JP3001575B1 - クロックディザリング回路を用いたpll回路 - Google Patents

クロックディザリング回路を用いたpll回路

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JP3001575B1
JP3001575B1 JP11065605A JP6560599A JP3001575B1 JP 3001575 B1 JP3001575 B1 JP 3001575B1 JP 11065605 A JP11065605 A JP 11065605A JP 6560599 A JP6560599 A JP 6560599A JP 3001575 B1 JP3001575 B1 JP 3001575B1
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弘記 下川
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Abstract

【要約】 【課題】 帰還分周器の分周比に制限されず、構成が簡
単なクロックディザリング回路を用いたPLL回路を提
供する。 【解決手段】 記憶手段2と、チャージポンプ回路5と
からなるクロックディザリング回路1をチャージポンプ
回路12と並列に設ける。記憶手段2は、位相比較回路
11が出力する位相差信号UP、DNを記憶し、位相の
遅れまたは進みの変化に応じてレベルが反転する制御信
号PDを生成する。チャージポンプ回路5は前記制御信
号PDに基づいてチャージポンプ信号PC2を生成して
低域通過フィルタ13に供給し、出力周波数に一定の周
期の揺らぎを発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、出力周波数帯の
雑音を分散させ雑音ピーク値を減少させるクロックディ
ザリング回路を用いたPLL回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の電子機器の増加に伴い、これら電
子機器が輻射する電波(EMI)が他の電子機器に影響
を与え正常な動作を妨げる事態が多数発生している。こ
の輻射電波を低減させる技術が種々提案されているが、
一つの方法としてクロックディザリングがある。クロッ
クディザリングは電子機器のシステムクロックを周波数
変調し、一定の周期で周波数が1%程度変化する揺らぎ
を生じさせる方法である。クロックディザリングでは出
力周波数の揺らぎは1%程度にとどめることが望ましい
とされている。この揺らぎにより、クロック周波数帯の
雑音の周波数分布が分散し、雑音ピーク値は減少する。
【0003】図3は、従来のクロックディザリング回路
51を用いたPLL(位相同期ループ)回路50の構成
を示すブロック図である。同図において、クロックディ
ザリング回路51は、帰還分周器(DIV)52と変調
回路53から構成されている。次に、このPLL回路5
0の動作について説明する。電圧制御発振器(VCO)
14の出力周波数は、出力端子55と帰還分周器52に
供給される。一方、変調回路53は、基準入力信号Rを
受け、出力周波数POに一定の周期の揺らぎを与える周
波数を生成し、帰還分周器52に供給する。帰還分周器
52は、変調回路53の出力により、一定の周期で分周
する比率を1%程度の範囲で変化させる。例えば、帰還
分周器52が100カウント毎に1パルスを出力する1
/100分周器であるとき、カウント値を99〜101
の間で変化させる。そして、帰還分周器52の出力は位
相比較回路(PFD)11に供給される。
【0004】図4は、位相比較回路11の構成を示す回
路図である。同図を参照して位相比較回路11の動作を
説明する。先ず、基準入力信号Rと帰還分周器52から
供給された信号Dの立ち上がりエッジが検出され、その
位相差に比例したパルス幅の信号が出力される。すなわ
ち、基準入力信号Rより信号Dが遅れている時には位相
差パルスUPを出力し、信号Dが進んでいる時には位相
差パルスDNを出力する。そして、位相差信号UP、D
Nは、チャージポンプ回路(CP)12へ供給される。
なお、位相比較回路11の不感帯の調整は遅延回路72
の遅延時間を調整して行われる。
【0005】次に、チャージポンプ回路12は位相差信
号UP、DNに基づいて位相差補正信号PCを生成す
る。低域通過フィルタ(LPF)13は、入力した位相
差補正信号PCを平滑化して不要な高周波成分を除去
し、所定の時定数を持つ発信制御信号COを生成する。
位相差補正信号PCの揺らぎの周波数成分は低域通過フ
ィルタ13を通過して発信制御信号COに含まれる。電
圧制御発振器14は低域通過フィルタ13から供給され
る発信制御信号COに応じた周波数を発振する。上記の
動作により、一定の周期で周波数の1%程度の揺らぎを
持つ出力周波数POが得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のクロックディザリング回路では揺らぎの大きさに応じ
た帰還分周器すなわちカウンタが必要になる。例えば、
出力周波数の1%の揺らぎを生じさせるには、カウント
値を1%変化させるため、0〜101までの分解能を持
つカウンタからなる帰還分周器が必要になる。このこと
から、基準入力信号の周波数と出力周波数との比は1:
100に決まり、他の分周比を用いるには基準周波数を
分周するなどの追加回路が必要になるという問題があっ
た。また、クロックディザリング回路は基準入力信号か
ら揺らぎの周波数を作る変調回路と揺らぎの幅を決める
カウント値切替え回路を持つ帰還分周器を備えなければ
ならず回路が複雑になるという問題があった。
【0007】この発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、帰還分周器の分周比に制限されず、
構成が簡単な記憶回路とチャージポンプ回路からなるク
ロックディザリング回路を用いたPLL回路を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に記載の発明は、入力電圧に応じて周波
数を変化させる電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の
出力を分周する帰還分周器と、基準信号と前記帰還分周
器の出力との位相を比較して位相差信号を出力する位相
比較回路と、該位相比較回路の出力により位相差補正信
号を生成する第1のチャージポンプ回路と、前記位相差
補正信号を平滑化し、前記電圧制御発振器へ制御信号を
供給する低域通過フィルタとを備えたPLL回路におい
て、前記第1のチャージポンプ回路と並列に設けられ、
前記位相比較回路が出力する位相差信号を記憶し、前記
位相差信号の位相の遅れまたは進みの変化に応じてレベ
ルが反転する制御信号を生成する記憶手段と、該記憶手
段の出力制御信号に基づいてチャージポンプ信号を生成
し、前記低域通過フィルタに供給する第2のチャージポ
ンプ回路とを設けたことを特徴とする。
【0009】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載のPLL回路において、前記記憶手段が、RSフ
リップフロップであることを特徴とする。
【0010】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
に記載のPLL回路において、前記第2のチャージポン
プ回路が、直列接続されたPNPトランジスタとNPN
トランジスタから構成されることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。図1は、この発明の一実
施形態によるPLL回路10の構成を示すブロック図で
ある。図3の従来のPLL回路50の要素と共通の要素
には、共通の符号が付されている。この図において、P
LL回路10は、位相比較回路(PFD)11と、チャ
ージポンプ回路(CP)12と、低域通過フィルタ(L
PF)13と、電圧制御発振器(VCO)14と、帰還
分周器(DIV)15と、クロックディザリング回路1
とから構成される。
【0012】クロックディザリング回路1は、記憶回路
2と、チャージポンプ回路5とから構成される。記憶回
路2は、NORゲート3、4からなるRSフリップフロ
ップであり、位相比較回路11の出力を記憶し、入力信
号の位相差の変化により、レベルが反転する信号PDを
生成する。また、端子18はクロックディザリング回路
1をディスエーブル状態とするための信号Cが印加され
る端子であり、信号Cが”1”の時記憶回路2の出力P
Dが”0”に固定され、クロックディサリング回路1が
不動作状態となる。なお、記憶回路2は、RSフリップ
フロップに限られるものではなく位相比較回路11の出
力を記憶できる他の回路構成を用いてもよい。
【0013】チャージポンプ回路5は、電源Vccと接
地の間に直列接続されたPNPトランジスタ6とNPN
トランジスタ7とから構成され、2つのトランジスタ
6、7のベースへ供給される記憶回路2の出力に応じて
チャージポンプ信号PC2を生成し、低域通過フィルタ
13へ供給する。チャージポンプ回路5はチャージポン
プ回路12を構成するトランジスタより相互コンダクタ
ンス(gm)が小さいトランジスタにより構成される。
また、チャージポンプ回路5は上記の構成に限られるも
のではなく記憶回路2の出力に応じてチャージとディス
チャージを行いチャージポンプ信号PC2を生成する他
の回路構成を用いることができる。
【0014】次に、上記構成によるPLL回路10の動
作を説明する。なお、以下の説明に於いては、基準入力
信号Rが25MHz、出力周波数POが100MHzの
場合を例にとり説明する。また、発生させる周波数の揺
らぎの幅に合わせて位相比較回路11の不感帯は遅延回
路72(図4)を調整して99MHz〜101MHzに
してある場合を説明する。図2は、PLL回路10の動
作を示す波形図である。以下、PLL回路10の動作
を、同図に示す波形図を参照して説明する。同図におい
て、(A)は位相差信号UPを示す波形であり、(B)
は位相差信号DNを示す波形である。(C)は記憶回路
2の出力PDを示す波形である。(D)は出力周波数P
Oの変化を示す。
【0015】先ず、電圧制御発振器14の出力は、出力
端子17と帰還分周器15に供給される。帰還分周器1
5は、入力信号を1/4に分周して位相比較回路11に
供給する。位相比較回路11は、入力端子16を介して
供給される基準信号Rと帰還分周器15の出力Dの位相
を比較する。図2示すt1の時点では出力周波数POは
位相比較回路11の不感帯に入る99MHzより低く
(同図(D))、位相比較回路11は、信号Dの遅れを
感知して位相差パルスUPを出力する。位相比較回路1
1の出力UP、DNは、同図(A)、(B)に示す波形
となる。この位相差信号UP、DNは、記憶回路2とチ
ャージポンプ回路12へ供給される。
【0016】t1の時点に、記憶回路2は、入力信号U
Pを記憶し、信号PD(図2(C))を出力する。チャ
ージポンプ回路5は信号PDにより、チャージポンプ信
号PC2を生成する。一方、位相比較回路11の出力に
基づきチャージポンプ回路12は、位相差補正信号PC
1を生成する。この位相差補正信号PC1と前記チャー
ジポンプ信号PC2を合成した位相差補正信号PCC
が、低域通過フィルタ13へ供給される。低域通過フィ
ルタ13は、入力した位相差補正信号PCCを平滑化
し、位相差に応じて電圧が上昇する発振制御信号COを
生成する。電圧制御発振器14は、入力する発振制御信
号COの電圧の上昇により発振する周波数を上げる(図
2(D))。
【0017】図2に示すt2の時点では、出力周波数P
Oが99MHzに近づくが、まだ不感帯に入っていな
い。従って、位相比較回路11は信号Dの遅れを感知
し、位相差信号UPを出力する(同図(A))。チャー
ジポンプ回路12は、位相差信号UPを受けて、位相差
補正信号PC1を出力する。また、記憶回路2は位相差
信号UPにより“H”レベルにラッチされており、出力
PDに変化はなく(同図(C))、チャージポンプ回路
5はチャージを続ける。従って、信号PC1、PC2を
合成した位相差補正信号PCCは、発振制御信号COの
電圧を上昇させるため、電圧制御発振器14は、出力周
波数POを上げ続ける(同図(D))。
【0018】図2に示すt3の時点まで出力POの周波
数が変化すると不感帯に入るために(同図(D))、位
相比較回路11は位相差パルスUP、DNを出力しなく
なる。従って、チャージポンプ回路12の出力PC1
は、“0”レベルになる。一方、記憶回路2は、位相差
信号UPにより“H”レベルにラッチされており、出力
PDに変化はない(同図(C))。チャージポンプ回路
5は、記憶回路2の出力PDによりチャージを続け、チ
ャージポンプ信号PC2を出力する。このチャージポン
プ信号PC2により、電圧制御発振器14は、さらに、
周波数を上げ続ける(同図(D))。
【0019】次に、図2に示すt4の時点まで出力PO
の周波数が変化し、101MHzを超えると(同図
(D))、位相比較回路11は信号Dの進みを感知し、
位相差パルスDNを出力する(同図(B))。チャージ
ポンプ回路12は、位相比較回路11の出力DNに応じ
てディスチャージに転じる。また、記憶回路2は、位相
差信号DNを受けてレベルを反転させた信号PD(同図
(C))を出力する。この信号PDにより、チャージポ
ンプ回路5はディスチャージを始める。従って、位相差
補正信号PCCの変化により低域通過フィルタ13の出
力である発振制御信号COの電圧は下がり始める。発振
制御信号COを受けて電圧制御発振器14は出力周波数
POを下げ始める。
【0020】図2に示すt5の時点では、不感帯に入っ
ているために(同図(D))、位相比較回路11は位相
差パルスUP、DNを出力しなくなり、チャージポンプ
回路12の位相差補正信号PC1は“0”レベルにな
る。一方、記憶回路2は位相差信号DNを記憶してお
り、出力PDは変化しない(同図(C))。従って、こ
の信号PDにより、チャージポンプ回路5は、チャージ
ポンプ信号PC2の出力を続ける。このチャージポンプ
信号PC2により、電圧制御発振器14は、さらに、周
波数を下げ続ける(同図(D))。
【0021】上記の動作を繰り返すことにより、出力周
波数POに99MHz〜101MHzの間を一定の周期
で変化する周波数の揺らぎが発生する。この揺らぎによ
り、PLL回路がロックする100MHz帯の雑音が分
散され雑音ピーク値が減少する。なお、上記の実施形態
において、クロックディサリング回路1を不動作状態と
する回路(端子18および端子18とNORゲート3,
4を接続する線)はなくてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
揺らぎの周波数を作る変調回路と帰還分周器のカウント
値切替え回路が不要になり、簡単な回路構成でクロック
ディザリング回路を実現できるため、経済的に、信頼性
の高いPLL回路を構成できるという効果が得られる。
さらに、帰還分周器の分周比に制限はなくクロックディ
ザリング回路の適用性を高めるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】 同実施の形態の動作を示す波形図である。
【図3】 従来のクロックディザリング回路を用いたP
LL回路の構成を示すブロック図である。
【図4】 位相比較回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 クロックディザリング回路 2 記憶回路(記憶手段) 3、4 NORゲート 5 チャージポンプ回路 6 PNPトランジスタ 7 NPNトランジスタ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電圧に応じて発振周波数を変化させ
    る電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力を分周す
    る帰還分周器と、基準信号と前記帰還分周器の出力との
    位相を比較して位相差信号を出力する位相比較回路と、
    該位相比較回路の出力により位相差補正信号を生成する
    第1のチャージポンプ回路と、前記位相差補正信号を平
    滑化し、前記電圧制御発振器へ制御信号を供給する低域
    通過フィルタとを備えたPLL回路において、 前記第1のチャージポンプ回路と並列に設けられ、前記
    位相比較回路が出力する位相差信号を記憶し、前記位相
    差信号の位相の遅れまたは進みの変化に応じてレベルが
    反転する制御信号を生成する記憶手段と、 該記憶手段の出力制御信号に基づいてチャージポンプ信
    号を生成し、前記低域通過フィルタに供給する第2のチ
    ャージポンプ回路と、 を具備してなるPLL回路。
  2. 【請求項2】 前記記憶手段は、RSフリップフロップ
    であることを特徴とする請求項1に記載のPLL回路。
  3. 【請求項3】 前記第2のチャージポンプ回路は、直列
    接続されたPNPトランジスタとNPNトランジスタと
    から構成されることを特徴とする請求項1に記載のPL
    L回路。
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