JP2005064995A - Frequency divider - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高速のクロック信号(マスタクロック)を分周して所望の周波数の信号(分周出力)を出力する分周装置に関するものである。 The present invention relates to a frequency dividing device that divides a high-speed clock signal (master clock) and outputs a signal having a desired frequency (frequency-divided output).
従来より、この種の分周装置を使用した例として、図15に示すようなシンセサイザ回路がある(非特許文献1参照)。このシンセサイザ回路は、基準発振器101と、分周器102と、位相比較器103と、チャージポンプ104と、ループフィルタ105と、発振器(VCO)106と、パルス・スワロ型分周器107とを備えている。
Conventionally, there is a synthesizer circuit as shown in FIG. 15 as an example using this type of frequency divider (see Non-Patent Document 1). The synthesizer circuit includes a
パルス・スワロ型分周器107は、入力されるマスタクロックを外部からプログラムされた分周数だけ分周し、分周出力として位相比較器103へ与える。このパルス・スワロ型分周器107が分周装置に相当する。
The pulse swallow
このシンセサイザ回路は、発振器106の発振周波数を正確に基準発振器101の整数倍の周波数になるように制御することができることから、例えば携帯電話機などの無線通信器の発振回路として用いられている。
Since this synthesizer circuit can control the oscillation frequency of the
上述したシンセサイザ回路において、パルス・スワロ型分周器(分周装置)107の内部でジッタが発生した場合、位相比較器103への分周出力の位相雑音に直接影響を与える。この分周装置107において発生するジッタを抑制する方法として、例えば、分周装置107内の各回路(プリスケーラやカウンタなど)を全てマスタクロックに同期させて動作させることが考えられる。しかしながら、分周装置107内の各回路を全てマスタクロックに同期させて動作させようとすると、高速のマスタクロックで動作させるためにその回路規模が膨大となり、消費電力が著しく増大するという問題があった。
In the synthesizer circuit described above, when jitter is generated inside the pulse / swallow type frequency divider (frequency divider) 107, it directly affects the phase noise of the frequency-divided output to the
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、消費電力を増大させることなく、内部で生じるジッタを抑制することができる分周装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a frequency divider that can suppress jitter generated inside without increasing power consumption. is there.
このような目的を達成するために本発明は、マスタクロックを分周し分周後信号として出力する分周器と、この分周器からの分周後信号をマスタクロックに対して所定量位相がずれた同期補償用マスタクロックに同期して取り込み、分周出力として出力する同期補償回路とを設け、且つ、同期補償回路を、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯にのみ分周後信号のレベルを同期補償用マスタクロックに同期して取り込む動作状態とし、それ以外の時間帯は取り込んだレベルを保持する保持状態とするようにしたものである。
この発明によれば、マスタクロックが分周器によって分周され、分周後信号として同期補償回路に与えられる。同期補償回路は、分周器からの分周後信号を同期補償用マスタクロック(マスタクロックに対して所定量位相がずれたクロック)に同期して取り込み、分周出力として出力する。この際、同期補償回路は、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯にのみ動作状態となり、分周後信号のレベルを同期補償用マスタクロックに同期して取り込む。それ以外の時間帯は保持状態となり、取り込んだレベルを保持する。
In order to achieve such an object, the present invention divides a master clock and outputs a divided signal as a divided signal, and outputs a divided signal from the divider by a predetermined amount with respect to the master clock. A synchronization compensation circuit that takes in synchronization with the shifted master clock for synchronization compensation and outputs it as a frequency-divided output, and the synchronization compensation circuit starts from the point where the level of the signal after frequency division is expected to be displaced. An operation state in which the level of the frequency-divided signal is captured in synchronization with the synchronization compensation master clock only during a predetermined time period, and a retention state in which the captured level is retained is set in other time periods.
According to the present invention, the master clock is frequency-divided by the frequency divider and supplied to the synchronous compensation circuit as a frequency-divided signal. The synchronization compensation circuit takes in the frequency-divided signal from the frequency divider in synchronization with the synchronization compensation master clock (a clock whose phase is shifted by a predetermined amount with respect to the master clock), and outputs it as a frequency-divided output. At this time, the synchronization compensation circuit is in an operating state only in a predetermined time zone starting from a point at which the level of the divided signal is expected to be displaced, and the level of the divided signal is synchronized with the master clock for synchronization compensation. take in. In other time zones, the state is held, and the captured level is held.
例えば、マスタクロックに対して1/4周期位相が遅れたクロックを同期補償用マスタクロックとし、この同期補償用マスタクロックが「H」レベルに立ち上がった時点で分周後信号のレベルを取り込むものとする。この場合、分周後信号の「H」レベルへの立ち上がり時点がジッタにより例えば前後に1/4周期(合計1/2周期)揺らいでも、分周後信号のレベルが「H」レベルへ立ち上がると予想される点から1/4周期遅れて同期補償用マスタクロックが「H」レベルに立ち上がった時点で分周後信号のレベルが取り込まれるので、分周出力にはジッタによる影響が現れないものとなる。同様に、分周後信号の「L」レベルへの立ち下がり時点がジッタにより例えば前後に1/4周期(合計1/2周期)揺らいでも、分周後信号のレベルが「L」レベルへ立ち下がると予想される点から1/4周期遅れて同期補償用マスタクロックが「H」レベルに立ち上がった時点で分周後信号のレベルが取り込まれるので、分周出力にはジッタによる影響が現れないものとなる。また、同期補償回路は分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯、例えば分周後信号のレベルが変位すると予想される点を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯しか動作状態とならないので、電力の消費が極僅かとなる。 For example, a clock whose quarter cycle phase is delayed with respect to the master clock is used as a synchronization compensation master clock, and the level of the frequency-divided signal is taken in when the synchronization compensation master clock rises to the “H” level. To do. In this case, even if the rising edge of the divided signal to the “H” level fluctuates back and forth by a quarter period (a total of 1/2 period) due to jitter, for example, if the level of the divided signal rises to the “H” level Since the level of the divided signal is taken in when the master clock for synchronization compensation rises to “H” level after a ¼ period delay from the expected point, the influence of jitter does not appear on the divided output. Become. Similarly, even if the falling edge of the divided signal to the “L” level fluctuates forward and backward by a quarter period (a total of 1/2 period) due to jitter, the divided signal level rises to the “L” level. Since the level of the frequency-divided signal is captured when the synchronization compensation master clock rises to the “H” level with a delay of ¼ period from the point where it is expected to decrease, the influence of jitter does not appear on the frequency-divided output. It will be a thing. Further, the synchronization compensation circuit has a predetermined time zone starting from a point at which the level of the divided signal is expected to be displaced, for example, one period of the master clock centering on a point at which the level of the divided signal is expected to be displaced. Since only the minute time zone is activated, power consumption is negligible.
分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯、すなわち同期補償回路を動作状態とする時間帯は、1周期分の時間帯に限られるものではない。実際上、1周期分の時間帯を動作状態とするのはかなり困難である。逆に、そこまで正確に分周後信号の変位を予想することができれば、その予想とマスタクロックのみで最終出力が作れてしまう。言い換えると、そこまでの高精度の予想は、一般的に分周器の働きとほとんど等価であるといえ、その予想が正確であるとすると本願の意味がほとんどなくなってしまう。したがって、分周後信号のレベルが変位すると予想される点はあくまでも精度が悪いと考えるべきで、同期補償回路を動作状態とする時間帯は1周期分とするよりも、2周期分以上とした方がより現実的である。2周期分以上の時間帯を動作状態としても、連続的に動作させる場合に比較して十分に短い時間しか動作しないため、電力の消費は極僅かとなる。 The predetermined time period starting from the point at which the level of the signal after frequency division is expected to be displaced, that is, the time period in which the synchronous compensation circuit is in the operating state, is not limited to the time period for one cycle. In practice, it is quite difficult to set the operating state in the time period for one cycle. On the other hand, if the displacement of the signal after frequency division can be accurately predicted to that extent, the final output can be made only by the prediction and the master clock. In other words, it can be said that the high-precision prediction up to that point is generally equivalent to the function of the frequency divider, and if the prediction is accurate, the meaning of the present application is almost lost. Therefore, the point where the level of the signal after the frequency division is expected to be displaced should be considered to be inaccurate, and the time zone in which the synchronous compensation circuit is in the operating state is set to two cycles or more rather than one cycle. Is more realistic. Even when the time period of two cycles or more is set to the operating state, the power consumption is extremely small because it operates only for a sufficiently short time compared to the case of continuous operation.
なお、本発明において、同期補償用マスタクロックは、同期補償回路にマスタクロックを与えて内部で生成するようにしてもよいし、外部で生成して同期補償回路に与えるようにしてもよい。
また、同期補償用マスタクロックを連続的に発生させ、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯のみ、同期補償用マスタクロックに同期して分周後信号のレベルを取り込むようにしてもよいし、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯のみ同期補償用マスタクロックを発生させ、この所定時間帯のみ発生する同期補償用マスタクロックに同期して分周後信号のレベルを取り込むようにしてもよい。
また、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯は、マスタクロックをカウントして同期補償回路の内部で知るようにしてもよいし、マスタクロックをカウントして外部から同期補償回路に知らせるようにしてもよい。
In the present invention, the master clock for synchronization compensation may be generated internally by supplying the master clock to the synchronization compensation circuit, or may be generated externally and provided to the synchronization compensation circuit.
In addition, the synchronization compensation master clock is continuously generated, and the divided signal is synchronized with the synchronization compensation master clock only in a predetermined time period starting from a point where the level of the divided signal is expected to be displaced. The level may be taken in, or a synchronization compensation master clock is generated only in a predetermined time period starting from a point where the level of the divided signal is expected to be displaced, and the synchronization compensation is generated only in the predetermined time period. The level of the frequency-divided signal may be captured in synchronization with the master clock.
In addition, the predetermined time zone starting from the point at which the level of the divided signal is expected to shift may be known within the synchronization compensation circuit by counting the master clock, or by counting the master clock. You may make it notify a synchronous compensation circuit from the outside.
また、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯は、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とし、遅延方向にのみ定めてもよい。
また、分周器からの分周後信号をマスタクロックに対して所定量位相がずれた同期補償用マスタクロックに同期して取り込むのではなく、分周器からの分周後信号に対して所定量位相がずれた同期補償用分周信号をマスタクロックに同期して取り込むようにしてもよい。この場合、同期補償用分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯にのみ同期補償回路を動作状態とし、それ以外の時間帯は同期補償回路を保持状態とする。
Further, the predetermined time period starting from the point at which the level of the divided signal is expected to be displaced may be determined only in the delay direction starting from the point at which the level of the divided signal is expected to be displaced.
In addition, the frequency-divided signal from the frequency divider is not captured in synchronization with the synchronization compensation master clock whose phase is shifted by a predetermined amount with respect to the master clock. The synchronous compensation frequency-divided signal whose quantitative phase is shifted may be captured in synchronization with the master clock. In this case, the synchronization compensation circuit is activated only during a predetermined time period starting from the point at which the level of the signal after frequency division for synchronization compensation is expected to be displaced, and the synchronization compensation circuit is maintained in the other time period. .
本発明によれば、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯にのみ同期補償回路が動作状態とされ、それ以外の時間帯は同期補償回路が保持状態とされるので、同期補償回路での電力消費が極僅かとなり、消費電力を増大させることなく、内部で生じるジッタを抑制することができるようになる。 According to the present invention, the synchronization compensation circuit is activated only during a predetermined time period starting from the point at which the level of the frequency-divided signal is expected to be displaced, and the synchronization compensation circuit is maintained in the remaining state during other time periods. As a result, power consumption in the synchronous compensation circuit becomes extremely small, and jitter generated inside can be suppressed without increasing power consumption.
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態1〕
図1はこの発明に係る分周装置の一実施の形態の要部を示す概略構成図である。この分周装置1は、マスタクロックを分周し分周後信号として出力する分周器1−1と、分周器1−1へのマスタクロックを分岐入力とし、このマスタクロックに対して1/4周期位相が遅れた同期補償用マスタクロックを生成し、この生成した同期補償用マスタクロックに同期して分周器1−1からの分周後信号を取り込み、分周出力として出力する同期補償回路1−2とを有している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the main part of an embodiment of a frequency divider according to the present invention. The frequency dividing
また、本実施の形態において、同期補償回路1−2は、分周器1−1からの分周後信号のレベルが変位すると予想される点を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯にのみ動作状態(分周後信号のレベルを同期補償用マスタクロックに同期して取り込む状態)となり、それ以外の時間帯は保持状態(取り込んだレベルを保持する状態)となるように構成されている。 Further, in the present embodiment, the synchronization compensation circuit 1-2 is a time zone for one cycle of the master clock centered on the point where the level of the frequency-divided signal from the frequency divider 1-1 is expected to be displaced. Only in the operating state (the state where the divided signal level is captured in synchronization with the master clock for synchronization compensation), and the remaining time zone is in the retaining state (the state where the captured level is retained). Yes.
図3にこの分周装置1の動作をあらわすタイムチャートを示す。図3(a)は分周器1−1および同期補償回路1−2へのマスタクロック、図3(b)は同期補償回路1−2の内部で生成される同期補償用マスタクロック、図3(c)は分周器1−1から出力される分周後信号、図3(d)は同期補償回路1−2から出力される分周出力である。
FIG. 3 shows a time chart showing the operation of the frequency dividing
なお、図3においては、説明を簡便にするために、分周器1−1には遅延時間がないものとして記載している。分周器1−1の遅延時間を考慮する場合には、分周後信号に対する時間軸を、分周器1−1の遅延時間分だけ遅らせたものとして読み替えればよい。以降の説明におけるタイミングチャートにも、同様の考え方が適用される。 In FIG. 3, for the sake of simplicity, the frequency divider 1-1 is described as having no delay time. When considering the delay time of the frequency divider 1-1, the time axis for the frequency-divided signal may be read as being delayed by the delay time of the frequency divider 1-1. The same concept applies to the timing charts in the following description.
分周装置1へのマスタクロックは、周期Tckを有しており、分周器1−1および同期補償回路1−2へ与えられる。分周器1−1は、入力されるマスタクロックを所定の分周数で分周し、分周後信号として出力する。この分周後信号は、分周器1−1において発生したジッタTjを有する信号となって同期補償回路1−2に入力される。
The master clock to the
同期補償回路1−2は、分周器1−1へのマスタクロックを分岐入力とし、このマスタクロックに対して1/4周期位相が遅れた同期補償用マスタクロックを生成する。また、同期補償回路1−2は、マスタクロックをカウントし、分周器1−1からの分周後信号のレベルが「H」レベルに変位すると予想される点P1を割り出し、この点P1を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯TM(TM=Tck)の間だけ動作状態となる。この動作状態において、同期補償回路1−2は、分周器1−1からの分周後信号のレベルを同期補償用マスタクロックの「H」レベルへの立ち上がりエッジで取り込む。 The synchronization compensation circuit 1-2 uses the master clock to the frequency divider 1-1 as a branch input, and generates a synchronization compensation master clock with a quarter cycle phase delayed from the master clock. Further, the synchronization compensation circuit 1-2 counts the master clock, determines a point P1 where the level of the frequency-divided signal from the frequency divider 1-1 is expected to be shifted to the “H” level, and determines this point P1. Only the time period TM (TM = Tck) corresponding to one cycle of the master clock as the center is in an operating state. In this operation state, the synchronization compensation circuit 1-2 captures the level of the frequency-divided signal from the frequency divider 1-1 at the rising edge of the synchronization compensation master clock to the “H” level.
〔時間帯TM1〕
同期補償回路1−2は、マスタクロックをカウントし、分周器1−1からの分周後信号のレベルが「H」レベルに変位すると予想される点P1を割り出し、この点P1を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯TM1(TM1=Tck)において、動作状態となる。
[Time zone TM1]
The synchronization compensation circuit 1-2 counts the master clock, determines a point P1 at which the level of the frequency-divided signal from the frequency divider 1-1 is expected to shift to the “H” level, and centered on this point P1. In the time zone TM1 (TM1 = Tck) for one cycle of the master clock to be operated, the operation state is set.
ここで、ジッタにより、分周後信号の「H」レベルへの立ち上がり時点が前後に1/4周期(Tj=Tck/2)揺らぐ場合を想定してみる。この場合、分周後信号のレベルが「H」レベルに変位すると予想される点P1よりもTck/4だけ遅れた点P2で同期補償用マスタクロックが「H」レベルに立ち上がり、この点P2での分周後信号のレベルが取り込まれて分周出力とされる。点P2において、分周後信号にはジッタが含まれておらず、分周出力は「L」レベルから「H」レベルへと変化する。これにより、分周出力の「H」レベルへの立ち上がり時点が同期補償用マスタクロックに同期するものとなり、ジッタが生じないものとなる。 Here, it is assumed that the rising point of the frequency-divided signal to the “H” level fluctuates by a quarter period (Tj = Tck / 2) due to jitter. In this case, the synchronization compensation master clock rises to the “H” level at a point P2 delayed by Tck / 4 from the point P1 at which the level of the frequency-divided signal is expected to shift to the “H” level. After being divided, the level of the signal is taken in and used as a divided output. At point P2, the frequency-divided signal contains no jitter, and the frequency-divided output changes from the “L” level to the “H” level. As a result, the rising point of the frequency-divided output to the “H” level is synchronized with the master clock for synchronization compensation, and jitter does not occur.
同期補償回路1−2は、点P1を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯TM1で動作状態となった後、その取り込んだレベルを保持する保持状態に切り替わる。これにより、点P2において「L」レベルから「H」レベルへ変化した分周出力は、「H」レベル状態を維持する。 The synchronous compensation circuit 1-2 enters an operation state in a time zone TM1 corresponding to one cycle of the master clock centered on the point P1, and then switches to a holding state that holds the fetched level. Thereby, the frequency-divided output that has changed from the “L” level to the “H” level at the point P2 maintains the “H” level state.
〔時間帯TM2〕
次に、同期補償回路1−2は、マスタクロックをカウントし、分周器1−1からの分周後信号のレベルが「L」レベルに変位すると予想される点P3を割り出し、この点P3を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯TM2(TM2=Tck)において、動作状態となる。
[Time zone TM2]
Next, the synchronization compensation circuit 1-2 counts the master clock, determines the point P3 where the level of the frequency-divided signal from the frequency divider 1-1 is expected to be shifted to the “L” level, and this point P3 In the time zone TM2 (TM2 = Tck) for one cycle of the master clock centering on, the operation state is entered.
ここで、ジッタにより、分周後信号の「L」レベルへの立ち下がり時点が前後に1/4周期(Tj=Tck/2)揺らぐ場合を想定してみる。この場合、分周後信号のレベルが「L」レベルに変位すると予想される点P3よりもTck/4だけ遅れた点P4で同期補償用マスタクロックが「H」レベルに立ち上がり、この点P4での分周後信号のレベルが取り込まれて分周出力とされる。点P4において、分周後信号にはジッタが含まれておらず、分周出力は「H」レベルから「L」レベルへと変化する。これにより、分周出力の「L」レベルへの立ち下がり時点が同期補償用マスタクロックに同期するものとなり、ジッタが生じないものとなる。 Here, it is assumed that the time when the divided signal falls to the “L” level fluctuates back and forth by a quarter period (Tj = Tck / 2) due to jitter. In this case, the synchronization compensation master clock rises to the “H” level at the point P4 delayed by Tck / 4 from the point P3 where the level of the frequency-divided signal is expected to be shifted to the “L” level. After being divided, the level of the signal is taken in and used as a divided output. At point P4, the frequency-divided signal contains no jitter, and the frequency-divided output changes from the “H” level to the “L” level. As a result, the falling point of the frequency-divided output to the “L” level is synchronized with the master clock for synchronization compensation, and jitter does not occur.
同期補償回路1−2は、点P3を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯TM2で動作状態となった後、その取り込んだレベルを保持する保持状態に切り替わる。これにより、点P4において「H」レベルから「L」レベルへ変化した分周出力は、「L」レベル状態を維持する。 The synchronization compensation circuit 1-2 enters an operation state in a time zone TM2 corresponding to one cycle of the master clock centered on the point P3, and then switches to a holding state that holds the fetched level. As a result, the frequency-divided output that has changed from the “H” level to the “L” level at the point P4 maintains the “L” level state.
以上の説明から分かるように、この分周装置1において、同期補償回路1−2は分周後信号のレベルが変位すると予想される点を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯TMでしか動作状態とならず、それ以外の時間帯は保持状態となるので、電力の消費が極僅かとなる。これにより、消費電力を増大させることなく、内部で生じるジッタを抑制することができるようになる。
As can be understood from the above description, in the
この実施の形態1では、分周後信号のレベルが変位すると予想される点を中心とするマスタクロックの1周期分の時間帯でのみ同期補償回路1−2を動作状態としたが、実際上、1周期分の時間帯を動作状態とするのはかなり困難である。逆に、そこまで正確に分周後信号の変位を予想することができれば、その予想とマスタクロックのみで最終出力が作れてしまう。言い換えると、そこまでの高精度の予想は、分周器1−1の働きとほとんど等価であるといえ、その予想が正確であるとすると本願の意味がほとんどなくなってしまう。したがって、分周後信号のレベルが変位すると予想される点はあくまでも精度が悪いと考えるべきで、同期補償回路1−2を動作状態とする時間帯は1周期分とするよりも、2周期分以上とした方がより現実的である。2周期分以上の時間帯を動作状態としても、連続的に動作させる場合に比較して十分に短い時間しか動作しないため、電力の消費は極僅かとなる。 In the first embodiment, the synchronization compensation circuit 1-2 is in an operating state only in a time period corresponding to one cycle of the master clock centering on a point where the level of the divided signal is expected to be displaced. It is quite difficult to set the operating state in a time period for one cycle. On the other hand, if the displacement of the signal after frequency division can be accurately predicted to that extent, the final output can be made only by the prediction and the master clock. In other words, it can be said that the high-precision prediction up to that point is almost equivalent to the operation of the frequency divider 1-1, and if the prediction is accurate, the meaning of the present application is almost lost. Therefore, the point where the level of the signal after the frequency division is expected to be displaced should be considered to be inaccurate, and the time zone in which the synchronous compensation circuit 1-2 is in the operating state is equal to two periods rather than one period. The above is more realistic. Even when the time period of two cycles or more is set to the operating state, the power consumption is extremely small because it operates only for a sufficiently short time compared to the case of continuous operation.
〔実施の形態2〕
図2はこの発明に係る分周装置の他の実施の形態の要部を示す概略構成図である。この分周装置2は、マスタクロックを分周し分周後信号として出力する分周器2−1と、分周器2−1へのマスタクロックを分岐入力とし、このマスタクロックに対して1/4周期位相が遅れた同期補償用マスタクロックを生成し、この生成した同期補償用マスタクロックに同期して分周器2−1からの分周後信号を取り込み、分周出力として出力する同期補償回路2−2とを有している。
[Embodiment 2]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a main part of another embodiment of the frequency divider according to the present invention. The
この実施の形態2では、分周器2−1を第1の分周器2−11と第2の分周器(カウンタ)2−12とで構成し、第1の分周器2−11においてマスタクロックを分周し分周後信号Aとして第2の分周器2−12へ与え、第2の分周器2−12において分周後信号Aをさらに分周し分周後信号Bとして同期補償回路2−2へ与えるようにしている。第1の分周器2−11としては、高速で動作する2モジュラスプリケーラを、第2の分周器2−12としては、プログラマブルカウンタなどを用いることができる。 In the second embodiment, the frequency divider 2-1 includes a first frequency divider 2-11 and a second frequency divider (counter) 2-12, and the first frequency divider 2-11. 1, the master clock is frequency-divided and applied to the second frequency divider 2-12 as a frequency-divided signal A. The frequency-divided signal A is further frequency-divided by the second frequency divider 2-12 and the frequency-divided signal B Is provided to the synchronous compensation circuit 2-2. As the first frequency divider 2-11, a 2-modulus prescaler that operates at high speed can be used, and as the second frequency divider 2-12, a programmable counter or the like can be used.
また、第2の分周器2−12において、分周後信号Aの「H」レベルへの立ち上がりをカウントし、「H」レベルの予報信号を出力することによって、同期補償回路2−2への分周後信号Bのレベルが変位すると予想される点を中心とする時間帯(この例では、3カウント分の時間帯)を同期補償回路2−2へ知らせるようにしている。 Further, the second frequency divider 2-12 counts the rising of the frequency-divided signal A to the “H” level, and outputs an “H” level forecast signal to the synchronous compensation circuit 2-2. The synchronization compensation circuit 2-2 is informed of a time zone centered around a point where the level of the signal B after the frequency division is expected to be displaced (in this example, a time zone of 3 counts).
また、同期補償回路2−2は、分周器2−1からの予報信号が「H」レベルとなっている時間帯のみ動作状態(分周後信号Bのレベルを同期補償用マスタクロックに同期して取り込む状態)となり、それ以外の時間帯は保持状態(取り込んだレベルを保持する状態)となるように構成されている。 Further, the synchronization compensation circuit 2-2 operates only in a time zone in which the prediction signal from the frequency divider 2-1 is at the “H” level (the level of the divided signal B is synchronized with the master clock for synchronization compensation). In other words, it is configured to be in a holding state (a state in which the acquired level is held).
図4にこの分周装置2の動作をあらわすタイムチャートを示す。図4(a)は分周器2−1および同期補償回路2−2へのマスタクロック、図4(b)は同期補償回路2−2の内部で生成される同期補償用マスタクロック、図4(c)は第1の分周器2−11から出力される分周後信号A、図4(d)は第2の分周器2−12から出力される予報信号、図4(e)は第2の分周器2−12から出力される分周後信号B、図4(f)は同期補償回路2−2から出力される分周出力である。
FIG. 4 shows a time chart showing the operation of the
分周装置2へのマスタクロックは分周器2−1および同期補償回路2−2へ与えられる。分周器2−1において、第1の分周器2−11は、入力されるマスタクロックを所定の分周数で分周し、分周後信号Aとして出力する。この分周後信号Aは第2の分周器2−12へ与えられる。
The master clock to the
第2の分周器2−12は、入力される分周後信号Aをさらに分周し、分周後信号Bとして出力する。この分周後信号Bは、分周器2−1において発生したジッタTjを有する信号となって同期補償回路2−2に入力される。 The second frequency divider 2-12 further divides the input divided signal A and outputs it as a divided signal B. This frequency-divided signal B is input to the synchronous compensation circuit 2-2 as a signal having a jitter Tj generated in the frequency divider 2-1.
また、第2の分周器2−12は、分周後信号Aの「H」レベルへの立ち上がりをカウントし、上述した予報信号を同期補償回路2−2へ与える。この例において、分周器2−12は、分周後信号Aの「H」レベルへの立ち上がりをN−1回カウントすると同期補償回路2−2への予報信号を「H」レベルに立ち上げ、N+1回カウントすると同期補償回路2−2への予報信号を「L」レベルに立ち下げる。また、分周器2−12は、分周後信号Aの「H」レベルへの立ち上がりをN回カウントする毎に分周後信号Bを「H」レベルへ立ち上げる。 The second frequency divider 2-12 counts the rising of the frequency-divided signal A to the “H” level, and provides the above-described forecast signal to the synchronization compensation circuit 2-2. In this example, the frequency divider 2-12 raises the prediction signal to the synchronous compensation circuit 2-2 to the “H” level when the rising of the divided signal A to the “H” level is counted N−1 times. , N + 1 counts, the forecast signal to the synchronous compensation circuit 2-2 falls to the “L” level. The frequency divider 2-12 raises the divided signal B to the “H” level every time the rising of the divided signal A to the “H” level is counted N times.
同期補償回路2−2は、分周器2−1へのマスタクロックを分岐入力とし、このマスタクロックに対して1/4周期位相が遅れた同期補償用マスタクロックを生成する。また、同期補償回路2−2は、分周器2−1からの予報信号が「H」レベルとなっている時間帯TM(TM=4Tck)の間だけ動作状態となる。この動作状態において、同期補償回路2−2は、分周器2−1からの分周後信号Bのレベルを同期補償用マスタクロックの「H」レベルへの立ち上がりエッジで取り込む。 The synchronization compensation circuit 2-2 receives the master clock to the frequency divider 2-1 as a branch input, and generates a synchronization compensation master clock having a quarter cycle phase delayed from the master clock. Further, the synchronous compensation circuit 2-2 is in an operating state only during the time zone TM (TM = 4 Tck) in which the prediction signal from the frequency divider 2-1 is at the “H” level. In this operating state, the synchronization compensation circuit 2-2 captures the level of the frequency-divided signal B from the frequency divider 2-1 at the rising edge of the synchronization compensation master clock to the “H” level.
〔時間帯TM2〕
分周器2−12は、分周後信号Aの「H」レベルへの立ち上がりをN−1回カウントした時点P1において同期補償回路2−2への予報信号を「H」レベルに立ち上げ、N+1回カウントした時点P3において同期補償回路2−2への予報信号を「L」レベルに立ち下げる。同期補償回路2−2は、分周器2−12からの予報信号を受けて、この予報信号が「H」レベルとなっている間、すなわち時間帯TM2の間、動作状態となる。
[Time zone TM2]
The frequency divider 2-12 raises the prediction signal to the synchronous compensation circuit 2-2 to the “H” level at the time point P1 when the rising of the divided signal A to the “H” level is counted N−1 times. At the time point P3 counted N + 1 times, the prediction signal to the synchronous compensation circuit 2-2 is lowered to the “L” level. The synchronous compensation circuit 2-2 receives the prediction signal from the frequency divider 2-12, and is in an operating state while the prediction signal is at the “H” level, that is, during the time zone TM2.
ここで、ジッタにより、分周後信号Bの「H」レベルへの立ち上がり時点が前後に1/4周期(Tj=Tck/2)揺らぐ場合を想定してみる。この場合、分周後信号のレベルが「H」レベルに変位すると予想される点P2よりもTck/4だけ遅れた点P4で同期補償用マスタクロックが「H」レベルに立ち上がり、この点P4での分周後信号Bのレベルが取り込まれて分周出力とされる。点P4において、分周後信号Bにはジッタが含まれておらず、分周出力は「L」レベルから「H」レベルへと変化する。これにより、分周出力の「H」レベルへの立ち上がり時点が同期補償用マスタクロックに同期するものとなり、ジッタが含まれないものとなる。 Here, it is assumed that the rising point of the frequency-divided signal B to the “H” level fluctuates back and forth by a quarter period (Tj = Tck / 2) due to jitter. In this case, the synchronization compensation master clock rises to the “H” level at a point P4 delayed by Tck / 4 from the point P2 at which the level of the frequency-divided signal is expected to shift to the “H” level. After being divided, the level of the signal B is fetched and used as a divided output. At point P4, the frequency-divided signal B does not contain jitter, and the frequency-divided output changes from the “L” level to the “H” level. As a result, the rising point of the frequency-divided output to the “H” level is synchronized with the master clock for synchronization compensation, and jitter is not included.
同期補償回路2−2は、分周器2−12からの予報信号が「L」レベルとなると、動作状態から保持状態に切り替わる。これにより、点P4において「L」レベルから「H」レベルへ変化した分周出力は、「H」レベル状態を維持する。 When the forecast signal from the frequency divider 2-12 becomes “L” level, the synchronization compensation circuit 2-2 switches from the operating state to the holding state. Thus, the frequency-divided output that has changed from the “L” level to the “H” level at the point P4 maintains the “H” level state.
以上の説明から分かるように、この分周装置2において、同期補償回路2−2は分周後信号Bのレベルが変位すると予想される点を中心とするマスタクロックの4周期分の時間帯TMでしか動作状態とならず、それ以外の時間帯は保持状態となるので、電力の消費が極僅かとなる。これにより、消費電力を増大させることなく、内部で生じるジッタを抑制することができるようになる。
As can be seen from the above description, in the
なお、上述した実施の形態1(2)では、同期補償回路1−2(2−2)にマスタクロックを与え、同期補償回路1−2(2−2)の内部で同期補償用マスタクロックを生成するようにしたが、外部に遅延回路を設け、この遅延回路で遅延させたマスタクロックを同期補償用マスタクロックとして同期補償回路1−2(2−2)に与えるようにしてもよい。 In the first embodiment (2) described above, a master clock is supplied to the synchronization compensation circuit 1-2 (2-2), and the synchronization compensation master clock is supplied to the synchronization compensation circuit 1-2 (2-2). Although generated, a delay circuit may be provided outside, and the master clock delayed by this delay circuit may be given to the synchronization compensation circuit 1-2 (2-2) as a synchronization compensation master clock.
また、上述した実施の形態1(2)では、同期補償用マスタクロックを連続的に発生させ、分周後信号(分周後信号B)のレベルが変位すると予想される点を中心とするマスタクロックの1周期分(4周期分)の時間帯のみ同期補償用マスタクロックに同期して分周後信号(分周後信号B)のレベルを取り込むようにしたが、分周後信号(分周後信号B)のレベルが変位すると予想される点を中心とするマスタクロックの1周期分(4周期分)の時間帯のみ同期補償用マスタクロックを発生させ、この時間帯のみ発生する同期補償用マスタクロックに同期して分周後信号(分周後信号B)のレベルを取り込むようにしてもよい。 Further, in the first embodiment (2) described above, the master is centered on the point where the synchronization compensation master clock is continuously generated and the level of the divided signal (post-divided signal B) is expected to be displaced. The level of the post-division signal (post-division signal B) is captured in synchronization with the master clock for synchronization compensation only in the time period of one cycle (four cycles) of the clock. The synchronization compensation master clock is generated only in the time period of one period (four periods) of the master clock centering on the point where the level of the rear signal B) is expected to be displaced, and the synchronization compensation is generated only in this time period. The level of the post-division signal (post-division signal B) may be captured in synchronization with the master clock.
また、上述した実施の形態1(2)では、分周後信号(分周後信号B)のレベルが変位すると予想される点を中心とするマスタクロックの1周期分(4周期分)の時間帯のみ同期補償用マスタクロックに同期して分周後信号(分周後信号B)のレベルを取り込むようにしたが、この時間帯はマスタクロックの1周期分や4周期分に限られるものではない。また、動作状態とする時間帯TMは、分周後信号(分周後信号B)のレベルが変位すると予想される点を起点とし、遅延方向へのみ定めるようにしてもよい。 In the first embodiment (2) described above, a time corresponding to one cycle (four cycles) of the master clock centered on a point at which the level of the divided signal (post-divided signal B) is expected to be displaced. The frequency of the divided signal (divided signal B) is captured in synchronization with the master clock for synchronization compensation only in the band, but this time period is not limited to one period or four periods of the master clock. Absent. In addition, the time zone TM to be in the operating state may be determined only in the delay direction starting from a point where the level of the divided signal (post-divided signal B) is expected to be displaced.
また、上述した実施の形態1(2)では、分周器1−1(2−1)からの分周後信号をマスタクロックに対して所定量位相がずれた同期補償用マスタクロックに同期して取り込むようにしたが、分周器1−1(2−1)からの分周後信号に対して所定量位相がずれた同期補償用分周信号をマスタクロックに同期して取り込むようにしてもよい。この場合、同期補償用分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯にのみ同期補償回路を動作状態とし、それ以外の時間帯は同期補償回路1−2(2−2)を保持状態とする。また、同期補償用分周後信号は、同期補償回路1−2(2−2)内で生成する。 In the first embodiment (2) described above, the frequency-divided signal from the frequency divider 1-1 (2-1) is synchronized with the master clock for synchronization compensation whose phase is shifted from the master clock by a predetermined amount. However, the synchronous compensation frequency-divided signal whose phase is shifted by a predetermined amount with respect to the frequency-divided signal from the frequency divider 1-1 (2-1) is captured in synchronization with the master clock. Also good. In this case, the synchronization compensation circuit is set in an operating state only in a predetermined time zone starting from a point at which the level of the signal after frequency division for synchronization compensation is expected to be displaced, and in other time zones, the synchronization compensation circuit 1-2 (2 -2) is set to the holding state. Further, the frequency-divided signal for synchronization compensation is generated in the synchronization compensation circuit 1-2 (2-2).
〔特願2003−174543号に記載した可変分周器〕
図5に本出願人が先に提案した特願2003−174543号に記載した可変分周器を示す。この可変分周器300では、反転/非反転器304として排他的論理和回路(EX−OR)を使用し、固定分周器305として、またフィードバック用分周器308としてTFF(2分周器)を使用し、反転/非反転器304の前段(クロック入力端子301と反転/非反転器304の入力端子304aとの間)に低速化用分周器(TFF:2分周器)309を設けている。
[Variable frequency divider described in Japanese Patent Application No. 2003-174543]
FIG. 5 shows a variable frequency divider described in Japanese Patent Application No. 2003-174543 previously proposed by the present applicant. In this
反転/非反転器304において、EX−ORの一方の入力につながる端子304aが入力端子、他方の入力につながる端子304bが制御端子となる。入力端子304aは低速化用分周器309を介してクロック入力端子301に接続され、制御端子304bと固定分周器305の出力との間にはフィードバックパス307が形成されている。フィードバックパス307には接続器306とフィードバック用分周器308が設けられている。図6に反転/非反転器(排他的論理和回路)304の真理値表を示す。
In the inverting /
〔フィードバックパスが遮断されている場合〕
制御信号Mが「0」レベルの場合、接続器306はフィードバックパス307をオフとし、固定分周器305の出力と反転/非反転器304の制御端子304bとの接続を切り離す。この場合、反転/非反転器304の制御端子304bのレベルは「0」レベルとされ、反転/非反転器304は、図6に示した真理値表に従う排他的論理和動作により、入力クロック信号を反転せずにそのまま通過させ、分周前クロック信号として固定分周器305に与える。
[When the feedback path is blocked]
When the control signal M is “0” level, the
図7にフィードバックパス307が遮断されている場合のタイムチャートを示す。図7(a)はクロック入力端子301に与えられるクロック信号(マスタクロック)、図7(b)は反転/非反転器304の入力端子304aに与えられる入力クロック信号、図7(c)は反転/非反転器304から出力される分周前クロック信号(固定分周器305に与えられる分周前クロック信号)、図7(d)は固定分周器305から出力される出力クロック信号、図7(e)は反転/非反転器304の制御端子304bの信号レベルである。
FIG. 7 shows a time chart when the
この例では、クロック入力端子301からのクロック信号が低速化用分周器309によって2分周され、これによって低速度化されたクロック信号が入力クロック信号として反転/非反転器304の入力端子304aへ与えられる。このタイムチャートから分かるように、制御信号Mが「0」レベルの場合、可変分周器300は、クロック入力端子301からのクロック信号のクロックパルスが4回与えられる毎に1パルスの出力クロック信号を発生し、4分周器として動作する。
In this example, the clock signal from the
〔フィードバックパスが接続されている場合〕
制御信号Mが「1」レベルの場合、接続器306はフィードバックパス307をオンとし、固定分周器305の出力と反転/非反転器304の制御端子304bとの間を接続する。
[When feedback path is connected]
When the control signal M is “1” level, the
図8にフィードバックパス307が接続されている場合のタイムチャートを示す。図8(a)はクロック入力端子301に与えられるクロック信号(マスタクロック)、図8(b)は反転/非反転器304の入力端子304aに与えられる入力クロック信号、図8(c)は反転/非反転器304から出力される分周前クロック信号(固定分周器305に与えられる分周前クロック信号)、図8(d)は固定分周器305から出力される出力クロック信号、図8(e)はフィードバックパス307を介して反転/非反転器304の制御端子304bへ与えられるフィードバック信号である。
FIG. 8 shows a time chart when the
なお、このタイムチャートにおいて、反転/非反転器304の入力端子304aに与えられた信号が反転/非反転器304、固定分周器305、フィードバックパス307を通過して反転/非反転器304の制御端子304bに戻されるまでの遅延時間Tdは、入力クロック信号のパルス幅Tckよりも若干大きいものとしている。
In this time chart, the signal applied to the
このタイムチャートから分かるように、制御信号Mが「1」レベルの場合、可変分周器300は、クロック入力端子301からのクロック信号のクロックパルスが6回与えられる毎に2パルスの出力クロック信号を発生し、3分周器として動作する。
As can be seen from this time chart, when the control signal M is “1” level, the
この可変分周器300では、要求される奇数分周および偶数分周を切り替えて行わせるために、反転/非反転器304を設けており、結果として低速化用分周器309の立ち上がりと立ち下がりの両エッジを用いて分周している。したがって、低速化用分周器309の出力のデューティ比が1:1でない場合に、出力クロック信号にはジッタTjが発生する(図9参照)。
In this
これに対して、図10に示すように固定分周器305の後段に同期補償回路310を設け、この同期補償回路310に低速化用分周器309へのクロック信号(マスタクロック)を分岐入力するようにすれば、同期補償用マスタクロックに同期したジッタTjが含まれない分周出力を得ることができる(図11参照)。
On the other hand, as shown in FIG. 10, a
同期補償回路の一例として図12に示すようなDFF型のラッチ回路が考えられる。この同期補償回路400においては、マスタクロックでの動作速度が要求されるため、できるだけ高速な回路が望ましいという観点から、カレントモードの回路としているが、勿論、CMOS論理によるラッチ回路などを用いてもよいことは言うまでもない。図12に示した同期補償回路400への入力(DN,DP:分周後信号)が変位する前後の時間帯だけ、バイアス電位VBを印加し、回路を動作状態とする。図13にこの同期補償回路400の動作をあらわすタイムチャートを示す。
As an example of the synchronization compensation circuit, a DFF type latch circuit as shown in FIG. 12 can be considered. Since the
バイアス電位VBが零または非常に小さい値の場合には、回路全体の消費電力は非常に小さいが、高速動作は不可能であるので、同期補償用マスタクロックCN,CPが入力されていても出力が変化することはない。一方、VBに電圧を印加して回路を動作状態にすれば、消費電力は大きくなるが、入力信号DP,DNを同期補償用マスタクロックCP,CNのタイミングに同期させて出力することが可能になり、ジッタが抑制される。 When the bias potential VB is zero or a very small value, the power consumption of the entire circuit is very small, but high-speed operation is impossible. Therefore, even if the synchronization compensation master clocks CN and CP are input, the output is possible. Will not change. On the other hand, if a voltage is applied to VB to put the circuit in an operating state, the power consumption increases, but the input signals DP and DN can be output in synchronization with the timings of the synchronization compensation master clocks CP and CN. Thus, jitter is suppressed.
分周装置全体の消費電力において、この同期補償回路400を付加した場合の電力増大は、同期補償回路400の活性化率が低い場合には殆ど無視できるレベルにできる。例えば、パルススワロー型の分周器によって従来技術の説明の項で記述したようなシンセサイザを構成する場合、このパルススワロー型分周器の分周数は数千から数十万程度となるので、出力値が変位する間隔はマスタクロックの周期Tckに比べて十分長い。したがって、その変位する時刻のみ同期補償回路400を活性化すれば、その電力消費は無視できるレベルにできる。
In the power consumption of the entire frequency divider, the increase in power when the
なお、図13に示したタイムチャートでは、バイアス電位VBを制御することによって同期補償回路400の機能(動作状態/保持状態)を実現するようにしたが、図14に示すタイムチャートを示すように、同期補償用マスタクロックCN,CPの入力有無を制御することによって実現してもよい。図14の例では、同期補償回路400への同期補償用マスタクロックの入力有無とVBとを同時に制御しているが、VBは動作状態の電位を常に与えておいて同期補償用マスタクロックの入力有無のみを制御してもよいことは言うまでもない。
In the time chart shown in FIG. 13, the function (operating state / holding state) of the
1…分周装置、1−1…分周器、1−2…同期補償回路、2…分周装置、2−1…分周器、2−11…第1の分周器、2−12…第2の分周器(カウンタ)、2−2…同期補償回路、300…可変分周器、301…クロック入力端子、302…クロック出力端子、303…制御信号入力端子、304…反転/非反転器(排他的論理和回路)、304a…入力端子、304b…制御端子、305…固定分周器、306…接続器、307…フィードバックパス、308…フィードバック用分周器、309…低速化用分周器、310…同期補償回路、400…同期補償回路。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
この分周器からの分周後信号を前記マスタクロックに対して所定量位相がずれた同期補償用マスタクロックに同期して取り込み、分周出力として出力する同期補償回路とを備え、
前記同期補償回路は、前記分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯にのみ前記分周後信号のレベルを前記同期補償用マスタクロックに同期して取り込む動作状態とされ、それ以外の時間帯は取り込んだレベルを保持する保持状態とされる
ことを特徴とする分周装置。 A frequency divider that divides the master clock and outputs the divided signal as a signal,
A synchronization compensation circuit that captures the frequency-divided signal from the frequency divider in synchronization with the master clock for synchronization compensation whose phase is shifted by a predetermined amount with respect to the master clock, and outputs the signal as a frequency-divided output;
The synchronization compensation circuit is an operation state in which the level of the frequency-divided signal is captured in synchronization with the synchronization compensation master clock only in a predetermined time period starting from a point where the level of the frequency-divided signal is expected to be displaced. The frequency divider is characterized in that it is in a holding state that holds the captured level during other time periods.
前記同期補償用マスタクロックは、前記分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯のみしか発生しないことを特徴とする分周装置。 The frequency divider according to claim 1,
The frequency-dividing device, wherein the synchronization compensation master clock is generated only in a predetermined time period starting from a point where the level of the frequency-divided signal is expected to shift.
前記分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯を前記同期補償回路に知らせる手段を備えたことを特徴とする分周装置。 In the frequency dividing device according to claim 1 or 2,
A frequency divider comprising: means for notifying the synchronization compensation circuit of a predetermined time period starting from a point at which the level of the frequency-divided signal is expected to be displaced.
この分周器からの分周後信号に対して所定量位相がずれた同期補償用分周信号を前記マスタクロックに同期して取り込み、分周出力として出力する同期補償回路とを備え、
前記同期補償回路は、前記同期補償用分周後信号のレベルが変位すると予想される点を起点とする所定時間帯にのみ前記同期補償用分周後信号のレベルを前記マスタクロックに同期して取り込む動作状態とされ、それ以外の時間帯は取り込んだレベルを保持する保持状態とされる
ことを特徴とする分周装置。
A frequency divider that divides the master clock and outputs the divided signal as a signal,
A synchronous compensation circuit that takes in a synchronous compensation frequency-divided signal whose phase is shifted from the frequency-divided signal from the frequency divider in synchronization with the master clock, and outputs it as a frequency-divided output;
The synchronization compensation circuit synchronizes the level of the post-synchronization signal for synchronization compensation with the master clock only during a predetermined time period starting from a point at which the level of the post-synchronization signal for synchronization compensation is expected to shift. A frequency dividing device characterized in that it is in an operating state for capturing, and is in a holding state for retaining the level that has been captured during other time periods.
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KR100986611B1 (en) | 2008-06-13 | 2010-10-08 | 김영식 | Low power frequency divider and low power phased locked loop including the frequency divider |
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