JP2860177B2 - 位相同期回路 - Google Patents

位相同期回路

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JP2860177B2
JP2860177B2 JP3084801A JP8480191A JP2860177B2 JP 2860177 B2 JP2860177 B2 JP 2860177B2 JP 3084801 A JP3084801 A JP 3084801A JP 8480191 A JP8480191 A JP 8480191A JP 2860177 B2 JP2860177 B2 JP 2860177B2
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  • 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】この発明は、PLL変調器におけ
る変調波出力を入力信号として、帯域制限を行うための
位相同期回路に関し、特に温度補償特性及びキャプチュ
アレンジを改善した帯域制限用の位相同期回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のPLL変調器における変調波出力
を入力信号とした位相同期回路の代表的な構成例が図3
に示されている。図3において、この種のPLL変調器
における変調波出力を入力信号とした位相同期回路は、
PSKなどの変調波入力が入力端子INから一入力端子
供給されている位相比較器1と、位相比較器1の出力に
接続されており、オペアンプ21と抵抗R2,R3およ
びコンデンサC2から成るループフィルタ2と、ループ
フィルタ2`からの出力信号をコントロール信号として
受信する電圧制御発振器(VCO)3とを有し、VCO
3の出力を位相比較器1の他入力端子に供給するフイー
ドバック構成とすることによって、変調波入力に同期し
た信号をVCO3から出力端子に供給している。VCO
3は、変調波入力に同期した出力信号を発生しなければ
ならず、広帯域に渡って発振可能な発振器である必要が
ある。したがって、必然的に周波数安定度の面での問題
が生ずる。つまり、VCO3の周波数安定度が悪いと、
温度変化に伴い同期状態でのコントロール電圧の変化が
大きくなってしまい、変調波入力に対する応答特性が劣
化し、最悪の場合にはPLLが同期不能になってしま
う。
【0003】かかる、温度変化に起因するVCO3の周
波数安定度の劣化を補償するために、図3のように、オ
ペアンプ7とサーミスタ8を用いた構成が採用されてい
る。すなわち、抵抗R6とサーミスタ8の直列回路の一
端が接地され、他端が電源+Vに接続され、抵抗R6と
サーミスタ8の接続点がオペアンプ7の非反転入力端子
に接続されている。オペアンプ7の出力と反転入力端子
間には抵抗R5が挿入され、抵抗R4が接地と抵抗R5
間に接続されている。オペアンプ7の出力端子は、位相
比較器1の基準電位端子(GND)とオペアンプの非反
転入力端子に接続されている。このように、サーミスタ
8の温度変化に伴う抵抗変化を用いて温度補償回路を構
成し、非同期状態でのコントロール電圧が同期状態のコ
ントロール電圧と比例して変化するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
PLL変調器における変調波出力を入力信号とした位相
同期回路では、サーミスタの温度変化に伴う抵抗変化に
基づいて温度補償を行っている。しかしながら、かかる
構成のPLL変調器における変調波出力を入力信号とし
た位相同期回路は、温度変化に対しては対応可能である
ものの、部品のバラツキや経年変化には対応不可能であ
り、キャプチュアレンジ等の特性の安定性の面で依然問
題が残っている。
【0005】そこで、この発明の目的は、温度補償だけ
でなく部品バラツキ、経年変化等に対しても対応可能
で、キャプチュアレンジを改善した、PLL変調器にお
ける変調波出力を入力信号とし、帯域制限を行うための
位相同期回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、この発明による位相同期回路は、一入力に入力信号
を受け、前記入力信号と他入力への入力信号との位相差
を出力する位相比較器と、この位相比較器の出力を入力
とするループフィルタと、このループフィルタの出力を
コントロール信号として受け、出力信号が前記位相比較
器の前記他入力信号として供給される電圧制御発振器と
を備え、PLL変調器における変調波出力を入力信号と
して位相同期を行う位相同期回路において、前記ループ
フィルタの出力直流電位(SC)に基づいて、前記位相
比較器及び前記ループフィルタの基準電位(SG)を可
変し、かつ非同期状態時には前記ループフィルタの基準
電位をスイープし、前記ループフィルタの出力電位をス
イープするように構成されている。
【0007】
【作用】この発明では、位相比較器と、ループフィルタ
と、電圧制御発振器とから成る通常のPLL変調器の電
圧制御発振器へのコントロール信号に基づいて位相比較
器とループフィルタの基準電位を変化させることによ
り、部品バラツキ、経年変化等に対しても対応可能とし
ている。また、非同期状態でコントロール信号と基準電
位をスイープしたり、上記ループフィルタの基準電位を
監視して一定範囲外となったときにリセットし、繰り返
しスイープするように構成できる。
【0008】
【実施例】次に、この発明について図面を参照しながら
説明する。図1は、この発明によるPLL変調器におけ
る変調波出力を入力信号とし、帯域制限を行うための位
相同期回路の一実施例を示す構成例ブロック図である。
図1において、図3と同一符号が付与されている構成部
は図1と同様な構成部を示している。この実施例では、
オペアンプ4〜6を備え、ループフィルタ2の出力(コ
ントロール信号SC)がオペアンプ4の非反転入力端子
に接続されている。オペアンプ4は、その反転入力が出
力に接続され、その出力と、一端側が接地されている抵
抗R1とコンデンサC1の並列回路の他端面側との間に
ダイオードD1が挿入されている。この並列回路の他端
側は、オペアンプ5の非反転入力端子と接続されてい
る。オペアンプ5の出力は、その反転入力端子と接続さ
れるとともに、位相比較器1の基準電位端子(GND)
とオペアンプ21の非反転入力端子に接続されている。
また、オペアンプ5の出力とオペアンプ6の反転入力端
子が接続され、オペアンプ6の出力は、ダイオードD2
を介して、図1に示すように、ダイオードD1のカソー
ド側に接続されている。オペアンプ6の非反転入力端子
には予め定めた基準電位V1が接続されている。
【0009】さて、PLL回路が変調波入力に同期して
いる場合の動作は、ループフィルタ2からのコントロー
ル電圧がオペアンプ4で構成された電圧ホロア回路に入
力され、同じ電圧が出力される。この出力電圧は、ダイ
オードD1の順方向電圧降下分だけ低下してオペアンプ
5で構成された電圧ホロア回路に入力され、同じ電圧が
位相比較器1の基準電位端子とオペアンプ21の非反転
入力端子にアナロググランド電圧SG(11で図示)と
して供給される。したがって、コントロール電圧SCと
アナロググランド電圧SGの電圧差は、常に一定となる
ので、温度変化や部品のバラツキでコントロール電圧S
Cが変化しても、その変化に追従するように動作し、変
調波入力に対するPLL回路の応答特性の変化が少なく
なる。より具体的には、位相比較器1の位相比較出力電
位をVoとし、2つの位相比較入力信号の位相差による
電位差をVpdとすると、 Vo=Vpd+SG となる。したがって、オペアンプ4〜6、ダイオードD
1、D2及び抵抗R1とコンデンサC1の並列回路によ
り、ループフィルタの基準電位SGを変化させると、そ
のまま位相比較器1の出力電位Voが変化することにな
る。
【0010】電源投入時等のように、PLL回路が非同
期状態では、コントロール電圧SCは、アナロググラン
ドSGの電圧で安定する。したがって、ダイオードD1
の両端の電圧は、同一となり、ダイオードD1には電流
が流れず、コントロール電圧SCおよびアナロググラン
ドSGの電圧は、コンデンサC1の充電電位と同一とな
る。コンデンサC1に充電されている電荷は、抵抗R1
を介して放電され、その電位も徐々に低下する。それに
伴い、コントロール電圧SCおよびアナロググランドS
Gも低下する。アナロググランドSGの電位が、基準電
位V1よりも低下すると、オペアンプ6から成るコンパ
レータの出力がハイレベルとなり、ダイオードD2を通
してコンデンサC1が充電される。その後、アナロググ
ランドSGの電位が基準電位V1より高くなってコンデ
ンサC1への充電が停止される。そして、また、コンデ
ンサC1が徐々に放電し、コントロール電圧SCおよび
アナロググランドSGの電位が低下する。すなわち、非
同期状態では、位相比較器1に入力される2つの信号の
周波数が異なるため、その位相差による出力電位成分V
pdは交流信号になり、直流成分を持たない。したがっ
て、位相比較器1の位相比較出力電位Voの直流成分は
SGのみとなり、それがオペアンプ21の反転入力端子
側に入力され、また、オペアンプ21の非反転入力端子
側にはSGがそのまま入力されるから、結果としてオペ
アンプ21の出力端子つまりループフィルタ2の出力直
流電位SCはSGが現れる。その結果、基準電位SGを
変化させるとループフィルタ2の出力直流電位が同様に
変化する。上記のように、非同期状態では基準電位SG
とループフィルタ2の出力直流電位が同じ値となり、ま
た、位相比較器1の位相比較出力電位Voの中の位相差
による出力電位成分Vpdは交流成分のみであり、ルー
プフィルタ2によって減衰されるから、ループフィルタ
の出力電位SCは、 SC=Vo≒SG となる。この場合、ダイオードD1の両端の電位が等し
くなるから、ダイオードD1には電流が流れず。R1に
よってC1に充電されている電荷が放電されるから、C
1の両端の電位差が低くなり、したがって、基準電位S
Gが低くなる。SC≒SGの関係よりSCも低くなるた
め、双方の電位がスイープすることになる。ここで、P
LLの同期状態及び引き込みが可能な状態では、ループ
フィルタの出力電位SCが同期する電位に収束しようと
PLL側で帰還がかかるのでSCが安定するが、非同期
状態ではPLLの帰還よりも上記のスイープしようとす
る効果が大きくなるため、自然にスイープすることにな
る。したがって、非同期状態を検出する回路は特に必要
とはしないことになる。
【0011】変調波入力がない場合には、上記の如きコ
ンデンサC1への充電、放電動作が繰り返されるが、通
常は、途中でコントロール電圧SCがPLLのロック電
圧付近に至ると、PLLが同期状態になり、コントロー
ル電圧SCとアナロググランドSGの電位が安定する。
この非同期状態から同期状態に至るまでのコントロール
電圧SCの時間的変化が図2に示されている。図2にお
いて、VCCはPLL回路の電源電圧を、τ=C1・R
1は抵抗R1とコンデンサC1並列回路の時定数を示し
ている。上記グランド電圧を変えることによって、非同
期状態ではコントロール電圧とアナロググランド電圧を
スイープしたり、スイープ電圧を監視して一定範囲外に
なったときにリセットすることによって繰り返しスイー
プすることができる。ここで、「変調波入力がない場
合」には、位相比較器1の位相比較出力電位Voの中の
位相差による出力電位成分Vpdは0であり、 SC=Vo=SG となる。尚、PLL変調器を用いた周波数シンセサイザ
を広帯域で発振させる例においても、コントロール電圧
をフィードバックさせて非同期時に、コントロール電圧
がスイープするような構成することによって、同様にキ
ャプチュアレンジを拡大できることは勿論である。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるP
LL変調器における変調波出力を入力信号とし、帯域制
限を行うための位相同期回路は、電圧制御発振器(VC
O)のコントロール電圧をフィードバックさせて位相比
較器やループフィルタの基準(グランド)電圧を制御し
ているので、温度変化に起因する特性変化を補償できる
だけでなく、部品のバラツキや経年変化に対する補償も
可能となる。その結果、PLL機能のキャプチャレンジ
が拡大される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるPLL変調器の一実施例を示す
構成ブロック図である。
【図2】図1の実施例におけるVCOのコントロール電
圧の変化を示す図である。
【図3】従来のPLL変調器の構成ブロック図である。
【符号の説明】
1 位相比較器 2 ループフィルタ 3 電圧制御発振器 4〜7、21 オペアンプ 8 サーミスタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一入力に入力信号を受け、前記入力信号と
    他入力への入力信号との位相差を出力する位相比較器
    と、この位相比較器の出力を入力とするループフィルタ
    と、このループフィルタの出力をコントロール信号とし
    て受け、出力信号が前記位相比較器の前記他入力信号と
    して供給される電圧制御発振器とを備え、PLL変調器
    における変調波出力を入力信号として位相同期を行う位
    相同期回路において、 前記ループフィルタの出力直流電位(SC)に基づい
    て、前記位相比較器及び前記ループフィルタの基準電位
    (SG)を可変し、かつ非同期状態時には前記ループフ
    ィルタの基準電位をスイープし、前記ループフィルタの
    出力電位をスイープすることを特徴とする帯域制限用の
    位相同期回路。
  2. 【請求項2】前記ループフィルタの基準電位を監視して
    一定範囲外となったときにリセットし、繰り返しスイー
    プすることを特徴とする請求項1に記載の位相同期回
    路。
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