JP2856108B2 - 周波数逸脱検出回路 - Google Patents

周波数逸脱検出回路

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JP2856108B2
JP2856108B2 JP7132491A JP13249195A JP2856108B2 JP 2856108 B2 JP2856108 B2 JP 2856108B2 JP 7132491 A JP7132491 A JP 7132491A JP 13249195 A JP13249195 A JP 13249195A JP 2856108 B2 JP2856108 B2 JP 2856108B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D13/00Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations
    • H03D13/001Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations in which a pulse counter is used followed by a conversion into an analog signal

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  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • 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】本発明は周波数逸脱検出回路に関
し、特に同期網を構築する装置において基準クロックの
繰返し周波数の逸脱を検出する回路に関する。
【0002】
【従来の技術】同期網を構築する装置において基準クロ
ックの繰返し周波数を監視することは、装置を正しく動
作させる上で重要である。
【0003】従来の周波数逸脱検出回路としては、特開
平4―260238号公報に記載されているものがあ
る。これは図に示されているように、2つのクロック
源11、12の出力同士の周波数のずれを、周波数ずれ
検出装置10内のクロックパルス差検出手段20で検出
するものである。そして、この検出値が許容限界値外の
値である場合に判定手段22から判定信号が送出される
構成である。
【0004】また、特開平3―99540号公報に記載
されている回路では、主クロックパルスと従クロックパ
ルスとの位相差を検出している。これは図に示されて
いるように、位相差検出手段4で主クロックパルスと従
クロックパルスとの位相差を検出し、この検出結果をも
とにクロックパルスの障害を検出するものである。
【0005】さらにまた、特開平3―102933号公
報に記載されている回路は、図に示されているよう
に、外部のクロック供給源1、2から夫々入力されるク
ロックと内部の基準クロック発生手段3からの基準クロ
ックとの周波数誤差を検出する構成である。
【0006】さらにまた、特開平4―157834号公
報では、比較している2つのクロックの繰返し周波数を
あるデータパターンで表現し、そのパターンの規則性を
監視している。そして、パターンが不規則になったとき
に周波数がずれていると判断する構成である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した各公報に記載
されている従来技術では、周波数逸脱の検出条件が固定
的であり、検出条件を一切変更することができないとい
う欠点がある。
【0008】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は周波数逸脱の
検出条件を柔軟に変更することのできる周波数逸脱検出
回路を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による周波数逸脱
検出回路は、現用の基準クロックに応じて所定期間の間
カウントを行うカウンタと、前記カウンタによるカウン
ト値の上位Kビット(Kは2以上の整数)のビット同
士の同一性を検出して前記基準クロックの繰返し周波数
が本来の周波数から逸脱しているかどうかを判定する逸
脱判定手段と、前記カウンタがフリーラン状態になって
そのカウント値が所定値に達したとき前記カウンタのカ
ウント動作を停止せしめる手段とを含むことを特徴とす
る。
【0010】本発明による他の周波数逸脱検出回路は、
現用の基準クロックに応じて所定期間の間カウントを行
うカウンタと、前記カウンタによるカウント値の下位M
ビット(Mは2以上の整数)と外部入力値との大小関係
を検出して前記基準クロックの繰返し周波数が本来の周
波数から逸脱していると判定する逸脱判定手段と、前記
カウンタがフリーラン状態になってそのカウント値が所
定値に達したとき前記カウンタのカウント動作を停止せ
しめる手段とを含むことを特徴とする。
【0011】
【作用】現用の基準クロックに応じて所定期間の間カウ
ントを行う。このカウント値の上位Kビットのビット同
士の同一性により基準クロックの繰返し周波数が本来の
周波数から逸脱しているかどうかを判定する。また、カ
ウント値の下位Mビットと外部入力値との大小関係によ
り基準クロックの繰返し周波数が本来の周波数から逸脱
していると判定する。カウント値が所定値に達したとき
カウンタのフリーラン状態であるものとしてそのカウン
ト動作を停止せしめる。基準クロックの繰返し周波数が
本来の周波数から逸脱していると判定されたとき現用の
基準クロックから予備の基準クロックへ切替える。
【0012】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0013】図1は本発明による周波数逸脱検出回路の
一実施例の構成を示すブロック図である。図において本
発明の一実施例による周波数逸脱検出回路6は、クロッ
ク101を分周して検出時間用クロックパルス118を
出力する分周回路103と、この出力されたクロックパ
ルス118の立上りエッジを基準クロック102で検出
してロード信号119として送出するエッジ検出回路1
04と、このロード信号119の入力に応答してロード
値105がロードされ基準クロック102に応じてカウ
ントダウンを行うダウンカウンタ106とを含んで構成
されている。
【0014】また、本発明の一実施例による周波数逸脱
検出回路6は、出力カウント値の上位12ビットを用い
て繰返し周波数の逸脱が大きい場合を検出する検出回路
112と、出力カウント値の下位10ビットを用いて繰
返し周波数の逸脱が小さい場合を検出する比較回路10
7と、出力カウント値の上位12ビットを用いてダウン
カウンタ106のフリーラン状態を検出するカウンタフ
リーラン検出回路111と、これら各回路からのアラー
ムを入力とするオア回路(OR)116とを含んで構成
されている。
【0015】次に、かかる構成からなる周波数逸脱検出
回路の使用方法を説明する。図2は図1の周波数逸脱検
出回路を用いてクロックの繰返し周波数の逸脱を検出す
る装置の構成例を示すブロック図である。
【0016】図において、同期網を構築する装置1に
は、同期源となり得る1番目のクロック源からのクロッ
ク101―1、2番目のクロック源からのクロック10
1―2、…N番目のクロック源からのクロック101―
N、基準クロック102―1及び102―2が入力され
ている。基準クロック102―1及び102―2のうち
の一方を現用、他方を予備として用いる。基準クロック
はセシウム原子発振子(1×10-11 相当の精度)又は
ルビジウム発振子(1×10-10 相当の精度)を用いた
発振器から供給される。
【0017】それぞれのクロックは装置1内の検出部1
00に入力される。検出部100内には各クロックに対
応して検出回路6が設けられており、各検出回路6にお
いて周波数逸脱の検出が行われる。そして、その検出結
果117は装置1内の監視部9に報告される。
【0018】監視部9からは検出部100に対して選択
制御信号8が送出され、この選択制御信号8によりセレ
クタ回路(SEL)120を動作させる。このセレクタ
回路120の制御によって、基準クロック102―1及
び102―2のうちの一方を各検出回路6に入力する。
なお、選択制御信号8は検出禁止信号としても使用し、
基準クロック102―1及び102―2のうちの現在選
択されている方(つまり現用)の周波数逸脱の検出は行
わないようにする。
【0019】かかる構成において、現用の基準クロック
について周波数逸脱が検出された場合には、監視部9か
ら送出される選択制御信号8によりセレクタ回路120
を制御し、予備の基準クロックに切替える。
【0020】また、本装置1は図3に示されているよう
に利用できる。すなわち、同図においてはネットワーク
の一部が示されており、図1と同等部分は同一符号によ
り示されている。
【0021】装置1には他の装置からクロック101―
1、101―2が入力されている。さらに、装置1には
加入者系からのクロック101―3が入力されている。
つまり、同図は上述したNが「3」の場合の構成であ
る。そして、装置1には外部のクロック源から基準クロ
ック102―1及び102―2が入力されている。
【0022】このように、外部から入力される各クロッ
クについて装置1は上述した周波数逸脱の検出を行うの
である。
【0023】図1に戻り、かかる構成において、外部の
クロック源からのクロック101は分周回路103で分
周され検出時間用クロックパルス118が生成される。
【0024】生成された検出時間用クロックパルス11
8は、エッジ検出回路104に入力され、基準クロック
102でそのエッジが検出される。このエッジ検出によ
って基準クロックに同期した1発のパルスが、ダウンカ
ウンタ106へのロード入力タイミングをなすロード信
号119として出力される。
【0025】ダウンカウンタ106では、ロード信号を
受けたら基準クロック102の周波数を基に予め決めら
れているロード値のカウントダウンを開始する。このロ
ード値は基準クロック101の繰返し周波数値によって
決定され、本例では21ビットであるものとする。
【0026】ただし、このロード値は検出誤差を考慮
し、基準クロック102の繰返し周波数値に対応するカ
ウント値から「1」を差し引いた値とする。例えば、基
準クロック102の繰返し周波数値に対応する本来の値
が「FFFF」(H)である場合は、「1」を差し引い
た「FFFE」(H)をロード値とする。
【0027】ダウンカウンタ106は、このロード値か
ら基準クロック102に応じてカウントダウンを行い、
次のロード値がロードされるまでカウントダウンを続け
る。そして、カウント値が「0000」で終われば、周
波数逸脱が全くない正規の繰返し周波数であるものと判
断できる。
【0028】本例における周波数逸脱検出の判定は、2
つに分かれている。一つは周波数逸脱が大きい場合であ
り、もう一つは周波数逸脱が小さい場合である。
【0029】周波数逸脱が大きい場合の判定は、出力カ
ウント値である21ビットのうちの上位12ビット11
0を用いて行われる。すなわち、周波数逸脱が大きい場
合には上位12ビット110の値はオール「1」又はオ
ール「0」にならないので、これを周波数逸脱大の検出
回路112で検出する。具体的には、上位12ビット全
ての排他的論理和をとることによって、上位12ビット
の各ビットの同一性を検出する。その検出の結果、上位
12ビット110の値がオール「1」又はオール「0」
でない場合には、アラーム(警報)114が送出され
る。なお、検出回路112にはロード信号119が入力
されており、ロード信号119の立上り時点において各
ビットの同一性を検出する。なお、本例では上位12ビ
ットとしているが、この値に限定されるものではなく、
上位の複数ビットであれば良い。
【0030】周波数逸脱が小さい場合の判定は、カウン
ト値の出力である21ビットのうちの下位10ビット1
09を用いて行われる。ここでは、比較回路107にお
いて下位10ビットと設定された検出値108とを比較
して両者の大小関係を検出する。そして比較の結果、下
位10ビットの方が大きい場合には比較回路107から
アラーム115が送出される。なお、本例では下位10
ビットとしているが、この値に限定されるものではな
く、下位の複数ビットであれば良い。
【0031】ここで、基準クロック101の繰返し周波
数が1.544[MHz]であるものとする。すると、
下位10ビットの検出可能範囲は、1ビット当たり1÷
(1.544×10-6)=0.647[ppm]である
から、10ビット当たり0.647×1024=663
[ppm]となる。本例では、この値以上の周波数逸脱
を、周波数逸脱が大きい場合としている。逆に、この値
以下の周波数逸脱を、周波数逸脱が小さい場合としてい
る。なお「ppm」とは、parts permill
ionの略称であり、百万分率のことである。
【0032】基準クロック101の繰返し周波数が上記
の値以上の場合には、上記のビット数を増やす必要があ
る。
【0033】ところで、クロック源からのクロック10
1の周波数が極端に低くなったり、さらには出力が全く
消滅してしまう場合がある。かかる場合は、クロックの
変化点がなくなり、検出判定用のクロックパルスの1周
期が数十秒程度となり、最悪の場合にはダウンカウンタ
106は永久にカウントを行うことになる。
【0034】このような場合に対応するために、本例で
はダウンカウンタ106のフリーラン状態を検出するカ
ウンタフリーラン検出回路111を設けている。そし
て、一定のカウント値に達した場合には、アラーム11
3が送出されダウンカウンタ106のカウント動作を停
止させる。
【0035】以上説明した検出回路111のアラーム1
13、検出回路112のアラーム114及び比較回路1
07のアラーム115はオア回路116に入力されてま
とめられ、検出結果117として送出される。
【0036】要するに本回路6においては、基準クロッ
ク102の繰返し周波数が逸脱していなければ、検出時
間内のクロックパルス数は基準クロックの周波数分だけ
存在することになる。このため、カウント値が「000
0」で終わり、基準クロックは周波数逸脱をしていない
ことがわかる。
【0037】一方、基準クロック102の繰返し周波数
が逸脱していれば、検出時間が変化してカウント値が
「0000」で終わらず、「0000」以外の値とな
る。この値と設定された検出値108とを比較回路10
7で比較し、この大小関係によって周波数逸脱をしてい
ることがわかる。本例では検出値108よりも大きい場
合に周波数が逸脱していると判断する。
【0038】また、検出値108は外部から自由に変更
できるので、周波数逸脱を厳しく検出したい場合、すな
わちごくわずかな逸脱もアラームとする場合には、この
検出値108を小さな値にすれば良い。厳しく検出する
必要がない場合には、検出値108を大きな値にすれば
良い。
【0039】繰返し周波数が大きく逸脱している場合に
は、検出回路112によって検出結果の上位ビットのオ
ール「0」又はオール「1」を判断するだけで簡単に周
波数逸脱を検出することができるのである。
【0040】次に、図1の主要部分の動作について図4
を参照して説明する。図においては、図1中のクロック
101、クロックパルス118、基準クロック102及
びロード信号119が示されている。クロック101は
分周回路103において分周され、同図に示されている
ような1周期が1[s]のクロックパルス118とな
る。このクロックパルス118はエッジ検出回路104
に入力され、基準クロック102によってそのエッジが
検出される。これにより、ロード信号119が生成さ
れ、このロード信号119を用いて上述したようにダウ
ンカウンタ106へのロードが行われるのである。
【0041】以上のように、外部から検出値を自由に変
更することにより、周波数逸脱の検出条件、すなわち検
出の度合いを柔軟に変更することができるのである。ま
た、周波数が大きく逸脱した場合にも簡単な構成でそれ
を検出できるのである。
【0042】なお、上述した実施例においては、ダウン
カウンタを用いているが、アップカンタを用いても良い
ことは明らかである。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、外部から
検出値を自由に変更することにより、周波数逸脱の検出
条件を柔軟に変更することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による周波数逸脱検出回路の構
成を示すブロック図である。
【図2】図1の周波数逸脱検出回路を用いてクロックの
繰返し周波数の逸脱を検出する装置の構成例を示すブロ
ック図である。
【図3】図2の装置の利用例を示すブロック図である。
【図4】図1の主要部分の動作を示すタイムチャートで
ある。
【図5】特開平4―260238号公報による従来技術
を示す図である。
【図6】特開平3―99540号公報による従来技術を
示す図である。
【図7】特開平3―102933号公報による従来技術
を示す図である。
【符号の説明】
6 検出回路 9 監視部 101―1〜101―N クロック 102―1、102―2 基準クロック 103 分周回路 104 エッジ検出回路 106 ダウンカウンタ 107 比較回路 111 カウンタフリーラン検出回路 112 周波数逸脱大の検出回路 116 オア回路 120 セレクタ回路

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現用の基準クロックに応じて所定期間の
    間カウントを行うカウンタと、前記カウンタによるカウ
    ント値の上位Kビット(Kは2以上の整数)のビット
    同士の同一性を検出して前記基準クロックの繰返し周波
    数が本来の周波数から逸脱しているかどうかを判定する
    逸脱判定手段と、前記カウンタがフリーラン状態になっ
    てそのカウント値が所定値に達したとき前記カウンタの
    カウント動作を停止せしめる手段とを含むことを特徴と
    する周波数逸脱検出回路。
  2. 【請求項2】 現用の基準クロックに応じて所定期間の
    間カウントを行うカウンタと、前記カウンタによるカウ
    ント値の下位Mビット(Mは2以上の整数)と外部入力
    値との大小関係を検出して前記基準クロックの繰返し周
    波数が本来の周波数から逸脱していると判定する逸脱判
    定手段と、前記カウンタがフリーラン状態になってその
    カウント値が所定値に達したとき前記カウンタのカウン
    ト動作を停止せしめる手段とを含むことを特徴とする周
    波数逸脱検出回路。求項1〜3のいずれかに記載の周波
    数逸脱検出回路。
  3. 【請求項3】 前記外部入力値は、その値が変化自在で
    あることを特徴とする請求項記載の周波数逸脱検出回
    路。
  4. 【請求項4】 前記カウンタはロードされた値から前記
    基準クロックに応じてカウントダウンを行うダウンカウ
    ンタであり、前記所定期間毎に前記基準クロックの繰返
    し周波数値に対応する値を前記カウンタにロードするロ
    ード手段を更に含むことを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれかに記載の周波数逸脱検出回路。
  5. 【請求項5】 前記逸脱判定手段によって前記基準クロ
    ックの繰返し周波数が本来の周波数から逸脱していると
    判定されたとき該基準クロックから予備の基準クロック
    へ切替えるクロック切替手段を更に含むことを特徴とす
    る請求項1〜4のいずれかに記載の周波数逸脱検出回
    路。
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