(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される制御電圧に応じた発振周波数の出力信号を生成する電圧制御発振器と、入力信号と前記電圧制御発振器の出力信号との位相とを比較する位相比較器と、前記位相比較器の出力を平滑して前記制御電圧を生成するループフィルタと、を備え、前記電圧制御発振器の出力信号を前記入力信号に対して所定の倍数の周波数で発振するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路において、
基準となる制御電圧と発振周波数とを関連づけたテーブルを予め記憶しておく記憶手段と、
前記ループフィルタから出力される現在の制御電圧と、前記電圧制御発振器の現在の発振周波数とを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された現在の制御電圧と発振周波数の関係と、前記記憶手段に記憶されている前記テーブルの制御電圧と発振周波数の関係とを比較する比較手段と、
前記比較手段での比較結果に基づいて前記電圧制御発振器の電源電圧を制御する電源電圧制御手段と
を具備することを特徴とするＰＬＬ回路。
【請求項２】
前記電圧制御発振器用の制御可能電源を独自に有することを特徴とする請求項１に記載のＰＬＬ回路。
【請求項３】
ＰＬＬ回路と他の回路部分とを有する集積回路において、
前記ＰＬＬ回路は、
入力される制御電圧に応じた発振周波数の出力信号を生成する電圧制御発振器と、
入力信号と前記電圧制御発振器の出力信号との位相とを比較する位相比較器と、
前記位相比較器の出力を平滑して前記制御電圧を生成するループフィルタと、
基準となる制御電圧と発振周波数とを関連づけたテーブルを予め記憶しておく記憶手段と、
前記ループフィルタから出力される現在の制御電圧と、前記電圧制御発振器の現在の発振周波数とを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された現在の制御電圧と発振周波数の関係と、前記記憶手段に記憶されている前記テーブルの制御電圧と発振周波数の関係とを比較する比較手段と、
前記比較手段での比較結果に基づいて前記電圧制御発振器の電源電圧を制御する電源電圧制御手段と
を具備することを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＬＬ回路および集積回路に関し、特に製造ばらつきや周囲温度の影響を考慮したＰＬＬ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）は周囲温度によって発振周波数特性が変動してしまうため、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路においてＶＣＯを用いる場合に予め使用する温度範囲での変動を考慮して使用しなければならないという問題があると。
また、量産型のＶＣＯを用いる場合には、ＶＣＯ自体の製造ばらつきによって発振周波数特性が異なるため、予め製造ばらつきも考慮して使用しなければならない。したがって、これらの条件により実際に使用可能な周波数範囲が制限されるという問題がある。
【０００３】
例えば、図７のようにＶＣＯ特性が温度や製造ばらつきによりＶＣＯ（ａ）やＶＣＯ（ｂ）のように変動した場合、制御電圧ＣＶの可変範囲がＣＶ１〜ＣＶ２［Ｖ］とすると、ＶＣＯ（ａ）は図中▲１▼のｆａ１〜ｆａ２の範囲で発振し、ＶＣＯ（ｂ）は図中▲２▼のｆｂ１〜ｆｂ２の範囲で発振することから、これらのばらつきを考慮すると実際に使用可能な周波数範囲は▲１▼と▲２▼の重なる範囲である図７の▲３▼の範囲に制限されてしまう。
【０００４】
また、ＶＣＯの制御電圧対周波数特性が直線的でない場合は、制御電圧変動に対する発振周波数変動幅が一様でないため、ノイズ等による制御電圧の変動の影響が比較的大きい電圧範囲が存在し、その範囲では安定度が低くなるという問題がある。
例えば図８のようにＶＣＯ特性が温度や製造ばらつきによりＶＣＯ（ａ）やＶＣＯ（ｂ）のように変動した場合、目的の発振周波数がｆｔであるとするとＶＣＯ（ａ）での制御電圧はＣＶ１、ＶＣＯ（ｂ）の制御電圧はＣＶ２となる。ここで各制御電圧における特性を見るとＶＣＯ（ｂ）はＶＣＯ（ａ）に比べて傾きが大きい、つまりノイズ等により制御電圧が変動した場合の発振周波数の変動が大きくなるのでＶＣＯ（ｂ）はＶＣＯ（ａ）より不安定となる。
【０００５】
また、ＰＬＬ回路が他の集積回路に内蔵されているシステムの場合は、ＶＣＯの電源電圧が集積回路の電源電圧と共通化されているので変更することが出来ない。
従来これらの対策としては、予め特性の異なる複数のＶＣＯを使用して目的の周波数に応じて切り替えたり、使用周波数範囲や温度範囲を制限する等が必要であり、そのために製品が高価な物になるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、従来のＰＬＬ回路では、ＶＣＯの発振周波数特性が周囲温度によって変動するので使用する温度範囲での発振周波数の変動を考慮する必要があり、また、ＶＣＯの製造ばらつきに伴う発振周波数の変動や安定性をも考慮する必要があった。ことに、ＰＬＬ回路が他の集積回路に内蔵されている場合はＶＣＯの電源電圧を変更することが難しいなどの問題がある。
本発明は、比較的簡単な方法でこの問題を解決して、製造ばらつきの大きいＶＣＯを利用することができ、使用可能な温度範囲を広く取ることが可能なＰＬＬ回路とその様なＰＬＬ回路をふくむ集積回路の実現を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、入力される制御電圧に応じた発振周波数の出力信号を生成する電圧制御発振器と、入力信号と前記電圧制御発振器の出力信号との位相とを比較する位相比較器と、前記位相比較器の出力を平滑して前記制御電圧を生成するループフィルタと、を備え、前記電圧制御発振器の出力信号を前記入力信号に対して所定の倍数の周波数で発振するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路において、基準となる制御電圧と発振周波数とを関連づけたテーブルを予め記憶しておく記憶手段と、前記ループフィルタから出力される現在の制御電圧と、前記電圧制御発振器の現在の発振周波数とを検出する検出手段と、前記検出手段で検出された現在の制御電圧と発振周波数の関係と、前記記憶手段に記憶されている前記テーブルの制御電圧と発振周波数の関係とを比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて前記電圧制御発振器の電源電圧を制御する電源電圧制御手段とを具備することを特徴とする。これにより、製造ばらつきの大きいＶＣＯを利用することができ、使用可能な温度範囲を広く取ることが可能なＰＬＬ回路を実現することができる。
【０００８】
また、ＰＬＬ回路と他の回路部分とを有する集積回路において、前記ＰＬＬ回路は、入力される制御電圧に応じた発振周波数の出力信号を生成する電圧制御発振器と、入力信号と前記電圧制御発振器の出力信号との位相とを比較する位相比較器と、前記位相比較器の出力を平滑して前記制御電圧を生成するループフィルタと、を備え、基準となる制御電圧と発振周波数とを関連づけたテーブルを予め記憶しておく記憶手段と、前記ループフィルタから出力される現在の制御電圧と、前記電圧制御発振器の現在の発振周波数とを検出する検出手段と、前記検出手段で検出された現在の制御電圧と発振周波数の関係と、前記記憶手段に記憶されている前記テーブルの制御電圧と発振周波数の関係とを比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて前記電圧制御発振器の電源電圧を制御する電源電圧制御手段とを具備することを特徴とするこれにより、ＶＣＯの特性の製造ばらつきが大きい場合でも利用でき、使用可能な温度範囲を広く取ることが可能なＰＬＬ回路をふくむ集積回路を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるＰＬＬ回路を添付図面を参照にして詳細に説明する。
【００１０】
まず、回路の基本構成について説明する。
図６に従来の一般的なＰＬＬ回路のブロック図を示す。図６において、符号１は位相比較器、符号２はループフィルタ、符号３はＶＣＯ（電圧制御発振器）である。
【００１１】
この回路では、ＶＣＯ３は位相比較器１の出力をループフィルタ２で平滑した電圧（制御電圧）で制御されて発振周波数を出力する。しかし、ＶＣＯ３に量産品を用いるとすると、その特性は完全に同一ではなく、制御電圧と発振周波数の関係は、製造条件によるばらつきを持っている。
また、ＶＣＯ３は周囲温度によってその特性に影響を受け、制御電圧に対する発振周波数が高温時には低下し、低温時は上昇してしまう。
【００１２】
図１に、本発明のＰＬＬ回路のブロック図を示す。図１において、符号１は位相比較器、符号２はループフィルタ、符号３はＶＣＯ、符号４はマイコン、符号５は電源制御回路、符号４１はマイコン４の周波数検出回路、符号４２はマイコン４の出力回路、符号４３はマイコン４のＡ／Ｄコンバータである。
ここではマイコン４は、ループフィルタ２から出力されるＶＣＯ３の制御電圧をＡ／Ｄコンバータ４３を使用して読み取り、またＶＣＯ３の出力周波数を周波数検出回路４１で読み取り、それらの値に基づいて出力回路４２により電源制御回路５を制御しＶＣＯ３に供給される電源電圧を制御する構成である。
ＶＣＯが他の集積回路に内蔵されているシステムの場合は、ＶＣＯ回路部分の電源を独立させて調節可能にする。
【００１３】
次に、この図１の回路の動作を説明する。
１）実使用範囲の拡張について
使用するＶＣＯの製造及び温度によるばらつきにより、特性が図２のＶＣＯ（ａ）からＶＣＯ（ｂ）まで変化する場合、制御電圧範囲をＣＶ１〜ＣＶ２とすると、前述のように実使用周波数範囲は、図２の▲３▼（ｆｂ１〜ｆａ２）に制限される。ここで例えばＶＣＯ特性がＶＣＯ（ｂ）のときに、ＶＣＯの電源電圧を降下させることで図２のＶＣＯ（ｃ）のような特性にすることが可能である。
この場合、ＶＣＯ（ｃ）の発振周波数範囲は、図２の▲４▼（ｆｃ１〜ｆａ２）であり、実使用可能な周波数範囲は図２の▲１▼（ｆａ１〜ｆａ２）と▲４▼の重なる範囲であるので▲１▼の範囲で発振が可能となる。
つまり、従来発振周波数範囲が図２の▲３▼であったものが、ＶＣＯの電源電圧を調整することにより図２の▲１▼まで拡張することが可能となる。
【００１４】
この場合のマイコン４によるＶＣＯ電源電圧制御フローチャートを図３に示す。ここでは、予めマイコンには発振周波数および制御電圧基準データ（例えば図２のＶＣＯ（ａ）の特性データ）がテーブルとして記憶されているものとする。
ステップ１００でフローチャートがスタートすると、ステップ１０１で先ず初期設定を行ない、ステップ１０２でマイコン４はＡ／Ｄコンバータ４３より制御電圧を取りこみ、さらに、ステップ１０３で周波数検出回路４１より発振周波数を取り込む。
次に、ステップ１０４で記憶しているデータテーブルの発振周波数及び制御電圧基準データと取り込んだ各値と比較して最適な電源電圧値を求め、ステップ１０５で電源制御回路５により電源電圧の変更を行なって、ステップ１０６でフローチャートを終了する。
【００１５】
最適値の求め方については、例えば、現在の発振周波数に対する制御電圧が基準データよりどれだけ高くなっているかによって、発振周波数が基準よりどれだけ高いばらつきを持ったＶＣＯであるかが判断出来るので、そのばらつき度合いによって電源電圧を下降させる量を変更することで最適な特性に設定することが出来る。また、原理的に同様な方法でＶＣＯ電源電圧を上昇させることでも最適化が可能である。
【００１６】
２）発振周波数特性の安定化について
図４のように図２と同様なばらつき特性を持つＶＣＯにおいて、目的の発振周波数が図４のｆｔであるとすると、ＶＣＯ（ａ）での制御電圧はＣＶ１、ＶＣＯ（ｂ）の制御電圧はＣＶ２となり、前述のようにＶＣＯ（ｂ）はＶＣＯ（ａ）に比べて傾きが大きいため、比較的不安定となる。
ここで例えばＶＣＯ特性がＶＣＯ（ｂ）のときにＶＣＯの電源電圧を降下させることで図４のＶＣＯ（ｃ）のような特性になった場合、ＶＣＯ（ｃ）の制御電圧は図４のＣＶ３となり、その点の傾きはＣＶ１におけるＶＣＯ（ａ）の傾きに近いものとなる。つまり、ＶＣＯの電源電圧を調整することにより、制御電圧対発振周波数特性の傾きを小さくしてノイズ等による制御電圧の変動を抑えることが可能となる。
【００１７】
この場合のマイコンによるＶＣＯ電源電圧制御フローチャートを図５に示す。ここでは、予めマイコンに特性曲線の傾きが比較的小さい制御電圧データ（例えば図４のＣＶ３の電圧）を記憶させている。また、この比較的特性が安定な制御電圧は何れのＶＣＯでも同一なので発振周波数の検出は不要となる。
ステップ２００でフローチャートがスタートすると、ステップ２０１で先ず初期設定を行ない、ステップ２０２でマイコン４はＡ／Ｄコンバータ４３より制御電圧を取りこむ。次に、ステップ２０３で記憶している制御電圧データと取り込んだ値と比較して、制御電圧が低目であればステップ２０４で電源電圧を上昇させる。同一であればそのまま維持し、制御電圧が高目であればステップ２０５で電源電圧を下降させる。
この処理を繰り返して行なうことで、周辺温度が変化しても常にほぼ同一のＶＣＯ特性を維持することが可能になり、結果的にＰＬＬ回路の安定化が図れる。
【００１８】
以上にのべたように、本発明のＰＬＬ回路では、ＶＣＯの電源電圧を可変にして制御することにより、温度や製造ばらつきによる発振周波数変動を考慮した実使用可能範囲を拡張することができ、さらに、発振周波数特性曲線を変化させ、発振周波数のジッタを減少させて発振周波数特性の安定化を図ることができる。
また、他の回路と共に集積回路中にＰＬＬ回路が込まれれるような場合、ＶＣＯの電源回路を集積回路の通常電源とは別個に独自に設け、上述のような回路構成を採ることにより、同様に、製造ばらつきが大きくても利用することができ、使用可能な温度範囲を広く取ることが可能なＰＬＬ回路を含む集積回路を実現することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１の発明は、ＰＬＬ回路において、基準となる制御電圧と発振周波数とを関連づけたテーブルを予め記憶しておく記憶手段と、ループフィルタから出力される現在の制御電圧と、電圧制御発振器の現在の発振周波数とを検出する検出手段と、前記検出手段で検出された現在の制御電圧と発振周波数の関係と、記憶手段に記憶されているテーブルの制御電圧と発振周波数の関係とを比較する比較手段と、比較手段での比較結果に基づいて電圧制御発振器の電源電圧を制御する電源電圧制御手段とを設けることを特徴とする。これにより、特性が大きくばらついている廉価なＶＣＯ製品でも使用することができ、歩留まりを向上してＶＣＯの製造コストが下げられて廉価に提供でき、使用可能な温度範囲と、使用可能な周波数範囲を広くすることが可能なＰＬＬ回路を実現することができる。したがって、目的の周波数によってＶＣＯを複数切り替えて用いたりする必要が無く、切り換え時のＰＬＬロック外れなどが無くなり、回路の電気的ノイズに強いＰＬＬ回路が得られる。
【００２０】
本発明の請求項２の発明は、電圧制御発振器用の制御可能電源を独自に設けたことを特徴とする。
このように、電圧制御発振器用の制御可能電源を独自に設けることで、他の回路に影響なく電源電圧を変化させることができ、使用可能な温度範囲と、使用可能な周波数範囲が広いＰＬＬ回路を実現することができる。
【００２１】
本発明の請求項３の発明は、ＰＬＬ回路と他の回路部分とを有する集積回路において、ＰＬＬ回路の電圧制御発振器用に他の回路部分とは独立に制御可能な制御可能電源を設け、現在の制御電圧と発振周波数の関係と、記憶されている基準となる制御電圧と発振周波数の関係との比較結果に基づいて制御可能電源の電圧を調整する。
これにより、製造ばらつきが大きくても利用することができ、使用可能な温度範囲を広く取ることが可能なＰＬＬ回路を含む集積回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＬＬ回路のブロック図。
【図２】本発明のＰＬＬ回路のＶＣＯの発振特性を示す図。
【図３】本発明のＰＬＬ回路でのＶＣＯ電源電圧の制御フローチャート。
【図４】本発明のＰＬＬ回路のＶＣＯの発振特性を示す図。
【図５】本発明のＰＬＬ回路でのＶＣＯ電源電圧の制御フローチャート。
【図６】従来のＰＬＬ回路のブロック図。
【図７】従来のＰＬＬ回路のＶＣＯの発振特性を示す図。
【図８】従来のＰＬＬ回路のＶＣＯの発振特性を示す図。
【符号の説明】
１…位相比較器、２…ループフィルタ、３…ＶＣＯ、４…マイコン、５…電源制御回路、４１…周波数検出回路、４２…出力回路、４３…Ａ／Ｄコンバータ。
【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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