WO2008123542A1 - Pll circuit device and control device - Google Patents

Pll circuit device and control device Download PDF

Info

Publication number
WO2008123542A1
WO2008123542A1 PCT/JP2008/056538 JP2008056538W WO2008123542A1 WO 2008123542 A1 WO2008123542 A1 WO 2008123542A1 JP 2008056538 W JP2008056538 W JP 2008056538W WO 2008123542 A1 WO2008123542 A1 WO 2008123542A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
waveform
pll circuit
unit
waveform signal
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/056538
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Kondoh
Fuminori Kobayashi
Manabu Inoue
Original Assignee
System Lsi Co. Ltd.
Kyushu Institute Of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by System Lsi Co. Ltd., Kyushu Institute Of Technology filed Critical System Lsi Co. Ltd.
Priority to JP2009509271A priority Critical patent/JP4681667B2/en
Publication of WO2008123542A1 publication Critical patent/WO2008123542A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/091Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector using a sampling device
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/20Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a harmonic phase-locked loop, i.e. a loop which can be locked to one of a number of harmonically related frequencies applied to it

Definitions

  • the present invention relates to a PLL circuit that corrects an oscillation clock based on a difference between a reference clock and an oscillation clock. Furthermore, the present invention relates to a control device that corrects an output signal based on a difference between the input signal and the output signal.
  • the conventional PLL circuit (phase 'locked' loop circuit) will be described with reference to Fig. 16.
  • the PLL circuit 1 0 0 shown in this figure includes a phase comparison circuit 1 0 1, a low-pass filter circuit 1 0 2, a VC ⁇ circuit (voltage controlled oscillation circuit) 1 0 3, and a frequency divider circuit 1 0 4. ing. Then, the oscillation frequency of the VCO circuit 103 is controlled based on the external reference clock signal to generate a clock signal having a predetermined frequency synchronized with the external reference clock signal, and outputs this to the outside. Further, when the external reference clock signal and the feedback signal are supplied, the phase comparison circuit 101 generates a signal corresponding to the phase difference between the external reference clock signal and the feedback signal, and outputs this signal. Supply to one-pass filter circuit 1 0 2. The low-pass filter circuit 10 2 smoothes the signal output from the phase comparison circuit 1 0 1 to generate a frequency control signal, and supplies this to the V C 0 1 circuit 3.
  • the VCO circuit 10 3 oscillates at a frequency according to the frequency control signal output from the mouth-pass filter circuit 10 2, generates a clock signal, outputs the clock signal to the outside, and the frequency dividing circuit 1 0 Supply to 4.
  • the frequency divider circuit 104 divides the clock signal output from the VCO circuit 103 by a preset frequency division ratio to generate a feedback signal, and supplies this to the phase comparator circuit 101.
  • the phase of the feedback signal obtained by dividing the clock signal output from the VCO circuit 103 is compared with the phase of the external reference clock signal. Yes. Then, the oscillation frequency of the VCO circuit 103 is controlled so that the phases of the two coincide with each other, and the queuing signal having the frequency and the phase determined by this control operation is output to the outside.
  • the frequency of the clock signal is corrected using the phase difference between the external reference clock signal and the feedback signal. That is, the output signal is corrected using the difference between the input signal and the output signal.
  • Such correction is also performed by other devices.
  • the same method is basically applied to a motor rotation speed control device and a temperature control device. Disclosure of the invention
  • the multiplication factor is determined by two combinations (N / M) of the reference clock divider (1 / M) and the feed pack clock divider (1 / N). It was. Therefore, when a multiplication factor that increases the value of N or M is selected as a numerical value that can be realized by the combination of these two integers (NZM), the phase comparison unit is reached when the reference clock is constant. There was a problem that the frequency of the signal was lowered.
  • the sample frequency is decisive for the upper limit of the frequency of the signal that can be handled. Therefore, the cutoff frequency of the P L L loop filter (hereinafter referred to as L PF) is inevitably lowered.
  • L PF cutoff frequency of the P L L loop filter
  • control devices such as a device for controlling the rotation of a motor or a temperature control device.
  • a main object of the present invention is to provide a PLL circuit and a control device with reduced jitter.
  • the present invention provides a PLL circuit that outputs an oscillation clock multiplied by a reference clock and corrects the oscillation clock using a correction signal based on a phase difference between the reference clock and the oscillation clock.
  • a signal generating unit that generates a first waveform signal having synchronism with the reference clock; a sample unit that samples the first waveform signal at a frequency higher than the reference clock to obtain a first sample value; and the PLL
  • a comparison unit that compares the first sample value with a second sample value obtained by sampling a second waveform signal based on a waveform when the circuit is in a stable state, and outputs the correction signal based on a difference between the two sample values; Based on And an output unit for outputting the corrected oscillation clock.
  • the present invention relates to a control device that corrects the characteristics of the output signal using a correction signal that indicates a difference between the input signal and the output signal, and that generates a first waveform signal that is synchronized with the input signal.
  • a generating unit a sample unit that samples the first waveform signal at a frequency higher than a cycle of the input signal to obtain a first sample value; and a second waveform based on a waveform when the control device is in a stable state.
  • a comparison unit that compares the second sample value obtained by sampling the signal with the first sample value and outputs the correction signal based on the difference between the second sample value and the output signal that is corrected based on the correction signal; And an output unit for outputting.
  • a first waveform signal having periodicity with an input signal is generated, and an output signal is corrected using a sample value obtained by sampling the first waveform signal with high frequency. Therefore, since the output signal is corrected more frequently than before, the jitter can be reduced and the characteristics of the output signal (for example, frequency) can be set to a predetermined value.
  • the PLL circuit according to the present invention does not require a clock frequency divider, the cutoff frequency of LPF does not decrease. As a result, a PLL with further reduced jitter is provided.
  • the oscillation frequency of the oscillator is controlled by the digital circuit regardless of the clock period, it is possible to generate a plurality of oscillation clocks having different frequencies from one reference clock. Therefore, by using a common crystal that oscillates the reference clock, the number of crystals can be reduced and the cost required to construct the PLL circuit can be reduced.
  • the V C O control circuit is controlled by a digital circuit, the operating state can be changed by adjusting the gain according to the situation.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a PLL circuit which is an example of the control device of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the PLL circuit of the present invention
  • (A) is a block diagram
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the PLL circuit of the present invention
  • (A) is a block diagram
  • (B) is a waveform diagram
  • FIG. 4 is a diagram of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a PLL circuit
  • (A) is a block diagram
  • (B) is a waveform diagram
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a PLL circuit of the present invention.
  • (A) is a block diagram
  • (B) is a waveform diagram
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a PLL circuit of the present invention.
  • (A) is a block diagram
  • (B) is a waveform diagram
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a
  • FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the PLL circuit of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the PLL circuit of the present invention.
  • (A) is a block diagram
  • (B) is a block diagram
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the PLL circuit of the present invention
  • (A) is a block diagram.
  • (B) is a graph
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the PLL circuit of the present invention
  • (A) is a diagram partially showing the PLL circuit
  • (B) and ( C) is a waveform diagram.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining another PLL circuit of the present invention
  • FIG. 11 is a block diagram for explaining another PLL circuit of the present invention
  • FIG. 12 is a block diagram of the present invention.
  • FIG. 13 is (A) Is a graph showing the results of an experiment performed using a conventional PLL circuit, and (B) to (D) are graphs showing the results of an experiment performed using the PLL circuit of the present invention.
  • (A) is a graph showing the results of an experiment conducted using a conventional PLL circuit
  • (B) is a graph showing the results of an experiment conducted using the PLL circuit of the present invention.
  • FIG. 16 is a graph showing the results obtained by using the conventional PLL circuit of the present invention, and FIG. 16 is a block diagram for explaining the PLL circuit of the background art.
  • a PLL circuit is illustrated as an embodiment of the control device, but the present invention can also be applied to other control devices.
  • the PLL circuit of this embodiment can be applied to an AV amplifier, a TV receiver, a DVD player, a high-precision measuring device, a temperature management device, a motor rotation control device, a turbine control device, and the like.
  • the PLL circuit of this embodiment can be operated stably at high speed. .
  • the PLL circuit 10 A of the present embodiment outputs an oscillation clock 32 that is multiplied by the reference clock 24, and the first circuit based on the phase difference between the reference clock 24 and the oscillation clock 32.
  • This is a PLL circuit that corrects the oscillation clock 32 using the correction signal 28 (correction signal).
  • A includes a signal generator 12 that generates a first waveform signal 36 that is synchronized with the reference clock 24, and a reference clock.
  • Sample part 1 4 that samples the first waveform signal 3 6 to obtain the first sample value 2 6 more frequently than the lock 2 4 and the second waveform based on the waveform when the PLL circuit 10 A is in a stable state
  • the second sampling value 3 4 sampled from the signal 3 8 is compared with the first sampling value 2 6 and the first correction signal (correction signal) based on the difference between them is output.
  • an output circuit 20 that outputs an oscillation clock 32 adjusted based on a correction signal (correction signal).
  • the PLL circuit 10 A is configured such that fr is a predetermined multiple (based on the frequency (fr) of the reference clock 24 input from the outside.
  • the oscillation clock 3 2 of the frequency ( ⁇ ⁇ ) that is multiplied is output to the outside.
  • the frequency of the oscillation clock 3 2 output from the output unit 20 is corrected to a predetermined value using the phase difference between the reference clock 2 4 and the oscillation clock 3 2 (that is, Jitter contained in oscillation clock 3 2 is reduced).
  • the characteristic parts of the P L L circuit 10 0 ⁇ are in the signal generation unit 12, the sample unit 14, the storage unit 2 2, and the comparison unit 16.
  • the first waveform signal 36 is generated by the signal generation unit 12, and the first sample value 26 is generated by sampling the first waveform signal 36 by the sampling unit 14.
  • the storage unit 2 2 stores the second waveform signal 38 when the PLL circuit 1 O A is in a stable state. Then, the second sample value 34 obtained by sampling the second waveform signal 38 is transmitted to the comparison unit 16.
  • the comparison unit 16 the first sample value 26 and the second sample value 34 are compared, and a first correction signal 28 indicating the phase difference between the two is transmitted to the control unit 18.
  • O circuit 1 0 can eliminate the frequency divider is very different. That is, in the conventional example, since the oscillation clock to be fed-packed is divided by the frequency divider, the frequency of correcting the oscillation clock frequency is reduced accordingly, and the jitter value is increased. In the present embodiment, by eliminating the frequency divider, the frequency of correcting the oscillation clock is increased and the jitter is reduced. Therefore, the error between the actually measured value and the design value of the frequency of the oscillation clock 32 can be extremely reduced.
  • FIG. 2 (A) is a block diagram showing the PLL circuit 1 OA
  • Fig. 2 (B) is a waveform diagram showing the first waveform signal 36, etc.
  • Fig. 2 (C) is another diagram.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing one waveform signal 3 6 A.
  • the reference clock 24 is input to the signal generator 12 and the input reference is input.
  • a first waveform signal 36 having synchronism with the reference clock 24 is output from the signal generator 12.
  • the input reference clock 24 is digital data having a square waveform.
  • the frequency of the reference clock 24 is 5 MHz to 50 MHz when the PLL circuit 1 OA is used for an audio circuit, and 27 MHz to 10 when it is used for a video signal. 8 MH z, 3 GH z to l O GH z when used in a DVD player or S-ATA.
  • FIG. 2 (B) the reference clock 24 input to the PLL circuit 1 OA, the oscillation clock 3 2 output from the PLL circuit 10 A, and the first waveform signal generated by the signal generation unit 12 3 6 Waveform diagrams are shown.
  • the horizontal axis is the time axis
  • the vertical axis indicates the voltage value or current value (level).
  • the value of the multiplication factor is about 2 5 6 or 5 1 2 for example.
  • the first waveform signal 36 generated based on the reference clock 24 is an analog signal (continuous signal) having a waveform that increases and decreases at least once in one cycle of the reference clock 24. is there.
  • an analog signal having one waveform shape in one cycle of the reference clock 24 is used as the first waveform signal 36.
  • the first waveform signal 36 does not necessarily have a smooth shape, and may have a slightly irregular shape such as a curve shown in the figure.
  • the first waveform signal 36 is a waveform that exhibits a repetitive shape at the same timing as the reference clock 24.
  • having synchronism means that the cycle in which the value (voltage value or current value) of the reference clock 24 changes is equal to the cycle in which the first waveform signal 36 changes. That is, while the reference clock is turned on and off once, the first waveform signal 36 draws a carp for one cycle.
  • the first waveform signal 36 A can have various waveforms as long as it increases and decreases in synchronization with the reference clock 24.
  • As the waveform shape of the first waveform signal 36 A a saw shape, a sine wave, a cosine wave, a triangular wave, etc. as shown in this figure, or a combination thereof is adopted.
  • the storage unit 2 2 shown in FIG. 2 (A) can be made unnecessary.
  • These waveforms are calculated by the calculation unit.
  • the waveform of the first waveform signal 36 a curved shape is preferable to a linear shape. The reason is that it is not easy to realize a waveform having a vertical shape as shown in Fig. 2 (C) with an electric circuit. Curved waveform signals can be generated more easily with fewer errors than linear ones.
  • the first waveform signal 36 generated by the signal generator 12 is transmitted to the sampler 14 for sampling.
  • FIG. 3 (A) is a block diagram showing the PLL circuit 10 A
  • FIG. 3 (B) is a waveform diagram showing sampling.
  • the first waveform signal 36 generated by the signal generation unit 12 is input to the sample unit 14 and also output from the output unit 20 to the outside of the circuit.
  • the oscillation clock 3 2 is fed back.
  • the first waveform signal 36 is sampled by the oscillation clock 32 having a higher frequency (shorter cycle) than that of the reference clock 24.
  • the first waveform signal 36 is sampled to obtain sample values.
  • the number of samplings can be reduced by dividing the oscillation clock 32 to be fed back by the frequency divider.
  • sampling is performed eight times at the timing when the oscillation clock 3 2 rises within one cycle of the reference clock 24. Therefore, by this sampling, eight first sample values 26 are obtained.
  • the plurality of first sample values 26 generated by the sample unit 1 are transmitted to the comparison unit 16.
  • FIG. 4A is a block diagram of the PLL circuit 1 O A
  • FIG. 4B is a waveform diagram showing details of the second sample value 34.
  • the first sample value 26 when the PLL circuit 1OA is in a stable state is input from the sample unit 14 to the storage unit 22.
  • This first sample value 2 6 force is stored in the storage unit 22 as the second sample value 3 4 to be compared.
  • the second sample value 3 4 generated by sampling the (calculated) second waveform signal 3 8 generated at another part may be stored in the storage unit 2 2.
  • the storage unit 22 may function as a waveform generation unit that generates a second waveform signal that is an ideal waveform by calculation.
  • the second sample value 3 4 is transmitted to the comparison unit 16.
  • the stable state is a state where the PLL circuit 1 OA is locked, and further, there is no jitter. (Almost) No state.
  • the storage unit 22 is a semiconductor memory or a disk-type storage medium. The storage unit 22 stores the second waveform signal 38 or the second sample value 34 obtained by sampling the second waveform signal 38.
  • the second sample value 34 can be obtained by sampling the second waveform signal 38 having an ideal waveform shape at the timing when the oscillation clock 32 rises.
  • the timing at which the second waveform signal 38 is sampled is the same as the timing at which the first waveform signal 36 is sampled at the sample unit 14.
  • the number of the first sample value 26 sampled in the sample unit 14 is the same as the number of the second sample value 34 stored in the storage unit 22.
  • the second sample value 34 is not necessarily generated together with the first sample value 26 using the oscillation clock 32. That is, the second sample value 34 based on the second waveform signal 38 prepared in advance may be stored in the storage unit 22.
  • the second waveform signal 38 can be calculated by a theoretical value, a numerical value, or a mathematical formula by calculation or computer calculation.
  • the sample waveform obtained from the stable PLL circuit 1 O A can also be used.
  • a waveform obtained by performing smoothing or the like on the waveform obtained by these methods can be used.
  • FIGS. Fig. 5 (A) is a block diagram showing PLL circuit 1 OA
  • Fig. 5 (B) is a waveform diagram showing the waveform of each signal
  • Fig. 6 is a waveform diagram showing details of comparison. .
  • the comparison unit 16 compares the levels (voltage value or current value) of the first sample value 26 and the second sample value 3 4 according to the difference between the levels.
  • the first correction signal 28 is output from the comparison unit 16.
  • first waveform signal 36 and second waveform signal 38 are shown in comparison section 16, reference clock 24, oscillation clock 3 2, first waveform signal 36 and second waveform signal 38 are shown.
  • the case where the phase of the first waveform signal 36 is advanced as compared with the second waveform signal 38 which is an ideal waveform in a stable state will be described.
  • the comparison unit 16 at each timing when the oscillation clock 3 2 rises, the first sample value 2 6 A included in the first waveform signal 3 6 and the second sample value 3 included in the second waveform signal 3 8 The level is compared with 4.
  • the first sample value 2 6 A and the second sample value 3 4 are compared at the timing when the fifth oscillation clock 3 2 rises from the left side of the page (the timing indicated by the alternate long and short dash line).
  • FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the comparison between the first sample value 26 A sampled from the first waveform signal and the second sample value 34 A sampled from the second waveform signal 38. .
  • first waveform signal 3 6 and the second waveform signal 3 8 are superimposed on one waveform diagram, and the first waveform signal 3 6 is indicated by a solid line, and the second waveform signal 3 8 is indicated by a dotted line.
  • the timing at which both signals are sampled is indicated by a one-dot chain line vertically on the paper.
  • the comparison unit 16 first subtracts the first sample value 2 6 A and the second sample value 3 4 A to obtain the difference between them (level difference 4 4).
  • the phase difference 46 time difference
  • the relationship between the level difference 4 4 and the phase difference 4 6 during the increase period of the first waveform signal 36 is different from the relationship between the two during the decrease period of the first waveform signal 36.
  • the sign of the coefficient of the conversion formula between the two during the increase period and that of the conversion formula during the decrease period are opposite.
  • the comparison unit 16 outputs a first correction signal 28 based on the converted phase difference to the control unit 18.
  • FIG. 7 (A) is a block diagram showing the PLL circuit 1 O A and FIG. 7 (B) is a block diagram showing the inside of the control unit 18.
  • first correction signal 28 indicating a phase difference is input to control unit 18. Further, the second correction signal 30 obtained by converting the first correction signal 28 is transmitted from the control unit 18 to the output unit 20.
  • the control unit 18 includes a linear compensation unit 48, a filter 50, and an integration unit 52.
  • the linear compensation unit 48 is a part for linearizing the nonlinear shape when the input first correction signal 28 has a nonlinear property.
  • the filter 50 employs a normal second- order low-pass filter, third-order low-pass filter, and lag-lead filter, and removes a signal in a predetermined frequency band. Further, the signal passing through the filter is integrated by the integrating unit 52 and transmitted to the output unit 20 as the second correction signal 30.
  • the output unit 20 (variable frequency oscillator) has a frequency corresponding to the magnitude of the input control amount (the voltage of the second correction signal). Outputs oscillation clock 3 2 to the outside. There is a positive linear correlation between the voltage value applied to the output section and the frequency of the oscillation clock 32.
  • the second correction applied from the control unit 18 to the output unit The voltage value of the signal 30 is lowered, and the frequency of the oscillation clock 32 is lowered.
  • the voltage value of the second correction signal 30 is Increased, the frequency of the oscillation clock 32 is increased.
  • FIG. 9 (A) is a block diagram partially showing the PLL circuit of the present invention
  • FIG. 9 (B) is a waveform diagram of the first waveform signal when the power factor is 4
  • FIG. C) is a waveform diagram of the first waveform signal when the power factor is 4 Z 3.
  • the first sample value 2 6 generated by the sample unit 14 is compared with the second sample value 34 read from the memory 2 2 B. By outputting the phase difference between the two, a predetermined common magnification is achieved.
  • the first sample value 26 is obtained by sampling the first waveform signal 36 generated by the signal generator 12 in synchronization with the reference clock 24 at the sampling clock timing at the sampler 14.
  • the second sample value 34 is a value obtained by sampling an ideal waveform signal containing no jitter at a predetermined timing, and is stored in the memory 22 B in advance. Then, the address signal output from the address incrementer 2 2 A for incrementing the address signal is input to the memory 2 2 B, and the second sample value 34 stored in the memory indicated by the address signal is output.
  • the comparison unit 16 compares the input first sample value 26 and the second sample value 34, and outputs a phase difference signal indicating the difference therebetween. Based on the output indicating the phase difference, the frequency of the signal generated by V C O is increased or decreased.
  • FIG. 9 (B) shows the first waveform signal 36 when the total magnification M is 4.
  • the first waveform signal 36 is sampled at the timing of the output oscillation clock, and the first sample value 26 is obtained.
  • the memory 22 B stores a second sample value 34 obtained by sampling the ideally shaped first waveform signal at a timing obtained by dividing the reference clock 24 by four. Then, each first sample value 26 and the corresponding second sample value 34 are compared by the comparison unit 16, and the frequency of V CO is controlled based on the phase difference between them. As a result, an oscillation clock with a frequency four times that of the reference clock 24 can be obtained.
  • the first waveform signal 36 is sampled at the timing of the output oscillation clock, and the first sample value 26 is obtained. Also, the first waveform signal 3 6 for 3 cycles is stored in memory 2 2 B. The second sample value 3 4 sampled at the divided timing is stored. Then, compare each first sample value 26 with the corresponding second sample value 34, and adjust the output of the VCO based on the phase difference between them to obtain a frequency 4 times 3 times that of the reference clock. The provided oscillation clock can be obtained.
  • an oscillation clock having a predetermined common magnification is generated without using the previously used minute period.
  • PLL circuit 10 B With reference to FIG. 10, the configuration of another form of PLL circuit 10 B will be described.
  • the basic configuration of the PLL circuit 10 B shown in this figure is the same as that of the PLL circuit 10 A described above, and the difference is that the PLL circuit 10 B includes a frequency divider 54.
  • a frequency division unit 54 is provided in the middle of the path of the oscillation clock 32 fed from the output unit to the sample unit 14. Further, a frequency division unit 56 is provided in the previous stage of the signal generation unit 12, and the reference clock 24 is divided by the frequency division unit 56 and then input to the signal generation unit 12.
  • the ratio (multiplier) between the reference clock 24 and the oscillation clock 32 can be set to a predetermined value.
  • the frequency of the reference clock is f r and the frequency of the oscillation clock is f o.
  • the frequency is set to 1 ZN in frequency divider 54 and the frequency is set to 1 / M in frequency divider 56.
  • the natural numbers M and N are generally called division ratios.
  • the ratio of f r and f o can be set to a predetermined value.
  • an oscillation clock 32 having a predetermined frequency is output from the PLL circuit 10 B force.
  • the frequency dividing unit 56 that divides the reference clock 24 may be omitted from the configuration shown in FIG. 10, and only the frequency dividing unit 54 may be provided as a frequency dividing function.
  • the oscillation clock 3 2 force S whose frequency is reduced by the frequency divider 5 4 is feed-packed to the sample unit 1 4. Therefore, compared to the PLL circuit 1 OA, which has directly input the oscillation clock 3 2 to the sample section 14, the amount of calculation required for sampling in the sampler section 14 is reduced and the circuit scale is reduced. Can be.
  • the number of second sample values 34 to be stored in the storage unit 22 and the amount of calculation in the comparison unit 16 are also reduced.
  • the configuration of another form of PLL circuit 10 C will be described with reference to FIG.
  • the configuration of the PLL circuit 10 C shown in this figure is basically the same as that of the PLL circuit 1 OA described above.
  • the circuit 7 8 was supplemented with a compensator 6 6 that generates the first waveform signal 3 6 and a comparator 6 8 that detects the jitter of the oscillation clock 3 2 using the first waveform signal 3 6. It has a configuration.
  • the configuration of the PLL circuit 10 A shown in FIG. 1 is used.
  • the configuration shown in FIG. A configuration of the PLL circuit 10 C is preferable.
  • the PLL circuit 78 has the same configuration as the above-described conventional type, and specifically includes a phase comparison unit 60, a loop filter 62, an output unit 64, and a frequency division unit 70. .
  • the phase comparison unit 60 compares the input reference clock 24 with the oscillation clock 32 through the frequency dividing unit 70. Then, the first correction signal 72 based on the phase difference between the oscillation clock 32 and the reference clock 24 is input to the loop filter 62 (low-pass filter). The second correction signal 74 from which the high-frequency component has been removed by the loop filter 62 is input to the output unit 64, which is a VCO, and an oscillation clock having a frequency corresponding to the potential of the input second correction signal 74. 3 2 is output.
  • the oscillation clock 3 2 whose frequency is 1/4 and the reference clock 2 4 are synchronized.
  • an oscillation clock 32 having a frequency four times that of the reference clock is obtained.
  • the reference clock 24 is also input to the compensator 66, and the compensator 66 generates the first waveform signal 36 synchronized with the reference clock 24.
  • the generated first waveform signal 36 and oscillation clock 32 are input to the comparison unit 68.
  • the compensator 66 is equivalent to the signal generator 12 shown in FIG.
  • the comparison unit 68 samples the first waveform signal 36 at the timing of the oscillation clock 32 to obtain a sample value (first sample value).
  • the comparison unit 68 also stores a sample value (second sample value) when an ideal first waveform signal without jitter is sampled at a predetermined timing. Then, the comparison unit 68 compares the first sample value and the second sample value, and generates a third correction signal 76 based on the phase difference between the two.
  • the generated third correction signal 76 is input to the output unit 64 together with the second correction signal 74, and the frequency of the oscillation clock 32 oscillated from the output unit 64 is adjusted.
  • the path through which the oscillation clock 3 2 is input from the output unit 6 4 to the comparison unit 68 and the third correction signal 7 6 is input from the comparison unit 68 to the output unit 6 4 forms one loop. ing. Therefore, the PLL circuit 10 C can be regarded as a configuration obtained by adding this loop to the conventional PLL circuit 78.
  • the third correction signal 76 is also input to the output unit 64, whereby the jitter included in the oscillation clock 32 is reduced.
  • the conventional PLL circuit 78 since the comparison by the phase comparison unit 60 is performed at the timing of the reference clock 24, the number of comparisons per unit time is not sufficient, and jitter is reduced. There were limits.
  • the frequency of the oscillation clock 32 output from the output unit 64 is also adjusted by the comparison unit 6 8. Then, the comparator 68 detects the jitter of the oscillation clock 32 at the timing of the oscillation clock 32 whose frequency is higher than that of the reference clock 24, and generates a third correction signal 76 for correcting this jitter.
  • the restriction on the sensitivity function and the phase sensitivity function can be reduced.
  • the sensitivity function is a function representing the degree to which the noise generated inside the loop is given to the output.
  • the phase capture sensitivity function is a function that represents the degree to which the noise contained in the input reference clock is given to the output, and is a function that becomes 1 when added to the sensitivity function.
  • the loop gain can be increased. Therefore, the sensitivity function to noise is reduced, and the influence of noise inside the loop on the output is reduced.
  • the value of the sensitivity function when the value of the sensitivity function is reduced in this way, the value of the complementary sensitivity function, which has the property of 1 when added to this sensitivity function, increases, and the effect of the noise included in the reference clock on the output increases.
  • adjusting the waveform of the first waveform signal 36 in the signal generator 12 produces the same effect as having a smoothing filter. The problem is mitigated.
  • a signal generation unit 12 having a configuration described below with reference to FIG. 12 is employed.
  • FIG. 12 (D) is a waveform diagram showing waveforms of the first waveform signal 36 and the like.
  • the first waveform signal 36 6 shows a saw-shaped digital signal with a constant increment.
  • an analog signal may be employed as the first waveform signal 36 as described above.
  • the first waveform signal 36 is generated by the signal generator 12 shown in FIG. 1, and this signal is sampled by the oscillation clock 32 to detect the phase difference. And have a feed pack. Therefore, in the present invention, the shape of the first waveform signal 36 is important. If this signal has a predetermined shape, the jitter becomes extremely small. If this signal has an error, the phase difference is calculated. This also includes errors, and jitter characteristics deteriorate.
  • the value at the end of one cycle of the generated first waveform signal 36 is compared with a predetermined value, and the first waveform signal in the next cycle is compared based on the difference between the two values. 3
  • the increment of 6 is adjusted. This matter is specifically explained below.
  • signal generation unit 12 A includes a period measurement unit 80, an inverse operation unit 8 2, and an integration unit 8 4.
  • the period measuring unit 80 is a part that measures the period T of the input reference clock 24, and the reciprocal (1 / T) of the measured period T is calculated by the reciprocal computing unit 8 2. Then, by integrating the reciprocal 1 "T over the period T, the integration unit 84 generates a sawtooth first waveform signal 3 6.
  • the signal generation unit 1 2 ⁇ having the above-described configuration, it is possible to simply generate the first waveform signal 36.
  • the first waveform signal 36 is generated by integrating 1 / T, which is the reciprocal of the period. Bit division is required. If multi-bit division is performed, the circuit scale may increase or the time required for calculation may increase.
  • the calculation processing of the reciprocal calculation unit 82 is not complicated, but the error of the generated first waveform signal 36 is fed-packed. It is said.
  • the configuration of the signal generation unit 12 B shown in FIG. 12 (B) is the same as the configuration in which the comparison unit 86 is added after the integration unit 84 in addition to the signal generation unit 12 A described above. .
  • the comparator 8 6 compares the peak value of the sawtooth wave generated by the integrator 8 4 (the value at the end of the reference clock 24) with a predetermined value (2 ⁇ ) to determine the error between the two. Is feed-packed in the integration part 8 4.
  • the increment (1 ZT) in the integration unit 84 is corrected according to the value of the feed-packed error.
  • the correction by the comparison unit 86 causes the integration unit 84 to perform correction.
  • the circuit scale required for the above-mentioned feed pack is smaller than the circuit required for configuring a high-precision divider, so that the circuit scale of the entire apparatus can be reduced. it can.
  • the accuracy of the first waveform signal 36 is not guaranteed immediately after the frequency of the input reference clock 24 changes.
  • jitter does not matter immediately after the frequency of the reference clock 24 changes.
  • the configuration of the signal generator 12 C shown in FIG. 12 (C) is basically the same as that of the signal generator 12 B described above. The difference is that the error detected by the comparator 86 is applied to the reciprocal calculator 82. It is to be feed-packed. In this way, when an error is detected by the comparator 86, the time until the peak value of the first waveform signal 36, which is a sawtooth wave, becomes a predetermined value (2 ⁇ ) can be shortened. is there. That is, as shown in the waveform diagram of FIG. 12 (D), even if the peak value of the first waveform signal 36 becomes larger than a predetermined value (2 ⁇ ) in a certain period of the reference clock 24, By performing the feed pack shown in FIG. 12 (C), the peak value of the first waveform signal 36 can be corrected to a predetermined value (2 ⁇ ) in the next cycle.
  • the increment of the integration unit 84 is converged to 1 ⁇ by the one correction operation described above. That is, the peak value of the first waveform signal 36 at the end ( ⁇ 2) of the next period in which the error has occurred is set to a predetermined value of 2 ⁇ .
  • the above principle is similar to the measurement of weight using, for example, a balance. Specifically, with a balance, the weight of the weight is equal to the weight of the object to be measured when the balance is horizontally leveled while observing the inclination of the balance.
  • the weight of the weight, ⁇ is integrated for T seconds and 2 ⁇ is subtracted, and it can be regarded as the inclination of the balance.
  • the value [2 ⁇ ( ⁇ -1)] obtained by the above equation 1 is the error of the peak value of the first waveform signal 36 when an error occurs in the result of the reciprocal calculation.
  • the value calculated in Equation 1 is divided by 2 ⁇ using a divider (reciprocal calculation unit 82) to calculate the total correction amount. By doing so, the weight of the weight is corrected appropriately by a single correction, and the balance is always level. Even if the frequency of the reference clock changes, the signal generation unit 12 having the above-described configuration can make the first waveform signal follow the change at high speed and can make a sound.
  • the PLL circuit locks and stabilizes, the correction of the signal generator 12 by the first waveform signal 36 is reduced, and the effect as a smoothing filter is increased to return to the normal filter characteristics. .
  • the problem of the complementary sensitivity function is solved, and the effect of talent sampling is derived.
  • FIG. 13 the effect of the PLL circuit of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 13 to 15.
  • the PLL circuit of the present invention is compared with the conventional PLL circuit from the viewpoint of step response.
  • the experiment is performed by measuring the value of the voltage applied to the VCO (output section shown in Fig. 1) when the frequency of the reference clock input to the PLL circuit is changed.
  • the horizontal axis shows the elapsed time from when the frequency of the input reference clock is changed
  • the vertical axis shows the voltage value applied to the VCO. If the voltage applied to the VCO is constant, the frequency of the oscillation clock output from the VCO is stable. If the voltage value fluctuates, the frequency of the oscillation clock output from V co is unstable. It shows that there is.
  • Figure 13 (A) shows the results of the above experiment for a conventional PLL circuit.
  • Figures 13 (B) to 13 (D) show the common magnifications of 4 and 8 respectively.
  • the experimental results for the PLL circuit of the present invention of 16 times are shown.
  • sampling is performed at the same timing as the oscillation clock to be output, so the above-described power factor is equal to the ratio of the number of samplings.
  • the voltage value becomes unstable immediately after the frequency of the reference clock changes, but about 0. lsec has elapsed. At that point, the voltage value is stable.
  • the reason why the voltage of the PLL circuit of the present invention is stabilized earlier than that of the conventional PLL circuit is that the number of times of correction by sampling is larger than that of the conventional example.
  • the voltage value stabilizes when 0.005 seconds have elapsed since the frequency of the reference clock changed. Yes.
  • the time until the voltage value is stabilized is further shortened, and the voltage value is stabilized when 0.002 sec elapses.
  • the PLL circuit of the present invention since the time from when the frequency of the reference clock changes until the voltage value applied to VC O stabilizes, the natural angular frequency is set high. it can. That is, the PLL circuit of the present invention has a better frequency step response than the conventional circuit.
  • FIG. 14 shows the experimental results of the conventional PLL circuit
  • FIG. 14 (B) shows the experimental results of the PLL circuit of the present invention.
  • the horizontal axis shows the frequency of the oscillation clock output from the VCO
  • the vertical axis shows the jitter ratio.
  • the damping factor ⁇ of the low-pass filter provided in the PLL circuit. Specifically, we changed the value of ⁇ to 0.1, 0.7 and 1.2. An experiment was conducted.
  • the damping factor is an index indicating the characteristics of the low-pass filter, and the damping factor of the low-pass filter built in the PLL circuit is generally about 0.7.
  • the jitter increases when the damping factor ⁇ is large.
  • the divisor included in the VCO output is It is shown that the percentage of scatter is 20% or more.
  • this jitter ratio does not depend on the frequency. The jitter ratio is high even when the frequency of the oscillation clock output from the VCO is 15 kHz, and it is also high at 35 kHz.
  • the jitter ratio is smaller than that of the conventional example in any case of ⁇ .
  • the ratio of jitter is less than 1/4 compared to the conventional example shown in Fig. 14 (iii).
  • the results of experiments conducted by applying the conventional PLL circuit and the PLL circuit of the present invention to a digital-to-analog converter (DAC) will be described.
  • the horizontal axis represents the frequency of the audio signal output from the audio with the built-in DAC including the PLL circuit.
  • the vertical axis shows total harmonic distortion (referred to as THD).
  • THD indicates the amount of jitter contained in the output signal.
  • the results of experiments performed on a conventional PLL circuit are indicated by dotted lines, and the results of experiments performed on the PLL circuit of the present invention are indicated by solid lines.
  • the THD value increases as the audio frequency increases.
  • the input jitter increases and the THD value also increases.
  • noise will be prominent, especially in the high frequency band.

Abstract

Provided are a PLL circuit and a control device in which a jitter is reduced. The PLL circuit (10A) outputs an oscillation clock (32) obtained by multiplying a reference clock (24) and corrects the oscillation clock (32) by using a first correction signal (28) based on a phase difference between the reference clock (24) and an oscillation clock (32). Furthermore, the PLL circuit (10A) includes: a signal generation unit (12) which generates a first waveform signal (36) synchronized with the reference clock (24); a sampling unit (14) which samples a first waveform signal (36) by using a higher frequency than the reference signal (24) so as to obtain a first sample value (26); a comparison unit (16) which compares the first sample value (26) to a second sample value (34) obtained by sampling a second waveform signal (38) based on a waveform when the PLL circuit (10A) is in a stable state and outputs a first correction signal based on a difference between them; and an output unit (20) which outputs the oscillation clock (32) adjusted according to the second correction signal (correction signal).

Description

PC漏賺 56538 明 細 書 PC Leakage 55538 Description
P L L回路おょぴ制御装置 P L L circuit oppi control device
技術分野 Technical field
本発明は、 参照クロックと発振クロックとの差に基づいて発振クロックを捕正する P L L回路に 関する。 更に、 本発明は、 入力信号と出力信号との差に基づいて出力信号を補正する制御装置に関 する。 背景技術  The present invention relates to a PLL circuit that corrects an oscillation clock based on a difference between a reference clock and an oscillation clock. Furthermore, the present invention relates to a control device that corrects an output signal based on a difference between the input signal and the output signal. Background art
従来から存在する P L L回路 (フェーズ 'ロックド 'ループ回路) を、 第 1 6図を参照して説明 する。  The conventional PLL circuit (phase 'locked' loop circuit) will be described with reference to Fig. 16.
この図に示す P L L回路 1 0 0は位相比較回路 1 0 1と、 ローパスフィ タ回路 1 0 2と、 V C Ο回路 (電圧制御型発振回路) 1 0 3と、 分周回路 1 0 4とを備えている。 そして、 外部リファレ ンスクロック信号に基づいて V C O回路 1 0 3の発振周波数を制御して、 この外部リファレンスク ロック信号に同期した所定周波数のクロック信号を生成し、 これを外部に出力する。 更に、 位相比 較回路 1 0 1は外部リファレンスクロック信号と、 帰還信号とが供給されたとき、 これら外部リフ アレンスクロック信号と、 帰還信号との位相差に応じた信号を生成してこれを口一パスフィルタ回 路 1 0 2に供給する。 ローパスフィルタ回路 1 0 2は、 位相比較回路 1 0 1から出力される信号を 平滑して周波数制御信号を生成し、 これを V C O回路 1 0 3に供給する。  The PLL circuit 1 0 0 shown in this figure includes a phase comparison circuit 1 0 1, a low-pass filter circuit 1 0 2, a VC Ο circuit (voltage controlled oscillation circuit) 1 0 3, and a frequency divider circuit 1 0 4. ing. Then, the oscillation frequency of the VCO circuit 103 is controlled based on the external reference clock signal to generate a clock signal having a predetermined frequency synchronized with the external reference clock signal, and outputs this to the outside. Further, when the external reference clock signal and the feedback signal are supplied, the phase comparison circuit 101 generates a signal corresponding to the phase difference between the external reference clock signal and the feedback signal, and outputs this signal. Supply to one-pass filter circuit 1 0 2. The low-pass filter circuit 10 2 smoothes the signal output from the phase comparison circuit 1 0 1 to generate a frequency control signal, and supplies this to the V C 0 1 circuit 3.
V C O回路 1 0 3は、 口一パスフィルタ回路 1 0 2から出力される周波数制御信号に応じた周波 数で発振してクロック信号を生成し、 これを外部に出力するとともに、 分周回路 1 0 4に供給する。 分周回路 1 0 4は予め設定されている分周比で V C O回路 1 0 3から出力されるクロック信号を分 周して帰還信号を生成し、 これを位相比較回路 1 0 1に供給する。  The VCO circuit 10 3 oscillates at a frequency according to the frequency control signal output from the mouth-pass filter circuit 10 2, generates a clock signal, outputs the clock signal to the outside, and the frequency dividing circuit 1 0 Supply to 4. The frequency divider circuit 104 divides the clock signal output from the VCO circuit 103 by a preset frequency division ratio to generate a feedback signal, and supplies this to the phase comparator circuit 101.
このように、 一般的な P L L回路では、 V C O回路 1 0 3から出力されるクロック信号を分周し て得られた帰還信号の位相と、 外部リファレンスク口ック信号の位相とを比較している。 そして、 両者の位相が一致するように V C O回路 1 0 3の発振周波数が制御され、 この制御動作によって決 定した周波数およ 立相のク口ック信号が外部に出力される。  In this way, in a general PLL circuit, the phase of the feedback signal obtained by dividing the clock signal output from the VCO circuit 103 is compared with the phase of the external reference clock signal. Yes. Then, the oscillation frequency of the VCO circuit 103 is controlled so that the phases of the two coincide with each other, and the queuing signal having the frequency and the phase determined by this control operation is output to the outside.
例えば、 従来から使用されている P L L回路は、 特開平 0 1— 2 3 2 8 2 8号公報に記載されて T JP2008/056538 いる。 For example, a conventional PLL circuit is described in Japanese Patent Laid-Open No. 0 1-2 3 2 8 2 8. T JP2008 / 056538.
上記した構成の P L L回路では、 外部リファレンスクロック信号と、 帰還信号との位相差を利用 して、 クロック信号の周波数を補正している。 即ち、 入力信号と出力信号との差を利用して、 出力 信号を補正している。 この様な補正は他の装置でも行われており、 例えば、 モータの回転数制御装 置、 温度制御装置に於いても基本的には同様な手法が適用されている。 発明の開示  In the PLL circuit configured as described above, the frequency of the clock signal is corrected using the phase difference between the external reference clock signal and the feedback signal. That is, the output signal is corrected using the difference between the input signal and the output signal. Such correction is also performed by other devices. For example, the same method is basically applied to a motor rotation speed control device and a temperature control device. Disclosure of the invention
上記構成の一般的な P L Lにおいては、 その通倍率は、 参照クロック分周部 (1 /M) とフィー ドパッククロック分周部 ( 1 /N) の 2つの組合せ (N/M) によって決定されていた。 したがつ て、 この 2つの整数の組合せ(NZM)で実現できる数値として、 Nや Mの値が大きくなる通倍率を 選んだ場合、 参照クロックが一定の場合には、 位相比較部に到達する信号の周波数が低くなるとい う問題があった。  In the general PLL with the above configuration, the multiplication factor is determined by two combinations (N / M) of the reference clock divider (1 / M) and the feed pack clock divider (1 / N). It was. Therefore, when a multiplication factor that increases the value of N or M is selected as a numerical value that can be realized by the combination of these two integers (NZM), the phase comparison unit is reached when the reference clock is constant. There was a problem that the frequency of the signal was lowered.
また、 P L Lのようなサンプル値系において、 サンプル周波数は、 扱える信号の周波数の上限に 決定的である。 したがって、 P L Lのループフィルタ (L P Fと以下称する) のカットオフ周波数 は、 低下せざるを得ない。 L P Fのカットオフが低下すると、 V C O (発振器) などに起因す ル ープのノイズに対して、 回路全体が鈍感になるため、 ジッタの增加の要因となる問題があった。 更に、 デバイダが非同期であったため、 位相遅延の温度特性が悪い、 クロックの立ち上がり干渉 が発生するという 題もあった。  In the sample value system such as P L L, the sample frequency is decisive for the upper limit of the frequency of the signal that can be handled. Therefore, the cutoff frequency of the P L L loop filter (hereinafter referred to as L PF) is inevitably lowered. When the L PF cut-off decreases, the entire circuit becomes insensitive to loop noise caused by V C O (oscillator) and the like, which causes an increase in jitter. Furthermore, because the divider was asynchronous, there was a problem that the temperature characteristics of the phase delay were poor and clock rise interference occurred.
また、 上記した問題は、 他の制御装置、 例えば、 モータの回転を制御する装置や温度制御装置に おいても発生する虞がある。  Further, the above-described problem may occur in other control devices such as a device for controlling the rotation of a motor or a temperature control device.
本発明は上述した問題点を鑑みて成されたものである。 本発明の主な目的は、 ジッタが低減され た P L L回路およぴ制御装置を提供することにある。  The present invention has been made in view of the above-described problems. A main object of the present invention is to provide a PLL circuit and a control device with reduced jitter.
本発明は、 参照クロックが通倍された発振クロックを出力し、 前記参照クロックと前記発振クロ ックとの位相差に基づく補正信号を利用して前記発振クロックを補正する P L L回路に於いて、 前 記参照クロックと同期性を有する第 1波形信号を生成する信号生成部と、 前記参照クロックよりも 高い頻度で前記第 1波形信号をサンプリングして第 1サンプル値を得るサンプル部と、 前記 P L L 回路が安定状態の場合の波形に基づく第 2波形信号をサンプリングした第 2サンプル値と前記第 1 サンプル値とを比較して両者の差に基づく前記補正信号を出力する比較部と、 前記補正信号に基づ いて補正された前記発振クロックを出力する出力部と、 を具備することを特徴とする。 本発明は、 入力信号と出力信号との差を示す補正信号を利用して前記出力信号の特性を補正する 制御装置に於いて、 前記入力信号と同期性を有する第 1波形信号を生成する信号生成部と、 前記入 力信号の周期よりも高い頻度で前記第 1波形信号をサンプリングして第 1サンプル値を得るサンプ ル部と、 前記制御装置が安定状態の場合の波形に基づく第 2波形信号をサンプリングした第 2サン プル値と前記第 1サンプル値とを比較して両者の差に基づく前記補正信号を出力する比較部と、 前 記補正信号に基づいて捕正された前記出力信号を出力する出力部と、 を具備することを特徴とする。 本発明によれば、 第 1に、 入力信号と周期性を有する第 1波形信号を生成し、 この第 1波形信号 を高い頻度でサンプリングしたサンプル値を用いて、 出力信号を補正している。 従って、 従来より も高い頻度で出力信号の補正が行われるので、 ジッタを低減させて、 出力信号の特性 (たとえば周 波数) を所定の値にすることができる。 The present invention provides a PLL circuit that outputs an oscillation clock multiplied by a reference clock and corrects the oscillation clock using a correction signal based on a phase difference between the reference clock and the oscillation clock. A signal generating unit that generates a first waveform signal having synchronism with the reference clock; a sample unit that samples the first waveform signal at a frequency higher than the reference clock to obtain a first sample value; and the PLL A comparison unit that compares the first sample value with a second sample value obtained by sampling a second waveform signal based on a waveform when the circuit is in a stable state, and outputs the correction signal based on a difference between the two sample values; Based on And an output unit for outputting the corrected oscillation clock. The present invention relates to a control device that corrects the characteristics of the output signal using a correction signal that indicates a difference between the input signal and the output signal, and that generates a first waveform signal that is synchronized with the input signal. A generating unit; a sample unit that samples the first waveform signal at a frequency higher than a cycle of the input signal to obtain a first sample value; and a second waveform based on a waveform when the control device is in a stable state. A comparison unit that compares the second sample value obtained by sampling the signal with the first sample value and outputs the correction signal based on the difference between the second sample value and the output signal that is corrected based on the correction signal; And an output unit for outputting. According to the present invention, first, a first waveform signal having periodicity with an input signal is generated, and an output signal is corrected using a sample value obtained by sampling the first waveform signal with high frequency. Therefore, since the output signal is corrected more frequently than before, the jitter can be reduced and the characteristics of the output signal (for example, frequency) can be set to a predetermined value.
更に、 本発明の P L L回路では、 クロック分周部を必要としないので、 L P Fのカットオフ周波 数が低下しない。 結果的に、 更にジッタが低減された P L Lが提供される。  Furthermore, since the PLL circuit according to the present invention does not require a clock frequency divider, the cutoff frequency of LPF does not decrease. As a result, a PLL with further reduced jitter is provided.
第 2に、 クロック分周期によらずデジタル回路により発振器の発振周波数を制御しているので、 1つの参照クロックから周波数の異なる複数の発振クロックを生成することが可能となる。 従って、 参照クロックを発振するクリスタルを共通化することによりその個数を低減して P L L回路を構成 するのに必要とされるコストを低減できる。  Secondly, since the oscillation frequency of the oscillator is controlled by the digital circuit regardless of the clock period, it is possible to generate a plurality of oscillation clocks having different frequencies from one reference clock. Therefore, by using a common crystal that oscillates the reference clock, the number of crystals can be reduced and the cost required to construct the PLL circuit can be reduced.
第 3に、 感度関数と、 相補感度関数の制約が少ないので、 オーディォ機器のように P L Lが組み 込まれる機器の設計が容易となる。  Third, since there are few restrictions on the sensitivity function and the complementary sensitivity function, it is easy to design a device that incorporates PLL, such as an audio device.
第 4に、 V C Oの制御回路をデジタル回路で制御するため、 状況に応じてゲインを調節すること により動作状態を変更することができる。  Fourth, since the V C O control circuit is controlled by a digital circuit, the operating state can be changed by adjusting the gain according to the situation.
第 5に、 従来の P L L回路で必要とされていたデバイダが不要とされるため、 非同期回路が無く なり移送遅延の温度特性が良い。 更に、 同様の理由により、 クロックの立ち上がり干渉が少なくな る。 図面の簡単な説明  Fifth, since the divider required in the conventional PLL circuit is not required, the asynchronous circuit is eliminated and the temperature characteristics of transport delay are good. Furthermore, for the same reason, clock rise interference is reduced. Brief Description of Drawings
第 1図は本発明の制御装置の一例である P L L回路の構成を示すプロック図であり、 第 2図は 本発明の P L L回路を説明するための図であり、 (A) はブロック図であり、 (B) および (C) は 波形図であり、 第 3図は本発明の PL L回路を説明するための図であり、 (A) はプロック図であ り、 (B) は波形図であり、 第 4図は本発明の PL L回路を説明するための図であり、 (A) はプロ ック図であり、 (B) は波形図であり、 第 5図は本発明の PLL回路を説明するための図であり、 (A) はプロック図であり、 (B) は波形図であり、 第 6図は本発明の PL L回路を説明するため の波形図であり、 第 7図は本発明の P LL回路を説明するための図であり、 (A) はプロック図で あり、 (B) はブロック図であり、 第 8図は本発明の PL L回路を説明するための図であり、 (A) はブロック図であり、 (B) はグラフであり、 第 9図は本発明の PLL回路を説明するための図で あり、 (A) は PL L回路を部分的に示す図であり、 (B) および (C) は波形図であり、 第 10図 は本発明の他の PL L回路を説明するためのブロック図であり、 第 11図は本発明の他の PLL回 路を説明するためのプロック図であり、 第 12図は本発明の PL L回路を説明するための図であり、 (A) 〜 (C) PLL回路に含まれる信号生成部を示す図であり、 (D) は波形図であり、 第 1 3図は (A) は従来の PL L回路を使用して行った実験結果を示すグラフであり、 (B) 〜 (D) は本発明の PL L回路を使用して行った実験結果を示すグラフであり、 第 14図は (A) は従来の PLL回路を使用して行った実験結果を示すグラフであり、 (B) は本発明の PL L回路を使用し て行った実験結果を示すグラフであり、 第 15図は従来おょぴ本発明の P L L回路を使用して行つ た結果を示すグラフであり、 第 16図は背景技術の PLL回路を説明するためのブロック図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a PLL circuit which is an example of the control device of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the PLL circuit of the present invention, and (A) is a block diagram , (B) and (C) FIG. 3 is a diagram for explaining the PLL circuit of the present invention, (A) is a block diagram, (B) is a waveform diagram, and FIG. 4 is a diagram of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining a PLL circuit, (A) is a block diagram, (B) is a waveform diagram, and FIG. 5 is a diagram for explaining a PLL circuit of the present invention. (A) is a block diagram, (B) is a waveform diagram, FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the PLL circuit of the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating the PLL circuit of the present invention. (A) is a block diagram, (B) is a block diagram, FIG. 8 is a diagram for explaining the PLL circuit of the present invention, and (A) is a block diagram. (B) is a graph, FIG. 9 is a diagram for explaining the PLL circuit of the present invention, (A) is a diagram partially showing the PLL circuit, and (B) and ( C) is a waveform diagram. FIG. 10 is a block diagram for explaining another PLL circuit of the present invention, FIG. 11 is a block diagram for explaining another PLL circuit of the present invention, and FIG. 12 is a block diagram of the present invention. It is a figure for demonstrating a PLL circuit, (A)-(C) It is a figure which shows the signal production | generation part contained in a PLL circuit, (D) is a waveform diagram, FIG. 13 is (A) Is a graph showing the results of an experiment performed using a conventional PLL circuit, and (B) to (D) are graphs showing the results of an experiment performed using the PLL circuit of the present invention. In the figure, (A) is a graph showing the results of an experiment conducted using a conventional PLL circuit, and (B) is a graph showing the results of an experiment conducted using the PLL circuit of the present invention. FIG. 16 is a graph showing the results obtained by using the conventional PLL circuit of the present invention, and FIG. 16 is a block diagram for explaining the PLL circuit of the background art. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本発明の実施の形態にかかる PL L回路を、 図を参照して以下説明する。 ここで、 以下の実施例 では、 制御装置の一実施例として PL L回路を例示するが、 本発明は他の制御機器にも適用可能で ある。 具体的には、 本形態の PL L回路は、 AVアンプ、 TV受像機、 DVDプレーヤー、 高精度 計測装置、 温度管理装置、 モータの回転制御装置、 タービン制御装置等に応用可能である。 本形態 の P L L回路をこれらの機器に適用させることで、 これらの機器を高速で安定して動作させること ができる。 .  A PLL circuit according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, in the following embodiment, a PLL circuit is illustrated as an embodiment of the control device, but the present invention can also be applied to other control devices. Specifically, the PLL circuit of this embodiment can be applied to an AV amplifier, a TV receiver, a DVD player, a high-precision measuring device, a temperature management device, a motor rotation control device, a turbine control device, and the like. By applying the PLL circuit of this embodiment to these devices, these devices can be operated stably at high speed. .
第 1図を参照して、 本実施の形態の P L L回路 10 Aは、 参照クロック 24が通倍された発振ク ロック 32を出力し、 参照クロック 24と発振クロック 32との位相差に基づく第 1捕正信号 28 (補正信号) を利用して発振クロック 32を補正する PL L回路である。 さらに、 PLL回路 10 Referring to FIG. 1, the PLL circuit 10 A of the present embodiment outputs an oscillation clock 32 that is multiplied by the reference clock 24, and the first circuit based on the phase difference between the reference clock 24 and the oscillation clock 32. This is a PLL circuit that corrects the oscillation clock 32 using the correction signal 28 (correction signal). In addition, PLL circuit 10
Aは、 参照クロック 24と同期性を有する第 1波形信号 36を生成する信号生成部 12と、 参照ク ロック 2 4よりも高い頻度で第 1波形信号 3 6をサンプリングして第 1サンプル値 2 6を得るサン プル部 1 4と、 P L L回路 1 0 Aが安定状態の場合の波形に基づく第 2波形信号 3 8をサンプリン グした第 2サンプル値 3 4と第 1サンプル値 2 6とを比較して両者の差に基づく第 1補正信号 (補 正信号) を出力する比較部 1 6と、 第 2補正信号 (補正信号) に基づいて調整された発振クロック 3 2を出力する出力都 2 0と、 を主要に具備する構成となっている。 A includes a signal generator 12 that generates a first waveform signal 36 that is synchronized with the reference clock 24, and a reference clock. Sample part 1 4 that samples the first waveform signal 3 6 to obtain the first sample value 2 6 more frequently than the lock 2 4 and the second waveform based on the waveform when the PLL circuit 10 A is in a stable state The second sampling value 3 4 sampled from the signal 3 8 is compared with the first sampling value 2 6 and the first correction signal (correction signal) based on the difference between them is output. And an output circuit 20 that outputs an oscillation clock 32 adjusted based on a correction signal (correction signal).
さらに、 本実施の形態の P L L回路 1 O Aの概略的機能を説明すると、 P L L回路 1 0 Aは、 外 部から入力された参照クロック 2 4の周波数 ( f r ) を基準として、 f rが所定倍 (通倍) された 周波数 (ί ο ) の発振クロック 3 2を外部に出力している。 さらに、 ? し回路1 0入では、 参照 クロック 2 4と発振クロック 3 2との位相差を利用して、 出力部 2 0から出力される発振クロック 3 2の周波数を所定の値に補正している (即ち、 発振クロック 3 2に含まれるジッタを低減させて いる)。  Further, the general function of the PLL circuit 1 OA of the present embodiment will be described. The PLL circuit 10 A is configured such that fr is a predetermined multiple (based on the frequency (fr) of the reference clock 24 input from the outside. The oscillation clock 3 2 of the frequency (ί ο) that is multiplied is output to the outside. In addition? When the circuit 10 is turned on, the frequency of the oscillation clock 3 2 output from the output unit 20 is corrected to a predetermined value using the phase difference between the reference clock 2 4 and the oscillation clock 3 2 (that is, Jitter contained in oscillation clock 3 2 is reduced).
P L L回路 1 0 Αの特徴的な部分は、 信号生成部 1 2と、 サンプル部 1 4と、 記憶部 2 2と比較 部 1 6とにある。 信号生成部 1 2により第 1波形信号 3 6が生成され、 サンプル部 1 4にて第 1波 形信号 3 6をサンプリングすることにより、 第 1サンプル値 2 6が生成される。 一方、 記憶部 2 2 は、 P L L回路 1 O Aが安定状態の場合の第 2波形信号 3 8を記憶している。 そして、 この第 2波 形信号 3 8をサンプリングした第 2サンプル値 3 4が比較部 1 6に伝送される。 比較部 1 6では、 第 1サンプル値 2 6と第 2サンプル値 3 4とを比較し、 両者の位相差を示す第 1補正信号 2 8が制 御部 1 8に伝送される。  The characteristic parts of the P L L circuit 10 0 に are in the signal generation unit 12, the sample unit 14, the storage unit 2 2, and the comparison unit 16. The first waveform signal 36 is generated by the signal generation unit 12, and the first sample value 26 is generated by sampling the first waveform signal 36 by the sampling unit 14. On the other hand, the storage unit 2 2 stores the second waveform signal 38 when the PLL circuit 1 O A is in a stable state. Then, the second sample value 34 obtained by sampling the second waveform signal 38 is transmitted to the comparison unit 16. In the comparison unit 16, the first sample value 26 and the second sample value 34 are compared, and a first correction signal 28 indicating the phase difference between the two is transmitted to the control unit 18.
一般的な P L L回路と本実施の形態の P L L回路 1 O Aとを比較した場合、 ? 乙回路1 0 が 分周回路を不要にできる点が大きく異なる。 即ち、 従来例では、 フィードパックされる発振クロッ クが分周部により分周されていたので、 その分発振クロックの周波数を補正する頻度が少なくなり、 ジッタの値が大きくなつていた。 本実施の形態では、 この分周部を不要にすることにより、 発振ク ロックを補正する頻度を多くして、 ジッタを少なくしている。 したがって、 発振クロック 3 2の周 波数の実測値と設計値との誤差を極めて小さくすることができる。  When comparing a general P L L circuit and the P L L circuit 1 O A of this embodiment,? The point that O circuit 1 0 can eliminate the frequency divider is very different. That is, in the conventional example, since the oscillation clock to be fed-packed is divided by the frequency divider, the frequency of correcting the oscillation clock frequency is reduced accordingly, and the jitter value is increased. In the present embodiment, by eliminating the frequency divider, the frequency of correcting the oscillation clock is increased and the jitter is reduced. Therefore, the error between the actually measured value and the design value of the frequency of the oscillation clock 32 can be extremely reduced.
次に、 第 2図以降の各図を参照して、 P L L回路 1 0 Aを構成する各部位の構成おょぴ機能を詳 細に説明する。 第 2図 (A) は P L L回路 1 O Aを示すプロック図であり、 第 2図 (B ) は第 1波 形信号 3 6等を示す波形図であり、 第 2図 (C) は他の第 1波形信号 3 6 Aを示す波形図である。 第 2図 (A) を参照して、 信号生成部 1 2には参照クロック 2 4が入力され、 この入力された参 照クロック 2 4と同期性を有する第 1波形信号 3 6が信号生成部 1 2から出力される。 入力される 参照クロック 2 4は波形が四角形形状のデジタルデータである。 更に、 参照クロック 2 4の周波数 は、 P L L回路 1 O Aがオーディオ回路に使用される場合は 5 MH z〜5 0 MH zであり、 映像信 号に使用される場合は 2 7 MH z〜l 0 8 MH zであり、 D VDプレーヤーや S— AT Aに使用さ れる場合は 3 GH z〜l O GH zである。 Next, with reference to FIGS. 2 and subsequent figures, the configuration and function of each part constituting the PLL circuit 10 A will be described in detail. Fig. 2 (A) is a block diagram showing the PLL circuit 1 OA, Fig. 2 (B) is a waveform diagram showing the first waveform signal 36, etc., and Fig. 2 (C) is another diagram. FIG. 6 is a waveform diagram showing one waveform signal 3 6 A. Referring to FIG. 2 (A), the reference clock 24 is input to the signal generator 12 and the input reference is input. A first waveform signal 36 having synchronism with the reference clock 24 is output from the signal generator 12. The input reference clock 24 is digital data having a square waveform. Furthermore, the frequency of the reference clock 24 is 5 MHz to 50 MHz when the PLL circuit 1 OA is used for an audio circuit, and 27 MHz to 10 when it is used for a video signal. 8 MH z, 3 GH z to l O GH z when used in a DVD player or S-ATA.
第 2図 (B ) では、 P L L回路 1 O Aに入力される参照クロック 2 4と、 P L L回路 1 0 Aから 出力される発振クロック 3 2と、 信号生成部 1 2により生成される第 1波形信号 3 6の波形図が示 されている。 これらの波形図では、 横軸が時間軸であり、 縦軸が電圧値または電流値 (レベル) を 示している。  In FIG. 2 (B), the reference clock 24 input to the PLL circuit 1 OA, the oscillation clock 3 2 output from the PLL circuit 10 A, and the first waveform signal generated by the signal generation unit 12 3 6 Waveform diagrams are shown. In these waveform diagrams, the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis indicates the voltage value or current value (level).
ここでは、 一実施例として、 発振クロックの周波数は、 参照クロック 2 4の 4倍であり、 遞倍 K = 4となっている。 したがって、 参照クロック 2 4の信号の立ち上がりが 2つ存在する期間内に、 発振クロック 3 2の信号の立ち上がりは 8個存在する。 ここで、 実際の機種においては、 通倍 の 値は例えば 2 5 6や 5 1 2程度である。  Here, as an example, the frequency of the oscillation clock is four times that of the reference clock 24, and K = 4. Therefore, there are eight rising edges of the oscillation clock 32 signal within the period in which two rising edges of the reference clock signal 24 exist. Here, in an actual model, the value of the multiplication factor is about 2 5 6 or 5 1 2 for example.
上記参照クロック 2 4を基にして生成される第 1波形信号 3 6は、 参照クロック 2 4の一周期内 に於いて少なくとも一回の増加減少を行う波形を有するアナログ信号 (連続した信号) である。 こ こでは、 参照クロック 2 4の一周期内において 1つの波型形状を呈するアナログ信号が第 1波形信 号 3 6として採用されている。 ここで、 第 1波形信号 3 6は、 必ずしも滑らかな形状を呈する必要 はなく、 図示されている曲線のように若干変則的な形状でもよい。 第 1波形信号 3 6は、 参照ク口 ック 2 4と同様のタイミングで、 繰り返しの形状を呈する波形である。  The first waveform signal 36 generated based on the reference clock 24 is an analog signal (continuous signal) having a waveform that increases and decreases at least once in one cycle of the reference clock 24. is there. Here, an analog signal having one waveform shape in one cycle of the reference clock 24 is used as the first waveform signal 36. Here, the first waveform signal 36 does not necessarily have a smooth shape, and may have a slightly irregular shape such as a curve shown in the figure. The first waveform signal 36 is a waveform that exhibits a repetitive shape at the same timing as the reference clock 24.
ここで、 同期性を有するとは、 参照クロック 2 4の値 (電圧値または電流値) が変化するサイク ルと、 第 1波形信号 3 6の変化のサイクルとが等しいことを意味する。 即ち、 参照クロックが 1回 のオンオフを行う間に、 第 1波形信号 3 6は一周期分のカープを描く。  Here, having synchronism means that the cycle in which the value (voltage value or current value) of the reference clock 24 changes is equal to the cycle in which the first waveform signal 36 changes. That is, while the reference clock is turned on and off once, the first waveform signal 36 draws a carp for one cycle.
第 2図 ( C ) を参照して、 第 1波形信号 3 6 Aは、 参照クロック 2 4と同期して増加減少する波 形であれば、 さまざまな形状の波形を採用することができる。 第 1波形信号 3 6 Aの波形形状は、 この図に示されているような鋸型形状、 サイン波、 コサイン波、 三角波、 等またはこれらの組み合 わせが採用される。 ここで、 第 1波形信号 3 6 Aが、 鋸型形状、 サイン波、 コサイン波または三角 波の場合は、 第 2図 (A) に示す記憶部 2 2は不要にすることが可能であり、 演算部によりこれら の波形が算出される。 ここで、 第 1波形信号 3 6の波形としては、 直線的な形状よりも曲線的な形状が好適である。 そ の理由は、 第 2図 (C) に示すような垂直な形状を有する波形を電気回路で実現することは容易で はないからである。 曲線的な波形の波形信号は、 直線的なものよりは容易に誤差を少なくして生成 することができる。 Referring to FIG. 2 (C), the first waveform signal 36 A can have various waveforms as long as it increases and decreases in synchronization with the reference clock 24. As the waveform shape of the first waveform signal 36 A, a saw shape, a sine wave, a cosine wave, a triangular wave, etc. as shown in this figure, or a combination thereof is adopted. Here, if the first waveform signal 3 6 A is a sawtooth shape, sine wave, cosine wave or triangular wave, the storage unit 2 2 shown in FIG. 2 (A) can be made unnecessary. These waveforms are calculated by the calculation unit. Here, as the waveform of the first waveform signal 36, a curved shape is preferable to a linear shape. The reason is that it is not easy to realize a waveform having a vertical shape as shown in Fig. 2 (C) with an electric circuit. Curved waveform signals can be generated more easily with fewer errors than linear ones.
信号生成部 1 2により生成された第 1波形信号 3 6は、 サンプリングを行うためにサンプル部 1 4に伝送される。  The first waveform signal 36 generated by the signal generator 12 is transmitted to the sampler 14 for sampling.
第 3図を参照して、 サンプル部 1 4に関して説明する。 第 3図 (A) は P L L回路 1 0 Aを示す ブロック図であり、 第 3図 (B) はサンプリングを示す波形図である。  The sample section 14 will be described with reference to FIG. FIG. 3 (A) is a block diagram showing the PLL circuit 10 A, and FIG. 3 (B) is a waveform diagram showing sampling.
第 3図 (A) を参照して、 サンプル部 1 4には、 信号生成部 1 2により生成された第 1波形信号 3 6が入力されると共に、 出力部 2 0から回路の外部に出力される発振クロック 3 2が帰還 (フィ ードパック) される。 そして、 サンプノレ部 1 4では、 参照クロック 2 4よりも周波数が高い (周期 が短い) 発振クロック 3 2により、 第 1波形信号 3 6のサンプリングを行っている。 換言すると、 発振クロック 3 2が立ち上がるタイミングのすべての時点において、 第 1波形信号 3 6をサンプリ ングして、 サンプル値を得る。 ここで、 後述するように、 帰還される発振クロック 3 2を分周部で 分周することで、 サンプリングの個数を少なくすることもできる。  Referring to FIG. 3 (A), the first waveform signal 36 generated by the signal generation unit 12 is input to the sample unit 14 and also output from the output unit 20 to the outside of the circuit. The oscillation clock 3 2 is fed back. In the sampler section 14, the first waveform signal 36 is sampled by the oscillation clock 32 having a higher frequency (shorter cycle) than that of the reference clock 24. In other words, at all times when the oscillation clock 32 rises, the first waveform signal 36 is sampled to obtain sample values. Here, as will be described later, the number of samplings can be reduced by dividing the oscillation clock 32 to be fed back by the frequency divider.
第 3図 (B ) を参照して、 ここでは、 参照クロック 2 4の一周期内において、 発振クロック 3 2 が立ち上がるタイミングにて 8回のサンプリングが行われている。 したがって、 このサンプリング により、 8個の第 1サンプル値 2 6が得られる。  Referring to FIG. 3 (B), here, sampling is performed eight times at the timing when the oscillation clock 3 2 rises within one cycle of the reference clock 24. Therefore, by this sampling, eight first sample values 26 are obtained.
サンプル部 1 により生成された複数の第 1サンプル値 2 6は、 比較部 1 6に伝送される。  The plurality of first sample values 26 generated by the sample unit 1 are transmitted to the comparison unit 16.
第 4図を参照して、 記憶部 2 2に関して説明する。 第 4図 (A) は P L L回路 1 O Aのプロック 図であり、 第 4図 (B ) は第 2サンプル値 3 4の詳細を示す波形図である。  The storage unit 22 will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a block diagram of the PLL circuit 1 O A, and FIG. 4B is a waveform diagram showing details of the second sample value 34.
第 4図 (A) を参照して、 記憶部 2 2には、 P L L回路 1 O Aが安定状態の場合の第 1サンプル 値 2 6がサンプル部 1 4から入力される。 この第 1サンプル値 2 6力 比較対象の第 2サンプル値 3 4として記憶部 2 2に記憶される。 また、 他の部位で生成された (算出された) 第 2波形信号 3 8をサンプリングすることにより生成された第 2サンプル値 3 4が記憶部 2 2に記憶されても良レ、。 更には、 記憶部 2 2が、 演算により理想的な波形である第 2波形信号を生成する波形生成部として 機能しても良い。 第 2サンプル値 3 4は、 比較部 1 6に伝送される。  Referring to FIG. 4 (A), the first sample value 26 when the PLL circuit 1OA is in a stable state is input from the sample unit 14 to the storage unit 22. This first sample value 2 6 force is stored in the storage unit 22 as the second sample value 3 4 to be compared. Also, the second sample value 3 4 generated by sampling the (calculated) second waveform signal 3 8 generated at another part may be stored in the storage unit 2 2. Furthermore, the storage unit 22 may function as a waveform generation unit that generates a second waveform signal that is an ideal waveform by calculation. The second sample value 3 4 is transmitted to the comparison unit 16.
ここで、 安定状態とは、 P L L回路 1 O Aがロックされた状態であり、 更には、 ジッタが全く (殆ど) 無い状態である。 ここで、 記憶部 2 2は、 半導体メモリやディスク型記憶媒体である。 こ の記憶部 2 2には、 第 2波形信号 3 8またはこれをサンプリングした第 2サンプル値 3 4が記憶さ れている。 Here, the stable state is a state where the PLL circuit 1 OA is locked, and further, there is no jitter. (Almost) No state. Here, the storage unit 22 is a semiconductor memory or a disk-type storage medium. The storage unit 22 stores the second waveform signal 38 or the second sample value 34 obtained by sampling the second waveform signal 38.
第 4図 (B ) を参照して、 理想的な波形形状である第 2波形信号 3 8を、 発振クロック 3 2が立 ち上がるタイミングでサンプリングすることにより、 第 2サンプル値 3 4が得られる。 ここで、 第 2波形信号 3 8がサンプリングされるタイミングは、 サンプル部 1 4にて第 1波形信号 3 6がサン プリングされるタイミングと同時である。 更に、 サンプル部 1 4にてサンプリングされる第 1サン プル値 2 6と、 記憶部 2 2に記憶される第 2サンプル値 3 4の個数は同じである。  Referring to FIG. 4 (B), the second sample value 34 can be obtained by sampling the second waveform signal 38 having an ideal waveform shape at the timing when the oscillation clock 32 rises. . Here, the timing at which the second waveform signal 38 is sampled is the same as the timing at which the first waveform signal 36 is sampled at the sample unit 14. Further, the number of the first sample value 26 sampled in the sample unit 14 is the same as the number of the second sample value 34 stored in the storage unit 22.
ここで、 第 2サンプル値 3 4に関しては、 必ずしも発振クロック 3 2を使用して第 1サンプル値 2 6と共に生成されなくてもよい。 即ち、 あらかじめ用意された第 2波形信号 3 8に基づく第 2サ ンプル値 3 4が記憶部 2 2に記憶されてもよい。 第 2波形信号 3 8は、 計算やコンピュータ演算等 による理論値、 数値、 数式により算出できる。 更には、 安定な状態の P L L回路 1 O Aから得られ たサンプル波形も利用できる。 更にまた、 これらの方法により得られた波形に平滑化等の演算を施 した波形も使用できる。  Here, the second sample value 34 is not necessarily generated together with the first sample value 26 using the oscillation clock 32. That is, the second sample value 34 based on the second waveform signal 38 prepared in advance may be stored in the storage unit 22. The second waveform signal 38 can be calculated by a theoretical value, a numerical value, or a mathematical formula by calculation or computer calculation. Furthermore, the sample waveform obtained from the stable PLL circuit 1 O A can also be used. Furthermore, a waveform obtained by performing smoothing or the like on the waveform obtained by these methods can be used.
第 5図おょぴ第 6図を参照して、 第 1サンプル値 2 6と第 2サンプル値 3 4とを比較する比較部 1 6を説明する。 第 5図 (A) は P L L回路 1 O Aを示すプロック図であり、 第 5図 (B) は各信 号の波形を示す波形図であり、 第 6図は比較の詳細を示す波形図である。  A comparison unit 16 that compares the first sample value 26 and the second sample value 34 will be described with reference to FIGS. Fig. 5 (A) is a block diagram showing PLL circuit 1 OA, Fig. 5 (B) is a waveform diagram showing the waveform of each signal, and Fig. 6 is a waveform diagram showing details of comparison. .
第 5図 (A) を参照して、 比較部 1 6では、 第 1サンプル値 2 6と第 2サンプル値 3 4のレベル (電圧値または電流値) が比較され、 このレベルの差に応じた第 1捕正信号 2 8が比較部 1 6から 出力される。  Referring to FIG. 5 (A), the comparison unit 16 compares the levels (voltage value or current value) of the first sample value 26 and the second sample value 3 4 according to the difference between the levels. The first correction signal 28 is output from the comparison unit 16.
第 5図 (B ) を参照して、 比較部 1 6では、 参照クロック 2 4、 発振クロック 3 2、 第 1波形信 号 3 6および第 2波形信号 3 8が図示されている。 ここでは、 安定状態の理想的な波形である第 2 波形信号 3 8と比較して、 第 1波形信号 3 6の位相が進んでいる場合に関して説明する。  Referring to FIG. 5 (B), in comparison section 16, reference clock 24, oscillation clock 3 2, first waveform signal 36 and second waveform signal 38 are shown. Here, the case where the phase of the first waveform signal 36 is advanced as compared with the second waveform signal 38 which is an ideal waveform in a stable state will be described.
比較部 1 6では、 発振クロック 3 2が立ち上がる各タイミングにて、 第 1波形信号 3 6に含まれ る第 1サンプル値 2 6 Aと、 第 2波形信号 3 8に含まれる第 2サンプル値 3 4とのレベルを比較し ている。 ここでは、 紙面上にて左側から 5番目の発振クロック 3 2が立ち上がるタイミング (一点 鎖線にて示されるタイミング) で、 第 1サンプル値 2 6 Aと第 2サンプル値 3 4とを比較する場合 を説明する。 第 6図は、 第 1波形信号をサンプリングした第 1サンプル値 2 6 Aと、 第 2波形信号 3 8をサン プリングした第 2サンプル値 3 4 Aとの比較を説明するための波形図である。 この図では、 1つの 波形図に第 1波形信号 3 6と第 2波形信号 3 8とを重ねて図示しており、 第 1波形信号 3 6は実線 にて示されており、 第 2波形信号 3 8は点線にて示されている。 そして、 両信号をサンプリングし たタイミングが紙面上にて垂直に一点鎖線にて示されている。 In the comparison unit 16, at each timing when the oscillation clock 3 2 rises, the first sample value 2 6 A included in the first waveform signal 3 6 and the second sample value 3 included in the second waveform signal 3 8 The level is compared with 4. In this example, the first sample value 2 6 A and the second sample value 3 4 are compared at the timing when the fifth oscillation clock 3 2 rises from the left side of the page (the timing indicated by the alternate long and short dash line). explain. FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the comparison between the first sample value 26 A sampled from the first waveform signal and the second sample value 34 A sampled from the second waveform signal 38. . In this figure, the first waveform signal 3 6 and the second waveform signal 3 8 are superimposed on one waveform diagram, and the first waveform signal 3 6 is indicated by a solid line, and the second waveform signal 3 8 is indicated by a dotted line. The timing at which both signals are sampled is indicated by a one-dot chain line vertically on the paper.
この図を参照して、 比較部 1 6では、 まず、 第 1サンプル値 2 6 Aと第 2サンプル値 3 4 Aとを 減算して両者の差 (レベル差 4 4 ) を求める。 次に、 両サンプル値がサンプリングされた時点にお ける第 1波形信号 3 6の変化の割合を基に、 レベル差 4 4から位相差 4 6 (時間差) を算出する。 さらにここで、 第 1波形信号 3 6が増加期間におけるレベル差 4 4と位相差 4 6との関係 (換算 式) と、 第 1波形信号 3 6が減少期間における両者の関係とは異なる。 即ち、 増加期間における両 者の換算式の係数と、 減少期間における換算式の係数とは、 符号が逆となっている。  With reference to this figure, the comparison unit 16 first subtracts the first sample value 2 6 A and the second sample value 3 4 A to obtain the difference between them (level difference 4 4). Next, the phase difference 46 (time difference) is calculated from the level difference 44 based on the rate of change of the first waveform signal 36 at the time when both sample values were sampled. Further, here, the relationship between the level difference 4 4 and the phase difference 4 6 during the increase period of the first waveform signal 36 is different from the relationship between the two during the decrease period of the first waveform signal 36. In other words, the sign of the coefficient of the conversion formula between the two during the increase period and that of the conversion formula during the decrease period are opposite.
比較部 1 6は、 換算された位相差に基づく第 1補正信号 2 8を制御部 1 8に出力する。  The comparison unit 16 outputs a first correction signal 28 based on the converted phase difference to the control unit 18.
第 7図を参照して、 制御部 1 8を説明する。 第 7図 (A) は P L L回路 1 O Aを示すプロック図 であり、 第 7図 (B ) は制御部 1 8の内部を示すブロック図である。  The control unit 18 will be described with reference to FIG. FIG. 7 (A) is a block diagram showing the PLL circuit 1 O A and FIG. 7 (B) is a block diagram showing the inside of the control unit 18.
第 7図 (A) を参照して、 制御部 1 8には、 位相差を示す第 1補正信号 2 8が入力される。 更に、 第 1補正信号 2 8が変換された第 2捕正信号 3 0が制御部 1 8から出力部 2 0に伝送される。  Referring to FIG. 7 (A), first correction signal 28 indicating a phase difference is input to control unit 18. Further, the second correction signal 30 obtained by converting the first correction signal 28 is transmitted from the control unit 18 to the output unit 20.
第 7図 (B ) を参照すると、 制御部 1 8は、 線形補償部 4 8と、 フィルタ 5 0と積分部 5 2が含 まれている。 線形捕償部 4 8は、 入力される第 1補正信号 2 8が非線形の性質を有する場合に、 こ の非線形形状を線形化するための部位である。 またフィルタ 5 0は、 通常の2次ローパスフィルタ、 3次ローパスフィルタ、 ラグリード型フィルタが採用され、 所定の周波数帯の信号が除去される。 更に、 フィルタを通過した信号は、 積分部 5 2により積分されて、 第 2補正信号 3 0として出力部 2 0に伝送される。 Referring to FIG. 7 (B), the control unit 18 includes a linear compensation unit 48, a filter 50, and an integration unit 52. The linear compensation unit 48 is a part for linearizing the nonlinear shape when the input first correction signal 28 has a nonlinear property. The filter 50 employs a normal second- order low-pass filter, third-order low-pass filter, and lag-lead filter, and removes a signal in a predetermined frequency band. Further, the signal passing through the filter is integrated by the integrating unit 52 and transmitted to the output unit 20 as the second correction signal 30.
第 8図 (A) および第 8図 (B ) を参照して、 出力部 2 0 (可変周波数発振器) では、 入力され た制御量の大きさ (第 2補正信号の電圧) に応じた周波数の発振クロック 3 2を外部に出力する。 出力部に印加される電圧値と発振クロック 3 2の周波数との間には、 正の線形な相関関係がある。 第 8図 ( A) を参照して、 第 1サンプル値 2 6の位相が第 2サンプル値 3 4の位相よりも進んで いる場合は、 制御部 1 8から出力部に印加される第 2補正信号 3 0の電圧値が低くされて、 発振ク ロック 3 2の周波数が低下される。 一方、 両者の関係が逆の場合は、 第 2補正信号 3 0の電圧値が 高くされて、 発振クロック 3 2の周波数が高くされる。 Referring to FIG. 8 (A) and FIG. 8 (B), the output unit 20 (variable frequency oscillator) has a frequency corresponding to the magnitude of the input control amount (the voltage of the second correction signal). Outputs oscillation clock 3 2 to the outside. There is a positive linear correlation between the voltage value applied to the output section and the frequency of the oscillation clock 32. Referring to FIG. 8 (A), if the phase of the first sample value 26 is ahead of the phase of the second sample value 34, the second correction applied from the control unit 18 to the output unit The voltage value of the signal 30 is lowered, and the frequency of the oscillation clock 32 is lowered. On the other hand, if the relationship between the two is opposite, the voltage value of the second correction signal 30 is Increased, the frequency of the oscillation clock 32 is increased.
以上が、 P L L回路 1 O Aに関する説明である。  This completes the description of the P L L circuit 1 O A.
第 9図を参照して、 次に、 第 1波形信号 3 6を用いて通倍率を実現する事項を詳細に説明する。 第 9図 (A) は本願発明の P L L回路を部分的に示すプロック図であり、 第 9図 (B ) は遞倍率が 4の場合の第 1波形信号の波形図であり、 第 9図 (C) は遁倍率が 4 Z 3の場合の第 1波形信号の 波形図である。  With reference to FIG. 9, the items for realizing the overall magnification using the first waveform signal 36 will be described in detail. FIG. 9 (A) is a block diagram partially showing the PLL circuit of the present invention, and FIG. 9 (B) is a waveform diagram of the first waveform signal when the power factor is 4, FIG. C) is a waveform diagram of the first waveform signal when the power factor is 4 Z 3.
第 9図 (A) を参照して、 本願発明では、 サンプル部 1 4により生成された第 1サンプル値 2 6 と、 メモリ 2 2 Bから読み出された第 2サンプノレ値 3 4とを比較して、 両者の位相差を出力するこ とにより、 所定の通倍率を実現している。  Referring to FIG. 9 (A), in the present invention, the first sample value 2 6 generated by the sample unit 14 is compared with the second sample value 34 read from the memory 2 2 B. By outputting the phase difference between the two, a predetermined common magnification is achieved.
第 1サンプル値 2 6は、 参照クロック 2 4に同期して信号生成部 1 2により生成された第 1波形 信号 3 6を、 サンプノレ部 1 4にて発振クロックのタイミングでサンプリングして得られる。  The first sample value 26 is obtained by sampling the first waveform signal 36 generated by the signal generator 12 in synchronization with the reference clock 24 at the sampling clock timing at the sampler 14.
一方、 第 2サンプル値 3 4は、 ジッタを含まない理想的な波形信号が所定のタイミングでサンプ リングされた値であり、 予めメモリ 2 2 Bに記憶されている。 そして、 アドレス信号をインクリメ ントさせるアドレスインクリメンタ 2 2 Aから出力されたァドレス信号がメモリ 2 2 Bに入力され、 このァドレス信号が示すメモリに記憶された第 2サンプル値 3 4が出力される。  On the other hand, the second sample value 34 is a value obtained by sampling an ideal waveform signal containing no jitter at a predetermined timing, and is stored in the memory 22 B in advance. Then, the address signal output from the address incrementer 2 2 A for incrementing the address signal is input to the memory 2 2 B, and the second sample value 34 stored in the memory indicated by the address signal is output.
比較部 1 6では、 入力された第 1サンプル値 2 6と第 2サンプル値 3 4とが比較され、 両者の差 を示す位相差の信号が外部に出力される。 そして、 位相差を示す出力に基づいて V C Oが生成する 信号の周波数が増減される。  The comparison unit 16 compares the input first sample value 26 and the second sample value 34, and outputs a phase difference signal indicating the difference therebetween. Based on the output indicating the phase difference, the frequency of the signal generated by V C O is increased or decreased.
第 9図 (B ) は通倍率 Mが 4の場合の第 1波形信号 3 6を示している。 この場合は、 出力される 発振クロックのタイミングにて、 第 1波形信号 3 6のサンプリングが行われて第 1サンプル値 2 6 が得られる。 一方、 メモリ 2 2 Bには、 理想的な形状の第 1波形信号を、 参照クロック 2 4を 4分 割したタイミングにてサンプリングした第 2サンプル値 3 4が記憶されている。 そして、 個々の第 1サンプル値 2 6と、 対応する第 2サンプル値 3 4とを比較部 1 6にて比較し、 両者の位相差に基 づいて V C Oの周波数を制御している。 このことにより、 参照クロック 2 4の 4倍の周波数を持つ 発振クロックが得られる。  FIG. 9 (B) shows the first waveform signal 36 when the total magnification M is 4. FIG. In this case, the first waveform signal 36 is sampled at the timing of the output oscillation clock, and the first sample value 26 is obtained. On the other hand, the memory 22 B stores a second sample value 34 obtained by sampling the ideally shaped first waveform signal at a timing obtained by dividing the reference clock 24 by four. Then, each first sample value 26 and the corresponding second sample value 34 are compared by the comparison unit 16, and the frequency of V CO is controlled based on the phase difference between them. As a result, an oscillation clock with a frequency four times that of the reference clock 24 can be obtained.
第 9図 (C ) を参照して、 次に、 通倍率が 4 3の場合におけるサンプリングを説明する。 この 場合は、 出力される発振クロックのタイミングにて第 1波形信号 3 6のサンプリングが行われて、 第 1サンプル値 2 6が得られる。 また、 メモリ 2 2 Bには、 3サイクル分の第 1波形信号 3 6を 4 分割したタイミングにてサンプリングした第 2サンプル値 3 4が記憶されている。 そして、 個々の 第 1サンプル値 2 6を、 対応する第 2サンプル値 3 4と比較し、 両者の位相差に基づいて V C Oの 出力を調節することで、 参照クロックの 4 Z 3倍の周波数を備えた発振クロックが得られる。 Next, referring to FIG. 9 (C), sampling in the case where the total magnification is 43 will be described. In this case, the first waveform signal 36 is sampled at the timing of the output oscillation clock, and the first sample value 26 is obtained. Also, the first waveform signal 3 6 for 3 cycles is stored in memory 2 2 B. The second sample value 3 4 sampled at the divided timing is stored. Then, compare each first sample value 26 with the corresponding second sample value 34, and adjust the output of the VCO based on the phase difference between them to obtain a frequency 4 times 3 times that of the reference clock. The provided oscillation clock can be obtained.
上記した構成により、 従来用いられていた分周期を不要にして、 所定の通倍率を持つ発振クロッ クが生成される。  With the above-described configuration, an oscillation clock having a predetermined common magnification is generated without using the previously used minute period.
第 1 0図を参照して、 他の形態の P L L回路 1 0 Bの構成を説明する。 この図に示す P L L回路 1 0 Bの基本的な構成は上述した P L L回路 1 0 Aと同様であり、 相違点は P L L回路 1 0 Bが分 周部 5 4を具備する点にある。  With reference to FIG. 10, the configuration of another form of PLL circuit 10 B will be described. The basic configuration of the PLL circuit 10 B shown in this figure is the same as that of the PLL circuit 10 A described above, and the difference is that the PLL circuit 10 B includes a frequency divider 54.
具体的には、 出力部からサンプル部 1 4にフィードパックされる発振クロック 3 2の経路の途中 に分周部 5 4が設けられている。 更に、 信号生成部 1 2の前段に分周部 5 6が設けられており、 参 照クロック 2 4は、 分周部 5 6にて分周された後に信号生成部 1 2に入力される。  Specifically, a frequency division unit 54 is provided in the middle of the path of the oscillation clock 32 fed from the output unit to the sample unit 14. Further, a frequency division unit 56 is provided in the previous stage of the signal generation unit 12, and the reference clock 24 is divided by the frequency division unit 56 and then input to the signal generation unit 12.
上記した両分周部を設けることで、 参照クロック 2 4と発振クロック 3 2との比率 (通倍) を所 定の値にすることができる。 例えば、 便宜的に、 参照クロックの周波数を f rとし、 発振クロック の周波数を f oとする。 更に、 分周部 5 4にて周波数が 1 ZNにされ、 分周部 5 6にて周波数が 1 /Mにされるとすると。 これらの変数の間には、  By providing both frequency dividers as described above, the ratio (multiplier) between the reference clock 24 and the oscillation clock 32 can be set to a predetermined value. For example, for convenience, the frequency of the reference clock is f r and the frequency of the oscillation clock is f o. Furthermore, suppose that the frequency is set to 1 ZN in frequency divider 54 and the frequency is set to 1 / M in frequency divider 56. Between these variables,
f o = M■ f r /N の関係式が成り立つ。  The relation of f o = M ■ f r / N holds.
ここで、 自然数である Mや Nは、 分周比と一般的に称されている。  Here, the natural numbers M and N are generally called division ratios.
即ち、 2つの分周部を使用することにより、 f rと f oとの比率を所定の値にすることができる。 このことにより、 所定の周波数を有する発振クロック 3 2が P L L回路 1 0 B力 ^ら出力される。 また、 第 1 0図に示された構成から参照クロック 2 4を分周する分周部 5 6を省いて、 分周機能 として分周部 5 4のみを備えた構成にしてもよい。 このようにすることで、 分周部 5 4にて周波数 が低減された発振クロック 3 2力 S、 サンプル部 1 4にフィードパックされる。 したがって、 発振ク ロック 3 2をそのままサンプル部 1 4に入力していた P L L回路 1 O Aと比較すると、 サンプノレ部 1 4にてサンプリングに必要とされる計算量が削減されて、 回路規模を小さなものにすることがで きる。 更には、 記憶部 2 2が記憶すべき第 2サンプル値 3 4の個数や比較部 1 6の計算量も削減さ れる。  That is, by using two frequency dividers, the ratio of f r and f o can be set to a predetermined value. As a result, an oscillation clock 32 having a predetermined frequency is output from the PLL circuit 10 B force. Further, the frequency dividing unit 56 that divides the reference clock 24 may be omitted from the configuration shown in FIG. 10, and only the frequency dividing unit 54 may be provided as a frequency dividing function. By doing so, the oscillation clock 3 2 force S whose frequency is reduced by the frequency divider 5 4 is feed-packed to the sample unit 1 4. Therefore, compared to the PLL circuit 1 OA, which has directly input the oscillation clock 3 2 to the sample section 14, the amount of calculation required for sampling in the sampler section 14 is reduced and the circuit scale is reduced. Can be. Furthermore, the number of second sample values 34 to be stored in the storage unit 22 and the amount of calculation in the comparison unit 16 are also reduced.
第 1 1図を参照して、 他の形態の P L L回路 1 0 Cの構成を説明する。 この図に示す P L L回路 1 0 Cの構成は、 上記した P L L回路 1 O Aと基本的には同様である。 P L L回路 1 0 Cでは、 従 来型の?1^ 回路7 8に、 第 1波形信号 3 6を発生させる補償部 6 6と、 第 1波形信号 3 6を用い て発振クロック 3 2のジッタを検出する比較部 6 8とを追カ卩した構成となっている。 本願発明に基 づく新規な P L L回路を新たに設計する際には第 1図に示した P L L回路 1 0 Aの構成となるが、 既存の P L L回路に本願発明を適用させる場合はこの図に示す P L L回路 1 0 Cの構成が好適であ る。 The configuration of another form of PLL circuit 10 C will be described with reference to FIG. The configuration of the PLL circuit 10 C shown in this figure is basically the same as that of the PLL circuit 1 OA described above. In PLL circuit 10 C, follow The next model? 1 ^ The circuit 7 8 was supplemented with a compensator 6 6 that generates the first waveform signal 3 6 and a comparator 6 8 that detects the jitter of the oscillation clock 3 2 using the first waveform signal 3 6. It has a configuration. When a new PLL circuit based on the present invention is newly designed, the configuration of the PLL circuit 10 A shown in FIG. 1 is used. However, when the present invention is applied to an existing PLL circuit, the configuration shown in FIG. A configuration of the PLL circuit 10 C is preferable.
この図に示す P L L回路 1 O Cでは、 従来型の P L L回路 7 8が内蔵されている。 P L L回路 7 8は上記した従来型と同様の構成を備え、 具体的には、 位相比較部 6 0と、 ループフィルタ 6 2と、 出力部 6 4と、 分周部 7 0とを備えている。  In the P L L circuit 1 OC shown in this figure, a conventional P L L circuit 78 is incorporated. The PLL circuit 78 has the same configuration as the above-described conventional type, and specifically includes a phase comparison unit 60, a loop filter 62, an output unit 64, and a frequency division unit 70. .
この P L L回路 7 8では、 先ず、 位相比較部 6 0にて、 入力された参照クロック 2 4と、 分周部 7 0を経た発振クロック 3 2とが比較される。 そして、 発振クロック 3 2と参照クロック 2 4との 位相差に基づく第 1捕正信号 7 2がループフィルタ 6 2 (ローパスフィルタ) に入力される。 ルー プフィルタ 6 2にて高周波成分が除去された第 2捕正信号 7 4は、 V C Oである出力部 6 4に入力 され、 入力された第 2補正信号 7 4の電位に応じた周波数の発振クロック 3 2が出力される。  In the PLL circuit 78, first, the phase comparison unit 60 compares the input reference clock 24 with the oscillation clock 32 through the frequency dividing unit 70. Then, the first correction signal 72 based on the phase difference between the oscillation clock 32 and the reference clock 24 is input to the loop filter 62 (low-pass filter). The second correction signal 74 from which the high-frequency component has been removed by the loop filter 62 is input to the output unit 64, which is a VCO, and an oscillation clock having a frequency corresponding to the potential of the input second correction signal 74. 3 2 is output.
ここで、 例えば、 分周部にて発振クロック 3 2の周波数が 1 / 4に分周されていたら、 周波数が 1 / 4とされた発振クロック 3 2と参照クロック 2 4とが同期するように調整されるので、 結果的 に参照クロックの 4倍の周波数を備えた発振クロック 3 2が得られる。  Here, for example, if the frequency of the oscillation clock 3 2 is divided by 1/4 in the frequency divider, the oscillation clock 3 2 whose frequency is 1/4 and the reference clock 2 4 are synchronized. As a result, an oscillation clock 32 having a frequency four times that of the reference clock is obtained.
—方、 参照クロック 2 4は補償部 6 6にも入力され、 補償部 6 6では参照クロック 2 4に同期し た第 1波形信号 3 6が生成される。 生成された第 1波形信号 3 6および発振クロック 3 2は、 比較 部 6 8に入力される。 ここで、 補償部 6 6は、 第 1図に示した信号生成部 1 2と等価である。  On the other hand, the reference clock 24 is also input to the compensator 66, and the compensator 66 generates the first waveform signal 36 synchronized with the reference clock 24. The generated first waveform signal 36 and oscillation clock 32 are input to the comparison unit 68. Here, the compensator 66 is equivalent to the signal generator 12 shown in FIG.
比較部 6 8では、 発振クロック 3 2のタイミングにて第 1波形信号 3 6をサンプリングしてサン プル値 (第 1サンプル値) を得る。 また、 比較部 6 8には、 ジッタのない理想的な第 1波形信号を 所定のタイミングにてサンプリングした場合のサンプル値 (第 2サンプル値) が記億されている。 そして、 比較部 6 8では、 第 1サンプル値と第 2サンプル値とを比較し、 両者の位相差に基づく第 3補正信号 7 6が生成される。 生成された第 3補正信号 7 6は、 第 2補正信号 7 4と共に出力部 6 4に入力され、 出力部 6 4から発振される発振クロック 3 2の周波数が調整される。  The comparison unit 68 samples the first waveform signal 36 at the timing of the oscillation clock 32 to obtain a sample value (first sample value). The comparison unit 68 also stores a sample value (second sample value) when an ideal first waveform signal without jitter is sampled at a predetermined timing. Then, the comparison unit 68 compares the first sample value and the second sample value, and generates a third correction signal 76 based on the phase difference between the two. The generated third correction signal 76 is input to the output unit 64 together with the second correction signal 74, and the frequency of the oscillation clock 32 oscillated from the output unit 64 is adjusted.
また、 発振クロック 3 2が出力部 6 4から比較部 6 8へ入力され、 第 3捕正信号 7 6が比較部 6 8から出力部 6 4に入力される経路は、 一つのループを構成している。 このことから、 P L L回路 1 0 Cは、 従来型の P L L回路 7 8に、 このループを追加した構成であると見なすこともできる。 第 2補正信号 7 4に加えて、 第 3補正信号 7 6も出力部 6 4に入力されることにより、 発振クロ ック 3 2に含まれるジッタが低減される。 具体的には、 従来型の P L L回路 7 8では、 参照クロッ ク 2 4のタイミングで位相比較部 6 0による比較が行われていたので、 単位時間あたりの比較回数 が十分でなく、 ジッタの低減には限界があった。 ここでは、 位相比較部 6 0に加えて、 比較部 6 8 によっても出力部 6 4から出力される発振クロック 3 2の周波数を調整している。 そして、 比較部 6 8では、 参照クロック 2 4よりも周波数が高い発振クロック 3 2のタイミングにて発振クロック 3 2のジッタが検出され、 このジッタを補正するための第 3補正信号 7 6が生成されている。 更に、 本実施の形態では、 感度関数と相捕感度関数の制約を小さくすることができる。 ここで、 感度関数とは、 ループの内部で発生した雑音を出力に与える程度を表す関数である。 そして、 相捕 感度関数とは入力される参照クロックに含まれる雑音を出力に与える程度を表す関数であり、 感度 関数と加算すると 1となる関数である。 The path through which the oscillation clock 3 2 is input from the output unit 6 4 to the comparison unit 68 and the third correction signal 7 6 is input from the comparison unit 68 to the output unit 6 4 forms one loop. ing. Therefore, the PLL circuit 10 C can be regarded as a configuration obtained by adding this loop to the conventional PLL circuit 78. In addition to the second correction signal 74, the third correction signal 76 is also input to the output unit 64, whereby the jitter included in the oscillation clock 32 is reduced. Specifically, in the conventional PLL circuit 78, since the comparison by the phase comparison unit 60 is performed at the timing of the reference clock 24, the number of comparisons per unit time is not sufficient, and jitter is reduced. There were limits. Here, in addition to the phase comparison unit 60, the frequency of the oscillation clock 32 output from the output unit 64 is also adjusted by the comparison unit 6 8. Then, the comparator 68 detects the jitter of the oscillation clock 32 at the timing of the oscillation clock 32 whose frequency is higher than that of the reference clock 24, and generates a third correction signal 76 for correcting this jitter. Has been. Furthermore, in the present embodiment, the restriction on the sensitivity function and the phase sensitivity function can be reduced. Here, the sensitivity function is a function representing the degree to which the noise generated inside the loop is given to the output. The phase capture sensitivity function is a function that represents the degree to which the noise contained in the input reference clock is given to the output, and is a function that becomes 1 when added to the sensitivity function.
具体的には、 本実施の形態では、 発振ク口ックのタイミングにてオーバーサンプリングを行って いるので、 ループゲインを上げることができる。 従って、 ノイズに対する感度関数の程度が低くな り、 ループの内部のノイズが出力に与える影響が減少される。  Specifically, in this embodiment, since oversampling is performed at the timing of the oscillation clock, the loop gain can be increased. Therefore, the sensitivity function to noise is reduced, and the influence of noise inside the loop on the output is reduced.
しかしながら、 この様に感度関数の値が小さくなると、 この感度関数と加算すると 1となる性質 を有する相補感度関数の値が大きくなり、 参照クロックに含まれるノィズが出力に与える影響が大 きくなる。  However, when the value of the sensitivity function is reduced in this way, the value of the complementary sensitivity function, which has the property of 1 when added to this sensitivity function, increases, and the effect of the noise included in the reference clock on the output increases.
この相補感度関数の問題を緩和するためには、 平滑ィヒフィルタにより参照ク口ックに含まれるノ ィズを除去することが有効である。 本実施形態では、 信号生成部 1 2にて第 1波形信号 3 6の波形 を調整することにより、 平滑化フィルタを持たせたことと同等の効果を奏し、 結果的に相捕感度関 数の問題を緩和している。  In order to alleviate the problem of this complementary sensitivity function, it is effective to remove noise contained in the reference clock using a smoothing filter. In the present embodiment, adjusting the waveform of the first waveform signal 36 in the signal generator 12 produces the same effect as having a smoothing filter. The problem is mitigated.
しかしながら、 フィルタと同等の性質を有する信号生成部 1 2を備えると、 本来の参照クロック の変動に信号生成部 1 2が素早く追従できなくなる問題が発生する。 更に、 起動時の最大の問題で あるロックアツプ時間が遅くなる問題があった。  However, if the signal generation unit 12 having the same properties as the filter is provided, there arises a problem that the signal generation unit 12 cannot quickly follow the fluctuation of the original reference clock. Furthermore, there was a problem that the lock-up time, which is the biggest problem at startup, is slow.
そこで、 本実施形態では、 図 1 2を参照して以下に説明する構成の信号生成部 1 2を採用してい る。  Therefore, in the present embodiment, a signal generation unit 12 having a configuration described below with reference to FIG. 12 is employed.
第 1 2図を参照して、 第 1図に示す信号生成部 1 2の詳細を説明する。 第 1 2図 (A)、 第 1 2 図 (B ) および第 1 2図 (C) は、 それぞれ構成が異なる信号生成部 1 2 A、 1 2 B、 1 2 Cを示 すプロック図であり、 第 1 2図 (D) は第 1波形信号 3 6等の波形を示す波形図である。 ここでは、 第 1波形信号 3 6 ίしては、 增分が一定の鋸型のデジタル信号が示されている。 ここで、 上記した ように第 1波形信号 3 6としてはアナログ信号が採用されても良い。 Details of the signal generator 12 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. Fig. 12 (A), Fig. 12 (B) and Fig. 12 (C) show signal generators 1 2 A, 1 2 B, and 1 2 C having different configurations. FIG. 12 (D) is a waveform diagram showing waveforms of the first waveform signal 36 and the like. Here, the first waveform signal 36 6 shows a saw-shaped digital signal with a constant increment. Here, an analog signal may be employed as the first waveform signal 36 as described above.
上記したように、 本楽明では、 第 1図に示す信号生成部 1 2にて第 1波形信号 3 6を生成し、 こ の信号を発振クロック 3 2にてサンプリングして、 位相差を検出してフィードパックを行っている。 このことから、 本願発明に於いては第 1波形信号 3 6の形状が重要であり、 この信号が所定の形状 であればジッタを極めて小さくなり、 この信号が誤差を持つと、 位相差の算出にも誤差が含まれる こととなりジッタ特性が悪化してしまう。  As described above, in this Rakumei, the first waveform signal 36 is generated by the signal generator 12 shown in FIG. 1, and this signal is sampled by the oscillation clock 32 to detect the phase difference. And have a feed pack. Therefore, in the present invention, the shape of the first waveform signal 36 is important. If this signal has a predetermined shape, the jitter becomes extremely small. If this signal has an error, the phase difference is calculated. This also includes errors, and jitter characteristics deteriorate.
このため本発明では、 生成された第 1波形信号 3 6の一周期の終端に於ける値と、 所定の値とを 比較して、 両者の差に基づいて、 次の周期における第 1波形信号 3 6の增分を調整している。 この 事項を具体的に以下に説明する。  Therefore, in the present invention, the value at the end of one cycle of the generated first waveform signal 36 is compared with a predetermined value, and the first waveform signal in the next cycle is compared based on the difference between the two values. 3 The increment of 6 is adjusted. This matter is specifically explained below.
第 1 2図 (A) を参照して、 信号生成部 1 2 Aでは、 周期測定部 8 0と、 逆数演算部 8 2と、 積 分部 8 4とを備えて構成されている。 周期測定部 8 0は、 入力された参照クロック 2 4の周期 Tを 測定する部位であり、 測定された周期 Tの逆数 ( 1 /T) が逆数演算部 8 2により算出される。 そ して、 積分部 8 4では、 周期 Tに渡り逆数 1 "Tを積分することにより、 鋸波の第 1波形信号 3 6 が生成される。  Referring to FIG. 12 (A), signal generation unit 12 A includes a period measurement unit 80, an inverse operation unit 8 2, and an integration unit 8 4. The period measuring unit 80 is a part that measures the period T of the input reference clock 24, and the reciprocal (1 / T) of the measured period T is calculated by the reciprocal computing unit 8 2. Then, by integrating the reciprocal 1 "T over the period T, the integration unit 84 generates a sawtooth first waveform signal 3 6.
上記した構成の信号生成部 1 2 Αによれば、 単に第 1波形信号 3 6を生成することは可能となる。 しかしながら、 上記した積分器では、 周期の逆数である 1 / Tを積分することにより第 1波形信号 3 6を生成しているので、 その精度を向上させるためには逆数演算部 8 2にて多ビットの除算が必 要になる。 そして、 多ビットの除算を行うと回路規模が大きくなるカ あるいは計算に必要とされ る時間が長くなる恐れがある。  According to the signal generation unit 1 2 の having the above-described configuration, it is possible to simply generate the first waveform signal 36. However, in the integrator described above, the first waveform signal 36 is generated by integrating 1 / T, which is the reciprocal of the period. Bit division is required. If multi-bit division is performed, the circuit scale may increase or the time required for calculation may increase.
そこで本発明では、 第 1波形信号 3 6の精度を高めるために、 逆数演算部 8 2の演算処理を複雑 化させるのではなく、 生成された第 1波形信号 3 6の誤差をフィードパックさせる構成としている。 第 1 2図 (B ) に示す信号生成部 1 2 Bの構成は、 上記した信号生成部 1 2 Aに加えて、 積分部 8 4の後段に比較部 8 6が加えた構成と成っている。 比較部 8 6では、 積分部 8 4により生成され る鋸波のピークの値 (参照クロック 2 4の終端に於ける値) と、 所定の値 (2 π ) とを比較し、 両 者の誤差を積分部 8 4にフィードパックしている。 即ち、 フィードパックされる誤差に値に応じて、 積分部 8 4における増分 (1 ZT) を補正する。 この様にフィードパックによる補正を行うことで、 逆数演算部 82の除算の精度が高くなくても、 入力される参照クロック 24の周波数が一定であれば、 比較部 86による補正により積分部 84に より生成される第 1波形信号 36の精度が向上される。 また、 上記したフィードパックに必要とさ れる回路の規模は、 高精度の除算器を構成するのに必要とされる回路よりも小規模であるので、 装 置全体の回路規模を縮小することができる。 Therefore, in the present invention, in order to improve the accuracy of the first waveform signal 36, the calculation processing of the reciprocal calculation unit 82 is not complicated, but the error of the generated first waveform signal 36 is fed-packed. It is said. The configuration of the signal generation unit 12 B shown in FIG. 12 (B) is the same as the configuration in which the comparison unit 86 is added after the integration unit 84 in addition to the signal generation unit 12 A described above. . The comparator 8 6 compares the peak value of the sawtooth wave generated by the integrator 8 4 (the value at the end of the reference clock 24) with a predetermined value (2 π) to determine the error between the two. Is feed-packed in the integration part 8 4. In other words, the increment (1 ZT) in the integration unit 84 is corrected according to the value of the feed-packed error. By performing the correction using the feed pack in this way, even if the division accuracy of the reciprocal calculation unit 82 is not high, if the frequency of the input reference clock 24 is constant, the correction by the comparison unit 86 causes the integration unit 84 to perform correction. Thus, the accuracy of the first waveform signal 36 generated is improved. In addition, the circuit scale required for the above-mentioned feed pack is smaller than the circuit required for configuring a high-precision divider, so that the circuit scale of the entire apparatus can be reduced. it can.
また、 入力される参照クロック 24の周波数が変化した直後に於いては、 第 1波形信号 36の精 度は保証されない。 しかしながら、 参照クロック 24の周波数が変化した直後は、 ジッタは問題に ならない。  In addition, the accuracy of the first waveform signal 36 is not guaranteed immediately after the frequency of the input reference clock 24 changes. However, jitter does not matter immediately after the frequency of the reference clock 24 changes.
第 12図 (C) に示す信号生成部 12 Cの構成は、 上記した信号生成部 12 Bと基本的には同様 であり、 相違点は比較部 86により検出された誤差が逆数演算部 82にフィードパックされること にある。 この様にすることで、 比較部 86により誤差が検出されたときに、 鋸波である第 1波形信 号 36のピーク値を所定の値 (2 π) にする迄の時間を短縮できる効果がある。 即ち、 第 12図 (D) の波形図に示すように、 参照クロック 24のある周期に於いて第 1波形信号 36のピークの 値が所定の値 (2 π) よりも大きくなつたとしても、 第 12図 (C) に示したフィードパックを行 うことにより、 次の周期にて第 1波形信号 36のピークの値を所定の値 ( 2 π ) に補正することが できる。  The configuration of the signal generator 12 C shown in FIG. 12 (C) is basically the same as that of the signal generator 12 B described above. The difference is that the error detected by the comparator 86 is applied to the reciprocal calculator 82. It is to be feed-packed. In this way, when an error is detected by the comparator 86, the time until the peak value of the first waveform signal 36, which is a sawtooth wave, becomes a predetermined value (2π) can be shortened. is there. That is, as shown in the waveform diagram of FIG. 12 (D), even if the peak value of the first waveform signal 36 becomes larger than a predetermined value (2π) in a certain period of the reference clock 24, By performing the feed pack shown in FIG. 12 (C), the peak value of the first waveform signal 36 can be corrected to a predetermined value (2π) in the next cycle.
このことの詳細を、 第 12図 (C) および第 12図 (D) を参照して、 以下に説明する。 先ず、 ' 周期測定部 80により計測された参照クロック 24の周期 Τ秒に対して、 逆数演算部 82の逆数演 算の結果が 1/Tではなく、 誤差が生じて τであったとする。 この様に逆数演算部 82にて誤差が 生じると、 第 12図 (D) に示すタイミング T1にて、 第 1波形信号 36のピークの値が 2 πと成 らず、 それよりも大きな値 (または小さな値) となる。  Details of this will be described below with reference to FIGS. 12 (C) and 12 (D). First, suppose that the result of the reciprocal calculation of the reciprocal number calculation unit 82 is not 1 / T with respect to the period leap second of the reference clock 24 measured by the period measurement unit 80, and an error occurs τ. If an error occurs in the reciprocal calculation unit 82 in this way, the peak value of the first waveform signal 36 does not become 2π at the timing T1 shown in FIG. 12 (D), and a larger value ( Or a small value).
そして、 この τを Τ秒間積分して 2 πとの差を求めると次のようになる。 And by integrating this τ for leap seconds, the difference from 2π is obtained as follows.
式 1 : 2 π τ Τ— 2 π = 2 π (τΤ— 1)  Equation 1: 2 π τ Τ— 2 π = 2 π (τΤ— 1)
更に、 上記式 1により求められた値を除算器により 2 πΤで除算した後に、 τから引くと、 式 2 : τ— 2π (τΤ-1) / 2 π Τ = τ - τ + 1 /Τ = 1 /Τ  Furthermore, after dividing the value obtained by Equation 1 by 2 πΤ with a divider and subtracting it from τ, Equation 2: τ— 2π (τΤ-1) / 2 π Τ = τ-τ + 1 / Τ = 1 / Τ
となる。 即ち、 逆数演算部 82により算出された演算結果に誤差が含まれていたとしても、 上記し ' た 1回の修正動作により、 積分部 84の増分が 1 ΖΤに収束される。 即ち、 誤差が発生した次の周 期の終端 (Τ2) に於ける第 1波形信号 36のピークの値は、 所定の値である 2 πとされる。 上記の原理は、 例えば天秤を使用した重さの測定と類似している。 具体的には、 天秤では、 秤の 傾きを見ながら^ をカロ減して、 秤が水平に成つたときに分銅の重さと被測定物の重さが等しくな る。 上記では、 てが分銅の重さ、 τを T秒間積分して 2 πを引いた値が秤の傾きであると見なすこ とができる。 そして、 上記式 1にて求められる値 〔2 π (τ Τ- 1)] は逆数演算の結果に誤差が 生じた場合における、 第 1波形信号 36のピーク値の誤差である。 そして式 2では、 式 1にて求め られた値を除算器 (逆数演算部 82) により 2 πΤで除算することで、 ての補正量を算出している。 この様にすることで、 一回の補正により分銅の重さが適切に補正され、 秤は必ず水平とされる。 上記した構成の信号生成部 12により、 参照クロックの周波数が変化しても、 この変化に第 1波 形信号を高速に追従させて口ックすることができる。 It becomes. That is, even if an error is included in the calculation result calculated by the reciprocal calculation unit 82, the increment of the integration unit 84 is converged to 1ΖΤ by the one correction operation described above. That is, the peak value of the first waveform signal 36 at the end (終端 2) of the next period in which the error has occurred is set to a predetermined value of 2π. The above principle is similar to the measurement of weight using, for example, a balance. Specifically, with a balance, the weight of the weight is equal to the weight of the object to be measured when the balance is horizontally leveled while observing the inclination of the balance. In the above, the weight of the weight, τ is integrated for T seconds and 2 π is subtracted, and it can be regarded as the inclination of the balance. The value [2π (ττ-1)] obtained by the above equation 1 is the error of the peak value of the first waveform signal 36 when an error occurs in the result of the reciprocal calculation. In Equation 2, the value calculated in Equation 1 is divided by 2πΤ using a divider (reciprocal calculation unit 82) to calculate the total correction amount. By doing so, the weight of the weight is corrected appropriately by a single correction, and the balance is always level. Even if the frequency of the reference clock changes, the signal generation unit 12 having the above-described configuration can make the first waveform signal follow the change at high speed and can make a sound.
また、 PLL回路がロックして安定ィヒすると、 第 1波形信号 36による信号生成部 12の補正を 小さくして、 その平滑化フィルタとしての効果を大きくして定常時のフィルタ特性に戻している。 以上のことにより、 本実施形態では、 相補感度関数の問題を解決して、 才ーパーサンプリングの 効果を引き出している。  When the PLL circuit locks and stabilizes, the correction of the signal generator 12 by the first waveform signal 36 is reduced, and the effect as a smoothing filter is increased to return to the normal filter characteristics. . As described above, in the present embodiment, the problem of the complementary sensitivity function is solved, and the effect of talent sampling is derived.
第 13図から第 15図を参照して、 次に、 上記構成の本願発明の PL L回路による効果を説明す る。  Next, the effect of the PLL circuit of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 13 to 15. FIG.
第 13図を参照して、 ステップ応答の観点から本発明の PL L回路と、 従来型の PLL回路とを 比較する。 ここでは、 PLL回路に入力される参照クロックの周波数を変化させた時に、 VCO (第 1図に示す出力部) に印加される電圧の値を計測して実験を行っている。 ここで、 第 13図の 各図に於いて、 横軸は入力される参照クロックの周波数が変化したときからの経過時間を示し、 縦 軸は VCOに印加される電圧値を示している。 VCOに印加される電圧値が一定であれば VCOか ら出力される発振クロックの周波数が安定しており、 この電圧値に変動があれば V c oから出力さ れる発振クロックの周波数が不安定であることを示している。  Referring to FIG. 13, the PLL circuit of the present invention is compared with the conventional PLL circuit from the viewpoint of step response. Here, the experiment is performed by measuring the value of the voltage applied to the VCO (output section shown in Fig. 1) when the frequency of the reference clock input to the PLL circuit is changed. Here, in each figure of FIG. 13, the horizontal axis shows the elapsed time from when the frequency of the input reference clock is changed, and the vertical axis shows the voltage value applied to the VCO. If the voltage applied to the VCO is constant, the frequency of the oscillation clock output from the VCO is stable. If the voltage value fluctuates, the frequency of the oscillation clock output from V co is unstable. It shows that there is.
第 13図 (A) は従来型の PL L回路に対して上記実験を行った結果を示し、 第 13図 (B) か ら第 13図 (D) は、 通倍率がそれぞれ 4倍、 8倍、 16倍の本願発明の PL L回路に対して行つ た実験結果を示す。 ここで、 本願発明の PLL回路では、 出力される発振クロックと同じタイミン グにてサンプリングを行うので、 上記した遞倍率はサンプリングの回数の比に等しい。  Figure 13 (A) shows the results of the above experiment for a conventional PLL circuit. Figures 13 (B) to 13 (D) show the common magnifications of 4 and 8 respectively. The experimental results for the PLL circuit of the present invention of 16 times are shown. Here, in the PLL circuit of the present invention, sampling is performed at the same timing as the oscillation clock to be output, so the above-described power factor is equal to the ratio of the number of samplings.
第 13図 (A) を参照して、 従来型の PLL回路では、 入力される参照クロックの周波数が変化 すると、 電圧値が上昇して一定値に安定していない。 具体的には、 参照クロックの周波数が変化し てから 0. 035 s e c経過した時点でも、 電圧値が安定していない。 このことから、 従来型の P L L回路では自然角周波数を高く設定することが困難であることが理解できる。 Referring to Fig. 13 (A), in the conventional PLL circuit, when the frequency of the input reference clock changes, the voltage value rises and is not stable at a constant value. Specifically, the frequency of the reference clock changes The voltage value is not stable even after 0.035 sec. From this, it can be understood that it is difficult to set the natural angular frequency high in the conventional PLL circuit.
第 13図 (B) を参照して、 通倍率を 4とした本願発明の PL L回路では、 参照クロックの周波 数が変化した直後では電圧値は不安定となるものの、 0. O l s e c程度経過した時点で電圧値が 安定している。 この様に、 本願発明の PL L回路が従来型の PL L回路よりも早期に電圧が安定す る理由は、 サンプリングにより補正を行う回数が従来例よりも多いからである。  Referring to Fig. 13 (B), in the PLL circuit of the present invention in which the total magnification is 4, the voltage value becomes unstable immediately after the frequency of the reference clock changes, but about 0. lsec has elapsed. At that point, the voltage value is stable. Thus, the reason why the voltage of the PLL circuit of the present invention is stabilized earlier than that of the conventional PLL circuit is that the number of times of correction by sampling is larger than that of the conventional example.
第 13図 (C) を参照して、 遞倍率を 8とした本願発明の PL L回路では、 参照クロックの周波 数が変化してから 0. 005 s e c経過した時点で、 電圧値が安定している。  Referring to FIG. 13 (C), in the PLL circuit of the present invention in which the power factor is 8, the voltage value stabilizes when 0.005 seconds have elapsed since the frequency of the reference clock changed. Yes.
更に、 第 13図 (D) を参照して、 通倍率を 16とした本願発明では、 電圧値が安定するまでの 時間が更に短くなり、 0. 002 s e c経過した時点で電圧値が安定する。  Furthermore, referring to FIG. 13 (D), in the present invention in which the total magnification is 16, the time until the voltage value is stabilized is further shortened, and the voltage value is stabilized when 0.002 sec elapses.
以上のことから、 本願発明の PL L回路によれば、 参照クロックの周波数が変化してから、 VC Oに印加される電圧値が安定するまでの時間が短くなるので、 自然角周波数を高く設定できる。 即 ち、 本願発明の PL L回路は、 従来型のものよりも周波数ステップ応答に優れている。  From the above, according to the PLL circuit of the present invention, since the time from when the frequency of the reference clock changes until the voltage value applied to VC O stabilizes, the natural angular frequency is set high. it can. That is, the PLL circuit of the present invention has a better frequency step response than the conventional circuit.
第 14図を参照して、 次に、 位相比較周波数とジッタとの関連を、 従来型の PLL回路おょぴ本 願発明の PL L回路の両方について調べた実験を説明する。 ここで、 第 14図 (A) は従来型の P LL回路の実験結果を示し、 第 14図 (B) は本願発明の PL L回路の実験結果を示している。 そ して、 第 14図 (A) およぴ第 14図 (B) に示すグラフでは、 横軸が VCOから出力される発振 クロックの周波数を示し、 縦軸はジッタの割合を示している。  Referring to FIG. 14, an experiment in which the relationship between the phase comparison frequency and the jitter was examined for both the conventional PLL circuit and the PLL circuit of the present invention will be described. Here, FIG. 14 (A) shows the experimental results of the conventional PLL circuit, and FIG. 14 (B) shows the experimental results of the PLL circuit of the present invention. In the graphs shown in Figs. 14 (A) and 14 (B), the horizontal axis shows the frequency of the oscillation clock output from the VCO, and the vertical axis shows the jitter ratio.
そして、 ここでは、 PL L回路に備えられるローパスフィルタのダンピングファクター ζを変化 させて実験を行っており、 具体的には ζの値を 0. 1、 0. 7および 1. 2に変化させて実験を行 つた。 ここで、 ダンピングファクターとは、 ローパスフィルタの特性を示す指標であり、 PLL回 路に内蔵されるローパスフィルタのダンピングファクターは一般的に 0. 7程度である。  And here, we experimented by changing the damping factor ζ of the low-pass filter provided in the PLL circuit. Specifically, we changed the value of ζ to 0.1, 0.7 and 1.2. An experiment was conducted. Here, the damping factor is an index indicating the characteristics of the low-pass filter, and the damping factor of the low-pass filter built in the PLL circuit is generally about 0.7.
第 14図 (Α) に示す従来型の PL L回路を用いた実験結果と、 第 14図 (B) に示す本発明の P L L回路を用いた実験結果とを比較すると、 本願発明の P L L回路ではジッタが少ないことが解 る。 尚、 第 14図 (B) に示す実験結果は、 遁倍率を 8倍とした本願発明の PL L回路を使用した ものである。  Comparing the experimental results using the conventional PLL circuit shown in Fig. 14 (Α) with the experimental results using the PLL circuit of the present invention shown in Fig. 14 (B), It can be seen that there is little jitter. Note that the experimental results shown in FIG. 14 (B) are obtained by using the PLL circuit of the present invention in which the magnification is 8 times.
具体的には、 第 14図 (A) を参照すると、 ダンピングファクター ζが大きい場合に於いて、 ジ ッタが大きくなることが示されている。 特に、 ζ = 1. 2の場合には、 VCOの出力に含まれるジ ッタの割合が 20%以上であることを示している。 更に、 このジッタの割合は周波数に依存せず、 VCOから出力される発振クロックの周波数が 15kHzと低周波の場合に於いてもジッタの割合 は高く、 更に、 35 kHzの場合も高い。 Specifically, referring to FIG. 14 (A), it is shown that the jitter increases when the damping factor ζ is large. In particular, when ζ = 1.2, the divisor included in the VCO output is It is shown that the percentage of scatter is 20% or more. Furthermore, this jitter ratio does not depend on the frequency. The jitter ratio is high even when the frequency of the oscillation clock output from the VCO is 15 kHz, and it is also high at 35 kHz.
一方、 第 14図 (B) を参照すると、 ζが何れの場合に於いても、 ジッタの割合が従来例よりも 小さくなつている。 特に ζ = 1. 2の場合では、 第 14図 (Α) に示した従来例と比較すると、 ジ ッタの割合は 1/4以下と成っている。  On the other hand, referring to FIG. 14 (B), the jitter ratio is smaller than that of the conventional example in any case of ζ. In particular, in the case of ζ = 1.2, the ratio of jitter is less than 1/4 compared to the conventional example shown in Fig. 14 (iii).
以上の実験結果より、 本願発明の PL L回路では、 どのような ζの値であっても VCOの出力に 含まれるジッタの量を低減させることができることが明らかになった。  From the above experimental results, it became clear that the amount of jitter contained in the output of the VCO can be reduced with the PLL circuit of the present invention regardless of the value of ζ.
第 15図を参照して、 従来型の PLL回路と本発明の P LL回路とを、 デジタル一アナログ変換 回路 (D i g i t a l t o An a l o g Conv e r t e r : DAC) に適用して実験を行 つた結果を説明する。 この図に示すグラフでは、 PLL回路を含む DACが内蔵されたオーディオ から出力されるオーディオ信号の周波数を横軸で示している。 そして、 縦軸はトータルハーモニッ クディストーション (THDと称する) を示している。 THDとは、 出力される信号に含まれるジ ッタの量を示している。 ここでは、 従来型の PL L回路おょぴ本発明の PL L回路の両方に対して、 入力に加えられるジッタの量とオーディオ信号の周波数とを変化させて実験を行った。 またこのグ ラフでは、 従来型の PL L回路に対して行った実験結果を点線にて示し、 本発明の PLL回路に対 して行った実験結果を実線にて示している。  Referring to Fig. 15, the results of experiments conducted by applying the conventional PLL circuit and the PLL circuit of the present invention to a digital-to-analog converter (DAC) will be described. . In the graph shown in this figure, the horizontal axis represents the frequency of the audio signal output from the audio with the built-in DAC including the PLL circuit. The vertical axis shows total harmonic distortion (referred to as THD). THD indicates the amount of jitter contained in the output signal. Here, we conducted experiments by changing the amount of jitter applied to the input and the frequency of the audio signal for both the conventional PLL circuit and the PLL circuit of the present invention. In this graph, the results of experiments performed on a conventional PLL circuit are indicated by dotted lines, and the results of experiments performed on the PLL circuit of the present invention are indicated by solid lines.
このグラフを見ても明らかなように、 従来例の PL L回路では、 オーディオ周波数が高くなると 共に、 THDの値が増加している。 そして、 入カジッタが大きくなると共に THDの値も大きくな つている。 このことから、 従来型の PL L回路が組み込まれたオーディオ装置では、 入力にジッタ が含まれると、 特に高周波帯域でノイズが顕著に発生することとなる。  As is apparent from this graph, in the conventional PLL circuit, the THD value increases as the audio frequency increases. In addition, the input jitter increases and the THD value also increases. For this reason, in an audio device incorporating a conventional PLL circuit, if jitter is included in the input, noise will be prominent, especially in the high frequency band.
—方、 本願発明の PL L回路を使用した機器による実験結果はグラフ中に実線にて示されており、 上記した従来例のものと比較すると THDの値が極めて小さく成っている。 このこと力 ら、 本願発 明の PL L回路をオーディオ装置に適用した場合、 入カジッタが出力に与える悪影響を良好に排除 することができる。  -On the other hand, the experimental results of the equipment using the PLL circuit of the present invention are indicated by a solid line in the graph, and the THD value is extremely small as compared with the above-mentioned conventional example. For this reason, when the PLL circuit of the present invention is applied to an audio device, the adverse effect of input jitter on the output can be well eliminated.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 参照クロックが通倍された発振クロックを出力し、 前記参照クロックと前記発振クロックと の位相差に基づく補正信号を利用して前記発振クロックを補正する P L L回路に於いて、 1. In a PLL circuit that outputs an oscillation clock multiplied by a reference clock and corrects the oscillation clock using a correction signal based on a phase difference between the reference clock and the oscillation clock.
前記参照クロックと同期性を有する第 1波形信号を生成する信号生成部と、  A signal generator for generating a first waveform signal having synchronism with the reference clock;
前記参照クロックよりも高い頻度で前記第 1波形信号をサンプリングして第 1サンプル値を得る サンプル部と、  A sample unit that samples the first waveform signal at a frequency higher than the reference clock to obtain a first sample value;
前記 P L L回路が安定状態の場合の波形に基づく第 2波形信号をサンプリングした第 2サンプル 値と前記第 1サンプル値とを比較して両者の差に基づく前記補正信号を出力する比較部と、 前記補正信号に基づいて補正された前記発振クロックを出力する出力部と、 を具備することを特 徴とする P L L回路。  A comparison unit that compares the first sample value with a second sample value obtained by sampling a second waveform signal based on a waveform when the PLL circuit is in a stable state, and outputs the correction signal based on a difference between the two sample values; An output unit that outputs the oscillation clock corrected based on a correction signal. A PLL circuit comprising:
2 . 前記サンプル部では、 前記発振クロックによって前記第 1波形信号がサンプリングされるこ とを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の P L L回路。  2. The PLL circuit according to claim 1, wherein the first waveform signal is sampled by the oscillation clock in the sample unit.
3 . 前記第 1波形信号は、 前記参照クロックの一周期間に於いて増加減少の波形を有することを 特徴とする請求の範囲第 1に記載の P L L回路。  3. The PLL circuit according to claim 1, wherein the first waveform signal has a waveform that increases or decreases during one cycle of the reference clock.
4 . 前記安定状態の波形または、 前記安定状態の波形をサンプリングした前記第 2サンプル値を 記憶する記憶部を更に具備することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の P L L回路。  4. The PLL circuit according to claim 1, further comprising a storage unit that stores the waveform of the stable state or the second sample value obtained by sampling the waveform of the stable state.
5 . 前記補正信号を変換して前記出力部を制御する制御部を更に有することを特徴とする請求の 範囲第 1項に記載の P L L回路。 5. The PLL circuit according to claim 1, further comprising a control unit that converts the correction signal and controls the output unit.
6 . 前記第 1波形信号は、 曲線的な形状を有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の P L L回路。 6. The PLL circuit according to claim 1, wherein the first waveform signal has a curvilinear shape.
7 . 前記第 1波形信号は、 サイン波、 コサイン波、 三角波または鋸波の形状を呈することを特徴 とする請求の範囲第 1項に記載の P L L回路。  7. The PLL circuit according to claim 1, wherein the first waveform signal has a sine wave, cosine wave, triangular wave or sawtooth wave shape.
8 . 前記出力部から前記サンプル部に帰還されて前記第 1波形信号のサンプリングに使用される 前記発振ク口ックを分周する第 1分周部を更に具備することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載 の P L L回路。  8. The method further comprises a first frequency dividing unit that divides the oscillation clock that is fed back from the output unit to the sample unit and used for sampling the first waveform signal. PLL circuit described in the first section of the range.
9 . 前記出力部から前記サンプル部に帰還されて前記第 1波形信号のサンプリングに使用される 前記発振クロックを分周する第 1分周部と、 前記信号生成部に入力される前記参照クロックを分周する第 2分周部と、 を更に備えることを特 徴とする請求の範囲第 1項に記載の P L L回路。 9. A first frequency divider that divides the oscillation clock that is fed back from the output unit to the sample unit and used to sample the first waveform signal; 2. The PLL circuit according to claim 1, further comprising: a second frequency dividing unit that divides the reference clock input to the signal generating unit.
1 0 . 前記第 1波形信晉は、 アナ口グ波形またはデジタル波形であることを特徴とする請求の範 囲第 1項に記載の P L L回路。  10. The PLL circuit according to claim 1, wherein the first waveform signal is an analog waveform or a digital waveform.
1 1 . 前記第 1波形信号は、 増分が一定の信号であり、 1 1. The first waveform signal is a signal having a constant increment,
前記参照クロックの一周期の終端に於ける前記第 1波形信号の値が所定の値と異なるときは、 次 周期に於ける前記第 1波形信号の増分を異ならせることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の P L L回路。  The range of the first waveform signal in the next period is made different when the value of the first waveform signal at the end of one period of the reference clock is different from a predetermined value. The PLL circuit according to item 1.
1 2 . 前記信号生成部は、 入力された前記参照クロックの周期を測定する周期測定部と、 測定さ れた前記周期の逆数を演算する逆数演算部と、 前記逆数に基づいて積分を行うことにより鋸波形状 の前記第 1波形信号を生成する積分部と、 前記参照ク口ックの一周期の終端に於ける前記第 1波形 信号の誤差を求める誤差算出部とを備え、  1 2. The signal generation unit is configured to perform an integration based on the reciprocal, a period measurement unit that measures the period of the input reference clock, an reciprocal operation unit that calculates the reciprocal of the measured period, and An integration unit that generates the first waveform signal having a sawtooth shape by an error calculating unit that calculates an error of the first waveform signal at the end of one cycle of the reference clock.
前記誤差に基づいて前記積分部における前記鋸波の増分が調整されることを特徴とする請求の範 囲第 1項に記載の P L L回路。  2. The PLL circuit according to claim 1, wherein an increment of the sawtooth wave in the integrating unit is adjusted based on the error.
1 3 . 入力信号と出力信号との差を示す補正信号を利用して前記出力信号の特性を補正する制御 装置に於いて、 1 3. In a control device for correcting the characteristics of the output signal using a correction signal indicating a difference between the input signal and the output signal,
前記入力信号と同期性を有する第 1波形信号を生成する信号生成部と、  A signal generator for generating a first waveform signal having synchronism with the input signal;
前記入力信号の周期よりも高い頻度で前記第 1波形信号をサンプリングして第 1サンプル値を得 るサンプノレ部と、  A sampler section that samples the first waveform signal at a frequency higher than the cycle of the input signal to obtain a first sample value;
前記制御装置が安定状態の場合の波形に基づく第 2波形信号をサンプリングした第 2サンプル値 と前記第 1サンプル値とを比較して両者の差に基づく前記補正信号を出力する比較部と、  A comparator that compares the first sample value with a second sample value obtained by sampling a second waveform signal based on a waveform when the control device is in a stable state, and outputs the correction signal based on the difference between the two sample values;
前記捕正信号に基づいて補正された前記出力信号を出力する出力部と、 を具備することを特徴と する制御装置。  An output unit that outputs the output signal corrected based on the correction signal. A control device comprising:
PCT/JP2008/056538 2007-03-29 2008-03-26 Pll circuit device and control device WO2008123542A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009509271A JP4681667B2 (en) 2007-03-29 2008-03-26 PLL circuit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007-089200 2007-03-29
JP2007089200 2007-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008123542A1 true WO2008123542A1 (en) 2008-10-16

Family

ID=39831015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/056538 WO2008123542A1 (en) 2007-03-29 2008-03-26 Pll circuit device and control device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4681667B2 (en)
WO (1) WO2008123542A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6424631A (en) * 1987-07-21 1989-01-26 Nec Corp Phase locked loop oscillator
JPH03186017A (en) * 1989-12-15 1991-08-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Phase locked oscillation circuit
JPH05207417A (en) * 1992-01-24 1993-08-13 Pioneer Electron Corp Clock generating circuit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3274576B2 (en) * 1994-12-27 2002-04-15 松下電器産業株式会社 Timing extraction circuit and timing extraction method
JP2001203569A (en) * 2000-01-17 2001-07-27 Sony Corp Phase locked loop circuit, and analog digital conversion control method
JP2002152296A (en) * 2000-11-07 2002-05-24 Ricoh Co Ltd Phase detector and phase synchronization circuit using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6424631A (en) * 1987-07-21 1989-01-26 Nec Corp Phase locked loop oscillator
JPH03186017A (en) * 1989-12-15 1991-08-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Phase locked oscillation circuit
JPH05207417A (en) * 1992-01-24 1993-08-13 Pioneer Electron Corp Clock generating circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP4681667B2 (en) 2011-05-11
JPWO2008123542A1 (en) 2010-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6380811B1 (en) Signal generator, and method
US7937424B2 (en) Frequency converter and methods of use thereof
US7061276B2 (en) Digital phase detector
US8742970B2 (en) Analogue-to-digital converter
US8917124B1 (en) Frequency multiplier jitter correction
US8331519B2 (en) Frequency detector and phase locked loop having the same
JP4648380B2 (en) Fractional frequency synthesizer
US7733151B1 (en) Operating clock generation system and method for audio applications
JP4620931B2 (en) Noise shaping and digital frequency synthesis
US8536911B1 (en) PLL circuit, method of controlling PLL circuit, and digital circuit
US7587180B2 (en) FM modulator
US11777508B2 (en) Device and method for synchronizing a high frequency power signal and an external reference signal
JPH0761011B2 (en) Frequency divider device
US11231741B1 (en) Systems and methods for generating clock signals
JPH10322198A (en) Phase-locked loop circuit
JP2011061929A (en) Motor speed control device
WO2008123542A1 (en) Pll circuit device and control device
JPH05206732A (en) Frequency synthesizer
JP4198068B2 (en) Method and apparatus for digital frequency conversion
JP4606112B2 (en) Equally spaced pulse train generation apparatus and generation method
JP4972907B2 (en) Dot clock recovery circuit
JP2000295040A (en) Direct digital synthesizer
JPH0836836A (en) Data demodulator
JP2011153880A (en) Angular velocity sensor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08739649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009509271

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08739649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1