(57)【要約】【課題】回路規模の増大を抑制しつつ位相雑音を低減させる。【解決手段】ＰＬＬ回路１は、基準クロック信号を分周した第１分周信号と出力信号を分周した第２分周信号との間の位相差を示す位相差信号を出力する位相比較器１３と、位相差信号に対応する周波数の出力信号を発生する電圧制御発振器１６と、電圧制御発振器１６に電流を供給するチャージポンプ回路１４と、ＰＬＬ回路１の内部温度に基づいて、チャージポンプ回路１４と基準電位との間の抵抗値を変化させる電流制御部１７と、を有する。【選択図】図１
2017157921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準クロック信号に同期した、前記基準クロック信号と周波数が異なる出力信号を出力する位相同期回路であって、
前記基準クロック信号を分周した第１分周信号と前記出力信号を分周した第２分周信号との間の位相差を示す位相差信号を出力する位相比較部と、
前記位相差信号に対応する周波数の前記出力信号を発生する電圧制御発振部と、
前記電圧制御発振部に電流を供給するチャージポンプ回路と、
前記位相同期回路の内部温度に基づいて、前記チャージポンプ回路と基準電位との間の抵抗値を変化させる電流制御部と、
を有する位相同期回路。
【請求項２】
前記電流制御部は、前記チャージポンプ回路と基準電位との間に設けられた抵抗と、前記抵抗と並列に設けられたサーミスタと、を有する、
請求項１に記載の位相同期回路。
【請求項３】
周囲の温度を検出する温度検出部をさらに有し、
前記電流制御部は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記チャージポンプ回路と基準電位との間の抵抗値を変化させる、
請求項１に記載の位相同期回路。
【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有する位相同期回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相同期回路においては、電圧制御発振器に電力を供給するためにチャージポンプ回路が設けられている。特許文献１においては、チャージポンプ回路に流す電流の値を制御することができる位相同期回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８０４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
位相同期回路においては、高温時に位相雑音が増加することが知られている。位相雑音を低減するためには、チャージポンプ回路に流す電流を増加させることが有効である。しかしながら、チャージポンプ回路に流す電流を増加させると、消費電力が増加してしまう。
【０００５】
消費電力の増加をできるだけ防ぐために、高温時にチャージポンプ回路に流す電流を、低温時にチャージポンプ回路に流す電流よりも大きくするという方法が考えられる。特許文献１に開示された位相同期回路においては、高温時にチャージポンプ回路に流す電流を増やすために、温度補償回路が設けられている。しかしながら、従来の温度補償回路は、複数の演算増幅器、複数のトランジスタ及びダイオード等により構成されているので、このような温度補償回路を位相同期回路に設けると、位相同期回路の規模が大きくなるとともに、コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、回路規模の増大を抑制しつつ位相雑音を低減させることができる位相同期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】
本発明の第１の態様においては、基準クロック信号に同期した、前記基準クロック信号と周波数が異なる出力信号を出力する位相同期回路であって、前記基準クロック信号を分周した第１分周信号と前記出力信号を分周した第２分周信号との間の位相差を示す位相差信号を出力する位相比較部と、前記位相差信号に対応する周波数の前記出力信号を発生する電圧制御発振部と、前記電圧制御発振部に電流を供給するチャージポンプ回路と、前記位相同期回路の内部温度に基づいて、前記チャージポンプ回路と基準電位との間の抵抗値を変化させる電流制御部と、を有する位相同期回路を提供する。
【０００８】
前記電流制御部は、例えば、前記チャージポンプ回路と基準電位との間に設けられた抵抗と、前記抵抗と並列に設けられたサーミスタと、を有する。
【０００９】
上記の位相同期回路は、周囲の温度を検出する温度検出部をさらに有し、前記電流制御部は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記チャージポンプ回路と基準電位との間の抵抗値を変化させてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回路規模の増大を抑制しつつ位相雑音を低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態のＰＬＬ回路の構成を示す図である。
【図２】電圧制御発振器が生成する出力信号の温度による位相雑音の変化を示す図である。
【図３】電圧制御発振器が生成する出力信号のチャージポンプ電流による位相雑音の変化を示す図である。
【図４】ＰＬＬ回路における温度とチャージポンプ電流との関係の一例を示す図である。
【図５】第２の実施形態のＰＬＬ回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る位相同期回路としてのＰＬＬ回路１の構成を示す図である。ＰＬＬ回路１は、第１分周器１１と、第２分周器１２と、位相比較器１３と、チャージポンプ回路１４と、低域通過フィルタ１５と、電圧制御発振器１６と、電流制御部１７と、を有する。ＰＬＬ回路１は、基準信号に基づいて、基準信号に同期した出力信号を出力する。
【００１３】
第１分周器１１は、ＰＬＬ回路１に入力される基準信号を分周する。第１分周器１１は、分周して生成した第１分周信号を位相比較器１３に入力する。
【００１４】
第２分周器１２は、出力信号を分周する。第２分周器１２は、分周して生成した第２分周信号を位相比較器１３に入力する。
【００１５】
位相比較器１３は、第１分周器１１から入力された第１分周信号と、第２分周器１２から入力された第２分周信号との間の位相差に応じた位相差信号を出力する。位相比較器１３が出力した位相差信号は、チャージポンプ回路１４に入力される。
【００１６】
チャージポンプ回路１４は、位相比較器１３が出力した位相差信号に基づいて、チャージポンプ電流を供給する。チャージポンプ電流は、位相同期回路のループフィルタを構成する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１５に入力されて平滑化される。チャージポンプ回路には、電圧出力型と電流出力型のいずれの種類を用いてもよいが、本実施形態におけるチャージポンプ回路１４は、電流出力型であるとする。チャージポンプ回路１４は、例えば、位相差信号が正の値である場合に電圧制御発振器１６の入力電圧が増加し、位相差信号が負の値である場合に電圧制御発振器１６の入力電圧が減少するように、チャージポンプ電流を供給する。
【００１７】
低域通過フィルタ１５は、チャージポンプ回路１４から出力された、位相差信号に基づいた電流を平滑化して、電圧制御発振器１６に制御電圧を供給する。低域通過フィルタ１５は、例えば、チャージポンプ回路１４及び電圧制御発振器１６の接続点とグランドとの間に直列に接続された抵抗及びコンデンサを有する。
【００１８】
電圧制御発振器１６は、入力される電圧に応じた周波数の出力信号を発生する。電圧制御発振器１６は、出力信号を外部に出力するとともに、第２分周器１２に入力する。
【００１９】
図２は、電圧制御発振器１６が生成する出力信号の温度による位相雑音の変化を示す図である。図２においては、−４０℃（灰色実線）、＋２５℃（黒色点線）、＋８５℃（黒色実線）の各温度におけるオフセット周波数と位相雑音との関係が示されている。図２に示すように、温度が上昇するにつれて、位相雑音が大きくなることがわかる。
【００２０】
図３は、電圧制御発振器１６が生成する出力信号のチャージポンプ電流による位相雑音の変化を示す図である。図３においては、３．１８ｍＡ（黒色点線）、４．２４ｍＡ（黒色破線）、５．３０ｍＡ（黒色一点鎖線）、６．３６ｍＡ（灰色実線）、７．４２ｍＡ（黒色実線）の各電流値におけるオフセット周波数と位相雑音との関係が示されている。図３に示すように、オフセット周波数が１００ｋＨｚ以下の領域において、チャージポンプ電流が増加するにつれて、位相雑音が小さくなる傾向があることがわかる。
【００２１】
図１に戻って、電流制御部１７は、周囲の温度（例えば、位相同期回路の内部温度）に基づいて、チャージポンプ回路１４と基準電位との間の抵抗値を変化させることにより、チャージポンプ電流を制御する。例えば、電流制御部１７は、電圧制御発振器１６の近傍に設けられており、電圧制御発振器１６の温度に基づいて、チャージポンプ電流を制御する。
【００２２】
電流制御部１７は、抵抗１７１及びサーミスタ１７２を有する。抵抗１７１は、常温における抵抗値がサーミスタ１７２の抵抗値よりも小さい。したがって、常温におけるチャージポンプ回路１４と基準電位との間の抵抗値は、サーミスタ１７２の抵抗値が支配的になり、常温におけるチャージポンプ電流は、抵抗１７１の抵抗値によって規定される。例えば、抵抗１７１の抵抗値をｒとした場合、常温におけるチャージポンプ電流は、Ｉｃｐ≒ｋ／ｒ（ｍＡ）（ただし、ｋは定数）で表される。
【００２３】
サーミスタ１７２は、チャージポンプ回路１４と基準電位との間において抵抗１７１と並列に設けられている。サーミスタ１７２は、温度が上昇するにつれて抵抗値が減少するサーミスタである。サーミスタ１７２の抵抗値は、常温において抵抗１７１の抵抗値よりも大きい。しかし、サーミスタ１７２の抵抗値は、温度が上昇するにつれて大きくなり、高温（例えば＋８５℃）における抵抗値は、抵抗１７１の抵抗値よりも小さい。したがって、高温におけるチャージポンプ電流は、サーミスタ１７２の抵抗値によって規定される。
【００２４】
例えば、高温におけるサーミスタ１７２の抵抗値をＲ（ｔ）とした場合、高温におけるチャージポンプ電流は、Ｉｃｐ≒ｋ／Ｒ（ｔ）（ｍＡ）（ただし、ｋは定数）で表される。ｔは温度を示しており、Ｒ（ｔ）は、サーミスタ１７２の抵抗値が温度によって変化することを示している。サーミスタ１７２の抵抗値が、温度の上昇に伴って小さくなることにより、チャージポンプ電流は、温度の上昇に伴って大きくなる。
【００２５】
図４は、ＰＬＬ回路１における温度とチャージポンプ電流との関係の一例を示す図である。抵抗１７１の抵抗値がサーミスタ１７２の抵抗値よりも小さい２０℃付近までは、チャージポンプ電流がほぼ一定であり、温度が上昇するにつれて、サーミスタ１７２の抵抗値が小さくなることにより、チャージポンプ電流が増加している。その結果、ＰＬＬ回路１は、位相雑音を低減することができる。
【００２６】
［第１の実施形態における効果］
第１の実施形態のＰＬＬ回路１は、チャージポンプ回路１４と基準電位との間に並列に設けられた抵抗１７１及びサーミスタ１７２を有している。このような構成により、常温時には、抵抗１７１により定められるチャージポンプ電流が流れ、高温時にはサーミスタ１７２の抵抗値が減少することによりチャージポンプ電流が増加するので、常温時の消費電流の増加を抑制しつつ、位相雑音の悪化を防ぐことができる。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係るＰＬＬ回路２の構成を示す図である。図５に示すＰＬＬ回路２は、図１に示したＰＬＬ回路１における電流制御部１７の代わりに電流制御部１８が設けられている点で、ＰＬＬ回路１と異なり、他の点で同じである。
【００２８】
電流制御部１８は、温度検出部１８１と、制御部１８２と、可変抵抗１８３とを有する。
温度検出部１８１は、ＰＬＬ回路２の周辺の温度、特に電圧制御発振器１６の近傍の温度を検出する温度センサーである。温度検出部１８１は、検出した温度を制御部１８２に通知する。
【００２９】
制御部１８２は、プログラムを実行することにより、温度検出部１８１から通知された温度に基づいて可変抵抗１８３の抵抗値を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１８２は、温度が高くなるにつれて可変抵抗１８３の抵抗値が小さくなるように制御する。
【００３０】
制御部１８２は、温度と可変抵抗１８３の抵抗値に対応する設定値との関係を示す関係情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）を有しており、ＲＯＭに記憶された関係情報に基づいて可変抵抗１８３を制御する。制御部１８２は、ＰＬＬ回路２の製造時に測定された特性に基づいて決定されたＰＬＬ回路２ごとの関係情報を記憶していてもよい。
【００３１】
また、制御部１８２は、ＲＯＭに記憶された、ＰＬＬ回路２の使用累積時間に関連付けられた関係情報を用いて可変抵抗１８３を制御してもよい。このようにすることで、制御部１８２は、ＰＬＬ回路２の経年変化を考慮して、最適な値に可変抵抗１８３の抵抗値を制御することができる。
【００３２】
可変抵抗１８３は、制御部１８２の制御によって抵抗値を変化させることができる。可変抵抗１８３は、例えば、チャージポンプ回路１４と基準電位との間に並列に設けられた複数の抵抗と、複数の抵抗のうち、どの抵抗をチャージポンプ回路１４又は基準電位に接続するかを切り替えるスイッチとを有する。可変抵抗１８３は、制御部１８２から入力された制御信号に基づいてスイッチの状態を切り替えることで、抵抗値を変化させる。
【００３３】
［第２の実施形態における効果］
第２の実施形態のＰＬＬ回路２は、温度検出部１８１により検出された温度に基づいて、制御部１８２が可変抵抗１８３の抵抗値を制御する。このようにすることで、電流制御部１８は、ソフトウェアを用いて、温度の変化に応じて最適なチャージポンプ電流に設定することができる。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＰＬＬ回路
２  ＰＬＬ回路
１１  第１分周器
１２  第２分周器
１３  位相比較器
１４  チャージポンプ回路
１５  低域通過フィルタ
１６  電圧制御発振器
１７  電流制御部
１７１  抵抗
１７２  サーミスタ
１８  電流制御部
１８１  温度検出部
１８２  制御部
１８３  可変抵抗
【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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