專利名稱：Pll電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生和輸出一個(gè)與一個(gè)基準(zhǔn)頻率信號(hào)具有預(yù)定關(guān)系的頻率信號(hào)的PLL電路，更具體地說，涉及一種在其中PLL操作停止的情況下規(guī)定對(duì)策的PLL電路。
如圖7中表明的那樣，在PLL電路中，一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)fr和一個(gè)比較信號(hào)fc的相位在一個(gè)由一個(gè)異電路等形成的相位比較器101處比較。比較結(jié)果的信號(hào)在一個(gè)環(huán)路濾波器102處濾波，以成為一個(gè)控制電壓Vc。由一個(gè)電壓控制振蕩器(VCO)103振蕩的頻率由該控制電壓Vc控制，并且在此處得到的頻率信號(hào)fck是輸出頻率信號(hào)。該輸出頻率信號(hào)fck輸入到一個(gè)分頻器104，并且在這里，使頻率是1/N，并且把生成信號(hào)作為比較信號(hào)fc輸入到相位比較器101。
在PLL電路處，整個(gè)電路這樣操作，從而給定基準(zhǔn)信號(hào)fr的頻率是fr、比較信號(hào)fc的頻率是fc、及振蕩頻率信號(hào)fck的頻率是fck，在同步狀態(tài)下，滿足關(guān)系式fr≌fc,fc=fck/N從而比較信號(hào)fc總是跟隨基準(zhǔn)信號(hào)fr。
當(dāng)數(shù)字處理一個(gè)模擬圖象信號(hào)時(shí)，使用一個(gè)如此描述的PLL電路，以便產(chǎn)生一個(gè)抽樣時(shí)鐘。抽樣時(shí)鐘的頻率根據(jù)圖象信號(hào)的類型在從10MHz至100MHz或更大的寬范圍上延伸。
因此，有這樣的情況，其中要求其振蕩頻率的頻率比值是兩倍或更多、并且振蕩頻率大于或等于200MHz的電壓控振蕩器103。使用一個(gè)能覆蓋這些情形的寬頻范圍的電壓控制振蕩器。
然而，在帶有這樣一種寬頻率范圍的電壓控制振蕩器的PLL電路中，當(dāng)振蕩頻率高于需要的時(shí)，形成PLL電路的一部分的電路可能不能夠跟隨，并且PLL操作可能停止。這樣一種情形出現(xiàn)，例如，當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)fr突然變化(輸入信號(hào)成為通/斷等)，并且振蕩頻率大大地變化直到達(dá)到一種同步穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，或者當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)fr的頻率fr大大地增大并且振蕩頻率增大等時(shí)。
在這些情況下，分頻電路104的分頻操作不能夠跟隨，并且輸出信號(hào)，即比較信號(hào)fc消失。因而，相位比較器101判斷電壓控制振蕩器103的振蕩頻率已經(jīng)下降，這樣操作從而增大振蕩頻率，并且把控制電壓Vc升高到最大振蕩頻率。當(dāng)這樣一種狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，即使該狀態(tài)是暫時(shí)的，操作也不可能通過本身返回常態(tài)。
因此，按常規(guī)，為了使電壓控制振蕩器103的振蕩頻率fck不超過形成PLL電路的其他電路的操作極限頻率，一個(gè)如圖8中表明的電壓限制電路105插入在電壓控制振蕩器103與環(huán)路濾波器102之間，從而為控制電壓Vc提供一個(gè)上限。
在圖8的電壓限制電路105中，控制電壓Vc的最大值由一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器二極管ZD限制，并且如圖9中表明的那樣，電壓控制振蕩器103的振蕩頻率限制到比最大值fmax足夠低的fd。結(jié)果，在電壓控制振蕩器103處振蕩的頻率fck，在從最小頻率fmin至上限頻率fd的范圍內(nèi)，并且能避免上述問題。
然而，在其中輸入到電壓控制振蕩器103的控制電壓Vc以這樣一種方式直接受電壓限制電路105限制的方法中，存在這樣的問題必須新校正作為電壓限制電路105的限制元件的電壓調(diào)節(jié)器二極管ZD的特性分散、和在電壓控制振蕩器103處的振蕩頻率fck相對(duì)于控制電壓Vc的分散；并且還必須用離開PLL電路的操作頻率(目標(biāo)頻率)的足夠余量限制PLL電路的振蕩頻率。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種即使電壓控制振蕩器異常振蕩并且PLL電路停止也能容易返回常態(tài)的PLL電路。
在本發(fā)明中，其中依次環(huán)路連接一個(gè)相位比較器、一個(gè)環(huán)路濾波器、一個(gè)電壓控制振蕩器及一個(gè)分頻器的PLL電路，包括操作停止檢測(cè)裝置，用來檢測(cè)PLL操作已經(jīng)停止；及控制裝置，當(dāng)所述操作停止檢測(cè)裝置檢測(cè)到操作的停止時(shí)，用來這樣控制電壓控制振蕩器，從而電壓控制振蕩器的振蕩頻率較低。以這種方式，當(dāng)電壓控制振蕩器的振蕩頻率超過一個(gè)預(yù)定值并且PLL電路停止操作時(shí)，通過一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)操作能迅速返回常態(tài)。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的一種PLL電路的方塊圖。
圖2是一個(gè)比較信號(hào)有/無檢測(cè)器的方塊圖。
圖3是比較信號(hào)有/無檢測(cè)器的操作的計(jì)時(shí)圖。
圖4是一個(gè)相位比較器的方塊圖。
圖5是在異常振蕩時(shí)一個(gè)電壓控制振蕩器的強(qiáng)迫返回的操作特性圖。
圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的一種PLL電路的方塊圖。
圖7是一種常規(guī)、通用PLL電路的方塊圖。
圖8是一個(gè)電壓限制電路的電路圖。
圖9是振蕩頻率相對(duì)于電壓控制振蕩器的振蕩頻率的特性圖。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種PLL電路的方塊圖。1是一個(gè)比較一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)fr和一個(gè)比較信號(hào)fc并且輸出一個(gè)與比較結(jié)果相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的相位比較器，2是一個(gè)平滑比較信號(hào)的環(huán)路濾波器，3是一個(gè)振蕩與一個(gè)輸入控制電壓Vc成比例的頻率的信號(hào)fck的電壓控制振蕩器，4是一個(gè)把一個(gè)輸入信號(hào)的頻率分頻成1/N的分頻器，及5是一個(gè)檢測(cè)比較信號(hào)fc的有/無的比較信號(hào)有/無檢測(cè)器(操作停止檢測(cè)裝置)。
以這種方式，在本實(shí)施例中，把比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5連接到分頻器4的輸出側(cè)。當(dāng)檢測(cè)到?jīng)]有比較信號(hào)fc時(shí)，從相位比較器1輸出的信號(hào)是一個(gè)把電壓控制振蕩器3的振蕩頻率fck控制到一個(gè)較低頻率的信號(hào)。
圖2是方塊圖，表明比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。51、52是DFF電路，而53、54是變換器。這里，一個(gè)高電平信號(hào)輸入到DFF電路51的D終端，而獨(dú)立產(chǎn)生(并且具有一個(gè)小于或等于比較信號(hào)fc的1/2頻率和一個(gè)50％的占空率)的一個(gè)試驗(yàn)信號(hào)ft輸入到DFF電路51的CK終端。比較信號(hào)fc經(jīng)變換器54輸入到DFF電路51的R(復(fù)位)終端。而且，在DFF電路52中，來自DFF電路51的Q1終端的一個(gè)信號(hào)輸入到DFF電路52的D終端，并且試驗(yàn)信號(hào)ft在變換器53處變換，并且輸入到DFF電路52的CK終端。
圖3是比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5的操作的計(jì)時(shí)圖。每當(dāng)試驗(yàn)信號(hào)ft升高時(shí)，DFF電路51的Q1終端檢測(cè)到D終端的高電平，并且變成高電平。當(dāng)比較信號(hào)fc升高時(shí)，DFF電路51的Q1終端復(fù)位，并且變成低電平。DFF電路52把在CK終端的電位升高時(shí)的D終端的數(shù)據(jù)輸出到Q2終端。
因此，當(dāng)比較信號(hào)fc以預(yù)定周期從H→L→H→…變化時(shí)，即使DFF電路51的Q1終端在試驗(yàn)信號(hào)ft的升高處也變成高電平，此后，DFF電路51的Q1終端在比較信號(hào)fc的升高處復(fù)位。因而，此后，即使試驗(yàn)信號(hào)ft下降，DFF電路52的Q2終端也不會(huì)成為高電平。
然而，當(dāng)沒有比較信號(hào)fc時(shí)，換句話說，當(dāng)比較信號(hào)fc沒有變到高電平時(shí)，DFF電路51不復(fù)位。當(dāng)試驗(yàn)信號(hào)ft下降時(shí)，DFF電路52檢測(cè)到Q1終端的高電平信號(hào)，并且把它作為高電平信號(hào)輸出到Q2終端，及此后繼續(xù)這種操作。注意，此后，當(dāng)比較信號(hào)fc開始再次變化時(shí)，DFF電路52的Q2終端返回低電平。
圖4是方塊圖，表明由在比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5處檢測(cè)到的信號(hào)控制的相位比較器1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。11是由一個(gè)異或門等形成的一個(gè)相位比較部分，12是一個(gè)三態(tài)緩沖器，13是一個(gè)OR(或)門，及14是一個(gè)開關(guān)電路。三態(tài)緩沖器12、OR門13及開關(guān)電路14形成一個(gè)控制裝置。當(dāng)比較信號(hào)fc的相位在基準(zhǔn)信號(hào)fr的之前時(shí)，相位比較部分11使一個(gè)輸出終端11a成為低電平。相反，當(dāng)比較信號(hào)fc的相位在基準(zhǔn)信號(hào)fr的之后時(shí)，相位比較部分11使輸出終端11a為高電平。電平在除相位比較時(shí)之外的時(shí)刻是不明確的。況且，當(dāng)在比較信號(hào)fc與基準(zhǔn)信號(hào)fr之間有相位差時(shí)，相位比較部分11的一個(gè)控制終端11b為高電平，而在其他時(shí)刻，是低電平。
這里，OR門13取從相位比較部分11的控制終端11b輸出一個(gè)控制信號(hào)與在比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5處檢測(cè)的一個(gè)檢測(cè)信號(hào)Va的邏輯和，并且把該邏輯和發(fā)送到緩沖器12的控制終端。而且，把相位比較部分11的輸出終端11a的一個(gè)信號(hào)經(jīng)開關(guān)電路14輸入到緩沖器12的輸入側(cè)。況且，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)Va成為高電平時(shí)，開關(guān)電路14切換到接地側(cè)(低電平)。
因此，當(dāng)比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5的檢測(cè)信號(hào)Va是一個(gè)信號(hào)存在信號(hào)時(shí)，換句話說，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)Va是低電平時(shí)，根據(jù)相位比較部分11的控制終端11b的信號(hào)控制緩沖器12。即，在其中在比較信號(hào)fc與基準(zhǔn)信號(hào)fr之間有相位偏移的時(shí)間期間，控制終端11b是高電平。因此，緩沖器12是通，從而一個(gè)信號(hào)能在輸入與輸出之間通過，并且經(jīng)開關(guān)電路14按原樣輸出相位比較部分11的輸出終端11a的信號(hào)，及執(zhí)行正常操作。當(dāng)沒有相位偏移時(shí)(在PLL鎖定的時(shí)刻)，控制終端11b的信號(hào)為低電平，并且緩沖器12的輸出是高阻抗。由于保持在在相位比較器1的下游的環(huán)路濾波器2處的信號(hào)，此后，電壓控制振蕩器3振蕩一個(gè)恒定頻率信號(hào)。
另一方面，當(dāng)比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5的檢測(cè)信號(hào)Va是一個(gè)信號(hào)不存在信號(hào)時(shí)，換句話說，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)Va是高電平時(shí)，開關(guān)電路14的輸出是低電平，并且緩沖器12切換到通，從而一個(gè)信號(hào)能在輸入與輸出之間通過。因此，從開關(guān)電路14輸出的低電平信號(hào)按原樣輸出。因而，把低電平信號(hào)輸入到環(huán)路濾波器2，并且輸入到電壓控制振蕩器4的控制電壓Vc是低電平，并且在該處振蕩的頻率是低。
圖5是表明電壓控制振蕩器3的操作特性的圖。fo是頻率信號(hào)fck的目標(biāo)頻率，fmx是振蕩上限頻率，fmin是振蕩下限頻率，及flimit是分頻器4的操作極限的輸入頻率。當(dāng)振蕩頻率fck大于操作極限頻率flimit時(shí)，比較信號(hào)fc消失。因而，如上所述，把相位比較器1的輸出信號(hào)控制到低電平，并且把電壓控制振蕩器3的振蕩頻率控制到低頻。以這種方式，當(dāng)振蕩頻率fck減小，并且變得小于操作極限頻率flimit時(shí)，分頻器4開始再次操作，并且PLL電路返回到原始操作，而振蕩頻率fck穩(wěn)定到目標(biāo)頻率fo。
以這種方式，在本實(shí)施例中，即使電壓控制振蕩器3異常振蕩，并且分頻器4的操作停止，也檢測(cè)到這種情況，并且在其中其振蕩頻率下降的方向上控制電壓控制振蕩器3的電壓。因此，操作立即返回常態(tài)。
圖6是方塊圖，表明另一個(gè)實(shí)施例的PLL電路的結(jié)構(gòu)。這里，一個(gè)開關(guān)電路6連接在分頻器4與相位比較器1之間。在常態(tài)時(shí)，這樣控制開關(guān)電路6，從而分頻器4和相位比較器1由開關(guān)電路6彼此連接。當(dāng)在比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5處檢測(cè)到?jīng)]有比較信號(hào)時(shí)，這樣控制開關(guān)電路6，從而從一個(gè)偽脈沖發(fā)生器7輸入一個(gè)偽脈沖，作為輸入到相位比較器1的比較信號(hào)fc。開關(guān)電路6和偽脈沖發(fā)生器7形成控制裝置。
在正常操作時(shí)，偽脈沖可以是一個(gè)頻率比從分頻器4輸出的頻率信號(hào)的頻率高的信號(hào)。以這種方式，以及在當(dāng)前實(shí)施例中，當(dāng)電壓控制振蕩器3異常振蕩時(shí)，并且分頻器4的操作停止時(shí)，操作能立即返回常態(tài)。
注意在上述實(shí)施例中，相位比較器1的輸出信號(hào)由比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5迫使成為一個(gè)專用信號(hào)(低電平信號(hào))，或者把一個(gè)專用偽脈沖作為比較信號(hào)輸入到相位比較器1。然而，上述實(shí)施例不限于這種。例如，電壓控制振蕩器3的控制電壓Vc可以由比較信號(hào)有/無檢測(cè)器5的檢測(cè)信號(hào)Va控制，從而把電壓控制振蕩器3的振蕩頻率控制到專用低頻。在這時(shí)不要求該專用低頻的具體精度。
而且，在以上描述中，PLL電路的操作停止?fàn)顟B(tài)由分頻器4的一個(gè)輸出信號(hào)的有/無判斷。然而，PLL電路的操作停止?fàn)顟B(tài)可以通過由一個(gè)分離提供的電壓比較器檢測(cè)電壓控制振蕩器3的控制電壓Va是否小于或等于一個(gè)預(yù)定電平、或通過檢測(cè)電壓控制振蕩器3的振蕩頻率fck是否是一個(gè)預(yù)定值的頻率或更高而判斷。在后一種情況下，頻率fck的信號(hào)可以由一個(gè)頻率/電壓變換器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并且由一個(gè)電壓比較器把該電壓信號(hào)與一個(gè)預(yù)定值相比較。
從上文，按照本發(fā)明，有這樣的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)電壓控制振蕩器的振蕩頻率超過一個(gè)預(yù)定值，并且PLL電路停止操作時(shí)，操作借助于一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)能迅速返回到常態(tài)。本發(fā)明適用于當(dāng)數(shù)字處理模擬圖象信號(hào)時(shí)使用的寬范圍的抽樣時(shí)鐘的產(chǎn)生，并且適用于此類的用途。
權(quán)利要求
1．一種其中依次環(huán)路連接一個(gè)相位比較器、一個(gè)環(huán)路濾波器、一個(gè)電壓控制振蕩器及一個(gè)分頻器的PLL電路，所述PLL電路包括操作停止檢測(cè)裝置，用來檢測(cè)PLL操作已經(jīng)停止；及控制裝置，當(dāng)所述操作停止檢測(cè)裝置檢測(cè)到操作的停止時(shí)，用來這樣控制電壓控制振蕩器，從而電壓控制振蕩器的一個(gè)振蕩頻率較低。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLL電路，其中所述操作停止檢測(cè)裝置是一個(gè)用來檢測(cè)分頻器的輸出信號(hào)的有/無的裝置。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLL電路，其中所述操作停止檢測(cè)裝置是一個(gè)用來檢測(cè)電壓控制振蕩器的控制電壓是否是一個(gè)振蕩大于或等于一個(gè)預(yù)定值的頻率的值的裝置。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLL電路，其中所述操作停止檢測(cè)裝置是一個(gè)用來檢測(cè)電壓控制振蕩器的振蕩頻率是否是大于一個(gè)預(yù)定值的值的裝置。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的PLL電路，其中所述控制裝置是一個(gè)用來把相位比較器的輸出切換到一個(gè)在其下電壓控制振蕩器的振蕩頻率減小的值的裝置。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的PLL電路，其中所述控制裝置是一個(gè)用來切換輸入到相位比較器的一個(gè)比較信號(hào)從而電壓控制振蕩器的振蕩頻率減小的裝置。
全文摘要
當(dāng)電壓控制振蕩器異常振蕩,并且PLL電路停止操作時(shí),為了迅速返回正常操作,檢測(cè)從一個(gè)分頻器(4)輸出的一個(gè)比較信號(hào)(fc)的有/無,并且在當(dāng)沒有比較信號(hào)(fc)時(shí),把一個(gè)相位比較器(4)的一個(gè)輸出信號(hào)暫時(shí)強(qiáng)迫控制到低電平,并且減小一個(gè)電壓控制振蕩器(3)的振蕩頻率。本發(fā)明適用于當(dāng)數(shù)字處理模擬圖象信號(hào)時(shí)使用的寬范圍的抽樣時(shí)鐘的產(chǎn)生,并且適用于此類的用途。
文檔編號(hào)H03L7/095GK1321360SQ00801804
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2000年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者木村卓士, 中鳥正道 申請(qǐng)人:富士通將軍股份有限公司