JPS5990429A - 位相同期回路 - Google Patents

位相同期回路

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JPS5990429A
JPS5990429A JP57198915A JP19891582A JPS5990429A JP S5990429 A JPS5990429 A JP S5990429A JP 57198915 A JP57198915 A JP 57198915A JP 19891582 A JP19891582 A JP 19891582A JP S5990429 A JPS5990429 A JP S5990429A
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switches
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Shigeo Nishida
西田 繁男
Kazuo Yamakido
一夫 山木戸
Fumiaki Fujii
文明 藤井
Atsushi Iwata
穆 岩田
Kuniharu Uchimura
内村 国治
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NTT Inc
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D13/00Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations
    • H03D13/003Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations in which both oscillations are converted by logic means into pulses which are applied to filtering or integrating means
    • H03D13/004Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations in which both oscillations are converted by logic means into pulses which are applied to filtering or integrating means the logic means delivering pulses at more than one terminal, e.g. up and down pulses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は位相−周波数変換回路に関し、更に詳細には2
つの異なる信号の位相差の情報を含むパルス幅変調され
た信号で発振周波数が制御される位相−周波数変換回路
に関する。
〔従来技術〕
第1図は入力パルス信号1−1に同期し、かつ、周波数
が入力の逓信である出力信号を得ることを目的とした、
従来知られているアナログ方式のp L L (pha
se I、ocked Loop)の−例を示すもので
ある。図において、1は入力パルス信号1−1と帰還パ
ルス信号1−2の位相関係を比較し、その位相差に相当
するパルス幅を有する信号φ、。
またはφ、2を出力する位相比較器である。ここで、信
号φ。、は信号1−1が信号1−2より進んでいる場合
に出力され、信号φ、2は逆の場合に出力されるもので
ある。また、2は前記位相比較器1の出力信号φ、1お
よびφ、2をアナログ電圧VINに変換する変換器、3
は該信号VINで発振周波数が制御される電圧制御発振
器、4は該電圧制御発振器の出力信号を分周し、帰還信
号1−2として前記位相比較器1に帰還させる分周器で
ある。
上述の如きPLLに使用される変換器2としては、第2
図に示す如き回路が知られている。第2図は入力パルス
信号φ、、およびφ、2によって定電流源および電圧分
割回路をオン、オフし、前記定電流源と電圧分割回路と
の間のキャパシタ(容量値C,>の電圧とするフィルタ
回路である。信号φ、1およびφ、2は前述の如くパル
ス幅変調された信号である。スイッチ3−1.3−2.
3−3゜3−4は高レベル(以下、「”H゛′」という
。)でオン、低レベル(以下「“L”Jという。)でオ
フとする。5−1.5−2は前記信号φ、1およびφ、
2をV s s = V o o間の電圧に変換する回
路である。4−1.4−2は定電流回路(電流値II 
)である。
以下、第3図に基づいて上記回路の動作を説明する。信
号φ、、が時刻t=Qで゛ト■″になると、スイッチ3
−1および3−3がオンし、’flt流1.。
お上び■2が実線で示す如く流れ、前記キャパ′シタ7
−1の上部電極電位VINおよび下部電極電位V、は次
式で与えられる。
ここで、R,、R,はそれぞれ抵抗6−1.6−2の抵
抗値、tはスイッチ3−1.3−3がオンしてからの時
間、Vclt、。は時刻t=Qにおけるキャパシタ7−
1の電極間電位差である。
次に、時刻1=1.で信号φ、2が”H゛″となると、
電流■1および■、が破線の如く流れ、前記VINおよ
びVlは次式で与えられる。
+Vclt−t+                 
・・・(3)なお、信号φ、、およびφ、、がともに”
L”″の場合には、前記VINおよびV、は次式で与え
られる。
vIN=VC,、、(5) V、  =0               −(6)
また、第1図のPLLに使用される電圧制御発振器3と
しては、従来、第4図に示す如き回路が知られている。
第4図において、4−4は入力VINで制御される電流
源回路であり、その電流値I4 +電圧コンダクタンス
gm4と前記V I Nの間には次の関係がある。
■、 = g、Ili ・V、N          
  ・(7)4−5は定電流回路(電流値Is)であり
、■、N=0のときの発振周波数を決定する。第4図に
示した回路において、MOSトランジスタ(以下、単に
「トランジスタ」という。)には前記■4と工、の合成
電流(これを「■、」とする。)が流れる。トランジス
タ8−2がトランジスタ8−1と同じ寸法特性(W/L
)であるとすると、トランジスタ8−2にはカレントミ
ラー効果により同じ電流■、が流れる。トランジスタ8
−3〜8−6ハ、クロック信号CLKI、CLK2でオ
ンオフするスイッチである。また、9−1および9−2
は閾値V t hで反転するインバータである。
今、信号CLKIが”HII、CLK2が”L”のとき
、トランジスタ8−3および8−5がオンとなるものと
すると、電流は実線■で示される如く流れ、キャパシタ
7−2(容量値C,)の電極電位V、は上昇する。■、
≧V i bとなるとインバータ9−1が反転し、信号
CLKIはn L H1CLK2は”H”となる。この
状態ではトランジスタ8−4.8−6がオンし、電流は
破線■′で示される如く流れ、キャパシタ7−2の電極
電位V2は上昇する。V2≧Vthとなるとインバータ
9−2が反転し、再び信号CLKIが“口”、CL K
 2が”L 11となる。この繰り返しによって上記回
路は発振する。この状況を第5図に示す。
このときの発振周波数fは次式で与えられる。
ところで、第2図に示した回路と第4図に示した回路と
を接続した場合、第2図の入力信号φ、1(またはφ、
2)と第4図の出力周波数fの関係は次式で与えられる
(1)  φ、、−”H″のとき、 2C2・V t h (2)  φe2−n HIIのとき、(3)  φ、
1−φ、2= II L IIのときまた、前記回路を
LSI(大規模集積回路λ内部で実現しまた場合、第4
図に示した回路はVDDのみの単一電源で実現できるの
に対して、第2図に示した回路はV D DとV s 
sの2電源を必要とする。
従って、■s8を供給する配線が新たに必要となるばか
りでなく、トランジスタがNMO8)ランジスタである
場合には、ザブストレート電位が前記Vssとアース電
位との2種類を必要とするため、N−ウェルを分離しな
ければならないことになる。
これは、大幅なチップエリアの増大を招くため、集積化
に大きな障害となる。
更に、第2図に示した回路では、信号φ、、およ消費電
力を小さくするためには、前記抵抗6−1゜6−2の抵
抗値を大きくすれば良いが、これを集積回路に適したM
OS)ランジスタで実現するとトランジスタのサイズが
犬きくなシ、チップエリアの増大を招くばかシでなく、
浮遊容量をも増大させることになシ、第3図のvlの波
形が示すように、所定の電圧値に達するまでに、Δtな
る遅延が生じ、入力信号のパルス幅が狭くなった場合に
正常な機能を維持できなくなる  (不感帯が増大する
)  という問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の位相−周波数変換回路における上
述の如き問題を解消し、単一電源(9) で使用でき、チップエリアおよび消費電力を削減すると
ともに前記不感帯を削減した位相−周波数変換回路を提
供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の上記目的は、入力パルス信号でオン・オフし、
一端が第1の電源電位に接続される第1のスイッチおよ
び一端が第2の電源電位に接続される第2のスイッチと
、前記第1および第2のスイッチのそれぞれに接続され
る第1および第2の定電流源および一端が前記定電流源
に共通に接続され他端が前記第2の電源電位に接続され
る第1のキャパシタで構成される第1の回路部、該第1
の回路部の出力電位で制御される電圧制御電流源。
前記入力パルス信号でオン・オフする第3および第4の
スイッチに接続される第3および第4の定電流源で構成
される電圧−電流変換部、該電圧−電流変換部の出力と
第5および第6のスイッチを介して接続される第2のキ
ャパシタおよび該第2のキャパシタの電位を比較判定し
前記第3および第4のスイッチを切替える論理回路部か
ら構成される装置 れる位相−周波数変換回路によって達成される。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいてif+細に説明
する。
第6図は本発明の一実施例を示す位相−周波数変換回路
である。図において3−5〜3−8は”H11でオンと
なるスイッチ、4−6.4−7および4−9〜4−11
は定電流回路(紙流値はそれぞれI、1.1.、I。T
 I、。、■、1入また、4−8はV1s2 で制御さ
れる蛋#r、源(醒流匝i、 1′酸正圧コンダクタン
ス□)であfi、7−3.7−4はキャパシタ(容重値
はそれぞれC3,C4)、8−7〜8−12はトランジ
スタ、9−3.9−4は閾値Vt&で反転するインバー
タ、9−5はインバータである。
信号φ、、が時刻1=0で”11″となったとき、信号
φ、2は”L”であるから、スイッチ3−5゜3−7お
よび3−8がオンとなる。このとき、■1町、亀流I+
z(トランジスタ8−7.8−8に流れる直流)および
発振周波数りは次式で与(11) えられる。
I+2−Is 十Is + I+o −1−11++・
・・(13) 次に信号φ、2が時刻1=1.で”11′′となるとス
イッチ3−6のみがオンとなシ、前d己VIJ。
IH+ f2は次式で与えられる。
i、、−I、+I。
(12) 信号φ、I、φ、2がともに”L”のときはスイッチ3
−8のみがオンとなり、II□、f2は次式で与えられ
る。
112= I A 十I。十III =g□V、N2+I[l +I11       ・・
・(18)ここで、式(9)〜(11)と(14ハ(1
71、(19)を比較すると、 g、、、4−g□                 
・・・(2o)C,=C,・・・(21) c2=c4               ・・・(2
2)i、 −1,・・・(23) I n、 = I 、 十I、、          
 ・・・(24)(13) 一工。−■7                ・・・
(25)なる関係が成立する場合に、本実施例回路は従
来回路(第2図に示した回路と第4図に示した回路とを
接続した回路)と等価な特性となると言える。
第7図は上記式(20)〜(25)で示される関係を満
足する場合における本実施例回路の動作を説明する波形
図である。第7図より明らかな如く、本実施例回路は従
来用いられて来た抵抗(第2図6−1.6−2)を用い
ずに同等の特性を得ることができ、本発明の目的とする
ところの、単一電源で使用でき、チップエリアおよび消
費電力を削減するとともに、前記不感帯をも削減した位
相−周波数変換回路を実現するものである。
第8図は本発明の他の実施例を示すもので、第6図に示
した実施例回路の定電流回路4−10および4−11を
、それぞれ複数個の並列電流源14−1 、14−21
−・川+ 14−n i 24−1124−2.・・・
・・・、24−nで構成し、各電流源の(14) 一端にスイッチ13−1.13−2.・・・・・・、1
3−n ; 23−1123−21 ・・−・−・、 
23−nを設けて、これらのスイッチを選択することに
より、第2図に示した回路における抵抗6−1.6−2
で決定される電圧分割比を可変したものである。
なお、第8図において、3−9〜3−12はスイッチ、
4−12〜4−15は電流源、7−5゜7−6はキャパ
シタ、8−13〜8−18はトランジスタ、9−6〜9
−8はインバータでありその機能は第6図に示した実施
例回路中の対応する要素の機能と同じである。
本実施例回路においては、第6図に示した回路の電流源
4−10および4−11を複数個の並列電流源に置換え
た例を示したが、第6図に示した回路の電流源4−8お
よび4−9を同様に置換えても良い。
第9図は本発明の更に他の実施例を示すもので、第8図
に示した実施例と同様に複数個並列に設けた電流源34
−1.34−2.・・・・・・、34−n;44−1 
、44−2 、 ・−・−・・、 44−1およびこれ
(15) らに対応するスイッチ33−1.33−2.・・・・・
・。
33−n ;43−1.43−2.・・・・・・、43
−nの選択によって流れる電流をトランジスタ8−20
に流れる電流と独立に構成したものであるが、キャパシ
タ7−8に流れる電流は第8図に示した実施例回路にお
いてキャパシタ7−6に流れる電流と同じになる。
第8図、第9図に示した実施例回路の動作原理は第6図
に示した実施例回路のそれと全く同じであるので、詳細
な説明は省略する。
第10図は、第6図に示した実施例回路をMOSトラン
ジスタ回路で実現した具体的回路例を示す。
第10図において、トランジスタM5〜M8は第6図に
示した回路における定電流源4−6.4−7に、トラン
ジスタM19〜M20.M21゜M22.M24はそれ
ぞれ電流源4−8.4−9゜4−10.4−11に対応
している。また、トランジスタM11〜18は各電流源
に供給されるバイアス電圧の発生回路である。トランジ
スタM1〜M4.M9〜MIO,M23.M2Sはそれ
ぞ(16) れスイッチ3−5.3−6.3−7.3−8に対応して
いる。
上記実施例回路の説明においては、スイッチはすべて信
号φ、1.φ、2のn H++でオンするとしたが、こ
れに限るものではない。また、発振回路の方式も上記実
施例中に示したマルチバイブレータ方式に限られるもの
ではないことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば、従来用いられて来た
抵抗を用いずに同等の特性を得ることができるので、単
一電源で使用でき、チップエリアおよび消費電力を削減
するとともに前記不感帯をも削減した位相−周波数変換
回路を実現できるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はアナログPLLの構成例を示す図、第2図は従
来の変換器を示す回路図、第3図はその動作波形図、第
4図は従来の電圧制御発振器を示す回路図、第5図はそ
の動作波形図、第6図は本(17ン 発明の一実施例である位相−周波数変換回路を示す図、
第7図はその動作波形図、第8図、第9図は本発明の他
の実施例を示す回路図、第10図は第6図の具体的回路
図である。 3−n、13−n、23−n、33−n、43−口・・
・スイッチ、4−n、14−n、24−n。 34−n、44−n・・・電流源、7−n・・・キャパ
シタ、8−n・・・トランジスタ、9−n・・・インバ
ータ。 (18) 市 1 図 第 Zl121 DD 第 3  図 第4 口 第1頁の続き @発 明 者 内村国治 武蔵野市緑町3丁目9番11号日 本電信電話公社武蔵野電気通信 研究所内 ■出 願 人 日本電信電話公社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、入力パルス信号でオン・オフし、一端が第1の電源
    電位に接続される第1のスイッチおよび一端が第2の電
    源電位に接続される第2のスイッチと、前記第1および
    第2のスイッチのそれぞれに接続される第1および第2
    の定電流源および一端が前記定電流源に共通に接続され
    他端が前記第2の電源電位に接続される第1のキャパシ
    タで構成される第1の回路部、該第1の回路部の出力電
    位で制御される電圧制御電流源。 前記入力パルス信号でオン・オフする第3および第4の
    スイッチに接続される第3および第4の定電流源で構成
    される電圧−電流変換部、該電圧−電流変換部の出力と
    第5および第6のスイッチを介して接続される第2のキ
    ャパシタおよび該2のキャパシタの電位を比較判定し、
    前記第3および第4のスイッチを切替える論理回路部か
    ら構成されることを特徴とする位相−周波数変換回路。 2、前記電圧−電流変換部の第3および第4の定 ゛電
    流源を一端が共通に接続され、他端がスイッチを介して
    共通に接続された複数個の並列定電流源により構成した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の位相−周
    波数変換回路。
JP57198915A 1982-11-15 1982-11-15 位相同期回路 Granted JPS5990429A (ja)

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JPH0339413B2 JPH0339413B2 (ja) 1991-06-13

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6152028A (ja) * 1984-08-22 1986-03-14 Nec Corp 電圧制御発振回路
JPS6271332A (ja) * 1985-09-25 1987-04-02 Hitachi Ltd Pll回路
JPH0538030A (ja) * 1991-08-01 1993-02-12 Meishin Denki Kk 電柱外付け型アースターミナル

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JPS6152028A (ja) * 1984-08-22 1986-03-14 Nec Corp 電圧制御発振回路
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JPH0538030A (ja) * 1991-08-01 1993-02-12 Meishin Denki Kk 電柱外付け型アースターミナル

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