JP3008938B1 - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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JP3008938B1
JP3008938B1 JP10230756A JP23075698A JP3008938B1 JP 3008938 B1 JP3008938 B1 JP 3008938B1 JP 10230756 A JP10230756 A JP 10230756A JP 23075698 A JP23075698 A JP 23075698A JP 3008938 B1 JP3008938 B1 JP 3008938B1
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 電圧制御発振器への入力電流の変動を小さく
するとともに、電圧制御発振器出力の周波数誤差を小さ
くする。 【解決手段】 可変ディレイ素子4と、基準信号を分周
する1/4分周器3と、これから出力される信号および
後記分周信号の位相を比較して遅延増加または減少信号
を出力する位相比較器6と、上記基準信号および可変デ
ィレイ素子4から出力される信号を比較しその位相差に
応じて遅延増加たは減少信号を出力する位相比較器5
と、位相比較器6,5からの出力が入力され、これらの
信号に応じた電流を出力するチャージ・ポンプ回路7
と、これから出力される電流に応じて発振制御電圧を出
力するループ・フィルタ8と、この出力が入力されこれ
に応じた発振周波数信号を出力する電圧制御発振器9
と、上記発振周波数信号が入力されこの発振周波数信号
を分周して得られた分周信号を出力する1/m分周器1
0とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PLL回路に関
し、特に無線通信機等に使用されるPLL回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のPLL回路を示すブロッ
ク図である。同図に示すように、従来のPLL回路は、
温度補償水晶発振器(TCXO)1と、1/4n分周器
11と、位相比較器6と、チャージ・ポンプ回路7と、
ループ・フィルタ8と、電圧制御発振器9と、1/m分
周器10とを備えている。
【0003】すなわち、温度補償水晶発振器1から出力
される基準信号は、1/4n分周器11で1/4nに分
周されてから、位相比較器6のリファレンス入力端子R
に入力される。この位相比較器6の遅延減少信号出力端
子UBおよび遅延増加信号出力端子Dはそれぞれチャー
ジ・ポンプ回路7に接続され、その後段にはループ・フ
ィルタ8および電圧制御発振器9が順次接続されてい
る。また、電圧制御発振器の出力は、1/m分周器10
を介して位相比較器6のシグナル入力端子Sにフィード
バックされている。
【0004】さて、チャージ・ポンプ回路7の出力段に
接続されているループ・フィルタ8は、抵抗とキャパシ
タとからなるローパスフィルタによって構成されてい
る。したがって、ループ・フィルタ8は、チャージ・ポ
ンプ回路7から遅延増加信号または遅延減少信号が入力
されると、これらの信号を積分し、発振制御電圧として
出力する。その後、ループ・フィルタ8から出力された
信号は電圧御発振器9に入力され、電圧制御発振器9は
入力電圧に応じた発振周波数を有する発振周波数信号f
outを出力する。その後、発振周波数信号foutは
1/m分周器10で1/m分周されてから、位相比較器
6のシグナル入力端子Sにフィードバックされる。
【0005】なお、位相比較器5,6は、基準信号およ
び分周信号の位相を比較し、分周信号が遅れれば進める
方向にフィードバックをかける(すなわち、遅延減少信
号を出力する)手段であり、進めば遅らす方向にフィー
ドバックをかける(すなわち、遅延増加信号を出力す
る)手段である。
【0006】ここで、図4に係るPLL回路の各部の信
号波形を示す。図5は、図4に係るPLL回路の各部の
信号波形を示すタイムチャートである。同図に示すよう
に、高逓倍のPLL回路においてはロック状態となる
と、位相比較と次の位相比較の間に、ループ・フィルタ
8におけるリーク電流および電圧制御発振器9からの入
力電流によってループ・フィルタ8の出力電圧(発振制
御電圧V)の電位が低下する。そのため、位相比較器6
の出力はアップ信号(UPB)にスパイクを生じ、スパ
イク区間のみループ・フィルタ8をチャージして出力電
流が増加する。電圧制御発振器9から出力される発振周
波数信号foutの周波数誤差は図5の黒矢印で挟まれ
た幅と等しくなり、またループ・フィルタ8におけるリ
ーク電流および電圧制御発振器9からの入力電流が小さ
ければ、周波数誤差は白矢印で挟まれた幅と等しくな
る。したがって、リーク電流によって周波数誤差が大き
くなっていることがわかる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、高逓倍の
PLL回路のロック状態においては、位相比較と次の位
相比較の間に、ループ・フィルタのリーク電流および電
圧制御発振器の入力電流によって、ループ・フィルタの
出力電位が低下するため、電圧制御発振器からの発振周
波数信号の周波数誤差が大きくなる。その結果、このよ
うな従来のPLL回路においては、出力信号にジッタが
生じ、一定の発振周波数を得ることが困難という問題点
があった。本発明は、このような課題を解決するための
ものであり、電圧制御発振器の制御電圧の変動を小さく
するとともに、電圧制御発振器から出力される発振周波
数信号の周波数誤差を小さくすることができるPLL回
路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1に係る本発明のPLL回路は、基準
信号を制御信号に応じて遅延させ出力する可変ディレイ
素子と、上記基準信号を分周して出力する第1の分周器
と、この第1の分周器から出力される信号および後記分
周信号の位相を比較しその位相差に応じて遅延増加信号
または遅延減少信号を出力する第1の位相比較器と、上
記基準信号および上記可変ディレイ素子から出力される
信号の位相を比較しその位相差に応じて遅延増加信号ま
たは遅延減少信号を出力する第2の位相比較器と、上記
第1の位相比較器および上記第2の位相比較器から出力
される遅延増加信号または遅延減少信号が入力されこれ
らの信号に応じた電流を出力するチャージ・ポンプ回路
と、上記チャージ・ポンプ回路から出力される電流に応
じて発振制御電圧を出力するループ・フィルタと、上記
ループ・フィルタの発振制御電圧が入力されこの発振制
御電圧に応じた発振周波数信号を出力する電圧制御発振
器と、上記発振周波数信号が入力されこの発振周波数信
号を分周することによって得られた分周信号を出力する
第2の分周器とを備える。
【0009】また、請求項2に係る本発明のPLL回路
は、請求項1において、上記第2の位相比較器の遅延
信号は、上記チャージ・ポンプ回路に入力されない。
【0010】このように構成することにより本発明は、
PLL回路において位相比較と次の位相比較との間に、
電流リークを補償する電流パルスを発生させることによ
り、電圧制御発振器に入力される発振制御電圧の低下を
防ぐことができ、その結果、電圧制御発振器から出力さ
れる発振周波数信号の周波数誤差を小さくすることがで
きる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。 [第1の実施の形態]図1は、本発明の一つの実施の形
態を示すブロック図である。同図において、図4の部品
と同一または同等のものには同一符号を付しており、そ
の説明は省略している。
【0012】さて、同図に示すように、本実施の形態に
係るPLL回路は、温度補償水晶発振器(TCXO)1
と、1/n分周器2と、1/4分周器3と、可変ディレ
イ素子4と、位相比較器5と、位相比較器6と、チャー
ジ・ポンプ回路7と、ループ・フィルタ8と、電圧制御
発振器9と、1/m分周器10とを備えている。
【0013】温度補償水晶発振器1は、一定周波数の基
準信号を出力させることができる手段である。
【0014】1/n分周器2,1/4分周器3および1
/m分周器10は、それぞれ入力された信号を1/4,
1/n(n:任意の2以上の自然数),1/m(m:任
意の2以上の自然数)分周して出力する手段である。1
/n分周器2の入力端子は温度補償水晶発振器1と接続
され、出力端子は1/4分周器5と接続されている。1
/4分周器3の入力端子は1/n分周器2の出力端子に
接続され、出力端子は位相比較器6のリファレンス入力
端子Rに接続されている。1/m分周器10の入力端子
は電圧制御発振器9の出力端子に接続され、出力端子は
位相比較器6のシグナル入力端子Sに接続されている。
【0015】また、可変ディレイ素子4は、外部から供
給される制御信号に応じて、入力された信号の遅延量を
適宜可変して出力可能な手段である。そして、この可変
ディレイ素子4の入力端子は、1/n分周器2の出力端
子と接続されている。
【0016】さらに、位相比較器3は位相比較器6と同
一の構成をしており、リファレンス入力端子Rは1/n
分周器2と接続され、シグナル入力端子Sは可変ディレ
イ素子4の出力端子と接続されている。また、遅延減少
信号出力端子UBはチャージ・ポンプ回路7の遅延減少
信号入力端子UBと接続され、遅延増加信号出力端子D
はチャージ・ポンプ回路7の遅延増加信号入力端子Dに
接続されている。
【0017】次に、図1に係るPLL回路の動作につい
て説明する。図2は、図1のPLL回路の各部における
波形を示すタイムチャートである。まず、ロック状態に
おいては、位相比較器6のリファレンス入力端子Rおよ
びシグナル端子Sに、シグナル端子の位相が若干遅れた
信号が入力され、ループ・フィルタ8によるリーク電流
および電圧制御発振器9からの入力電流によりループ・
フィルタ8の出力電圧は低下し、電圧制御発振器9の出
力周波数は低下し、ほぼ位相のそろった信号が入力さ
れ、その位相差に応じて遅延減少信号出力端子UBから
遅延減少信号が出力される。
【0018】その後、位相比較器6において位相比較を
してから次の位相比較を行うまでの間に、位相比較器5
からは可変ディレイ素子4によって調整された微小な遅
減少信号(電流パルス)が4回出力され、チャージ・
ポンプ回路7のリーク電流を補償し、ループ・フィルタ
8の出力電圧(発振制御電圧V)を若干上昇させる。そ
の結果、発振制御電圧Vの低下を防ぐことができ、周波
数誤差(図2の黒矢印で挟まれた幅)は、図5の場合よ
りも小さくすることができる。
【0019】なお、可変ディレイ素子4に入力する制御
信号は、適宜調整することができ、そのため出力される
微小な遅延減少信号の個数等は適宜調整することができ
る。
【0020】[第2の実施の形態] 図3は、本発明のその他の実施の形態である。同図に示
すように、本実施の形態の構成は概ね図1の構成と同じ
である。そして、位相比較器5の遅延増加信号出力端子
Dをチャージ・ポンプ回路7に接続しないようにしてい
る点に大きな特徴がある。このようにすることにより、
位相比較器5と位相比較器6との製造条件等の変動によ
り、位相比較器5の遅延増加出力信号端子Dからノイズ
が発生した場合においても、上記のとおりチャージ・ポ
ンプ回路7の信号Dに影響を与えることがない。したが
って、安定してリーク電流の補償が可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、ループ・
フィルタのリーク電流および電圧制御発振器の入力イン
ピーダンスが無視できず第1の位相比較器の位相比較の
周期内に電圧制御発振器の入力端子の電位が低下して
も、可変ディレイ素子を使って遅延量を調整することに
よりループ・フィルタのリーク電流および電圧制御発振
器の入力電流を補償する電流パルスを、第1の位相比較
器の周期よりも細かく分割して入力することができる。
したがって、ループ・フィルタからの出力電圧の変動を
小さくすることができ、電圧制御発振器の出力信号の周
波数誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一つの実施の形態を示すブロック図
である。
【図2】 図1に係るPLL回路のタイムチャートであ
る。
【図3】 本発明のその他の実施の形態を示すブロック
図である。
【図4】 従来例を示すブロック図である。
【図5】 図4に係るPLL回路のタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
1…温度補償水晶発振器(TCXO)、2…1/n分周
器、3…1/4分周器、4…可変ディレイ素子、5…位
相比較器(PD2)、6…位相比較器(PD1)、7…
チャージ・ポンプ回路(CP)、8…ループ・フィルタ
(LF)、9…電圧制御発振器(VCO)、10…1/
m分周器、11…1/4n分周器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03L 7/06 - 7/199

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準信号を制御信号に応じて遅延させ出
    力する可変ディレイ素子と、 前記基準信号を分周して出力する第1の分周器と、 この第1の分周器から出力される信号および後記分周信
    号の位相を比較しその位相差に応じて遅延増加信号また
    は遅延減少信号を出力する第1の位相比較器と、 前記基準信号および前記可変ディレイ素子から出力され
    る信号の位相を比較しその位相差に応じて遅延増加信号
    または遅延減少信号を出力する第2の位相比較器と、 前記第1の位相比較器および前記第2の位相比較器から
    出力される遅延増加信号または遅延減少信号が入力され
    これらの信号に応じた電流を出力するチャージ・ポンプ
    回路と、 前記チャージ・ポンプ回路から出力される電流に応じて
    発振制御電圧を出力するループ・フィルタと、 前記ループ・フィルタの発振制御電圧が入力されこの発
    振制御電圧に応じた発振周波数信号を出力する電圧制御
    発振器と、 前記発振周波数信号が入力されこの発振周波数信号を分
    周することによって得られた分周信号を出力する第2の
    分周器とを備えたことを特徴とするPLL回路。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記第2の位相比較器の遅延増加信号は、前記チャージ
    ・ポンプ回路に入力されないことを特徴とするPLL回
    路。
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