JP2007011961A - Clock generation device and waveform recorder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部クロックに内部クロックを同期させ得るクロック生成装置および波形記録計に関するものである。 The present invention relates to a clock generator and a waveform recorder that can synchronize an internal clock with an external clock.
この種のクロック生成装置として、特開平11−298319号公報に開示されたクロック生成装置(デジタル位相同期ループ回路)が知られている。このクロック生成装置は、位相比較器とアップダウンカウンタと可変分周器とをループ状に接続すると共に、可変分周器に出力周波数が一定の原発振器を接続して構成されている。このクロック生成装置では、位相比較器が、供給されている入力信号と可変分周器の出力信号との位相差に応じたパルス幅のパルス信号を出力し、アップダウンカウンタが、このパルス信号のパルス幅に応じたカウント数を出力し、可変分周器が、このカウント数を周波数分周の数として使用して原発振器から出力される信号を分周して位相比較器にフィードバックすることにより、入力信号と出力信号の位相差が除々に小さくなり、所定時間経過後に両信号位相が一致させられる。
ところで、近年では、クロック生成装置の小型化および低価格化が望まれている。しかしながら、上記した従来のクロック生成装置では、位相比較器および原発振器以外に、アップダウンカウンタおよび可変分周器の2つの回路を必要とするため、小型化および低価格化を図ることが困難であるという課題が存在している。 By the way, in recent years, it is desired to reduce the size and the price of the clock generator. However, since the conventional clock generator described above requires two circuits, an up / down counter and a variable frequency divider, in addition to the phase comparator and the original oscillator, it is difficult to reduce the size and the cost. There is a problem of being.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、小型化および低価格化を図り得るクロック生成装置および波形記録計を提供することを主目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and has as its main object to provide a clock generator and a waveform recorder that can be reduced in size and price.
上記目的を達成すべく請求項1記載のクロック生成装置は、入力した外部クロックに対する内部クロックの位相関係を検出する位相検出部と、基準クロックに同期してカウント動作を実行することによって当該基準クロックを分周して前記内部クロックを生成しつつ、前記位相関係が前記外部クロックに対して当該内部クロックが遅れている位相関係のときには現在のカウント値を所定数だけ進め、前記位相関係が前記外部クロックに対して当該内部クロックが進んでいる位相関係のときにはカウント動作を前記基準クロックの所定周期分だけ停止するカウンタとを備えている。
In order to achieve the above object, the clock generator according to
また、請求項2記載の波形記録計は、入力した測定対象信号を内部クロックに同期してディジタルデータに変換するA/D変換部と、基準クロックを分周して前記内部クロックを生成しつつ、入力した外部クロックに当該内部クロックを同期させるクロック生成部と、前記ディジタルデータをメモリに記憶させる制御部とを備えた波形記録計であって、前記クロック生成部は、前記外部クロックに対する前記内部クロックの位相関係を検出する位相検出部と、基準クロックに同期してカウント動作を実行することによって当該基準クロックを分周して前記内部クロックを生成しつつ、前記位相関係が前記外部クロックに対して当該内部クロックが遅れている位相関係のときには現在のカウント値を所定数だけ進め、前記位相関係が前記外部クロックに対して当該内部クロックが進んでいる位相関係のときにはカウント動作を前記基準クロックの所定周期分だけ停止するカウンタとを備えている。 According to another aspect of the waveform recorder of the present invention, the input signal to be measured is converted into digital data in synchronization with the internal clock, and the internal clock is generated by dividing the reference clock. A waveform recorder comprising a clock generator for synchronizing the internal clock with the input external clock, and a controller for storing the digital data in a memory, wherein the clock generator is configured to store the internal clock with respect to the external clock. A phase detector that detects a phase relationship of the clock; and performing a count operation in synchronization with the reference clock to divide the reference clock to generate the internal clock, while the phase relationship is relative to the external clock. When the internal clock is delayed in phase relationship, the current count value is advanced by a predetermined number, and the phase relationship is Tsu when the phase relationship in which the internal clock is advanced with respect to click and a counter to stop counting a predetermined period of the reference clock.
請求項1記載のクロック生成装置によれば、位相検出部が、入力した外部クロックに対する内部クロックの位相関係を検出し、カウンタが、基準クロックに同期してカウント動作を実行することによって基準クロックを分周して内部クロックを生成しつつ、検出された位相関係が外部クロックに対して内部クロックが遅れている位相関係のときには現在のカウント値を所定数だけ進め、検出された位相関係が外部クロックに対して内部クロックが進んでいる位相関係のときにはカウント動作を基準クロックの所定周期分だけ停止することにより、外部クロックを基準として内部クロックに遅れや進みが生じているときに、この遅れや進みが少なくなるように内部クロックの位相を補正することができる。したがって、このクロック生成装置によれば、位相比較器および基準クロックを生成する原発振器と共にアップダウンカウンタおよび可変分周器の4つの回路を必要とする従来のクロック生成装置の構成とは異なり、3つの回路、つまり原発振器、位相検出部(位相比較器)およびカウンタで構成できるため、部品点数を削減できる結果、装置全体の小型化および低価格化を実現することができる。 According to the clock generation device of the first aspect, the phase detection unit detects the phase relationship of the internal clock with respect to the input external clock, and the counter executes the count operation in synchronization with the reference clock, thereby generating the reference clock. When the detected phase relationship is a phase relationship in which the internal clock is delayed with respect to the external clock while dividing the internal clock to generate the internal clock, the current count value is advanced by a predetermined number, and the detected phase relationship is the external clock. When the internal clock is in a phase relationship where the internal clock is advanced, the count operation is stopped for a predetermined period of the reference clock, so that the internal clock is delayed or advanced when the internal clock is delayed or advanced. It is possible to correct the phase of the internal clock so as to reduce the frequency. Therefore, according to this clock generation device, unlike the configuration of a conventional clock generation device that requires four circuits, that is, an up / down counter and a variable frequency divider, together with a phase comparator and an original oscillator that generates a reference clock, 3 Since the circuit can be constituted by one circuit, that is, an original oscillator, a phase detector (phase comparator), and a counter, the number of parts can be reduced. As a result, the entire apparatus can be reduced in size and price.
請求項2記載の波形記録計によれば、上記のクロック生成装置と同等の構成を有したクロック生成部を備えたことにより、3つの回路、つまり原発振器、位相検出部(位相比較器)およびカウンタで構成できるため、部品点数を削減できる結果、装置全体の小型化および低価格化を実現することができる。 According to the waveform recorder of the second aspect, the clock generator having the same configuration as that of the clock generator is provided, so that three circuits, that is, an original oscillator, a phase detector (phase comparator), and Since it can be configured with a counter, the number of parts can be reduced. As a result, the entire apparatus can be reduced in size and price.
以下、添付図面を参照して、本発明に係るクロック生成装置および波形記録計の最良の形態について説明する。 The best mode of a clock generator and a waveform recorder according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
最初に、波形記録計1の構成について図面を参照して説明する。
First, the configuration of the
波形記録計1は、図1に示すように、同期回路2、A/D変換部3、ストレージコントローラ4、メモリ5、CPU6および出力部7を備え、測定対象信号S1の波形データD1(本発明におけるディジタルデータ)を記録可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
同期回路2は、本発明におけるクロック生成装置(クロック生成部)に相当し、図2に示すように、発振部21、カウンタ22、フリップフロップ23、および位相検出部24を備え、内部クロックSc1を生成すると共に、入力した外部クロックSc2に内部クロックSc1を同期させる機能を有している。
The
発振部21は、水晶発振器などで構成されて、波形記録計1内で使用される基準クロックSckを生成して出力する。カウンタ22は、基準クロックSckに同期してカウント動作(一例としてインクリメント動作)を繰り返し実行することにより、基準クロックSckを分周(本例では一例として10分周)してデューティ50%の内部クロックSc1を出力する。この場合、カウンタ22は、位相検出部24から制御信号Ss1,Ss2を入力していないときに、上記の分周動作を実行する。一方、カウンタ22は、制御信号Ss1を入力したときには、現在のカウント値に所定数を加算(進める一例)した値を次のカウント値として、次の基準クロックSckに同期して出力する。また、カウンタ22は、制御信号Ss2を入力したときには、現在のカウント値を保持したままの状態で、基準クロックSckの所定周期(所定クロック)分だけカウント動作を停止する。本例では、制御信号Ss1を入力したときの上記所定数は「2」に規定され、制御信号Ss2を入力したときの上記所定周期は「1周期」に規定されている。
The oscillating
フリップフロップ23は、一例としてD−フリップフロップで構成されて、入力した外部クロックSc2を基準クロックSckに同期させて、外部クロックSc3として出力する。位相検出部24は、外部クロックSc3を入力したときに、一例として図4〜図6に示すように、外部クロックSc3の立ち上がりエッジに同期し、かつ基準クロックSckの1周期分のパルス幅のパルス信号Sc4を生成する。また、位相検出部24は、パルス信号Sc4と内部クロックSc1とに基づいて、内部クロックSc1と外部クロックSc3の位相関係(すなわち、外部クロックSc3に対して内部クロックSc1が遅れているか、進んでいるか)を検出し、遅れているときには制御信号Ss1を、進んでいるときには制御信号Ss2を出力する。具体的には、位相検出部24は、図4に示すように、内部クロックSc1の立ち上がりエッジを起点とした基準クロックSckの2周期分の期間T1を基準として、この期間T1よりも先にパルス信号Sc4が出力されたときには、外部クロックSc3に対して内部クロックSc1が遅れる位相関係であるため、制御信号Ss1を出力する。逆に、図5に示すように、この期間T1よりも後にパルス信号Sc4が出力されたときには、外部クロックSc3に対して内部クロックSc1が進む位相関係であるため、位相検出部24は、制御信号Ss2を出力する。また、位相検出部24は、図6に示すように、この期間T1内にパルス信号Sc4が出力されたときには、外部クロックSc3に対して内部クロックSc1が同期している位相関係であるため、制御信号Ss1,Ss2を出力しない。つまり、この期間T1は、外部クロックSc2に対して内部クロックSc1が同期しているとみなす許容範囲を意味する。
The flip-
A/D変換部3は、入力した測定対象信号S1を内部クロックSc1に同期してサンプリングすることにより、測定対象信号S1を波形データ(ディジタルデータ)D1に変換して出力する。ストレージコントローラ4は、本発明における制御部に相当し、波形データD1をメモリ5に記憶させる。また、ストレージコントローラ4は、CPU6の要求に応じて、メモリ5に記憶されている波形データD1を読み出してCPU6に出力する。CPU6は、メモリ5に記憶されている波形データD1をストレージコントローラ4を介して読み出すと共に出力部7に出力する。出力部7は、一例として印刷装置(プリンタやプロッタ)やディスプレイ装置などの表示装置で構成されて、入力した波形データD1を記録紙や画面上に波形表示する。
The A / D converter 3 samples the input measurement target signal S1 in synchronization with the internal clock Sc1, thereby converting the measurement target signal S1 into waveform data (digital data) D1 and outputting the waveform data (digital data) D1. The storage controller 4 corresponds to the control unit in the present invention, and stores the waveform data D1 in the
次に、波形記録計1についての波形記録動作について説明する。一例として、図3に示すように、2台の波形記録計1a,1bを同期させつつ、2種類の測定対象信号S1(S1a,S1b)の各波形データD1を記録する動作について説明する。
Next, the waveform recording operation for the
まず、各波形記録計1a,1b(以下、特に区別しないときには「波形記録計1」ともいう)を作動させて、波形記録計1aについては測定対象信号S1aについての波形データD1の記録動作を開始させ、波形記録計1bについては測定対象信号S1bについての波形データD1の記録動作を開始させる。なお、測定対象信号S1a,1bについて特に区別しないときには「測定対象信号S1」ともいう。各波形記録計1では、波形データD1の記録動作中、カウンタ22が内部クロックSc1を分周して内部クロックSc1を生成してA/D変換部3に供給し、A/D変換部3がこの内部クロックSc1に同期して測定対象信号S1を波形データD1に変換し、ストレージコントローラ4がこの波形データD1をメモリ5に記憶させる。また、CPU6がメモリ5に記憶されている波形データD1をストレージコントローラ4を介して読み出して出力部7に出力することにより、測定対象信号S1の波形が画面上や記録紙上に表示される。
First, the
この波形データD1の記録動作中において、各波形記録計1に対して共通の外部クロックSc2が入力されたときに、各波形記録計1では、同期回路2が、作動を開始して、内部クロックSc1を外部クロックSc2に同期させる。具体的には、フリップフロップ23が、図4〜6に示すように、外部クロックSc2を基準クロックSckに同期させて、外部クロックSc3として位相検出部24に出力する。位相検出部24は、外部クロックSc3を入力したときに、図4〜図6に示すように、外部クロックSc3の立ち上がりエッジに同期したパルス信号Sc4を生成して、期間T1に対するパルス信号Sc4の出力タイミングに基づいて、外部クロックSc3に対して内部クロックSc1が遅れているか、進んでいるか、または同期しているかを検出する。
During the recording operation of the waveform data D1, when a common external clock Sc2 is input to each
この場合、図4に示すように、期間T1よりも先にパルス信号Sc4が出力されたときには、位相検出部24は、外部クロックSc3に対して内部クロックSc1が遅れる位相関係にあることを検出して、制御信号Ss1をカウンタ22に出力する。カウンタ22は、制御信号Ss1を入力したときには、現在のカウント値に所定数(「2」)を加算した値を次のカウント値として、次の基準クロックSckに同期して出力する。例えば、制御信号Ss1の入力時のカウント値が「7」のときには、次の基準クロックSckに同期してカウント値「9」を出力する。これにより、カウンタ22のカウント値が1つ進むため、カウンタ22は、1カウント(基準クロックSckの1周期)分だけ位相を進めた内部クロックSc1を出力する。同図では、パルス信号Sc4が期間T1よりも基準クロックSckの1周期分だけ先に出力されているため、カウンタ22が上記のように作動することにより、内部クロックSc1は基準クロックSckの1周期分だけ早く立ち下がっている。したがって、その後の内部クロックSc1の立ち上がり時には、期間T1にパルス信号Sc4が含まれる状態になるため、内部クロックSc1が外部クロックSc3に同期する。
In this case, as shown in FIG. 4, when the pulse signal Sc4 is output prior to the period T1, the
他方、図5に示すように、期間T1よりも後にパルス信号Sc4が出力されたときには、位相検出部24は、外部クロックSc3に対して内部クロックSc1が進む位相関係にあることを検出して、制御信号Ss2をカウンタ22に出力する。カウンタ22は、制御信号Ss2を入力したときには、現在のカウント値を保持したままの状態で、1カウント(基準クロックSckの1周期)分だけカウント動作を停止する。例えば、制御信号Ss2の入力時のカウント値が「7」のときには、次の基準クロックSckを入力したときにもカウントアップすることなく、カウント値「7」を保持する。これにより、カウンタ22のカウント値が1つだけ遅れるため、カウンタ22は、1カウント(基準クロックSckの1周期)分だけ位相の遅れた内部クロックSc1を出力する。同図では、パルス信号Sc4が期間T1よりも基準クロックSckの1周期分だけ後に出力されているため、カウンタ22が上記のように作動することにより、内部クロックSc1は基準クロックSckの1周期分だけ遅く立ち下がっている。したがって、その後の内部クロックSc1の立ち上がり時には、期間T1にパルス信号Sc4が含まれる状態になるため、内部クロックSc1が外部クロックSc3に同期する。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the pulse signal Sc4 is output after the period T1, the
なお、図6に示すように、期間T1中にパルス信号Sc4が出力されたときには、位相検出部24は、外部クロックSc3と内部クロックSc1とが同期する位相関係にあることを検出して、制御信号Ss1,Ss2を出力しない。したがって、カウンタ22は、カウント値を進めたり、遅らせたりすることなく、基準クロックSckに同期したカウント動作(インクリメント動作)を継続する。
As shown in FIG. 6, when the pulse signal Sc4 is output during the period T1, the
以上のように、外部クロックSc2を入力する都度、外部クロックSc3(基準クロックSckに同期させた外部クロックSc2)に対して内部クロックSc1が遅れているときには、内部クロックSc1の位相を基準クロックSckの1周期分だけ進め、逆に、内部クロックSc1が進んでいるときには、内部クロックSc1の位相を基準クロックSckの1周期分だけ遅らせる上記の動作を同期回路2が繰り返すことにより、最終的に、各波形記録計1の内部クロックSc1が外部クロックSc2に同期して、その結果として、各波形記録計1a,1bの各内部クロックSc1同士が同期する。したがって、各波形記録計1は、記録開始からある程度時間が経過した後は、それぞれに入力される各測定対象信号S1a,1bの波形データD1を互いに同期した状態で記録する。
As described above, each time the external clock Sc2 is input, when the internal clock Sc1 is delayed with respect to the external clock Sc3 (the external clock Sc2 synchronized with the reference clock Sck), the phase of the internal clock Sc1 is changed to the phase of the reference clock Sck. When the internal clock Sc1 is advanced by one period and conversely, when the internal clock Sc1 is advanced, the
このように、この同期回路2によれば、位相検出部24が外部クロックSc3に対する内部クロックSc1の位相関係を検出し、カウンタ22が、位相検出部24の検出結果(検出された位相関係)に基づき、外部クロックSc2に対して内部クロックSc1が遅れているときには現在のカウント値を所定数(「2」)だけ進め(具体的には、増加させ)、外部クロックSc2に対して内部クロックSc1が進んでいるときにはカウント動作を基準クロックSckの所定周期分(1周期分)だけ停止することにより、外部クロックSc2を基準として内部クロックSc1に遅れや進みが生じているときに、この遅れや進みが少なくなるように内部クロックSc1の位相を補正することができる。したがって、この同期回路2によれば、位相比較器および原発振器と共にアップダウンカウンタおよび可変分周器の2つの回路を必要とする従来の同期回路(クロック生成装置)の構成とは異なり、3つの回路、つまり発振部21、位相検出部24およびカウンタ22で構成できるため、部品点数を削減できる結果、回路全体の小型化および低価格化を実現することができる。なお、同期回路2は、上記の3つの回路以外にフリップフロップ23を含んで構成されているが、極めて簡単な回路のため、スペース的にもコスト的にもそれほど問題とはならない。
Thus, according to this
また、この同期回路2を含んで構成されている波形記録計1においても、同期回路2の小型化および低価格化を実現できたため、その分、装置全体としての小型化、および装置コストの削減を実現することができる。
Further, in the
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、外部クロックSc2に対して内部クロックSc1が同期しているとみなす許容範囲としての期間T1を、内部クロックSc1の立ち上がりエッジを起点とした基準クロックSckの2周期分に規定しているが、この期間T1の長さは、基準クロックSckの2周期以上で、かつ内部クロックSc1の1周期以下の範囲内で任意に設定することができる。また、内部クロックSc1の立ち下がりエッジを起点として期間T1を規定して、内部クロックSc1の立ち下がりエッジを外部クロックSc2に同期させる構成を採用することもできる。また、カウント値を進める例としてのインクリメント動作を行うことによって基準クロックSckを分周するようにカウンタ22を構成したが、デクリメント動作を行ってカウント値を進める構成を採用することもできる。また、同期回路2を波形記録計1に適用した例を挙げて説明したが、他の計測装置やデータロガーなどの各種測定装置にも適用することができる。
In addition, this invention is not limited to said structure. For example, the period T1 as an allowable range in which the internal clock Sc1 is considered to be synchronized with the external clock Sc2 is defined as two periods of the reference clock Sck starting from the rising edge of the internal clock Sc1. The length of the period T1 can be arbitrarily set within a range of two or more cycles of the reference clock Sck and one cycle or less of the internal clock Sc1. Further, it is possible to adopt a configuration in which the period T1 is defined starting from the falling edge of the internal clock Sc1, and the falling edge of the internal clock Sc1 is synchronized with the external clock Sc2. Further, although the
1 波形記録計
2 同期回路
3 A/D変換部
4 ストレージコントローラ
5 メモリ
21 発振部
22 カウンタ
23 フリップフロップ
24 位相検出部
D1 波形データ
Sc1 内部クロック
Sc2,Sc3 外部クロック
Sck 基準クロック
DESCRIPTION OF
Claims (2)
基準クロックに同期してカウント動作を実行することによって当該基準クロックを分周して前記内部クロックを生成しつつ、前記位相関係が前記外部クロックに対して当該内部クロックが遅れている位相関係のときには現在のカウント値を所定数だけ進め、前記位相関係が前記外部クロックに対して当該内部クロックが進んでいる位相関係のときにはカウント動作を前記基準クロックの所定周期分だけ停止するカウンタとを備えているクロック生成装置。 A phase detector that detects the phase relationship of the internal clock with respect to the input external clock;
When the phase relationship is a phase relationship in which the internal clock is delayed with respect to the external clock while the internal clock is generated by dividing the reference clock by performing a count operation in synchronization with the reference clock A counter that stops the count operation for a predetermined period of the reference clock when the current count value is advanced by a predetermined number and the phase relationship is a phase relationship in which the internal clock is advanced with respect to the external clock; Clock generator.
前記クロック生成部は、前記外部クロックに対する前記内部クロックの位相関係を検出する位相検出部と、基準クロックに同期してカウント動作を実行することによって当該基準クロックを分周して前記内部クロックを生成しつつ、前記位相関係が前記外部クロックに対して当該内部クロックが遅れている位相関係のときには現在のカウント値を所定数だけ進め、前記位相関係が前記外部クロックに対して当該内部クロックが進んでいる位相関係のときにはカウント動作を前記基準クロックの所定周期分だけ停止するカウンタとを備えている波形記録計。 An A / D converter that converts the input signal to be measured into digital data in synchronization with the internal clock, and the internal clock is generated by dividing the reference clock, and the internal clock is synchronized with the input external clock A waveform recorder comprising a clock generator and a controller for storing the digital data in a memory,
The clock generation unit divides the reference clock to generate the internal clock by performing a count operation in synchronization with the reference clock and a phase detection unit that detects a phase relationship of the internal clock with respect to the external clock However, when the phase relationship is a phase relationship in which the internal clock is delayed with respect to the external clock, the current count value is advanced by a predetermined number, and the phase relationship is advanced by the internal clock with respect to the external clock. And a counter that stops the counting operation for a predetermined period of the reference clock when the phase relationship is in the range.
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