JP2011124747A - Clock phase synchronization circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基準となるクロックの位相に同期化したクロックを発生させる高安定性のクロック位相同期回路に関する。 The present invention relates to a highly stable clock phase synchronization circuit that generates a clock synchronized with the phase of a reference clock.
一般的な同期網に於ける各局の階梯構造は、例えば、図8の同期ネットワークに於けるクロック同期の階梯構成の説明図に示すように、最上位局(マスタ局)に対して、順次、上位局、下位局、最下位局の順で、それぞれ階梯構成の上位の局からのクロックを基準クロックとし、その基準クロックの位相に下位の局では同期化させてクロックを再生出力し、そのクロックに位相同期化して送受信処理を行うものである。例えば、SDHやSONET等の同期伝送方式を適用して各局間でデータ伝送を行う場合、下位局は上位局側から受信したSDH/SONET信号からクロックを抽出し、そのクロックの位相に局内クロック位相を同期化させることにより送受信処理を行う構成が適用されている。従って、最上位局のクロックを基準として、順次下位に位置する各局は、位相同期化したクロックを再生して、そのクロックを基に送受信処理を行うことになる。 The hierarchical structure of each station in a general synchronous network is, for example, as shown in the explanatory diagram of the clock synchronous hierarchical structure in the synchronous network of FIG. In order of the upper station, the lower station, and the lowest station, the clock from the upper station in the hierarchical structure is used as a reference clock, and the lower station synchronizes with the phase of the reference clock to reproduce and output the clock. The transmission / reception processing is performed in phase synchronization. For example, when data transmission is performed between stations by applying a synchronous transmission method such as SDH or SONET, the lower station extracts a clock from the SDH / SONET signal received from the upper station side, and the internal clock phase The structure which performs the transmission / reception process by synchronizing is applied. Accordingly, each station located in the lower order with respect to the clock of the highest station regenerates the phase-synchronized clock and performs transmission / reception processing based on that clock.
その場合、位相同期化したクロックを発生する位相同期回路(PLL;Phase Locked Loop)は、例えば、図9に示すように、電圧制御発振器71と、フィルタ72と、位相比較器73と、分周器74とを含む基本構成を有し、リファレンス入力は、前述のSDH/SONET信号から抽出した上位局側のクロックとし、このリファレンス入力のクロック周波数に対して、電圧制御発振器(VCO;Voltage Controlled Oscillator)71の出力信号周波数がN倍の場合、分周器74により電圧制御発振器71の出力のPLL出力を1/Nに分周して、リファレンス入力のクロック周波数と同一周波数の信号とし、リファレンス入力と電圧制御発振器出力信号との位相を位相比較器73により比較し、位相差に対応した出力信号を、フィルタ72を介して電圧制御発振器71の制御電圧とする。このフィルタ72は、位相比較器73からの出力信号の急激な変化を抑制する為の低域通過型の構成が一般的であり、電圧制御発振器71が位相比較結果に追従動作可能となる時定数を選択した構成を備えている。この電圧制御発振器71からリファレンス入力位相に同期したPLL出力、即ち、上位の局からの同期伝送信号から抽出してクロック位相に同期化したクロックを再生出力することができる。なお、リファレンス入力とPLL出力との周波数が同一の場合は、分周器74を省略した構成とする。
In this case, a phase locked loop (PLL) that generates a phase synchronized clock includes, for example, a voltage controlled
図10は、従来例の局間のクロック位相同期の説明図であり、75はA局、76はB局、77,78は専用クロック同期装置(前述のクロック位相同期回路と同様な装置)、A1〜A4はA局75配下の伝送装置、B1〜B4はB局76配下の伝送装置を示し、伝送装置A2,B2間と伝送装置A3,B3間とを伝送路により接続し、伝送装置A1,B1及びA4,B4は、それぞれ他の局の伝送装置(図示を省略)と伝送路により接続した構成の場合を示す。又A局75及びB局76は、専用クロック同期装置77,78から局内の各伝送装置A1〜A4,B1〜B4にそれぞれ基準クロックを供給して、同期伝送処理を行わせるもので、A局75を上位局とし、B局76を下位局とした場合を示す。従って、A局75の専用クロック同期装置77からの局内の基準クロックを基に各伝送装置A1〜A4はデータの送信処理を行い、例えば、B局76の伝送装置B2により、A局75の伝送装置A2からのデータを受信処理し、その受信データから抽出したクロックをリファレンス入力として専用クロック同期装置78に入力する。この専用クロック同期装置78は、リファレンス入力に同期したクロックを生成して、局内の各伝送装置B1〜B4に局内の基準クロックとして供給する。その場合、A局75とB局76との局内の基準クロックを例えば64kHzとし、各伝送装置A1〜A4,B1〜B4から送信する為のクロックを、例えば、64kHzを逓倍した2.4GHz又は10GHzとして、伝送路を介して接続された伝送装置間で、2.4GHz又は10GHzの伝送速度でデータ伝送することになる。
FIG. 10 is an explanatory diagram of clock phase synchronization between stations in a conventional example, 75 is an A station, 76 is a B station, 77 and 78 are dedicated clock synchronization devices (devices similar to the above-described clock phase synchronization circuit), A1 to A4 indicate transmission apparatuses under the
前述のような同期網内の階梯構造の各局の専用クロック同期装置が正常に同期動作を行っている場合は、その同期網内では、最上位局のクロック位相に同期した同期伝送処理を実行することができる。しかし、同期網内の何れかの階梯の局の専用クロック同期装置からのクロック位相が上位の局のクロック位相に対して同期外れ等の異常状態となると、その異常発生局より下位の階梯の局は、正常なクロックを受信再生することができないことにより、上位局が異なる下位の局間のデータ伝送に於いて伝送エラーが多発する。このような基準となるクロック入力断時に、入力断直前の位相状態を維持してクロックを発生するクロック同期回路が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これは、位相比較器からフィルタを介して電圧制御発振器に入力する制御信号を、メモリにより記憶させると共に常に新しい制御信号に更新し、クロック入力断検出時には、その直前に記憶した制御信号を継続して電圧制御発振器に入力することにより、少なくとも、クロック入力断直前の位相状態を維持させて、継続してクロックを発生する構成を備えている。 When the dedicated clock synchronizer of each station of the hierarchical structure in the synchronous network as described above is normally performing a synchronous operation, the synchronous transmission process synchronized with the clock phase of the highest station is executed in the synchronous network. be able to. However, if the clock phase from the dedicated clock synchronizer of any of the stations in the synchronization network becomes an abnormal state such as loss of synchronization with the clock phase of the upper station, the station of the lower hierarchy than the station where the abnormality occurred Since a normal clock cannot be received and reproduced, transmission errors frequently occur in data transmission between lower stations with different upper stations. There has been proposed a clock synchronization circuit that generates a clock while maintaining the phase state immediately before the input interruption when the reference clock input is interrupted (see, for example, Patent Document 1). This is because the control signal input to the voltage controlled oscillator from the phase comparator via the filter is stored in the memory and always updated to a new control signal. When a clock input interruption is detected, the control signal stored immediately before is continued. By inputting the voltage into the voltage controlled oscillator, at least the phase state immediately before the clock input is interrupted is maintained and the clock is continuously generated.
前述の図10に示すように、階梯構造の各局に専用クロック同期装置77,78を設けて、局内の複数の伝送装置に基準クロックを供給し、階梯構造の下位のB局76の専用クロック同期装置78を、上位のA局75からのクロックに位相同期化させて、局内の複数の伝送装置B1〜B4に基準クロックとして供給するシステム構成に於いては、各伝送装置にそれぞれクロック同期装置を設ける構成に比較してコストダウンを図ることができる。しかし、上位のA局75のクロック異常発生の場合、その上位のA局75の配下の下位のB局の伝送装置B1〜B4間は、上位のA局75の異常発生クロックにそれぞれ同期した状態となり、伝送装置B1〜B4の相互間のデータ伝送は正常であっても、他の上位局の配下の下位局との間では、クロック位相がずれることにより、伝送エラーが多発する通信異常となる。従って、通信相手の伝送装置に応じて、正常通信が可能であったりすることにより、通信異常の発生原因究明に長時間を要する問題がある。
As shown in FIG. 10 described above, dedicated clock synchronizers 77 and 78 are provided in each station of the hierarchical structure, a reference clock is supplied to a plurality of transmission apparatuses in the station, and dedicated clock synchronization of the
又各局の専用クロック同期装置77,78を高安定化した構成の場合、上位のA局75の故障発生時に於ける下位のB局76の専用クロック同期装置78は、前述のように、上位のA局75のクロック位相に同期化するから、この場合の上位局の故障による影響は、直ちに伝送エラーとして顕在化することがなく、時間の経過に従って伝送エラーの影響が現れてくる。その場合は、原因究明に長時間を要して、回復処理が遅れる問題がある。又クロック同期回路は、入力クロックと出力クロックとの位相比較結果を、フィルタを介して電圧制御発振器に入力するフィードバックループを有するもので、そのフィルタを含むフィードバックループの応答特性を遅くすることにより、一時的な擾乱の影響を緩和する手段が考えられる。しかし、上位局のクロック同期の異常発生による影響を抑止することは困難である。
In the case where the dedicated clock synchronizers 77 and 78 of each station are highly stabilized, the dedicated clock synchronizer 78 of the
本発明は、前述の従来の問題点を解決することを目的とし、長期間のクロック位相の安定化を図り、且つリファレンス入力としてのクロック異常による入力擾乱の影響を緩和可能としたクロック位相同期回路を提供する。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, to stabilize a clock phase for a long period of time, and to reduce the influence of an input disturbance due to an abnormal clock as a reference input. I will provide a.
本発明のクロック位相同期回路は、基準とするリファレンス入力と電圧制御発振器の出力信号又は該出力信号を分周した信号との位相差を位相比較器により求め、該位相差に対応した制御電圧を前記電圧制御発振器に入力して、前記リファレンス入力に位相同期したクロックを出力するクロック位相同期回路であって、前記リファレンス入力の周波数と前記電圧制御発振器の出力信号の周波数とを一致させて所定のタイミング毎に位相比較した位相差検出信号を入力して少なくとも所定期間にわたって順次記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された所定期間毎の位相差検出信号の差を位相変動量として求め、位相変動量が許容値か否かを判定し、許容値の時は、その位相変動量に対応した電圧制御発振器の制御電圧に変換し、許容値でない時は前回の位相変動量に対応した制御電圧又は自走状態となる制御電圧として、電圧制御発振器に制御電圧を入力する演算処理手段とを備えている。 The clock phase synchronization circuit of the present invention obtains a phase difference between a reference input as a reference and an output signal of the voltage controlled oscillator or a signal obtained by dividing the output signal by a phase comparator, and obtains a control voltage corresponding to the phase difference. A clock phase synchronization circuit that inputs to the voltage controlled oscillator and outputs a clock that is phase-synchronized with the reference input, and matches a frequency of the reference input and a frequency of an output signal of the voltage controlled oscillator to a predetermined value. A phase difference detection signal that is phase-compared at each timing is inputted and stored sequentially for at least a predetermined period, and a difference between the phase difference detection signals stored in the storage means for each predetermined period is obtained as a phase fluctuation amount, It is determined whether or not the fluctuation amount is an allowable value, and if it is an allowable value, it is converted to the control voltage of the voltage controlled oscillator corresponding to the phase fluctuation amount, There time as a control voltage or control voltage to be free-running state corresponding to the last phase deviation, and a processing means for inputting a control voltage to the voltage controlled oscillator.
又前記電圧制御発振器と、前記リファレンス入力と前記電圧制御発振器の出力信号又は該出力信号を分周した信号との位相差をディジタル処理によって求める位相比較器と、この位相比較器の位相差検出信号を入力して、電圧制御発振器の制御電圧を出力する制御値演算部とを備え、制御値演算部は、位相比較器による位相差検出信号を所定期間にわたって順次記憶するメモリと、このメモリに対する位相差検出信号の書込み読出しを制御し、所定期間毎の位相差検出信号の差を位相変動量として求め、この位相変動量が許容値か否かを判定し、許容値の時は、位相変動量に対応した電圧制御発振器の制御電圧とし、許容値でない時は前回の位相変動量に対応した制御電圧又は自走状態となる制御電圧として、電圧制御発振器に入力する制御を行うプロセッサとを含む構成を備えている。 Also, the voltage controlled oscillator, a phase comparator for obtaining a phase difference between the reference input and an output signal of the voltage controlled oscillator or a signal obtained by dividing the output signal by digital processing, and a phase difference detection signal of the phase comparator And a control value calculation unit that outputs a control voltage of the voltage controlled oscillator, and the control value calculation unit includes a memory that sequentially stores phase difference detection signals from the phase comparator over a predetermined period, and a level for the memory. Controls writing and reading of the phase difference detection signal, obtains the phase difference detection signal difference for each predetermined period as the phase fluctuation amount, determines whether this phase fluctuation amount is an allowable value, and if it is an allowable value, the phase fluctuation amount Control voltage input to the voltage controlled oscillator as a control voltage corresponding to the previous phase fluctuation amount or a control voltage to be in a free-running state when it is not an allowable value. And a configuration including a processor for performing.
又前記電圧制御発振器と、前記リファレンス入力と前記電圧制御発振器の出力信号又は該出力信号を分周した信号との位相差をディジタル処理によって求める位相比較器と、この位相比較器の位相差検出信号を入力して、電圧制御発振器の制御電圧を出力する制御値演算部とを備え、制御値演算部は、位相比較器の位相差検出信号を順次シフトして記憶するシフトレジスタと、このシフトレジスタにより順次シフトする所定期間毎の位相差検出信号の差を位相変動量として求める差分演算部と、この差分演算部による位相変動量が許容値か否かを判定し、許容値の時はD/A変換部により位相変動量に対応した電圧制御発振器の制御電圧とし、許容値でない時は前回の位相変動量に対応したD/A変換器による制御電圧又は自走状態となる制御電圧として、電圧制御発振器に入力する制御を行う制御部とを含む構成を備えている。 Also, the voltage controlled oscillator, a phase comparator for obtaining a phase difference between the reference input and an output signal of the voltage controlled oscillator or a signal obtained by dividing the output signal by digital processing, and a phase difference detection signal of the phase comparator And a control value calculation unit that outputs a control voltage of the voltage controlled oscillator, and the control value calculation unit sequentially shifts and stores the phase difference detection signal of the phase comparator, and the shift register The difference calculation unit that obtains the difference between the phase difference detection signals for each predetermined period sequentially shifted as described above as a phase fluctuation amount, and determines whether or not the phase fluctuation amount by the difference calculation unit is an allowable value. The control voltage of the voltage controlled oscillator corresponding to the phase fluctuation amount is set by the A converter, and when it is not an allowable value, the control voltage by the D / A converter corresponding to the previous phase fluctuation amount or a control state that becomes a free-running state. As a voltage, and a configuration including a control unit for controlling the input to the voltage controlled oscillator.
リファレンス入力と電圧制御発振器の出力信号との位相差の変動量を、比較的長い期間をおいて比較することにより、高精度の位相誤差を検出することができるから、高安定動作が可能となる利点がある。それによって、上位側のクロック位相変動に基づく入力擾乱の影響を回避又は低減することが可能となる。 By comparing the amount of variation in the phase difference between the reference input and the output signal of the voltage controlled oscillator over a relatively long period of time, a highly accurate phase error can be detected, thus enabling highly stable operation. There are advantages. Thereby, it is possible to avoid or reduce the influence of the input disturbance based on the clock phase fluctuation on the upper side.
本発明のクロック位相同期回路は、図1を参照すると、基準とするリファレンス入力aと電圧制御発振器1の出力信号d又はこの出力信号dを分周した信号eとの位相差を位相比較器3により求め、この位相差に対応した制御電圧を電圧制御発振器1に入力して、リファレンス入力aに位相同期したクロックdを出力するクロック位相同期回路であって、リファレンス入力aの周波数と電圧制御発振器1の出力信号dの周波数とを一致させて所定のタイミング毎に位相比較した位相差検出信号bを入力して少なくとも所定期間にわたって順次記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された所定期間毎の位相差検出信号の差を位相変動量として求め、位相変動量が許容値か否かを判定し、許容値の時は、その位相変動量に対応した電圧制御発振器の制御電圧に変換し、許容値でない時は前回の位相変動量に対応した制御電圧又は自走状態となる制御電圧として、電圧制御発振器1に制御電圧cを入力する制御値演算部2等の演算処理手段とを備えている。
Referring to FIG. 1, the clock phase synchronization circuit according to the present invention calculates a phase difference between a reference input “a” as a reference and an output signal “d” of the voltage controlled
図1は、本発明の原理説明図であり、1は電圧制御発振器、2は制御値演算部、3は位相比較器、4は1/Nの分周器、5は逓倍器を示し、点線で示す逓倍器5は、電圧制御発振器1の出力信号dの周波数と位相比較器3及び制御演算部2に入力するクロック信号の周波数との関係に応じた逓倍比とするか、又は省略することができるものである。又電圧制御発振器1の出力信号dを分周器4により分周した信号eとリファレンス入力aとを位相比較器3により比較し、比較出力信号bを制御値演算部2に入力する。制御値演算部2は、メモリ等の記憶手段を含む演算処理手段を構成するもので、制御信号cを算出して電圧制御発振器1に入力し、リファレンス入力aの位相に同期化した出力信号dを電圧制御発振器1から出力するように制御する。例えば、出力信号dを5MHzとした時に、制御値演算部2及び位相比較器3の動作速度を100MHzとする場合、逓倍器5により出力信号dを20逓倍することになる。又位相比較器3の動作速度と制御値演算部2の動作速度とが異なる場合、出力信号dの周波数との差にそれぞれ対応した逓倍器を設けることができる。又分周器4は、電圧制御発振器1の出力信号dの周波数と、位相比較器3に入力するリファレンス入力aの周波数とを一致させる為のもので、両者が同一周波数の場合は、この分周器4を省略することができる。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention, in which 1 is a voltage controlled oscillator, 2 is a control value calculation unit, 3 is a phase comparator, 4 is a 1 / N frequency divider, 5 is a multiplier, The
又リファレンス入力aと分周出力信号eとの位相差を求める位相比較器3は、既に知られているアナログ構成又はディジタル構成とすることができるものであり、ディジタル構成の場合は、例えば、リファレンス入力aの立ち上がりタイミングと信号eの立ち上がりタイミングとの間をカウントし、カウント値を位相差信号とする構成等を適用することができる。又制御値演算部2は、位相比較器3からの位相比較出力信号を基に、予め設定した時間間隔で位相変動量又は周波数変動量を算出し、その算出値に応じた制御信号cを電圧制御発振器1に入力し、出力信号eの位相をリファレンス入力aの位相に同期化させる。又制御値演算部2は、メモリ等の記憶手段とプロセッサ等による演算処理手段とを含むもので、記憶手段により、位相比較出力信号bを順次所定期間記憶し、所定期間毎の位相比較出力信号bを演算処理手段により比較処理し、その差分が許容値範囲内の場合は、その比較差分を基に電圧制御発振器1の制御信号cを生成し、許容値範囲内でない場合は、比較差分は前回のままとするか、或は、予め設定した電圧制御発振器1の自走状態となる制御信号とする。この場合の制御値演算部2及び位相比較器3の動作クロック信号を、電圧制御発振器1の出力信号dをそのまま利用するか、又は逓倍器5により逓倍した周波数の信号を利用する場合を示すが、他の独立した構成によって形成することも可能である。
The
図2は、本発明の実施例1の説明図であり、図1と同一符号は同一名称部分を示し、点線で示す逓倍器5は、前述のように、電圧制御発振器1の出力信号dと制御値演算部2及び位相比較器3の動作との関係で、必要に応じて設けることができるものであり、又分周器4についても、前述のように、電圧制御発振器1の出力信号dの周波数と、位相比較器3に入力するリファレンス入力aの周波数とが同一の場合は省略することができる。又制御値演算部2は、演算処理手段を構成するプロセッサ(CPU)11と、記憶手段を構成するメモリ(MEM)12及び保持回路13,14と、D/A変換器(D/A)15とを含む構成を有する場合を示し、位相比較器3はリファレンス入力aと電圧制御発振器1の出力信号dを分周器4により分周した信号eとの位相を比較し、ディジタル比較処理による複数ビット構成の位相比較出力信号を制御値演算部2に入力する。例えば、リファレンス入力aの立上りタイミングと、信号eの立上りタイミングとの間を、電圧制御発振器1の出力信号d又はそれを逓倍器5により逓倍した信号によりカウントして位相差を求め、プロセッサ11の制御によって保持回路13に一時的に保持し、メモリ12に順次転送して保持する。そして、メモリ12に保持した所定期間前の位相差出力信号と、保持回路13に保持した今回の位相差出力信号との差分をプロセッサ11により求め、その差分は周波数偏差に対応するから、プロセッサ11は、電圧制御発振器1の出力周波数の変更が許容値範囲内か否かを判断し、許容値範囲内の場合は保持回路14により保持し、D/A変換器15によりアナログの制御信号cに変換して、電圧制御発振器1に入力する。又出力周波数の変更範囲が大きくて、許容値範囲を超えている場合は、保持回路14には入力しない。それにより、制御信号cは前の値を維持するから、電圧制御発振器1の出力信号dの周波数は、前の状態を継続することになる。或は、許容値範囲を超えた場合、予め定めた電圧制御発振器1の自走状態となる制御信号cを形成して、電圧制御発振器1に入力する構成とすることもできる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same names, and the
図3は、本発明の実施例1の動作説明図であり、同図の(A)は、図2に於けるリファレンス入力aと電圧制御発振器1の出力信号dと位相差信号(矩形波として示す)との関係を示し、同図の(B)は、周波数偏差Fと、電圧制御発振器1の制御電圧Vとの関係を示す。同図の(A)に於いて、リファレンス入力(a)と電圧制御発振器出力(b)とが安定の場合、位相差信号(c)は一定の時間幅の状態が継続する。なお、リファレンス入力と電圧制御発振器出力との位相差が、図示のように1周期の半分の180度の位相差の時に、位相同期状態とする条件の場合を示しているが、リファレンス入力と電圧制御発振器出力とが同一立上りタイミングの時に位相同期状態とすることも可能である。そして、リファレンス入力と電圧制御発振器出力との位相関係が、リファレンス入力(d)と電圧制御発振器出力(e)として示すように、電圧制御発振器出力が点線矢印で示す方向に変動し、その変動量がΔ1の場合、位相差信号(f)は、安定状態の位相差Φ0に対して次の位相比較タイミングでは(Φ0+Δ1)となり、次の位相比較タイミングでは(Φ0+Δ1+Δ1)となる。このような位相変動量を所定の時間間隔で算出し、電圧制御発振器1の特性が図3の(B)に示すように、1Vで0.1ppmの周波数のシフト制御が可能の制御特性を備えた場合、周波数偏差=0.01ppmに対して、制御電圧を100mV変化させることにより、電圧制御発振器1の出力信号周波数とリファレンス入力の周波数との位相を同期化させることができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the reference input a, the output signal d of the voltage controlled
図4は、本発明の実施例1の動作説明図であり、時系列に沿った動作の一例を示すもので、(A)はリファレンス入力a、(B)は分周出力信号e、(C)は電圧制御発振器1の出力信号d、(D)は位相差出力信号b、(E)は時間軸を短縮した状態で位相変動量算出処理を示す。このリファレンス入力aと分周出力信号eとは,図3のリファレンス入力(a)と電圧制御発振器出力(b)とに対応するが、電圧制御発振器1の分周前の出力信号は、(C)の出力信号dを示すものである。又制御値演算部2は、(A)のリファレンス入力aと、(B)の分周出力信号eとの位相差を、(C)の出力信号d又は逓倍器5により逓倍した信号によるカウント値として求める。それにより、位相比較器3からの位相差出力信号bは、(D)の比較結果M1,M2,・・・となる。この比較結果M1,M2,・・・を制御値演算部2のメモリ12に順次所定期間にわたって保持する。従って、メモリ12には、(E)に示すように、M1,M2,M3,・・・として示す比較結果が保持される。プロセッサ11は、メモリ12に保持された例えば所定期間毎の位相差の比較結果のM1とM11との差分を求める。この場合に、(A)のリファレンス入力a及び(B)の分周出力信号eを8kHz、(C)の制御値演算部2及び位相比較器3に加える信号を100MHzとすると、8kHzの1周期で10nsecの精度で位相差を求めることができ、前述のM1−M11のように、10周期分の差分を求めると、10倍の1nsecの精度で位相差を求めることができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention, showing an example of the operation in time series. (A) is a reference input a, (B) is a divided output signal e, (C ) Shows the output signal d of the voltage controlled
図5は、位相差演算の説明図であり、M1,M2,M3,・・・MK+1,MK+2,・・・は、図4の(E)に示す位相差の検出結果を示し、所定時間間隔で位相差の検出結果の差分を求める。その場合、図示のように、K=80000とし、8kHz周期の時間間隔で周波数偏差を求める。即ち、X1=M1−M80001,X2=M2−M80002,X3=80003,・・・のように求めることによって、1×10−8の精度で周波数差を求めることができる。更に時間間隔を示すKを10倍のK=800000とすると、X1=M1−M800001,X2=800002,・・・による周波数偏差の精度は、1×10−9となる。従って、順次求めた位相差により電圧制御発振器1を制御する場合に比較して、順次求めた位相差を、所定の時間間隔で比較することにより、位相差検出精度を向上し、高精度で電圧制御発振器の出力周波数を制御することが可能となる。なお、位相差検出結果を所定の期間にわたり、図2に於けるメモリ12に順次記憶しておく必要があり、メモリ2の必要容量とアドレス制御等の点を加味して、所要の精度に対応したメモリ構成を適用するものである。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the phase difference calculation. M1, M2, M3,... MK + 1, MK + 2,... Indicate the phase difference detection results shown in FIG. The difference of the phase difference detection result is obtained. In that case, as shown in the figure, K = 80000, and the frequency deviation is obtained at a time interval of 8 kHz period. That is, the frequency difference can be obtained with an accuracy of 1 × 10 −8 by obtaining X1 = M1−M80001, X2 = M2−M80002, X3 = 80003,. Further, if K indicating the time interval is 10 times K = 800000, the accuracy of the frequency deviation by X1 = M1−M800001, X2 = 800002,... Is 1 × 10 −9 . Therefore, compared with the case where the voltage controlled
図6は、位相差演算のフローチャートであり、前述の制御値演算部の制御の要点を示し、図2及び図5を参照して説明する。制御値演算部2は、位相比較器3によるリファレンス入力aと電圧制御発振器1の出力信号d、又は分周器4により分周した信号eとの位相差を、電圧制御発振器1の出力信号d、又は逓倍器5により逓倍した信号によって求め、i番目の位相差信号Miと、(8000+i)番目の位相差信号M(8000+i)との差を求める(a1)。この場合の周波数偏差Xi=Mi−M(8000+i)が許容値以下か否かを判定する(a2)。許容値以下の場合は、周波数偏差Xiに応じた制御値を求めて保持回路14に保持し、D/A変換器15によりアナログの制御電圧として、電圧制御発振器1に入力する(a3)。又ステップ(a2)に於いて、周波数偏差Xiが許容値を超えた変動を示す場合は、自走制御値を電圧制御発振器1に入力する(a4)。或は、前回の許容値を超えない周波数偏差の場合の制御値を継続して電圧制御発振器1に入力することもできる。
FIG. 6 is a flowchart of the phase difference calculation, showing the main points of the control value calculation unit described above, and will be described with reference to FIGS. The control
図7は、本発明の実施例2の説明図であり、図1及び図2と同一符号は同一名称部分を示す。この実施例に於ける制御値演算部2を、制御部21とシフトレジスタ22と差分演算部23とD/A変換部24とにより構成した場合を示す。制御値演算部2の制御部21は、電圧制御発振器1の出力信号又は逓倍器5により逓倍した信号をクロックとして動作する構成とし、そのクロックをシフトクロックとしてシフトレジスタ22のシフト制御を行う。このシフトレジスタ22は、位相比較器3が図2に示すように複数ビット構成の比較出力信号bを制御値演算部2に入力する構成の場合、その複数ビット構成の位相比較出力信号bを制御値演算部2に入力することになるから、シフトレジスタ22も複数ビット構成の位相比較出力信号bを順次シフトする構成とする。そのシフト段は、例えば、図4の(E)に示すように、位相比較結果M1,M11の差分を求める場合、複数ビット構成の位相比較結果M1〜M11を少なくとも順次シフトして保持する構成とする。そして、差分演算部23により位相比較結果M1,M11の差分を算出し、その差分について、制御部21は、例えば、図6のフローチャートのステップ(a2)による判定処理を行い、差分が許容値以下であれば、D/A変換部24によりアナログの制御電圧に変換し、電圧制御発振器1の出力周波数を制御する。又差分が許容値以下でない場合は、シフトレジスタ22の最終段の差分値を保持し、継続してD/A変換部24により変換した制御電圧を電圧制御発振器1に入力する。それによって、前述のように、クロックの安定化を維持することが可能となる。
FIG. 7 is an explanatory diagram of
1 電圧制御発振器
2 制御値演算部
3 位相比較器
4 分周器
5 逓倍器
11 プロセッサ(CPU)
12 メモリ(MEM)
13,14 保持回路
15 D/A変換器
21 制御部
22 シフトレジスタ
23 差分演算部
24 D/A変換部
DESCRIPTION OF
12 Memory (MEM)
13, 14 Holding circuit 15 D /
Claims (3)
前記リファレンス入力の周波数と前記電圧制御発振器の出力信号の周波数とを一致させて所定のタイミング毎に位相比較した位相差検出信号を入力して少なくとも所定期間にわたって順次記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された所定期間毎の前記位相差検出信号の差を位相変動量として求め、該位相変動量が許容値か否かを判定し、許容値の時は該位相変動量に対応した前記電圧制御発振器の制御電圧に変換し、許容値でない時は前回の位相変動量に対応した制御電圧又は自走状態となる制御電圧として、前記電圧制御発振器に制御電圧を入力する演算処理手段と
を備えたことを特徴とするクロック位相同期回路。 A phase difference between a reference input as a reference and an output signal of the voltage controlled oscillator or a signal obtained by dividing the output signal is obtained by a phase comparator, and a control voltage corresponding to the phase difference is input to the voltage controlled oscillator. In a clock phase synchronization circuit that outputs a clock that is phase-synchronized with the reference input,
Storage means for inputting a phase difference detection signal obtained by matching the frequency of the reference input with the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator and comparing the phases at predetermined timings, and sequentially storing the phase difference detection signal for at least a predetermined period;
The difference between the phase difference detection signals stored in the storage means for each predetermined period is obtained as a phase fluctuation amount, and it is determined whether or not the phase fluctuation amount is an allowable value. Arithmetic processing means for converting the voltage-controlled oscillator to a control voltage and inputting the control voltage to the voltage-controlled oscillator as a control voltage corresponding to the previous phase fluctuation amount or a control voltage to be in a free-running state when it is not an allowable value And a clock phase synchronization circuit.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9762220B2 (en) | 2015-01-02 | 2017-09-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Frequency synthesizer and method controlling frequency synthesizer |
JP2019201300A (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | セイコーエプソン株式会社 | Circuit device, oscillator, electronic apparatus, and movable body |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5225551A (en) * | 1975-08-22 | 1977-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Phase synchronization oscillator |
JPH04278263A (en) * | 1991-03-07 | 1992-10-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pll circuit device of magnetic recorder |
JPH06252910A (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-09 | Fujitsu Ltd | Pll circuit |
JPH09181777A (en) * | 1995-12-26 | 1997-07-11 | Mitsumi Electric Co Ltd | Input signal synchronizing processor |
JPH1098379A (en) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Nec Corp | Clock phase-locked circuit |
JPH11261415A (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-24 | Nec Corp | Method and circuit for phase holding |
JP2002271194A (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-20 | Nec Saitama Ltd | Reference clock generating device |
JP2003032107A (en) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Nec Saitama Ltd | Phase locked loop circuit |
JP2003115760A (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | Pll circuit |
-
2009
- 2009-12-10 JP JP2009280101A patent/JP5270524B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5225551A (en) * | 1975-08-22 | 1977-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Phase synchronization oscillator |
JPH04278263A (en) * | 1991-03-07 | 1992-10-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pll circuit device of magnetic recorder |
JPH06252910A (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-09 | Fujitsu Ltd | Pll circuit |
JPH09181777A (en) * | 1995-12-26 | 1997-07-11 | Mitsumi Electric Co Ltd | Input signal synchronizing processor |
JPH1098379A (en) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Nec Corp | Clock phase-locked circuit |
JPH11261415A (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-24 | Nec Corp | Method and circuit for phase holding |
JP2002271194A (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-20 | Nec Saitama Ltd | Reference clock generating device |
JP2003032107A (en) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Nec Saitama Ltd | Phase locked loop circuit |
JP2003115760A (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Mitsubishi Electric Corp | Pll circuit |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9762220B2 (en) | 2015-01-02 | 2017-09-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Frequency synthesizer and method controlling frequency synthesizer |
JP2019201300A (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | セイコーエプソン株式会社 | Circuit device, oscillator, electronic apparatus, and movable body |
JP7147260B2 (en) | 2018-05-16 | 2022-10-05 | セイコーエプソン株式会社 | Circuit devices, oscillators, electronic devices and moving bodies |
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