JPH06204864A - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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JPH06204864A
JPH06204864A JP4358754A JP35875492A JPH06204864A JP H06204864 A JPH06204864 A JP H06204864A JP 4358754 A JP4358754 A JP 4358754A JP 35875492 A JP35875492 A JP 35875492A JP H06204864 A JPH06204864 A JP H06204864A
Authority
JP
Japan
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frequency
transistor
charge pump
signal
output signal
Prior art date
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Application number
JP4358754A
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English (en)
Inventor
Takashi Kashiwagi
孝 柏木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4358754A priority Critical patent/JPH06204864A/ja
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路構成を複雑かつ大形化することなく、ロ
ックアップタイムの高速化を図り、かつVCO出力信号
のC/N比を改善すること。 【構成】 チャージポンプ回路7の2コのトランジスタ
71,72の各ベースバイアス抵抗73〜76にそれぞ
れ抵抗77,78またはコンデンサ81,82を接続
し,各抵抗77,78またはコンデンサ81,82の接
続,切離しをイネーブル信号に基づいて行うスイッチ手
段79,80を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は周波数シンセサイザ方
式無線機の局部発振器等に用いられるPLL(フェーズ
ロックドループ)回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は従来のPLL回路を示す構成図で
あり、図において、1はVCO(電圧制御発振器)、2
はVCO1の出力信号の周波数を分周する可変分周器、
3は可変分周器2の分周比NをクロックCK、データ
D、イネーブル信号ENにより設定する周波数設定器、
4は所定周波数の信号を発振する基準発振器、5は基準
発振器4の出力信号の周波数を分周比Rで分周する分周
器、6は可変分周器2の出力信号fV と分周器5の出力
信号fR との位相比較を行う位相比較器、7は位相比較
器6の進み,遅れを示す出力信号φR ,φr で駆動され
るチャージポンプ回路、8はチャージポンプ回路7の出
力信号のノイズ除去等を行いVCO1の制御電圧VC
出力するローパスフィルタで構成されるループフィルタ
である。
【0003】チャージポンプ7において、71はPNP
形のトランジスタ、72はトランジスタ71と相補的に
接続されるNPN形のトランジスタ、73,74はトラ
ンジスタ71のベースバイアス用の抵抗、75,76は
トランジスタ72のベースバイアス用の抵抗である。
【0004】次に動作について説明する。先ず、周波数
設定器3を用いて可変分周器2の分周比Nを決定する。
このために図9に示すように、周波数設定器3にトリガ
信号を加えると、Nを示すデータDがクロックCKと共
に可変分周器2に与えられる。次にイネーブル信号EN
が与えられると可変分周器2に分周比Nが設定されて、
PLL回路の動作が開始される。このとき、VCO1は
ある周波数で発振している。
【0005】VCO1の出力信号は可変分周器2で1/
Nに分周され、分周された図10に示す信号fV は位相
比較器6に加えられて、基準発振器4の出力信号を分周
器5で1/Rに分周した図10に示す信号fR と位相比
較される。位相比較器6は信号fR とfV との位相の進
み、遅れに応じて図10に示す信号φR ,φV を出力す
る。
【0006】信号φV はトランジスタ71をON,OF
Fさせ、信号φR はトランジスタ72をON,OFFさ
せる。そして、トランジスタ71がONのとき、ループ
フィルタ8を構成するコンデンサ(図示せず)がこのト
ランジスタ71を通じて充電され、トランジスタ72が
ONのとき、上記コンデンサがこのトランジスタ72を
通じて放電される。即ち、このチャージポンプ回路7か
らは実質的に信号fVとfR との位相差を示す信号が得
られる。
【0007】ループフィルタ8は上記コンデンサを含む
時定数により、上記位相差を示す信号からノイズを除去
して、VCO1を制御する制御電圧VC を出力する。こ
れによりVCO1の出力周波数が制御され、最終的にf
V =fR となるように制御される。このときPLL回路
はロックしてVCO1の出力周波数が設定周波数fO
NfR となる。なお、図10におけるnは後述するひげ
状のノイズを示している。また、上記従来例に近い公知
例として、例えば特開昭62−92521号公報,特開
昭63−90213号公報に示されたPLL回路があ
る。
【0008】上述したPLL回路の性能を決定するパラ
メータとして、VCO1の出力周波数範囲(fmin 〜f
max )、制御電圧VC に対する感度KV [MHZ/V] , 周波
数間隔(通常fR に等しい)、位相比較器3の変換利得
Kφ〔V/rad 〕、ループフィルタ8の伝達関数K
F(S), 及び可変分周器2の分周比N=fO /fR 等があ
る。設計時には上記KV , Kφ,Nは定数とみなすこと
ができるので、実現しようとする性能、即ち設定周波数
O に固定されるまでのロックアップタイム、VCO1
の出力信号のC/N(信号対雑音比)及びスプリアス
(主にfR とその高周波)の減衰量等を決定するのは、
ループフィルタ8の特性によるところが大きい。
【0009】近年、VCOの出力周波数範囲の高域化、
周波数間隔の狭帯域化に加え、ディジタル変調方式、T
DMA方式の採用等により、ロックアップタイムの高速
化、VCOの出力信号のC/N改善、スプリアスレベル
の低減等の特性を全て同時に満足する必要性が高まって
いる。
【0010】このために、従来より、 (1)VCO1の出力周波数を下げ、ループの外でてい
倍あるいはミキシングすることにより、所要の設定周波
数fO を得る。 (2)ループフィルタ8の時定数を切替える。 等の方法が試みられている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のPLL回路は以
上のように構成されているので、上述した特性改善のた
めの上記(1)の方法は信号のC/N劣化及び回路の大
形化を招く。また上記(2)の方法は、時定数切替時の
周波数の変動があり、これを抑えるために切替え後のコ
ンデンサにあらかじめ充電しておくという方法もある
が、周波数変動はある程度改善されてもなくなることは
なく、また回路自体複雑で大形化するという問題点があ
った。
【0012】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、回路構成を複雑かつ大形化する
ことなく、ロックアップタイムの高速化を図り、かつV
CO出力信号の信号純度及びC/N比を改善することの
できるPLL回路を得ることを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るP
LL回路は、チャージポンプ回路の2つのトランジスタ
の各ベースバイアス抵抗にそれぞれ抵抗を接続し、各抵
抗の接続,切離しをイネーブル信号に基づいて行うスイ
ッチ手段を設けている。
【0014】請求項2の発明に係るPLL回路は、チャ
ージポンプ回路の2つのトランジスタの各ベースバイア
ス抵抗にそれぞれコンデンサを接続し、各コンデンサの
接続,切離しをイネーブル信号に基づいて行うスイッチ
手段を設けている。
【0015】
【作用】請求項1の発明におけるPLL回路は、ロック
アップ後に抵抗を接続することにより、トランジスタの
バイアス点が変更され、位相比較器から出力されるノイ
ズによりチャージポンプ回路が不必要に動作されること
が防止される。
【0016】請求項2の発明におけるPLL回路は、ロ
ックアップ後にコンデンサを接続することにより、位相
比較器から出力されるノイズが吸収されるので、ノイズ
によりチャージポンプ回路が不必要に動作されることが
防止される。
【0017】
【実施例】実施例1.以下、請求項1の発明の一実施例
を図について説明する。図1で図8と実質的に同一部分
には同一符号を付して説明を省略する。図1において7
7は抵抗73に並列に接続される抵抗、78は抵抗75
に並列に接続される抵抗、79は抵抗77の接続,切離
しを行うアナログスイッチ、80は抵抗78の接続,切
離しを行うアナログスイッチ、9は周波数設定器3から
得られるイネーブル信号を反転してアナログスイッチ7
9,80のON,OFF制御を行うインバータである。
【0018】なお、信号fR を基準信号とし、トランジ
スタ71を第1のトランジスタ、トランジスタ72を第
2のトランジスタ,抵抗73,74を第1のベースバイ
アス抵抗、抵抗75,76を第2のベースバイアス抵抗
とする。また、アナログスイッチ79を第1のスイッチ
手段、アナログスイッチ80を第2のスイッチ手段、抵
抗77を第1の抵抗、抵抗78を第2の抵抗とする。
【0019】次に動作について説明する。図1の回路は
全ての素子が5Vの電源電圧で動作するものとすると、
位相比較器6の出力信号φV,φR は0Vと5Vとに変化
する。またチャージポンプ回路7の出力信号はトランジ
スタ71,72のベース・エミッタ間電圧VBE(≒0.
7V)を考慮すると、トランジスタ71がONでトラン
ジスタ72がOFFのとき4.3Vとなり、トランジス
タ71がOFFでトランジスタ72がONのとき0.7
Vとなる。
【0020】即ち、信号fR とfV との位相差±2πの
変化に対してチャージポンプ回路7は4.3−0.7=
3.6V変化するので、位相比較器6の利得Kφ=3.
6/4π≒0.286〔V/rad 〕となる。またVCO
1の利得KV及び可変分周器2の分周比Nは使用するV
CO1と設定周波数間隔とによって定数として求まる。
これらから従来の設定手法によりロックアップタイムが
最小となるようなループフィルタ8の定数を決定するこ
とができる。本実施例ではKV =69×106 〔rad /
S・V〕設定周波数範囲1030MHz 〜1050MHz 、
周波数間隔25KHz としたとき、ロックアップタイムの
最小値は約6msecとなる。なお、ループフィルタ8は、
25KHz 及びその高周波成分を除去するフィルタが含ま
れている。
【0021】チャージポンプ回路7は信号φR ,φV
状態によりトランジスタ71,72をON,OFFさせ
ることにより、ループフィルタ8内のコンデンサを充放
電させてVCO1の制御電圧VC を生成する。まず、ア
ナログスイッチ79,80をOFFにして抵抗73と7
4および75と76とをそれぞれ値を等しくしておくこ
とによりトランジスタ71,72のスイッチング動作を
充分高速に行なうことができる。
【0022】図2はVCO1の出力周波数を20MHz に
設定した場合のロックアップタイムの測定結果の一例を
示すものであり、X軸は時間,Y軸は周波数である。ロ
ックアップタイム8msecが得られる。これは図9に示す
ように周波数設定器3のトリガからPLL回路が動作を
開始するまでの約2msecを含んでいる。
【0023】しかしながらこの図2において明らかなよ
うに、ロック後においてもVCO1の出力周波数は変動
している。この状態では図3,図4に示すように、VC
O1の出力信号の信号純度(図3)、及びC/N(図
4)はあまり良くない。これはロックはしても、図10
に示すようにφV , φR にひげ状のノイズnが存在する
ため、ロック後はトランジスタ71,72が共にOFF
となるはずが、ON,OFF動作してしまい、このた
め、トランジスタ71,72に電流が流れ、ノイズnが
ループフィルタ8へ伝わって制御電圧VC を変化させる
ことによっている。このため、図4においては出力信号
にひげ状のノイズnが25KHz 間隔で現われている。
【0024】そこで、本実施例においては、アナログス
イッチ79,80をONとして抵抗77,78を抵抗7
3,75に並列に接続することによって、ロック後にお
いて、ひげ状のノイズnを感知しないようにして、トラ
ンジスタ71,72を常にOFF状態となるようにして
いる。即ち、動作開始後はアナログスイッチ79,80
をOFFにして抵抗77,78を切離し、φR ,φV
最大値(5V)と最小値(0V)との中間値をトランジ
スタ71,72のON,OFFのしきい値となるように
する。そしてVCO1の出力周波数が許容周波数範囲と
なったときに、アナログスイッチ79,80をONにし
てトランジスタ71,72が動作しないようなしきい値
に変更する。アナログスイッチ79,80はイネーブル
信号ENを反転したインバータ9の出力により、直接O
N,OFF制御が行われる。
【0025】図5はアナログスイッチ79,80をON
にした場合の信号スペクトル純度を示すもので、X軸は
周波数,Y軸はレベルであり、図3と比べて純度が改善
されていることが判る。また、図6はアナログスイッチ
79,80をONにした場合のC/N特性を示すもの
で、図4のひげ状のノイズnが除去され、C/Nが改善
されている。
【0026】実施例2.図7は請求項2の発明の一実施
例を示すもので、チャージポンプ回路7のみを示してあ
り、他の構成は図1と同一である。図7においては、図
1の抵抗77,78に代えてそれぞれ第1,第2のコン
デンサとしてのコンデンサ81,82を設け、これをア
ナログスイッチ79,80により接続,切離しするよう
にしている。
【0027】上記構成によれば、ロック後の安定状態で
信号φR ,φV がひげ状となっても、これは高周波成分
なので、コンデンサ81,82により有効に吸収するこ
とができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、チャージポンプ回路のベースバイアス抵抗に抵抗を
接続し、この抵抗の接続,切離しを周波数設定器からの
イネーブル信号により動作するスイッチ手段により行う
ように構成したので、バイアス点が変更されてノイズに
よりチャージポンプ回路が不必要に動作することがな
く、のためロックアップタイムの高速化を図りながら、
かつ信号スペクトル純度及びC/Nの向上を図ることが
でき、また、追加部品も少く、簡単な構成で実現できる
効果がある。
【0029】また、請求項2の発明によれば、チャージ
ポンプ回路のベースバイアス抵抗にコンデンサを接続
し、このコンデンサの接続,切離しを周波数設定器から
のイネーブル信号により動作するスイッチ手段により行
うように構成したので、ノイズが吸収されて、チャージ
ポンプ回路が不必要に動作することがなく、このため、
ックアップタイムの高速化を図りながら、かつ信号純度
及びC/Nの向上を図ることができ、また、追加部品も
少く、簡単な構成で実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施例を示す構成図であ
る。
【図2】ロックアップタイムの測定結果を示すグラフ図
である。
【図3】アナログスイッチOFF時の信号スペクトル純
度を示すグラフ図である。
【図4】アナログスイッチOFF時のC/Nを示すグラ
フ図である。
【図5】アナログスイッチON時の信号スペクトル純度
を示すグラフ図である。
【図6】アナログスイッチON時のC/Nを示すグラフ
図である。
【図7】請求項2の発明の一実施例を示す構成図であ
る。
【図8】従来のPLL回路を示す構成図である。
【図9】周波数設定器の動作を示すタイミングチャート
である。
【図10】位相比較器の動作を示すタイミングチャート
である。
【符号の説明】 1 VCO(電圧制御発振器) 2 可変分周器 3 周波数設定器 6 位相比較器 7 チャージポンプ回路 71 トランジスタ(第1のトランジスタ) 72 トランジスタ(第2のトランジスタ) 73,74 抵抗(第1のベースバイアス抵抗) 75,76 抵抗(第2のベースバイアス抵抗) 77 抵抗(第1の抵抗) 78 抵抗(第2の抵抗) 79 アナログスイッチ(第1のスイッチ手段) 80 アナログスイッチ(第2のスイッチ手段) 81 コンデンサ(第1のコンデンサ) 82 コンデンサ(第2のコンデンサ) VC 制御電圧 EN イネーブル信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御電圧により出力周波数が制御される
    電圧制御発振器と、上記電圧制御発振器の出力信号を分
    周する可変分周器と、上記可変分周器の分周比を示すデ
    ータを与えイネーブル信号により上記分周比の設定を行
    う周波数設定器と、上記可変分周器の出力信号と基準信
    号とを位相比較する位相比較器と、第1のベースバイア
    ス抵抗が接続された第1のトランジスタとこの第1のト
    ランジスタと相補的に接続され第2のベースバイアス抵
    抗が接続された第2のトランジスタとから成り、上記位
    相比較器の出力信号により動作されるチャージポンプ回
    路と、上記チャージポンプ回路の出力信号が加えられ上
    記制御電圧を出力するローパスフィルタから成るループ
    フィルタと、上記第1のベースバイアス抵抗に接続され
    る第1の抵抗と上記第1の抵抗の接続,切離しを上記イ
    ネーブル信号に基づいて行う第1のスイッチ手段と、上
    記第2のベースバイアス抵抗に接続される第2の抵抗
    と、上記第2の抵抗の接続,切離しを上記イネーブル信
    号に基づいて行う第2のスイッチ手段とを備えたPLL
    回路。
  2. 【請求項2】 制御電圧により出力周波数が制御される
    電圧制御発振器と、上記電圧制御発振器の出力信号を分
    周する可変分周器と、上記可変分周器の分周比を示すデ
    ータを与えイネーブル信号により上記分周比の設定を行
    う周波数設定器と、上記可変分周器の出力信号と基準信
    号とを位相比較する位相比較器と、第1のベースバイア
    ス抵抗が接続された第1のトランジスタとこの第1のト
    ランジスタと相補的に接続され第2のベースバイアス抵
    抗が接続された第2のトランジスタとから成り、上記位
    相比較器の出力信号により動作されるチャージポンプ回
    路と、上記チャージポンプ回路の出力信号が加えられ上
    記制御電圧を出力するローパスフィルタから成るループ
    フィルタと、上記第1のベースバイアス抵抗に接続され
    る第1のコンデンサと上記第1のコンデンサの接続,切
    離しを上記イネーブル信号に基づいて行う第1のスイッ
    チ手段と、上記第2のベースバイアス抵抗に接続される
    第2のコンデンサと、上記第2のコンデンサの接続,切
    離しを上記イネーブル信号に基づいて行う第2のスイッ
    チ手段とを備えたPLL回路。
JP4358754A 1992-12-28 1992-12-28 Pll回路 Pending JPH06204864A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6407619B1 (en) 1999-09-14 2002-06-18 Nec Corporation Charge pump circuit and PLL circuit using the same

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6407619B1 (en) 1999-09-14 2002-06-18 Nec Corporation Charge pump circuit and PLL circuit using the same

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