JPH0385921A - 制御ループ切換形ディジタルpll回路 - Google Patents

制御ループ切換形ディジタルpll回路

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JPH0385921A
JPH0385921A JP1221535A JP22153589A JPH0385921A JP H0385921 A JPH0385921 A JP H0385921A JP 1221535 A JP1221535 A JP 1221535A JP 22153589 A JP22153589 A JP 22153589A JP H0385921 A JPH0385921 A JP H0385921A
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JP1221535A
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Hiroshi Kojima
浩 小島
Shinya Kawada
川田 信哉
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Fuji Electric Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディジタルPLL回路における応答安定度
の改善を計った制御ループ切換形ディジタルPLL回路
に関する。
〔従来の技術〕
従来のディジタルPLL回路は、交流入力信号をローパ
スフィルタを介してA/D変換部に入力し、サンプル指
令に基づいて連続A/D変換を行って得られる交流入力
信号のディジタル信号データと、サイクルカウンタによ
り発生させたサンプルの内部位相データとを用いる位相
追従制御によって交流入力信号の位相同期を行っている
9位相追従制御における位相検出手段は、交流入力信号
波形のゼロクロス点検出方式を用いており、このゼロク
ロス点位相データと、サンプリング数をカウントするサ
イクルカウンタにより発生させた内部位相データとを比
較して位相偏差の積分値に応じた修正サンプリング周期
を求め、これによりディジタルPLL回路は交流入力信
号波形に同期した多点サンプリングのタイミングに合致
するよう制御している。尚、この様なディジタル信号の
処理は、CPU内部で処理される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前述したディジタルP ’L L回路に
よれば、ディジタルPLL回路動作は、CPU割込み処
理ごとにしか制御できない上に、ゼロクロス点位相デー
タの到来後、位相偏差検出から制御をかけるまでに一定
の演算時間を要するためPLL回路の制御ループ系で制
#遅れが生じる。従って、このようなディジタル制御の
非連続性がハンチングや定常振動の原因となり、PLL
回路の安定度が低下し易いという問題点があった。
また、ディジタルPLL、回路のループ時定数を縮めて
ループゲインを高め、高速高精度化を計ろうとすると、
従来回路ではPLL制御を位相追従制御ループだけで行
っているため、PLLロックイン位相付近で大きなハン
チングや定常振動が生じてロックイン特性が悪くなる。
第3図は、この状態を説明する図である。第3図におい
て横軸は制御サイクルを表し、縦軸は位相偏差の大きさ
であり中央が位相Oすなわち位相同期(ロックイン)の
状態を表し、上方向が進み位相を下方向が遅れ位相を表
す、破線で示す時点で位相偏差検出が行われ、遅れ時間
を伴って細い縦の実線で示した時点(T十ΔT)で位相
制御が行われる。この図の場合、位相偏差は最初大きな
進み位相が検出され、この検出値に応じて制御ポイント
で制御がされる。この結果衣のサイクルの位相偏差検出
ポイントでは、未だ進み位相ではあるけれども、その大
きさは小さくなっている。しかしながら、遅れ時間を伴
う位相制御の結果、更に次のサイクルの位相偏差検出ポ
イントでは、遅れ位相となっている。このように、位相
制御ループだけで毎回位相追従制御を行う従来の制御方
式では、位相偏差検出から制御をかけるまでの遅れ時間
が、制御サイクル時間間隔に対して大きく、−次遅れ要
素が強くなる。この結果、PLLロヅクイン位相付近で
ハンチングあるいは定常振動が大きくなり、ロックイン
特性が悪くなる。
そこで、本発明の目的は、PLLロックイン位相付近で
のハンチングや定常振動を抑制し、高精度で高速なロッ
クインを可能にすると共に、制御量の演算に要するCP
Uのプログラム負担を軽減し得る制御ループ切換形ディ
ジタルPLL回路を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る制御ループ切換形ディジタルPLL回路は
、ディジタル信号に変換された交流入力信号データから
ゼロクロス点検出により得られる位相データと、サイク
ルカウンタより得られる内部位相データとを用いて交流
入力信号の位相同期を行うディジタルPLL回路におい
て、 前記ディジタルPLL回路の制御ループに周期追従制御
サイクルおよび位相追従制御サイクルを発生する手段と
、 前記制御サイクルを前記交流入力信号のゼロクロス点毎
に所定周期で交互に切IQえる手段とを設けることを特
徴とする。
〔作 用〕
本発明に係る制御ループ切換形ディジタルPLL回路に
よれば、ディジタルPLL回路の制御ループを周期追従
で位相の静止化を行う周期追従制御サイクルと、やや長
い応答周期で位相補正を行う位相追従制御サイクルとに
分割し、両者をある一定サイクルで切換えることにより
、PLLロヅクイン付近でのハンチングや定常振動を抑
制でき、高精度で高速なロックインが可能となる。
〔実施例〕
次に、本発明に係る制御ループ切換形ディジタルPLL
回路の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細
に説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す制御ループ切換形デ
ィジタルPLL回路の制御構成を示すブロック図である
。第1図において、参照符号10は図示しないローパス
フィルタおよびA/D変換部を介して得られるディジタ
ルの交流入力信号データであり、この交流入力信号デー
タ10はゼロクロス点検出器12に入力され、ゼロクロ
ス点検出器12の出力は位相比較器14の一方の入力へ
入力されると共に周期演算部16へも入力される。
位相比較器14の出力は、位相偏差演算部18へ入力さ
れる。基本タイマ20の出力はサイクルカウンタ22へ
入力され、サイクルカウンタ22の出力は前記位相比較
器14の他方の入力へ入力されると共に、1/2カウン
タ24およびラッチ26.28へ入力される0周期演算
部16の出力は制御量t、演算部30へ入力され、制御
量t1演算部30の出力はラッチ26を介して切換スイ
ッチ34の端子Aに接続される。一方、制御jltz演
算部32は周期演算部16および位相偏差演算部18の
両出力が入力され、制御ff1t2演算部32の出力は
ラッチ28を介して切換スイッチ34の端子Bに接続さ
れる。切換スイッチ34の共通端子Cは、基本夕・イマ
20の入力に接続される。また、1/2カウンタの出力
は、切換スイッチ34の制御端子に接続される。
このように構成される制御ループ切換形ディジタルPL
L回路の動作について、以下説明する。
図示しないローパスフィルタおよびA/D変換部を介し
て得られるディジタルの交流入力信号データ10は、ゼ
ロクロス点検出器12において演算し、ゼロクロス点が
検出される。検出された交流入力信号のゼロクロス点の
値を用い、周期演算部16で周期演算を行って周期Tを
求める。一方、基本タイマ20は、図示しないA/D変
換部に対して送られるサンプル指令パルス間の時間、す
なわち、次のサンプリング点までの時間をカウントし、
所定のサンプリング設定時間毎にパルスを出力する。サ
ンプリング数に相当するこの出力パルス数を、サイクル
カウンタ22によりカウントする0位相比較器14は、
ゼロクロス点検出器12から得た交流入力信号の位相と
、サイクルカウンタ22から得たPLL内部信号の位相
とのゼロクロス点検出時の位相比較を行う0位相比較器
14の出力信号より、位相偏差演算部18にて演算を行
って位相偏差ΔTを求める0周期演算部16で求めた周
期1゛を用いて、制9II量t1演算部30において、 t、=T/N         ・・・(1)の式によ
り演算し周期追従サイクルの制御量t1を求める。尚、
ここでNは、1周期当たりのサンプリング数である。ま
た、周期Tと位相偏差ΔTとを用いて、制御量t2演算
部32にて位相追従サイクルの制御量t2を次式により
演算する。
t2 = (T+ΔT)/N  、   ・・・(2)
これらの制御量t、とt2とは、それぞれラッチ26.
28においてサイクルカウンタ22の出力により1サイ
クル毎にラッチされる。このラッチ26.28は、基本
タイマ20に加えられる制御量tl+j2をそれぞれ1
サイクル保持しておくためのものである。
ここで、切換スイッチ34を1/2カウンタ24の出力
により1サイクル毎に切換えることによって、周期追従
サイクルと位相追従サイクルの2つの制御ループをサイ
クル毎に切換え制御する0周期追従サイクルにおいては
、交流入力信号に対して前サイクルの位相を保持したま
ま周期追従を行うように、すなわち、位相の静止化を行
うように基本タイマ2oとサイクルカウンタ22を制御
する。一方、位相追従制御サイクルにおいては、やや長
い応答周期(時定数大)で位相補正を行うように、すな
わち、周期Tに位相備差ΔTを上乗せした形で制御する
。この2つの制御の様子を第2図に示す、この図は、第
3図と同様に、横軸は制御サイクルを表し、縦軸は位相
偏差の大きさであり中央が位相0すなわち位相同期(ロ
ックイン)の状態を表し、上方向が進み位相を下方向が
遅れ位相を表す、尚、横軸の■は周期追従サイクルを示
し、■は位相追従サイクルを示す6本実施例の場合、先
ず、切換スイッチ34は端子A側に接続され、周期追従
サイクルとなっており位相偏差は最初大きな進み位相が
検出され、その位相偏差に基づき進み位相を0にするよ
う制御するが、遅れ時間を伴う制御ポイントまでは検出
された位相が保持されたままである。制御ポイントの時
点で切換スイッチ34は端子BIIIIに接続され、位
相追従制御に切換えられて周期Tに位相偏差ΔTを上乗
せした形で位相偏差が小さくなるようifi’J御する
0周期追従サイクルでの制御ポイントによる制御の結果
を位相追従サイクルでの位相偏差検出ポインLで検出し
て制御する。このため進み位相が小さくなるよう制御す
るが、遅れ時間を伴う制御によるため制御ポイントでは
位相偏差は行き過ぎて少し遅れ位相となっている。しか
し、この時点で次のサイクルに入るため、再び周期追従
制御的に切換スイッチ34が切換えられる。
このため位相追従サイクルでの制御ポイント時点での小
さな遅れ位相が保持されたままとなる。この保持された
小さな遅れ位相を検出し位相偏差がOになるよう制御す
るが、制御ポイントの時点でまた位相追従制御に移り、
位相偏差が小さくなるよう制御され、位相偏差検出ポイ
ントでは位相0となってロックインする。このように、
2つの制御ループを切換えて使用することによって、位
相偏差検出から制御をかけるまでの遅れ時間と位相追従
サイクル時間間隔との比率が、従来の毎回位相追従制を
行う場合に比べて小さくなり、−次遅れ要素が弱くなる
。この結果、PLLロックイン位相付近でハンチングや
定常振動が抑制され、高速ロックインが可能となる。従
って、応答安定度の改首が計れる。
尚、本実施例で説明したゼロクロス点検出器129位相
比較器14、切換スイッチ342/1カウンタ24等の
全ては、汎用CPUやディジタルシグナルプnセッサ(
DSP>などで構成することができる。
〔発明の効果〕
前述した実施例から明らかなように、本発明の制御ルー
プ切換形ディジタルPLL団路によれば、制御ループを
基本的に位相の靜j1化を行う周期追従サイクルと、や
や長い応答周期(時定数大)で位相補正を行う位相追従
サイクlしとに分割し、入力信号のゼロクロス点検出毎
に、両者をある一定周期で切換えることによって、PL
Lロックイン位相位相遅1近ハンチングや定常振動が抑
制されて、高精度で高速なロックインが可能になる。
また、本棺成を取ることにより、制御アルゴリズムが簡
単になるため、制御量の演算に微分・積分等の高度な計
算が必要なく、簡単な計算で済む、従って、プログラム
共担も軽減でき、汎用cpuで十分処理可能とそる。
以上、本発明の好適な実施例について説明4、 したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る制御ループ切換形ディジタルρL
 L回路の一実施例を示す要部ブロック回路図、第2図
は本発明に係る制御ループ切換形ディジタルPLL回路
の位相同期制御特性を示す波形図、第3図は従来のディ
ジタルPLL回路の位相同期制御特性を示す波形図であ
る。 10・・・交流入力信号データ 12・・・ゼロクロス点検出器 14・・・位相比較器 16・・・周期演算部 18・・・位相偏差演算部 20・・・基本タイマ 22・・・サイクルカウンタ 24・・・1/2カウンタ 26,28・・・ラッチ 30・・・制御量t1演算部 32・・・制611量t2演算部 34・・・切換スイッチ ==う :ハードイ真号 一−セ : ソフトイX号 「IG。 一 ←賀CS= 咋1を8=→

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディジタル信号に変換された交流入力信号データ
    からゼロクロス点検出により得られる位相データと、サ
    イクルカウンタより得られる内部位相データとを用いて
    交流入力信号の位相同期を行うディジタルPLL回路に
    おいて、 前記ディジタルPLL回路の制御ループに周期追従制御
    サイクルおよび位相追従制御サイクルを発生する手段と
    、 前記制御サイクルを前記交流入力信号のゼロクロス点毎
    に所定周期で交互に切換える手段とを設けることを特徴
    とする制御ループ切換形ディジタルPLL回路。
JP1221535A 1989-08-30 1989-08-30 制御ループ切換形ディジタルpll回路 Expired - Lifetime JP2748584B2 (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6233792A (ja) * 1985-08-05 1987-02-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 燃料容器用複層Niめつき鋼板
JPS62292018A (ja) * 1986-06-12 1987-12-18 Clarion Co Ltd デ−タクロツク再生回路
JPS63193714A (ja) * 1987-02-06 1988-08-11 Nec Corp 自動周波数制御回路

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