JP2002026725A - 位相同期回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の位相同期回路は、クロック断における
クロック切替時に、切り替えたクロックのタイミングに
よっては位相比較器において正しく比較されず、動作が
不安定になるという課題があった。 【解決手段】 クロック切替信号１０７の変化に基づい
てリセットパルスを発生するリセットパルス発生器１０
を備え、リセットパルスに基づいて位相比較器９をリセ
ットするように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発振器の発振周
波数を、ある基準の周波数に同期させる位相同期回路に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば、特開平７−１７０５８４
号公報などに記載の従来の位相同期回路を示すブロック
図であり、図において、１は周波数ｆ１の第１基準クロ
ック１０１を分周して周波数ｆ０の分周クロック１０４
として出力する分周回路、２は周波数ｆ２の第２基準ク
ロック１０２を分周して周波数ｆ０の分周クロック１０
５として出力する分周回路、３は周波数ｆ３の第３基準
クロック１０３を分周して周波数ｆ０の分周クロック１
０６として出力する分周回路、４は分周クロック１０
４，１０５，１０６を入力し、クロック切替信号１０７
に基づき分周クロック１０４，１０５，１０６を切り替
えて選択クロック１０８として出力するクロック切替回
路、５は位相従属クロック１１１と選択クロック１０８
の位相を比較し、その比較結果を比較出力１０９として
出力する位相比較器、６は比較出力１０９に基づき発振
周波数を変更し、その周波数の装置内基準クロック１１
０を出力する電圧制御発振器、７は装置内基準クロック
１１０を分周して位相従属クロック１１１として出力す
る分周回路、８はクロック切替信号１０７により分周回
路１，２，３，７をリセットするためのリセット信号１
１２を発生するリセットパルス発生器である。

【０００３】図７は従来の位相比較器５の一例を示す回
路図であり、図において、１０９ａは位相従属クロック
１１１が選択クロック１０８より遅いときにＬレベルの
信号を出力する比較出力、１０９ｂは位相従属クロック
１１１が選択クロック１０８より早いときにＬレベルの
信号を出力する比較出力である。図６における比較出力
１０９は比較出力１０９ａ，１０９ｂからなり、電圧制
御発振器６は比較出力１０９ａがＬレベルとなったとき
発振周波数を速い方へ制御し、比較出力１０９ｂがＬレ
ベルとなったとき発振周波数を遅い方へ制御する。

【０００４】次に動作について説明する。クロック切替
回路４において、３つの基準クロック１０１，１０２，
１０３の内、第１基準クロック１０１が選択されている
場合を考える。分周回路１により、基準クロック１０１
の周波数ｆ１が分周され、周波数ｆ０の分周クロック１
０４が出力される。クロック切替回路４は、クロック切
替信号１０７に基づき分周クロック１０４に切り替え、
選択クロック１０８として出力する。位相比較器５は、
電圧制御発振器６から出力される装置内基準クロック１
１０を基準クロック１０１と合わせるため、それぞれの
分周クロックである位相従属クロック１１１と選択クロ
ック１０８の位相を比較し、電圧制御発振器６へ比較出
力１０９を出力する。図７の回路例では、位相従属クロ
ック１１１が選択クロック１０８より遅いときにＬレベ
ルの信号を比較出力１０９ａに出力し、位相従属クロッ
ク１１１が選択クロック１０８より早いときにＬレベル
の信号を１０９ｂに出力する。電圧制御発振器６は、比
較出力１０９ａがＬレベルとなったとき発振周波数を速
い方へ制御し、比較出力１０９ｂがＬレベルとなったと
き発振周波数を遅い方へ制御する。

【０００５】基準クロックの切り替え時は、位相比較器
５に入力される選択クロック１０８と位相従属クロック
１１１との関係を一定に保つため、クロック切替信号１
０７により分周回路１，２，３，７をリセットするため
のリセット信号１１２をリセットパルス発生器８により
発生させて、分周回路１，２，３，７をリセットする。

【０００６】図７の位相比較器５の動作について詳しく
説明する。位相比較器５は、選択クロック１０８の立ち
下がりと位相従属クロック１１１の立ち下がりを監視
し、一方のクロックの立ち下がりから他方のクロックの
立ち下がりまでの間、電圧制御発振器６の周波数を調整
するための比較出力１０９ａまたは比較出力１０９ｂの
いずれかを出力する。

【０００７】図８は従来の位相比較器５の動作状態を示
す説明図である。通常時の位相比較器５の動作を図８に
基づいて説明する。位相比較器５の初期状態Ｋ０から、
選択クロック１０８が立ち下がり、状態Ｋ１となったと
する。状態Ｋ１の間、比較出力１０９ａ側にＬレベルの
信号を出力する。この後、位相従属クロック１１１が立
ち下がり、状態Ｋ０に戻る。逆に、状態Ｋ０から位相従
属クロック１１１が立ち下がり、状態Ｋ２となったとす
る。状態Ｋ２の間、比較回路１０９ｂ側にＬレベルの信
号を出力する。この後、選択回路１０８が立ち下がり、
状態Ｋ０に戻る。

【０００８】選択クロック１０８が断となった場合の位
相比較器５の動作を図８に基づいて説明する。状態Ｋ０
から位相従属クロック１１１が立ち下がり、状態Ｋ２と
なったとする。状態Ｋ２の間、比較出力１０９ｂ側にＬ
レベルの信号を出力する。この後、選択クロック１０８
が入力されなければ、状態はＫ２のままで、比較出力１
０９ｂ側にＬレベルの信号を出力し続ける。選択クロッ
ク１０８が復旧したとき、選択クロック１０８と位相従
属クロック１１１はほぼ同時に入力されることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の位相同期回路は
以上のように構成されているので、外部装置等の故障に
より、選択されているクロック（例えば、第１基準クロ
ック１０１）がなくなった場合、クロック断が検出され
て、別のクロック（例えば、第２基準クロック１０２）
への切り替えに至るまでの間、位相比較器５への選択ク
ロック１０８が途絶えることになる。このとき、位相比
較器５からは通常、図９（ａ）のような比較出力１０９
ａ，１０９ｂが出力される。選択クロック１０８が復旧
したときに、選択クロック１０８の方が位相従属クロッ
ク１１１よりも僅かにタイミングが早い場合、この時点
で状態Ｋ０となり、次の位相従属クロック１１１の立ち
下がりと選択クロック１０８の立ち下がりが比較される
ことになる。つまり、図９（ｂ）のように、復旧した選
択クロック１０８の最初の立ち下がり直後の位相従属ク
ロック１１１の立ち下がりと１サイクル後の選択クロッ
ク１０８の立ち下がりが比較され、この２つの位相を合
わせるためのＬレベルの比較出力１０９ｂが位相比較器
５から出力されることになり、状態Ｋ２である時間が大
半を占めることになる。このため、Ｌレベルの比較出力
１０９ｂを受けた電圧制御発振器６は、装置内基準クロ
ック１１０の周波数を大きく低くするように制御するこ
とになるという課題があった。

【００１０】特開平７−１７０５８４号公報などに記載
の位相同期回路のように分周回路１，２，３，７をリセ
ットする方法では、第１基準クロック１０１，第２基準
クロック１０２および第３基準クロック１０３がそれぞ
れ異なる位相である場合に、選択クロック１０８の位相
をクロック切り替え前後で完全に合わせることは不可能
であり、上記課題を解決することはできない。

【００１１】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、クロック切り替え後に位相比較器
を初期状態に戻し、装置内基準クロックの周波数が大き
く低い方向へ振られることがない位相同期回路を得るこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る位相同期
回路は、複数のクロックを入力し、クロック切替信号に
基づいて１つのクロックを選択して出力するクロック切
替回路と、選択されたクロックと装置内基準クロックと
の位相差に基づいた比較出力を出力する位相比較器と、
比較出力に基づいて周波数を変化させた装置内基準クロ
ックを出力する電圧制御発振器とを備え、選択されたク
ロックに同期した装置内基準クロックを生成する位相同
期回路において、クロック切替信号の変化に基づいてリ
セットパルスを出力するリセットパルス発生器を備え、
位相比較器はリセットパルスに基づいてリセットされる
ものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による位
相同期回路を示すブロック図であり、図において、１は
周波数ｆ１の第１基準クロック１０１を分周して周波数
ｆ０の分周クロック１０４として出力する分周回路、２
は周波数ｆ２の第２基準クロック１０２を分周して周波
数ｆ０の分周クロック１０５として出力する分周回路、
３は周波数ｆ３の第３基準クロック１０３を分周して周
波数ｆ０の分周クロック１０６として出力する分周回
路、４は分周クロック１０４，１０５，１０６を入力
し、クロック切替信号１０７に基づき分周クロック１０
４，１０５，１０６を切り替えて選択クロック１０８と
して出力するクロック切替回路、６は比較出力１０９に
基づき発振周波数を変更し、その周波数の装置内基準ク
ロック１１０を出力する電圧制御発振器、７は装置内基
準クロック１１０を分周して位相従属クロック１１１と
して出力する分周回路、９は位相従属クロック１１１と
選択クロック１０８の位相を比較し、その比較結果を比
較出力１０９として出力する位相比較器、１０はクロッ
ク切替信号１０７により位相比較器９をリセットするた
めのリセット信号１１２を発生するリセットパルス発生
器である。

【００１４】図２はこの発明の実施の形態１による位相
比較器９の一例を示す回路図であり、図において、１０
９ａは位相従属クロック１１１が選択クロック１０８よ
り遅いときにＬレベルの信号を出力する比較出力、１０
９ｂは位相従属クロック１１１が選択クロック１０８よ
り早いときにＬレベルの信号を出力する比較出力であ
る。図１における比較出力１０９は比較出力１０９ａ，
１０９ｂからなり、電圧制御発振器６は比較出力１０９
ａがＬレベルとなったとき発振周波数を速い方へ制御
し、比較出力１０９ｂがＬレベルとなったとき発振周波
数を遅い方へ制御する。なお、比較出力１０９ａ，１０
９ｂは、リセット信号１１２にＬレベルの信号が入力さ
れると、リセットされ、初期状態（それぞれＨレベル）
となる。

【００１５】図３はこの発明の実施の形態１によるリセ
ットパルス発生器１０の一例を示す回路図であり、図に
おいて、１０７ａは障害が発生したときにクロックを切
り替えるための信号であるクロック切替信号、１０７ｂ
は制御によりクロックを切り替えるための信号であるク
ロック切替信号、１１２はクロック切替信号１０７ａま
たはクロック切替信号１０７ｂに変化があったときにＬ
レベルのパルスを出力するリセット信号である。図１に
おけるクロック切替信号１０７はクロック切替信号１０
７ａ，１０７ｂからなる。

【００１６】次に動作について説明する。クロック切替
回路４において、３つの基準クロック１０１，１０２，
１０３の内、第１基準クロック１０１が選択されている
場合を考える。分周回路１により、基準クロック１０１
の周波数ｆ１が分周され、周波数ｆ０の分周クロック１
０４が出力される。クロック切替回路４は、クロック切
替信号１０７に基づき分周クロック１０４に切り替え、
選択クロック１０８として出力する。位相比較器９は、
電圧制御発振器６から出力される装置内基準クロック１
１０を基準クロック１０１と合わせるため、それぞれの
分周クロックである位相従属クロック１１１と選択クロ
ック１０８の位相を比較し、電圧制御発振器６へ比較出
力１０９を出力する。図２の回路例では、位相従属クロ
ック１１１が選択クロック１０８より遅いときにＬレベ
ルの信号を比較出力１０９ａに出力し、位相従属クロッ
ク１１１が選択クロック１０８より早いときにＬレベル
の信号を１０９ｂに出力する。電圧制御発振器６は、比
較出力１０９ａがＬレベルとなったとき発振周波数を速
い方へ制御し、比較出力１０９ｂがＬレベルとなったと
き発振周波数を遅い方へ制御する。

【００１７】基準クロックの切り替え時は、位相比較器
９に入力される選択クロック１０８と位相従属クロック
１１１との関係を一定に保つため、クロック切替信号１
０７により位相比較器９をリセットするためのリセット
信号１１２をリセットパルス発生器１０により発生させ
て、位相比較器９をリセットする。

【００１８】リセットパルス発生器１０の動作について
詳しく説明する。図４はこの発明の実施の形態１による
リセットパルス発生器１０の入力信号と出力信号の関係
を示すタイミングチャートである。図３に示すリセット
パルス発生器１０は、位相従属クロック１１１の立ち上
がりをトリガとして、クロック切替信号１０７ａまたは
クロック切替信号１０７ｂの変化を検出し、１クロック
分幅のＬレベルのリセットパルスをリセット信号１１２
として出力する。なお、リセットパルス発生器１０は、
クロック切替信号１０７の変化を検出し、位相従属クロ
ック１１１の立ち上がりに同期してリセット解除され
て、任意の幅のリセットパルス（リセット信号１１２）
を出力するものであれば、どのような回路構成でもよ
い。

【００１９】図２の位相比較器９の動作について詳しく
説明する。図５はこの発明の実施の形態１による位相比
較器９の入力信号と出力信号の関係を示すタイミングチ
ャートである。位相比較器９は、選択クロック１０８の
立ち下がりと位相従属クロック１１１の立ち下がりを監
視し、一方のクロックの立ち下がりから他方のクロック
の立ち下がりまでの間、電圧制御発振器６の周波数を調
整するための比較出力１０９ａまたは比較出力１０９ｂ
のいずれかを出力する。ここで、外部装置等の故障によ
り第１基準クロック１０１がなくなった場合、クロック
断が検出されて、例えば、第２基準クロック１０２への
切り替えに至るまでの間、位相比較器９への選択クロッ
ク１０８が途絶えることになる。第２基準クロック１０
２への切り替えはクロック切替信号１０７ａによって行
われ、このときのクロック切替信号１０７ａの変化を検
出したリセットパルス発生器１０はＬレベルのリセット
パルスをリセット信号１１２として出力する。位相比較
器９は、リセット信号１１２がＬレベルの区間において
リセットされ、初期状態（比較出力１０９ａ，１０９ｂ
はＨレベル）となる。リセット信号１１２がＨレベルに
戻ると、位相比較器９は再び選択クロック１０８の立ち
下がりと位相従属クロック１１１の立ち下がりを監視
し、一方のクロックの立ち下がりから他方のクロックの
立ち下がりまでの間、電圧制御発振器６の周波数を調整
するための比較出力１０９ａまたは比較出力１０９ｂの
いずれかを出力する。

【００２０】このように、図５に示したように選択クロ
ック１０８の方が位相従属クロック１１１よりも僅かに
早いタイミングで復旧した場合においても、基準クロッ
クの切り替え時に位相比較器９をリセットすることによ
り、位相比較器９は初期状態となるので、この後選択ク
ロック１０８と位相従属クロック１１１は正しく比較さ
れ、装置内基準クロック１１０の周波数は大きく低い方
向へ振られることはない。

【００２１】なお、位相比較器９は、選択クロック１０
８の立ち下がり（立ち上がり）と位相従属クロック１１
１の立ち下がり（立ち上がり）を監視し、一方のクロッ
クの立ち下がり（立ち上がり）から他方のクロックの立
ち下がり（立ち上がり）までの間、電圧制御発振器６の
周波数を調整するための比較出力１０９を出力し、リセ
ットパルス（リセット信号１１２）によりリセットされ
て初期状態に戻るものであれば、どのような回路構成で
もよい。

【００２２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、複数のクロック１０１，１０２，１０３（分周クロ
ック１０４，１０５，１０６）を入力し、クロック切替
信号１０７に基づいて１つのクロックを選択して出力す
るクロック切替回路４と、選択されたクロック１０１
（選択クロック１０８）と装置内基準クロック１１０
（位相従属クロック１１１）との位相差に基づいた比較
出力１０９を出力する位相比較器９と、比較出力１０９
に基づいて周波数を変化させた装置内基準クロック１１
０を出力する電圧制御発振器６とを備え、選択されたク
ロック１０１に同期した装置内基準クロック１１０を生
成する位相同期回路において、クロック切替信号１０７
の変化に基づいてリセットパルス（リセット信号１１
２）を出力するリセットパルス発生器１０を備え、位相
比較器９はリセットパルス（リセット信号１１２）に基
づいてリセットされるようにしたので、クロック断が発
生した場合においても、クロック切り替え後に位相比較
器９は必ず初期状態に戻るため、選択クロック１０８と
位相従属クロック１１１は正しく比較され、装置内基準
クロック１１０の周波数が大きく低い方向へ振られるこ
とがない位相同期回路が得られる効果がある。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、複数
のクロックを入力し、クロック切替信号に基づいて１つ
のクロックを選択して出力するクロック切替回路と、選
択されたクロックと装置内基準クロックとの位相差に基
づいた比較出力を出力する位相比較器と、比較出力に基
づいて周波数を変化させた装置内基準クロックを出力す
る電圧制御発振器とを備え、選択されたクロックに同期
した装置内基準クロックを生成する位相同期回路におい
て、クロック切替信号の変化に基づいてリセットパルス
を出力するリセットパルス発生器を備え、位相比較器は
リセットパルスに基づいてリセットされるようにしたの
で、クロック断が発生した場合においても、クロック切
り替え後に位相比較器は必ず初期状態に戻るため、選択
されたクロックと装置内基準クロックは正しく比較さ
れ、装置内基準クロックの周波数が大きく低い方向へ振
られることがない位相同期回路が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による位相同期回路
を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による位相比較器の
一例を示す回路図である。

【図３】 この発明の実施の形態１によるリセットパル
ス発生器の一例を示す回路図である。

【図４】 この発明の実施の形態１によるリセットパル
ス発生器の入力信号と出力信号の関係を示すタイミング
チャートである。

【図５】 この発明の実施の形態１による位相比較器の
入力信号と出力信号の関係を示すタイミングチャートで
ある。

【図６】 従来の位相同期回路を示すブロック図であ
る。

【図７】 従来の位相比較器の一例を示す回路図であ
る。

【図８】 従来の位相比較器の動作状態を示す説明図で
ある。

【図９】 従来の位相比較器の入力信号と出力信号の関
係を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１，２，３，７ 分周回路、４ クロック切替回路、６
電圧制御発振器、９位相比較器、１０ リセットパル
ス発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のクロックを入力し、クロック切替
   信号に基づいて１つのクロックを選択して出力するクロ
   ック切替回路と、 上記選択されたクロックと装置内基準クロックとの位相
   差に基づいた比較出力を出力する位相比較器と、 上記比較出力に基づいて周波数を変化させた上記装置内
   基準クロックを出力する電圧制御発振器とを備え、上記
   選択されたクロックに同期した上記装置内基準クロック
   を生成する位相同期回路において、 クロック切替信号の変化に基づいてリセットパルスを出
   力するリセットパルス発生器を備え、 上記位相比較器は上記リセットパルスに基づいてリセッ
   トされることを特徴とする位相同期回路。