JP2808967B2 - クロックホールドオーバ回路 - Google Patents

クロックホールドオーバ回路

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JP2808967B2
JP2808967B2 JP4042938A JP4293892A JP2808967B2 JP 2808967 B2 JP2808967 B2 JP 2808967B2 JP 4042938 A JP4042938 A JP 4042938A JP 4293892 A JP4293892 A JP 4293892A JP 2808967 B2 JP2808967 B2 JP 2808967B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クロック発生回路に関
し、特に基準クロックに位相同期したクロックを発生
し、必要な場合には基準クロックなしに一定周波数のク
ロックを発生するクロックホールドオーバ回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のクロックホールドオーバ
回路の一例を図2に示す。この回路は、制御電圧に応じ
た周波数で発振する電圧制御発振器(VCO)9と、こ
の発振器9の出力クロックを1/N1 に分周する分周器
2と、この分周器2の出力クロックを1/N2 に分周す
る分周器3と、基準クロックを1/Mに分周する分周器
1と、分周器3の出力クロックと分周器1の出力クロッ
クとの位相を比較する位相比較器4と、VCO9の出力
クロックにもとづいて動作し、位相比較器4の出力信号
の高周波成分を除去して、結果をディジタル信号で出力
するディジタル・ローパス・フィルタ(積分回路)5
と、クロック断アラーム信号が入力されないとき、フィ
ルタ5の出力信号をそのまま出力し、クロック断アラー
ム信号が入力されたとき、フィルタ5の出力信号を保持
するラッチ回路6と、このラッチ回路6の出力信号をア
ナログ信号に変換するD/A変換器7と、D/A変換器
7の出力信号を増幅し、制御電圧として電圧制御発振器
9に出力するアンプ8とを備えている。
【0003】このような構成において、基準クロックの
入力障害がなく、クロック断アラーム信号が入力されな
い状態、すなわちクロック断アラーム信号がハイレベル
の状態では、ラッチ回路6はフィルタ5からの信号をそ
のままD/A変換器7に出力する。従って、PLL(フ
ェーズ・ロック・ループ)が形成され、分周器2からは
基準クロックに位相同期した従属クロックが出力され
る。すなわち、VCO9の出力クロックは分周器2,3
によって1/N1 ・N2 に分周され、位相比較器4に与
えられる。一方、基準クロックは分周器1によって1/
Mに分周され、位相比較器4に与えられる。位相比較器
4はこれら2つの分周後のクロックの位相を比較し、結
果をフィルタ5に出力する。フィルタ5は位相比較器4
の出力信号から高周波成分を除去し、結果をディジタル
信号で出力する。ラッチ回路6はクロック断アラーム信
号が入力されていないので、フィルタの出力信号をその
ままD/A変換器7に出力し、D/A変換器7はそれを
アナログ信号に変換する。そして、アンプ8はD/A変
換器の出力信号を増幅し、制御電圧としてVCO9に出
力する。VCO9は与えられた制御電圧に応じてその発
振周波数を変化させる。その結果、VCO9の発振周波
数は、位相比較器4に入力される2つのクロックの位相
が一致するように制御され、従って、分周器2からは基
準クロックに位相同期した従属クロックが出力される。
【0004】一方、基準クロックの入力障害が発生した
ため、ローレベルのクロック断アラーム信号が入力され
た場合には、ラッチ回路6はフィルタ5の出力信号を保
持し、保持した信号をD/A変換器7に出力する。従っ
て、この場合にはVCO9に供給される制御電圧は固定
され、その結果、VCO9は障害発生前の一定の周波数
で発振する。すなわち、クロック断アラーム信号が入力
された場合には、以降、従属クロックの周波数は直前の
周波数に保持される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のクロックホールドオーバ回路では、従属クロックの
周波数を一定値に保持した場合、電源電圧の変動に伴っ
てVCOの制御電圧が変化し、VCOの発振周波数が変
化したり、また、温度変化によってVCOの発振周波数
が変化するため、高い周波数保持精度を確保することが
困難であった。
【0006】本発明の目的は、このような問題を解決
し、周波数保持精度を向上させたクロックホールドオー
バ回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、制御電圧に応
じた周波数で発振する電圧制御発振手段と、この発振手
段の出力クロックと基準クロックとの位相を比較する位
相比較器と、この位相比較器の出力信号の高周波成分を
除去し、結果をディジタル信号で出力するローパスフィ
ルタと、制御信号が入力されないとき、前記フィルタの
出力信号をそのまま出力し、前記制御信号が入力された
とき、前記フィルタの出力信号を保持するラッチ回路
と、このラッチ回路の出力信号をアナログ信号に変換
し、変換結果を前記制御電圧として前記電圧制御発振手
段に出力するD/A変換手段とを備えたクロックホール
ドオーバ回路において、基準発振器と、この発振器の出
力クロックを計数し、前記電圧制御発振手段の出力クロ
ックに同期してリセットされるカウンタと、前記制御信
号が入力されたとき、前記カウンタの計数値を取り込ん
で記憶するメモリと、前記カウンタが出力する計数値
と、前記メモリが記憶している前記計数値とを比較する
コンパレータと、このコンパレータの比較結果に応じて
カウントアップまたはカウントダウンするアップ/ダウ
ン・カウンタと、前記ラッチ回路の出力信号と、前記ア
ップ/ダウン・カウンタの計数値とを加算し、加算結果
を前記D/A変換手段に出力する加算器とを備えたこと
を特徴とする。
【0008】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1に本発明によるクロックホールドオーバ
回路の一例を示す。この回路は、制御電圧に応じた周波
数で発振する電圧制御発振器(VCO)9と、この発振
器9のの出力クロックを1/N1 に分周する分周器2
と、この分周器2の出力クロックを1/N2 に分周する
分周器3と、基準クロックを1/Mに分周する分周器1
と、分周器3の出力クロックと分周器1の出力クロック
との位相を比較する位相比較器4と、基準発振器11の
出力クロックにもとづいて動作し、位相比較器4の出力
信号の高周波成分を除去して、結果をディジタル信号で
出力するディジタル・ローパス・フィルタ(積分回路)
5と、クロック断アラーム信号が入力されないとき、フ
ィルタ5の出力信号をそのまま出力し、クロック断アラ
ーム信号が入力されたとき、フィルタ5の出力信号を保
持するラッチ回路6と、このラッチ回路6の出力信号
と、後述するアップ/ダウン・カウンタ15の出力信号
とを加算する加算器16と、加算器16の出力信号をア
ナログ信号に変換するD/A変換器7と、D/A変換器
7の出力信号を増幅し、制御電圧として電圧制御発振器
9に出力するアンプ8とを備えている。
【0009】また、カウンタ12は基準発振器11の出
力クロックを計数し、計数結果をメモリ13およびコン
パレータ14に出力する。一方、分周器10は分周器2
が出力する従属クロックを1/N3 に分周し、フリップ
フロップ(F/F)17のデータ入力端子に出力する。
フリップフロップ17のクロック入力端子には発振器1
1からクロックが入力されており、フリップフロップ1
7はそのクロックのタイミングで分周器10の出力クロ
ックを取り込む。そして、アンド回路18はフリップフ
ロップ17の出力信号と、分周器10の出力クロックと
の論理積をとる。従って、アンド回路18からは、分周
器10の出力クロックの1周期ごとに、分周器10の出
力クロックを発振器11のクロックで同期化したハイレ
ベルのパルスが出力される。カウンタ12はこのパルス
が入力されたとき、計数値をリセットする。
【0010】アンド回路20は、インバータ回路19よ
り、基準クロック断アラーム信号を反転させた信号を受
け取り、その信号と、アンド回路18の出力信号との論
理積をとる。従って、アンド回路20からは、ローレベ
ルのアラーム信号が入力された状態で、アンド回路18
がハイレベルのパルスが出力したとき、ハイレベルのパ
ルスが出力される。メモリ13は、このパルスが入力さ
れたとき、カウンタ12の計数値を取り込み、記憶す
る。
【0011】一方、コンパレータ14は、カウンタ12
の計数値と、メモリ13が記憶する計数値とを比較し、
アンド回路18がハイレベルのパルスを出力したとき、
その直前の比較結果にもとづいて、信号線141,14
2に所定の論理レベルの信号を出力する。具体的には、
カウンタ12の計数値の方がメモリ13が記憶する計数
値より小さい場合には、ハイレベルの信号を信号線14
2に出力し、ローレベルの信号を信号線141に出力す
る。逆に、カウンタ12の計数値の方がメモリ13が記
憶する計数値より大きい場合には、ローレベルの信号を
信号線142に出力し、ハイレベルの信号を信号線14
1に出力する。そして、アップ/ダウン・カウンタ15
は、信号線141からハイレベルの信号が入力され、信
号線142からローレベルの信号が入力されたときは、
クロックが入力されるごとに計数値を1ずつ増加させ、
逆に、信号線141からローレベルの信号が入力され、
信号線142からハイレベルの信号が入力されたとき
は、クロックが入力されるごとに計数値を1ずつ減少さ
せる。その計数結果は加算器16に出力する。また、カ
ウンタ15は、ハイレベルのアラーム信号が入力された
とき、インバータ回路21を通じてローレベルの信号を
リセット信号として受け取り、計数値をゼロにする。
【0012】次に動作を説明する。基準クロックの入力
障害がなく、クロック断アラーム信号が入力されない状
態、すなわちクロック断アラーム信号がハイレベルの状
態では、ラッチ回路6はフィルタ5からの信号をそのま
ま加算器16に出力する。またカウンタ15はリセット
されて加算器16の一方の入力(B入力)はゼロとなる
ので、加算器16はラッチ回路6からの入力(A入力)
をそのまま出力する。従って、PLL(フェーズ・ロッ
ク・ループ)が形成され、分周器2からは基準クロック
に位相同期した従属クロックが出力される。すなわち、
VCO9の出力クロックは分周器2,3によって1/N
1 ・N2 に分周され、位相比較器4に与えられる。一
方、基準クロックは分周器1によって1/Mに分周さ
れ、位相比較器4に与えられる。位相比較器4はこれら
2つの分周後のクロックの位相を比較し、結果をフィル
タ5に出力する。フィルタ5は位相比較器4の出力信号
から高周波成分を除去し、結果をディジタル信号で出力
する。ラッチ回路6はクロック断アラーム信号がハイレ
ベルであるため、フィルタの出力信号をそのまま出力
し、加算器16もその信号をそのままD/A変換器7に
出力する。D/A変換器7は加算器16の出力信号をア
ナログ信号に変換する。そして、アンプ8はD/A変換
器の出力信号を増幅し、制御電圧としてVCO9に出力
する。VCO9は与えられた制御電圧に応じてその発振
周波数を変化させる。その結果、VCO9の発振周波数
は、位相比較器4に入力される2つのクロックの位相が
一致するように制御され、従って、分周器2からは基準
クロックに位相同期した従属クロックが出力される。
【0013】一方、基準クロックの入力障害が発生した
ため、ローレベルのクロック断アラーム信号が入力され
た場合には、ラッチ回路6はフィルタ5の出力信号を保
持し、保持した信号を加算器16に出力する。また、イ
ンバータ回路21が出力するリセット信号はハイレベル
となるので、カウンタ15はリセットが解除され、クロ
ックの計数結果を加算器16に出力する。従って、この
場合には、ラッチ回路6が保持する信号に、カウンタ1
5からの計数値を加算した信号によってVCO9の発振
周波数が決定される。
【0014】このとき、カウンタ12は、アンド回路1
8がハイレベルのパルスを出力するごとにリセットさ
れ、ゼロから基準発振器11の出力クロックの計数を行
っている。この計数値は、従属クロックを1/N3 に分
周したクロックの1周期の間に基準発振器11の出力ク
ロックが何個含まれるかを表しており、従って、従属ク
ロックの周期を表す数となっている。そして、インバー
タ回路19はハイレベルの信号を出力するので、メモリ
13は、アンド回路20がハイレベルのパルスを出力し
たとき、ハイレベルのパルスを受け取り、そのときカウ
ンタ12が出力している計数値を取り込んで記憶する。
従って、ローレベルの基準クロック断アラーム信号が入
力されると、そのときの従属クロックの周期を表す数が
メモリ13に記憶されることになる。
【0015】一方、コンパレータ14は、カウンタ12
の計数値と、メモリ13が記憶する計数値とを比較し、
アンド回路18がハイレベルのパルスを出力したとき、
その直前の比較結果にもとづいて、信号線141,14
2に所定の論理レベルの信号を出力する。例えば、カウ
ンタ12の計数値の方がメモリ13が記憶する計数値よ
り小さい場合には、ハイレベルの信号を信号線142に
出力し、ローレベルの信号を信号線141に出力する。
逆に、カウンタ12の計数値の方がメモリ13が記憶す
る計数値より大きい場合には、ローレベルの信号を信号
線142に出力し、ハイレベルの信号を信号線141に
出力する。そして、アップ/ダウン・カウンタ15は、
信号線141からハイレベルの信号が入力され、信号線
142からローレベルの信号が入力されたときは、クロ
ックが入力されるごとに計数値を1ずつ増加させ、逆
に、信号線141からローレベルの信号が入力され、信
号線142からハイレベルの信号が入力されたときは、
クロックが入力されるごとに計数値を1ずつ減少させ
る。そして、加算器16はその計数結果とラッチ回路6
の出力信号とを加算し、D/A変換器7に出力する。
【0016】従って、VCO9の発振周波数が変動し、
例えば周波数が低くなって従属クロックの周期が長くな
った場合には、カウンタ12の計数値は大きくなり、従
ってコンパレータ14は、ローレベルの信号を信号線1
42に出力し、ハイレベルの信号を信号線141に出力
する。その結果、カウンタ15は計数値を増加させるの
で、加算器16の出力値は大きくなり、VCO9はその
発振周波数を高める。
【0017】逆に、VCO9の発振周波数が高くなって
従属クロックの周期が短くなった場合には、カウンタ1
2の計数値は小さくなり、従ってコンパレータ14は、
ハイレベルの信号を信号線142に出力し、ローレベル
の信号を信号線141に出力する。その結果、カウンタ
15は計数値を減少させるので、加算器16の出力値は
小さくなり、VCO9はその発振周波数を低下させる。
【0018】すなわち、本実施例のクロックホールドオ
ーバ回路では、基準クロックの入力障害が発生して、V
CO9の発振周波数を固定した場合には、そのときの発
振周波数を表すカウンタ12の計数値がメモリ13に記
憶され、以降、メモリ13が記憶した計数値とカウンタ
12の計数値とによってVCO9の発振周波数が監視さ
れ、監視結果にもとづいて発振周波数が制御される。従
って、電源電圧や温度が変動してもVCOの発振周波数
は常に一定に保たれる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、制御電圧
に応じた周波数で発振する電圧制御発振手段と、この発
振手段の出力クロックと基準クロックとの位相を比較す
る位相比較器と、この位相比較器の出力信号の高周波成
分を除去し、結果をディジタル信号で出力するローパス
フィルタと、制御信号が入力されないとき、フィルタの
出力信号をそのまま出力し、制御信号が入力されたと
き、フィルタの出力信号を保持するラッチ回路と、この
ラッチ回路の出力信号をアナログ信号に変換し、変換結
果を制御電圧として電圧制御発振手段に出力するD/A
変換手段とを備えたクロックホールドオーバ回路におい
て、基準発振器と、この発振器の出力クロックを計数
し、電圧制御発振手段の出力クロックに同期してリセッ
トされるカウンタと、制御信号が入力されたとき、カウ
ンタの計数値を取り込んで記憶するメモリと、カウンタ
が出力する計数値と、メモリが記憶している計数値とを
比較するコンパレータと、このコンパレータの比較結果
に応じてカウントアップまたはカウントダウンするアッ
プ/ダウン・カウンタと、ラッチ回路の出力信号と、ア
ップ/ダウン・カウンタの計数値とを加算し、加算結果
をD/A変換手段に出力する加算器とを備えたことを特
徴とする。
【0020】従って、本発明のクロックホールドオーバ
回路では、基準クロックの入力障害が発生して、電圧制
御発振器の発振周波数を固定した場合には、そのときの
発振周波数を表すカウンタの計数値がメモリに記憶さ
れ、以降、メモリが記憶した計数値とカウンタの計数値
とによって電圧制御発振器の発振周波数が監視され、監
視結果にもとづいて発振周波数が制御される。従って、
電源電圧や温度が変動しても電圧制御発振器の発振周波
数は常に一定に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクロックホールドオーバ回路の一例を
示すブロック図である。
【図2】従来のクロックホールドオーバ回路の一例を示
すブロック図である。
【符号の説明】
1,2,3,10 分周器 4 位相比較器 5 ディジタル・ローパス・フィルタ 6 ラッチ回路 7 D/A変換器 8 アンプ 9 電圧制御発振器(VCO) 11 基準発振器 12 カウンタ 13 メモリ 14 コンパレータ 15 アップ/ダウン・カウンタ 16 加算器 17 フリップフロップ 18,20 アンド回路 19,21 インバータ回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御電圧に応じた周波数で発振する電圧制
    御発振手段と、この発振手段の出力クロックと基準クロ
    ックとの位相を比較する位相比較器と、この位相比較器
    の出力信号の高周波成分を除去し、結果をディジタル信
    号で出力するローパスフィルタと、制御信号が入力され
    ないとき、前記フィルタの出力信号をそのまま出力し、
    前記制御信号が入力されたとき、前記フィルタの出力信
    号を保持するラッチ回路と、このラッチ回路の出力信号
    をアナログ信号に変換し、変換結果を前記制御電圧とし
    て前記電圧制御発振手段に出力するD/A変換手段とを
    備えたクロックホールドオーバ回路において、 基準発振器と、 この発振器の出力クロックを計数し、前記電圧制御発振
    手段の出力クロックに同期してリセットされるカウンタ
    と、 前記制御信号が入力されたとき、前記カウンタの計数値
    を取り込んで記憶するメモリと、 前記カウンタが出力する計数値と、前記メモリが記憶し
    ている前記計数値とを比較するコンパレータと、 このコンパレータの比較結果に応じてカウントアップま
    たはカウントダウンするアップ/ダウン・カウンタと、 前記ラッチ回路の出力信号と、前記アップ/ダウン・カ
    ウンタの計数値とを加算し、加算結果を前記D/A変換
    手段に出力する加算器とを備えたことを特徴とするクロ
    ックホールドオーバー回路。
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