JPH0537370A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH0537370A
JPH0537370A JP3162640A JP16264091A JPH0537370A JP H0537370 A JPH0537370 A JP H0537370A JP 3162640 A JP3162640 A JP 3162640A JP 16264091 A JP16264091 A JP 16264091A JP H0537370 A JPH0537370 A JP H0537370A
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JP
Japan
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frequency
voltage
output
controlled oscillator
voltage controlled
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Pending
Application number
JP3162640A
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English (en)
Inventor
Akihiko Hirano
章彦 平野
Shoichi Miyazawa
章一 宮沢
Ryutaro Hotta
龍太郎 堀田
Kenichi Hase
健一 長谷
Hiroshi Kimura
博 木村
Ken Uragami
憲 浦上
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】所望の出力周波数に応じてループ中の電圧制御
発振回路部の変換利得を制御することで、広帯域にわた
りループの安定を保ったり、また出力周波数切替時の早
いロックアップタイムを達成する。 【構成】PLL回路において、電圧制御発振回路9は電
圧制御発振器3と第二のプログラマブル分周器8で構成
する。PLLの出力周波数は第一のプログラマブル分周
器の分周比Nを切替ることで変化するが、この時、出力
周波数に関与しない第二の分周器の分周比Mの値を制御
信号により制御し、ループゲインを所望の値に設定でき
る。また、電圧制御発振回路9の変換利得を変えること
で、出力周波数切替時にローパスフィルタ2の出力電圧
が変わることない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数シンセサイザに
関する。
【0002】
【従来の技術】図3(a)に従来の周波数シンセサイザ
の構成を示す。図において1は位相比較器、2はローパ
スフィルタ、3は電圧制御発振器、4は第一のプログラ
マブル分周器、5は電圧生成回路、6は電圧加算器であ
る。電圧制御発振器3は印加する電圧によって発振周波
数を制御できるものであり、この出力が本周波数シンセ
サイザの出力Foutになる。一方、電圧制御発振器3の
出力は、第一のプログラマブル分周器4に入力され制御
情報に基づきN分周された後、位相比較器1に入力され
る。位相比較器1には基準発振器7からの基準クロック
fが入力され、分周器からの信号との位相差が検出され
る。位相比較され出力される位相誤差信号は、ローパス
フィルタ2を介して加算器6に入力され、制御情報に基
づき電圧生成回路5で生成されたオフセット電圧に加算
されて電圧制御発振器に入力される。このように構成さ
れた周波数シンセサイザは、公知の通り第一のプログラ
マブル分周器4の分周比NによりFout=N・fなる周波
数を出力する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、図3
(b)のように、周波数切替え時に電圧制御発振器3の
出力周波数の変化分(f2−f1)に相当する入力電圧の
変化ΔVを制御情報に基づき電圧生成回路5で生成する
オフセット電圧を変化させることでローパスフィルタ2
の出力電圧の変化を抑え、ロックアップタイムを早めよ
うとしていた。しかし、このような周波数シンセサイザ
を広帯域で動作させるような場合、その広域な出力周波
数帯をカバーするため電圧制御発振器3の変換利得Ko
を大きくしなければならず、また、第一のプログラマブ
ル分周器の分周比Nの変化によりループゲインも変動
し、位相雑音や、系の応答特性が変化するなどの問題が
あった。またこのような問題に対しては、特開平1−1
43420号公報のようにループ中の位相比較器の変換
利得を制御し、ループゲインを一定に保つなどの技術が
知られているが、周波数切替により電圧制御発振器に印
加するローパスフィルタの出力電圧が変わるため、図3
(a)のような構成に比べロックアップタイムがかかる
という問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数シンセサ
イザは、電圧制御発振器からの発振出力を制御情報に基
づき分周するプログラマブル分周器と、前記分周出力と
基準発振器からの基準クロックとの位相差を検出する位
相比較器と、前記位相比較器からの位相誤差信号を入力
し直流電圧に変換して電圧制御発振器に入力するローパ
スフィルタと、制御情報によって変換利得の制御が可能
な電圧制御発振器、もしくは、ループ中に電圧制御発振
器に縦続接続された機能回路と電圧制御発振器とで構成
される電圧制御発振回路で、前記機能回路を制御するこ
とでその変換利得が制御できる前記電圧制御発振回路と
からなる。
【0005】
【作用】上記構成において、電圧制御発振回路は制御情
報により変換利得を切替えることができるので、例え
ば、ローパスフィルタの出力電圧を変えることなく電圧
制御発振器の出力周波数を変えることでロックアップタ
イムの短縮を図ることが可能であり、また、制御情報に
よりループゲインを所望値に設定することもできるの
で、広帯域にわたり、系の安定化を図ることもできる。
【0006】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す図である。第
一のプログラマブル分周器4によって分周された本周波
数シンセサイザの出力Foutと、基準発振器7からの基
準クロックfの位相差を検出する位相比較器1、位相比
較後の位相誤差信号を入力するローパスフィルタ2、ロ
ーパスフィルタ2の直流電圧出力が印加される電圧制御
発振器3、電圧制御発振器3の出力周波数を制御情報に
基づき分周する第二のプログラマブル分周器8、及び第
二のプログラマブル分周器8の出力を入力し、制御情報
に基づき分周を行なう第一のプログラマブル分周器4か
ら構成される。
【0007】次に動作について説明する。電圧制御発振
器3の出力発振周波数をM分周した第二のプログラマブ
ル分周器8の出力である本周波数シンセサイザの出力周
波数Foutは、第一のプログラマブル分周器4でN分周
された後位相比較器1に入力され、基準発振器7からの
基準クロックfと位相比較が行なわれる。この位相差が
無くなるようフィードバックがなされるので、本周波数
シンセサイザがロックした状態で、出力及び入力の周波
数Fout、fはFout=N・fなる関係が満たされる。こ
こで第二のプログラマブル分周器の分周比Mは、出力周
波数Foutに対し何ら関与していない。ところで本周波
数シンセサイザのループゲインGは次式で示される。
【0008】 G=Kd・Fo・Ko/(N・M) (1) ここで Kdは位相比較器1の変換利得 Foはローパスフィルタ2の変換利得 Koは電圧制御発振器3の変換利得 N,Mはそれぞれ第一及び第二のプログラマブル分周器
の分周比 である。従ってここで、ループゲインを示す(1)式中
で外部からの制御が可能な(N・M)の値を制御情報に
よって制御することで、ループゲインを所望な値に設定
することが可能である。第一のプログラマブル分周器の
分周比Nは、出力周波数により規定された値であるが、
第二のプログラマブル分周器の分周比Mの値は、前述の
通り出力周波数Foutに規定されるファクタではなく、
すなわちNとは独立したものなので、Mの値を制御して
(N・M)の値を決定することで起こる弊害はない。こ
こで例えば(N・M)を一定値にするような制御の場
合、出力発振周波数の切替えによるループゲインの変動
を抑え、出力周波数に依存しない応答特性をもたせるこ
とで系の安定化を図ることができる。
【0009】また図1において、電圧制御発振器3と、
電圧制御発振器3にループ中縦続に付随する第二のプロ
グラマブル分周器8とを、この周波数シンセサイザ中の
電圧制御発振回路9とみなすと、この電圧制御発振回路
9全体の利得Ko’は、すなわち、Ko/Mで表され、
外部からの制御情報によっての利得の変えられる電圧制
御発振器ともみることができる。この場合、図5のよう
に、第二のプログラマブル分周器8の分周比Mにより利
得を制御することでローパスフィルタ2の出力電圧Vo
を一定のまま発振周波数を切替えることが可能であり、
従来例のようにローパスフィルタの出力電圧を一定に保
ちつつ電圧制御発振器への入力電圧を変化させるための
オフセット電圧を用いることなくロックアップタイムを
早くすることも可能である。
【0010】図2に更なる実施例を示す。これは、第一
のプログラマブル分周器4によって分周された本周波数
シンセサイザの出力Foutと、基準発振器7からの基準
クロックの位相差fを検出する位相比較器1、位相比較
後出力される位相誤差信号が入力されるローパスフィル
タ2、ローパスフィルタ2の直流電圧出力が入力される
ゲイン変換回路10、制御情報に基づきゲイン変換回路
10において利得の変換された出力電圧が印加される電
圧制御発振器3、及び電圧制御発振器3の出力発振周波
数を制御情報に基づき分周する第一のプログラマブル分
周器4から構成される。
【0011】前述の実施例の通り周波数シンセサイザ
は、位相比較器1に入力される基準発振器からの基準ク
ロックfと第一のプログラマブル分周器でN分周された
出力周波数Fout/Nとの位相差をなくすようフィード
バックがなされるので、ロックした状態でFout=N・
fなる関係が満たされる。またこの場合のループゲイン
Gは次式で示される。
【0012】 G=Kd・Fo・Ko・Kg/N (2) Kgはゲイン変換回路の利得であり、その他は前述の通
りである。ゲイン変換回路は、例えば、図6のVI変換
回路12、乗算回路13、IV変換回路13のように構
成される。ローパスフィルタ2の直流電圧出力は、VI
変換回路12に入力され電流値Ioに変換される。乗算
回路13ではVI変換回路12で変換された電流値Io
を制御情報をもとにM倍し、IV変換回路14に入力
し、再び、電圧値M・V2として電圧制御発振器3に印加
する。すなわち、このゲイン変換回路の変換利得Kgは
M・V2/V1で表される。ここでV2/V1はゲイン変換
回路の構成によって定まる固定値であり、従って、式
(2)で示されるループゲインGは、制御情報によって
制御が可能な値Mを含むことにより第一のプログラマブ
ル分周器4の分周比N、つまり出力周波数にかかわらず
所望の値に設定できる。例えばM/Nを一定値に保つよ
うな制御の場合、この周波数シンセサイザの出力周波数
Foutに依存せずループゲインは常に一定に保たれるの
で、出力周波数の切替により応答特性が変化するといっ
たことがなく、系の安定が損なわれるということはな
い。
【0013】また、図2において、ループ中電圧制御発
振器3に縦続に接続されるゲイン変換回路10と電圧制
御発振器3を本周波数シンセサイザの電圧制御発振回路
11とみなすと、この電圧制御発振回路全体の利得K
o’は(M・Ko)であり、外部からの制御情報によって利
得の変えられる電圧制御発振器ということもできる。す
なわち、ゲイン変換回路への制御情報により電圧制御発
振器回路の利得が変わり、図3(c)のようにローパス
フィルタの出力電圧Voを一定のまま出力周波数を切替
ることもできるので、従来例のようにローパスフィルタ
の出力電圧を一定に保ちつつ電圧制御発振器の発振周波
数を切替るために必要なオフセット電圧を用いずに、ロ
ックアップタイムを早くすることが可能である。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、電圧制御発振回路に制
御情報を送り、その変換利得を制御することが可能であ
り、出力周波数に依存することなくループゲインを所望
の値に設定できるので広帯域にわたる動作の安定化が図
れる。また、ローパスフィルタの出力電圧を変化させる
ことなく電圧制御発振回路の出力周波数を切替ることも
できるので、周波数切替時のロックアップタイムの短縮
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図、
【図2】本発明の第二の実施例のブロック図、
【図3】従来例回路のブロック図、および入出力特性
図、
【図4】本発明の第二の実施例のゲイン変換回路のブロ
ック図。
【符号の説明】 1…位相比較器、2…ローパスフィルタ、3…電圧制御
発振器、4…第一のプログラマブル分周器、7…基準発
振器、8…第二のプログラマブル分周器、9…第一の電
圧制御発振回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9182−5J H03L 7/08 E (72)発明者 堀田 龍太郎 横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立 製作所マイクロエレクトロニクス機器開発 研究所内 (72)発明者 長谷 健一 横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立 製作所マイクロエレクトロニクス機器開発 研究所内 (72)発明者 木村 博 横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立 製作所マイクロエレクトロニクス機器開発 研究所内 (72)発明者 浦上 憲 東京都小平市上水本町五丁目20番1号株式 会社日立製作所半導体設計開発センタ内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】プログラマブル分周器で分周された電圧制
    御発振器の発振出力と基準発振器からの基準クロックと
    の位相差を位相比較器で検出し、前記位相比較器より出
    力される位相誤差信号をローパスフィルタを介して前記
    電圧制御発振器に印加し、その出力発振周波数を出力と
    する周波数シンセサイザにおいて、制御情報により変換
    利得の制御を可能とするか、もしくは、制御情報により
    ループ中に縦続接続された付随する回路を制御すること
    で、それを含めた電圧制御発振回路部の変換利得の制御
    を可能とする電圧制御発振器を備えることを特徴とする
    周波数シンセサイザ。
JP3162640A 1991-07-03 1991-07-03 周波数シンセサイザ Pending JPH0537370A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6154071A (en) * 1997-08-27 2000-11-28 Nec Corporation PLL circuit
JP2006222939A (ja) * 2005-01-14 2006-08-24 Asahi Kasei Microsystems Kk Pll回路
JP2009194613A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Panasonic Corp シンセサイザと、これを用いた受信装置及び電子機器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2006222939A (ja) * 2005-01-14 2006-08-24 Asahi Kasei Microsystems Kk Pll回路
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