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Diese
Anmeldung bezieht sich auf die am 20. Dezember 2007 eingereichte
japanische Patentanmeldung Nr.
2007-329107 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich
Bezug genommen wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuersignalerzeugungsschaltung
und ein Verfahren zur Verwendung der Steuersignalerzeugungsschaltung. Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Steuersignalerzeugungsschaltung,
die ein Taktsignal auf der Grundlage einer Frequenzvervielfachung oder
einer Frequenzteilung eines Referenzsignals erzeugt, und ein Verfahren
zur Verwendung solch einer Schaltung.
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Die
JP 7-183800 offenbart eine
Art von PLL-Schaltung (Phasenregelkreis), bei der ein Referenzsignal
frequenzstabilisiert wird, indem es unter Verwendung eines Quarzschwingungserzeugers
erzeugt wird, und bei der Perioden des Referenzsignals gezählt
werden, indem ein hochfrequentes Taktsignal verwendet wird, das
eine Frequenz aufweist, die ausreichend höher als die des
Referenzsignals ist. Der resultierende Zählwert wird verwendet,
um ein Taktsignal durch Multiplizieren oder Dividieren der Periode
des Referenzsignals zu gewinnen.
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8 zeigt
ein Beispiel solch einer PLL-Schaltung. Die in der 8 gezeigte
Taktsignalerzeugungsschaltung 101 weist eine Impulsverzögerungsschaltung 110,
einen Periodenmessabschnitt 120, einen Steuerabschnitt 130 und
einen Ausgabeabschnitt 140 auf. Die Impulsverzögerungsschaltung 110 ist
aus mehreren Verzögerungselementen DU aufgebaut, die in
einer Ringkonfiguration verschaltet sind, wobei die mehreren Verzögerungselemente
DU nacheinander von einem Impulssignal durchlaufen werden, das der
Reihe nach von den Verzögerungselemente verzögert
wird. Der Periodenmessabschnitt 120 erzeugt Periodendaten
D, welche den Wert der Periode eines Referenzsignals CKI beschreiben, durch
Bestimmen der Anzahl von Verzögerungselementen DU, die
während jedes Intervalls zwischen einer ansteigenden Flanke
des Taktsignals CKI und einer nachfolgenden ansteigenden Flanke
von dem Impulssignal durchlaufen werden, und Wandeln der Anzahl
in einen binären digitalen Wert. Dies erfolgt auf der Grundlage
von Durchlaufsignalen P1 ~ Pm, die nacheinander von den jeweiligen
Verzögerungselementen DU der Impulsverzögerungsschaltung 110 ausgegeben
werden („Durchlaufsignale” beschreibt aufeinander
folgende Ausgaben des Impulssignals von den jeweiligen Verzögerungselementen).
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Der
Steuerabschnitt 130 erzeugt Steuerdaten CD, die einen benötigten
Periodenwert eines zu erzeugenden Taktsignals CKO beschreiben. Dies
erfolgt durch Multiplizieren oder Dividieren der Periodendaten DT
vom Periodenmessabschnitt 120 mit einem bzw. durch einen
Einstellwert MN. Der Ausgabeabschnitt 140 arbeitet auf
der Grundlage der Steuerdaten CD und der Durchlaufsignale P1 ~ Pm,
um das Taktsignal CKO mit einer Periode zu erzeugen, welche der
Periode des Referenzsignals CKI entspricht, multipliziert mit dem
Einstellwert MN.
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Bei
diesem in der 9 gezeigten Beispiel aus dem
Stand der Technik ist es jedoch erforderlich, dass die Phase des
Taktsignals CKO starr mit der Phase des Referenzsignals CKI ist.
Das heißt, die Phasendifferenz Tdef(k) (k = 1, 2, ...)
zwischen jeder ansteigenden Flanke eines bestimmten des Taktsignals
CKO und des Referenzsignals CKI und der nachfolgenden ansteigenden
Flanke des anderen dieser Signale wird gleich null gesetzt, wobei
das bestimmte Signal das Signal des Taktsignals CKO und des Referenzsignals
CKI ist, welches die geringere Frequenz der beiden Signale aufweist.
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Folglich
ist es erforderlich, dass jeder mögliche Frequenzwert,
der als die Frequenz des Taktsignals CKO eingestellt werden kann,
gleich der Frequenz des Referenzsignals CKI multipliziert mit einer ganzen
Zahl oder multipliziert mit 1 geteilt durch eine ganze Zahl ist.
Das heißt, der Einstellwert MN ist darauf beschränkt,
eine ganze Zahl oder 1 geteilt durch eine ganze Zahl zu sein. Folglich
ist die Anzahl möglicher Frequenzen, die für das
Taktsignal CKO eingestellt werden können (unter Verwendung
einer einzigen Referenzsignalfrequenz) wesentlich beschränkt, was
eine deutliche De signeinschränkung darstellt. Genauer gesagt,
eine einzige Referenzsignalfrequenz kann nicht dazu verwendet werden,
wahlweise ein beliebiges einer Mehrzahl von Taktsignalen zu erzeugen,
die nacheinander nur um einen geringen Betrag in der Frequenz voneinander
abweichen.
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Folglich
ist es dann, wenn es erforderlich ist, dass das Taktsignal CKO bei
irgendeiner von einer Mehrzahl jeweils verschiedener Frequenzen
erzeugt werden kann, gegebenenfalls nicht möglich, all
diese Taktsignalfrequenzen durch Multiplizieren der Frequenz des
Referenzsignals CKI mit einer ganzen Zahl oder mit 1 geteilt durch
eine ganze Zahl zu erhalten. Folglich müssen in diesem
Fall mehrere Referenzsignale CKI mit jeweils verschiedenen Frequenzen
verwendet werden, um das Taktsignal CKO bei allen der benötigten
Frequenzen erzeugen zu können.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Nachteile im
Stand der Technik zu überwinden und eine Taktsignalerzeugungsschaltung
bereitzustellen, die ein Taktsignal mit einer Frequenz erzeugt,
die einem Mehrfachen oder einem Teil der Frequenz eines Referenzsignals
entspricht, so dass beliebige Werte einer Taktsignalfrequenz unter
Verwendung eines einzigen Referenzsignals gewonnen werden können.
Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Taktsignalerzeugungsschaltung
bereitzustellen, mit der ein benötigter Periodenwert eines
erzeugten Taktsignals als der Periodenwert eines Referenzsignals
multipliziert mit einem (oder dividiert durch einen) Wert, der nicht
auf eine ganze Zahl beschränkt ist, bestimmt werden kann.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung
eine Taktsignalerzeugungsschaltung bereit, die aufweist:
eine
Impulsverzögerungsschaltung, die aus mehreren Verzögerungselemente
aufgebaut ist, die in einer Ringkonfiguration verbunden sind, wobei
die Verzögerungselemente der Reihe nach von einem Impulssignal
durchlaufen werden (d. h., das Impulssignal wird der Reihe nach
durch jedes Verzögerungselement übertragen, wobei
es in dem Ring zirkuliert);
eine Periodenmessschaltung, die
mit einem Referenzsignal fester Periode versorgt wird, die Periode des
Referenzsignals als eine Anzahl von Stufen der Verzöge rungselemente
erfasst, die von dem Impulssignal durchlaufen werden, und Periodendaten
erzeugt, welche die Periode in Einheiten einer Durchschnittsverzögerungszeit
der Verzögerungselemente beschreiben;
eine Steuerschaltung,
welche die Periodendaten mit einem vorbestimmten Einstellwert multipliziert,
wenn die Periode des Taktsignals durch eine Frequenzteilung des
Referenzsignals zu bestimmen ist, und die Periodendaten durch den
Einstellwert teilt, wenn der Periodenwert des Taktsignals durch
eine Frequenzvervielfachung des Referenzsignals zu bestimmen ist,
um auf diese Weise Steuerdaten zu erhalten, die einen benötigten
Taktsignalperiodenwert beschreiben; und
eine Ausgangsschaltung,
welche das Taktsignal auf der Grundlage der Durchlaufsignale erzeugt,
die jeweils von den Verzögerungselementen der Impulsverzögerungsschaltung
ausgegeben werden, wobei die Taktsignalperiode den durch die Steuerdaten
beschriebenen Wert aufweist.
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Insbesondere
kann bei der vorliegenden Erfindung eine reelle Zahl als der Einstellwert
verwendet werden. Folglich können die Steuerdaten bei solch
einer Taktsignalerzeugungsschaltung einen Periodenwert beschreiben,
der eine reelle Zahl ist, d. h. nicht auf eine ganze Zahl beschränkt
ist. Folglich sind die möglichen Werte, die für
das Taktsignal eingestellt werden können, nicht darauf
beschränkt, gleich der Periode des Referenzsignals multipliziert mit
einer ganzen Zahl oder dividiert durch eine ganze Zahl zu sein,
so wie es im Stand der Technik der Fall ist, so dass beliebige Werte
der Taktsignalfrequenz unter Verwendung von nur einer einzigen Referenzsignalfrequenz
bestimmt werden können.
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Folglich
kann mit geringen Kosten verbunden eine Vorrichtung bereitgestellt
werden, die dazu ausgelegt ist, eine Mehrzahl verschiedener Taktsignalfrequenzen
zu erzeugen. Die als der Einstellwert zu verwendende reelle Zahl
wird vorzugsweise in einem Register gehalten und kann je nach Bedarf
unbehindert geändert werden.
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Ferner
kann ein noch breiterer Bereich an möglichen Werten der
Taktsignalfrequenz erzielt werden, indem eine Auswahlvorrichtung
integriert wird, die derart betrieben werden kann, dass sie eines
von mehreren Referenzsignalen, die jeweils verschie dene Frequenzwerte
aufweisen, wählt, um dieses als das Referenzsignal für
die Taktsignalerzeugungsschaltung zuzuführen.
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Bei
solch einer Taktsignalerzeugungsschaltung weist die Ausgangsschaltung
dann, wenn die Steuerschaltung eine reelle Zahl als die die benötigte Periode
des Taktsignals beschreibenden Steuerdaten erzeugt, so dass die
Steuerdaten einen ganzzahligen Teil und einen Bruchteil aufweisen,
vorzugsweise eine Abstimmschaltung und eine von der Abstimmschaltung
gesteuerte Zeitpunkt- bzw. Timingwahlschaltung auf. Die Abstimmschaltung
stellt den ganzzahligen Teil der Steuerdaten oder diesen ganzzahligen
Teil um eins inkrementiert bei jeder Periode des Ausgangstaktsignals
als Auswahlwert ein. Das Verhältnis der Anzahl von Malen
(z. B. über eine feste Anzahl von aufeinanderfolgenden
Taktsignalperioden gemessen), welche der Auswahlwert unverändert
eingestellt wurde, zu der Anzahl von Malen, welche der Auswahlwert
um eins inkrementiert wurde, wird in Übereinstimmung mit
dem Bruchteil der Steuerdaten bestimmt.
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Wenn
die Impulsverzögerungsschaltung von dem Impulssignal durchlaufen
wird, werden der Reihe nach Durchlaufsignale von den jeweiligen
Verzögerungselementen ausgegeben. Bei jeder Periode des
erzeugten Taktsignals wählt die Impulswahlschaltung das
Durchlaufsignal von einem bestimmten der Verzögerungselemente,
wobei die Wahl auf dem Auswahlwert basiert. Das anschließende
Timing bzw. der anschließende Zeitpunkt eines Durchlaufsignals,
das von dem gewählten Verzögerungselement erzeugt
wird (nachstehend auch als Grenzzeitpunkte bezeichnet), definiert
den Startzeitpunkt der nächsten Periode des Ausgangstaktsignals.
Es wird insbesondere ein Taktgrenzsignal erzeugt, welches diese Grenzzeitpunkte
beschreibt, und das Ausgangstaktsignal wird auf der Grundlage dieses
Taktgrenzsignals erzeugt.
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Auf
diese Weise wird der Wert der Taktsignalperiode effektiv auf einen
Wert festgesetzt, der gleich der Periode des Referenzsignals multipliziert mit
einer reellen Zahl (oder dividiert durch eine reelle Zahl) ist,
obgleich das Ausgangstaktsignal nicht fortlaufend synchronisiert
zum Referenzsignal gehalten wird. Folglich kann die Taktsignalfrequenz
beliebig gewählt werden, da der Einstellwert nicht auf
eine ganze Zahl beschränkt ist.
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Um
die Anzahl von Verzögerungselementen, die erforderlich
ist, um die Impulsverzögerungsschaltung zu bilden, zu minimieren,
weist die Taktsignalerzeugungsschaltung vorzugsweise ferner eine
Zählerschaltung auf, welche die Anzahl von Malen zählt,
mit welcher die Impulsverzögerungsschaltung von dem Impulssignal
durchlaufen wurde, und wird der ganzzahlige Teil der Steuerdaten
als Satz von Bits höherer Ordnung und als Satz von Bits
niedriger Ordnung behandelt. In diesem Fall stellt die Abstimmschaltung den
Auswahlwert bei jeder Periode des Ausgangstaktsignals entweder als
den die Bits niedriger Ordnung des ganzzahligen Teils der Steuerdaten
beschreibenden Wert oder als diesen Wert inkrementiert um eins ein,
wobei das Verhältnis der jeweiligen Einstellzustände
in Übereinstimmung mit dem Bruchteil der Steuerdaten bestimmt
wird, so wie es vorstehend beschrieben wurde. Jedes Mal, wenn das
Impulssignal die Impulswahlschaltung eine Anzahl von Malen (die
von der Zählerschaltung erfasst wird), die gleich dem durch
die Bits höherer Ordnung der Steuerdaten beschriebenen
Wert ist, umkreist hat, wird der Betrieb der Impulswahlschaltung
initiiert, um den nächsten Grenzzeitpunkt in Übereinstimmung
mit dem Auswahlwert an diesem Zeitpunkt zu bestimmen.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In der
Zeichnung zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm des Gesamtaufbaus einer Taktsignalerzeugungsschaltung
gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 ein
Blockdiagramm eines Periodenmessabschnitts der ersten Ausführungsform;
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3 ein
Blockdiagramm eines Steuerabschnitts der ersten Ausführungsform;
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4 ein
Blockdiagramm eines Ausgabeabschnitts der ersten Ausführungsform;
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5 ein
Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Verhältnissen zwischen
einem Referenzsignal und einem erzeugten Taktsignal, wenn das Taktsignal
durch eine Frequenzmultiplikation erhalten wird;
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6 ein
Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Verhältnissen zwischen
einem Referenzsignal und einem erzeugten Taktsignal, wenn das Taktsignal
durch eine Frequenzteilung erhalten wird;
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7 ein
Blockdiagramm des Gesamtaufbaus einer Taktsignalerzeugungsschaltung
gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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8 ein
Blockdiagramm des Aufbaus einer herkömmlichen Taktsignalerzeugungsschaltung;
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9 ein
Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Verhältnissen zwischen
einem Referenzsignal und einem erzeugten Taktsignal in der herkömmlichen
Taktsignalerzeugungsschaltung; und
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10 einen
Schaltplan eines Beispiels einer Abstimmflageinstellschaltung.
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1 zeigt
den Gesamtaufbau einer Ausführungsform einer Taktsignalerzeugungsschaltung 1.
Die Taktsignalerzeugungsschaltung 1 ist, wie in 1 gezeigt,
aus einer Impulsverzögerungsschaltung 10, einem
Periodenmessabschnitt 20, einem Steuerabschnitt 30,
einem Ausgabeabschnitt 40 und einem Einstellwertregister 50 aufgebaut.
Die Impulsverzögerungsschaltung 10 ist aus m Verzögerungselementen
DU (wobei m = 2p und p eine ganze Zahl ist, und
wobei p bei dieser Ausführungsform den Wert 4 aufweist)
aufgebaut, die nacheinander in einer Ringkonfiguration verschaltet
sind. Die Verzögerungselemente DU verzögert jeweils
der Reihe nach ein Impulssignal, welches den Ring von Verzögerungselementen
durchläuft. Der Periodenmessabschnitt 20 gewinnt
die Phasendifferenz zwischen aufeinander folgenden ansteigenden
Flanken eines Referenzsignals CKI auf der Grundlage von Durchlaufsignalen P1
~ Pm, die nacheinander von den Verzögerungselementen DU
der Impulsverzögerungsschaltung 10 ausgegeben
werden, wenn diese von dem Impulssignal durchlaufen werden, und
wandelt das Ergebnis in binäre digitale Daten, die als
Periodendaten DT bezeichnet werden, welche die Periode des Referenzsignals
CKI beschreiben, in Einheiten der Durchschnittsverzögerungszeit
der Verzögerungselemente DU gemessen. Das Einstellwertregister 50 speichert einen
Einstellwert MN, der eine reelle Zahl ist und für Multiplikations-
oder Divisionsvorgänge verwendet wird, die nachstehend
noch beschrieben werden. Der Steuerabschnitt 30 erzeugt
Steuerdaten CD, die einen benötigten Taktsignalperiodenwert
für ein Ausgangstaktsignal CKO beschreiben, das erhalten
wird, indem die Periodendaten DT durch den Einstellwert MN dividiert
oder mit den Einstellwert MN multipliziert werden. Der Ausgabeabschnitt 40 erzeugt
das Ausgangstaktsignal CKO, das eine Periode aufweist, die gleich
der Periode des Referenzsignals CKI multipliziert mit dem Einstellwert
MN (oder dividiert durch den Einstellwert MN) ist, auf der Grundlage
der Durchlaufsignale P1 ~ Pm, die von der Impulsverzögerungsschaltung 10 ausgegeben
werden.
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Impulsverzögerungsschaltung
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Jedes
der Verzögerungselemente DU der Impulsverzögerungsschaltung
10 ist
aus einer oder mehreren in Reihe geschalteten CMOS-Inverter-Gate-Schaltungen
gebildet. Die Impulsverzögerungsschaltung
10 dieser
Ausführungsform ist, wie in der Zeichnung gezeigt, nur
aus den Verzögerungselementen DU aufgebaut. Es ist jedoch,
wie beispielsweise aus der
JP
7-183800 bekannt, erforderlich, einen Schaltungsaufbau
zu verwenden, mit dem Impulse an die Impulsverzögerungsschaltung
10 gegeben werden,
um die Übertragung eines Impulssignals durch die Verzögerungselemente
DU zu starten, und die Schaltung derart zu konfigurieren, dass das
Impulssignal fortlaufend entlang des Ringes aus Verzögerungselementen
der Impulsverzögerungsschaltung
10 kreist. Dieser
Vorgang wird nachstehend jedoch nicht näher beschrieben,
um die Beschreibung nicht unnötig auszudehnen.
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Frequenzmessabschnitt
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Der
Periodenmessabschnitt 20 ist, wie in 2 gezeigt,
aus einem Periodenzähler 21, einer Verriegelungsschaltung 23 und
einer Verriegelungs- und Codierschaltung 25 aufgebaut.
Der Periodenzähler 21 zählt die Anzahl
von Malen, welche die Impulsverzö gerungsschaltung 10 von
dem Impulssignal durchlaufen wird, auf der Grundlage des Durchlaufsignals
Pm. Die Verriegelungsschaltung 23 speichert das Ausgangssignal
(Zählwert) des Periodenzählers 21 an
dem Zeitpunkt einer ansteigenden Flanke des Referenzsignals CKI
zwischen. Die Verriegelungs- und Codierschaltung 25 speichert
die Durchlaufsignale P1 ~ Pm an dem Zeitpunkt einer ansteigenden Flanke
des Referenzsignals CKI zwischen und codiert die Position des Impulssignals
als p Bits binärer Daten auf der Grundlage der zwischengespeicherten Ergebnisse.
Der in der Verriegelungsschaltung 23 gehaltene Wert wird
als die Bits höherer Ordnung der Periodendaten DT ausgegeben,
während die p Bits, die in der Verriegelungs- und Codierschaltung 25 gehalten
werden, als die Bits niedriger Ordnung der Periodendaten DT ausgegeben
werden.
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Folglich
gibt der Periodenmessabschnitt 20 Periodendaten DT, welche
die Periode des Referenzsignals CKI beschreiben, als ganzzahligen
Wert aus, gemessen in Einheiten einer Durchschnittsverzögerungszeit
der Verzögerungselemente DU der Impulsverzögerungsschaltung 10.
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Steuerabschnitt
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Der
Steuerabschnitt 30 ist, wie in 3 gezeigt,
aus einer Teilerschaltung 31, einer Multiplizierschaltung 33 und
einer Auswahlvorrichtung 35 aufgebaut. Die Teilerschaltung 31 unterzieht
die Periodendaten DT unter Verwendung des im Einstellwertregister 50 gehaltenen
Einstellwerts MN als der Teiler Teilungsberechnungen, und die Multiplizierschaltung 33 unterzieht
die Periodendaten DT unter Verwendung des Einstellwerts MN als der
Faktor Multiplikationsberechnungen. Die Auswahlvorrichtung 35 wählt
das Rechenergebnis von der Teilerschaltung 31 oder von der
Multiplizierschaltung 33 in Übereinstimmung mit einem
Berechnungswahlsignal SC und gibt die Wahlergebnisse als die Steuerdaten
CD aus, welche dem Ausgabeabschnitt 40 zugeführt
werden.
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Das
Einstellwertregister 50 ist dazu ausgelegt, reelle Zahlen
zu speichern, und sowohl die Teilerschaltung 31 als auch
die Multiplizierschaltung 33 sind dazu ausgelegt, ein Rechenergebnis
auszugeben, das eine reelle Zahl ist, die aus einem ganzzahligen Teil
aus „a" Bits (wobei a > p
ist) und einem Bruchteil aus „b" Bits (wobei b = 10 ~ 12
ist) gebildet ist.
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Ausgabeabschnitt
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Der
Ausgabeabschnitt 40 ist, wie in 4 gezeigt,
aus einem Steuerwertregister 41, einer Ausgabesteuerschaltung 43,
einem Abwärtszähler 45, einer Zeitpunktwahlschaltung 47 und
einer Impulserzeugungsschaltung 49 aufgebaut. Das Steuerwertregister 41 speichert
die Steuerdaten CD. Die Ausgabesteuerschaltung 43 erzeugt
einen vorgegebenen Wert C1 und einen Impulswahlwert C2, wie nachstehend
noch beschrieben, in Übereinstimmung mit Werten, die im
Steuerwertregister 41 gehalten werden. Der Abwärtszähler 45 wird
von der Ausgabesteuerschaltung 41 wiederholt auf den Wert
C1 gesetzt und führt ein Abwärtszählen
des Durchlaufsignals Pm aus. Jedes Mal, wenn der Zählwert
auf null zurückkehrt, bewirkt ein vom Abwärtszähler 45 zugeführtes
Signal, dass die Zeitpunktwahlschaltung 47 dann den Zeitpunkt
eines bestimmten der Durchlaufsignale P1 ~ Pm (in Übereinstimmung
mit dem Impulswahlwert C2) als Grenzzeitpunkt wählt (d.
h. der Zeitpunkt, an welchem die nächste Periode des Taktsignals
CKO beginnen wird). Diese Grenzzeitpunkte werden durch ein Grenzzeitpunktsignal
Px beschrieben, das von der Zeitpunktwahlschaltung 47 ausgegeben
und der Impulserzeugungsschaltung 49 zugeführt
wird, das heißt, die Zeitpunktwahlschaltung 47 und
der Abwärtszähler 45 bilden zusammen
eine Taktgrenzsignalerzeugungsschaltung. Die Impulserzeugungsschaltung 49 erzeugt
das Taktsignal CKO, indem sie an jedem der Grenzzeitpunkte, die
durch das Grenzzeitpunktsignal Px beschrieben werden, einen Ausgangsimpuls
erzeugt.
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Steuerwertregister
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Das
Steuerwertregister 41 ist aus einem CDH-Register 411,
einem CDM-Register 413 und einem CDL-Register 415 aufgebaut.
Das CDH-Register 411 hält Integer-Teil-Daten CDH
höherer Ordnung, die aus den (a–p) Bits höherer
Ordnung des ganzzahligen Teils der Steuerdaten CD gebildet werden,
und das CDM-Register 413 hält Integer-Teil-Daten
CDM niedriger Ordnung, die aus den p Bits niedriger Ordnung dieses
ganz zahligen Teils der Steuerdaten CD gebildet werden. Das CDL-Register 415 hält
Bruchteildaten CDL, die aus dem Bruchteil der Steuerdaten CD gebildet
werden.
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Ausgabesteuerschaltung
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Die
Ausgabesteuerschaltung 43 ist aus einem Voreinstellungswerteinstellabschnitt 431,
einem Auswahlwertregister 433, einem Auswahlwerteinstellabschnitt 435 und
einem Abstimmflageinstellabschnitt 437 aufgebaut. Wenn
von dem Auswahlwerteinstellabschnitt 435 kein Übertragsausgangssignal CY
erzeugt wird (d. h. CY weist einen logischen Wert von „0"
auf), stellt der Voreinstellungswerteinstellabschnitt 431 die
Integer-Teil-Daten CDH höherer Ordnung direkt als Zählwert
C1, mit welchem der Zähler voreingestellt wird, im Abwärtszähler 45 ein.
Wenn das Übertragsausgangssignal CY erzeugt wird (d. h. CY
wechselt zu einem logischen Wert von „1"), inkrementiert
der Voreinstellungswerteinstellabschnitt 431 die Integer-Teil-Daten
CDH höherer Ordnung um eins und stellt das Ergebnis als
den Voreinstellungswert C1 im Abwärtszähler 45 ein.
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Das
Auswahlwertregister 433 hält einen p Bits aufweisenden
Impulsauswahlwert C2, der an die Zeitpunktauswahlschaltung 47 gegeben
wird, um das eine der Durchlaufsignale P1 ~ Pm zu bestimmen, dessen
Zeitpunkt als der nächste Grenzzeitpunkt zu wählen
ist.
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Wenn
ein Abstimmflag F, das von dem Abstimmflageinstellabschnitt 437 erzeugt
wird, nicht gesetzt ist (d. h. einen Wert von „0" aufweist),
stellt der Auswahlwerteinstellabschnitt 435 den Impulsauswahlwert
C2, der im Auswahlwertregister 433 gehalten wird, als die
Integer-Teil-Daten CDM niedriger Ordnung ein, die im CDM-Register 413 gehalten
werden. Wenn das Abstimmflag F gesetzt ist (d. h. einen Wert von „1"
aufweist), inkrementiert der Auswahlwerteinstellabschnitt 435 die
Integer-Teil-Daten CDM niedriger Ordnung um eins und stellt das
Ergebnis als den Impulsauswahlwert C2 im Auswahlwertregister 433 ein.
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Wenn
als Folge der Inkrementierung der Integer-Teil-Daten CDM niedriger
Ordnung um eins ein Übertrag erzeugt wird, wird anschließend
das Übertragssignal CY vom Auswahlwerteinstellabschnitt 435 erzeugt
und an den Voreinstellungswerteinstellabschnitt 431 gegeben.
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Der
Abstimmflageinstellabschnitt
437 dient dazu, das Abstimmflag
F entweder im Zustand einer „1" oder im Zustand einer „0"
in jeder der aufeinanderfolgenden Perioden des Taktsignals CKO auszugeben,
proportional zum Auftreten des "1"-Zustands oder zum Auftreten des „0"-Zustands,
der in Übereinstimmung mit dem Wert der Bruchteildaten
CDL bestimmt wird, die im CDL-Register
415 gehalten werden.
Dies wird nachstehend anhand eines einfachen Beispiels eines Schaltungsaufbaus
für den in der
10 gezeigten
Abstimmflageinstellabschnitt
437 beschrieben. Solch eine
Art von Schaltung ist beispielsweise in der
JP 07-283722 offenbart. In der
10 wird
angenommen, dass die Bruchteildaten CDL aus drei Bits gebildet werden.
Folglich könnte der Abstimmflageinstellabschnitt
437 in
diesem Fall aus einem 3-Bit-Register
500, drei Auswahlvorrichtungen
S1, S2, S3, die, wie gezeigt, in Reihe geschaltet sind, und einem
3-Bit-(d. h. Base-8)-Zähler
502 aufgebaut sein.
Die Ausgangssignale von den drei Zählerstufen des Zählers
502 werden
an die jeweiligen Auswahlsteueranschlüsse der Auswahlvorrichtungen
S1, S2, S3 gegeben, und die Bits der Bruchteildaten CDL werden jeweils
an die entsprechenden Eingangsanschlüsse der Auswahlvorrichtungen
S1, S2, S3 gegeben. Der andere Eingangsanschluss der Auswahlvorrichtung
S1 der ersten Stufe ist auf das Potential einer logischen „0"
gelegt, und das Abstimmflag F wird von der Auswahlvorrichtung S3
der letzten Stufe ausgegeben. Jedes Mal, wenn der Zählwert
des Zählers
502 null erreicht, werden die Bruchteildaten
CDL in das Register
500 geladen. Das Grenzzeitpunktsignal
Px wird an den Zähleingangsanschluss des Zählers
502 gegeben,
so dass ein aufeinanderfolgendes Auftreten der vorstehend erwähnten
Grenzzeitpunkte gezählt wird, das heißt, so dass aufeinanderfolgende
Taktsignalperioden gezählt werden.
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Es
wird ersichtlich sein, dass die Anzahl von Malen, welche das Abstimmflag
F während jedes Satzes von acht aufeinanderfolgenden Perioden
des Taktsignals CKO in den "1"-Zustand gesetzt wird, bei der in
der 10 gezeigten Schaltung innerhalb eines Bereichs
zwischen null und sieben liegt und durch die Bruchteildaten CDL
bestimmt wird. Wenn dieser Wert beispielsweise ein binärer
Wert von „001" ist, wird das Flag F einmal in acht aufeinanderfolgenden
Perioden des Taktsignals CKO auf „1" gesetzt.
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Es
wird ferner ersichtlich sein, dass der Auswahlwerteinstellabschnitt 435 und
der Abstimmflageinstellabschnitt 437 zusammen dazu dienen,
den Impulsauswahlwert C2 und den Zustand des Abstimmflags F auf
der Grundlage der Bruchteildaten CDL und der Integer-Teil-Daten
CDM niedriger Ordnung der Steuerdaten CD zu aktualisieren, und zwar
einmal in jeder Periode des Taktsignals CKO. Es wird ferner ersichtlich
sein, dass die Zeitpunktauswahlschaltung 47 jedem Grenzzeitpunkt
(d. h. jeden Zeitpunkt eines bestimmten der Durchlaufsignale P1
~ Pm) über einen Auswahlvorgangs wählt, der jedes Mal
initiiert wird, wenn der Abwärtszähler 45 einen Zählwert
von null erreicht, nachdem der Abwärtszähler 45 eine
Anzahl von Malen, mit welcher das Impulssignal die Verzögerungselemente
der Impulsverzögerungsschaltung 10 durchlaufen
hat, gezählt hat, die gleich dem voreingestellten Wert
C1 ist.
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Folglich
entsprechen dann, wenn die Steuerdaten CD einen Wert von 2325,58
aufweisen, das heißt, die Bruchteildaten CDL einen Wert
von 0,58 aufweist, als Ergebnis der vorstehend beschriebenen Operation
der Ausgabesteuerschaltung 43 58% des Werts der Periode
des Taktsignals CKO der Verzögerungszeit von 2326 Stufen
der Verzögerungselemente DU und 42% der Verzögerungszeit
von 2325 Stufen der Verzögerungselemente DU.
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Betrieb
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5 zeigt
ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des Verhältnisses
zwischen dem Referenzsignal CKI und dem Taktsignal CKO für
den Fall, dass der Einstellwert MN 4,3 beträgt und das
Rechenauswahlsignal SC für eine Teilungsberechnung (d.
h. eine Frequenzvervielfachung des Referenzsignals CKI) eingestellt
ist. 6 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung
der Verhältnisse zwischen dem Referenzsignal CKI und dem
Taktsignal CKO für den Fall, dass der Einstellwert MN 4,3
beträgt und das Rechenauswahlsignal SC für eine
Multiplikationsberechnung (d. h. eine Frequenzteilung des Referenzsignals
CKI) eingestellt ist.
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Nachstehend
wird auf das Beispiel in der 5 Bezug
genommen. Wenn beispielsweise angenommen wird, dass die Periode
des Referenzsignals CKI 10 μs und der Verzögerungswert
von jedem der Verzögerungselemente DU (d. h. die Verzögerungsauflösung) 1 ns
beträgt, weisen die Periodendaten DT einen Wert von 10.000
und die Steuerdaten CD einen Wert von 2325,58 auf (da DT/MN = 10.000/4,3).
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Das
heißt, eine Periode (1 × Ti) des Referenzsignals
CKI entspricht 4,3 Perioden (4,3 × To) des Taktsignals
CKO. Insbesondere sind, wie in 5 gezeigt,
bei einem Zählen von einem Zustand, in dem eine ansteigende
Flanke des niederfrequenteren Signals des Referenzsignals CKI und
des Taktsignals CKO (in diesem Fall das Referenzsignal CKI) mit
einer ansteigenden Flanke des anderen Signals (in diesem Fall das
Taktsignal CKO) synchronisiert ist, die folgenden Werte der Phasendifferenz
Tdef(k) zwischen jeder ansteigenden Flanke dieses niederfrequenteren
Signals und des höherfrequenteren Signals wie folgt (k
= 1, 2, 3): Tdef(1) = DT – CD × 4
= 700 ns Tdef(2) = 2 × DT – CD × 8
= 1400 ns Tdef(3) = 3 × DT – CD × 12 ≅ 2100
ns
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Folglich
stimmen die Taktsignalflanken des Referenzsignals CKI und des Taktsignals
CKO nicht immer überein, das heißt, wird das Taktsignal
CKO asynchron zum Referenzsignal CKI erzeugt (bei diesem Beispiel
mit einer Periode, die einem Vielfachen der Periode des Referenzsignals
CKI entspricht).
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Nachstehend
wird auf das Beispiel in der 6 Bezug
genommen, in dem 4,3 Perioden des Referenzsignals CKI (d. h. 4,3 × Ti)
einer Periode (1 × To) des Taktsignals CKO entsprechen.
Folglich wird die Phasendifferenz Tdef(k) zwischen den ansteigenden
Flanken des Referenzsignals CKI und des Taktsignals CKO (an der
k-ten ansteigenden Flanke des niederfrequenteren Signals der Signale
CKI, CKO gemessen, wobei k = 1, 2, 3 ist) nicht immer bei null liegen.
In diesem Fall wird das Taktsignal CKO durch eine Frequenzteilung
des Referenzsignals CKI gewonnen, ist jedoch synchron zum Referenzsignal CKI.
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Folglich
wird ersichtlich, dass die Taktsignalerzeugungsschaltung 1 derart
aufgebaut ist, dass die Steuerdaten CD, welche die Periode des Taktsignals
CKO beschrei ben, über die Periodendaten DT berechnet werden,
welche die Periode des Referenzsignals CKI beschreiben, wobei die
Berechnung entweder eine Divisions- oder eine Multiplikationsoperation
ist. Wenn solch eine Operation erfolgt, wird eine reelle Zahl als
Einstellwert verwendet, welcher den Teiler (bei einer Teilungsberechnung)
oder einen Faktor (bei einer Multiplikationsberechnung) bildet.
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Folglich
können die Steuerdaten CD auf einen beliebigen Wert eingestellt
werden, so dass die gewünschte Periode des Ausgangstaktsignals
CKO nicht gleich den Periodendaten DT multipliziert mit einer ganzen
Zahl oder dividiert durch eine ganze Zahl gesetzt werden muss. Folglich
kann das Taktsignal CKO gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer beliebig eingestellten Frequenz erzeugt werden.
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Ferner
ist die Taktsignalerzeugungsschaltung 1 derart aufgebaut,
dass die Periode des Taktsignals CKO unter Verwendung der Steuerdaten
CD bestimmt wird, die eine reelle Zahl beschreiben, wobei die Periode
des Taktsignals CKO durch die ganzzahligen Abschnitte CTH und CDM
der Steuerdaten CD bestimmt wird, die in Übereinstimmung
mit dem Bruchteil CDL der Steuerdaten CD modifiziert werden. Das
heißt, wenn die Bruchteildaten CDL nicht bei null liegen,
werden die Integer-Teil-Daten CDM niedriger Ordnung, wie vorstehend
beschrieben, wahlweise um 1 inkrementiert, um den Impulsauswahlwert
C2 zu erhalten, welcher die Grenzzeitpunkte und folglich den Periodenwert
des Taktsignals CKO bestimmt, wobei ein Auftreten dieser Inkrementiervorgänge
durch den Wert der Bruchteildaten CDL bestimmt wird (wie nachstehend
noch näher beschrieben).
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Da
die Bruchteildaten CDL Verzögerungsbeträge beschreiben,
die geringer als die Verzögerungszeit eines Verzögerungselements
DU sind, kann die Periode des Taktsignals CKO mit einem hohen Grad
an Genauigkeit, d. h. mit einer höheren Auflösung
als die Verzögerungszeit eines Verzögerungselements
DU, eingestellt werden.
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Ferner
kann die Anzahl von Verzögerungselementen DU, die erforderlich
ist, um die Impulsverzögerungsschaltung 10 zu
bilden, minimiert werden, da der Periodenmessabschnitt 20 der
Taktsignalerzeugungsschaltung 1 den Periodenzähler 21 und
der Ausgabeabschnitt 40 den Abwärtszähler 45 aufweist, um
jeweils die Anzahl von Malen zu zählen, mit welcher das
Impulssignal die Impulsverzögerungsschaltung 10 durchläuft.
Hierdurch kann die Gesamtschaltungsgröße verringert
werden, während ein breiter Bereich von Frequenzen des
Referenzsignals CKI und ein breiter Bereich von möglichen
Frequenzwerten für das Taktsignal CKO ermöglicht
werden.
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Ferner
kann mit der Taktsignalerzeugungsschaltung 1 der obigen
Ausführungsform ein stabiler Betrieb gewährleistet
werden, da die Verzögerungszeiten der Verzögerungselemente
DU der Impulsverzögerungsschaltung 10 sowohl als
die Einheiten zum Messen der Periode des Referenzsignals CKI als auch
als die Einheiten zur Erzeugung des Taktsignals CKO verwendet werden.
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Ferner
kann die Taktsignalerzeugungsschaltung
1 in vorteilhafter
Weise mit einer Detektorschaltung (zum Beispiel mit der in der
JP 2005-102129 offenbarten
Detektorschaltung) verwendet werden, die ein I-Signal und ein Q-Signal
(gleichphasiges Signal und Quadratursignal) erzeugt, indem sie Ergebnisse einer
Abtastung an vier Zeitpunkten einer Trägerfrequenz verwendet.
Das heißt, wenn eine Detektorschaltung mit der Taktsignalerzeugungsschaltung
1 verwendet
wird, kann eine einfache kostengünstige Kommunikationsvorrichtung
aufgebaut werden, die auf eine Mehrzahl von Kommunikationssystemen
angewandt werden kann, die mit jeweils verschiedenen Frequenzen
arbeiten.
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Zweite Ausführungsform
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Nachstehend
wird eine zweite Ausführungsform beschrieben.
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Aufbau
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7 zeigt
ein Blockdiagramm des Gesamtaufbaus einer Taktsignalerzeugungsschaltung 1a dieser
Ausführungsform. Die Taktsignalerzeugungsschaltung 1a unterscheidet
sich nur teilweise von der vorstehend beschriebenen Taktsignalerzeugungsschaltung 1.
Teile der Taktsignalerzeugungsschaltung 1a, die Teilen
der Taktsignalerzeugungsschaltung 1 entsprechen, sind mit
den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nachstehend nicht
näher beschrieben. Die Beschreibung ist auf die Unterschiede
zur ersten Ausführungsformen ausgerichtet.
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Die
Taktsignalerzeugungsschaltung 1a weist einen Signalwähler 60 auf,
der wahlweise eines einer Mehrzahl von Referenzsignalen CKI_1 ~
CKI_n jeweils unterschiedlicher Frequenzen (wobei n eine ganze Zahl
ist) als das Referenzsignal CKI an den Periodenmessabschnitt 20 gibt.
Die Wahl erfolgt in Übereinstimmung mit einem von außen
zugeführten Auswahlsignal SEL.
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Effekte
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Gemäß der
Taktsignalerzeugungsschaltung 1a dieser Ausführungsform
kann das Taktsignal CKO mit einem breiteren Bereich an möglichen
Frequenzwerten als bei der ersten Ausführungsform erzeugt werden,
da die Frequenz des Referenzsignals CKI mit Hilfe des Signalwählers 60 gewechselt
werden kann.
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Weitere Ausführungsformen
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Es
sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung auf verschiedene
Weise verwirklicht werden kann, ohne ihren Schutzumfang zu verlassen,
so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt
ist.
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Bei
den obigen Ausführungsformen sind die Steuerdaten CD aus
Integer-Teil-Daten CDH höherer Ordnung, Integer-Teil-Daten
CDM niedrigerer Ordnung und Bruchteildaten CDL aufgebaut. Es ist
jedoch möglich, die Integer-Teil-Daten CDH höherer Ordnung
und/oder die Bruchteildaten CDL auszulassen.
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Wenn
die Integer-Teil-Daten CDH höherer Ordnung ausgelassen
werden, können das CDH-Register 411, der Voreinstellungswerteinstellabschnitt 431 und
der Abwärtszähler 45 ausgelassen werden. Wenn
die Bruchteildaten CDL ausgelassen werden, können das CDL-Register 415 und
der Abstimmflageinstellabschnitt 437 ausgelassen werden.
Hierdurch könnte der Schaltungsaufbau vereinfacht werden.
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Ferner
könnten, wenn die Schaltung derart verwendet wird, dass
der Wert, welcher die Periodendaten DT beschreibt, die Gesamtzahl
(m) von Verzögerungselementen der Impulsverzögerungsschaltung
nicht überschreitet, der Periodenzähler 21 und die
Verriegelungsschaltung 23 des Periodenmessabschnitts 20 ausgelassen
werden.
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Ferner
sind die Teilerschaltung 31 und die Multiplizierschaltung 33 gemäß den
obigen Ausführungsformen im Steuerabschnitt 30 vorgesehen
und werden beide Schaltungen 31, 33 über
einen Schaltvorgang angewählt. Es wäre jedoch
ebenso möglich, eine der beiden Schaltungen 31, 33 auszulassen.
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Wenn
beispielsweise nur die Teilerschaltung 31 integriert ist,
muss eine Multiplikation mit einem Faktor X ausgeführt
werden. Dies kann erzielt werden, indem der Einstellwert MN gleich
1/X gesetzt wird. Wenn beispielsweise nur die Multiplizierschaltung 33 vorgesehen
ist, muss eine Division mit einem Teiler X ausgeführt werden.
Dies kann erzielt werden, indem der Einstellwert MN gleich 1/X gesetzt
wird.
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Vorstehend
wurde eine Steuersignalerzeugungsschaltung zur Einstellung eines
Periodenwerts eines erzeugten Taktsignals als die Periode eines Referenzsignals
multipliziert mit oder dividiert durch eine beliebige reelle Zahl
bereitgestellt.
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Ein
Impulssignal durchläuft einen Ring von Verzögerungselementen,
was dazu führt, dass von den Verzögerungselementen
nacheinander jeweilige Durchlaufsignale ausgeben werden. Die Periode
eines Referenzsignals wird mit einer reellen Zahl multipliziert
oder durch eine reelle Zahl dividiert, um Steuerdaten zu gewinnen,
die eine benötigte Periode eines Taktsignals als Wert mit
einem ganzzahligen Teil und einem Bruchteil bestimmen. Die Steuerdaten werden
dazu verwendet, die Zeitpunkte eines bestimmten Durchlaufsignals
zu wählen, und das Steuersignal wird auf der Grundlage
dieser gewählten Zeitpunkte erzeugt, wobei die Zeitpunktwahl
wiederholt in Übereinstimmung mit dem Bruchteil der Steuerdaten
abgestimmt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-329107 [0001]
- - JP 7-183800 [0003, 0030]
- - JP 07-283722 [0041]
- - JP 2005-102129 [0056]