JP2923717B2 - ジッタ可変型ディジタル位相同期回路 - Google Patents

ジッタ可変型ディジタル位相同期回路

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JP2923717B2
JP2923717B2 JP4311565A JP31156592A JP2923717B2 JP 2923717 B2 JP2923717 B2 JP 2923717B2 JP 4311565 A JP4311565 A JP 4311565A JP 31156592 A JP31156592 A JP 31156592A JP 2923717 B2 JP2923717 B2 JP 2923717B2
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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、基準クロック信号に対
するジッタ量を可変としたクロック信号を出力できるジ
ッタ可変型ディジタル位相同期回路に関する。データ通
信システムに於いては、伝送系の各種の条件によってジ
ッタが生じるものであり、ジッタ耐力が大きい程、安定
にデータ通信を行うことができる。そこで、データ通信
装置の開発,設計に於いては、ジッタ耐力を試験するこ
とになる。又上位装置からのクロック信号を基に下位装
置が動作するデータ通信システムに於いては、下位装置
のジッタ耐力が大きいことが必要であるから、システム
構築時に、ジッタ耐力の測定を行うものである。又デー
タ通信システムの障害発生個所の切り分けや、保守作業
の一つとして、遠隔制御により同期外れを生じさせて、
アラーム発生の有無を観測することになる。このような
試験,測定の為にジッタを可変できるクロック発生装置
が要望されている。
【0002】
【従来の技術】通常のクロック発生装置は、ジッタ等が
生じないように、高安定度の構成を有するものである。
従って、ジッタを積極的に発生させる為には、可変遅延
回路や可変移相回路等が考えられるが、精度良く制御す
ることが困難である。そこで、マスタークロック信号を
分周して出力クロック信号とするディジタル位相同期回
路(DPLL回路)が考えられる。このDPLL回路
は、例えば、図6に示す構成を有するものであり、41
はマスタークロック発生回路、42は1/mの分周回
路、44は1/2の分周回路、45は2−1の選択回
路、46はインバータ、47はアンド回路、48はナン
ド回路(NAND)、49は微分回路、50はトグル回
路、51は遅延回路である。
【0003】マスタークロック発生回路41からのマス
タークロック信号MCLKは、分周回路44により1/
2に分周され、0相とπ相とのクロック信号として選択
回路45に加えられ、この選択回路45は、トグル回路
50からの選択信号SELに従って0相とπ相との何れ
かのクロック信号SCKを選択出力するこのクロック
信号SCKは、インバータ46と微分回路49と遅延回
路51とに加えられる。微分回路49は、基準クロック
信号SCとクロック信号SCKとが入力され、クロック
信号SCKの立上りのタイミングの信号DETを出力す
る。例えば、基準クロック信号SCが“1”の時のクロ
ック信号SCKの立上りで信号DETを“1”とし、次
のクロック信号SCKの立上りで信号DETを“0”と
する。そして、基準クロック信号SCの次の周期に於い
て“1”となった時に、同様に、微分回路49から信号
DETを出力する。この信号DETによりトグル回路5
0は反転動作して、選択信号SELを出力する。
【0004】又遅延回路51は、出力クロック信号CL
Kをクロック信号SCKに従って遅延させるもので、こ
の遅延出力信号DELは、ナンド回路48に微分回路4
9の出力信号DETと共に加えられ、その出力信号a
は、アンド回路47にインバータ46の出力信号と共に
加えられ、アンド回路47の出力信号bは分周回路42
に加えられて1/mに分周され、出力クロック信号CL
Kとなる。
【0005】図7はDPLL回路の動作を示すタイムチ
ャートであり、出力クロック信号CLKの位相が基準ク
ロック信号SCの位相より遅れている場合を示し、図6
の各部の信号と同一符号でその信号の波形の一例を示し
ている。出力クロック信号CLKの周波数の2m倍の周
波数のマスタークロック発生回路41からのマスターク
ロック信号MCLKが1/2に分周され、0相とπ相と
のクロック信号として選択回路45に加えられ、トグル
回路50からの選択信号SELが“1”の時、0相のク
ロック信号SCKが選択出力される。
【0006】又遅延回路51の出力信号DELと、微分
回路49の出力信号DETとは、共に“0”であるか
ら、ナンド回路48の出力信号aは“1”となり、イン
バータ46により反転された0相のクロック信号SCK
は、アンド回路47からクロック信号bとして分周回路
42に加えられ、1/mに分周されて出力信号CLKと
なる。
【0007】基準クロック信号SCは、マスタークロッ
ク信号MCLKの周波数に比較して低い周波数のもので
あり、この基準クロック信号SCの位相に対して出力ク
ロック信号CLKの位相がθ1 遅れている場合、この基
準クロック信号SCが“1”の時の0相のクロック信号
SCKの立上りにより微分回路49から“1”の信号D
ETが出力される。この信号DETによりトグル回路5
0が反転動作するから、選択信号SELは“1”から
“0”となる。それによって、選択回路45からπ相の
クロック信号SCKが出力される。そして、そのクロッ
ク信号SCKの立上りで信号DETが“0”となる。従
って、図示のように、クロック信号SCKの立上りから
次の立上りまでの間、信号DETは“1”となる。そし
て、次の周期の基準クロック信号SCが“1”となった
時、前述の動作が繰り返される。それにより、クロック
信号SCKの周期でトグル回路50が反転動作し、選択
回路45により、0相とπ相とのクロック信号SCKの
切替えが行われる。
【0008】又遅延回路51に於いて、出力クロック信
号CLKは、π相のクロック信号SCKの立上りまで遅
延されてナンド回路48に加えられる。又微分回路49
の出力信号DETは“0”であるから、ナンド回路48
の出力信号aは“1”となり、アンド回路47の出力信
号bは、π相のクロック信号SCKを反転した信号とな
り、分周回路42に加えられて1/mに分周され、出力
クロック信号CLKとなる。
【0009】0相のクロック信号からπ相のクロック信
号に切替えられることにより、アンド回路47から分周
回路42に加えられる信号bは、周期が短い期間を含む
ものとなり、従って、分周回路42により1/mに分周
されて出力されるクロック信号CLKの位相は、基準ク
ロック信号SCの位相に近づくにように進められること
になる。
【0010】図8は出力クロック信号位相が基準クロッ
ク信号位相と等しいか或いは進んでいる場合のDPLL
回路のタイムチャートを示し、図7と同一符号は同一の
信号の波形の一例を示す。選択信号SELが“1”で0
相のクロック信号SCKが選択回路45から出力され、
基準クロック信号SCと出力クロック信号CLKとがほ
ぼ等しい位相の場合、基準クロック信号SCが“1”の
時の0相のクロック信号SCKの立上りにより微分回路
49の出力信号DETが“1”となり、選択信号SEL
は“0”となるから、π相のクロック信号SCKが選択
出力される。
【0011】この時に、出力クロック信号CLKを遅延
回路51により遅延した信号DELが“1”となるか
ら、ナンド回路48の出力信号aは“0”となる。従っ
て、アンド回路47が閉じられて、π相のクロック信号
SCKの最初が欠落した状態となる。即ち、分周回路4
2に加えられるアンド回路47の出力信号bは、周期が
長い期間を含むものとなり、分周回路42により1/m
に分周されて出力される出力クロック信号CLKの位相
は、基準クロック信号SCの位相より遅れることにな
る。
【0012】図9は前述の位相遅れと進みとの関係をま
とめて示すDPLL回路のタイムチャートであり、図7
及び図8と同一符号と同一の信号の波形の一例を示し、
微分回路49の出力信号DETの立上り位相を基準にし
て、それより出力クロック信号CLKの位相が遅れてい
る場合に、出力クロック信号CLKの位相を進め、進ん
でいる場合に、出力クロック信号CLKの位相を遅らせ
るものである。
【0013】又同図の(A)は遅延回路51により遅延
された信号DELの変化範囲を示し、(B)は位相を進
ませる場合の出力クロック信号CLKの範囲を示し、
(C)は遅延回路51により遅延された信号DELの変
化範囲を示し、(D)は位相を遅らせる場合の出力クロ
ック信号CLKの範囲を示す。従って、基準クロック信
号SCに位相同期化された時の最終ジッタ量は、マスタ
ークロック信号MCLKの1クロック分となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】前述のDPLL回路
は、マスタークロック発生回路41からのマスタークロ
ック信号MCLKを1クロック分のジッタを生じさせる
ことができるものであり、このジッタ量を小さくしたい
場合は、マスタークロック信号MCLKの周波数を高く
することになり、又ジッタ量を大きくしたい場合は、マ
スタークロック信号MCLKの周波数を低くすることに
なる。従って、任意のジッタ量を得る場合には、それぞ
れ異なる周波数のマスタークロック信号を発生するマス
タークロック発生回路を含むDPLL回路を用意する必
要がある。従って、高価な構成となる欠点があった。本
発明は、DPLL回路を利用してジッタ量を可変できる
経済的な構成を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のジッタ可変型デ
ィジタル位相同期回路は、図1を参照して説明すると、
複数の周波数のマスタークロック信号を出力するマスタ
ークロック発生回路1と、このマスタークロック発生回
路1からの複数の周波数のマスタークロック信号を選択
信号により選択するマスタークロック選択回路2と、こ
のマスタークロック選択回路2から選択出力されたマス
タークロック信号を基準クロック信号に位相同期化させ
たクロック信号を出力するディジタル位相同期部3と、
このディジタル位相同期部3からのクロック信号を基に
複数の周波数のクロック信号を出力する出力クロック発
生回路4と、この出力クロック発生回路4からの複数の
周波数のクロック信号を前記選択信号により選択して、
前記マスタークロック選択回路2により選択されたマス
タークロック信号に対応するジッタ量を含むクロック信
号を出力する出力クロック選択回路5とを備えている。
【0016】
【作用】マスタークロック発生回路1は、複数の周波数
のマスタークロック信号を出力し、マスタークロック選
択回路2により選択してディジタル位相同期部3に入力
する。このディジタル位相同期部3に於いては、基準ク
ロック信号と位相同期をとるものであり、そのディジタ
ル位相同期部3の出力信号を、出力クロック発生回路4
に於いて分周等により複数の周波数のクロック信号とし
て出力する。出力クロック選択回路5は、複数の周波数
のクロック信号から所望の周波数のクロック信号を選択
出力する。その場合のジッタ量は、マスタークロック選
択回路2により選択されたマスタークロック信号の1ク
ロック分に相当する。従って、所望のジッタ量が得られ
るように、マスタークロック選択回路2によりマスター
クロック信号を選択し、それに対応して出力クロック選
択回路5により、出力クロック発生回路4からの所望の
周波数のクロック信号を選択出力することになる。即
ち、基準クロック信号に位相同期すると共に、任意のジ
ッタ量を含むクロック信号を出力することができる。
【0017】
【実施例】図2は本発明の実施例のブロック図であり、
1はマスタークロック発生回路、2はマスタークロック
選択回路、3はディジタル位相同期部、4は出力クロッ
ク発生回路、5は出力クロック選択回路、11は発振
器、12は分周回路、13は選択回路、14は1/2の
分周回路、15は選択回路、16はインバータ、17は
アンド回路、18はナンド回路、19は微分回路、20
は1/2の分周回路、21は遅延回路、22は1/mの
分周回路、23は選択回路である。
【0018】発振器11からマスタークロック信号MC
LK1が出力され、このマスタークロック信号MCLK
1は分周回路12により分周されてそれぞれ周波数の異
なるマスタークロック信号MCLK2〜MCLKnとし
て出力され、それぞれ異なる周波数のマスタークロック
信号MCLK1〜MCLKnは選択回路13に加えられ
る。この場合、マスタークロック発生回路1は、発振器
11から基本のマスタークロック信号MCL1を発生す
る場合を示すが、周波数の異なるマスタークロック信号
MCLK1〜MCLKnをそれぞれ発生する発振器から
構成することもできる。又選択回路13は、選択信号に
より制御されて、周波数の異なる複数のマスタークロッ
ク信号MCLK1〜MCLKnの中の一つのマスターク
ロック信号MCLKが選択出力されて分周回路14に加
えられる。
【0019】ディジタル位相同期部3は、図6のDPL
L回路に相当し、マスタークロック信号MCLKは、分
周回路14により1/2に分周されて0相とπ相とのク
ロック信号となって選択回路15に加えられる。選択回
路15は、分周回路20からの選択信号SELによって
制御されるもので、選択出力されたクロック信号SCK
はインバータ16と微分回路19と遅延回路21とに加
えられる。
【0020】微分回路19に於いてクロック信号SCK
の立上りが基準クロック信号SCを基に検出され、その
検出信号DETは分周回路20とナンド回路18とに加
えられる。分周回路20は、図6に於けるトグル回路5
0に相当し、フリップフロップによって構成することが
できるもので、微分回路19の出力信号DETによって
反転動作し、その出力信号を選択信号SELとして選択
回路15に加えることにより、0相とπ相とのクロック
信号の切替えが行われる。又ナンド回路18は、遅延回
路21により遅延された出力クロック信号CLKと、微
分回路19の出力信号DETとが入力され、その出力信
号aはインバータ16の出力信号と共にアンド回路17
に入力され、その出力信号bは分周回路22に加えられ
て、1/mに分周される。この分周回路22は各分周段
からのそれぞれ周波数の異なるクロック信号を選択回路
23に加えるもので、選択回路13により選択されたマ
スタークロック信号の周波数に対応して、選択回路23
に於いて基準クロック信号SCの周波数の同一の出力ク
ロック信号CLKが選択される。
【0021】図3は本発明の実施例のタイムチャートで
あり、MCLK1,MCLK2,・・・MCLK5はマ
スタークロック信号、DET1,DET2,・・・DE
T5は微分回路19のマスタークロック信号MCLK
1,MCLK2,・・・MCLK5対応出力信号、b
1,b2,・・・b5はアンド回路17のマスタークロ
ック信号MCLK1,MCLK2,・・・MCLK5対
出力信号を示す。マスタークロック信号MCLK
2,MCLK3,・・・MCLK5は、マスタークロッ
ク信号MCLK1を、それぞれ1/2分周,1/4分
周,1/8分周,1/16分周したものに相当する。又
アンド回路17の出力信号b1,b2,・・・b5は、
選択出力したクロック信号SCKの周期に相当するパル
ス幅で、且つ図示では省略しているが、基準クロック信
号SCに対して遅れ位相の場合、図7のbに示すよう
に、周期の短い期間を含むものとなり、又基準クロック
信号SCに対して進み位相の場合、図8のbに示すよう
に、周期の長い期間を含むものとなる。
【0022】微分回路19の出力信号DET1,DET
2,・・・DET5は、それぞれマスタークロック信号
MCLK1,MCLK2,・・・MCLK5の1クロッ
ク分長さを有するもので、ジッタ量に相当する。従っ
、選択回路13によってマスタークロック信号を選択
することにより、それに対応したジッタ量を選択するこ
とができる。即ち、選択回路13によってマスタークロ
ック信号の何れか一つを選択し、選択出力マスタークロ
ック信号を分周回路14により1/2に分周して、0相
とπ相とのクロック信号SCKとし、微分回路19は、
基準クロック信号SCの“0”から“1”に立上った後
のクロック信号SCKの立上りで“1”となり、次の立
上りで“0”となって、次の基準クロック信号SCの周
期まで“0”となる出力信号DETを分周回路20とナ
ンド回路18とに加えるもので、この出力信号DET
は、選択出力マスタークロック信号の1周期分のパルス
幅となる。又アンド回路17の出力信号b1,b2,・
・・b5は、ナンド回路18の出力信号aと、インバー
タ16を介した選択回路15からのクロック信号SCK
とのアンド条件によるもので、選択出力マスタークロッ
ク信号を1/2に分周した周波数のもとなる。
【0023】図4は本発明の実施例のタイムチャートで
あり、出力クロック信号CLKと、マスタークロック信
号MCLK1,MCLK2,・・・MCLK5に対応す
るアンド回路17の出力信号b1,b2,・・・b5
と、分周回路22による出力信号c11〜c15,c2
1〜c24,・・・c51とを示す。この分周回路22
の出力信号c11〜c15は、アンド回路17の出力信
号b1を、1/2分周,1/4分周,1/8分周,1/
16分周,1/32分周したものである。同様に、出力
信号c21〜c24は、アンド回路17の出力信号b2
を、1/2分周,1/4分周,1/8分周,1/16分
周したものである。
【0024】従って、選択信号に従って選択回路13に
よりマスタークロック信号MCLK1を選択出力した場
合、選択回路23により、出力信号CLKと同一の周波
数となる分周回路22の1/32分周出力信号c15を
選択出力するものである。又選択回路13によりマスタ
ークロック信号MCLK2を選択出力した場合、選択回
路23により分周回路22の1/16分周出力信号c2
4を選択出力し、選択回路13によりマスタークロック
信号MCLK3を選択出力した場合、選択回路23によ
り分周回路22の1/8分周出力信号c33を選択出力
し、同様に、マスタークロック信号MCLK5を選択
した場合、分周回路22の1/2分周出力信号c51
を選択出力することになる。即ち、選択信号により、選
択回路1323を制御することにより、常に同一周波
数の出力クロック信号CLKを得ることができると共
に、複数のマスタークロック信号MCLK1〜MCLK
nの中の一つを選択することにより、そのマスタークロ
ック信号MCLK1〜MCLKnの1クロック分ジッ
タ量を含む出力クロック信号CLKを得ることができ
る。
【0025】図5はジッタ耐力測定説明図であり、前述
のジッタ可変型ディジタル位相同期回路33からクロッ
ク信号(CLK)dを通信装置32の同期回路34に加
え、そのクロック信号dのジッタを変化して、同期回路
34に同期外れによるアラーム信号(alm)eが生じ
るか否かを測定するもので、通信装置32の開発等の場
合に、通信装置31をジッタ可変型ディジタル位相同期
回路33を含む試験装置とし、通信装置32のジッタ耐
力を測定することになる。
【0026】又データ通信システムに於ける通信装置3
1を上位装置、通信装置32を下位装置とすると、上位
の通信装置31のクロック発生装置を、前述のジッタ可
変型ディジタル位相同期回路33の構成とし、下位の通
信装置32に送出するクロック信号のジッタを変化させ
て、同期回路34から同期外れによるアラーム信号eが
発生するか否かを測定し、データ通信システムに於ける
ジッタ耐力を測定することができる。この場合、ジッタ
量を変化させたクロック信号を基にデータを送出し、そ
のデータからクロック信号を抽出してデータを識別する
ことに構成が一般的であるが、クロック信号のジッタ量
に従ったデータのジッタ量となり、同期回路34はその
ジッタ量が大きい場合に追従して同期を維持できないこ
とになるから、同期外れが生じてアラーム信号eを送出
することになる。
【0027】又遠隔保守或いは遠隔障害切り分け時に、
遠隔保守装置35からジッタ可変型ディジタル位相同期
回路33の構成を備えた通信装置31に対して、同期外
れが生じるようなジッタ量を指定する制御信号fを送出
する。その制御信号fに従って通信装置31のジッタ可
変型ディジタル位相同期回路33から指定されたジッタ
量を含むクロック信号dを発生させ、他の通信装置32
の同期回路34から同期外れによるアラーム信号eが送
出されるか否かを、通信装置31からの応答信号gによ
って監視する。
【0028】ジッタ量が大きいことにより同期外れが生
じてアラーム信号eを送出する通信装置は、同期回路3
4及びその同期外れの監視系が正常であると判定するこ
とができるから、遠隔保守装置35は、応答信号gによ
って通信装置32の正常性を確認することができる。又
障害発生通信装置から、或いは障害発生伝送路に接続さ
れた通信装置からは、クロック信号のジッタ量を大きく
したことによる同期外れのアラーム信号eが送出されな
いことにより、障害切り分けを行うことができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
周波数のマスタークロック信号MCLK1〜MCLKn
を出力するマスタークロック発生回路1と、マスターク
ロック信号MCLK1〜MCLKnの一つを選択出力す
るマスタークロック選択回路2と、選択出力されたマス
タークロック信号を基準クロック信号SCに位相同期さ
せたクロック信号を出力するディジタル位相同期部3
と、そのクロック信号を基に複数の周波数のクロック信
号を出力する出力クロック発生回路4と、複数のクロッ
ク信号の一つを選択出力する出力クロック選択回路5と
を備えたもので、複数の周波数のマスタークロック信号
MCLK1〜MCLKnを選択することにより、その1
クロック分のジッタ量を含み、基準クロック信号SCに
位相同期した出力クロック信号CLKを得ることができ
る。従って、通信装置のジッタ耐力測定等の各種のクロ
ック系の試験,監視,保守等に適用することができる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の実施例のブロック図である。
【図3】本発明の実施例のタイムチャートである。
【図4】本発明の実施例のタイムチャートである。
【図5】ジッタ耐力測定説明図である。
【図6】DPLL回路の説明図である。
【図7】DPLL回路のタイムチャートである。
【図8】DPLL回路のタイムチャートである。
【図9】DPLL回路のタイムチャートである。
【符号の説明】
1 マスタークロック発生回路 2 マスタークロック選択回路 3 ディジタル位相同期部 4 出力クロック発生回路 5 出力クロック選択回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の周波数のマスタークロック信号を
    出力するマスタークロック発生回路(1)と、 該マスタークロック発生回路(1)からの複数の周波数
    のマスタークロック信号を選択信号により選択して出力
    するマスタークロック選択回路(2)と、 該マスタークロック選択回路(2)から選択出力された
    マスタークロック信号を基準クロック信号に位相同期化
    させたクロック信号を出力するディジタル位相同期部
    (3)と、 該ディジタル位相同期部(3)からのクロック信号を基
    に複数の周波数のクロック信号を出力する出力クロック
    発生回路(4)と、 該出力クロック発生回路(4)からの複数の周波数のク
    ロック信号を前記選択信号により選択して、前記マスタ
    ークロック選択回路(2)により選択されたマスターク
    ロック信号の周期に対応したジッタ量を含むクロック信
    号を出力する出力クロック選択回路(5)とを備えたこ
    とを特徴とするジッタ可変型ディジタル位相同期回路。
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