JP2809144B2 - フェーズロックループ回路 - Google Patents

フェーズロックループ回路

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JP2809144B2 JP7208895A JP20889595A JP2809144B2 JP 2809144 B2 JP2809144 B2 JP 2809144B2 JP 7208895 A JP7208895 A JP 7208895A JP 20889595 A JP20889595 A JP 20889595A JP 2809144 B2 JP2809144 B2 JP 2809144B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフェーズロックルー
プ回路(以下、PLL回路と称す)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のPLL回路は、入力とし
て与えられるリファレンスクロックの位相に同期したク
ロックを各種回路へ供給するために用いられている。
【0003】図4は従来の一例を示すPLL回路のブロ
ック図である。図4に示すように、従来のPLL回路
は、入力に与えられるリファレンスクロックfR とカウ
ンタ出力fC との位相を比較する位相比較器1と、この
位相比較器1のUP出力およびDWN出力により駆動さ
れるMOSトランジスタを直列に接続してなるチャージ
ポンプ回路2と、このチャージポンプ回路2の中間電位
を入力して低域を通過させるフィルタ3と、フィルタ3
の出力を入力し制御電圧を出力する可変制御発振器(V
CO)4と、このVCO出力を1/Nし、その出力を前
述したカウンタ出力fC として供給する1/Nカウンタ
5とを有している。ここで、1/Nカウンタ5は、リフ
ァレンスクロックfR の周波数と合わせるために、VC
O4の出力クロックを1/Nし、位相比較を容易にする
ために用いられる。
【0004】このように、リファレンスクロックf
R と、1/NされたクロックfC とは、位相比較器1で
比較され、各々の位相の差を出力する。その位相差が、
前述したチャージポンプ回路2に供給される。
【0005】図5は図4に示す位相比較器の動作タイミ
ング図である。図5に示すように、カウンタ5の出力周
波数fC がリファレンス周波数fR より進んでいる場
合、位相比較器1の出力はDWN側にその位相差に応じ
たパルスを出力し、逆により遅れている場合は、UP側
にパルスを出力する。これらのパルスは、チャージポン
プ回路2に入力されるが、チャージポンプ回路2におい
ては、フィルタ3の内部に存在する容量に対してUP側
にパルスが来たときにはチャージし、DWN側にパルス
が来たときにはディスチャージする。このため、フィル
タ3の出力は、上述したUPパルス,DWNパルスのパ
ルス幅に応じてVCO4に与える電圧を変化させてい
る。
【0006】また、VCO4は入力として与えられた電
圧により出力としての発振周波数を変化させる動作をす
る。このVCO4からの発振周波数は、1/Nカウンタ
5で1/Nされ、その出力に基いて位相比較器1で位相
比較される。
【0007】要するに、位相比較器1は、VCO4の発
振周波数の1/Nで位相比較を行い、その比較のたびご
とにUP信号,DWN信号のいずれかを出力する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したPLL回路
は、VCO4の発振周波数を1/Nした周波数fC によ
りリファレンスクロックfR との位相比較を行ってい
る。しかし、この位相比較を行う周波数fC を低くした
場合、VCOの制御電圧が高くなる時間が長くなってし
まう〔図2の点線B参照〕。つまり、VCOの出力とリ
ファレンスクロックfR との位相が合う時間が長くなる
ことになる。
【0009】また、例えば、特開昭61−269533
号公報で提案されているように、VCOの起動時に高い
周波数で発振させ、リファレンスクロックfR も高い周
波数にすると、位相の合う時間は短かくなるが、周波数
のゆれが大きくなる。
【0010】図6は一般的なVCO出力としての周波数
のゆれを説明するためのダンピングファクタ特性図であ
る。図6に示すように、時間とVCOの出力のゆれ幅と
の関係で表わされるダンピングファクタは悪くなり、位
相が一致するまでのゆれが長時間続くことになる。
【0011】さらに、VCOの発振周波数を高くするに
しても、現在の通信装置等で要求される155MHz,
311MHz,622MHz等の高い周波数を実現する
ことは、デバイス的にも製造不可能である。
【0012】本発明の目的は、かかる位相同期するまで
の時間を短かくするとともに、高い周波数で位相比較す
る場合にもダンピングファクタが最適になり、周波数の
ゆらぎの少ないPLL回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のPLL回路は、
リファレンスクロックの周波数を偶数倍に上げる整数倍
手段と、前記リファレンスクロックの周波数および前記
整数倍手段の出力を切替える第1のセレクタと、第1お
よび第2の周波数の位相を比較するために前記第1のセ
レクタの出力を前記第1の周波数とし出力側にアップパ
ルスあるいはダウンパルスのいずれかを出力する位相比
較器と、前記アップパルスあるいはダウンパルスにより
駆動されるチャージポンプ回路と、前記チャンージポン
プ回路の出力をフィルタリングして制御電圧を作成する
フィルタと、前記フィルタの出力電圧により発振周波数
を変化させる可変制御発振器と、前記可変制御発振器の
出力を1/Nにし且つ通常の出力および整数倍された出
力を供給する1/Nカウンタと、前記1/Nカウンタの
2つの出力を切替える第2のセレクタと、前記フィルタ
の出力を監視し且つ目標の周波数に近ずくと前記第1,
第2のセレクタを切替え制御する電圧比較器とを有して
構成される。
【0014】また、本発明のPLL回路は、その整数倍
手段を位相遅延器とエクスクルーシブオアゲートで構成
している。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施
の形態を示すPLL回路図である。図1に示すように、
本実施の形態のPLL回路は、リファレンスクロックの
周波数f/N(Nは正の整数)を整数倍(以下では2倍
を例にとって説明する。)に上げるために、1/4位相
遅延器7とエクスクルーシブオア(EX−OR)8から
なる整数倍手段を設け、2倍のクロック2f/Nを作成
する。このEX−OR8から出力される2f/Nは第1
のセレクタ9Aに入力され、リファレンスクロックの通
常の周波数f/Nと選択される。
【0016】また、位相比較器1は、2つの周波数の位
相を比較するが、1つは第1のセレクタ9Aの出力周波
数fR であり、他の1つは後述する第2のセレクタ9B
の出力周波数fC である。前述した従来例と同様、この
位相比較器1は、比較結果として出力側にアップパルス
(U)あるいはダウンパルス(D)のいずれかを出力す
る。これらのパルスUあるいはDは、MOSトランジス
タを直列接続して構成されるチャージポンプ回路2に与
えられ、フィルタ3により制御電圧が作成される。
【0017】かかる制御電圧は、発振周波数を変化させ
るVCO4に与えられるとともに、MOSトランジスタ
および抵抗素子からなる電圧比較器6に供給される。こ
の電圧比較器6のMOSトランジスタのゲートに供給さ
れる電圧が所定のスレッショルド電圧になると、電圧比
較器6が動作し、″0″出力から″1″出力に反転す
る。
【0018】一方、1/Nカウンタ5は、VCO4から
の発振周波数をカウントし、2f/Nあるいはf/Nを
出力する。本実施の形態では、この1/Nカウンタ5の
出力側にもセレクタ9Bを設けている。この第2のセレ
クタ9Bはこれらの周波数2f/Nあるいはf/Nを電
圧比較器6の″0″出力あるいは″1″出力によって選
択し、いずれかを前述した位相比較器1の他方の入力f
C として供給する。また、電圧比較器6は第2のセレク
タ9Bだけでなく、前述した第1のセレクタ9Aも同様
の出力で同様に制御する。
【0019】要するに、本実施の形態においては、位相
比較を行うリファレンスクロックf/NをPLL回路の
始動時に通常の使用時よりも高い周波数2f/Nを作成
し、VCO4の制御電圧(入力電圧)を電圧比較器6に
よって検出するものであり、その結果目標周波数に近ず
くと、リファレンスクロックを2つのセレクタ9A,9
Bで通常の周波数f/Nに切替えるものである。
【0020】図2は図1に示す電圧比較器の電圧特性図
である。図2に示すように、電圧比較器6の入力電圧と
なるVCO制御電圧は実線で示す特性Aのようになり、
点線で示す前述した従来例の特性Bに対して、安定した
電圧に早く達することができる。例えば、時刻t0にお
いて電圧比較器6の出力がスレッショルド電圧に達し、
出力″0″が出力″1″に反転している。すなわち、こ
の電圧比較器6は起動時に″0″を出力しており、その
値が第1,第2のセレクタ9A,9Bに入力される。こ
のため、起動時には、位相比較器1において2f/Nの
周波数で位相比較することになり、VCO4に与える制
御電圧が所望の電圧になるまでの時間が早くなる。
【0021】図3は図1における各セレクタの出力波形
図である。図3に示すように、各セレクタ9A,9Bは
周波数2f/Nあるいはf/Nを入力するが、前述した
電圧比較器6によって時刻t0に同時に切替えられ、そ
の結果それぞれfR あるいはfC を出力する。
【0022】このため、位相比較は従来例と比べて、2
倍の回数比較され、その結果をチャージポンプ回路2に
へ出力される。つまり、フィルタ3を構成する容量に2
倍の速度で電圧を与えることができる。その電圧が所定
の電圧(=スレッショルド電圧)に達すると、電圧比較
器6の出力は″1″となり、セレクタ9A,9Bを切替
え、f/Nを位相比較器1に入力する。その後、位相比
較器1は通常と同一のスピードで位相比較を行う。
【0023】このように、本実施の形態によれば、VC
Oに与える電圧が所定の電圧(スレッショルド電圧)に
達した後、セレクタ9A,9Bを切替えて通常と同一ス
ピードで位相比較を行うため、ダンピングファクタが最
適になり、周波数のゆらぎが少なくなる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のPLL回
路は、従来の位相比較器,チャージポンプ回路,フィル
タ,VCOおよび1/Nカウンタに加え、リファレンス
クロックの周波数を自動的に2倍等にあげる回路と、フ
ィルタの出力電圧を監視し、所定の電圧に達すると出力
を″0″から″1″へ反転する電圧比較器と、2倍等の
周波数および通常の周波数を切替える2つのセレクタと
を備えることにより、回路の起動時に急速にVCOの電
圧を上げ、位相が近ずくと通常のクロックでの位相比較
に戻すことができるので、位相同期するまでの時間を短
かくするとともに、従来の高い周波数で位相比較するも
のと比べても、ダンピングファクタが最適になり、周波
数のゆらぎを少なくできるという効果がある。このこと
は、LSI等のデバイスも開発し易くなる点で貢献する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すPLL回路のブロ
ック図である。
【図2】図1に示す電圧比較器の電圧特性図である。
【図3】図1に示す各セレクタの出力波形図である。
【図4】従来の一例を示すPLL回路のブロック図であ
る。
【図5】図4に示す位相比較器の動作タイミング図であ
る。
【図6】一般的なVCO出力としての周波数のゆれを説
明するためのダンピングファクタ特性図である。
【符号の説明】
1 位相比較器 2 チャージポンプ回路 3 フィルタ 4 VCO 5 1/Nカウンタ 6 電圧比較器 7 1/4位相遅延器 8 EX−OR 9A,9B セレクタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リファレンスクロックの周波数を偶数倍
    に上げる整数倍手段と、前記リファレンスクロックの周
    波数および前記整数倍手段の出力を切替える第1のセレ
    クタと、第1および第2の周波数の位相を比較するため
    に前記第1のセレクタの出力を前記第1の周波数とし出
    力側にアップパルスあるいはダウンパルスのいずれかを
    出力する位相比較器と、前記アップパルスあるいはダウ
    ンパルスにより駆動されるチャージポンプ回路と、前記
    チャンージポンプ回路の出力をフィルタリングして制御
    電圧を作成するフィルタと、前記フィルタの出力電圧に
    より発振周波数を変化させる可変制御発振器と、前記可
    変制御発振器の出力を1/N(Nは正の整数)にし且つ
    通常の出力および整数倍された出力を供給する1/Nカ
    ウンタと、前記1/Nカウンタの2つの出力を切替える
    第2のセレクタと、前記フィルタの出力を監視し且つ目
    標の周波数に近ずくと前記第1,第2のセレクタを切替
    え制御する電圧比較器とを有することを特徴とするフェ
    ーズロックループ回路。
  2. 【請求項2】 前記整数倍手段は、位相遅延器とエクス
    クルーシブオアゲートで構成した請求項1記載のフェー
    ズロックループ回路。
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