JP2643766B2 - PLL circuit - Google Patents
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はPLL(Phase L
ock Loop)回路に係り、特にPLLループの制
御に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a PLL (Phase L).
In particular, the present invention relates to control of a PLL loop.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のPLL回路の一例を図2に示し説
明する。従来のPLL回路はこの図2に示すように、基
準クロックパルスが印加される入力端子21と、この入
力端子21に入力された基準クロックパルスと出力クロ
ックをN(N:任意の自然数)分周回路27によって分
周したクロックとの位相差を検出し誤差信号を発生する
位相比較器22と、この位相比較器22からの誤差信号
の低周波成分を抽出する低域フィルタ23と、この低域
フィルタ23の抽出信号を増幅する増幅器24と、この
増幅器24の出力信号により発振周波数が制御される電
圧制御発振器25および出力クロックが得られる出力端
子26を有している。2. Description of the Related Art An example of a conventional PLL circuit will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the conventional PLL circuit, an input terminal 21 to which a reference clock pulse is applied, and a reference clock pulse and an output clock input to the input terminal 21 are divided by N (N: an arbitrary natural number). A phase comparator 22 for detecting a phase difference from the clock divided by the circuit 27 and generating an error signal; a low-pass filter 23 for extracting a low-frequency component of the error signal from the phase comparator 22; An amplifier 24 amplifies the extraction signal of the filter 23, a voltage controlled oscillator 25 whose oscillation frequency is controlled by an output signal of the amplifier 24, and an output terminal 26 from which an output clock is obtained.
【0003】そして、電圧制御発振器25は入力端子2
1に入力される基準クロックパルスの周波数fsのN倍
を中心周波数として発振し、N分周回路27を経て基準
クロック周波数fsとほぼ同じ周波数foで位相比較器
22へ帰還している。入力端子21に入力された基準ク
ロックパルス(周波数fs)は、位相比較器22へ入力
され、電圧制御発振器25の出力をN分周した周波数f
oのクロックパルスと位相を比較され、低域フィルタ2
3を経て、位相比較した2つの周波数の差に応じた誤差
電圧を生じ、増幅器24で増幅した後電圧制御発振器2
5を直流的に制御する。The voltage controlled oscillator 25 is connected to the input terminal 2
It oscillates with the center frequency N times the frequency fs of the reference clock pulse input to 1 and returns to the phase comparator 22 via the N frequency dividing circuit 27 at a frequency fo substantially equal to the reference clock frequency fs. The reference clock pulse (frequency fs) input to the input terminal 21 is input to the phase comparator 22 and the frequency f obtained by dividing the output of the voltage controlled oscillator 25 by N
o is compared with the phase of the clock pulse, and the low-pass filter 2
3, an error voltage corresponding to the difference between the two frequencies compared in phase is generated, and after being amplified by the amplifier 24, the voltage-controlled oscillator 2
5 is DC controlled.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この従来のPLL回路
では、PLLのキャプチュアレンジとループの帯域およ
びループ利得を独立して設定できない。すなわち、PL
Lのキャプチュアレンジは開ループ利得と位相比較器へ
の入力周波数によって決定され、ループの帯域は開ルー
プ利得によって決定される。このため、ループの帯域を
決定した後でキャプチュアレンジを広げるためには、入
力周波数を小さく、すなわち位相比較周波数を低くする
ことが必要である。したがって、広キャプチュアレンジ
とループの狭帯域化を両立させるためには、位相比較周
波数を低くすることが必要となる。ところが、位相比較
周波数を低くすることは、定常位相偏差の増大に直結し
てしまい、逆に定常位相偏差を低減するためにループ利
得を高くすると、ループは広帯域となり、ジッタの伝達
特性が劣化するというなどの問題があった。本発明はか
かる問題を解決するためになされたもので、広キャプチ
ュアレンジ、狭帯域、および低定常位相偏差を同時に満
足するPLL回路を得ることを目的とする。In this conventional PLL circuit, the capture range of the PLL, the band of the loop, and the loop gain cannot be set independently. That is, PL
L capture range to open loop gain and phase comparator
Is determined by the input frequency of the
Determined by the gain. Therefore, the bandwidth of the loop
Once the decision has been made,
Force frequency, that is, lower phase comparison frequency
It is necessary. Therefore, a wide capture range
In order to achieve both bandwidth and loop narrowing, the phase comparison
It is necessary to lower the wave number. However, phase comparison
Reducing the frequency directly leads to an increase in the steady-state phase deviation.
And will, increasing the loop gain to reduce the steady state phase error Conversely, the loop becomes broadband transmission characteristic of jitter has a problem such as say deteriorates. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a PLL circuit that simultaneously satisfies a wide capture range, a narrow band, and a low stationary phase deviation.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のPLL回路は、
出力クロックをN(N:任意の自然数)分周するN分周
回路と、入力端子に入力されたクロック信号とN分周回
路からのクロック信号との位相差を検出し第1の誤差信
号を発生する第1の位相比較器と、上記第1の誤差信号
の低周波成分を抽出する第1の低域フィルタと、この第
1の低域フィルタの抽出信号を増幅する第1の増幅器
と、上記入力端子に入力されたクロック信号をM(M:
任意の自然数)分周する第1のM分周回路と、N分周回
路からのクロック信号をM分周する第2のM分周回路
と、第1のM分周回路からのクロック信号と第2のM分
周回路からのクロック信号との位相差を検出し第2の誤
差信号を発生する第2の位相比較器と、上記第2の誤差
信号の低周波成分を抽出する第2の低域フィルタと、こ
の第2の低域フィルタの抽出信号を増幅する第2の増幅
器と、上記第1の増幅器の出力信号に第2の増幅器の出
力信号を加える加算手段と、この加算手段の出力信号に
応答して上記出力クロックを周波数制御して送出する電
圧制御発振器とを有し、上記第1の位相比較器、第1の
低域フィルタ、第1の増幅器、加算手段、電圧制御発振
器およびN分周回路から構成される第1のループの過渡
応答の応答速度を、第2の位相比較器、第2の低域フィ
ルタ、第2の増幅器、加算手段、電圧制御発振器、N分
周回路および第1、第2のM分周回路から構成される第
2のループの上記応答速度よりも低く設定するものであ
る。The PLL circuit of the present invention comprises:
N frequency dividing the output clock by N (N: any natural number)
Circuit, clock signal input to input terminal and N frequency division
A first phase comparator for detecting a phase difference from the clock signal from the path to generate a first error signal, a first low-pass filter for extracting a low-frequency component of the first error signal, A first amplifier for amplifying the extraction signal of the first low-pass filter, and a clock signal input to the input terminal being M (M:
1st M frequency dividing circuit for dividing by any natural number) and N frequency dividing circuit
M frequency dividing circuit for dividing a clock signal from a path by M
And the clock signal from the first M frequency dividing circuit and the second M frequency dividing circuit
A second phase comparator for detecting a phase difference from a clock signal from the frequency circuit and generating a second error signal, a second low-pass filter for extracting a low-frequency component of the second error signal, A second amplifier for amplifying the extracted signal of the second low-pass filter, an adding means for adding the output signal of the second amplifier to the output signal of the first amplifier, and a response to the output signal of the adding means. A voltage controlled oscillator for controlling the frequency of the output clock and transmitting the output clock, the first phase comparator, the first low-pass filter, the first amplifier, the adding means , and the voltage controlled oscillator.
The response speed of the transient response of the first loop composed of the frequency divider and the N frequency dividing circuit is determined by the second phase comparator, the second low-pass filter, the second amplifier, the adding means , the voltage controlled oscillator,
The response speed is set lower than the above-described response speed of the second loop including the frequency dividing circuit and the first and second M frequency dividing circuits .
【0006】[0006]
【作用】本発明においては、位相比較周波数の高いルー
プと位相比較周波数の低いループの二つのループを有
し、位相比較周波数の高いループは位相比較周波数の低
いループよりも過渡応答の応答速度を十分低く設定して
いる。According to the present invention, there are two loops, a loop having a high phase comparison frequency and a loop having a low phase comparison frequency, and the loop having a high phase comparison frequency has a low phase comparison frequency.
The response speed of the transient response is set sufficiently lower than that of the loop .
【0007】[0007]
【実施例】つぎに本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明によるPLL回路の一実施例を示すブ
ロック図である。この図1において、1は基準クロック
パルスが印加される基準クロックパルス入力端子(以
下、入力端子と呼称する)、2はこの入力端子1に入力
されたクロック信号と出力クロックをN分周回路7によ
って分周したクロックとの位相差を検出し誤差信号を発
生する位相比較器、3はこの位相比較器2からの誤差信
号の低周波成分を抽出する低域フィルタ、4はこの低域
フィルタ3の抽出信号を増幅する増幅器、5はこの増幅
器4の出力信号に応答して出力クロックを周波数制御し
て送出する電圧制御発振器で、これらは位相比較周波数
の高いループI を構成している。6は出力クロックが得
られる出力端子である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a PLL circuit according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reference clock pulse input terminal to which a reference clock pulse is applied (hereinafter, referred to as an input terminal), and 2 denotes a clock signal input to the input terminal 1 and an output clock by an N frequency dividing circuit 7. The phase comparator 3 detects the phase difference from the clock divided by the above and generates an error signal, 3 is a low-pass filter for extracting a low-frequency component of the error signal from the phase comparator 2, and 4 is this low-pass filter 3. And 5 are voltage controlled oscillators for controlling the frequency of an output clock in response to the output signal of the amplifier 4 and transmitting the same, and these constitute a loop I having a high phase comparison frequency. Reference numeral 6 denotes an output terminal from which an output clock is obtained.
【0008】10は入力端子1に入力されたクロック信
号をM分周回路8によりM分周した1/Mクロック信号
と、出力クロックをN分周回路7とM分周回路9によっ
てN×M分周したクロックとの位相差を検出し誤差信号
を発生する位相比較器、11はこの位相比較器10から
の誤差信号の低周波成分を抽出する低域フィルタ、12
はこの低域フィルタ11の抽出信号を増幅する増幅器、
5はこの増幅器12の出力信号に応答して出力クロック
を周波数制御して送出する電圧制御発振器で、これらは
位相比較周波数の低いループIIを構成している。Reference numeral 10 denotes a 1 / M clock signal obtained by dividing the clock signal input to the input terminal 1 by M by the M dividing circuit 8 and an output clock by the N dividing circuit 7 and the M dividing circuit 9 by N × M. A phase comparator 11 for detecting a phase difference from the frequency-divided clock and generating an error signal; 11, a low-pass filter for extracting a low-frequency component of the error signal from the phase comparator 10;
Is an amplifier for amplifying the extracted signal of the low-pass filter 11,
Reference numeral 5 denotes a voltage-controlled oscillator for controlling the frequency of the output clock in response to the output signal of the amplifier 12 and transmitting the output clock, and these constitute a loop II having a low phase comparison frequency.
【0009】つぎにこの図1に示す実施例の動作を説明
する。まず、位相比較周波数の高いループI において
は、入力端子1からのクロック信号と、出力クロックを
N分周回路7によって分周したクロックとの位相差を位
相比較器2で検出し誤差信号を発生する。この誤差信号
の低周波成分は低域フィルタ3によって抽出され、この
低域フィルタ3の抽出信号は増幅器4で増幅されその出
力信号は電圧制御発振器5に印加される。この電圧制御
発振器5は増幅器4の出力信号に応答して出力クロック
を周波数制御して出力端子6に送出する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. First, in the loop I having a high phase comparison frequency, a phase difference between a clock signal from the input terminal 1 and a clock obtained by dividing the output clock by the N frequency dividing circuit 7 is detected by the phase comparator 2 to generate an error signal. I do. The low-frequency component of the error signal is extracted by the low-pass filter 3, and the extracted signal of the low-pass filter 3 is amplified by the amplifier 4 and the output signal is applied to the voltage-controlled oscillator 5. The voltage controlled oscillator 5 controls the frequency of the output clock in response to the output signal of the amplifier 4 and sends it to the output terminal 6.
【0010】つぎに、位相比較周波数の低いループIIに
おいては、入力端子1に入力されたクロック信号をM分
周回路8によりM分周した1/Mクロック信号と、出力
クロックをN分周回路7とM分周回路9によってN×M
分周したクロックとの位相差を位相比較器10で検出し
誤差信号を発生する。この誤差信号の低周波成分は低周
波フィルタ11によって抽出され、この低域フィルタ1
1の抽出信号は増幅器12で増幅され、その出力信号は
電圧制御発振器5に印加される。この電圧制御発振器5
は増幅器12の出力信号に応答して出力クロックを周波
数制御して出力端子6に送出する。Next, in a loop II having a low phase comparison frequency, a 1 / M clock signal obtained by dividing the clock signal input to the input terminal 1 by M by an M divider circuit 8 and an output clock by an N divider circuit 7 and M frequency dividing circuit 9
A phase difference from the frequency-divided clock is detected by a phase comparator 10 to generate an error signal. The low-frequency component of the error signal is extracted by a low-frequency filter 11, and the low-pass filter 1
The extracted signal of 1 is amplified by the amplifier 12, and the output signal is applied to the voltage controlled oscillator 5. This voltage controlled oscillator 5
In response to the output signal of the amplifier 12, the frequency of the output clock is controlled and transmitted to the output terminal 6.
【0011】ここで、位相比較周波数の低いループII
は、位相比較器10の入力部にM分周回路8,9を備え
ているため、位相比較周波数がループIよりも1/M低
い。また、ループIはループIIよりも過渡応答の応答
速度が十分低くなるよう設定する。そして、PLLが過
渡状態にあるときは応答速度の高いループIIの特性が
支配的であるため、PLLの過渡応答はループIIの開
ループ利得と低域フィルタ11によって決まる。また、
PLLが定常状態にあるときのループ利得は、位相比較
周波数の高いループIが支配的となるため、ループIの
利得が定常位相偏差を決定するものである。Here, a loop II having a low phase comparison frequency
Is provided with the M frequency divider circuits 8 and 9 at the input of the phase comparator 10, so that the phase comparison frequency is 1 / M lower than that of the loop I. In addition, Loop I is more transient response than Loop II.
Set the speed to be sufficiently low . When the PLL is in a transient state, the characteristic of the loop II having a high response speed is dominant. Therefore, the transient response of the PLL is determined by the open loop gain of the loop II and the low-pass filter 11. Also,
The loop gain when the PLL is in a steady state is dominated by the loop I having a high phase comparison frequency, so that the gain of the loop I determines the steady phase deviation.
【0012】[0012]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、位相比較
周波数の高いループと位相比較周波数の低いループの二
つのループを有し、位相比較周波数の高いループは位相
比較周波数の低いループよりも、過渡応答の応答速度を
十分低く設定しているので、PLLが過渡状態にあると
きは応答速度の高いループの特性が支配的となり、位相
比較周波数の低いループは容易にキャプチュアレンジを
広くとり、かつループを狭帯域とすることができる効果
がある。また、PLLが定常状態にあるときのループ利
得は、位相比較周波数が高く高利得であるループが支配
的となり、定常位相偏差を低減することができるという
効果を有する。As described above, the present invention has two loops, a loop having a high phase comparison frequency and a loop having a low phase comparison frequency.
Faster transient response than loops with lower comparison frequencies
Since it is set sufficiently low , when the PLL is in a transient state, the characteristics of the loop with a high response speed dominates, and the loop with a low phase comparison frequency easily has a wide capture range and has a narrow band. There is an effect that can be. Further, the loop gain when the PLL is in a steady state has an effect that a loop having a high phase comparison frequency and a high gain becomes dominant, and the steady phase deviation can be reduced.
【図1】本発明によるPLL回路の一実施例を示すブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a PLL circuit according to the present invention.
【図2】従来のPLL回路の一例を示すブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a conventional PLL circuit.
1 基準クロックパルス入力端子 2 位相比較器 3 低域フィルタ 4 増幅器 5 電圧制御発振器 6 出力端子 7 N分周回路 8,9 M分周回路 10 位相比較器 11 低域フィルタ 12 増幅器 REFERENCE SIGNS LIST 1 reference clock pulse input terminal 2 phase comparator 3 low-pass filter 4 amplifier 5 voltage-controlled oscillator 6 output terminal 7 N-divider circuit 8, 9 M-divider circuit 10 phase comparator 11 low-pass filter 12 amplifier
Claims (1)
分周するN分周回路と、 入力端子に入力されたクロック信号とN分周回路からの
クロック信号 との位相差を検出し第1の誤差信号を発生
する第1の位相比較器と、 前記第1の誤差信号の低周波成分を抽出する第1の低域
フィルタと、 この第1の低域フィルタの抽出信号を増幅する第1の増
幅器と、前記入力端子に入力されたクロック信号をM(M:任意
の自然数)分周する第1のM分周回路と、 N分周回路からのクロック信号をM分周する第2のM分
周回路と、 第1のM分周回路からのクロック信号と第2のM分周回
路からのクロック信号 との位相差を検出し第2の誤差信
号を発生する第2の位相比較器と、 前記第2の誤差信号の低周波成分を抽出する第2の低域
フィルタと、 この第2の低域フィルタの抽出信号を増幅する第2の増
幅器と、 前記第1の増幅器の出力信号に第2の増幅器の出力信号
を加える加算手段と、 この加算手段の出力信号に応答して前記出力クロックを
周波数制御して送出する電圧制御発振器とを有し、 前記第1の位相比較器、第1の低域フィルタ、第1の増
幅器、加算手段、電圧制御発振器およびN分周回路から
構成される第1のループの過渡応答の応答速度を、第2
の位相比較器、第2の低域フィルタ、第2の増幅器、加
算手段、電圧制御発振器、N分周回路および第1、第2
のM分周回路から構成される第2のループの前記応答速
度よりも低く設定することを特徴とするPLL回路。An output clock is N (N: any natural number)
N frequency dividing circuit for dividing the frequency, the clock signal input to the input terminal and the N frequency dividing circuit
A first phase comparator that detects a phase difference from a clock signal and generates a first error signal; a first low-pass filter that extracts a low-frequency component of the first error signal; A first amplifier for amplifying an extraction signal of the low-pass filter, and a clock signal input to the input terminal being M (M: arbitrary
A first M divider for dividing the frequency of the clock signal from the N divider and a second M divider for dividing the clock signal from the N divider by M
Divider circuit, clock signal from first M divider circuit, and second M divider circuit
A second phase comparator that detects a phase difference from a clock signal from a path and generates a second error signal; a second low-pass filter that extracts a low-frequency component of the second error signal; A second amplifier for amplifying the extracted signal of the second low-pass filter; an adding unit for adding an output signal of the second amplifier to an output signal of the first amplifier; A voltage controlled oscillator for controlling the frequency of the output clock and transmitting the output clock, wherein the first phase comparator, the first low-pass filter, the first amplifier, the adding means , the voltage controlled oscillator, and the N frequency dividing circuit The response speed of the transient response of the first loop
Phase comparator, second low-pass filter, second amplifier, adding means , voltage-controlled oscillator, N frequency dividing circuit, and first and second
Wherein the response speed of the second loop constituted by the M frequency dividing circuit is set lower than the response speed.
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