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JP2009081557A - Phase lock loop circuit - Google Patents

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JP2009081557A
JP2009081557A JP2007247835A JP2007247835A JP2009081557A JP 2009081557 A JP2009081557 A JP 2009081557A JP 2007247835 A JP2007247835 A JP 2007247835A JP 2007247835 A JP2007247835 A JP 2007247835A JP 2009081557 A JP2009081557 A JP 2009081557A
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JP
Japan
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clock signal
signal
capacitor
voltage
output clock
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007247835A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Sato
一 佐藤
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Fujitsu Semiconductor Ltd
Original Assignee
Fujitsu Semiconductor Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Semiconductor Ltd filed Critical Fujitsu Semiconductor Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

【課題】出力クロック信号の周波数を高精度で制御することができる位相ロックループ回路を提供する。
【解決手段】制御電圧を保持する容量(104)と、リファレンスクロック信号に対するフィードバック信号の位相差を検出する位相検出器(101)と、前記検出された位相差に応じて、前記容量を電源電圧又は基準電位に接続する第1のスイッチ回路(SW1,SW2)と、前記容量の制御電圧に応じた発振周波数の出力クロック信号を生成し、前記出力クロック信号又は前記出力クロック信号に応じた信号を前記フィードバック信号として前記位相検出器に出力する電圧制御発振器(105)と、前記リファレンスクロック信号のエッジから一定期間又は前記出力クロック信号若しくは前記出力クロック信号に応じた信号のエッジから一定期間前記容量を前記基準電位又は前記電源電圧に接続する第2のスイッチ回路(SW3)とを有する位相ロックループ回路が提供される。
【選択図】図1
A phase locked loop circuit capable of controlling the frequency of an output clock signal with high accuracy is provided.
A capacitor (104) for holding a control voltage, a phase detector (101) for detecting a phase difference of a feedback signal with respect to a reference clock signal, and the capacitor in accordance with the detected phase difference. Alternatively, the first switch circuit (SW1, SW2) connected to the reference potential and an output clock signal having an oscillation frequency corresponding to the control voltage of the capacitor are generated, and the output clock signal or the signal corresponding to the output clock signal is generated. A voltage-controlled oscillator (105) that outputs the feedback signal to the phase detector, and the capacitance for a certain period from an edge of the reference clock signal or from an edge of the output clock signal or a signal corresponding to the output clock signal And a second switch circuit (SW3) connected to the reference potential or the power supply voltage. That the phase-locked loop circuit is provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、位相ロックループ回路に関する。   The present invention relates to a phase-locked loop circuit.

図13は、位相ロックループ(PLL)回路の構成例を示す図である。位相検出器101は、リファレンス入力端子RCKにリファレンスクロック信号RFCKを入力し、フィードバック入力端子FBに出力クロック信号OCKを入力し、アップ出力端子UPからスイッチSW1の制御信号を出力し、ダウン出力端子DOWNからスイッチSW2の制御信号を出力する。電流源102及びスイッチSW1の直列接続回路は、正の電源電圧及び電圧制御発振器(VCO)105の入力端子IN間に接続される。スイッチSW2及び電流源103の直列接続回路は、VCO105の入力端子IN及び基準電位(グランド電位)間に接続される。容量104は、VCO105の入力端子IN及び基準電位間に接続される。VCO105は、出力端子OUTから出力クロック信号OCKを出力する。   FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a phase lock loop (PLL) circuit. The phase detector 101 inputs the reference clock signal RFCK to the reference input terminal RCK, inputs the output clock signal OCK to the feedback input terminal FB, outputs the control signal of the switch SW1 from the up output terminal UP, and outputs the down output terminal DOWN. Outputs a control signal for the switch SW2. A series connection circuit of the current source 102 and the switch SW1 is connected between the positive power supply voltage and the input terminal IN of the voltage controlled oscillator (VCO) 105. A series connection circuit of the switch SW2 and the current source 103 is connected between the input terminal IN of the VCO 105 and a reference potential (ground potential). The capacitor 104 is connected between the input terminal IN of the VCO 105 and a reference potential. The VCO 105 outputs an output clock signal OCK from the output terminal OUT.

図14(A)及び(B)は、図13のPLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。スイッチSW1は、アップ出力端子UPがハイレベルになるとオンし、アップ出力端子UPがローレベルになるとオフする。スイッチSW2は、ダウン出力端子DOWNがハイレベルになるとオンし、ダウン出力端子DOWNがローレベルになるとオフする。   14A and 14B are timing charts showing an operation example of the PLL circuit of FIG. The switch SW1 is turned on when the up output terminal UP becomes high level, and turned off when the up output terminal UP becomes low level. The switch SW2 is turned on when the down output terminal DOWN becomes high level, and turned off when the down output terminal DOWN becomes low level.

図14(A)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差φ1進んでいる場合を示す。位相検出器101は、出力クロック信号OCKの立ち上がりエッジからリファレンスクロック信号RFCKの立ち上がりエッジまでの間、ダウン出力端子DOWNからハイレベルの制御信号を出力する。その制御信号がハイレベルになるとスイッチSW2はオンし、容量104は基準電位に接続され、容量104の電圧Vcntlは電圧V1低下する。VCO105は、電圧Vcntlが低下すると、出力クロック信号OCKの発振周波数が低くなるように制御する。その結果、位相差φ1が小さくなり、やがて位相差φ1が0になり、出力クロック信号OCKはリファレンスクロック信号RFCKと同じ周波数になる。   FIG. 14A shows a case where the output clock signal OCK is advanced by the phase difference φ1 with respect to the reference clock signal RFCK. The phase detector 101 outputs a high-level control signal from the down output terminal DOWN from the rising edge of the output clock signal OCK to the rising edge of the reference clock signal RFCK. When the control signal becomes high level, the switch SW2 is turned on, the capacitor 104 is connected to the reference potential, and the voltage Vcntl of the capacitor 104 decreases by the voltage V1. The VCO 105 controls the oscillation frequency of the output clock signal OCK to be lowered when the voltage Vcntl is lowered. As a result, the phase difference φ1 becomes small, eventually the phase difference φ1 becomes 0, and the output clock signal OCK has the same frequency as the reference clock signal RFCK.

図14(B)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差φ1遅れている場合を示す。位相検出器101は、リファレンスクロック信号RFCKの立ち上がりエッジから出力クロック信号OCKの立ち上がりエッジまでの間、アップ出力端子UPからハイレベルの制御信号を出力する。その制御信号がハイレベルになるとスイッチSW1はオンし、容量104は電源電圧に接続され、容量104の電圧Vcntlは電圧V1上昇する。VCO105は、電圧Vcntlが上昇すると、出力クロック信号OCKの発振周波数が高くなるように制御する。その結果、位相差φ1が小さくなり、やがて位相差φ1が0になり、出力クロック信号OCKはリファレンスクロック信号RFCKと同じ周波数になる。   FIG. 14B shows a case where the output clock signal OCK is delayed by a phase difference φ1 with respect to the reference clock signal RFCK. The phase detector 101 outputs a high-level control signal from the up output terminal UP from the rising edge of the reference clock signal RFCK to the rising edge of the output clock signal OCK. When the control signal becomes high level, the switch SW1 is turned on, the capacitor 104 is connected to the power supply voltage, and the voltage Vcntl of the capacitor 104 increases by the voltage V1. The VCO 105 controls the oscillation frequency of the output clock signal OCK to increase as the voltage Vcntl increases. As a result, the phase difference φ1 becomes small, eventually the phase difference φ1 becomes 0, and the output clock signal OCK has the same frequency as the reference clock signal RFCK.

図15は、図13のPLL回路の位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。位相差φは、リファレンスクロック信号RFCKに対する出力クロック信号OCKの位相差である。電圧変動量ΔVcntlは、電圧Vcntlの変動量である。図14(A)及び(B)に示すように、位相差φが小さくなるほど、ダウン出力端子DOWN及びアップ出力端子UPのパルス幅が小さくなり、微小な位相差φのときの電圧変動量ΔVcntlを制御することができない。これは位相差φが0付近の時点で、スイッチSW1とスイッチSW2の切り替わり点があるため、アップ出力端子UP又はダウン出力端子DOWNのパルス幅がある程度以下になったとき波形が潰れ、位相差φと電圧変動量ΔVcntlとの線形性が崩れるためである。   FIG. 15 is a graph showing the relationship between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. The phase difference φ is the phase difference of the output clock signal OCK with respect to the reference clock signal RFCK. The voltage fluctuation amount ΔVcntl is the fluctuation amount of the voltage Vcntl. As shown in FIGS. 14A and 14B, the smaller the phase difference φ, the smaller the pulse widths of the down output terminal DOWN and the up output terminal UP, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl when the phase difference φ is small is obtained. I can't control it. This is because when there is a switching point between the switch SW1 and the switch SW2 when the phase difference φ is near 0, the waveform is crushed when the pulse width of the up output terminal UP or the down output terminal DOWN becomes below a certain level, and the phase difference φ This is because the linearity of the voltage fluctuation amount ΔVcntl is lost.

図19は、図13のPLL回路のより具体的な位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。位相差φが−φ1から+φ1までの間の小さいときには、電圧変動量ΔVcntlが0になってしまう。以下、図16(A)〜(C)、図17(A)〜(C)及び図18を参照しながら説明する。   FIG. 19 is a graph showing a more specific relationship between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. When the phase difference φ is small between −φ1 and + φ1, the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes zero. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 16A to 16C, FIGS. 17A to 17C, and FIG.

図16(A)〜(C)、図17(A)〜(C)及び図18は、図13のPLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。   FIGS. 16A to 16C, FIGS. 17A to 17C, and FIG. 18 are timing charts showing an operation example of the PLL circuit of FIG.

図16(A)〜(C)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相が進んでいる場合を示す。図16(A)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して大きい位相差φ3進んでおり、電圧変動量ΔVcntlが電圧−V3になる。図16(B)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して中位の位相差φ2進んでおり、電圧変動量ΔVcntlが電圧−V2になる。図16(C)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して小さい位相差φ1進んでおり、電圧変動量ΔVcntlが0になる。位相差−φ3及び−φ2のときには、ダウン出力端子DOWNのパルス波形が崩れておらず、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの線形性が保たれている。これに対し、位相差−φ1のときには、ダウン出力端子DOWNのパルス波形が崩れ、電圧変動量ΔVcntlが0になってしまう。   16A to 16C show a case where the phase of the output clock signal OCK is advanced with respect to the reference clock signal RFCK. In FIG. 16A, the output clock signal OCK has a large phase difference φ3 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage −V3. In FIG. 16B, the output clock signal OCK is advanced by the intermediate phase difference φ2 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage −V2. In FIG. 16C, the output clock signal OCK is advanced by a small phase difference φ1 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes zero. When the phase difference is −φ3 and −φ2, the pulse waveform of the down output terminal DOWN is not broken, and the linearity of the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is maintained. On the other hand, when the phase difference is −φ1, the pulse waveform of the down output terminal DOWN collapses and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes zero.

図17(A)〜(C)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相が遅れている場合を示す。図17(A)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して大きい位相差φ3遅れており、電圧変動量ΔVcntlが電圧V3になる。図17(B)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して中位の位相差φ2遅れており、電圧変動量ΔVcntlが電圧V2になる。図17(C)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して小さい位相差φ1遅れており、電圧変動量ΔVcntlが0になる。位相差φ3及びφ2のときには、アップ出力端子UPのパルス波形が崩れておらず、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの線形性が保たれている。これに対し、位相差φ1のときには、アップ出力端子UPのパルス波形が崩れ、電圧変動量ΔVcntlが0になってしまう。   17A to 17C show a case where the phase of the output clock signal OCK is delayed with respect to the reference clock signal RFCK. In FIG. 17A, the output clock signal OCK is delayed by a large phase difference φ3 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage V3. In FIG. 17B, the output clock signal OCK is delayed by a medium phase difference φ2 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage V2. In FIG. 17C, the output clock signal OCK is delayed by a small phase difference φ1 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes zero. When the phase differences are φ3 and φ2, the pulse waveform of the up output terminal UP is not broken, and the linearity of the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is maintained. On the other hand, when the phase difference is φ1, the pulse waveform at the up output terminal UP collapses and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes zero.

図18は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差がない場合を示す。位相差φが0であるときには、電圧変動量ΔVcntlが0になる。   FIG. 18 shows a case where the output clock signal OCK has no phase difference with respect to the reference clock signal RFCK. When the phase difference φ is 0, the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes 0.

以上のように、位相差φが−φ1から+φ1までの小さいときには、電圧変動量ΔVcntlが0になり、位相差φと電圧変動量ΔVcntlとの間の線形性が崩れてしまい、出力クロック信号OCKの周波数をリファレンスクロック信号RFCKの周波数に高精度で一致させることができない。   As described above, when the phase difference φ is small from −φ1 to + φ1, the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes 0, the linearity between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is lost, and the output clock signal OCK Cannot be matched with the frequency of the reference clock signal RFCK with high accuracy.

また、下記の特許文献1には、入力する信号間の位相差を検出し該位相差に応じた信号を出力する位相比較部と、前記位相比較部が出力する信号を入力し直流電圧に変換する低域フィルタと、前記低域フィルタに縦続接続するとともに前記直流電圧により制御され所定の周波数の信号を発生し該信号を出力する電圧制御発振部と、前記電圧制御発振部の出力信号を分周するとともに前記位相比較部に帰還接続する分周器とからなるPLL回路において、前記位相比較部が出力する位相差に応じた信号に基づき遅延量制御信号を生成する遅延制御部と、前記分周器の出力信号を遅延制御部の制御により所定時間遅らせて位相比較部に帰還接続する遅延部とからなり、前記遅延制御部が入力した位相差信号に基づき遅延量制御信号を生成し、遅延部は該遅延量制御信号に基づき、分周器の出力を相応する時間遅らせて位相比較部に帰還接続することにより、該帰還信号を基準信号に位相同期させることを特徴とするPLL回路が記載されている。   In Patent Document 1 below, a phase comparison unit that detects a phase difference between input signals and outputs a signal corresponding to the phase difference, and a signal output from the phase comparison unit are input and converted to a DC voltage. A low-pass filter that connects to the low-pass filter, generates a signal having a predetermined frequency controlled by the DC voltage, and outputs the signal, and the output signal of the voltage-controlled oscillator is divided. A delay control unit configured to generate a delay amount control signal based on a signal corresponding to a phase difference output from the phase comparison unit; The delay unit delays the output signal for a predetermined time by the control of the delay control unit and is connected to the phase comparison unit in a feedback manner. The delay control unit generates a delay amount control signal based on the phase difference signal input by the delay control unit. Describes a PLL circuit characterized in that the feedback signal is phase-synchronized with a reference signal by delay-connecting the output of the divider by a corresponding time and feedback-connecting to the phase comparator based on the delay amount control signal. ing.

また、下記の特許文献2には、電圧制御発振器の出力を分周して得られるフィードバック信号とリファレンスクロック信号とを位相比較器で位相比較し、この比較結果に応じて制御回路により前記電圧制御発振器を制御するPLL回路において、前記フィードバック信号及び前記リファレンスクロック信号の一方を入力信号とし、この入力信号を時間軸方向に変調して前記位相比較器に与える変調回路を設けたことを特徴とするPLL回路が記載されている。   In Patent Document 2 below, a feedback signal obtained by dividing the output of the voltage controlled oscillator and a reference clock signal are phase-compared by a phase comparator, and the voltage control is performed by a control circuit according to the comparison result. In the PLL circuit for controlling an oscillator, a modulation circuit is provided which takes one of the feedback signal and the reference clock signal as an input signal, modulates the input signal in the time axis direction, and supplies the modulated signal to the phase comparator. A PLL circuit is described.

特開平6−276089号公報JP-A-6-276089 特開平10−163860号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-163860

本発明の目的は、出力クロック信号の周波数を高精度で制御することができる位相ロックループ回路を提供することである。   An object of the present invention is to provide a phase locked loop circuit capable of controlling the frequency of an output clock signal with high accuracy.

本発明の位相ロックループ回路は、制御電圧を保持する容量と、リファレンスクロック信号に対するフィードバック信号の位相差を検出する位相検出器と、前記検出された位相差に応じて、前記容量を電源電圧又は基準電位に接続する第1のスイッチ回路と、前記容量の制御電圧に応じた発振周波数の出力クロック信号を生成し、前記出力クロック信号又は前記出力クロック信号に応じた信号を前記フィードバック信号として前記位相検出器に出力する電圧制御発振器と、前記リファレンスクロック信号のエッジから一定期間又は前記出力クロック信号若しくは前記出力クロック信号に応じた信号のエッジから一定期間前記容量を前記基準電位又は前記電源電圧に接続する第2のスイッチ回路とを有することを特徴とする。   The phase-locked loop circuit of the present invention includes a capacitor that holds a control voltage, a phase detector that detects a phase difference of a feedback signal with respect to a reference clock signal, and the capacitor according to the detected phase difference. A first switch circuit connected to a reference potential; and an output clock signal having an oscillation frequency corresponding to the control voltage of the capacitor, and the output clock signal or a signal corresponding to the output clock signal as the feedback signal A voltage-controlled oscillator that outputs to the detector, and connects the capacitor to the reference potential or the power supply voltage for a certain period from the edge of the reference clock signal or for a certain period from the edge of the output clock signal or a signal corresponding to the output clock signal And a second switch circuit.

容量を電源電圧又は基準電位に接続する境界点を位相差の0点から遠ざけることができるので、位相差が0付近においても出力クロック信号の周波数を高精度で制御することができる。   Since the boundary point connecting the capacitor to the power supply voltage or the reference potential can be moved away from the zero point of the phase difference, the frequency of the output clock signal can be controlled with high accuracy even when the phase difference is near zero.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による位相ロックループ(PLL)回路の構成例を示す図である。位相検出器101は、リファレンス入力端子RCKにリファレンスクロック信号RFCKを入力し、フィードバック入力端子FBにフィードバック信号OCK_2を入力し、アップ出力端子UPからスイッチSW1の制御信号を出力し、ダウン出力端子DOWNからスイッチSW2の制御信号を出力する。電流源102及びスイッチSW1の直列接続回路は、正の電源電圧及び電圧制御発振器(VCO)105の入力端子IN間に接続される。スイッチSW2及び電流源103の直列接続回路は、VCO105の入力端子IN及び基準電位(グランド電位)間に接続される。容量104は、VCO105の入力端子IN及び基準電位間に接続される。VCO105は、出力端子OUTから出力クロック信号OCKを出力する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a phase-locked loop (PLL) circuit according to the first embodiment of the present invention. The phase detector 101 inputs the reference clock signal RFCK to the reference input terminal RCK, inputs the feedback signal OCK_2 to the feedback input terminal FB, outputs the control signal of the switch SW1 from the up output terminal UP, and from the down output terminal DOWN. A control signal for the switch SW2 is output. A series connection circuit of the current source 102 and the switch SW1 is connected between the positive power supply voltage and the input terminal IN of the voltage controlled oscillator (VCO) 105. A series connection circuit of the switch SW2 and the current source 103 is connected between the input terminal IN of the VCO 105 and a reference potential (ground potential). The capacitor 104 is connected between the input terminal IN of the VCO 105 and a reference potential. The VCO 105 outputs an output clock signal OCK from the output terminal OUT.

遅延回路111は、出力クロック信号OCKを遅延時間t遅延してフィードバック信号OCK_2を出力する。フィードバック信号OCK_2は、位相検出器101のフィードバック入力端子FBに入力される。遅延回路112は、リファレンスクロック信号RFCKを遅延時間t遅延して信号を出力する。論理積(AND)回路113は、遅延回路112の出力信号の論理反転信号及びリファレンスクロック信号RFCKの論理積信号DOWN_2を出力する。スイッチSW3及び電流源114の直列接続回路は、VCO105の入力端子IN及び基準電位間に接続される。スイッチSW3は、信号DOWN_2に応じてオン又はオフする。   The delay circuit 111 delays the output clock signal OCK by a delay time t and outputs a feedback signal OCK_2. The feedback signal OCK_2 is input to the feedback input terminal FB of the phase detector 101. The delay circuit 112 delays the reference clock signal RFCK by a delay time t and outputs a signal. A logical product (AND) circuit 113 outputs a logical product signal DOWN_2 of the logical inversion signal of the output signal of the delay circuit 112 and the reference clock signal RFCK. A series connection circuit of the switch SW3 and the current source 114 is connected between the input terminal IN of the VCO 105 and the reference potential. The switch SW3 is turned on or off according to the signal DOWN_2.

図2(A)及び(B)は、図1のPLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。スイッチSW1は、アップ出力端子UPがハイレベルになるとオンし、アップ出力端子UPがローレベルになるとオフする。スイッチSW2は、ダウン出力端子DOWNがハイレベルになるとオンし、ダウン出力端子DOWNがローレベルになるとオフする。スイッチSW3は、信号DOWN_2がハイレベルになるとオンし、信号DOWN_2がローレベルになるとオフする。   2A and 2B are timing charts showing an operation example of the PLL circuit of FIG. The switch SW1 is turned on when the up output terminal UP becomes high level, and turned off when the up output terminal UP becomes low level. The switch SW2 is turned on when the down output terminal DOWN becomes high level, and turned off when the down output terminal DOWN becomes low level. The switch SW3 is turned on when the signal DOWN_2 becomes high level, and turned off when the signal DOWN_2 becomes low level.

図2(A)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差φ1進んでいる場合を示す。遅延回路111は、出力クロック信号OCKを遅延時間t遅延してフィードバック信号OCK_2を出力する。位相検出器101は、リファレンスクロック信号RFCKの立ち上がりエッジからフィードバック信号OCK_2の立ち上がりエッジまでの間、アップ出力端子UPからハイレベルの制御信号を出力する。論理積回路113は、リファレンスクロック信号RFCKの立ち上がりエッジから遅延時間tの間ハイレベルとなる信号DOWN_2を出力する。アップ出力端子UPがハイレベルの間、スイッチSW1はオンし、容量104は電源電圧に接続される。また、信号DOWN_2がハイレベルの間、スイッチSW3はオンし、容量104は基準電位に接続される。その結果、容量104の電圧Vcntlは、信号DOWN_2がハイレベルかつアップ出力端子UPがローレベルの期間において電圧V1低下する。VCO105は、電圧Vcntlが低下すると、出力クロック信号OCKの発振周波数が低くなるように制御する。その結果、位相差φ1が小さくなり、やがて位相差φ1が0になり、出力クロック信号OCKはリファレンスクロック信号RFCKと同じ周波数になる。   FIG. 2A shows a case where the output clock signal OCK is advanced by the phase difference φ1 with respect to the reference clock signal RFCK. The delay circuit 111 delays the output clock signal OCK by a delay time t and outputs a feedback signal OCK_2. The phase detector 101 outputs a high-level control signal from the up output terminal UP from the rising edge of the reference clock signal RFCK to the rising edge of the feedback signal OCK_2. The AND circuit 113 outputs a signal DOWN_2 that becomes a high level during the delay time t from the rising edge of the reference clock signal RFCK. While the up output terminal UP is at the high level, the switch SW1 is turned on and the capacitor 104 is connected to the power supply voltage. Further, while the signal DOWN_2 is at a high level, the switch SW3 is turned on and the capacitor 104 is connected to the reference potential. As a result, the voltage Vcntl of the capacitor 104 decreases by the voltage V1 during the period when the signal DOWN_2 is at the high level and the up output terminal UP is at the low level. The VCO 105 controls the oscillation frequency of the output clock signal OCK to be lowered when the voltage Vcntl is lowered. As a result, the phase difference φ1 becomes small, eventually the phase difference φ1 becomes 0, and the output clock signal OCK has the same frequency as the reference clock signal RFCK.

図2(B)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差φ1遅れている場合を示す。遅延回路111は、出力クロック信号OCKを遅延時間t遅延してフィードバック信号OCK_2を出力する。位相検出器101は、リファレンスクロック信号RFCKの立ち上がりエッジからフィードバック信号OCK_2の立ち上がりエッジまでの間、アップ出力端子UPからハイレベルの制御信号を出力する。論理積回路113は、リファレンスクロック信号RFCKの立ち上がりエッジから遅延時間tの間ハイレベルとなる信号DOWN_2を出力する。アップ出力端子UPがハイレベルの間、スイッチSW1はオンし、容量104は電源電圧に接続される。また、信号DOWN_2がハイレベルの間、スイッチSW3はオンし、容量104は基準電位に接続される。その結果、容量104の電圧Vcntlは、出力端子UPがハイレベルかつ信号DOWN_2がローレベルの期間において電圧V1上昇する。VCO105は、電圧Vcntlが上昇すると、出力クロック信号OCKの発振周波数が高くなるように制御する。その結果、位相差φ1が小さくなり、やがて位相差φ1が0になり、出力クロック信号OCKはリファレンスクロック信号RFCKと同じ周波数になる。   FIG. 2B shows a case where the output clock signal OCK is delayed by a phase difference φ1 with respect to the reference clock signal RFCK. The delay circuit 111 delays the output clock signal OCK by a delay time t and outputs a feedback signal OCK_2. The phase detector 101 outputs a high-level control signal from the up output terminal UP from the rising edge of the reference clock signal RFCK to the rising edge of the feedback signal OCK_2. The AND circuit 113 outputs a signal DOWN_2 that becomes a high level during the delay time t from the rising edge of the reference clock signal RFCK. While the up output terminal UP is at the high level, the switch SW1 is turned on and the capacitor 104 is connected to the power supply voltage. Further, while the signal DOWN_2 is at a high level, the switch SW3 is turned on and the capacitor 104 is connected to the reference potential. As a result, the voltage Vcntl of the capacitor 104 increases by the voltage V1 during the period when the output terminal UP is at the high level and the signal DOWN_2 is at the low level. The VCO 105 controls the oscillation frequency of the output clock signal OCK to increase as the voltage Vcntl increases. As a result, the phase difference φ1 becomes small, eventually the phase difference φ1 becomes 0, and the output clock signal OCK has the same frequency as the reference clock signal RFCK.

図3は、図1のPLL回路の位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。位相差φは、リファレンスクロック信号RFCKに対する出力クロック信号OCKの位相差である。電圧変動量ΔVcntlは、電圧Vcntlの変動量である。図2(A)及び(B)に示すように、位相差φの進み量が大きくなるほど、アップ出力端子UPのパルス幅が小さくなり、位相差φが−φ1より小さい所定区間の電圧変動量ΔVcntlを制御することができない。すなわち、スイッチSW1及びSW2の動作切り替わり時点が位相差φの0点から離れ、−φ1より小さい時点に位置するので、絶対値が微小な位相差でも電圧変動量ΔVcntlを制御することが可能になり、スキュー(Skew)やジッター(Jitter)が改善する。本実施形態によれば、位相差φが−φ1より大きいときには、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの間の線形性を保つことができるので、出力クロック信号OCKの周波数をリファレンスクロック信号RFCKの周波数に高精度で一致させることができる。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. The phase difference φ is the phase difference of the output clock signal OCK with respect to the reference clock signal RFCK. The voltage fluctuation amount ΔVcntl is the fluctuation amount of the voltage Vcntl. As shown in FIGS. 2A and 2B, as the advance amount of the phase difference φ increases, the pulse width of the up output terminal UP decreases, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl in a predetermined section where the phase difference φ is smaller than −φ1. Can not control. That is, since the operation switching time of the switches SW1 and SW2 is away from the zero point of the phase difference φ and is located at a time point smaller than −φ1, the voltage fluctuation amount ΔVcntl can be controlled even with a phase difference having a small absolute value. , Skew and Jitter are improved. According to the present embodiment, when the phase difference φ is larger than −φ1, the linearity between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl can be maintained, so that the frequency of the output clock signal OCK is set to the frequency of the reference clock signal RFCK. Can be matched with high accuracy.

図7は、図1のPLL回路のより具体的な位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。位相差φが−φ2付近の間、電圧変動量ΔVcntlが0になり、位相差φが−φ2より大きいときには位相差φと電圧変動量ΔVcntlの間の線形性を保つことができる。以下、図4(A)〜(C)、図5(A)〜(C)及び図6を参照しながら説明する。   FIG. 7 is a graph showing a more specific relationship between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. While the phase difference φ is in the vicinity of −φ2, the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes 0, and when the phase difference φ is larger than −φ2, the linearity between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl can be maintained. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 4A to 4C, FIGS. 5A to 5C, and FIG.

図4(A)〜(C)、図5(A)〜(C)及び図6は、図1のPLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。   FIGS. 4A to 4C, FIGS. 5A to 5C, and FIG. 6 are timing charts showing an operation example of the PLL circuit of FIG.

図4(A)〜(C)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相が進んでいる場合を示す。図4(A)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して大きい位相差φ3進んでおり、電圧変動量ΔVcntlが電圧−V3になる。図4(B)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して中位の位相差φ2進んでおり、アップ出力端子UPのパルス波形が崩れ、電圧変動量ΔVcntlが電圧−V2になる。図4(C)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して小さい位相差φ1進んでおり、電圧変動量ΔVcntlが電圧−V1になる。位相差−φ3及び−φ1のときには、ダウン出力端子DOWNのパルス波形及びアップ出力端子UPのパルス波形が崩れておらず、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの線形性が保たれている。これに対し、位相差−φ2のときには、アップ出力端子UPのパルス波形が崩れ、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの間の線形性が保たれない。   4A to 4C show a case where the phase of the output clock signal OCK is advanced with respect to the reference clock signal RFCK. In FIG. 4A, the output clock signal OCK is advanced by a large phase difference φ3 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage −V3. In FIG. 4B, the output clock signal OCK is advanced by the intermediate phase difference φ2 with respect to the reference clock signal RFCK, the pulse waveform of the up output terminal UP collapses, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage −V2. In FIG. 4C, the output clock signal OCK is advanced by a small phase difference φ1 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage −V1. When the phase difference is −φ3 and −φ1, the pulse waveform of the down output terminal DOWN and the pulse waveform of the up output terminal UP are not broken, and the linearity of the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is maintained. On the other hand, when the phase difference is −φ2, the pulse waveform of the up output terminal UP collapses, and the linearity between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is not maintained.

図5(A)〜(C)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相が遅れている場合を示す。図5(A)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して大きい位相差φ3遅れており、電圧変動量ΔVcntlが電圧V3になる。図5(B)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して中位の位相差φ2遅れており、電圧変動量ΔVcntlが電圧V2になる。図5(C)では、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して小さい位相差φ1遅れており、電圧変動量ΔVcntlが電圧V1になる。位相差φ3、φ2及びφ1のときには、アップ出力端子UPのパルス波形が崩れておらず、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの線形性が保たれている。   5A to 5C show a case where the phase of the output clock signal OCK is delayed with respect to the reference clock signal RFCK. In FIG. 5A, the output clock signal OCK is delayed by a large phase difference φ3 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage V3. In FIG. 5B, the output clock signal OCK is delayed by a medium phase difference φ2 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage V2. In FIG. 5C, the output clock signal OCK is delayed by a small phase difference φ1 with respect to the reference clock signal RFCK, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes the voltage V1. When the phase differences are φ3, φ2, and φ1, the pulse waveform of the up output terminal UP is not collapsed, and the linearity of the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is maintained.

図6は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差がない場合を示す。位相差φが0であるときには、アップ出力端子UPのパルス及び信号DOWN_2のハイレベル期間が同じになり、電圧変動量ΔVcntlが0になる。   FIG. 6 shows a case where the output clock signal OCK has no phase difference with respect to the reference clock signal RFCK. When the phase difference φ is 0, the pulse of the up output terminal UP and the high level period of the signal DOWN_2 are the same, and the voltage fluctuation amount ΔVcntl becomes 0.

以上のように、位相差φが−φ2より大きいときには、アップ出力端子UPのパルス波形が崩れず、位相差φと電圧変動量ΔVcntlとの間の線形性が保たれる。特に、位相差φが0付近のときにも、位相差φと電圧変動量ΔVcntlとの間の線形性が保たれる。その結果、出力クロック信号OCKの周波数をリファレンスクロック信号RFCKの周波数に高精度で一致させることができる。   As described above, when the phase difference φ is larger than −φ2, the pulse waveform of the up output terminal UP is not collapsed, and the linearity between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is maintained. In particular, the linearity between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is maintained even when the phase difference φ is near zero. As a result, the frequency of the output clock signal OCK can be matched with the frequency of the reference clock signal RFCK with high accuracy.

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態によるPLL回路の構成例を示す図である。位相検出器101は、リファレンス入力端子RCKにリファレンスクロック信号RFCKを入力し、フィードバック入力端子FBにフィードバック信号OCK_2を入力し、アップ出力端子UPからスイッチSW1の制御信号を出力し、ダウン出力端子DOWNからスイッチSW2の制御信号を出力する。電流源102及びスイッチSW1の直列接続回路は、正の電源電圧及び電圧制御発振器(VCO)105の入力端子IN間に接続される。スイッチSW2及び電流源103の直列接続回路は、VCO105の入力端子IN及び基準電位(グランド電位)間に接続される。容量104は、VCO105の入力端子IN及び基準電位間に接続される。VCO105は、出力端子OUTからクロック信号OCK_2を出力する。クロック信号OCK_2は、フィードバック信号として位相検出器101のフィードバック入力端子FBに入力される。遅延回路811は、クロック信号OCK_2を遅延時間t遅延して出力クロック信号OCKを出力する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a PLL circuit according to the second embodiment of the present invention. The phase detector 101 inputs the reference clock signal RFCK to the reference input terminal RCK, inputs the feedback signal OCK_2 to the feedback input terminal FB, outputs the control signal of the switch SW1 from the up output terminal UP, and from the down output terminal DOWN. A control signal for the switch SW2 is output. A series connection circuit of the current source 102 and the switch SW1 is connected between the positive power supply voltage and the input terminal IN of the voltage controlled oscillator (VCO) 105. A series connection circuit of the switch SW2 and the current source 103 is connected between the input terminal IN of the VCO 105 and a reference potential (ground potential). The capacitor 104 is connected between the input terminal IN of the VCO 105 and a reference potential. The VCO 105 outputs a clock signal OCK_2 from the output terminal OUT. The clock signal OCK_2 is input to the feedback input terminal FB of the phase detector 101 as a feedback signal. The delay circuit 811 delays the clock signal OCK_2 by a delay time t and outputs an output clock signal OCK.

遅延回路812は、クロック信号OCK_2を遅延時間t遅延して信号を出力する。論理積(AND)回路813は、遅延回路812の出力信号の論理反転信号及びクロック信号OCK_2の論理積信号UP_2を出力する。スイッチSW3及び電流源814の直列接続回路は、正の電源電圧及びVCO105の入力端子IN間に接続される。スイッチSW3は、信号UP_2に応じてオン又はオフする。   The delay circuit 812 delays the clock signal OCK_2 by a delay time t and outputs a signal. A logical product (AND) circuit 813 outputs a logical inversion signal of the output signal of the delay circuit 812 and a logical product signal UP_2 of the clock signal OCK_2. A series connection circuit of the switch SW3 and the current source 814 is connected between the positive power supply voltage and the input terminal IN of the VCO 105. The switch SW3 is turned on or off according to the signal UP_2.

図9(A)及び(B)は、図8のPLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。スイッチSW1は、アップ出力端子UPがハイレベルになるとオンし、アップ出力端子UPがローレベルになるとオフする。スイッチSW2は、ダウン出力端子DOWNがハイレベルになるとオンし、ダウン出力端子DOWNがローレベルになるとオフする。スイッチSW3は、信号UP_2がハイレベルになるとオンし、信号UP_2がローレベルになるとオフする。   9A and 9B are timing charts showing an operation example of the PLL circuit of FIG. The switch SW1 is turned on when the up output terminal UP becomes high level, and turned off when the up output terminal UP becomes low level. The switch SW2 is turned on when the down output terminal DOWN becomes high level, and turned off when the down output terminal DOWN becomes low level. The switch SW3 is turned on when the signal UP_2 becomes high level and turned off when the signal UP_2 becomes low level.

図9(A)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差φ3進んでいる場合を示す。遅延回路811は、クロック信号OCK_2を遅延時間t遅延して出力クロック信号OCKを出力する。位相検出器101は、クロック信号OCK_2の立ち上がりエッジからリファレンスクロック信号RFCKの立ち上がりエッジまでの間、ダウン出力端子DOWNからハイレベルの制御信号を出力する。論理積回路813は、クロック信号OCK_2の立ち上がりエッジから遅延時間tの間ハイレベルとなる信号UP_2を出力する。ダウン出力端子DOWNがハイレベルの間、スイッチSW2はオンし、容量104は基準電位に接続される。また、信号UP_2がハイレベルの間、スイッチSW3はオンし、容量104は電源電圧に接続される。その結果、容量104の電圧Vcntlは、ダウン出力端子DOWNがハイレベルかつ信号UP_2がローレベルの期間において低下する。VCO105は、電圧Vcntlが低下すると、クロック信号OCK_2の発振周波数が低くなるように制御する。その結果、位相差φ3が小さくなり、やがて位相差φ3が0になり、出力クロック信号OCKはリファレンスクロック信号RFCKと同じ周波数になる。   FIG. 9A shows a case where the output clock signal OCK is advanced by a phase difference φ3 with respect to the reference clock signal RFCK. The delay circuit 811 delays the clock signal OCK_2 by a delay time t and outputs an output clock signal OCK. The phase detector 101 outputs a high level control signal from the down output terminal DOWN during the period from the rising edge of the clock signal OCK_2 to the rising edge of the reference clock signal RFCK. The AND circuit 813 outputs a signal UP_2 that becomes a high level during the delay time t from the rising edge of the clock signal OCK_2. While the down output terminal DOWN is at the high level, the switch SW2 is turned on and the capacitor 104 is connected to the reference potential. Further, while the signal UP_2 is at the high level, the switch SW3 is turned on, and the capacitor 104 is connected to the power supply voltage. As a result, the voltage Vcntl of the capacitor 104 decreases in a period in which the down output terminal DOWN is at a high level and the signal UP_2 is at a low level. The VCO 105 controls the oscillation frequency of the clock signal OCK_2 to be lowered when the voltage Vcntl is lowered. As a result, the phase difference φ3 becomes smaller, eventually the phase difference φ3 becomes 0, and the output clock signal OCK has the same frequency as the reference clock signal RFCK.

図9(B)は、出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差φ3遅れている場合を示す。遅延回路811は、クロック信号OCK_2を遅延時間t遅延して出力クロック信号OCKを出力する。位相検出器101は、リファレンスクロック信号RFCKの立ち上がりエッジからクロック信号OCK_2の立ち上がりエッジまでの間、アップ出力端子UPからハイレベルの制御信号を出力する。論理積回路813は、クロック信号OCK_2の立ち上がりエッジから遅延時間tの間ハイレベルとなる信号UP_2を出力する。アップ出力端子UPがハイレベルの間、スイッチSW1はオンし、容量104は電源電圧に接続される。また、信号UP_2がハイレベルの間、スイッチSW3はオンし、容量104は電源電圧に接続される。その結果、容量104の電圧Vcntlは、アップ出力端子UPがハイレベル及び信号UP_2がハイレベルの両期間において上昇する。VCO105は、電圧Vcntlが上昇すると、クロック信号OCK_2の発振周波数が高くなるように制御する。その結果、位相差φ3が小さくなり、やがて位相差φ3が0になり、出力クロック信号OCKはリファレンスクロック信号RFCKと同じ周波数になる。   FIG. 9B shows a case where the output clock signal OCK is delayed by a phase difference φ3 with respect to the reference clock signal RFCK. The delay circuit 811 delays the clock signal OCK_2 by a delay time t and outputs an output clock signal OCK. The phase detector 101 outputs a high-level control signal from the up output terminal UP from the rising edge of the reference clock signal RFCK to the rising edge of the clock signal OCK_2. The AND circuit 813 outputs a signal UP_2 that becomes a high level during the delay time t from the rising edge of the clock signal OCK_2. While the up output terminal UP is at the high level, the switch SW1 is turned on and the capacitor 104 is connected to the power supply voltage. Further, while the signal UP_2 is at the high level, the switch SW3 is turned on, and the capacitor 104 is connected to the power supply voltage. As a result, the voltage Vcntl of the capacitor 104 rises in both periods when the up output terminal UP is at the high level and the signal UP_2 is at the high level. The VCO 105 controls the oscillation frequency of the clock signal OCK_2 to increase as the voltage Vcntl increases. As a result, the phase difference φ3 becomes smaller, eventually the phase difference φ3 becomes 0, and the output clock signal OCK has the same frequency as the reference clock signal RFCK.

図10は、図8のPLL回路の位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。図9(A)及び(B)に示すように、位相差φがφ3より小さいφ2付近でアップ出力端子UP又はダウン出力端子DOWNのパルス波形が崩れ、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの線形性が崩れる。位相差φがφ2より小さいときには、ダウン出力端子DOWNのパルス波形が崩れず、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの線形性が保たれる。これにより、位相差φが0付近でも電圧変動量ΔVcntlを制御することが可能になり、スキュー(Skew)やジッター(Jitter)が改善する。本実施形態によれば、位相差φがφ2より小さいときには、位相差φと電圧変動量ΔVcntlの間の線形性を保つことができるので、出力クロック信号OCKの周波数をリファレンスクロック信号RFCKの周波数に高精度で一致させることができる。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. As shown in FIGS. 9A and 9B, the pulse waveform of the up output terminal UP or the down output terminal DOWN collapses near φ2 where the phase difference φ is smaller than φ3, and the linearity of the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl. Collapses. When the phase difference φ is smaller than φ2, the pulse waveform at the down output terminal DOWN does not collapse, and the linearity of the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl is maintained. As a result, the voltage fluctuation amount ΔVcntl can be controlled even when the phase difference φ is near 0, and the skew and jitter are improved. According to the present embodiment, when the phase difference φ is smaller than φ2, the linearity between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl can be maintained, so that the frequency of the output clock signal OCK is set to the frequency of the reference clock signal RFCK. Can be matched with high accuracy.

(第3の実施形態)
図11は、本発明の第3の実施形態によるPLL回路の構成例を示す図である。本実施形態(図11)は、第1の実施形態(図1)に対して、分周器1101を追加したものである。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。分周器1101は、VCO105の出力端子OUT及び遅延回路111の入力端子間に接続され、出力クロック信号OCKをn分周して遅延回路111に出力する。これにより、出力クロック信号OCKは、リファレンスクロック信号RFCKに対してn倍高い周波数になって出力される。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a PLL circuit according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment (FIG. 11), a frequency divider 1101 is added to the first embodiment (FIG. 1). Hereinafter, the points of the present embodiment different from the first embodiment will be described. The frequency divider 1101 is connected between the output terminal OUT of the VCO 105 and the input terminal of the delay circuit 111, divides the output clock signal OCK by n, and outputs it to the delay circuit 111. As a result, the output clock signal OCK is output at a frequency n times higher than the reference clock signal RFCK.

(第4の実施形態)
図12は、本発明の第4の実施形態によるPLL回路の構成例を示す図である。本実施形態(図12)は、第2の実施形態(図8)に対して、分周器1201を追加したものである。以下、本実施形態が第2の実施形態と異なる点を説明する。分周器1201は、VCO105の出力端子OUT及び位相検出器101のフィードバック入力端子FB間に接続され、VCO105の出力端子OUTの信号をn分周してクロック信号OCK_2を出力する。クロック信号OCK_2は、位相検出器101のフィードバック入力端子FB、遅延回路812の入力端子及び論理積回路813の入力端子に入力される。これにより、出力クロック信号OCKは、リファレンスクロック信号RFCKに対してn倍高い周波数になって出力される。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a PLL circuit according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment (FIG. 12), a frequency divider 1201 is added to the second embodiment (FIG. 8). Hereinafter, the points of the present embodiment different from the second embodiment will be described. The frequency divider 1201 is connected between the output terminal OUT of the VCO 105 and the feedback input terminal FB of the phase detector 101, and divides the signal of the output terminal OUT of the VCO 105 by n to output a clock signal OCK_2. The clock signal OCK_2 is input to the feedback input terminal FB of the phase detector 101, the input terminal of the delay circuit 812, and the input terminal of the AND circuit 813. As a result, the output clock signal OCK is output at a frequency n times higher than the reference clock signal RFCK.

以上のように、第1〜第4の実施形態のPLL回路は、制御電圧Vcntlを保持する容量104と、リファレンスクロック信号RFCKに対するフィードバック信号(フィードバック入力端子FBの信号)の位相差を検出する位相検出器101と、前記検出された位相差に応じて、前記容量104を電源電圧又は基準電位に接続する第1のスイッチ回路SW1,SW2と、前記容量104の制御電圧Vcntlに応じた発振周波数の出力クロック信号(出力端子OUTの信号)を生成し、前記出力クロック信号又は前記出力クロック信号に応じた信号を前記フィードバック信号として前記位相検出器101に出力する電圧制御発振器105と、前記リファレンスクロック信号RFCKのエッジ(例えば立ち上がりエッジ)から一定期間(例えば遅延時間t)又は前記出力クロック信号若しくは前記出力クロック信号に応じた信号のエッジ(例えば立ち上がりエッジ)から一定期間(例えば遅延時間t)前記容量104を前記基準電位又は前記電源電圧に接続する第2のスイッチ回路SW3とを有する。   As described above, the PLL circuits of the first to fourth embodiments detect the phase difference between the capacitor 104 that holds the control voltage Vcntl and the feedback signal (signal of the feedback input terminal FB) with respect to the reference clock signal RFCK. According to the detector 101, the first switch circuits SW1 and SW2 that connect the capacitor 104 to a power supply voltage or a reference potential according to the detected phase difference, and the oscillation frequency according to the control voltage Vcntl of the capacitor 104 A voltage-controlled oscillator 105 that generates an output clock signal (a signal at the output terminal OUT) and outputs the output clock signal or a signal corresponding to the output clock signal to the phase detector 101 as the feedback signal; and the reference clock signal A certain period from the edge of RFCK (eg rising edge) (eg Delay time t) or the output clock signal or an edge of the signal corresponding to the output clock signal (for example, rising edge) for a certain period (for example, delay time t) to connect the capacitor 104 to the reference potential or the power supply voltage. 2 switch circuit SW3.

第1の実施形態(図1)では、さらに、前記出力クロック信号OCKを遅延させた信号OCK_2を前記フィードバック信号として前記位相検出器101に出力する遅延回路111を有する。前記第1のスイッチ回路SW1,SW2は、前記フィードバック信号OCK_2が前記リファレンスクロック信号RFCKに対して遅れているときには前記容量104を前記電源電圧に接続し、前記フィードバック信号OCK_2が前記リファレンスクロック信号RFCKに対して進んでいるときには前記容量104を前記基準電位に接続する。前記電圧制御発振器105は、前記容量104の制御電圧Vcntlが上昇すると前記発振周波数を高くし、前記容量104の制御電圧Vcntlが低下すると前記発振周波数を低くする。前記第2のスイッチ回路SW3は、前記リファレンスクロック信号RFCKのエッジ(例えば立ち上がりエッジ)から一定時間(例えば遅延時間t)だけ前記容量104を前記基準電位に接続する。   The first embodiment (FIG. 1) further includes a delay circuit 111 that outputs a signal OCK_2 obtained by delaying the output clock signal OCK to the phase detector 101 as the feedback signal. The first switch circuits SW1 and SW2 connect the capacitor 104 to the power supply voltage when the feedback signal OCK_2 is delayed with respect to the reference clock signal RFCK, and the feedback signal OCK_2 becomes the reference clock signal RFCK. On the other hand, the capacitor 104 is connected to the reference potential when proceeding. The voltage-controlled oscillator 105 increases the oscillation frequency when the control voltage Vcntl of the capacitor 104 increases, and decreases the oscillation frequency when the control voltage Vcntl of the capacitor 104 decreases. The second switch circuit SW3 connects the capacitor 104 to the reference potential for a fixed time (for example, delay time t) from the edge (for example, rising edge) of the reference clock signal RFCK.

第3の実施形態(図11)では、さらに、前記出力クロック信号OCKを分周する分周器1101を有する。前記位相検出器101は、前記分周器1101及び前記遅延回路111を介して前記電圧制御発振器105の出力信号を前記フィードバック信号として入力する。   The third embodiment (FIG. 11) further includes a frequency divider 1101 that divides the output clock signal OCK. The phase detector 101 inputs the output signal of the voltage controlled oscillator 105 through the frequency divider 1101 and the delay circuit 111 as the feedback signal.

第2の実施形態(図8)では、前記位相検出器101は、前記出力クロック信号OCK_2を前記フィードバック信号として入力する。前記第1のスイッチ回路SW1,SW2は、前記フィードバック信号OCK_2が前記リファレンスクロック信号RFCKに対して遅れているときには前記容量104を前記電源電圧に接続し、前記フィードバック信号OCK_2が前記リファレンスクロック信号RFCKに対して進んでいるときには前記容量104を前記基準電位に接続する。前記電圧制御発振器105は、前記容量104の制御電圧Vcntlが上昇すると前記発振周波数を高くし、前記容量104の制御電圧Vcntlが低下すると前記発振周波数を低くする。前記第2のスイッチ回路SW3は、前記出力クロック信号OCK_2のエッジ(例えば立ち上がりエッジ)から一定時間(例えば遅延時間t)だけ前記容量104を前記電源電圧に接続する。   In the second embodiment (FIG. 8), the phase detector 101 receives the output clock signal OCK_2 as the feedback signal. The first switch circuits SW1 and SW2 connect the capacitor 104 to the power supply voltage when the feedback signal OCK_2 is delayed with respect to the reference clock signal RFCK, and the feedback signal OCK_2 is connected to the reference clock signal RFCK. On the other hand, the capacitor 104 is connected to the reference potential when proceeding. The voltage-controlled oscillator 105 increases the oscillation frequency when the control voltage Vcntl of the capacitor 104 increases, and decreases the oscillation frequency when the control voltage Vcntl of the capacitor 104 decreases. The second switch circuit SW3 connects the capacitor 104 to the power supply voltage for a predetermined time (for example, delay time t) from the edge (for example, rising edge) of the output clock signal OCK_2.

第4の実施形態(図12)では、さらに、前記出力クロック信号を分周する分周器1201を有する。前記位相検出器101は、前記分周器1201を介して前記電圧制御発振器105の出力信号を前記フィードバック信号として入力する。前記第2のスイッチ回路SW3は、前記分周器1201により分周された出力クロック信号のエッジ(例えば立ち上がりエッジ)から一定時間(例えば遅延時間t)だけ前記容量104を前記電源電圧に接続する。   The fourth embodiment (FIG. 12) further includes a frequency divider 1201 that divides the output clock signal. The phase detector 101 inputs the output signal of the voltage controlled oscillator 105 through the frequency divider 1201 as the feedback signal. The second switch circuit SW3 connects the capacitor 104 to the power supply voltage for a predetermined time (eg, delay time t) from the edge (eg, rising edge) of the output clock signal divided by the frequency divider 1201.

第1〜第4の実施形態によれば、容量104を電源電圧又は基準電位に接続する境界点を位相差φの0点から遠ざけることができるので、位相差φが0付近においても出力クロック信号の周波数を高精度で制御することができる。   According to the first to fourth embodiments, since the boundary point connecting the capacitor 104 to the power supply voltage or the reference potential can be moved away from the zero point of the phase difference φ, the output clock signal can be output even when the phase difference φ is near zero. Can be controlled with high accuracy.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

本発明の第1の実施形態による位相ロックループ(PLL)回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the phase lock loop (PLL) circuit by the 1st Embodiment of this invention. 図2(A)及び(B)は図1のPLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。2A and 2B are timing charts showing an operation example of the PLL circuit of FIG. 図1のPLL回路の位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship between a phase difference φ and a voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. 1. 図4(A)〜(C)は出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相が進んでいる場合のタイミングチャートである。4A to 4C are timing charts when the phase of the output clock signal OCK is advanced with respect to the reference clock signal RFCK. 図5(A)〜(C)は出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相が遅れている場合のタイミングチャートである。5A to 5C are timing charts when the phase of the output clock signal OCK is delayed with respect to the reference clock signal RFCK. 出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差がない場合のタイミングチャートである。6 is a timing chart when the output clock signal OCK has no phase difference with respect to the reference clock signal RFCK. 図1のPLL回路のより具体的な位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。2 is a graph showing a more specific relationship between a phase difference φ and a voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. 1. 本発明の第2の実施形態によるPLL回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the PLL circuit by the 2nd Embodiment of this invention. 図9(A)及び(B)は図8のPLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。9A and 9B are timing charts showing an operation example of the PLL circuit of FIG. 図8のPLL回路の位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。9 is a graph showing the relationship between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. 8. 本発明の第3の実施形態によるPLL回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the PLL circuit by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態によるPLL回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the PLL circuit by the 4th Embodiment of this invention. PLL回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a PLL circuit. 図14(A)及び(B)は図13のPLL回路の動作例を示すタイミングチャートである。14A and 14B are timing charts showing an operation example of the PLL circuit of FIG. 図13のPLL回路の位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。14 is a graph showing the relationship between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. 13. 図16(A)〜(C)は出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相が進んでいる場合のタイミングチャートである。16A to 16C are timing charts when the phase of the output clock signal OCK is advanced with respect to the reference clock signal RFCK. 図17(A)〜(C)は出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相が遅れている場合のタイミングチャートである。17A to 17C are timing charts when the phase of the output clock signal OCK is delayed with respect to the reference clock signal RFCK. 出力クロック信号OCKがリファレンスクロック信号RFCKに対して位相差がない場合のタイミングチャートである。6 is a timing chart when the output clock signal OCK has no phase difference with respect to the reference clock signal RFCK. 図13のPLL回路のより具体的な位相差φと電圧変動量ΔVcntlの関係を示すグラフである。14 is a graph showing a more specific relationship between the phase difference φ and the voltage fluctuation amount ΔVcntl of the PLL circuit of FIG. 13.

符号の説明Explanation of symbols

101 位相検出器
102,103 電流源
104 容量
105 VCO
111,112 遅延回路
113 論理積回路
114 電流源
101 Phase detectors 102 and 103 Current source 104 Capacity 105 VCO
111, 112 delay circuit 113 AND circuit 114 current source

Claims (5)

制御電圧を保持する容量と、
リファレンスクロック信号に対するフィードバック信号の位相差を検出する位相検出器と、
前記検出された位相差に応じて、前記容量を電源電圧又は基準電位に接続する第1のスイッチ回路と、
前記容量の制御電圧に応じた発振周波数の出力クロック信号を生成し、前記出力クロック信号又は前記出力クロック信号に応じた信号を前記フィードバック信号として前記位相検出器に出力する電圧制御発振器と、
前記リファレンスクロック信号のエッジから一定期間又は前記出力クロック信号若しくは前記出力クロック信号に応じた信号のエッジから一定期間前記容量を前記基準電位又は前記電源電圧に接続する第2のスイッチ回路と
を有することを特徴とする位相ロックループ回路。
A capacity for holding the control voltage;
A phase detector that detects the phase difference of the feedback signal with respect to the reference clock signal;
A first switch circuit for connecting the capacitor to a power supply voltage or a reference potential according to the detected phase difference;
A voltage controlled oscillator that generates an output clock signal having an oscillation frequency corresponding to the control voltage of the capacitor, and outputs the output clock signal or a signal corresponding to the output clock signal to the phase detector as the feedback signal;
A second switch circuit that connects the capacitor to the reference potential or the power supply voltage for a certain period from the edge of the reference clock signal or for a certain period from the edge of the output clock signal or the signal corresponding to the output clock signal. A phase-locked loop circuit.
さらに、前記出力クロック信号を遅延させた信号を前記フィードバック信号として前記位相検出器に出力する遅延回路を有し、
前記第1のスイッチ回路は、前記フィードバック信号が前記リファレンスクロック信号に対して遅れているときには前記容量を前記電源電圧に接続し、前記フィードバック信号が前記リファレンスクロック信号に対して進んでいるときには前記容量を前記基準電位に接続し、
前記電圧制御発振器は、前記容量の制御電圧が上昇すると前記発振周波数を高くし、前記容量の制御電圧が低下すると前記発振周波数を低くし、
前記第2のスイッチ回路は、前記リファレンスクロック信号のエッジから一定時間だけ前記容量を前記基準電位に接続することを特徴とする請求項1記載の位相ロックループ回路。
And a delay circuit that outputs a signal obtained by delaying the output clock signal to the phase detector as the feedback signal,
The first switch circuit connects the capacitor to the power supply voltage when the feedback signal is delayed with respect to the reference clock signal, and the capacitor when the feedback signal is advanced with respect to the reference clock signal. To the reference potential,
The voltage-controlled oscillator increases the oscillation frequency when the control voltage of the capacitor increases, and decreases the oscillation frequency when the control voltage of the capacitor decreases.
2. The phase-locked loop circuit according to claim 1, wherein the second switch circuit connects the capacitor to the reference potential for a predetermined time from an edge of the reference clock signal.
さらに、前記出力クロック信号を分周する分周器を有し、
前記位相検出器は、前記分周器及び前記遅延回路を介して前記電圧制御発振器の出力信号を前記フィードバック信号として入力することを特徴とする請求項2記載の位相ロックループ回路。
And a frequency divider for dividing the output clock signal,
3. The phase locked loop circuit according to claim 2, wherein the phase detector inputs an output signal of the voltage controlled oscillator as the feedback signal via the frequency divider and the delay circuit.
前記位相検出器は、前記出力クロック信号を前記フィードバック信号として入力し、
前記第1のスイッチ回路は、前記フィードバック信号が前記リファレンスクロック信号に対して遅れているときには前記容量を前記電源電圧に接続し、前記フィードバック信号が前記リファレンスクロック信号に対して進んでいるときには前記容量を前記基準電位に接続し、
前記電圧制御発振器は、前記容量の制御電圧が上昇すると前記発振周波数を高くし、前記容量の制御電圧が低下すると前記発振周波数を低くし、
前記第2のスイッチ回路は、前記出力クロック信号のエッジから一定時間だけ前記容量を前記電源電圧に接続することを特徴とする請求項1記載の位相ロックループ回路。
The phase detector inputs the output clock signal as the feedback signal,
The first switch circuit connects the capacitor to the power supply voltage when the feedback signal is delayed with respect to the reference clock signal, and the capacitor when the feedback signal is advanced with respect to the reference clock signal. To the reference potential,
The voltage-controlled oscillator increases the oscillation frequency when the control voltage of the capacitor increases, and decreases the oscillation frequency when the control voltage of the capacitor decreases.
2. The phase-locked loop circuit according to claim 1, wherein the second switch circuit connects the capacitor to the power supply voltage for a predetermined time from an edge of the output clock signal.
さらに、前記出力クロック信号を分周する分周器を有し、
前記位相検出器は、前記分周器を介して前記電圧制御発振器の出力信号を前記フィードバック信号として入力し、
前記第2のスイッチ回路は、前記分周器により分周された出力クロック信号のエッジから一定時間だけ前記容量を前記電源電圧に接続することを特徴とする請求項4記載の位相ロックループ回路。
And a frequency divider for dividing the output clock signal,
The phase detector inputs the output signal of the voltage controlled oscillator as the feedback signal through the frequency divider,
5. The phase-locked loop circuit according to claim 4, wherein the second switch circuit connects the capacitor to the power supply voltage for a predetermined time from an edge of the output clock signal divided by the frequency divider.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104124953A (en) * 2013-04-25 2014-10-29 原相科技股份有限公司 High-precision capacitive switch
CN111106827A (en) * 2019-12-09 2020-05-05 中山大学 Method, system and storage medium for detecting power supply fluctuation in digital chip

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