JP2002050960A - デジタル位相制御方法及びデジタル位相制御回路並びに遅延ロックループ - Google Patents

デジタル位相制御方法及びデジタル位相制御回路並びに遅延ロックループ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】同一周波数で位相の異なる所定数のクロック信
号を、その相間隔を所定の間隔に保持したまま、全体と
して高精度に高分解能で位相シフトすることができるデ
ジタル位相制御方法及びデジタル位相制御回路を提供す
る。 【解決手段】位相が固定された14相の第一の多相クロ
ックd1〜d7、d1B〜d7Bのうちの一のクロック
と、16相の第二の多相クロックe1〜e8、e1B〜
e8Bのうちの一のクロックとを位相同期させ、その位
相同期させるクロック信号の組み合わせを切り替えるこ
とにより、前記第二の多相クロックの位相をシフトす
る。また、第二の多相クロックを生成する遅延線を構成
するバッファを環状に連接した回路を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル位相制御
方法及びデジタル位相制御回路に関し、特に、同一周波
数で位相の異なる所定数のクロック信号を、その相間隔
を所定の間隔に保持したまま、全体として高精度に高分
解能で位相シフトする技術に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、多重通信、情報の記録・再生の分
野において、同一周波数で位相の異なる所定数のクロッ
ク信号(多相クロック)を、その相間隔を所定の間隔に
保持したまま、全体として高精度に高分解能で位相シフ
トする技術が要請されている。データのデジタル伝送に
おいて、受信したデータ信号を抽出し再生する際、多相
クロックを使用したビット同期を行う。その場合、多相
クロックから一つのクロックを選択する選択回路を用
い、その選択回路を制御する方法の他、多相クロック全
体を位相制御(位相シフト)することにより多相クロッ
クをデータ信号に同期させる方法がある。
【0003】図13にオバーサンプリング方式のクロッ
クリカバリにおけるデータとクロックの模式的波形図を
示す。図13に示すオバーサンプリングクロックリカバ
リでは、同一周波数で位相の異なる16相の多相クロッ
クCLK1〜CLK16の2本の立ち上がりエッジを1
ビットのデータに対応させて位相比較を行っている。オ
ーバーサンプリングクロックリカバリによれば、データ
レートより周波数の低いクロックを用いる、すなわちデ
ータが高速化してもクロック周波数は比較的低いものを
用いることができるため、データ伝送の高速化の要請に
応えることができる。図13(a)に示すように偶数番
号のクロックCLK2、CLK4、・・・、CLK16
がデータの矩形波の値の安定した中央部を打ち抜く。こ
れがデータとクロックが同期した状態である。しかし、
ジッタ等を原因として図13(b)に示すようにデータ
が遅れ又は進み方向に動き出すと、クロックをデータに
追従すべく、多相クロックCLK1〜CLK16をその
相間隔を保ったまま全体としてシフトしなければならな
い。すなわち、オーバーサンプリングクロックリカバリ
では、高速伝送されるデータ信号のジッタ等による揺れ
に、多相クロックを高分解能で精度良く追従させるべ
く、多相クロックの相間隔を均等に保持したまま、全体
として位相をシフト(位相制御)することが要請され
る。
【0004】従来の位相制御方法として、Phase interp
olate(位相補間)という方法がある。Phase interpola
te(位相補間)法は、与えられた位相の異なる2つのク
ロック信号から、その間の位相のクロック信号を合成す
る方法である。以下に図11、図12を参照してこの位
相補間法による従来の一例のデジタル位相制御方法につ
き説明する。図11は、従来例における位相補間器(Ph
ase interpolator)のコア部1の概略回路図である。図
12は従来例におけるDACコントローラ3及び選択信
号の一例を示す概略図である。
【0005】位相補間器は大きくコア部1とフィルタ部
(図示せず)とに分けられる。コア部1は、アナログ乗
算器の構成を成しクロックの合成を行うものである。フ
ィルタ部はコア部1が生成したクロックの整形を行うも
のである。コア部1は4つのMOS差動対5-1、5-2、
5-3、5-4を有する。各MOS差動対5-1、5-2、5-
3、5-4は、ドレインが共通の抵抗4に接続され、ソー
スがそれぞれD/AコンバータDAC1、DAC2、DAC3、DAC4に
接続されている。各D/AコンバータDAC1、DAC2、DAC3、D
AC4は、16個のサブ電流を有し、選択的に印加可能にさ
れている。コア部1は、外部のPLL(Phase Locked L
oop:位相ロックループ)より0°のクロックc0、90
°のクロックc90、180°のクロックc180、270°
のクロックc270を受ける。図11に示すように、MOS
差動対5-1が差動クロックc0−c180を受け、MOS差動
対5-2が差動クロックc90−c270を受け、MOS差動対
5-3が差動クロックc180−c0を受け、MOS差動対5-4
が差動クロックc270−c90を受ける。0°から90°間
の位相のクロックの合成は、D/AコンバータDAC1とD
/AコンバータDAC2により行われる。90°から180
°間、180°から270°間、270°から360°
間の位相のクロックの合成はそれぞれD/Aコンバータ
DAC2とD/AコンバータDAC3、D/AコンバータDAC3と
D/AコンバータDAC4、D/AコンバータDAC4とD/A
コンバータDAC1により行われる。
【0006】次に、0°から90°間の位相のクロック
の合成を例にとってコア部1で行われるクロックの合成
方法の原理につき説明する。任意のsin波は2つのsin
波で合成することができる。例えば、0°から90°間
の任意の位相y°のクロックは0°のクロックc0と、9
0°のクロックc90との重ね合わせで合成することがで
き、次式(1)で表される。 y°:sin{(x-y)π/180}=A0・sin{(x-0)π/180}+A90・sin{(x-90)π/180}・・ (1) 式(1)にx=0,x=90を代入すると、係数A0,A90 が
求まる。 A0=sin{(90-y)π/180},A90=sin{yπ/180}
【0007】コア部1においては、上記原理に基づきク
ロック信号をsin波で近似的に置き換え、D/Aコンバ
ータDAC1の電流値とD/AコンバータDAC2の電流値の比
をA0とA90の比に対応させ、二つのD/Aコンバータ
DAC1、DAC2の各16個のサブ電流源を制御することによ
り電流値を変化させて、0°から90°間の任意の位相
のクロックy°を生成している。
【0008】D/AコンバータDAC1、DAC2、DAC3、DAC4の
各16個のサブ電流源の制御(電流源の重み付け)は、
図12に示すDACコントローラ3により行われる。D
ACコントローラ3は、位相比較部(図示せず)で生成
されACRフィルタ(図示せず)で所定の処理が成され
たUP/DOWN信号を受け、このUP/DOWN信号
に従い図12に示すような各D/AコンバータDAC1、DAC
2、DAC3、DAC4について16桁の選択信号を生成し、D/
AコンバータDAC1、DAC2、DAC3、DAC4に出力して各16個
のサブ電流源を制御する。D/AコンバータDAC1、DAC2、
DAC3、DAC4の各16個のサブ電流源は、0/1信号が入
力されることにより非選択又は選択状態になる。このよ
うにして電流源の重み付けが行われ、各MOS差動対5
-1、5-2、5-3、5-4を介して2つのクロックの重み付
けに応じた乗算がなされ、任意の位相のクロックが合成
される。
【0009】以上のように、0°、90°、180°、
270°の4相のクロックを用い、これらの相のそれぞ
れに電流の重み付けを行った上でアナログ乗算器により
掛け合わせ、任意の位相のクロックを生成しており、こ
れは「2つのsin波にそれぞれ重みを付けて掛け合わ
せ、加算することによって任意の位相のsin波が得られ
る」という原理に基づく。なお、この従来例は差動クロ
ックを得るための構成である。このような原理に基づく
Phase interpolate(位相補間)法は、特表平9−51
2966号公報においても利用されている。Phase inte
rpolate(位相補間)法によれば、高分解能のデジタル
位相制御も可能である。上述の例のように16桁のデジ
タル信号で重み付けを行えば、90°/16=5.62
5°(クロック周波数が625MHzのとき25ps)
の分解能で位相制御することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のPhase
interpolate(位相補間)法によるデジタル位相制御に
よれば以下のような問題がある。
【0011】上述のPhase interpolate法では、0°、
90°、180°、270°の4相のクロックを用いる
必要がある。また、コア部1には、精度の良い位相制御
を行ったクロックを1相得るために、それぞれ電流源を
持った4つのアナログ乗算器を構成する必要がある。さ
らに、多相クロックの位相制御をする場合は、多相クロ
ックの相数分だけ、コア部1を構成する必要がある。例
えば、16相からなる多相クロックを制御する場合は、
4×16=64個のアナログ乗算器を構成しなければな
らない。したがって、多相クロックの位相制御に適用す
るにあたって、消費電力及び回路規模の増大という問題
が生じる。
【0012】上述のPhase interpolate法は、一相のク
ロックのみを位相制御するためのものであって、1相の
クロックを精度良く位相制御することには適する。すな
わち、多相クロックの位相制御を行うことを前提にした
技術ではない。多相クロックの位相制御に適用する場合
には、コア部1を相数分設けた構成になるが、かかる構
成では、個々のコア部1が精度良く位相シフトをして
も、独立した制御となり、他のコア部1との位相差を所
望の位相差に制御することは行わない。そのため、一の
クロックと他のクロックの位相差(相間隔)が乱れるお
それがあり、乱れた場合にそれを補償する仕組みがな
い。すなわち、多相クロックの位相制御に適用した場合
に、多相クロックの相間隔を所望の間隔に精度良く保持
する仕組みがなく、多相クロックの制御には適さないの
である。そもそも多相クロックの相間隔が精度良く保持
されるということが原理的に保証されていない。
【0013】さらに、上述のPhase interpolate法は、
「2つのsin波にそれぞれ重みを付けて掛け合わせ、加
算することによって任意の位相のsin波が得られる」と
いう原理に基づき、実際には矩形波であるクロック信号
をsin波とみなしているため、理論どうりのクロックが
合成されず合成波に歪みが生じ、実用に耐えるクロック
を合成することは困難である。そのため、上述のように
フィルタ部を設けて合成波を整形することが必須にな
り、フィルタの設計負担が生じる。アナログフィルタで
あれば定数の設定が難しく、デジタルフィルタであれば
高度の技術力が必要となり、いずれにしても高度な設計
力(過大な設計負担)が要求される。また、位相制御が
位相補間器のコア部1におけるアナログ的な変化に依存
するので、良質のクロックを得るためにアナログ乗算器
(コア部1)の精度が重要となり、アナログ乗算器の設
計においても高度な設計力(過大な設計負担)が要求さ
れる。
【0014】したがって、以上の従来技術では、同一周
波数で位相の異なる所定数のクロック信号(多相クロッ
ク)を、その相間隔を所定の間隔に保持したまま、全体
として高精度に高分解能で位相シフトすることが非常に
難しいという問題がある。また、消費電力、回路規模の
増大、波形の劣化が懸念され、高度な設計力が要求され
るという問題がある。従来、これらの問題を解決しうる
他の技術も存在しなかった。
【0015】本発明は以上の従来技術における問題に鑑
みてなされたものであって、同一周波数で位相の異なる
所定数のクロック信号を、その相間隔を所定の間隔に保
持したまま、全体として高精度に高分解能で位相シフト
することができるデジタル位相制御方法及びデジタル位
相制御回路を提供することを課題とする。また、そのよ
うなデジタル位相制御回路を低消費電力、小回路規模で
実現することを課題とする。さらに、波形の整った良質
のクロックを生成することを課題とする。また、通常の
設計力で十分な性能を実現可能なデジタル位相制御方法
及びデジタル位相制御回路を提供することを課題とす
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本出
願第1の発明は、位相が固定され均等な相間隔を有する
第一の多相クロックと、前記第一の多相クロックの相間
隔と異なる均等な相間隔を有する第二の多相クロックと
を用い、前記第一の多相クロックを構成する一のクロッ
ク信号と、前記第二の多相クロックを構成する一のクロ
ック信号とを位相同期させ、その位相同期させるクロッ
ク信号の組み合わせを切り替えることにより、前記第二
の多相クロックの位相をシフトすることを特徴とするデ
ジタル位相制御方法である。
【0017】ここで「相間隔」とは、一の多相クロック
を構成する一のクロック信号と隣接する他のクロック信
号すなわち位相が近接する他のクロック信号との位相差
をいう。均等な相間隔を有する多相クロックは、例え
ば、アナログDLL(Delay Locked Loop:遅延ロック
ループ)により生成することができる。また、「多相ク
ロック」とは、同一周波数で位相の異なる所定数のクロ
ック信号いう。
【0018】本出願第1の発明のデジタル位相制御方法
によれば、第一の多相クロックを構成する一のクロック
信号(クロック1−1とする。)と、第二の多相クロッ
クを構成する一のクロック信号(クロック2−1とす
る。)とを位相同期させた場合に、第一の多相クロック
と第二の多相クロックの相間隔が異なるので、クロック
1−1に隣接する又は隣接しない他のクロック1−2
と、クロック2−1に隣接する又は隣接しない他のクロ
ック2−2とは、第一の多相クロックの相間隔と第二の
多相クロックの相間隔との差分又は差分よりさらに短い
長さ(位相)だけ、位相が異なることになる。かかる状
態から、クロック1−2とクロック2−2とを位相同期
させれば、第二の多相クロックが全体として前記差分又
は差分よりさらに短い長さ(位相)だけ位相シフトす
る。したがって、位相同期させるクロックの組み合わせ
を切り替えることにより、第一の多相クロックの相間隔
と第二の多相クロックの相間隔との差分又は差分よりさ
らに短い長さ(位相)を分解能として第二の多相クロッ
クの位相をシフトすることができる。かかる差分又は差
分よりさらに短い長さ(位相)が分解能となるので高分
解能に位相制御することができる。なお、上述の差分又
は差分よりさらに短い長さ(位相)が、第一の多相クロ
ックの相間隔と第二の多相クロックの相間隔の双方より
小さくなるような、第一の多相クロックと第二の多相ク
ロックを組み合わせることが好ましい。高分解能を実現
するためである。すなわち本出願第1の発明のデジタル
位相制御方法によれば、前記第二の多相クロックを、そ
の相間隔を所定の間隔に保持したまま、全体として高精
度に高分解能で位相シフトすることができるという利点
があり、前記第二の多相クロックを位相制御された多相
クロックとしてデータの記録・再生等に利用することが
できる。
【0019】また本出願第2の発明は、位相が固定され
均等な相間隔を有する第一の多相クロックを複数の遅延
バッファが連接されてなる第一の遅延線により生成し、
前記第一の遅延線を構成する遅延バッファの各出力から
一の出力を選択してクロック信号を取り出し、その取り
出したクロック信号を、複数の遅延バッファが連接され
てなる遅延バッファ列のうち一の遅延バッファを選択し
て入力し、前記一の遅延バッファとそれに続く前記遅延
バッファ列内の遅延バッファとにより第二の遅延線を動
作させ、かかる第二の遅延線により前記第一の多相クロ
ックの相間隔と異なる均等な相間隔を有する第二の多相
クロックを生成することを特徴とするデジタル位相制御
方法である。
【0020】本出願第2の発明のデジタル位相制御方法
によれば、第一の遅延線からクロック信号を取り出し、
その取り出したクロック信号を、遅延バッファ列のうち
一の遅延バッファに入力し、前記一の遅延バッファとそ
れに続く前記遅延バッファ列内の遅延バッファとにより
第二の遅延線を動作させ、かかる第二の遅延線により前
記第一の多相クロックの相間隔と異なる均等な相間隔を
有する第二の多相クロックを生成するするので、第一の
多相クロックを構成する一のクロック信号と、第二の多
相クロックを構成する一のクロック信号とを位相同期さ
せることができる。また、クロック信号を取り出す遅延
バッファと、入力する遅延バッファを選択するので、位
相同期させるクロック信号の組み合わせを切り替えるこ
とができる。したがって、本出願第2の発明のデジタル
位相制御方法によれば、上記本出願第1の発明のデジタ
ル位相制御方法と同様の理論により、前記第二の多相ク
ロックを、その相間隔を所定の間隔に保持したまま、全
体として高精度に高分解能で位相シフトすることができ
るという利点があり、前記第二の多相クロックを位相制
御された多相クロックとしてデータの記録・再生等に利
用することができる。
【0021】なお、前記遅延線を構成する遅延バッファ
の数は、単相構成のバッファを使用する場合は多相クロ
ックの相数分が必要となるが、差動構成のバッファを使
用する場合は多相クロックの相数分は必要とならず、多
相クロックの相数の少なくとも半数分とすればよい。す
なわち、単相構成とする場合に比較して差動構成とすれ
ば、バッファ数を多相クロックの相数の半数分まで減ら
すことができる。
【0022】また本出願第3の発明は、本出願第2の発
明のデジタル位相制御方法において、前記遅延バッファ
列を環状に構成することを特徴とする。
【0023】本出願第3の発明のデジタル位相制御方法
によれば、遅延バッファ列を環状に構成するので、遅延
バッファ列には少なくとも第二の遅延線のバッファ数と
等しい数のバッファを構成すれば良いこととなり、その
結果、バッファ数の増加を防ぐことができるとともに、
第二の遅延線から第二の多相クロックを取り出すための
配線の増加を防ぐことができるという利点がある。
【0024】また本出願第4の発明は、本出願第2の発
明又は本出願第3の発明のデジタル位相制御方法におい
て、前記第一の遅延線及び前記第二の遅延線を遅延ロッ
クループにより帰還制御することを特徴とする。
【0025】したがって本出願第4の発明のデジタル位
相制御方法によれば、遅延ロックループにより第一及び
第二の多相クロックの相間隔が固定され、位相制御の分
解能の均一性が確保されるとともに、位相制御された第
二の多相クロックの相間隔の均一性が確保されるという
利点がある。
【0026】以上の本発明のデジタル位相制御方法を実
現するデジタル位相制御回路を以下に開示する。
【0027】また本出願第5の発明は、m段の遅延バッ
ファを連接してなり、遅延ロックループにより帰還制御
される第一の遅延線と、n段(n≠m)以上の遅延バッ
ファを連接してなる遅延バッファ列と、クロック信号を
取り出す遅延バッファを前記m段の遅延バッファから選
択する第一の選択回路と、前記クロック信号を入力する
一の遅延バッファを前記遅延バッファ列から選択する第
二の選択回路と、前記クロック信号が入力された一の遅
延バッファとそれに続く前記遅延バッファ列内の遅延バ
ッファとからなるn段の第二の遅延線と、前記第二の遅
延線を帰還制御する遅延ロックループとを備えるデジタ
ル位相制御回路である。
【0028】また本出願第6の発明は、本出願第5の発
明のデジタル位相制御回路において、前記遅延バッファ
列が環状にされてなることを特徴とする。
【0029】また本出願第7の発明は、m段の遅延バッ
ファからなり、遅延ロックループにより帰還制御される
第一の遅延線と、前記m段の遅延バッファの各出力のう
ち一の出力を選択するよう構成された第一の選択回路
と、前記第一の選択回路の出力を受ける第二の選択回路
と、前記第二の選択回路に並列的に接続された複数個の
初段遅延バッファと、前記初段遅延バッファと特性の等
しい複数段の遅延バッファを環状に連接してなり、遅延
バッファ間に前記初段遅延バッファの出力が接続された
遅延バッファ列とを備え、前記第二の選択回路は、前記
第一の選択回路から受けた信号を入力する一の遅延バッ
ファを前記初段遅延バッファから選択するよう構成さ
れ、選択された初段遅延バッファとそれに続く前記遅延
バッファ列内の遅延バッファとにより構成されるn段
(n≠m)の遅延線を帰還制御する遅延ロックループを
備えることを特徴とするデジタル位相制御回路である。
【0030】また本出願第8の発明は、本出願第5の発
明、本出願第6の発明又は本出願第7の発明のデジタル
位相制御回路において、前記遅延バッファが単相構成に
されてなることを特徴とする。
【0031】遅延バッファを単相構成にした場合、バッ
ファ数及び制御信号の数が増える傾向にあるものの、低
消費電力化、制御の単純化が図られるという利点があ
る。
【0032】また本出願第9の発明は、本出願第5の発
明、本出願第6の発明又は本出願第7の発明のデジタル
位相制御回路において、前記遅延バッファが差動構成に
されてなることを特徴とする。
【0033】遅延バッファを差動構成にした場合、制御
が複雑化する傾向にあるものの、バッファ数及び制御信
号の数が抑えられ、より良質なクロックが得られるとい
う利点がある。
【0034】また本出願第10の発明は、本出願第5の
発明又は本出願第6の発明のデジタル位相制御回路にお
いて、前記遅延バッファが差動構成にされ、前記第一の
遅延線から取り出した差動信号の反転と非反転とを切り
替える切換回路を備えることを特徴とする。
【0035】また本出願第11の発明は、本出願第7の
発明のデジタル位相制御回路において、前記遅延バッフ
ァ及び前記初段遅延バッファが差動構成にされ、前記初
段遅延バッファに入力する差動信号の反転と非反転とを
切り替える切換回路を備えることを特徴とする。
【0036】また本出願第12の発明は、複数段の遅延
バッファが環状に連接されてなる遅延バッファ列を備
え、前記遅延バッファ又は前記遅延バッファと他の遅延
バッファとにより遅延線を構成する遅延ロックループで
ある。
【0037】また本出願第13の発明は、複数段の遅延
バッファが環状に連接されてなる遅延バッファ列を備
え、前記遅延バッファ列内で位置的に循環する一定段数
の遅延線を動作させ、前記遅延線の入力信号と出力信号
との位相差を検出して前記遅延線を構成する遅延バッフ
ァを帰還制御する遅延ロックループである。
【0038】また本出願第14の発明は、複数段の遅延
バッファを環状に連接してなる遅延バッファ列と、前記
遅延バッファのうち最初にクロック信号が入力される一
の遅延バッファを選択する選択回路とを備え、前記クロ
ック信号が入力される遅延バッファとそれに続く前記遅
延バッファ列内の遅延バッファを含んだ一定段数の遅延
線を帰還制御することを特徴とする遅延ロックループで
ある。
【0039】また本出願第15の発明は、本出願第12
の発明、本出願第13の発明又は本出願第14の発明の
遅延ロックループにおいて、遅延バッファ列内の信号の
伝搬を遮断する手段を備えることを特徴とする。
【0040】また本出願第16の発明は、本出願第12
の発明、本出願第13の発明、本出願第14の発明又は
本出願第15の発明の遅延ロックループを備えるデジタ
ル位相制御回路である。
【0041】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態のデ
ジタル位相制御方法及びデジタル位相制御回路につき図
面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であ
って本発明を限定するものではない。
【0042】実施の形態1 まず、図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態1
のデジタル位相制御方法及びデジタル位相制御回路につ
き説明する。図1は、本発明の実施の形態1における要
部回路図及び動作説明図である。図2は、本発明の実施
の形態1又は実施の形態2におけるクロックエッジの位
置関係を示す模式的波形図である。
【0043】図1に示すように、3段の特性の等しい遅
延バッファa1〜a3を連接してなり、図示しない遅延
ロックループにより帰還制御される第一の遅延線11
と、7段の特性の等しい遅延バッファb1〜b7を連接
してなる遅延バッファ列12とを構成する。
【0044】第一の遅延線11は、遅延バッファa1に
リファレンスクロックref.CLKを受ける。図示しない遅
延ロックループは、第一の遅延線11の入力信号と3段
の遅延バッファa1〜a3を通って総合遅延した出力信
号とを位相比較し第一の遅延線11の入出力信号を位相
同期させ総合遅延がクロックの一周期になるように各遅
延バッファa1〜a3に同一の制御電圧を与えて帰還制
御する。第一の遅延線11の総合遅延時間が遅延ロック
ループによりクロックの一周期に固定されると、各遅延
バッファa1〜a3は特性が等しいので、各遅延バッフ
ァa1〜a3は周期の3分の1の伝搬遅延時間をもって
120°ずつ位相のずれたクロックを出力する。このよ
うにして第一の遅延線11は、位相が固定され均等な相
間隔(120°)を有する3相の第一の多相クロックを
生成する。図1に示すように、これらの3相のクロック
を順にクロック、クロック、クロックとする。ク
ロックの位相を0°とすると、クロックの位相は1
20°、クロックの位相は240°となる。
【0045】遅延バッファ列12は接点a、b、c又は
dにクロック、又はを受ける。クロック、又
はが直接入力された遅延バッファを初段として連続す
る4つの遅延バッファ(b1〜b4、b2〜b5、b3
〜b6又はb4〜b7)は図示しない遅延ロックループ
により総合遅延がクロック一周期になるように帰還制御
される。その結果、連続する4つの遅延バッファ(b1
〜b4、b2〜b5、b3〜b6又はb4〜b7)が第
二の遅延線を構成し、前記第一の多相クロック、、
の相間隔と異なる均等な相間隔(90°)を有する第
二の多相クロックc1〜c4を生成する。図1に示すよ
うに、遅延バッファb4の出力をクロックc1の供給先
へ配線し、遅延バッファb5の出力をクロックc2の供
給先へ配線し、遅延バッファb6の出力をクロックc3
の供給先へ配線する。そのように配線しないと、連続す
る4つの遅延バッファb2〜b5が第二の遅延線を構成
したときには、クロックc1を供給することができず、
連続する4つの遅延バッファb3〜b6が第二の遅延線
を構成したときには、クロックc1、c2を供給するこ
とができず、連続する4つの遅延バッファb4〜b7が
第二の遅延線を構成したときには、クロックc1、c
2、c3を供給することができないからである。すなわ
ち、クロックの供給を受け利用する側で、クロックc
1、c2、c3が欠落し、常に4相の多相クロックc1
〜c4を受けることができないからである。第二の多相
クロックc1〜c4は以下に説明するように全体として
位相がシフトされる。
【0046】本実施の形態では、クロック、クロック
及びクロックのうちから一のクロックを選択して、
遅延バッファ列12の接点a、b、c又はdに入力す
る。第二の多相クロックc1〜c4をその相間隔を90
°に保ったまま全体として0°〜360°すなわち一周
期分位相シフトするためには、3×4で12通りの組み
合わせが必要である。このとき、位相制御の分解能は3
60°/12=30°となる。
【0047】クロックを接点aに入力した同期状態
〈11〉では、クロックとクロックc1が位相同期
し、クロックc1、c2、c3、c4の位相は順に0
°、90°、180°、270°となる。クロックを
接点aに入力した同期状態〈12〉では、クロックと
クロックc1が位相同期し、クロックc1、c2、c
3、c4の位相は順に120°、210°、300°、
30°となる。クロックを接点aに入力した同期状態
〈13〉では、クロックとクロックc1が位相同期
し、クロックc1、c2、c3、c4の位相は順に24
0°、330°、60°、150°となる。
【0048】クロックを接点bに入力した同期状態
〈21〉では、クロックとクロックc2が位相同期
し、クロックc1、c2、c3、c4の位相は順に27
0°、0°、90°、180°となる。クロックを接
点bに入力した同期状態〈22〉では、クロックとク
ロックc2が位相同期し、クロックc1、c2、c3、
c4の位相は順に30°、120°、210°、300
°となる。クロックを接点bに入力した同期状態〈2
3〉では、クロックとクロックc2が位相同期し、ク
ロックc1、c2、c3、c4の位相は順に150°、
240°、330°、60°となる。
【0049】クロックを接点cに入力した同期状態
〈31〉では、クロックとクロックc3が位相同期
し、クロックc1、c2、c3、c4の位相は順に18
0°、270°、0°、90°となる。クロックを接
点cに入力した同期状態〈32〉では、クロックとク
ロックc3が位相同期し、クロックc1、c2、c3、
c4の位相は順に300°、30°、120°、210
°となる。クロックを接点cに入力した同期状態〈3
3〉では、クロックとクロックc3が位相同期し、ク
ロックc1、c2、c3、c4の位相は順に60°、1
50°、240°、330°となる。
【0050】クロックを接点dに入力した同期状態
〈41〉では、クロックとクロックc4が位相同期
し、クロックc1、c2、c3、c4の位相は順に90
°、180°、270°、0°となる。クロックを接
点dに入力した同期状態〈42〉では、クロックとク
ロックc4が位相同期し、クロックc1、c2、c3、
c4の位相は順に210°、300°、30°、120
°となる。クロックを接点dに入力した同期状態〈4
3〉では、クロックとクロックc4が位相同期し、ク
ロックc1、c2、c3、c4の位相は順に330°、
60°、150°、240°となる。
【0051】以上のように、位相同期させるクロック信
号の組み合わせを切り替えることにより、多相クロック
c1〜c4の位相をシフトする。
【0052】同期状態〈11〉→同期状態〈22〉→同
期状態〈33〉→同期状態〈41〉→同期状態〈12〉
→同期状態〈23〉→同期状態〈31〉→同期状態〈4
2〉→同期状態〈13〉→同期状態〈21〉→同期状態
〈32〉→同期状態〈43〉の順で又は逆順で切り替え
る、言い換えれば、第一の多相クロックについてはクロ
ック→→のサイクルで、第二の多相クロックにつ
いてはクロックc1→c2→c3→c4のサイクルで位
相同期させるクロック信号の組み合わせを切り替えるこ
とにより、30°ずつ連続的に4相の第二の多相クロッ
クc1〜c4の位相をシフトすることができる。また、
任意の同期状態に切り替えることにより、30°を分解
能として位相をシフトすることができる。その様子を図
2を参照して確認することができる。例えば同期状態
〈11〉に注目すると、同期状態〈11〉では、クロッ
クのエッジとクロックc1のエッジとが同一位相にあ
る。また、同期状態〈11〉では、クロックのエッジ
とクロックc2のエッジとには30°の位相差がある。
これは、3相の多相クロック〜の相間隔が120°
であり、4相の多相クロックc1〜c4の相間隔が90
°であるためである。一方、同期状態〈22〉では、ク
ロックのエッジとクロックc2のエッジとが同一位相
にある。したがって、同期状態〈11〉から同期状態
〈22〉へ切り替えると、多相クロックc1〜c4の位
相が図上右に30°シフトする(30°遅れる)ことと
なる。これが本発明の原理である。このことからも分解
能が30°になることがわかる。
【0053】ここで注目すべきことは、第一の多相クロ
ックの相間隔が120°、第二の多相クロックの相間隔
が90°であるにもかかわらず、120°及び90°よ
りも小さい30°とう分解能が達成されることである。
言い換えれば、30°という分解能を得るために多相ク
ロックの相間隔を30°まで挟ピッチにする必要がな
い。そのため、30°という比較的小さい伝搬遅延時間
を有するバッファを構成する必要がなく、120°、9
0°という比較的大きい伝搬遅延時間を有するバッファ
を構成すれば足りるので、バッファの伝搬遅延時間より
も微少の分解能を容易に実現することができる。バッフ
ァの伝搬遅延時間を微少化する技術には時代により限界
があるため、バッファの伝搬遅延時間よりも微少の分解
能を実現する本発明の技術はその意味で貢献するところ
が大きい。以上の実施の形態1では理解の容易のため、
多相クロックの相数を3と4にしたが、さらに同一周波
数で相数の多い(相間隔の狭い)第一の多相クロックと
第二の多相クロックとを組み合わせることにより、分解
能も向上する。
【0054】実施の形態2 次に本発明の図2及び図3を参照して、本発明の実施の
形態2のデジタル位相制御方法及びデジタル位相制御回
路につき説明する。図2は、本発明の実施の形態1又は
実施の形態2におけるクロックエッジの位置関係を示す
模式的波形図である。図3は、本発明の実施の形態2に
おける要部回路図及び動作説明図である。
【0055】実施の形態1では、4相の第二の多相クロ
ックc1〜c4を生成するのに、7つの遅延バッファb
1〜b7が必要であり、その上、クロックc1〜c4を
取り出すために配線が複雑化する。本実施の形態では、
図3に示すように、4段の特性の等しい遅延バッファb
1〜b4を環状に連接してなる遅延バッファ列13を構
成する。その他の構成は実施の形態1とほぼ同様とす
る。これにより、バッファ数及び配線が削減でき、回路
の小規模化、消費電力の低減がさらに図られる。
【0056】実施の形態1と同様に、遅延バッファ列1
3は接点a、b、c又はdにクロック、又はを受
ける。クロック、又はが入力された遅延バッファ
を初段として連続する4つの遅延バッファは第二の遅延
線を構成し、図示しない遅延ロックループにより総合遅
延がクロックの一周期になるように帰還制御される。す
なわち、接点aにクロック、又はが入力された場
合には、遅延バッファb1(初段)→遅延バッファb2
→遅延バッファb3→遅延バッファb4(最終段)の順
でクロックを伝搬させ、遅延バッファb4から遅延バッ
ファb1へのクロックの伝搬は遮断して阻止する(図3
にはこの場合を示した。)。それとともに、第二の遅延
線b1→b2→b3→b4を図示しない遅延ロックルー
プにより帰還制御する。同様に、接点bにクロック、
又はが入力された場合には、遅延バッファb2(初
段)→遅延バッファb3→遅延バッファb4→遅延バッ
ファb1(最終段)の順でクロックを伝搬させ、遅延バ
ッファb1から遅延バッファb2へのクロックの伝搬は
遮断して阻止する。それとともに、第二の遅延線b2→
b3→b4→b1を図示しない遅延ロックループにより
帰還制御する。同様にして、接点c、dが選択された場
合はそれぞれ、第二の遅延線b3→b4→b1→b2、
第二の遅延線b4→b1→b2→b3を構成し、図示し
ない遅延ロックループにより帰還制御する。その結果、
実施の形態1と同様に、第二の遅延線を構成し、前記第
一の多相クロック、、の相間隔と異なる均等な相
間隔(90°)を有する第二の多相クロックc1〜c4
を生成する。実施の形態1と同様にクロック、クロッ
ク及びクロックのうちから一のクロックを選択し
て、遅延バッファ列13の接点a、b、c又はdに入力
し、位相同期させるクロック信号の組み合わせを切り替
えることにより、多相クロックc1〜c4の位相をシフ
トする。図3及び図2に示すように3×4で12通りの
同期状態をつくり、多相クロックc1〜c4を、その相
間隔を90°に保持したまま全体として30°の分解能
で位相シフトすることができる。
【0057】実施の形態3 次に図4を参照して、本発明の実施の形態3のデジタル
位相制御方法につき説明する。図4は、本発明の実施の
形態3におけるクロックエッジの位置関係を示す模式的
波形図であり、(a)は312.5MHzのクロックの
波形図、(b)は14相の多相クロックの立ち上がりエ
ッジを描いた波形図、(c)は16相の多相クロックの
立ち上がりエッジを描いた波形図である。
【0058】本実施の形態においては、312.5MH
z(周期3200ps)のクロック信号が16相に展開
された多相クロックを、28.6psの分解能で位相制
御する場合を例にして説明する。図4(a)に示すのが
312.5MHzのクロック波形である。図4(a)に
示す312.5MHzのクロックを、図4(b)に示す
ように均等な相間隔で14相に展開した第一の多相クロ
ックd1〜d7、d1B〜d7Bと、図4(a)に示す
312.5MHzのクロックを、図4(c)に示すよう
に均等な相間隔で16相に展開した第二の多相クロック
e1〜e8、e1B〜e8Bとを用いる。したがって、
第一の多相クロックd1〜d7、d1B〜d7Bの相間
隔は3200ps/14≒228.6psであり、第二
の多相クロックe1〜e8、e1B〜e8Bの相間隔は
3200ps/16=200psである。クロックdm
とクロックdmB、クロックenとクロックenBは波
形を反転した(位相を半周期ずらした)関係にある(但
し、m=1〜7、n=1〜8)。
【0059】上述の実施の形態1の説明からもわかるよ
うに、本実施の形態の場合は、14×16=224通り
の同期状態を組み合わせることができる。しかし、14
と16とでは、最大公約数が2であるので、224通り
のうち同一の同期状態が2つずつ存在するので異なる同
期状態は224/2=112通りとなる。これを図4を
参照して説明する。図4(b)と図4(c)の同期状態
〈001〉、すなわち、クロックd1とクロックe1が
同期している状態に着目すると、半周期(1600p
s)位相の遅れたクロックd1Bとクロックe1Bも同
期している。このように半周期毎に同期したクロックエ
ッジが現れる。クロックd1とクロックe1の組み合わ
せとクロックd1Bとクロックe1Bの組み合わせは同
じ同期状態である。
【0060】本実施の形態では14相のクロックd1〜
d7、d1B〜d7Bのうちの一クロックと16相のク
ロックe1〜e8、e1B〜e8Bのうちの一クロック
とを組み合わせ(重複する組み合わせを除く)、(14
×16)/2=112通りの同期状態を切り替えること
により3200ps/112≒28.6psの分解能で
16相の第二の多相クロックを位相制御する。言い換え
れば、3200psの周期を28.6psの分解能で1
12分割した位相制御を行う。分解能が28.6psに
なることは、第一の多相クロックの相間隔228.6p
sから第二の多相クロックの相間隔200psを差し引
くと、28.6psになることからも確認することがで
きる。
【0061】上述した実施の形態1の説明からもわかる
ように、本実施の形態の場合、第一の多相クロックにつ
いてはクロックd1→d2→d3→d4→d5→d6→
d7→d1B→d2B→d3B→d4B→d5B→d6
B→d7Bのサイクルで、第二の多相クロックについて
はクロックe1→e2→e3→e4→e5→e6→e7
→e8→e1B→e2B→e3B→e4B→e5B→e
6B→e7B→e8Bのサイクルで位相同期させるクロ
ック信号の組み合わせを切り替えることにより、28.
6psずつ連続的に16相の第二の多相クロックe1〜
e8、e1B〜e8Bの位相を相間隔を200psに保
持したままシフトすることができる。このようなサイク
ルにより組み合わされる112通りの同期状態を順に、
〈001〉から〈112〉の番号を付与して説明する。
同期状態番号とクロックの組み合わせの一覧を表1に示
した。
【0062】
【表1】
【0063】表1において、項目Aは同期状態番号、項
目Bは第一の多相クロックd1〜d7、d1B〜d7B
のうち同期させるクロックの参照符号、項目Cはそのク
ロックの位相、項目Dは第二の多相クロックe1〜e
8、e1B〜e8Bのうち同期させるクロックの参照符
号、項目Eはそのクロックとクロックe1との位相差、
項目Fはクロックe1の位相である。表1の項目BとD
においてdmとenの組み合わせは、dmBとenBの
組み合わせとしても同じであり、dmBとenの組み合
わせは、dmとenBの組み合わせとしても同じであ
り、dmとenBの組み合わせは、dmBとenの組み
合わせとしても同じである(但し、m=1〜7、n=1
〜8)。なぜなら、上述したように同時に同期する関係
にある組み合わせだからである。以下の説明において
は、同時に同期する2つの組み合わせのうち一方のみに
ついて述べ、他方を省略する。基準クロックはクロック
d1とする。
【0064】次に、各同期状態における第二の多相クロ
ックe1〜e8、e1B〜e8Bの位相を調べる。第二
の多相クロックe1〜e8、e1B〜e8Bは200p
sの相間隔を持っているのでクロックe1を代表として
その位相を調べる。クロックe1の位相が特定された場
合、クロックe2〜e8、e1B〜e8Bの位相は順に
200psずつ加えた値である。第一の多相クロックd
1〜d7、d1B〜d7Bは228.6の相間隔を持っ
て位相が固定されている。クロックd1の位相を基準と
すると、表1にも示すようにクロックd1〜d7、d1
B〜d7Bの位相は順に、d1:0ps、d2:22
8.6ps、d3:457.2ps、d4:685.8
ps、d5:914.4ps、d6:1143ps、d
7:1371.6ps、d1B:1600.2ps、d
2B:1828.8ps、d3B:2057.4ps、
d4B:2286ps、d5B:2514.6ps、d
6B:2743.2ps、d7B:2971.8psで
ある。同期状態〈001〉においては、クロックd1と
クロックe1が同期しているのでクロックe1の位相は
0psである。同期状態〈002〉においては、クロッ
クd2とクロックe2が同期しているので、クロックd
2の位相228.6psからクロックe2とクロックe
1との位相差200psを差し引いて、クロックe1の
位相は28.6psである。同様にして、同期状態〈0
03〉〜〈112〉までクロックe1の位相が求まる。
なお、例えば同期状態〈015〉においては、クロック
d1とクロックe7Bが同期しているので、クロックd
1の位相0psからクロックe7Bとクロックe1との
位相差2800psを差し引いて、−2800psとな
る。このように一周期内の数値範囲外の場合は、一周期
内の数値範囲(0≦x<3200)に換算し、クロック
e1の位相は400psである。表1を参照するとわか
るようにクロックe1が28.6psの分解能で位相シ
フトされている。このことは、16相の第二の多相クロ
ックe1〜e8、e1B〜e8Bが相間隔を200ps
に保持したまま28.6psの分解能で位相シフトされ
ることを示す。同期状態を〈001〉→・・→〈11
2〉→〈001〉→・・の方向で順次切り替えることに
より16相のクロックe1〜e8、e1B〜e8Bの位
相を28.6psの分解能で遅らせることができる。反
対に、同期状態を〈001〉→〈112〉→・・・→
〈001〉→・・の方向で順次切り替えることにより1
6相のクロックe1〜e8、e1B〜e8Bの位相を2
8.6psの分解能で進めさせることができる。
【0065】図4(c)には、同期状態〈001〉から
〈014〉までを描いた。図4(c)の各同期状態にお
いて同期しているクロックの符号に枠囲みを付した。同
期状態〈002〉の場合は、表1を参照するとクロック
d2とクロックe2とが位相同期するクロックの組み合
わせである。図4を参照するとクロックd2のエッジと
クロックe2のエッジとが同一位相にある。この場合、
クロックe3の位相はクロックd3の位相より28.6
ps進んでいる。したがって、クロックd3とクロック
e3を同期させる(同期状態〈003〉にする)ことに
より、同期状態〈002〉に対して16相のクロックe
1〜e8、e1B〜e8Bの位相を28.6ps遅らせ
ることができる。また、同期状態〈002〉の場合は、
図4を参照するとクロックe1の位相はクロックd1の
位相より28.6ps遅れている。したがって、クロッ
クd1とクロックe1を同期させる(同期状態〈00
1〉にする)ことにより、同期状態〈002〉に対して
16相のクロックe1〜e8、e1B〜e8Bの位相を
28.6ps進めさせることができる。その他のすべて
の同期状態においても以上のような位相シフトの原理が
成り立つ。
【0066】以上のように実施の形態3のデジタル位相
制御方法によれば、16相の多相クロックをその相間隔
を200psに保持したまま全体として28.6psの
分解能で、進み方向にも遅れ方向にも無限に(サイクリ
ックに)位相シフト(位相制御)することができる。
【0067】実施の形態4 次ぎ図5を参照し、上記実施の形態3のデジタル位相制
御方法を実現するデジタル位相制御回路の一実施形態を
実施の形態4として説明する。図5は本発明の実施の形
態4のデジタル位相制御回路の概略図である。本実施の
形態は、単相の回路構成により7相のクロックのうちの
一クロックと8相のクロックのうちの一クロックとを組
み合わせ、7×8=56通りの同期状態を切り替えるこ
とにより3200ps/56≒57psの分解能で16
相の多相クロックを位相制御する場合の一実施形態であ
る。7相の多相クロックと16相の多相クロックを用い
れば、実施の形態3と同様に3200psの周期を2
8.6psの分解能で112分割した位相制御を行うこ
とができる。しかし本実施の形態では、最小の分解能は
求めず16相の多相クロックから一つ飛びに位相同期さ
せるクロックを選択することによって、16相の多相ク
ロックを57psの分解能で位相制御する場合を示す。
本発明の方法を利用する用途によっては16相の多相ク
ロックを位相制御する場合に57ps程度の分解能で十
分な場合もあるからである。
【0068】図5に示すように本実施の形態のデジタル
位相制御回路は、7段の単相の遅延バッファf1〜f7
を連接してなり、図示しない遅延ロックループにより帰
還制御される第一の遅延線14と、16段の単相の遅延
バッファg1〜g16を環状に連接してなる遅延バッフ
ァ列15と、クロック信号を取り出す一の遅延バッファ
を前記7段の遅延バッファf1〜f7から選択する第一
の選択回路S9と、前記クロック信号を入力する一の遅
延バッファを前記遅延バッファ列15内の8つの遅延バ
ッファg1、g3、g5、g7、g9、g11、g1
3、g15の中から選択する第二の選択回路S1〜S8
と備える。第二の選択回路S1〜S8は順に、遅延バッ
ファg1−g2間、g3−g4間、g5−g6間、g7
−g8間、g9−g10間、g11−g12間、g13
−g14間、g15−g16間に挿入配置される。第二
の選択回路S1〜S8は微少の遅延時間を持っているの
で、遅延バッファg2−g3間、g4−g5間、g6−
g7間、g8−g9間、g10−g11間、g12−g
13間、g14−g15間、g16−g1間にも第二の
選択回路S1〜S8と同等の遅延特性のダミー回路41
を挿入配置する。これにより、より均等な多相クロック
を生成することができる。
【0069】第一の遅延線14から出力される7相の第
一の多相クロックに 実施の形態3における第一の多相
クロックd1〜d7、d1B〜d7Bのうち位相が対応
するクロックと同一の参照符号を付することにする。す
なわち、第一の遅延線14からは7相の第一の多相クロ
ックd1、d3、d5、d7、d2B、d4B、d6B
が出力される。また、遅延バッファ列15から出力され
る16相の第二の多相クロックは実施の形態3の16相
の第二の多相クロックに対応するので同一の参照符号を
付する。すなわち、遅延バッファ列15からは16相の
第二の多相クロックe1〜e8、e1B〜e8Bが出力
される。
【0070】本実施の形態においては、表1における奇
数番号の同期状態〈001〉、〈003〉、〈005〉
・・・〈111〉のみを利用する。表2に本実施の形態
における各同期状態の一覧を示した。
【0071】
【表2】
【0072】表2の項目A〜Fについては、表1の奇数
番号の同期状態のみを抜粋したものに等しい。項目S
(x)は選択回路S1〜S8のうちonになっている選
択回路の参照符号である。選択回路S1〜S8のうち一
の選択回路がonになっている時には、残りの7つの選
択回路はoffになっている。すなわち、選択回路S1
〜S8の中で、同時にonになっている選択回路は存在
しない。選択回路S1〜S8のうちoffになっている
選択回路は、表の上では省略する。リファレンスクロッ
クref.clkは、単相信号であり、外部のPLL(Phase L
ocked Loop:位相ロックループ)等により生成され供給
される。図示しない遅延ロックループは、位相比較器、
チャージポンプ、ローパスフィルタ等の構成要素を有
し、遅延バッファf1への入力クロック(=リファレン
スクロックref.clk)と遅延バッファf7の出力クロッ
ク(=クロックd6B)とを位相比較して位相差を検出
する。さらに、その位相差に基づき制御電圧を生成し、
それを各遅延バッファf1〜f7に印加して第一の遅延
線14の総合遅延時間がクロックの一周期(3200p
s)になるように帰還制御する。これにより、各遅延バ
ッファf1〜f7の伝搬遅延時間が3200/7(p
s)に保たれ、7相の第一の多相クロックd1、d3、
d5、d7、d2B、d4B、d6Bの相間隔が320
0/7(ps)に保たれる。項目Bのクロックd1、d
3、d5、d7、d2B、d4B、d6Bの選択は、選
択回路S9が行う。選択回路S1はonになると、選択
回路S9によって選択されている単相クロックを、遅延
バッファg2に入力するとともに、遅延バッファg1か
ら遅延バッファg2へのクロックの伝搬を遮断する。こ
の時、他の選択回路S2〜S8はoffになりクロック
の入出力を行わない。この選択回路S1〜S8の切り替
わりと同時に、図示しない遅延ロックループは、遅延バ
ッファg2を初段バッファとし遅延バッファg1を最終
段バッファとする16段の第二の遅延線をその総合遅延
時間(選択回路S1〜S8及び8つのダミー回路41の
遅延時間を含む)がクロックの一周期(3200ps)
になるように帰還制御する。選択回路S1〜S8及び8
つのダミー回路41は微少ではあるが伝搬遅延時間を有
するので、厳密には、第二の遅延線は選択回路S1〜S
8及び8つのダミー回路41と、遅延バッファg1〜g
16とからなり、図示しない遅延ロックループは、選択
回路S1への入力クロックと、遅延バッファg1の出力
クロックとを位相比較して制御する。この遅延ロックル
ープの帰還制御により、各遅延バッファg1〜g16の
伝搬遅延時間が3200/16(ps)に保たれ、16
相の第二の多相クロックe1〜e8、e1B〜e8Bの
相間隔が3200/16(ps)に保たれる。選択回路
S2〜S8の動作及びそれに伴った図示しない遅延ロッ
クループの動作も同様である。以上のように選択回路S
1〜S8は遅延バッファ列内の信号の伝搬を遮断する手
段を兼ねている。
【0073】例えば同期状態〈001〉では、選択回路
S9においてクロックd1が選択され、選択回路S1が
onになりクロックd1を遅延バッファg2に入力する
とともに、遅延バッファg1から遅延バッファg2への
クロックの伝搬を遮断する。これによりクロックd1と
クロックe1の位相が同期する(但し、図上クロックd
1とクロックe1との間には選択回路S9が介在するの
で、厳密には、クロックd1とクロックe1とは、選択
回路S9の遅延時間分の位相差を持っている。)。この
とき、表2を参照するとクロックe1の位相は0psで
ある。この同期状態〈001〉においては、図示しない
遅延ロックループは、遅延バッファg2を初段バッファ
とし遅延バッファg1を最終段バッファとする16段の
第二の遅延線をその総合遅延時間(選択回路S1〜S8
及び8つのダミー回路41の遅延時間を含む)がクロッ
クの一周期(3200ps)になるように帰還制御す
る。
【0074】また、例えば同期状態〈087〉では、選
択回路S9においてクロックd3が選択され、選択回路
S4がonになりクロックd3を遅延バッファg8に入
力するとともに、遅延バッファg7から遅延バッファg
8へのクロックの伝搬を遮断する。これによりクロック
d3とクロックe7の位相が同期する(但し、図上クロ
ックd3とクロックe7との間には選択回路S9が介在
するので、厳密には、クロックd3とクロックe7と
は、選択回路S9の遅延時間分の位相差を持ってい
る。)。このとき、表2を参照するとクロックe1の位
相は2457.2psである。この同期状態〈087〉
において、図示しない遅延ロックループは遅延バッファ
g8を初段バッファとし、遅延バッファg7を最終段バ
ッファとする16段の第二の遅延線をその総合遅延時間
が(選択回路S1〜S8及び8つのダミー回路41の遅
延時間を含む)クロックの一周期(3200ps)にな
るように帰還制御する。
【0075】以上のように、遅延バッファ列15内で初
段及び最終段(その中間の段を含む)が位置的に循環す
る一定段数(本実施の形態においては16段)の第二の
遅延線を動作させるのが、本発明の実施の形態4のデジ
タル位相制御回路及び遅延ロックループの特徴の一つで
ある。本実施の形態のデジタル位相制御回路によれば、
表2に示した〈001〉〜〈111〉の56の同期状態
をつくりだし、切り替えることができる。また、遅延ロ
ックループにより第一の多相クロック及び第二の多相ク
ロックの相間隔が精度良く等間隔に保持される。したが
て、16相の第二の多相クロックe1〜e8、e1B〜
e8Bをその相間隔を200psに保持したまま全体と
して57psの分解能で精度良く、進み方向にも遅れ方
向にも無限に(サイクリックに)位相シフト(位相制
御)することができる。以上のようにして、第一の多相
クロックの相間隔と第二の多相クロックの相間隔との差
分よりさらに短い長さ(位相)を分解能として第二の多
相クロックの位相をシフトすることができる。
【0076】なお、上述したように7相の多相クロック
と16相の多相クロックを用いれば、実施の形態3と同
様に3200psの周期を28.6psの分解能で11
2分割した位相制御を行うことができる。その場合、以
上の実施の形態4の回路構成に対して、遅延バッファg
2−g3間、g4−g5間、g6−g7間、g8−g9
間、g10−g11間、g12−g13間、g14−g
15間、g16−g1間にも第二の選択回路を設ける。
そのようにすれば、112の同期状態をつくりだし、切
り替えることができるようになるので、実施の形態3と
同様に3200psの周期を28.6psの分解能で1
12分割した位相制御を行うことが可能である。但し、
7相の第一の多相クロックは、クロックd1、d3、d
5、d7、d2B、d4B、d6Bによって構成され、
クロックd2、d4、d6、d1B、d3B、d5B、
d7Bを有しないため、図6及び表3に示すような位相
制御を行う。
【0077】
【表3】
【0078】すなわち、第一の多相クロックについては
クロックd1→d2B→d3→d4B→d5→d6B→
d7のサイクルで、第二の多相クロックについてはクロ
ックe1→e2B→e3→e4B→e5→e6B→e7
→e8B→e1B→e2→e3B→e4→e5B→e6
→e7B→e8のサイクルで位相同期させるクロック信
号の組み合わせを切り替えることにより、28.6ps
ずつ連続的に16相の第二の多相クロックe1〜e8、
e1B〜e8Bの位相を相間隔を200psに保持した
ままシフトすることができる。以上のようにして、第一
の多相クロックの相間隔と第二の多相クロックの相間隔
との差分よりさらに短い長さ(位相)を分解能として第
二の多相クロックの位相をシフトすることができる。
【0079】実施の形態5 次ぎに、図7を参照し、上記実施の形態3のデジタル位
相制御方法を実現する他のデジタル位相制御回路の一実
施形態を実施の形態5として説明する。図7は本発明の
実施の形態5のデジタル位相制御回路の概略図である。
本実施の形態は実施の形態4とは異なり、差動の回路構
成により位相制御する場合の一実施形態であって、7対
の差動クロックのうちの一対の差動クロックと4対の差
動クロックのうちの一対の差動クロックとを相対的に反
転させた場合も含めて組み合わせ、7×4×2=56通
りの同期状態を切り替えることにより3200ps/5
6≒57psの分解能で16相の多相クロックを位相制
御する場合の一実施形態である。
【0080】図7に示すように本実施の形態のデジタル
位相制御回路は、7段の差動の遅延バッファh1〜h7
を連接してなり、図示しない遅延ロックループにより帰
還制御される第一の遅延線16と、8段の差動の遅延バ
ッファk1〜k8を環状に連接してなる遅延バッファ列
17と、クロック信号を取り出す一の遅延バッファを前
記7段の遅延バッファh1〜h7から選択する第一の選
択回路w6と、前記クロック信号を入力する一の遅延バ
ッファを前記遅延バッファ列17内の4つの遅延バッフ
ァk2、k4、k6、k8の中から選択する第二の選択
回路w1〜w4と、遅延バッファ列17内の遅延バッフ
ァに入力する差動クロック信号の反転と非反転とを切り
替える切換回路w5とを備える。第二の選択回路w1〜
w4は順に、遅延バッファk1−k2間、k3−k4
間、k5−k6間、k7−k8間に挿入配置される。第
二の選択回路w1〜w4は微少の遅延時間を持っている
ので、遅延バッファk2−k3間、k4−k5間、k6
−k7間、k8−k1間にも第二の選択回路w1〜w4
と同等のダミー回路42を挿入配置する。これにより、
より均等な多相クロックを生成することができる。
【0081】第一の遅延線16から出力される14相の
第一の多相クロックは実施の形態3の14相の第一の多
相クロックに対応するので同一の参照符号を付する。す
なわち、第一の遅延線16からは14相の第一の多相ク
ロックd1〜d7、d1B〜d7Bが差動対として出力
される。また、遅延バッファ列17から出力される16
相の第二の多相クロックは実施の形態3の16相の第二
の多相クロックに対応するので同一の参照符号を付す
る。すなわち、遅延バッファ列17からは16相の第二
の多相クロックe1〜e8、e1B〜e8Bが差動対と
して出力される。
【0082】本実施の形態においては、表1における奇
数番号の同期状態〈001〉、〈003〉、〈005〉
・・・〈111〉のみを利用する。表4に本実施の形態
における各同期状態の一覧を示した。
【0083】
【表4】
【0084】表4の項目A〜Fについては、表1の奇数
番号の同期状態のみを抜粋したものに等しい。項目w5
は切替回路w5のon/off状態を示す。項目w
(x)は選択回路w1〜w4のうちonになっている選
択回路の参照符号である。選択回路w1〜w4のうち一
の選択回路がonになっている時には、残りの3つの選
択回路はoffになっている。すなわち、選択回路w1
〜w4の中で、同時にonになっている選択回路は存在
しない。選択回路w1〜w4のうちoffになっている
選択回路は、表の上では省略する。リファレンスクロッ
クref.clk1とリファレンスクロックref.clk2とは、互
いに半周期の位相差を有し、差動対を成す差動信号であ
り、外部のPLL(PhaseLocked Loop:位相ロックルー
プ)等により生成され供給される。遅延ロックループ
は、位相比較器、チャージポンプ、ローパスフィルタ等
の構成要素を有し、遅延バッファh1へ入力するリファ
レンスクロックref.clk1と遅延バッファh7から出力
するクロックd7Bとを位相比較して位相差を検出す
る。また、遅延バッファh1へ入力するリファレンスク
ロックref.clk2と遅延バッファh7から出力するクロ
ックd7とを位相比較して位相差を検出する。さらに、
それらの位相差に基づき制御電圧を生成し、それを各遅
延バッファh1〜h7に印加して第一の遅延線16の総
合遅延時間がックロックの半周期(1600ps)にな
るように帰還制御する。これにより、各遅延バッファh
1〜h7の伝搬遅延時間が1600/7(ps)に保た
れ、14相の第一の多相クロックd1〜d7、d1B〜
d7Bの相間隔が1600/7(ps)に保たれる。選
択回路w6は、差動クロックd1−d1B、d2B−d
2、d3−d3B、d4B−d4、d5−d5B、d6
B−d6、d7−d7Bの選択を行う。切換回路w5は
onになると選択回路w6によって選択されている差動
クロックを反転し、offになると反転せずにそのまま
通過させる。なお表記上、差動クロックdm−dmB
と、差動クロックdmB−dmとは反転した関係にある
とする(m=1〜7)。切換回路w5がoffで、差動
クロックが反転しない場合は、クロックd1、d2B、
d3、d4B、d5、d6B、d7が遅延バッファ列1
7の図上の上段側、すなわち、クロックe1〜e8側に
入力し、クロックd1B、d2,d3B、d4,d5
B、d6、d7Bが遅延バッファ列17の図上の下段
側、すなわち、クロックe1B〜e8B側に入力する。
選択回路w1はonになると、選択回路w6によって選
択され、切換回路w5を通過した差動クロックを、遅延
バッファk2に入力するとともに、遅延バッファk1か
ら遅延バッファk2へのクロックの伝搬を遮断する。こ
の時、他の選択回路w2〜w4はoffになりクロック
の入出力を行わない。この選択回路w1〜w4の切り替
わりと同時に、図示しない遅延ロックループは、遅延バ
ッファk2を初段バッファとし遅延バッファk1を最終
段バッファとする8段の第二の遅延線をその総合遅延時
間(選択回路w1〜w4及び4つのダミー回路42の遅
延時間を含む)がクロックの半周期(1600ps)に
なるように帰還制御する。選択回路w1〜w4及び4つ
のダミー回路42は微少ではあるが伝搬遅延時間を有す
るので、厳密には、第二の遅延線は選択回路w1〜w4
及び4つのダミー回路42と、遅延バッファk1〜k8
とからなり、図示しない遅延ロックループは、選択回路
w1への入力差動クロックt1,t2と、遅延バッファ
g1の出力差動クロックe1,e1Bとを位相比較して
制御する。クロックt1が遅延バッファ列17の図上の
上段側、すなわち、クロックe1〜e8側に入力し、ク
ロックt2が遅延バッファ列17の図上の下段側、すな
わち、クロックe1B〜e8B側に入力する。図示しな
い遅延ロックループが位相比較するのは、クロックt1
とクロックe1、クロックt2とクロックe1Bであ
る。この遅延ロックループの帰還制御により、各遅延バ
ッファk1〜k7の伝搬遅延時間が1600/8(p
s)に保たれ、16相の第二の多相クロックe1〜e
8、e1B〜e8Bの相間隔が1600/8(ps)に
保たれる。選択回路w2〜w4の動作及びそれに伴った
図示しない遅延ロックループの動作も同様である。以上
のように選択回路w1〜w4は遅延バッファ列内の信号
の伝搬を遮断する手段を兼ねている。
【0085】例えば同期状態〈001〉では、選択回路
w6において差動クロックd1−d1Bが選択され、切
換回路w5がoffになり、差動クロックd1−d1B
が反転せずにそのまま切換回路w5を通過する。さら
に、選択回路w1がonになり差動クロックd1−d1
Bを遅延バッファk2に入力するとともに、遅延バッフ
ァk1から遅延バッファk2へのクロックの伝搬を遮断
する。これによりクロックd1とクロックe1の位相が
同期する(但し、図上クロックd1とクロックe1との
間には選択回路w6及び切換回路w5が介在するので、
厳密には、クロックd1とクロックe1とは、選択回路
w6及び切換回路w5の遅延時間分の位相差を持ってい
る。)。このとき、表4を参照するとクロックe1の位
相は0psである。この同期状態〈001〉において
は、図示しない遅延ロックループは、遅延バッファk2
を初段バッファとし遅延バッファk1を最終段バッファ
とする8段の第二の遅延線をその総合遅延時間(選択回
路w1〜w4及び4つのダミー回路42の遅延時間を含
む)がクロックの半周期(1600ps)になるように
帰還制御する。
【0086】また、例えば同期状態〈011〉では、選
択回路w6において差動クロックd4B−d4が選択さ
れ、切換回路w5がonになり、差動クロックd4B−
d4は反転して差動クロックd4−d4Bとなって切換
回路w5を通過する。さらに、選択回路w2がonにな
り差動クロックd4−d4Bを遅延バッファk4に入力
するとともに、遅延バッファk3から遅延バッファk4
へのクロックの伝搬を遮断する。これによりクロックd
4Bとクロックe3Bの位相が同期する(但し、図上ク
ロックd4Bとクロックe3Bとの間には選択回路w6
及び切換回路w5が介在するので、厳密には、クロック
d4Bとクロックe3Bとは、選択回路w6及び切換回
路w5の遅延時間分の位相差を持っている。)。このと
き、表4を参照するとクロックe1の位相は286ps
である。この同期状態〈011〉において、図示しない
遅延ロックループは遅延バッファk4を初段バッファと
し、遅延バッファk3を最終段バッファとする8段の第
二の遅延線をその総合遅延時間(選択回路w1〜w4及
び4つのダミー回路42の遅延時間を含む)がクロック
の半周期(1600ps)になるように帰還制御する。
【0087】また、例えば同期状態〈083〉では、選
択回路w6において差動クロックd6B−d6が選択さ
れ、切換回路w5がoffになり、差動クロックd6B
−d6が反転せずにそのまま切換回路w5を通過する。
さらに、選択回路w2がonになり差動クロックd6B
−d6を遅延バッファk4に入力するとともに、遅延バ
ッファk3から遅延バッファk4へのクロックの伝搬を
遮断する。これによりクロックd6Bとクロックe3の
位相が同期する(但し、図上クロックd6Bとクロック
e3との間には選択回路w6及び切換回路w5が介在す
るので、厳密には、クロックd6Bとクロックe3と
は、選択回路w6及び切換回路w5の遅延時間分の位相
差を持っている。)。このとき、表4を参照するとクロ
ックe1の位相は2343.2psである。この同期状
態〈083〉において、図示しない遅延ロックループは
遅延バッファk4を初段バッファとし、遅延バッファk
3を最終段バッファとする8段の第二の遅延線をその総
合遅延時間(選択回路w1〜w4及び4つのダミー回路
42の遅延時間を含む)がクロックの半周期(1600
ps)になるように帰還制御する。
【0088】以上のように、遅延バッファ列17内で初
段及び最終段(その中間の段を含む)が位置的に循環す
る一定段数(本実施の形態においては8段)の第二の遅
延線を動作させるのが、本発明の実施の形態5のデジタ
ル位相制御回路及び遅延ロックループの特徴の一つであ
る。本実施の形態のデジタル位相制御回路によれば、表
4に示した〈001〉〜〈111〉の56の同期状態を
つくりだし、切り替えることができる。また、遅延ロッ
クループにより第一の多相クロック及び第二の多相クロ
ックの相間隔が精度良く等間隔に保持される。したが
て、16相の第二の多相クロックe1〜e8、e1B〜
e8Bをその相間隔を200psに保持したまま全体と
して57psの分解能で精度良く、進み方向にも遅れ方
向にも無限に(サイクリックに)位相シフト(位相制
御)することができる。
【0089】なお、以上の実施の形態5の回路構成に対
して、遅延バッファk2−k3間、k4−k5間、k6
−k7間、k8−k1間にも第二の選択回路を設けるこ
とにより、表1に示した〈001〉〜〈112〉の11
2の同期状態をつくりだし、切り替えることができるよ
うになるので、実施の形態3と同様に3200psの周
期を28.6psの分解能で112分割した位相制御を
行うことが可能である。
【0090】実施の形態6 次ぎ図8を参照し、上記実施の形態3のデジタル位相制
御方法を実現する他のデジタル位相制御回路の一実施形
態を実施の形態6として説明する。図8は本発明の実施
の形態6のデジタル位相制御回路の回路図である。本実
施の形態は実施の形態5と同様に、差動の回路構成によ
り位相制御する場合の一実施形態であるが、実施の形態
5と異なり、7対の差動クロックのうちの一対の差動ク
ロックと8対の差動クロックのうちの一対の差動クロッ
クとを相対的に反転させた場合も含めて組み合わせ、7
×8×2=112通りの同期状態を切り替えることによ
り3200ps/112≒28.6psの分解能で16
相の多相クロックを位相制御する場合の一実施形態であ
る。
【0091】図8に示すように本実施の形態のデジタル
位相制御回路は、7段の差動の遅延バッファp1〜p7
からなり、遅延ロックループ18により帰還制御される
第一の遅延線19と、7段の遅延バッファp1〜p7の
各出力に接続され、そのうち一の出力を選択するよう構
成された第一の選択回路20と、第一の選択回路20の
出力を受け差動クロックの反転と非反転とを切り替える
切換回路27と、切換回路27を介して第一の選択回路
20の出力を受ける第二の選択回路21と、第二の選択
回路21に並列的に接続される8個の差動の遅延バッフ
ァq1〜q8と、8個の遅延バッファq1〜q8と特性
の等しい8段の差動の遅延バッファr1〜r8を環状に
連接してなり、各遅延バッファ間に8個の遅延バッファ
q1〜q8の出力がそれぞれ接続された遅延バッファ列
22と、8個の遅延バッファq1〜q8の各入力と8段
の遅延バッファr1〜r8の各出力に接続された位相比
較器23とを備える。
【0092】第一の選択回路20は、制御信号31に従
い、7段の遅延バッファp1〜p7の各出力から一の出
力を選択し一対の差動クロック取り出す。切換回路27
は、制御信号33に従い、差動クロックの反転と非反転
とを切り替える。第二の選択回路21は、制御信号32
に従い、第一の選択回路20によって取り出され、切換
回路27を通過した差動クロックを受け、8個の遅延バ
ッファq1〜q8から一の遅延バッファを選択し入力す
る。位相比較器23は、制御信号32に従い、8個の遅
延バッファr1〜r8の出力のうち一の出力を選択して
受ける。遅延バッファq1〜q8の各電流源(図示せ
ず)のうち一つは、制御信号32に従い電源供給し、遅
延バッファq1〜q8のうち一の遅延バッファをonに
する(この時、他の7つの遅延バッファはoffであ
る。)。遅延バッファr1〜r8の各電流源(図示せ
ず)のうち一つは、制御信号32に従い電源供給を断
ち、遅延バッファr1〜r8のうち一の遅延バッファを
offにする(この時、他の7つの遅延バッファはon
である。)。なお、単相構成にする場合は切換回路27
は不要である。単相構成にする場合に、本実施の形態と
同じ分解能を得るためには遅延線の段数を2倍にする必
要がある。
【0093】第一の遅延線19から出力される14相の
第一の多相クロックは実施の形態3の14相の第一の多
相クロックに対応するので同一の参照符号を付する。す
なわち、第一の遅延線19からは14相の第一の多相ク
ロックd1〜d7、d1B〜d7Bが差動対として出力
される。また、遅延バッファ列22から出力される16
相の第二の多相クロックは実施の形態3の16相の第二
の多相クロックに対応するので同一の参照符号を付す
る。すなわち、遅延バッファ列22からは16相の第二
の多相クロックe1〜e8、e1B〜e8Bが差動対と
して出力される。
【0094】本実施の形態のデジタル位相制御回では、
表1に示した112通りの同期状態をつくることができ
る。再び表1を参照する。表1において項目Gは、切換
回路27のon/off状態を示す。
【0095】リファレンスクロックref.clk1とリファ
レンスクロックref.clk2とは、互いに半周期の位相差
を有し、差動対を成す差動信号であり、外部のPLL
(PhaseLocked Loop:位相ロックループ)等により生成
され供給される。遅延ロックループ18は、位相比較器
25、チャージポンプ+ローパスフィルタ26を有す
る。位相比較器25は、遅延バッファp1へ入力するリ
ファレンスクロックref.clk1と遅延バッファp7から
出力するクロックd7Bとを位相比較して位相差を検出
する。また位相比較器25は、遅延バッファp1へ入力
するリファレンスクロックref.clk2と遅延バッファp
7から出力するクロックd7とを位相比較して位相差を
検出する。チャージポンプ+ローパスフィルタ26は、
それらの位相差に基づき制御電圧を生成し、それを各遅
延バッファp1〜p7に印加して第一の遅延線19の総
合遅延時間がクロックの半周期(1600ps)になる
ように帰還制御する。これにより、各遅延バッファp1
〜p7の伝搬遅延時間が1600/7(ps)に保た
れ、14相の第一の多相クロックd1〜d7、d1B〜
d7Bの相間隔が1600/7(ps)に保たれる。選
択回路20は、差動クロックd1−d1B、d2−d2
B、d3−d3B、d4−d4B、d5−d5B、d6
−d6B、d7−d7B、d1B−d1、d2B−d
2、d3B−d3、d4B−d4、d5B−d5、d6
B−d6、d7B−d7の選択を行う。切換回路27は
onになると選択回路20によって選択されている差動
クロックを反転し、offになると反転せずにそのまま
通過させる。なお表記上、差動クロックdm−dmB
と、差動クロックdmB−dmとは反転した関係にある
とする(m=1〜7)。選択回路21は、選択回路20
によって選択され、切換回路27を通過した差動クロッ
クを、遅延バッファq1〜q8のうち一の遅延バッファ
を選択して入力する(選択された遅延バッファは常に第
二の遅延線の初段となる。)。この選択回路21の切り
替わりと同時に、位相比較器23は、制御信号32に従
い、遅延バッファr1〜r8のうち第二の遅延線の最終
段の遅延バッファの出力を選択して受ける。位相比較器
23及びチャージポンプ+ローパスフィルタ24を含め
た遅延ロックループ(以下、ローテーションDLLとい
う。)40により第二の遅延線をその総合遅延時間がク
ロックの半周期(1600ps)になるように帰還制御
する。このローテーションDLL40は、遅延バッファ
q1〜q8と、遅延バッファ列22と、位相比較器23
と、チャージポンプ+ローパスフィルタ24とを含む構
成であり、回路上で位置的に変動する第二の遅延線を常
に帰還制御するように切り替わる。
【0096】ここで図9をも参照する。図9は、本発明
の実施の形態6のデジタル位相制御回路の部分図であ
る。例えば同期状態〈001〉では、選択回路20にお
いて差動クロックd1−d1Bが選択され、切換回路2
7がoffになり、差動クロックd1−d1Bがそのま
ま選択回路21へと通過する。さらに、図9(a)に示
すように選択回路21が差動クロックd1−d1Bを遅
延バッファq1に入力する。位相比較器23はその入力
クロック信号d1を受けるとともに遅延バッファr8の
出力クロック信号e1を受け、第二の遅延線28の入力
クロック信号d1と出力クロック信号e1との位相差を
検出する。ローテーションDLL40は、その検出結果
(位相差情報)を元に遅延バッファq1、r2〜r8か
らなる8段の第二の遅延線28をその総合遅延時間がク
ロックの半周期(1600ps)になるように帰還制御
する。このローテーションDLL40の帰還制御によ
り、各遅延バッファq1、r2〜r8の伝搬遅延時間が
1600/8(ps)に保たれ、16相の第二の多相ク
ロックe1〜e8、e1B〜e8Bの相間隔が1600
/8(ps)に保たれる。遅延バッファq1(初段)か
ら第二の遅延線28に入力した差動クロックは、遅延バ
ッファr2→r3→r4→r5→r6→r7→r8(最
終段)と伝搬し、制御信号32に従ってoffにされた
遅延バッファr1によって遮断される。遅延バッファr
1〜r8はそれぞれ遅延バッファ列22内の信号の伝搬
を遮断する手段を兼ねており、第二の遅延線28の最終
段の次の段となるときは、offにされて伝搬を遮断す
る機能を発揮する。表1によれば同期状態〈001〉で
はクロックe1の位相は0psである。これを図9
(a)を参照して確認する。クロックe1は遅延バッフ
ァr8の図上、下段の出力であるから、クロックd1B
の位相1600psに遅延バッファq1、r2〜r8の
総合遅延時間200ps×8=1600psを加えて、
3200ps、すなわち、0psである。
【0097】また、例えば同期状態〈002〉では、選
択回路20において差動クロックd2−d2Bが選択さ
れ、切換回路27がoffになり、差動クロックd2−
d2Bがそのまま選択回路21へと通過する。さらに、
図9(b)に示すように選択回路21が差動クロックd
2−d2Bを遅延バッファq2に入力する。位相比較器
23はその入力クロック信号d2を受けるとともに遅延
バッファr1の出力クロック信号e2を受け、第二の遅
延線28の入力クロック信号d2と出力クロック信号e
2との位相差を検出する。ローテーションDLL40
は、その検出結果(位相差情報)を元に遅延バッファq
2、r3〜r8、r1からなる8段の第二の遅延線28
をその総合遅延時間がクロックの半周期(1600p
s)になるように帰還制御する。このローテーションD
LL40の帰還制御により、各遅延バッファq2、r3
〜r8、r1の伝搬遅延時間が1600/8(ps)に
保たれ、16相の第二の多相クロックe1〜e8、e1
B〜e8Bの相間隔が1600/8(ps)に保たれ
る。遅延バッファq2(初段)から第二の遅延線28に
入力した差動クロックは、遅延バッファr3→r4→r
5→r6→r7→r8→r1(最終段)と伝搬し、制御
信号32に従ってoffにされた遅延バッファr2によ
って遮断される。表1によれば同期状態〈002〉では
クロックe1の位相は28.6psである。これを図9
(b)を参照して確認する。クロックe1は遅延バッフ
ァr8の図上、下段段の出力であるから、クロックd2
Bの位相1828.6psに遅延バッファq2、r3〜
r8の総合遅延時間200ps×7=1400psを加
えて、3228.6ps、すなわち、28.6psであ
る。
【0098】また、例えば同期状態〈003〉では、選
択回路20において差動クロックd3−d3Bが選択さ
れ、切換回路27がoffになり、差動クロックd3−
d3Bがそのまま選択回路21へと通過する。さらに、
図9(c)に示すように選択回路21が差動クロックd
3−d3Bを遅延バッファq3に入力する。位相比較器
23はその入力クロック信号d3を受けるとともに遅延
バッファr2の出力クロック信号e3を受け、第二の遅
延線28の入力クロック信号d3と出力クロック信号e
3との位相差を検出する。ローテーションDLL40
は、その検出結果(位相差情報)を元に遅延バッファq
3、r4〜r8、r1、r2からなる8段の第二の遅延
線28をその総合遅延時間がクロックの半周期(160
0ps)になるように帰還制御する。このローテーショ
ンDLL40の帰還制御により、各遅延バッファq3、
r4〜r8、r1、r2の伝搬遅延時間が1600/8
(ps)に保たれ、16相の第二の多相クロックe1〜
e8、e1B〜e8Bの相間隔が1600/8(ps)
に保たれる。遅延バッファq3(初段)から第二の遅延
線28に入力した差動クロックは、遅延バッファr4→
r5→r6→r7→r8→r1→r2(最終段)と伝搬
し、制御信号32に従ってoffにされた遅延バッファ
r3によって遮断される。表1によれば同期状態〈00
3〉ではクロックe1の位相は57.2psである。こ
れを図9(c)を参照して確認する。クロックe1は遅
延バッファr8の図上、下段の出力であるから、クロッ
クd3Bの位相2057.2psに遅延バッファq3、
r4〜r8の総合遅延時間200ps×6=1200p
sを加えて、3257.2ps、すなわち、57.2p
sである。
【0099】ここで図10をも参照する。図10は、本
発明の実施の形態6のデジタル位相制御回路の部分図で
ある。
【0100】また、例えば同期状態〈008〉では、選
択回路20において差動クロックd1B−d1が選択さ
れ、切換回路27がoffになり、差動クロックd1B
−d1が反転せずにそのまま切換回路27を通過し選択
回路21へ出力される。さらに、図10(a)に示すよ
うに選択回路21が差動クロックd1B−d1を遅延バ
ッファq8に入力する。位相比較器23はその入力クロ
ック信号d1Bを受けるとともに遅延バッファr7の出
力クロック信号e8を受け、第二の遅延線28の入力ク
ロック信号d1Bと出力クロック信号e8との位相差を
検出する。ローテーションDLL40は、その検出結果
(位相差情報)を元に遅延バッファq8、r1〜r7か
らなる8段の第二の遅延線28をその総合遅延時間がク
ロックの半周期(1600ps)になるように帰還制御
する。このローテーションDLL40の帰還制御によ
り、各遅延バッファq8、r1〜r7の伝搬遅延時間が
1600/8(ps)に保たれ、16相の第二の多相ク
ロックe1〜e8、e1B〜e8Bの相間隔が1600
/8(ps)に保たれる。遅延バッファq8(初段)か
ら第二の遅延線28に入力した差動クロックは、遅延バ
ッファr1→r2→r3→r4→r5→r6→r7(最
終段)と伝搬し、制御信号32に従ってoffにされた
遅延バッファr8によって遮断される。表1によれば同
期状態〈008〉ではクロックe1の位相は200ps
である。これを図10(a)を参照して確認する。クロ
ックe1は遅延バッファr8の図上、下段の出力である
から、クロックd1の位相0psに遅延バッファq8の
遅延時間200ps×1=200psを加えて、200
psである。
【0101】また、例えば同期状態〈009〉では、選
択回路20において差動クロックd2B−d2が選択さ
れ、切換回路27がonになり、差動クロックd2B−
d2が反転されて差動クロックd2−d2Bとなって選
択回路21へと通過する。さらに、図10(b)に示す
ように選択回路21が差動クロックd2−d2Bを遅延
バッファq1に入力する。位相比較器23はその入力ク
ロック信号d2を受けるとともに遅延バッファr8の出
力クロック信号e1を受け、第二の遅延線28の入力ク
ロック信号d2と出力クロック信号e1との位相差を検
出する。ローテーションDLL40は、その検出結果
(位相差情報)を元に遅延バッファq1、r2〜r8か
らなる8段の第二の遅延線28をその総合遅延時間がク
ロックの半周期(1600ps)になるように帰還制御
する。このローテーションDLL40の帰還制御によ
り、各遅延バッファq1、r2〜r8の伝搬遅延時間が
1600/8(ps)に保たれ、16相の第二の多相ク
ロックe1〜e8、e1B〜e8Bの相間隔が1600
/8(ps)に保たれる。遅延バッファq1(初段)か
ら第二の遅延線28に入力した差動クロックは、遅延バ
ッファr2→r3→r4→r5→r6→r7→r8(最
終段)と伝搬し、制御信号32に従ってoffにされた
遅延バッファr1によって遮断される。表1によれば同
期状態〈009〉ではクロックe1の位相は228.8
psである。これを図10(b)を参照して確認する。
クロックe1は遅延バッファr8の図上、下段の出力で
あるから、クロックd2Bの位相1828.8psに遅
延バッファq1、r2〜r8の総合遅延時間200ps
×8=1600psを加えて、3428.8ps、すな
わち、228.8psである。
【0102】また、例えば同期状態〈031〉では、選
択回路20において差動クロックd3−d3Bが選択さ
れ、切換回路27がonになり、差動クロックd3−d
3Bが反転されて差動クロックd3B−d3となって選
択回路21へと通過する。さらに、図10(c)に示す
ように選択回路21が差動クロックd3B−d3を遅延
バッファq7に入力する。位相比較器23はその入力ク
ロック信号d3Bを受けるとともに遅延バッファr6の
出力クロック信号e7を受け、第二の遅延線28の入力
クロック信号d3Bと出力クロック信号e7との位相差
を検出する。ローテーションDLL40は、その検出結
果(位相差情報)を元に遅延バッファq7、r8、r1
〜r6からなる8段の第二の遅延線28をその総合遅延
時間がクロックの半周期(1600ps)になるように
帰還制御する。このローテーションDLL40の帰還制
御により、各遅延バッファq7、r8、r1〜r6の伝
搬遅延時間が1600/8(ps)に保たれ、16相の
第二の多相クロックe1〜e8、e1B〜e8Bの相間
隔が1600/8(ps)に保たれる。遅延バッファq
7(初段)から第二の遅延線28に入力した差動クロッ
クは、遅延バッファr8→r1→r2→r3→r4→r
5→r6(最終段)と伝搬し、制御信号32に従ってo
ffにされた遅延バッファr7によって遮断される。表
1によれば同期状態〈031〉ではクロックe1の位相
は857.2psである。これを図10(c)を参照し
て確認する。クロックe1は遅延バッファr8の図上、
下段の出力であるから、クロックd3の位相457.2
psに遅延バッファq7、r8の総合遅延時間200p
s×2=400psを加えて、857.2psである。
【0103】以上のように、遅延バッファ列22内で最
終段が位置的に循環する一定段数(本実施の形態におい
ては8段)の遅延線28を動作させるのが、本発明の実
施の形態6のデジタル位相制御回路及び遅延ロックルー
プの特徴の一つである。本実施の形態のデジタル位相制
御回路によれば、表1に示した〈001〉〜〈112〉
の112の同期状態をつくりだし、切り替えることがで
きる。また、遅延ロックループにより第一の多相クロッ
ク及び第二の多相クロックの相間隔が精度良く等間隔に
保持される。したがて、16相の第二の多相クロックe
1〜e8、e1B〜e8Bをその相間隔を200psに
保持したまま全体として28.6psの分解能で精度良
く、進み方向にも遅れ方向にも無限に(サイクリック
に)位相シフト(位相制御)することができる。
【0104】
【発明の効果】上述のように本発明は、相間隔の異なる
(同一周波数で相数の異なる)2つの多相クロックを用
い、位相同期させるクロックの組み合わせを切り替える
ことにより、多相クロックをその相間隔を所定の間隔に
保持したまま、全体として高精度に高分解能で進み方向
にも遅れ方向にも無限に(サイクリックに)位相シフト
することができるという効果がある。多相クロックの相
数の組み合わせによって極めて微少な分解能を得ること
ができる。しかも、分解能の微少化によってクロックの
質的低下等の悪影響が起こることがない。特に、遅延ロ
ックループにより多相クロックの相間隔を高精度に保持
することにより、位相制御が高精度に行えるとともに相
間隔の良好な多相クロックを供給することができる。ま
た、本発明によれば、2つの遅延ロックループによって
回路を構成したので、相数の多い多相クロックを低消費
電力で位相制御できる小規模のデジタル位相制御回路が
得られるという効果がある。また、本発明によれば、遅
延ロックループにより相間隔の均等な多相クロックを用
意することができ、かつ、位相同期させるクロック信号
の組み合わせによる専らデジタル的な設計でデジタル的
に高精度な位相シフトが可能な位相制御回路を設計する
ことができるので、通常の設計力で十分な性能を実現す
ることができるという効果がある。また、クロック信号
をアナログ乗算等によって合成することは行わず、遅延
線上でクロック信号を伝搬させるのみであるので、ほと
んど波形を劣化させることなく位相制御し、波形の整っ
た良質の多相クロックを生成、供給することができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における要部回路図及
び動作説明図である。
【図2】 本発明の実施の形態1又は実施の形態2にお
けるクロックエッジの位置関係を示す模式的波形図であ
る。
【図3】 本発明の実施の形態2における要部回路図及
び動作説明図である。
【図4】 本発明の実施の形態3におけるクロックエッ
ジの位置関係を示す模式的波形図であり、(a)は31
2.5MHzのクロックの波形図、(b)は14相の多
相クロックの立ち上がりエッジを描いた波形図、(c)
は16相の多相クロックの立ち上がりエッジを描いた波
形図である。
【図5】 本発明の実施の形態4のデジタル位相制御回
路の概略図である。
【図6】 本発明におけるクロックエッジの位置関係を
示す模式的波形図であり、(a)は312.5MHzの
クロックの波形図、(b)は7相の多相クロックの立ち
上がりエッジを描いた波形図、(c)は16相の多相ク
ロックの立ち上がりエッジを描いた波形図である。
【図7】 本発明の実施の形態5のデジタル位相制御回
路の概略図である。
【図8】 本発明の実施の形態6のデジタル位相制御回
路の回路図である。
【図9】 本発明の実施の形態6のデジタル位相制御回
路の部分図である。
【図10】 本発明の実施の形態6のデジタル位相制御
回路の部分図である。の概略回路図である。
【図11】従来例における位相補間器(Phase interpol
ator)のコア部1の概略回路図である。
【図12】従来例におけるDACコントローラ3及び選
択信号の一例を示す概略図である。
【図13】オバーサンプリング方式のクロックリカバリ
におけるデータとクロックの模式的波形図である。
【符号の説明】
11、14、16、19…第一の遅延線 12、13、15、17、22…遅延バッファ列 18、40…遅延ロックループ 20…第一の選択回路 21…第二の選択回路 23…位相比較器 27…切換回路 28…第二の遅延線 31、32、33…制御信号
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03L 7/099 H03L 7/08 F

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相が固定され均等な相間隔を有する第
    一の多相クロックと、前記第一の多相クロックの相間隔
    と異なる均等な相間隔を有する第二の多相クロックとを
    用い、前記第一の多相クロックを構成する一のクロック
    信号と、前記第二の多相クロックを構成する一のクロッ
    ク信号とを位相同期させ、その位相同期させるクロック
    信号の組み合わせを切り替えることにより、前記第二の
    多相クロックの位相をシフトすることを特徴とするデジ
    タル位相制御方法。
  2. 【請求項2】 位相が固定され均等な相間隔を有する第
    一の多相クロックを複数の遅延バッファが連接されてな
    る第一の遅延線により生成し、前記第一の遅延線を構成
    する遅延バッファの各出力から一の出力を選択してクロ
    ック信号を取り出し、その取り出したクロック信号を、
    複数の遅延バッファが連接されてなる遅延バッファ列の
    うち一の遅延バッファを選択して入力し、前記一の遅延
    バッファとそれに続く前記遅延バッファ列内の遅延バッ
    ファとにより第二の遅延線を動作させ、かかる第二の遅
    延線により前記第一の多相クロックの相間隔と異なる均
    等な相間隔を有する第二の多相クロックを生成すること
    を特徴とするデジタル位相制御方法。
  3. 【請求項3】 前記遅延バッファ列を環状に構成するこ
    とを特徴とする請求項2に記載のデジタル位相制御方
    法。
  4. 【請求項4】 前記第一の遅延線及び前記第二の遅延線
    を遅延ロックループにより帰還制御することを特徴とす
    る請求項2又は請求項3に記載のデジタル位相制御方
    法。
  5. 【請求項5】 m段の遅延バッファを連接してなり、遅
    延ロックループにより帰還制御される第一の遅延線と、
    n段(n≠m)以上の遅延バッファを連接してなる遅延
    バッファ列と、クロック信号を取り出す遅延バッファを
    前記m段の遅延バッファから選択する第一の選択回路
    と、前記クロック信号を入力する一の遅延バッファを前
    記遅延バッファ列から選択する第二の選択回路と、前記
    クロック信号が入力された一の遅延バッファとそれに続
    く前記遅延バッファ列内の遅延バッファとからなるn段
    の第二の遅延線と、前記第二の遅延線を帰還制御する遅
    延ロックループとを備えるデジタル位相制御回路。
  6. 【請求項6】 前記遅延バッファ列が環状にされてなる
    ことを特徴とする請求項5に記載のデジタル位相制御回
    路。
  7. 【請求項7】 m段の遅延バッファからなり、遅延ロッ
    クループにより帰還制御される第一の遅延線と、前記m
    段の遅延バッファの各出力のうち一の出力を選択するよ
    う構成された第一の選択回路と、前記第一の選択回路の
    出力を受ける第二の選択回路と、前記第二の選択回路に
    並列的に接続された複数個の初段遅延バッファと、前記
    初段遅延バッファと特性の等しい複数段の遅延バッファ
    を環状に連接してなり、遅延バッファ間に前記初段遅延
    バッファの出力が接続された遅延バッファ列とを備え、
    前記第二の選択回路は、前記第一の選択回路から受けた
    信号を入力する一の遅延バッファを前記初段遅延バッフ
    ァから選択するよう構成され、選択された初段遅延バッ
    ファとそれに続く前記遅延バッファ列内の遅延バッファ
    とにより構成されるn段(n≠m)の遅延線を帰還制御
    する遅延ロックループを備えることを特徴とするデジタ
    ル位相制御回路。
  8. 【請求項8】 前記遅延バッファが単相構成にされてな
    ることを特徴とする請求項5、請求項6又は請求項7に
    記載のデジタル位相制御回路。
  9. 【請求項9】 前記遅延バッファが差動構成にされてな
    ることを特徴とする請求項5、請求項6又は請求項7に
    記載のデジタル位相制御回路。
  10. 【請求項10】 前記遅延バッファが差動構成にされ、
    前記第一の遅延線から取り出した差動信号の反転と非反
    転とを切り替える切換回路を備えることを特徴とする請
    求項5、又は請求項6に記載のデジタル位相制御回路。
  11. 【請求項11】 前記遅延バッファ及び前記初段遅延バ
    ッファが差動構成にされ、前記初段遅延バッファに入力
    する差動信号の反転と非反転とを切り替える切換回路を
    備えることを特徴とする請求項7に記載のデジタル位相
    制御回路。
  12. 【請求項12】 複数段の遅延バッファが環状に連接さ
    れてなる遅延バッファ列を備え、前記遅延バッファ又は
    前記遅延バッファと他の遅延バッファとにより遅延線を
    構成する遅延ロックループ。
  13. 【請求項13】 複数段の遅延バッファが環状に連接さ
    れてなる遅延バッファ列を備え、前記遅延バッファ列内
    で位置的に循環する一定段数の遅延線を動作させ、前記
    遅延線の入力信号と出力信号との位相差を検出して前記
    遅延線を構成する遅延バッファを帰還制御する遅延ロッ
    クループ。
  14. 【請求項14】 複数段の遅延バッファを環状に連接し
    てなる遅延バッファ列と、前記遅延バッファのうち最初
    にクロック信号が入力される一の遅延バッファを選択す
    る選択回路とを備え、前記クロック信号が入力される遅
    延バッファとそれに続く前記遅延バッファ列内の遅延バ
    ッファを含んだ一定段数の遅延線を帰還制御することを
    特徴とする遅延ロックループ。
  15. 【請求項15】 遅延バッファ列内の信号の伝搬を遮断
    する手段を備えることを特徴とする請求項12、請求項
    13又は請求項14に記載の遅延ロックループ。
  16. 【請求項16】 請求項12、請求項13、請求項14
    又は請求項15に記載の遅延ロックループを備えるデジ
    タル位相制御回路。
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