JP2008090774A - Spread spectrum clock generator - Google Patents

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Akihiko Nojiri
明彦 野尻
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To exchange signals between a device operated by a spread spectrum clock and a device operated by a non-spread spectrum clock synchronously. <P>SOLUTION: The generator comprises a frequency phase comparator 104 for detecting a phase difference between reference clock RCLK and output clock CLKO; a charge pump 103 for generating a charge/discharge signal according to the phase difference; a loop filter 104 for generating a difference signal according to the charge/discharge signal; a spread spectrum modulator 106 for modulating the difference signal to generate a spread spectrum modulation signal; and a clock generator 107 for generating an output clock according to composite signal of the output of the loop filter and the spread spectrum modulation signal. The spread spectrum modulator 106 generates a spread spectrum modulation signal that reverses the sign of the difference between the period of the output clock and the period of the reference clock and successively changes the absolute value of the difference. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁波輻射(EMI)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装置に関する。   The present invention relates to a spread spectrum clock generator that generates a clock signal whose period varies by a small amount in order to reduce electromagnetic radiation (EMI).

近年、電子機器においてその制御装置のクロック信号の高速化により処理能力の向上が図られている。これに伴って、クロック信号の高調波に起因する放射電磁界干渉(EMI:Electro-Magnetic Interference)も悪化する傾向がある。   In recent years, processing capacity has been improved in electronic devices by increasing the speed of the clock signal of the control device. Along with this, EMI (Electro-Magnetic Interference) due to harmonics of the clock signal also tends to deteriorate.

その反面、EMIノイズに関して、法律もしくは自主規制等が各国毎に設けられるなど規制が厳しくなってきている。代表的な規制としては、VCCI(日本自主規制)、FCC(米国)、CISPR(欧州)等が挙げられる。   On the other hand, regulations regarding EMI noise have become stricter, such as laws or voluntary regulations being established in each country. Representative regulations include VCCI (Japan Voluntary Regulation), FCC (US), CISPR (Europe), and the like.

また、動作周波数の高速化に伴い、信号の波長が短くなり、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。その結果、配線などの接続部はアンテナとして機能しやすくなり、周囲への電磁波輻射が急激に増加してしまう。   As the operating frequency is increased, the signal wavelength is shortened, and the length of the connection circuit or the wiring inside the substrate is approximately the same as the wavelength of the high-frequency signal. As a result, connection portions such as wirings easily function as antennas, and electromagnetic radiation to the surroundings increases rapidly.

このような問題を解決するため、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きた。また、フェライトコアの使用や基板の多層化による対策も行われている。   In order to solve such problems, in electronic equipment where electromagnetic radiation is a problem, measures such as reducing the electromagnetic radiation by improving the circuit arrangement and reducing electromagnetic radiation to the surroundings by improving the circuit arrangement, etc. Has been done. Measures are also being taken by using ferrite cores and multilayering of substrates.

しかし、このような対策は、コストが高くなってしまうこと、および、装置の物理的なサイズが大きくなってしまうこと、などが課題となっていた。   However, such measures have been problematic in that the cost is increased and the physical size of the apparatus is increased.

このような問題を解決する為に、スペクトラム拡散によるクロック発生回路(SSCG: Spread Spectrum Clock Generator)を使用する方法が提案されている(特許文献1参照)。スペクトラム拡散とは、半導体装置の動作クロック周期を微小に変動させることにより、周波数の拡散を行うことである。これにより電磁波輻射を低減することが可能となる。   In order to solve such a problem, a method using a spread spectrum clock generator (SSCG) using spread spectrum has been proposed (see Patent Document 1). Spread spectrum refers to frequency spreading by minutely changing the operation clock cycle of a semiconductor device. Thereby, electromagnetic wave radiation can be reduced.

従来、スペクトラム変調信号としては、図6に示す三角波形が多く使用されてきた。図7に、図6のスペクトラム変調信号409を用いたときの拡散スペクトラムのプロファイルを示す。スペクトラム変調信号409を三角波形とした場合、スペクトラムの両端にピークが形成されることが特徴である。   Conventionally, a triangular waveform shown in FIG. 6 has been frequently used as a spectrum modulation signal. FIG. 7 shows a spread spectrum profile when the spectrum modulation signal 409 of FIG. 6 is used. When the spectrum modulation signal 409 has a triangular waveform, a feature is that peaks are formed at both ends of the spectrum.

そこで、スペクトラム変調信号として図8に示すような波形が提案されている(特許文献2参照)。これにより図7に示したピークが低くなり、電磁波輻射が低減される効果がある。
特開平9−98152号公報 特開平7−235862号公報
Therefore, a waveform as shown in FIG. 8 has been proposed as a spectrum modulation signal (see Patent Document 2). Accordingly, the peak shown in FIG. 7 is lowered, and there is an effect that electromagnetic wave radiation is reduced.
JP-A-9-98152 JP-A-7-235862

しかしながら、SSCG化されたクロックにて動作するデバイスと、SSCG化されていないクロックで動作するデバイスとの間において、データバス上で同期扱いのまま信号のやり取りを行うことができないという問題があった。   However, there is a problem that signals cannot be exchanged while being handled synchronously on the data bus between a device operating with an SSCG clock and a device operating with a non-SSCG clock. .

図9に、SSCGクロックを使用した一般的な制御回路のブロック図を示す。CPUはクロックバッファを内蔵し、発振素子(X’tal)からの電圧振動をクロックとして扱い、RCLKを基準クロックとして動作している。また、RCLKがSSCGへ供給され、このSSCGが、スペクトラム拡散されたクロックCLKOを出力している。   FIG. 9 shows a block diagram of a general control circuit using the SSCG clock. The CPU incorporates a clock buffer, handles voltage oscillation from the oscillation element (X'tal) as a clock, and operates with RCLK as a reference clock. Also, RCLK is supplied to the SSCG, and this SSCG outputs a spread spectrum clock CLKO.

特定用途向け集積回路(ASIC)は、スペクトラム拡散されたCLKOを基準に動作が制御されている。これに対し、CPU側は、正確な時間計測を必要とするためスペクトラム拡散されていない基準クロックで動作する必要がある。たとえば時計機能やタイマ割り込み(図示無し)による時間を正確に行うためである。このためCPU側はスペクトラム拡散されていない基準クロック(RCLK)で動作し、ASIC側はスペクトラム拡散されたクロックで動作する構成となる。   The operation of an application specific integrated circuit (ASIC) is controlled with reference to spread spectrum CLKO. On the other hand, the CPU side needs to operate with a reference clock that is not spread spectrum because accurate time measurement is required. For example, it is for accurately performing time by a clock function or a timer interrupt (not shown). For this reason, the CPU side operates with a reference clock (RCLK) that is not spread spectrum, and the ASIC side operates with a spread spectrum clock.

このような構成の場合、CPUとASIC間のBUSのハンドシェークは、非同期扱いとなってしまうため、ASIC内にデータを一時記憶するためのバッファ(BUFFER)を設ける必要がある。しかし、バッファ構成をASICに設けるため、構造の複雑化、BUSサイクルの低下が起きてしまう等の問題があった。   In such a configuration, the BUS handshake between the CPU and the ASIC is handled asynchronously. Therefore, it is necessary to provide a buffer (BUFFER) for temporarily storing data in the ASIC. However, since the buffer configuration is provided in the ASIC, there are problems such as a complicated structure and a decrease in the BUS cycle.

つぎに図10に、基準クロックRCLKとスペクトラム拡散されたCLKOの関係を表したタイミング図を示す。   Next, FIG. 10 is a timing chart showing the relationship between the reference clock RCLK and the spread spectrum CLKO.

スペクトラム変調信号が三角波形で、サイクルtoサイクルジッタ(隣接サイクル間のジッタ)をtgとしたときを示している。図から分かるように、スペクトラム変調信号の出力振幅が増加している間、出力クロックCLKOの周期は基準クロックRCLKの周期に対し、1サイクルごとにtg時間分ずつ増加している。   This shows a case where the spectrum modulation signal has a triangular waveform and cycle-to-cycle jitter (jitter between adjacent cycles) is tg. As can be seen from the figure, while the output amplitude of the spectrum modulation signal is increasing, the cycle of the output clock CLKO is increased by tg every cycle with respect to the cycle of the reference clock RCLK.

スペクトラム変調信号がプラス側にあるときには、出力クロックCLKOの周期は基準クロックRCLKの周期より大きくなるが、マイナス側にあるときには、出力クロックCLKOの周期は基準クロックRCLKの周期より小さくなる。通常の場合、出力クロックCLKOの周期の増減はある周期をもって行われることが多い。(ここでプラス側、マイナス側の原点は必ずしも0に規定するものではなく、任意のオフセット値を基準とした増減であってもよい。)たとえば66.7MHzのCLKOに対し30KHz程度の周期で変調を行うSSCGデバイス等がある(拡散周期30KHz、拡散周波数幅1%程度)。   When the spectrum modulation signal is on the plus side, the cycle of the output clock CLKO is larger than the cycle of the reference clock RCLK, but when it is on the minus side, the cycle of the output clock CLKO is smaller than the cycle of the reference clock RCLK. Usually, the increase / decrease of the cycle of the output clock CLKO is often performed with a certain cycle. (Here, the positive and negative origins are not necessarily defined as 0, and may be increased or decreased based on an arbitrary offset value.) For example, modulation is performed at a period of about 30 KHz with respect to 66.7 MHz CLKO. There is an SSCG device that performs the above (spreading period 30 KHz, spreading frequency width about 1%).

次に基準クロックRCLKとスペクトラム拡散されたCLKOの位相差について説明する。   Next, the phase difference between the reference clock RCLK and the spread spectrum CLKO will be described.

図10のタイミング図においてn番目のクロックに注目した場合、基準クロックRCLKとスペクトラム拡散されたCLKOの位相差は、Σntgとなる。すなわち、基準クロックとスペクトラム拡散されたCLKOの位相差はn番目クロックまでのサイクルtoサイクルジッタtgの総和となるため大きな値となってしまい、これは基準クロックの1周期以上となりうる。このためCLKOとRCLKとの位相が保証されず図9に示すBUSのやりとりは非同期扱いとなってしまう。   When attention is paid to the nth clock in the timing chart of FIG. 10, the phase difference between the reference clock RCLK and the spread spectrum CLKO is Σntg. That is, the phase difference between the reference clock and the spread spectrum CLKO becomes a large value because it is the sum of the cycle-to-cycle jitter tg up to the n-th clock, which can be one period or more of the reference clock. Therefore, the phase between CLKO and RCLK is not guaranteed, and the BUS exchange shown in FIG. 9 is handled asynchronously.

その結果、ASIC側にバッファが必要となり、構造の複雑化、BUSサイクルの低下が起きてしまう等の問題があった。   As a result, a buffer is required on the ASIC side, which causes problems such as a complicated structure and a decrease in the BUS cycle.

本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、スペクトラム拡散されたクロックにて動作するデバイスとスペクトラム拡散されていないクロックで動作するデバイスとの間において、同期扱いのまま信号のやり取りを行うことを可能とするスペクトラム拡散クロック発生装置を提供することにある。   The present invention has been made in such a background, and the purpose of the present invention is to provide a method for synchronizing signals between a device operating with a spread spectrum clock and a device operating with a non-spread spectrum clock. An object of the present invention is to provide a spread spectrum clock generator capable of exchanging data.

本発明によるスペクトラム拡散クロック発生装置は、基準クロックに基づいてスペクトラム拡散された出力クロックを生成するスペクトラム拡散クロック発生装置であって、基準クロックと出力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、前記充放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器と、前記ループフィルタの出力と前記スペクトラム拡散変調信号との合成信号に応じて出力クロックを発生するクロック発生器とを備え、前記スペクトラム拡散変調器は、出力クロックの周期と基準クロックの周期との差分の符号を反転させるとともに前記差分の絶対値を順次変化させ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。   A spread spectrum clock generator according to the present invention is a spread spectrum clock generator for generating a spread spectrum output clock based on a reference clock, a frequency phase comparator for detecting a phase difference between the reference clock and the output clock, A charge pump for generating a charge / discharge signal according to the phase difference detected by the frequency phase comparator; a loop filter for generating a difference signal according to the charge / discharge signal; and a spread spectrum modulation signal by modulating the difference signal And a clock generator that generates an output clock according to a combined signal of the output of the loop filter and the spread spectrum modulation signal, the spread spectrum modulator having a period of the output clock And the sign of the difference between the reference clock cycle and the difference And generating a spread spectrum modulated signal the absolute value is sequentially changed.

スペクトラム拡散変調器の生成するスペクトラム拡散変調信号は、出力クロックの周期と基準クロックの周期との差分の符号を反転させるとともに前記差分の絶対値を順次変化させる信号であるので、出力クロックの周期は連続的に増加していったり、連続的に減少していったりする形態ではなく、順次増加および減少を交互に繰り返しながら周期の絶対値が変化していく。したがって、周期の変化分の累積が低減される。   Since the spread spectrum modulation signal generated by the spread spectrum modulator is a signal that inverts the sign of the difference between the cycle of the output clock and the cycle of the reference clock and sequentially changes the absolute value of the difference, the cycle of the output clock is The absolute value of the period changes while alternately increasing and decreasing alternately, instead of continuously increasing or decreasing continuously. Therefore, the accumulation of the change in period is reduced.

前記スペクトラム拡散変調信号は、例えば、振幅の符号が前記基準クロックの1または数クロック毎に反転するとともに振幅の絶対値が周期的に変化する信号である。   The spread spectrum modulation signal is, for example, a signal whose amplitude sign is inverted every one or several clocks of the reference clock and whose absolute value of the amplitude changes periodically.

前記基準クロックをX分の1に分周する1/X分周器と、前記出力クロックをY分の1に分周する1/Y分周器とを備え、前記周波数位相比較器は両分周器の出力の位相差を検出する構成としてもよい。これにより、基準クロックCLKの周期のY/X倍の周期を中心として、所定のサイクルで変動する出力クロックが得られる。   A 1 / X divider for dividing the reference clock by X and a 1 / Y divider for dividing the output clock by Y; It may be configured to detect the phase difference of the output of the peripheral. As a result, an output clock that fluctuates in a predetermined cycle is obtained with a period Y / X times as long as the period of the reference clock CLK.

本発明によるスペクトラム拡散クロック発生装置は、他の見地によれば、PLL(Phase Locked Loop)制御を利用して基準クロックからその(Y/X)倍の周波数のクロックCLKOを発生するクロック発生装置であって、電圧制御発振器を含むPLLを備え、前記電圧制御発振器の前段において前記電圧制御発振器の入力信号に対して、振幅の符号が前記基準クロックの1または数クロック毎に反転するとともに振幅の絶対値が周期的に変化する信号を加算したことを特徴とする。   According to another aspect, the spread spectrum clock generator according to the present invention is a clock generator that generates a clock CLKO having a frequency (Y / X) times from a reference clock by using PLL (Phase Locked Loop) control. And a PLL including a voltage controlled oscillator, wherein the sign of the amplitude is inverted every one or several clocks of the reference clock with respect to the input signal of the voltage controlled oscillator in the previous stage of the voltage controlled oscillator and the absolute amplitude A signal whose value changes periodically is added.

本発明のスペクトラム拡散クロック発生装置によれば、スペクトラム拡散変調信号として、出力クロックの周期と基準クロックの周期との差分の符号を反転させるとともに前記差分の絶対値を順次変化させる信号を用いることにより、基準クロックと拡散クロックの位相差を1クロック以下に容易に抑えることが可能となる。これにより、スペクトラム拡散されたクロックにて動作するデバイスとスペクトラム拡散されていないクロックで動作するデバイスとの間において、同期扱いのまま信号のやり取りを行うことが可能となる。   According to the spread spectrum clock generator of the present invention, as a spread spectrum modulation signal, by using a signal that inverts the sign of the difference between the period of the output clock and the period of the reference clock and sequentially changes the absolute value of the difference. The phase difference between the reference clock and the spread clock can be easily suppressed to 1 clock or less. As a result, it is possible to exchange signals between a device that operates with a spread spectrum clock and a device that operates with a non-spread spectrum clock while maintaining the synchronization.

以下、本発明の好適な実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

図1は、本実施の形態のSSCG回路の基本構成図である。   FIG. 1 is a basic configuration diagram of the SSCG circuit of the present embodiment.

この回路は、PLL(Phase Locked Loop)制御を利用して基準クロックRCLKからその(Y/X)倍の周波数のクロックCLKOを発生するものである。そのために、基準クロックRCLKをX分の1に分周する1/X分周器101、この1/X分周器101の出力と後述する1/Y分周器108の出力を受ける周波数位相比較器102、この周波数位相比較器102の出力を受けるチャージポンプ103、このチャージポンプ103の出力を受けるループフィルタ104、このループフィルタ104の出力を後述の対称変調器106の出力と加算する電圧加算回路105、所定の変調信号を生成する対称変調器106、電圧加算回路105の出力を受けて出力クロックCLKOを出力する電圧制御発振器(クロック発生器)VCO107、この電圧制御発振器VCO107の出力をY分の1に分周する1/Y分周器108にて構成されている。   This circuit uses a PLL (Phase Locked Loop) control to generate a clock CLKO having a frequency (Y / X) times that of the reference clock RCLK. For this purpose, a 1 / X frequency divider 101 that divides the reference clock RCLK by a factor of X, a frequency phase comparison that receives the output of the 1 / X frequency divider 101 and the output of a 1 / Y frequency divider 108 described later. , A charge pump 103 that receives the output of the frequency phase comparator 102, a loop filter 104 that receives the output of the charge pump 103, and a voltage adding circuit that adds the output of the loop filter 104 to the output of a symmetric modulator 106 described later. 105, a symmetric modulator 106 that generates a predetermined modulation signal, a voltage controlled oscillator (clock generator) VCO 107 that receives the output of the voltage adding circuit 105 and outputs an output clock CLKO, and outputs the voltage controlled oscillator VCO 107 for Y minutes 1 / Y frequency divider 108 that divides the frequency into one.

周波数位相比較器102は、1/X分周器101の出力と、1/Y分周器108の出力の位相差を検出し、この位相差に応じてチャージポンプ103を制御する信号を出力する。   The frequency phase comparator 102 detects the phase difference between the output of the 1 / X frequency divider 101 and the output of the 1 / Y frequency divider 108 and outputs a signal for controlling the charge pump 103 according to the phase difference. .

チャージポンプ103は、前記位相差に応じてループフィルタ104を充放電する信号を出力し、ループフィルタ104の一端に位相差に応じた電圧差110が発生する。   The charge pump 103 outputs a signal for charging and discharging the loop filter 104 according to the phase difference, and a voltage difference 110 corresponding to the phase difference is generated at one end of the loop filter 104.

単なるPLL制御の場合、つまり、スペクトラム拡散を行わない場合、この電圧差110がVCO107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。   In the case of simple PLL control, that is, when spectrum spread is not performed, this voltage difference 110 is applied to the VCO 107, and a clock with a certain period is generated accordingly.

一方、SSCG回路では、対称変調器106が、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109を出力し、電圧加算回路105でスペクトラム変調信号109を差電圧110に加算してVCO107に印加する。これにより、発生されるクロックCLKOの周期は、基準クロックCLKの周期のY/X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。   On the other hand, in the SSCG circuit, the symmetric modulator 106 outputs a spectrum modulation signal 109 that fluctuates in a predetermined cycle with a small amplitude, and the voltage addition circuit 105 adds the spectrum modulation signal 109 to the difference voltage 110 and applies it to the VCO 107. . As a result, the cycle of the generated clock CLKO fluctuates in a predetermined cycle, centering on a cycle Y / X times the cycle of the reference clock CLK.

この周期の変動率および変動の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。また、PLL回路の応答時間はスペクトラム変調信号の周期より十分に長く設定されていため、スペクトラム変調信号109の変動値がPLL回路により位相ロックされることは無い。   The fluctuation rate of the period and the fluctuation cycle are determined by the spectrum modulation signal generated by the modulator. Further, since the response time of the PLL circuit is set sufficiently longer than the period of the spectrum modulation signal, the fluctuation value of the spectrum modulation signal 109 is not phase locked by the PLL circuit.

特に、本実施の形態では、対称変調器106が、正負対称な振幅にて1クロックごとに符号が反転するとともに振幅の絶対値が周期的に変化するスペクトラム対称変調信号109を出力し、電圧加算回路105でスペクトラム変調信号109を差電圧110に加算してVCO107に印加する。これにより、発生されるクロックCLKOの周期は、基準クロックRCLKの周期のY/X倍の周期を中心として、1クロックごとにCLKOの周期は正負交互に拡散する。   In particular, in this embodiment, the symmetric modulator 106 outputs a spectrum symmetric modulation signal 109 whose sign is inverted every clock with positive and negative symmetric amplitudes and whose amplitude absolute value changes periodically, and voltage addition is performed. The circuit 105 adds the spectrum modulation signal 109 to the differential voltage 110 and applies it to the VCO 107. As a result, the period of the generated clock CLKO is spread alternately in positive and negative directions every clock, with the period Y / X times the period of the reference clock RCLK being the center.

図2(a)と図2(b)にスペクトラム対称変調器106から出力されるスペクトラム対称変調信号109のプロファイルを示す。図2(a)は、図6に相当する波形を1クロックごとに+方向または−方向へ交互に変調するときのスペクトラム対称変調信号109を示している。同様に、図2(b)は、図7に相当する波形を1クロックごとに+方向または−方向へ交互に変調するときのスペクトラム対称変調信号109を示している。スペクトラム対称変調信号109は、デジタルカウンタによる発生回路であってもよいし、アナログ回路によって構成されてもよい。スペクトラム対称変調信号109は加算器105にて加算され、電圧制御発振器VCO107にて1クロックごとに周期が周期延長方向と周期縮小方向に交互に変化するスペクトラム拡散クロックCLKOが出力される。さらに、1クロックごとに正または負方向へ交互に変調するスペクトラム拡散クロック変調信号を用いた場合、基準クロックからの出力クロックの位相差がntgにて表せるため、容易にその位相差を設定することが可能となる。   2A and 2B show profiles of the spectrum symmetric modulation signal 109 output from the spectrum symmetric modulator 106. FIG. FIG. 2A shows a spectrum symmetrical modulation signal 109 when the waveform corresponding to FIG. 6 is alternately modulated in the + direction or the − direction every clock. Similarly, FIG. 2B shows a spectrum symmetrical modulation signal 109 when the waveform corresponding to FIG. 7 is alternately modulated in the + direction or the − direction every clock. The spectrum symmetric modulation signal 109 may be a digital counter generating circuit or an analog circuit. The spectrum symmetric modulation signal 109 is added by the adder 105, and the voltage controlled oscillator VCO 107 outputs a spread spectrum clock CLKO whose period alternately changes in the period extending direction and the period reducing direction for each clock. Furthermore, when using a spread spectrum clock modulation signal that alternately modulates positive or negative at every clock, the phase difference of the output clock from the reference clock can be expressed in ntg, so that the phase difference can be set easily. Is possible.

図3は、図1の回路に入力される基準クロックRCLKと出力クロックCLKOの関係を示すタイミング図である。   FIG. 3 is a timing chart showing the relationship between the reference clock RCLK and the output clock CLKO input to the circuit of FIG.

図3において、tgは、現在のクロックから次のクロックの周期差を表すサイクルtoサイクルジッタ(サイクル間ジッタ)である。出力クロックCLKOは、周期延長方向と周期縮小方向が1クロックごとに変化するスペクトラム拡散により得られたクロックとなる。以下、基準クロックRCLKの各サイクルに対する対応するサイクルの位相差を検討する。
(1)サイクルNo.0でCLKOのRCLKに対する位相差0である。
(2)No.1にてサイクルジッタ(+tg)が加わりRCLKに対する位相差は“0”である。
(3)No.2にてサイクルジッタ(−tg) が加わりRCLKに対する位相差は“tg”である。
(4)No.3にてサイクルジッタ(+2tg)が加わりRCLKに対する位相差は“0”である。
(5)No.4にてサイクルジッタ(−2tg) が加わりRCLKに対する位相差は“2tg”である。
(6)No.5にてサイクルジッタ(+3tg)が加わりRCLKに対する位相差は“0”である。
(7)No.6にてサイクルジッタ(−3tg) が加わりRCLKに対する位相差は“3tg”である。
(8)No.2nにてサイクルジッタ(−ntg)が加わりRCLKに対する位相差はntgである。
In FIG. 3, tg is cycle-to-cycle jitter (cycle-to-cycle jitter) representing the period difference between the current clock and the next clock. The output clock CLKO is a clock obtained by spectrum spreading in which the cycle extension direction and the cycle reduction direction change every clock. In the following, the phase difference of the corresponding cycle for each cycle of the reference clock RCLK will be considered.
(1) Cycle No. 0 is a phase difference of 0 with respect to RCLK of CLKO.
(2) No. At 1, the cycle jitter (+ tg) is added and the phase difference with respect to RCLK is “0”.
(3) No. In 2, the cycle jitter (-tg) is added and the phase difference with respect to RCLK is "tg".
(4) No. 3, the cycle jitter (+2 tg) is added and the phase difference with respect to RCLK is “0”.
(5) No. 4, the cycle jitter (-2tg) is added and the phase difference with respect to RCLK is "2tg".
(6) No. 5, the cycle jitter (+3 tg) is added and the phase difference with respect to RCLK is “0”.
(7) No. At 6, cycle jitter (−3 tg) is added and the phase difference with respect to RCLK is “3 tg”.
(8) No. A cycle jitter (-ntg) is added at 2n, and the phase difference with respect to RCLK is ntg.

基準クロックに対する位相差は“0”と“ntg”(nは上限のある自然数)が交互に現れることになる。ここで、(ntg < 基準クロックの周期)の条件が満たされれば、基準クロックRCLKと出力クロックCLKO(すなわちスペクトラム拡散クロック)の間において1クロック以下の位相差になり、CLKOとRCLKとの位相が保証される。その結果、図9に示したブロック構成の場合、ntg<1クロックとすることでCPUとASIC間のBUSのハンドシェークを同期扱いとできる。また、従来のスペクトラム拡散クロック発生装置の場合、基準クロックとの位相差はΣntgであったのに対し、1クロック毎に周期の変更方向を変えた場合はntgであるからクロックの位相差を格段に少なくすることが可能となる。   As the phase difference with respect to the reference clock, “0” and “ntg” (n is a natural number with an upper limit) appear alternately. If the condition (ntg <reference clock period) is satisfied, the phase difference between the reference clock RCLK and the output clock CLKO (ie, the spread spectrum clock) is 1 clock or less, and the phases of CLKO and RCLK are the same. Guaranteed. As a result, in the case of the block configuration shown in FIG. 9, the BUS handshake between the CPU and the ASIC can be handled synchronously by setting ntg <1 clock. In the case of the conventional spread spectrum clock generator, the phase difference from the reference clock is Σntg, whereas when the cycle change direction is changed every clock, it is ntg. It is possible to reduce it to a very low level.

たとえば周期20nsecのクロックにてtg=100psecとして50番目のクロックに注目すると、
Σntg=127.5nsecとなるのに対して、
ntg=5nsec
となる。これは本発明によりジッタの累積が格段に低減されることを意味している。
For example, if we focus on the 50th clock with tg = 100 psec at a clock with a cycle of 20 nsec
While Σntg = 127.5 nsec,
ntg = 5nsec
It becomes. This means that the accumulation of jitter is greatly reduced by the present invention.

また、図9に示したブロック構成においてCPUとASIC間のBUSのハンドシェークを同期扱いとできるので、バッファを設ける必要がなくなる。これに伴って、バッファが原因によるBUSサイクルの低下もなくなる。   In addition, since the BUS handshake between the CPU and the ASIC can be handled synchronously in the block configuration shown in FIG. 9, it is not necessary to provide a buffer. Along with this, there is no decrease in the BUS cycle due to the buffer.

なお、実際のタイミング設計においては、ntg<1クロックの条件の他に、CPUのデータセットアップ時間、ホールド時間を考慮する必要がある。以下、実際にCPUおよびASIC間のタイミング設計を行う場合の条件を図4および図5により説明する。   In actual timing design, it is necessary to consider the CPU data setup time and hold time in addition to the condition of ntg <1 clock. Hereinafter, conditions for actually performing timing design between the CPU and the ASIC will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

図4は、CPUライト時のタイミングチャートである。CPUはスペクトラム拡散されていないRCLKで動作し、ASICはスペクトラム拡散されたCLKOで動作するものとする。そのためCPUからASICへのデータ書き込みのためのライトストローブポイントは、ASIC側の動作クロックに支配され、CLKOの立ち上がりのポイント41となる。また、ASICがデータを受け取るための既知のセットアップ時間(setup)、およびホールド時間(hold)を考慮すると、
hold < t/2 − ntg + twr + twdf ・・・・・・・(i)
setup < (t+ntg)/2 − (twdr − ntg/2) ・・・(ii)
を満たす必要がある。ここに、各変数の意味は次のとおりである。
hold:CLKOで動作する外部デバイス(ここではASIC)が必要とするデータホールド時間
setup:CLKOで動作する外部デバイス(ここではASIC)が必要とするデータセットアップ時間
trdr:RCLKの立ち下がりからCPUのデータが出力されるまでの時間
twr:RCLKの立ち下がりからCPUのライト信号WRの立ち下がりまでの時間
twrf:ライト信号WRの立ち上がりからのCPUのデータ保持時間
FIG. 4 is a timing chart during CPU write. It is assumed that the CPU operates with RCLK that is not spread spectrum, and the ASIC operates with CLKO that is spread spectrum. Therefore, the write strobe point for writing data from the CPU to the ASIC is governed by the operation clock on the ASIC side and becomes the rising edge 41 of CLKO. Also, considering the known setup time (setup) and hold time (hold) for the ASIC to receive data,
hold <t / 2-ntg + twr + twdf (i)
setup <(t + ntg) / 2− (twdr−ntg / 2) (ii)
It is necessary to satisfy. Here, the meaning of each variable is as follows.
hold: Data hold time required by an external device operating in CLKO (here, ASIC) setup: Data setup time required by an external device operating in CLKO (here, ASIC) trdr: CPU data from the fall of RCLK Twrf: the time from the falling edge of RCLK to the falling edge of the CPU write signal WR twrf: the data retention time of the CPU from the rising edge of the write signal WR

図5は、CPUリード時のタイミングチャートである。図4の場合と同様にCPUはスペクトラム拡散されていないRCLKで動作し、ASICはスペクトラム拡散されたCLKOで動作するものとする。そのため、ASICからCPUへのデータ取り込みのためのリードストローブポイントは、CPU側の動作クロックに支配され、ポイント51となる。また、CPUがデータを受け取るための既知のセットアップ時間(setup)、ホールド時間(hold)を考慮すると、
hold < trr + trdf ・・・・・・・ (iii)
setup < t − trdr − ntg/2 ・・・・ (iv)
を満たす必要がある。ここに、各変数の意味は次のとおりである。
hold:CPUが必要とするデータホールド時間
setup:CPUが必要とするデータセットアップ時間
trdr:CLKOで動作する外部デバイス(ここではASIC)がCLKOの立ち下がりからデータを出力されるまでの時間
trr:RCLKの立ち下がりからCPUのリード信号RDの立ち上がりまでの時間
trdr:リード信号RDの立ち上がりからのCPUのデータ保持時間
FIG. 5 is a timing chart at the time of CPU reading. As in the case of FIG. 4, it is assumed that the CPU operates with RCLK that is not spread spectrum, and the ASIC operates with CLKO that is spread spectrum. Therefore, the read strobe point for fetching data from the ASIC to the CPU is controlled by the operation clock on the CPU side and becomes the point 51. Also, considering the known setup time (setup) and hold time (hold) for the CPU to receive data,
hold <trr + trdf ... (iii)
setup <t-trdr-ntg / 2 (iv)
It is necessary to satisfy. Here, the meaning of each variable is as follows.
hold: Data hold time required by the CPU setup: Data setup time required by the CPU trdr: Time from the falling edge of CLKO until the data is output by the external device (here, ASIC) operating at CLKO trr: RCLK Time trdr from the fall of the read signal RD to the rise of the CPU read signal RD: the data retention time of the CPU from the rise of the read signal RD

このように各デバイスのセットアップ時間およびホールド時間を考慮し、回路の設計を行う必要がある。   Thus, it is necessary to design a circuit in consideration of the setup time and hold time of each device.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、スペクトラム拡散変調信号は基準クロックの1クロック毎に符号が交互に反転する信号としたが、基準クロックの数クロック毎に符号が交互に反転する信号であってもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but various modifications and changes other than those mentioned above can be made. For example, the spread spectrum modulation signal is a signal whose sign is alternately inverted every clock of the reference clock, but may be a signal whose sign is alternately inverted every several clocks of the reference clock.

本発明の実施の形態のSSCG回路の基本構成図である。1 is a basic configuration diagram of an SSCG circuit according to an embodiment of the present invention. 図1内に示したスペクトラム対称変調器から出力されるスペクトラム対称変調信号のプロファイルの2例(a)(b)を示す図である。It is a figure which shows two examples (a) and (b) of the profile of the spectrum symmetrical modulation signal output from the spectrum symmetrical modulator shown in FIG. 図1の回路に入力される基準クロックRCLKと出力クロックCLKOの関係を示すタイミング図である。FIG. 2 is a timing diagram showing a relationship between a reference clock RCLK and an output clock CLKO input to the circuit of FIG. 1. 本発明の実施の形態におけるCPUライト時のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of CPU write in an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態におけるCPUリード時のタイミングチャートである。6 is a timing chart at the time of CPU reading in the embodiment of the present invention. 従来のスペクトラム変調信号である三角波形を示す図である。It is a figure which shows the triangular waveform which is the conventional spectrum modulation signal. 図6のスペクトラム変調信号を用いたときの拡散スペクトラムのプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of a spread spectrum when the spectrum modulation signal of FIG. 6 is used. 従来の他のスペクトラム変調信号を示す図である。It is a figure which shows the other conventional spectrum modulation signal. SSCGクロックを使用した一般的な制御回路のブロック図である。It is a block diagram of a general control circuit using an SSCG clock. 基従来の準クロックRCLKとスペクトラム拡散されたCLKOの関係を表したタイミング図である。FIG. 6 is a timing diagram showing a relationship between a basic quasi-clock RCLK and a spread spectrum CLKO.

符号の説明Explanation of symbols

101…1/X分周器
102…周波数位相比較器
103…チャージポンプ
104…ループフィルタ
105…電圧加算回路
106…対称変調器
107…電圧制御発振器(VCO)
108…1/Y分周器
109…スペクトラム変調信号
110…電圧差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... 1 / X frequency divider 102 ... Frequency phase comparator 103 ... Charge pump 104 ... Loop filter 105 ... Voltage addition circuit 106 ... Symmetric modulator 107 ... Voltage controlled oscillator (VCO)
108 ... 1 / Y frequency divider 109 ... spectrum modulation signal 110 ... voltage difference

Claims (5)

基準クロックに基づいてスペクトラム拡散された出力クロックを生成するスペクトラム拡散クロック発生装置であって、
基準クロックと出力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、
前記充放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器と、
前記ループフィルタの出力と前記スペクトラム拡散変調信号との合成信号に応じて出力クロックを発生するクロック発生器とを備え、
前記スペクトラム拡散変調器は、出力クロックの周期と基準クロックの周期との差分の符号を反転させるとともに前記差分の絶対値を順次変化させ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装置。
A spread spectrum clock generator for generating a spread spectrum output clock based on a reference clock,
A frequency phase comparator that detects the phase difference between the reference clock and the output clock;
A charge pump for generating 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 charge / discharge signal;
A spread spectrum modulator that modulates the difference signal to generate a spread spectrum modulated signal;
A clock generator that generates an output clock according to a combined signal of the output of the loop filter and the spread spectrum modulation signal;
The spread spectrum modulator generates a spread spectrum modulation signal that inverts the sign of a difference between an output clock period and a reference clock period and sequentially changes an absolute value of the difference. apparatus.
前記スペクトラム拡散変調信号は、振幅の符号が前記基準クロックの1または数クロック毎に反転するとともに振幅の絶対値が周期的に変化する信号である請求項1記載のスペクトラム拡散クロック発生装置。   2. The spread spectrum clock generator according to claim 1, wherein the spread spectrum modulation signal is a signal whose amplitude sign is inverted every one or several clocks of the reference clock and whose absolute value of the amplitude changes periodically. 前記基準クロックをX分の1に分周する1/X分周器と、前記出力クロックをY分の1に分周する1/Y分周器とを備え、前記周波数位相比較器は両分周器の出力の位相差を検出する請求項1記載のスペクトラム拡散クロック発生装置。   A 1 / X divider for dividing the reference clock by X and a 1 / Y divider for dividing the output clock by Y; 2. The spread spectrum clock generator according to claim 1, wherein the phase difference of the output of the peripheral is detected. 前記周波数位相比較器の検出する位相差は前記基準クロックの1周期以下である請求項1記載のスペクトラム拡散クロック発生装置。   2. The spread spectrum clock generator according to claim 1, wherein the phase difference detected by the frequency phase comparator is equal to or less than one period of the reference clock. PLL制御を利用して基準クロックからその(Y/X)倍の周波数のクロックCLKOを発生するクロック発生装置であって、
電圧制御発振器を含むPLLを備え、前記電圧制御発振器の前段において前記電圧制御発振器の入力信号に対して、振幅の符号が前記基準クロックの1または数クロック毎に反転するとともに振幅の絶対値が周期的に変化する信号を加算したことを特徴とするスペクトラム拡散クロック発生装置。
A clock generator that generates a clock CLKO having a frequency of (Y / X) times from a reference clock by using PLL control,
A PLL including a voltage controlled oscillator, wherein the sign of the amplitude is inverted every one or several clocks of the reference clock and the absolute value of the amplitude is a period with respect to the input signal of the voltage controlled oscillator in the previous stage of the voltage controlled oscillator Spread-spectrum clock generator characterized by adding a signal that changes periodically.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012252486A (en) * 2011-06-02 2012-12-20 Fujitsu Semiconductor Ltd Electronic apparatus
JP2015103895A (en) * 2013-11-22 2015-06-04 株式会社リコー Spread spectrum clock generation circuit
CN110690641A (en) * 2019-10-11 2020-01-14 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 Reference frequency source device and method for cold atom interferometer laser output control

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012252486A (en) * 2011-06-02 2012-12-20 Fujitsu Semiconductor Ltd Electronic apparatus
JP2015103895A (en) * 2013-11-22 2015-06-04 株式会社リコー Spread spectrum clock generation circuit
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