JPH1084278A - Pll回路 - Google Patents
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- JPH1084278A JPH1084278A JP8238905A JP23890596A JPH1084278A JP H1084278 A JPH1084278 A JP H1084278A JP 8238905 A JP8238905 A JP 8238905A JP 23890596 A JP23890596 A JP 23890596A JP H1084278 A JPH1084278 A JP H1084278A
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 108091028140 FREP Proteins 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/0805—Details of the phase-locked loop the loop being adapted to provide an additional control signal for use outside the loop
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
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- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
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- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/10—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/22—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using more than one loop
- H03L7/23—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using more than one loop with pulse counters or frequency dividers
-
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L2207/00—Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
- H03L2207/06—Phase locked loops with a controlled oscillator having at least two frequency control terminals
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造ばらつきや動作中の温度変化などによる
特性変化を自動的に補償する、信頼性の高いPLL回路
を提供すること。 【解決手段】 位相比較器1で入力信号の位相と帰還信
号の位相とを比較して位相誤差電圧を生成する。前記位
相誤差電圧の高調波成分をループフィルタ2で除去して
フィルタ出力電圧を生成する。前記フィルタ出力電圧を
電圧−電流変換回路3aで位相誤差電流に変換する。自
動バイアス調整回路10で生成したバイアス電流と前記
位相誤差電流とを加算器3cで加算して制御電流を生成
させる。前記制御電流に応じて電流制御発振器3bが発
振出力信号を生成する。前記発振出力信号にしたがって
1/Nカウンタ4が前記帰還信号を生成する。
特性変化を自動的に補償する、信頼性の高いPLL回路
を提供すること。 【解決手段】 位相比較器1で入力信号の位相と帰還信
号の位相とを比較して位相誤差電圧を生成する。前記位
相誤差電圧の高調波成分をループフィルタ2で除去して
フィルタ出力電圧を生成する。前記フィルタ出力電圧を
電圧−電流変換回路3aで位相誤差電流に変換する。自
動バイアス調整回路10で生成したバイアス電流と前記
位相誤差電流とを加算器3cで加算して制御電流を生成
させる。前記制御電流に応じて電流制御発振器3bが発
振出力信号を生成する。前記発振出力信号にしたがって
1/Nカウンタ4が前記帰還信号を生成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は位相ロックループ
(PLL)回路に関する。
(PLL)回路に関する。
【0002】
【従来の技術】通信回路網など様々な電子回路において
PLL回路が使用されることは一般に知られている。代
表的なPLL回路は、図4に示すように、位相比較器1
01と、ループフィルタ102と、電圧制御発振器(V
CO)103とを含んでいる。位相比較器101は入力
信号Vinの位相と電圧制御発振器103の出力信号V
oscの位相とを比較し、その位相差に相当する信号
(即ち誤差電圧Ve)を生成する。誤差電圧Veに応じ
て、ループフィルタ102は制御電圧Vctrを生成
し、これを電圧制御発振器103に供給する。制御電圧
Vctrにしたがって、電圧制御発振器103は出力信
号Voscの周波数Foscを制御する。ループ全体は
負帰還を構成し、電圧制御発振器103の出力信号Vo
scの位相を入力信号Vinの位相に近づけるようには
たらくため、最終的には電圧制御発振器103の出力信
号Voscは入力信号Vinに同期する。
PLL回路が使用されることは一般に知られている。代
表的なPLL回路は、図4に示すように、位相比較器1
01と、ループフィルタ102と、電圧制御発振器(V
CO)103とを含んでいる。位相比較器101は入力
信号Vinの位相と電圧制御発振器103の出力信号V
oscの位相とを比較し、その位相差に相当する信号
(即ち誤差電圧Ve)を生成する。誤差電圧Veに応じ
て、ループフィルタ102は制御電圧Vctrを生成
し、これを電圧制御発振器103に供給する。制御電圧
Vctrにしたがって、電圧制御発振器103は出力信
号Voscの周波数Foscを制御する。ループ全体は
負帰還を構成し、電圧制御発振器103の出力信号Vo
scの位相を入力信号Vinの位相に近づけるようには
たらくため、最終的には電圧制御発振器103の出力信
号Voscは入力信号Vinに同期する。
【0003】図5を参照すると、電圧制御発振器103
の制御電圧−発振周波数特性が示されている。制御電圧
−発振周波数特性が特性線50で表されかつ制御電圧V
ctrが範囲50b内にある場合には、電圧制御発振器
103の出力可能な周波数は範囲50a内となる。すな
わち図4に示すPLL回路の同期可能な入力信号Vin
の周波数は範囲50a内となる。
の制御電圧−発振周波数特性が示されている。制御電圧
−発振周波数特性が特性線50で表されかつ制御電圧V
ctrが範囲50b内にある場合には、電圧制御発振器
103の出力可能な周波数は範囲50a内となる。すな
わち図4に示すPLL回路の同期可能な入力信号Vin
の周波数は範囲50a内となる。
【0004】また入力信号Vinがない場合の、ループ
フィルタ102の出力電圧(即ち制御電圧Vctr)を
Vcとすると、電圧制御発振器103の自走発振周波数
はFc0となる。
フィルタ102の出力電圧(即ち制御電圧Vctr)を
Vcとすると、電圧制御発振器103の自走発振周波数
はFc0となる。
【0005】電圧制御発振器103の自走発振周波数F
cは、入力信号Vinの周波数Finに近いことが望ま
しく、入力信号Vinの周波数Finがあらかじめ想定
される場合は、自走発振周波数Fcがその周波数になる
ように設計される。
cは、入力信号Vinの周波数Finに近いことが望ま
しく、入力信号Vinの周波数Finがあらかじめ想定
される場合は、自走発振周波数Fcがその周波数になる
ように設計される。
【0006】前述の図4が示すようなPLL回路では、
電圧制御発振器103の特性は一意に決まるため、同期
がとれる入力信号Vinの周波数範囲(図5の範囲50
a)は限られる。そのため同期をとりたい入力信号Vi
nの周波数Finが変わるたびに電圧制御発振器103
を設計し直す必要があった。
電圧制御発振器103の特性は一意に決まるため、同期
がとれる入力信号Vinの周波数範囲(図5の範囲50
a)は限られる。そのため同期をとりたい入力信号Vi
nの周波数Finが変わるたびに電圧制御発振器103
を設計し直す必要があった。
【0007】また製造プロセスのばらつきや動作中の周
囲温度の変化などによって電圧制御発振器103の特性
(自走発振周波数Fcや同期可能な周波数範囲)が設計
値からずれた場合、自走発振周波数Fcと入力信号Vi
nの周波数の差が設計値より広がることにより、PLL
回路が同期(安定)するまでの時間が長くなったり、ル
ープフィルタの最適値が変化したり、最悪の場合、入力
信号Vinの周波数が電圧制御発振器103の同期可能
な周波数範囲から外れて同期しなくなるという問題点が
あった。
囲温度の変化などによって電圧制御発振器103の特性
(自走発振周波数Fcや同期可能な周波数範囲)が設計
値からずれた場合、自走発振周波数Fcと入力信号Vi
nの周波数の差が設計値より広がることにより、PLL
回路が同期(安定)するまでの時間が長くなったり、ル
ープフィルタの最適値が変化したり、最悪の場合、入力
信号Vinの周波数が電圧制御発振器103の同期可能
な周波数範囲から外れて同期しなくなるという問題点が
あった。
【0008】図5を参照すると、電圧制御発振器103
の制御電圧−発振周波数特性の設計値が特性線50で表
されるとき、制御電圧Vctrが範囲50b内にあるの
に対して電圧制御発振器103の発振周波数は範囲50
a内であり、自走発振周波数はFc0である。これに対
し、製造ばらつきや周囲温度の変化により電圧制御発振
器103の制御電圧−発振周波数特性がずれて特性線5
1になった場合、発振周波数は範囲51a内となり、自
走発振周波数はFc1となる。同様に電圧制御発振器1
03の制御電圧−発振周波数特性が特性線52になった
場合、発振周波数は範囲52a内となり、自走発振周波
数はFc2となる。
の制御電圧−発振周波数特性の設計値が特性線50で表
されるとき、制御電圧Vctrが範囲50b内にあるの
に対して電圧制御発振器103の発振周波数は範囲50
a内であり、自走発振周波数はFc0である。これに対
し、製造ばらつきや周囲温度の変化により電圧制御発振
器103の制御電圧−発振周波数特性がずれて特性線5
1になった場合、発振周波数は範囲51a内となり、自
走発振周波数はFc1となる。同様に電圧制御発振器1
03の制御電圧−発振周波数特性が特性線52になった
場合、発振周波数は範囲52a内となり、自走発振周波
数はFc2となる。
【0009】従来のPLL回路では、その動作の信頼性
を上げるために、製造プロセスのばらつきや動作中の周
囲温度の変化などをあらかじめ見込んで、電圧制御発振
器の発振周波数範囲を大きくとる必要があった。ひとつ
の方法として、電圧制御発振器のゲインを大きくするこ
とで、PLL回路の同期可能な入力周波数の範囲を広く
するという方法がある。しかしこの場合ノイズに対して
敏感になり、ジッタが大きくなるという問題があった。
を上げるために、製造プロセスのばらつきや動作中の周
囲温度の変化などをあらかじめ見込んで、電圧制御発振
器の発振周波数範囲を大きくとる必要があった。ひとつ
の方法として、電圧制御発振器のゲインを大きくするこ
とで、PLL回路の同期可能な入力周波数の範囲を広く
するという方法がある。しかしこの場合ノイズに対して
敏感になり、ジッタが大きくなるという問題があった。
【0010】また、電圧制御発振器のゲインを大きくす
ると、製造ばらつきによる自走発振周波数Fcと入力信
号Vinの周波数Finの差のばらつきが大きくなり、
ループフィルタの最適値が製品によって大きく異なり、
製品ごとにフィルタを調整しなければならないという問
題があった。
ると、製造ばらつきによる自走発振周波数Fcと入力信
号Vinの周波数Finの差のばらつきが大きくなり、
ループフィルタの最適値が製品によって大きく異なり、
製品ごとにフィルタを調整しなければならないという問
題があった。
【0011】そこで特開昭58−140822号公報や
特公平04−001527号公報で報告されているPL
L回路は、バイアス電流で電圧制御発振器の中心周波数
(自走発振周波数)を固定し、電圧制御発振器のゲイン
を可変にすることで同期可能な周波数範囲を広くしてい
る。
特公平04−001527号公報で報告されているPL
L回路は、バイアス電流で電圧制御発振器の中心周波数
(自走発振周波数)を固定し、電圧制御発振器のゲイン
を可変にすることで同期可能な周波数範囲を広くしてい
る。
【0012】また特開昭61−144125号公報や特
開平06−152401号公報で報告されているPLL
回路は、電圧制御発振器のゲインや自走発振周波数Fc
を、製造ばらつきによらず、設計値(外部入力値)にな
るように調整する期間を設けている。
開平06−152401号公報で報告されているPLL
回路は、電圧制御発振器のゲインや自走発振周波数Fc
を、製造ばらつきによらず、設計値(外部入力値)にな
るように調整する期間を設けている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭58−
140822号公報や特公平04−001527号公報
のPLL回路は、自走発振周波数を決定するバイアス電
流を抵抗素子やトランジスタで生成しているため、製造
プロセスのパラメータ(トランジスタのしきい値電圧や
抵抗値)が設計時のパラメータとずれた場合、自走発振
周波数Fcや同期周波数範囲は設計値からずれ、最悪の
場合同期が取れなくなる虞がある。
140822号公報や特公平04−001527号公報
のPLL回路は、自走発振周波数を決定するバイアス電
流を抵抗素子やトランジスタで生成しているため、製造
プロセスのパラメータ(トランジスタのしきい値電圧や
抵抗値)が設計時のパラメータとずれた場合、自走発振
周波数Fcや同期周波数範囲は設計値からずれ、最悪の
場合同期が取れなくなる虞がある。
【0014】また特開昭61−144125号公報や特
開平06−152401号公報のPLL回路では、調整
可能な周波数の範囲や分解能を大きくとるためには、カ
ウンタやDIA変換器などの調整回路が大きくなり、回
路のオーバーヘッドが無視できなくなる。また初めに調
整を行うため、動作中の周囲温度の変化などによる特性
変化は調整できないという問題もある。
開平06−152401号公報のPLL回路では、調整
可能な周波数の範囲や分解能を大きくとるためには、カ
ウンタやDIA変換器などの調整回路が大きくなり、回
路のオーバーヘッドが無視できなくなる。また初めに調
整を行うため、動作中の周囲温度の変化などによる特性
変化は調整できないという問題もある。
【0015】それ故に本発明の課題は、製造ばらつきや
動作中の温度変化などによる特性変化を自動的に補償す
る、信頼性の高いPLL回路を提供することにある。
動作中の温度変化などによる特性変化を自動的に補償す
る、信頼性の高いPLL回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力信
号の位相と帰還信号の位相とを比較して位相誤差電圧を
生成する位相比較器と、前記位相誤差電圧の高調波成分
を除去してフィルタ出力電圧を生成するループフィルタ
と、前記フィルタ出力電圧を位相誤差電流に変換する電
圧−電流変換回路と、バイアス電流を生成するためのバ
イアス電流生成手段と、前記位相誤差電流と前記バイア
ス電流とを加算して制御電流を生成する加算器と、前記
制御電流に応じて発振出力信号を生成する電流制御発振
器と、前記発振出力信号にしたがって前記帰還信号を生
成するカウンタとを含むことを特徴とするPLL回路が
得られる。
号の位相と帰還信号の位相とを比較して位相誤差電圧を
生成する位相比較器と、前記位相誤差電圧の高調波成分
を除去してフィルタ出力電圧を生成するループフィルタ
と、前記フィルタ出力電圧を位相誤差電流に変換する電
圧−電流変換回路と、バイアス電流を生成するためのバ
イアス電流生成手段と、前記位相誤差電流と前記バイア
ス電流とを加算して制御電流を生成する加算器と、前記
制御電流に応じて発振出力信号を生成する電流制御発振
器と、前記発振出力信号にしたがって前記帰還信号を生
成するカウンタとを含むことを特徴とするPLL回路が
得られる。
【0017】前記バイアス電流生成手段は、前記電流制
御発振器の自走発振周波数が入力信号の周波数と等しく
なるように前記バイアス電流を自動的に調整して前記加
算器に出力する自動バイアス調整回路を含むものである
ことが好ましい。
御発振器の自走発振周波数が入力信号の周波数と等しく
なるように前記バイアス電流を自動的に調整して前記加
算器に出力する自動バイアス調整回路を含むものである
ことが好ましい。
【0018】前記自動バイアス調整回路は、基準クロッ
ク信号の位相と調整回路内帰還信号の位相とを比較して
調整回路内位相誤差電圧を生成する位相比較器と、前記
調整回路内位相誤差電圧の高調波成分を除去して調整回
路内フィルタ出力電圧を生成するループフィルタと、前
記調整回路内フィルタ出力電圧を調整回路内制御電流に
変換するとともに前記バイアス電流を生成する電圧−電
流変換回路と、前記調整回路内制御電流に応じて調整回
路内発振出力信号を生成するレプリカ発振器と、前記調
整回路内発振出力信号にしたがって前記調整回路内帰還
信号を生成するカウンタとを含むものであることが好ま
しい。
ク信号の位相と調整回路内帰還信号の位相とを比較して
調整回路内位相誤差電圧を生成する位相比較器と、前記
調整回路内位相誤差電圧の高調波成分を除去して調整回
路内フィルタ出力電圧を生成するループフィルタと、前
記調整回路内フィルタ出力電圧を調整回路内制御電流に
変換するとともに前記バイアス電流を生成する電圧−電
流変換回路と、前記調整回路内制御電流に応じて調整回
路内発振出力信号を生成するレプリカ発振器と、前記調
整回路内発振出力信号にしたがって前記調整回路内帰還
信号を生成するカウンタとを含むものであることが好ま
しい。
【0019】
【作用】本発明のPLL回路は、バイアス電流生成手段
において、電圧制御発振器の自走発振周波数が入力信号
周波数と等しくなるようなバイアス電流を生成するた
め、製造ばらつきや動作中に周囲温度に変化が生じて
も、電圧制御発振器は常に期待(設計値)通りの特性を
もち、信頼性の高い動作が得られる。
において、電圧制御発振器の自走発振周波数が入力信号
周波数と等しくなるようなバイアス電流を生成するた
め、製造ばらつきや動作中に周囲温度に変化が生じて
も、電圧制御発振器は常に期待(設計値)通りの特性を
もち、信頼性の高い動作が得られる。
【0020】また本発明のPLL回路は、電圧制御発振
器の自走発振周波数をバイアス電流生成手段によって任
意に決定できるため、同期周波数範囲を広くするために
電圧制御発振器のゲインを大きくする必要がなく、安定
性の高い(低ジッタ)動作が得られる。
器の自走発振周波数をバイアス電流生成手段によって任
意に決定できるため、同期周波数範囲を広くするために
電圧制御発振器のゲインを大きくする必要がなく、安定
性の高い(低ジッタ)動作が得られる。
【0021】また本発明のPLL回路は、製造ばらつき
や動作中に周囲温度に変化が生じても、バイアス電流生
成手段のはたらきによって、電圧制御発振器の自走発振
周波数と入力信号の周波数の差が大きくなることはな
く、ループフィルタの最適値は変わらず、フィルタの調
整を行う必要がない。
や動作中に周囲温度に変化が生じても、バイアス電流生
成手段のはたらきによって、電圧制御発振器の自走発振
周波数と入力信号の周波数の差が大きくなることはな
く、ループフィルタの最適値は変わらず、フィルタの調
整を行う必要がない。
【0022】
【発明の実施の形態】図1を参照して、本発明の実施の
形態に係るPLL回路について詳細に説明する。このP
LL回路は、位相比較器1と、ループフィルタ2と、電
圧制御発振器3と、1/Nカウンタ4と、自動バイアス
調整回路10とを含んでいる。位相比較器1は入力信号
Vinの位相と電圧制御発振器3の出力信号Voscを
1/Nカウンタ4でN分周した帰還信号V1Nの位相と
を比較して、その位相差に相当する信号(即ち位相誤差
電圧Ve)をループフィルタ2に入力する。ループフィ
ルタ2は位相誤差電圧Veの高調波成分を取り除きフィ
ルタ出力電圧Ve”として電圧制御発振器3に入力す
る。電圧制御発振器3はカウンタ4の出力信号である帰
還信号V1Nの位相が入力信号の位相に一致するように
制御される。帰還信号V1Nが入力信号Vinに同期し
たとき、電圧制御発振器3は入力信号VinのN倍の周
波数で発振している。後文にて詳述するように、自動バ
イアス調整回路10は基準クロック信号Vclkに応じ
てバイアス電流Ibiasを生成するものである。
形態に係るPLL回路について詳細に説明する。このP
LL回路は、位相比較器1と、ループフィルタ2と、電
圧制御発振器3と、1/Nカウンタ4と、自動バイアス
調整回路10とを含んでいる。位相比較器1は入力信号
Vinの位相と電圧制御発振器3の出力信号Voscを
1/Nカウンタ4でN分周した帰還信号V1Nの位相と
を比較して、その位相差に相当する信号(即ち位相誤差
電圧Ve)をループフィルタ2に入力する。ループフィ
ルタ2は位相誤差電圧Veの高調波成分を取り除きフィ
ルタ出力電圧Ve”として電圧制御発振器3に入力す
る。電圧制御発振器3はカウンタ4の出力信号である帰
還信号V1Nの位相が入力信号の位相に一致するように
制御される。帰還信号V1Nが入力信号Vinに同期し
たとき、電圧制御発振器3は入力信号VinのN倍の周
波数で発振している。後文にて詳述するように、自動バ
イアス調整回路10は基準クロック信号Vclkに応じ
てバイアス電流Ibiasを生成するものである。
【0023】電圧制御発振器3は、電圧−電流変換回路
3aと、電流制御発振器3bと、加算器3cとを含んで
いる。電圧−電流変換回路3aはループフィルタ2のフ
ィルタ出力電圧Ve゛を位相誤差電流Ieに変換する。
加算器3cは、位相誤差電流Ieとバイアス電流Ibi
asとを加算し、制御電流Ictrを生成する。電流制
御発振器3bは制御電流Ictrに応じて発振出力信号
Voscを生成する。
3aと、電流制御発振器3bと、加算器3cとを含んで
いる。電圧−電流変換回路3aはループフィルタ2のフ
ィルタ出力電圧Ve゛を位相誤差電流Ieに変換する。
加算器3cは、位相誤差電流Ieとバイアス電流Ibi
asとを加算し、制御電流Ictrを生成する。電流制
御発振器3bは制御電流Ictrに応じて発振出力信号
Voscを生成する。
【0024】入力信号がないときもしくは入力信号Vi
nと帰還信号Vctrに位相差がないとき、位相誤差電
流Ieはゼロになる。このとき、バイアス電流Ibia
sによって電流制御発振器3bは発振する。すなわち電
流制御発振器3bの自走発振周波数Fcはバイアス電流
Ibiasによって決まる。バイアス電流は自動バイア
ス調整回路10によって、自走発振周波数Fcが任意の
周波数(入力信号Vinの周波数Fin)になるように
自動調整される。
nと帰還信号Vctrに位相差がないとき、位相誤差電
流Ieはゼロになる。このとき、バイアス電流Ibia
sによって電流制御発振器3bは発振する。すなわち電
流制御発振器3bの自走発振周波数Fcはバイアス電流
Ibiasによって決まる。バイアス電流は自動バイア
ス調整回路10によって、自走発振周波数Fcが任意の
周波数(入力信号Vinの周波数Fin)になるように
自動調整される。
【0025】入力信号Vinが入力されると、入力信号
Vinの位相と帰還信号V1Nの位相の位相差が比較さ
れ、位相誤差電流Ieが変化して電流制御発振器3bを
制御し、最終的に帰還信号V1Nは入力信号Vinに同
期する。
Vinの位相と帰還信号V1Nの位相の位相差が比較さ
れ、位相誤差電流Ieが変化して電流制御発振器3bを
制御し、最終的に帰還信号V1Nは入力信号Vinに同
期する。
【0026】電流制御発振器3bの制御電流−発振周波
数特性を図3に示す。図3に示すように、電流制御発振
器3bの特性が、製造プロセスのばらつきや周囲温度に
よって設計時の特性(図3の30)からずれても、図1
のPLL回路ではバイアス電流Ibias−n(n=
0,1,2)が自動的に調整されることにより、自走発
振周波数Fcおよぴ発振周波数の範囲30aは一定に保
たれる。
数特性を図3に示す。図3に示すように、電流制御発振
器3bの特性が、製造プロセスのばらつきや周囲温度に
よって設計時の特性(図3の30)からずれても、図1
のPLL回路ではバイアス電流Ibias−n(n=
0,1,2)が自動的に調整されることにより、自走発
振周波数Fcおよぴ発振周波数の範囲30aは一定に保
たれる。
【0027】自動バイアス調整回路10を第2図に示
す。自動バイアス調整回路10は基準クロック信号Vc
lkを入力信号とするPLL回路を構成するものであ
り、位相比較器11と、フープフィルタ12と、電圧制
御発振器13と、1/Mカウンタ14とをl含んでい
る。位相比較器11は、基準クロック信号Vclkの位
相と電圧制御発振器13の出力信号Vrepを1/Mカ
ウンタ14でM分周した信号V1Mの位相差とを比較
し、その位相差に相当する信号(即ち調整回路内位相誤
差信号Vee)をループフィルタ12に入力する。ルー
プフィルタ12は調整回路内位相誤差電圧Veeの高調
波成分を取り除き調整回路内フィルタ出力電圧Vee”
として電圧制御発振器13に入力する。電圧制御発振器
13はカウンタ14の出力信号(即ち調整回路内帰還信
号V1M)の位相が基準クロック信号Vclkの位相に
一致するように制御される。調整回路内帰還信号V1M
が基準クロック信号Vclkに同期したとき、電圧制御
発振器13は基準クロック信号VclkのM倍の周波数
で発振している。
す。自動バイアス調整回路10は基準クロック信号Vc
lkを入力信号とするPLL回路を構成するものであ
り、位相比較器11と、フープフィルタ12と、電圧制
御発振器13と、1/Mカウンタ14とをl含んでい
る。位相比較器11は、基準クロック信号Vclkの位
相と電圧制御発振器13の出力信号Vrepを1/Mカ
ウンタ14でM分周した信号V1Mの位相差とを比較
し、その位相差に相当する信号(即ち調整回路内位相誤
差信号Vee)をループフィルタ12に入力する。ルー
プフィルタ12は調整回路内位相誤差電圧Veeの高調
波成分を取り除き調整回路内フィルタ出力電圧Vee”
として電圧制御発振器13に入力する。電圧制御発振器
13はカウンタ14の出力信号(即ち調整回路内帰還信
号V1M)の位相が基準クロック信号Vclkの位相に
一致するように制御される。調整回路内帰還信号V1M
が基準クロック信号Vclkに同期したとき、電圧制御
発振器13は基準クロック信号VclkのM倍の周波数
で発振している。
【0028】電圧制御発振器13は電圧−電流変換回路
13aと電流制御発振器3bのレプリカ発振器13bと
を含んでいる。電圧−電流変換回路13aは、ループフ
ィルタ12の調整回路内フィルタ出力電圧Vee゛を電
流に変換し調整回路内制御電流Irepを出力する。位
相比較器11とループフィルタ12と電圧制御発振器1
3と1/Mカウンタ14からなるPLL回路が周知の動
作により安定時したとき、1/Mカウンタ14の調整回
路内帰還信号V1Mは基準クロック信号Vclkに同期
する。このとき電圧制御発振器13のレプリカ発振器1
3bは基準クロック信号VclkのM倍の周波数で発振
している。調整回路内制御電流Irepは、レプリカ発
振器13bを基準クロック信号VclkのM倍の周波数
で発振させるのに必要な値をもつ。こうして自動バイア
ス調整回路10は調整回路内制御電流Irepと等しい
電流をバイアス電流Ibaisとして出力する。即ち、
自動バイアス調整回路10はバイアス電流生成手段とし
て働く。
13aと電流制御発振器3bのレプリカ発振器13bと
を含んでいる。電圧−電流変換回路13aは、ループフ
ィルタ12の調整回路内フィルタ出力電圧Vee゛を電
流に変換し調整回路内制御電流Irepを出力する。位
相比較器11とループフィルタ12と電圧制御発振器1
3と1/Mカウンタ14からなるPLL回路が周知の動
作により安定時したとき、1/Mカウンタ14の調整回
路内帰還信号V1Mは基準クロック信号Vclkに同期
する。このとき電圧制御発振器13のレプリカ発振器1
3bは基準クロック信号VclkのM倍の周波数で発振
している。調整回路内制御電流Irepは、レプリカ発
振器13bを基準クロック信号VclkのM倍の周波数
で発振させるのに必要な値をもつ。こうして自動バイア
ス調整回路10は調整回路内制御電流Irepと等しい
電流をバイアス電流Ibaisとして出力する。即ち、
自動バイアス調整回路10はバイアス電流生成手段とし
て働く。
【0029】電流制御発振器3bとレプリカ発振器13
bは、同じ回路構成、同じ電気特性を持つものとする。
レプリカ発振器13bがある周波数Frepで発振して
いるとき、その制御電流Irepと等しい電流をバイア
ス電流Ibiasとして電流制御発振器3bに与えれ
ば、電流制御発振器3bの自走発振周波数はFrepと
なる。すなわちレプリカ発振器13bの発振周波数を変
えることで、電流制御発振器3bの自走発振周波数を任
意に決定することができる。レプリカ発振器13bの発
振周波数Frepは、基準クロック信号Vclkによっ
て可変である。
bは、同じ回路構成、同じ電気特性を持つものとする。
レプリカ発振器13bがある周波数Frepで発振して
いるとき、その制御電流Irepと等しい電流をバイア
ス電流Ibiasとして電流制御発振器3bに与えれ
ば、電流制御発振器3bの自走発振周波数はFrepと
なる。すなわちレプリカ発振器13bの発振周波数を変
えることで、電流制御発振器3bの自走発振周波数を任
意に決定することができる。レプリカ発振器13bの発
振周波数Frepは、基準クロック信号Vclkによっ
て可変である。
【0030】入力信号Vinの周波数をFinとし、自
動バイアス調整回路10の基準クロック信号の周波数を
Fclkとすると、レプリカ発振器13bの発振周波
数、すなわち電流制御発振器3bの自走周波数Fcは式
(1)で表される。
動バイアス調整回路10の基準クロック信号の周波数を
Fclkとすると、レプリカ発振器13bの発振周波
数、すなわち電流制御発振器3bの自走周波数Fcは式
(1)で表される。
【0031】 Fc=M・Fclk=N・Fin (1) 式(1)を変形して Fclk=N/M・Fin (2) 電流制御発振器3bの自走周波数をFinにするために
は、N/M・Finという周波数の基準クロック信号を
自動バイアス調整回路10に与えればよい。基準クロッ
ク信号Vclkには、サイドバンドノイズのないピュア
な信号が望まれるが、高い周波数の基準クロックを生成
することは困難で、そのような基準クロック発生器は高
価である。
は、N/M・Finという周波数の基準クロック信号を
自動バイアス調整回路10に与えればよい。基準クロッ
ク信号Vclkには、サイドバンドノイズのないピュア
な信号が望まれるが、高い周波数の基準クロックを生成
することは困難で、そのような基準クロック発生器は高
価である。
【0032】上述したPIL回路は、同期をとりたい入
力信号Vinの周波数Finが高周波でも、N/M比を
小さくとれば基準クロックVclkの周波数Fclkは
低周波に抑えられ、高価な高周波基準クロック発生器を
必要としない。
力信号Vinの周波数Finが高周波でも、N/M比を
小さくとれば基準クロックVclkの周波数Fclkは
低周波に抑えられ、高価な高周波基準クロック発生器を
必要としない。
【0033】PLL回路として高い安定性を得るために
は十分な位相余裕が必要である。位相余裕が十分とれる
ように図4に示す従来のPLL回路でループフィルタ1
02のカットオフ周波数を低く設定すると、入力信号周
波数Finと自走発振周波数Fcの位相差信号がループ
フィルタ102を通過できなくなり同期が取れなくな
る。
は十分な位相余裕が必要である。位相余裕が十分とれる
ように図4に示す従来のPLL回路でループフィルタ1
02のカットオフ周波数を低く設定すると、入力信号周
波数Finと自走発振周波数Fcの位相差信号がループ
フィルタ102を通過できなくなり同期が取れなくな
る。
【0034】上述したPLL回路では、自動バイアス調
整回路10により自走発振周波数Fcは入力信号周波数
Finと近くなるように自動調整されるため、位相差信
号Veは低周波信号となり、十分な位相余裕が取れるよ
うループフィルタ3のカットオフ周波数を低く設定して
も、同期が取れなくなることはない。これにより上述し
たPLL回路は高い安定性を得ることができる。
整回路10により自走発振周波数Fcは入力信号周波数
Finと近くなるように自動調整されるため、位相差信
号Veは低周波信号となり、十分な位相余裕が取れるよ
うループフィルタ3のカットオフ周波数を低く設定して
も、同期が取れなくなることはない。これにより上述し
たPLL回路は高い安定性を得ることができる。
【0035】また図2に示す自動バイアス調整回路10
のループフィルタ12のカットオフ周波数を高く設計し
ておけば、同時に広い同期周波数範囲を確保することが
できる。
のループフィルタ12のカットオフ周波数を高く設計し
ておけば、同時に広い同期周波数範囲を確保することが
できる。
【0036】一般に従来のPLL回路では、電圧制御発
振器103のゲインを大きくすると同期できる周波数範
囲が広がるが、ノイズに対して敏感になりジッタが大き
くなるという問題がある。
振器103のゲインを大きくすると同期できる周波数範
囲が広がるが、ノイズに対して敏感になりジッタが大き
くなるという問題がある。
【0037】図1及び図2に示すPLL回路では、同期
できる周波数範囲は自動バイアス調整回路10内の電圧
制御発振器13のゲインで決まり、ジッタなどのPLL
回路の安定性は電圧制御発振器3のゲインで決まる。し
たがって電圧制御発振器13のゲインを大きくし、電圧
制御発振器3のゲインを小さく設計することで、広い同
期周波数範囲と低ジッタ特性が同時に得られる。
できる周波数範囲は自動バイアス調整回路10内の電圧
制御発振器13のゲインで決まり、ジッタなどのPLL
回路の安定性は電圧制御発振器3のゲインで決まる。し
たがって電圧制御発振器13のゲインを大きくし、電圧
制御発振器3のゲインを小さく設計することで、広い同
期周波数範囲と低ジッタ特性が同時に得られる。
【0038】なお電圧制御発振器3,13のゲインは、
電圧制御発振器を電圧−電流変換回路3a,13aと電
流制御発振器3b,13bの組み合わせとしているの
で、電圧−電流変換回路3a,13aの利得(即ち電圧
−電流変換率)を変えることで、自由に設計できる。
電圧制御発振器を電圧−電流変換回路3a,13aと電
流制御発振器3b,13bの組み合わせとしているの
で、電圧−電流変換回路3a,13aの利得(即ち電圧
−電流変換率)を変えることで、自由に設計できる。
【0039】
【発明の効果】本発明の第1の効果は、製造ばらつきや
動作中の周囲温度の変化などが補償できる、ということ
である。その理由は、レプリカ発振器を用いて、自走発
振周波数が入力信号周波数と同じになるようなバイアス
電流を自動生成し、電流制御発振器に与えているからで
ある。
動作中の周囲温度の変化などが補償できる、ということ
である。その理由は、レプリカ発振器を用いて、自走発
振周波数が入力信号周波数と同じになるようなバイアス
電流を自動生成し、電流制御発振器に与えているからで
ある。
【0040】本発明の第2の効果は、広い同期周波数範
囲と低ジッタ特性を両立できる、ということである。そ
の理由は、本発明のPLL回路の同期できる周波数範囲
は自動バイアス調整回路内の電圧制御発振器のゲインで
決まり、ジッタなどのPLL回路の安定性は電圧制御発
振器のゲインで決まり、両電圧制御発振器のゲインを別
々に設計できるからである。電圧制御発振器のゲインを
大きくし、電圧制御発振器のゲインを小さく設計するこ
とで、広い同期周波数範囲と低ジッタ特性が同時に得ら
れる。
囲と低ジッタ特性を両立できる、ということである。そ
の理由は、本発明のPLL回路の同期できる周波数範囲
は自動バイアス調整回路内の電圧制御発振器のゲインで
決まり、ジッタなどのPLL回路の安定性は電圧制御発
振器のゲインで決まり、両電圧制御発振器のゲインを別
々に設計できるからである。電圧制御発振器のゲインを
大きくし、電圧制御発振器のゲインを小さく設計するこ
とで、広い同期周波数範囲と低ジッタ特性が同時に得ら
れる。
【0041】本発明の第3の効果は、製造ばらつきや動
作中に周囲温度に変化が生じてもループフィルタを調整
する必要がない、ということである。その理由は、自動
バイアス調整回路のはたらきによって、製造ばらつきや
周囲温度の変化が生じても、電圧制御発振器の自走発振
周波数と入力信号の周波数の差が大きくなることはな
く、ループフィルタの最適値は変わらないからである。
作中に周囲温度に変化が生じてもループフィルタを調整
する必要がない、ということである。その理由は、自動
バイアス調整回路のはたらきによって、製造ばらつきや
周囲温度の変化が生じても、電圧制御発振器の自走発振
周波数と入力信号の周波数の差が大きくなることはな
く、ループフィルタの最適値は変わらないからである。
【図1】本発明の実施の形態に係るPLL回路を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図2】図1のPLL回路に含まれた自動バイアス調整
回路を示すブロック図。
回路を示すブロック図。
【図3】図1のPLL回路に含まれた電流制御発振器の
制御電流−発振周波数特性を理想化した特性図。
制御電流−発振周波数特性を理想化した特性図。
【第4図】従来のPLL回路のブロック図。
【第5図】図4のPLL回路に含まれた電圧制御発振器
の制御電圧−発振周波数特性を理想化した特性図。
の制御電圧−発振周波数特性を理想化した特性図。
1,11,101 位相比較器 2,12,102 ループフィルタ 3,13,103 電圧制御発振器 3a,13a 電圧−電流変換回路 3b 電流制御発振器 3c 加算器 13b レプリカ発振器(電流制御発振器) 4 1/Nカウンタ 14 1/Mカウンタ 10 自動バイアス調整回路
Claims (3)
- 【請求項1】 入力信号の位相と帰還信号の位相とを比
較して位相誤差電圧を生成する位相比較器と、前記位相
誤差電圧の高調波成分を除去してフィルタ出力電圧を生
成するループフィルタと、前記フィルタ出力電圧を位相
誤差電流に変換する電圧−電流変換回路と、バイアス電
流を生成するためのバイアス電流生成手段と、前記位相
誤差電流と前記バイアス電流とを加算して制御電流を生
成する加算器と、前記制御電流に応じて発振出力信号を
生成する電流制御発振器と、前記発振出力信号にしたが
って前記帰還信号を生成するカウンタとを含むことを特
徴とするPLL回路。 - 【請求項2】 前記バイアス電流生成手段は、前記電流
制御発振器の自走発振周波数が入力信号の周波数と等し
くなるように前記バイアス電流を自動的に調整して前記
加算器に出力する自動バイアス調整回路を含む請求項1
記載のPLL回路。 - 【請求項3】 前記自動バイアス調整回路は、基準クロ
ック信号の位相と調整回路内帰還信号の位相とを比較し
て調整回路内位相誤差電圧を生成する位相比較器と、前
記調整回路内位相誤差電圧の高調波成分を除去して調整
回路内フィルタ出力電圧を生成するループフィルタと、
前記調整回路内フィルタ出力電圧を調整回路内制御電流
に変換するとともに前記バイアス電流を生成する電圧−
電流変換回路と、前記調整回路内制御電流に応じて調整
回路内発振出力信号を生成するレプリカ発振器と、前記
調整回路内発振出力信号にしたがって前記調整回路内帰
還信号を生成するカウンタとを含む請求項2記載のPL
L回路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8238905A JPH1084278A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Pll回路 |
US08/925,405 US6150887A (en) | 1996-09-10 | 1997-09-08 | PLL Circuit in which output oscillation signal frequency can be controlled based on bias signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8238905A JPH1084278A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Pll回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1084278A true JPH1084278A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17037020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8238905A Pending JPH1084278A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Pll回路 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6150887A (ja) |
JP (1) | JPH1084278A (ja) |
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CN109656304B (zh) * | 2018-12-13 | 2021-02-12 | 成都芯源***有限公司 | 电流产生电路及其霍尔电路 |
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