JP2692394B2 - 位相周波数比較器 - Google Patents

位相周波数比較器

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JP2692394B2
JP2692394B2 JP3028061A JP2806191A JP2692394B2 JP 2692394 B2 JP2692394 B2 JP 2692394B2 JP 3028061 A JP3028061 A JP 3028061A JP 2806191 A JP2806191 A JP 2806191A JP 2692394 B2 JP2692394 B2 JP 2692394B2
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  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位相周波数比較器に係
り、特に、無線通信装置で用いられるPLLシンセサイ
ザにおける位相周波数比較器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、無線通信装置では、局部発振源と
してPLLシンセサイザが多く用いられているが、位相
周波数比較器はこのPLLシンセサイザの重要な構成要
素の1つである。この位相周波数比較器は、従来、例え
ば図3に示すように構成される。
【0003】図3において、(第1の)2入力NAND
ゲ−ト1は、その第1の入力端が比較する2入力信号の
一方の信号の入力端子Rとなっている。この2入力NA
NDゲ−ト1の出力端は、(第2の)2入力NANDゲ
−ト2の第1の入力端と(第1)の3入力NANDゲ−
ト8の第1の入力端と4入力NANDゲ−ト7の第1の
入力端とに接続される。2入力NANDゲ−トの出力端
は、(第3の)2入力NANDゲ−ト3の第1の入力端
と3入力NANDゲ−ト8の第2の入力端と4入力NA
NDゲ−ト7の第2の入力端とに接続される。2入力N
ANDゲ−ト3の出力端は、2入力NANDゲ−ト2の
第2の入力端に接続される。
【0004】また、(第4の)2入力NANDゲ−ト4
は、その第1の入力端が比較する2入力信号の他方の信
号の入力端子Vとなっている。この2入力NANDゲ−
ト4の出力端は、(第5の)2入力NANDゲ−ト5の
第1の入力端と(第2の)3入力NANDゲ−ト9の第
1の入力端と4入力NANDゲ−ト7の第3の入力端と
に接続される。2入力NANDゲ−ト5の出力端は、
(第6の)2入力NANDゲ−ト6の第1の入力端と3
入力NANDゲ−ト9の第2の入力端と4入力NAND
ゲ−ト7の第4の入力端とに接続される。2入力NAN
Dゲ−ト6の出力端は、2入力NANDゲ−ト5の第2
の入力端に接続される。
【0005】そして、4入力NANDゲ−ト7の出力端
は、2入力NANDゲ−ト3と同4の第2の入力端にそ
れぞれ接続されるとともに、3入力NANDゲ−ト8と
同9の第3の入力端にそれぞれ接続される。また、3入
力NANDゲ−ト8の出力端は、2入力NANDゲ−ト
1の第2の入力端と(第1の)出力バッファゲ−ト10
の入力端とに接続され、3入力NANDゲ−ト9の出力
端は、2入力NANDゲ−ト4の第2の入力端と(第2
の)出力バッファゲ−ト11の入力端とに接続される。
出力バッファゲ−ト10の出力端は、比較結果の一方の
出力端子Uとなり、出力バッファゲ−ト11の出力端
は、比較結果の他方の出力端子Dとなっている。なお、
出力バッファゲ−ト(10、11)は、負荷駆動能力を
高めるために常設される。
【0006】この位相周波数比較器は、入力端子(R、
V)に印加された2入力信号の位相差を検出し、その結
果を出力端子(U、D)へ送出する。その際に、位相差
は対応する出力端子へ送出するパルス列信号のパルス幅
で表し、位相の進遅は他方の出力端子を一定レベルにす
ることで表すようにしている。具体的には、図4に示す
ようになっている。図4は代表的な3種の動作例を示
す。
【0007】図4において、同図(a)は入力端子Rと
同Vの入力信号は同じ周波数であるが、入力端子Rの入
力信号の位相が進んでいる場合を示す。この場合には、
入力端子Vの入力信号が高(H)レベルから低(L)レ
ベルへ変化した時点から入力端子Rの入力信号がHレベ
ルからLレベルへ変化した時点までの位相差を検出し
て、出力端子Uへその位相差を示すパルス幅を有するパ
ルス列信号を送出する。出力端子DへはHレベルのレベ
ル信号が送出される。
【0008】同図(b)は入力端子Rと同Vの入力信号
は同じ周波数であるが、入力端子Vの入力信号の位相が
進んでいる場合を示す。この場合には、入力端子Rの入
力信号がHレベルからLレベルへ変化した時点から入力
端子Vの入力信号がHレベルからLレベルへ変化した時
点までの位相差を検出して、出力端子Dへその位相差を
示すパルス幅を有するパルス列信号を送出する。出力端
子UへはHレベルのレベル信号が送出される。
【0009】同図(c)は入力端子Rと同Vの入力信号
は異なる周波数であり、入力端子Rの入力信号の周波数
が入力端子Vの入力信号の周波数の1.5倍である場合
を示す。この場合には、入力端子Vの入力信号がHレベ
ルからLレベルへ変化した時点から入力端子Rの入力信
号がHレベルからLレベルへ変化した時点までの位相差
を検出して、出力端子Uへその位相差を示すパルス幅を
有するパルス列信号を送出する。出力端子DへはHレベ
ルのレベル信号が送出される。なお、出力端子Uへの出
力信号は、入力端子Rの入力信号の3周期、又は、入力
端子Vの入力信号の2周期を1周期とした同じパタ−ン
を繰り返す信号となっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の位相周
波数比較器では、図5に示すように、2つの入力信号の
位相が接近した零付近に、出力パルスを正常に発生でき
ない範囲(いわゆる不感帯)が存在するという問題があ
る。具体的に言えば、図5は、横軸が2入力端子に印加
された2入力信号の位相差で、縦軸が2出力端子へ送出
される2出力信号を積分して得た直流成分の差を表して
いる。これは、入力位相差に対する出力電圧の感度を示
しているのであり、直線の傾きが復調感度である。図5
は、復調感度が入力位相差零付近で急激に変化すること
を示している。従って、このような位相周波数比較器を
備えるPLLシンセサイザでは、位相差零付近での動作
が不安定化するのである。
【0011】前記不感帯を生ずる原因は、出力バッファ
ゲ−トにある。即ち、出力バッファゲ−トには、動作遅
延時間や波形のなまり等があるので、出力し得るパルス
の最小時間幅が存在する。従って、位相差零付近では、
3入力NANDゲ−トの出力パルス幅は非常に狭く出力
バッファゲ−トの出力し得るパルスの最小時間幅以下と
なるので、出力バッファゲ−トは位相差零付近での位相
差情報を出力できず、不感帯が生ずるのである。しか
し、出力バッファゲ−トは、負荷駆動能力を高めるため
に不可欠であるので、これを存置したままでの改善が望
まれている。
【0012】本発明の目的は、出力バッファゲ−トを存
置した状態で、不感帯を生じない位相周波数比較器を提
供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の位相周波数比較器は次の如き構成を有す
る。即ち、本発明の位相周波数比較器は、比較する2入
力信号の一方が第1の入力端に印加される第1の2入力
NANDゲ−トの出力端が第2の2入力NANDゲ−ト
の第1の入力端と第1の3入力NANDゲ−トの第1の
入力端と4入力NANDゲ−トの第1の入力端とに接続
され; 前記第2の2入力NANDゲ−トの出力端が第
3の2入力NANDゲ−トの第1の入力と前記第1の3
入力NANDゲ−トの第2の入力端と前記4入力NAN
Dゲ−トの第2の入力端とに接続され; 前記第3の2
入力NANDゲ−トの出力端が前記第2の2入力NAN
Dゲ−トの第2の入力端に接続され; 比較する2入力
信号の他方が第1の入力端に印加される第4の2入力N
ANDゲ−トの出力端が第5の2入力NANDゲ−トの
第1の入力端と第2の3入力NANDゲ−トの第1の入
力端と前記4入力NANDゲ−トの第3の入力端とに接
続され; 前記第5の2入力NANDゲ−トの出力端が
第6の2入力NANDゲ−トの第1の入力と前記第2の
3入力NANDゲ−トの第2の入力端と前記4入力NA
NDゲ−トの第4の入力端とに接続され;前記第6の2
入力NANDゲ−トの出力端が前記第5の2入力NAN
Dゲ−トの第2の入力端に接続され; 前記4入力NA
NDゲ−トの出力端が前記第3及び第6の2入力NAN
Dゲ−トの第2の入力端にそれぞれ接続され; 前記第
1の3入力NANDゲ−トの出力端が前記第1の2入力
NANDゲ−トの第2の入力端と第1の出力バッファゲ
−トの入力端とに接続され; 前記第2の3入力NAN
Dゲ−トの出力端が前記第4の2入力NANDゲ−トの
第2の入力端と第2の出力バッファゲ−トの入力端とに
接続され; 第1及び第2の出力バッファゲ−トの出力
端から比較結果をそれぞれ出力するようにした位相周波
数比較器において; 共通接続される前記第1及び第2
の3入力NANDゲ−トの第3の入力端と前記4入力N
ANDゲ−トの出力端との間を遅延素子を介して接続し
たこと; を特徴とするものである。
【0014】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の位相周波
数比較器の作用を説明する。本発明では、4入力NAN
Dゲ−トの出力を遅延してから第1及び第2の3入力N
ANDゲ−トの第3の入力端に入力するようにしてあ
る。その結果、第1及び第4の2入力NANDゲ−トが
LレベルからHレベルに変化してから第1及び第2の出
力バッファゲ−トがHレベルからLレベルに変化するま
での時間幅が広がるので、第1及び第2の3入力NAN
Dゲ−トの出力パルス幅が広がる。つまり、出力バッフ
ァゲ−トは位相差零付近において十分な所定パルス幅の
信号を出力でき、不感帯をなくすことができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例に係る位相周波数比較
器を示す。なお、図3と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
【0016】図1において、3入力NANDゲ−ト8と
同9の共通接続される第3の入力端同士と4入力NAN
Dゲ−ト7の出力端との間に遅延素子12を介在させて
ある。
【0017】その結果、2入力NANDゲ−ト(1、
4)がLレベルからHレベルに変化してから出力バッフ
ァゲ−ト(10、11)がHレベルからLレベルに変化
するまでの時間幅が広がるので、3入力NANDゲ−ト
(8、9)の出力パルス幅が広がる。従って、出力バッ
ファゲ−ト(10、11)は位相差零付近において十分
な所定パルス幅の信号を出力でき、図2に示すように、
不感帯をなくすことができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位相周波
数比較器によれば、4入力NANDゲ−トの出力を遅延
してから第1及び第2の3入力NANDゲ−トの第3の
入力端に入力するようにしたので、出力バッファゲ−ト
は位相差零付近において十分な所定パルス幅の信号を出
力でき、不感帯をなくすことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る位相周波数比較器の回
路図である。
【図2】本発明回路による位相差−出力電圧の関係図で
ある。
【図3】従来の位相周波数比較器の回路図である。
【図4】位相周波数比較器の一般的な動作を示すタイム
チャ−トである。
【図5】従来例回路による位相差−出力電圧の関係図で
ある。
【符号の説明】
1 2入力NANDゲ−ト 2 2入力NANDゲ−ト 3 2入力NANDゲ−ト 4 2入力NANDゲ−ト 5 2入力NANDゲ−ト 6 2入力NANDゲ−ト 7 4入力NANDゲ−ト 8 3入力NANDゲ−ト 9 3入力NANDゲ−ト 10 出力バッファゲ−ト 11 出力バッファゲ−ト 12 遅延素子

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 比較する2入力信号の一方が第1の入力
    端に印加される第1の2入力NANDゲ−トの出力端が
    第2の2入力NANDゲ−トの第1の入力端と第1の3
    入力NANDゲ−トの第1の入力端と4入力NANDゲ
    −トの第1の入力端とに接続され; 前記第2の2入力
    NANDゲ−トの出力端が第3の2入力NANDゲ−ト
    の第1の入力と前記第1の3入力NANDゲ−トの第2
    の入力端と前記4入力NANDゲ−トの第2の入力端と
    に接続され; 前記第3の2入力NANDゲ−トの出力
    端が前記第2の2入力NANDゲ−トの第2の入力端に
    接続され; 比較する2入力信号の他方が第1の入力端
    に印加される第4の2入力NANDゲ−トの出力端が第
    5の2入力NANDゲ−トの第1の入力端と第2の3入
    力NANDゲ−トの第1の入力端と前記4入力NAND
    ゲ−トの第3の入力端とに接続され; 前記第5の2入
    力NANDゲ−トの出力端が第6の2入力NANDゲ−
    トの第1の入力と前記第2の3入力NANDゲ−トの第
    2の入力端と前記4入力NANDゲ−トの第4の入力端
    とに接続され; 前記第6の2入力NANDゲ−トの出
    力端が前記第5の2入力NANDゲ−トの第2の入力端
    に接続され; 前記4入力NANDゲ−トの出力端が前
    記第3及び第6の2入力NANDゲ−トの第2の入力端
    にそれぞれ接続され; 前記第1の3入力NANDゲ−
    トの出力端が前記第1の2入力NANDゲ−トの第2の
    入力端と第1の出力バッファゲ−トの入力端とに接続さ
    れ; 前記第2の3入力NANDゲ−トの出力端が前記
    第4の2入力NANDゲ−トの第2の入力端と第2の出
    力バッファゲ−トの入力端とに接続され; 第1及び第
    2の出力バッファゲ−トの出力端から比較結果をそれぞ
    れ出力するようにした位相周波数比較器において;共通
    接続される前記第1及び第2の3入力NANDゲ−トの
    第3の入力端と前記4入力NANDゲ−トの出力端との
    間を遅延素子を介して接続したこと; を特徴とする位
    相周波数比較器。
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