ＰＬＬ 회로 document_id A220623031017

최근, 신호 처리의 고속화나 고밀도 실장화가 진행되는 전자기기에서는 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 저감시키는 것이 중요한 과제가 되고 있다. 또한, EMI라는 것은 전자기기가 발생하는 방사성 노이즈에 의해 주변기기가 오동작을 일으키는 전자파 장해를 말한다. EMI 노이즈의 주된 요인으로서는 PLL(Phase Locked Loop)회로의 전압 제어 발진 회로(VCO)에 있어서 생성된 시스템 클럭 신호가 알려져 있다. 즉, 일반적으로 고주파 시스템 클럭 신호에 의거해서 전자기기 내에서의 스위칭 동작이 고속으로 행해짐으로써 그 스위칭ㆍ노이즈인 EMI 노이즈가 발생되는 것이다. 이에 따라, 시스템 클럭 신호에 대해 주파수 변조를 시행하여 시스템 클럭 신호의 주파수에 대응된 파워 스펙트럼의 피크 레벨을 감쇠 및 확산시킨, 소위 스펙트럼 확산 기술이 주목받고 있다. 또한, 파워 스펙트럼이란 시간축 상에서 신호의 각 주파수 성분이 나타나는 정도(파워)를 주파수 축 대 파워 축으로 표현한 것이다. 도 6은 종래의 스펙트럼 확산 기술을 채용한 PLL회로의 구성을 도시하는 도면이다(예를 들면, 특허문헌1 참조). 종래의 PLL회로는 기준 분주기(610), 전압 제어 발진기(이하, VCO)(620), 비교 분주기(630, 631), 셀렉터(632), 위상 비교기(640), 챠지 펌프(charge pump)(650), 저역 통과 필터(이하, LPF)(660)를 가진다. 기준 분주기(610)는 소정의 발진 회로에 있어서 생성된 발진 클럭 신호를 분주하여 위상 비교기(640)에 기준 신호(fr)를 공급하기 위한 분주기이다. VCO(620)는 인가 전압에 따라 발진 주파수가 제어되는 것이다. VCO(620)의 발진 출력(fo)은 통상, PLL회로가 갖추어진 전자기기의 시스템 클럭 신호로서 사용된다. 비교 분주기(630)는 노멀(normal) 동작시에 사용되는 분주기이며, VCO(620)의 발진 출력(fo)을 소정 분주수(1/N1)에 따라 분주해서 셀렉터(632)로 공급한다. 또한, 비교 분주기(630)의 분주수(1/N1)는 VCO(620)의 발진 출력(fo)으로서 요구되는 주파수[이하, 기준 주파수(f1)]에 따라 설정된다. 비교 분주기(631)는 VCO(620)의 발진 출력(fo)의 주파수 변조를 실시할 경우에 사용되는 분주기이며, VCO(620)의 발진 출력(fo)을 소정 분주수(1/N2)에 따라 분주해서 셀렉터(632)로 공급한다. 또한, 비교 분주기(631)의 분주수(1/N2)는 VCO(620)의 발진 출력(fo)의 발진 주파수 변조 후의 주파수[이하, 확산 주파수(f2)]에 따라 설정된다. 셀렉터(632)는 스위칭 신호(SEL)에 의거해서 비교 분주기(630)의 출력 또는 비교 분주기(631)의 출력 중 어느 한쪽을 선택하여 위상 비교기(640)에 비교 신호(fv)를 공급하는 것이다. 위상 비교기(640)는 셀렉터(632)로부터 공급된 비교 신호(fv)와 기준 신호(fr)의 위상을 비교한다. 여기에서, 셀렉터(632)에 있어서 비교 분주기(630)의 출력이 선택되었을 경우로 한다. 위상 비교기(640)는 기준 신호(fr)의 위상이 비교 신호(fv)의 위상보다 앞서고 있을 때, 그 위상차에 따른 위상차 신호(Φr)를 챠지 펌프(650)에 공급한다. 반대로, 기준 신호(fr)의 위상이 비교 신호(fv)의 위상보다 뒤처져 있을 때, 그 위상차에 따른 위상차 신호(Φv)를 챠지 펌프(650)에 공급한다. 챠지 펌프(650)는 위상차 신호(Φr) 및 (Φv)에 따른 레벨을 가지는 전압 신호(CP)를 LPF(660)에 공급한다. LPF(660)는 전압 신호(CP)로부터 고주파 성분을 제거함과 아울러 전압 신호(CP)을 직류화한 직류 전압(Vr)을 VCO(620)에 공급한다. 그 결과, VCO(620)는 위상차 신호(Φr)에 따른 직류 전압(Vr)이 공급되었을 경우에는 발진 주파수를 높여서 비교 신호(fv)의 위상을 진행시키도록 작용한다. 반대로, 위상차 신호(Φv)에 따른 직류 전압(Vr)이 공급되었을 경우에는 발진 주파수를 낮게 해서 비교 신호(fv)의 위상을 지연시키도록 작용한다. 그리고, 최종적으로는 기준 신호(fr)와 비교 신호(fv)간의 위상차가 생기지 않게 되어, VCO(620)의 발진 출력(fo)의 발진 주파수는 기준 주파수(f1)에 락(lock)된 상태(락 상태)가 된다. 그런데, VCO(620)의 출력(fo)의 발진 주파수에 대응된 파워 스펙트럼은 통상, 위상 락 상태에서의 기준 주파수(f1)에 있어서 피크를 나타내게 된다. 따라서, PLL회로는 기준 주파수(f1)에 있어서의 파워 스펙트럼을 확산시키기 위해 VCO(620)의 발진 출력(fo)의 발진 주파수 변조를 실시한다. 주파수 변조가 실시될 경우에는 셀렉터(632)에 있어서 비교 분주기(631)의 출력이 선택되어 위상 락 상태가 일시적으로 해제된다. 그리고, PLL회로는 기준 신호(fr)와 비교 분주기(631) 출력의 위상이 락 상태가 되도록 마찬가지의 PLL제어를 행한다. 그 결과, VCO(620)의 발진 출력(fo)의 발진 주파수는 기준 주파수(f1)로부터 벗어나서 일시적으로 불안정한 상태[언락 상태(unlock state)]가 되지만, 최종적으로는 확산 주파수(f2)에 락된 상태가 된다. 이상의 동작이 반복해서 행하여진 결과, VCO(620)의 발진 출력(fo)의 파워 스펙트럼은 기준 주파수(f1)에 집중된 상태가 아니라 기준 주파수(f1)와 확산 주파수(f2) 사이의 대역폭(스펙트럼 폭)에 확산된 상태가 되므로, 기준 주파수(f1)에 있어서의 파워 스펙트럼의 피크 레벨이 감쇠된다. 따라서, VCO(620)의 발진 출력(fo)에 의거하는 EMI 노이즈가 저감되는 것이다. 특허문헌1: 일본 특허 공개 2001-7700호 공보 이 출원은 2004년 2월 27일에 출원한 일본 특허 출원 2004-055280에 의거해서 우선권을 주장하며, 그 내용을 본원에 원용한다. 그런데, 비교 분주기의 분주비의 스위칭 타이밍이 부적절할 경우, 기준 주파수와 확산 주파수 사이의 대역폭이 불안정해져 소망의 파워 스펙트럼의 확산 효과를 얻을 수 없다. 예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 분주비 스위칭 타이밍이 최적인 타이밍 보다도 뒤질 경우 파워 스펙트럼의 파형은 기준 주파수(f1)와 확산 주파수(f2)에 있어서 2개의 피크를 나타내게 된다. 이에 따라, 최적인 분주비 스위칭 타이밍으로 설정하기 위해서는 PLL회로의 루프 시정수를 최적화하는 등이라고 하는 복잡한 조정이 필요하고 또한, 분주비 스위칭 타이밍 설정용으로서 PLL회로에 복잡한 기구를 설치할 필요가 있었다.