(57)【要約】【課題】ＰＬＬ回路のループ動作を安定化でき、処理負荷が軽減された局部発振器制御装置を提供する。【解決手段】基準信号と分周信号との位相を比較し、位相差に応じた位相誤差信号を出力する位相比較器１と、前記位相誤差信号に応じた電流信号を出力するチャージポンプ回路２と、前記電流信号を平滑化して制御電圧を出力するローパスフィルタ３と、前記制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成して出力する電圧制御発振器４と、前記発振信号を所定の分周比により分周して前記分周信号を生成する分周器５と、前記制御電圧を所定時間積分し、積分結果を出力する積分器６と、前記積分結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記電流信号の電流値を調整する電流制御信号を生成しチャージポンプ回路２へ出力する制御部８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号と分周信号との位相を比較し、位相差に応じた位相誤差信号を出力する位相比較器と、
前記位相誤差信号に応じた電流信号を出力するチャージポンプ回路と、
前記チャージポンプ回路から出力される前記電流信号を平滑化して制御電圧を出力するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力される前記制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成して出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器から出力される前記発振信号を所定の分周比により分周して前記分周信号を生成する分周器と、
前記制御電圧を所定時間積分し、積分結果を出力する積分器と、
前記積分結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記電流信号の電流値を調整する電流制御信号を生成し前記チャージポンプ回路へ出力する制御部と、
を備える局部発振器制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記積分結果が前記閾値より小さい場合は前記電流信号の電流値を大きく、前記積分結果が前記閾値より大きい場合は前記電流信号の電流値を小さくするように前記電流制御信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の局部発振器制御装置。
【請求項３】
基準信号と分周信号との位相を比較し、位相差に応じた位相誤差信号を出力する位相比較器と、
前記位相誤差信号に応じた電流信号を出力するチャージポンプ回路と、
抵抗値が可変の抵抗を含み、前記チャージポンプ回路から出力される前記電流信号を平滑化して制御電圧を出力するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力される前記制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成して出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器から出力される前記発振信号を所定の分周比により分周して前記分周信号を生成する分周器と、
前記制御電圧を所定時間積分し、積分結果を出力する積分器と、
前記積分結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記抵抗の抵抗値を調整する抵抗値制御信号を生成し前記ローパスフィルタへ出力する制御部と、
を備える局部発振器制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記積分結果が前記閾値より小さい場合は前記抵抗の抵抗値を小さく、前記積分結果が前記閾値より大きい場合は前記抵抗の抵抗値を大きくするように前記抵抗値制御信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の局部発振器制御装置。
【請求項５】
基準信号と分周信号との位相を比較し、位相差に応じた位相誤差信号を出力する位相比較器と、
前記位相誤差信号に応じた電流信号を出力するチャージポンプ回路と、
容量値が可変の容量を含み、前記チャージポンプ回路から出力される前記電流信号を平滑化して制御電圧を出力するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力される前記制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成して出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器から出力される前記発振信号を所定の分周比により分周して前記分周信号を生成する分周器と、
前記制御電圧を所定時間積分し、積分結果を出力する積分器と、
前記積分結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記容量の容量値を調整する容量値制御信号を生成し前記ローパスフィルタへ出力する制御部と、
を備える局部発振器制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局部発振器制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路はシンセサイザー、チューナ等、多くの分野で用いられている。ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）の位相雑音特性を良くし、ロックアップ速度を速く（ロックアップタイムを短く）するにはＰＬＬ回路のループ帯域を広くする必要がある。しかし一方で、ループ帯域を広くすると不要なスプリアスが大きくなる。
【０００３】
ループ帯域はチャージポンプ電流、ＶＣＯの周波数ゲイン、ループ定数などのパラメータによって定まる。ＰＬＬ回路のループ帯域は、周波数切り替え時におけるこれらのパラメータのばらつきを考慮し、ワーストケース（最も帯域が広くなる状態）でスプリアスを十分に抑制できるように設計される。そのため、平均的な使用条件下では必要以上に帯域を狭くしていることになり、位相雑音特性の向上、ループ動作の安定化の妨げになっていた。
【０００４】
ＶＣＯの変調感度特性の非直線性を補償することで、発振周波数内の全ての周波数において一様な周波数収束特性及び安定性を実現し、ループ内雑音を最適化したＰＬＬ回路が提案されている（例えば特許文献１参照）。このようなＰＬＬ回路はＶＣＯの制御電圧をＡＤ変換器によりデジタル化し、ＰＬＬ回路の特性を制御するようにフィードバックをかけている。
【０００５】
しかし、電圧を直接測定してＰＬＬ回路の特性の変動を検出するためには細かい時間間隔で電圧を測定する必要があり、またその測定結果の解析のための処理負荷が大きく、コストが増大するという問題を有する。
【特許文献１】特開平１０−１５４９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はＰＬＬ回路のループ動作を安定化でき、処理負荷が軽減された局部発振器制御装置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】
本発明の一態様による局部発振器制御装置は、基準信号と分周信号との位相を比較し、位相差に応じた位相誤差信号を出力する位相比較器と、前記位相誤差信号に応じた電流信号を出力するチャージポンプ回路と、前記チャージポンプ回路から出力される前記電流信号を平滑化して制御電圧を出力するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタから出力される前記制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成して出力する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器から出力される前記発振信号を所定の分周比により分周して前記分周信号を生成する分周器と、前記制御電圧を所定時間積分し、積分結果を出力する積分器と、前記積分結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記電流信号の電流値を調整する電流制御信号を生成し前記チャージポンプ回路へ出力する制御部と、を備えるものである。
【０００８】
また、本発明の一態様による局部発振器制御装置は、基準信号と分周信号との位相を比較し、位相差に応じた位相誤差信号を出力する位相比較器と、前記位相誤差信号に応じた電流信号を出力するチャージポンプ回路と、抵抗値が可変の抵抗を含み、前記チャージポンプ回路から出力される前記電流信号を平滑化して制御電圧を出力するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタから出力される前記制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成して出力する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器から出力される前記発振信号を所定の分周比により分周して前記分周信号を生成する分周器と、前記制御電圧を所定時間積分し、積分結果を出力する積分器と、前記積分結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記抵抗の抵抗値を調整する抵抗値制御信号を生成し前記ローパスフィルタへ出力する制御部と、を備えるものである。
【０００９】
また、本発明の一態様による局部発振器制御装置は、基準信号と分周信号との位相を比較し、位相差に応じた位相誤差信号を出力する位相比較器と、前記位相誤差信号に応じた電流信号を出力するチャージポンプ回路と、容量値が可変の容量を含み、前記チャージポンプ回路から出力される前記電流信号を平滑化して制御電圧を出力するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタから出力される前記制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成して出力する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器から出力される前記発振信号を所定の分周比により分周して前記分周信号を生成する分周器と、前記制御電圧を所定時間積分し、積分結果を出力する積分器と、前記積分結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記容量の容量値を調整する容量値制御信号を生成し前記ローパスフィルタへ出力する制御部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＰＬＬ回路のループ動作を安定化でき、かつ処理負荷を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態による局部発振器制御装置を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に本発明の実施形態に係る局部発振器制御装置の概略構成を示す。局部発振器制御装置は位相比較器１、チャージポンプ回路２、ローパスフィルタ３、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４、及び分周器５を有するＰＬＬ回路に、積分器６、ＡＤ変換器７、制御部８、及びスイッチ９を備えたものである。
【００１３】
電圧制御発振器４からの発振信号が分周器５で１／Ｎに分周される。この分周信号と基準信号ｆｓとが位相比較器１で比較される。位相比較器１は位相差に比例した位相誤差信号をチャージポンプ回路２に出力する。
【００１４】
チャージポンプ回路２は位相誤差信号に基づいてチャージポンプ動作を行い、電流信号（チャージポンプ電流）を出力する。この電流信号の電流値は、制御部８から出力される電流制御信号により可変制御される。
【００１５】
ローパスフィルタ３はチャージポンプ回路２から出力される電流信号を平滑化し、制御電圧を出力する。電圧制御発振器４はこの制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成する。これによりＰＬＬループが動作する。
【００１６】
積分器６はローパスフィルタ３から出力される制御電圧をスイッチ９を介して受信し、積分する。積分器６の出力がアナログデジタル変換器であるＡＤ変換器７を介して制御部８へ入力される。
【００１７】
制御部８はこの入力と目標値とを比較し、比較結果に基づいて電流制御信号を生成し、チャージポンプ回路２へ出力する。目標値については後述する。
【００１８】
積分器６の構成例を図２に示す。積分器６は演算増幅器６１、演算増幅器６１の反転入力端子ＩＮ１に一端が接続された抵抗６２、演算増幅器６１の非反転入力端子ＩＮ２に一端が接続され他端が接地された容量６３、演算増幅器６１の反転入力端子ＩＮ１と出力端子ＯＵＴとの間に接続された容量６４、演算増幅器６１の反転入力端子ＩＮ１と非反転入力端子ＩＮ２との間に接続されたスイッチ６５、及び演算増幅器６１の出力端子ＯＵＴに一端が接続され他端が接地されたスイッチ６６を有する。
【００１９】
制御電圧が抵抗６２を介して反転入力端子ＩＮ１に入力される。
【００２０】
発振周波数切り替え時のループ帯域の調整方法について説明する。まず図３（ａ）に示すように発振周波数切り替え前のロック状態でスイッチ９（図示せず）、６５、６６をオンして積分器６の入力をショートする。スイッチ９、６５、６６のオンオフ制御は制御部８が行う。
【００２１】
その後、発振周波数の変更に伴い図３（ｂ）に示すようにスイッチ６５、６６をオフして、発振周波数変更前の制御電圧を基準として積分を開始する。そして一定時間経過後、スイッチ９（図示せず）をオフし、図３（ｃ）に示すようにＡＤ変換器７が積分器６の出力（積分結果）を読み出す。
【００２２】
この時、ＰＬＬ回路のループ帯域が広い場合、図４における破線に示すように短時間でロックアップされ積分結果が大きくなる。一方、ループ帯域が狭い場合、図４における実線に示すようにロックアップ時間が長くなり、積分結果は小さくなる。
【００２３】
なお、時刻ｔ１が積分開始時刻、時刻ｔ２が積分結果読み出し時刻を示す。
【００２４】
制御部８は図５に示すような制御電圧が所望の（理想的な）上がり方をした場合の積分結果ｄを格納している。この値ｄが上述の目標値である。制御部８は目標値ｄと積分器６から出力される積分結果とを比較する。そして比較結果に基づいて電流制御信号を生成し、チャージポンプ回路２へ出力する。
【００２５】
例えば積分結果が目標値より大きかった場合は電流信号の電流値を小さくするように電流制御信号を生成する。一方、積分結果が目標値より小さかった場合は電流信号の電流値を大きくするように電流制御信号を生成する。
【００２６】
積分結果が目標値（又は目標値を含む所定の範囲）と一致するまで上記の制御電圧の積分、積分結果と目標値との比較、比較結果に基づく電流制御信号の生成・出力を繰り返す。
【００２７】
積分結果が同じ時、制御電圧の上がり方の挙動も同じになる。その場合、ＰＬＬループ特性が同じになり、ループ帯域を一定にすることができる。
【００２８】
従って、発振周波数の切り替え時にチャージポンプ電流を調整して制御電圧の積分結果を目標値に合わせることで、ループ帯域のばらつきが抑えられ、不要なスプリアスの増加を抑制できる。
【００２９】
このように本実施形態による局部発振器制御装置により、ＰＬＬ回路のループ動作を安定化できる。また、この局部発振器制御装置は制御電圧を積分することによる一定時間経過後の電圧情報を用いており、かつ単に積分結果の大小比較をするものであるため、処理負荷を軽減できる。
【００３０】
上述した実施の形態は一例であって限定的なものではないと考えられるべきである。例えば周波数切り替え時にチャージポンプ電流を最小値に設定し、積分結果と目標値との比較結果に基づいて徐々にチャージポンプ電流を大きくするように調整しても良い。
【００３１】
また、周波数切り替え時にチャージポンプ電流を最大値に設定し、積分結果と目標値との比較結果に基づいて徐々にチャージポンプ電流を小さくするように調整しても良い。
【００３２】
また、上記実施形態ではチャージポンプ電流を可変にしていたが、図６に示すようにローパスフィルタ３を構成する抵抗又は容量の値を調整するようにしても良い。ローパスフィルタ３の抵抗値、容量値の調整によりチャージポンプ電流の調整と同様の効果が得られるためである。
【００３３】
この場合、制御部８は積分結果と目標値との比較結果に基づいて抵抗値制御信号又は容量値制御信号を生成し、ローパスフィルタ３へ出力する。
【００３４】
例えば積分結果が目標値より小さかった場合は抵抗値（容量値）を下げるように抵抗値（容量値）制御信号を生成し、出力する。一方、積分結果が目標値より大きかった場合は抵抗値（容量値）を上げるように抵抗値（容量値）制御信号を生成し、出力する。
【００３５】
本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態による局部発振器制御装置の概略構成図である。
【図２】積分器の構成例を示す図である。
【図３】積分器の動作を示す図である。
【図４】制御電圧及び積分結果の変化を示すグラフである。
【図５】理想的な制御電圧及び積分結果の変化を示すグラフである。
【図６】変形例による局部発振器制御装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  位相比較器
２  チャージポンプ回路
３  ローパスフィルタ
４  電圧制御発振器
５  分周器
６  積分器
７  ＡＤ変換器
８  制御部
９  スイッチ
【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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