(57)【要約】【課題】  従来のチャージポンプには、一定の所要時間に亘り、初期電流が供給され続けることから、消費電力を低減することが困難であった。【解決手段】    本発明に係るＰＬＬ回路の初期動作制御回路は、電圧制御発振器とチャージポンプとを有するＰＬＬ回路の初期時の動作を制御すべく、前記チャージポンプに初期電流を供給する初期電流供給回路と、前記初期電流を供給するための経路を開閉するスイッチ回路と、所定の期間の終期に前記スイッチ回路を開状態にすべく、前記所定の期間を計測するタイマー回路とを含む。【選択図】  図３
2005204045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される制御電圧による制御下で当該制御電圧に対応する周波数の信号を発振する電圧制御発振器と、供給される制御電流の大きさに基き前記制御電圧を規定するチャージポンプとを有するＰＬＬ回路の初期時の動作を制御すべく、前記初期時に前記チャージポンプに供給すべき制御電流として、前記周波数に略対応する初期電圧を規定するための初期電流を供給する初期電流供給回路と、
前記初期電流供給回路が前記チャージポンプに前記初期電流を供給するための経路を開閉するスイッチ回路と、
前記電圧制御発振器が本来的に必要とする第１の期間であって前記スイッチ回路が閉状態になることにより前記初期電圧が当該電圧制御発振器に印加される時点から前記電圧制御発振器による前記周波数の信号の発振が安定する時点までの前記第１の期間より短い第２の期間であって始期が前記第１の期間の始期と同一である前記第２の期間の終期に前記スイッチ回路を開状態にすべく、前記第２の期間を計測するタイマー回路とを含むことを特徴とするＰＬＬ回路の初期動作制御回路。
【請求項２】
前記第２の期間は、前記第１の期間と、前記電圧制御発振器への前記初期電圧の印加が終了した時点から前記電圧制御発振器による前記周波数の信号の発振が安定する時点までの第３の期間との差より短いことを特徴とする請求項１記載のＰＬＬ回路の初期動作制御回路。
【請求項３】
前記制御電圧は、漸増して印加され、
前記第２の期間は、前記スイッチ回路が閉状態になった時点から前記制御電圧が前記初期電圧に達する時点までの期間であることを特徴とする請求項１記載のＰＬＬ回路の初期動作制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路の初期動作を制御するＰＬＬ回路の初期動作制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＬＬ回路は、従来知られたように、供給される制御電流に対応する制御電圧を生成するチャージポンプ、及び前記制御電圧による制御下で当該制御電圧に対応する周波数の信号を発振する電圧制御発振器を有する。前記ＰＬＬ回路では、ＰＬＬ回路の起動時、即ち初期動作時に、前記チャージポンプが前記制御電流としての初期電流を供給された後即ち前記電圧制御発振器が前記チャージポンプから前記制御電圧として初期電圧を印加された後前記電圧制御発振器による所定周波数の信号の発振が安定するまでに一定の時間を要する。当該一定の所要時間を短縮することを企図する技術が、例えば、下記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−５３８２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来のＰＬＬ発振器には、前記一定の所要時間に亘り、電源電圧が印加され続けることから、消費電力を低減することが困難であるという問題があった。加えて、前記従来のチャージポンプでは、前記一定の所要時間を確保せざるを得ないことから、前記ＰＬＬ回路が出力する前記信号に基いて動作する回路の処理時間、例えば、コンピュータ回路の処理時間が実際には短いにも拘らず、前記した一定の所要時間が存在することを理由に見かけ上長くなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るＰＬＬ回路の初期動作制御回路は、上記した従来の課題を解決すべく、印加される制御電圧による制御下で当該制御電圧に対応する周波数の信号を発振する電圧制御発振器と、供給される制御電流の大きさに基き前記制御電圧を規定するチャージポンプとを有するＰＬＬ回路の初期時の動作を制御すべく、前記初期時に前記チャージポンプに供給すべき制御電流として、前記周波数に略対応する初期電圧を規定するための初期電流を供給する初期電流供給回路と、前記初期電流供給回路が前記チャージポンプに前記初期電流を供給するための経路を開閉するスイッチ回路と、前記電圧制御発振器が本来的に必要とする第１の期間であって前記スイッチ回路が閉状態になることにより前記初期電圧が当該電圧制御発振器に印加される時点から前記電圧制御発振器による前記周波数の信号の発振が安定する時点までの前記第１の期間より短い第２の期間であって始期が前記第１の期間の始期と同一である前記第２の期間の終期に前記スイッチ回路を開状態にすべく、前記第２の期間を計測するタイマー回路とを含む。
【０００６】
本発明に係るＰＬＬ回路の初期動作制御回路によれば、前記チャージポンプは、前記チャージポンプが本来的に必要とする前記周波数の信号の発振が安定するまでの前記第１の期間より短い、前記タイマー回路により規定される前記第２の期間に亘り前記スイッチ回路の閉状態により前記チャージポンプに前記初期電流が供給されることから、前記第１の期間に亘り前記チャージポンプに前記初期電流が供給される従来技術に比して消費電力を低減することが可能になる。
【０００７】
上記した本発明に係るＰＬＬ回路の初期動作回路では、前記第２の期間は、前記第１の期間と、前記電圧制御発振器への前記初期電圧の印加が終了した時点から前記電圧制御発振器による前記周波数の信号の発振が安定する時点までの第３の期間との差より短い。
【０００８】
上記した本発明に係るＰＬＬ回路の初期動作回路では、前記制御電圧は、漸増して印加され、前記第２の期間は、前記スイッチ回路が閉状態になった時点から前記制御電圧が前記初期電圧に達する時点までの期間である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係るＰＬＬ回路の初期動作制御回路を含む発振装置の具体例について図面を参照して説明する。
【００１０】
（具体例）
《発振装置》
図１は、具体例の発振装置の構成を示すブロック図である。具体例の発振装置１は、基準クロックＳrefに基き所望の周波数を有する信号Ｓvcoを生成すべく、図１に示されるように、ＰＬＬ回路２と、ＰＬＬ回路２の初期動作を制御すべく、ＰＬＬ回路２に、後述の電圧制御発振器２３（図２）による前記所望の周波数の信号の発振が安定したとき、即ち、ロックしたときの制御電圧Ｖcntであるロック電圧ＶLを得るための初期電流Iearを供給する初期動作制御回路３とを有する。以下、前記所望の周波数を「ロック周波数ｆL」といい、当該ロック周波数を有する信号を「ロック信号ＳL」という。
【００１１】
《ＰＬＬ回路》
図２は、具体例のＰＬＬ回路の構成を示す回路図である。具体例のＰＬＬ回路２は、従来知られた構成を有し、具体的には、図２に示されるように、位相比較器２０と、チャージポンプ２１と、ループフィルタ２２と、電圧制御発振器２３と、１／Ｎ分周器２４とを有する。
【００１２】
位相比較器２０は、水晶発振器のような基準クロック生成器（図示せず）から供給される基準クロックＳrefの位相と、１／Ｎ分周器２４から出力される帰還クロックＳfbの位相とを比較し、詳しくは、両クロックの立上りエッジ同士又は立下りエッジ同士を比較し、両クロック間の時間差を表すパルス信号である時間差信号Ｓup及びＳdnを、図５に示されるように、基準クロックＳrefの立上りエッジに同期してチャージポンプ２１へ出力する。位相比較器２０は、より正確には、帰還クロックＳfbが基準クロックＳrefより遅れているときには、当該遅れ量を表す時間差信号Ｓupを出力し、帰還クロックＳfbが基準クロックＳrefより進んでいるときには、当該進み量を表す時間差信号Ｓdnを出力する。
【００１３】
チャージポンプ２１は、図２に示されるように、２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２からなる。当該２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、電源電圧及び接地電圧間に直列接続されており、また、時間差信号Ｓup又はＳdnによる開閉動作の制御を受ける。チャージポンプ２１では、位相比較器２０から時間差信号Ｓupが入力されると、当該時間差信号Ｓupが印加されている間、予め定められた値を有する、ループフィルタ２２を充電するための充電電流Ｉcpをループフィルタ２２へ吐き出し、他方で、位相比較器２０から時間差信号Ｓdnが入力されると、当該時間差信号Ｓdnが印加されている間、上記と同様な値を有する、ループフィルタ２２を放電するための放電電流Ｉcpをループフィルタ２２から吸い込む。
【００１４】
チャージポンプ２１は、また、図１及び図２に示されるように、初期動作制御回路３から、ループフィルタ２２へ吐き出す電流Icpに並行して上記の初期電流Iearを供給される。
【００１５】
ループフィルタ２２は、相互に直列接続された抵抗器Ｒ及びコンデンサＣからなり、チャージポンプ２１が吐き出し又は吸い込む電流ICPを積分することにより、当該電流の積分値に対応しかつ平滑化された、電圧制御発振器２３の動作を制御するための制御電圧Ｖcntを生成する。
【００１６】
電圧制御発振器２３は、定常動作には、ループフィルタ２２から出力される制御電圧Ｖcntの大きさに対応した周波数ｆvcoを有する信号Ｓvcoを生成し、換言すれば、ロック電圧ＶLの大きさに対応したロック周波数ｆLを有するロック信号ＳLを生成し、他方で、初期動作には、初期電圧Ｖearの大きさに対応した初期周波数ｆearを有する初期信号Ｓearを生成し、発振装置１の外部へ出力すると共に１／Ｎ分周器２４へも出力する。
【００１７】
１／Ｎ分周器２４は、電圧制御発振器２３から出力される信号Ｓvcoを１／Ｎの周波数に分周することにより帰還周波数ｆfbの帰還クロックＳfbを生成し、当該帰還クロックＳfbを位相比較器２０へ出力する。
【００１８】
上述したように、具体例のＰＬＬ回路２内の電圧制御発振器２３は、ＰＬＬ回路２の定常動作時には、ロック電圧ＶLに対応するロック周波数ｆLを有するロック信号ＳLを生成し、対照的に、ＰＬＬ回路２の初期動作時には、初期電圧Ｖearに対応する初期周波数ｆearを有する初期信号Ｓearを生成する。
【００１９】
《初期動作制御回路》
図３は、具体例の初期動作制御回路の構成を示すブロック図である。具体例の初期動作制御回路３は、ＰＬＬ回路２の初期動作を初期電流Iearにより制御すべく、図３に示されるように、初期電流供給部３０と、スイッチ部３１と、タイマー部３２とから構成される。
【００２０】
初期電流供給部３０は、例えば、定電流供給回路からなり、直流電源（図示せず）から与えられる直流電圧に基き初期電流Iearを生成する。
【００２１】
スイッチ部３１は、初期電流供給部３０とＰＬＬ回路２内のチャージポンプ２１との間、即ち、初期電流供給部３０がチャージポンプ２１に初期電流Iearを供給するための経路上に設けられており、ＰＬＬ回路２の定常動作時には前記経路を開状態にし、ＰＬＬ回路２の初期動作時には、より正確には、タイマー部３２が規定する、後述のロックアップ時間ＴLU（図４）と発振整定時間Ｔstb（図４）との差である初期電流供給時間Ｔear（図４）の間に限り、前記経路を閉状態にする。
【００２２】
タイマー部３２は、例えば、カウンタであり、スイッチ部３１が閉状態になった時点を起点として初期電流供給時間Ｔearの計測を開始し、初期電流供給時間Ｔearの終期の時点でスイッチ部３１を開状態にする。
【００２３】
図４、図５は、具体例の初期動作制御回路の動作を示すタイムチャートである。図４に示されるように、ＰＬＬ回路２が待機状態（オフ）から動作状態（オン）に切り換わる時刻ｔ１に、スイッチ部３１は、開状態（オフ）から閉状態（オン）に切り換わる。スイッチ部３１の閉状態への切り換えと同時に、チャージポンプ２１に、初期電流供給部３０から初期電流Iearが供給される。当該供給の開始と同時に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、図５に示されるように、基準クロックＳrefの立上りエッジのタイミングに従う時間差信号Ｓup、Ｓdnによる制御下で開閉動作を行い、電圧制御発振器２３は、ループフィルタ２２への初期電流Iear及び吐き出し電流Ｉcpに基きループフィルタ２２で規定される初期電圧Ｖearを元に発振を開始し、タイマー部３２は、初期電流供給時間Ｔearの計数を開始する。以後、初期電流供給時間Ｔearの間、チャージポンプ２１は、初期電流Iearを供給され続ける。ここで、初期電流供給時間Ｔearは、ＰＬＬ回路２が起動される時刻ｔ１からロック電圧ＶLに対応するロック周波数ｆLのロック信号ＳLの発振を安定的に行なうことが可能となる時刻ｔ３までの時間であるロックアップ時間ＴLUより短く、その始期がロックアップ時間ＴLUと同一である。
【００２４】
タイマー部３２は、図４に図示された初期電流供給時間Ｔearの計数を完了する時刻ｔ２になると、より正確には、図４、図５に図示された前記時刻ｔ２の後であって図５に図示された基準クロックＳｒｅｆの立下りエッジのタイミングである時刻ｔ２´にスイッチ部３１を閉状態に切り換え、これにより、チャージポンプ２１は、初期電流Iearを供給されなくなり、吐き出し電流Icpのみを供給され、電圧制御発振器２３は、図４に図示の発振整定時間Ｔsbに亘り、ロック電圧ＶLに対応するロック周波数ｆLのロック信号ＳLを発振するように発振動作を収束させていく。ここで、「発振整定時間Ｔstb」とは、電圧制御発振器２３への初期電圧Ｖearの印加が終了した時刻ｔ２から電圧制御発振器２３がロック電圧ＶLに対応するロック周波数ｆLのロック信号ＳLを安定的に発振可能となる時刻ｔ３までの時間をいう。
【００２５】
ロックアップ時間ＴLUの終期である時刻ｔ３になると、電圧制御発振器２３は、ロック電圧ＶLに対応するロック周波数ｆLのロック信号ＳLを安定的に生成する。時刻ｔ３を経過した後、ＰＬＬ回路２、即ち、発振装置１から出力される信号ＳLに基き動作するコンピュータ回路（図示せず）は、その処理動作を開始する。
【００２６】
上述したように、具体例の初期動作制御回路３を用いることにより、ロックアップ時間ＴLUと初期電流供給時間Ｔearの差分だけ電源供給時間が短くなることから、チャージポンプ２１への初期電流Iearの供給をロックアップ時間ＴLUの間行わない従来技術に比して、消費電力を低減することができる。
【００２７】
具体例の初期動作制御回路３では、また、初期電流Iear及び吐き出し電流Icpを合計した電流を流す動作から、吐き出し電流Icpのみを流す動作への切り換えを、基準クロックＳrefの立下りエッジのタイミングである時刻ｔ２´のときに行なうことから、図５に示されるように、時間差信号Ｓup及びＳdnのデューティが相違することに起因する、吐き出し電流Icpと吸い込み電流Icpとが相殺されないという事態を回避することができ、これにより、精度高くかつ安定的な切り換えを行なうことができる。
【００２８】
（変形例）
図６は、変形例の初期動作制御回路の構成を示すブロック図である。変形例の初期動作制御回路３は、図３に図示の初期動作制御回路３を構成するタイマー部３２に代えて、電圧制御発振器２３に印加される制御電圧Ｖcntが初期電圧Ｖearに達したことを検出する初期電圧印加検出部３３を有する。
【００２９】
図７は、変形例の初期動作制御回路の動作を示すタイムチャートである。変形例の初期動作制御回路３は、図７に示されるように、図１に図示のＰＬＬ回路２が待機状態（オフ）から動作状態（オン）状態に切り換わる時刻ｔ１に、スイッチ部３１は、開状態（オフ）から閉状態（オン）に切り換わり、これにより、チャージポンプ２１に、初期電流供給部３０から初期電流Iearが供給され、電圧制御発振器２３に、初期電流Iearに基きループフィルタ２２により規定される制御電圧Ｖcntが、０Ｖを起点として漸増しながら印加される。制御電圧Ｖcntが初期電圧Ｖearに達する時刻ｔ２になると、初期電圧印加検出部３３は、制御電圧Ｖcntが初期電圧Ｖearに達したことを検出する。当該検出の結果、初期電圧印加検出部３３は、スイッチ部３１を開状態に切り換え、これにより、電圧制御発振器２３は、初期電圧Ｖearを元に、ロック電圧ＶLに対応するロック周波数ｆLのロック信号ＳLを安定的に発振するように、発振整定時間Ｔstbに亘り発振動作を収束させていく。
【００３０】
上述したように、変形例の初期動作制御回路３では、初期電圧印加検出部３３は、具体例のタイマー部３２が図４に図示の初期電流供給時間Ｔearの終期まで待つのとは異なり、チャージポンプ２１に流れる初期電流Iearを元にループフィルタ２２により規定される、漸増する制御電圧Ｖcntが初期電圧Ｖearに到達したことを検出すると、スイッチ部３１を開状態にする。これにより、変形例の電圧制御発振器２３のロックアップ時間ＴLUを具体例の電圧制御発振器２３のロックアップ時間ＴLUより短縮することが可能となり、例えば、ＰＬＬ回路２からのロック信号ＳLに基き動作するコンピュータ回路（図示せず）の見かけ上の処理時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】具体例の発振装置の構成を示すブロック図。
【図２】具体例のＰＬＬ回路の構成を示す回路図。
【図３】具体例の初期動作制御回路の構成を示すブロック図。
【図４】具体例の初期動作制御回路の動作を示すタイムチャート（その１）。
【図５】具体例の初期動作制御回路の動作を示すタイムチャート（その２）。
【図６】変形例の初期動作制御回路の構成を示すブロック図。
【図７】変形例の初期動作制御回路の動作を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００３２】
３  初期動作制御回路    ３０  初期電流供給部    ３１  スイッチ部    ３２  タイマー部。
【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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