JP2004207846A - Spread spectrum clock generating circuit - Google Patents

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    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spread spectrum clock generating circuit with a simple configuration by which excellent spread spectrum can be attained. <P>SOLUTION: In the spread spectrum clock generating circuit provided with: a frequency phase comparator for detecting a phase difference between a reference clock CLK and a generated clock CK; a charge pump 13 for generating a charging/discharging signal in response to the detected phase difference; a loop filter 14 for generating a difference signal in response to the charging/discharging signal; a spread spectrum modulation circuit 19 for modulating the difference signal to generate a spread spectrum modulation signal; and a clock generator 20 for generating the clock CK with a frequency in response to the spread spectrum signal, the spread spectrum modulation circuit 19 generates the spread spectrum modulation signal whose period is changed into a plurality of different periods. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波輻射を低減するため、周期が微小量変動するクロック信号を発生するスペクトラム拡散クロック発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高速化、高集積化に伴い装置からの電磁波輻射が問題となっている。動作周波数の高速化に伴い、信号の波長短くなり、接続回路または基板内部の配線長は高周波信号の波長とほぼ同じ程度になるので、配線などの接続部はアンテナとして機能し、周囲への電磁波輻射が急激に増加してしまう。高速なクロックで動作する半導体素子を用いた電子機器の電磁波輻射により、電子機器間の相互干渉による誤動作、通信装置への妨害などの悪影響が発生する。
【0003】
このような問題を解決するため、現在電磁波輻射が問題になる電子機器では、回路の配置などを改良して電磁波輻射を低減するほか、電磁波遮蔽により周囲への電磁波の漏れを低減させるなどの対策が行われている。しかし、携帯機器などでは小型化、軽量化が要求されるので、電磁波輻射を低減するための遮蔽を十分に行うことが難しいという問題があった。
【0004】
そこで、半導体装置の動作クロックを微小に変動させることにより、クロックのスペクトラム拡散を行い、電磁波輻射を低減することが行われており、そのようなクロックを発生するスペクトラム拡散クロック発生(SSCG)回路が提案されている。(特開2000−101424号公報など)
図1は、従来のSSCG回路の構成例を示す図である。この例は、PLL(Phase Locked Loop)回路を利用して基準クロックCLKからそのM/N倍の周波数のクロックCKを発生する回路である。この回路は、1/N分周器11、周波数位相比較器12、チャージポンプ(CP)13、ループフィルタ14、電圧制御発振器(VCO)17、1/M分周器18、変調器15、電圧加算回路16から構成される。周波数位相比較器12が1/N分周されたCLKと1/M分周されたCKの位相差を検出し、位相差に応じてCP13を制御する信号を出力する。
CP13は、位相差に応じてループフィルタ14を充放電する信号を出力し、ループフィルタ14の一端に位相差に応じた差電圧が発生する。従来のスペクトラム拡散を行わないクロック発生回路では、この差電圧がVCO17に印加され、それに応じて一定の周期のクロックが発生される。しかし、SSCG回路では、変調器15が、図2に示すような小さな振幅の所定の周期で変動するスペクトラム変調信号を出力し、電圧加算回路16でこのスペクトラム変調信号を差電圧に加算してVCO17に印加する。これにより、発生されるクロックCKの周期は、基準クロックCLKの周期のM/N倍の周期を中心として、所定のサイクルで変動することになる。周期の変動率及びサイクルは変調器の発生するスペクトラム変調信号により決定される。
【0005】
スペクトラム変調信号は、図2のような三角波が使用されるのが一般的であった。しかし、三角波を使用すると、拡散により生じるスペクトラムの幅の両端にピークが発生するため、この部分の電磁波輻射が大きくなるという問題があった。
【0006】
そこで、特開平7−235862号公報及び特開平9−98152号公報は、スペクトラム変調信号として図3に示すような波形を使用することを開示している。これにより上記のピークが低くなり、電磁波輻射が低減される。
【0007】
また、特開平8−292820号公報は、スペクトラム変調信号の周期をランダムに変化させる構成を開示している。周期をランダムに変化させることにより電磁波輻射が低減される。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−101424号公報(全体)
【特許文献2】
特開平7−235862号公報(図3)
【特許文献3】
特開平9−98152号公報(図3)
【特許文献4】
特開平8−292820号公報(全体)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3に示すような波形を発生するのは容易ではなく、そのような波形を発生する回路は規模が大きくなり、高コストになるという問題があった。
【0010】
また、スペクトラム変調信号の周期をランダムに変化させると、発生されるクロックの周期が短時間に大きく変化する場合が発生する。これはSSCG回路の動作の点からも好ましくない。また発生したクロックを論理回路などに使用する場合、変化の範囲は大きくても時間に対する変化率が小さければ動作上の問題は生じないが、突然周期が大きく変化すると正常に動作できないという問題を生じる。
【0011】
本発明は、簡単な構成でより一層電磁波輻射が低減できるスペクトラム拡散クロック発生回路の実現を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明のスペクトラム拡散クロック発生回路は、スペクトラム拡散変調回路が差信号を変調して、周期が複数の異なる周期に変化するスペクトラム拡散変調信号を生成することを特徴とする。ペクトラム拡散変調信号は、周期が1周期毎に順に変化することが望ましい。
【0013】
図4は、本発明のスペクトラム拡散クロック発生回路の原理構成図である。図4に示すように、本発明のスペクトラム拡散クロック発生回路は、基準クロックCLKと生成クロックCKの位相差を検出する周波数位相比較器12と、検出した位相差に応じて充放電信号を発生するチャージポンプ13と、差信号を発生するループフィルタ14と、差信号を変調してスペクトラム拡散変調信号を生成するスペクトラム拡散変調回路19と、スペクトラム拡散変調信号に応じた周波数の生成クロックを発生するクロック発生器20とを備えるスペクトラム拡散クロック発生回路において、スペクトラム拡散変調回路19は、周期が複数の異なる周期に変化するスペクトラム拡散変調信号を生成することを特徴とする。
【0014】
図5は、本発明の原理を説明する図である。従来のSSCG回路においては、図2に示すような一定の周期で変化する三角波のスペクトラム拡散変調信号が差信号に加算されていた。そのため、例えば、10MHzの発振周波数に30kHzで変調をかけると、そのスペクトラム成分は、図6の(A)に示すように、9.91MHz,9.94MHz,9.97MHz,10.00MHz,10.03MHz,10.06MHz,10.09MHzという具合に10MHzを中心に30kHzおきに並ぶ。これに対して、本発明では、図5のように、tm1=30kHz,tm2=27kHz,tm3=33kHzという具合にスペクトラム拡散変調信号の周期(周波数)を変化させる。この場合のスペクトラム成分は、図6の(B)に示すように、27kHzおきと30kHzおきと33kHzおきの3つのグループに分散されて並ぶためにそれぞれのスペクトラムの高さは従来例に比べて低くなる。
【0015】
このように、本発明によれば、スペクトラム拡散変調信号の周期が複数の異なる周期に変化するので、周期が一定の場合に比べてスペクトラムがさらに拡散し、電磁波輻射を一層低減できる。また、スペクトラム拡散変調信号は、周期が1周期毎に順に変化するので、短時間に急激に周期が変化することがなく、隣接するクロックパルスの周期の差であるサイクルツーサイクル(cycle-to-cycle)ジッタは小さい。従って、発生したクロックを論理回路などに使用する場合も回路動作上の問題は生じない。
【0016】
なお、スペクトラム拡散変調信号は、図5の(A)のようにゼロクロスする位置で周期を変えても、図5の(B)のように振幅が最小の位置で周期を変えてもよく、他にも振幅が最大の位置や振幅が所定の値になる位置で周期を変えるなどの各種の変形例が可能である。また、周期の変化も3種類ではなく、4種類以上としてもよい。
【0017】
クロック発生器としては、電圧制御発振器(VCO)が使用できる。クロック発生器としてVCOを使用する場合には、ループフィルタの一端に生じる差電圧に、スペクトラム拡散変調回路で発生するスペクトラム拡散変調信号を加算すればスペクトラム拡散変調信号が得られ、その信号をVCOに印加する。
【0018】
クロック発生器としてVCOを使用する場合に、スペクトラム拡散変調回路はアナログ回路でもデジタル回路でも実現できる。スペクトラム拡散変調回路をアナログ回路で実現する場合には、例えば、アナログ変調器で複数の異なる周期で変化するスペクトラム拡散アナログ電圧信号を発生し、電圧加算回路で差信号にスペクトラム拡散アナログ電圧信号を加算する。アナログ変調器は、複数の異なる容量と、複数の異なる容量の1つを選択する複数のスイッチと、選択した容量に一定電流を供給し又は選択した容量から一定電流を流出させる定電流源と、選択された容量の電圧が第1及び第2の所定電圧に達したことを検出するヒステリシス比較器と、ヒステリシス比較器が第1及び第2の所定電圧に達したことを検出すると複数のスイッチの選択を切り換えるスイッチ切替制御回路とを備えることにより実現できる。
【0019】
スペクトラム拡散変調回路をデジタル回路で実現する場合には、デジタル制御回路で複数の異なる周期で変化する出力コードを発生し、デジタルアナログ変換電圧回路で出力コードに応じたスペクトラム拡散電圧信号を発生し、電圧加算回路で差信号にスペクトラム拡散電圧信号を加算する。
【0020】
本出願人は、特願2002−266631号で、VCOを使用せずに、電圧電流変換回路で差電圧を差電流信号に変換し、電流可変回路で差電流信号をスペクトラム拡散変調し、電流発振器(ICO)にスペクトラム拡散変調信号を印加する構成を開示しており、本発明はこれにも適用可能である。
【0021】
本発明を特願2002−266631号に開示された構成に適用する場合には、差電圧を差電流信号に変換する電圧電流変換回路を更に備え、クロック発生器としてICOを使用する。スペクトラム拡散変調回路は、複数の異なる周期で変化する出力コードを発生するデジタル制御回路と、電圧電流変換回路とICOの間に設けられ、差電流信号に出力コードに対応した変調を行いスペクトラム拡散電流変調信号を生成する電流可変回路とを備える。
【0022】
電流可変回路は、所定の比率の差電流信号を発生する回路と、出力コードをアナログ信号のスペクトラム拡散電流信号に変換して所定の比率の差電流信号に加算するデジタルアナログ変換電流回路とを備えることにより実現される。電流可変回路は、高周波成分を除去するローパスフィルタを更に備えることが望ましい。
【0023】
デジタル制御回路は、クロックを分周する分周比の異なる複数の分周器と、複数の分周器の出力を順に選択する切替コントローラと、選択された分周クロックをカウントするアップダウンカウンタと、分周クロックをカウントして所定カウント数毎にアップダウンカウンタのアップ動作とダウン動作を切り換えるカウンタとを備えることにより実現される。
【0024】
また、デジタル制御回路は、プログラム制御のコンピュータシステムでも実現できる。
【0025】
【発明の実施の形態】
図7は、本発明の第1実施例のスペクトラム拡散クロック発生(SSCG)回路の構成を示す図である。図示のように、図1に示した回路と同様にPLL回路を使用して基準クロックCLKからM/N倍のクロックCKを発生させる回路であり、変調器22が発生するスペクトラム拡散変調信号が、図5に示すように周期が順に変化する点が従来例と異なる。
【0026】
図7に示すように,第1実施例のSSCG回路では、制御回路21が図8示すような出力コードを発生し、変調器22に出力する。変調器22は電圧アナログデジタル変換器(VDAC)であり、出力コードをアナログ電圧信号に変換する。これにより、図5の(A)に示すようなスペクトラム拡散変調アナログ電圧信号が得られる。なお、出力コードの最小ビットに対応する電圧変化幅のために電圧信号がなめらかに変化しない場合には、ローパスフィルタを使用して平滑化する。電圧加算回路16は、ループフィルタ14の一端に発生する差電圧にスペクトラム拡散変調アナログ電圧信号を加算する。これにより、VCO17に印加される電圧は、周期が順に変化しながら小さな振幅で変化し、VCO17が発生するクロックCKは周波数(周期)が小さな範囲で所定の周期で変化し、しかも変化する周期が順に変化する。
【0027】
制御回路21は、発生する出力コードを変更する必要がなければデジタル論理回路などで実現することが可能である。当業者であれば、そのような回路構成は容易に考えられるので、ここでは説明を省略する。また、制御回路21は、マイクロコンピュータやDSPなどのプログラム制御によるコンピュータシステムで実現できる。この場合には、外部からの制御に応じて出力コードを変更することも可能である。
【0028】
図9は、本発明の第2実施例のSSCG回路の構成を示す図である。第1実施例ではスペクトラム拡散変調アナログ電圧信号をデジタル処理により生成していたが、第2実施例ではアナログ処理によりスペクトラム拡散変調アナログ電圧信号を生成する。
【0029】
図10は、図9のスイッチ切替制御回路31とアナログ回路変調器32の回路構成を示す図であり、図11はアナログ変調器の動作を示す図である。図10に示すように、この回路では、異なる容量値の3個の容量素子C1〜C3が設けられており、各容量素子の一端はグランドに接続され、他端はそれぞれスイッチS1〜S3を介して共通に接続されている。各スイッチの導通/非導通はスイッチ切替制御回路31により制御される。参照番号32で示す部分は、カレントミラー回路により、定電流回路の流す電流Iに等しい電流を、スイッチS1〜S3の共通に接続された端子に供給(充電)又は端子から流出(放電)させる電流源回路である。スイッチS1〜S3の共通に接続された端子は、アナログ変調器の出力端子であり、ヒステリシスコンパレータ34に接続されている。ヒステリシスコンパレータ34は、入力されたスイッチS1〜S3の共通に接続された端子の電圧を第1と第2の基準値と比較し、その比較結果に応じて電流源回路のトランジスタTr1とTr2を制御し、電流源回路を充電状態と放電状態の間で切り換える。
【0030】
以下、図11を参照しながら図10の回路の動作を説明する。
【0031】
まず、ヒステリシスコンパレータ34の出力が「高(H)」になり、トランジスタTr1が導通し、Tr2が非導通状態になり、電流源回路は充電状態になる。スイッチ切替制御回路31は、S1を導通状態に、S2とS3を非導通状態にする選択信号を出力する。これにより、C1に電流Iが供給され、アナログ変調器出力電圧は増加する。アナログ変調器出力電圧が第1の所定値に達すると、ヒステリシスコンパレータ34の出力が「低(L)」に変化し、Tr1が非導通状態になり、Tr2が導通状態になり、電流源回路は放電状態なる。ヒステリシスコンパレータ34の出力の変化は、スイッチ切替制御回路31にも伝えられる。
これによりC1から電流Iが流出して、アナログ変調器出力電圧は減少する。
【0032】
アナログ変調器出力電圧が第2の所定値に達すると、ヒステリシスコンパレータ34の出力が「H」に変化し、Tr1が導通状態になり、Tr2が非導通状態になり、電流源回路は充電状態なる。スイッチ切替制御回路31は、ヒステリシスコンパレータ34の出力の変化に応じて、S1を非導通状態に、S2を導通状態に切り替える。S3は非導通状態のままである。これにより、C1の場合と同様に、C2の充電が開始され、アナログ変調器出力電圧が第1の所定値に達すると、ヒステリシスコンパレータ34の出力が「L」に変化し、電流源回路は放電状態なる。そして、アナログ変調器出力電圧が第2の所定値に達する。
【0033】
C1とC2は容量値が異なるので充放電に要する時間が異なり、周期の異なる三角波が得られる。C3についても同様の動作が繰り返される。このようにして、図11に示すような3つの周期の異なる同じ振幅のアナログ変調器出力が得られる。
【0034】
なお、ここでは、3個の容量素子を使用する例を説明したが、4個以上の容量素子を使用することも可能であり、また2個以上のスイッチを同時に導通状態にするように制御して複数の容量素子の容量値の和を利用して異なる周期の三角波を生成することも可能である。
【0035】
図12は、本発明の第3実施例のSSCG回路の構成を示す図であり、前述の特願2002−266631号に開示された構成に、本発明を適用した実施例である。図12に示すように、図7の第1実施例の回路と類似の構成を有し、電圧加算回路16とVCO17と制御回路21と変調器(VDAC)22の替わりに、電圧電流変換(V−I変換)回路42と電流デジタルアナログ変換器(IDAC)43と電流発振器(ICO)44と制御回路41が設けられている点が異なる。V−I変換回路42は、ループフィルタ14の端子電圧(差電圧)を差電流信号に変換する。電流可変回路に相当するIDAC43が、制御回路41からの出力コードに従って差電流信号をスペクトラム拡散変調し、変調したスペクトラム拡散変調電流信号を電流発振器(ICO)44に印加する。
【0036】
図13は周波数位相比較器の回路構成を示す図であり、図14はチャージポンプ回路13の構成を示す図である。これらの回路は第1実施例から第3実施例で使用できる。これらの回路については広く知られているので、ここでは説明を省略する。
【0037】
図15は第3実施例で使用するV−I変換回路の回路構成を、図16は第3実施例で使用するICO回路の構成を、図17は第3実施例で使用するIDAC回路の回路構成を示す。これらの回路については、特願2002−266631号に開示されており、詳しい説明は省略し、関係する動作についてのみ後述する。
【0038】
図18は、制御回路41の構成を示す図である。図示のように、制御回路41は、制御クロックを異なる分周比(ここでは1/9、1/10,1/11)で分周する3個の分周器51〜53と、いずれかの分周器の出力を選択するスイッチ55〜57と、スイッチを選択する切替制御部54と、選択された分周クロックをカウントするアップダウンカウンタ58と、アップダウンカウンタ58を制御する分周カウンタ59とを有する。アップダウンカウンタ58は、カウント値をnビットの2進コードで出力する。
【0039】
図19は、切替制御部54と分周器の動作を示す図である。分周器51〜53は、制御クロックをそれぞれの分周比で分周した3種類の分周クロックを出力する。図19に示すように、切替制御部54は、制御クロックを9×16クロックだけカウントする間、スイッチ55を導通するように選択する。従って、この間は、1/9分周クロックが出力される。切替制御部54は、制御クロックを9×16クロックだけカウントした後は、制御クロックを10×16クロックだけカウントする間スイッチ56を導通させ、次に制御クロックを11×16クロックだけカウントする間スイッチ57を導通させ、以下同じ動作を繰り返す。これにより、アップダウンカウンタ58と分周カウンタ59には、1/9分周クロック、1/10分周クロック、1/11分周クロックがこの順で順次供給される。
【0040】
図20は、アップダウンカウンタ58と分周カウンタ59の動作を示す図である。分周カウンタ59は選択された分周クロックをカウントし、カウント値が所定値になるとアップダウンカウンタ58のアップカウント動作とダウンカウント動作を切り替え、この動作を繰り返す。図20は、8カウントするとアップカウント動作とダウンカウント動作を切り替える例を示している。図8のような出力コードを生成するのであれば、14カウント毎に切り替える。アップダウンカウンタ58は、選択された分周クロックをカウントしてそのカウント値をnビットの2進コードで出力する。上記のように、供給される分周クロックの周期が変化するので、発生するコード出力も1サイクル(周期)の長さが異なることになる。アップダウンカウンタ58の出力するコードは、IDAC43に印加される。
【0041】
図17に示すように、IDAC43は、トランジスタTr11〜Tr15,Tr20,Tr30〜Tr3nで構成されるカレントミラー回路を有し、トランジスタのサイズを図示のように適宜設定することにより、Tr20にはV−I変換回路42の出力する電流Irefの90%の電流が流れ、Tr3nにはIrefの10%の電流が流れ、Tr32にはIrefの(20×1/2n-2)%の電流が流れ、Tr31にはIrefの(20×1/2n-1)%の電流が流れ、Tr30にはIrefの(20×1/2n)%の電流が流れる。出力コードのビットデータ/D0〜/Dnにより、Tr4n〜Tr40が導通状態になると対応するTr3n〜Tr30を通る電流が流れる。従って、Tr4n〜Tr40をすべて非導通状態にすると、Tr20を流れるIrefの90%の電流量が出力され、Tr4n〜Tr40をすべて導通状態にすると、Tr20を流れるIrefの90%の電流量に加えてTr3n〜Tr30を通る電流が流れ、Irefの約110%の電流量が出力される。すなわち、出力コードのビットデータ/D0〜/Dnを適当な値に設定することにより、Irefの90%から約110%の間の適当な電流量が出力される。
【0042】
従って、図20のように変化するアップダウンカウンタ58の出力コードを図17のIDAC43に印加することにより、Irefを90%から約110%の間で約2.5%ずつ9段階に変化させることが可能で、しかもその変化周期が3段階に変化することになる。これに応じて、ICO44は周波数(周期)が約2.5%ずつ±10%の間で増加と減少を繰返し、その変化周期が変化するクロックCKを発生する。また、図8のように変化する出力コードを使用すれば、約1.4%ずつ15段階に変化する信号が得られる。
【0043】
図21は、本発明の第4実施例のSSCG回路の構成を示す図である。第4実施例のSSCG回路は、第3実施例の制御回路41の代わりにマイクロコンピュータ又はDSPで図8のようなコードを生成する制御回路45を設けた点、およびIDAC43に図22に示すようなローパスフィルタ付きIDACを使用した点が第3実施例と異なる。
【0044】
マイクロコンピュータやDSPなどのプログラム制御のコンピュータシステムを使用すれば、図8のようなコードを容易に生成することが可能である。また、コンピュータシステムのメモリ容量が十分で、多数のコードを生成することが可能であれば、使用状況に応じて出力するコードを選択することも可能である。さらに、使用状況に応じてプログラムを書き換えて所望のコードが出力されるようにすることも可能である。
【0045】
また、図22のIDACは、図17のIDACの電流出力部に抵抗Rと容量Cで構されるローパスフィルタ(LPF)を設け、その出力をさらにカレントミラー回路で出力するようにした回路である。この回路により、出力コードの最小ビット/Dnの変化に起因して発生する出力電流の変化が平滑化され、グリッチ(ノイズ)を低減できる。グリッチのある電流信号がICOに供給されると、ICOはグリッチに従った高周波数の信号を出力する。そのため、PLLがロック状態から外れてしまい、基準周波数に収束できなくなるという問題を発生するが、LPF付きIDACを使用すればこのような問題を生じない。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で良好なスペクトラム拡散が可能なスペクトラム拡散クロック発生回路が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のスペクトラム拡散クロック発生(SSCG)回路の構成例を示す図である。
【図2】従来例における変調器出力(スペクトラム拡散変調信号)を示す図である。
【図3】従来例における変調器出力(スペクトラム拡散変調信号)の別の例を示す図である。
【図4】本発明の原理構成を示す図である。
【図5】本発明の原理を説明する図であり、本発明のスペクトラム拡散変調信号の例を示す図である。
【図6】本発明を適用した場合のスペクトラムの改善を示す図である。
【図7】本発明の第1実施例のSSCGの構成を示す図である。
【図8】第1実施例における制御回路の出力(コードの変化)を示す図である。
【図9】本発明の第2実施例のSSCGの構成を示す図である。
【図10】第2実施例におけるアナログ変調回路の回路構成を示す図である。
【図11】第2実施例におけるアナログ変調回路の動作を示す図である。
【図12】本発明の第3実施例のSSCGの構成を示す図である。
【図13】周波数位相比較器の回路構成を示す図である。
【図14】チャージポンプ回路の回路構成を示す図である。
【図15】電圧電流変換(V−I変換)回路の回路構成を示す図である。
【図16】電流制御発振回路(ICO)の回路構成を示す図である。
【図17】電流デジタルアナログ変換器(IDAC)の回路構成を示す図である。
【図18】第3実施例の制御回路の構成を示す図である。
【図19】第3実施例の制御回路における分周クロックの発生を説明する図である。
【図20】第3実施例の制御回路におけるアップダウンカウンタの動作を示す図である。
【図21】本発明の第4実施例のSSCGの構成を示す図である。
【図22】ローパスフィルタ付きIDACの回路構成を示す図である。
【符号の説明】
11…1/N分周器
12…周波数位相比較器
13…チャージポンプ回路
14…ループフィルタ
16…電圧加算回路
17…VCO
18…1/M分周器
21…制御回路
22…変調器(VDAC)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spread spectrum clock generation circuit that generates a clock signal whose period fluctuates by a small amount in order to reduce electromagnetic wave radiation.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have become faster and more highly integrated, electromagnetic wave radiation from the devices has become a problem. As the operating frequency increases, the wavelength of the signal becomes shorter, and the wiring length inside the connection circuit or the substrate becomes almost the same as the wavelength of the high-frequency signal. Radiation increases rapidly. Electromagnetic radiation of an electronic device using a semiconductor element that operates with a high-speed clock causes adverse effects such as a malfunction due to mutual interference between electronic devices and interference with a communication device.
[0003]
In order to solve such problems, in electronic equipment where electromagnetic radiation is a problem at present, measures such as reducing the electromagnetic radiation by improving the circuit layout etc. and reducing the leakage of electromagnetic waves to the surroundings by shielding the electromagnetic waves, etc. Has been done. However, there is a problem that it is difficult to sufficiently perform shielding for reducing electromagnetic wave radiation since portable devices and the like are required to be reduced in size and weight.
[0004]
Therefore, it has been practiced to spread the clock by slightly changing the operation clock of the semiconductor device to reduce electromagnetic wave radiation, and a spread spectrum clock generation (SSCG) circuit for generating such a clock has been developed. Proposed. (JP-A-2000-101424, etc.)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional SSCG circuit. This example is a circuit that generates a clock CK having a frequency M / N times that of a reference clock CLK using a PLL (Phase Locked Loop) circuit. This circuit includes a 1 / N divider 11, a frequency phase comparator 12, a charge pump (CP) 13, a loop filter 14, a voltage controlled oscillator (VCO) 17, a 1 / M divider 18, a modulator 15, a voltage It comprises an adder circuit 16. The frequency phase comparator 12 detects the phase difference between the 1 / N frequency-divided CLK and the 1 / M frequency-divided CK, and outputs a signal for controlling the CP 13 according to the phase difference.
The CP 13 outputs a signal for charging and discharging the loop filter 14 according to the phase difference, and a difference voltage corresponding to the phase difference is generated at one end of the loop filter 14. In a conventional clock generation circuit that does not perform spread spectrum, this difference voltage is applied to the VCO 17, and a clock having a constant cycle is generated accordingly. However, in the SSCG circuit, the modulator 15 outputs a spectrum modulation signal that fluctuates at a predetermined cycle with a small amplitude as shown in FIG. 2, and the voltage addition circuit 16 adds the spectrum modulation signal to the difference voltage to add the VCO 17 Is applied. As a result, the cycle of the generated clock CK fluctuates in a predetermined cycle around a cycle M / N times the cycle of the reference clock CLK. The rate of change of the period and the cycle are determined by the spectrum modulation signal generated by the modulator.
[0005]
Generally, a triangular wave as shown in FIG. 2 is used as the spectrum modulation signal. However, when a triangular wave is used, peaks are generated at both ends of the spectrum width generated by diffusion, so that there is a problem that electromagnetic wave radiation in this portion increases.
[0006]
Therefore, JP-A-7-235862 and JP-A-9-98152 disclose using a waveform as shown in FIG. 3 as a spectrum modulation signal. As a result, the above-mentioned peak is reduced, and electromagnetic wave radiation is reduced.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-292820 discloses a configuration in which the period of a spectrum modulation signal is randomly changed. Electromagnetic radiation is reduced by randomly changing the period.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-101424 (whole)
[Patent Document 2]
JP-A-7-235862 (FIG. 3)
[Patent Document 3]
JP-A-9-98152 (FIG. 3)
[Patent Document 4]
JP-A-8-292820 (whole)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is not easy to generate a waveform as shown in FIG. 3, and there is a problem that a circuit for generating such a waveform is large in scale and high in cost.
[0010]
Also, if the cycle of the spectrum modulation signal is changed at random, the cycle of the generated clock may change greatly in a short time. This is not preferable in terms of the operation of the SSCG circuit. In addition, when the generated clock is used in a logic circuit or the like, there is no problem in operation if the rate of change with respect to time is small even if the range of change is large. .
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to realize a spread spectrum clock generation circuit that can further reduce electromagnetic wave radiation with a simple configuration.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a spread spectrum clock generation circuit according to the present invention is characterized in that a spread spectrum modulation circuit modulates a difference signal to generate a spread spectrum modulation signal whose period changes to a plurality of different periods. . It is desirable that the cycle of the spread spectrum modulation signal changes sequentially in each cycle.
[0013]
FIG. 4 is a diagram showing the principle configuration of the spread spectrum clock generation circuit according to the present invention. As shown in FIG. 4, the spread spectrum clock generation circuit of the present invention generates a charge / discharge signal in accordance with a frequency / phase comparator 12 for detecting a phase difference between a reference clock CLK and a generated clock CK, and a detected phase difference. A charge pump 13, a loop filter 14 for generating a difference signal, a spread spectrum modulation circuit 19 for modulating the difference signal to generate a spread spectrum modulation signal, and a clock for generating a generation clock having a frequency corresponding to the spread spectrum modulation signal In the spread spectrum clock generation circuit including the generator 20, the spread spectrum modulation circuit 19 generates a spread spectrum modulation signal whose period changes to a plurality of different periods.
[0014]
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of the present invention. In the conventional SSCG circuit, a spread spectrum modulation signal of a triangular wave that changes at a constant period as shown in FIG. 2 is added to the difference signal. Therefore, for example, when an oscillation frequency of 10 MHz is modulated at 30 kHz, the spectrum components are 9.91 MHz, 9.94 MHz, 9.97 MHz, 10.00 MHz, 10.3 MHz, as shown in FIG. They are arranged at intervals of 30 kHz around 10 MHz, such as 03 MHz, 10.06 MHz, and 10.09 MHz. On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 5, the period (frequency) of the spread spectrum modulation signal is changed such that tm1 = 30 kHz, tm2 = 27 kHz, and tm3 = 33 kHz. In this case, as shown in FIG. 6B, the spectrum components are dispersed and arranged in three groups of every 27 kHz, every 30 kHz and every 33 kHz, so that the height of each spectrum is lower than that of the conventional example. Become.
[0015]
As described above, according to the present invention, since the cycle of the spread spectrum modulation signal changes to a plurality of different cycles, the spectrum is further spread as compared with the case where the cycle is constant, and the electromagnetic wave radiation can be further reduced. In addition, since the cycle of the spread spectrum modulation signal changes in order every cycle, the cycle does not change rapidly in a short time, and the cycle-to-cycle (cycle-to-cycle) which is the difference between the cycles of adjacent clock pulses is used. cycle) Jitter is small. Therefore, even when the generated clock is used for a logic circuit or the like, there is no problem in circuit operation.
[0016]
The period of the spread spectrum modulated signal may be changed at the position where the zero crossing occurs as shown in FIG. 5A, or the period may be changed at the position where the amplitude is minimum as shown in FIG. Various modifications are possible, such as changing the cycle at a position where the amplitude is maximum or at a position where the amplitude is a predetermined value. Also, the change of the cycle may be not only three kinds but also four kinds or more.
[0017]
A voltage controlled oscillator (VCO) can be used as the clock generator. When a VCO is used as a clock generator, a spread spectrum modulation signal generated by a spread spectrum modulation circuit is added to a differential voltage generated at one end of a loop filter to obtain a spread spectrum modulation signal. Apply.
[0018]
When a VCO is used as a clock generator, the spread spectrum modulation circuit can be realized by an analog circuit or a digital circuit. When the spread spectrum modulation circuit is realized by an analog circuit, for example, an analog modulator generates a spread spectrum analog voltage signal that changes at a plurality of different periods, and a voltage addition circuit adds the spread spectrum analog voltage signal to the difference signal. I do. The analog modulator includes a plurality of different capacitors, a plurality of switches for selecting one of the plurality of different capacitors, a constant current source for supplying a constant current to the selected capacitor or flowing a constant current from the selected capacitor, A hysteresis comparator for detecting that the voltage of the selected capacitor has reached the first and second predetermined voltages; and a plurality of switches for detecting that the hysteresis comparator has reached the first and second predetermined voltages. And a switch switching control circuit for switching the selection.
[0019]
When the spread spectrum modulation circuit is implemented by a digital circuit, a digital control circuit generates an output code that changes at a plurality of different periods, and a digital-to-analog conversion voltage circuit generates a spread spectrum voltage signal corresponding to the output code. A spread spectrum voltage signal is added to the difference signal by a voltage adding circuit.
[0020]
The present applicant discloses in Japanese Patent Application No. 2002-266631 that a voltage-current conversion circuit converts a differential voltage into a differential current signal without using a VCO, and a current variable circuit performs spread-spectrum modulation on the differential current signal to obtain a current oscillator. A configuration for applying a spread spectrum modulation signal to (ICO) is disclosed, and the present invention is also applicable to this.
[0021]
When the present invention is applied to the configuration disclosed in Japanese Patent Application No. 2002-266631, a voltage / current conversion circuit for converting a difference voltage into a difference current signal is further provided, and an ICO is used as a clock generator. A spread spectrum modulation circuit is provided between a digital control circuit for generating an output code that changes at a plurality of different cycles and a voltage-current conversion circuit and an ICO, and performs modulation corresponding to the output code on a difference current signal to generate a spread spectrum current. A current variable circuit for generating a modulation signal.
[0022]
The current variable circuit includes a circuit that generates a difference current signal having a predetermined ratio, and a digital-to-analog conversion current circuit that converts an output code into a spread spectrum current signal of an analog signal and adds it to the difference current signal having a predetermined ratio. This is achieved by: It is desirable that the current variable circuit further includes a low-pass filter that removes a high-frequency component.
[0023]
The digital control circuit includes a plurality of frequency dividers having different division ratios for dividing the clock, a switching controller for sequentially selecting outputs of the plurality of frequency dividers, and an up / down counter for counting the selected divided clock. This is realized by providing a counter that counts the frequency-divided clock and switches between the up operation and the down operation of the up / down counter at every predetermined count.
[0024]
Further, the digital control circuit can be realized by a computer system under program control.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a spread spectrum clock generation (SSCG) circuit according to the first embodiment of the present invention. As shown in the drawing, a circuit that generates an M / N-fold clock CK from the reference clock CLK using a PLL circuit in the same manner as the circuit shown in FIG. 1. The spread spectrum modulation signal generated by the modulator 22 is: The difference from the conventional example is that the period changes sequentially as shown in FIG.
[0026]
As shown in FIG. 7, in the SSCG circuit of the first embodiment, the control circuit 21 generates an output code as shown in FIG. The modulator 22 is a voltage analog-to-digital converter (VDAC), and converts an output code into an analog voltage signal. As a result, a spread spectrum modulated analog voltage signal as shown in FIG. If the voltage signal does not change smoothly due to the voltage change width corresponding to the minimum bit of the output code, smoothing is performed using a low-pass filter. The voltage adding circuit 16 adds a spread spectrum modulated analog voltage signal to a difference voltage generated at one end of the loop filter 14. Thus, the voltage applied to the VCO 17 changes with a small amplitude while the cycle changes sequentially, and the clock CK generated by the VCO 17 changes at a predetermined cycle in a small frequency (cycle) range, and the changing cycle is changed. It changes in order.
[0027]
The control circuit 21 can be realized by a digital logic circuit or the like if there is no need to change the generated output code. Those skilled in the art can easily think of such a circuit configuration, and thus the description is omitted here. Further, the control circuit 21 can be realized by a computer system controlled by a program such as a microcomputer or a DSP. In this case, it is possible to change the output code in accordance with external control.
[0028]
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the SSCG circuit according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the spread spectrum modulated analog voltage signal is generated by digital processing. In the second embodiment, the spread spectrum modulated analog voltage signal is generated by analog processing.
[0029]
FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration of the switch switching control circuit 31 and the analog circuit modulator 32 of FIG. 9, and FIG. 11 is a diagram showing an operation of the analog modulator. As shown in FIG. 10, in this circuit, three capacitance elements C1 to C3 having different capacitance values are provided, one end of each capacitance element is connected to the ground, and the other end is connected via switches S1 to S3, respectively. Connected in common. The conduction / non-conduction of each switch is controlled by the switch switching control circuit 31. A portion indicated by reference numeral 32 is a current for supplying (charging) or flowing out (discharging) a current equal to the current I flowing from the constant current circuit to the commonly connected terminals of the switches S1 to S3 by the current mirror circuit. The source circuit. The commonly connected terminals of the switches S1 to S3 are the output terminals of the analog modulator, and are connected to the hysteresis comparator 34. The hysteresis comparator 34 compares the input voltage of the commonly connected terminals of the switches S1 to S3 with the first and second reference values, and controls the transistors Tr1 and Tr2 of the current source circuit according to the comparison result. Then, the current source circuit is switched between the charge state and the discharge state.
[0030]
Hereinafter, the operation of the circuit of FIG. 10 will be described with reference to FIG.
[0031]
First, the output of the hysteresis comparator 34 becomes “high (H)”, the transistor Tr1 is turned on, Tr2 is turned off, and the current source circuit is charged. The switch switching control circuit 31 outputs a selection signal for setting S1 to a conductive state and setting S2 and S3 to a non-conductive state. As a result, the current I is supplied to C1, and the analog modulator output voltage increases. When the analog modulator output voltage reaches the first predetermined value, the output of the hysteresis comparator 34 changes to “low (L)”, Tr1 is turned off, Tr2 is turned on, and the current source circuit is turned on. A discharge state occurs. A change in the output of the hysteresis comparator 34 is also transmitted to the switch switching control circuit 31.
As a result, the current I flows out of C1, and the output voltage of the analog modulator decreases.
[0032]
When the output voltage of the analog modulator reaches the second predetermined value, the output of the hysteresis comparator 34 changes to "H", Tr1 becomes conductive, Tr2 becomes nonconductive, and the current source circuit becomes charged. . The switch switching control circuit 31 switches S1 to a non-conductive state and S2 to a conductive state according to a change in the output of the hysteresis comparator 34. S3 remains non-conductive. Thus, as in the case of C1, the charging of C2 is started, and when the output voltage of the analog modulator reaches the first predetermined value, the output of the hysteresis comparator 34 changes to "L" and the current source circuit discharges. State. Then, the analog modulator output voltage reaches the second predetermined value.
[0033]
Since C1 and C2 have different capacitance values, the times required for charging and discharging are different, and triangular waves having different periods can be obtained. The same operation is repeated for C3. In this way, analog modulator outputs having the same amplitude and three different periods as shown in FIG. 11 are obtained.
[0034]
Here, an example in which three capacitance elements are used has been described. However, four or more capacitance elements can be used, and control is performed so that two or more switches are simultaneously turned on. It is also possible to generate triangular waves having different periods by using the sum of the capacitance values of a plurality of capacitance elements.
[0035]
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an SSCG circuit according to a third embodiment of the present invention, which is an embodiment in which the present invention is applied to the configuration disclosed in the aforementioned Japanese Patent Application No. 2002-266631. As shown in FIG. 12, it has a configuration similar to that of the circuit of the first embodiment shown in FIG. 7, and instead of the voltage adding circuit 16, the VCO 17, the control circuit 21, and the modulator (VDAC) 22, the voltage-current conversion (V -I conversion) circuit 42, a current digital-to-analog converter (IDAC) 43, a current oscillator (ICO) 44, and a control circuit 41. The VI conversion circuit 42 converts a terminal voltage (difference voltage) of the loop filter 14 into a difference current signal. The IDAC 43 corresponding to the current variable circuit performs spread spectrum modulation on the difference current signal according to the output code from the control circuit 41, and applies the modulated spread spectrum modulated current signal to the current oscillator (ICO) 44.
[0036]
FIG. 13 is a diagram showing a circuit configuration of the frequency phase comparator, and FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the charge pump circuit 13. These circuits can be used in the first to third embodiments. Since these circuits are widely known, description thereof is omitted here.
[0037]
FIG. 15 shows a circuit configuration of a VI conversion circuit used in the third embodiment, FIG. 16 shows a configuration of an ICO circuit used in the third embodiment, and FIG. 17 shows a circuit of an IDAC circuit used in the third embodiment. The configuration is shown. These circuits are disclosed in Japanese Patent Application No. 2002-266631, and a detailed description thereof will be omitted. Only relevant operations will be described later.
[0038]
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of the control circuit 41. As shown in the figure, the control circuit 41 includes three frequency dividers 51 to 53 for dividing the control clock at different frequency division ratios (here, 1/9, 1/10, 1/11), Switches 55 to 57 for selecting the output of the frequency divider, a switching control unit 54 for selecting the switch, an up / down counter 58 for counting the selected frequency-divided clock, and a frequency division counter 59 for controlling the up / down counter 58 And The up / down counter 58 outputs the count value in an n-bit binary code.
[0039]
FIG. 19 is a diagram illustrating operations of the switching control unit 54 and the frequency divider. The frequency dividers 51 to 53 output three types of frequency-divided clocks obtained by dividing the control clock by the respective frequency division ratios. As shown in FIG. 19, the switching control unit 54 selects the switch 55 to be conductive while counting the control clock by 9 × 16 clocks. Therefore, during this time, the 1/9 frequency-divided clock is output. After counting the control clock by 9 × 16 clocks, the switching control unit 54 turns on the switch 56 while counting the control clock by 10 × 16 clocks, and then switches by turning on the switch while counting the control clock by 11 × 16 clocks. Then, the same operation is repeated. Thus, the 1/9 frequency-divided clock, the 1/10 frequency-divided clock, and the 1/11 frequency-divided clock are sequentially supplied to the up-down counter 58 and the frequency-divider counter 59 in this order.
[0040]
FIG. 20 is a diagram showing operations of the up / down counter 58 and the frequency dividing counter 59. The frequency dividing counter 59 counts the selected frequency-divided clock, and when the count value reaches a predetermined value, switches between the up-counting operation and the down-counting operation of the up-down counter 58 and repeats this operation. FIG. 20 shows an example of switching between an up-count operation and a down-count operation when 8 counts are performed. If an output code as shown in FIG. 8 is generated, the output code is switched every 14 counts. The up / down counter 58 counts the selected frequency-divided clock and outputs the count value as an n-bit binary code. As described above, since the cycle of the supplied divided clock changes, the length of one cycle (cycle) of the generated code output also differs. The code output from the up / down counter 58 is applied to the IDAC 43.
[0041]
As shown in FIG. 17, the IDAC 43 has a current mirror circuit including transistors Tr11 to Tr15, Tr20, and Tr30 to Tr3n. By appropriately setting the size of the transistor as shown in FIG. A current of 90% of the current Iref output from the I conversion circuit 42 flows, a current of 10% of Iref flows in Tr3n, and a current (20 × 1/2) of Iref in Tr32. n-2 )% Of the current flows through Tr31 and (20 × 1/2) of Iref n-1 )% Of the current flows, and Tr30 has (20 × 1/2) of Iref. n )% Current flows. When the Tr4n to Tr40 are turned on by the bit data / D0 to / Dn of the output code, a current flows through the corresponding Tr3n to Tr30. Therefore, when all of Tr4n to Tr40 are made non-conductive, a current amount of 90% of Iref flowing through Tr20 is output. A current flows through Tr3n to Tr30, and a current amount of about 110% of Iref is output. That is, by setting the bit data / D0 to / Dn of the output code to an appropriate value, an appropriate amount of current between 90% and about 110% of Iref is output.
[0042]
Therefore, by applying the output code of the up / down counter 58 changing as shown in FIG. 20 to the IDAC 43 of FIG. 17, Iref is changed in nine steps of about 2.5% from 90% to about 110% in steps of about 2.5%. Is possible, and the change cycle is changed in three stages. In response to this, the ICO 44 repeatedly increases and decreases the frequency (period) by about 2.5% within ± 10%, and generates a clock CK whose changing period changes. If an output code that changes as shown in FIG. 8 is used, a signal that changes in about 1.4% in 15 steps can be obtained.
[0043]
FIG. 21 is a diagram showing the configuration of the SSCG circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The SSCG circuit of the fourth embodiment differs from the control circuit 41 of the third embodiment in that a control circuit 45 for generating a code as shown in FIG. 8 by a microcomputer or a DSP is provided. The third embodiment differs from the third embodiment in that an IDAC with a low-pass filter is used.
[0044]
If a computer system controlled by a program such as a microcomputer or a DSP is used, a code as shown in FIG. 8 can be easily generated. If the memory capacity of the computer system is sufficient and a large number of codes can be generated, it is also possible to select a code to be output according to a use situation. Furthermore, it is also possible to rewrite the program according to the use situation and to output a desired code.
[0045]
The IDAC in FIG. 22 is a circuit in which a low-pass filter (LPF) composed of a resistor R and a capacitor C is provided in a current output section of the IDAC in FIG. 17, and the output is further output by a current mirror circuit. . With this circuit, a change in output current caused by a change in the minimum bit / Dn of the output code is smoothed, and glitches (noise) can be reduced. When a current signal having a glitch is supplied to the ICO, the ICO outputs a high-frequency signal according to the glitch. Therefore, a problem occurs in that the PLL is out of the locked state and cannot be converged to the reference frequency. However, if the IDAC with LPF is used, such a problem does not occur.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a spread spectrum clock generation circuit capable of performing good spread spectrum with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional spread spectrum clock generation (SSCG) circuit.
FIG. 2 is a diagram showing a modulator output (spread spectrum modulation signal) in a conventional example.
FIG. 3 is a diagram showing another example of a modulator output (spread spectrum modulation signal) in a conventional example.
FIG. 4 is a diagram showing a principle configuration of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of the present invention and is a diagram illustrating an example of a spread spectrum modulation signal according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an improvement in spectrum when the present invention is applied.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an SSCG according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an output (code change) of the control circuit in the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an SSCG according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit configuration of an analog modulation circuit according to a second embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating an operation of the analog modulation circuit according to the second embodiment.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an SSCG according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a circuit configuration of a frequency phase comparator.
FIG. 14 is a diagram showing a circuit configuration of a charge pump circuit.
FIG. 15 is a diagram showing a circuit configuration of a voltage-current conversion (VI conversion) circuit.
FIG. 16 is a diagram showing a circuit configuration of a current control oscillation circuit (ICO).
FIG. 17 is a diagram showing a circuit configuration of a current digital-to-analog converter (IDAC).
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a control circuit according to a third embodiment.
FIG. 19 is a diagram illustrating generation of a frequency-divided clock in the control circuit according to the third embodiment.
FIG. 20 is a diagram illustrating an operation of an up / down counter in the control circuit according to the third embodiment.
FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration of an SSCG according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing a circuit configuration of an IDAC with a low-pass filter.
[Explanation of symbols]
11 ... 1 / N frequency divider
12 ... frequency phase comparator
13 ... Charge pump circuit
14 ... Loop filter
16 ... Voltage addition circuit
17… VCO
18 1 / M frequency divider
21 ... Control circuit
22 ... Modulator (VDAC)

Claims (10)

基準クロックと生成クロックの位相差を検出する周波数位相比較器と、
前記周波数位相比較器の検出した位相差に応じて充放電信号を発生するチャージポンプと、
前記充電信号に応じた差信号を発生するループフィルタと、
前記差信号を変調してスペクトラム拡散変調信号を生成するスペクトラム拡散変調回路と、
前記スペクトラム拡散変調信号に応じた周波数の生成クロックを発生するクロック発生器とを備えるスペクトラム拡散クロック発生回路において、
前記スペクトラム拡散変調回路は、周期が複数の異なる周期に変化するスペクトラム拡散変調信号を生成することを特徴とするスペクトラム拡散クロック発生回路。
A frequency-phase comparator for detecting a phase difference between the reference clock and the generated clock;
A charge pump that generates a charge / discharge signal according to the phase difference detected by the frequency phase comparator,
A loop filter that generates a difference signal according to the charging signal;
A spread spectrum modulation circuit that modulates the difference signal to generate a spread spectrum modulation signal,
A clock generator that generates a generated clock having a frequency corresponding to the spread spectrum modulated signal,
The spread-spectrum modulation circuit according to claim 1, wherein the spread-spectrum modulation circuit generates a spread-spectrum modulation signal whose cycle changes to a plurality of different cycles.
前記スペクトラム拡散変調信号は、周期が1周期毎に順に変化する請求項1に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。2. The spread spectrum clock generation circuit according to claim 1, wherein said spread spectrum modulation signal has a cycle that changes in order every cycle. 前記クロック発生器は、電圧制御発振器である請求項1に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。2. The spread spectrum clock generation circuit according to claim 1, wherein said clock generator is a voltage controlled oscillator. 前記スペクトラム拡散変調回路は、複数の異なる周期で変化するスペクトラム拡散アナログ電圧信号を発生するアナログ変調器と、前記差信号に前記スペクトラム拡散アナログ電圧信号を加算する電圧加算回路とを備える請求項3に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。The spread spectrum modulation circuit according to claim 3, further comprising: an analog modulator that generates a spread spectrum analog voltage signal that changes at a plurality of different periods; and a voltage addition circuit that adds the spread spectrum analog voltage signal to the difference signal. A spread-spectrum clock generation circuit as described. 前記アナログ変調器は、複数の異なる容量と、前記複数の異なる容量の1つを選択する複数のスイッチと、選択した容量に一定電流を供給し又は選択した容量から前記一定電流を流出させる定電流源と、選択された容量の電圧が第1及び第2の所定電圧に達したことを検出するヒステリシス比較器と、前記ヒステリシス比較器が前記第1及び第2の所定電圧に達したことを検出すると前記複数のスイッチの選択を切り換えるスイッチ切替制御回路とを備える請求項4に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。The analog modulator includes a plurality of different capacitors, a plurality of switches for selecting one of the plurality of different capacitors, and a constant current for supplying a constant current to the selected capacitor or flowing the constant current from the selected capacitor. A source, a hysteresis comparator for detecting that the voltage of the selected capacitor has reached the first and second predetermined voltages, and detecting that the hysteresis comparator has reached the first and second predetermined voltages. 5. The spread spectrum clock generation circuit according to claim 4, further comprising: a switch switching control circuit that switches the selection of the plurality of switches. 前記スペクトラム拡散変調回路は、複数の異なる周期で変化する出力コードを発生するデジタル制御回路と、前記出力コードに応じたスペクトラム拡散電圧信号を発生する電圧デジタルアナログ変換回路と、前記差信号に前記スペクトラム拡散電圧信号を加算する電圧加算回路とを備える請求項3に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。The spread spectrum modulation circuit includes a digital control circuit that generates an output code that changes at a plurality of different periods; a voltage digital-to-analog conversion circuit that generates a spread spectrum voltage signal corresponding to the output code; 4. The spread spectrum clock generation circuit according to claim 3, further comprising a voltage addition circuit for adding a spread voltage signal. 電圧信号である前記差信号を差電流信号に変換する電圧電流変換回路を更に備え、
前記クロック発生器は、電流制御発振器であり、
前記スペクトラム拡散変調回路は、複数の異なる周期で変化する出力コードを発生するデジタル制御回路と、前記電圧電流変換回路と前記電流制御発振器の間に設けられ、前記差電流信号を前記出力コードに応じて変調してスペクトラム拡散電流変調信号を生成する電流可変回路とを備える請求項1に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。
A voltage-current conversion circuit that converts the difference signal, which is a voltage signal, into a difference current signal,
The clock generator is a current controlled oscillator,
The spread spectrum modulation circuit is provided between the voltage-current conversion circuit and the current control oscillator, and a digital control circuit that generates an output code that changes at a plurality of different periods, and the difference current signal corresponds to the output code. A spread-spectrum clock generating circuit according to claim 1, further comprising: a current variable circuit that generates a spread-spectrum current modulation signal by performing modulation.
前記電流可変回路は、所定の比率の前記差電流信号を発生する回路と、前記出力コードをアナログ信号のスペクトラム拡散電流信号に変換して差電流信号に加算する電流デジタルアナログ変換回路とを備える請求項7に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。The current variable circuit includes a circuit that generates the difference current signal at a predetermined ratio, and a current digital-to-analog conversion circuit that converts the output code into a spread spectrum current signal of an analog signal and adds the signal to a difference current signal. Item 8. A spread spectrum clock generation circuit according to item 7. 前記デジタル制御回路は、クロックを分周する分周比の異なる複数の分周器と、前記複数の分周器の出力を順に選択する切替コントローラと、選択された分周クロックをカウントするアップダウンカウンタと、前記分周クロックをカウントして所定カウント数毎に前記アップダウンカウンタのアップ動作とダウン動作を切り替えるカウンタとを備える請求項6又は7に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。The digital control circuit includes a plurality of frequency dividers having different division ratios for dividing a clock, a switching controller for sequentially selecting outputs of the plurality of frequency dividers, and an up / down controller for counting the selected divided clock. 8. The spread spectrum clock generation circuit according to claim 6, further comprising a counter, and a counter that counts the frequency-divided clock and switches between an up operation and a down operation of the up / down counter at every predetermined count. 前記デジタル制御回路は、プログラム制御のコンピュータシステムである請求項6又は7に記載のスペクトラム拡散クロック発生回路。8. The spread spectrum clock generation circuit according to claim 6, wherein said digital control circuit is a computer system controlled by a program.
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