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JPH08288839A - 低ジッタ完全集積可能フェーズ・ロック・ループ回路 - Google Patents

低ジッタ完全集積可能フェーズ・ロック・ループ回路

Info

Publication number
JPH08288839A
JPH08288839A JP8078246A JP7824696A JPH08288839A JP H08288839 A JPH08288839 A JP H08288839A JP 8078246 A JP8078246 A JP 8078246A JP 7824696 A JP7824696 A JP 7824696A JP H08288839 A JPH08288839 A JP H08288839A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
voltage
phase
controlled oscillator
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8078246A
Other languages
English (en)
Inventor
Melchiorre Bruccoleri
メルキオーレ・ブルッコレリ
Gianfranco Vai
ジャンフランコ・ヴァイ
Salvatore Portaluri
サルバトーレ・ポルタルリ
Marco Demicheli
マルコ・デミチェリ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SGS THOMSON MICROELECTRONICS
STMicroelectronics SRL
Original Assignee
SGS THOMSON MICROELECTRONICS
SGS Thomson Microelectronics SRL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SGS THOMSON MICROELECTRONICS, SGS Thomson Microelectronics SRL filed Critical SGS THOMSON MICROELECTRONICS
Publication of JPH08288839A publication Critical patent/JPH08288839A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/089Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses
    • H03L7/0891Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses the up-down pulses controlling source and sink current generators, e.g. a charge pump
    • HELECTRICITY
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    • H03L7/1075Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using a variable transfer function for the loop, e.g. low pass filter having a variable bandwidth by changing characteristics of the loop filter, e.g. changing the gain, changing the bandwidth
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    • H03L2207/04Modifications for maintaining constant the phase-locked loop damping factor when other loop parameters change
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    • H03L7/0995Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop the oscillator comprising a ring oscillator

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波ノイズ等の妨害を効果的に除去し、ジ
ッタを最小にして短期安定特性を最適化することができ
る完全集積可能フェ−ズ・ロック・ル−プ(PLL)回
路。 【構成】 改善されたジッタ特性を有する完全集積可能
フェ−ズ・ロック・ル−プ回路(PLL)は、電圧制御
発振器(VCO)の電圧−電流変換入力段15の出力と回
路の共通接地ノ−ドとの間にキャパシタを結合してフェ
−ズ・ロック・ル−プ回路の転送関数に第3の極
(p3 )を導入し、そのキャパシタの値を、ロ−パス・
ル−プ・フィルタの時定数を制御するために通常使用さ
れる同一のデジタル−アナログ変換器(DAC)を利用
して制御する。この方法で周波数領域での零と第3の極
との間隔は一定に維持され、ダンピング因子は変わらず
に一定のままに維持され、一方、フェ−ズ・ロック・ル
−プ回路のω0 は変動(増加)する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低減短期安定性(低ジ
ッタ)を必要とする用途に特に適した完全集積可能フェ
−ズ・ロック・ル−プ回路(PLL)に関する。本発明
は、ハ−ドディスクのため、またはデ−タの位相分離を
実行する(デ−タ分離器PLL)ため、等のいわゆる読
出し/書き込み”チャンネル”で支持体に記憶されたデ
−タを一定密度に維持するために、プログラマブル基準
周波数を発生するのに特に有用である。
【0002】
【従来の技術】従来のフェ−ズ・ロック・ル−プ回路
(PLL)の機能ブロック図が図1に示されている 基本的には、フェ−ズ・ロック・ル−プ回路は、2つの
信号の位相差を監視するための位相検知器1と、チャ−
ジ・ポンプ回路2と、ロ−パス(ル−プ)・フィルタ3
と、電圧制御発振器(VCO)4と、位相制御フィ−ド
バック・ネットワ−ク(1/Nカウンタ)5とを備え
る。フェ−ズ・ロック・ル−プ回路の周波数特性の説明
は、図2に示された対応する線形ブロック図に基づいて
行なわれる。
【0003】上述の回路において、ロ−パス・フィルタ
3の転送関数F(s)は、通常、次のようなタイプのも
のであり、 F(s)=(1+sCR)/〔s(C1 +C+sCC1
R)〕 これはしばしば集積回路の外部で実現され、図3に示さ
れた例のような受動回路網の転送関数に対応している。
2つのキャパシタC1は、ロ−パス・フィルタ3の2つ
のノ−ドと回路の共通接地ノ−ドとの間に機能的に連結
され、フェ−ズ・ロック・ル−プ回路の転送関数に第3
の極を導入する。適切なサイズ決定により、例えば、C
≒10C1 では、ロ−パス・フィルタ3の転送関数は次
のように単純化される。 F(s)=(1+sCR)/sC
【0004】この単純化した式を考慮に入れることによ
って、フェ−ズ・ロック・ル−プ回路全体のオ−プン・
ル−プ転送関数は次のように表される。 H(s)=θout /θin =〔kd ・kVCO ・(1+sCR)〕/N・C・s2 フェ−ズ・ロック・ル−プ回路のオ−プン・ル−プ利得
特性は、これから安定性と位相エラ−に応答する能力と
が説明されるが、図4に示されている。キャパシタC1
によって発生された第3の極の存在は図4の図式からは
っきりと認識される。図4の図式から観察されるよう
に、1/τ零と第3の極p3 の位置は、フェ−ズ・ロッ
ク・ル−プ回路システムの機能をはっきりと条件付け
る。他方では、特に、上述のシステムのタイプにとっ
て、ω0 は調整可能であり、一方、ダンピング因子ξは
一定に維持されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらの重要な要件を
満たすために、1/τ零と第3の極p3 は、十分な値
(典型例として、少なくとも0.707)のダンピング
因子ξを確保するために、周波数領域においてお互いに
十分に間隔をあけておかなければならない。一方、第3
の極p3 の位置は、1/τ零から”離れ過ぎても”いけ
ない。何故なら、ル−プは、短期安定特性(即ち、いわ
ゆるジッタを最小にする)を最適化するために、高周波
妨害を良好に除去する能力を保持しなければならないか
らである 従来の回路において、これらの対照的な要件を最適の方
法で調整することは困難であり、一般に、これらの条件
は、ジッタを最小にする能力に一定の制限を加えること
を暗示している。これは、キャパシタがチップの外部に
ある時、極めて決定的である。何故なら、チップが取り
付けられている金属フレ−ム上の供給レ−ルに由来する
妨害が存在するからである。一方、完全に集積された形
に作った従来の回路おいてさえも、高周波妨害を適当に
除去する能力はなおも制限されたままである。
【0006】
【発明の目的】本発明は、かかる従来技術の制限および
欠点を取り除き、特に高周波ノイズ等の妨害を効果的に
除去し、ジッタを最小にして短期安定特性を最適化する
ことができる完全集積可能フェ−ズ・ロック・ル−プ回
路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、1/τ
零と第3の極p3 との間隔を効果的に監視することによ
って周波数領域での1/τ零と第3の極p3 との間隔を
実際にプロセス拡大に反応しない一定値に維持させ、よ
ってω0 の値の上昇を可能にする一方、ダンピング因子
ξを一定に維持することによって達成される。本質的に
は、本発明は、電圧制御発振器の電圧−電流変換入力段
の出力と回路の共通接地ノ−ドとの間にキャパシタを結
合してロ−パス・ル−プの転送関数に第3の極を導入
し、また、通常ロ−パス・ル−プ・フィルタの時定数τ
を制御するために使用される同一のデジタル−アナログ
変換器を使用してキャパシタの値を制御している。
【0008】
【実施例】以下、本発明の1実施例を図5乃至図6に基
づいて説明する。図5は本発明によるフェ−ズ・ロック
・ル−プ回路(PLL)の要部のブロック図。図6は図
5に示した電圧制御発振器(VCO)の一例を示す回路
図で第3の極を発生する手段を備えている。図を参照し
て、フェ−ズ・ロック・ル−プ回路は、位相検知器(図
示せず)と、チャ−ジ・ポンプ回路12と、ロ−パス・
フィルタ13と、電圧制御発振器(VCO)14とから
成る。電圧制御発振器14は、典型的に、電圧−電流変
換入力段(V/I)15と、それに続く共通リング発振
器16とを備えている。ル−プの転送関数の第3の極
は、電圧制御発振器ブロックの内部回路を変更すること
によって設定した。
【0009】本発明によれば、第3の極p3 は、電圧制
御発振器14の電圧−電流変換入力段15の出力ノ−ド
と回路の共通接地ノ−ドとの間にキャパシタC1を連結
することによって形成し、そのキャパシタC1の値は、
ロ−パス・フィルタ13の時定数τを制御する同一のデ
ジタル−アナログ変換器(DAC)17を使用して制御
される。ロ−パス・フィルタ13はチャ−ジ・ポンプ回
路12と機能的に直列に連結されている。本発明では、
電圧制御発振器14は、電圧−電流変換入力段15の出
力電流と調整電流源I=f(DR)18の出力電流との
合計によって制御され、また、電圧制御発振器14は、
その合計電流を電圧制御発振器14の制御ノ−ドに押し
出すことができるカレントミラ−回路(T1,T2,T
3,R1,R2,R3)を備えている。
【0010】
【発明の効果】フェ−ズ・ロック・ル−プ回路のロ−パ
ス・フィルタ13とキャパシタC1とを完全に集積した
形で実行することによって、ル−プに注入されるノイズ
を最小にすることができ、ジッタを低く保つことができ
る良い効果が得られる。電圧制御発振器14の電圧−電
流変換入力段15の出力にキャパシタC1を結合するこ
とによって、ノイズははっきりと減少させることができ
る。何故なら、キャパシタC1は、電圧−電流変換入力
段15から来る妨害と共に、図示の例では、電圧制御発
振器14の調整電流起動を提供する調整電流源18を介
して供給レ−ルから来る妨害も濾過して取り除くことが
でき、よってジッタを減らすことができる。本発明によ
れば、同一のデジタル−アナログ変換器17でキャパシ
タC1の値を制御すると共に、一方、ロ−パス・フィル
タ13の時定数τを調整することによって、フェ−ズ・
ロック・ル−プ回路のω0 を増加する一方、ダンピング
因子ξを完全に一定に維持することができる。実際に
は、デジタル−アナログ変換器17は、1/τ零と第3
の極p3 との周波数間隔を制御してフェ−ズ・ロック・
ル−プ回路の性能を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のPLL(フェーズ・ロック・ループ)回
路の典型的なブロック図。
【図2】従来のPLL回路の線形ブロック図。
【図3】ロ−パス・ル−プ・フィルタを実現し第3の極
を作る従来の受動回路網の回路図。
【図4】従来のPLLの周波数応答特性を示すグラフ
図。
【図5】本発明によるフェ−ズ・ロック・ル−プ回路の
要部のブロック図。
【図6】図5に示した電圧制御発振器の一例を示す、第
3の極を発生する手段を備えている回路図。
【符号の説明】
PLL・・・フェ−ズ・ロック・ル−プ回路 12・・
・チャ−ジ・ポンプ回路 13・・・ロ−パス・フィル
タ 14・・・電圧制御発振器(VCO) 15・・・
電圧−電流変換入力段 16・・・共通リング発振器
17・・・デジタル−アナログ変換器 18・・・調整
電流源 T1,T2,T3,R1,R2,R3・・・カ
レントミラー回路 p3 ・・・第3の極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャンフランコ・ヴァイ イタリア国 パヴィア 27100 ヴィア・ アレンデ77/ディ (72)発明者 サルバトーレ・ポルタルリ イタリア国 パヴィア 27100 ヴィア・ ピ・パペシ 4 (72)発明者 マルコ・デミチェリ イタリア国 ビナゴ 22070 ヴィア・ダ ンテ 18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各々直列に結合された、位相検知器と、
    チャ−ジ・ポンプ回路と、ロ−パス・フィルタと、電圧
    −電流変換入力段を有する電圧制御発振器とを備えるフ
    ェ−ズ・ロック・ル−プ回路であって、さらに、位相制
    御フィ−ドバック・ラインと、前記ロ−パス・フィルタ
    の時定数を制御するデジタル−アナログ変換器と、該フ
    ェ−ズ・ロック・ル−プ回路の転送関数に第3の極を形
    成する容量手段とを備え、該容量手段が、前記電圧制御
    発振器の前記電圧−電流変換入力段の出力と該回路の接
    地ノ−ドとの間に結合されたキャパシタから成り、該キ
    ャパシタの値を前記同一デジタル−アナログ変換器が制
    御することを特徴とする完全集積可能フェ−ズ・ロック
    ・ル−プ回路。
  2. 【請求項2】 前記請求項1記載のフェ−ズ・ロック・
    ル−プ回路において、前記電圧制御発振器が、前記電圧
    −電流変換入力段の出力電流と調整電流源の出力電流と
    の合計によって制御され、また、前記電圧制御発振器
    が、前記合計電流を前記電圧制御発振器の制御ノ−ドに
    押し出すことができるカレントミラ−回路を備えること
    を特徴とするフェ−ズ・ロック・ル−プ回路。
  3. 【請求項3】 チャ−ジ・ポンプ回路と、デジタル−ア
    ナログ変換器によって時定数を制御されるロ−パス・ル
    −プ・フィルタと、電圧−電流変換入力段を有する電圧
    制御発振器とを備えるフェ−ズ・ロック・ル−プ回路に
    おいて、前記電圧制御発振器の前記電圧−電流変換入力
    段の出力と該回路の共通接地ノ−ドとの間にキャパシタ
    を結合することによって該フェ−ズ・ロック・ル−プ回
    路の転送関数に第3の極を形成することと、前記ロ−パ
    ス・ル−プ・フィルタの時定数を制御するデジタル−ア
    ナログ変換器によって前記キャパシタの値を制御するこ
    とによって、前記ロ−パス・ル−プ・フィルタの時定数
    の逆数によって定められる前記転送関数の零と前記第3
    の極との間の周波数領域の間隔を制御することとを特徴
    とするフェ−ズ・ロック・ル−プ回路の転送関数に第3
    の極を形成する方法。
JP8078246A 1995-03-07 1996-03-06 低ジッタ完全集積可能フェーズ・ロック・ループ回路 Pending JPH08288839A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT95830082.4 1995-03-07
EP95830082A EP0731565B1 (en) 1995-03-07 1995-03-07 Fully integratable PLL with low jitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08288839A true JPH08288839A (ja) 1996-11-01

Family

ID=8221868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8078246A Pending JPH08288839A (ja) 1995-03-07 1996-03-06 低ジッタ完全集積可能フェーズ・ロック・ループ回路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5654675A (ja)
EP (1) EP0731565B1 (ja)
JP (1) JPH08288839A (ja)
DE (1) DE69519663T2 (ja)

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