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JPS59178B2 - digital phase locked loop - Google Patents
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JPS59178B2 - digital phase locked loop - Google Patents

digital phase locked loop

Info

Publication number
JPS59178B2
JPS59178B2 JP52017749A JP1774977A JPS59178B2 JP S59178 B2 JPS59178 B2 JP S59178B2 JP 52017749 A JP52017749 A JP 52017749A JP 1774977 A JP1774977 A JP 1774977A JP S59178 B2 JPS59178 B2 JP S59178B2
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JP
Japan
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phase
signal
circuit
loop
overflow
Prior art date
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Expired
Application number
JP52017749A
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Japanese (ja)
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JPS53103363A (en
Inventor
忠道 川崎
明樹 矢幡
俊輔 誉田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS53103363A publication Critical patent/JPS53103363A/en
Publication of JPS59178B2 publication Critical patent/JPS59178B2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/10Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range
    • H03L7/101Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using an additional control signal to the controlled loop oscillator derived from a signal generated in the loop

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフェーズ・ロック・ループやコスタスループ等
の位相同期ループのディジタル化に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the digitization of phase-locked loops, such as phase-locked loops and Costas loops.

近年のディジタル技術の発展に伴って、従来アナログ回
路で組まれて来た回路もディジタル化され、LSI化を
実現するものも出て来た。
With the development of digital technology in recent years, circuits that were conventionally constructed using analog circuits have been digitized, and some have been implemented as LSIs.

振幅変調波等からキャリア油田したり、周波数変調波の
復調に使用される位相同期ループも近年ディジタj化の
研究が進められてきた。
In recent years, research has been underway to convert phase-locked loops, which are used to generate carrier oil from amplitude-modulated waves and demodulate frequency-modulated waves, into digital signals.

第1図にディジタル・7エーズ・ロック・ループの構成
を示す。
FIG. 1 shows the configuration of a digital 7A lock loop.

入力10はサンプリングされた系列x(n)である。Input 10 is the sampled sequence x(n).

出力19は正弦波をサンプリングした系列y(n)とな
っている。
The output 19 is a series y(n) obtained by sampling a sine wave.

掛算回路11は位相比較器の役目を果すもので、サンプ
リング間隔Tとして x(n)=sin (WCn T+θ) y(n)=邸(WCn T ) となる。
The multiplication circuit 11 serves as a phase comparator, and the sampling interval T is x(n)=sin (WCn T+θ) y(n)=house(WCn T ).

ディジタル・ロー・パス・フィルタ13は上式のキャリ
アの2倍周波数成分の減少させると共に、ループの特性
を決定する。
The digital low pass filter 13 reduces the double frequency component of the carrier in the above equation and determines the characteristics of the loop.

このフィルタは例えば のような簡単なものでもよい。This filter is for example It can be something as simple as .

(この時は14に2 WCの成分が多く混入する)フィ
ルタの出力w0とする。
(At this time, many 2 WC components are mixed in 14) Let the output of the filter be w0.

加算器15、位相指定メモリ16、正弦波発生器18で
ディジタルvCOを構成している。
An adder 15, a phase designation memory 16, and a sine wave generator 18 constitute a digital vCO.

正弦波発生器18は位相指定メモリ16によって指定さ
れた位相17に相当する正弦波の振幅値を出力する。
The sine wave generator 18 outputs the amplitude value of the sine wave corresponding to the phase 17 designated by the phase designation memory 16.

例えば36000位相を32等分したとする。For example, assume that 36,000 phases are divided into 32 equal parts.

位相指定メモリが「15」を指定し5 たならば、18の出力はcos (360’X−)の値
2 を出力するようにする。
If the phase designation memory specifies "15", the output of 18 is set to output the value 2 of cos (360'X-).

170位相位相指定回路(n)=v (n−1)+C+
w(n−1)となる。
170 phase phase designation circuit (n) = v (n-1) + C+
w(n-1).

CはvCOの中心周波数を指定し、w(nl)はvCO
の制御信号になる。
C specifies the center frequency of vCO, w(nl) is vCO
becomes the control signal.

例えば制御信号が常にOなら、時間T毎に位相指定がC
ずつ増加するので、中心周波数F。
For example, if the control signal is always O, the phase designation is C at every time T.
The center frequency F.

はとなる。Hato becomes.

vCO制御電圧w(n)が正の場合には位相が速く進む
ので、vCOの発振周波数を高くすることに相当する。
When the vCO control voltage w(n) is positive, the phase advances quickly, which corresponds to increasing the oscillation frequency of vCO.

W(へ)が負の時にはその逆である。従って(1)式で
θ〉0ならロー・パス・フィルタ13で直流分−5in
θが強調されるので、vCO制御信号が正となり、vC
Oの出力は位相進み方向に制御される。
The opposite is true when W(to) is negative. Therefore, in equation (1), if θ>0, the low pass filter 13 will reduce the DC component by -5 inches.
Since θ is emphasized, the vCO control signal becomes positive, and vC
The output of O is controlled in the phase advance direction.

θ〈Oならその逆になる。DSB波形からキャリア成分
を抽出するループにコスタス・ループがある。
If θ〈O, the opposite is true. A Costas loop is a loop that extracts a carrier component from a DSB waveform.

コスタス・ループのブロック図を第2図に示す。A block diagram of the Costas loop is shown in FIG.

入力20をDSB波形A(t)cos (WCt+θ
)とする。
Input 20 is converted into DSB waveform A(t)cos (WCt+θ
).

VCO29の出力30をsin (wot )とすると
位相比較器21Aの出力22AのeA(t)はeA(t
)=A(t)cos (WCt+θ)8石(w(2t
)VCO出力30は90°位相器31を通って出力32
として−cos (′”Ct)を得る。
If the output 30 of the VCO 29 is sin (wot), eA(t) of the output 22A of the phase comparator 21A is eA(t
)=A(t)cos (WCt+θ)8 koku(w(2t
) VCO output 30 passes through a 90° phase shifter 31 and outputs 32
-cos (′”Ct) is obtained as .

位相比較器21Bの田方22BのeB (t)は LPE23Aと23Bはキャリアの2倍の周波、□数2
woによる変調成分をカットするもので、出力24Aと
25BのhA(t)とhB(t)は乗積回路25の出力
g(t)は よってA(t)2\0であるから、LPF27を通せば
VCO制御信号28として5in2θに比例する値を得
られるので、vCOの出力を入力とロックさせることが
できる。
eB (t) of Tagata 22B of phase comparator 21B is LPE 23A and 23B twice the frequency of the carrier, □ Equation 2
This is to cut the modulation component caused by wo, and hA(t) and hB(t) of the outputs 24A and 25B are the output g(t) of the multiplication circuit 25. Therefore, the LPF 27 is If it passes through, a value proportional to 5 in 2θ can be obtained as the VCO control signal 28, so the output of the vCO can be locked with the input.

コスタス・ループはロック位相に180°の曖昧さを持
っている。
The Costas loop has a 180° ambiguity in locking phase.

、このコスタス・ループも第1図のフェーズ・ロック・
ループのようにディジタル化可能であることはいうまで
も7.Cい。
, this Costas loop is also phase-locked in Figure 1.
7. It goes without saying that it can be digitized like a loop. C.

以上のループでは正弦波発生回路を使用したが、正弦波
の代りに3角波等のくり返し波でも位相同期ループは働
くことはいうまでもない。
Although a sine wave generating circuit is used in the above loop, it goes without saying that the phase-locked loop also works with a repetitive wave such as a triangular wave instead of a sine wave.

第1図13のロー・パス・フィルタはループの特性を決
める働きと入力(同期周波数〕の2倍の周波数成分を低
減させる働きをするが、2倍周波数成分を低減するフィ
ルタとループ特性を決めるフィルタに分割して考えるこ
ともできる。
The low pass filter in Figure 1 13 has the function of determining the loop characteristics and the function of reducing the frequency component twice the input (synchronous frequency), but the filter that reduces the double frequency component and the function of determining the loop characteristics You can also consider dividing it into filters.

特にループ特性を可変にしたい場合は2倍周波数成分を
低減させるフィルタは低域部分はなるべく平坦な通過帯
域を持たせるようにして、2倍周波数辺りの減衰を太き
(とっていればよい。
In particular, if you want to make the loop characteristics variable, the filter that reduces the double frequency component should have a pass band as flat as possible in the low frequency part, and the attenuation around the double frequency should be thick.

ループ特性をきめるフィルタは簡単な構造を持ち、低域
特性を変えることにより、ループ特性を変化させる。
The filter that determines the loop characteristics has a simple structure, and changes the loop characteristics by changing the low-frequency characteristics.

これをループ・フィルタと呼ぶ事にする。This will be called a loop filter.

このフィルタは2倍周波数辺りの減衰はそれ程太き(な
くともよい。
This filter does not need to have a large attenuation around the double frequency.

二つのフィルタの特性の違いは例えば第3図のような具
合になっている。
The difference in characteristics between the two filters is, for example, as shown in FIG.

コスタス・ループでは倍周波除去のためのフィルタが第
2図23Aと23B1ループ・フィルタが27となって
いる。
In the Costas loop, the filters for double frequency removal are 23A and 23B1 loop filter 27 in FIG.

ループ・フィルタの例えば次の様な伝達特性を持つもの
が使われる。
For example, a loop filter having the following transfer characteristics is used.

以上の様な特性を持つフィルタの構成は第4図の様にな
る。
The configuration of a filter having the characteristics described above is shown in FIG.

第4図aの42及びbの57は1サンプリング期間の遅
延を行なうメモリである。
Reference numerals 42 in FIG. 4a and 57 in FIG. 4b are memories for delaying one sampling period.

44及ば54は入力をa倍にする回路である。44 and 54 are circuits that multiply the input by a times.

46及び51は入力をb倍にする回路である。46 and 51 are circuits that multiply the input by b times.

41から48への伝達函数は1−b21.56から53
への伝達面1−b2” 数は□となる。
The transfer function from 41 to 48 is 1-b21.56 to 53
The number of transmission surfaces 1-b2” is □.

F(z)はロー・パス・フィ−b ルタだから1きa>bとなっているのでa−b(1とな
り であるので、同じ値の出力を得るためには、56の信号
は41の信号より小さくてすみ、第4図bめ構成の方が
メモリのオーバー・フローの可能性が少なくて済む。
Since F(z) is a low pass filter, 1 and a>b, so a-b(1), so in order to obtain the same output value, the 56 signal is 41 The configuration shown in FIG. 4b has less possibility of memory overflow.

従って、以下は主として第4図すの構成について述べる
Therefore, the following mainly describes the configuration shown in FIG. 4.

信号53はvCOの制御信号として第1図14に相当す
る。
The signal 53 corresponds to FIG. 14 as a control signal for vCO.

制御信号は入力周波数がvCOの中心周波数(定数Cに
よって決まる)からずれている時には0でない値をとる
The control signal takes a non-zero value when the input frequency deviates from the center frequency of vCO (determined by constant C).

又、同期引込みの過渡状態において、ループのダンピン
グ・ファクターが小さい場合には制御信号は振動的な値
を取ることになる。
Furthermore, in the transient state of synchronous pull-in, if the damping factor of the loop is small, the control signal will take an oscillatory value.

従って、制御信号はある程度の変化範囲を持っていなげ
ればならない。
Therefore, the control signal must have a certain range of variation.

例えば制御信号の大きさ「1」に対して正弦波発生回路
の位相が360°/128変化するものとすると、サン
プリング周波数を16KHzとした場合、制御信号の大
きさ「1」は16KHz/ 128 = 125 Hz
だけ中心周波数よりVCOの発振周波数をずらすことに
なる。
For example, if the phase of the sine wave generation circuit changes by 360°/128 with respect to the magnitude of the control signal "1", and if the sampling frequency is 16KHz, the magnitude of the control signal "1" will be 16KHz/128 = 125Hz
This means that the oscillation frequency of the VCO is shifted from the center frequency by this amount.

定数Cによって中心周波数が決まるから、例えばC=2
0とすると、中心周波数は125HzX20=2500
Hzになる。
Since the center frequency is determined by the constant C, for example, C=2
If it is 0, the center frequency is 125Hz x 20 = 2500
It becomes Hz.

ここで、制御信号が+1〜−1の範囲で変われるものと
するとループ特性よりも、バード上から決まるホールド
・レンジ(入力周波数をずらして行っても位相同期が維
持できる範囲)の限界は2500Hz±125Hzであ
る。
Here, assuming that the control signal can be changed in the range of +1 to -1, the limit of the hold range (the range in which phase synchronization can be maintained even if the input frequency is shifted) determined from the bird's loop characteristics is 2500 Hz. ±125Hz.

一般にフェーズ・ロック・ループのループ特性より決ま
るホールド・レンジはこれよりもずっと広いが、入力の
周波数範囲に限定があればバード・ウェア上でホールド
・レンジに限定を設けてもさしつかえない。
Generally, the hold range determined by the loop characteristics of a phase-locked loop is much wider than this, but if the input frequency range is limited, it is okay to set a limit on the hold range on the birdware.

しかし、ループ特性から決まるホールド・レンジも小さ
くすることは残留位相誤差を大きくするので、好ましく
ない。
However, it is not preferable to reduce the hold range determined by the loop characteristics because this increases the residual phase error.

このように入力の周波数範囲が決まっていれば、バード
上のホールド・レンジを理論上のホールド・レンジより
もずっと狭くしておいてもよい。
If the input frequency range is determined in this way, the hold range on the bird can be made much narrower than the theoretical hold range.

ホールド・レンジの他に重要な特性としてロック・イン
・レンジ(周期引込みが行なわれる周波数範囲)がある
In addition to the hold range, another important characteristic is the lock-in range (frequency range in which periodic pull-in occurs).

ロック・イン・レンジではその範囲内の入力周波数が入
って来た場合には同期せねばならず、ロック・イン・レ
ンジはホールド・レンジよりもかなり狭い。
A lock-in range requires synchronization when an input frequency within that range comes in, and the lock-in range is much narrower than the hold range.

上期バード上から決まるホールド・レンジの限界よりも
理論上のロック・イン・レンジの方が広い場合はロック
・イン・レンジもバードで限界を受ける。
If the theoretical lock-in range is wider than the hold range limit determined from the first half bird, the lock-in range will also be limited by the bird.

従って、このバード上の限界の範囲内の周波数はすべて
ロック・インしてほしい。
Therefore, we want all frequencies within this bard limit to be locked in.

しかし実際に限界点に近い入力周波数が入って来た場合
、ループの入力位相からVCO出力位相への伝達函数系
がアンダー・ダンプであった場合、第5図のように最終
値へ落ちつくまでにオーバー・シュートがあり、過渡状
態において、限界点を越えてしまうことがある。
However, if an input frequency that is actually close to the limit point comes in, and if the transfer function system from the loop input phase to the VCO output phase is under dumped, it will take until it reaches the final value as shown in Figure 5. There is overshoot, and the limit point may be exceeded during transient conditions.

過渡特性がオーバー・シュートを持たないように定数を
選べばよいが、系のダンピング・ファクターを余り大き
くすることは安定状態になるまでの収束時間が長(力へ
ることになる。
It is sufficient to choose a constant so that the transient characteristics do not have overshoot, but if the damping factor of the system is made too large, the convergence time until a stable state is reached will be long (decreased).

また、系の特性は入力振幅等によっても変わってくるの
で、常に過渡状態において収束時間が速く、シかもオー
バー・シュートがないよりにすることは難かしい。
Furthermore, since the characteristics of the system change depending on the input amplitude, etc., it is difficult to always ensure that the convergence time is fast in a transient state and there is no overshoot.

従ってオーバー・シュートしてもよいような設計にして
おくことが望ましい。
Therefore, it is desirable to have a design that allows for overshoot.

本発明はこの目的を達するものである。第4図すにおい
て、信号56から信号53までIbz’ の伝達函数は□であり、530オーバー −b ・フローと56のオーバー・フローは1対1に対応しな
い。
The present invention achieves this objective. In FIG. 4, the transfer function of Ibz' from the signal 56 to the signal 53 is □, and the overflow of 530 -b and the overflow of 56 do not have a one-to-one correspondence.

53はこの後にもつと大きな数(定数O)と加算される
ので、50及び58にMSB(符号ビット)を伸長する
MSBホールド回路を設ければ53におけるオーバー・
フローは問題な(なる。
Since 53 is added to a large number (constant O) after this, if an MSB hold circuit is provided at 50 and 58 to expand the MSB (sign bit), the overflow at 53 can be avoided.
Flow is a problem.

この場合の回路構成は第6図のようになる。The circuit configuration in this case is as shown in FIG.

61及び66は上記のMSBホールド回路で、信号がL
SBより直列に入力されると一定期間MSBの極性を保
持する回路である。
61 and 66 are the above MSB hold circuits, and the signal is L.
This circuit holds the polarity of MSB for a certain period of time when it is input in series from SB.

例えば、入力60の信号が符号ビットを含め5ビツトで
表わされるものとしよう。
For example, assume that the signal at input 60 is represented by 5 bits including the sign bit.

表示範囲は1未満、−1以上の数である。The display range is a number less than 1 and greater than or equal to -1.

又メモリ64も同様V:、5ビツトの容量を持つとする
It is also assumed that the memory 64 has a capacity of V:, 5 bits.

60及び65の信号を次の様にしよう。Let's make the signals 60 and 65 as follows.

但し、負の数は2の補数表示とする。However, negative numbers are expressed in two's complement.

〔60〕1o進=−0,375[60)2進=1.10
10[65)10進=−0,75C65、+2進=1.
0100上記2進表示はMSBより表示し、MSBが符
号ビットで、MSBの次に小数点があるものとする。
[60] 1o base = -0,375 [60) binary = 1.10
10 [65) decimal = -0, 75C65, + binary = 1.
0100 The above binary representation is assumed to be displayed starting from the MSB, with the MSB being a sign bit and a decimal point following the MSB.

MSBホールドがない場合(第4図すの回路と同じ)に
は出力68は 〔68〕2進=10.1110 となり、オーバー・フローする。
If there is no MSB hold (same as the circuit in Figure 4), the output 68 will be [68] binary = 10.1110 and will overflow.

従って、出力68をもつと大きな数(定数C)と加算す
るために68のMSEの位置(小数点の左)の極性をホ
ールドすると 〔68〕2進MSBホールド=0000.1110とな
りC=10(2進表示1010.)と加算されると 1010.1110(10進で10.875)となり、
10−0.75−0.375 =8.875の2進表示
にはならない。
Therefore, if you have an output of 68 and hold the polarity at the MSE position (to the left of the decimal point) of 68 in order to add it to a large number (constant C), [68] binary MSB hold = 0000.1110 and C = 10 (2 When added to 1010.) in decimal, it becomes 1010.1110 (10.875 in decimal),
It cannot be expressed in binary as 10-0.75-0.375 = 8.875.

第6図のようにMSBホールド回路を設け、更に3ビツ
ト伸長すると(62、+2進=1111.1010 〔67〕2進=1111.0100 よって [68,]2進=1110.1110 これを1010.と加算すれば 0100.1110 となり10進で8.875で信号68におけるオーバー
・フローを問題にしなくてよくなる。
As shown in FIG. 6, if an MSB hold circuit is provided and further 3-bit expansion is performed, (62, + binary = 1111.1010 [67] binary = 1111.0100, [68,] binary = 1110.1110 This becomes 1010. If added, it becomes 0100.1110, which is 8.875 in decimal notation, so there is no need to worry about overflow in signal 68.

しかし、63におけるオーバー・フローは問題になる。However, overflow at 63 becomes a problem.

−b 68から63への伝達函数が であり1−b2
’ 68のオーバー・フローがそのま3−63のオーバー・
フローになるわけではないが、a=1の時は68と63
の大きさには大きな差はない。
-b The transfer function from 68 to 63 is and 1-b2
' 68 overflow is now 3-63 overflow
Although it is not a flow, when a=1, 68 and 63
There is no big difference in size.

わかり易いようにa = 1の場合で説明すると、信号
68は信号62と信号67の加算になっているが、同期
した時には信号62はOになり、信号67が信号68と
同じになる。
For ease of understanding, the explanation will be based on the case where a = 1. Signal 68 is the addition of signal 62 and signal 67, but when synchronization occurs, signal 62 becomes O, and signal 67 becomes the same as signal 68.

すなわち信号63とも同じ大きさになる。In other words, the signal 63 has the same magnitude.

さて、このようなシステムでよ(使う2の補数表示では
正の最大値と負の最大値が隣の関係にある。
Now, in a system like this (in the two's complement notation used, the maximum positive value and the maximum negative value are adjacent to each other.

例えば5ビツト表示(MSBが符号ビット)とすると、
正の最大値(10進で0.9375)は0.1111で
負の最大値(10進で−1)はi、ooooで2進表示
される。
For example, if it is a 5-bit display (MSB is the sign bit),
The maximum positive value (0.9375 in decimal) is 0.1111, and the maximum negative value (-1 in decimal) is expressed in binary as i, oooo.

従って、正の最大値に0.0001を加算するとオーバ
ー・フローして負の最大値になってしまう。
Therefore, if 0.0001 is added to the maximum positive value, it will overflow and become the maximum negative value.

系がアンダー・ダンプの場合、第7図の様に信号63が
オーバー・フローするとvCO出力周波数は大きくジャ
ンプする。
If the system is under dumped, the vCO output frequency will jump significantly when signal 63 overflows as shown in FIG.

再びまた入力周波数へ近づいて行くが、オーバー・シュ
ートが大きくなっているので再びオーバー・フローせざ
るを得ない。
It approaches the input frequency again, but since the overshoot has become large, it has no choice but to overflow again.

このようにして、系がアンダー・ダンプの場合にはロッ
ク・インの過渡状態において信号63にオーバー・フロ
ーが起きるとロック・インできなくなる。
In this way, if the system is under dumped and an overflow occurs in the signal 63 during the lock-in transient state, lock-in will no longer be possible.

本発明は以上の不都合をなくしたものである。The present invention eliminates the above disadvantages.

以上のことは信号63がある限界を越えても、その限界
にとどめておくようにすればよい。
In the above case, even if the signal 63 exceeds a certain limit, it is sufficient to keep it within that limit.

耶号63.I=(C信号67)+C信号62〕)×a−
〔信号62)Xb=(信号57:lXa+〔信号62)
(a−b) 1≦a)bで信号67が限界値以下で、信号62もそれ
以下であるなら、信号63は2ビツト以上のオーバー・
フローはない。
No. 63. I=(C signal 67)+C signal 62])×a-
[Signal 62) Xb = (Signal 57: lXa + [Signal 62)
(a-b) If 1≦a)b and signal 67 is below the limit value and signal 62 is also below, then signal 63 is over 2 bits or more.
There is no flow.

例えば次の様な大きさの場合 〔69〕2進=0000.1110 〔70〕2進=1111.1011 [63)2進=〔69〕2進−C70、+2進=OOO
1,0O11 又、次の場合 C69)2進=1111.0O10 〔70〕2進=0000.0101 〔63〕2進=1110.1101 オーバー・フローカー起きて下限を越えている。
For example, if the size is as follows [69] Binary = 0000.1110 [70] Binary = 1111.1011 [63) Binary = [69] Binary - C70, + Binary = OOO
1,0O11 Also, in the following case C69) Binary = 1111.0O10 [70] Binary = 0000.0101 [63] Binary = 1110.1101 An overflow car has occurred and the lower limit has been exceeded.

よって小数点以上の2桁のビットを見て tt 01p
pになっていたら上限を越え、”10”になッテイたら
下限を越えていることになる。
Therefore, look at the two digit bits above the decimal point and get tt 01p
If it reaches p, the upper limit is exceeded, and if it reaches "10", the lower limit is exceeded.

従って上限を越えている場合には上限値”0.1111
”にし、下限を越えている場合には下限値”1.000
0”にして、メモリ64に記憶すればよい。
Therefore, if the upper limit is exceeded, the upper limit is ``0.1111''.
", and if it exceeds the lower limit, lower limit value" 1.000
0'' and store it in the memory 64.

又、メモリ64に記憶する時に変更せずとも、メモリか
らの出力時に信号65を補正してもよい。
Further, the signal 65 may be corrected when output from the memory without changing it when stored in the memory 64.

この様にすれば、例えば第8図のように制御信号68も
ジャンプすることなく、同期状態にロック・インする。
In this way, the control signal 68 is locked into the synchronized state without jumping as shown in FIG. 8, for example.

第9図に本発明の実施例におけるフィルタの回路構成例
、第10図は各部の動作の時間関係図である。
FIG. 9 shows an example of the circuit configuration of a filter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a time relationship diagram of the operation of each part.

第9図の入力信号80はLSBより5ビツトの直列信号
として入力される。
The input signal 80 in FIG. 9 is input as a 5-bit serial signal from the LSB.

MSBビット(最終ビット)は符号ビットとする。The MSB bit (last bit) is the sign bit.

第10図aがその時間関係で、バッチ部が信号のある部
分でV印を小数点の位置とする。
Figure 10a shows the time relationship, where the batch part is the part where the signal is, and the V mark is the position of the decimal point.

入力は一サンプル間隔の期間に一回だけ行なわれる。Input is made only once during one sample interval.

MSBホールド回路は符号ビットをある期間伸長する回
路で、通常1ビツトの遅延を伴う。
The MSB hold circuit is a circuit that expands the sign bit for a certain period of time, and usually involves a one-bit delay.

第10図すはV印以後6ビツトは同一符号となる。In FIG. 10, the 6 bits after the V mark have the same sign.

asbはOから1までの正の数で、小数点以下4ビツト
、小数点以上1ビツト(1の値を取る時のみ1゛1”と
なる)の計5ビットが並列に掛算回路86及び83に入
力されるものとする。
asb is a positive number from O to 1, and a total of 5 bits, 4 bits below the decimal point and 1 bit above the decimal point (it becomes 1"1" only when the value is 1), is input in parallel to the multiplication circuits 86 and 83. shall be carried out.

掛算の結果は第10図Cのようになって、小数点はLS
Bから8ビツト目と9ビツト目の間になる。
The result of multiplication is as shown in Figure 10C, where the decimal point is LS.
It is between the 8th and 9th bits from B.

この時、符号ビットは小数点の次のビットである。At this time, the sign bit is the bit next to the decimal point.

丸め回路91は信号90のLSBから4ビツト目を丸め
る(0捨1人する)回路で、その田方信号は第10図d
のようになる。
The rounding circuit 91 is a circuit that rounds the 4th bit from the LSB of the signal 90 (discards 0 and discards 1), and its Tagata signal is shown in Figure 10 d.
become that way.

メモリー09は5ビツトの容量であるとする。It is assumed that memory 09 has a capacity of 5 bits.

92にオーバー・フローがないと第10図dのPビット
とQビットは同じ符号じ1”かuO”)になる。
If there is no overflow in 92, the P bit and Q bit in FIG. 10d will have the same sign (1" or uO").

オーバー・フローを起こし、上限を越えるとP=1.Q
=0となる。
If an overflow occurs and the upper limit is exceeded, P=1. Q
=0.

下限を起こすとP=0、Q=1になる。When the lower limit is raised, P=0 and Q=1.

従って、PビットとQビットの排他的論理和(XOR)
を取って1になればオーバー・フローがあったことにな
る。
Therefore, the exclusive OR (XOR) of P bit and Q bit
If it becomes 1, it means that there was an overflow.

93はエビット遅延のための回路で、クロックAのタイ
ミングでは94にPビット% 92にQビットがきてい
るので、95でXORを取って、クロックAのタイミン
グで98に憶え込む。
93 is a circuit for ebit delay, and since the P bit % is at 94 and the Q bit is at 92 at the timing of clock A, XOR is performed at 95 and stored in 98 at the timing of clock A.

また97にはPピントが憶え込む。Also, 97 has P focus memorized.

97及び98は1サンプリング期間に一度くるクロック
Aのタイミングで新らしいデータに書きかえられる。
Data 97 and 98 are rewritten with new data at the timing of clock A, which occurs once in one sampling period.

従って、オーバー・フローがあった時には101が1″
になり、そして、それが上限を越えている時には100
がパ1”になり、下限を越えている時には100がu
Ojjになっている。
Therefore, when there is an overflow, 101 becomes 1''
, and when it exceeds the upper limit, 100
becomes Pa1", and when it exceeds the lower limit, 100 becomes u
It has become Ojj.

5ビツト・メモリー09に入力したいのはオーバー・フ
ローがない時には演算結果92(1ビツト・シフト93
と5ビツト・シフト105により6ビツト・シフトされ
る106となる〕そのままで、上限をオーバー・フロー
した時はLSBより” 11110 ”、下限をオーバ
ー・フローした時はLSBより” 00001”である
What we want to input to the 5-bit memory 09 is the operation result 92 (1-bit shift 93) when there is no overflow.
and is shifted by 6 bits by 5-bit shift 105 to become 106] If the upper limit is overflowed, the value is "11110" from the LSB, and when the lower limit is overflowed, it is "00001" from the LSB.

従って、固定パターン102(第10図g)と100を
XORとれば、104には、上限オーバー・フローの時
“11110”、下限オーバー・フローの時” o o
o o i”がでている。
Therefore, if the fixed pattern 102 (Fig. 10g) and 100 are XORed, 104 will contain "11110" when the upper limit overflows and "11110" when the lower limit overflows. o o
o o i” is displayed.

107はλND−ORゲートで108にはオーバー・フ
・下があった時には104と同じ信号、なかった時には
106と同じ信号がでている。
107 is a λND-OR gate, and 108 outputs the same signal as 104 when there is an over/lower level, and the same signal as 106 when there is not.

従って、109は108を憶え込めばよい。Therefore, 109 only needs to memorize 108.

第10図りは109がシフト・レジスタであるとした時
のクロック図で、Xクロック群は出力時に必要であり、
Xクロック群は入力時に必要である。
The 10th diagram is a clock diagram when 109 is a shift register, and the X clock group is necessary for output,
X clock groups are required at input.

以上のように、演算結果92が上限をオーバー・フロー
した時にはMSBより見てtto、1111”、下限を
オーバー・フローした時は”1.0000”のそれぞれ
の上限値と下限値が109に記憶されることになりvC
Oの匍脚信号85が大きくジャンプすることはなくなり
、ロック・インの過渡状態にオーバー・フローがあって
もロックしないという心配はない。
As described above, when the calculation result 92 overflows the upper limit, the upper and lower limit values of tto, 1111'' from the MSB, and 1.0000 when it overflows the lower limit are stored in 109. vC
O's ram signal 85 no longer jumps significantly, and there is no worry that locking will not occur even if there is an overflow in the lock-in transient state.

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

第4図はディジタル・フェーズ・ロック・ループの回路
構成例、第2図はコスタヌ・ループの回路構成例、第3
図は低域フィルタの周波数特性、第4図はループ・フィ
ルタの構成例、第5図は位相同期時における制御信号の
過渡状態を示す図、第6図はループ・フィルタの詳細な
構成例、第1図は本発明を使用しない場合の位相同期時
における制御信号の過渡状態を示す図、第8図は第7図
と同じ状態で本発明を使用した場合の図、第9図は本発
明におけるループ・フィルタの回路構成例、第10図は
第9図を説明するための各部の時間関係図である。 11.83,86・・・掛算回路、13・・・ディジタ
ル・ロー・パス・フィルタ、15・・・加算!、16・
・・位相指定メモリ、18・・・正弦波発生器、21ん
21B・・・位相比較器、23Aj23B、27・・・
LPF181,112・・・MSBホールド回路、91
・・・丸め回路。
Figure 4 shows an example of the circuit configuration of a digital phase-locked loop, Figure 2 shows an example of the circuit configuration of a Costanu loop, and Figure 3 shows an example of the circuit configuration of a Costanu loop.
The figure shows the frequency characteristics of a low-pass filter, Figure 4 shows an example of the configuration of a loop filter, Figure 5 shows a transient state of a control signal during phase synchronization, and Figure 6 shows a detailed example of the configuration of a loop filter. FIG. 1 is a diagram showing the transient state of the control signal during phase synchronization when the present invention is not used, FIG. 8 is a diagram when the present invention is used in the same state as FIG. 7, and FIG. 9 is a diagram showing the present invention. FIG. 10 is a time relationship diagram of each part for explaining the circuit configuration example of the loop filter in FIG. 11. 83, 86... Multiplication circuit, 13... Digital low pass filter, 15... Addition! , 16・
...Phase specification memory, 18...Sine wave generator, 21 and 21B...Phase comparator, 23Aj23B, 27...
LPF181, 112...MSB hold circuit, 91
...Rounding circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ある位相を指定する回路と、その指定された位相の
繰り返し波の値を出力するような回路と、この出力と外
部入力を掛算する回路と、この掛算回路の出力を演算し
て前記位相指定回路を制御しt−b” 前記演算の少な(とも一部において −−1−a2
1の ような特性を持つフィルタとを有するディジタル位相同
期ループにおいて、前記フィルタに含まれる1サンプル
遅延メモリの入力信号の上限及び下限のオーバー・フロ
ーを検知する回路を有し、上限のオーバー・フローの場
合には上限値、下限のオーバー・フローの場合には下限
値に前記メモリの出力信号がなるようにする回路を有す
ることを特徴とするディジタル位相同期ループ。
[Claims] 1. A circuit that specifies a certain phase, a circuit that outputs the value of a repetitive wave of the specified phase, a circuit that multiplies this output by an external input, and an output of this multiplication circuit. control the phase specifying circuit by calculating t-b''
1, a digital phase-locked loop having a filter having the characteristics as shown in FIG. A digital phase-locked loop characterized in that it has a circuit that causes the output signal of the memory to become an upper limit value in the case of an overflow of the lower limit, and a lower limit value in the case of an overflow of the lower limit.
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