JP2000201072A - 温度補償vcoを用いたpll回路 - Google Patents
温度補償vcoを用いたpll回路Info
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
- H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
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- H03L1/026—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature by using a memory for digitally storing correction values
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- H03L2207/06—Phase locked loops with a controlled oscillator having at least two frequency control terminals
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力データに対して電圧制御発振器VCOの
位相および周波数を同期させるPLL回路において、周
囲温度の変動に対して、常にVCOが位相比較器のプル
インレンジ内で発振するように制御された温度補償VC
Oを用いたPLL回路を提供する。 【解決手段】 温度センサを用いた温度・電圧変換部1
3を設け、VCO14の入力電圧に、あらかじめ外部制
御電圧を与え、位相比較器11のプルインレンジ内で発
振するように制御する。これにより、周囲温度の変動に
対して、常に安定なPLL動作を行う。
位相および周波数を同期させるPLL回路において、周
囲温度の変動に対して、常にVCOが位相比較器のプル
インレンジ内で発振するように制御された温度補償VC
Oを用いたPLL回路を提供する。 【解決手段】 温度センサを用いた温度・電圧変換部1
3を設け、VCO14の入力電圧に、あらかじめ外部制
御電圧を与え、位相比較器11のプルインレンジ内で発
振するように制御する。これにより、周囲温度の変動に
対して、常に安定なPLL動作を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に周囲温度が変
化した場合においても、周波数安定性等に影響が少ない
温度補償VCOを用いたPLL回路に関する。
化した場合においても、周波数安定性等に影響が少ない
温度補償VCOを用いたPLL回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、PLL回路は、位相比較器、周
波数比較器、ループフィルタ、電圧制御発振器VCO
(voltage controlled oscil
lator、以下VCOと称す)等から構成されてい
る。位相比較器のプルインレンジ・ロックレンジは一般
にあまり広くなく、周囲温度の変動や製造条件の変動に
よるVCOの発振周波数のばらつきが大きい場合、所定
の周波数に引き込むことができないことがある。
波数比較器、ループフィルタ、電圧制御発振器VCO
(voltage controlled oscil
lator、以下VCOと称す)等から構成されてい
る。位相比較器のプルインレンジ・ロックレンジは一般
にあまり広くなく、周囲温度の変動や製造条件の変動に
よるVCOの発振周波数のばらつきが大きい場合、所定
の周波数に引き込むことができないことがある。
【0003】これを防ぐ目的で、周波数比較器をプルイ
ンレンジの拡大等の目的で用いることが多いが、VCO
の発振周波数が所用の周波数と大きく異なる場合は、や
はり引き込むことができない。この場合、水晶発振器等
の精度の良いリファレンスクロックが必要となる。
ンレンジの拡大等の目的で用いることが多いが、VCO
の発振周波数が所用の周波数と大きく異なる場合は、や
はり引き込むことができない。この場合、水晶発振器等
の精度の良いリファレンスクロックが必要となる。
【0004】また、入力データが途絶えた場合に、VC
Oは所定の周波数から大きくはずれた周波数で動作する
ため、再びデータが入力された時に、PLLが再度ロッ
クするのに時間がかかる、すなわち、引き込み時間が長
くなる。
Oは所定の周波数から大きくはずれた周波数で動作する
ため、再びデータが入力された時に、PLLが再度ロッ
クするのに時間がかかる、すなわち、引き込み時間が長
くなる。
【0005】従来のPLL方式発振回路として、例えば
特開平8−265146号公報がある。これは、抵抗と
サーミスタを直列に接続し、出力電圧を得る場所を変え
ることによって、VCOの温度特性を補償する傾きの異
なるオフセット電圧を出力させるものである。
特開平8−265146号公報がある。これは、抵抗と
サーミスタを直列に接続し、出力電圧を得る場所を変え
ることによって、VCOの温度特性を補償する傾きの異
なるオフセット電圧を出力させるものである。
【0006】図3は、従来のPLL方式発振回路の原理
図である。図3において、このPLL方式発振回路は、
電圧出力部10と、VCO20と、温度補償回路30
と、位相比較器40と、ループフィルタ50と、基準周
波数信号発振器60と、分周器70とで構成されてい
る。ここでは、電圧出力部10が、周囲温度を検出し、
周囲温度に応じた電圧値を発生し、温度補償回路30へ
送る。
図である。図3において、このPLL方式発振回路は、
電圧出力部10と、VCO20と、温度補償回路30
と、位相比較器40と、ループフィルタ50と、基準周
波数信号発振器60と、分周器70とで構成されてい
る。ここでは、電圧出力部10が、周囲温度を検出し、
周囲温度に応じた電圧値を発生し、温度補償回路30へ
送る。
【0007】温度補償回路30は、送られた電圧値に基
づきVCO20の変調感度の変動を補償する。具体的に
は、温度補償回路30は、位相比較器40の感度値とV
CO20の変調感度値との積が周囲温度の値にかかわら
ず常時一定になるように、位相比較器40の出力に対し
て電圧値調整を行う。
づきVCO20の変調感度の変動を補償する。具体的に
は、温度補償回路30は、位相比較器40の感度値とV
CO20の変調感度値との積が周囲温度の値にかかわら
ず常時一定になるように、位相比較器40の出力に対し
て電圧値調整を行う。
【0008】これにより、周囲温度の変化に伴い、VC
O20の変調感度が変動しても、固有周波数およびダン
ピング定数の変動を防止して、位相雑音が増加したり、
引き込み時間が長くなったり、安定性が低下したりする
という悪影響が発生しないようにするものである。
O20の変調感度が変動しても、固有周波数およびダン
ピング定数の変動を防止して、位相雑音が増加したり、
引き込み時間が長くなったり、安定性が低下したりする
という悪影響が発生しないようにするものである。
【0009】図4は、図3に示すVCO20の変調感度
特性図である。周囲温度が変化した場合に、この変調感
度が変動することがある。この変動には、周囲温度が上
昇するにつれて、変調感度が上昇するタイプL1と、変
調感度が下降するタイプL2とがある。
特性図である。周囲温度が変化した場合に、この変調感
度が変動することがある。この変動には、周囲温度が上
昇するにつれて、変調感度が上昇するタイプL1と、変
調感度が下降するタイプL2とがある。
【0010】図5は、図3に示す電圧出力部10の構成
図である。この電圧出力部10は、抵抗R1、R2とサ
ーミスタTH1とにより構成されている。図5の(b)
では、図4に示すVCO20の変調感度が、周囲温度の
上昇に伴い上昇するタイプL1の場合は、電圧出力をサ
ーミスタTH1と抵抗R2との間から出力し、図5の
(a)では、図4に示すVCO20の変調感度が、周囲
温度の上昇に伴い下降するタイプL2の場合に、電圧出
力をサーミスタTH1と抵抗R1との間から出力する。
図である。この電圧出力部10は、抵抗R1、R2とサ
ーミスタTH1とにより構成されている。図5の(b)
では、図4に示すVCO20の変調感度が、周囲温度の
上昇に伴い上昇するタイプL1の場合は、電圧出力をサ
ーミスタTH1と抵抗R2との間から出力し、図5の
(a)では、図4に示すVCO20の変調感度が、周囲
温度の上昇に伴い下降するタイプL2の場合に、電圧出
力をサーミスタTH1と抵抗R1との間から出力する。
【0011】しかしながら、この方式では、製造条件の
ばらつきなどによって、VCOの変調感度にばらつきが
出た場合、サーミスタ値の傾きの再調整等が必要にな
る。また、光通信に用いられる光受信器においては、−
40〜+85℃という広い温度環境条件の下で用いられ
ることがあり、そのような場合のVCOの変調感度は、
図4に示すような線形では必ずしもなく、図5の(a)
や(b)のような方式での補償は課題である。
ばらつきなどによって、VCOの変調感度にばらつきが
出た場合、サーミスタ値の傾きの再調整等が必要にな
る。また、光通信に用いられる光受信器においては、−
40〜+85℃という広い温度環境条件の下で用いられ
ることがあり、そのような場合のVCOの変調感度は、
図4に示すような線形では必ずしもなく、図5の(a)
や(b)のような方式での補償は課題である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
課題を解決するものであり、このような現象を防ぐため
に、VCOの入力電圧にあらかじめ外部電圧を与えてお
き、VCOの発振周波数が位相比較器のプルインレンジ
以内となるような制御を行う。また、周囲温度の変動に
対し、それに追従して最適な外部電圧を発生する温度・
電圧変換部を設け、常にVCOが位相比較器のプルイン
レンジ内で発振するように制御された温度補償VCOを
用いたPLL回路を提供することを目的とする。
課題を解決するものであり、このような現象を防ぐため
に、VCOの入力電圧にあらかじめ外部電圧を与えてお
き、VCOの発振周波数が位相比較器のプルインレンジ
以内となるような制御を行う。また、周囲温度の変動に
対し、それに追従して最適な外部電圧を発生する温度・
電圧変換部を設け、常にVCOが位相比較器のプルイン
レンジ内で発振するように制御された温度補償VCOを
用いたPLL回路を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明にかかる温度補償VCOを用いたP
LL回路は、入力データに対して、電圧制御発振器VC
Oの位相および周波数を同期させるPLL回路におい
て、前記入力データと前記VCOから出力される信号と
の最適位相からのずれを検出し、その結果に応じた制御
電圧を出力する位相比較手段と、前記VCOに、あらか
じめ前記位相比較手段のプルインレンジ内で発振するよ
うな外部制御電圧を与える温度・電圧変換手段とを有す
ることを特徴としている。
に、請求項1の発明にかかる温度補償VCOを用いたP
LL回路は、入力データに対して、電圧制御発振器VC
Oの位相および周波数を同期させるPLL回路におい
て、前記入力データと前記VCOから出力される信号と
の最適位相からのずれを検出し、その結果に応じた制御
電圧を出力する位相比較手段と、前記VCOに、あらか
じめ前記位相比較手段のプルインレンジ内で発振するよ
うな外部制御電圧を与える温度・電圧変換手段とを有す
ることを特徴としている。
【0014】また、請求項2の発明にかかる温度補償V
COを用いたPLL回路は、前記温度・電圧変換手段
が、外部温度を感知する温度センサ手段と、感知したア
ナログである温度をデジタルに変換するアナログ/デジ
タル変換手段と、変換したデータを格納する記憶手段
と、記憶されたデジタルであるデータをアナログに変換
するデジタル/アナログ変換手段とを有することを特徴
としている。
COを用いたPLL回路は、前記温度・電圧変換手段
が、外部温度を感知する温度センサ手段と、感知したア
ナログである温度をデジタルに変換するアナログ/デジ
タル変換手段と、変換したデータを格納する記憶手段
と、記憶されたデジタルであるデータをアナログに変換
するデジタル/アナログ変換手段とを有することを特徴
としている。
【0015】また、請求項3の発明にかかる温度補償V
COを用いたPLL回路は、前記VCOが、あらかじ
め、その温度特性を測定されるものであることを特徴と
している。
COを用いたPLL回路は、前記VCOが、あらかじ
め、その温度特性を測定されるものであることを特徴と
している。
【0016】また、請求項4の発明にかかる温度補償V
COを用いたPLL回路は、前記記憶手段が、前記あら
かじめ測定されたVCOの温度特性を記憶するものであ
ることを特徴としている。
COを用いたPLL回路は、前記記憶手段が、前記あら
かじめ測定されたVCOの温度特性を記憶するものであ
ることを特徴としている。
【0017】また、請求項5の発明にかかる温度補償V
COを用いたPLL回路は、前記記憶手段が、前記あら
かじめ記憶されたVCOの温度特性を削除するものであ
ることを特徴としている。
COを用いたPLL回路は、前記記憶手段が、前記あら
かじめ記憶されたVCOの温度特性を削除するものであ
ることを特徴としている。
【0018】また、請求項6の発明にかかる温度補償V
COを用いたPLL回路は、前記記憶手段が、EEPR
OMであることを特徴としている。
COを用いたPLL回路は、前記記憶手段が、EEPR
OMであることを特徴としている。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施
例を示すPLL回路の構成図である。図1に示すよう
に、本発明の温度補償VCOを用いたPLL回路は、入
力データとVCO14との最適位相からのずれを検出
し、その位相の遅れあるいは進みに応じて、それに対応
する電圧を出力する位相比較器11と、PLLループの
時定数を決定するローパスフィルタあるいはラグリドフ
ィルタなどのループフィルタ12と、入力電圧によって
その発振周波数が制御されるVCO14と、周囲温度を
感知してその結果を電圧に変換し出力する温度・電圧変
換部13とによって構成されている。
の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施
例を示すPLL回路の構成図である。図1に示すよう
に、本発明の温度補償VCOを用いたPLL回路は、入
力データとVCO14との最適位相からのずれを検出
し、その位相の遅れあるいは進みに応じて、それに対応
する電圧を出力する位相比較器11と、PLLループの
時定数を決定するローパスフィルタあるいはラグリドフ
ィルタなどのループフィルタ12と、入力電圧によって
その発振周波数が制御されるVCO14と、周囲温度を
感知してその結果を電圧に変換し出力する温度・電圧変
換部13とによって構成されている。
【0020】図1において、入力データおよびVCO1
4から出力される信号は位相比較器11において最適位
相からのずれを検出され、位相比較器11は、その結果
に応じた制御電圧を出力する。
4から出力される信号は位相比較器11において最適位
相からのずれを検出され、位相比較器11は、その結果
に応じた制御電圧を出力する。
【0021】例えば、VCO14から出力される信号の
位相が、最適位相に対し進んでいる場合は、位相比較器
11は、VCO14の発振周波数を下げるような制御電
圧を発生する。また、VCO14から出力される信号の
位相が、最適位相に対し遅れている場合は、位相比較器
11は、VCOの発振周波数を上げるような制御電圧を
発生する。
位相が、最適位相に対し進んでいる場合は、位相比較器
11は、VCO14の発振周波数を下げるような制御電
圧を発生する。また、VCO14から出力される信号の
位相が、最適位相に対し遅れている場合は、位相比較器
11は、VCOの発振周波数を上げるような制御電圧を
発生する。
【0022】このように、位相比較器11の出力信号
は、ループフィルタ12によって平滑され、VCO14
の制御電圧として与えられ、結果として、VCO14の
発振周波数および位相は最適に保たれる。以上の説明
は、VCO14の発振周波数が位相比較器11のプルイ
ンレンジ内にある時の動作である。
は、ループフィルタ12によって平滑され、VCO14
の制御電圧として与えられ、結果として、VCO14の
発振周波数および位相は最適に保たれる。以上の説明
は、VCO14の発振周波数が位相比較器11のプルイ
ンレンジ内にある時の動作である。
【0023】一方、VCO14の発振周波数が位相比較
器11のプルインレンジ内にない場合は、位相比較器1
1において、周波数の引き込みができず、入力信号に対
して、VCO14の周波数および位相をロックすること
ができない。一般に、VCO14の発振周波数は、周囲
温度および製造条件によって大きく変動する。
器11のプルインレンジ内にない場合は、位相比較器1
1において、周波数の引き込みができず、入力信号に対
して、VCO14の周波数および位相をロックすること
ができない。一般に、VCO14の発振周波数は、周囲
温度および製造条件によって大きく変動する。
【0024】これを防ぐために、温度センサを用いた温
度・電圧変換部13を設け、VCO14にあらかじめ位
相比較器11のプルインレンジで発振するような外部制
御電圧を与えておき、それを周囲温度に応じて最適に変
化させることにより、常に安定なPLL動作を行うこと
ができる。
度・電圧変換部13を設け、VCO14にあらかじめ位
相比較器11のプルインレンジで発振するような外部制
御電圧を与えておき、それを周囲温度に応じて最適に変
化させることにより、常に安定なPLL動作を行うこと
ができる。
【0025】図2は、VCO14にあらかじめ位相比較
器11のロックインレンジで発振するような外部制御電
圧を与える温度・電圧変換部13の構成図である。図2
に示すように、温度・電圧変換部13は、温度センサ1
と、アナログ/デジタル変換器(以下A/D変換器と称
す)2と、EEPROM3と、デジタル/アナログ変換
器(以下D/A変換器と称す)4とで構成されている。
器11のロックインレンジで発振するような外部制御電
圧を与える温度・電圧変換部13の構成図である。図2
に示すように、温度・電圧変換部13は、温度センサ1
と、アナログ/デジタル変換器(以下A/D変換器と称
す)2と、EEPROM3と、デジタル/アナログ変換
器(以下D/A変換器と称す)4とで構成されている。
【0026】図2において、温度センサ1の出力する電
圧を、A/D変換器2でデジタル化し、その結果をEE
PROM3にアドレスとして与える。EEPROM3
は、そのアドレスに格納されているデータを、D/A変
換器4でアナログに変換し、その出力電圧を、外部制御
電圧として、VCO14に与える。
圧を、A/D変換器2でデジタル化し、その結果をEE
PROM3にアドレスとして与える。EEPROM3
は、そのアドレスに格納されているデータを、D/A変
換器4でアナログに変換し、その出力電圧を、外部制御
電圧として、VCO14に与える。
【0027】EEPROM3には、あらかじめVCO1
4の温度特性を測定し、常に最適な外部制御電圧をVC
O14に与えられるデータを書き込んでおく。このよう
な温度・電圧変換部13を用いることにより、温度セン
サの線形・非線形に関わらず、どのような特性のVCO
に対しても、常に最適な制御電圧を与える。
4の温度特性を測定し、常に最適な外部制御電圧をVC
O14に与えられるデータを書き込んでおく。このよう
な温度・電圧変換部13を用いることにより、温度セン
サの線形・非線形に関わらず、どのような特性のVCO
に対しても、常に最適な制御電圧を与える。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、VCO
が常に位相比較器のプルインレンジ内で発振するため、
周波数比較器および外部からのリファレンスロックが不
要であり、回路が簡素化される。
が常に位相比較器のプルインレンジ内で発振するため、
周波数比較器および外部からのリファレンスロックが不
要であり、回路が簡素化される。
【0029】また、本発明によれば、VCOが常に位相
比較器のプルインレンジ内で発振するため、一旦入力デ
ータが断となり、再びデータが入力された場合の引き込
み時間が短い。
比較器のプルインレンジ内で発振するため、一旦入力デ
ータが断となり、再びデータが入力された場合の引き込
み時間が短い。
【0030】また、本発明によれば、周囲温度が変動し
ても、VCOが常に位相比較器のプルインレンジ内で発
振するように温度補償をかけているため、温度変動にも
かかわらず安定した動作が得られる。
ても、VCOが常に位相比較器のプルインレンジ内で発
振するように温度補償をかけているため、温度変動にも
かかわらず安定した動作が得られる。
【0031】また、本発明によれば、光通信に用いられ
る光受信器のように、外部温度環境が−40〜+85℃
という広い温度範囲においても、安定した動作が得られ
る。
る光受信器のように、外部温度環境が−40〜+85℃
という広い温度範囲においても、安定した動作が得られ
る。
【図1】本発明の一実施例を示すPLL回路の構成図で
ある。
ある。
【図2】図1に示す温度・電圧変換部の構成図である。
【図3】従来のPLL方式発振回路の原理図である。
【図4】図3に示すVCOの変調感度特性図である。
【図5】図3に示す電圧出力部の構成図である。
1 温度センサ 2 A/D変換器 3 EEPROM 4 D/A変換器 11 位相比較器 12 ループフィルタ 13 温度・電圧変換部 14 VCO
Claims (6)
- 【請求項1】 入力データに対して、電圧制御発振器V
COの位相および周波数を同期させるPLL回路におい
て、 前記入力データと前記VCOから出力される信号との最
適位相からのずれを検出し、その結果に応じた制御電圧
を出力する位相比較手段と、 前記VCOに、あらかじめ前記位相比較手段のプルイン
レンジ内で発振するような外部制御電圧を与える温度・
電圧変換手段とを有することを特徴とする温度補償VC
Oを用いたPLL回路。 - 【請求項2】 前記温度・電圧変換手段は、外部温度を
感知する温度センサ手段と、 感知したアナログである温度をデジタルに変換するアナ
ログ/デジタル変換手段と、変換したデータを格納する
記憶手段と、記憶されたデジタルであるデータをアナロ
グに変換するデジタル/アナログ変換手段とを有するこ
とを特徴とする請求項1記載の温度補償VCOを用いた
PLL回路。 - 【請求項3】 前記VCOは、あらかじめ、その温度特
性を測定されるものであることを特徴とする請求項1記
載の温度補償VCOを用いたPLL回路。 - 【請求項4】 前記記憶手段は、前記あらかじめ測定さ
れたVCOの温度特性を記憶するものであることを特徴
とする請求項2または3記載の温度補償VCOを用いた
PLL回路。 - 【請求項5】 前記記憶手段は、前記あらかじめ記憶さ
れたVCOの温度特性を削除するものであることを特徴
とする請求項2または4記載の温度補償VCOを用いた
PLL回路。 - 【請求項6】 前記記憶手段が、EEPROMであるこ
とを特徴とする請求項2、4または5記載の温度補償V
COを用いたPLL回路。
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| JP11001494A JP2000201072A (ja) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | 温度補償vcoを用いたpll回路 |
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Legal Events
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