JP3025442B2

JP3025442B2 - マルチ入力対応自動周波数制御装置

Info

Publication number: JP3025442B2
Application number: JP8216252A
Authority: JP
Inventors: 広道清水
Original assignee: 日本サムスン株式会社
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2000-03-27
Anticipated expiration: 2016-08-16
Also published as: JPH1065532A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広範囲周波数の入
力に対して同期した出力信号を発生するシステム、即
ち、ＰＬＬ（フェーズロックループ）方式のマルチ入力
対応自動周波数制御装置に関し、特に、テレビやコンピ
ュータ用モニタ等の偏向処理用発振器、ＯＳＤ（オンス
クリーンディスプレイ）用のアドレス発振器に適した自
動周波数制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマルチ入力対応自動周波数制御装
置、即ちＰＬＬシステムの構成について図８に示す。こ
のシステムではまず、入力信号がＦ／Ｖ変換器１へ入力
されて周波数に対応した出力電圧が発生される。Ｆ／Ｖ
変換器１の出力電圧は、遅延回路２を通して一定時間遅
らせた後にモード切換スイッチ３へ入力され、これに従
って入力周波数に対応したモードにスイッチが切り換え
られる。ここでいうモードとは、電圧制御発振器、位相
比較器、低域フィルタからなるＰＬＬ４の１つの状態を
表し、モードの切り換えとは、発振器のＣＲ、低域フィ
ルタの定数を切り換えることである。従って、モードの
切り換えにより、広範囲の入力周波数に対応可能なＰＬ
Ｌ４が提供される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、入力
周波数に対応させて外付部品を切り換える必要があるた
め、パッケージのピン数、外付部品点数が非常に多くな
る。また、モード数に応じて外付部品が多くなること、
そしてＦ／Ｖ変換器１の精度上の問題から、より広範囲
の入力周波数には対応しにくくなっている。

【０００４】そこで、本発明では、外付部品の切り換え
を要せず少数ですませられるような自動周波数制御装置
を提供する。また、より高精度でロックしてからの安定
性に優れ、キャプチャレンジのより広い自動周波数制御
装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による自動周波数
制御装置は、コンデンサの充放電により自走発振する電
圧制御発振器と、該電圧制御発振器の自走周波数と入力
周波数との差分を検出し、自走周波数が入力周波数へ近
づくように前記電圧制御発振器の充放電電流を制御する
位相比較器と、前記電圧制御発振器の自走周波数と入力
周波数との同期状態を判別する同期検出回路と、入力周
波数の印加後に少なくともロックアップ時間が経ってか
ら前記電圧制御発振器の自走周波数及び入力周波数の前
記同期検出回路への入力を許容し、その後少なくとも同
期検出時間が経ってから入力を抑止する遅延回路と、該
遅延回路による入力抑止時に前記同期検出回路が非同期
を示していれば切換信号を出力するループカウンタと、
該ループカウンタによる切換信号に応じて異なる値の充
放電電流を前記電圧制御発振器へ提供する可変電流源
と、を備えてなるものとする。

【０００６】このような自動周波数制御装置では、ＰＬ
Ｌの入出力信号同期のために、まず電圧制御発振器の周
波数自体が入力周波数に近づくように制御されるという
特色をもつ。これは、コンピュータ用のモニター等の偏
向処理を用途とする場合の周波数範囲、即ち十数ＫＨｚ
〜１００ＫＨｚ程度の比較的低周波で範囲の狭い場合に
適している。また、使用される電圧制御発振器はＣＲタ
イプの発振器であり、その周波数可変制御の充放電電流
調整に工夫が凝らされている。即ち、可変電流源を設け
て充放電電流の源になる定電流源を数種類用意し、これ
らを同期状態に従って切換使用することにより充放電電
流を調整している。つまり、入出力信号の同期がとれて
いないならば、電圧制御発振器のコンデンサに対する充
放電電流を増減させることにより、その自走周波数を入
力周波数へ近づけていき同期をとるようにするものであ
る。

【０００７】また、このような自動周波数制御装置に
は、ループカウンタによる切換信号に応じ電圧制御発振
器の自走周波数と入力周波数とを分周して位相比較器へ
入力する分周器を更に備えるようにすると好ましい。即
ち、この分周器により、ループカウンタの出力に応じ自
走周波数と入力周波数との分周を行い周波数調整して位
相比較器へ入力するようにしておけば、入力周波数の高
低に従い外付フィルタの定数を切り換える必要はなくな
り、より広い範囲の周波数に自動的に対応することが可
能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に、マルチ入力対応自動周波
数制御装置の実施形態についてブロック図で示す。

【０００９】電圧制御発振器１０は電源電圧を供給する
ことにより自走発振するもので、図２にその概略回路を
示すように、定電流によりコンデンサ１１に充放電を繰
り返す構成である。即ち、スイッチ１２がオンのときに
Ｉｃ−Ｉｄの電流でコンデンサ１１が充電され、Ａ点の
電位は上昇する。そしてスイッチ１２がオフになると電
流Ｉｃが遮断され、コンデンサ１１の充電電荷が電流Ｉ
ｄにより放電されるので、Ａ点の電位は降下する。従っ
て、コンパレータ等によりスイッチ１２をオンオフさせ
ればＡ点の電位は図２ｂのような三角波形となり発振す
る。この三角波の自走周波数は、次の式により決まる。
即ち、ｔｃ＝（Ｖｈ−Ｖｌ）Ｃ／（Ｉｃ−Ｉｄ），ｔｄ
＝（Ｖｈ−Ｖｌ）Ｃ／Ｉｄ，ｆ＝１／（ｔｃ＋ｔｄ）…
…〔Ｈｚ〕。この式からもわかるように、この電圧制御
発振器１０において周波数を変化させるには、定電流源
の電流Ｉｃの値を変えればよい。

【００１０】位相比較器２０は、入力周波数ＩＮと電圧
制御発振器１０の自走周波数との差分を検出し、自走周
波数が入力周波数に近づくように制御する。この差分が
ＰＬＬのもつキャプチャレンジ内にあれば自走周波数は
捕獲され、入力周波数に同期する。つまり、位相比較器
２０は、電圧制御発振器１０の出力である図２ｂに示す
三角波と入力周波数とを比較し、その差分を電圧制御発
振器１０へ帰還させるための回路で、図３にその動作の
タイミングチャートを示してある。図３ａの場合、自走
周波数と入力周波数は同期状態にあると言え、位相比較
器２０の流入及び流出電流は同じである。従って、電圧
制御発振器１０のＡ点の電位を変化させることはなく、
電圧制御発振器１０には影響を与えない。図３ｂの場合
は入力周波数が進んでいる状態にあると言え、このとき
には位相比較器２０の流出電流の方が流入電流よりも多
くなる。従って、Ａ点の電位を上昇させることになり、
自走周波数を高くするように働く。図３ｃの場合は図３
ｂの場合と逆のことが起こる。図４の回路図に、このよ
うな位相比較器２０の具体例を示す。図中の電流Ｉｃｓ
が可変電流源３０に比例しており、これにより回路内差
動増幅器の電流が調整され利得制御が行われる。

【００１１】同期検出回路４０は、電圧制御発振器１０
の自走周波数と入力周波数との入出力信号同期状態を判
別する回路で、その判別期間は、図１のスイッチＳＷに
より制御される。即ち、入力周波数印加後に当該ＰＬＬ
のロックアップ時間が過ぎて遅延回路５０から制御信号
が出され、これによりスイッチＳＷがオンしたときに自
走周波数及び入力周波数が入力されて同期比較が行われ
る。そして、同期検出回路４０における同期検出時間が
経過すると遅延回路５０による制御信号に従いスイッチ
ＳＷがオフとなり、比較終了となる。

【００１２】同期検出回路４０内では、図５に示すよう
に、２つの入力信号をＡＮＤ回路４１に入力すると、図
５ａのように同期がとれていれば両入力のハイが一致す
るのでＡＮＤ回路４１の出力はそれに伴ってハイにな
る。この出力を充電器４２へ入力し充電を行うことでＢ
点の電位が次第に上昇し、該電位が比較器４３の基準電
圧を越えると同期状態を示す信号が出力される。一方、
図５ｂのように同期がとれていない場合には両入力信号
は互いに流れている状態にあるため、ＡＮＤ回路４１か
らは瞬間的なインパルスが発生するのみになる。そのイ
ンパルスに反応してわずかながらＢ点に電荷がたまるこ
とになるが、これは直ちに抵抗Ｒを通して放電されてし
まうので、Ｂ点の電位が上昇することはない。従って、
比較器４３からは非同期を示す信号が出力される。

【００１３】ループカウンタ６０は、可変電流源３０に
よる電流量を制御しまた位相比較器２０へ入力される自
走周波数と入力周波数の分周回数を決定する切換信号を
つくり出す回路で、図６に示すようにｎビットのフリッ
プフロップで構成され、その各出力信号が可変電流源３
０のスイッチ制御及び分周器７０，７０の分周回数切換
制御に使用される。図示のように基本的には、バーＱ端
子とＤ端子とを接続し且つ前段のＱ端子と次段のクロッ
ク端子とを接続した縦列ｎビットのＤ−ＦＦ６１，６
１，……を設け、初段のＱ端子及び最終段のＱ端子をＮ
ＡＮＤ回路６２へ入力してその出力でリセット端子を制
御する構成となっている。そして、初段のＤ−ＦＦ６１
のクロック端子に、遅延回路５０の制御信号及び同期検
出回路４０の出力信号をＯＲ演算したクロック信号を印
加し、各Ｄ−ＦＦのＱ端子から切換信号を出力する。こ
れにより、自走周波数及び入力周波数が同期状態にあれ
ば、上述の同期検出時間後にくる遅延回路５０の制御信
号のロウエッジで同期検出回路４０の出力信号がハイに
あるので、ループカウンタ６０の出力値は変化しない。
一方、自走周波数及び入力周波数が非同期状態にあれ
ば、遅延回路５０の制御信号のロウエッジで同期検出回
路４０の出力信号がロウにあるのでループカウンタ６０
の出力値が１ビットシフトして出力される。

【００１４】可変電流源３０は、図７に示すように、重
み付けして分配したｎビットの定電流源３１，３１，…
…を設け、ループカウンタ６０からの切換信号で選択し
て加算使用することにより、電圧制御発振器１０の電流
Ｉｃを提供する。また、選択された電流値に従って位相
比較器２０の電流Ｉｃｓも制御され、その差動増幅器の
定電流が可変制御される。

【００１５】各分周器７０は、ループカウンタ６０のフ
リップフロップ出力の重み付けに対応して自走周波数及
び入力周波数の分周を行う。この分周器７０を設けてい
なければ、入力周波数がある程度高くなる場合に外付フ
ィルタ（図１）の定数を切り換えて対応することになる
が、分周器７０を設けておけば、ループカウンタ６０に
よる切換信号に従う分周で周波数を低めることができ、
位相比較器２０へ入力される周波数は入力周波数に関係
なくほぼ一定にすることができる。従って、外付フィル
タの定数を切り換えなくともより広い周波数範囲に自動
的に対応することが可能になる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、従来のようなモード切
換用の外付部品を必要としないため部品点数が削減さ
れ、広範囲の入力周波数に同期可能なキャプチャレンジ
の広いシステムを簡易に構築することができるようにな
る。また、外付部品の軽減やＦ／Ｖ変換器を不要とした
ことにより、高精度でロックしてからの安定性に優れた
ＰＬＬの自動周波数制御装置を提供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動周波数制御装置の実施形態を
示すブロック図。

【図２】電圧制御発振器の概略構成を示す回路図とその
出力波形図。

【図３】位相比較器の動作を説明するタイミングチャー
ト。

【図４】位相比較器の構成例を示す回路図。

【図５】同期検出回路の動作を説明するタイミングチャ
ートと回路図。

【図６】ループカウンタの構成例を示す回路図。

【図７】可変電流源の構成例を示す回路図。

【図８】従来の自動周波数制御装置を示すブロック図。

【符号の説明】

１０電圧制御発振器２０位相比較器３０可変電流源４０同期検出回路５０遅延回路６０ループカウンタ７０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 H04N 5/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コンデンサの充放電により自走発振する
電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の自走周波数と入
力周波数との差分を検出し、自走周波数が入力周波数へ
近づくように前記電圧制御発振器の充放電電流を制御す
る位相比較器と、前記電圧制御発振器の自走周波数と入
力周波数との同期状態を判別する同期検出回路と、入力
周波数の印加後に少なくともロックアップ時間が経って
から前記電圧制御発振器の自走周波数及び入力周波数の
前記同期検出回路への入力を許容し、その後少なくとも
同期検出時間が経ってから入力を抑止する遅延回路と、
該遅延回路による入力抑止時に前記同期検出回路が非同
期を示していれば切換信号を出力するループカウンタ
と、該ループカウンタによる切換信号に応じて異なる値
の充放電電流を前記電圧制御発振器へ提供する可変電流
源と、を備えてなる自動周波数制御装置。
【請求項２】ループカウンタによる切換信号に応じ電
圧制御発振器の自走周波数と入力周波数とを分周して位
相比較器へ入力する分周器を更に備える請求項１記載の
自動周波数制御装置。