JP2018166269A - 周波数拡散回路 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の第1実施形態について図1から図18を参照して説明する。図1はスイッチング電源装置1の構成を示している。このスイッチング電源装置1は、スイッチング電源部2と、周波数拡散回路3と、を備える。周波数拡散回路3は、周波数拡散演算部4、パルス生成部としての周波数パルス変換部5、加算部6、及び、PWM生成部7を備える。
図3にRDL8の構成例を示すように、RDL8は、2個の2入力NANDゲート11a,11bと、偶数個(例えば2×31個)の反転ゲート12と、偶数個(例えば2×32個)の反転ゲート13と、を主に備える。NANDゲート11a,11b、反転ゲート12,13はそれぞれ論理反転回路として構成され、以下では必要に応じて反転ゲートと略して説明する。
図2に示すTDC9は、基準クロックCLKの周期を計測する例えば16ビットのカウンタにより構成され、基準クロックCLKの周期データ値CP(=DA[15:0])を加算器6及び周波数拡散演算部4に出力する。この基準クロックCLKはそのデューティ比が50%となるクロック信号であり、そのキャリア周波数は例えば2MHz程度であり、個々の多相クロック信号RP[0]〜RP[31]及びクロック信号DCK、RCKの周波数に比較して大幅に低い周波数に設定され、TDC9により基準クロックCLKの周期を計測する。
図2に示したように、加算器6は、TDC9の出力データ値CPと周波数拡散演算部4の周波数拡散指令値Fを加算し、DCO10に出力する。DCO10は、RDL8から多相クロック信号RP[31:0]及び周回クロック信号DCKを入力すると共に、加算器6からデータ値CP+Fを入力し、これらに基づいてクロックパルスCKWを出力する。
セレクタ37は、5ビット分の下位側ビットのDFF31のQ出力PWS[4:0]を入力し、このDFF31のQ出力PWS[4:0]の値に応じて、多相クロック信号RP[31]〜RP[0]の中から一のクロック信号を選択してクロックパルスCKPとしてDFF35のC入力に出力する多相クロックセレクタであり、例えば図10に示すように構成される。
次に図9に示すダウンカウンタ38について図12を参照しながら説明する。図9に示すダウンカウンタ38は、11ビット分の上位側ビットのDFF32のQ出力を入力し、ロード信号LDの立下りタイミングで初期値としてデータPWS[15:5]をロードし、クロック信号DCKの立上りタイミングでダウンカウントするように構成される。具体例としては図12に示すように構成される。
図9に示すように、ダウンカウンタ38のボロー信号BRは、DFF35のD端子に入力されている。また、セレクタ37により選択されたクロックパルスCKPは、DFF35のC端子に入力されている。DFF35は、信号ENが「H」になるとリセット解除される。またANDゲート42は、その一方の入力端子に信号ENを入力し、他方の入力端子に反転ゲート41の出力が与えられている。
また他方、信号ENが「H」となるとTAD5も動作を開始する。RDL8はクロック信号DCKをDCO10に出力すると、図9に示すダウンカウンタ38のC端子にクロック信号DCKが入力される。
要するに、本実施形態によれば、TDC9が基準クロックCLKの周期をRDL8の多相クロック信号RCK、RP[31:0]により周期データ値CPとして計測し、周波数拡散演算部4が、入力される周波数拡散率A、周波数拡散周期FB、基準クロックCLKの周期データ値CPに応じて周波数拡散指令値Fを演算し、周波数パルス変換部5が、周期データ値CPに周波数拡散指令値Fを加算器6により加算したデータ値CP+Fに応じて周波数拡散指令値Fに対応したクロックパルスCKWを生成している。これにより、RDL8の遅延バッファ11a、11b、12の遅延時間Tdの分解能でデジタル的に周波数を拡散出力できる周波数拡散回路3を提供できる。このような構成を採用することで、アナログ回路を不要にしながら高周波数帯域の周波数変調に対応させることができる。
図19及び図20は第2実施形態の追加説明図を示している。図19は図13に代わる周波数拡散指令値Fの出力方法を示しており、図20は図14に代わる周波数拡散指令値Fの変化を示している。前述実施形態と同一又は類似の部分については同一又は類似の符号を付して説明を省略し、以下異なる部分を中心に説明する。
図21及び図22は第3実施形態の追加説明図を示している。図21にDCO110の構成例を示している。DCO110は、ダウンカウンタ38に代えてアップカウンタ138を備えており、その後段に等価判定部43を備える。この等価判定部43は、アップカウンタ138の上位11ビットのQ出力とDFF32の上位11ビットのQ出力とを等価判定し、この等価判定されたタイミングでDFF135aのD端子に「H」を出力するように構成される。このDFF135aは、信号ENが「H」である限り、クロック信号DCKに応じて等価判定部43の出力をQ出力するように構成される。そして、DFF135aの後段にはDFF35が接続されている。DFF35を含めその他の構成は第1実施形態で説明したDCO10と同様の構成であるためその説明を省略する。
本発明は、前述実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に示す変形または拡張が可能である。
PWM生成部7が、クロックパルスCKWを入力し、指令デューティ比に応じたPWM信号を生成する形態を示したが、特にこれに限定されるものではなく、クロックパルスCKWに対応した周波数指令値Fのキャリア周波数の信号を出力するようにしても良い。
Claims (5)
- 複数の論理反転回路(11a、11b、12)をリング状に接続して構成され多相クロック信号を生成するリングオシレータ(8)と、
入力される基準クロック(CLK)の周期を前記リングオシレータの多相クロック信号(RCK、RP[31:0])により計測し周期データ値(CP)として出力する周期計測部(9)と、
入力される周波数拡散率、周波数拡散周期、及び、前記周期計測部の周期データ値に応じて周波数拡散指令値を演算する周波数拡散演算部(4)と、
前記周期データ値に前記周波数拡散指令値を加算したデータ値に応じて前記周波数拡散指令値に対応したクロックパルス(CKW)を生成するパルス生成部(5)と、
を備える周波数拡散回路。 - 前記パルス生成部は、
前記周期データ値に前記周波数拡散指令値を加算した前記データ値のうち上位側ビットがロードされ前記リングオシレータの多相クロック信号の何れか一つと同期したクロック信号(DCK)によりカウント動作を行うカウンタ(38,138)と、
前記周期データ値に周波数拡散指令値を加算した前記データ値のうち下位側ビットに応じて前記多相クロック信号の何れか一つを選択する多相クロックセレクタ(37)と、を備え、
前記カウンタによりロードされた後カウント動作されカウント完了(BR、CQ)となる期間中のタイミングで前記多相クロックセレクタにより選択された多相クロック信号に応じて前記クロックパルス(CKW)を生成する請求項1記載の周波数拡散回路。 - 前記多相クロックセレクタは、前記多相クロック信号がそれぞれ入力される端子から出力端子までの配線容量がそれぞれ許容範囲内で等しくなるように配線レイアウト構成されている請求項1または2に記載の周波数拡散回路。
- 前記周波数拡散率をA、前記周波数拡散周期をFB、前記周期計測部の周期データ値をCP、前記基準クロックの周期をPW、としたとき、
前記周波数拡散演算部は、
演算用変数値となるN1を、0からFB/2PWに至り当該FB/2PWから0に連続的に変化させながら、前記周波数拡散指令値としてのFを、
F = (N1−FB/4PW)×(CP×A/100)/(FB/4PW)…(1)
により順次演算する請求項1から3の何れか一項に記載の周波数拡散回路。 - 前記周波数拡散率をA、前記周波数拡散周期をFB、前記周期計測部の周期データ値をCP、前記基準クロックの周期をPW、としたとき、
前記周波数拡散演算部は、
演算用変数値となるNを、0からFB/PWに至るまで連続的に変化させながら、前記周波数拡散指令値としてのFを、
F = (N−FB/2PW)×(CP×A/100)/(FB/2PW)…(2)
により順次演算する請求項1から3の何れか一項に記載の周波数拡散回路。
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