(57)【要約】  第１のパルスセレクタ（７ａ）は、可変分周器（３）の出力信号を位相周波数比較器（４ａ〜４ｄ）に対して時分割で出力する。第２のパルスセレクタ（７ｂ）は、基準信号源（１）からの基準信号を位相周波数比較器（４ａ〜４ｄ）に対して時分割で出力する。位相周波数比較器（４ａ〜４ｄ）のそれぞれの出力は、複数設けられたチャージポンプ回路（５ａ〜５ｄ）にそれぞれ与えられる。
2019171585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を分周する可変分周器と、
前記可変分周器の出力信号を複数の出力端子から時分割で出力する第１のパルスセレクタと、
基準信号源からの基準信号を複数の出力端子から時分割で出力する第２のパルスセレクタと、
前記第１のパルスセレクタと前記第２のパルスセレクタから出力される時分割の信号をそれぞれ入力し、前記第１のパルスセレクタの出力信号と前記第２のパルスセレクタの出力信号の比較を行う複数の位相周波数比較器と、
前記複数の位相周波数比較器の比較結果の信号に応じた電流をそれぞれ出力する複数のチャージポンプ回路と、
前記複数のチャージポンプ回路から出力電流を合成して、電流電圧変換及び平滑化した信号を前記与えられる電圧として前記電圧制御発振器に出力するループフィルタとを備えたＰＬＬ回路。
【請求項２】
与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を分周する可変分周器と、
前記可変分周器からの出力信号と基準信号源からの基準信号とをそれぞれ入力し、これら信号の比較をそれぞれ行う複数の位相周波数比較器と、
前記複数の位相周波数比較器の比較結果の信号に応じた電流をそれぞれ出力する複数のチャージポンプ回路と、
前記複数の位相周波数比較器及び前記複数のチャージポンプ回路の電源を時分割でオンとする制御を行う電源制御回路と、
前記複数のチャージポンプ回路から出力電流を合成して、電流電圧変換及び平滑化した信号を前記与えられる電圧として前記電圧制御発振器に出力するループフィルタとを備えたＰＬＬ回路。
【請求項３】
前記複数の位相周波数比較器に代えて単一の位相周波数比較器とすると共に、前記第１のパルスセレクタと前記第２のパルスセレクタに代えてパルスセレクタとし、
前記パルスセレクタは、前記位相周波数比較器からの出力を入力として、時分割で前記複数のチャージポンプ回路に対してそれぞれ前記位相周波数比較器の出力を与えることを特徴とする請求項１記載のＰＬＬ回路。
【請求項４】
前記複数の位相周波数比較器に代えて単一の位相周波数比較器とし、前記電源制御回路は、前記複数のチャージポンプ回路の電源を時分割でオンとする制御を行うことを特徴とする請求項２記載のＰＬＬ回路。
【請求項５】
前記複数の位相周波数比較器と前記複数のチャージポンプ回路を一つの単位回路として、当該単位回路を複数並列接続したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のＰＬＬ回路。
【請求項６】
前記位相周波数比較器と前記複数のチャージポンプ回路を一つの単位回路として、当該単位回路を複数並列接続したことを特徴とする請求項３または請求項４記載のＰＬＬ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャージポンプ回路を並列化したＰＬＬ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路は、電圧制御発振器（ＶＣＯ；Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の出力を分周した信号の位相と基準信号の位相とを比較し、その結果を電圧制御発振器（以下、ＶＣＯという）の周波数制御電圧にフィードバックすることで、ＶＣＯの発振周波数を安定させる回路であり、その出力は通信装置やレーダ装置の局部発振波として使用される。ＰＬＬ出力の位相雑音特性は、通信やレーダの性能に大きく影響するため、可能な限り低雑音な特性が望ましい。
位相雑音を決定する要因は離調周波数によって変わり、離調周波数が大きな周波数領域（およそループ帯域より大きな周波数）ではＶＣＯの雑音が支配的となり、離調周波数が小さな周波数領域（およそループ帯域より小さな周波数）では位相周波数比較器（ＰＦＤ；Ｐｈａｓｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）やチャージポンプ回路、基準信号源などの雑音が支配的となる。【０００３】
離調周波数が小さな周波数領域（ループ帯域内）での位相雑音を低減する方法として、例えば特許文献１で開示されているような位相周波数比較器やチャージポンプを並列化する方法があった。この技術は、例えば、ｍ個の回路を並列接続することにより、位相雑音を１０ｌｏｇｍ（ｄＢ）低減させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７７３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、従来のＰＬＬ回路では、位相周波数比較器やチャージポンプを並列化することでループ帯域内の雑音を低減できる。しかしながら、回路を並列化したことで消費電力が増大することが課題であった。【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、消費電力の増大を抑えつつ位相雑音の低減を可能とするＰＬＬ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るＰＬＬ回路は、与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号を分周する可変分周器と、可変分周器の出力信号を複数の出力端子から時分割で出力する第１のパルスセレクタと、基準信号源からの基準信号を複数の出力端子から時分割で出力する第２のパルスセレクタと、第１のパルスセレクタと第２のパルスセレクタから出力される時分割の信号をそれぞれ入力し、第１のパルスセレクタの出力信号と第２のパルスセレクタの出力信号の比較を行う複数の位相周波数比較器と、複数の位相周波数比較器の比較結果の信号に応じた電流をそれぞれ出力する複数のチャージポンプ回路と、複数のチャージポンプ回路から出力電流を合成して、電流電圧変換及び平滑化した信号を与えられる電圧として電圧制御発振器に出力するループフィルタとを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のＰＬＬ回路は、位相周波数比較器とチャージポンプ回路を並列化し、複数の位相周波数比較器に対して、可変分周器の信号と基準信号とを時分割で与えるようにしたものである。これにより、消費電力の増大を抑えつつ位相雑音の低減を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１によるＰＬＬ回路を示す構成図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｇは、この発明の実施の形態１によるＰＬＬ回路の動作を示す各部の波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるＰＬＬ回路の出力位相雑音を従来と比較して示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるＰＬＬ回路を示す構成図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｋは、この発明の実施の形態２によるＰＬＬ回路の動作を示す各部の波形図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるＰＬＬ回路を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるＰＬＬ回路を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態５によるＰＬＬ回路を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５によるＰＬＬ回路の出力位相雑音を従来と比較して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態によるＰＬＬ回路を示す構成図である。
図１に示すＰＬＬ回路は、基準信号源（ＲＥＦ）１、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２、可変分周器３、位相周波数比較器（ＰＦＤ）４ａ〜４ｄ、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄ、ループフィルタ６、第１のパルスセレクタ７ａ、第２のパルスセレクタ７ｂ、パルス選択回路８を備える。基準信号源（以下、ＲＥＦという）１は、ＰＬＬ回路の基準信号となる周波数の信号を発生する信号源である。電圧制御発振器（以下、ＶＣＯという）２は、周波数制御端子に与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する発振器であり、その出力をＰＬＬ回路の出力信号とすると共に、可変分周器３に与えられるよう構成されている。可変分周器３は、ＶＣＯ２の出力を入力として外部から制御される分周比で分周を行う分周器である。ＰＦＤ４ａ〜４ｄは、それぞれ第１のパルスセレクタ７ａと第２のパルスセレクタ７ｂから時分割で出力される信号を入力として、第１のパルスセレクタ７ａの出力信号と第２のパルスセレクタ７ｂの出力信号の位相比較を行い、その比較結果の信号をチャージポンプ回路５ａ〜５ｄへの出力する回路である。チャージポンプ回路５ａ〜５ｄは、それぞれＰＦＤ４ａ〜４ｄから出力された信号に対応した電流を出力する回路であり、これら出力は合成されてループフィルタ６に与えられるようになっている。ループフィルタ６は、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄの出力を入力して、電流−電圧変換と平滑化を行うフィルタである。第１のパルスセレクタ７ａは、可変分周器３の出力信号を入力して各ＰＦＤ４ａ〜４ｄへの出力端子からそれぞれ時分割で信号を出力するセレクタである。第２のパルスセレクタ７ｂは、ＲＥＦ１からの基準信号を入力して各ＰＦＤ４ａ〜４ｄへの出力端子からそれぞれ時分割で信号を出力するセレクタである。パルス選択回路８は、第１のパルスセレクタ７ａと第２のパルスセレクタ７ｂが行うパルス選択処理の選択制御信号を出力する回路であり、これら第１のパルスセレクタ７ａ及び第２のパルスセレクタ７ｂに対して、各ＰＦＤ４ａ〜４ｄへの時分割信号を順番に出力するよう制御を行う。
【００１１】
次に、このように構成されたＰＬＬ回路の動作について説明する。
本ＰＬＬ回路の出力（ＯＵＴ）でもあるＶＣＯ２から出力された信号は、可変分周器３で分周され、第１のパルスセレクタ７ａを通って四つのＰＦＤ４ａ〜４ｄに与えられる。一方、ＲＥＦ１の出力は第２のパルスセレクタ７ｂを通って四つのＰＦＤ４ａ〜４ｄに与えられ、各ＰＦＤ４ａ〜４ｄの出力は、それぞれチャージポンプ回路５ａ〜５ｄに与えられる。各チャージポンプ回路５ａ〜ＣＰ５ｄの出力電流は合成されてループフィルタ６に与えられる。ループフィルタ６では、電流−電圧変換と平滑化（積分）を行い、ＶＣＯ２の周波数制御端子に印加する。ここで、第１のパルスセレクタ７ａと第２のパルスセレクタ７ｂは、ＲＥＦ１からの信号をクロックとして動作するパルス選択回路８からの指示に従い、入力された信号を四つの出力端子の中から選択した一つの端子より出力する。
【００１２】
次に、実施の形態１のＰＬＬ回路の動作について各部の波形図を用いて説明する。本回路の位相同期時の各部の波形を図２に示す。図中、図２ＡにＲＥＦ１の出力波形を、図２Ｂに可変分周器３の出力波形を示す。
先ず、ＰＦＤ４ａへの入力信号は、第１のパルスセレクタ７ａ及び第２のパルスセレクタ７ｂに入力される信号（パルス列）を４回に１回の割合で間引いた信号となる（図２Ｃ参照）。同様に、ＰＦＤ４ｂへの入力信号も４回に１回の割合で間引いた信号である（図２Ｄ参照）。これら第１のパルスセレクタ７ａ及び第２のパルスセレクタ７ｂは、信号を出力する端子を四つの端子から順に切り替えるため、ある瞬間には四つの中のいずれか一つのＰＦＤ４ａ〜４ｄに信号が入力されていることになる（図２Ｃ〜図２Ｆ参照）。また、第１のパルスセレクタ７ａ及び第２のパルスセレクタ７ｂは、同じタイミングに同じＰＦＤ４ａ〜４ｄへ信号を出力する（図２Ｃ〜図２Ｆの破線枠２０１〜２０４参照）。この例では、ＰＦＤ４ａ〜４ｄは、入力される二つの信号の立ち上がりエッジで比較を行い、その結果をチャージポンプ回路５ａ〜５ｄに出力し、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄはその位相比較結果に応じた電流を出力する。図２に示す通り、各チャージポンプ回路５ａ〜５ｄは４回に１回しか比較結果の電流を出力しないが、四つのチャージポンプ回路５ａ〜５ｄの出力を合成した電流（＝ループフィルタ６への入力電流）は、並列化しない構成と同じくＲＥＦ１の周期毎に出力されるパルス列となる（図２Ｃ〜図２Ｇの破線矢印２０５〜２０８参照）。
【００１３】
ここで、ＰＬＬ出力の位相雑音に直結するチャージポンプ回路の出力電流の雑音について、回路を並列化した場合の効果を考える。熱雑音領域の雑音については、時間軸上の相関がないため、並列化しないで同じ回路から常に電流パルスが出力される場合と、異なる回路を並列化して各回路から順番に出力される電流パルスを合成した場合とで、出力電流に含まれる雑音は同じである。これに対し、１／ｆ雑音のような周波数依存性のある雑音については、サンプリング周波数より十分低い周波数領域であれば、並列化しないで同じ回路から常に電流パルスが出力される場合、時間が近いパルス間で雑音の相関が高い。一方、並列化した異なる回路から出力される電流パルスの雑音の相関は低いため、各回路から順番に出力される電流パルスを合成した場合、電流パルス間の雑音の相関が低くなり並列化前に比べて雑音を低減することができる。従って、チャージポンプ回路の出力電流の雑音を低減すればＰＬＬ出力の位相雑音を低減できることになる。図３に本回路による出力雑音のイメージを示す。縦軸が位相雑音（Ｐｈａｓｅ  Ｎｏｉｓｅ）を、横軸が離調周波数（Ｏｆｆｓｅｔ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を示し、実線で示す特性３０１が本実施の形態の並列ありの構成であり、破線で示す特性３０２が並列無しの構成である。
図３から明らかなように、位相比較周波数やチャージポンプの１／ｆ雑音が支配的となる低離調周波数領域において、それらの回路を４並列した本構成のＰＬＬでは、１／ｆ雑音領域の位相雑音を並列化前に比べて６ｄＢ低減することができる。一方、位相比較周波数やチャージポンプの熱雑音が支配的となる雑音がフラットな領域では、並列化による雑音値の変化は無い。実施の形態１では、四つの回路を並列化したが、各回路が動作する時間は並列化前に比べて１／４であるので、ＰＬＬ回路としての全消費電力は、第１のパルスセレクタ７ａ、第２のパルスセレクタ７ｂ及びパルス選択回路８で必要となる電力を除いてほぼ変わらないことが特徴である。
なお，本実施の形態ではＰＦＤ４ａ〜４ｄとチャージポンプ回路５ａ〜５ｄを４並列する構成を示したが、２以上の任意の数の回路を並列化することで同様の効果（ただし雑音低減量は並列数に応じて異なる）が得られる。
【００１４】
以上のように、本実施の形態のＰＬＬ回路では、１／ｆ雑音（フリッカ雑音）領域と呼ばれるより低離調領域の雑音を抑圧する。特にＣＭＯＳトランジスタを用いた回路では、バイポーラトランジスタによる回路に比べて１／ｆ雑音が大きくなる傾向があり、このような回路に対して本実施の形態は特に有効である。
【００１５】
以上説明したように、実施の形態１のＰＬＬ回路によれば、与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号を分周する可変分周器と、可変分周器の出力信号を複数の出力端子から時分割で出力する第１のパルスセレクタと、基準信号源からの基準信号を複数の出力端子から時分割で出力する第２のパルスセレクタと、第１のパルスセレクタと第２のパルスセレクタから出力される時分割の信号をそれぞれ入力し、第１のパルスセレクタの出力信号と第２のパルスセレクタの出力信号の比較を行う複数の位相周波数比較器と、複数の位相周波数比較器の比較結果の信号に応じた電流をそれぞれ出力する複数のチャージポンプ回路と、複数のチャージポンプ回路から出力電流を合成して、電流電圧変換及び平滑化した信号を与えられる電圧として電圧制御発振器に出力するループフィルタとを備えたので、消費電力の増大を抑えつつ位相雑音の低減を可能とすることができる。
【００１６】
実施の形態２．
実施の形態２は、並列化したＰＦＤ４ａ〜４ｄとチャージポンプ回路５ａ〜５ｄの制御を電源制御回路で行うようにしたものである。
図４に実施の形態２のＰＬＬ回路の構成を示す。実施の形態２のＰＬＬ回路は、基準信号源（ＲＥＦ）１、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２、可変分周器３、位相周波数比較器（ＰＦＤ）４ａ〜４ｄ、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄ、ループフィルタ６、電源制御回路９を備える。ここで、ＰＦＤ４ａ〜４ｄとチャージポンプ回路５ａ〜５ｄを４並列としている構成は実施の形態１と同様であるが、ＰＦＤ４ａ〜４ｄに与える信号を第１のパルスセレクタ７ａと第２のパルスセレクタ７ｂ及びパルス選択回路８で選択していた実施の形態１とは異なり、信号はすべてのＰＦＤ４ａ〜４ｄに入力されるよう構成されている。ただし、ＲＥＦ１をクロックとして動作する電源制御回路９により四つのＰＦＤ４ａ〜４ｄとチャージポンプ回路５ａ〜５ｄの電源が制御される。すなわち、電源制御回路９は、ＲＥＦ１からの基準信号に基づいて、ＰＦＤ４ａ〜４ｄとチャージポンプ回路５ａ〜５ｄにおける電源を時分割でオンするよう構成された回路である。
【００１７】
次に、実施の形態２のＰＬＬ回路の動作について説明する。
ＰＬＬ回路としての基本的な動作は実施の形態１と同様であるため、実施の形態１の動作とは異なる動作について説明する。
図５は、実施の形態２のＰＬＬ回路の各部の動作を示す波形図である。図中、図５ＡにＲＥＦ１の出力波形を、図５Ｂに可変分周器３の出力波形を示す。
ＰＦＤ４ａへの電源制御信号は、電源制御回路９から出力され，“Ｈｉｇｈ”の期間だけＰＦＤ４ａの電源をオンとし、“Ｌｏｗ”の期間はＰＦＤ４ａの電源をオフとする（図５Ｄ参照）。また、図５では省略しているが、チャージポンプ回路５ａへの電源制御も同様に行われる。電源制御回路９から出力されるＰＦＤ４ａ〜４ｄとチャージポンプ回路５ａ〜５ｄとの制御信号は、それぞれ全体の１／４の時間だけ“Ｈｉｇｈ”となり、四つの信号は順次“Ｈｉｇｈ”となる（図５Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｊ参照）。これにより、それぞれのＰＦＤ４ａ〜４ｄには常時信号が入力されていても（図５Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉ参照）、それに対応するチャージポンプ回路５ａ〜５ｄからの出力電流は、制御信号が“Ｈｉｇｈ”となっている区間、つまり４回に１回しか出力されないことになる。よって図５Ｋに示す通りループフィルタ６の入力電流は、それぞれのチャージポンプ回路５ａ〜５ｄからの電流が順番に出力され、実施の形態１によるＰＬＬ回路と同じ動作と位相雑音低減の効果が得られる。また、実施の形態２では、実施の形態１で必要であった二つの第１のパルスセレクタ７ａ及び第２のパルスセレクタ７ｂと一つのパルス選択回路８の代わりに、一つの電源制御回路９で所望の動作が実現できるため、より低消費電力特性を得ることができる。
【００１８】
以上説明したように、実施の形態２のＰＬＬ回路によれば、与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号を分周する可変分周器と、可変分周器からの出力信号と基準信号源からの基準信号とをそれぞれ入力し、これら信号の比較をそれぞれ行う複数の位相周波数比較器と、複数の位相周波数比較器の比較結果の信号に応じた電流をそれぞれ出力する複数のチャージポンプ回路と、複数の位相周波数比較器及び複数のチャージポンプ回路の電源を時分割でオンとする制御を行う電源制御回路と、複数のチャージポンプ回路から出力電流を合成して、電流電圧変換及び平滑化した信号を与えられる電圧として電圧制御発振器に出力するループフィルタとを備えたので、実施の形態１の効果に加えて、より低消費電力特性を得ることができる。
【００１９】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１の回路においてチャージポンプ回路５ａ〜５ｄのみを並列化したものである。
図６に実施の形態３のＰＬＬ回路の構成を示す。実施の形態３のＰＬＬ回路は、基準信号源（ＲＥＦ）１、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２、可変分周器３、位相周波数比較器（ＰＦＤ）４、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄ、ループフィルタ６、パルスセレクタ７ｃ、パルス選択回路８を備える。位相周波数比較器（以下、ＰＦＤという）４は、可変分周器３の出力信号とＲＥＦ１の出力信号を入力として、これら信号を比較し、その比較結果を示す信号（ＵＰ信号及びＤＮ信号）を出力する回路である。パルスセレクタ７ｃは、ＰＦＤ４から出力される信号を入力とし、パルス選択回路８から与えられる選択制御信号に基づいて、時分割でそれぞれのチャージポンプ回路５ａ〜５ｄに出力する回路である。すなわち、実施の形態３のＰＬＬ回路は、実施の形態１の構成に対して、ＰＦＤは並列化せずチャージポンプ回路５ａ〜５ｄのみを並列化したものである。
【００２０】
次に、実施の形態３のＰＬＬ回路の動作について説明する。
実施の形態３においても、ＰＬＬ回路としての基本的な動作は実施の形態１と同様であるため、実施の形態１の動作とは異なる動作について説明する。
パルスセレクタ７ｃは、信号を出力する端子を四つの端子から順に時分割で切り替えるため、ある瞬間には四つチャージポンプ回路５ａ〜５ｄのうちのいずれか一つに信号が入力されていることになる。結果として、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄに入力される電流パルスは、並列化前と同じであるが、パルス毎に出力元のループフィルタ６は異なることとなる。
従って、実施の形態３のＰＬＬ回路では、低減される１／ｆ雑音領域の位相雑音は、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄに起因する成分のみであるが、十分低雑音化の効果が得られる。また、実施の形態１と比較して位相周波数比較器やパルスセレクタの数が少なくて良いため、回路全体のサイズと消費電力を抑えることができる。
【００２１】
以上説明したように、実施の形態３のＰＬＬ回路によれば、複数の位相周波数比較器に代えて単一の位相周波数比較器とすると共に、第１のパルスセレクタと第２のパルスセレクタに代えてパルスセレクタとし、パルスセレクタは、位相周波数比較器からの出力を入力として、時分割で複数のチャージポンプ回路に対してそれぞれ位相周波数比較器の出力を与えるようにしたので、消費電力の増大を抑えつつ位相雑音の低減を可能とすることができる。また、実施の形態１の構成に対して、回路全体のサイズと消費電力を抑えることができる。
【００２２】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態２の回路においてチャージポンプ回路５ａ〜５ｄのみを並列化したものである。
図７に実施の形態４のＰＬＬ回路の構成を示す。実施の形態４のＰＬＬ回路は、基準信号源（ＲＥＦ）１、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２、可変分周器３、位相周波数比較器（ＰＦＤ）４、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄ、ループフィルタ６、電源制御回路９を備える。ここで、ＰＦＤ４は、図６に示した実施の形態３のＰＦＤ４と同様に、可変分周器３の出力信号とＲＥＦ１の出力信号を入力として、これら信号を比較し、その比較結果を示す信号（ＵＰ信号及びＤＮ信号）を出力する回路である。電源制御回路９は、図４に示した実施の形態２の電源制御回路９と同様に、ＲＥＦ１からの基準信号に基づいて、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄにおける電源を時分割でオンするよう構成された回路である。ただし、実施の形態４ではＰＦＤ４は一つだけであるため、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄの電源制御のみを行う。他の構成は図４に示した実施の形態２の構成と同様である。
【００２３】
次に、実施の形態４のＰＬＬ回路の動作について説明する。
可変分周器３からの出力と、ＲＥＦ１からの信号は、ＰＦＤ４に入力される。ＰＦＤ４からの出力信号（ＵＰ信号とＤＮ信号の二つ）は４分岐され、並列化された四つのチャージポンプ回路５ａ〜５ｄに与えられる。これらのチャージポンプ回路５ａ〜５ｄの出力は合成されてループフィルタ６に与えられる。
電源制御回路９の動作原理は実施の形態２と同様であり、ＲＥＦ１の基準信号をクロックとして動作して、四つのチャージポンプ回路５ａ〜５ｄの電源を順にオン／オフ制御する。これにより、ある瞬間には四つの中のいずれか一つのチャージポンプ回路５ａ〜５ｄのみの電源がオンとなり、結果として、ループフィルタ６に入力される電流パルスは、並列化前と同じであるが、パルス毎に出力元のチャージポンプ回路５ａ〜５ｄは異なることとなる。
【００２４】
実施の形態４のＰＬＬ回路では、低減される１／ｆ雑音領域の位相雑音は、チャージポンプ回路５ａ〜５ｄに起因する成分のみであるが、十分低雑音化の効果が得られる。また、実施の形態２と比較してＰＦＤやパルスセレクタ回路が少なくて良いため、回路全体のサイズと消費電力を抑えることができる。
【００２５】
以上説明したように、実施の形態４のＰＬＬ回路によれば、複数の位相周波数比較器に代えて単一の位相周波数比較器とし、電源制御回路は、複数のチャージポンプ回路の電源を時分割でオンとする制御を行うようにしたので、消費電力の増大を抑えつつ位相雑音の低減を可能とすることができる。また、実施の形態１の構成に対して、回路全体のサイズと消費電力を抑えることができる。
【００２６】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１におけるＰＦＤとチャージポンプ回路を一つの単位回路として、この単位回路を２並列としたものである。
図８は、実施の形態５のＰＬＬ回路を示す構成図である。実施の形態５のＰＬＬ回路は、基準信号源（ＲＥＦ）１、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２、可変分周器３、位相周波数比較器（ＰＦＤ）４ａ〜４ｈ、チャージポンプ回路５ａ〜５ｈ、ループフィルタ６、第１のパルスセレクタ７ａ、第２のパルスセレクタ７ｂ、パルス選択回路８を備える。ここで、ＰＦＤ４ａ〜４ｄ及びチャージポンプ回路５ａ〜５ｄは、図１に示した実施の形態１のＰＦＤ４ａ〜４ｄ及びチャージポンプ回路５ａ〜５ｄと同様である。ＰＦＤ４ｅ〜４ｈ及びチャージポンプ回路５ｅ〜５ｈは、それぞれＰＦＤ４ａ〜４ｄと同じ入力となる回路である。すなわち、ＰＦＤ４ａ〜４ｄとチャージポンプ回路５ａ〜５ｄに対して、ＰＦＤ４ｅ〜４ｈとチャージポンプ回路５ｅ〜５ｈとが並列接続されている。他の構成は図１に示した実施の形態１と同様である。
実施の形態５のＰＬＬ回路の動作としては、ＰＦＤ４ａ〜４ｄとチャージポンプ回路５ａ〜５ｄに対して、ＰＦＤ４ｅ〜４ｈとチャージポンプ回路５ｅ〜５ｈとが並列動作する以外は実施の形態１と同様である。
【００２７】
このように構成された実施の形態５のＰＬＬ回路により、実施の形態１で説明した１／ｆ雑音領域の位相雑音低減効果（６ｄＢ）と、回路全体を２並列化したことによるループ帯域内領域の位相雑音低減効果（３ｄＢ）の両方が得られる。図９に、本回路による出力雑音のイメージを示す。縦軸が位相雑音（Ｐｈａｓｅ  Ｎｏｉｓｅ）を、横軸が離調周波数（Ｏｆｆｓｅｔ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を示し、実線で示す特性９０１が本実施の形態の並列ありの構成であり、破線で示す特性９０２が並列無しの構成である。
【００２８】
なお、上記例では、単位回路を２並列とした場合を示したが、３並列以上としても良い。また、上記例では、実施の形態１の構成に対して複数のＰＦＤと複数のチャージポンプ回路を並列化した構成を示したが、実施の形態２〜実施の形態４の構成についても同様に複数のＰＦＤまたは単一のＰＦＤと複数のチャージポンプ回路を並列化するようにしても良い。
【００２９】
以上説明したように、実施の形態５のＰＬＬ回路によれば、実施の形態１または実施の形態２のＰＬＬ回路において、複数の位相周波数比較器と複数のチャージポンプ回路を一つの単位回路として、単位回路を複数並列接続したので、実施の形態１または実施の形態２の効果に加えて、より位相雑音の低減を図ることができる。
【００３０】
また、実施の形態５のＰＬＬ回路によれば、実施の形態３または実施の形態４のＰＬＬ回路において、位相周波数比較器と複数のチャージポンプ回路を一つの単位回路として、単位回路を複数並列接続したので、実施の形態３または実施の形態４の効果に加えて、より位相雑音の低減を図ることができる。
【００３１】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、この発明に係るＰＬＬ回路は、チャージポンプ回路を並列化した場合の消費電力の低減と位相雑音の低減を実現する構成に関するものであり、例えば、ＣＭＯＳトランジスタを用いた回路に対して適用した場合に特に有効である。
【符号の説明】
【００３３】
１  基準信号源（ＲＥＦ）、２  電圧制御発振器（ＶＣＯ）、３  可変分周器、４，４ａ〜４ｈ  位相周波数比較器（ＰＦＤ）、５ａ〜５ｈ  チャージポンプ回路、６  ループフィルタ、７ａ  第１のパルスセレクタ、７ｂ  第２のパルスセレクタ、７ｃ  パルスセレクタ、８  パルス選択回路、９  電源制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月13日(2020.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るＰＬＬ回路は、与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号を分周する可変分周器と、可変分周器からの出力信号と基準信号源からの基準信号とをそれぞれ入力し、これら信号の比較をそれぞれ行う複数の位相周波数比較器と、複数の位相周波数比較器の比較結果の信号に応じた電流をそれぞれ出力する複数のチャージポンプ回路と、複数の位相周波数比較器及び複数のチャージポンプ回路の電源を時分割でオンとする制御を行う電源制御回路と、複数のチャージポンプ回路から出力電流を合成して、電流電圧変換及び平滑化した信号を与えられる電圧として電圧制御発振器に出力するループフィルタとを備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を分周する可変分周器と、
前記可変分周器からの出力信号と基準信号源からの基準信号とをそれぞれ入力し、これら信号の比較をそれぞれ行う複数の位相周波数比較器と、
前記複数の位相周波数比較器の比較結果の信号に応じた電流をそれぞれ出力する複数のチャージポンプ回路と、
前記複数の位相周波数比較器及び前記複数のチャージポンプ回路の電源を時分割でオンとする制御を行う電源制御回路と、
前記複数のチャージポンプ回路から出力電流を合成して、電流電圧変換及び平滑化した信号を前記与えられる電圧として前記電圧制御発振器に出力するループフィルタとを備えたＰＬＬ回路。
【請求項２】
与えられる電圧に対応した周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を分周する可変分周器と、
前記可変分周器の出力信号と基準信号源からの基準信号とを入力し、前記可変分周器の出力信号と前記基準信号源からの基準信号との比較を行う単一の位相周波数比較器と、
前記位相周波数比較器からの出力を入力として、複数の出力端子から時分割で出力するパルスセレクタと、
前記パルスセレクタから時分割で出力された前記位相周波数比較器の比較結果の信号に応じた電流を出力する複数のチャージポンプ回路と、
前記複数のチャージポンプ回路から出力電流を合成して、電流電圧変換及び平滑化した信号を前記与えられる電圧として前記電圧制御発振器に出力するループフィルタとを備えたＰＬＬ回路。
【請求項３】
前記複数の位相周波数比較器に代えて単一の位相周波数比較器とし、前記電源制御回路は、前記複数のチャージポンプ回路の電源を時分割でオンとする制御を行うことを特徴とする請求項１記載のＰＬＬ回路。
【請求項４】
前記複数の位相周波数比較器と前記複数のチャージポンプ回路を一つの単位回路として、当該単位回路を複数並列接続したことを特徴とする請求項１記載のＰＬＬ回路。
【請求項５】
前記位相周波数比較器と前記複数のチャージポンプ回路を一つの単位回路として、当該単位回路を複数並列接続したことを特徴とする請求項２または請求項３記載のＰＬＬ回路。
【国際調査報告】
2019171585.tif 000012
2019171585.tif 000013