JPH09260950A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH09260950A
JPH09260950A JP9187896A JP9187896A JPH09260950A JP H09260950 A JPH09260950 A JP H09260950A JP 9187896 A JP9187896 A JP 9187896A JP 9187896 A JP9187896 A JP 9187896A JP H09260950 A JPH09260950 A JP H09260950A
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JP
Japan
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accumulator
output
frequency synthesizer
data
frequency
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Application number
JP9187896A
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English (en)
Inventor
Akihiro Yamagishi
明洋 山岸
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ROMを用いないこと、周期的なデューティ
比の変動による不要スプリアス成分を大幅に減少させる
こと。 【解決手段】 入力データをクロックごとに累算するア
キュムレータ1の該入力データΔPHAを変化させるこ
とで出力に得られる信号の周波数を変化させる周波数シ
ンセサイザにおいて、アキュムレータ1の出力データを
積分器4で積分してその積分出力を比較器5で比較す
る。積分器4はΔPHAとアキュムレータ1の出力デー
タによって積分係数を変化し、アキュムレータ1のキャ
リーアウト信号で積分を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力データをクロ
ックごとに累算するアキュムレータの該入力データを変
化させることで出力に得られる信号の周波数を変化させ
る周波数シンセサイザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来のダイレクト・デジタル・シ
ンセサイザ(DDS)型の周波数シンセサイザの構成を
示す図である。1はアキュムレータであって、発生すべ
き周波数を設定するための累算データΔPHAが与えら
れており、クロック信号の入力ごとにその累算データΔ
PHAの累加算を行なう。このアキュムレータ1は、ビ
ット数をNとすると、その累算値が2のN乗以上となる
と桁溢れを起こし、2のN乗の超過分を初期値として、
累算を続ける。これにより、アキュムレータ1の出力デ
ータは、クロックの周期をTclk とすると、次の式
(1)で与えられる周期Tのランプ波形(三角波形)と
なる。 T=(2N /ΔPHA)・Tclk ・・・・(1)
【0003】2は位相正弦波変換器であって、ROM等
を用いてアキュムレータ1の出力データを位相データと
してこれから正弦波の振幅データを得るものである。こ
の正弦波振幅データをD/A変換器3に入力してアナロ
グ信号に変換することによって、所望の周波数の正弦波
信号を得ることができる。
【0004】この図4に示した周波数シンセサイザで
は、位相同期ループ(PLL)によるシンセサイザのよ
うにフィードバック系を用いずに高い周波数安定性が得
られるため、出力周波数の分解能を高くすることがで
き、また出力周波数を高速に切り替えることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の周波数シンセサイザは、一般に位相正弦
波変換器2の部分に大きなROMを必要とする。このR
OMはアクセス時間の制限から、周波数シンセサイザの
高速化の妨げになり、規模も大きいため消費電力も大き
くなるという問題がある。また、位相データが量子化誤
差を持つために発振周波数近傍にスプリアスを発生する
という問題がある。
【0006】しかし、任意の周波数を発生するだけであ
れば、比較器等を用いてアキュムレータ1の出力データ
を方形波に変換し、これをフィルタリングすることで周
波数成分を得ることができる。
【0007】図2(縦軸はデジタルデータ、横軸は時間
を表す。)はアキュムレータ1のビット数を4ビットと
し、累算データΔPHAを5(=「0101」)とした
ときのアキュムレータ1の出力とそれを比較器[閾値が
中間の値(=8=「1000」)]を用いて方形波に変
換したときの波形を示したものである。
【0008】図2に示すように、アキュムレータ1の出
力データ波形A1は式(1)で示される周期をもつ理想
的なランプ波形A2を量子化した波形となるため、この
波形A1を上記した比較器で方形波A3に変換したとき
に、量子化誤差によってその方形波A3のデューティ比
が設定周波数によって周期的に変化し、高次の歪成分以
外の不要スプリアスを発生する。この不要スプリアス
は、高次の歪成分と異なり、所望信号波の近傍にも発生
するため、フィルタリングで除去できず、問題となる。
【0009】本発明の目的は、このような問題点を解決
し、ROMを用いることなく、しかも周期的なデューテ
ィ比の変動による不要スプリアス成分も大幅に減少させ
ることができるようにした周波数シンセサイザを提供す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、入力デー
タをクロックごとに累算するアキュムレータの該入力デ
ータを変化させることで出力に得られる信号の周波数を
変化させる周波数シンセサイザにおいて、前記入力デー
タによって積分電流が制御され、前記アキュムレータの
出力データによって積分容量が制御され、且つ前記アキ
ュムレータの出力データに基づいて発生した積分開始信
号によって積分動作を開始する積分器と、前記積分器か
ら出力する積分電圧と比較電圧とを比較する比較器を備
えたことを特徴とする周波数シンセサイザとして構成し
た。
【0011】第2の発明は、第1の発明において、前記
積分電流を前記入力データと単位電流との積とし、前記
積分容量を積分開始信号発生直前の前記アキュムレータ
の出力データと単位容量との積とし、前記比較電圧を前
記単位電流と前記クロックの周期との積と前記単位容量
との商とすることを特徴とする周波数シンセサイザとし
て構成した。
【0012】第3の発明は、第1又は第2の発明におい
て、前記積分開始信号を、前記アキュムレータのキャリ
ーアウト信号とすることを特徴とする周波数シンセサイ
ザとして構成した。
【0013】第4の発明は、第1乃至第3の発明におい
て、前記積分開始信号を、前記アキュムレータの出力デ
ータのMSBの立上がり又は立下がりとすることを特徴
とする周波数シンセサイザとして構成した。
【0014】第5の発明は、第1乃至第4の発明におい
て、前記比較器の出力を分周してデューティ比を50%
にする手段を備えることを特徴とする周波数シンセサイ
ザとして構成した。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図1はそれを説明するための本発明の周波
数シンサセイザの構成を示す図である。本発明は、アキ
ュムレータ1の出力データから、積分器4、比較器5、
および分周器6等を用いて正弦波を発生する構成であ
り、また、アキュムレータ1のキャリーアウト信号等か
ら積分器4の積分動作開始のタイミングを制御する信号
を発生する積分開始信号発生器7を具備する。積分器4
は、積分電流手段と積分容量手段からなり、アキュムレ
ータ1の入力データと出力データによってそれら(つま
り積分係数)が制御される機能を有する。
【0016】図2の理想的なランプ波形A2の立下がり
と量子化されたランプ波形つまりアキュムレータ1の出
力データ波形A1の立下がりの時間差Terr は、出力デ
ータ波形A1の立下がり直前のアキュムレータ1の出力
データDACCと累算データΔPHAを用いて、 Terr =[(2N −DACC)/ΔPHA]・Tclk ・・・・(2) で表すことができる。
【0017】本発明は、出力データ波形A1の立下がり
のタイミングを示すキャリーアウト信号等を利用し、式
(2)で示される出力データ波形A1の立下がりから理
想的なランプ波形A2の立下がりまでの時間Terr を、
積分電流手段と積分容量手段からなる積分回路4を動作
させることで得る。
【0018】クロックの周期をTclk 、積分電流手段の
出力電流を単位電流IのΔPHA倍とし、積分容量手段
の容量を単位容量Cの(2N −DACC)倍とすると、 Vth=(I/C)・Tclk ・・・・(3) で与えられる比較器5の比較電圧Vthを越える時間T
は、 T=[(2N −DACC)/ΔPHA]・Tclk ・・・・(4) となり、式(2)で示した時間差Terr を表すことにな
る。したがって、図1の比較器5は、図2に示す理想的
なランプ波形A2の立下がり時に出力を変化させること
となり、これによって理想的な周期をもつ方形波を得る
ことができる。
【0019】
【実施例】
[第1の実施例]図3は本発明の第1の実施例の周波数
シンセサイザの構成を示す図である。ここでは、積分器
4を、スイッチ41付きで重み付きの電流源42(以下
では、これをまとめるとき積分電流手段と呼ぶ)と、ス
イッチ43付きで重み付きの積分容量44(以下では、
これをまとめるとき積分容量手段と呼ぶ)と、積分容量
44の入力側を積分電流手段の側とアナログ接地46の
側とで切り替える切替スイッチ45とから構成する。比
較器5は前記した式(2)に示した比較電圧Vthを入力
している。分周器6はD型フリップフロップの反転出力
をデータ端子に接続したT型フリップフロップを使用す
る。7は積分開始信号発生器であって、アキュムレータ
1の加算器のキャリーアウト信号を用いて、切替スイッ
チ45が積分電流手段の側に導通するような積分開始信
号を、キャリーアウト信号の変化時から比較器5の出力
が変化するまでの期間、発生する。8はアキュムレータ
1の出力データDACCの2の補数のデータを得るため
の回路である。積分器4のスイッチ41はアキュムレー
タ1に入力される累算データΔPHAによって開閉し、
スイッチ43は積分開始信号が出力される直前のアキュ
ムレータ1の出力データDACCの2の補数のデータに
よって開閉する。
【0020】この周波数シンセサイザでは、積分開始信
号によって切替スイッチ45が積分電流手段の側に切り
替えられると、その時点から積分電圧が上昇し始める。
比較器5は、この積分電圧と式(3)で表された比較電
圧Vthとを比較して、積分電圧が該比較電圧を越えた時
点から積分開始信号の立下がりまでの区間で出力が
「H」(高レベル電圧)となる。次段の分周器6では、
この比較器5の出力信号に立上がりエッジが発生するご
とに、出力信号が変化するので、この分周器6からは、
デューティ比50%で、且つ式(1)の2倍の周期の方
形波が出力されることになる。
【0021】なお、比較器5の比較電圧Vthを発生する
回路として、上記積分器4におけるものと同じ単位の積
分電流手段と積分容量手段を用い、1クロック分を積分
して電圧を得る回路を構成することによって、比較電圧
と積分電圧との間の比精度を高く保つことができる。
【0022】また、上記したスイッチ41付きの電流源
42およびスイッチ43付きの積分容量44は、同じ値
を持った電流源および積分容量として、これを各々24
−1個(4ビットの場合)用意し、累算データΔPHA
やアキュムレータ1の出力データDACCによって、そ
れらのスイッチの開閉する数を制御することで、比精度
の高い電流スイッチおよび積分容量を構成することがで
きる。
【0023】[第2の実施例]前述の図3に示した実施
例では、積分開始信号をアキムレータ1の加算器のキャ
リーアウト信号を用いて発生させ、波形A2の立下がり
点を見つけているが、アキュムレータ1の出力データD
ACCのMSBの立上がり、立下がりに基づいて、その
立上がり、立下がりの直前のアキュムレータ出力DAC
Cから、ランプ波形A2が中間レベル(=8)を横切る
タイミングをみつけるようにすることもできる。この場
合の比較器5の出力は、図2に示す理想的なランプ波形
A2が中間レベルを横切る度に立上がるため、分周器6
の出力は式(1)に示す周期をもつデューティ比50%
の方形波となる。
【0024】
【発明の効果】以上から本発明によれば、従来の周波数
シンセサイザで必要であったROMが不要となり、これ
によって回路規模の縮小化、低消費電力化を実現するこ
とができる。また、発振周波数近傍のスプリアスの原因
となる位相の量子化誤差を排除することが可能となるた
め、近傍のスプリアスが小さな周波数シンセサイザを構
成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の周波数シンセサイザの
構成を示すブロック図である。
【図2】 アキュムレータの出力データの時間変化を示
す波形A1、それに相当する理想的なランプ波形A2、
および波形A1から直接発生させた方形波の波形A3を
示す波形図である。
【図3】 本発明の第1の実施例の周波数シンセサイザ
の構成を示す回路図である。
【図4】 従来の周波数シンセサイザの構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1:アキュムレータ、2:位相正弦波変換器、3:D/
A変換器、4:積分器、5:比較器、6:分周器、7:
積分開始信号発生器、8:2の補数を発生する回路、4
1:スイッチ、42:電流源、43:スイッチ、44:
積分容量、45:切替スイッチ、A1:アキュムレータ
の出力データの波形、A2:アキュムレータの出力デー
タの波形に相当する理想的なランプ波形、A3:アキュ
ムレータの出力データの波形A1から直接発生させた方
形波の波形。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力データをクロックごとに累算するアキ
    ュムレータの該入力データを変化させることで出力に得
    られる信号の周波数を変化させる周波数シンセサイザに
    おいて、 前記入力データによって積分電流が制御され、前記アキ
    ュムレータの出力データによって積分容量が制御され、
    且つ前記アキュムレータの出力データに基づいて発生し
    た積分開始信号によって積分動作を開始する積分器と、 前記積分器から出力する積分電圧と比較電圧とを比較す
    る比較器を備えたことを特徴とする周波数シンセサイ
    ザ。
  2. 【請求項2】前記積分電流を前記入力データと単位電流
    との積とし、前記積分容量を積分開始信号発生直前の前
    記アキュムレータの出力データと単位容量との積とし、
    前記比較電圧を前記単位電流と前記クロックの周期との
    積と前記単位容量との商とすることを特徴とする請求項
    1に記載の周波数シンセサイザ。
  3. 【請求項3】前記積分開始信号を前記アキュムレータの
    キャリーアウト信号とすることを特徴とする請求項1又
    は2に記載の周波数シンセサイザ。
  4. 【請求項4】前記積分開始信号を前記アキュムレータの
    出力データのMSBの立上がり又は立下がりに基づいて
    発生させることを特徴とする請求項1乃至3に記載の周
    波数シンセサイザ。
  5. 【請求項5】前記比較器の出力を分周してデューティ比
    を50%にする手段を備えることを特徴とする請求項1
    乃至4に記載の周波数シンセサイザ。
JP9187896A 1996-03-22 1996-03-22 周波数シンセサイザ Pending JPH09260950A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100572308B1 (ko) * 1998-12-21 2007-03-02 삼성전자주식회사 주파수 체배기_

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100572308B1 (ko) * 1998-12-21 2007-03-02 삼성전자주식회사 주파수 체배기_

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020205