JPH0267008A - Pll circuit - Google Patents

Pll circuit

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JPH0267008A
JPH0267008A JP63219117A JP21911788A JPH0267008A JP H0267008 A JPH0267008 A JP H0267008A JP 63219117 A JP63219117 A JP 63219117A JP 21911788 A JP21911788 A JP 21911788A JP H0267008 A JPH0267008 A JP H0267008A
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JP
Japan
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voltage
pll circuit
output
input
low
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JP63219117A
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Yoichi Imamura
陽一 今村
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、フェイズ・ロック・ループ(PLL)回路に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to phase locked loop (PLL) circuits.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のPLL回路は、電圧制御発振器(VCO)、位相
比較器、チャージポンプ、ループフィルタ(ローパスフ
ィルタ)を基本要素として構成され、第1図から抵抗1
0とボルテージフォロア4をなくしたものがその一例で
ある。さらに高度なPLL回路は、特公昭61−257
021のように位相比較器やループフィルタを複数もち
、PLL回路の内部状態に応じて、前述の位相比較器や
ループフィルタを切り替える判断回路を有するものが知
られていた。
A conventional PLL circuit consists of a voltage controlled oscillator (VCO), a phase comparator, a charge pump, and a loop filter (low-pass filter) as basic elements.
An example is one in which 0 and voltage follower 4 are eliminated. A more advanced PLL circuit is
021, which has a plurality of phase comparators and loop filters, and has a judgment circuit that switches the phase comparators and loop filters according to the internal state of the PLL circuit is known.

[発明が解決しようとする課題] しかし前述の従来技術では、集積回路化されたPLL回
路に用いられるVCOは、CRマルチバイブレーク型が
多いため、LC発振型や振動子発振型のvCOに比べて
入力信号に対するVCO出力の位相変動(ジッタ)が大
きかった。また最小ジッタが得られるロックレンジは、
極めて帯域の狭いものであった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the prior art described above, the VCO used in the integrated circuit PLL circuit is often of the CR multi-vibration type, so it is less efficient than the LC oscillation type or resonator oscillation type VCO. The phase fluctuation (jitter) of the VCO output with respect to the input signal was large. The lock range that provides the minimum jitter is
The band was extremely narrow.

そこで本発明は、このような課題を解決するもので、そ
の目的とするところは、少ない部品点数でジッタが少な
く、なおかつロックレンジが広いPLL回路を提供する
ところにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to provide a PLL circuit with a small number of parts, low jitter, and a wide lock range.

[課題を解決するための手段] 本発明のPLL回路は、人力信号と電圧制御発振器を源
とする比較入力との位相差を位相比較器で検出し、その
検出情報によりチャージポンプ出力を開閉して電圧変換
し、ループフィルタを通じて前記電圧制御発振器に供給
して、その発振周波数を制御するようにしたPLL回路
において、以下の構成からなることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The PLL circuit of the present invention uses a phase comparator to detect a phase difference between a human input signal and a comparison input sourced from a voltage controlled oscillator, and opens and closes a charge pump output based on the detected information. A PLL circuit that converts the voltage into a voltage and supplies it to the voltage controlled oscillator through a loop filter to control its oscillation frequency is characterized by having the following configuration.

a)抵抗とキャパシタンスからなる時定数回路を有する
前記ループフィルタの出力電圧を入力とする電圧バッフ
ァ手段。
a) Voltage buffer means which receives as input the output voltage of the loop filter and has a time constant circuit consisting of a resistance and a capacitance.

b)前記電圧バッファ手段の出力を前記ループフィルタ
のキャパシタンスと抵抗の接続点に与久る帰還手段。
b) Feedback means for feeding the output of the voltage buffer means to a connection point between a capacitance and a resistance of the loop filter.

〔作 用〕 本発明の上記の構成によれば、ロック時にチャージポン
プがオンしたときにボルテージフォロアの応答時間分だ
けローパスフィルタに負帰還がかかり、ローパスフィル
タ出力の電位変動を抑制するように働くため、VCOの
入力電圧変動が減少し、ジッタが少なくなるのである。
[Function] According to the above configuration of the present invention, when the charge pump is turned on during locking, negative feedback is applied to the low-pass filter for the response time of the voltage follower, which works to suppress potential fluctuations at the output of the low-pass filter. Therefore, the input voltage fluctuation of the VCO is reduced and jitter is reduced.

〔実 施 例1 第1図は、本発明の実施例におけるPLL回路を示す一
例である0図において、位相比較器1は、外部から与え
られる信号人力23とVCO5の発振出力を分周器6で
分周した比較人力24の周波数と位相を比較し、進み位
相のときは、D=”H”、遅れ位相のときはtJ=”H
”とするUSパテント3610954に示されるものと
等価な動作をするものである。破線枠で示されるCMO
8構成のチャージポンプ2は、信号人力23と比較人力
24が不一致のときはPチャネル・トランジスタ13も
しくはNチャネル・トランジスタ14のいずれかをオン
させて、破線枠3で示されるローパスフィルタに電荷を
供給するもので、一種のD/Aコンバータである。ロー
パスフィルタ3は、抵抗7.8、コンデンサ9で構成さ
れるラグフード・フィルタである。ローパスフィルタの
出力26は、ボルテージフォロア4によりバッファされ
、VCO5の入力に接続される。ボルテージフォロア4
は、可変抵抗22によりVCOの発振周波数範囲を変化
させるために挿入されているものであり、本発明におい
ては、必須のものではない0本発明は、ボルテージフォ
ロア4の出力を抵抗10を介してローパスフィルタのノ
ード21に帰還させる。
[Embodiment 1] FIG. 1 is an example of a PLL circuit in an embodiment of the present invention. In FIG. Compare the frequency and phase of the comparison human power 24 divided by , and when the phase is leading, D = "H", and when the phase is lagging, tJ = "H".
” which operates equivalent to that shown in US Patent No. 3610954.
When the signal input 23 and the comparison input 24 do not match, the charge pump 2 with the 8-configuration turns on either the P-channel transistor 13 or the N-channel transistor 14 to supply charge to the low-pass filter indicated by the broken line frame 3. It is a kind of D/A converter. The low-pass filter 3 is a lug hood filter composed of a resistor 7.8 and a capacitor 9. The output 26 of the low-pass filter is buffered by the voltage follower 4 and connected to the input of the VCO 5. Voltage follower 4
is inserted in order to change the oscillation frequency range of the VCO by the variable resistor 22, and is not essential in the present invention. It is fed back to node 21 of the low pass filter.

さて第1図のPLL回路がロックしたとき、チャージポ
ンプの出力24は、第2図の波形25に示すようなディ
ジタル波形でなく、波高値は電源まで振れず、波形はス
パイク状の三角波となる。PLL回路のロック状態が進
むほどチャージポンプから注入される電荷は、無限に0
に近付くのが理想的であるが、実際の回路では位相比較
器やvCOの応答遅れ、チャージポンプ出力能力のアン
バランス等のために有限な値以下にはならない、このた
めvCOの入力電圧は理想電圧を中心として一定範囲内
を往来するので、VCOの出力(位相、周波数)が変動
する現象−ジッタが発生する。したがってシックを減少
させるには、ロック時のvCO入力端子変動を少なくし
てやれば良い。
Now, when the PLL circuit shown in Figure 1 is locked, the output 24 of the charge pump is not a digital waveform as shown in waveform 25 of Figure 2, but the peak value does not swing up to the power supply, and the waveform becomes a spike-shaped triangular wave. . As the lock state of the PLL circuit progresses, the charge injected from the charge pump becomes infinitely zero.
Ideally, it would be close to , but in actual circuits it does not go below a finite value due to delay in response of the phase comparator and vCO, unbalance of charge pump output capacity, etc. Therefore, the input voltage of vCO is not ideal. Since the voltage moves back and forth within a certain range around the voltage, jitter occurs, which is a phenomenon in which the output (phase, frequency) of the VCO fluctuates. Therefore, in order to reduce sick, it is sufficient to reduce the fluctuation of the vCO input terminal during locking.

そこで本発明では、VCOとローパスフィルタの間にボ
ルテージフォロア4を置き、ボルテージフォロア4の出
力をローパスフィルタ3に帰還し、ローパスフィルタ出
力の電圧変動を抑制する手段として抵抗10を設けた。
Therefore, in the present invention, a voltage follower 4 is placed between the VCO and the low-pass filter, the output of the voltage follower 4 is fed back to the low-pass filter 3, and a resistor 10 is provided as a means for suppressing voltage fluctuations in the low-pass filter output.

抵抗10は、ロック時のローパスフィルタの電圧変動を
減少させる。すなわち抵抗10は、チャージポンプ出力
25が高インピーダンスの時は、ボルテージフォロア1
2の入力と出力、ローパスフィルタのノード21.25
は同電位となるので、コンデンサ9の電荷がリーク電流
やノイズのために電荷が失われないように補償する。一
方チャージボンブ出力がオンしたときは、ボルテージフ
ォロアの出力22がチャージポンプ出力によって太き(
変動しない方向に働く。チャージポンプ2の出力がオン
したときは、抵抗10はローパスフィルタ3の出力電圧
変動を減少させる方向に作用する。すなわちチャージポ
ンプがオンしてからボルテージフォロア4の出力が変化
するまでの時間では、抵抗10はチャージポンプがオン
する直前の電位をコンデンサ9に帰還するため、ノード
21の電位が変化しないように作用する。このため抵抗
10の値をローバスフィルり3やボルテージフォロア4
の基本動作に影響を与えない範囲で最適化してやれば、
VCOの入力電圧が安定化するため、ジッタを大幅に減
少させることができるのである。実際CRマルチバイブ
レーク型のVCOを使って入力周波数16KHz、■C
O発振周波数2MHzのPLL回路を構成したところ、
従来回路に比べてジッタが1/10(±10ns)に減
少させることができた。さらにロックレンジが数倍に拡
がることが認められた。
Resistor 10 reduces the voltage fluctuation of the low pass filter when locked. In other words, when the charge pump output 25 has high impedance, the resistor 10 acts as a voltage follower 1.
2 input and output, low-pass filter node 21.25
are at the same potential, so that the charge of the capacitor 9 is compensated so that the charge is not lost due to leakage current or noise. On the other hand, when the charge bomb output is turned on, the output 22 of the voltage follower becomes thick (
Works in a direction that does not change. When the output of the charge pump 2 is turned on, the resistor 10 acts to reduce fluctuations in the output voltage of the low-pass filter 3. In other words, during the time from when the charge pump is turned on until the output of the voltage follower 4 changes, the resistor 10 feeds back the potential just before the charge pump was turned on to the capacitor 9, so it acts to prevent the potential at the node 21 from changing. do. Therefore, the value of resistor 10 can be changed to low bass fill 3 or voltage follower 4.
If you optimize it to the extent that it does not affect the basic operation of
Since the input voltage of the VCO is stabilized, jitter can be significantly reduced. In fact, using a CR multi-by-break type VCO, the input frequency is 16KHz, ■C
When a PLL circuit with an oscillation frequency of 2 MHz was configured,
The jitter was reduced to 1/10 (±10 ns) compared to the conventional circuit. Furthermore, it was observed that the lock range was expanded several times.

第3図は、本発明がラグリードフィルタに限らず他のル
ープフィルタにも適用できること、また帰還をかける側
のボルテージフォロアは、PLL回路のループ外に設け
てループフィルタに帰還をかけても本発明の目的が達成
できることを示したものである0図において、ローパス
フィルタ5は、インバータ16と抵抗8、コンデンサ9
からなるアクティブフィルタである。第3図では、ロー
パスフィルタ5の出力をVCOの入力としているが、ボ
ルテージフォロアの出力をvCOの入力にするような構
成をとっても本発明の目的を達成できることは言うまで
もない。
Figure 3 shows that the present invention is applicable not only to lag-lead filters but also to other loop filters, and that the voltage follower that applies feedback can be placed outside the loop of the PLL circuit to apply feedback to the loop filter. In Figure 0, which shows that the object of the invention can be achieved, the low-pass filter 5 includes an inverter 16, a resistor 8, and a capacitor 9.
This is an active filter consisting of In FIG. 3, the output of the low-pass filter 5 is used as the input of the VCO, but it goes without saying that the object of the present invention can also be achieved with a configuration in which the output of the voltage follower is used as the input of the VCO.

[発明の効果1 以上述べたように本発明によれば、ボルテージフォロア
からローパスフィルタに抵抗−本だけで帰還をかけるこ
とにより、以下の効果を有する。
[Effects of the Invention 1] As described above, according to the present invention, the following effects are achieved by applying feedback from the voltage follower to the low-pass filter using only a resistor.

a)ロック時のジッタを大幅に減少させ、安定度の高い
PLL回路を実現できる。
a) It is possible to significantly reduce jitter during locking and realize a highly stable PLL circuit.

b)PLL回路の安定度とロックアツプ時間は相反する
特性であるが、安定度が高くロックアツプ時間の早いP
LL回路を実現できる。
b) PLL circuit stability and lock-up time are contradictory characteristics, but PLL circuit has high stability and fast lock-up time.
LL circuit can be realized.

C)ロックレンジが広い使いやすいPLL回路を実現で
きる。
C) An easy-to-use PLL circuit with a wide lock range can be realized.

9・・・・・・コンデンサ 12・・・・・・演算増幅器 15.16・・・インパーク9... Capacitor 12...Operation amplifier 15.16...In Park

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

第1図は本発明のPLL回路の一実施例を示す図。 第2図は第1図のPLL回路の動作タイミングを示す図
。 第3図は本発明の他の実施例を示す図。 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉(他1名)1・・・・
・・位相比較器 2・・・・・・チャージポンプ 3・・・・・・ループフィルタ(ローパスフィルタ) 4・・・・・・ボルテージフォロア 5・・・・・・電圧制御発振器 6・・・・・・分周器 7.8.10.11 ・・・・・抵抗体 「知−2,f屓 第 図 f尤−− Hi−Zトー−y−−−−−
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the PLL circuit of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the operation timing of the PLL circuit of FIG. 1. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention. Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent Attorney Masataka Ueyanagi (1 other person) 1...
... Phase comparator 2 ... Charge pump 3 ... Loop filter (low pass filter) 4 ... Voltage follower 5 ... Voltage controlled oscillator 6 ... ... Frequency divider 7.8.10.11 ... Resistor "Hi-2,

Claims (1)

【特許請求の範囲】 入力信号と電圧制御発振器を源とする比較入力との位相
差を位相比較器で検出し、その検出情報によりチャージ
ポンプ出力を開閉して電圧変換し、ループフィルタを通
じて前記電圧制御発振器に供給して、その発振周波数を
制御するようにしたPLL回路において、以下の構成か
らなることを特徴とするPLL回路。 a)抵抗とキャパシタンスからなる時定数回路を有する
前記ループフィルタの出力電圧を入力とする電圧バッフ
ァ手段。 b)前記電圧バッファ手段の出力を前記ループフィルタ
のキャパシタンスと抵抗の接続点に与える帰還手段。
[Claims] The phase difference between the input signal and the comparison input sourced from the voltage controlled oscillator is detected by a phase comparator, the charge pump output is opened or closed based on the detected information to convert the voltage, and the voltage is passed through the loop filter. A PLL circuit configured to supply a signal to a controlled oscillator to control its oscillation frequency, the PLL circuit having the following configuration. a) Voltage buffer means which receives as input the output voltage of the loop filter and has a time constant circuit consisting of a resistance and a capacitance. b) Feedback means for applying the output of the voltage buffer means to a connection point between a capacitance and a resistance of the loop filter.
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