JP2834923B2 - 位相ロックループ及びこれを用いたインタフェース回路 - Google Patents

位相ロックループ及びこれを用いたインタフェース回路

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H03L7/0995Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop the oscillator comprising a ring oscillator

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基準クロックに対して
発振クロックを追従させる位相ロックループ及び、この
位相ロックループを用いるインターフェイス回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】コンパクトディスクプレーヤやデジタル
オーディオテープレコーダ等のデジタルオーディオ機器
間で所定のフォーマットに従うデータ伝送を行う場合、
伝送データの受信側においては、各機器を伝送データに
同期させると共に、受信した伝送データを各機器に対応
するフォーマットに復調するためのインタフェース回路
が設けられる。
【0003】このようなインタフェース回路では、ま
ず、伝送データを取り込めるように回路動作を伝送デー
タに同期させるため、伝送データから分離して得られた
データクロックに対して位相ロックループが構成され、
データクロックに同期した基本クロックがインタフェー
ス回路の各部に供給される。これにより、インタフェー
ス回路は、伝送データに同期することになり、伝送デー
タを順次取り込んで所定の復調処理を施した後に、受信
側機器に対応した所定のフォーマットのデータを次段の
回路に供給する。ここで、通常の位相ロックループとし
ては、制御電圧の変化に応答して発振クロックの周波数
が変動する電圧制御発振器、この発振クロックとデータ
クロックとの位相を比較する位相比較器及び、位相比較
器の比較出力を電圧制御発振器に制御電圧として伝える
ローパスフィルタで構成され、電圧制御発振器や位相比
較器の周波数帯域が伝送データの周波数帯域に適合する
ように設定される。
【0004】ところで、上述のインタフェース回路から
データを受けるデジタル信号処理回路では、動作周波数
が、例えば伝送データの周波数(FS)の384倍(3
84FS)に設定されるため、インタフェース回路から
は、復調処理が施されたデータと共にデータクロックの
384倍の周波数を有するシステムクロックがデジタル
信号処理回路に供給される。このため、インタフェース
回路の位相ロックループは、そのシステムクロックを得
ることができるように、電圧制御発振器の周波数帯域が
データクロックの周波数の384倍の帯域に設定され、
この発振クロックを384分周したクロックをデータク
ロックと共に位相比較器に与えて位相差の検波を行うよ
うに構成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】デジタル信号処理回路
の動作周波数は、上述したように、一般的にデータクロ
ックの384倍に設定されるが、伝送データの増大に対
応可能なように、デジタル信号処理回路の処理速度をさ
らに速くすることが望まれる。しかしながら、デジタル
信号処理回路の動作周波数を高くするためには、そのデ
ジタル信号処理回路に供給するシステムクロックの周波
数も同時に高く設定する必要があり、デジタル信号処理
回路の設定変更に加えてインタフェース回路の設定変更
が必要となる。
【0006】そこで本発明は、インタフェース回路から
得られるシステムクロックの周波数の変更を容易にする
ことで、処理速度の速いデジタル信号処理回路への対応
を可能にすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためになされたもので、第1の特徴とするとこ
は、制御電圧の変化に応答して発振クロックの周波数が
変動すると共に、制御電圧に対する発振クロックの周波
数特性が互いに異なる第1及び第2の発振モードを設定
可能な電圧制御発振器と、第1及び第2の分周率を有
し、上記電圧制御発振器の発振クロックを発振モードに
対応する分周率で分周する分周回路と、この分周回路の
出力クロックの位相を一定周期の基準クロックの位相に
対して比較する位相比較器と、この位相比較器の比較出
力から位相差に従う電圧を得て上記電圧制御発振回路に
供給するフィルタと、上記電圧制御発振器の発振モード
を設定すると同時に上記分周回路の分周率を発振モード
に対応して選択する制御手段と、を備えたことにある。
【0008】そして第2の特徴とするところは、送信側
機器から送り出される第1のフォーマットの信号を取り
込み、この信号のビットの切り換わりのタイミングに同
期して基準クロックを発生する入力部と、制御電圧に対
する発振クロックの周波数特性が互いに異なる第1及び
第2の発振モードを設定可能な電圧制御発振器の発振ク
ロックを発振モードに対応した分周率で分周してえられ
た分周クロックと上記基準クロックとの位相差に対応し
た電圧を制御電圧として与えて上記基準クロックに同期
した基本クロックを得る位相ロックループと、上記第1
のフォーマットの信号を上記基本クロックに基づいて復
調して第2のフォーマットの信号を得る復調部と、この
第2のフォーマットの信号を上記電圧制御発振器の発振
クロックと併せて出力する出力部と、を備えたことにあ
る。
【0009】
【作用】本発明によれば、電圧制御発振器の発振モード
と共に分周回路の分周率を選択設定できるようにしたこ
とで、電圧制御発振器の発振帯域の変更と同時に発振ク
ロックの分周率が変更されるため、基準クロックの周波
数を変更することなく発振クロックの周波数が変更され
る。従って、異なる周波数を有する2種類の発振クロッ
クが得られる。
【0010】また、基準クロックの周波数の変更なしに
発振クロックの周波数を変更できる位相ロックループを
インタフェース回路に採用することにより、データを取
り込む速度を一定に保ったままでシステムクロックの周
波数を変更することができるため、デジタル信号処理回
路の動作周波数の変化に容易に対応できる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の位相ロックループの構成を
示す回路図である。電圧制御発振器1は、モード選択信
号MDによって選択的に設定される2つの発振モードを
有しており、それぞれのモードで異なる周波数の発振ク
ロックOCK1、OCK2を発振する。ここで発振クロ
ックOCK1、OCK2の周波数帯域としては、基準と
なるデータクロックDCKの周波数(FS)に対し、例
えば384倍の周波数(384FS)及び512倍の周
波数(512FS)に設定される。この電圧制御発振器
1が出力する発振クロックOCK1、OCK2は、それ
ぞれ固有の分周率を有する分周回路2、3に入力され、
384分周または512分周されて選択回路4に与えら
れる。選択回路4は、モード選択信号MDに応答して分
周回路2、3の何れかの出力を選択し、基本クロックB
CKとして出力する。即ち、この選択回路4は、データ
クロックDCKの周波数の384倍の周波数を有する発
振クロックOCK1を得る第1の発振モードであれば、
発振クロックOCK1を384分周する分周回路2側を
選択し、512倍の周波数を有する発振クロックOCK
2を得る第2の発振モードであれば、発振クロックOC
K2を512分周する分周回路3側を選択するように構
成される。このため、基本クロックBCKは、発振モー
ドに拘わらず一定周波数を示す。そこで、この基本クロ
ックBCKがデータクロックDCKと共に位相比較器5
に入力され、データクロックDCKに対する位相差が検
波される。データクロックDCKと基本クロックBCK
との位相差を示す比較出力PDは、ローパスフィルタ6
を通して高周波成分が除去され、互いの位相差に対応し
た電圧VPDに変換される。そして、この電圧VPDが制御
電圧として電圧制御発振器1に供給され、閉ループが構
成される。これにより電圧制御発振器1の発振動作が、
第1の発振モードであればデータクロックDCKの38
4倍の周波数、第2の発振モードであれば512倍の周
波数に近づくように制御される。
【0012】ここで、電圧制御発振器1の発振クロック
OCK1、OCK2は、基本クロックBCKとは別に回
路外部に取り出され、データクロックDCKに同期した
データに対して信号処理を施すデジタル信号処理回路の
システムクロック等に用いられる。図2は、2種類の発
振モードを有する電圧制御発振器1の構成を示す回路図
である。
【0013】奇数段のCMOSトランジスタ11が直列
に接続され、その出力を入力側に帰還して発振を得るリ
ングオシレータ10で構成さる。各CMOSトランジス
タ11の接地側には、発振制御用のNチャンネル型MO
Sトランジスタ12が接続され、このMOSトランジス
タ12のゲートに制御電圧として電圧VPDが印加され
る。一方、各CMOSトランジスタ11の電源側には、
モード設定用のPチャンネル型MOSトランジスタ13
がそれぞれ接続され、このMOSトランジスタ13のゲ
ートに、設定モードに対応する制御電圧VM1、VM2が印
加される。
【0014】この制御電圧VM1、VM2を得るモード設定
回路20は、電源接地間に直列に接続される抵抗21及
びゲートがドレインに接続されるNチャンネル型MOS
トランジスタ22と、電源接地間に直列に接続されてそ
れぞれのゲートに抵抗21及びMOSトランジスタ22
の接続点の出力を受ける1つのPチャンネル型MOSト
ランジスタ23及び2つのNチャンネル型MOSトラン
ジスタ24、25と、ソースが電源に接続されてゲート
及びドレインがMOSトランジスタ23のドレインに接
続されたPチャンネル型MOSトランジスタ26と、モ
ード設定信号MDに従ってオンしてMOSトランジスタ
25のドレインを接地するアナログスイッチ27とによ
り構成され、MOSトランジスタ23のドレイン側の電
位を制御電圧VM1、VM2としてリングオシレータ10に
供給している。従って、モード設定信号MDが「0」で
アナログスイッチ27がオフしていると、MOSトラン
ジスタ23とMOSトランジスタ24、25とにより電
源電位が分圧されて制御電圧VM1が出力され、モード設
定信号MDが「1」でアナログスイッチ27がオンする
と、MOSトランジスタ25を通さずにアナログスイッ
チ27に電流が流れるため、MOSトランジスタ23と
MOSトランジスタ24とにより電源電位が分圧されて
制御電圧VM1より低いレベルの制御電圧VM2が出力され
る。
【0015】図3は、電圧VPDに対する電圧制御発振器
1の発振クロックOCK1、OCK2の周波数の変化を
示す図である。発振時にリングオシレータ10のMOS
トランジスタ13に制御電圧VM2が印加されて得られる
発振クロックOCK2は、MOSトランジスタ13に制
御電圧VM1が印加されて得られる発振クロックOCK1
に比して周波数が高くなる。即ち、制御電圧VM1に対し
て低いレベルの制御電圧VM2がリングオシレータ10の
MOSトランジスタ13に印加されると、MOSトラン
ジスタ13のオン抵抗値が小さくなってリングオシレー
タ10のゲインが大きくなるため、電圧VPDとは関係な
く発振周波数が高くなる。そして、発振クロックOCK
1、OCK2は、共に制御電圧VPDの上昇に対応して周
波数が高くなり、その周波数がある値を越えたところで
線形性を失うため、線形性の良好な範囲が電圧制御発振
器1の発振周波数の変動範囲として用いられる。
【0016】また、モード設定回路20は、温度変化に
対応して制御電圧VM1、VM2を変動させ、温度変化に伴
うリングオシレータ10の発振周波数の変動を保証する
ようにも働く。即ち、モード設定回路20は、温度上昇
によりMOSトランジスタ22の駆動能力が低下する
と、MOSトランジスタ22での電圧降下分が増加して
抵抗21とMOSトランジスタ22との接続点の電位が
上昇するため、MOSトランジスタ23のオン抵抗が高
くなると共に24、25のオン抵抗が低くなってMOS
トランジスタ23のドレイン側の電位である制御電圧V
M1、VM2が引き下げられる。従って、制御電圧VM1、V
M2の低下により、リングオシレータ10の電源側に接続
されたMOSトランジスタ13のオン抵抗が低くなり、
温度上昇によるCMOSトランジスタ11の駆動能力の
低下が補償される。
【0017】図4は、本発明のインタフェース回路の構
成を示すブロック図である。インタフェース回路30
は、送信側機器から伝送される伝送データDS1を受け
る受信部31と、伝送データDS1から得られるデータ
クロックDCKを基準として基本クロックBCK及びシ
ステムクロックSCKを得る位相ロックループ32と、
基本クロックBCKに基づいて伝送データDS1を所定
のフォーマットに復調する復調部33とで構成される。
受信部31は、伝送データDS1を取り込んでビットの
切り換わりのタイミングでクロックを発生し、伝送デー
タDS1に同期したデータクロックDCKを発生て位相
ロックループ32に基準のクロックとして入力する。位
相ロックループ32は、図1に示す位相ロックループ同
一構成を成しており、基準となるデータクロックDCK
に同期した基本クロックBCKと、モード選択信号MD
に対応して周波数がデータクロックDCKの384倍ま
たは512倍に変更されるシステムクロックSCKを発
生する。このうち基本クロックBCKは、受信部32及
び復調部33に供給され、システムクロックSCKにつ
いては、インタフェース回路30の次段の回路に出力さ
れる。また、復調部33は、基本クロックBCKに基づ
いて、データDS1に対して各ビットのパリティチェッ
クや受信側機器に対応するフォーマットへの復調等の処
理を施し、所望のフォーマットに変換されたデータDS
2を出力する。
【0018】そして、インタフェース回路30から出力
されるデータDS2を受けるデジタル信号処理回路40
は、システムクロックSCKに従い、データDS2に対
して各種のデジタル信号処理を施した後、データDS3
を出力する。このデジタル信号処理回路40の動作周波
数としては、データクロックDCKの周波数FSの38
4倍あるいは512倍を採用することができる。このた
め、従来より採用されるデータクロックDCKの384
倍の周波数に対応するデジタル信号処理回路の他に、処
理速度の速い512倍の周波数に対応するデジタル信号
処理回路も接続することができる。
【0019】以上の実施例においては、システムクロッ
クSCKの周波数をデータクロックDCKの周波数の3
84倍と512倍とに設定する場合を例示したが、位相
ロックループ32の構成を変更することでその他の周波
数にも対応可能となる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、基準となるデータクロ
ックに同期した基本クロックが得られると同時に、この
データクロックの例えば384倍や512倍の周波数を
有する高周波のクロックを選択的に得られることができ
る。そして、この位相ロックループをインタフェース回
路に採用することで、位相ロックループの発振モードの
切り換えることで、異なる動作周波数を有するデジタル
信号処理回路を選択的にインタフェース回路に接続する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相ロックループの構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】位相ロックループに採用される電圧制御発振器
の構成を示す回路図である。
【図3】電圧制御発振器の発振特性を示す図である。
【図4】本発明のインタフェース回路の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 電圧制御発振器 2、3 分周回路 4 選択回路 5 位相比較器 6 ローパスフィルタ 10 リングオシレータ 20 モード設定回路 30 インタフェース回路 31 受信部 32 位相ロックループ 33 復調部 40 デジタル信号処理回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御電圧の変化に応答して発振クロック
    の周波数が変動すると共に、制御電圧に応答する発振ク
    ロックの周波数の変動特性が互いに異なる第1及び第2
    の発振モードを設定可能な電圧制御発振器と、第1及び
    第2の分周率を有し、上記電圧制御発振器の発振クロッ
    クを発振モードに対応する分周率で分周する分周回路
    と、この分周回路の出力クロックの位相を一定周期の基
    準クロックの位相に対して比較する位相比較器と、この
    位相比較器の比較出力から位相差に従う電圧を得て上記
    電圧制御発振回路に制御電圧として供給するフィルタ
    と、上記電圧制御発振器の発振モードを設定すると同時
    に上記分周回路の分周率を発振モードに対応して選択す
    る制御手段と、を備え、上記電圧制御発振器は、奇数段
    のCMOS回路が環状接続されたリング発振回路を成
    し、各CMOS回路の電源側あるいは接地側の一方に上
    記フィルタから供給される上記制御電圧に応じて抵抗値
    を変化させる発振制御用のMOSトランジスタが接続さ
    れ、他方に発振モードの切り換えに応じて変化する電圧
    に応じて抵抗値を変化させるMOSトランジスタが接続
    されることを特徴とする位相ロックループ。
  2. 【請求項2】 送信側機器から送り出される第1のフォ
    ーマットの信号を取り込み、この信号のビットの切り換
    わりのタイミングに同期して基準クロックを発生する入
    力部と、制御電圧に応答する発振クロックの周波数の変
    動特性が互いに異なる第1及び第2の発振モードを設定
    可能な電圧制御発振器の発振クロックを発振モードに対
    応した分周率で分周し、その分周クロックと上記基準ク
    ロックとの位相差に応じた電圧を制御電圧として上記電
    圧制御発振器の発振動作を制御して上記基準クロックに
    同期した基本クロックを得る位相ロックループと、上記
    第1のフォーマットの信号を上記基本クロックに基づい
    て復調して第2のフォーマットの信号を得る復調部と、
    この第2のフォーマットの信号を上記位相ロックループ
    の発振クロックと併せて出力する出力部と、を備えたこ
    とを特徴とするインタフェース回路。
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