專利名稱：鎖相環頻率合成器及控制鎖相頻率合成器的方法
技術領域：
本發明涉及用于蜂窩電話等移動電話中的高速轉換頻率的PLL頻率合成器(鎖相環頻率合成器)及控制PLL頻率合成器的方法。
背景技術：
圖1是表示例如披露于日本特許公開公報平6-125270號中的一例現有PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，1是產生具有作為基準頻率的基準的頻率信號的基準振蕩器，2是將電壓控制振蕩器6的輸出分頻的分頻器，3是相位比較器，對來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位和從分頻器2輸出的分頻信號的相位進行比較，并輸出有與該相位差對應的值的相位差信號，4是電荷泵(Charge Pump)，由相位比較器3輸出的相位差信號驅動，輸出具有與基準頻率信號和分頻信號之間的相位差對應的寬度的脈沖信號，5是環路濾波器，使來自電荷泵4的脈沖信號變得平滑，并將其作為控制信號輸出給電壓控制振蕩器6。
下面說明其動作。
利用分頻器2把有目標頻率的電壓控制振蕩器6的輸出信號按設定的分頻率分頻，變為分頻信號。如果把作為基準振蕩器1的輸出的基準頻率信號和分頻信號輸入給相位比較器3，那么相位比較器3比較這些信號的相位，把有對應于相位差的值的相位差信號輸出給電荷泵4。電荷泵4由相位比較器3輸出的相位差信號驅動，把有與基準頻率信號和分頻信號之間的相位差對應的寬度的脈沖信號輸出給環路濾波器5。環路濾波器5使來自電荷泵4的脈沖信號變得平滑，并輸出用于控制電壓控制振蕩器6的控制電壓。當環路濾波器5接收到來自電荷泵4的脈沖信號時，環路濾波器5內的電容器便被充電或使存儲在電容器中的電荷放電。其結果供給電壓控制振蕩器6的控制電壓發生變生。因此，在來自基準振蕩器1的基準頻率信號與來自分頻器2的分頻信號之間存在相位差的情況下，由于電荷泵4輸出具有與該相位差對應的寬度的脈沖信號，所以供給電壓控制振蕩器6的控制電壓發生變化，電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率也發生變化。繼續進行該動作，直至基準頻率信號與分頻信號之間沒有相位差。當沒有了相位差時，PLL頻率合成器變為同步狀態，此時的電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率變為等于基準頻率信號的頻率乘以在分頻器2中設定的分頻。因此，通過改變在分頻器2中設定的分頻(整數)，可以按基準頻率信號的整數倍的頻率設定電壓控制振蕩器6的輸出信號。
由于以往的PLL頻率合成器具有上述那樣的結構，所以對于使從電荷泵4輸出的脈沖信號變得平滑并生成供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的環路濾波器5來說，若其平滑作用不夠充分，那么就存在電壓控制振蕩器6的輸出信號的相位噪音和在目標頻率附近產生的寄生噪音增大的問題。作為解決該問題的措施，可考慮充分增大環路濾波器5的平滑作用，因而必須使環路濾波器5的時間常數增大。但是，一般來說，如果環路濾波器5的時間常數大，那么系統從非同步狀態轉變成同步狀態所需時間就會變長。因此，如果使環路濾波器5的平滑作用充分大，那么在變更分頻后使輸出信號的頻率變化的情況下轉變時間會變長。也就是說，使頻率轉換時的響應變慢。相反地，為了使頻率轉換響應加快，就必須允許相位噪音和寄生噪音增大。這樣，在以往的PLL頻率合成器中，相位噪音和寄生噪音的抑制與頻率轉換響應的高速化呈現交換關系，存在使它們兼容困難的課題。
為了解決上述課題，本發明的目的在于提供在使用時間常數大的環路濾波器抑制相位噪音和寄生噪音的同時，可高速進行頻率轉換的PLL頻率合成器。
發明的公開本發明權利要求1所述的PLL頻率合成器包括電壓檢測裝置，檢測施加給電壓控制振蕩器的控制電壓的當前值；存儲裝置，預先存儲表示在分頻器中設定的分頻的多個設定值與施加給電壓控制振蕩器的控制電壓的多個設定值的對應關系的表，從表中讀出與在分頻器中設定的分頻對應的控制電壓的設定值，并輸出該設定值；電壓值比較裝置，將由電壓檢測裝置檢測的控制電壓的當前值與從存儲裝置輸出的控制電壓的設定值進行比較，輸出其比較結果，同時輸出對應于該設定值的輸出信號；轉換裝置，顯示分頻器輸出的分頻信號的相位與基準頻率信號的相位之差，轉換相位比較器生成的相位差信號和電壓值比較裝置的輸出信號，并輸出給電荷泵；和控制裝置，在比較結果顯示檢測的控制電壓的當前值與來自存儲裝置的控制電壓的設定值之差大于預定值的情況下，由電壓值比較裝置的輸出信號驅動電荷泵，在除此之外的情況下，控制轉換裝置，以便由來自相位比較器的相位差信號驅動電荷泵。
這樣，通過比較控制電壓的當前值與控制電壓的設定值，改變電壓控制振蕩器的輸出頻率，以使目標頻率與電壓控制振蕩器的輸出頻率之差變小，而且，在控制電壓的當前值與控制電壓的設定值之差接近預定范圍內后，與以往的情況一樣，可以轉換成基準頻率信號與電壓控制振蕩器的輸出信號的相位比較動作，最終向同步狀態收斂。因此，具有可以在短時間內實施頻率轉換，和在同步狀態下使高頻穩定性與相位噪音和寄生噪音的抑制兼容變為可能的效果。
本發明權利要求2所述的PLL頻率合成器還配有溫度檢測裝置，檢測電壓控制振蕩器的溫度或其周圍溫度；存儲裝置，預先存儲表示分別對應多個溫度條件的分頻的多個設定值與控制電壓的多個設定值的對應關系的表，從表中讀出從溫度檢測裝置輸出的溫度信息和與設定的分頻對應的控制電壓的設定值，輸出給電壓值比較裝置。
這樣，即使在工作中電壓控制振蕩器的溫度變化的情況下，仍具有使PLL頻率合成器避免不同步，具有維持高速頻率轉換響應的效果。
本發明權利要求3所述的PLL頻率合成器還配有重寫控制裝置，當PLL頻率合成器達到同步狀態時，按從電壓檢測裝置輸出的控制電壓的當前值重寫存儲在存儲裝置中且與當前設定的分頻對應的控制電壓的設定值。
這樣，由于將控制電壓的設定值更新為最新的值，所以具有可以自動地補償系統特性的長期使用變化的效果。
本發明權利要求4所述的PLL頻率合成器的控制裝置，在電壓檢測裝置檢測的控制電壓的當前值與來自存儲裝置的控制電壓的設定值之差變為小于預定值后，控制轉換裝置，以便僅在分頻信號的相位和基準頻率信號的相位一致時，通過來自相位比較器的相位差信號驅動電荷泵。
這樣，可以抑制控制轉換裝置時所產生的控制電壓的擾動，其結果，具有可以使頻率轉換響應更高速化的效果。
本發明權利要求5所述的控制PLL頻率合成器的方法包括以下步驟控制電壓檢測步驟，檢測控制電壓的當前值；存儲步驟，預先存儲表示在分頻器中設定的分頻的多個設定值和施加給電壓控制振蕩器的控制電壓的多個設定值之間的對應關系的表；讀出步驟，從存儲的表中讀出與分頻器中當前設定的分頻對應的控制電壓的設定值；比較步驟，對該設定值和檢測的控制電壓的當前值進行比較；和電荷泵驅動步驟，當在比較步驟檢測的控制電壓的當前值與控制電壓的設定值之差明顯變大的情況下，利用與控制電壓的設定值對應的值的信號代替來自相位比較器的相位差信號驅動電荷泵，而在除此之外的情況下，利用來自相位比較器的相位差信號驅動電荷泵。
這樣，具有用短時間實施頻率轉換，和使同步狀態中的高頻穩定性與相位噪音和寄生噪音的抑制兼容變為可能的效果。
本發明權利要求6所述的控制PLL頻率合成器的方法還包括檢測電壓控制振蕩器的溫度或其周圍溫度的步驟；在存儲步驟中，預先存儲表示分別對應于多個溫度條件的分頻的多個設定值與控制電壓的多個設定值的對應關系的表；在讀出步驟中，從存儲表中讀出與檢測的溫度和當前設定的分頻對應的控制電壓的設定值。
這樣，即使在工作中電壓控制振蕩器的溫度變化的情況下，也可以避免PLL頻率合成器變得不同步，具有可以維持高速頻率轉換響應的效果。
本發明權利要求7所述的控制PLL頻率合成器的方法還配有重寫步驟，當PLL頻率合成器達到同步狀態時，按檢測到的控制電壓的當前值，重寫與當前設定的分頻對應的已存儲的控制電壓的設定值。
這樣，由于把控制電壓的設定值更新為最新的值，所以具有可以自動地補償系統特性的長期使用變化的效果。
本發明權利要求8所述的控制PLL頻率合成器的方法，在電荷泵驅動步驟中，在檢測的控制電壓的當前值與讀出的控制電壓的設定值之差變小的情況下，僅在分頻信號的相位與基準頻率信號的相位一致時，利用來自相位比較器的相位差信號驅動電荷泵。
這樣，可以抑制控制轉換裝置時產生的控制電壓的擾動，其結果，具有可以使頻率轉換響應更高速化的效果。
附圖的簡單說明圖1是表示以往的PLL頻率合成器結構的方框圖。
圖2是表示本發明實施例1的PLL頻率合成器結構的方框圖。
圖3是表示本發明實施例2的PLL頻率合成器結構的方框圖。
圖4是表示本發明實施例3的PLL頻率合成器結構的方框圖。
圖5是表示本發明實施例4的PLL頻率合成器結構的方框圖。
圖6是表示本發明實施例5的PLL頻率合成器結構的方框圖。
圖7是表示本發明實施例6的PLL頻率合成器結構的方框圖。
圖8是表示本發明實施例7的PLL頻率合成器結構的方框圖。
圖9是表示本發明實施例8的PLL頻率合成器結構的方框圖。
實施發明的優選實施例以下，為了更詳細地說明本發明，參照
實施本發明的優選實施例。
實施例1圖2是表示本發明實施例1的PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，1是產生具有作為基準的頻率的基準頻率信號的基準振蕩器，2是對電壓控制振蕩器6輸出信號的頻率進行分頻的分頻器，3是相位比較器，對來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與分頻器2輸出的分頻信號的相位進行比較，并輸出具有與其相位差值對應的值的相位差信號，4是電荷泵，由相位比較器3輸出的相位差信號驅動，輸出具有與基準頻率信號和分頻信號的相位差對應寬度的脈沖信號，5是環路濾波器，使來自電荷泵4的脈沖信號平滑，并作為控制信號輸出給電壓控制振蕩器6。此外，7是存儲裝置(存儲器)，在其中預先存儲表示為了獲得目標頻率而設定在分頻器2中的分頻的多個設定值與為了獲得目標頻率而提供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的多個設定值之間的對應關系的表，8是電壓值比較裝置(電壓值比較裝置、控制裝置)，對從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器(電壓檢測裝置)9檢測的控制電壓的當前值進行比較，在其差比預定的閾值大的情況下，切換轉換電路(轉換裝置)10，把電荷泵4的輸入與電壓值比較裝置自身的輸出連接。再有，本發明的PLL頻率合成器的環路濾波器5的時間常數可以很大，以充分抑制相位噪音和寄生噪音。
下面說明其動作。
在為了獲得目標頻率將分頻在分頻器2中設定之后，電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率與目標頻率不同。如上所述，在以往的PLL頻率合成器中，在頻率轉換時，用相位比較器3對來自分頻器2的分頻信號的相位與基準頻率信號的相位進行比較，電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率緩慢地變化，使目標頻率與電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率之差變小，最終導入同步狀態。但是，來自分頻器2的分頻信號與基準頻率信號之間的瞬時相位關系不是由這些信號的頻率關系唯一地決定。因此，由于使電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率向目標頻率靠近的上述比較動作不依據頻率或控制電壓而是依據相位進行的，所以電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率有一邊反復增減一邊緩慢地靠近目標頻率的傾向，直至收斂需要冗長的時間。此外，如上所述，環路濾波器5的時間常數越大，該時間就越長。
對此，按照本發明，在施加給電壓控制振蕩器6的控制電壓和輸出信號的頻率之間，著眼于在一定條件下有唯一的對應關系，因而在存儲裝置7中預先存儲表示在設定于分頻器2中的分頻的多個設定值和為了獲得目標頻率而提供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的多個設定值之間的唯一對應關系的表。通過預先測量PLL頻率合成器的工作特性，可以求出該對應關系。
如果把與施加給分頻器2的分頻相同的分頻輸入給存儲裝置7，那么存儲裝置7從表中讀出與該設定的分頻對應的控制電壓的設定值，把該設定值輸出給電壓值比較裝置8。另一方面，電壓檢測器9檢測從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值，輸出給電壓值比較器8。電壓值比較器8對從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值進行比較，判定其差是否大于預定的閾值。而且，在其差大于預定閾值的情況下，使轉換電路10進行轉換，把電荷泵4的輸入連接到電壓值比較器8的輸出上。電壓值比較器8驅動電荷泵4，以使從存儲裝置7輸出的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差變小，通過改變從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓，使電壓控制振蕩器6的輸出信號頻率變得靠近目標頻率。
如上所述，由于施加給電壓控制振蕩器6的控制電壓和其輸出信號的頻率之間在一定條件下有唯一的對應關系，改變控制電壓時輸出信號的頻率時間的過渡響應也達到通常完全沒有問題程度的高速度，所以對控制電壓的當前值與設定值進行的比較動作等價于間接地進行頻率比較。依據該比較結果，電壓控制振蕩器6的輸出信號頻率不必花費冗長的時間，就能夠接近目標頻率。
但是，只對預先存儲的控制電壓的設定值與提供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值進行比較，一般來說，很難實現PLL頻率合成器所要求的高頻穩定性。因此，在從存儲裝置7輸出的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差變為預定閾值以下，且控制電壓的當前值變得靠近設定值的預定范圍內后，轉換成與以往例同樣的動作，即對來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與分頻信號的相位的進行比較的動作，最終使PLL頻率合成器向同步狀態收斂。就是說，如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓之差變為預定閾值以下，那么電壓值比較器8使轉換電路10轉換，使電荷泵4的輸入與相位比較器3的輸出相連接。其結果，本實施例1的PLL頻率合成器轉換成與以往情況相同的工作狀態。而且，來自基準振蕩器1的基準信號頻率和來自分頻器2的分頻信號之間的相位差最終消失，PLL頻率合成器達到同步狀態。此時的電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率等于基準頻率信號的頻率乘以設定于分頻器2中的分頻的頻率。
如上所述，按照本實施例1，使用時間常數大的環路濾波器5抑制相位噪音和寄生噪音，同時在從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差大于預定閾值的情況下，由于依據預先存儲在存儲裝置7中的信息對控制電壓值進行控制，所以具有可以在頻率轉換時高速變化頻率的效果。而且，還具有可以獲得在同步狀態下高頻率穩定性并且可以抑制相位比較器和附近寄生噪音的效果。
實施例2圖3是表示本發明實施例2的PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，由于用與圖1相同的符號表示同一部分或相當的部分，所以省略其說明。此外，在圖3中，11是溫度檢測器，檢測電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍溫度，并把該溫度信息通知給存儲裝置7。
施加給電壓控制振蕩器6的控制電壓與電壓控制振蕩器6輸出的輸出信號的頻率在一定條件下唯一地對應，但在溫度等條件變化的情況下，其對應關系也變化。在上述實施例1所示的構成中，例如，如果電壓控制振蕩器6的溫度變化，那么存儲在存儲裝置7中的分頻的各設定值和控制電壓的各設定值之間的對應關系與實際的對應關系產生偏離，因此存在頻率轉換響應變慢的可能性。而且，在其對應關系的偏離超過電壓值比較器8的閾值情況下，還存在不能收斂至目標頻率的可能。為了解決這樣的問題，本實施例2的PLL頻率合成器在上述實施例1的構成上配有溫度補償功能。
下面說明其動作。
預先測量在設想的多個溫度條件下分頻的多個設定值與提供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的多個設定值之間的對應關系，把表示該對應關系的表預先存儲在存儲裝置7中。而且，當將與施加給分頻器2的分頻相同的頻率施加給存儲裝置7時，存儲裝置7從存儲對應關系的表中讀出其設定的分頻和與溫度檢測器11檢測的溫度信息對應的控制電壓的設定值，把該設定值輸出給電壓值比較器8。此外，與上述實施例1同樣，電壓檢測器9檢測從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值，并輸出給電壓值比較器8。電壓值比較器8對對應于設定的分頻和由溫度檢測器11檢測的溫度信息的、從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值和從電壓檢測器9輸入的控制電壓的當前值進行比較，在其差比預定閾值大的情況下，使轉換電路10進行轉換，把電荷泵4的輸入連接到電壓值比較器8的輸出上。電壓值比較器8驅動電荷泵4，以使來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差變小，通過改變從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓，使電壓控制振蕩器6的輸出頻率變得靠近目標頻率。如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值和由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差比預定閾值小，那么電壓值比較器8使轉換電路10進行轉換，將電荷泵4的輸入連接在相位比較器8的輸出上。其結果，本實施例2的PLL頻率合成器被轉換成與以往例同樣的工作狀態。而且，來自基準振蕩器1的基準信號頻率和來自分頻器2的分頻信號之間的相位差最終消失，PLL頻率合成器達到同步狀態。此時的電壓控制振蕩器6的輸出信號頻率等于基準頻率信號的頻率乘以設定在分頻器2中的分頻的頻率。
此外，如果工作中電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍溫度變化，那么存儲裝置7依據預先存儲的表示分頻與供給電壓控制振蕩器6的控制電壓值和溫度條件的對應關系的表，改變輸出給電壓值比較器8的控制電壓的設定值。以下，如上所述，如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值和由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差比預定閾值大，那么電壓值比較器8驅動電荷泵4，以使其差變小，通過改變從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓，使電壓控制振蕩器6的輸出頻率變得靠近目標頻率。
如上所述，按照本實施例2，即使工作中電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍溫度變化的情況下，也具有可以避免不能同步，維持高速的頻率轉換響應的效果。
此外，即使對于除溫度以外的條件，通過把表示以該條件作為參量的分頻與控制電壓值的對應關系的表預先存儲在存儲裝置7中，配置檢測該條件的裝置，就可以附加同樣的補償功能。
實施例3圖4是表示本發明實施例3的PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，由于用與圖1相同的符號表示同一部分或相當的部分，所以省略其說明。此外，圖4中，12是重寫控制電路(重寫控制裝置)，當系統達到同步狀態時，按電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值更新從存儲裝置7讀出且施加給電壓值比較器8的存儲裝置7表內的控制電壓的設定值。
實施例3的PLL頻率合成器具有在上述實施例1結構上追加的下述功能對于為了獲得目標頻率而設定在分頻器2中的分頻和為了輸出目標頻率的輸出信號電壓控制振蕩器6所必需的控制電壓之間的對應關系來說，當該對應關系因例如電壓控制振蕩器6等長期使用變化等某些原因導致可能偏離預先存儲在存儲裝置7中的對應關系的情況下，補償對應關系的功能。
下面說明其動作。
與上述實施例1同樣，把表示為了獲得目標頻率而設定在分頻器2中的分頻的多個設定值和為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的多個設定值之間的對應關系的表預先存儲在存儲裝置7中。如果把與施加給分頻器2的分頻相同的頻率施加給存儲裝置7，那么存儲裝置7從表中讀出與該設定的分頻對應的控制電壓的設定值，把該設定值輸出給電壓值比較器8。此外，電壓檢測器9檢測從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值，并輸出給電壓值比較器8。電壓值比較器8對從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值進行比較，在其差比預定閾值大的情況下，使轉換電路10進行轉換，把電荷泵4的輸入連接到電壓值比較器8的輸出上。電壓值比較器8驅動電荷泵4，以使來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差變小，通過改變從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓，使電壓控制振蕩器6輸出信號的頻率變得接近目標頻率。如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差比預定閾值小，那么電壓值比較器8使轉換電路10進行轉換，把電荷泵4的輸入連接到相位比較器8的輸出上。其結果，本實施例3的PLL頻率合成器被轉換成與以往例同樣的工作狀態。而且，來自基準振蕩器1的基準信號頻率和來自分頻器2的分頻信號之間的相位差最終消失，PLL頻率合成器達到同步狀態。此時的電壓控制振蕩器6的輸出信號的頻率等于基準頻率信號的頻率乘以設定在分頻器2中的分頻的頻率。
這樣，如果系統達到同步狀態，重寫控制電路12按電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值更新從存儲裝置7讀出且施加給電壓值比較器8的存儲裝置7表內的控制電壓的設定值。這樣，可經常把為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的設定值與分頻的設定值之間的最新對應關系裝入存儲裝置7中。因此，使對因長期使用變化等造成的系統特性的變化自動地進行補償成為可能。
如上所述，按照本實施例3，可以抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同時可以實現高速的頻率轉換響應，而且具有可以對系統特性的長期使用變化自動地進行補償的效果。
實施例4圖5是表示本發明實施例4的PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，由于用與圖1相同的符號表示同一部分或相當的部分，所以省略其說明。此外，圖5中，13是轉換控制電路(控制裝置)，一旦接受來自電壓值比較器8的轉換指示，那么在相位比較器3的輸出表示出當來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號的相位一致的瞬間，驅動轉換電路10，使電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換連接到相位比較器3上。
本實施例4的PLL頻率合成器在上述實施例1結構上增加了轉換控制電路13，用于緩和在把電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換到相位比較器3上時產生的控制電壓的擾動。
下面，說明其動作。
與上述實施例1同樣，把表示為了獲得目標頻率而設定在分頻器2中的分頻的多個設定值和為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的多個設定值的對應關系的表預先存儲在存儲裝置7中。如果把與施加給分頻器2的分頻相同的頻率施加給存儲裝置7，那么存儲裝置7從表中讀出與該設定的分頻對應的控制電壓的設定值，把該設定值輸出給電壓值比較器8。此外，電壓檢測器9檢測從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值，并輸出給電壓值比較器8。電壓值比較器8對從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值進行比較，在其差值比預定閾值大的情況下，使轉換電路10進行轉換，把電荷泵4的輸入連接到電壓值比較器8的輸出上。電壓值比較器8驅動電荷泵4，以使來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差變小，通過變化從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓，使電壓控制振蕩器6輸出信號的頻率變得靠近目標頻率。
在接近該頻率的過程中，如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓控制器9檢測的控制電壓的當前值之差變為預訂閾值以下，那么電壓值比較器8向轉換控制電路13輸出指示轉換的信號。轉換控制電路13一旦接收該轉換指示，那么在相位比較器3的輸出表示出當來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號的相位一致的瞬間，便驅動轉換電路10，使電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換為連接到相位比較器3上。利用該動作，平滑地進行電荷泵4的輸入連接在相位比較器3上后的頻率取入工作，從而可以使頻率轉換響應更高速化。再有，轉換控制電路13即使接受轉換指示，但如果來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號的相位不一致，那么轉換電路10被控制為把電荷泵4的輸入按原樣與電壓值比較器8連接。
在相位比較器3的輸出表示出當來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號的相位一致的瞬間，本實施例4的PLL頻率合成器被轉換成與以往例相同的工作狀態。于是，在來自基準振蕩器1的基準信號頻率與來自分頻器2的分頻信號之間變得沒有相位差，PLL頻率合成器變為同步狀態。此時的電壓控制振蕩器6的輸出信號頻率等于基準頻率信號的頻率乘以設定在分頻器2中的分頻的頻率。
如上所述，按照本實施例4，把來自相位比較器3的相位差信號代替來自電壓值比較器8的輸出信號輸出給電荷泵4，此時轉換控制電路13工作，抑制驅動轉換電路10時產生的控制電壓的擾動，可以平滑地實施把電荷泵4的輸入連接到相位比較器3上之后的頻率取入工作，其結果，具有可以使頻率轉換響應更高速化的效果。
實施例5圖6是表示本發明實施例5的PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，由于用與圖3和圖4相同的符號表示同一部分或相當的部分，所以省略其說明。
本實施例5的PLL頻率合成器有兼備上述實施例2和上述實施例3的PLL頻率合成器特征的結構。就是說，本實施例的PLL頻率合成器包括存儲裝置7，預先存儲表示為了獲得目標頻率而設定在分頻器2中的分頻的多個設定值和為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的多個設定值的對應關系的表；電壓檢測器9，檢測施加給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值；電壓值比較器8，對從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值進行比較，在其差值比預定閾值大的情況下，使轉換電路10進行轉換，把電荷泵4的輸入連接到電壓值比較器8自身的輸出上；溫度檢測器11，檢測電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍溫度，把該溫度信息通知給存儲裝置7；和重寫控制電路12，按由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值更新從存儲裝置7讀出且施加給電壓值比較器8的存儲裝置7的表內的控制電壓的設定值。
下面說明其動作。
基本的動作與上述實施例2的PLL頻率合成器的動作相同。即根據預先存儲的表示分頻和提供給電壓控制振蕩器6的控制電壓值及溫度條件的對應關系的表，存儲裝置7讀出輸出給電壓值比較器8的控制電壓的設定值。其次，如上所述，如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差比預定閾值大，那么電壓值比較器8驅動電荷泵4，以使其差值變小，通過改變從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓，使電壓控制振蕩器6的輸出頻率變得靠近目標頻率。
隨后，如果系統達到同步狀態，那么與上述實施例3同樣，重寫控制電路12按電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值更新從存儲裝置7讀出且施加給電壓值比較器8的存儲裝置7的表內的控制電壓的設定值。這樣，可經常把為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的控制電壓值與分頻之間的最新對應關系存入存儲裝置7中。由此，使自動地補償因長期使用等產生的特性變化成為可能。
如上所述，按照本實施例5，即使在工作中電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍溫度變化的情況下，也能避免不可能同步，具有維持高速的頻率轉換響應的效果。此外，即使對于除溫度以外的條件，通過把表示以該條件作為參量的分頻與控制電壓值的對應關系的表預先存儲在存儲裝置7中，配置檢測該條件的裝置，就可以增加同樣的補償功能。
而且，按照本實施例5，可以抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同時可以實現高速的頻率轉換響應，再有，具有可以系統特性的長期使用的變化進行自動地補償的效果。
實施例6圖7是表示本發明實施例6的PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，由于用與圖3和圖5相同的符號表示同一部分或相當的部分，所以省略其說明。
本實施例6的PLL頻率合成器有兼備上述實施例2和上述實施例4的PLL頻率合成器特性的結構。就是說，本實施例的PLL頻率合成器包括存儲裝置7，預先存儲表示為了獲得目標頻率而設定在分頻器2中的分頻的多個設定值和為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的多個設定值的對應關系的表；電壓檢測器9，檢測施加給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值；電壓值比較器8，把從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值進行比較，在其差值比預定閾值大的情況下，使轉換電路10進行轉換，把電荷泵4的輸入連接在電壓值比較器8自身的輸出上；溫度檢測器11，檢測電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍溫度，把該溫度信息通知給存儲裝置7；和轉換控制電路13，當接收電壓值比較器8的轉換指示，在相位比較器3的輸出顯示出當來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號的相位一致的瞬間，驅動轉換電路10，使電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換為連接到相位比較器3上。
下面說明其動作。
基本動作與上述實施例2的PLL頻率合成器的動作相同。就是說，與上述實施例2同樣，根據預先存儲的表示分頻和提供給電壓控制振蕩器6的控制電壓值及溫度條件的對應關系的表，存儲裝置7讀出輸出給電壓值比較器8的控制電壓的設定值。其次，如上所述，如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差比預定閾值大，那么電壓值比較器8驅動電荷泵4，以使其差值變小，通過改變從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓，使電壓控制振蕩器6的輸出頻率變得靠近目標頻率。
如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差變為預定閾值以下，那么與上述實施例4同樣，輸出來自電壓值比較器8且相對于轉換控制電路13的指示轉換的信號。轉換控制電路13如果接受該轉換指示，那么在相位比較器3的輸出顯示來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號的相位一致的瞬間，驅動轉換電路10，使電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換為連接到相位比較器3上。利用該動作，平滑地實施把電荷泵4的輸入連接到相位比較器3上之后的頻率取入工作，可以使頻率轉換響應更高速化。
如上所述，按照本實施例6，即使在工作中電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍溫度變化的情況下，也具有避免不可能同步，維持高速頻率轉換響應的效果。此外，即使對于除溫度以外的條件，通過把表示以該條件作為參量的分頻與控制電壓值的對應關系的表預先存儲在存儲裝置7中，配置檢測該條件的裝置，就可以增加同樣的補償功能。
而且，按本實施例6，通過抑制驅動轉換電路10時所產生的控制電壓的擾動，可以平滑地實施把電荷泵4的輸入連接到相位比較器3上之后的頻率取入工作，其結果，具有使頻率轉換響應更高速化的效果。
實施例7圖8是表示本發明實施例7的PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，由于用與圖4和圖5相同的符號表示同一部分或相當的部分，所以省略其說明。
本實施例7的PLL頻率合成器有兼備上述實施例3和上述實施例4的PLL頻率合成器特征的結構。就是說，本實施例的PLL頻率合成器包括存儲裝置7，預先存儲表示為了獲得目標頻率而設定在分頻器2中的分頻的多個設定值和為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的多個設定值的對應關系的表；電壓檢測器9，檢測施加給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值；電壓值比較器8，對從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值進行比較，在其差值比預定閾值大的情況下，使轉換電路10進行轉換，使電荷泵4的輸入連接到電壓值比較器8自身的輸出上；重寫控制電路12，按由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值更新從存儲裝置7讀出且施加給電壓值比較器8的存儲裝置7的表內的控制電壓的設定值；和轉換控制電路13，當接收來自電壓值比較器8的轉換指示，在相位比較器3的輸出顯示為來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號的相位一致的瞬間，驅動轉換電路10，把電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換為連接到相位比較器3上。
下面說明其動作。
基本動作與上述實施例4的PLL頻率合成器相同。就是說，如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差變為小于預定閾值，那么與上述實施例4同樣，由電壓值比較器8對轉換控制電路13輸出指示轉換的信號。轉換控制電路13如果接受該轉換指示，那么在相位比較器3的輸出表示為來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號相位一致的瞬間，轉換控制電路驅動轉換電路10，把電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換連接到相位比較器3上。利用該動作，平滑地進行電荷泵4的輸入連接到相位比較器3上之后的頻率取入工作，可以使頻率轉換響應更高速化。
如果系統達到同步狀態，那么與上述實施例3同樣，重寫控制電路12按電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值更新從存儲裝置7讀出且施加給電壓值比較器8的存儲裝置7表內的控制電壓的設定值。這樣，可經常把為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的設定值與分頻的設定值之間的最新對應關系存入存儲裝置7中。因此，使對因長期使用變化等造成的系統特性的變化自動進行補償變為可能。
如上所述，按照本實施例7，可以抑制驅動轉換電路10時所產生的控制電壓的擾動，可以平滑地實施把電荷泵4的輸入連接到相位比較器3上之后的頻率取入工作，其結果，具有使頻率轉換響應更高速化的效果。
而且，按照本實施例7，可以抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同時還可以實現高速的頻率轉換響應，再有，具有可以對系統特性的長期使用變化自動地進行補償的效果。
實施例8圖9是表示本發明實施例8的PLL頻率合成器結構的方框圖，圖中，由于用與圖3和圖5相同的符號表示同一部分或相當的部分，所以省略其說明。
本實施例8的PLL頻率合成器有兼備上述實施例2至上述實施例4的PLL頻率合成器特性的結構。就是說，本實施例的PLL頻率合成器包括存儲裝置7，在其中預先存儲表示為了獲得目標頻率而設定在分頻器2中的分頻的多個設定值和為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的多個設定值的對應關系的表；電壓檢測器9，檢測施加給電壓控制振蕩器6的控制電壓的當前值；電壓值比較器8，對從存儲裝置7輸入的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值進行比較，在其差值比預定閾值大的情況下，使轉換電路10進行轉換，把電荷泵4的輸入連接到電壓值比較器8自身的輸出上；溫度檢測器11，檢測電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍的溫度，把該溫度信息通知給存儲裝置7；重寫控制電路12，按由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值更新從存儲裝置7讀出且施加給電壓值比較器8的存儲裝置7表內的控制電壓的設定值；和轉換控制電路13，當接收電壓值比較器8的轉換指示，在相位比較器3的輸出顯示為來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號的相位一致的瞬間，驅動轉換電路10，把電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換為連接到相位比較器3上。
下面說明其動作。
基本動作與上述實施例2的PLL頻率合成器相同。就是說，根據預先存儲的表示分頻和提供給電壓控制振蕩器6的控制電壓值及溫度條件的對應關系的表，存儲裝置7讀出輸出給電壓值比較器8的控制電壓的設定值。其次，如上所述，如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差比預定周值大，那么電壓值比較器8驅動電荷泵4，以使其差變小，通過改變從環路濾波器5供給電壓控制振蕩器6的控制電壓，使電壓控制振蕩器6的輸出頻率變得靠近目標頻率。
如果來自存儲裝置7的控制電壓的設定值與由電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值之差變為小于預定閾值，那么與上述實施例4同樣，由電壓值比較器8對轉換控制電路13輸出指示轉換的信號。轉換控制電路13如果接受該轉換指示，那么在相位比較器3的輸出表示為來自基準振蕩器1的基準頻率信號的相位與來自分頻器2的分頻信號相位一致的瞬間，轉換控制電路驅動轉換電路10，把電荷泵4的輸入從電壓值比較器8轉換為連接到相位比較器3上。利用該動作，平滑地進行電荷泵4的輸入連接到相位比較器3上之后的頻率取入工作，可以使頻率轉換響應更高速化。
如果系統達到同步狀態，那么與上述實施例3同樣，重寫控制電路12按電壓檢測器9檢測的控制電壓的當前值更新從存儲裝置7讀出且施加給電壓值比較器8的存儲裝置7表內的控制電壓的設定值。這樣，經常把為了獲得目標頻率而供給電壓控制振蕩器6的控制電壓的設定值與分頻的設定值之間的最新對應關系存入存儲裝置7。因此，使自動地補償因長期使用變化等造成的系統特性的變化變為可能。
如上所述，按照本實施例8，即使在工作中電壓控制振蕩器6的溫度或其周圍溫度變化的情況下，也具有避免不可能同步，維持高速頻率轉換響應的效果。此外，即使對于除溫度以外的條件，通過把表示以該條件作為參量的分頻與控制電壓值的對應關系的表預先存儲在存儲裝置7中，配置檢測該條件的裝置，就可以增加同樣的補償功能。
而且，按本實施例8，可以抑制驅動轉換電路10時所產生的控制電壓的擾動，可以平滑地實施把電荷泵4的輸入連接到相位比較器3上之后的頻率取入工作，其結果，具有使頻率轉換響應更高速化的效果。
此外，按照本實施例8，可以抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同時還可以實現高速的頻率轉換響應，再有，具有可以對系統特性的長期使用變化自動進行補償的效果。
工業利用的可能性如上所述，在蜂窩電話等移動電話等中，本發明的PLL頻率合成器可抑制相位噪音和附近的寄生噪音，同時還可高速地轉換頻率，提供在同步狀態下的高頻率穩定性。
權利要求
1．一種PLL頻率合成器，包括基準振蕩器，產生具有作為基準的頻率的基準頻率信號；電壓控制振蕩器，輸出具有與施加的控制電壓對應的頻率的輸出信號；分頻器，依據設定的分頻對來自所述電壓控制振蕩器的所述輸出信號的頻率進行分頻，生成分頻信號；相位比較器，把來自所述分頻器的所述分頻信號的相位與所述基準頻率信號的相位進行比較，輸出表示其相位差的相位差信號；電壓檢測裝置，檢測所述控制電壓的當前值；存儲裝置，預先存儲表示在所述分頻器中設定的分頻的多個設定值與施加給所述電壓控制振蕩器的控制電壓的多個設定值的對應關系的表，從所述表中讀出與在所述分頻器中設定的分頻對應的控制電壓的設定值，輸出該設定值；電荷泵，由施加信號驅動進行電荷的充放電；環路濾波器，對來自所述電荷泵的輸出進行積分并生成供給所述電壓控制振蕩器的所述控制電壓；電壓值比較裝置，對由所述電壓檢測裝置檢測到的所述控制電壓的當前值與從所述存儲裝置輸出的控制電壓的所述設定值進行比較，并輸出其比較結果，同時輸出對應于該設定值的輸出信號；轉換裝置，轉換來自所述相位比較器的所述相位差信號和所述電壓值比較裝置的所述輸出信號，把其中任何一個信號向所述電荷泵輸出；和控制裝置，在所述比較結果顯示為檢測的所述控制電壓的當前值與來自所述存儲裝置的所述控制電壓的設定值之差大于預定值的情況下，由所述電壓值比較裝置的所述輸出信號驅動所述電荷泵，在除此之外的情況下，控制所述轉換裝置，以便由來自所述相位比較器的所述相位差信號驅動所述電荷泵。
2．如權利要求1所述的PLL頻率合成器，其特征在于，配有溫度檢測裝置，檢測所述電壓控制振蕩器的溫度或其周圍的溫度；所述存儲裝置預先存儲表示分別對應多個溫度條件的所述分頻的多個設定值和所述控制電壓的多個設定值的對應關系的表，從所述表中讀出從所述溫度檢測裝置輸出的溫度信息和與設定的分頻對應的所述控制電壓的設定值，把該設定值輸出給所述電壓值比較裝置。
3．如權利要求1或權利要求2所述的PLL頻率合成器，其特征在于，所述的PLL頻率合成器還配有重寫控制裝置，當該PLL頻率合成器達到同步狀態時，按從所述電壓檢測裝置輸出的所述控制電壓的當前值重寫存儲在所述存儲裝置中且與當前設定的分頻對應的所述控制電壓的所述設定值。
4．如權利要求2至權利要求4中任一項所述的PLL頻率合成器，其特征在于，在所述電壓檢測裝置檢測的所述控制電壓的當前值與來自所述存儲裝置的所述控制電壓的所述設定值之差變為小于預定值后，所述控制裝置控制所述轉換裝置，以便僅在所述分頻信號的相位和所述基準頻率信號的相位一致時，由來自所述相位比較器的所述相位差信號驅動所述電荷泵。
5．一種控制PLL頻率合成器的方法，該PLL頻率合成器包括產生具有作為基準的頻率的基準頻率信號的基準振蕩器、輸出有對應于施加的控制電壓的頻率的輸出信號的電壓控制振蕩器、依據設定的分頻對來自所述電壓控制振蕩器的所述輸出信號的頻率進行分頻并生成分頻信號的分頻器、對來自所述分頻器的所述分頻信號的相位與所述基準頻率信號的相位進行比較并輸出表示其相位差的相位差信號的相位比較器、由所述相位差信號驅動進行電荷的充放電的電荷泵、和對來自所述電荷泵的輸出進行積分并生成供給所述電壓控制振蕩器的所述控制電壓的環路濾波器，所述方法包括以下步驟控制電壓檢測步驟，檢測所述控制電壓的當前值；存儲步驟，預先存儲表示設定在所述分頻器的分頻的多個設定值和施加給所述電壓控制振蕩器的控制電壓的多個設定值之間的對應關系的表；讀出步驟，從存儲的所述表中讀出與所述分頻器中當前設定的分頻對應的所述控制電壓的設定值；比較步驟，對該設定值和檢測到的所述控制電壓的當前值進行比較；和電荷泵驅動步驟，當在該比較步驟中所述控制電壓的當前值與所述控制電壓的所述設定值之差明顯很大的情況下，利用有與所述控制電壓的所述設定值對應的值的信號代替來自所述相位比較器的所述相位差信號驅動所述電荷泵，而在除此之外的情況下，利用來自所述相位比較器的所述相位差信號驅動所述電荷泵。
6．如權利要求5所述的控制PLL頻率合成器的方法，其特征在于，包括檢測所述電壓控制振蕩器的溫度或其周圍的溫度的步驟；在所述存儲步驟中，預先存儲表示分別對應多個溫度條件的所述分頻的多個設定值與所述控制電壓的多個設定值的對應關系的表；在所述讀出步驟中，從所述存儲表中讀出檢測的溫度和與當前設定的分頻對應的所述控制電壓的設定值。
7．如權利要求5或權利要求6所述的控制PLL頻率合成器的方法，其特征在于，所述的控制PLL頻率合成器的方法還配有重寫步驟，當所述PLL頻率合成器達到同步狀態時，按檢測的所述控制電壓的當前值，重寫僅與當前設定的分頻對應的已存儲的所述控制電壓的所述設定值。
8．如權利要求5至權利要求7中任一項所述的控制PLL頻率合成器的方法，其特征在于，在所述電荷泵驅動步驟中，在檢測的所述控制電壓的當前值與讀出的所述控制電壓的設定值之差變小的情況下，僅在所述分頻信號的相位與所述基準頻率信號的相位一致時，利用來自所述相位比較器的所述相位差信號驅動所述電荷泵。
全文摘要
一種PLL頻率合成器,包括:電壓檢測器(9),檢測施加給電壓控制振蕩器(6)的控制電壓的當前值;存儲裝置7,在其中預先存儲與設定在分頻器(2)中的多個分頻的設定值對應的多個控制電壓的設定值,從多個控制電壓的設定值中選擇輸出與設定在分頻器的分頻對應的控制電壓的設定值;電壓值比較器(8),對由電壓檢測器(6)檢測的控制電壓的當前值和從存儲裝置(7)輸出的控制電壓的設定值進行比較;和轉換電路(10),對相位比較器(3)生成的表示分頻器(2)輸出的分頻信號的相位與基準頻率信號的相位差的相拉差信號和電壓值比較器(8)的輸出信號進行轉換,并輸出給電荷泵(4);在檢測的控制電壓的當前值與來自存儲裝置(7)的控制電壓的設定值之差比預定值大的情況下,電壓值比較器(8)利用自身的輸出信號驅動電荷泵(4),而在除此之外的情況下,電壓值比較器(8)控制轉換電路(10),以便由來自相位比較器(3)的相位差信號驅動電荷泵(4)。
文檔編號H03L7/16GK1231781SQ9719819
公開日1999年10月13日 申請日期1997年7月24日 優先權日1997年7月24日
發明者鈴木宏 申請人:三菱電機株式會社