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JPH0793572B2 - Phase-locked oscillator - Google Patents
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JPH0793572B2 - Phase-locked oscillator - Google Patents

Phase-locked oscillator

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JPH0793572B2
JPH0793572B2 JP63281948A JP28194888A JPH0793572B2 JP H0793572 B2 JPH0793572 B2 JP H0793572B2 JP 63281948 A JP63281948 A JP 63281948A JP 28194888 A JP28194888 A JP 28194888A JP H0793572 B2 JPH0793572 B2 JP H0793572B2
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signal
output
frequency divider
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は位相同期発振器に関し、特に低い位相比較周波
数において定常位相誤差を厳しく制限できる位相同期発
振器に関する。
The present invention relates to a phase locked oscillator, and more particularly to a phase locked oscillator capable of severely limiting a stationary phase error at a low phase comparison frequency.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の位相同期発振器の構成は、第4図のブロック図に
示すように、入力端子100、出力端子200、入力信号周波
数を位相比較周波数に変換する第1の分周器100、電圧
制制御発振器3の出力信号周波数を位相比較周波数に変
換する第2の分周器60、入力端子10より入力された入力
信号と出力端子200の出力信号の位相とを比較し、位相
差に応じたパルス幅を有する信号を発生する位相比較器
1、位相比較器1の出力信号を平滑し直流電圧を発生す
る積分器2、積分器2の出力電圧を増幅する増幅器4、
増幅器4の出力電圧により制御されている電圧制御発振
器3から構成される。この様な従来の位相同期発振器
は、電圧制御発振器3の出力周波数が変化すると位相比
較器1に加えられている2つの信号の位相差が変化し、
位相比較器1の出力信号のパルス幅が変化して、積分器
2の出力電圧が変化する。ここで、増幅器4より電圧制
御発振器3に加えるある極性の電圧が、出力周波数変化
を少なくするようにすれば、入力信号と出力信号の間に
定常的な位相差を残して入出力周波数を完全に一致させ
ることができる。このような同期状態における第1の分
周器10の出力信号と第2の分周器60の出力信号の位相関
係を第5図の波形図に示す。第5図のf10とf60が一致し
た状態で定常的に残る位相差を定常位相誤差φeとし、
位相比較器1の位相比較特性が位相差に対して比例関係
にある時、定常位相誤差φe(rad)は式(1)で与えら
れる。
As shown in the block diagram of FIG. 4, a conventional phase-locked oscillator has an input terminal 100, an output terminal 200, a first frequency divider 100 for converting an input signal frequency into a phase comparison frequency, and a voltage controlled oscillator. The second frequency divider 60 for converting the output signal frequency of 3 into the phase comparison frequency, the input signal input from the input terminal 10 and the phase of the output signal of the output terminal 200 are compared, and the pulse width corresponding to the phase difference. A phase comparator 1 for generating a signal having the following, an integrator 2 for smoothing an output signal of the phase comparator 1 to generate a DC voltage, an amplifier 4 for amplifying an output voltage of the integrator 2,
The voltage controlled oscillator 3 is controlled by the output voltage of the amplifier 4. In such a conventional phase-locked oscillator, when the output frequency of the voltage controlled oscillator 3 changes, the phase difference between the two signals applied to the phase comparator 1 changes,
The pulse width of the output signal of the phase comparator 1 changes, and the output voltage of the integrator 2 changes. Here, if the voltage of a certain polarity applied from the amplifier 4 to the voltage controlled oscillator 3 is set so as to reduce the change in the output frequency, the input / output frequency is completely maintained by leaving a steady phase difference between the input signal and the output signal. Can be matched to. The phase relationship between the output signal of the first frequency divider 10 and the output signal of the second frequency divider 60 in such a synchronized state is shown in the waveform diagram of FIG. The phase difference which remains stationary in a state where f 10 and f 60 of Figure 5 is matched to the steady phase error phi e,
When the phase comparison characteristic of the phase comparator 1 is proportional to the phase difference, the steady phase error φ e (rad) is given by the equation (1).

φe=ωm/α ……(1) ここでαは位相同期発振器のループ利得、 ωmは未制御時の入出力位相差、 ここで、増幅器4の利得をK、他の要素により定まる周
波数変換利得をAとすると、ループ利得αは式(2)で
与えられる。
φ e = ω m / α (1) where α is the loop gain of the phase locked oscillator, ω m is the input / output phase difference when uncontrolled, where K is the gain of the amplifier 4 and is determined by other factors When the frequency conversion gain is A, the loop gain α is given by the equation (2).

α=K・A ……(2) 位相同期発振器の定常位相誤差φeを小さくするために
は、式(1)からループ利得αを大きくする必要があ
る。さらに、αは式(2)から増幅器4の利得Kと、他
の要素により定まる周波数変換利得Aの積を大きくすれ
ば良い。ここで、増幅器4以外の要素により定まる周波
数変換利得Aは、電圧制御発振器3の単位制御電圧当た
りの周波数変化量と、単位位相変動当たりのパルス幅の
変化量を意味するが、前者は一般に電圧制御発振器自体
の特性条件により定まる制限が大きく定常位相誤差抑圧
のための手段として用いることは困難である。また後者
の周波数変換利得Aを大きくすることは位相比較平面に
於ける変化の割合、すなわち、同一変化量によって生ず
る相対位相角度(rad)の変化を大きくれば良いので、
位相比較周波数を高めれば良いことを意味しているが、
一般に位相比較周波数は、位相同期発振器の使用目的に
より、外部より決定されることが多く、上記と同様、定
常位相誤差を抑圧する手段として用いることができない
場合が多い。したがって、増幅器4の利得Kを大きくす
るのが一般的となっている。ところが、増幅器4の利得
Kを高めると、位相同期発振器を構成する回路素子の変
化による誤差電圧も大きく増幅する結果となってしまう
ので、各回路素子を高安定化するとともに各種の誤差を
許容し得るよう動作余裕を多く取る必要がある。
α = K · A (2) In order to reduce the steady phase error φ e of the phase-locked oscillator, it is necessary to increase the loop gain α from the equation (1). Further, α may be obtained by increasing the product of the gain K of the amplifier 4 and the frequency conversion gain A determined by other factors from the equation (2). Here, the frequency conversion gain A determined by elements other than the amplifier 4 means a frequency change amount per unit control voltage of the voltage controlled oscillator 3 and a pulse width change amount per unit phase change, but the former is generally a voltage. It is difficult to use it as a means for suppressing steady-state phase error because it is largely limited by the characteristic conditions of the controlled oscillator itself. The latter frequency conversion gain A can be increased by increasing the rate of change in the phase comparison plane, that is, the change in the relative phase angle (rad) caused by the same amount of change.
It means that it is better to increase the phase comparison frequency,
In general, the phase comparison frequency is often determined from the outside depending on the purpose of use of the phase-locked oscillator, and in many cases, it cannot be used as a means for suppressing the stationary phase error, as described above. Therefore, it is general to increase the gain K of the amplifier 4. However, if the gain K of the amplifier 4 is increased, the error voltage due to the change of the circuit elements forming the phase-locked oscillator is also greatly amplified, so that each circuit element is highly stabilized and various errors are allowed. It is necessary to take a lot of operational margin to obtain it.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、一般にアナログ回路である増幅器を構成
する高安定回路素子は価格が高く、この種の部品を多数
使用すると位相同期発振器が高価になる欠点があった。
さらに、増幅器のようなアナログ回路と、分周器,位相
比較器等のディジタル回路とを同一集積回路とすること
ができない欠点があった。
However, high-stable circuit elements that constitute an amplifier, which is an analog circuit, are generally expensive, and there is a drawback that the phase-locked oscillator becomes expensive when a large number of components of this type are used.
Further, there is a drawback that analog circuits such as amplifiers and digital circuits such as frequency dividers and phase comparators cannot be integrated in the same integrated circuit.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明の位相同期発振器は、電圧制御発振器と、前記の
電圧制御発振器の出力信号と外部から得られる入力信号
との位相差に応じたパルス幅の位相比較信号を発生する
第1の位相比較器と、前記入力信号を分周する第1の分
周器と、前記電圧制御発振器の出力信号を前記第1の分
周器の出力信号と等しい周波数に変換する第2の分周器
と、前記第2の分周器の出力信号を前記入力信号の1周
期分だけパルス幅の異なる信号に変換するパルス幅変換
回路と、前記第1の分周器の出力信号と前記第2の分周
器の出力信号との位相を比較し、位相差に応じて“1"ま
たは“0"の論理レベルを発生する第2の位相比較器と、
前記第1の分周器の出力信号と前記パルス幅変換回路の
出力信号の位相を比較し、位相差に応じて“0"または
“1"の論理レベルを発生する第3の位相比較器と、前記
第2の位相比較器の出力信号と前記第3の位相比較器の
出力信号との2つの論理レベルの一致を検出する一致検
出回路と、前記第1の位相比較器の出力信号と前記第2
または第3の位相比較器の出力信号とを入力し、前記一
致検出回路の制御信号によりいずれか一方の信号を選択
する選択回路と、前記選択回路の出力信号を平滑し前記
電圧制御発振器に制御電圧を帰還する積分器とを有す
る。
A phase-locked oscillator according to the present invention includes a voltage-controlled oscillator, and a first phase comparator that generates a phase comparison signal having a pulse width according to a phase difference between an output signal of the voltage-controlled oscillator and an input signal obtained from the outside. A first frequency divider for dividing the input signal; a second frequency divider for converting the output signal of the voltage controlled oscillator into a frequency equal to the output signal of the first frequency divider; A pulse width conversion circuit for converting an output signal of the second frequency divider into a signal having a pulse width different by one cycle of the input signal, an output signal of the first frequency divider and the second frequency divider A second phase comparator that compares the phase with the output signal of and generates a logic level of "1" or "0" according to the phase difference,
A third phase comparator for comparing the phase of the output signal of the first frequency divider and the phase of the output signal of the pulse width conversion circuit and for generating a logical level of "0" or "1" according to the phase difference; A coincidence detection circuit for detecting coincidence of two logic levels between the output signal of the second phase comparator and the output signal of the third phase comparator, and the output signal of the first phase comparator and Second
Alternatively, an output signal of the third phase comparator is input, and a selection circuit that selects one of the signals according to the control signal of the coincidence detection circuit and an output signal of the selection circuit is smoothed and controlled by the voltage controlled oscillator. And an integrator for feeding back a voltage.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は第1
図に示す実施例の各部の動作を説明するための波形図第
3図は第1図の実施例に示す位相同期発振器の位相比較
の特性図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
Waveform diagram for explaining the operation of each part of the embodiment shown in FIG. 3 is a characteristic diagram of phase comparison of the phase locked oscillator shown in the embodiment of FIG.

第1図の実施例は、従来の構成の増幅器4を止め、本実
施例において、位相比較器20,30、一致検出回路40、選
択回路50、パルス幅変換回路70を追加した構成となって
いる。
The embodiment shown in FIG. 1 has a configuration in which the amplifier 4 having the conventional structure is stopped and the phase comparators 20 and 30, the coincidence detection circuit 40, the selection circuit 50, and the pulse width conversion circuit 70 are added in this embodiment. There is.

次に本実施例の各部の動作を説明する。Next, the operation of each part of this embodiment will be described.

電圧制御発振器3は積分回路2から入力される制御電圧
の高低に対応して発振周波数が高い方または低い方に制
御される。
The voltage controlled oscillator 3 is controlled to have a higher or lower oscillation frequency according to the level of the control voltage input from the integrating circuit 2.

第1の位相比較器1は入力端子100の基準信号である入
力信号と電圧制御発振器3の出力との位相を比較し、位
相差に対応したパルス幅を有する信号を出力する。第1
の位相比較器は例えばセット入力(S)、リセット入力
(R)、Q出力を有するフリップフロップにより実現さ
れる。
The first phase comparator 1 compares the phase of the input signal, which is the reference signal of the input terminal 100, with the output of the voltage controlled oscillator 3, and outputs a signal having a pulse width corresponding to the phase difference. First
The phase comparator is realized by a flip-flop having a set input (S), a reset input (R) and a Q output.

第1の分周器10は入力端子100から入力される外部条件
で定められる基準信号を位相比較周波数に変換する。
The first frequency divider 10 converts a reference signal, which is input from the input terminal 100 and is determined by an external condition, into a phase comparison frequency.

第2の分周器60は電圧制御発振器3の信号を一方の位相
比較周波数に変換する。パルス幅変換回路70は第2の分
周器60の出力信号のパルス幅を、電圧制御発振器3の出
力信号、すなわち、第2の分周器60の入力信号の1周期
に相当する時間だけ変えるパルス幅変換回路である。な
お、パルス幅の変換は、パルス幅を長くしても、短かく
しても良い。
The second frequency divider 60 converts the signal of the voltage controlled oscillator 3 into one phase comparison frequency. The pulse width conversion circuit 70 changes the pulse width of the output signal of the second frequency divider 60 by the time corresponding to one cycle of the output signal of the voltage controlled oscillator 3, that is, the input signal of the second frequency divider 60. It is a pulse width conversion circuit. The pulse width conversion may be performed with a long pulse width or with a short pulse width.

第2の位相比較器26は、第1の分周器10の出力信号と、
第2の分周器の出力信号の位相を比較し、位相差に応じ
て2つの論理レベルを発生する。
The second phase comparator 26 outputs the output signal of the first frequency divider 10 and
The phases of the output signals of the second frequency divider are compared, and two logic levels are generated according to the phase difference.

第3の位相比較器30は第1の分周器10の出力信号とパル
ス幅変換回路70の出力信号の位相を比較し、位相差に応
じて2つの論理レベルを発生する。なお、第2の位相比
較器20および第3の位相比較器30の2つの論理レベルは
比較対象信号が、第1の分周器10の出力信号よりも進み
位相にある場合、論理レベル“1"を遅れ位相にある場
合、論理レベル“0"を出力するものとする。なお、両位
相比較器20,30は例えばD形フリップフロップ回路によ
り実現される。一致検出回路40は第2の位相比較器20の
出力信号と第3の位相比較器30の出力信号の論理レベル
の一致を検出する一致検出回路であり、例えば排他的論
理和回路により実現される。なお、本実施例では一致検
出回路に入力される第2,第3の位相比較器20,30の2つ
の信号の論理レベルが等しい場合、すなわち、第1の分
周器10の出力信号に比し、第2の分周器60の出力信号と
パルス幅変換回路70の出力信号がともに進み位相となっ
た状態または、両信号がともに遅れ位相となった場合に
論理レベル“0"を出力し、一致検出回路に入力される第
2,第3の位相比較器20,30の2つの信号の論理レベルが
異なる場合、すなわち、第1の分周器10の出力信号が、
第2の分周器60の出力信号とパルス幅変換回路70の出力
信号の間にある場合に論理レベル“1"を出力するものと
する。
The third phase comparator 30 compares the phases of the output signal of the first frequency divider 10 and the output signal of the pulse width conversion circuit 70, and generates two logic levels according to the phase difference. It should be noted that the two logic levels of the second phase comparator 20 and the third phase comparator 30 have a logic level of "1" when the comparison target signal is in a phase ahead of the output signal of the first frequency divider 10. When "is in the delayed phase, the logic level" 0 "is output. Both phase comparators 20 and 30 are realized by, for example, a D-type flip-flop circuit. The coincidence detection circuit 40 is a coincidence detection circuit that detects the coincidence of the logic levels of the output signal of the second phase comparator 20 and the output signal of the third phase comparator 30, and is realized by, for example, an exclusive OR circuit. . In this embodiment, when the logic levels of the two signals of the second and third phase comparators 20 and 30 input to the coincidence detection circuit are equal, that is, the output signal of the first frequency divider 10 is compared. However, when both the output signal of the second frequency divider 60 and the output signal of the pulse width conversion circuit 70 are in the advanced phase, or when both signals are in the delayed phase, a logical level "0" is output. , The first input to the match detection circuit
When the logic levels of the two signals of the second and third phase comparators 20 and 30 are different, that is, the output signal of the first frequency divider 10 is
When it is between the output signal of the second frequency divider 60 and the output signal of the pulse width conversion circuit 70, the logic level "1" is output.

選択回路50は、第1の位相比較器1の出力信号を1方の
入力とし、第3の位相比較器30の出力信号を他方の入力
とし、一致検出回路40の出力論理レベルに応じて一方を
選択して出力する。一致検出回路40から与えられる論理
レベルが“1"の場合は第1の位相比較器1の出力信号を
選択し、与えられた論理レベルが“0"の場合は第3の位
相比較器3の出力信号を選択して出力する。なお、本実
施例では選択回路50の入力信号は第1の位相比較回路1
の出力信号と第3の位相比較回路30の出力信号としてあ
るが、第3の位相比較回路30の出力信号の代わりに、第
2の位相比較回路20の出力信号を入力しても良い。
The selection circuit 50 receives the output signal of the first phase comparator 1 as one input and the output signal of the third phase comparator 30 as the other input, and outputs one of them according to the output logic level of the coincidence detection circuit 40. To output. When the logic level given by the coincidence detection circuit 40 is "1", the output signal of the first phase comparator 1 is selected, and when the given logic level is "0", the output of the third phase comparator 3 is selected. Select and output the output signal. In this embodiment, the input signal of the selection circuit 50 is the first phase comparison circuit 1
, And the output signal of the third phase comparison circuit 30, the output signal of the second phase comparison circuit 20 may be input instead of the output signal of the third phase comparison circuit 30.

積分回路2は、選択回路50の出力信号を平滑化し、直流
電圧を発生し、電圧制御発振器3に制御電圧を与える。
すなわち、加えられた信号の周期に対するパルス幅の割
合、即ちデューティ比に応じた電圧を発生する。
The integration circuit 2 smoothes the output signal of the selection circuit 50, generates a DC voltage, and supplies a control voltage to the voltage controlled oscillator 3.
That is, a voltage corresponding to the ratio of the pulse width to the cycle of the applied signal, that is, the duty ratio is generated.

次に本実施例の動作を第2図に示す波形図を参照しなが
ら詳細に説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described in detail with reference to the waveform chart shown in FIG.

第2図に於て、f100は入力信号、f3は電圧制御発振器3
の出力信号、f1は第1の位相比較器1の出力信号であり
f3およびf1ともにその周期はtである。f10は第1の分
周器10の出力信号、f60は第2の分周器60の出力信号、f
70はパルス幅変換回路の出力信号の各波形を示す。
In FIG. 2, f 100 is an input signal and f 3 is a voltage controlled oscillator 3
Is the output signal of the first phase comparator 1 and f 1 is the output signal of the first phase comparator 1.
The period of both f3 and f1 is t. f 10 is the output signal of the first frequency divider 10, f 60 is the output signal of the second frequency divider 60, f 60
Reference numeral 70 denotes each waveform of the output signal of the pulse width conversion circuit.

位相同期発振器に入力信号を加えた直後の状態では、第
1の分周器10の出力信号f10と、第2の分周器60の出力
信号f60またはパルス幅変換回路70の出力信号f70の周期
は、第2図に示すとおりいずれもTであり、第一および
第二の分周器の分周比が大きければ、T≪tなる関係が
成立する。なお、入力信号f100を加えた直後の時点では
f10とf60またはf10とf70の位相関係は、まったく任意の
関係にある。また第2図に示すように、第2の分周器60
の出力信号f60とパルス幅変換回路70の出力信号f70の論
理レベルは、出力信号f200の1周期分の時間を除き等し
いので、入力信号f100を加えた当初に第1の分周器10の
出力信号f10の立ち上がり点が前記f60およびf70の同一
論理レベルである領域にあると仮定する。この場合、第
2の位相比較器20および第3の位相比較器30は同一論理
レベルを出力するから、一致検出回路40は論理レベル
“0"を出力する。この結果選択回路50は第3の位相比較
器30の出力信号を選択して出力するから、パルス幅変換
回路70の出力信号f70が論理レベル“1"を出力している
領域であれば論理レベル“1"を出力する。積分回路2は
このデューティ比100%の信号を最大電圧に変換して出
力するから電圧制御発振器3は、可変し得る最大周波数
を出力する。この結果電圧制御発振器3の出力信号f3
入力信号f100よりも周波数が高くなるので、一定速度で
位相がずれて行き、従って電圧制御発振器3の出力信号
f3を分周して得られた信号f60及びf70も、位相が進んで
行く。この結果、第1の分周器10の出力信号の立ち上が
り点は、第2の分周器60の出力信号f60とパルス幅変換
回路70の出力信号f70の論理レベルが異なる領域に到達
する。
Immediately after applying the input signal to the phase-locked oscillator, the output signal f 10 of the first frequency divider 10 and the output signal f 60 of the second frequency divider 60 or the output signal f 60 of the pulse width conversion circuit 70 are output. The cycle of 70 is T as shown in FIG. 2, and if the frequency division ratio of the first and second frequency dividers is large, the relationship of T << t is established. At the time immediately after adding the input signal f 100 ,
The phase relationship between f 10 and f 60 or f 10 and f 70 is completely arbitrary. Also, as shown in FIG. 2, the second frequency divider 60
Output signal f 60 and the output signal f 70 of the pulse width conversion circuit 70 have the same logic level except for the time corresponding to one cycle of the output signal f 200. Therefore, the first frequency division is performed at the beginning when the input signal f 100 is added. It is assumed that the rising point of the output signal f 10 of the container 10 is in the region where the logic levels of f 60 and f 70 are the same. In this case, since the second phase comparator 20 and the third phase comparator 30 output the same logic level, the coincidence detection circuit 40 outputs the logic level "0". As a result, the selection circuit 50 selects and outputs the output signal of the third phase comparator 30. Therefore, if the output signal f 70 of the pulse width conversion circuit 70 is in the logic level "1" area, Outputs level "1". Since the integrator circuit 2 converts the signal having the duty ratio of 100% into the maximum voltage and outputs the maximum voltage, the voltage controlled oscillator 3 outputs the maximum variable frequency. As a result, the frequency of the output signal f 3 of the voltage controlled oscillator 3 becomes higher than that of the input signal f 100 , so that the output signal f 3 is out of phase at a constant speed.
The signals f 60 and f 70 obtained by dividing f 3 are also advanced in phase. As a result, the rising point of the output signal of the first frequency divider 10, the logic level of the output signal f 70 of the output signal f 60 and the pulse width conversion circuit 70 of the second frequency divider 60 reaches the different areas .

f10の立ち上がり点が、f60とf70の論理レベルが異なる
領域となると、第2の位相比較器20は論理レベル“1"
を、第3の位相比較器30は論理レベル“0"を出力するか
ら、一致検出回路50は論理レベル“1"を出力する。
When the rising point of f 10 is a region where the logic levels of f 60 and f 70 are different, the second phase comparator 20 outputs the logic level “1”.
The third phase comparator 30 outputs a logic level "0", and the coincidence detection circuit 50 outputs a logic level "1".

この結果、選択回路52は、第1の位相比較器1の出力信
号f1を選択して出力する。第1の位相比較器1は、入力
信号と出力信号の位相差に応じたパルス幅を有する位相
比較信号を出力してるから、この信号を平滑する積分回
路2の出力電圧は、加えられた信号デューティ比、即
ち、入力信号f100と電圧制御発振器3の出力信号f3の位
相差に応じた電圧となる。この出力電圧は電圧制御発振
器3に制御電圧として加えられているから、第1の位相
比較器1、積分器2、電圧制御発振器3により、入出力
信号を直接位相比較する位相同期発振器が構成されるこ
とになる。なお、この状態における位相比較範囲は分周
していない入力信号の1周期間(=t)に等しいから、
この状態で発生し得る定常位相誤差は同期状態にある限
り、入力信号の1周期間tより必ず小さく、第4図に示
す従来の位相同期発振器では実現し得ない微小な定常位
相誤差特性しか発生しない。
As a result, the selection circuit 52 selects and outputs the output signal f 1 of the first phase comparator 1. Since the first phase comparator 1 outputs a phase comparison signal having a pulse width corresponding to the phase difference between the input signal and the output signal, the output voltage of the integrating circuit 2 that smooths this signal is the added signal. The voltage becomes a voltage according to the duty ratio, that is, the phase difference between the input signal f 100 and the output signal f 3 of the voltage controlled oscillator 3. Since this output voltage is applied as a control voltage to the voltage controlled oscillator 3, the first phase comparator 1, the integrator 2 and the voltage controlled oscillator 3 constitute a phase locked oscillator for directly phase comparing input and output signals. Will be. Since the phase comparison range in this state is equal to one cycle (= t) of the input signal that is not divided,
The steady phase error that can occur in this state is always smaller than the period t of the input signal as long as it is in the synchronous state, and only a small steady phase error characteristic that cannot be realized by the conventional phase locked oscillator shown in FIG. 4 occurs. do not do.

以上、入力信号f100を加えた当初の第1の分周器10の出
力信号f10の立ち上がり点がパルス幅変換回路70の出力
信号f70の論理レベル“1"領域にあったと仮定して説明
したが、入力信号f100を加えて当初の第1の分周器10の
出力信号f10の立ち上がり点がパルス幅変換回路70の出
力信号f70の論理レベル“0"領域にあったとしても上記
と同様にして、最終的に、f60とf70の論理レベルが異な
る領域に到達する。なお、参考として本実施例の位相同
期発振器の位相特性は、第3図の特性図のようになって
いる。
As described above, it is assumed that the initial rising point of the output signal f 10 of the first frequency divider 10 to which the input signal f 100 is added is in the logic level “1” region of the output signal f 70 of the pulse width conversion circuit 70. As described above, it is assumed that the initial rising point of the output signal f 10 of the first frequency divider 10 when the input signal f 100 is added is in the logic level “0” area of the output signal f 70 of the pulse width conversion circuit 70. In the same manner as above, finally, the regions where the logic levels of f 60 and f 70 are different are reached. As a reference, the phase characteristic of the phase locked oscillator of this embodiment is as shown in the characteristic diagram of FIG.

以上述べたように本実施例の位相同期発振器は、従来の
増幅器によりループ利得を高くしたアナログ方式の位相
同期発振器をパルス幅変換回路と位相比較器、一致検出
回路等のディジタル回路で構成し、しかも定常位相誤差
が極めて小さい位相同期発振器を実現できる。
As described above, in the phase-locked oscillator of this embodiment, the analog-type phase-locked oscillator in which the loop gain is increased by the conventional amplifier is configured by the pulse width conversion circuit, the phase comparator, the digital circuit such as the coincidence detection circuit, Moreover, it is possible to realize a phase locked oscillator with a very small steady phase error.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明の位相同期発振器は、ループ
内に高い利得を有する増幅器の代りに高安定なディジタ
ル回路により実現しているので、定常位相誤差を極めて
小さくすることができる効果がある。さらに電圧制御発
振器及び積分器を除く全ての回路をディジタル回路によ
り構成しているので集積回路化が容易となり安価な位相
同期発振器が得られる効果がある。
As described above, since the phase-locked oscillator of the present invention is realized by a highly stable digital circuit instead of the amplifier having a high gain in the loop, there is an effect that the stationary phase error can be made extremely small. Further, since all circuits except the voltage controlled oscillator and the integrator are configured by digital circuits, there is an effect that an integrated circuit can be easily formed and an inexpensive phase locked oscillator can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は第1
図に示す実施例の各部の動作を示す波形図、第3図は本
実施例の位相同期発振器の特性図、第4図は従来の位相
同期発振器のブロック図、第5図は従来の位相同期発振
器の波形図である。 1,20,30……第1,第2,第3の位相比較器、2……積分
器、3……電圧制御発振器、4……増幅器、10,60……
第1および第2の分周器、40……一致検出回路、50……
選択回路、70……パルス幅変換回路、100……入力端
子、200……出力端子、f1……第1の位相比較器の出力
波形、f10……第1の分周器の出力波形、f60……第2の
分周器の出力波形、f70……パルス幅変換回路の出力波
形、f100……入力信号波形、f3……電圧制御発振器の出
力波形。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of each part of the embodiment shown in the figure, FIG. 3 is a characteristic diagram of the phase locked oscillator of this embodiment, FIG. 4 is a block diagram of a conventional phase locked oscillator, and FIG. 5 is a conventional phase locked oscillator. It is a waveform diagram of an oscillator. 1,20,30 …… First, second, third phase comparator, 2 …… Integrator, 3 …… Voltage controlled oscillator, 4 …… Amplifier, 10,60 ……
First and second frequency divider, 40 ... Match detection circuit, 50 ...
Selection circuit, 70 ... pulse width conversion circuit, 100 ... input terminal, 200 ... output terminal, f 1 ... output waveform of first phase comparator, f 10 ... output waveform of first frequency divider , F 60 ... Output waveform of the second frequency divider, f 70 ... Output waveform of pulse width conversion circuit, f 100 ... Input signal waveform, f 3 ... Output waveform of voltage controlled oscillator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電圧制御発振器と、前記の電圧制御発振器
の出力信号と外部から得られる入力信号との位相差に応
じたパルス幅の位相比較信号を発生する第1の位相比較
器と、前記入力信号を分周する第1の分周器と、前記電
圧制御発振器の出力信号を前記第1の分周器の出力信号
と等しい周波数に変換する第2の分周器と、前記第2の
分周器の出力信号を前記入力信号の1周期分だけパルス
幅の異なる信号に変換するパルス幅変換回路と、前記第
1の分周器の出力信号と前記第2の分周器の出力信号と
の位相を比較し、位相差に応じて“1"または“0"の論理
レベルを発生する第2の位相比較器と、前記第1の分周
器の出力信号と前記パルス幅変換回路の出力信号の位相
を比較し、位相差に応じて“0"または“1"の論理レベル
を発生する第3の位相比較器と、前記第2の位相比較器
の出力信号と前記第3の位相比較器の出力信号との2つ
の論理レベルの一致を検出する一致検出回路と、前記第
1の位相比較器の出力信号と前記第2または第3の位相
比較器の出力信号とを入力し、前記一致検出回路の制御
信号によりいずれか一方の信号を選択する選択回路と、
前記選択回路の出力信号を平滑し前記電圧制御発振器に
制御電圧を帰還する積分器とを有することを特徴とする
位相同期発振器。
1. A voltage controlled oscillator, a first phase comparator for generating a phase comparison signal having a pulse width corresponding to a phase difference between an output signal of the voltage controlled oscillator and an input signal obtained from the outside, and A first divider for dividing an input signal, a second divider for converting an output signal of the voltage controlled oscillator into a frequency equal to the output signal of the first divider, and the second divider A pulse width conversion circuit for converting an output signal of the frequency divider into a signal having a pulse width different by one cycle of the input signal, an output signal of the first frequency divider and an output signal of the second frequency divider And a second phase comparator for generating a logical level of "1" or "0" according to the phase difference, an output signal of the first frequency divider and a pulse width conversion circuit of the first frequency divider. A third position that compares the phases of output signals and generates a logic level of "0" or "1" depending on the phase difference. A comparator, a coincidence detection circuit for detecting coincidence of two logic levels of the output signal of the second phase comparator and the output signal of the third phase comparator, and the output of the first phase comparator A selection circuit for inputting a signal and the output signal of the second or third phase comparator, and selecting either one of the signals according to the control signal of the coincidence detection circuit;
An integrator that smoothes an output signal of the selection circuit and feeds back a control voltage to the voltage controlled oscillator.
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