JPH0496424A - Signal generator - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To speedily and stably follow up a setting change to be executed to an output frequency, which is synthesized by a PLL, rapidly over a wide range by constituting the loop filter of the PLL of a programmable low-pass filter LPF which passing characteristic can be variably set. CONSTITUTION:The direct current output voltage of a phase comparator 4 is extracted with a fixed time constant and applied to a voltage controlled oscillator 1 as a frequency control voltage Vc. For a loop filter 50, the programmable LPF is used and for this programmable LPF, the passing characteristic is changed by varying the constant of a circuit element forming a delay time constant, for example. The passing characteristic of this programmable loop filter 50 is controlled by a control part 7 together with a frequency dividing ratio N of a frequency divider circuit 2. Therefore, the changing characteristic of a voltage to control the output frequency of the voltage controlled oscillator 1 can be optimized corresponding to the state of changing the set frequency. Thus, the setting change to be executed to the output frequency, which is synthesized by the PLL, rapidly over the wide range can be speedily and stably followed up and executed.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、信号発生器、さらには位相ロックループいわ
ゆるＰＬＬによって任意の周波数を合成して出力する信
号発生器に適用して有効な技術に関するもので、例えば
ＳＳＧ　（標準信号発生器）などの測定に利用して有効
な技術に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a technique that is effective when applied to a signal generator, and furthermore, to a signal generator that synthesizes and outputs arbitrary frequencies using a phase-locked loop, so-called PLL. For example, it relates to techniques that are effective in measuring SSG (Standard Signal Generator).

［従来の技術］ 第３図は、例えば従来のＳＳＧに使われているＰＬＬ方
式の信号発生器の概略構成を示す。[Prior Art] FIG. 3 shows a schematic configuration of a PLL type signal generator used, for example, in a conventional SSG.

同図に示す信号発生器は、電圧制御発振器１と、この電
圧制御発振器１の出力周波数ｆｘを任意の分周比Ｎで分
割するプログラマブル分周回路２ど、基準周波数発生器
３と、−■−記骨分周回路２出力周波数ｆｘ／Ｎと上記
基準周波数発生器３の出力周波数ｆｓとを比較する位相
比較器４と、この位相比較器４の直流出力電圧を一定の
時定数で取り出して上記電圧制御発振器】に周波数制御
電圧Ｖｃとして与えるループ・フィルタ５と、」１記制
御電圧Ｖｃによって制御される上記電圧制御発振器１の
出力周波数ｆｘを外部へ出力させるための電力増幅器６
と、上記分周回路２の分周比Ｎを制御する制御部（ＣＰ
Ｕ）７とを有し、プログラマブル分周回路２の分周比Ｎ
を可変設定することによって任意の周波数（ｆｘ＝ＮＸ
ｆｓ）の信号を合成して出力させることが行なわれてい
た。ここで、上記ループ・フィルタ５には、一定の遅延
時定数を持つＬＰＦ　（ローパス・フィルタ）が使用さ
れていた（例えば、オーム社１：１１行［エレクＩ・ロ
ニクス　１９８９年１１月号Ｊｐｐ８］〜９５参照）。The signal generator shown in the figure includes a voltage controlled oscillator 1, a programmable frequency dividing circuit 2 that divides the output frequency fx of the voltage controlled oscillator 1 by an arbitrary frequency division ratio N, a reference frequency generator 3, -■ - A phase comparator 4 that compares the output frequency fx/N of the frequency divider circuit 2 and the output frequency fs of the reference frequency generator 3, and extracts the DC output voltage of this phase comparator 4 at a constant time constant. a loop filter 5 which supplies the frequency control voltage Vc to the voltage controlled oscillator 1; and a power amplifier 6 for outputting the output frequency fx of the voltage controlled oscillator 1 controlled by the control voltage Vc to the outside.
and a control section (CP) that controls the frequency dividing ratio N of the frequency dividing circuit 2.
U) 7, and the frequency division ratio N of the programmable frequency divider circuit 2 is
By setting variably, any frequency (fx=NX
fs) signals were combined and output. Here, an LPF (low-pass filter) having a constant delay time constant was used for the loop filter 5 (for example, Ohmsha 1:11 line [Electronic I. Ronics November 1989 issue Jpp8] -95).

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、」一連した技術には、次のような問題の
あることが本発明者らによってあきらがとされた。[Problems to be Solved by the Invention] However, the inventors have found that the series of techniques has the following problems.

すなわち、ＳＳＧなどの測定器では、出力信号の周波数
を頻繁かつ広範囲に変化させることが行なわれる。この
ようなときに、上述した従来の信号発生器では、出力周
波数ｆｘの設定を変更したときの応答が遅いため、例え
ば生産ラインでの自動測定を高速で行なわせることがで
きなかった。That is, in measuring instruments such as SSG, the frequency of the output signal is changed frequently and over a wide range. In such a case, the above-described conventional signal generator has a slow response when changing the setting of the output frequency fx, and therefore cannot perform automatic measurement at high speed on a production line, for example.

上記信号発生器の応答を速くするためには、−１−記ル
ープ・フィルタ５の時定数を小さくすること、すなわち
遮断周波数を高くすることが考えられる。In order to speed up the response of the signal generator, it is conceivable to reduce the time constant of the loop filter 5 (-1), that is, to increase the cutoff frequency.

ところが、ループ・フィルタ５の時定数を小さくすると
、第４図（Ａ）に示すように、Ｐ　Ｉ−、Ｌの安定度が
低下して、周波数の設定を大幅に変更させたどきに、い
わゆるハンチング現象によるリンギングが発生しやすく
なり、このために出力周波数ｆｘが目的周波数１’　ｏ
　（１’　ｏ　＝　Ｎ　Ｘ　ｉ’　ｓ　）に達するまで
の応答がかえって遅くなるということが明らかになった
。一方、上記ループ・フィルタ５のり 時定数を大きくすると、第４図（ｒ３）に示すように、
Ｐ　Ｌ　Ｉ、の安定度が高くなることによりリンギング
は生じにくくなるものの、周波数の設定を大幅に変更さ
せたときに、出力周波数ｆｘを目的周波数ｆｏに引き込
むのに長い時間がかがるようになるため、急激あるいは
広範囲に行なわれる周波数の設定変更には追従できなく
なるという問題が生じる。However, if the time constant of the loop filter 5 is made small, as shown in FIG. Ringing due to the hunting phenomenon is likely to occur, and for this reason, the output frequency fx is lower than the target frequency 1' o
It has become clear that the response until reaching (1' o = N X i' s ) is rather delayed. On the other hand, if the time constant of the loop filter 5 is increased, as shown in FIG. 4 (r3),
Although ringing becomes less likely to occur as the stability of P L I increases, it also takes a long time to bring the output frequency fx to the target frequency fo when the frequency setting is changed significantly. Therefore, a problem arises in that it is no longer possible to follow changes in frequency settings that occur suddenly or over a wide range.

本発明の１」的は、Ｐ　ＣＩ、によって合成される出力
周波数を、急激かつ広範囲に行なわれる設定変更に迅速
かつ安定に追従して変化させられるようにするという技
術を提供することにある。One object of the present invention is to provide a technology that allows the output frequency synthesized by PCI to be changed quickly and stably to follow changes in settings that occur rapidly and over a wide range.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

［課題を解決するだめの手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。[Means for Solving the Problems] Representative inventions disclosed in this application will be summarized as follows.

すなわち、通過特性が可変設定可能なプログラマブルＬ
ｌ）Ｉ”（ローパス・フィルタ）によって１）ＬＩ、の
ループ・フィルタな構成し、出力周波数が設定変更され
る過渡時に、その設定変更の内容に応じて上記ループ・
フィルタの通過特性を変化させるというものである。In other words, it is a programmable L whose pass characteristics can be variably set.
1) I" (low-pass filter) constitutes a loop filter of 1) LI, and when the output frequency setting is changed in a transient state, the above-mentioned loop filter is configured according to the content of the setting change.
This is to change the pass characteristics of the filter.

「作用コ 上記した手段によれば、電圧制御発振器の出力周波数を
制御する電圧の変化特性を周波数の設定変更の状態に応
じて最適化することができるようになる。According to the above-described means, it becomes possible to optimize the change characteristics of the voltage that controls the output frequency of the voltage controlled oscillator according to the state of the frequency setting change.

これにより、Ｉ）　Ｌ　Ｌ、によって合成される出力周
波数を、急激かつ広範囲に行なわれる設定変更に迅速か
つ安定に追従して変化さぜれるようにするという目的が
達成される。This achieves the objective of changing the output frequency synthesized by I) LL in a manner that quickly and stably follows a sudden and wide-ranging setting change.

［実施例コ 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

なお、各図中、同一符号は同一・あるいは相当部分を示
す。In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

第１図は本発明の技術が適用された信号発生器の一実施
例を示したものであって、ｌは電圧制御発振器、２は上
記電圧制御発振器Ｉの出力周波数ｆｘを任意の分周比Ｎ
で分割するプログラマブル分周回路、３は水晶発振子を
周波数基準とする基準周波数発生器、４は上記分周回路
２の出力周波数ｆｘ／Ｎと上記基準周波数発生器３の出
力周波数ｆｓとを比較する位相比較器、５０は上記は位
相比較器４の直流出力電圧を一定の時定数で取り出して
上記電圧制御発振器１に周波数制御電圧ＶＣとして与え
るループ・フィルタ、６は上記制御電圧Ｖｃによって制
御される上記電圧制御発振器１の出力周波数ｆｘを外部
へ出力させるための電力増幅器、７は上記分周回路２の
分周比Ｎを制御する制御部（ｃｐｕ）である。FIG. 1 shows an embodiment of a signal generator to which the technology of the present invention is applied, where l is a voltage controlled oscillator, and 2 is an arbitrary dividing ratio for the output frequency fx of the voltage controlled oscillator I. N
3 is a reference frequency generator that uses a crystal oscillator as a frequency reference; 4 is a comparison between the output frequency fx/N of the frequency divider circuit 2 and the output frequency fs of the reference frequency generator 3; 50 is a loop filter that takes out the DC output voltage of the phase comparator 4 at a constant time constant and supplies it to the voltage controlled oscillator 1 as a frequency control voltage VC; 6 is a loop filter that is controlled by the control voltage Vc; A power amplifier 7 is a control unit (CPU) for controlling the frequency division ratio N of the frequency dividing circuit 2.

ここで、上記ループ・フィルタ５０には、例えば遅延時
定数を形成する回路素子の定数を可変することによって
通過特性が変化させられるプログラマブルＬＰＦ　（ロ
ーパス・フィルタ）が使用されている。このプログラマ
ブル・ループ・フィルタ５０の通過特性は、分周回路２
の分周比Ｎとともに、制御部６によって制御されるよう
になっている。Here, the loop filter 50 uses a programmable LPF (low-pass filter) whose pass characteristic can be changed by changing the constant of a circuit element forming a delay time constant, for example. The pass characteristic of this programmable loop filter 50 is determined by the frequency dividing circuit 2.
It is controlled by the control section 6 along with the frequency division ratio N of .

制御部７は、マイクロ回路化された汎用情報処理装置い
わゆるマイクロコンピュータを用いて構成され、分周回
路２の分周比Ｎを操作することによって出力周波数ｆｘ
の設定を変更させるとともに、出力周波数ｆｘの設定が
変更される過渡時に、その設定変更の内容に応じて上記
ループ・フィルタ５０の通過特性を段階的に変化させる
制御を行なう。このため、制御部７は、分周回路２に対
して周波数設定データＤｐを送出するとと、もに、ルー
プ・フィルタ５０に対して特性設定データｆｐを送出す
るように構成されている。The control unit 7 is configured using a microcircuited general-purpose information processing device, a so-called microcomputer, and controls the output frequency fx by manipulating the frequency division ratio N of the frequency dividing circuit 2.
At the same time, during a transient period when the setting of the output frequency fx is changed, control is performed to change the pass characteristics of the loop filter 50 in stages according to the contents of the setting change. Therefore, the control section 7 is configured to send the frequency setting data Dp to the frequency dividing circuit 2 and also send the characteristic setting data fp to the loop filter 50.

次に、以」二のように構成された信号発生器の動作につ
いて説明する。Next, the operation of the signal generator configured as described below will be explained.

先ず、第１図に示した信号発生器は、電圧制御発振器ｌ
、分周回路２、位相比較器４、ループ・フィルタ５０等
によって、分周回路２によって分割された周波数ｆｘ／
Ｎが基準周波数ｆｓとなるようなＰ　ｒ、、　Ｌ動作が
行なわれる。これにより、分周回路２の分周比Ｎを設定
すれば、これに応じた周波数（ｆ　ｘ＝ＮＸ　ｆ　ｓ）
の信号を合成して出力させることができる。この出力信
号の周波数（ｆｘ＝ＮＸｆｓ）は、分周回路２の分周比
Ｎによって任意に変更することができる。First, the signal generator shown in FIG.
, the frequency dividing circuit 2, the phase comparator 4, the loop filter 50, etc., the frequency fx/
P r, , L operations are performed such that N becomes the reference frequency fs. As a result, if the frequency division ratio N of the frequency divider circuit 2 is set, the corresponding frequency (f x = NX f s)
signals can be combined and output. The frequency of this output signal (fx=NXfs) can be arbitrarily changed by the frequency dividing ratio N of the frequency dividing circuit 2.

ここで、分周回路２の分周比Ｎによって出力周波数ｆｘ
の設定が変更される過渡時には、その設定変更の内容に
応じてループ・フィルタ５０の通過特性も変化させられ
る。Here, the output frequency fx is determined by the frequency division ratio N of the frequency divider circuit 2.
During a transition period when the settings of the loop filter 50 are changed, the pass characteristics of the loop filter 50 are also changed in accordance with the content of the settings change.

例えば、第２図に示すように、分周回路２の分周比Ｎに
よって定められる目的周波数ｆｏが大幅に変更されると
、この変更に合わせたタイミングでもって、ループ・フ
ィルタ５０の遅延時定数（あるいは高域遮断周波数）が
段階的な変化させられる。具体的には、ループ・フィル
タ５０の遅延時定数を、目的周波数ｆｏ　（ｆｏ＝ＮＸ
ｆｓ）の変更と同時に一時的に減少させ、出力周波数ｆ
Ｘが目的周波数ｆＯに近付くにしたがって増大させて定
常時に戻すことが行なわれる。For example, as shown in FIG. 2, when the target frequency fo determined by the frequency division ratio N of the frequency divider circuit 2 is changed significantly, the delay time constant of the loop filter 50 is changed at a timing corresponding to this change. (or the high cutoff frequency) is changed in stages. Specifically, the delay time constant of the loop filter 50 is set to the target frequency fo (fo=NX
fs) and temporarily decrease the output frequency f
As X approaches the target frequency fO, it is increased and returned to a steady state.

これにより、電圧制御発振器ｌの出力周波数ｆＸは、目
的周波数ｆｏの変更直後にて、ループ・フィルタ５０の
遅延時定数が一時的に減少させられることにより、変更
された目的周波数ｆｏに向かって急激に変化することが
できる。出力周波数ｆｘが目的周波数ｆＯに達する頃に
なると、ループ・フィルタ５０の遅延時定数が増大させ
られることにより、出力周波数ｆｘの変化速度が低下さ
せられて、目的周波数ｆｏを大きく飛び越えることが抑
制されるようになる。この結果、出力周波数ｆｘは、ハ
ンチング現象を起こすことなく、１」画周波数ｆｏに速
やかに達して安定させられるようになる。As a result, the output frequency fX of the voltage controlled oscillator l rapidly moves toward the changed target frequency fo by temporarily decreasing the delay time constant of the loop filter 50 immediately after the target frequency fo is changed. can change to. When the output frequency fx reaches the target frequency fO, the delay time constant of the loop filter 50 is increased, thereby reducing the rate of change of the output frequency fx and preventing it from significantly exceeding the target frequency fo. Become so. As a result, the output frequency fx quickly reaches the 1'' image frequency fo and is stabilized without causing any hunting phenomenon.

以上のようにして、電圧制御発振器ｌの出力周波数ｆｘ
を制御する電圧Ｖｃの変化特性を周波数の設定変更の状
態に応じて最適化し、Ｐ　Ｌ　Ｌによって合成される出
力周波数ｆｘを急激かつ広範囲に行なわれる設定変更に
迅速かつ安定に追従して変化させることが可能になる。As described above, the output frequency fx of the voltage controlled oscillator l
The change characteristics of the voltage Vc that controls the frequency are optimized according to the state of frequency setting changes, and the output frequency fx synthesized by P L L is changed quickly and stably to follow sudden and wide range setting changes. becomes possible.

また、制御電圧Ｖｃを変調信号で変化させることによっ
て出力信号に周波数変調をかける場合は、ループ・フィ
ルタ５０の遅延時定数を定常時よりも大きめに設定する
ことにより、その変調を安定にかけることができるよう
になる。In addition, when frequency modulating the output signal by changing the control voltage Vc with a modulation signal, the modulation can be stably applied by setting the delay time constant of the loop filter 50 to be larger than in the steady state. You will be able to do this.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は一■二記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, the present invention is not limited to the Examples 1 and 2, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Needless to say.

例えば、プログラム・ループ・フィルタ５０は、アナロ
グ信号によって特性が制御されるものであってもよい。For example, the program loop filter 50 may have characteristics controlled by an analog signal.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背Ｉｔとなった利用分野である測定器に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、例えば周波数チャンネルの変更が頻繁に行なわれる
携帯熱線電話機などにも適用できる。The above explanation has mainly been about the case where the invention made by the present inventor is applied to measuring instruments, which is the field of application for which it was based, but the invention is not limited to this. It can also be applied to portable hot-wire telephones.

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡ｊｌｔに説明すれば下記のとおりで
ある。[Effects of the Invention] The effects obtained by typical inventions disclosed in this application are briefly explained below.

すなわち、Ｐ　Ｌ　Ｌによって合成される出力周波数を
、急激かつ広範囲に行なわれる設定変更に迅速かつ安定
に追従して変化させることができるという効果が得られ
る。That is, an effect can be obtained in that the output frequency synthesized by PLL can be quickly and stably changed to follow a sudden and wide-ranging setting change.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例による信シ）発生器の概要を
示すブロック図、 第２図は第１図に示した信号発生器の要部の動作例を示
すタイミングチャート、 第３図は従来の信号発生器の概要を示すブロック図、 第４図は第３図に示した信号発生器の要部の動作例を示
すタイミングチャートである。。 ■・・・・電圧制御発振器、２・・・・プログラマブル
分周回路、３・・・・基準周波数発生器、４・・・位相
比較器、５０・・・・ループ・フィルタ（プログラマブ
ルＬＰＦ）、６　・・・７１力増幅器、７・・ＣＰＵ、
ｆｘ・・・出力周波数、ｆｓ・・・・基準周第 図 時間−一一一−→ 第 （Ａ） 時間−−−−→ （Ｂ） 時間−一一一→FIG. 1 is a block diagram showing an overview of a signal generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart showing an example of the operation of the main parts of the signal generator shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a block diagram showing an outline of a conventional signal generator, and FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation of main parts of the signal generator shown in FIG. 3. . ■... Voltage controlled oscillator, 2... Programmable frequency divider, 3... Reference frequency generator, 4... Phase comparator, 50... Loop filter (programmable LPF), 6...71 power amplifier, 7...CPU,
fx...Output frequency, fs...Reference cycle time -111-→ (A) Time----→ (B) Time-111→

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力周波
数を任意の分周比で分割するプログラマブル分周回路と
、この分周回路の出力周波数と基準周波数とを比較する
位相比較器と、この位相比較機の出力を所定の時定数で
取り出して上記電圧制御発振器に周波数制御電圧として
与えるループ・フィルタとによって構成される位相ロッ
クループ方式の信号発生器であって、通過特性が可変設
定可能なプログラマブル・ローパス・フィルタによって
上記ループ・フィルタを構成したことを特徴とする信号
発生器。 ２、電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力周波
数を任意の分周比で分割するプログラマブル分周回路と
、この分周回路の出力周波数と基準周波数とを比較する
位相比較器と、この位相比較器の出力を所定の時定数で
取り出して上記電圧制御発振器に周波数制御電圧として
与えるループ・フィルタとによって構成される位相ロッ
クループ方式の信号発生器であって、通過特性が可変設
定可能なプログラマブル・ローパス・フィルタによって
上記ループ・フィルタを構成し、出力周波数の設定が変
更される過渡時に、その設定変更の内容に応じて上記ル
ープ・フィルタの通過特性を変化させるようにしたこと
を特徴とする信号発生器。[Claims] 1. A voltage controlled oscillator, a programmable frequency dividing circuit that divides the output frequency of this voltage controlled oscillator by an arbitrary frequency division ratio, and a phase that compares the output frequency of this frequency dividing circuit with a reference frequency. A phase-locked loop signal generator consisting of a comparator and a loop filter that extracts the output of the phase comparator at a predetermined time constant and supplies it to the voltage-controlled oscillator as a frequency control voltage, and has a pass characteristic. A signal generator characterized in that the loop filter is constituted by a programmable low-pass filter that can be variably set. 2. A voltage controlled oscillator, a programmable frequency dividing circuit that divides the output frequency of this voltage controlled oscillator by an arbitrary frequency division ratio, a phase comparator that compares the output frequency of this frequency dividing circuit with a reference frequency, and this phase A phase-locked loop signal generator consisting of a loop filter that extracts the output of the comparator at a predetermined time constant and supplies it to the voltage-controlled oscillator as a frequency control voltage, and is programmable with variable pass characteristics. - The loop filter is configured by a low-pass filter, and during a transient period when the output frequency setting is changed, the pass characteristic of the loop filter is changed according to the content of the setting change. signal generator.