JPH09191248A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH09191248A
JPH09191248A JP8002381A JP238196A JPH09191248A JP H09191248 A JPH09191248 A JP H09191248A JP 8002381 A JP8002381 A JP 8002381A JP 238196 A JP238196 A JP 238196A JP H09191248 A JPH09191248 A JP H09191248A
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JP
Japan
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voltage
vco
output
frequency
frequency divider
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Pending
Application number
JP8002381A
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English (en)
Inventor
Toru Sasayama
徹 笹山
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Filing date
Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 LPFの時定数が小さくてもVCOの雑音特
性が劣化せず、ロック時間を短くする。 【解決手段】 外部からの基準信号を分周する基準分周
器11と、VCOの出力信号を分周する比較分周器17
と、分周器出力の位相を比較する位相比較器12と、H
L電圧切替え器18の切替信号を発生するまでの時間を
カウントするタイマ13と、位相比較器12から出され
る位相誤差信号によってVCOの制御電圧を加減出力す
るチャージポンプ(CP)14と、VCOの制御電圧の
ノイズを除去するローパスフィルタ(LPF)15と、
その制御電圧によって任意の周波数を出力する電圧制御
発振器(VCO)16と、VCOの制御電圧VCと設定
電圧VRの和及び差を求める加算器23と減算器24及
びタイマ時間TMによってチャージポンプの電圧を切り
替えるスイッチ25よりなるチャージポンプ出力の可変
範囲を制御するHL電圧切替器18により構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、自動車
電話、及びページャなどの携帯用無線通信機に用いられ
る周波数シンセサイザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のPLL(Phase Locked Loo
p)を用いた周波数シンセサイザのブロック図の一例で
あり、外部からの基準信号を1/N1に分周する基準分
周器11と、分周器出力の位相を比較する位相比較器1
2と、位相比較器から出される位相誤差信号によってV
COの制御電圧を加減するチャージポンプ(CP)14
と、VCOの制御電圧のノイズを除去するローパスフィ
ルタ(LPF)15と、その制御電圧によって任意の周
波数を出力する電圧制御発振器(VCO)16と、VC
Oの出力信号を1/N2に分周する比較分周器17とで
構成される。
【0003】入力に水晶発振器などを用いた基準周波数
発振器を接続し、基準分周器11及び比較分周器17の
分周比を制御することによってVCO16の制御電圧を
変化させ、基準信号発振器と同等の安定度を持つ任意の
周波数が出力から得られる。
【0004】この動作を図5のタイムチャートを用いて
説明する。FR51は基準信号を1/N1に分周した信
号であり、FV52はVCO16の出力周波数を1/N
2に分周した信号である。ここでFR51に対してFV
52が遅れた時にHiになるのが遅れ信号EH53であ
り、逆にFR51に対してFV52が早い時にHiにな
るのが進み信号EL54である。このEH53とEL5
4をチャージポンプ14に入力し、チャージポンプ出力
DOP55を出力する。
【0005】図4はチャージポンプ14の回路の一例で
ある。図中のHには電源電圧が接続され、Lは接地して
いる。ELがHiの時はQ1がON状態となり、Q2も
ON状態となる。これによってHからDOPへ電荷が流
入する。また、EHがHiの時はQ3がON状態とな
り、DOPからLへ電荷が流出する。これによってVC
O16の制御電圧を制御しFRとFVが同周期になる様
に動作する。
【0006】図6は周波数が一定となった定常状態にお
けるFR、FV、DOPの動作を表わしたタイムチャー
トである。定常状態ではFR61とFV62の周期は同
じであるが、何らかの影響で微小なズレを生じると、そ
の時のズレを修正する様にDOP63も図のように変化
する。このような電源電圧と接地間電圧で変化するDO
PがそのままVCO16の制御電圧となると、そのパル
ス状の電圧変化に対してVCO16の発振周波数が変化
し、VCO16の雑音特性が劣化してしまうため、LP
F15をつかって雑音成分を消してVCO16の制御電
圧とする。
【0007】ここでDOPの出力レベルを図7に示す。
図中71(実線)はDOP出力、72、73(破線)は
それぞれ電源電圧および接地レベル(0V)である。図
示したように、DOPは72、73の間(Vdd)をフ
ルスイングする波形となる。
【0008】LPF15の時定数を小さくすると、この
雑音成分のもれのためにVCO16の雑音特性が劣化す
る。また、LPF15の時定数を大きくすると、シンセ
サイザが希望の周波数に安定するまでの時間、すなわち
ロック時間が大きくなり、間欠受信をおこなう時の低消
費電流化を阻んでいた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術ではチャージポンプの出力電圧DOPが電源電圧と接
地間で大きく変化し、雑音成分が大きいために、VCO
の雑音特性が劣化し、また、その雑音成分を消すために
LPFの時定数を大きくするとロック時間が大きくなり
低消費電流化を阻んでいた。
【0010】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
排除し、LPFの時定数が小さくてもVCOの雑音特性
を劣化させず、ロック時間の短いPLL周波数シンセサ
イザを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、周波数シ
ンセサイザにおけるチャージポンプの可変範囲を設定す
る電圧を切り替える切替器と、該切替器を周波数切り替
え時と定常状態時とで切り替えるCPUもしくは内蔵タ
イマとを設けたことによって達成される。
【0012】また上記の目的は、チャージポンプの可変
範囲を設定する電圧を切り替える切替器と、該切替器を
周波数切り替え時と定常状態時とで切り替えるCPUも
しくは内蔵タイマと、定常状態時に切り替えられた上記
切替器にVCOの制御電圧に対する任意の設定電圧の加
減算出力電圧を供給する加算器および減算器とを設けた
ことによって達成される。
【0013】上記の手段によれば、定常状態では可変範
囲設定電圧を小さく、電源投入やチャンネル切り替え時
は大きい電圧に切り替えることができる。
【0014】また、定常状態時ではチャージポンプ出力
DOPは、VCO制御電圧VCに対し±設定電圧VRし
か変化しない小さい可変範囲の電圧にすることができ雑
音の発生を抑制できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。図1は本発明の一実施形態を示すブロック図であ
る。外部からの基準信号を1/N1に分周する基準分周
器11と、VCOの出力信号を1/N2には分周する比
較分周器17と、分周器出力の位相を比較する位相比較
器12と、HL電圧切替え器18の切替信号を発生する
までの時間をカウントするタイマ13と、位相比較器1
2から出される位相誤差信号によってVCOの制御電圧
を加減出力するチャージポンプ(CP)14と、VCO
の制御電圧のノイズを除去するローパスフィルタ(LP
F)15と、その制御電圧によって任意の周波数を出力
する電圧制御発振器(VCO)16と、チャージポンプ
の出力電圧の可変範囲を制御するHL電圧切替え器18
とで構成される。
【0016】図2は、図1のHL電圧切替え器18の構
成を示す。入力のVCOの制御電圧VCと任意の設定電
圧VRのバッファ回路21,22と、VC、VRの和お
よび差を求める加算器23と減算器24、及び切替え信
号TMによってチャージポンプのHおよびLの電圧を切
り替える切替えスイッチ25により成る。
【0017】先ず図2によりHL電圧切替え器18の動
作を説明する。タイマ13はあらかじめシンセサイザが
任意の周波数にロックするまでの時間をセットしてお
り、任意の周波数に周波数を切り替えるようにCPUか
ら信号が出されてからの時間をカウントし、セットされ
た時間まではLowレベルを出力し、その時間をすぎる
とHiとなる。
【0018】切替え信号TMがLowの時、すなわち電
源投入時やチャンネル切り替えなどの周波数切替え時
は、切り替えスイッチ25が1側に接続され、チャージ
ポンプのHには電源電圧Vddが接続され、Lは接地さ
れる。従来と同じ接続で同じ動作をする。
【0019】切替え信号TMがHiの時、すなわち周波
数が一定となった定常状態では切り替えスイッチ25が
2側に接続され、チャージポンプ14のHにはVCOの
制御電圧VCに対し任意の設定電圧VRだけ高い電圧が
加わり、LにはVCよりVRだけ低い電圧が加わる。
【0020】図8は本発明実施後の定常状態におけるチ
ャージポンプ出力DOPのタイムチャートである。本発
明実施後の出力81、電源電圧82、接地電圧0V8
3、VCO16の制御電圧VCより設定電圧VR高い電
圧84、VCよりVR低い電圧85をそれぞれ示す。
【0021】図のように、チャージポンプ出力DOPは
現在のVCO16の制御電圧VCに対して±VRしか変
化しなくなる。したがって、VRをなるべく小さく設定
することによって、VCO16の制御電圧VCへ流出す
る雑音成分も小さくなりLPF15の時定数も小さくて
すむようになる。それによりシンセサイザのロック時間
が短くなり、低消費電流化につながる。
【0022】なお、電源投入時やチャンネル切り替え時
はスイッチ25が1側に接続されているから、出力81
はVdd82と0V83との間をスイングし、ロック時
間を短縮させるように働く。
【0023】この例においてVRは一定電圧となってい
るが、可変抵抗やCPUなどの制御による可変電圧とし
て、最適値を設定するようにしてもよい。また、加算器
および減算器に入力するVRをそれぞれ別々に重みを付
けて設定するようにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、定常状
態におけるチャージポンプ出力の雑音成分を低減でき、
低雑音のシンセサイザを構成できる。また、LPFの時
定数を小さくできるためロック時間が短くなり、低消費
電流化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図。
【図2】図1のLH電圧切替え器の詳細ブロック図。
【図3】従来のPLLを用いた周波数シンセサイザのブ
ロック図。
【図4】図3のチャージポンプの回路図。
【図5】図3のPLLの動作のタイムチャート。
【図6】定常状態のPLLの動作のタイムチャート。
【図7】DOPの出力レベルを示すタイムチャート。
【図8】本発明実施後のチャージポンプ出力のタイムチ
ャート。
【符号の説明】
11…基準分周器、12…位相比較器、13…タイマ、
14…チャージポンプ、15…ローパスフィルタ(LP
F)、16…電圧制御発振器(VCO)、17…比較分
周器、18…HL電圧切替え器、21…バッファ、22
…バッファ、23…加算器、24…減算器、25…切り
替えスイッチ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部からの基準信号を分周する基準分周
    器と、制御電圧によって任意の周波数の出力信号電圧を
    発生する電圧制御発振器(VCO)と、該VCOの出力
    信号を分周する比較分周器と、上記基準分周器と比較分
    周器の出力信号の位相を比較する位相比較器と、該位相
    比較器から出される位相誤差信号によって上記VCOの
    制御電圧を加減出力するチャージポンプと、該チャージ
    ポンプの出力するVCOの制御電圧のノイズを除去する
    ローパスフィルタと、上記位相比較器から出力される位
    相誤差信号によってロック信号を発生するロック信号発
    生器を備えた周波数シンセサイザにおいて、チャージポ
    ンプの可変範囲を設定する電圧を切り替える切替器と、
    該切替器を周波数切り替え時と定常状態時とで切り替え
    るCPUもしくは内蔵タイマとを設けたことを特徴とし
    た周波数シンセサイザ。
  2. 【請求項2】 外部からの基準信号を分周する基準分周
    器と、制御電圧によって任意の周波数の出力信号電圧を
    発生する電圧制御発振器(VCO)と、該VCOの出力
    信号を分周する比較分周器と、上記基準分周器と比較分
    周器の出力信号の位相を比較する位相比較器と、該位相
    比較器から出される位相誤差信号によって上記VCOの
    制御電圧を加減出力するチャージポンプと、該チャージ
    ポンプの出力するVCOの制御電圧のノイズを除去する
    ローパスフィルタと、上記位相比較器から出力される位
    相誤差信号によってロック信号を発生するロック信号発
    生器を備えた周波数シンセサイザにおいて、チャージポ
    ンプの可変範囲を設定する電圧を切り替える切替器と、
    該切替器を周波数切り替え時と定常状態時とで切り替え
    るCPUもしくは内蔵タイマと、定常状態時に切り替え
    られた上記切替器にVCOの制御電圧に対する任意の設
    定電圧の加減算出力電圧を供給する加算器及び減算器と
    を設けたことを特徴とした周波数シンセサイザ。
JP8002381A 1996-01-10 1996-01-10 周波数シンセサイザ Pending JPH09191248A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7928806B2 (en) 2008-12-18 2011-04-19 Electronics And Telecommunications Research Institute Low voltage frequency synthesizer using boosting method for power supply voltage of charge pump

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US7928806B2 (en) 2008-12-18 2011-04-19 Electronics And Telecommunications Research Institute Low voltage frequency synthesizer using boosting method for power supply voltage of charge pump

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