JP2009021876A

JP2009021876A - クロック信号生成回路とクロック信号生成方法

Info

Publication number: JP2009021876A
Application number: JP2007183613A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Otsuka; 国明大塚
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】複数系統の基準信号のいずれか、又は全てが断となってしまった場合でも、安定してクロック信号を生成することができるようにする。
【解決手段】断検出部２−Ａ，２−Ｂで現用系の基準信号Ａと予備系の基準信号Ｂの断を検出するようにし、断検出時には断検出信号を制御部８へ出力する。制御部８は、断検出部２−Ａからの断検出信号を受け取ると、入力切替部１の導出を基準信号Ｂに切り替え、その後、断検出部２−Ｂからの断検出信号を通知されると、制御電圧保持部６の保持電圧の更新を停止させ、切替部７の導出を制御電圧生成部５で生成される制御電圧から制御電圧保持部６に保持される保持電圧に切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば通信機器や映像機器に用いられ、外部からの基準信号に同期したクロック信号を生成するクロック信号生成回路とクロック信号生成方法に関する。

デジタル回路におけるクロック信号は、通常、ＰＬＬ回路を使用して、外部から入力される基準信号に同期して生成される。そのクロック周波数の安定度は、外部基準信号と同等の安定度となる一方で、外部基準信号が無入力になった場合、内部のＰＬＬ回路のロックが外れてしまい、周波数ずれが生じてしまう。

一般的には、外部周波数が無入力になった場合、内部の固定電圧に切り替える方法が用いられる。このとき、この制御電圧は、予め外部基準信号に近い値に調整しておく必要がある。しかしながら、内部固定電圧を利用したＰＬＬ回路では、基準信号が微妙に変動した場合でも制御電圧が予め調整しておいた値になってしまったり、内部固定電圧の経年変化により、制御電圧の周波数が異なってしまうケースも想定される。

ところで、一般に放送用送信システムにおいては、放送局から送られる基準信号や、送信所に設置される基準信号発生器からの基準信号、またそれらが現用／予備の回線（または装置）を持つ場合など、複数の基準信号が入力されるため、ＰＬＬ回路は、これらの基準信号を切り替える機能を有している。また、基準信号断時には、順次別の系統に切り替える機能を有している。しかしながら、それらの断検出と切り替えのタイミング、および全ての基準信号が断となった場合の内部電圧との切り替えタイミングによっては信号が断となる問題がある。

なお、入力信号が断となる前の信号を記憶しておき、入力信号が断となると、記憶された信号に切り替えることにより、入力信号の断による同期外れを低減させている技術もある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、特許文献１では、入力信号が複数系統である場合については考慮していない。
特開平９−８３３６０号公報

以上のように、従来から、複数系統の入力信号が入力される放送用送信システムにおいて、入力信号が断となった場合でも、安定してクロック信号を生成することが可能なクロック信号生成回路とクロック信号生成方法が望まれていた。

そこで、本発明の目的は、複数系統の基準信号のいずれか、又は全てが断となった場合でも、安定してクロック信号を生成することのできるクロック信号生成回路とクロック信号生成方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るクロック信号生成回路は、制御電圧に応じた周波数のクロック信号を発生する電圧制御発振器と、それぞれが前記クロック信号の基準周波数となる複数系統の基準信号のうちいずれかの基準信号を選択的に導出する第１の切替部と、前記第１の切替部によって導出される基準信号及び前記電圧制御発振器で発生されるクロック信号を取り込み、両信号の位相を比較する位相比較部と、前記位相比較部の位相比較結果に基づいて制御電圧を生成する制御電圧生成部と、前記制御電圧を保持し、その保持電圧を規定の周期で更新する制御電圧保持部と、前記制御電圧生成部で生成される制御電圧と前記制御電圧保持部で保持される保持電圧とを選択的に切り替えて前記電圧制御発振器に導出する第２の切替部と、前記複数系統の基準信号それぞれに対応して設けられ、前記基準信号の断を検出して断検出信号を出力する複数の断検出部と、前記第１の切替部の選択切替を制御する第１の制御手段と、前記第２の切替部の選択切替を制御する第２の制御手段と、前記制御電圧保持部の保持電圧の更新を制御する更新制御手段とを有する制御部とを具備し、前記制御部は、前記第１の切替部で導出中の特定の系統の基準信号に断が発生したことがその系統の断検出部から通知されたとき、前記更新制御手段によって前記保持電圧の更新を停止させ、前記第２の制御手段によって前記第２の切替部に前記保持電圧を導出させる。

また、本発明に係るクロック信号生成方法は、制御電圧に応じた周波数のクロック信号を発生する電圧制御発振器と、それぞれが前記クロック信号の基準周波数となる複数系統の基準信号のうちいずれかの基準信号を選択的に導出する第１の切替部と、前記第１の切替部によって導出される基準信号及び前記電圧制御発振器で発生されるクロック信号を取り込み、両信号の位相を比較する位相比較部と、前記位相比較部の位相比較結果に基づいて制御電圧を生成する制御電圧生成部と、前記制御電圧を保持し、その保持電圧を規定の周期で更新する制御電圧保持部と、前記制御電圧生成部で生成される制御電圧と前記制御電圧保持部で保持される保持電圧とを選択的に切り替えて前記電圧制御発振器に導出する第２の切替部とを具備するクロック信号生成回路に用いられ、前記複数系統の基準信号の断をそれぞれ検出して断検出信号を発生し、前記第１の切替部で導出中の特定の系統の基準信号について断検出信号が得られたとき、前記制御電圧保持部に対して前記保持電圧の更新を停止させ、前記第２の切替部に前記保持電圧を導出させる。

上記構成によるクロック信号生成回路とクロック信号生成方法では、電圧制御発振器を駆動させる制御電圧を制御電圧保持部で保持し、複数系統の基準信号のうちいずれか、又は、全てが断となってしまった場合、第２の切替部の導出を断直前に制御電圧保持部で更新された更新電圧に切り替えるようにしている。これにより、基準信号となる入力が断となった場合でも、安定してクロック信号を生成することが可能となる。

本発明によれば、複数系統の基準信号のいずれか、又は、全てが断となってしまった場合でも、安定してクロック信号を生成することのできるクロック信号生成回路とクロック信号生成方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るクロック信号生成回路の構成を示すブロック図である。図１において、Ａは現用系の基準信号、Ｂは予備系の基準信号Ｂであり、これらの基準信号Ａ，Ｂは、入力切替部１及び断検出部２−Ａ，２−Ｂに供給される。入力切替部１は、基準信号Ａと基準信号Ｂとを選択的に導出するもので、通常は現用系の基準信号Ａを優先して導出する。入力切替部１によって導出される基準信号Ａは、電圧制御発振器３で発生されるクロック信号と共に位相比較部４に供給されて位相比較される。位相比較の結果は、制御電圧生成部５に供給される。この制御電圧生成部５は、位相比較結果に基づいて制御電圧を生成する。生成された制御電圧は、制御電圧保持部６及び切替部７に出力される。制御電圧保持部６は、制御電圧生成部５からの制御電圧を保持し、その保持電圧を規定の周期で更新する。切替部７は、制御電圧生成部５で生成される制御電圧と制御電圧保持部６で保持される保持電圧とを選択的に導出するものであり、通常は制御電圧生成部５で生成される制御電圧を電圧制御発振器３に導出する。電圧制御発振器３は、切替部７によって導出された制御電圧により駆動され、クロック信号を生成する。

断検出部２−Ａは、基準信号Ａの断を検出し、断検出信号を制御部８に出力する。また、断検出部２−Ｂは、基準信号Ｂの断を検出し、断検出信号を制御部８に出力する。

制御部８は、入力切替部１の選択切替の制御と、切替部７の選択切替の制御と、制御電圧保持部６の保持電圧の更新の制御を行う。

制御部８は、断検出部２−Ａから断検出信号を通知されると、入力切替部１の導出を現用系の基準信号Ａから予備系の基準信号Ｂに切り替える。このとき、基準信号Ａ及び基準信号Ｂは、同じ周波数であるため、制御電圧に変動は現れない。予備系の基準信号Ｂに切り替えた後、断検出部２−Ｂから断検出信号を受けると、制御電圧保持部６に保持電圧の更新を停止させ、切替部７の導出を制御電圧生成部５で生成される制御電圧から制御電圧保持部６で保持される保持電圧に切り替える。この際、基準信号の断を検出したタイミングで切替部７を制御するため、制御電圧に変動は現れない。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る制御部８による切替動作を示すフローチャートである。制御部８は、基準信号Ａの断検出部２−Ａからの断検出信号があるか否かを判断する（ステップＳ１１）。断検出部２−Ａからの断検出信号がある場合（ステップＳ１１のＹｅｓ）、入力切替部１の導出を基準信号Ａから基準信号Ｂへ切り替える（ステップＳ１２）。続いて、基準信号Ｂの断検出部２−Ｂからの断検出信号があるか否かを判断する（ステップＳ１３）。断検出部２−Ｂからの断検出信号がある場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、制御電圧保持部６に保持電圧の更新を停止させる（ステップＳ１４）。そして、切替部７の導出を制御電圧生成部５の制御電圧から制御電圧保持部６に保持される保持電圧に切り替え（ステップＳ１５）、処理を終了する。

以上のように、上記第１の実施形態では、現用系の外部基準信号Ａが断となった場合、入力切替部１の導出が予備系の外部基準信号Ｂに切り替えられるので、クロック信号の周波数を維持することが可能となる。また、現用系の基準信号Ａ及び予備系の基準信号Ｂが共に断となる場合には、切替部７の導出が、制御電圧保持部６に保持される断直前の制御電圧に切り替わるので、断直前の制御電圧に基づいてクロック信号を生成することが可能となる。

したがって、第１の実施形態の構成によれば、複数系統の外部基準信号の両方が断となる場合でも、自動的に断直前に保持された制御電圧に切り替えられるため、基準信号周波数が変動する時でも、その変動した周波数を維持してクロック信号を生成することが可能となる。つまり、クロック信号を安定して生成することが可能となる。

（第２の実施形態）
以下、図３を参照して本発明に係る第２の実施形態を詳細に説明する。尚、本実施形態は、基本的に第１の実施形態と同じ構成であるのでその説明を省略し、ここでは異なる部分について説明する。

まず、第２の実施形態における基準信号Ａ，Ｂは、現用／予備系の関係ではなく、その周波数は互いに異なる周波数であるものとし、ユーザが任意に選択可能であるものとする。

制御部８は、基準信号Ａ，Ｂのうちいずれかを基準信号とする指定を受けたとき、指定された系統の基準信号に入力切替部１の導出を切り替える。本実施形態では、基準信号Ａが指定されているものとする。

制御部８は、断検出部２−Ａからの断検出信号を受け取ると、制御電圧保持部６の保持電圧の更新を停止させ、切替部７の導出を制御電圧生成部５で生成される制御電圧から制御電圧保持部６で保持される保持電圧に切り替える。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る制御部８による切替動作を示すフローチャートである。制御部８は、基準信号Ａ，Ｂのうちいずれかを基準信号とする指定を受けたとき（ステップＳ２１）、指定された系統の基準信号に入力切替部１の導出を切り替える（ステップＳ２２）。続いて、基準信号Ａの断検出部２−Ａからの断検出信号があるか否かを判断する（ステップＳ２３）。断検出部２−Ａからの断検出信号がある場合（ステップＳ２３のＹｅｓ）、制御電圧保持部６に保持電圧の更新を停止させる（ステップＳ２４）。そして、切替部７の導出を制御電圧生成部５で生成される制御電圧から制御電圧保持部６に保持される保持電圧に切り替え（ステップＳ２５）、処理を終了する。

以上のように、上記第２の実施形態では、外部基準信号の周波数が互いに異なる場合、基準信号の指定により、入力切替部１の導出を指定された基準信号に切り替える。そして、その系統の断検出信号が通知されると、制御電圧保持部６の保持電圧の更新を停止し、切替部７の導出を発振器制御電圧生成部５で生成される制御電圧から制御電圧保持部６で保持される保持電圧に切り替える。これにより、指定された基準信号が断となった場合でも、安定してクロック信号を生成することが可能となる。

したがって、第２の実施形態の構成によれば、クロック周波数が複数存在するシステムにおいても、それぞれの周波数に応じた制御電圧を保持することが可能なため、周波数がそれぞれ異なるクロック信号を安定して生成することが可能である。

（第３の実施形態）
以下、図４を参照して本発明に係る第３の実施形態を詳細に説明する。

図４は、本発明の第３の実施形態に係るクロック信号生成回路の構成を示すブロック図である。図４において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。なお、本実施形態では、外部基準信号Ａを現用系とし、外部基準信号Ｂを予備系とする。

入力切替部１から出力される基準信号Ａは、電圧制御発振器３で発生されるクロック信号と共に位相比較部４に供給され、位相比較される。位相比較結果は、アップ／ダウンカウンタ９に入力され、この結果により、電圧制御発振器３を駆動する制御電圧がデジタル信号として出力される。生成されたデジタル信号は、メモリ１０及び切替部７に出力される。メモリ１０は、アップ／ダウンカウンタ９で生成されるデジタル信号を記録し、このデジタルデータを規定の周期で更新する。切替部７は、アップ／ダウンカウンタ９で生成されるデジタル信号とメモリ１０で記録されるデジタルデータとのうち、アップ／ダウンカウンタ９で生成されるデジタル信号をデジタル−アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１１に導出する。デジタル信号は、デジタル−アナログ変換部１１でアナログ信号による制御電圧に変換され、電圧制御発振器３へ出力される。電圧制御発振器３は、デジタル−アナログ変換部１１から出力される制御電圧により駆動され、クロック信号を生成する。

制御部８は、断検出部２−Ａから断検出信号を通知されると、入力切替部１の導出を現用系の基準信号Ａから予備系の基準信号Ｂに切り替える。予備系の基準信号Ｂに切り替えた後、断検出部２−Ｂから断検出信号を受けると、メモリ１０にデジタルデータの更新を停止させ、切替部７の導出をアップ／ダウンカウンタ９で生成されるデジタル信号からメモリ１０に記録されるデジタルデータに切り替える。

以上のように、上記第３の実施形態では、位相比較部４の比較結果に基づいてアップ／ダウンカウンタ９を駆動することで、制御電圧に相当するデジタル信号が生成される。そして、このデジタル信号をメモリ１０で記録し、基準信号Ａ，Ｂの両方が断となった場合には、アップ／ダウンカウンタ９で生成されたデジタル信号からメモリ１０に記録されるデジタルデータに導出を切り替えるようにしている。これにより、クロック信号の生成の途中で基準信号が断となっても、断直前のデジタル信号による制御電圧でクロック信号を生成することが可能となり、クロック信号を安定して生成することが可能となる。

したがって、第３の実施形態の構成によれば、制御電圧生成部５の部分をデジタル処理によって実現できるため、全体を小型化でき、また、安定したクロック信号を生成することが可能となる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、外部基準信号が２系統である場合について説明したが、２系統以上である場合でも同様に実施可能である。

また、上記各実施形態では、位相比較部４に基準信号とクロック信号とが直接取り込まれる例について説明したが、分周器が位相比較部４の直前に信号毎に設置され、基準信号及びクロック信号がこれら分周器により分周された後に位相比較部４に取り込まれる場合でも同様に実施可能である。

さらに、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係るクロック信号生成回路の第１の実施形態の構成を示すブロック図。上記第１の実施形態の制御部の切替動作を示すフローチャート。本発明に係るクロック信号生成回路の第２の実施形態における制御部の切替動作を示すフローチャート。本発明に係るクロック信号生成回路の第３の実施形態の構成を示すブロック図。

符号の説明

１…入力切替部、２−Ａ，２−Ｂ…断検出部、３…電圧制御発振器、４…位相比較部、５…制御電圧生成部、６…制御電圧保持部、７…切替部、８…制御部、９…アップ／ダウンカウンタ、１０…メモリ、１１…デジタル−アナログ変換部。

Claims

制御電圧に応じた周波数のクロック信号を発生する電圧制御発振器と、
それぞれが前記クロック信号の基準周波数となる複数系統の基準信号のうちいずれかの基準信号を選択的に導出する第１の切替部と、
前記第１の切替部によって導出される基準信号及び前記電圧制御発振器で発生されるクロック信号を取り込み、両信号の位相を比較する位相比較部と、
前記位相比較部の位相比較結果に基づいて制御電圧を生成する制御電圧生成部と、
前記制御電圧を保持し、その保持電圧を規定の周期で更新する制御電圧保持部と、
前記制御電圧生成部で生成される制御電圧と前記制御電圧保持部で保持される保持電圧とを選択的に切り替えて前記電圧制御発振器に導出する第２の切替部と、
前記複数系統の基準信号それぞれに対応して設けられ、前記基準信号の断を検出して断検出信号を出力する複数の断検出部と、
前記第１の切替部の選択切替を制御する第１の制御手段と、前記第２の切替部の選択切替を制御する第２の制御手段と、前記制御電圧保持部の保持電圧の更新を制御する更新制御手段とを有する制御部とを具備し、
前記制御部は、前記第１の切替部で導出中の特定の系統の基準信号に断が発生したことがその系統の断検出部から通知されたとき、前記更新制御手段によって前記保持電圧の更新を停止させ、前記第２の制御手段によって前記第２の切替部に前記保持電圧を導出させることを特徴とするクロック信号生成回路。
前記複数系統が現用系及び予備系である場合、
前記第１の制御手段は、前記現用系の断検出部から断検出信号が通知されたとき、前記第１の切替部の導出を現用系の基準信号から予備系の基準信号に切り替え、
前記更新制御手段は、前記予備系の断検出部から断検出信号が通知されたとき、前記制御電圧保持部に保持電圧の更新を停止させ、
前記第２の制御手段は、前記更新制御手段による保持電圧の更新停止後に、前記第２の切替部の導出を前記制御電圧から前記保持電圧に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のクロック信号生成回路。
前記複数系統の基準信号がそれぞれ異なる周波数を有している場合、
前記第１の制御手段は、前記複数系統の基準信号のうちいずれかの指定を受けたとき、前記第１の切替部の導出を当該指定された系統の基準信号に切り替え、
前記更新制御手段は、前記第１の切替部によって指定された系統の基準信号の導出に切り替えられた後、その指定系統の断検出部から断検出信号が通知されたとき、前記制御電圧保持部に保持電圧の更新を停止させ、
前記第２の制御手段は、前記更新制御手段による保持電圧の更新停止後に、前記第２の切替部の導出を前記制御電圧から前記保持電圧に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のクロック信号生成回路。
制御電圧に応じた周波数のクロック信号を発生する電圧制御発振器と、それぞれが前記クロック信号の基準周波数となる複数系統の基準信号のうちいずれかの基準信号を選択的に導出する第１の切替部と、前記第１の切替部によって導出される基準信号及び前記電圧制御発振器で発生されるクロック信号を取り込み、両信号の位相を比較する位相比較部と、前記位相比較部の位相比較結果に基づいて制御電圧を生成する制御電圧生成部と、前記制御電圧を保持し、その保持電圧を規定の周期で更新する制御電圧保持部と、前記制御電圧生成部で生成される制御電圧と前記制御電圧保持部で保持される保持電圧とを選択的に切り替えて前記電圧制御発振器に導出する第２の切替部とを具備するクロック信号生成回路に用いられ、
前記複数系統の基準信号の断をそれぞれ検出して断検出信号を発生し、
前記第１の切替部で導出中の特定の系統の基準信号について断検出信号が得られたとき、前記制御電圧保持部に対して前記保持電圧の更新を停止させ、前記第２の切替部に前記保持電圧を導出させることを特徴とするクロック信号生成方法。
前記複数系統が現用系及び予備系である場合、
前記現用系の基準信号に対する断検出信号が得られたとき、前記第１の切替部の導出を現用系の基準信号から予備系の基準信号に切り替え、
前記予備系の基準信号に対する断検出信号が得られたとき、前記制御電圧保持部に保持電圧の更新を停止させ、前記保持電圧の更新停止後に、前記第２の切替部の導出を前記制御電圧から前記保持電圧に切り替えることを特徴とする請求項４に記載のクロック信号生成方法。
前記複数系統の基準信号がそれぞれ異なる周波数を有している場合、
前記複数系統の基準信号のうちいずれかの指定を受けたとき、前記第１の切替部の導出を当該指定された系統の基準信号に切り替え、
前記第１の切替部の導出が前記指定された系統の基準信号に切り替えられた後、その指定系統の基準信号に対する断検出信号が得られたとき、前記制御電圧保持部に保持電圧の更新を停止させ、前記保持電圧の更新停止後に、前記第２の切替部の導出を前記制御電圧から前記保持電圧に切り替えることを特徴とする請求項４に記載のクロック信号生成方法。