WO1996029785A1 - Variable loop gain frequency synthesizer - Google Patents

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WO1996029785A1
WO1996029785A1 PCT/JP1995/000477 JP9500477W WO9629785A1 WO 1996029785 A1 WO1996029785 A1 WO 1996029785A1 JP 9500477 W JP9500477 W JP 9500477W WO 9629785 A1 WO9629785 A1 WO 9629785A1
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PCT/JP1995/000477
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Kazuyuki Hori
Masaru Kokubo
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Hitachi, Ltd.
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Abstract

A frequency synthesizer comprising a phase frequency comparator (1), switching circuits (3n and 3p), constant-current sources (4n and 4p), a loop filter (5), a voltage-controlled oscillator (6), and a frequency divider (7) is provided with a first signal generator (8) which detects the absolute value of phase difference based on the output signal of the phase-frequency comparator (1), a second signal generator (9) which generates a pulse signal whose temporal ratio between the high and low levels is determined based on the output of the generator (8), switching circuits (11n and 11p) which are driven by the output signal of the generator (9), and constant-current sources (12n and 12p) connected to the circuits (11n and 11p). The temporal ratio between the high and low levels of the output of the generator (9) changes during the period when the circuits (3n and 3p) conduct. The electric current supply from the constant-current sources (12n and 12p) is effected or stopped based on the signal. Therefore, the loop gain is increased or decreased in accordance with the phase difference.

Description

明 細 書 ループ利得可変型周波数シンセサイザ 技術分野  Description Loop gain variable frequency synthesizer Technical field
本発明は、 指定された周波数にて発振する周波数シンセサイザに係わ リ、 特に、 指定 数を変更した場合に高速な周波数切り替えを行うの に好適な周波数シンセサイザと、 それを用いた無線通信装置に係わる, 背景技術  The present invention relates to a frequency synthesizer that oscillates at a specified frequency, and more particularly to a frequency synthesizer suitable for performing high-speed frequency switching when a specified number is changed, and a wireless communication device using the same. Related background art
従来の P L Lシンセサイザで主流となる形式は、 位相周波 »比較器 (以下、 P F Cと略す。 ) とチャージポンプを用いる形式である, 第 1 3図に基本的な P L Lシンセサイザの構成図を示す, 第 1 3図において P F C 1は、 基準信号 Rと入力信号 Vの位相差を検出してパルス信号 U Bと D Bを出力する, チャージポンプは、 反転回《S2とスィッチ回路 3 n、 3 pと定鼋¾源4 n、 4 pから構成されており、 P FC 1から出力 されたパルス信号 U Bと D Bに応じてスィッチ回路 3 n、 3 pを開 Kす ることによって出力電流を制御する, さらに、 ループフィルタ 5でチヤ ージポンプからの出力電流を平滑化すると共に、 平滑化された電流を電 圧に変換し、 VC06を JB助する, VC 06は、 ループフィルタ 5から の出力電圧に応じた JS波数にて発振し、 これが P L Lシンセサイザの出 力となる. また、 V C 06からの出力信号は、 分周器 7によって外部か ら指定される分局 »にて分周され、 PF C 1へ入力信号 Vとして さ れる. 以上の構成によって、 P L Lシンセサイザの出力として、 基準信 号の周波数を外節から指定される分周 »倍した発振用波数が得られる. したがって、 指定分爾»を変更することによって、 周波数切り替えが行 なわれる。 The mainstream type of the conventional PLL synthesizer is a type that uses a phase frequency »comparator (hereinafter abbreviated as PFC) and a charge pump. Fig. 13 shows the configuration diagram of a basic PLL synthesizer. 13 In Fig. 13, PFC 1 detects the phase difference between reference signal R and input signal V and outputs pulse signals UB and DB. The charge pump determines the inversion time (S2 and switch circuits 3 n and 3 p). It consists of power sources 4 n and 4 p, and controls the output current by opening switch circuits 3 n and 3 p according to the pulse signals UB and DB output from PFC 1. The loop filter 5 smoothes the output current from the charge pump, converts the smoothed current into a voltage, and assists VC06 with JB. VC06 is the JS wave number corresponding to the output voltage from the loop filter 5. And this is the output of the PLL synthesizer The output signal from VC 06 is frequency-divided by a frequency divider 7 externally specified by the frequency divider 7 and input to the PFC 1 as an input signal V. With the above configuration, the output of the PLL synthesizer is output. As a result, the oscillation wave number obtained by multiplying the frequency of the reference signal by the frequency division specified by the outer section is obtained. Therefore, by changing the specified frequency, the frequency can be switched. Be done.
第 1 4図は、 第 1 3図に示した P L Lシンセサイザに用いられている P FC 1の具体的な回路構成例を示す図である。 第 1 3図の P FC 1は、 NAND 6 1 aと 6 1 b、 NAND 62 aと 6 2 b、 NAND 6 3 aと 63 b, N AND 64 aと 64 bの 4つのリセッ ト .セッ ト型フリ ップ フ αッブ (RS— F F) 回路と NAND 65から構成されており、 ΝΑ ND 65の出力によって各 R S— FF回路がリセッ 卜されるように結線 されている。 第 1 4図には、 反転型論理稜 (NAND) 回路を用いて構 成した P FCを一例として示したが、 これ以外にも反転型論理和 (NO R) 回路を用いた P F Cなどが知られている。  FIG. 14 is a diagram showing a specific circuit configuration example of the PFC 1 used in the PLL synthesizer shown in FIG. PFC 1 in Fig. 13 has four resets: NAND 61a and 61b, NAND 62a and 62b, NAND 63a and 63b, NAND 64a and 64b. It consists of a type flip-flop (RS-FF) circuit and a NAND 65, and is connected so that the output of the ND 65 resets each RS-FF circuit. Fig. 14 shows an example of a PFC using an inverted logic edge (NAND) circuit, but other PFCs using an inverted OR (NOR) circuit are also known. Have been.
第 1 5図 ( a ) から ( c ) に、 第 14図に示した P F C 1の動作を表 すタイミング図を示す, 第 1 5図 (a) に示すように、 基準信号 Rと入 力信号 Vの位相差が零のときには、 出力信号 UBと DBは両方ハイレべ ルとなるので、 第 1 3図のスィッチ回路 3 nと 3 pは共に非導通となる。 一方、 第 1 5図 (b) に示すように、 入力信号 Vの基準信号 Rに対する 位相差が正 (入力信号 Vの位相が進んだ状態) のときには、 出力信号 D Bがパルス信号となるので、 第 1 3図のスィッチ回路 3 nが導通 ·非導 通を繰り返し、 出力信号 D Bがローレベルである期間中定¾流源 4 nへ ¾流を引き込む, また、 第 1 5図 (c) に示すように、 入力信号 Vの基 準信号 Rに対する位相差が負 (入力倌号 Vの位相が運れた状態) のとき には、 出力信号 UBがパルス信号となるので、 第 1 3図のスィッチ回路 3 pが導通 ·非導通を緣り返し、 出力信号 UBがローレベルである期間 中定¾流源 4 pから電流を流し出す。 ここで、 第 1 5図 (b) 或いは第 1 5図 ( c) における単位時間あたりのパルス信号 D B或いはパルス信 号 UBがローレベルとなる時間的比率は、 基準信号 Rと入力信号 Vの位 相差に比例する · 入力信号 Vの基準信号 Rに対する位相差が 2 πである とき、 出力信号 D Bは口一レベルとなり、 また、 位相差が一 2 πのとき には、 出力信号 U Bがローレベルとなる。 Fig. 15 (a) to (c) show timing diagrams showing the operation of the PFC 1 shown in Fig. 14. As shown in Fig. 15 (a), the reference signal R and the input signal When the phase difference of V is zero, the output signals UB and DB are both at a high level, so that the switch circuits 3 n and 3 p in FIG. 13 are both non-conductive. On the other hand, as shown in FIG. 15 (b), when the phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R is positive (when the phase of the input signal V is advanced), the output signal DB becomes a pulse signal, The switch circuit 3n shown in Fig. 13 repeats conduction and non-conduction, and draws a current to the constant current source 4n during the period when the output signal DB is at a low level. As shown in the figure, when the phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R is negative (when the phase of the input signal V is carried), the output signal UB becomes a pulse signal. The switch circuit 3 p repeats conduction and non-conduction, and the current flows from the constant current source 4 p during the period when the output signal UB is at the low level. Here, the time ratio at which the pulse signal DB or the pulse signal UB per unit time in FIG. 15 (b) or FIG. 15 (c) becomes low level is determined by the order of the reference signal R and the input signal V. Is proportional to the phase difference · The phase difference between input signal V and reference signal R is 2π At this time, the output signal DB is at the mouth level, and when the phase difference is 12π, the output signal UB is at the low level.
いま、 P L Lシンセサイザの定常状態(P L Lシンセサイザの発振周 波数が外部から指定される分周数及び基準信号の周波数により定まる一 定値を保持している状態)における入力信号 Vの基準信号 Rに対する位 相差 (以下、 定常位相誤差と記す。 ) 力 第 1 5図 (b ) に示すような 正の一定値であると仮定する。 この位相差が外乱等によって正の方向へ 增加した場合、 P F C 1の出力信号 D Bが a—レベルとなる時間的比率 が增加することになる, したがって、 チャージポンプ 4 nが引き込む平 均的な S流が増加する。 その結果、 V C O 6駆動点の 位が低下するの で、 V C O利得が正の場合には V C O 6からの出力信号の周波数が低下 することにより前記位相差が滅少する。 このようにして、 前記位相差を —定值に収束させるような制御が働くので、 収束後の P F C 1の入力信 号 Vと基準信号 Rの周波数は一致する。 その結果、 V C 0 6からの出力 信号の周波数、 即ち P L Lシンセサイザの発振周波数は、 基準信号 Rの 两波数の分周数倍になる,  Now, the phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R in a steady state of the PLL synthesizer (a state in which the oscillation frequency of the PLL synthesizer holds a constant value determined by an externally specified frequency division frequency and a reference signal frequency). (Hereinafter, this is referred to as the steady-state phase error.) Force Assume a positive constant value as shown in Fig. 15 (b). If this phase difference increases in the positive direction due to disturbance or the like, the time ratio at which the output signal DB of the PFC 1 becomes the a-level will increase. Therefore, the average S drawn by the charge pump 4 n will be increased. The flow increases. As a result, the position of the VCO 6 driving point decreases, so that when the VCO gain is positive, the frequency of the output signal from the VCO 6 decreases, and the phase difference decreases. In this way, control is performed so as to converge the phase difference to a constant, so that the frequency of the input signal V of the PFC 1 and the frequency of the reference signal R after convergence match. As a result, the frequency of the output signal from VC 06, that is, the oscillation frequency of the PLL synthesizer, becomes the frequency division number times the frequency of the reference signal R,
ところで、 第 1 3図に示す P L Lシンセサイザでは、 定¾流源 4 nと 4 pの «流値 (第 1 3図中の I 1 )は一定値である。 そのため、 周波数 切り眷 時間を短縮するために I 1を大きく選んでループ利得を増加さ せることによりループを広带域化すると、 基準侰号 Rに含まれる位相雑 音成分が閉ループの周波数特性によって十分に除去されることなく出力 される, 逆に、 基準信号 Rに含まれる位相雑音成分を除去するために I 1を小さく選んでループ利得を減少させることによりループを狭帯域化 すると、 周波数切り替え時間が長くなるという相反した問題が生じる。 この問理点を解決するため、 P F C 1の入力信号 Vと基準信号 Rの位 相差を検出し、 この位相差の大小に応じてチャージポンプからの出力 S 流値を可変とする方法が知られている。 本手法の従来例として、 特願平 3 - 1 7 2 024には前記位相差に基づいて前記出力鼋流値を変化させ るループ利得可変型 P L Lシンセサイザが開示されている。 By the way, in the PLL synthesizer shown in FIG. 13, the constant current values (I 1 in FIG. 13) of the constant current sources 4 n and 4 p are constant values. Therefore, if the loop is widened by selecting I1 large and increasing the loop gain in order to shorten the frequency switching time, the phase noise component included in the reference signal R will depend on the frequency characteristics of the closed loop. It is output without being sufficiently removed. Conversely, if the loop is narrowed by selecting a small I 1 and reducing the loop gain in order to remove the phase noise component contained in the reference signal R, the frequency is switched. The contradictory problem of longer time arises. To solve this problem, the phase difference between the input signal V of the PFC 1 and the reference signal R is detected, and the output S from the charge pump is determined according to the magnitude of the phase difference. A method of making the flow value variable is known. As a conventional example of this technique, Japanese Patent Application No. 3-172024 discloses a loop gain variable type PLL synthesizer that changes the output current value based on the phase difference.
第 1 6図に、 かかる従来技術を用いたループ利得可変型 P L Lシンセ サイザの構成を示す。 この従来例では、 第 1 3図に示した P L Lシンセ サイザの基本構成に、 反転回路 52とスィッチ回路 53 n、 53 pと定 電流源 54 n、 54 pから成るル一ブ利得を変化させるための第 2のチ ヤージポンプ回路が付加されている。 また、 第 1 6図の P F C 5 1には 第 2チャージポンプ制御用信号 UF Bと D F Bを発生させる機能が追加 されている。  FIG. 16 shows the configuration of a loop gain variable PLL synthesizer using such a conventional technique. In this conventional example, the basic configuration of the PLL synthesizer shown in FIG. 13 is based on changing the gain of the loop consisting of the inverting circuit 52, the switch circuits 53n and 53p, and the constant current sources 54n and 54p. A second charge pump circuit is added. The function of generating the second charge pump control signals UFB and DFB is added to the PFC 51 of FIG.
ここで、 第 1 7図に PFC 5 1の具体的回路構成例を示す。 第 1 7図 は、 第 1 4図の P F C 1に NAND 7 1 a と 7 1 bおよび反転回路 72 aと 72 bが付加された構成になっている。  Here, FIG. 17 shows a specific circuit configuration example of the PFC 51. FIG. 17 shows a configuration in which NANDs 71 a and 71 b and inverting circuits 72 a and 72 b are added to the PFC 1 of FIG.
また、 第 1 8図 ( a ) から (d ) に、 第 1 7図に示した P F C 5 1の 動作を表すタイミング図を示す。  FIGS. 18 (a) to 18 (d) are timing diagrams showing the operation of the PFC 51 shown in FIG.
第 1 8図 ( a) は、 入力信号 Vの基準信号 Rに対する位相差が零以上 π以下の場合に相当し、 第 1 8図 ( c) は、 入力信号 Vの基準信号 Rに 対する位相差が一 π以上零以下の場合に相当する。 第 1 8図 (a) 及び ( c ) に示すように、 位相差の絶対値が π以下のときには、 第 2チヤ一 ジポンプ制御信号 U F Βと D F Βは両方ハイレベルとなるので、 第 1 6 図のスィッチ回路 53 ηと 53 ρは共に非導通となる。 すなわち、 この 場合のチャージポンプからの出力罨流値は I 1 となる。  FIG. 18 (a) corresponds to the case where the phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R is between zero and π, and FIG. 18 (c) is the phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R. Is equal to or more than 1π and equal to or less than zero. As shown in FIGS. 18 (a) and (c), when the absolute value of the phase difference is equal to or less than π, both of the second charge pump control signals UF Β and DF な る become high level. The switch circuits 53 η and 53 ρ in the figure are both non-conductive. In other words, the output compress value from the charge pump in this case is I 1.
第 1 8図 ( b) は、 入力信号 Vの基準信号 Rに対する位相差が π以上 2 π以下の場合に相当し、 第 1 8図 ( d ) は, 入力信号 Vの基準信号 R に対する位相差が一 2 π以上一 π以下の場合に相当する。 第 1 8図 ( b) 及び第 1 8図 (d) に示すように、 位相差の絶対値が π以上のときには, 第 2チャージポンプ制御信号 UF B或いは DF Bの一方がパルス信号と なるので、 第 16図のスィッチ回路 53或いは 53 pの一方が導通 '非 導通を繰り返す。 よって、 第 2チャージポンプ制御信号 UFBがローレ ベルである期問中は、 定電流源 4 pだけでなく定 S流源 54 pからも ¾ 流を流し出し、 また、 第 2チャージポンプ制御信号 DFBがローレベル である期問中は、 定¾流源 4 nだけでなく定 S流源 54 nへも S流を引 き込む。 すなわち、 この場合、 チャージポンプからの出力電流値は I 1 + 1 2となり、 第 2チャージポンプが動作することで出力鼋流値が增加 して P L Lシンセサイザを広帯城化することになる。 Fig. 18 (b) corresponds to the case where the phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R is between π and 2π, and Fig. 18 (d) is the phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R. Is equal to or greater than 12π and equal to or less than 1π. As shown in Fig. 18 (b) and Fig. 18 (d), when the absolute value of the phase difference is π or more, Since one of the second charge pump control signals UFB and DFB is a pulse signal, one of the switch circuits 53 or 53p in FIG. 16 repeats conduction and non-conduction. Therefore, during the period when the second charge pump control signal UFB is at a low level, a positive current flows from the constant current source 4 p as well as the constant S current source 54 p, and the second charge pump control signal DFB During the period when is low, the S flow is drawn not only to the constant flow source 4 n but also to the constant S flow source 54 n. That is, in this case, the output current value from the charge pump becomes I 1 +12, and the operation of the second charge pump increases the output current value, thereby broadening the bandwidth of the PLL synthesizer.
上述した従来のループ利得可変方式は、 その回路構成上、 前記位相差 の絶対値が π以上に達しないと第 2チャージポンプが動作しない。 した がって、 P L Lシンセサイザの周波数切り替え幅が小さいとき、 第 2チ ャ一ジポンプが高速に動作しない、 すなわち、 指定阇波数を変更してか ら第 2チャージポンプが動作するまでの応答時間が長いという点が問題 となる,  In the conventional loop gain variable method described above, the second charge pump does not operate unless the absolute value of the phase difference reaches π or more due to the circuit configuration. Therefore, when the frequency switching width of the PLL synthesizer is small, the second charge pump does not operate at high speed, that is, the response time from the change of the designated frequency to the operation of the second charge pump. The problem is that it is long,
第 1 9図 (a) 或いは (b) は、 第 1 6図に示したループ利得可変型 P L Lシンセサイザにおいて、 分周器 7の指定分周数を 1から 3Z4或 いは 7Z8に変更し、 PFC 51 (2) の入力信号 Vの周波数を時刻 t 1にて R間的に切り替えた場合の位相差を表す図である。 第 19図 (a) は入力信号 Vの阀波数を基準信号 Rの周波数から約 33%增加させた (周期を 25%滅少させた) 場合であり、 基準信号 Rの周期を Tとする と位相差が πに達するまで 1. 5Tの期間を要する。 また、 第 19図 (b) は入力信号 Vの周波数を基準信号 Rの周波数から約 14%増加さ せた (周期を 12. 5%滅少させた) 場合であり、 位相差が πに達する まで 3. 5Τの期間を要する。 この例で示したように、 周波数切り替え 钃が小さくなるに伴い、 位相差が πに達するまでの時間、 言い換えれば 第 2チャージポンプが動作を開始するまでの遅延時間が増大することに なる。 この動作運延は、 周波数切り替え後の指定周波数への引き込み動 作を高速化する上での阻害要因となる。 FIG. 19 (a) or (b) shows the case where the designated frequency of the frequency divider 7 is changed from 1 to 3Z4 or 7Z8 in the loop gain variable type PLL synthesizer shown in FIG. 51 is a diagram illustrating a phase difference when the frequency of the input signal V of (2) is switched between R at time t1. FIG. 19 (a) shows a case where the frequency of the input signal V is increased by about 33% from the frequency of the reference signal R (the period is reduced by 25%). It takes 1.5T for the phase difference to reach π. Fig. 19 (b) shows the case where the frequency of the input signal V is increased by about 14% from the frequency of the reference signal R (the period is reduced by 12.5%), and the phase difference reaches π. It takes 3.5Τ of the period. As shown in this example, as the frequency switching 钃 becomes smaller, the time until the phase difference reaches π, in other words, The delay time until the second charge pump starts operating will increase. This operation delay is a hindrance to speeding up the pull-in operation to the specified frequency after frequency switching.
また、 上述したループ利得可変方式では、 定常位相誤差の絶対値が π 未満となるように外部から指定される分周数の範囲、 V C Oの入力電圧 に対する発振集周波数等を設計した場合には、 定常状態において閉ル一 プの帯域は狭带域である。 例えば, 定常位相誤差が零の場合に、 外乱等 により π未满の大きさの位相雑音成分が P F C 2の入力信号 Vに加わる と、 従来の技術ではこの雑音を検出してチャージポンプ出力 ¾流を変化 させることができないので、 定常状態に復帰するまでに長い時間を要す る。  In the variable loop gain method described above, when the range of the frequency division number specified from the outside and the oscillation collection frequency with respect to the input voltage of the VCO are designed so that the absolute value of the steady-state phase error is less than π, In the steady state, the band of the closed loop is a narrow band. For example, if the steady-state phase error is zero and a phase noise component of a magnitude less than π is added to the input signal V of the PFC 2 due to disturbance or the like, the conventional technology detects this noise and detects the charge pump output current Since it cannot be changed, it takes a long time to return to the steady state.
これらの問題点を解決するためには、 検出可能な位相差を小さくし、 微小な位相差に対してもチャージポンプからの出力 S流値を変化させる 構成が有効である。 発明の開示  In order to solve these problems, it is effective to reduce the detectable phase difference and change the output S flow value from the charge pump even for a small phase difference. Disclosure of the invention
( 1 )本発明では、 入力僂号の基準信号に対する正の位相差を検出し、 これに依存してハイレベルとローレベルの時問的比率が定まる第 1のパ ルス信号を出力し、 また、 入力信号の基準信号に対する負の位相差を検 出し、 これに依存してハイレベルと α—レベルの時問的比率が定まる第 2のパルス信号を出力する P F Cと、 前記第 1 と第 2のパルス信号に基 づき、 入力信号の基準信号に対する位相差の絶対値に依存してハイレべ ルとローレベルの時間的比率が定まるパルス信号を出力する第 1の信号 発生器と、 定 S流源とスィッチ回路を具備し前記 P F Cの第 1 と第 2の 出力信号に基づいて ¾流を供給または遮断することによって前記入力信 号と基準信号の位相差に対応した S流を出力するチャージポンプと、 チ ャ一ジポンプ出力 «流に重登される雑音成分を除去すると共に锾圧に変 換することで直流電圧を出力するループフィルタと、 ループフィルタの 出力 S圧に応じた周波数にて発振する V C Oと、 外部から指定される分 周数に基づいて前記 V C O出力信号を分周して P F C入力へ帰還する分 周器から構成される P L Lシンセサイザにおいて、 前記第 1の信号発生 器出力信号に依存してチャージポンプのスィッチ回路が導通する期間内 のハイレベルとローレベルの比が定まる、 少なくとも 1つ以上のパルス 信号を発生する第 2の信号発生器を設け、 チャージポンプ回路が複数種 類の S流値を有する定篾流源と、 ¾流値を切り替えるための補助スイツ チ回路を具備し、 前記チャージポンプのスィッチ回路が導通する期間内 に、 前記第 2の信号発生器の出力パルス信号に基づき前記補助スィッチ 回路の切り替えを行い、 前記チャージポンプのスィッチ回路が通 ¾する «流値の時 平均値を增滅させることによって、 入力信号と基準信号の 位相差に応じてループ特性が自動的に変化するように構成されている, (2)また、 P L Lシンセサイザの周波数引き込み後の定常位相蜈差を 零とするため、 ル一ブフィルタには伝達インピーダンスが直流において 無限大となるような構成を用いている。 (1) In the present invention, a positive phase difference with respect to a reference signal used as input is detected, and a first pulse signal which determines a temporal ratio between a high level and a low level depending on this is output, and A PFC that detects a negative phase difference of the input signal with respect to the reference signal, and outputs a second pulse signal that determines a temporal ratio between a high level and an α-level depending on the negative phase difference; A first signal generator that outputs a pulse signal in which a time ratio between a high level and a low level is determined based on an absolute value of a phase difference between an input signal and a reference signal based on the pulse signal of A charge pump having a power source and a switch circuit, and supplying or shutting off a current based on the first and second output signals of the PFC to output an S current corresponding to a phase difference between the input signal and a reference signal. And The output of the charge pump is a loop filter that outputs a DC voltage by removing noise components superimposed on the flow and converting it to a low pressure, and a VCO that oscillates at a frequency corresponding to the output S pressure of the loop filter. A PLL synthesizer comprising a frequency divider that divides the VCO output signal based on a frequency division number specified from the outside and feeds it back to the PFC input, depending on the first signal generator output signal. A second signal generator that generates at least one or more pulse signals that determines a ratio of a high level to a low level during a period in which the charge pump switch circuit conducts is provided, and the charge pump circuit includes a plurality of types of S currents. A constant current source having a constant value, and an auxiliary switch circuit for switching the current value, wherein the output signal of the second signal generator is output during a period in which the switch circuit of the charge pump conducts. The auxiliary switch circuit is switched based on the switch signal, and the average value of the current value passed by the switch circuit of the charge pump is eliminated, whereby the loop characteristic is changed according to the phase difference between the input signal and the reference signal. (2) In addition, since the steady-state phase difference after pulling in the frequency of the PLL synthesizer is set to zero, the transfer impedance of the loop filter must be infinite at DC. Configuration is used.
従来方式に対して、 本発明では、 P F Cとチャージポンプ回路に前記 (1 )の構成を用いることにより、 入力信号 Vと基準信号 Rの位相差が π 未满の徼小な値であっても、 これを検出してチャージポンプの出力 «流 値を変化させることができる。 これに加えて、 ループフィルタに前記(2) の構成を用いることによって、 定常位相誤差は零となる。 そのため、 周 波数切り替え過程においては、 自動的に広帯域化して P L Lシンセサイ ザの過渡応答が高速となり、 周波数切り替え後には自動的に狭帯域化し て P L Lシンセサイザの基準信号 Rに含まれる位相雑音成分を除去する ことができる。 また、 定常状態における外乱による P F C入力信号 Vにおける π未满 の微小な位相雑音に対しても、 これを検出して自動的に広帯域化するの で、 高速に定常状態へ復帰することができる。 In contrast to the conventional method, in the present invention, by using the configuration (1) for the PFC and the charge pump circuit, even if the phase difference between the input signal V and the reference signal R is a small value less than π, By detecting this, the output value of the charge pump can be changed. In addition, by using the configuration of the above (2) for the loop filter, the stationary phase error becomes zero. Therefore, in the frequency switching process, the bandwidth is automatically increased and the transient response of the PLL synthesizer becomes faster, and after the frequency is switched, the bandwidth is automatically narrowed and the phase noise component included in the reference signal R of the PLL synthesizer is removed. can do. Even small phase noise of less than π in the PFC input signal V due to disturbance in the steady state is detected and automatically widened, so that it is possible to quickly return to the steady state.
また、 本発明による P L Lシンセサイザを局部発振器として無線通信 装置に搭載することによって、 通信の品質を良好なものとすることがで さる。 図面の Si単な説明  Further, by mounting the PLL synthesizer according to the present invention as a local oscillator in a wireless communication device, communication quality can be improved. Simple explanation of the drawing Si
第 1図は、 本発明の P L Lシンセサイザの第 1の実施例を示す回路構 成図であり、 第 2図は、 第 1 4図の位相周波数比較器および第 1の信号 発生器の動作を表すタイミング図であり、 第 3図は、 第 1図における位 相差対チャージポンプ平均出力 ¾流を示す図であり、 第 4図は、 本発明 の P L Lシンセサイザの第 2の実施例を示す回路構成図であり、 第 5図 は、 第 4図の遅延素子と論理和回路の動作を表すタイミング図であり、 第 6図は、 第 4図における位相差対チャージポンプ平均出力 ¾流を示す 図であり、 第 7図は、 本発明の P L Lシンセサイザの第 3の実施例を示 す回路構成図であり、 第 8図は、 第 7図の遅延素子と排他的論理和回路 の動作を表すタイミング図であり、 第 9図は、 本発明の P L Lシンセサ ィザの第 4の実施例を示す回路構成図であり、 第 1 0図は、 本発明の P L Lシンセサイザの第 5の実施例を示す回路構成図であり、 第 1 1図は、 第 1 0図における位相差対チャージポンプ平均出力亀流を示す図であり、 第 1 2図は、 本発明の P L Lシンセサイザを用いた無線通信端末の回路 構成図であり、 第 1 3図は、 従来の P L Lシンセサイザの代表的な回路 構成図であり、 第 1 4図は、 第 1 3図の P L Lシンセサイザに用いられ る位相厣波数比較器の回路構成図であり、 第 1 5図は、 第 1 4図の位相 阇波数比較器の動作を表すタイミング図であり、 第 1 6図は、 従来のル ープ利得可変型 P L Lシンセサイザを示す回路構成図であり、 第 1 7囡 は、 第 1 6図の P L Lシンセサイザに用いられる位相周波数比較器の回 路構成図であり、 第 1 8図は, 第 1 7図の位相周波数比較器の動作を表 すタイミング図であり、 第 1 9図は、 入力周波数を切り替えた場合の位 相差を表すタイミング図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of the PLL synthesizer of the present invention, and FIG. 2 shows the operation of the phase frequency comparator and the first signal generator of FIG. FIG. 3 is a diagram showing the phase difference versus the average output of the charge pump in FIG. 1, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the PLL synthesizer of the present invention. FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the delay element and the OR circuit in FIG. 4, and FIG. 6 is a view showing the phase difference versus the average output of the charge pump in FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing a third embodiment of the PLL synthesizer of the present invention. FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the delay element and the exclusive OR circuit of FIG. FIG. 9 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the PLL synthesizer of the present invention. FIG. 10 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the PLL synthesizer of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the phase difference versus the average output of the charge pump in FIG. 10. FIG. 12 is a circuit configuration diagram of a wireless communication terminal using the PLL synthesizer of the present invention. FIG. 13 is a typical circuit configuration diagram of a conventional PLL synthesizer. FIG. 13 is a circuit configuration diagram of the phase / wave number comparator used in the PLL synthesizer of FIG. 13, and FIG. 15 is a timing chart showing the operation of the phase / wave number comparator of FIG. Figure 16 shows the conventional FIG. 17 is a circuit configuration diagram showing a variable gain type PLL synthesizer. FIG. 17 is a circuit configuration diagram of a phase frequency comparator used in the PLL synthesizer shown in FIG. 16, and FIG. FIG. 17 is a timing chart showing the operation of the phase frequency comparator of FIG. 17, and FIG. 19 is a timing chart showing the phase difference when the input frequency is switched. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第 1図は、 本発明の P L Lシンセサイザの第 1の実施例の構成図である。 本実旃例の P L Lシンセサイザは、 入力信号 Vの基準信号 Rに対する正 の位相差を検出し、 これに依存してハイレベルとローレベルの時問的比 率が定まる第 1のパルス信号 D Bを出力し、 入力信号 Vの基準信号 Rに 対する負の位相差を検出し、 これに依存してハイレベルと口一レベルの 時 ffl的比率が定まる第 2のパルス信号 U Bを出力する P F C 1 と、 前記 第 1のパルス信号 D Bと第 2のパルス信号 U Bに基づき、 入力信号 Vの 基準信号 Rに対する位相差の絶対値に依存してハイレベルとローレベル の時間的比率が定まるパルス信号 L Dを出力する第 1の信号発生器 8と、 前記チャージポンプのスィッチ回路が導通する期間内のハイレベルと π 一レベルの時間的比率が、 前記第 1の侰号発生器 8の出力信号 L Dに依 存して定まるパルス信号を発生する第 2の信号発生器 9と、 定 S流源 1 2 n、 1 2 pと、 反転回路 1 0と、 前記第 2の信号発生器 9の出力信号 に基づき定¾流源 1 2 n、 1 2 の¾流 I 2を供給または遮断する補助 スィッチ回路 1 I n、 l i pと、 定電流源 4 n , 4 pと、 反転回路 2と、 前記 P F C 1の第 1 と第 2の出力信号 D B、 U Bに基づいて定 «流源 4 n , 4 pの篾流 I 1および補助スィッチ回路 1 1 n、 1 1 pの出力 ¾流 を供給または遮断するスィッチ回路 3 n、 3 pとからなるチヤ一ジポン ブと、 チャージポンプ出力電流に重 ftされる雑音成分を除去すると共に S圧に変換することで直流 «圧を出力する、 直流における伝達インピー ダンスが無限大であるようなル一ブフィルタ 5と、 ル一ブフィルタの出 力 S圧に応じた周波数にて発振する V CO 6と、 外部から指定される分 周数に基づいて前記 V C06出力信号を分周して P F C 1入力へ帰還す る分周器 7から構成される。 FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a PLL synthesizer of the present invention. In this example, the PLL synthesizer detects a positive phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R, and generates a first pulse signal DB from which a high-level and low-level temporal ratio is determined. PFC 1 that outputs a second pulse signal UB that detects the negative phase difference of the input signal V with respect to the reference signal R and that determines the ffl-like ratio between the high level and the mouth level Based on the first pulse signal DB and the second pulse signal UB, a pulse signal LD having a time ratio between a high level and a low level is determined depending on the absolute value of the phase difference between the input signal V and the reference signal R. The time ratio between the first signal generator 8 to be output and the high level and the π level during the period in which the switch circuit of the charge pump conducts depends on the output signal LD of the first signal generator 8. A second signal that generates a pulse signal Based on the output signal of the generator 9, the constant S current source 12 n, 12 p, the inverting circuit 10, and the second signal generator 9, the current of the constant current source 12 n, 12 Auxiliary switch circuit 1 In, lip for supplying or interrupting I 2, constant current sources 4 n, 4 p, inverting circuit 2, and first and second output signals DB, UB of PFC 1 Constant-current switch 4 n, 4 p Current I 1 and auxiliary switch circuit 1 1 n, 1 1 p Output current of the switch circuit 3n, 3 p A filter 5 that removes a noise component superimposed on the charge pump output current ft and outputs a DC voltage by converting the signal into an S pressure, so that the transfer impedance in the DC is infinite. The VCO 6 oscillates at a frequency corresponding to the output S pressure of the active filter, and the V C06 output signal is frequency-divided based on an externally specified frequency division number and returned to the PFC 1 input. It is composed of a frequency divider 7.
次に、 本実施例の動作を説明する。 第 1図の P F C 1は第 14図に示 す構成を用いており、 入力信号 Vの基準信号 Rに対する位相差が正のと きには、 侰号 DBがパルス信号となり、 前記位相差が負のときには信号 UBがパルス信号となる。 それ以外の場合には、 各信号はハイレベルを 保持する。 これらパルス侰号の、 単位時 ΓΛあたりのローレベルとなる時 IW的比率は、 位相差の大きさに比例する。 また、 第 1の信号発生器 8の 出力 LDは DBと UBの翁理精なので、 位相差が零のときハイレベルと なり、 位相差の絶対値が 2 πのとき α—レベルとなる。 それ以外のとき は単位時 fflあたりの CI—レベルとなる時間的比率が位相差の絶対値に比 例するようなパルス侰号となる。 第 2図 (a) から (c) に、 P FC 1 および第 1の信号発生器 8の動作を表す代表的なタイミング図を示す, Next, the operation of this embodiment will be described. The PFC 1 in FIG. 1 uses the configuration shown in FIG. 14, and when the phase difference between the input signal V and the reference signal R is positive, the symbol DB becomes a pulse signal, and the phase difference becomes negative. In this case, the signal UB becomes a pulse signal. Otherwise, each signal remains high. The IW-like ratio of these pulse signals when they are at a low level per unit time is proportional to the magnitude of the phase difference. Further, the output LD of the first signal generator 8 is at a high level when the phase difference is zero, and is at an α-level when the absolute value of the phase difference is 2π, since the output LD of the first signal generator 8 is DB and UB. In other cases, the pulse ratio is such that the temporal ratio of the CI level per unit time ffl is proportional to the absolute value of the phase difference. FIGS. 2 (a) to 2 (c) show typical timing diagrams showing the operation of the PFC 1 and the first signal generator 8.
(a) は Vの Rに対する位相差が零の場合に対応し、 (b) と (c) は それぞれ前記位相差が正の場合および負の場合に対応する。 (b) 、(a) corresponds to the case where the phase difference of V with respect to R is zero, and (b) and (c) correspond to the case where the phase difference is positive and negative, respectively. (B),
(c) より、 第 1の侰号発生器 8の出力信号 LDがローレベルをとる期 間 (図中 T1) は、 信号 UB、 DBのいずれかが口一レベルとなる期間、 すなわちチャージポンプのスィッチ回路 3 p、 3 nのいずれかが導通す る期間に一致する, According to (c), the period during which the output signal LD of the first signal generator 8 takes the low level (T1 in the figure) is the period during which either the signal UB or DB is at the mouth level, that is, the charge pump It corresponds to the period during which one of the switch circuits 3 p and 3 n is conducting.
ここで、 LDが α—レベルをとる期問を T 1、 ハイ レベルをとる期間 を丁 2とし、 単位時問あたりにハイ レベルとなる時間的比率 d u t yを 数 1で定義する。 これより、 d u t y = 0が位相差の絶対値 2 πに対応 し、 d u t y = 1が位相差零に対応する。 Here, the period in which LD takes the α-level is T 1, the period in which the LD takes the high level is D 2, and the time ratio duty at which the LD is at the high level per unit time is defined by Equation 1. From this, duty = 0 corresponds to the absolute value of phase difference 2 π And duty = 1 corresponds to zero phase difference.
T 2  T 2
d u y = 数  d u y = number
T 1 +T 2  T 1 + T 2
次に、 第 2の信号発生器 9の動作を脱明する。 第 2の信号発生器 9は 第 1の信号発生器 8出力信号 LDに基づき、 前記で 1期間内のハイ レべ ルとローレベルの時間的比率が定まるパルス信号を発生する。 ここで、 Τ 1期間に対する第 2の信号発生回路 9出力がハイレベルをとる時間の 比率を r a t e と定義する。 第 2の侰号発生器 9の入出力特性として、 r a t eが d u t yに対する増加関数となるように構成する。 第 2の信 号発生回路の入出力特性の関数形は特に限定されるものではないが、 本 実施例では r a t e = d u t yとしている。  Next, the operation of the second signal generator 9 will be described. The second signal generator 9 generates a pulse signal in which the time ratio between the high level and the low level within one period is determined based on the output signal LD of the first signal generator 8. Here, the ratio of the time during which the output of the second signal generating circuit 9 takes a high level to the 期間 1 period is defined as r ate. As the input / output characteristics of the second 侰 signal generator 9, the configuration is such that r ate is an increasing function with respect to d uty. Although the functional form of the input / output characteristics of the second signal generation circuit is not particularly limited, it is assumed that r ate = duty in the present embodiment.
第 1図より、 第 2の侰号発生器 9出力が口一レベルのとき補助スイ ツ チ回路 l l n、 1 1 pが導通するように構成している。 そのため、 d u t yが小さいほど (位相差が大きいほど) r a t eは小さくなるので、 補助スィッチ回路 1 1 n、 1 1 pが導通する時 W的比率が堆す。 また、 d u t yが大きいほど (位相差が小さいほど) r a t eは大きくなるの で、 補助スィッチ回路 1 l n、 1 1 pが導通する時問的比率が滅る。 以 上より、 チャージポンプがループフィルタ 5に供給する平均 ¾流値 I a V eは、 数 2のように表される,  As shown in FIG. 1, the auxiliary switch circuits l ln and 11 p are configured to conduct when the output of the second 侰 signal generator 9 is at the mouth level. Therefore, the smaller the duty (the larger the phase difference), the smaller the rate, so that when the auxiliary switch circuits 11n and 11p conduct, the W-like ratio accumulates. Also, the larger the duty (the smaller the phase difference), the larger the ratate, so that the intermittent ratio decreases when the auxiliary switch circuits 1 ln, 11 p conduct. From the above, the average ¾ow value I a V e that the charge pump supplies to the loop filter 5 is expressed as in Equation 2.
I a v e=(l-d u t y){Il+( l- r a t e)I21 · · · 数 2 ここで、 I l = l mA、 I 2 = 2 mAとした場合について計算した、 I a v eの d u t y (位相差) に対する特性を第 3図に示す。 l a v e は位相差に対して非線形な特性を示し、 第 3図の傾斜分がループ利得に 対応する。 第 3図より、 位相差が大きいほどループ利得が增加 (傾斜分 大) して P L Lシンセサイザが広帯城化し、 逆に位相差が小さいほどル ープ利得が滅少 (傾斜分小) して P L Lシンセサイザが狭帯城化するこ とになる。 I ave = (ld uty) {Il + (l- rate) I21 ··· 2 where I l = l mA, I 2 = 2 mA, calculated for the duty (phase difference) of I ave Figure 3 shows the characteristics. The lave shows nonlinear characteristics with respect to the phase difference, and the slope in Fig. 3 corresponds to the loop gain. As can be seen from Fig. 3, the larger the phase difference is, the larger the loop gain is (increased slope) and the PLL synthesizer is broadband. On the contrary, the smaller the phase difference is, the smaller the loop gain is (decreased slope). PLL Synthesizers And
また、 ループフィルタの伝達インピーダンスは直流で無限大であるた め、 定常位相誤差は零となる。 そのため、 周波数切り替え過程において は、 自動的に広帑域化して P L Lシンセサイザの過渡応答が高速となり、 周波数切り替え後には自動的に狭帯域化して P L Lシンセサイザの基準 信号 Rに含まれる位相雑音成分を除去することができる。  Since the transfer impedance of the loop filter is infinite at DC, the steady-state phase error is zero. Therefore, during the frequency switching process, the bandwidth is automatically widened and the transient response of the PLL synthesizer becomes fast, and after the frequency switching, the bandwidth is automatically narrowed to remove the phase noise component contained in the reference signal R of the PLL synthesizer. can do.
第 4図に本発明による P L Lシンセサイザの第 2の実施例を表す構成 図を示す。 本実施例の P L Lシンセサイザは、 前記第 1の実施例と同一 の P F C 1 と、 前記第 1の実施例と同一の第 1の信号発生器 8と、 前記 第 1の信号発生器 8の出力信号 L Dを d t時間だけ遅延させる遅延素子 2 1 と、 第 1の信号発生器出力 L Dと遅延素子 2 1出力の餘理和を得る 餘理和回路 2 2と、 前記第 1の実施例と同一のチャージポンプと、 前記 第 1の実施例と同一の、 直流における伝達インピーダンスが無限大であ るようなループフィルタ 5と、 前記第 1の実施例と同一の V C O 6と、 前記第 1の実施例と同一の分用器 7から構成される,  FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the PLL synthesizer according to the present invention. The PLL synthesizer of the present embodiment has the same PFC 1 as in the first embodiment, the first signal generator 8 as in the first embodiment, and the output signal of the first signal generator 8. A delay element 21 for delaying the LD by the dt time, a first signal generator output LD and an delay circuit 21 for obtaining the sum of the outputs of the delay element 21 1 and the same as in the first embodiment. A charge pump, the same loop filter 5 as in the first embodiment, the transfer impedance of which is infinite at DC, the VCO 6 as in the first embodiment, and the first embodiment. Composed of the same diversion device 7 as
次に、 本実施例の動作を説明する。 P F C 1は、 入力信号 Rの基準信 号 Vに対する位相差を検出し、 パルス信号 D B、 U Bを発生する。 第 1 の信号発生器 8は、 前記 D Bと U Bの論理精を求めることによって、 入 力信号 Rの基準信号 Vに対する位相差の絶対値を検出し、 パルス信号 L Dを発生する. 運延素子 2 1は、 前記 L Dを d t時間だけ運延させ、 餘 理和回路 2 2は運延素子出力と前記 L Dの論理和を求める。  Next, the operation of this embodiment will be described. The PFC1 detects a phase difference between the input signal R and the reference signal V, and generates pulse signals DB and UB. The first signal generator 8 detects the absolute value of the phase difference between the input signal R and the reference signal V by determining the logical precision of DB and UB, and generates a pulse signal LD. 1 indicates that the LD is delayed for dt time, and the OR circuit 22 determines the logical sum of the output of the delay element and the LD.
第 5図 (a ) から (c ) に運延素子 2 1 と論理和回路 2 2の動作例を 表す代表的なタイミング図を示す。 第 2図と同様に、 第 1の信号発生器 8出力信号が口一レベルをとる時間を T 1、 ハイレベルをとる時間を T 2としている。 ここで、 数 1を用いて d u t yを定義する, また、 T 1 + T 2に対する遅延時問 d tの比を d e 1 t a、 T 1期間に対する論理 和回路 22出力出力がハイレベルをとる時間の比率を r a t eと定義す る。 ここで、 (1 6 1 1 & と丁 1、 丁 2、 d ΐ との関係は数 3にて表され る, FIGS. 5 (a) to 5 (c) show typical timing diagrams illustrating an operation example of the delay element 21 and the OR circuit 22. FIG. As in FIG. 2, the time when the output signal of the first signal generator 8 takes a single level is T1, and the time when the output signal takes a high level is T2. Here, duty is defined by using Equation 1. Also, the ratio of the delay time dt to T 1 + T 2 is de 1 ta, and the logic for T 1 period is The ratio of the time during which the output of the sum circuit 22 takes the high level is defined as rate. Where (1 6 1 1 & the relationship between d 1, d 2, and d 数 is expressed by Equation 3.
d t  d t
d e l t a = 数 3  d e l t a = number 3
T 1 +T 2  T 1 + T 2
第 5図 (a) は、 d e l t a≥ d u t yの場合に対応し、 このときの r a t eは数 4にて表される。  Fig. 5 (a) corresponds to the case where de l t a ≥ d u t y, where r a t e is represented by equation (4).
d u t  d u t
r a t e = 数 4  r a t e = number 4
1— d u t y  1—d u t y
また、 第 5図 (b) は d e l t a < d u t y , d e l t a < ( 1 - d u t y ) の場合に対応し、 このときの r a t eは数 5にて表される。  Also, FIG. 5 (b) corresponds to the case where delta <duty, delta <(1-duty), and rate in this case is expressed by Equation 5.
d e l t a  d e l t a
r a t e = 数 5  r a t e = number 5
1— d u t y  1—d u t y
また、 第 5図 ( c) は d e l t a≥ ( 1一 d u t y) の場合に対応し、 このときの r a t eは数 6にて表される。  Also, FIG. 5 (c) corresponds to the case of del t a≥ (1-1 d u t y), where r a t e is represented by Equation 6.
r a t e = 1 数 6 ここで、 チャージポンプの平均出力電流は数 1から数 6を用いて求め られる。 第 6図に I l = lmA、 I 2 = 2mAとしたときの d u t y (位相差) に対する平均電流 l a v eを示す, 第 6図より、 I a v eは 位相差に対して 2個の折れ点を有する非線形な特性を示し、 位相差が大 きいほどループ利得が增加 (傾斜分大) して P L Lシンセサイザが広帯 域化し、 逆に位相差が小さいほどループ利得が滅少 (傾斜分小) して P L Lシンセサイザが狭带域化することになる。 折れ点の位 «は、 第 6図 に示すように運延素子の運延時間 d tを W整して d e 1 t aを変化させ ることで制御できる,  r ate = 1 Equation 6 Here, the average output current of the charge pump is obtained using Equations 1 to 6. Fig. 6 shows the average current lave with respect to duty (phase difference) when I l = lmA and I 2 = 2mA. From Fig. 6, I ave is nonlinear with two break points for phase difference. When the phase difference is large, the loop gain is increased (increased slope) and the PLL synthesizer is widened. On the contrary, when the phase difference is small, the loop gain is decreased (slope is small) and the PLL is reduced. The synthesizer will be narrowed. As shown in Fig. 6, the position of the break point can be controlled by adjusting the traveling time d t of the traveling element to W and changing de 1 ta.
また、 ループフィルタの伝達インピーダンスは直流で無限大であるた め、 定常位相蜈差は零となる。 そのため、 周波数切り替え過程において は、 自動的に広帯城化して P L Lシンセサイザの過渡応答が高速となり、 周波数切り替え後には自動的に狭帯域化して P L Lシンセサイザの基準 信号 Rに含まれる位相雑音成分を除去することができる。 The transfer impedance of the loop filter is infinite at DC. Therefore, the stationary phase difference is zero. Therefore, in the frequency switching process, the band width is automatically widened and the transient response of the PLL synthesizer becomes faster, and after the frequency switching, the band is automatically narrowed and the phase noise component included in the reference signal R of the PLL synthesizer is removed. can do.
第 7図に本発明による P LLシンセサイザの第 3の実施例を表す構成 図を示す。 本実施例の P L Lシンセサイザは、 前記第 1の実施例と同一 の PFC 1と、 前記第 1の実施例と同一の第 1の信号発生器 8と、 前記 第 2の実施例と同一の運延素子 21と、 第 1の信号発生器出力 LDと運 延素子 21出力の排他的論理和を得る排他的論理和回路 31と、 前記第 1の実施例と同一のチャージポンプと、 前記第 1の実施例と同一の、 直 流における伝達インピーダンスが無限大であるようなループフィルタ 5 と、 前記第 1の実施例と同一の VCO 6と、 前記第 1の実施例と同一の 分周器 7から構成される,  FIG. 7 is a configuration diagram showing a third embodiment of the PLL synthesizer according to the present invention. The PLL synthesizer of the present embodiment includes the same PFC 1 as in the first embodiment, the same first signal generator 8 as in the first embodiment, and the same traffic control as in the second embodiment. An element 21; an exclusive-OR circuit 31 for obtaining an exclusive-OR of the first signal generator output LD and the output of the delay element 21; the same charge pump as in the first embodiment; From the same loop filter 5 as in the embodiment, in which the transfer impedance in the direct current is infinite, the same VCO 6 as in the first embodiment, and the same divider 7 as in the first embodiment. Composed,
次に、 本実施例の動作を脱明する, PFC 1は、 入力信号 Rの基準侰 号 Vに対する位相差を検出し、 パルス偉号 DB、 UBを発生する。 第 1 の信号発生器 8は、 前記 DBと UBの諭理精を求めることによって、 入 力信号 Rの基準信号 Vに対する位相差の絶対値を検出し、 パルス信号 L Dを発生する„ 遅延素子 21は、 前記 LDを d t時間だけ遅延させ、 排 他的論理和回路 31は遅延素子出力と前記 LDの排他的黪理和を求める。 第 8図 (a) から (c) に S延素子 21と排他的 »理和回路 31の動 作例を表す代表的なタイミング図を示す。 第 8図 (a) から (c) と第 5図 (a) から (c) とを比較すると、 T 1期間における第 7図の排他 旳 理和回路 31と第 4図の 理和回路 22出力は、 全く同一である。 したがって、 第 3の実施例は第 2の実施例と同一の槻能を有する。  Next, the operation of the present embodiment will be described. The PFC 1 detects a phase difference of the input signal R with respect to the reference signal V, and generates pulse signals DB and UB. The first signal generator 8 detects the absolute value of the phase difference between the input signal R and the reference signal V by calculating the logical value of the DB and UB, and generates a pulse signal LD. Delays the LD by dt time, an exclusive OR circuit 31 obtains the exclusive OR of the delay element output and the LD, and FIG. Exclusive »A typical timing diagram showing an example of the operation of the logical sum circuit 31. A comparison between Figs. 8 (a) to (c) and Figs. 5 (a) to (c) shows that The output of the exclusive-OR circuit 31 in Fig. 7 is exactly the same as the output of the OR circuit 22 in Fig. 4. Therefore, the third embodiment has the same functions as the second embodiment.
ここで、 チャージポンプの平均出力電流は数 1から数 6を用いて求め られる. 平均 S流 I a V eは第 6図に示す特性となり、 位相差が大きい ほどループ利得が増加 (傾斜分大) して P L Lシンセサイザが広帯域化 し、 逆に位相差が小さいほどループ利得が滅少 (傾斜分小) して P L L シンセサイザが狭帯域化することになる。 Here, the average output current of the charge pump is obtained using Equations 1 to 6. The average S flow I a V e has the characteristics shown in Fig. 6, and the phase difference is large. As the loop gain increases (increased slope), the PLL synthesizer has a wider bandwidth, and conversely, as the phase difference is smaller, the loop gain decreases (increased slope), and the PLL synthesizer has a narrower band.
また、 ループフィルタの伝達インピーダンスは直流で無限大であるた め、 定常位相誤差は零となる。 そのため、 周波数切り替え過程において は、 自動的に広帯域化して P L Lシンセサイザの過渡応答が高速となり、 周波数切り替え後には自動的に狭带域化して P L Lシンセサイザの基準 信号 Rに含まれる位相雑音成分を除去することができる。  Since the transfer impedance of the loop filter is infinite at DC, the steady-state phase error is zero. Therefore, in the frequency switching process, the frequency band is automatically widened and the transient response of the PLL synthesizer becomes fast, and after the frequency switching, the frequency band is automatically narrowed and the phase noise component included in the reference signal R of the PLL synthesizer is removed. be able to.
第 9図に本発明による P L Lシンセサイザの第 4の実施例を表す構成 図を示す。  FIG. 9 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the PLL synthesizer according to the present invention.
本実施例の P L Lシンセサイザは、 前記第 1の実施例と同一の P F C 1 と、 前記第 1の実施例と同一の第 1の信号発生器 8と、 第 1の侰号発 生器 8出力 L Dを 速にサンプリングすると共に基準信号 Rの周波数と その整数倍の周波数に伝送零点を有するオーバ一サンプリング型デジタ ルフィルタ 4 1 と、 デジタルフィルタ 4 1出力を 1ビッ トデジタル信号 系列に変換するデルタ · シグマ変 W器 4 2と、 前記第 1の実施例と同一 のチャージポンプと、 前記第 1の実施例と同一の、 直流における伝達ィ ンピーダンスが無限大であるようなループフィルタ 5と、 前記第 1の実 施例と同一の V C O 6と、 前記第 1の実施例と同一の分周器 7から構成 される,  The PLL synthesizer of the present embodiment includes the same PFC 1 as in the first embodiment, the same first signal generator 8 as in the first embodiment, and the first LD generator 8 output LD. Oversampling type digital filter 41 that has a transmission zero at the frequency of the reference signal R and an integer multiple of the frequency of the reference signal R, and a delta-sigma that converts the output of the digital filter 41 into a 1-bit digital signal sequence. A transformer W 42, the same charge pump as in the first embodiment, the same loop filter 5 as in the first embodiment, the transfer impedance of which is infinite at DC, and the first It is composed of the same VCO 6 as the embodiment of the first embodiment and the same frequency divider 7 as the first embodiment.
次に、 本実施例の動作を説明する, P F C 1は、 入力僭号 Rの基準信 号 Vに対する位相差を検出し、 パルス信号 D B、 U Bを発生する。 第 1 の信号発生器 8は、 前記 D Bと U Bの論理精を求めることによって、 入 力信号 Rの基準信号 Vに対する位相差の絶対値を検出し、 パルス信号 L Dを発生する, オーバ一サンプリング型デジタルフィルタ 4 1は前記 L Dを高速にサンプリングすると共に、 基準侰号の周波数成分とその高 ¾ 波成分を除去するので、 前記位相差に比例した数値データを出力する。 デジタルフィルタ 4 1のビッ ト数は特に制限されるものではないが、 簡単のため 4ビッ トとし、 位相差 2 πが数値" 1 0 0 0 " に対応するよ うに構成すると、 出力数値データと前記位相差の絶対値に対して表 1の 関係が成立する, Next, the operation of this embodiment will be described. The PFC 1 detects a phase difference between the input signal R and the reference signal V, and generates pulse signals DB and UB. The first signal generator 8 detects the absolute value of the phase difference between the input signal R and the reference signal V by calculating the logical precision of the DB and UB, and generates a pulse signal LD. The digital filter 41 samples the LD at a high speed, and outputs the frequency component of the reference signal and its high frequency. Since the wave component is removed, numerical data proportional to the phase difference is output. The number of bits of the digital filter 41 is not particularly limited. However, if the number of bits is set to 4 bits for simplicity and the phase difference 2π is configured to correspond to the numerical value "10000", the output numerical data and The relationship in Table 1 holds for the absolute value of the phase difference,
表 1  table 1
Figure imgf000018_0001
デルタ . シグマ変 8H器 4 2は、 この数値データの最上位ビッ トが" 0 ' のとき、 数値データの下位 3ビッ トを 1ビッ トのデジタル信号系列 D S に変換する。 例えば、 表 1の位相差が 1 . 2 5 πの場合、 デルタ ' シグ マ変胡器の入力データは" 1 0 1 " となるので、 D Sは高速なサンプリ ング周波数に同期して 8サンプルあたり 5サンプルがハイレベルとなる, また、 前記数値データの *上位ビッ トが" 1 " のとき、 デルタ ' シグマ 変調器はハイレベルを出力し統けるように構成する. このデルタ · シグ マ変調器出力 D Sにおけるハイレベルと口一レベルの発生比率を表 1に 示す,
Figure imgf000018_0001
When the most significant bit of the numerical data is “0”, the delta-sigma converter 8H converter 42 converts the lower 3 bits of the numerical data into a 1-bit digital signal sequence DS. If the phase difference is 1.25π, the input data of the delta 'sigma converter is "101", so that DS is synchronized with the high sampling frequency and 5 samples out of 8 samples are high level. When the * high-order bit of the numerical data is "1", the delta-sigma modulator is configured to output and control a high level. The high level at the delta-sigma modulator output DS Table 1 shows the rate of occurrence of
このような 1 ビッ トデジタル信号系列 D Sの口一レベルとハイレベル の発生比率を反転回路 4 3によって逆転させる, この反転回路 4 3出力 によって、 補助スィッチ回路 1 1 n、 l i pを制御するので、 チャージ ポンプのスィッチ回路 3 n、 3 pが導通する期間内の補助スィッチ回路 1 1 n、 1 1 pが導通する時間的比率は、 位相差に比例する。 ここで、 d u t yを数 1より定義する。 また、 第 1の信号発生器 8出力信号が口 一レベルをとる時問に対する反転回路 4 3出力がハイレベルをとる時間 の比率を r a t eと定義すると、 r a t e = d u t yが成り立つ。 The generation ratio of the single level and the high level of such a 1-bit digital signal sequence DS is inverted by the inverting circuit 43. The output of the inverting circuit 43 controls the auxiliary switch circuits 11n and lip. charge The time ratio in which the auxiliary switch circuits 11n and 11p conduct during the period in which the pump switch circuits 3n and 3p conduct is proportional to the phase difference. Here, duty is defined by Equation 1. If the ratio of the time when the output of the first signal generator 8 takes the high level to the time when the output signal of the first signal generator 8 takes the triangular level is defined as rate, then rate = duty holds.
したがって、 チャージポンプがループフィルタ 5に供給する平均電流 I a V eは、 数 2より求められる。  Therefore, the average current I a V e that the charge pump supplies to the loop filter 5 can be obtained from Equation 2.
ここで、 I l = l m A、 I 2 = 2 m Aとした場合の I a V eの d u t y (位相差) に対する特性は、 デジタルフィルタ 4 1のビッ ト数を十分 大きく選ぶと第 3図と同一になる。 第 3図より、 l a v eは位相差に対 して非線形な特性を示し、 位相差が大きいほどループ利得が增加 (傾斜 分大) して P L Lシンセサイザが広带城化し、 逆に位相差が小さいほど ループ利得が滅少 (傾斜分小) して P L Lシンセサイザが狭帯域化する ことになる。  Here, when I l = lm A and I 2 = 2 mA, the characteristics of I a V e with respect to duty (phase difference) are as shown in Fig. 3 when the number of bits of digital filter 41 is selected to be sufficiently large. Be the same. From Fig. 3, the lave shows nonlinear characteristics with respect to the phase difference. The larger the phase difference is, the more the loop gain increases (increased gradient), and the PLL synthesizer becomes broader. As the loop gain decreases (increases in slope), the bandwidth of the PLL synthesizer becomes narrower.
また、 ループフィルタの伝達インピーダンスは直流で無限大であるた め、 定常位相誤差は零となる。 そのため、 周波数切り替え過程において は、 自動的に広带域化して P L Lシンセサイザの過渡応答が高速となり、 周波数切り替え後には自動的に狭帯域化して P L Lシンセサイザの基準 信号 Rに含まれる位相雑音成分を除去することができる。  Since the transfer impedance of the loop filter is infinite at DC, the steady-state phase error is zero. Therefore, during the frequency switching process, the frequency band is automatically widened to increase the transient response of the PLL synthesizer, and after the frequency switching, the band is automatically narrowed to remove the phase noise component contained in the reference signal R of the PLL synthesizer. can do.
以上説明した 4通りの実施例の內、 第 2および第 3の実施例では第 6 図に示す位相差に対する平均出力 S流特性に折れ点が発生するため、 P L Lシンセサイザのループ利得は折れ点において不連統に変化する, こ の不速統変化の影響として、 周波数切り替え過程において周波数の微小 なとびが発生する, 用途に応じてこの周波数のとびは望ましくない場合 があるが、 折れ点の数を增加してループ利得の変化分を小さくすること で低滅することができる, ここで、 第 5の実施例として、 前記折れ点の数を增加させ、 折れ点に おける傾斜分 (ループ利得) の変化を小さくする手法について説明する , 第 1 0図は 4個の折れ点を有する場合に対する構成図であり、 第 4図の 構成に反転回路 2 3と、 運延索子 24と、 論理和回路 2 5と、 補助スィ ツチ回路 26 n、 26 pと、 定 S流源 2 7 n、 2 7 p (電流値 I 3) が 追加されている。 連延素子 24の運延時間を d t ' として、 数 3と同様 に d e 1 t a ' を定義し、 これを数 7に示す。 In the four embodiments described above, the breakpoint occurs in the average output S flow characteristic with respect to the phase difference shown in FIG. 6 in the second and third embodiments, so that the loop gain of the PLL synthesizer increases at the breakpoint. As a result of the discontinuous change, the effect of this discontinuous change is that a small jump in frequency occurs during the frequency switching process. Depending on the application, this jump in frequency may not be desirable, but the number of break points Can be reduced by increasing the loop gain change by adding Here, as a fifth embodiment, a method of increasing the number of the break points to reduce the change in the slope (loop gain) at the break points will be described. FIG. 10 shows four break points. FIG. 4 is a configuration diagram for the case of having an inverting circuit 23, a traveling rod 24, an OR circuit 25, an auxiliary switch circuit 26n, 26p, and a constant S flow source 2 in the configuration of FIG. 7 n and 27 p (current value I 3) are added. Assuming that the running time of the extending element 24 is dt ′, de 1 ta ′ is defined in the same manner as in Equation 3, and this is shown in Equation 7.
d t '  d t '
d e l t a' =  d e l t a '=
数 7  Number 7
T 1 + T 2  T 1 + T 2
また、 数 4から数 6と同様に r a t e' を定義する。 d e 1 t a'≥ d u t yの場合には r a t e'は数 8で表される,  Also, r ate 'is defined in the same way as Equations 4 to 6. If d e 1 t a '≥ d u t y, r a t e' is expressed by Equation 8.
d u t y  d u t y
r a t e' 数 8  r a t e 'number 8
1— d u t y  1—d u t y
また、 d e l t a,く d u t y、 d e l t a'く ( 1一 d u t y) の場 合には r a t e'は数 9で表される。  In addition, in the case of delta, dduty, delta '(11-duty), rate' is expressed by equation (9).
d e l t a '  d e l t a '
r a t e' = お 9  r a t e '= your 9
1— d u t y  1—d u t y
また、 d e l t a'≥ ( l— d u t y) の場合には r a t e'は数 1 0 で表される,  In the case of d e l t a '≥ (l-d u t y), r a t e' is expressed by the number 10.
r a t e' = 1 数 1 0 ここで、 チャージポンプがループフィルタへ供給する平均出力 «流 I a V e ' は数 1 1のように表される。  r a t e '= 1 Equation 1 0 Here, the average output I a V e' supplied by the charge pump to the loop filter is expressed as Equation 1 1.
Iave' = ( 1 -duty){I 1 + ( 1 -rate) I 2 +( 1 -rate') I 3 } · · 数 1 1 ここで、 一例として d e l t a = 0. 1、 d e l t a ' = 0. 4、 I Iave '= (1 -duty) {I 1 + (1 -rate) I 2 + (1 -rate') I 3} Number 1 1 Here, for example, delta = 0.1, delta '= 0. 4, I
1 = 1 2 = 1 3 = l mAとした場合の l a v e' の d u t y (位相差) に対する特性を第 1 1図に示す. 第 1 1図に示すように、 折れ点の数は Fig. 11 shows the characteristics of l ave e 'with respect to duty (phase difference) when 1 = 1 2 = 1 3 = l mA. As shown in Fig. 11, the number of break points is
18  18
4個 になっており、 折れ点における傾斜の変化分を小さくすることができる, 第 1 0図の構成は折れ点の数を 4個とする場合であるが、 定電流源、 補助スィッチ回路、 反転回路、 遅延素子、 論理和回路の数を增加させる ことによって、 折れ点の数をさらに增加させることが可能である。 これ によって、 折れ点における平均出力罨流特性の傾斜の変化分が一層小さ くなる。 Four The change in the slope at the break point can be reduced.The configuration in Fig. 10 is for the case where the number of break points is four, but the constant current source, auxiliary switch circuit, and inverting circuit It is possible to further increase the number of breakpoints by increasing the number of delay elements and OR circuits. This further reduces the change in the slope of the average output compressibility at the break point.
また, 以上の説明は第 2の実施例に対してのものであるが、 第 3の実 施例に対しても全く同様の手法を用いることができる。  Although the above description is for the second embodiment, the same method can be used for the third embodiment.
なお、 上記第 1から第 5の実施例におけるループフィルタは、 定常位 相誤差を零とするため伝達インピーダンスが直流にて無限大である以外 は、 その構成および特性を特に限定するものではない。 例えば、 抵抗と 容量の直列接統型の構成や、 演算增權器を用いた精分器による構成が用 いられる。  The configuration and characteristics of the loop filters in the first to fifth embodiments are not particularly limited, except that the transfer impedance is infinite at direct current in order to reduce the stationary phase error to zero. For example, a configuration of a series connection type of a resistor and a capacitor, or a configuration of a refiner using an arithmetic operation unit is used.
*後に本発明の周波数シンセサイザを用いた無線通信装置の実施例に ついて、 第 1 2図を用いて説明する。 無線通信装置は、 P L Lシンセサ ィザ 8 2と、 P L Lシンセサイザ 8 2からの発振信号を基に送信信号を 生成する送侰回路 8 1 と、 送侰侰号を帯域制限する分波器 8 4と、 無線 偺号を送侰および受侰するアンテナ 8 5と、 受侰した信号を前記 P L L シンセサイザの発振信号を基に復 SMする受信回路 8 3と、 これらを制御 する制御回路 8 6とから構成される,  * An embodiment of a wireless communication device using the frequency synthesizer of the present invention will be described later with reference to FIG. The wireless communication device includes a PLL synthesizer 82, a transmission circuit 81 that generates a transmission signal based on an oscillation signal from the PLL synthesizer 82, and a duplexer 84 that band-limits the transmission signal. An antenna 85 for transmitting and receiving a radio signal, a receiving circuit 83 for decoding a received signal based on the oscillation signal of the PLL synthesizer, and a control circuit 86 for controlling these. Done,
制御回路 8 6は、 受信回路 8 3にて受信したデータを基に、 無線通信 装置の状態を制御すると共に、 P L Lシンセサイザ 8 2に発振する周波 数を指示する. P L Lシンセサイザ 8 2は、 指示された発振周波数を送 信回路 8 1および受信回路 8 3に供給する, 送信回路 8 1は、 P L Lシ ンセサイザ 8 2から与えられた発振周波数を基に、 制御回路 8 6からの 送信信号を変諷した送信波を発生し、 分波器 8 4にて不要信号成分の抑 圧を行った後、 アンテナ 8 5から送信される。 The control circuit 86 controls the state of the wireless communication device based on the data received by the receiving circuit 83, and instructs the frequency to oscillate to the PLL synthesizer 82. The PLL synthesizer 82 receives the instruction. The supplied oscillation frequency is supplied to the transmission circuit 81 and the reception circuit 83. Based on the oscillation frequency given from the synthesizer 82, a transmission wave is generated by modifying the transmission signal from the control circuit 86, and after the unnecessary signal component is suppressed by the duplexer 84, the antenna Sent from 8 5
また、 アンテナ 2 5から受侰した信号は、 分波器 8 4にて不要信号成 分の抑圧後、 受信回路 8 3に入力される。 受信回路 8 3は P L Lシンセ サイザ 8 2からの発捩瑚波数を用いて受侰偉号を復 ¾し、 復 ¾結果を制 御回路 8 6に供給する.  The signal received from the antenna 25 is input to the receiving circuit 83 after the unnecessary signal component is suppressed by the splitter 84. The receiving circuit 83 recovers the received signal using the torsion wave number from the PLL synthesizer 82 and supplies the recovered result to the control circuit 86.
制御回路 8 6は、 送受信された信号を入出力信号 (音声、 画像、 デー タ等) に変換する。  The control circuit 86 converts the transmitted / received signals into input / output signals (audio, image, data, etc.).
以上説明したように、 P L Lシンセサイザに第 1図から第 9図および 第 1 0図に示すいずれかの構成を用いることにより、 位相差が大きいと きにはループ帯域を広帯域化し、 高速に周波数を引き込むことができる。 また、 周波数引き込みに伴い位相差が小さくなるとループ帯域を狭帯城 化し、 雑音を低滅することができる,  As described above, by using any of the configurations shown in FIGS. 1 to 9 and FIG. 10 for the PLL synthesizer, when the phase difference is large, the loop band is widened, and the frequency is rapidly increased. Can be withdrawn. Also, when the phase difference becomes smaller due to the frequency pull-in, the loop band can be narrowed and the noise can be reduced.
また、 本発明による高速周波数切り替え可能で低雑音な P L Lシンセ サイザを無線通信端末に適用することによって、 通信の品 を向上させ ることができる, 産業上の利用可能性  In addition, by applying the high-speed frequency switchable and low-noise PLL synthesizer according to the present invention to a wireless communication terminal, the quality of communication can be improved.
以上のように、 本発明の P L Lシンセサイザは、 微小位相差に対して もループ利得を切養可能なループ利得可変型 P L Lシンセサイザとして, また、 無線通信端末等に用いられるループ利得可変型 P L Lシンセサイ ザとして有用である。  As described above, the PLL synthesizer of the present invention can be used as a variable loop gain type PLL synthesizer capable of reducing loop gain even for a small phase difference, and a variable loop gain type PLL synthesizer used in a wireless communication terminal or the like. Useful as

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 入力信号の基準信号に対する位相差を検出し、 該位相差に依存して ハイレベルと口一レベルの時間的比率が定まる第 1のパルス信号を出力 する位相周波数比較器と、 第 1の定電流源と第 1のスィッチ回路とを具 備し、 上記第 1のパルス信号に基づいて上記第 1のスィッチ回路を制御 し、 上記第 1の定電流源の電流を供給または遮断することにより、 上記 位相差に対応した電流を出力するチャージポンプと、 該チャージポンプ からの出力 S流に童曼された基準侰号と同一周波数成分を有する雑音を 除去すると共に、 上記出力電流を平滑化し電圧に変換することで直流 « 圧を出力するループフィルタと、 ループフィルタから出力された直流電 圧に応じた周波数にて発振する電圧制御発振器と、 外部から指定される 分周数に基づいて、 上記電圧制御発振器の出力侰号を分周し、 上記入力 信号として出力する分周器とからなる P L Lシンセサイザにおいて、 上 記位相差の絶対値に依存して上記第 1のスィッチ回路が導通している期 ffl內のハイレベルとローレベルの時 ΒΠ的比率が定まる第 3のパルス信号 を出力するパルス侰号発生器を備え、 上記チャージポンプが、 第 2の定 電流源と第 2のスィッチ回路とを具 fitし、 上記第 1のスィッチ回路が導 通している期 内において、 上記第 3のパルス倌号に基づいて上記第 2 のスィッチ回路を制御し、 上記第 2の定 S流源の S流を供給または遮断 することを特徴とする P L Lシンセサイザ, 1. a phase frequency comparator that detects a phase difference between an input signal and a reference signal, and outputs a first pulse signal that determines a time ratio between a high level and a mouth level depending on the phase difference; Providing a constant current source and a first switch circuit, controlling the first switch circuit based on the first pulse signal, and supplying or interrupting the current of the first constant current source. A charge pump for outputting a current corresponding to the phase difference; removing noise having the same frequency component as the reference signal in the output S flow from the charge pump; smoothing the output current; A loop filter that outputs a DC voltage by converting to a voltage, a voltage-controlled oscillator that oscillates at a frequency corresponding to the DC voltage output from the loop filter, and a frequency division number specified from the outside. In a PLL synthesizer including a frequency divider that divides an output signal of the voltage-controlled oscillator and outputs a frequency as the input signal, the first switch circuit becomes conductive depending on the absolute value of the phase difference. A pulse signal generator that outputs a third pulse signal that determines a specific ratio between the high level and the low level of the period ffl, wherein the charge pump includes a second constant current source and a second switch circuit. During the period in which the first switch circuit is conducting, the second switch circuit is controlled based on the third pulse signal, and the second constant S flow source is controlled. PLL synthesizer characterized by supplying or blocking S flow,
2 . 前記パルス侰号発生器が、 前記位相差の絶対値に依存してハイレべ ルとローレベルの時閉的比率が定まる第 2のパルス侰号を出力する第 1 の信号発生器と、 上記第 2のパルス倌号に依存して前記第 1のスィッチ 回路が導通している期間内のハイレベルと口一レベルの時 ra的比率が定 まる第 3のパルス償号を出力する第 2の信号発生器とからなることを特 徴とする請求の範囲第 1項記載の P L Lシンセサイザ。 2. a first signal generator that outputs a second pulse signal in which a high-level / low-level closed ratio is determined depending on an absolute value of the phase difference; A second pulse signal for outputting a third pulse signal in which the ratio between the high level and the single level during the period in which the first switch circuit is conducting is determined depending on the second pulse signal. And a signal generator 3. The PLL synthesizer according to claim 1, wherein the PLL synthesizer is characterized in that:
3 . 前記第 3のパルス侰号の前記第 1のスィツチ回路が導通している期 18]內のハイレベルと α—レベルの時間的比率が、 第 2のパルス信号のハ ィレベルとローレベルの時閱的比率と同一であることを特徵とする請求 の範囲第 2項記載の P L Lシンセサイザ,  3. The time ratio between the high level and the α-level of the third pulse signal during the period when the first switch circuit is conducting 18] is determined by the difference between the high level and the low level of the second pulse signal. The PLL synthesizer according to claim 2, wherein the PLL synthesizer has the same temporal ratio.
4 . 前記第 2の信号発生器が、 前記第 2のパルス信号を高速にサンプリ ングすると共に、 基準侰号の周波数とその整数倍の周波数を除去するォ —バーサンプリング型デジタルフィルタと、 該オーバーサンプリング型 デジタルフィルタからの出力を 1ビッ トデジタル信号系列に変換するデ ルタ · シグマ変 W器とからなることを特徹とする請求の範囲第 2項記載 の P L Lシンセサイザ。  4. The second signal generator samples the second pulse signal at a high speed, and removes a frequency of a reference signal and a frequency that is an integral multiple thereof, and an over-sampling digital filter. 3. The PLL synthesizer according to claim 2, wherein the PLL synthesizer comprises a delta-sigma converter that converts an output from the sampling type digital filter into a 1-bit digital signal sequence.
5 . 入力侰号の基準信号に対する位相差を検出し、 胲位相差に依存して ハイレベルと α—レベルの時聞的比率が定まる第 1のパルス侰号を出力 する位相周波数比較 Sと、 第 1の定電流源と第 1のスィッチ回路とを具 億し、 上記第 1のパルス倌号に基づいて上記第 1のスィツチ回路を制御 し、 上記第 1の定«流源の電流を供耠または遮断することにより, 上記 位相差に対応した電流を出力するチャージポンプと、 該チャージポンプ からの出力 tt流に fi昼された基準信号と同一周波数成分を有する雑音を 除去すると共に、 上記出力 S流を平滑化し電圧に変換することで直流 S 圧を出力するループフィルタと、 ループフィルタから出力された直流 S 圧に応じた周波数にて発拫する S圧制御発振器と、 外部から指定される 分壻数に基づいて、 上記 «圧制御発振器の出力信号を分两し、 上記入力 信号として出力する分周器とからなる P L Lシンセサイザにおいて、 上 記位相差の絶対値に依存してハイレベルとローレベルの時間的比率が定 まる第 2のパルス侰号を出力する第 1の信号発生器と、 上記第 2のパル ス信号を運延させる運砥素子と、 上記第 2のパルス侰号と上記遅延素子 からの遅延信号との論理和を出力する論理和回路とを備え、 上記チヤ一 ジポンプが、 第 2の定電流源と第 2のスィッチ回路とを具備し、 上記第 1のスィッチ回路が導通している期間内において、 上記論理和回路から の出力信号に基づいて上記第 2のスィッチ回路を制御し、 上記第 2の定 電流源の «流を供給または遮断することを特徴とする P L Lシンセサイ ザ, 5. A phase frequency comparison S that detects a phase difference of the input signal with respect to the reference signal and outputs a first pulse signal in which the time ratio between the high level and the α-level is determined depending on the phase difference; A first constant current source and a first switch circuit are provided, and the first switch circuit is controlled based on the first pulse signal to supply a current of the first constant current source. Or a charge pump that outputs a current corresponding to the phase difference by cutting off or shutting off, and removing noise having the same frequency component as a reference signal that is output to the output tt stream from the charge pump. A loop filter that outputs DC S pressure by smoothing the S flow and converting it to a voltage, an S pressure controlled oscillator that generates at a frequency corresponding to the DC S pressure output from the loop filter, and is specified externally Above In a PLL synthesizer composed of a frequency divider that divides an output signal of a pressure-controlled oscillator and outputs the divided signal as an input signal, a time ratio between a high level and a low level is determined depending on the absolute value of the phase difference. A first signal generator for outputting a whole second pulse signal, a grinding element for propagating the second pulse signal, a second pulse signal and the delay element An OR circuit that outputs a logical sum of the delay signal from the first and second delay circuits, and the charge pump includes a second constant current source and a second switch circuit, and the first switch circuit conducts. A PLL synthesizer that controls the second switch circuit based on an output signal from the OR circuit during a period during which the current flows from the second constant current source. ,
6 . 前記運延素子による遅延時間をある一定値より小さくすることによ り、 前記位相差が π未满である場合においても P L Lシンセサイザのル ープ利得の切替が行なわれることを特徴とする雜求の範囲第 5項記載の P L Lシンセサイザ。  6. The loop gain of the PLL synthesizer is switched even when the phase difference is less than π by making the delay time of the delay element smaller than a certain value. The PLL synthesizer according to claim 5, which is in the scope of demand.
7 . 入力信号の基準信号に対する位相差を検出し、 該位相差に依存して ハイレベルとローレベルの時間的比率が定まる第 1のパルス信号を出力 する位相周波数比較器と、 第 1の定: g流源と第 1のスィッチ回路とを具 備し、 上記第 1のパルス侰号に基づいて上記第 1のスィッチ回路を制御 し、 上記第 1の定 S流源の 流を供給または遮断することにより、 上記 位相差に対応した S流を出力するチャージポンプと、 該チャージポンプ からの出力 «流に重曼された基準信号と同一周波数成分を有する雑音を 除去すると共に、 上記出力電流を平滑化し S圧に変換することで直流 S 圧を出力するループフィルタと、 ループフィルタから出力された直流電 圧に応じた周波数にて発振する «圧制御発振器と、 外部から指定される 分周数に基づいて、 上記 «圧制御発振器の出力信号を分阆し、 上記入力 信号として出力する分周器とからなる P L Lシンセサイザにおいて、 上 記位相差の絶対値に依存してハイレベルとローレベルの時間的比率が定 まる第 2のパルス信号を出力する第 1の信号発生器と、 上記第 2のパル ス侰号を遅延させる遅延時 Μが互いに異なる Ν個(Νは 2以上の整数)の 遅延素子と、 上記第 2のパルス信号と上記 Ν個の遅延素子からの各遅延 信号との論理和を出力する N個の ¾理和回路とを備え、 上記チヤ一ジポ ンプが、 上記第 1の定 S流源とは别の N個の定¾流源と上記第 1のスィ ツチ回路とは別の N個のスィツチ回路とを具備し、 上記第 1のスィッチ 回路が導通している期問内において、 上記 N個の翁理和回路からの各出 力信号に基づいて上記 N個のスィッチ回路をそれぞれ制御し、 上記 N個 の定 S流源の各 ¾流を供給または遮断することを特傲とする P L Lシン セサイザ。 7. A phase frequency comparator that detects a phase difference between the input signal and the reference signal, and outputs a first pulse signal that determines a time ratio between a high level and a low level depending on the phase difference; : Provide a g source and a first switch circuit, control the first switch circuit based on the first pulse signal, and supply or cut off the flow of the first constant S flow source By doing so, a charge pump that outputs an S current corresponding to the phase difference, and a noise having the same frequency component as a reference signal superimposed on the output from the charge pump are removed, and the output current is reduced. A loop filter that outputs DC S pressure by smoothing and converting it to S pressure, a pressure-controlled oscillator that oscillates at a frequency corresponding to the DC voltage output from the loop filter, and a frequency division number specified from the outside Based on the above In a PLL synthesizer composed of a frequency divider that divides an output signal of a pressure-controlled oscillator and outputs the divided signal as an input signal, a time ratio between a high level and a low level is determined depending on the absolute value of the phase difference. A first signal generator that outputs a second pulse signal, a delay element that delays the second pulse signal, and delay elements that are different from each other (Ν is an integer of 2 or more); Second pulse signal and each delay from the 遅 延 delay elements N logical sum circuits for outputting a logical sum with a signal, wherein the charge pump is composed of N constant current sources, the first constant S current source being different from the first constant S current source, and the first constant S current source being the first constant S current source. N switch circuits different from the above switch circuits, and based on each output signal from the N pieces of Rika circuits during the period when the first switch circuit is conducting. A PLL synthesizer that controls each of the N switch circuits and supplies or shuts off each of the N constant S current sources.
8 . 入力信号の基準信号に対する位相差を検出し、 該位相差に依存して ハイレベルとローレベルの時間的比率が定まる第 1のパルス信号を出力 する位相周波数比較器と、 第 1の定¾流源と第 1のスィッチ回路とを具 俯し、 上記第 1のパルス信号に基づいて上記第 1のスィッチ回路を制御 し、 上記第 1の定 S流源の罨流を供給または遮断することにより、 上記 位相差に対応した S流を出力するチャージポンプと、 該チャージポンプ からの出力 S流に fi*された基準信号と同一周波数成分を有する雑音を 除去すると共に、 上記出力髦流を平滑化し髦圧に変換することで直流鬈 圧を出力するループフィルタと、 ループフィルタから出力された直流 S 圧に応じた周波数にて発振する電圧制御発振器と、 外部から指定される 分周数に基づいて、 上記 ¾圧制御発振器の出力信号を分周し、 上記入力 侰号として出力する分周器とからなる P L Lシンセサイザにおいて、 上 記位相差の絶対値に依存してハイレベルと π—レベルの時間的比率が定 まる第 2のパルス信号を出力する第 1の信号発生器と、 上記第 2のパル ス信号を遅延させる遅延素子と、 上記第 2のパルス信号と上記遅延素子 からの遅延信号との排他的論理和を出力する排他的餘理和回路とを備え、 上記チャージポンプが、 第 2の定電流源と第 2のスィッチ回路とを具備 し、 上記第 1のスィッチ回路が導通している期 ffl内において、 上記排他 的 »理和回路からの出力信号に基づいて上記第 2のスィツチ回路を制御 し、 上記第 2の定霄流源の電流を供給または遮断することを特徵とする P L Lシンセサイザ。 8. A phase frequency comparator that detects a phase difference between the input signal and the reference signal and outputs a first pulse signal that determines a time ratio between a high level and a low level depending on the phase difference; ¾ Lowering the flow source and the first switch circuit, controlling the first switch circuit based on the first pulse signal, and supplying or blocking the compress flow of the first constant S flow source Thus, a charge pump that outputs an S flow corresponding to the phase difference, a noise having the same frequency component as the reference signal fi * in the output S flow from the charge pump is removed, and the output flow is A loop filter that outputs a DC voltage by smoothing and converting it to a Fob pressure; a voltage controlled oscillator that oscillates at a frequency corresponding to the DC S pressure output from the loop filter; Based on the above In a PLL synthesizer composed of a frequency divider which divides the output signal of the voltage controlled oscillator and outputs it as the input signal, the time ratio between the high level and the π-level depends on the absolute value of the phase difference. A first signal generator that outputs a determined second pulse signal; a delay element that delays the second pulse signal; and an exclusive control of the second pulse signal and the delay signal from the delay element. An exclusive OR circuit for outputting a logical sum, wherein the charge pump includes a second constant current source and a second switch circuit, and a period during which the first switch circuit is conducting. In the above, the second switch circuit is controlled based on the output signal from the exclusive-OR circuit. And a PLL synthesizer characterized in that the current of the second constant source is supplied or cut off.
9 . 前記運延素子による遅延時間をある一定値より小さくすることによ り、 前記位相差が π未満である場合においても P L Lシンセサイザのル ープ利得の切替が行なわれることを特微とする請求の範囲第 8項記載の P L Lシンセサイザ。  9. The characteristic feature is that the loop gain of the PLL synthesizer is switched even when the phase difference is smaller than π by making the delay time of the delay element smaller than a certain value. 9. The PLL synthesizer according to claim 8, wherein:
10. 入力信号の基準信号に対する位相差を検出し、 該位相差に依存して ハイレベルとローレベルの時間的比率が定まる第 1 のパルス信号を出力 する位相周波数比較器と、 第 1の定電流源と第 1のスィッチ回路とを具 備し、 上記第 1のパルス信号に基づいて上記第 1のスィッチ回路を制御 し、 上記第 1の定電流源の電流を供給または遮断することにより、 上記 位相差に対応した S流を出力するチャージポンプと、 垓チャージポンプ からの出力 «流に重 *された基準倌号と同一周波数成分を有する雑音を 除去すると共に、 上記出力電流を平滑化し電圧に変換することで直流電 圧を出力するループフィルタと、 ループフィルタから出力された直流電 圧に応じた周波数にて発振する電圧制御発振器と、 外部から指定される 分周数に基づいて、 上記 S圧制御発振器の出力信号を分周し、 上記入力 信号として出力する分周器とからなる P L Lシンセサイザにおいて、 上 記位相差の絶対値に依存してハイレベルとローレベルの時 ra的比率が定 まる第 2のパルス信号を出力する第 1の侰号発生器と、 上記第 2のパル ス侰号を遅延させる遅延時間が互いに異なる N個(Nは 2以上の整数)の 遅延素子と、 上記第 2のパルス儒号と上記 N個の運延素子からの各運延 信号との排他的論理和を出力する N個の排他的 ¾理和回路とを備え、 上 記チャージポンプが、 上記第 1の定 S流源とは別の N個の定 S流源と上 記第 1のスィッチ回路とは別の N個のスィッチ回路とを具備し、 上記第 10. A phase frequency comparator that detects a phase difference between the input signal and the reference signal and outputs a first pulse signal whose time ratio between high level and low level is determined depending on the phase difference; By providing a current source and a first switch circuit, controlling the first switch circuit based on the first pulse signal, and supplying or interrupting the current of the first constant current source, A charge pump that outputs the S current corresponding to the phase difference, and a noise from the delta charge pump that has the same frequency component as the reference signal superimposed on the current * is removed, and the output current is smoothed and the voltage is reduced. A loop filter that outputs a DC voltage by converting to a DC voltage, a voltage-controlled oscillator that oscillates at a frequency corresponding to the DC voltage output from the loop filter, and a frequency division number specified from the outside In a PLL synthesizer consisting of a frequency divider that divides the output signal of the S-pressure controlled oscillator and outputs it as the input signal, the ratio of the high level to the low level depends on the absolute value of the phase difference. A first signal generator that outputs a second pulse signal that defines the following, and N (N is an integer of 2 or more) delay elements having different delay times for delaying the second pulse signal. And N exclusive OR circuits for outputting exclusive OR of the second pulse signal and each of the N signals from the N N elements. And N switch circuits other than the first constant S flow source and N switch circuits different from the first switch circuit.
1のスィッチ回路が導通している期 ra內において、 上記 N個の排他的論 理和回路からの各出力偉号に基づいて上記 N個のスィッチ回路をそれぞ れ制御し、 上記 N個の定髦流源の各電流を供給または遮断することを特 徹とする P L Lシンセサイザ. In period ra 內 when one switch circuit is conducting, the N exclusive A PLL synthesizer characterized by controlling each of the N switch circuits based on each output signal from the Riwa circuit, and supplying or interrupting each current of the N constant current sources.
11. 前記ループフィルタの伝達インピーダンスが、 直流で無限大となる ことを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 10項に記載の P L Lシンセサ ィザ。  11. The PLL synthesizer according to claim 1, wherein a transfer impedance of the loop filter is infinite at direct current.
12. 無線通僑装貴を制御する制御回路と、 周波数シンセサイザと、 上記 制御回路と上記周波数シンセサイザからの発振信号を基に送信信号を生 成する送侰回路と、 上記送倌侰号を帯域制限する分波器と、 無線信号を 送侰および受侰するアンテナと、 受信した信号を上記前記周波数シンセ サイザの発振 母を基に復調する受信回路とから構成され、 上記制御回 路を介して音声や面像を入出力する無線通侰装置において、 周波数シン セサイザが請求の範囲第 1項乃至第 11項のいずれかに記載の P L Lシン セサイザであることを特徴とする無線通信装置。  12. A control circuit for controlling a wireless communication device, a frequency synthesizer, a transmission circuit for generating a transmission signal based on an oscillation signal from the control circuit and the frequency synthesizer, and a band for transmitting the transmission signal. A frequency divider for limiting the signal, an antenna for transmitting and receiving a radio signal, and a receiving circuit for demodulating a received signal based on an oscillation motherboard of the frequency synthesizer, and via the control circuit. 12. A wireless communication device for inputting and outputting audio and a plane image, wherein the frequency synthesizer is the PLL synthesizer according to any one of claims 1 to 11.
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