JP2008035048A - 周波数比較回路、pll周波数シンセサイザテスト回路及びそのテスト方法 - Google Patents

周波数比較回路、pll周波数シンセサイザテスト回路及びそのテスト方法 Download PDF

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【課題】周波数比較回路を少ない素子数で構成できるようにすると共に、NCLK信号およびMCLK信号等の周波数が一致しているか否かを正しく判定できるようにする。
【解決手段】NCLP信号の分周信号であるNCLP2信号と、MCLP信号の分周信号であるMCLP2信号とを生成する。次に、MCLP2信号がHレベルのときはNCLP信号をアップ信号としてカウントし、MCLP2信号がLレベルのときはNCLP信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値をQN、QN信号で出力する。また、NCLP2信号がHレベルのときはMCLP信号をアップ信号としてカウントし、NCLP2信号がLレベルのときはMCLP信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値をQM、QM信号で出力する。そして、QN、QN、QM、QMの各信号に基づいて、NCLP信号とMCLP信号の各周波数が一致しているか否かを判定する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、周波数比較回路、PLL周波数シンセサイザテスト回路及びそのテスト方法に関するものである。
図6は、第1従来例を示す図である。集積化されたPLL周波数シンセサイザをテストするための方法としては、例えば図6に示すような構成が従来から知られている。なお、図6に示す構成としては、例えば特開2002−300029号公報が参照される。
図6を参照すると、PLL回路20の入力信号X1の所定サイクル期間にわたり、アップダウンカウンタ24で前記出力信号Φのサイクル数を計数した計数結果が、PLL回路20の逓倍数と前記計数期間とで定められる値(逓倍数保持レジスタ22の値)と一致するか否か比較し、前記計数結果から、前記入力信号X1の次の前記計数期間にわたり、前記出力信号Φを1サイクル計数する毎に減算していった結果が、零値(“0”値保持レジスタ21の値)と一致するか否か比較し、両方の結果が共に一致する時、ロック状態であることを示す判定信号が比較回路23より出力される。
一方、図7は、第2従来例を示す図である。少ない素子数で、2系統の入力信号の周波数比較を簡単に行う周波数比較回路としては、例えば、図7に示すような構成が従来から知られている。図8は、図7に示した回路の動作を説明するためのタイミイグ図である。なお、図7に示す構成としては、例えば特公平7−95083号公報が参照される。
図7を参照すると、第1の入力端子Aと第2の入力端子Bにはそれぞれ周波数を比較するための基準入力信号と被比較入力信号が印加される。第1の入力端子Aに基準入力信号のリーディングエッジ(即ち、パルスの立ち上がり)が到来し、第2の入力端子Bに印加される被比較入力信号のレベルが‘1’に移行しないうちに、基準入力信号のリーディングエッジが再び到来する場合は、SRフリップフロップ30がセットされ端子Gは‘1’のレベルとなる(図8の実線)。また、図8の破線で示すように、基準入力信号のリーディングエッジが到来して、さらに次のリーディングエッジが到来するまでの間に被比較入力信号のリーディングエッジが到来する場合は、SRフリップフロップ30がセットされることはなく、端子Gは‘0’のレベルとなる。
特開2002−300029号公報 特公平7−95083号公報
ところで、第1の従来例では、逓倍数が大きくなるに従い回路規模が大きくなるという問題点を有している。集積化された回路においては、より少ない素子数で実現されることが望まれている(第1の問題点)。
また、第2の従来例では、図9に示すように、被比較入力信号が‘1’のレベルとなった後で基準入力信号のリーディングエッジが到達し、被比較入力信号が‘0’のレベルとなる前に基準入力信号のトレーリングエッジ(即ち、パルスの立下り)が到達するようなタイミングで、基準入力信号及び被比較入力信号が入力端子A及びBにそれぞれ入力されると、これら各信号の周波数が一致しているにも関わらず出力がセットされる(即ち、‘1’のレベルを出力する)期間が発生し、周波数を正しく比較できないおそれがあった(問題点2)。
そこで本発明は、上記の問題点1、2に鑑みてなされたものであって、周波数比較回路を少ない素子数で構成できるようにすると共に、第1、第2の信号(例えば、NCLK信号およびMCLK信号)の周波数が一致しているか否かを正しく判定できるようにした周波数比較回路、PLL周波数シンセサイザテスト回路及びそのテスト方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、発明1の周波数比較回路は、第1の信号と第2の信号とを比較してその周波数が一致しているか否かを判定する周波数比較回路であって、前記第1の信号を分周し、第1の分周信号を生成する第1の分周手段と、前記第2の信号を分周し、第2の分周信号を生成する第2の分周手段と、前記第1の信号が入力され、前記第2の分周信号が論理値レベルの一方のときは前記第1の信号をアップ信号としてカウントし、前記第2の分周信号が論理値レベルの他方のときは前記第1の信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値を第1のカウント信号として出力する第1のカウント信号出力手段と、前記第2の信号が入力され、前記第1の分周信号が論理値レベルの一方のときは前記第2の信号をアップ信号としてカウントし、前記第1の分周信号が論理値レベルの他方のときは前記第2の信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値を第2のカウント信号として出力する第2のカウント信号出力手段と、前記第1のカウント信号と前記第2のカウント信号とに基づいて、前記第1の信号の周波数と前記第2の信号の周波数とが一致しているか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とするものである。
発明2の周波数比較回路は、発明1の周波数比較回路において、前記判定手段によって得られた判定結果を信号として外部に出力する出力手段、をさらに有することを特徴とするものである。
発明3のPLL周波数シンセサイザテスト回路は、PLL周波数シンセサイザに付随してPLLループの引き込み状態をテストするテスト回路であって、発明1または発明2に記載の周波数比較回路、を有することを特徴とするものである。
発明4のPLL周波数シンセサイザのテスト方法は、PLL周波数シンセサイザに付随してPLLループの引き込み状態をテストする方法であって、前記PLL周波数シンセサイザによって周波数が制御される第1の信号を分周し、第1の分周信号を生成するステップと、前記PLL周波数シンセサイザの電圧制御発信器から出力された第2の信号を分周し、第2の分周信号を生成するステップと、前記第2の分周信号が論理値レベルの一方のときは前記第1の信号をアップ信号としてカウントし、前記第2の分周信号が論理値レベルの他方のときは前記第1の信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値を第1のカウント信号として出力するステップと、前記第1の分周信号が論理値レベルの一方のときは前記第2の信号をアップ信号としてカウントし、前記第1の分周信号が論理値レベルの他方のときは前記第2の信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値を第2のカウント信号として出力するステップと、前記第1のカウント信号と前記第2のカウント信号とに基づいて、前記第1の信号の周波数と前記第2の信号の周波数とが一致しているか否かを判定するステップと、を有することを特徴とするものである。
本発明よれば、周波数比較回路側(即ち、PLL周波数シンセサイザをテストする側)で、信号の立ち上がりエッジを検出するためのエッジ検出手段や、アップダウンカウンタのアップ信号とアップダウンカウンタのダウン信号とを同期化し、アップダウンカウンタを動作させるための同期クロックの入力を省略することが可能であり、周波数比較回路を少ない素子数で構成することができる。また、第1、第2の信号の周波数が一致しているか否かを正しく判定することもできる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係るPLL(phase−locked loop)周波数シンセサイザ10の構成例を示す図である。
図1に示すように、PLL周波数シンセサイザ10は、第1の分周期(DIV1)101と、第2の分周期(DIV2)102と、位層周波数比較器(PFC)103と、チャージポンプ(charge pump)104と、ループフィルタ(LPF)105と、電圧制御発振器(VCO)106とを含んだ構成となっている。このPLL周波数シンセサイザ10は、基準クロック(基準信号)を分周器(DIV1)101で分周することによってNCLK信号を生成すると共に、電圧制御発振器(VCO)106の出力Φを分周器(DIV2)102で分周することによってMCLK信号を生成する。そして、これらNCLK信号とMCLK信号とを位層周波数比較器(PFC)103で比較し、この比較の結果に基づいて前記NCLK信号と前記MCLK信号との位相及び周波数が一致するように出力Φを制御する。
また、この実施形態では、PLL周波数シンセサイザ10から周波数比較回路12にNCLK信号及びMCLK信号が入力されるようになっており、これらNCLK信号及びMCLK信号の周波数が一致しているか否かの判定信号が周波数比較回路12から出力されるようになっている。
図2は、周波数比較回路12の構成例を示す図である。図2に示すように、周波数比較回路12は、2分周回路121と、2ビットアップダウンカウンタ122、123と、検出回路124、125と、NOT回路127、128やOR回路129等の論理回路と、を含んだ構成となっている。2分周回路121は、PLL周波数シンセサイザ10に接続されており、初期化信号と、NCLK信号及びMCLK信号がそれぞれ入力可能となっている。2分周回路121は、例えば(比較するそれぞれの信号である)NCLK信号とMCLK信号のそれぞれの立ち上がりエッジで動作し、それぞれの2分周信号であるNCLK2信号とMCLK2信号とを生成する。
また、図2に示すように、第1の2ビットアップダウンカウンタ122は、PLL周波数シンセサイザ10と2分周回路121とに接続されており、初期化信号と、NCLK_B(即ち、NCLKの反転信号)や、MCLK信号の2分周信号であるMCLK2信号がそれぞれ入力可能となっている。NCLK_Bは、NOT回路127で生成される。第2の2ビットアップダウンカウンタ123は、PLL周波数シンセサイザ10と2分周回路121とに接続されており、初期化信号と、MCLK_B(MCLKの反転信号)や、NCLK信号の2分周信号であるNCLK2信号がそれぞれ入力可能となっている。MCLK_BはNOT回路128で生成される。
さらに、第1の検出回路124は、PLL周波数シンセサイザ10と、第1の2ビットアップダウンカウンタ122とに接続されており、初期化信号と、NCLK_B、2ビットアップダウンカウンタ122からの2出力QN、QNがそれぞれ入力可能となっている。第2の検出回路125は、PLL周波数シンセサイザ10と、第2の2ビットアップダウンカウンタ123とに接続されており、初期化信号と、MCLK_B、2ビットアップダウンカウンタ122からの2出力QM、QMがそれぞれ入力可能となっている。そして、検出回路124、125の後段にはOR回路129が配置されており、検出回路124から出力されるERR1信号と、検出回路125から出力されるERR2信号とがOR回路129に入力するようになっている。
このような構成を有する周波数比較回路12では、一方の信号の分周信号を、(他方の信号で動作する)2ビットアップダウンカウンタのアップダウン制御信号に用いることで、周波数を比較する動作が実現される。
例えば、図2において、(比較するそれぞれの信号である)NCLK信号とMCLK信号のそれぞれの立ち上がりエッジで動作する2分周回路121によって、それぞれの2分周信号であるNCLK2信号とMCLK2信号とが生成される。第1の2ビットアップダウンカウンタ122は、NCLK信号の立ち下がりエッジでカウント動作を行い、MCLK2信号の状態によってアップ、ダウン動作を行う。例えば、MCLK信号が‘0’状態の場合、2ビットアップダウンカウンタ122はNCLK信号の立ち下がりでカウントダウンを行う。また、MCLK2信号が‘1’状態の場合、2ビットアップダウンカウンタ122はNCLK信号の立ち下がりでカウントアップを行う。
同様に、第2の2ビットアップダウンカウンタ123はMCLK信号の立ち下がりエッジでカウント動作を行い、NCLK2信号の状態によってアップ、ダウン動作を行う。例えば、NCLK2信号が‘0’状態の場合、2ビットアップダウンカウンタ123はMCLK信号の立ち下がりでカウントダウンを行う。また、NCLK2信号が‘1’状態の場合、2ビットアップダウンカウンタ123はMCLK信号の立ち下がりでカウントアップを行う。
第1の検出回路124は、2ビットアップダウンカウンタ122の出力QN、QNが共に‘1’となった時、NCLKの立ち下がりに同期して ‘1’レベルとなるERR1信号を出力する。また、第2の検出回路125は、2ビットアップダウンカウンタ123の出力QM、QMが共に‘1’となった時、MCLK信号の立ち下がりに同期して‘1’レベルとなるERR2信号を出力する。図2に示すように、判定信号はERR1信号とERR2信号のOR論理により生成される。
図3(a)及び(b)は検出回路124、125の構成例を示す図である。図3(a)に示すように、検出回路124は、2ビットアップダウンカウンタ122の出力QN、QNが共に‘1’となったとき、NCLK_B(NCLKの反転信号)に同期して信号‘1’を出力し保持するようになっている。また、図3(b)に示すように、検出回路125は、2ビットアップダウンカウンタ123の出力QM、QMが共に‘1’となったとき、MCLK_B(MCLKの反転信号)に同期して信号‘1’を出力し保持するようになっている。
次に、上述した周波数比較回路12の動作例を説明する。
図4は、NCLK信号の周波数とMCLK信号の周波数とが一致しているときの、周波数比較回路12の回路動作例を示すタイミング図である。図4に示すように、各信号の周波数が一致している場合、MCLK2信号のNCLK信号の立ち下がりエッジにおける状態は、‘1’、‘0’を交互に繰り返す。つまり、2ビットアップダウンカウンタ122の出力QN、QNは初期値(QN=‘0’、QN=‘1’)の±1の値で変化することになり、QN=‘1’かつQN=‘1’の状態に遷移することはない。そのため、図3(a)に示した検出回路124の出力信号ERR1は常に‘0’出力となる。
また、NCLK2信号のMCLK信号の立ち下がりエッジにおける状態も、‘1’、‘0’を交互に繰り返す。2ビットアップダウンカウンタ123の出力QMは初期値(QM=‘0’、QM=‘1’)の±1の値で変化することになり、QM=‘1’かつQM=‘1’の状態に遷移することはない。そのため、図3(b)に示した検出回路2(125)の出力信号ERR2は常に‘0’出力となる。それゆえ、ERR1信号とERR2信号のOR出力である判定信号は常に‘0’が出力されることになる。
次に、NCLK信号の周波数とMCLK信号の周波数とが異なる場合を説明する。
図5は、NCLK信号の周波数とMCLK信号の周波数とが一致していない(即ち、異なる)ときの、周波数比較回路12の回路動作例を示すタイミング図である。図5に示すように、NCLK信号の周波数がMCLK信号の周波数よりも高い場合、MCLK2信号のNCLK信号の立ち下がりエッジにおける状態は、‘1’あるいは‘0’が連続する状態が存在することになり、2ビットアップダウンカウンタ122はアップ動作あるいはダウン動作を連続して行うことになる。つまり、2ビットアップダウンカウンタ122はQN=‘1’かつQN=‘1’を出力することになり、これを受けて検出回路124は出力信号ERR1=‘1’を出力し保持することとなる。これにより、検出回路124の後段に配置されているOR回路129は判定信号‘1’を出力することになるので、NCLK信号の周波数とMCLK信号の周波数とが一致していないことが検知可能となる。
このように、本発明の実施の形態によれば、周波数比較回路12側(即ち、PLL周波数シンセサイザ10をテストする側)で、パルスの立ち上がりエッジを検出するためのエッジ検出手段や、アップダウンカウンタのアップ信号とアップダウンカウンタのダウン信号とを同期化し、アップダウンカウンタを動作させるための同期クロックの入力を省略することが可能であり、周波数比較回路12を少ない素子数で構成することができる。周波数比較回路12にエッジ検出手段や、同期クロックを必要としないため、NCLK信号の周波数とMCLK信号の周波数とが一致しているか否かを正しく判定することができる。
つまり、周波数比較回路12では、一方の信号の分周信号を、(他方の信号で動作する)2ビットアップダウンカウンタのアップダウン制御信号に用いることで、周波数比較動作が実現される。エッジ検出回路および同期クロックを必要とせず、NCLK2信号、MCLK2信号がHighかLowかを検出するだけでよいため、回路規模の縮小、および、同期クロックの省略といった効果を実現することが可能である。
この実施の形態では、NCLK信号が本発明の「第1の信号」に対応し、MCLK信号が本発明の「第2の信号」に対応している。また、NCLK2信号が本発明の「第1の分周信号」に対応し、MCLK2信号が本発明の「第2の分周信号」に対応している。さらに、‘1’状態(即ち、Highレベル)が本発明の「論理値レベルの一方」に対応し、‘0’状態(即ち、Lowレベル)が本発明の「論理値レベルの他方」に対応している。また、QN、QNが本発明の「第1のカウント信号」に対応し、QM、QMが本発明の「第2のカウント信号」に対応している。また、2分周回路121が本発明の「第1の分周手段」および「第2の分周手段」に対応し、2ビットアップダウンカウンタ122及びNOT回路127が本発明の「第1のカウント信号出力手段」に対応し、2ビットアップダウンカウンタ123及びNOT回路128が本発明の「第2のカウント信号出力手段」に対応している。また、検出回路124、125およびOR回路129が、本発明の「判定手段」と「出力手段」の両方に対応している。さらに、周波数比較回路12が、本発明の「周波数比較回路」と「PLL周波数シンセサイザテスト回路」の両方に対応している。
PLL周波数シンセサイザ10の構成例を示す図。 周波数比較回路12の構成例を示す図。 検出回路124、125の構成例を示す図。 NCLK信号の周波数とMCLK信号の周波数とが一致しているときの、周波数比較回路12の回路動作例を示すタイミング図。 NCLK信号の周波数とMCLK信号の周波数とが一致していない(即ち、異なる)ときの、周波数比較回路12の回路動作例を示すタイミング図。 第1従来例を示す図。 第2従来例を示す図。 図7に示した回路の動作を説明するためのタイミイグ図。 第2従来例の問題点を示すタイミング図。
符号の説明
10 PLL周波数シンセサイザ
12 周波数比較回路
20 PLL回路
21 “0”値保持レジスタ
22 逓倍数保持レジスタ
23 比較回路
24 アップダウンカウンタ
30 SRフリップフロップ
101 分周器(DIV1)
102 分周器(DIV2)
103 位相周波数比較器(PFC)
104 チャージポンプ(Charge Pump)
105 ループフィルタ(LPF)
106 電圧制御発振器(VCO)
121 2分周回路
122 (第1の)2ビットアップダウンカウンタ1
123 (第2の)2ビットアップダウンカウンタ2
124 (第1の)検出回路
125 (第2の)検出回路
127、128 NOT回路
129 OR回路

Claims (4)

  1. 第1の信号と第2の信号とを比較してその周波数が一致しているか否かを判定する周波数比較回路であって、
    前記第1の信号を分周し、第1の分周信号を生成する第1の分周手段と、
    前記第2の信号を分周し、第2の分周信号を生成する第2の分周手段と、
    前記第1の信号が入力され、前記第2の分周信号が論理値レベルの一方のときは前記第1の信号をアップ信号としてカウントし、前記第2の分周信号が論理値レベルの他方のときは前記第1の信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値を第1のカウント信号として出力する第1のカウント信号出力手段と、
    前記第2の信号が入力され、前記第1の分周信号が論理値レベルの一方のときは前記第2の信号をアップ信号としてカウントし、前記第1の分周信号が論理値レベルの他方のときは前記第2の信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値を第2のカウント信号として出力する第2のカウント信号出力手段と、
    前記第1のカウント信号と前記第2のカウント信号とに基づいて、前記第1の信号の周波数と前記第2の信号の周波数とが一致しているか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とする周波数比較回路。
  2. 前記判定手段によって得られた判定結果を信号として外部に出力する出力手段、をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の周波数比較回路。
  3. PLL周波数シンセサイザに付随してPLLループの引き込み状態をテストするテスト回路であって、
    請求項1または請求項2に記載の周波数比較回路、を有することを特徴とするPLL周波数シンセサイザテスト回路。
  4. PLL周波数シンセサイザに付随してPLLループの引き込み状態をテストする方法であって、
    前記PLL周波数シンセサイザによって周波数が制御される第1の信号を分周し、第1の分周信号を生成するステップと、
    前記PLL周波数シンセサイザの電圧制御発信器から出力された第2の信号を分周し、第2の分周信号を生成するステップと、
    前記第2の分周信号が論理値レベルの一方のときは前記第1の信号をアップ信号としてカウントし、前記第2の分周信号が論理値レベルの他方のときは前記第1の信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値を第1のカウント信号として出力するステップと、
    前記第1の分周信号が論理値レベルの一方のときは前記第2の信号をアップ信号としてカウントし、前記第1の分周信号が論理値レベルの他方のときは前記第2の信号をダウン信号としてカウントし、そのカウント値を第2のカウント信号として出力するステップと、
    前記第1のカウント信号と前記第2のカウント信号とに基づいて、前記第1の信号の周波数と前記第2の信号の周波数とが一致しているか否かを判定するステップと、を有することを特徴とするPLL周波数シンセサイザのテスト方法。
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