JPH088737A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH088737A
JPH088737A JP6139035A JP13903594A JPH088737A JP H088737 A JPH088737 A JP H088737A JP 6139035 A JP6139035 A JP 6139035A JP 13903594 A JP13903594 A JP 13903594A JP H088737 A JPH088737 A JP H088737A
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JP
Japan
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output
frequency
frequency signal
pass filter
low
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Pending
Application number
JP6139035A
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English (en)
Inventor
Isao Takeuchi
勇雄 竹内
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で迅速に正確な周波数信号を作成
することができる周波数シンセサイザを提供する。 【構成】 基準となる入力周波数信号と出力周波数信号
との位相差を比較する位相比較手段12と、この位相比
較手段12の比較出力を上記入力周波数に対応した所定
時間遅延させる遅延手段14と、上記比較出力から遅延
手段14の出力を減算する減算手段15と、この減算手
段15の減算出力を上記所定時間に対応した値で割る割
算手段16と、この割算手段16の出力を平滑化するロ
ーパスフィルタと、このローパスフィルタの出力が制御
電圧として供給され出力周波数信号を位相比較手段12
に供給する電圧制御発振器とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、所定の周波数信号を作
成する周波数シンセサイザに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、所望の周波数信号を作成する周波
数シンセサイザとしては、PLL回路(フェーズ・ロッ
クド・ループ回路)が一般的に使用されていた。このP
LL回路による周波数シンセサイザは、基準となる周波
数信号と電圧制御発振器が出力する周波数信号との位相
差を検出して、位相差がなくなるように電圧制御発振器
の制御を行うようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、PLL回路
は回路のループ応答が二次応答となる不都合があり、特
に高速に出力周波数を可変させること等が出来ない場合
があった。
【0004】本発明はかかる点に鑑み、簡単な構成で迅
速に正確な周波数信号を作成することができる周波数シ
ンセサイザを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図1及
び図2に示すように、基準となる入力周波数信号と出力
周波数信号との位相差を比較する位相比較手段12と、
この位相比較手段12の比較出力を上記入力周波数に対
応した所定時間遅延させる遅延手段14と、上記比較出
力から遅延手段14の出力を減算する減算手段15と、
この減算手段15の減算出力を上記所定時間に対応した
値で割る割算手段16と、この割算手段16の出力を平
滑化するローパスフィルタ3と、このローパスフィルタ
3の出力が制御電圧として供給され出力周波数信号を位
相比較手段12に供給する電圧制御発振器4とを備えた
ものである。
【0006】またこの場合に、ローパスフィルタ3とし
てデジタルフィルタを使用するようにしたものである。
【0007】さらに上述した場合に、例えば図4に示す
ように、ローパスフィルタ3としてアナログフィルタ2
3を使用し、割算手段16の出力を積分する積分手段3
0と、この積分手段30の積分値出力を割算手段15の
出力から減算する減算手段21とを設け、ローパスフィ
ルタ3の積分動作を補償するようにしたものである。
【0008】
【作用】本発明によると、位相差の変化が基準周波数に
対応した周期で直接行われ、電圧制御発振器が基準周波
数に直接ロックした周波数信号を直ちに出力するように
なる。
【0009】この場合、ローパスフィルタとしてデジタ
ルフィルタを使用することで、周波数シンセサイザの回
路構成が簡単になる。
【0010】また、ローパスフィルタとしてアナログフ
ィルタを使用し、割算手段の出力を積分する積分手段
と、この積分手段の積分値出力を割算手段の出力から減
算する減算手段とを設け、電圧制御発振器の制御電圧を
積分補償するようにしたことで、ローパスフィルタの積
分動作が補償され、高速で所望の周波数に同期するよう
になる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図3を参照
して説明する。
【0012】図1は本例の周波数シンセサイザの全体構
成を示す図で、図中1は基準周波数信号入力端子を示
し、この入力端子1には基準発振器(図示せず)から基
準となる周波数信号(以下基準周波数信号fr と称す
る)が供給される。そして、この入力端子1に得られる
基準周波数信号fr を、周波数比較器2に供給する。こ
の周波数比較器2は、この基準周波数信号fr の周波数
と、後述する電圧制御発振器4の発振出力fv の周波数
とを比較する比較器で、その構成については後述する。
【0013】そして、この周波数比較器2の比較出力
を、ループフィルタとしてのローパスフィルタ3を介し
て電圧制御発振器(VCO)4に供給する。ここで、ロ
ーパスフィルタ3としては例えばデジタルフィルタを使
用し、比較出力を平滑化する。そして、電圧制御発振器
4の発振出力fv を、この周波数シンセサイザの周波数
信号出力端子5に供給すると共に、周波数比較器2に供
給する。
【0014】次に、本例の周波数比較器2の構成を説明
する。図2は本例の周波数比較器2の構成を示す図で、
入力端子1に得られる基準周波数信号fr と、端子13
に得られる電圧制御発振器4の発振出力fv とを、位相
比較器12に供給する。この位相比較器12は、基準周
波数信号fr の位相θr (t) と、発振出力fv の位相θ
v (t) とを比較し、位相差θr (t) −θv (t) を検出す
る。ここで、この位相差θr (t) −θv (t) を位相差信
号θrv(t) とする。
【0015】そして、検出した位相差信号θrv(t) を、
遅延回路14を介して減算器15に供給すると共に、直
接減算器15に供給し、位相比較器12から直接供給さ
れる位相差信号から、遅延された位相差信号を減算す
る。ここで、遅延回路14の遅延時間は、基準周波数信
号fr の周波数に対応した時間、即ち基準周波数信号f
r の1周期に相当する時間Tr 〔秒〕とし、この遅延回
路14で時間Tr だけ遅延させた位相差信号をθrv(t
−Tr ) とする。従って、減算器15の減算出力はθrv
(t) −θrv(t−Tr ) となる。
【0016】そして、直接減算器15の減算出力を割算
器16に供給し、減算出力を上述した遅延回路14での
遅延時間Tr で割る演算を行い、周波数差信号frvを得
る。従って、周波数差信号frvは次式の演算により求め
られる。
【0017】
【数1】frv=〔θrv(t) −θrv(t−Tr ) 〕/Tr
【0018】そして、この割算器16で求められた周波
数差信号frvを端子17に供給し、この端子17からロ
ーパスフィルタ3を介して電圧制御発振器4(図1参
照)に制御電圧として供給する。
【0019】このように構成される周波数シンセサイザ
により、電圧制御発振器4が入力端子1に得られる周波
数信号に直接同期するようになり、良好に出力周波数信
号を得ることができる。即ち、ローパスフィルタ3の特
性f(s) をf(s) =1/sとすると、この周波数シンセ
サイザのループ応答は次式で示される。
【0020】
【数2】
【0021】この式より判るように、この周波数シンセ
サイザのループ応答は、一次ループとして求めることが
できる。図3は本例の周波数シンセサイザの位相・周波
数応答を示す図で、サンプリング周期をTr としたとき
の応答波形を示す。この図は、基準周波数信号fr と発
振出力fv の初期位相差を0として示す図で、周波数比
較器2内の位相比較器12で検出される位相差信号θrv
が0に収束するに従って、電圧制御発振器4の発振出力
v が所定周波数(即ち基準周波数)に安定することが
判る。
【0022】このように本例の周波数シンセサイザによ
ると、基準となる周波数信号に直接同期するようにな
り、ループ応答が一次ループとなって、従来のPLL回
路のように二次ループ応答の回路に比べ、回路の発振条
件などを解析し易くなり、周波数シンセサイザを構成す
る各回路の特性の設定などが容易にできるようになる。
【0023】次に、本発明の周波数シンセサイザの他の
実施例を、図4及び図5を参照して説明する。この図4
及び図5において、上述した図1〜図3に対応する部分
には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【0024】この例では、ループフィルタとしてアナロ
グフィルタを使用すると共に、積分補償回路を設け、ル
ープフィルタの積分動作を補償するようにしたものであ
る。即ち、この例では周波数比較器2が出力する周波数
差信号を減算器21に供給し、この減算器21で周波数
差信号から後述するループフィルタ積分補償回路30の
出力を減算し、減算出力をサンプル/ホールド回路22
に供給する。
【0025】サンプル/ホールド回路22は、演算増幅
器22aとスイッチS1とコンデンサC1とで構成さ
れ、サンプリングタイミングでスイッチS1が閉じて、
コンデンサC1が充電されてサンプリング値がホールド
される回路で、ホールドされた電圧信号を、アナログ式
ローパスフィルタ23と、ループフィルタ積分補償回路
30とに供給する。
【0026】ループフィルタ積分補償回路30は、サン
プル/ホールド回路31と積分器32とで構成され、サ
ンプル/ホールド回路22の出力をサンプリングして積
分し、積分器32の積分値を減算器21に供給する。
【0027】また、アナログ式ローパスフィルタ23
は、演算増幅器23aと、その周辺に接続された抵抗器
R1及びコンデンサC2で構成され、コンデンサC2に
よるアナログ的な動作で、サンプル/ホールド回路22
の出力の平滑化が行われる。
【0028】ローパスフィルタ23の出力を電圧制御発
振器4に制御電圧として供給する。その他の部分は、図
1及び図2に示した周波数シンセサイザと同様に構成す
る。
【0029】次に、この図4に示す回路の動作を、図5
の動作タイミング図を参照して説明する。まず、周波数
比較器2が出力する周波数差信号frvの電位をVΔθと
し、ループフィルタ積分補償回路30の出力電位をV∫
とし、減算器21での減算(即ちVΔθ−V∫)で得た
信号の電位をVfとする。そして、この減算器21の出
力電位Vfをサンプル/ホールド回路22でサンプリン
グした電位をVf1 とし、ローパスフィルタ23で平滑
化された制御電圧をVVCO とする。
【0030】そして、サンプル/ホールド回路22では
周期T毎にサンプリングを行うとすると、基準周波数信
号と電圧制御発振器4の出力信号との周波数が合ってい
ないとき、図5に示す状態で各電位が変化する。即ち、
周期Tでサンプリングされたとき、VΔθ(T) =V1
あるとする。そして、このときの積分値V∫(T) =0と
すると、減算器21の減算出力Vf(T) =VΔθ(T) と
なり、この電位がサンプル/ホールド回路22でVf1
(T) としてホールドされる。このホールドされた電圧に
よってループフィルタ23は積分動作を行い、電圧制御
発振器4の制御電圧VVCO を得る。
【0031】図5に示されるように、周波数比較器2の
出力電位VΔθが変化しているときには、ループフィル
タ積分補償回路30から所定の出力電位V∫が生じて、
減算器21の減算出力Vfは所定電位V1 で一定とな
り、電圧制御発振器4の制御電圧VVCO は一定値に安定
する。
【0032】この図4に示す回路は、図1,図2に示す
回路の場合と同様に、入力端子1に得られる周波数信号
に直接同期し、ループ応答が一次ループとなり、良好な
特性になると共に、ループフィルタの積分動作が補償さ
れるので、電圧制御発振器の発振出力が安定するまでの
時間が非常に短く、より高速に基準となる入力信号に同
期した周波数信号を作成できる。
【0033】
【発明の効果】本発明によると、位相差の変化が基準周
波数に対応した周期で直接行われ、電圧制御発振器が基
準周波数に直接ロックした周波数信号を直ちに出力する
ようになる。
【0034】この場合、ローパスフィルタとしてデジタ
ルフィルタを使用することで、周波数シンセサイザの回
路構成が簡単になる。
【0035】また、ローパスフィルタとしてアナログフ
ィルタを使用し、割算手段の出力を積分する積分手段
と、この積分手段の積分値出力を割算手段の出力から減
算する減算手段とを設け、電圧制御発振器の制御電圧を
積分補償するようにしたことで、ローパスフィルタの積
分動作が補償され、高速で所望の周波数に同期するよう
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体構成を示す構成図であ
る。
【図2】一実施例の周波数比較器を示す構成図である。
【図3】一実施例の回路の位相・周波数応答を示す特性
図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図5】他の実施例の動作タイミングを示す特性図であ
る。
【符号の説明】
1 基準周波数信号入力端子 2 周波数比較器 3 ローパスフィルタ 4 電圧制御発振器(VCO) 5 周波数信号出力端子 12 位相比較器 14 遅延回路 15 減算器 16 割算器 22 サンプル/ホールド回路 23 アナログ式ローパスフィルタ 30 ループフィルタ積分補償回路 31 サンプル/ホールド回路 32 積分器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準となる入力周波数信号と出力周波数
    信号との位相差を比較する位相比較手段と、 該位相比較手段の比較出力を上記入力周波数に対応した
    所定時間遅延させる遅延手段と、 上記比較出力から上記遅延手段の出力を減算する減算手
    段と、 該減算手段の減算出力を上記所定時間に対応した値で割
    る割算手段と、 該割算手段の出力を平滑化するローパスフィルタと、 該ローパスフィルタの出力が制御電圧として供給され出
    力周波数信号を上記位相比較手段に供給する電圧制御発
    振器とを備えた周波数シンセサイザ。
  2. 【請求項2】 上記ローパスフィルタとしてデジタルフ
    ィルタを使用するようにした請求項1記載の周波数シン
    セサイザ。
  3. 【請求項3】 上記ローパスフィルタとしてアナログフ
    ィルタを使用し、上記割算手段の出力を積分する積分手
    段と、該積分手段の積分値出力を上記割算手段の出力か
    ら減算する減算手段とを設け、 上記ローパスフィルタの積分動作を補償するようにした
    請求項1記載の周波数シンセサイザ。
JP6139035A 1994-06-21 1994-06-21 周波数シンセサイザ Pending JPH088737A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001175302A (ja) * 1999-12-22 2001-06-29 Burr-Brown Japan Ltd デバイスの特性の変更方法および変更装置

Cited By (1)

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