JPS6282818A - Loop filter - Google Patents

Loop filter

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Publication number
JPS6282818A
JPS6282818A JP60224136A JP22413685A JPS6282818A JP S6282818 A JPS6282818 A JP S6282818A JP 60224136 A JP60224136 A JP 60224136A JP 22413685 A JP22413685 A JP 22413685A JP S6282818 A JPS6282818 A JP S6282818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
loop filter
voltage
output
circuit
switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP60224136A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Saito
齊藤 正一
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS6282818A publication Critical patent/JPS6282818A/en
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a loop filter having a quick leading-in time and appropriate for MIS by forming a level deciding circuit for deciding a voltage level and a voltage limitter consisting of switches to be controlled by an output signal of the level deciding circuit. CONSTITUTION:In the output voltage V1 of a reference voltage source 20 and the decision level V2 of the level deciding circuit 21, V1>V2 is formed. The deciding circuit 21 turns on a switch if an input is <=V2, or turns off the switch 22 if the input is >=V2. If a synchronizing signal is not inputted when such a kind of loop filter is used for a phase synchronizing circuit, the loop controls switches so that the switches 11, 13 are turned off and the switches 12, 14 are turned on. Consequently, the output of the loop filter is gradually reduced, and when the output voltage is reduced less than V2, the switch 22 is turned on and a capacitor 19 is charged from the reference voltage source 20 and boosted up to the voltage V1. Thereby, the lower limit of the loop filter output is limitted as V2. When a synchronizing input signal is inputted again, the output of the loop filter is quickly reached to a required potential and synchronized with the input signal.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は位相同期回路(P L L)に用いるループフ
ィルタに関する。特に、MIS集積回路化された位相同
期回路に適したループフィルタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a loop filter used in a phase locked loop (PLL). In particular, the present invention relates to a loop filter suitable for a phase-locked circuit configured as an MIS integrated circuit.

〔概要〕〔overview〕

本発明は位相同期回路(P L L)の位相比較器出力
に用いるループフィルタにおいて、電圧レベルを判定す
るレベル判定回路と、このレベル判定回路の出力信号に
より制御されるスイッチからなる電圧リミッタを設ける
ことにより、引込時間が早<Mis化に適するループフ
ィルタを提供するものである。
The present invention provides a loop filter used for the output of a phase comparator of a phase-locked circuit (PLL), which is provided with a level judgment circuit for judging a voltage level and a voltage limiter consisting of a switch controlled by the output signal of this level judgment circuit. This provides a loop filter that has a short pull-in time and is suitable for <Mis conversion.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は位相同期回路の構成図である。位相比較器1、
ループフィルタ2、電圧制御発振器3および分周器がル
ープ状に接続された周波数負帰還回路である。分周器4
の出力の周波数および位相が入力信号のそれに一致する
ように動作する。位相比較器1は、分周器4の出力の周
波数位相と入力信号の周波数・位相の誤差を検出し、U
P信号とDOWN信号を発生する。このUP信号は入力
パルスに対する分周器出力パルスの位相遅れの大小に応
じてパルス幅の変化する信号であり、これに対してDO
WN信号は入力パルスに対する分周器出力パルスの位相
進みの大小に応じてパルス幅の変化する信号である。ル
ープフィルタ2には、低域通過特性のフィルタが用いら
れ、位相比較器1の出力高周波成分を除去して位相同期
回路の雑音抑圧特性を改善する働きを持つ。電圧制御発
振器3ではループフィルタ出力電圧によって、例えば、
電圧電流変換回路を駆動させて、積分用容量19に電流
を流す。そしてスイッチ回路を用いテ積分用容量19に
流れる電流の向きを変えることにより、積分用容量を充
放電させて、ループフィルタ出力電圧に比例した周波数
の鋸波を発生するようにされている。この鋸波のレベル
によって反転するラッチ回路の出力で、先の積分容量の
充放電が制御される。このような位相同期回路をMIS
集積回路化する場合には簡単な回路構成をとり、面積を
小さくすることが重要である。
FIG. 3 is a configuration diagram of the phase locked circuit. phase comparator 1,
This is a frequency negative feedback circuit in which a loop filter 2, a voltage controlled oscillator 3, and a frequency divider are connected in a loop. Frequency divider 4
operates so that the frequency and phase of its output match that of the input signal. The phase comparator 1 detects the error between the frequency phase of the output of the frequency divider 4 and the frequency/phase of the input signal, and
Generates P signal and DOWN signal. This UP signal is a signal whose pulse width changes depending on the phase delay of the frequency divider output pulse with respect to the input pulse.
The WN signal is a signal whose pulse width changes depending on the phase advance of the frequency divider output pulse with respect to the input pulse. A filter with low-pass characteristics is used as the loop filter 2, and has the function of removing high frequency components output from the phase comparator 1 and improving the noise suppression characteristics of the phase locked circuit. In the voltage controlled oscillator 3, the loop filter output voltage causes, for example,
The voltage-current conversion circuit is driven to cause current to flow through the integrating capacitor 19. By changing the direction of the current flowing through the integration capacitor 19 using a switch circuit, the integration capacitor is charged and discharged, thereby generating a sawtooth wave with a frequency proportional to the loop filter output voltage. The output of the latch circuit, which is inverted depending on the level of this sawtooth wave, controls the charging and discharging of the integral capacitor. MIS is a phase-locked circuit like this.
When implementing an integrated circuit, it is important to have a simple circuit configuration and to reduce the area.

第4図にループフィルタ2の従来の構成例の一つを掲げ
る。この第4図のループフィルタにおいて、スイッチ1
1と13とは、それぞれUP信号によってオン・オフ制
御されるスイッチであり、スイッチ12と14とは、D
OWN信号によってオン・オフ制御されるスイッチであ
る。図面符号15と16とは抵抗、図面符号7と8は定
電流源、図面符号19は積分用容量である。この容量の
両端子101と102との電位をそれぞれ■。、VCと
してループフィルタ2Aの動作タイムチャートを第5図
に示す。
FIG. 4 shows one example of a conventional configuration of the loop filter 2. In this loop filter of Fig. 4, switch 1
1 and 13 are switches controlled on and off by the UP signal, respectively, and switches 12 and 14 are switches D
This is a switch that is controlled on/off by an OWN signal. 15 and 16 are resistors, 7 and 8 are constant current sources, and 19 is an integrating capacitor. The potentials of both terminals 101 and 102 of this capacitor are respectively ■. , VC is shown in FIG. 5 as an operation time chart of the loop filter 2A.

ループフィルタ2Aは、UPまたはDOWN信号に応じ
て、その出力v0に、抵抗15.16による分圧信号と
、定電流源17.18と容量19による積分電圧を発生
する。分圧信号はUPまたはDOWN信号のある期間だ
け存在し、電圧制御発振器の発振周波数を一時的に増減
するので位相補正作用をする。一方、積分電圧はUP信
号またはDOMN信号がなくなっても積分量として残り
、電圧制御発振器の発振周波数を制御するので周波数補
正作用をする。このようなループフィルタは一次低域通
過特性を持つことが知られている。
The loop filter 2A generates a divided voltage signal by the resistor 15.16 and an integrated voltage by the constant current source 17.18 and the capacitor 19 at its output v0 in response to the UP or DOWN signal. The divided voltage signal exists only during a certain period of the UP or DOWN signal, and temporarily increases or decreases the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator, thereby performing a phase correction function. On the other hand, the integrated voltage remains as an integrated amount even if the UP signal or the DOMN signal disappears, and controls the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator, thereby performing a frequency correction function. It is known that such a loop filter has first-order low-pass characteristics.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このようなループフィルタを用いた位相同期回路におい
て、入力信号断が生ずると、容量から電流を吸い込む方
向にループの制御が働くため、ループフィルタ出力は次
第にさがり、はぼ負電源電位に等しくなる。再び入力信
号が入ると、容量に電流を流し込む方向にループの制御
が働き、ループフィルタ出力電圧は次第に上昇するが、
所望の電位に達し同期がとれるまでにがなりの時間を要
する欠点がある。
In a phase-locked circuit using such a loop filter, when an input signal disconnection occurs, the loop is controlled in the direction of sucking current from the capacitor, so the loop filter output gradually decreases and becomes almost equal to the negative power supply potential. When the input signal is input again, the loop control works in the direction of flowing current into the capacitor, and the loop filter output voltage gradually increases, but
There is a drawback that it takes a long time to reach the desired potential and achieve synchronization.

また個別部品で位相同期回路を実現する場合には、使用
周波数に合わせて電圧制御発振器の周波数可変範囲をせ
ばめ、ループフィルタもグイナミノクレンジをせばめる
ことによって、このような欠点を克服できる場合もある
。しかし、MIS集積回路化する場合には製造ばらつき
を見込んで設計する必要がある。したがって、電圧制御
発振器の周波数可変範囲やループフィルタのグイナミソ
クレンジをせばめることはできない。
In addition, when implementing a phase-locked circuit using individual components, it may be possible to overcome these drawbacks by narrowing the frequency variable range of the voltage controlled oscillator according to the frequency used, and by narrowing the Guinami no range of the loop filter. be. However, when implementing an MIS integrated circuit, it is necessary to take into account manufacturing variations when designing. Therefore, it is not possible to narrow the frequency variable range of the voltage controlled oscillator or the wide range of the loop filter.

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、MI
S集積回路化された位相同期回路のループフィルタに適
用して引き込み時間の短い位相同期回路を提供すること
を目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and
An object of the present invention is to provide a phase-locked circuit with a short pull-in time by applying it to a loop filter of a phase-locked circuit integrated into an S integrated circuit.

C問題点を解決するための手段〕 本発明は、容量素子と、第一の入力信号により、その開
閉を制御される第一のスイッチを介して前記容量素子の
第一の端子と正の電源の間に接続されて、前記容量素子
に電流を流し込む第一の電流源と、第二の入力信号によ
り、その開閉を制御される第二のスイッチを介して前記
容量素子の第一の端子と負の電源の間に接続されて、前
記容量素子から電流を吸い込む第二の電流源とから構成
され、前記容量素子の第一の端子を出力端子とするルー
プフィルタにおいて、前記出力端子の電圧レベルを判定
するレベル判定回路と、基準電圧源と、前記出力端子と
前記基準電圧源の間に接続されて、前記レベル判定回路
の出力信号によりその開閉を制御される第三のスイッチ
とから構成される電圧リミッタを設けたことを特徴とす
る。
Means for Solving Problem C] The present invention provides a connection between a first terminal of the capacitive element and a positive power supply via a capacitive element and a first switch whose opening/closing is controlled by a first input signal. a first current source connected between the capacitive element and the first terminal of the capacitive element, and a second switch whose opening/closing is controlled by a second input signal; a second current source connected between a negative power supply and sucking current from the capacitive element, and having the first terminal of the capacitive element as an output terminal, the voltage level of the output terminal is a level determination circuit for determining the level determination circuit, a reference voltage source, and a third switch connected between the output terminal and the reference voltage source, the opening and closing of which is controlled by the output signal of the level determination circuit. It is characterized by being equipped with a voltage limiter.

〔作用〕[Effect]

ループフィルタの出力電圧が■2より低くなるとスイッ
チが閉じて、出力電圧をV、に保持する。
When the output voltage of the loop filter becomes lower than 2, the switch closes to maintain the output voltage at V.

したがって、入力制御信号が消滅したときにもループフ
ィルタの出力電圧はvlに保持されているから、入力制
御信号が再度到来したときに立ち上がりが速やかになる
Therefore, since the output voltage of the loop filter is maintained at vl even when the input control signal disappears, it rises quickly when the input control signal arrives again.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例装置の回路とその動作を説明する
Hereinafter, the circuit and operation of the apparatus according to the embodiment of the present invention will be explained.

第1図は、本発明によるループフィルタの実施例を示す
回路図であり、従来例第4図におけるループフィルタの
出力に破線で示す電圧リミッタを接続したものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a loop filter according to the present invention, in which a voltage limiter shown by a broken line is connected to the output of the loop filter in the conventional example shown in FIG.

第1図において、スイッチ11.13はUP信号によっ
てオン・オフ制御されるスイッチ、スイッチ12.14
はDOWN信号によってオン・オフ制御されるスイッチ
である。図面符号15.16は抵抗、17.18は定電
流源、19は容量である。
In FIG. 1, switch 11.13 is a switch controlled on/off by the UP signal, switch 12.14
is a switch controlled on/off by the DOWN signal. Reference numerals 15 and 16 are resistors, 17 and 18 are constant current sources, and 19 is a capacitor.

次に電圧リミッタについて述べると、図面符号20は基
準電圧源、21はレベル判定回路、22はスイッチであ
る。基準電圧源20の出力電圧を■1、レベル判定回路
の判定レベルを■2とし、v、>VZとする。レベル判
定回路21は、入力が上記■2以下ならスイッチ22を
オンさせ、■2以上ならオフさせるように働く。このよ
うな構成のループフィルタを第3図に示す位相同期回路
に用いた場合は、同期信号入力がなくなると、ループの
制御は、スイッチ11.13をオフ、スイッチ12.1
4をオンとするように働く。これによりループフィルタ
の出力は次第に下がるが、出力電圧がv2以下となると
、スイッチ22がオンし、基準電圧源20から容量19
は充電されて電圧v1まで上昇する。したがってループ
フィルタ出力は、下限をv2にリミットされる。再び同
期入力信号が入ってきたときに、ループフィルタ出力は
速やかに所望の電位に達し同期がとれる。
Next, regarding the voltage limiter, reference numeral 20 is a reference voltage source, 21 is a level determination circuit, and 22 is a switch. It is assumed that the output voltage of the reference voltage source 20 is (1), the determination level of the level determination circuit is (2), and v,>VZ. The level determination circuit 21 operates to turn on the switch 22 if the input is less than or equal to (1) 2, and turn off the switch 22 if it is greater than or equal to (2). When a loop filter having such a configuration is used in the phase-locked circuit shown in FIG.
It works to turn on 4. As a result, the output of the loop filter gradually decreases, but when the output voltage becomes lower than v2, the switch 22 is turned on and the reference voltage source 20 is connected to the capacitor 19.
is charged and rises to voltage v1. Therefore, the lower limit of the loop filter output is limited to v2. When the synchronization input signal is input again, the loop filter output quickly reaches the desired potential and synchronization is achieved.

図の点線内の回路をMO3回路化した例を、第2図に示
す。本実施例では、基準電圧を接地電位とし、レベル判
定回路にはインバータを用いている。上記例では、定電
流回路および制御信号で開閉するスイッチの組合せによ
り容量の充電および放電を行う回路を示したが、制御信
号に応じて容量の充電および放電を行うための回路はこ
の他にさまざまにあり、これらを用いても同様に本発明
を実施することができる。
FIG. 2 shows an example in which the circuit within the dotted line in the figure is converted into an MO3 circuit. In this embodiment, the reference voltage is set to the ground potential, and an inverter is used for the level determination circuit. The above example shows a circuit that charges and discharges a capacitor using a combination of a constant current circuit and a switch that opens and closes in response to a control signal, but there are various other circuits that charge and discharge a capacitor in response to a control signal. The present invention can be carried out in the same manner using these.

容量の端子電圧は接地電位に対して正でも負でもいずれ
の場合にも本発明を実施することができる。
The present invention can be practiced regardless of whether the terminal voltage of the capacitor is positive or negative with respect to the ground potential.

レベル判定回路の判定電位V2は必ずしも基準電圧v1
より低くなくとも、この回路の設計条件により基準電圧
V、に等しく、あるいはそれより高く設定することもで
きる。
The judgment potential V2 of the level judgment circuit is not necessarily the reference voltage v1.
Depending on the design conditions of this circuit, it can be set equal to or higher than the reference voltage V, if not lower.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によるループフィルタを位相同期回路に用いるこ
とによって、引き込み時間の短い位相同期回路を実現す
ることができる。なお、大きな容量や抵抗などの回路要
素を必要としないのでMIS集積回路化に適している。
By using the loop filter according to the present invention in a phase-locked circuit, it is possible to realize a phase-locked circuit with short pull-in time. Note that it is suitable for MIS integrated circuits because it does not require circuit elements such as large capacitors and resistors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明ループフィルタ実施例の回路図。 第2図は第1図の破線部回路のMO3回路実施例図。 第3図は位相同期回路系(PLL)のブロック構成従来
例図。 第4図はループフィルタの従来例を示す回路図。 第5図は第4図の回路の動作を示すタイムチャート。 ■・・・位相比較器、2.2A・・・ループフィルタ、
2B・・・電圧リミッタ、3・・・電圧制御発振器、4
・・・分周器、11〜14.22・・・スイッチ、19
・・・容量、15.16・・・抵抗、17.18・・・
定電流源、20・・・基準電圧源、21・・・レベル判
定回路。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the loop filter of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the MO3 circuit corresponding to the circuit shown in broken lines in FIG. FIG. 3 is a diagram of a conventional example of a block configuration of a phase-locked loop system (PLL). FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example of a loop filter. FIG. 5 is a time chart showing the operation of the circuit of FIG. 4. ■...Phase comparator, 2.2A...Loop filter,
2B... Voltage limiter, 3... Voltage controlled oscillator, 4
...Frequency divider, 11-14.22...Switch, 19
...Capacity, 15.16...Resistance, 17.18...
constant current source, 20... reference voltage source, 21... level determination circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)容量(19)と 入力する第一の制御信号によりこの容量に電荷を充電さ
せ、第二の制御信号によりこの容量の電荷を放電させる
回路手段と を備え、この容量の端子電圧を出力とするループフィル
タにおいて、 出力電圧がV_2なる基準電圧源(20)と、この基準
電圧源の出力を上記容量の端子に接続する開閉スイッチ
(22)と、 上記容量の端子電圧があらかじめ設定した電圧V_2に
達したときに上記スイッチを閉成させるレベル判定回路
(21)と を備えたことを特徴とするループフィルタ。
(1) Comprising a capacitor (19) and circuit means for charging this capacitor with an electric charge in response to an input first control signal and discharging the electric charge in this capacitor in response to a second control signal, and outputting a terminal voltage of this capacitor. In the loop filter, there is a reference voltage source (20) with an output voltage of V_2, an open/close switch (22) that connects the output of this reference voltage source to the terminal of the capacitor, and a terminal voltage of the capacitor that is a preset voltage. A loop filter characterized by comprising a level determination circuit (21) that closes the switch when the voltage reaches V_2.
JP60224136A 1985-10-08 1985-10-08 Loop filter Pending JPS6282818A (en)

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