내 발진기의 동조전압을 발생하기 위한 회로에 있어서, 두개의 루프필터 (C11, C21, R11; C12, C22, R21)는 상이한 한계 주파수를 가지고, 그중 하나의 입상상태에 따라 신호가 부여되며, 상기 두 루프필터 (C11, C21, R11; C12, C22, R21)의 입력부 사이에 저항(44)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동조전압발생 회로.
제8항에 있어서, 상기 저항 (44)은, 상기 저항 (44)과 이에 접속된 상기 루프필터의 콘덴서에 의해 형성되는 저역필터가 낮은 쪽 한계 주파수를 갖는 루프필터의 한계 주파수 보다 낮은 한계 주파수를 갖도록 하기에 충분히 큰 값으로 선정되는 것을 특징으로 하는 동조전압발생 회로.