JP2004214932A - クロック信号再生pll回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明では、アナログ/ディジタル変換手段と位相誤差信号生成手段とデシメーション手段と平滑手段とデルタシグマ変調手段とディジタル/アナログ変換手段と発振手段とでPLL回路を形成し、前記位相誤差信号生成手段、前記デシメーション手段、前記平滑手段、前記デルタシグマ変調手段、及び前記ディジタル/アナログ変換手段を再生したクロック信号に同期させて動作させることにした。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック信号再生PLL回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、音声や画像や文書などの大量のデータを記録しておくために光ディスク記録媒体や光磁気ディスク記録媒体などの記録媒体が利用されている。これらの記録媒体には、データをEFM(Eight to Fourteen Modulation)などによってチャネルコーディングした無線周波数帯のRF(Radio Frequency)信号で記録している。
【0003】
そのため、記録媒体に書込まれたRF信号からデータを再生する場合には、専用の再生装置を使用していた。
【0004】
そして、再生装置においては、RF信号からデータを正確に再生するために、内部の処理回路を同期させて動作させるためのクロック信号をRF信号から再生する必要があり、そのための回路としてクロック信号再生PLL(Phase Locked
Loop)回路が設けられていた。
【0005】
このクロック信号再生PLL回路としては、従来から複数種類のものが提案されてきているが、その中でも図4に示すクロック信号再生PLL回路101は、温度変化に起因するドリフトの影響を受けず、オフセット補正を行わないでも安定した動作を行う回路として注目されている(たとえば、特許文献1参照。)。
【0006】
このクロック信号再生PLL回路101は、図4に示すように、アナログ/ディジタル変換手段102と位相誤差信号生成手段103と平滑手段104とディジタル/アナログ変換手段105と発振手段106とをループ状に接続して構成している。
【0007】
そして、クロック信号再生PLL回路101では、次のようにして入力信号S101からクロック信号S106を再生している。
【0008】
まず、クロック信号再生PLL回路101は、アナログ/ディジタル変換手段102において、クロック信号S106でサンプリングした入力信号S101をディジタル化することによってディジタル入力信号S102に変換する。
【0009】
次に、位相誤差信号生成手段103において、2個の連続したディジタル入力信号S102に基づいて入力信号S101とクロック信号S106との位相誤差をディジタル的に算出することでディジタル位相誤差信号S103を生成する。
【0010】
次に、平滑手段104において、ディジタル位相誤差信号S103を平滑化することによって平滑位相誤差信号S104を生成する。
【0011】
次に、ディジタル/アナログ変換手段105において、平滑位相誤差信号S104をアナログ化することによってアナログ位相誤差信号S105に変換する。
【0012】
最後に、発振手段106において、アナログ位相誤差信号S105の電圧に応じた周波数で発振することによってクロック信号S106を発生する。このクロック信号S106は、再びアナログ/ディジタル変換手段102にサンプリング信号として入力される。
【0013】
このように、クロック信号再生PLL回路101は、入力信号S101とクロック信号S106とを直接比較することによって位相誤差を検出するのではなく、位相誤差信号生成手段103において、アナログ/ディジタル変換手段102で連続してディジタル化されたディジタル入力信号S102に基づいて入力信号S101とクロック信号S106との位相誤差をディジタル的に算出している点に特徴があり、これにより、温度変化に起因するドリフトの影響を受けず、オフセット補正を行わないでも安定した動作を行えるようにしている。
【0014】
【特許文献1】
特開平8−154053号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年においては、記録媒体への記録方式が多様化されるとともに再生装置が高倍速化され、それに伴って、入力信号S101の転送レートが多様化・高速化されてきており、かかる入力信号S101の転送レートの多様化・高速化に従来のクロック信号再生PLL回路101では対応することができなくなるおそれがあった。
【0016】
すなわち、従来のクロック信号再生PLL回路101にあっては、入力信号S101を各手段で順次処理してクロック信号S106を再生するように構成しているため、入力信号S101の転送レートが予め決まった所定の範囲内の場合に最適な特性を得られる構成となっており、入力信号の転送レートが一定となるCLV(ConstantLinear Velocity)方式で記録された記録媒体の再生には適するものの、入力信号の転送レートが変化するCAV(Constant Angular Velocity)方式などの他の方式で記録された記録媒体の再生には適しておらず、記録媒体への記録方式の多様化に伴って入力信号の転送レートが多様化した場合に対応することができないおそれがあった。
【0017】
また、従来のクロック信号再生PLL回路101にあっては、ディジタル/アナログ変換手段105において多ビットのディジタル信号を高振幅のアナログ信号に高速度で変換しなければならないため、高速動作可能なD/Aコンバータで一旦小振幅のアナログ信号に変換した後に、増幅器で高振幅のアナログ信号に増幅せざるを得ず、ディジタル/アナログ変換手段105の回路規模が増大していた。
【0018】
しかも、再生装置の高倍速化に伴って入力信号の転送レートが高速化した場合には、さらにディジタル/アナログ変換手段105を構成するD/Aコンバータに負担がかかることになり、市販のD/Aコンバータを使用することができなくなって専用のD/Aコンバータを開発する必要が生じ、そのために多大な労力や時間を要するおそれがあった。
【0019】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1に係る本発明では、再生クロック信号でサンプリングした入力信号をディジタル入力信号に変換するためのアナログ/ディジタル変換手段と、2個の連続した前記ディジタル入力信号に基づいて前記入力信号と前記クロック信号との位相誤差をディジタル的に算出することによってディジタル位相誤差信号を生成するための位相誤差信号生成手段と、前記ディジタル位相誤差信号の高域成分を除去することによって狭帯域位相誤差信号を生成するためのデシメーション手段と、前記狭帯域位相誤差信号を平滑化することによって平滑位相誤差信号を生成するための平滑手段と、前記平滑位相誤差信号をデルタシグマ変調することによって変調位相誤差信号に変換するためのデルタシグマ変調手段と、前記変調位相誤差信号をアナログ位相誤差信号に変換するためのディジタル/アナログ変換手段と、前記アナログ位相誤差信号に応じた周波数で発振することによってクロック信号を発生するための発振手段とを具備し、前記位相誤差信号生成手段、前記デシメーション手段、前記平滑手段、前記デルタシグマ変調手段、及びディジタル/アナログ変換手段を前記クロック信号に同期させて動作させることにした。
【0020】
また、請求項2に係る本発明では、請求項1に係る本発明において、前記クロック信号を分周することによって分周クロック信号を生成するための分周手段を具備するとともに、前記平滑手段と前記デルタシグマ変調手段と前記ディジタル/アナログ変換手段とを前記分周クロック信号に同期させて動作させることにした。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0022】
本発明に係るクロック信号再生PLL回路1は、入力信号S1からクロック信号S8を再生する回路であり、図1に示すように、アナログ/ディジタル変換手段2と位相誤差信号生成手段3とデシメーション手段4と平滑手段5とデルタシグマ変調手段6とディジタル/アナログ変換手段7と発振手段8とを順に接続するとともに、再生したクロック信号S8をサンプリング信号としてアナログ/ディジタル変換手段2に入力することによって各手段を閉ループ状に接続している。なお、アナログ/ディジタル変換手段2に入力される入力信号S1は、記録媒体から読出したRF信号に波形等価処理や自動ゲイン調節処理などを施したものである。
【0023】
また、クロック信号再生PLL回路1は、再生したクロック信号S8を同期信号として位相誤差信号生成手段3に入力するとともに、分周手段9を介して同期信号としてデシメーション手段4、平滑手段5、デルタシグマ変調手段6、及びディジタル/アナログ変換手段7に入力している。
【0024】
このクロック信号再生PLL回路1を構成する各手段の機能や構造について説明すると、アナログ/ディジタル変換手段2は、クロック信号再生PLL回路1で再生したクロック信号S8で入力信号S1をサンプリングするとともに、サンプリングした入力信号S1をディジタル化することによってディジタル入力信号S2に変換するものであり、A/Dコンバータを使用している。
【0025】
また、位相誤差信号生成手段3は、アナログ/ディジタル変換手段2で連続してディジタル化されたディジタル入力信号S2に基づいて入力信号S1とクロック信号S8との位相誤差をディジタル的に算出することによってディジタル位相誤差信号S3を生成するものであり(なお、位相誤差の具体的な算出方法については、たとえば特開平8−154053号公報に記載されている周知の算出方法を利用することができる。)、演算処理回路で構成している。
【0026】
また、デシメーション手段4は、位相誤差信号生成手段3で生成されたディジタル位相誤差信号S3の高域成分を除去して1/M倍の帯域に狭めることによって狭帯域位相誤差信号S4を生成するものであり、演算処理回路で構成している。
【0027】
また、平滑手段5は、デシメーション手段4で生成された狭帯域位相誤差信号S4を平滑化することによって平滑位相誤差信号S5を生成するものであり、ループフィルタ回路で構成している。
【0028】
また、デルタシグマ変調手段6は、平滑手段5で生成された平滑位相誤差信号S5をデルタシグマ変調することによって変調位相誤差信号S6に変換するものであり(なお、デルタシグマ変調の具体的な変調方法については、たとえば特開2002−314425号公報に記載されている周知の変調方法を利用することができる。)、演算処理回路で構成している。
【0029】
また、ディジタル/アナログ変換手段7は、デルタシグマ変調手段6で変調した変調位相誤差信号S6をアナログ化することによってアナログ位相誤差信号S7に変換するものであり、D/Aコンバータを使用している。
【0030】
また、発振手段8は、ディジタル/アナログ変換手段7で変換したアナログ位相誤差信号S7の電圧に応じた周波数で発振することによってクロック信号S8を生成するものであり、電圧制御型発振回路で構成している。
【0031】
また、分周手段9は、クロック信号S8を1/Nに分周することによって分周クロック信号S9を生成するものであり、分周回路で構成している。
【0032】
そして、クロック信号再生PLL回路1は、次のようにして入力信号S1からクロック信号をS8を生成している。
【0033】
まず、クロック信号再生PLL回路1は、アナログ/ディジタル変換手段2において、入力信号S1をクロック信号S8でサンプリングするとともに、その入力信号S1をディジタル化することによってディジタル入力信号S2に変換する。
【0034】
次に、位相誤差信号生成手段3において、2個の連続したディジタル入力信号S2に基づいて入力信号S1とクロック信号S8との位相誤差をディジタル的に算出することによってディジタル位相誤差信号S3を生成する。
【0035】
次に、デシメーション手段4において、ディジタル位相誤差信号S3の帯域を1/Mに狭めることによって狭帯域位相誤差信号S4を生成する。
【0036】
次に、平滑手段5において、狭帯域位相誤差信号S4を平滑化することによって平滑位相誤差信号S5を生成する。
【0037】
次に、デルタシグマ変調手段6において、平滑位相誤差信号S5をデルタシグマ変調することによって変調位相誤差信号S6に変換する。
【0038】
次に、ディジタル/アナログ変換手段7において、変調位相誤差信号S6をアナログ化することによってアナログ位相誤差信号S7に変換する。
【0039】
最後に、発振手段8において、ディジタル/アナログ変換手段7で変換したアナログ位相誤差信号S7の電圧に応じた周波数で発振することによってクロック信号S8を生成する。
【0040】
発振手段8で生成されたクロック信号S8は、アナログ/ディジタル変換手段2にサンプリング信号として入力されるとともに、位相誤差信号生成手段3に同期信号として入力される。また、クロック信号S8は、分周手段9に入力される。そして、分周手段9によってクロック信号S8を1/N分周した分周クロック信号S9は、デシメーション手段4、平滑手段5、デルタシグマ変調手段6、及びディジタル/アナログ変換手段7に同期信号として入力される。
【0041】
したがって、クロック信号再生PLL回路1は、再生したクロック信号S8に同期させて位相誤差信号生成手段3、デシメーション手段4、平滑手段5、デルタシグマ変調手段6、及びディジタル/アナログ変換手段7を動作させており、特に、平滑手段5、デルタシグマ変調手段6、及びディジタル/アナログ変換手段7をクロック信号S8を1/Nに分周した分周クロック信号S9に同期させて動作させている。
【0042】
そのため、クロック信号再生PLL回路1は、ディジタル/アナログ変換手段2に入力される入力信号S1の転送レートが変化しても、クロック信号S8に同期して各手段が動作して、入力信号S1からクロック信号S8を良好に再生することができる。
【0043】
このように、クロック信号再生PLL回路1は、入力信号S1の転送レートが一定の場合に限られず、入力信号S1の転送レートが変化する場合であっても、良好にクロック信号S8の再生を行うことができ、これにより、再生装置の多様化に伴う転送レートの多様化にも良好に対応することができる。なお、上記したクロック信号再生PLL回路1では、デルタシグマ変調手段6及びディジタル/アナログ変換手段7を分周クロック信号S9に同期させて動作させているが、クロック信号S8に同期させて動作させてもよい。
【0044】
しかも、クロック信号再生PLL回路1は、デシメーション手段4によって位相誤差信号の高域成分を除去して1/Mに帯域を狭めるとともに、デルタシグマ変調手段6によって位相誤差信号をデルタシグマ変調している。
【0045】
そのため、クロック信号再生PLL回路1は、ディジタル/アナログ変換手段7で処理する位相誤差信号のビット数を低減させることができ、ディジタル/アナログ変換手段7での処理の負担を軽減させることができるので、ディジタル/アナログ変換手段7を安価なD/Aコンバータだけで構成することができ、ディジタル/アナログ変換手段7の回路規模を縮小することができ、また、専用のD/Aコンバータを開発する労力や時間を省くことができる。
【0046】
特に、クロック信号再生PLL回路1は、デシメーション手段4で位相誤差信号の帯域を1/Mに狭めることによって、後続の平滑手段5、デルタシグマ変調手段6、及びディジタル/アナログ変換手段7を低速で動作できるようにするとともに、クロック信号S8を1/Nに分周した分周クロック信号S9に同期させてこれらの平滑手段5、デルタシグマ変調手段6、及びディジタル/アナログ変換手段7を動作させているため、ディジタル/アナログ変換手段7での処理の負担をより一層軽減させることができる。
【0047】
これにより、クロック信号再生PLL回路1は、ディジタル/アナログ変換手段7をより安価なD/Aコンバータだけで構成することができる。
【0048】
上記のクロック信号再生PLL回路1では、ディジタル/アナログ変換手段7としてD/Aコンバータを用いているが、ディジタル/アナログ変換手段7は、変調位相誤差信号S6をアナログ化することによってアナログ位相誤差信号S7に変換できればよく、図2に示すクロック信号再生PLL回路1’のように、ディジタル/アナログ変換手段7’としてPWM(Pulse Width Modulation)回路を用いてもよい。この場合には、PWM回路で変換するビット数mに応じて、分周クロック信号S9のクロック周波数の2m倍以上のクロック周波数を有するクロック信号CLK1が必要となる(たとえば、8ビット相当に変換するのであれば、分周クロック信号S9のクロック周波数の28倍のクロック周波数を有するクロック信号が必要となる。)。D/Aコンバータを使用する回路構成に対して高速クロックが必要となるものの、ロジック回路のみで回路を構成することができるので、回路構成を簡略化することができる。
【0049】
また、上記のクロック信号再生PLL回路1では、デルタシグマ変調手段6を用いているため、ディジタル/アナログ変換手段7で低ビットの信号を用いて高精度に発振手段8を制御できるようにしている。
【0050】
これは、図3に示すクロック信号再生PLL回路1’’のように、デルタシグマ変調手段6の前に平滑位相誤差信号S5をオーバーサンプリングするためのオーバーサンプリング手段10を設け、オーバーサンプリングした平滑位相誤差信号S5’を用いてデルタシグマ変調手段6でデルタシグマ変調することで、デルタシグマ変調手段6のS/N比を向上させることができる。
【0051】
かかる図3に示すクロック信号再生PLL回路1’’では、平滑手段は分周クロック信号S9で演算し、クロック信号S8でN倍のオーバーサンプリング及びデルタシグマ変調を行い、クロック信号S8に対して2m以上のクロック周波数のクロック信号CLK2となるPWM回路でPLL回路を構成しており、ディジタル回路の構成を工夫することによって、回路構成を簡略化することができるととともに、S/N比を向上させることができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0053】
すなわち、請求項1に係る本発明では、クロック信号再生PLL回路を構成する位相誤差信号生成手段、デシメーション手段、平滑手段、デルタシグマ変調手段、及びディジタル/アナログ変換手段をクロック信号に同期させて動作させているため、入力信号の転送レートが一定の場合に限られず、入力信号の転送レートが変化する場合であっても、良好にクロック信号の再生を行うことができ、これにより、再生装置の多様化に伴う転送レートの多様化にも良好に対応することができる。
【0054】
しかも、デシメーション手段によって位相誤差信号の帯域を1/Mに狭めるとともに、デルタシグマ変調手段によって位相誤差信号をデルタシグマ変調しているため、ディジタル/アナログ変換手段で処理する位相誤差信号のビット数を低減させることができ、ディジタル/アナログ変換手段での処理の負担を軽減させることができるので、ディジタル/アナログ変換手段を安価なD/Aコンバータだけで構成することができ、ディジタル/アナログ変換手段の回路規模を縮小することができる。
【0055】
また、請求項2に係る本発明では、クロック信号を1/Nに分周した分周クロック信号に同期させてデルタシグマ変調手段及びディジタル/アナログ変換手段を動作させているため、ディジタル/アナログ変換手段での処理の負担をより一層軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るクロック信号再生PLL回路を示す説明図。
【図2】ディジタル/アナログ変換手段としてPWM回路を用いたクロック信号再生PLL回路を示す説明図。
【図3】オーバーサンプリング手段を設けたクロック信号再生PLL回路を示す説明図。
【図4】従来のクロック信号再生PLL回路を示す説明図。
【符号の説明】
1 クロック信号再生PLL回路
2 アナログ/ディジタル変換手段
3 位相誤差信号生成手段
4 デシメーション手段
5 平滑手段
6 デルタシグマ変調手段
7 ディジタル/アナログ変換手段
8 発振手段
9 分周手段
S1 入力信号
S8 クロック信号
S9 分周クロック信号
Claims (2)
- 再生クロック信号でサンプリングした入力信号をディジタル入力信号に変換するためのアナログ/ディジタル変換手段と、
2個の連続した前記ディジタル入力信号に基づいて前記入力信号と前記クロック信号との位相誤差をディジタル的に算出することによってディジタル位相誤差信号を生成するための位相誤差信号生成手段と、
前記ディジタル位相誤差信号の高域成分を除去することによって狭帯域位相誤差信号を生成するためのデシメーション手段と、
前記狭帯域位相誤差信号を平滑化することによって平滑位相誤差信号を生成するための平滑手段と、
前記平滑位相誤差信号をデルタシグマ変調することによって変調位相誤差信号に変換するためのデルタシグマ変調手段と、
前記変調位相誤差信号をアナログ位相誤差信号に変換するためのディジタル/アナログ変換手段と、
前記アナログ位相誤差信号に応じた周波数で発振することによって再生クロック信号を発生するための発振手段と
を具備し、
前記位相誤差信号生成手段、前記デシメーション手段、前記平滑手段、前記デルタシグマ変調手段、及び前記ディジタル/アナログ変換手段を前記クロック信号に同期させて動作させる構成としたクロック信号再生PLL回路。 - 前記クロック信号を分周することによって分周クロック信号を生成するための分周手段を具備するとともに、前記平滑手段と前記デルタシグマ変調手段と前記ディジタル/アナログ変換手段とを前記分周クロック信号に同期させて動作させることを特徴とする請求項1記載のクロック信号再生PLL回路。
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