JP2000174620A - ジッタ抑圧回路 - Google Patents

ジッタ抑圧回路

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美雪 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ジッタを含む入力信号に迅速に応答してジッタ
低減した出力クロック信号を得るジッタ抑圧回路を提供
する。 【解決手段】位相比較器3、ローパスフィルタ4、VC
O12及び分周器13を共通使用し、ローパスフィルタ
4の出力側に接続された遅延回路5と、A/Dコンバー
タ6、CPU7及びD/Aコンバータ8の出力とをスイ
ッチ9で切替えてVCO12に入力し、アナログPLL
回路とデジタルPLL回路を選択切替可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はクロック発生器、特
にクロック信号のジッタ(時間的な位相の変動)を抑圧
するジッタ抑圧回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、クロック信号のジッタを抑圧する
手段としては、アナログ位相周期ループ(PLL)やデ
ジタルPLLが使用されていた。最近では、安定性、信
頼性、LSI(大規模集積回路)化の容易性等の点で、
一般的には30MHz以下にデジタルPLLが広く使用
されている。
【0003】図4に従来のデジタルPLLの基本回路ブ
ロックを示す。このデジタルPLL回路は、入力信号2
9が入力される2値量子化位相比較器30、ループフィ
ルタ31、固定発振器35、パルス付加/除去回路34
及びR分周器33を有する。尚、固定発振器35、パル
ス付加/除去回路34及びR分周器33は、デジタルV
CO(電圧制御発振器)32を構成する。
【0004】このデジタルPLL回路にあっては、入力
信号29と、R分周器33の出力とを2値量子化位相比
較器30で位相比較する。即ち、この2値量子化位相比
較器30は、上述の位相比較を行った結果、位相が進ん
でいる場合は0、遅れている場合は1の如く、2値信号
として出力する。量子化した結果は、ループフィルタ3
1を介してパルス付加/除去回路34に送られる。
【0005】パルス付加/除去回路34は、ループフィ
ルタ31から出力される信号によって、固定発振器35
から出力されるクロックパルスの付加/除去を行う回路
である。次に、パルス付加/除去回路34から出力され
るクロック信号は、R分周器33によりR分周されて、
上述した2値量子化位相比較器30に入力され、入力信
号29の位相と比較される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のデジタルPLL回路では、パルス付加/除去回路34
でパルスの付加又は除去を行う頻度や時間によっては量
子化ジッタが発生する。この量子化ジッタを抑える為に
は固定発振器35の発振周波数を高くする必要がある。
入力信号29に含まれる周波数の高いジッタ成分の抑圧
には効果的だが、周波数の低いジッタ成分にはPLLが
追従してしまうという問題点がある。
【0007】そこで、本発明の目的は、入力信号に含ま
れる位相変動(ジッタ)幅が通常の値より大きく且つラ
ンダムに変動する場合においてもジッタが抑圧でき、更
に周波数の低いジッタの抑圧も可能であるジッタ抑圧回
路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるジッタ抑圧回路は、次のような特徴的
な構成を採用している。
【0009】(1)ジッタを含む入力信号分周器を受
け、低ジッタの出力クロック信号を出力するジッタ抑圧
回路において、位相比較器、VCO及びを共通使用し、
スイッチにより切替可能なアナログPLL回路及びデジ
タルPLL回路を構成することを特徴とするジッタ抑圧
回路。
【0010】(2)電源立上げ時には前記アナログPL
L回路を選択する上記(1)のジッタ抑圧回路。
【0011】(3)CPUを含み、前記アナログPLL
回路が選択されている期間に前記VCOへの適正位相誤
正補正信号を演算する上記(1)又は(2)のジッタ抑
圧回路。
【0012】(4)前記CPUは、取込まれるt個のデ
ジタル値のヒストグラムにより相対頻度を求めて前記V
COの補正信号を演算する上記(3)のジッタ抑圧回
路。
【0013】(5)前記デジタル値の相対頻度は予め定
めた一定周期で求め、前回の値と異なる場合、所定係数
で順次新しい補正信号に順次更新する上記(4)のジッ
タ抑圧回路。
【0014】(6)位相比較器と、ローパスフィルタ
と、遅延回路と、A/Dコンバータと、CPUと、D/
Aコンバータと、前記遅延回路及び前記D/Aコンバー
タの出力を選択するスイッチと、該スイッチの出力側に
接続されたVCOと、該VCOの出力を分周し、入力信
号と前記位相比較器で位相比較する分周器とを備え、前
記スイッチは前記CPUにより切替えられてアナログP
LL回路とデジタルPLL回路とを選択可能にすること
を特徴とするジッタ抑圧回路。
【0015】(7)前記遅延回路は、前記A/Dコンバ
ータ及び前記D/Aコンバータの伝播遅延と略一致させ
る上記(6)のジッタ抑圧回路。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるジッタ抑圧回
路の好適実施形態例を添付図、特に図1を参照して詳細
に説明する。
【0017】先ず、図1は、本発明のジッタ抑圧回路の
好適実施形態例のブロック図を示す。このジッタ抑圧回
路は、夫々入力信号及び制御信号が印加される入力端子
1及び制御端子2を有する。入力端子1には、位相比較
器3、ローパスフィルタ4及びA/D(アナログ・デジ
タル)コンバータ6を介してCPU(中央演算装置)7
が接続される。
【0018】CPU7の出力は、D/A(デジタル・ア
ナログ)コンバータ8を介してアナログスイッチ9の一
方の入力端子11に入力され、ローパスフィルタ4の出
力が遅延回路5を介してアナログスイッチ9の他方の入
力端子10に入力される。アナログスイッチ9の出力
は、VCO12を介して出力端子14に接続され、出力
クロック信号を出力する。また、VCO12の出力は、
N分周器13にも入力され、N分周出力信号18は、位
相比較器3に帰還される。
【0019】制御端子2の制御信号は、CPU7に印加
され、また位相比較器3からの周期検出信号15もCP
U7に入力される。CPU7は、アナログスイッチ9の
切替信号16及びN分周器13には分周数設定信号17
を発生する。
【0020】次に、図1のジッタ抑圧回路の動作を説明
する。このジッタ抑圧回路は、電源立上げ後、アナログ
スイッチ9を遅延回路5の出力側端子10に接続する。
その結果、このジッタ抑圧回路はアナログPLL回路と
して動作する。アナログPLL回路として、PLLが同
期状態となると、アナログスイッチ9をD/Aコンバー
タ8の出力端子11に切替えてデジタルPLL回路とし
て動作させる。但し、このアナログスイッチ9の切替え
は、CPU7が必要とする所定の演算処理後である。
【0021】尚、遅延回路5は、A/Dコンバータ6、
CPU7及びD/Aコンバータ8によるデジタル処理時
間との位相(時間)調整の為設けられている。換言する
と、遅延回路5は、A/Dコンバータ6及びD/Aコン
バータ8の伝播遅延を補償することが主目的である。し
かし、遅延回路5は、ローパスフィルタ4とVCO12
間のバッファ機能をも有する。
【0022】先ず、図1のジッタ抑圧回路のアナログP
LL回路としての動作を説明する。ジッタ成分を含む入
力信号が入力信号端子1に入力される。この入力信号
と、N分周器13との出力信号18とを、位相比較器3
に入力して位相比較する。両信号の位相誤差は、ローパ
スフィルタ4で平滑されて電圧に変換される。この補正
電圧は、遅延回路5を介してVCO12の出力端子14
から、この電圧に対応する出力クロック信号を発生す
る。N分周器13は、この出力クロック信号をN分周し
て位相比較器3へN分周信号18として入力されること
上述のとおりである。
【0023】このアナログPLL回路の周期が確立した
後、ローパスフィルタ4の出力電圧をA/Dコンバータ
6が取込み、対応するデジタル値に変換し、入力信号の
タイミングでCPU7に取込む。この取込まれた値が位
相誤差となる。
【0024】CPU7は、取込まれた位相誤差であるデ
ジタル値が予め決められたt個になったとき、後述する
ヒストグラム(図2参照)の作成手法によりCPU7で
演算処理され、その結果をD/Aコンバータ8に出力す
る。このD/Aコンバータ8は、ローパスフィルタ4の
出力電圧に近似する電圧を出力する。その後、CPU7
は、アナログスイッチ9に切替信号16を送り、アナロ
グスイッチ9をD/Aコンバータ8の出力側端子11に
切替えて、D/Aコンバータ8の出力電圧をVCO12
に入力する。その結果、デジタルPLL回路となり、安
定した出力クロック信号が出力端子14から得られるこ
ととなる。
【0025】次に、図2のヒストグラムを参照して、C
PU7の演算処理過程を説明する。先ず、上述した手順
で位相誤差であるA/Dコンバータ6のデジタル値を入
力信号のタイミングで取込む。その際に、予めデジタル
値を記憶しておく領域を適当な値(クラス幅)で分割し
ておく。取込まれたデジタル値を適切なクラスに振分け
る。各クラスにおけるデータ数(度数)を計数する。
【0026】このようにして取込まれたデータ数が合計
t個になったとき、既に取込まれた全データ数(t個)
の各クラスのデータ数の割合(相対頻度)を各クラスに
つき算出し、相対頻度がある規定値以上である領域の平
均を求め、その値をD/Aコンバータ8から出力する。
【0027】平均値をD/Aコンバータ8に出力する
際、D/Aコンバータ8に出力する平均値が含まれるク
ラスの相対頻度が95%信頼できる区間(信頼区間)を
次式から計算する。 f±1.96√{f(1−f)/t} ここでfは相対頻度であり、tは全体のデータ数であ
る。
【0028】その後、CPU7に取込まれるデジタル値
が合計t個になる毎に同様の手順で相対頻度を求め、そ
の中で一番相対頻度が高いクラスの相対頻度が前回の処
理で算出した信頼区間であれば、そのまま前回の処理で
算出した平均値を保持する。即ち、CPU7は、前の平
均値をD/Aコンバータ8に出し続ける。もし、信頼区
間外であれば、再度相対頻度が規定値以上である領域の
平均値を求め、前回の処理で算出した平均値と比較す
る。この新しい平均値が前回の平均値とある範囲内であ
れば、その値をD/Aコンバータ8に出力する。もし、
所定範囲外であれば、所定係数(例えば1/2)で補正
してD/Aコンバータ8に出力する。また、算出した平
均値は、次回の処理の為に保存しておくものとする。
【0029】次に、図3を参照して、図1に示す本発明
のジッタ抑圧回路を画像信号処理に応用した応用例を説
明する。この応用例のブロック図で、図1のジッタ抑圧
回路に対応する構成素子には便宜上同じ参照符号を使用
する。
【0030】図3の画像信号処理への応用例にあって
は、位相比較器3、ローパスフィルタ4、遅延回路5、
A/Dコンバータ6、CPU7、D/Aコンバータ8、
アナログスイッチ9、VCO12及びN分周器13以外
に次の素子を含んでいる。即ち、M分周器21、W分周
器22及びフリップフロップ(F/F)23である。
【0031】位相比較器3の入力端子19には、入力H
S信号が入力される。F/F23には、入力端子20か
ら入力VS信号が入力される。また、制御端子2には、
制御信号が入力され、入力HS信号、入力VS信号と共
にCPU7に入力される。VCO12の出力端子25か
ら出力クロック信号Iが出力され、M分周器21の出力
端子26から出力クロック信号II力される。また、W
分周器22及びF/F23の出力端子27、28から夫
々出力HS信号及び出力VS信号が出力される。この回
路は、入力HS信号及び入力VS信号、即ち入力水平同
期信号及び入力垂直同期信号に基づき、周波数の高いク
ロック信号の発生及び水平/垂直同期信号の再生機能を
有する。
【0032】この回路では、CPU7で演算処理した結
果をD/Aコンバータ8に出力するタイミングを、次の
タイミングで処理する柔軟対応となっている。 (1) 入力VS信号のタイミングで出力する。 (2) 入力VS信号±(入力HS信号×t)のタイミ
ングで出力する。 (3) ランダムなタイミングで出力する。
【0033】また、この回路では、アナログ部の大半を
1個のIC又はLSI(集積回路)化することができる
ので、簡単且つ安価に実現可能であることが理解できよ
う。更に、この応用例のジッタ抑圧回路は、図1と同様
に構成され、同様に動作するので、ここで詳細説明は省
略する。
【0034】以上、本発明のジッタ抑圧回路の好適実施
形態例及び応用例の構成及び動作を詳述した。しかし、
本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能
であることが理解できよう。例えば、上述の説明では、
アナログスイッチは電源立上げ時のみにアナログPLL
回路として動作するよう動作した。しかし、同期外れ、
即ち位相誤差が十分大きくなった際にはアナログPLL
とするようアナログスイッチを切替えるのが好ましい。
また、アナログPLL回路は、デジタルPLL回路より
も迅速に立上るので、電源立上げ後のアナログPLLに
より得たVCOへの電圧をA/Dコンバータ6によりデ
ジタルPLL回路に引き渡すことによりデジタルPLL
回路も迅速に立ち上げることが可能になる。
【0035】
【発明の効果】上述の説明から理解される如く、本発明
のジッタ抑圧回路によると、アナログPLL回路とデジ
タルPLL回路の両方を有し、電源立上げ時等にはアナ
ログPLL回路にて迅速に立上げ、その後デジタルPL
L回路として高信頼性、高安定性のジッタ抑圧が得られ
る。また、デジタルPLL回路の場合の補正タイミング
は種々のタイミングに柔軟に対応することが可能であ
る。更に、回路構成はIC等を用いて比較的小型且つ安
価に実現できるという実用上の顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるジッタ抑圧回路の好適実施形態例
のブロック図である。
【図2】図1におけるジッタ抑圧回路のCPUの演算処
理過程の説明図である。
【図3】図1におけるジッタ抑圧回路を応用する画像信
号処理回路のブロック図である。
【図4】従来のデジタルPLL回路のブロック図であ
る。
【符号の説明】
3 位相比較器 4 ローパスフィルタ 5 遅延回路 6 A/Dコンバータ 7 CPU 8 D/Aコンバータ 9 スイッチ 12 VCO 13 分周器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J106 AA04 CC01 CC21 CC38 CC41 CC52 CC58 DD09 DD34 DD35 DD36 DD48 GG07 HH10 KK03 KK25

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジッタを含む入力信号分周器を受け、低ジ
    ッタの出力クロック信号を出力するジッタ抑圧回路にお
    いて、 位相比較器、VCO及びを共通使用し、スイッチにより
    切替可能なアナログPLL回路及びデジタルPLL回路
    を構成することを特徴とするジッタ抑圧回路。
  2. 【請求項2】電源立上げ時には前記アナログPLL回路
    を選択することを特徴とする請求項1に記載のジッタ抑
    圧回路。
  3. 【請求項3】CPUを含み、前記アナログPLL回路が
    選択されている期間に前記VCOへの適正位相誤正補正
    信号を演算することを特徴とする請求項1又は2に記載
    のジッタ抑圧回路。
  4. 【請求項4】前記CPUは、取込まれるt個のデジタル
    値のヒストグラムにより相対頻度を求めて前記VCOの
    補正信号を演算することを特徴とする請求項3に記載の
    ジッタ抑圧回路。
  5. 【請求項5】前記デジタル値の相対頻度は予め定めた一
    定周期で求め、前回の値と異なる場合、所定係数で順次
    新しい補正信号に順次更新することを特徴とする請求項
    4に記載のジッタ抑圧回路。
  6. 【請求項6】位相比較器と、ローパスフィルタと、遅延
    回路と、A/Dコンバータと、CPUと、D/Aコンバ
    ータと、前記遅延回路及び前記D/Aコンバータの出力
    を選択するスイッチと、該スイッチの出力側に接続され
    たVCOと、該VCOの出力を分周し、入力信号と前記
    位相比較器で位相比較する分周器とを備え、前記スイッ
    チは前記CPUにより切替えられてアナログPLL回路
    とデジタルPLL回路とを選択可能にすることを特徴と
    するジッタ抑圧回路。
  7. 【請求項7】前記遅延回路は、前記A/Dコンバータ及
    び前記D/Aコンバータの伝播遅延と略一致させること
    を特徴とする請求項6に記載のジッタ抑圧回路。
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