JPH04343525A - 周波数合成器を待機モードにする方法およびその装置 - Google Patents
周波数合成器を待機モードにする方法およびその装置Info
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
関し、さらに詳しくは、周波数合成器の待機システムに
関する。
30年代まで遡り、レーダの同期や他の通信用途に用い
られた。現在、PLLは衛星通信システム,航行システ
ム,コンピュータ,セルラ通信システムおよび無線装置
全般に用いられている。
信/受信発振器に対する一般的な代替装置になっている
。適切な位相検波器内でマスタ発振器信号と2次信号と
を組み合わせることにより、複数の制御信号を選択する
ことができる。可変周波数発振器をデジタル周波数合成
方法と共に用いると、マスタ発振器の周波数に直接比例
する安定したディスクリートな周波数をほぼ無制限に得
ることができる。
(VCO),基準発振器,ループ・フィルタおよび位相
検波器を備えた位相同期ループ(PLL)を利用してい
る。さらに、合成器は1つまたはそれ以上のプログラム
可能なまたはスイッチイング可能な乗算器または除算器
から成り、さまざまな倍数の基準源周波数またはその分
数調波(subharmonics)の1つに同期する
ことができる。
無線通信装置などの通信機器分野で用いられる。この分
野では、セルラ型無線電話装置などの携帯または移動型
のバッテリ駆動無線通信機器が普及している。
題の1つは、携帯ハンド・ヘルド型装置ではバッテリ電
力が限られていることである。通常動作中、合成器は運
用するためにかなりの電力を必要とすることが判明して
いる。携帯無線装置は、受信,送信および待機状態に割
り当てられる時間の割合を指定する所定のデューティ・
サイクルで8時間間隔で効率的に動作するように設計さ
れる場合が多い。例えば、5:5:90の割合の場合、
5%受信,5%送信、そして90%待機状態を表す。こ
れからわかるように、このような無線装置は大半の時間
を待機モードに費やす。
成器またはその一部を電源から切断する機能を具備して
設計している装置もある。この切断はデューティ・サイ
クル・ベースで実行でき、機器の待機モード中に多くの
アクティブ/非アクティブ(待機)動作サイクルを合成
器が実行しなければならない。しかし、これらの機能が
再度アクティブになると、VCO信号は再度安定になら
なければ使用できない。再アクティブ中に、VCOに対
するPLL信号によりVCO信号は再度安定化する前に
所望の周波数からずれることが実際にありうる。
号が安定するまで合成器の一部を禁止するさまざまな手
段を提供されてきた。しかし、その結果、適切な動作に
対して遅延が生じ、データが失われる可能性があった。
号同期を再確立する際に遅延を防ぐ装置および方法が業
界で必要とされている。
,N分周カウンタ,Aカウンタ,位相/周波数検波器,
待機シーケンス論理およびユーザ・アドレス可能レジス
タを有する周波数合成器から成る。さらに、帰還ループ
内のプリスケーラを制御する制御論理が内蔵され、追加
の位相/周波数検波器および同期検波器も設けてもよい
。基準発振器,Rカウンタ,Nカウンタ,位相/周波数
検波器および同期検波器の出力は、CレジスタとRレジ
スタの一部とによって制御される。
はクロック信号を受信することが禁止される。位相検波
器の出力は、ノー・エラー信号状態を与えるように設定
される。また、容量性負荷が基準入力と帰還入力とにお
いて設けられる。待機状態中に、データはA,Cおよび
Rレジスタ内で保存される。
れぞれのカウンタに対して再度確立され、それらのカウ
ンタはアクティブになる。基準カウンタからの出力は、
出力信号がNカウンタから受信されるまで、位相検波器
に達することが禁止される。この時点で、Rカウンタは
Rレジスタからロードされ、これらのカウンタの同期が
とられる。位相/周波数検波器および同期検波器も、こ
の時点で初期化される。
る、位相同期ループ周波数合成器のブロック図が示され
ている。PLL合成器10は、電圧制御発振器12の出
力周波数を所定の周波数に分周する可変モジュラス・プ
リスケーラ11から成る。可変モジュラス合成器13は
、基準発振器14および可変モジュラス・プリスケーラ
の出力周波数を分周し、位相比較器内で分周基準出力を
分周プリスケーラ出力と比較するために設けられる。 合成器13の出力はループ・フィルタ15で濾波され、
その周波数/位相を制御するためVCO12に送られる
。
れる、従来の合成器のブロック図を示す。合成器20は
、一般にプリスケーラを介してVCOから帰還信号を受
け取るN(帰還)カウンタ21から成る。また、合成器
20は、基準信号を受け取るR(基準)カウンタ22か
ら成る。RカウンタおよびNカウンタの出力は、位相検
波器に送られ、ここでこれらの出力は比較される。これ
らの信号の位相がずれている場合、補正出力信号が位相
検波器23からVCOに送られる。
具現する合成器のより詳細なブロック図を図3に示す。 合成器30は、N(帰還)カウンタ31,R(基準)カ
ウンタ32および位相検波器33を備えているだけでな
く、制御論理回路34も有している。ここで、論理制御
34はカウンタ31,32に結合され、カウンタをプリ
セットし、待機状態を終了する際にカウンタの同期をと
るために用いられるデータを送る。また、論理34は位
相検波器33に結合され、待機状態を終了する際にその
出力機能とその入力信号とを制御する。
31,32に対するクロック入力を禁止し、その入力バ
ッファ増幅器の1つまたは両方を遮断し、そして位相検
波器33を遮断して、それによりバッテリ電力を節約す
る。
ロック図を示す。基準信号は、Rカウンタ44とRレジ
スタ45とによって構成されるRカウンタ32に与えら
れる。Rレジスタ45は、制御論理回路46を介して合
成器30に入力されるプリセット・データを維持するた
めに用いられる。また、制御論理46は、プリセット・
データをNカウンタ31に与える。Nカウンタ31は、
Aカウンタ42と,Nカウンタ43と、論理46からの
プリセット・データを保存するAレジスタ41とから成
る。
する。Cレジスタ47には、待機モードを含む合成器3
0のいくつかの機能を制御するためのデータが与えられ
る。これについては以下で詳細に説明する。Cレジスタ
は、待機シーケンス論理48に制御出力を与える。待機
シーケンス論理は、基準信号(fr )と帰還信号(f
v )および制御出力を位相検波器33に与え、かつ、
他のシステム機能に待機信号を与える。
と、位相検波器33の動作が禁止される。さらに、待機
信号は、それぞれのカウンタに対するRef信号とfi
n信号とを禁止するように働く。
ク図を示す。基準バッファ51は、発振器からREFi
n信号を受け取るため追加されている。バッファ51は
、待機シーケンス論理48からの制御入力と、基準制御
52からの制御入力とを有する。バッファ51からの基
準信号は、Rカウンタ44と基準制御52の両方に与え
てもよい。基準制御52は、基準出力信号(REFou
t )を与えるべく動作する。この信号は、Rレジスタ
45からの制御信号に応じて調整することができる。
幅器53に与えられ、その後カウンタ42,43に送ら
れる。増幅されたfin信号は、待機論理48に送られ
、待機終了処理に用いられる。また、増幅器53は、待
機シーケンス論理48からの制御入力を有する。カウン
タ42,43からの出力は、プリスケーラ・カウンタを
制御するために用いられる出力を有するモジュラス制御
論理回路54に与えられる。また、モジュラス制御論理
54は、待機シーケンス論理48によって与えられる制
御入力を有する。
波器、すなわち位相検波器A(33)および位相検波器
B(33’)を有する。位相検波器A(33)は、待機
シーケンス論理48を介してカウンタ43,44から入
力fr およびfv を受け取り、論理48から制御入
力を直接受け取る。fr 入力とfv 入力とは検波器
33内で比較され、PDout 位相補正信号が与えら
れる。また、検波器33は検波器33’に出力を与え、
この検波器33’は論理48から制御信号を受け取る。 検波器33’の出力は、fr およびfv から導かれ
る位相信号と周波数信号(φR,φV)である。
、この同期検波器55は検波器33および待機シーケン
ス論理48から入力を受け取る。同期検波器55は、f
r 信号とfv 信号とが位相同期していることを示す
LD信号を与える。Cレジスタ(47)はコンフィグレ
ーション・レジスタであり、本発明に関するビットのみ
ならず汎用制御用のさまざまなビットを格納する。本発
明に関するビットは、C4およびC5と記されている。 コンフィグレーション・レジスタは次のように定義され
る。
C3 C2 C1 C0
−− −− LDE STBY −−
−− −− −−
同期検波器をイネーブル(動作可能)/ディセーブル(
動作不能)にし、待機状態の場合にLD出力を強制的に
静止高レベルまたは静止低レベルにする。STBYは、
合成器を待機モードにするか、あるいは待機モードを終
了する。
タがレジスタ47に入力され、このレジスタ47が待機
ビットC4を設定する。これは既存のシリアル・プログ
ラミング・ポートを用いて実現され、専用マイクロコン
トローラ・ユニット(MCU)ピンや別の回路を追加す
る必要はない。また、電源接続の外部スイッチングも必
要ない。待機状態が生じると、検波器33からのPDo
ut が高インピーダンス状態に設定され、φRおよび
φVが高論理レベルに設定される。これにより、待機状
態中のVCOに対する外乱が最小限に抑えられる。
待機状態中に、カウンタ42,43,44は、それぞれ
のクロック入力を禁止することによりカウントすること
が禁止される。しかし、関連レジスタ内のデータは維持
される。これにより、待機状態から解除される際に合成
器を再度プログラムする必要がなくなり、その結果、V
COを安定化するのに要する時間を短縮する方法が得ら
れる。
号ラインに接続された第1端子と、「VSS」と記され
た負の電源電圧端子に接続された第2端子とを有するプ
ルダウン終端抵抗60が示されている。待機状態中に、
外部抵抗によって設定される電流Rx は遮断され、増
幅器53に対するバイアス設定手段とfinにおけるプ
ルダウン終端とは断になり、増幅器53はfin信号を
ゲート・オフする。その結果、容量性負荷がfin入力
に与えられる。プリスケーラは合成器に対して外部にあ
り、待機状態にすることができないので、プリスケーラ
の電力消費を低減するために容量性負荷が与えられる。
される可変モジュラス・プリスケーラのシステム電力低
減に最も最適なレベルにする手段が与えられる。
状態はCレジスタ内のビットによって決定され、レジス
タ41,45,47内のデータは維持される。
御52の動作は、Rレジスタ45からの入力(ビットR
15,R14,R13)によって次のように決定される
。
低 低 XTALモー
ド遮断、OSCou=静止状態 低 低
高 XTALモードアクティブ
低 高 低 REF
モード、REFout =静止状態 低
高 高 REFモード、REFo
ut =REFin 高 低
低 REFモード、REFout =REF
in/2 高 低 高
REFモード、REFout =REFin/4
高 高 低 REF
モード、REFout =REFin/8 高
高 高 REFモード、R
EFout =REFin/16
発振器モードになり、また残りの6オプションでは、基
準回路は基準モードになり、ここで基準信号が上記のよ
うに変更された後に外部に戻される。これらの指定は、
合成器30が待機モードであろうがなかろうが関係なく
当てはまる。しかし、REFout が静止状態に設定
され、合成器30が待機モードの場合には、バッファ5
1に対するバイアス設定手段は遮断され、バッファ51
はゲート・オフする。これは、制御52に対するRレジ
スタの入力を示す制御52からの入力を介して、バッフ
ァ51において決定される。その結果、容量性負荷がR
EFin入力に与えられる。さらに、待機状態は常に、
R13,R14,R15のビット値に関係なく、51の
出力がRカウンタ44に達するのをゲートする。
に対する偽エラー信号の発生を最小限に抑えるために、
レジスタCにおいて終了待機信号を受け取った後、2段
階で回復シーケンスが実行される。第1段階では、fi
nバイアス設定手段とプルダウン終端とが再接続され、
増幅器53がゲート・オンされ、Rx 電流がイネーブ
ルになる。この時点で、バッファ51の出力がRカウン
タ44に対してイネーブルになり、そして、バッファ5
1が禁止されていた場合にも、イネーブルになる。カウ
ンタ42,43,44に対するクロック入力はイネーブ
ルになり、これらのカウンタはカウントを開始する。し
かし、第1段階では、ff ’およびfv ’信号(カ
ウンタ44,43からの出力)は、位相検波器33,3
3’または同期検波器55を待機シーケンス論理48に
よってトグルすることが禁止される。
がサイクルを完了したことを知らせる第1fv ’パル
スがカウンタ43から来るのを待つ。この時点で、カウ
ンタ44にはレジスタ45に保存されているプリセット
が「ジャム(jam) ロードされ、位相検波器および
同期検波器(33,33’,55)が初期化される。こ
のジャム・ロードは、カウンタ42,43,44の同期
をとり、検波器33に対して出力fr ,fv を発生
し、これらの出力は同相であり、待機状態になる直前の
同期VCO状態(エラー信号無し)を表す。この時点で
、検波器はアクティブになるが、その出力は依然禁止さ
れている。これらの出力は、待機シーケンス論理48に
おいて、第1fv ’信号の次に第1の増幅されたfi
n信号を受け取るとイネーブルになる。これにより、検
波器は、次の検波器出力信号が2つの入力信号frとf
v との間の位相差を正しく表すような状態になる。
ることが許される場合には、fr とfv との間の先
行/遅延位相関係は逆に解釈され、待機状態から最初に
抜ける際に誤った極性のエラー信号が発生し、そのため
同期を得るための時間が延長される。
は合成器の待機動作によって制御されないので、fv
’信号を用いて待機状態からの回復の第2段階を開始す
る。しかし、合成器の通常動作では、fv ’信号はあ
るプリスケーラ・カウント・シーケンスの終了時点にお
いてのみ発生される(各プリスケーラ・カウント・シー
ケンス終了ごとには発生しない)。従って、fv ’は
、可変モジュラス・プリスケーラの既知の位置を表す。 さらに、待機シーケンス論理48およびモジュラス制御
論理54を介して、fv ’は、プリスケーラに対して
モジュラス制御信号を発生して、プリスケーラが新たな
既知の分周値のシーケンスを開始するようにするために
用いられる。この新たな分周シーケンスは、カウンタ4
2,43にプリセットされたデータによって決まる。従
って、カウンタ43からfv ’を受け取ると、カウン
タ42,43だけでなくプリスケーラの既知の状態が与
えられる。同時にカウンタ44をリセットすることによ
り、検波器33は次のfr ’およびfv ’信号にお
いて有効な情報を得るようになる。従って、この時点で
、検波器33に対するfr およびfv 入力はイネー
ブルになる。ついで、合成器30の出力は次のfin信
号において機能可能になり、それによりPLL周波数合
成器をイネーブルにする。
期を再確立する際の遅延を防ぐ待機装置およびその方法
を提供する合成器について説明してきた。さらに、この
ことは可変モジュラス・プリスケーラ(待機信号の直接
の制御下にない)を用いても、実現できることを説明し
てきた。さらに、待機モードでは、この待機方法は出力
同期検波,モジュラス制御および基準信号を制御し、マ
スタ基準周波数およびプリスケーラ入力信号に対して容
量性負荷を与えることを説明し、また合成器に対する別
のインタフェース接続や電源ライン・スイッチングを必
要とせずに、待機手段が実現できることを説明してきた
。
上記の目的および利点を完全に満たす処理および方法が
提供されたことは当業者に明らかである。
0)を待機モードにする方法はさらに、周波数合成器(
30)に対するデータ入力を制御する制御論理手段(4
6)において待機信号を受け取る段階、および周波数合
成器(30)の制御レジスタ(47)内に待機信号を保
存する段階から成る。
)を待機モードにする方法はさらに、合成器(30)の
第2位相検波器(33’)の出力を高論理レベルに設定
する段階から成る。
(30)を待機モードにする方法はさらに、合成器(3
0)の同期検波器(55)の出力を静止状態に設定する
段階から成る。
(30)を待機モードにする方法はさらに、基準入力信
号が基準カウンタ(44)に送出されることを禁止する
段階から成る。
段階は、帰還信号を周波数合成器(30)に送る入力デ
ータ・ラインに結合されるプルダウン終端抵抗(60)
を遮断する段階から成る。
止する段階は、周波数合成器(30)の基準出力信号を
制御する基準制御手段(52)が静止状態に設定される
と、周波数合成器(30)の基準信号を受け取るバッフ
ァ(51)をバイアスするバイアス手段をバッファ(5
1)から遮断する段階から成る。
除する方法の1つの例では、帰還カウンタ(43)の同
期を取る段階は、周波数合成器(30)を制御する待機
論理手段(48)において、帰還カウンタ(43)から
信号を受け取る段階、および基準レジスタ(45)から
のプリセット・データを基準カウンタ(44)にロード
する段階から成る。
器(30)を待機モードから解除する方法がさらに、周
波数合成器(30)に対するデータ入力を制御する制御
論理手段において終了待機信号を受け取る段階、および
周波数合成器の制御レジスタ(47)内に終了待機信号
を保存する段階から成る。
除する方法のさらに別の例では、送出段階が第1帰還信
号を帰還カウンタ(43)に送出する段階、および帰還
カウンタ(43)からの信号を待機論理手段(48)に
送出する段階から成る。
除する方法のさらに別の例では、初期化する段階が位相
検波器(33)をアクティブにする段階と、第2帰還信
号を待機論理手段(48)に送出する段階と、第2帰還
信号を受け取り次第に待機論理手段(48)からのイネ
ーブル信号を位相検波器(33)に送る段階と、位相検
波器(33)の出力をイネーブルにする段階とから成る
。
てきたが、以上の説明から多くの変更,修正および変形
が当業者には明らかであることが明白である。従って、
添付の特許請求の範囲においてそのようなすべての変更
,修正および変形を内包するものとする。
ク図である。
一般的なブロック図である。
の一般的なブロック図である。
ク図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 周波数合成器(30)を待機モードに
する方法であって:前記合成器(30)の第1位相検波
器(33)を高インピーダンス状態に設定する段階;基
準信号に応答して前記周波数合成器(30)の基準カウ
ンタ(44)のカウントを禁止し、帰還信号に応答して
前記周波数合成器(30)の帰還カウンタのカウントを
禁止する段階;前記基準カウンタ(44)に結合された
基準レジスタ(45)および前記帰還カウンタ(43)
に結合された帰還レジスタ(41)内のプリセット・デ
ータを維持する段階;および前記基準信号および前記帰
還信号が前記周波数合成器(30)において受け取られ
ることを禁止する段階;によって構成されることを特徴
とする周波数合成器(30)を待機モードにする方法。 - 【請求項2】 周波数合成器(30)を待機モードか
ら解除する方法であって:前記周波数合成器(30)の
基準入力において基準入力を受け取ることおよび前記周
波数合成器(30)の帰還入力において帰還信号を受け
取ることを可能にする段階;前記基準信号に応答して前
記周波数合成器(30)の基準カウンタ(44)のカウ
ントを可能にし、前記帰還信号に応答して前記周波数合
成器(30)の帰還カウンタ(43)のカウントを可能
にする段階;前記帰還カウンタ(43)の同期をとる段
階;前記基準カウンタ(44)を起動する段階;および
前記周波数合成器(30)の位相検波器(33)を初期
化する段階;によって構成されることを特徴とする周波
数合成器(30)を待機モードから解除する方法。 - 【請求項3】周波数合成器(30)を待機モードから解
除する方法であって:前記周波数合成器(30)に対す
るデータ入力を制御する制御論理手段(46)において
終了待機信号を受け取る段階;前記周波数合成器(30
)の制御レジスタ(47)内に前記終了待機信号を保存
する段階;前記周波数合成器(30)の信号入力と帰還
入力とをイネーブルにする段階;前記周波数合成器(3
0)の基準カウンタ(44)と帰還カウンタ(43)と
をイネーブルにする段階;前記帰還カウンタ(43)か
らの信号を、前記周波数合成器(30)を制御する待機
論理手段(48)に送出し、前記帰還カウンタ(43)
がカウント・サイクルを終了したことを示す段階;前記
周波数合成器(30)の基準レジスタ(45)からのプ
リセット・データを前記基準カウンタ(44)にロード
する段階;および前記周波数合成器(30)の前記位相
検波器(33)を初期化する段階;によって構成される
ことを特徴とする周波数合成器(30)を待機モードか
ら解除する方法。 - 【請求項4】データ入力,基準入力,帰還入力および出
力を有する合成器(30)であって:前記合成器(30
)の制御信号を受け取る制御手段(46)であって、前
記合成器(30)の前記データ入力に結合された入力と
、出力とを有する制御手段(46);データを保存する
第1レジスタ手段(47)であって、前記制御手段(4
6)の前記出力に結合された入力と、出力とを有する第
1レジスタ手段(47);前記合成器(30)を制御し
て待機モードに入ったり、該待機モードを終了する待機
論理手段(48)であって、前記第1レジスタ手段(4
7)の前記出力に結合された第1入力と、第2入力と、
第3入力と、前記帰還入力に結合された第4入力と、第
1制御出力と、第2制御出力と、基準出力と、帰還出力
とを有する待機論理手段(48);基準信号および帰還
信号における差を検出する位相検波器手段(33)であ
って、前記合成器(30)の出力に結合された出力と、
前記待機論理手段(48)の前記第1制御出力に結合さ
れた制御入力と、前記待機論理手段(48)の前記基準
出力に結合された基準入力と、前記待機論理手段(48
)の前記帰還出力に結合された帰還入力とを有する位相
検波器手段(33);入力基準信号に応答して順次カウ
ントする第1カウンタ手段(44)であって、前記合成
器(30)の前記基準入力に結合された基準入力と、デ
ータ入力と、前記待機論理手段(48)の前記第2入力
に結合された出力とを有する第1カウンタ手段(44)
データを保存するバッファ手段(45)であって、前記
制御手段(46)の前記出力に結合されたデータ入力と
、前記第1カウンタ手段(44)の前記データ入力に結
合されたデータ出力とを有するバッファ手段(45);
データを保存する第2レジスタ手段(41)であって、
前記制御手段(46)の前記出力に結合されたデータ入
力と、第1出力と、第2出力とを有する第2レジスタ手
段(41);入力信号に応答して順次カウントする第2
カウンタ手段(42)であって、前記第2レジスタ手段
(41)の前記第1出力に結合された第1入力と、前記
合成器(30)の前記帰還入力に結合された第2入力と
、出力とを有する第2カウンタ手段(42);入力信号
に応答して順次カウントする第3カウンタ手段(43)
であって、前記第2レジスタ手段(41)の前記第2出
力に結合された第1入力と、前記合成器(30)の前記
帰還入力に結合された第2入力と、第1出力と、前記待
機論理手段(48)の前記第3入力に結合された第2出
力とを有する第3カウンタ手段(43);およびプリス
ケーラを制御するモジュラス制御論理手段(54)であ
って、前記第2カウンタ手段(42)の前記出力に結合
された第1入力と、前記第3カウンタ手段(43)の前
記出力に結合された第2入力と、前記待機論理手段(4
8)の前記第2制御出力に結合された第3入力と、出力
とを有するモジュラス制御論理手段(54);によって
構成されることを特徴とする合成器(30)。
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