JPH05129944A - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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JPH05129944A
JPH05129944A JP3286587A JP28658791A JPH05129944A JP H05129944 A JPH05129944 A JP H05129944A JP 3286587 A JP3286587 A JP 3286587A JP 28658791 A JP28658791 A JP 28658791A JP H05129944 A JPH05129944 A JP H05129944A
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JP
Japan
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signal
voltage
state
frequency
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP3286587A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Moro
利彦 茂呂
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】補助回路を用いて強制的に周波数を設定する際
に、セトリングの起きないPLL回路を実現するもの。 【構成】位相比較回路1と、周波数検出手段8から入力
された信号を用いて、後段の回路に接続するか否かを制
御するスイッチ2と、位相比較回路1等からの出力電圧
レベルとして出力する位相電圧変換器3と、この電圧に
比例した周波数の信号を出力するVCO4と、VCO4
からの信号と設定された周波数が一致したときに、前記
スイッチ2と下記信号遅延回路7に信号を出力する周波
数検出手段8と、前記、周波数検出手段8からの信号を
入力しその信号に基づき、設定された時間遅延してその
信号を発生する信号遅延回路7と、前記信号遅延回路7
からの信号に基づき、位相電圧変換器3に加算する電圧
レベルを出力する電圧加算手段6からなるPLL回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位相同期ループ回路
(以下、PLL回路と呼ぶ)に関し、詳しくは補助回路
を用いて強制的に周波数を設定するPLL回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図5は、補助回路を用いて強制的に周波
数を設定するPLL回路の構成を示す図である。1は位
相比較器で、基準の信号と電圧制御型発振器(以下、V
COと呼ぶ)4からの出力信号との信号の位相を比較し
調節する。2はスイッチで、周波数検出手段8からの信
号でオンオフする。3は位相電圧変換回路で、位相比較
器1からスイッチ2を介して入力された信号の周波数に
比例したレベルの電圧と電圧加算手段5からの入力され
たの電圧のレベルを加算したものを積分して出力する。
これはアンプと抵抗R1とコンデンサCからなる積分器
等から構成されるものである。4は電圧制御型発振器す
なわちVCOで、位相電圧変換回路3から入力した電圧
レベルに比例した周波数を出力する。5はローパスフィ
ルタ(以下、LPFと呼ぶ)でミキサ9からの出力信号
の高周波成分を遮断し、位相比較器1にフィードバック
する。6は電圧加算手段で、電圧源とその電圧源を切り
換えるスイッチからなる。このスイッチは、周波数検出
手段8からの信号で切り換わる。9はミキサで、基準の
信号と前記電圧制御型発振器から信号の周波数を合成す
る。このうち電圧加算手段6と周波数検出手段8から補
助制御回路が構成される。
【0003】このような、構成のPLL回路における補
助制御回路の動作を説明する。本来、PLL回路は、徐
々に目的の周波数になるように制御するものであるが、
例えば出力させたい周波数の設定を突然変更した場合、
なるべく早くその周波数に近づけたい場合がある。この
とき補助制御回路を用い、正もしくは負の電圧を加算し
て強制的に目標とする周波数に近づける。このときのV
CO4に入力電圧Vcの時間変化を図7に示す。尚、こ
の場合VCO4は入力電圧と出力周波数が比例の関係に
あるものとする。図7内の状態1とは、スイッチ2はオ
ンし、電圧加算手段6内の切り換えスイッチ(以下、S
Wと呼ぶ)は図5内に示す(ロ)に接続され、通常のP
LL回路の動作を行うループを構成しているものをい
う。状態2とは、スイッチ2はオフし、電圧加算手段6
内のSWは図5内に示す(ハ)に接続され、位相電圧変
換回路3に電圧を加算して強制的に目的の周波数(図7
ではVc)に近づけている。このとき、図7にも示され
ているが、状態2から状態1に変化する際に電圧降下が
発生する。この理由を以下に説明する。
【0004】図6に電圧降下の発生する部分の構成を示
す。図において、図5と同一のものは同符号を付ける。
状態2における位相電圧変換回路3の出力のVcは、次
のようになる。電圧加算手段6内電源より電圧が与えら
れているため電流iが流れる。このため、抵抗R1の両
端には、 VR1=i×R1(抵抗値) の電位が発生し、コンデンサCの両端には、 Vcap=(i×t)/C(容量値) の電位が発生するから、 Vc=VR1+Vcap=i×R1+(i×t)/C となる。
【0005】ここで、状態2(目的の周波数に強制的に
近づけている状態)から状態1(通常のPLL回路にお
いる制御状態)に切り換わる瞬間について説明する。こ
のときは図7に示すようにVcの出力が一時的に下が
る。尚、この出力低下はPLL回路の制御で修復しなけ
ればならないので時間がかかる。このVcの出力が一時
的にさがるこの理由を、以下に説明する。ここでも、図
6に示す構成から考える。電圧加算手段6内のSWは図
5内に示す(ロ)に接続され抵抗R2の片側がオープン
になるから、状態2で流れていた電流iが流れなくな
る。このとき、コンデンサCの両端の電位は再度電流が
流れる状態になるまで状態2の最後のVcapを保持し、
抵抗R1の両端の電位は電流が流れなくなったためVR1
=0になる。このためVR1の分だけ、状態2から状態1
に切り換わる瞬間に電圧がさがる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このため、補助制御回
路で強制的に周波数を設定したPLL回路の出力におい
ては、その強制に周波数を設定している状態から通常の
制御状態に切り換わるときに周波数の変化が発生するか
ら、安定した出力が得られないという問題があった。本
発明はこのような問題を解決し、状態の切り換え時にも
安定した出力を得られるPLL回路を実現することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、基準の信号と
入力された信号位相を比較する位相比較回路と、 前記
位相比較回路を、下記周波数検出手段から入力された信
号を用いて、後段の回路に接続するか否かを制御するス
イッチと、前記位相比較回路からの出力と下記電圧加算
手段からの出力を加算して電圧レベルとして出力する位
相電圧変換器と、前記位相電圧変換器からの入力電圧に
比例した周波数の信号を出力する電圧制御型発振器と、
基準の信号と前記電圧制御型発振器から信号の周波数を
合成するミキサと、前記ミキサからの出力信号の高周波
成分を遮断するローパスフィルタと、前記電圧制御型発
振器からの信号を入力し、入力信号と設定された周波数
が一致したときに、前記スイッチと下記信号遅延回路に
信号を出力する周波数検出手段と、前記周波数検出手段
からの信号を、条件により前記位相電圧変換器の回路内
部より定められる時定数分の時間遅延してあるいは遅延
せずに出力する信号遅延回路と、前記信号遅延回路から
の信号に基づき、位相電圧変換器に加算する電圧レベル
を出力する電圧加算手段からなることを特徴とするPL
L回路である。
【0008】
【作用】状態変化にあたって、電圧の低下が発生した結
果における位相電圧変換回路3の出力のVcが目的の周
波数のための電圧となるために、目的の周波数を検出し
た瞬間よりも遅らせて(時間T)状態変化をさせる。こ
の様子は図8に示されるものである。このため状態変化
により、電圧VcがVR(抵抗に流れていた電圧降下分
を示し、従来例ではVR1と表記されているものであ
る。)だけの変化が起きても、それは目的とする周波数
のためのVcであるので、周波数変化が発生することを
防止できる。
【0009】
【実施例】図1に本発明の基本的構成図を示す。図1に
おいて図5と同一のものは同符号を付ける。6は信号遅
延回路で、強制的に周波数を設定している状態から、通
常の制御状態に変化するときは周波数検出手段8からの
信号を遅延して出力し、通常の制御状態から強制的に周
波数を設定している状態に変化するときは周波数検出手
段8からの信号を遅延せずに出力する。信号遅延回路6
からの信号に基づき、電圧加算手段6は位相電圧変換器
3に加算する電圧レベルを出力する。この信号遅延回路
6を従来の構成に加えたものが図1に示すPLL回路で
ある。
【0010】図2に、本発明の実施例を示す。70はデ
コーダである。71,72,73,74は、立ち下がり
エッジ動作でHレベルを出力するワンショットトリガ
で、71,73は時間Tの遅延時間を有し、72,74
は時間2T(Tの2倍)の遅延時間を有する。75,7
6,77,78,はノア回路である。79はアンドであ
る。SW1,SW2,SW3は各々デコーダ70からの
信号でオンオフするスイッチである。スイッチ2はトラ
イスタイトバッファで実現する。この時の遅延時間T
は、目的とする周波数を検出したのち、状態2から状態
1に変化したときの電圧Vcの変化分に該当するだけ電
圧が余分に積算される時間に相当する。尚、状態3は、
スイッチ2はオフし、電圧加算手段6内のSWは図5内
に示す(イ)に接続され、位相電圧変換回路3に正電圧
を加算して強制的に目的の周波数(図7ではVc)に近
づけている。この場合は電圧を強制的に低くさせること
になる。
【0011】図3に上記の構造のPLL回路の状態2か
ら状態1に移行するときの出力の時間変化のタイムチャ
ートを示す。周波数Foutが上昇している区間は、状態
2であり、急激に下がったときは状態2から状態1に変
化した瞬間を示し、周波数FoutがFdataで一定の状態
になっているときは状態1を示す。このとき、周波数F
outがFdataに等しいことを周波数検出手段8で検出
し、信号を信号遅延回路7に出力する。信号遅延回路7
では、この信号を時間T遅延させて状態2から状態1に
変化させるための出力をする。このため、図8で説明し
たVRだけ余分に周波数Foutの出力が高くなり、状態2
から状態1に変化するときにVRさがるから周波数Fout
がFdataで一定する。ちなみに、従来例で説明したよう
に、状態2および状態3では強制的に電圧を変化させる
ために、正または負の電源を加算している、このため状
態2および状態3から状態1に変化した際に図6内の電
流iが0になることから電圧変化が起きている。よっ
て、状態1から状態2および状態3の変化するときも電
圧の変化はあるが、このときは本来Fdataが変化し電圧
Vcを大きく変化させたい場合であるので、信号遅延回
路7での時間Tの遅延が必要でなくなる。図2の実施例
は、このような状態の変化に対応したもので、状態2お
よび状態3から状態1に変化するときは、切り換えのた
めの信号が時間Tだけ遅延し、状態1から状態2および
状態3に変化するときは、遅延することなく切り換りの
ための信号が出力するものである。
【0012】このような構造の動作の各状態間の変化の
時間変化を図4に示す。またタイムチャートのA,B,
(a)(b)(c)(d)(e)(f)A’,B’は図
2内の各地点を示すものである。ここで、A,B,及び
A’,B’の値とスイッチもしくは状態1,2,3につ
いて説明する。周波数検出手段8では、出力周波数Fou
tと設定された周波数Fdataを比較して、下記の表に示す
ようにA,Bを出力する。
【表1】 従来例であれば、これはデコーダで直接スイッチを図5
でいう(イ),(ロ)(ハ)に切り換えて、電圧の強制
的な加算状態と通常の制御状態とを切り換えるものであ
る。スイッチ2であるトライステイトバッファは、状態
1となったときにオンするものである。デコーダ70は
A’,B’の信号を入力しSW1〜3の内どのスイッチ
をオンさせるかを定める。その関係は下記の表に示す。
【表2】
【0013】図4のうち左端から、状態2から状態1、
状態3から状態1、状態1から状態2、状態1から状態
3に変化しているものである。まず、状態2から状態1
に変化する際の動作を説明する。このとき最初は状態2
であるから、Fout<Fdataであり、周波数検出手段8
からの出力であるAはLレベル、BはHレベルである。
このとき電圧Vcが積分されてゆくから、Fout=Fdat
aを通り過ぎFout>Fdataとなるので周波数検出手段8
からの出力であるAはHレベル、BはLレベルである。
さて、図4に示すように、Fout=Fdataを通り過ぎる
とBが立ち下がる。この立ち下がりにより、(b)に示
すようにワンショットトリガ73からの時間幅Tのパル
スが出力される。また(d)に示すようにワンショット
トリガ74からの時間幅2Tのパルスが出力される。こ
のときノア76はBと(b)を入力し論理和の反転
(f)を出力する。このためノア78の出力B’は、B
がLレベルになった瞬間よりも時間T遅れて立ち下が
る。このとき、VOC4の出力の周波数FoutがFout=
Fdataを通り過ぎても、時間Tは状態2が連続したまま
であるので、Fout>Fdataとなり、AはHレベル、B
はLレベルとなる。ところが、前記B’が立ち下がり状
態1になるので、VOC4の出力の周波数FoutがFout
=Fdataとなり、AはLレベルとなる。よって、このと
きAで立ち下がりが発生するから、この瞬間から(a)
に示すワンショットトリガ71からは時間Tのパルス
が、(c)に示すワンショットトリガ72からは時間2
Tのパルスが発生する。このときノア75はAと(a)
を入力し論理和の反転(e)を出力する。さらにノア7
7は(e)と(d)を入力し論理和の反転A’を出力す
る。このとき、(e)と(d)は反転の関係にあるか
ら、A’は状態変化に係わらずLレベルが保持されるか
ら、VCO4の出力としてはFout<FdataからFout=
FdataとなりFout>Fdataを経てFout=Fdataで安定
しているにもかかわらず、スイッチの状態は状態2から
状態1に変化しただけになる。
【0014】状態3から状態1に変化する際の動作はA
の立ち下がりを基準にし、最初の状態3においてはAは
HレベルでBはLレベルであることを考慮にいれ、前記
の動作の説明と同様にして考えればよい。状態1から状
態2に、あるいは状態1から状態3変化する際の動作も
同様である。従って、状態2および状態3から状態1に
変化するときは、切り換えのための信号が時間Tだけ遅
延し、状態1から状態2および状態3に変化するとき
は、遅延することなく切り換りのための信号が出力する
ことが実施例のような構成を用いることで可能となるこ
とを詳細に説明した。
【0015】尚、時間Tの設定について記述する。ここ
では、従来例の説明に用いた図6及びその他の符号を用
いて説明する。従来例で説明した、状態変化に伴って変
動する電圧VR分、コンデンサに充電されるればよい。
このコンデンサに充電される電圧をVcapTと表す。よっ
て時間Tにコンデンサの両端に表れる電圧は、下記のよ
うに表すことができる。 VR1=VcapT=(i×T)/C(容量値) ここで、VR1=i×R1(抵抗値)であるから、抵抗値
と容量と時間の関係は以下のようになる。 i×R1=(i×T)/C このため、時間を抵抗値と容量で表すと下の式になる。 T=R1×C よって、実施例での時間Tは、与えられた定数で定める
ことができる。
【0016】
【発明の効果】 【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的構成図である。
【図2】本発明の一実施例の構成図である。
【図3】本発明の動作の説明図である。
【図4】本発明の内部の動作の説明図である。
【図5】従来例の基本的構成図である。
【図6】従来例および本発明の改善点の説明図である。
【図7】動作の説明図である。
【図8】動作の説明図である。
【符号の説明】
1 位相比較器 2 スイッチ 3 位相電圧変換回路 4 電圧制御型発振器 5 LPF 6 電圧加算手段 7 信号遅延回路 8 周波数検出手段 9 ミキサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準の信号と入力された信号位相を比較
    する位相比較回路と、 前記位相比較回路を、下記周波数検出手段から入力され
    た信号を用いて、後段の回路に接続するか否かを制御す
    るスイッチと、 前記位相比較回路からの出力と下記電圧加算手段からの
    出力を加算して電圧レベルとして出力する位相電圧変換
    器と、 前記位相電圧変換器からの入力電圧に比例した周波数の
    信号を出力する電圧制御型発振器と、 基準の信号と前記電圧制御型発振器から信号の周波数を
    合成するミキサと、 前記ミキサからの出力信号の高周波成分を遮断するロー
    パスフィルタと、 前記電圧制御型発振器からの信号を入力し、入力信号と
    設定された周波数が一致したときに、前記スイッチと下
    記信号遅延回路に信号を出力する周波数検出手段と、 前記周波数検出手段からの信号を、条件により前記位相
    電圧変換器の回路内部より定められる時定数分の時間遅
    延してあるいは遅延せずに出力する信号遅延回路と、 前記信号遅延回路からの信号に基づき、位相電圧変換器
    に加算する電圧レベルを出力する電圧加算手段からなる
    ことを特徴とするPLL回路。
JP3286587A 1991-10-31 1991-10-31 Pll回路 Pending JPH05129944A (ja)

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JP (1) JPH05129944A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6778027B2 (en) * 2002-04-12 2004-08-17 Sun Microsystems, Inc. Phase locked loop input receiver design with delay matching feature
US6784752B2 (en) * 2002-04-24 2004-08-31 Sun Microsystems, Inc. Post-silicon phase offset control of phase locked loop input receiver

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6778027B2 (en) * 2002-04-12 2004-08-17 Sun Microsystems, Inc. Phase locked loop input receiver design with delay matching feature
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