JP2842784B2 - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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JP2842784B2
JP2842784B2 JP6061742A JP6174294A JP2842784B2 JP 2842784 B2 JP2842784 B2 JP 2842784B2 JP 6061742 A JP6061742 A JP 6061742A JP 6174294 A JP6174294 A JP 6174294A JP 2842784 B2 JP2842784 B2 JP 2842784B2
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誠二 福永
研二 関
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NEC Corp
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MYAGI NIPPON DENKI KK
Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はPLL回路に関し、特に
同期伝送方式のディジタル伝送装置などに用いられる受
信データのビット同期用のPLL回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル伝送装置などディジタルデー
タ伝送用の通信装置においては、送信側から伝送された
データを受信側で正しく受け取るために、まず何等かの
ビット同期を取る必要がある。この同期方式には、各符
号の最初と最後に付加したスタートビットとストップビ
ットとを手掛りにして符号単位で同期を取る調歩同期式
とも呼ばれる非同期伝送方式と、データ信号の各ビット
間の変化点などを検出して送信側に同期したクロックを
受信側で生成する同期方式とがある。テレメータ装置な
ど小規模なデータ伝送の場合を除き、一般には、伝送効
率が高い同期伝送方式が用いられる。上記同期伝送方式
においては、受信データから、上述の同期用のクロック
信号を生成するためにPLL回路が用いられる。
【0003】公知の一般的な第1の従来のPLL回路を
ブロックで示す図3を参照すると、この従来のPLL回
路はパルス列から成る入力信号aと分周器4からの分周
信号bとの位相比較を行い誤差信号cを出力する位相比
較器1と、誤差信号cの高域成分を除去し平滑化した信
号dを出力する低域フィルタ2と、信号dにより周波数
が制御されたクロック信号eを発生する電圧制御発振器
(VCO)3と、クロック信号eを分周し帰還信号bを
出力する分周器4とを備える。
【0004】動作について説明すると、位相比較器1は
入力信号aと比較用の帰還信号bとの位相差と比較し位
相差に応じた誤差信号cを出力する。低域フィルタ2は
誤差信号cの高域成分を除去し平滑化した信号dを生成
し、VCO3に供給する。VCO3は信号dの電圧レベ
ルに応答して周波数が制御されたクロック信号eを発生
する。このクロック信号eを分周器4で分周し入力信号
aと同一周波数の帰還信号bを生成する。この帰還信号
bを位相比較器1へ帰還させることにより閉ループを構
成し、出力のクロック信号eの周波数の自動調整を行
う。
【0005】この従来の第1のPLL回路では、入力信
号aが伝送回線の不調等により中断されると、PLLル
ープが解放されオープンループ状態となり位相ロック制
御が不能となるため出力のクロック信号eの周波数が一
定しない不安定状態となる。また入力信号が復旧した場
合、PLLループが閉じられ上記不安定状態から再度入
力信号aに対する初期同期動作を行うため、これに伴な
ってVCO3の周波数が大きく変動する周波数ジャンプ
を生じクロック信号eの位相変動が大きくなる。
【0006】この入力信号の中断時における同期外れや
入力信号復旧時の周波数ジャンプを防止するため、従
来、いくつかの技術が提案されている。
【0007】入力信号復旧時の周波数ジャンプを解決す
るための特開平4−29001号公報記載の従来の第2
のPLL回路は、二重ループ型のPLLを用い、VCO
の発振周波数のN/2分周パルスを利用して、入力信号
の中断時の上記発振周波数が中心周波数付近となるよう
に制御電圧を保持する。
【0008】また、特開昭64−85426号明細書記
載の従来の第3のPLL回路は、入力信号が欠落したと
き、VCOの出力信号あるいはその分周信号である帰還
信号をも欠落させることにより、位相比較器の位相比較
動作を停止させ、その時点での誤差信号を制御信号とし
て上記VCOに供給することにより同期外れを防止す
る。
【0009】さらに、特開昭64−32720号明細書
記載の従来の第4のPLL回路は、入力パルスが欠落し
たとき、その時点からの位相比較器に供給されるVCO
からの帰還パルスの数を所定計数値まで計数するととも
に上記入力パルスが復帰するまでの間ループフィルタか
らのVCO制御電圧をホールドし、復帰時の入力パルス
の数が上記所定計数値に達すると上記ホールド状態を解
除することにより、上記VCOの周波数の大幅な変動を
抑圧するとともに復帰後の再ロック時間を短縮する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のPLL
回路は、まず、従来の第1のPLL回路は、入力信号が
中断されると、オープンループ状態となり位相ロック制
御が不能となるため出力クロック信号の周波数が一定し
ない不安定状態となるという欠点がある。また、上記入
力信号が復旧したときには、クローズドループの再形成
により上記不安定状態からの初期同期動作を行うため、
これに伴なって上記クロック周波数が大きく変動する周
波数ジャンプを生ずるという欠点がある。
【0011】上記欠点を解消するための従来の第2のP
LL回路は、入力信号の中断時にVCOの発振周波数を
周波数制御範囲のほぼ中心値に固定するので、この中心
値が復帰時の入力信号周波数とかなり異なる場合には、
上記欠点が解消されない。また、2重ループ型以外の一
般のPLL回路には必ずしも適用できないという欠点が
ある。
【0012】また、第3の従来のPLL回路は、入力信
号の欠落時にはオープンループ状態とし、上記欠落時の
制御信号に固定してVCOを制御するので、VCOの発
振周波数はこのオープンループ時のVCOやループフィ
ルタの温度特性などに大きく左右されるという欠点があ
る。また、上記欠落が長時間に及ぶときは第2の従来の
PLLと同様に復帰時の入力周波数が必ずしもVCOの
周波数と一致しないという欠点が生ずる。
【0013】さらに、第4の従来のPLL回路は、入力
信号の欠落時においては帰還パルスの所定計数後の時点
の誤差信号を基準としてPLLループを形成している
が、この方法では入力信号の欠落後の帰還パルスのみの
期間の間の周波数変化が大きくせいぜい上記欠落時のパ
ルス数が数個程度まで対応可能であり、本発明の目的と
する同期伝送方式における受信データからの同期用クロ
ック信号の生成には不適当である。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明のPLL回路は、
予め定めた周波数のパルス列から成る入力信号と帰還信
号とを位相比較して位相誤差信号を出力する位相比較器
と、前記位相誤差信号を平滑化して電圧制御信号を生成
する低域フィルタ回路と、前記電圧制御信号に応答して
所定の発振周波数の発振信号を出力する電圧制御発振回
路と、前記発振信号の供給を受け所定の分周比で分周し
て前記帰還信号対応の分周信号を生成する分周回路とを
備えるPLL回路において、前記入力信号の正常時およ
び中断時にそれぞれ対応して前記位相誤差信号と前記中
断時直前の正常時の位相誤差信号を取込み保持した保持
信号とのいずれか一方を選択して前記低域フィルタに供
給するとともに前記発振信号を計数して生成した第1の
計数値信号と、前記保持信号と前記位相誤差信号との比
較結果に対応した第2の計数値信号とが相互に等しいと
きのみ前記帰還信号を生成して前記位相比較回路に帰還
するホールドオーバ回路を備えて構成されている。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例を図3と共通の構成要
素には共通の参照文字/数字を付してブロックで示す図
1を参照すると、この図に示す本実施例のPLL回路
は、従来と共通の位相比較器1と、低域フィルタ2と、
VCO3とに加えて、入力信号aの正常時および中断時
にそれぞれ対応して誤差信号cと保持されていた正常時
の誤差信号cである保持信号fとのいずれかを切替えて
信号Qとして低域フィルタ2に供給するとともにカウン
タ6の出力信号Bと保持信号f対応のカウンタ55の計
数信号gとが相互に等しいときのみ帰還信号bとして位
相比較回路に帰還するホールドオーバ回路5と、分周器
4の代りに信号eを分周し信号Bを生成する最大計数値
Nの分周用のカウンタ6とを備える。
【0016】ホールドオーバ回路5は、入力信号aの中
断を検出し中断信号hを発生する中断検出部51と、中
断信号hと信号lとの供給に応答して制御信号iを発生
するコントロール部52と、制御信号iの供給に応答し
て誤差信号cの保持および保持信号fの読出を行うデー
タ保持部53と、誤差信号cと保持信号fとを比較し信
号cが大きい場合には信号jを信号cが小さい場合には
信号kを信号c,fが相互に等しい場合には信号lをそ
れぞれ出力する比較部54と、信号j,kの供給に応答
してそれぞれアップ/ダウンカウントを行い計数値信号
gを発生する最大計数値Nのカウンタ55と、制御信号
iの供給に応答して誤差信号cと保持信号fとのいずれ
か一方を選択し切替て信号Qを出力する選択部56と、
信号B,gが相互に等しいときのみパルス信号である帰
還信号bを発生するパルス発生部57とを備える。
【0017】次に、図1および動作のタイムチャートで
ある図2を参照して本実施例の動作について説明する。
図2(a)に示すように、入力信号aが正常に供給され
ている時には、位相比較器1の出力の誤差信号cを選択
部56で選択し信号Qとして低域フィルタ2へ供給す
る。低域フィルタはこの信号Qを、前述の従来のPLL
と同様に、平滑化し信号dを生成しVCO3を制御す
る。VCO3からのクロック信号eは出力信号として出
力されるとともにカウンタ6に供給される。カウンタ6
は信号eをカウントを行いその計数値対応の信号Bを発
生する。このカウンタ6は、通常のバイナリカウンタで
あり、最大計数値Nはクロック信号eの周波数を入力信
号a対応の周波数まで分周するときの分周数に等しい。
計数値がN−1に達すると次のクロック信号で初期値に
戻る。一方、カウンタ55は動作を停止しておりその停
止時点における計数値信号gの計数値M(0≦M≦N−
1)をパルス発生部57に供給する。パルス発生部57
は信号Bの計数値を信号gの値Mと比較し信号Bの計数
値がMと等しくなるとパルスの帰還信号bを出力する。
したがって、N個のクロック信号eの供給に応答して1
個だけパルス帰還信号bを発生するので、これらカウン
タ6とパルス発生部57とで従来のPLLにおける分周
器4と同一の動作を行うことになる。
【0018】図2(b)に示すように、入力信号aが中
断した場合には、中断検出部51は中断検出を行い、中
断信号hをコントロール部52に供給する。コントロー
ル部52は中断信号hの供給に応答して制御信号iを選
択部56とデータ保持部53とにそれぞれ供給する。デ
ータ保持部53は制御信号iの供給に応答して上記中断
直前の誤差信号cをラッチして保持するとともにこの保
持したデータを読出した保持信号fを選択部56と比較
部54とにそれぞれ供給する。このようなデータ保持部
53の機能の回路は、誤差信号cのデューテイ対応の直
流電圧レベルをA/D変換しディジタルデータとして保
持するA/D変換器とシフトレジスタとの組合せで実現
できる。選択部56は制御信号iの供給に応答してデー
タ保持部53の出力の保持信号fを選択して信号Qとし
て低域フィルタ2に供給する。比較部54は保持信号f
のみが供給されもう一方の入力である誤差信号cの供給
が中断しているので信号j,k,およびlを発生しな
い。したがって、カウンタ55も動作停止状態のままで
あり、信号gは上記中断時の計数値Mのままである。そ
の結果、パルス発生部57は、正常時と同様に信号Bの
計数値が計数値Mのとき帰還信号bを発生する。
【0019】入力信号aが復旧した場合には、コントロ
ール部52は比較部54からの信号c,fが相互に等し
いことを示す比較信号lの供給を受けるまで制御信号i
をそのまま維持する。上述のように比較部54は誤差信
号cと保持信号fとを比較しこれら信号c,fの相互の
大小関係に対応する信号j,k,およびlを発生する。
信号j,kはカウンタ55に供給され、カウンタ55は
信号j,kの供給にそれぞれ応答してアップあるいはダ
ウンカウントし、信号gの計数値Mを増加あるいは減少
させる。ここで、図2(c),(d)にそれぞれ示すよ
うに、信号gの計数値がM−1と減少すると、パルス発
生部57は信号Bの計数値がM−1のときに帰還信号b
を発生するように、すなわち、クロック信号eの位相が
1パルス分進むように調整する。逆に、信号gの計数値
がM+1と増加するときは、クロック信号eの位相が1
パルス分遅れるように調整する。この結果、位相比較器
1の出力である誤差信号cが変化する。比較器54は再
度信号c,fの相互の比較を行い、新たな信号j,kを
カウンタ55に供給し、カウンタ55はこれら信号j,
k対応のアップ/ダウン動作を行い、信号c,fの相互
が一致して信号lが発生するまで上記位相調整を繰返
す。コントロール部52は信号lの供給に応答して制御
信号iの供給を停止し、選択部56は制御信号iの供給
停止に応答して再度誤差信号cを選択し信号Qとして低
域フィルタ2に供給する。このように、選択部56は信
号c,fが相互に等しくなってから誤差信号cに切替る
ので、VCOの位相変動は生じない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のPLL回
路は、入力信号の正常時および中断時にそれぞれ対応し
て位相誤差信号と保持信号とのいずれか一方をVCOの
制御信号として選択するとともに分周信号対応の計数信
号と上記保持信号対応の計数信号とが相互に等しいとき
のみ帰還信号として位相比較回路に帰還するホールドオ
ーバ回路を備えることにより、入力信号の中断時には、
この中断直前の位相比較器の誤差信号を保持して保持信
号を発生しこの保持信号によりVCOを制御することに
より出力クロック信号の周波数変動を抑圧するととも
に、入力信号の復帰時には、上記誤差信号と上記保持信
号とを一致させるよう制御することにより、上記復帰時
の出力クロック信号の位相・周波数ジャンプを大幅に抑
圧できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のPLL回路の一実施例を示すブロック
図である。
【図2】本実施例のPLL回路における動作の一例を示
すタイムチャートである。
【図3】従来のPLL回路の一例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 位相比較器 2 低域フィルタ 3 VCO 4 分周器 5 ホールドオーバ回路 6,55 カウンタ 51 中断検出部 52 コントロール部 53 データ保持部 54 比較部 56 選択部 57 パルス発生部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−306918(JP,A) 特開 平2−39623(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03L 7/06 - 7/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め定めた周波数のパルス列から成る入
    力信号と帰還信号とを位相比較して位相誤差信号を出力
    する位相比較器と、前記位相誤差信号を平滑化して電圧
    制御信号を生成する低域フィルタ回路と、前記電圧制御
    信号に応答して所定の発振周波数の発振信号を出力する
    電圧制御発振回路と、前記発振信号の供給を受け所定の
    分周比で分周して前記帰還信号対応の分周信号を生成す
    る分周回路とを備えるPLL回路において、 前記入力信号の正常時および中断時にそれぞれ対応して
    前記位相誤差信号と前記中断時直前の正常時の位相誤差
    信号を取込み保持した保持信号とのいずれか一方を選択
    して前記低域フィルタに供給するとともに前記発振信号
    を計数して生成した第1の計数値信号と、前記保持信号
    前記位相誤差信号との比較結果に対応した第2の計数
    信号とが相互に等しいときのみ前記帰還信号を生成し
    前記位相比較回路に帰還するホールドオーバ回路を備
    えることを特徴とするPLL回路。
  2. 【請求項2】 前記分周回路が、前記電圧制御発振回路
    から出力される発振信号を計数し第1の計数値信号を出
    力するカウンタを備え、 前記ホールドオーバ回路が、前記入力信号の中断を検出
    し中断信号を発生する中断検出部と、 前記中断信号と、後述する比較部から出力される第1の
    比較信号とに応じて制御信号を発生させるコントロール
    部と、 前記制御信号の供給に応答して前記位相誤差信号を保持
    し、該保持データを出力するデータ保持部と、 前記位相誤差信号と前記保持データとを比較し、前記
    誤差信号と前記保持データとが相互に等しい場合に第
    1の比較信号を、前記保持データよりも前記位相誤差信
    号の方が大きい場合には第2の比較信号を、その逆の場
    合には第3の比較信号を出力する比較部と、 前記第2および第3の比較信号の供給に応答してそれぞ
    れアップまたはダウンカウントを行い前記第2の計数
    値信号を発生する第2のカウンタと、 前記コントロール部から出力される制御信号の供給に応
    答して前記位相誤差信号と前記保持データとのいずれか
    一方を選択して前記低域フィルタに供給する選択部と、 前記第1および前記第2の計数値信号が相互に等しいと
    きのみ前記帰還信号を発生するパルス発生部とを備える
    ことを特徴とする請求項1記載のPLL回路。
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JP3808343B2 (ja) 2001-10-03 2006-08-09 三菱電機株式会社 Pll回路
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