エンベデッドシステムスペシャリスト 2012年 午前2 問13
問題文
PLLのブロック図中のa～cに入れるべき回路の組合せとして、適切なものはどれか。
選択肢
ア：
イ：（正解）
ウ：
エ：
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PLLの基本構成【午前2解説】
正解の理由
イの組合せが適切です。PLL（Phase-Locked Loop：位相同期ループ）は、入力信号とフィードバック信号の位相を比較し、その差に応じて発振周波数を調整する回路です。
図では、入力信号とフィードバック信号の両方がブロックaに入るため、aは位相比較器です。位相比較器の出力は低域通過フィルタを通り、ブロックcへ入力されます。フィルタ後の信号で発振周波数を制御するため、cは**電圧制御発振器（VCO）**です。
また、出力信号から分岐した信号がブロックbを通って位相比較器へ戻ります。このフィードバック経路に置かれるbは分周器です。したがって、aが位相比較器、bが分周器、cが電圧制御発振器となるイが正解です。
解法ステップ
-
2つの信号が入力されるブロックを探します。
入力信号とフィードバック信号を比較するブロックaは、位相比較器です。 -
低域通過フィルタの後ろにあるブロックを確認します。
位相差に応じた制御信号を受けて発振するブロックcは、電圧制御発振器です。 -
出力から戻る経路を確認します。
出力信号を分周して位相比較器へ戻すブロックbは、分周器です。 -
各ブロックの役割と選択肢を照合します。
「位相比較器・分周器・電圧制御発振器」の並びに該当するのがイです。
選択肢別の誤答解説
- ア： aとbは適切ですが、cを分周器としています。低域通過フィルタの後ろにあり、出力信号を発生させるブロックcは、電圧制御発振器です。
- イ： aが位相比較器、bが分周器、cが電圧制御発振器であり、図の信号の流れと一致します。
- ウ： aを電圧制御発振器、bを位相比較器としています。入力信号とフィードバック信号を受けるaは位相比較器であり、出力から戻る経路にあるbは分周器です。
- エ： aを電圧制御発振器、cを位相比較器としています。aは信号の位相を比較し、cは発振して出力信号を生成するブロックです。
よくある誤解
-
フィードバック経路にあるブロックを位相比較器と考える
フィードバック信号は位相比較器に戻りますが、その途中にあるブロックbは分周器です。位相比較器は入力信号とフィードバック信号が合流する場所にあります。 -
低域通過フィルタを発振器の一部と考える
低域通過フィルタは、位相比較器の出力に含まれる高周波成分などを抑え、VCOに与える制御信号を整えます。VCOとは別の機能ブロックです。 -
分周器は出力を作る回路だと考える
PLLの分周器は、出力を分周して位相比較器へ戻すために使われます。出力信号を生成するのはVCOです。
補足コラム
PLLは、フィードバック信号と入力信号の位相差が小さくなるように、VCOの発振周波数を調整します。位相が同期した状態では、入力信号に追従した安定した出力を得られます。
フィードバック経路に分周器を置くと、出力周波数を入力信号より高くできる構成もあります。周波数シンセサイザや通信機器の周波数制御などに利用されています。
FAQ
Q. 低域通過フィルタは何のためにありますか？
A. 位相比較器の出力を平滑化し、VCOを制御する信号を整えるためです。
A. 位相比較器の出力を平滑化し、VCOを制御する信号を整えるためです。
Q. 分周器がないPLLもありますか？
A. あります。図のように分周器を含む構成では、出力信号を分周して位相比較器へ戻します。
A. あります。図のように分周器を含む構成では、出力信号を分周して位相比較器へ戻します。
関連キーワード: PLL、位相比較器、低域通過フィルタ、電圧制御発振器、分周器、フィードバック回路
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