JP2984665B1 - 波形整形回路 - Google Patents

波形整形回路

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JP2984665B1 JP10243162A JP24316298A JP2984665B1 JP 2984665 B1 JP2984665 B1 JP 2984665B1 JP 10243162 A JP10243162 A JP 10243162A JP 24316298 A JP24316298 A JP 24316298A JP 2984665 B1 JP2984665 B1 JP 2984665B1
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 ロックタイムを短縮することができ、遅延
回路素子数を削減し遅延回路の面積を縮小することがで
きる波形整形回路を提供する。 【解決手段】 波形整形回路は、基準クロックCLKSの位
相と出力信号(帰還クロックCLKR)の位相とを比較し、
基準クロックCLKSの立上がりエッジaを、帰還クロック
CLKRの立上がりエッジb及び立下がりエッジdのいずれ
に合わせ込むかを判定する帰還クロックサンプリング回
路14を有している。波形整形回路は更に、帰還クロッ
クサンプリング回路14の判定結果に従って、帰還クロ
ックCLKRを正転又は反転して出力する帰還クロック反転
信号発生回路13と、基準クロックCLKSと帰還クロッ
ク反転信号発生回路13の出力との位相差に対応する遅
延量を基準クロックCLKSに与えて出力信号とする遅延
制御回路(15、16)とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波形整形回路に関
し、特に、入力される基準周波数信号の波形を整形して
出力する波形整形回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の位相合わせ込み回路(波形整形回
路)には、基準周波数信号の波形を整えてフリップフロ
ップ等の所要の回路に供給するものがある。この位相合
わせ込み回路は、位相同期ループ回路(Phase Lock Loo
p:PLL回路)を有し、入力される基準周波数信号の位
相と、入力側に帰還する出力信号(以下、帰還信号とも
呼ぶ)の位相とを比較する。
【0003】上記従来の位相合わせ込み回路が、クロッ
ク抽出回路として特開平6-61993号公報等に記載されて
いる。一般に、位相合わせ込み回路は、位相比較器を有
しており、この位相比較器では、基準周波数信号の立上
がりエッジと帰還信号の立上がりエッジとを相互に比較
し、基準周波数信号の立上がりエッジに少しずつ遅延を
与えながら、基準周波数信号と帰還信号とのタイミング
を合わせる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の位相比較器
を用いた位相合わせ込み(波形整形)処理では、基準周
波数信号と帰還信号との間に例えば半周期程度の位相差
がある場合に、遅延回路素子による遅延調整幅が少なく
とも1周期分は用意されていなければ、位相合わせ込み
を適正に行うことができない。このため、膨大な数の遅
延回路素子が必要になり、また、約1周期分の遅延調整
幅内で位相ロックするための長いロックタイムが必要で
あった。
【0005】本発明は、上記に鑑み、ロックタイムを短
縮することができ、遅延回路素子数を削減し遅延回路の
面積を縮小することができる波形整形回路を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の波形整形回路は、入力される基準周波数信
号の波形を整形して出力信号とする波形整形回路におい
て、前記基準周波数信号の位相と前記出力信号の位相と
を比較し、前記基準周波数信号の所定の第1エッジを、
前記出力信号の第1及び第2エッジのいずれに合わせ込
むかを判定する判定回路と、前記判定回路の判定結果に
従って、前記出力信号を正転又は反転して出力する正転
/反転回路と、前記基準周波数信号と前記正転/反転回
路の出力との位相差に対応する遅延量を前記基準周波数
信号に与えて前記出力信号とする遅延制御回路とを備え
ることを特徴とする。
【0007】本発明の波形整形回路では、出力信号の第
1エッジ及び第2エッジの内で合わせ込みが早い方を選
択しながら基準周波数信号の所定の第1エッジを位相合
わせするので、ロックタイムを従来に比して大幅に短縮
でき、これに伴い、遅延回路素子数を削減し遅延回路の
面積を縮小することができる。
【0008】ここで、前記第1エッジが立上がりエッ
ジ、前記第2エッジが立下がりエッジから夫々成り、前
記判定回路は、前記基準周波数信号の立上がりエッジを
前記出力信号の立上がりエッジに合わせ込むと判定した
ときには第1判定信号を出力し、前記基準周波数信号の
立上がりエッジを前記出力信号の立下がりエッジに合わ
せ込むと判定したときには第2判定信号を出力すること
が好ましい。この場合、正転/反転回路によって出力信
号を正転又は反転する処理が迅速になる。
【0009】また、前記正転/反転回路は、前記第1判
定信号の出力時には前記出力信号を正転して前記遅延制
御回路に出力し、前記第2判定信号の出力時には前記出
力信号を反転して前記遅延制御回路に出力することが好
ましい。これにより、出力信号を正転又は反転する処理
が迅速になる。
【0010】更に好ましくは、前記第1判定信号の出力
時には前記遅延制御回路からの基準周波数信号を正転し
て前記出力信号とし、前記第2判定信号の出力時には前
記遅延制御回路からの基準周波数信号を反転して前記出
力信号とする信号出力回路を更に備える。これにより、
正転/反転回路によって反転された出力信号に準じた基
準周波数信号を正規の状態に戻して出力することができ
る。
【0011】好ましくは、前記正転/反転回路からの前
記出力信号の正転出力時の遅延分と反転出力時の遅延分
とに夫々対応する第1及び第2の遅延値を有し、前記正
転/反転回路からの前記出力信号の出力状態に応答し
て、前記遅延制御回路への入力に先立って前記基準周波
数信号に前記第1又は第2の遅延値を付与する遅延調整
回路を更に備える。この場合、遅延制御手段への入力前
の基準周波数信号に、出力信号が正転/反転回路を経由
するときの遅延分と等しい遅延分を与え、基準周波数信
号と出力信号とのタイミングを予め調整することができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明を更に詳細
に説明する。図1は、本発明の一実施形態例における位
相合わせ込み回路(波形整形回路)の全体構成を示すブ
ロック図である。位相合わせ込み回路は、半導体集積回
路に搭載されており、ディジタル・フェーズロックルー
プ回路(以下、PLL回路と呼ぶ)、及びクロックバッ
ファ18を有している。
【0013】ディジタルPLL回路11は、遅延調整回
路12、帰還クロック反転信号発生回路(正転/反転回
路)13、帰還クロックサンプリング回路(判定回路)
14、位相比較回路15、遅延回路16、信号出力回路
17、基準クロックCLKS(基準周波数信号)が入力され
る入力端子20、及び、入力側に帰還する出力信号(帰
還信号:帰還クロックCLKR)が入力される入力端子21
を有している。
【0014】帰還クロックサンプリング回路14は、基
準クロックCLKSの位相と帰還クロックCLKRの位相とを比
較するサンプリングを行うことにより、基準クロックCL
KSの立上がりエッジでラッチすべき帰還クロックCLKR
立上がり又は立下がりエッジを決定する。帰還クロック
サンプリング回路14は更に、サンプリングによる判定
結果である判定信号(判定フラグ)Fjを、帰還クロッ
ク反転信号発生回路13、遅延調整回路12及び信号出
力回路17に夫々送出する。
【0015】帰還クロック反転信号発生回路13は、帰
還クロックCLKRと、帰還クロックサンプリング回路14
における判定信号Fjとを夫々取り込み、判定信号Fj
がハイレベル(HIGH)の場合には、帰還クロックCLKRを正
転して位相比較回路15に送出する。一方、判定信号F
jがローレベル(LOW)の場合には、帰還クロックCLKR
反転して反転帰還クロックCLKTとして位相比較回路15
に送出する。
【0016】遅延調整回路12は、入力端子20から入
力される基準クロックCLKSと、帰還クロックサンプリン
グ回路14からの判定信号Fjとを夫々取り込んで、位
相比較回路15に入力されるまでの基準クロックCLKS
遅延量を2段階に調整する。つまり、判定信号FjがLO
Wの場合には帰還クロックCLKRが反転されるため、遅延
調整回路12は、帰還クロック反転信号発生回路13内
の反転ロジック回路(図示せず)を経由する際の比較的
長い遅延を基準クロックCLKSに与える。一方、判定信号
FjがHIGHの場合には帰還クロックCLKRは反転されない
ため、遅延調整回路12は、帰還クロックCLKRの反転時
よりも短い遅延を基準クロックCLKSに与える。これによ
り、基準クロックCLKSと、帰還クロックCLKR又は反転帰
還クロックCLKTとのタイミングが調整された上で、双方
のクロックCLKS及びCLKR(又はCLK T)が位相比較回路15
に入力される。
【0017】位相比較回路15は、遅延調整回路12を
経由した基準クロックCLKSの位相と、サンプリング結果
に対応した帰還クロックCLKR又は反転帰還クロックCLKT
の位相とを比較して、その比較結果を遅延制御信号Cs
として遅延回路16に送る。遅延回路16は、遅延調整
回路12を経由した基準クロックCLKSに対し、位相比較
回路15からの遅延制御信号Csに応答した遅延量を与
え、その結果を信号出力回路17に送出する。すなわ
ち、位相比較器15及び遅延回路16は、基準クロック
CLKSと帰還クロック反転信号発生回路13の出力との位
相差に対応する遅延量を基準クロックCLKSに与えて出力
信号とする遅延制御回路を構成している。
【0018】信号出力回路17には、遅延制御信号Cs
に応答した遅延量が与えられた基準クロックCLKSと、帰
還クロックサンプリング回路14からの判定信号Fjと
が夫々入力される。判定信号FjがHIGHの場合には帰還
クロック反転信号発生回路13で帰還クロックCLKRが反
転されないので、信号出力回路17は、遅延回路16か
らの基準クロックCLKSをそのまま出力する。一方、信号
出力回路17は、判定信号FjがLOWの場合には、反転
帰還クロックCLKTに対して位相合わせした基準クロック
CLKSを反転し、位相に戻した状態で出力する。信号出力
回路17の出力は、クロックバッファ18を経由してフ
リップフロップ(FF)群19に入力されるが、いずれ
かのクロックラインが帰還クロックCLKRとして帰還クロ
ックサンプリング回路14にフィードバックされる。
【0019】次に、本実施形態例における位相合わせ込
み回路の作動について説明する。まず、外部からの基準
クロックCLKSの位相合わせ込み処理に先立って、帰還ク
ロックサンプリング回路14では、FF群19への出力
がフィードバックされた帰還クロックCLKRの位相と、基
準クロックCLKSの位相とを相互に比較するサンプリング
を行う。
【0020】図2は、帰還クロックサンプリング回路1
4で行われるサンプリング処理を説明するための信号波
形の相互関係を示すタイミングチャートであり、(A)
は帰還クロックCLKR、(B)は(A)とは別のタイミン
グにおける帰還クロックCLKR、(C)は基準クロックCL
KS、(D)は反転帰還クロックCLKTを夫々示す。同図に
おける縦軸は信号レベルを、横軸は時間を夫々示す。
【0021】例えば、図2(A)に示すように、帰還ク
ロックCLKRの立上がりエッジbが(C)の基準クロック
CLKSの立上がりエッジaより進んでいる場合には、帰還
クロックサンプリング回路14での判定結果として判定
信号FjにHIGHが出力される。一方、図2(B)に示す
ように、帰還クロックCLKRの立下がりエッジdが(C)
の基準クロックCLKSの立上がりエッジaより進んでいる
場合には、判定信号FjにLOWが出力される。
【0022】つまり、帰還クロックサンプリング回路1
4は、帰還クロックCLKRの立上がりエッジbを位相比較
に用いると判定した場合には判定信号FjにHIGHを出力
し、帰還クロックCLKRの立下がりエッジdを位相比較に
用いると判定した場合には判定信号FjにLOWを出力す
る。従って、帰還クロック反転信号発生回路13は、帰
還クロックサンプリング回路14からの判定信号Fjが
HIGHであれば、帰還クロックCLKRを反転せずに位相比較
回路15にそのまま送り、また、判定信号FjがLOWで
あれば、帰還クロックCLKRを反転させた反転帰還クロッ
クCLKTとして位相比較回路15に送る。
【0023】また、遅延調整回路12は、帰還クロック
サンプリング回路14からの判定信号Fjに従って、入
力される基準クロックCLKSに対して遅延を与える。この
とき、判定信号FjがLOWであれば比較的長い遅延を基
準クロックCLKSに与え、判定信号FjがHIGHであれば帰
還クロックCLKRの反転時よりも短い遅延を基準クロック
CLKSに与える。これにより、基準クロックCLKSと、帰還
クロックCLKR又は反転帰還クロックCLKTとのタイミング
が調整された状態で位相比較回路15に入力される。
【0024】位相比較回路15は、遅延調整回路12及
び帰還クロック反転信号発生回路13から夫々入力され
る基準クロックCLKSと帰還クロックCLKR(又は反転帰還
クロックCLKT)とを比較することに基づいた遅延制御信
号Csを遅延回路16に出力する。このため、遅延回路
16では、遅延制御信号Csに応答して基準クロックCL
KSを少しずつ遅延させ、基準クロックCLKSを帰還クロッ
クCLKRの位相に合わせ込み、双方のクロックCLKS及びCL
KRのタイミングを合わせつつ、出力波形を整形する。
【0025】波形整形された信号出力回路17の出力
は、クロックバッファ18を経由してFF群19に入力
されると共に、帰還クロックCLKRとして帰還クロックサ
ンプリング回路14にフィードバックされる。
【0026】以上のように、本実施形態例によると、位
相合わせ込みを行う場合に、帰還クロックCLKRの立上が
りエッジb及び立下がりエッジdのいずれに対して基準
クロックCLKSの立上がりエッジaを比較するのが適切か
を判定しつつ、位相比較を行う。このような本実施形態
例では、従来から用いられていた帰還クロックCLKRの立
上がりエッジbに加えて立下がりエッジdも比較に用い
ることができるので、遅延回路16で用意されるべき遅
延回路素子による調整幅が、従来の半分程度で足りるこ
とになる。従って、最大で基準クロックCLKRの半周期分
の位相合わせ込み時間を従来に比して短縮できる。ま
た、遅延調整するための遅延回路素子は、基準クロック
CLKSの半周期分の数で足りるので、従来に比して約50
%程度の遅延回路素子数の削減となる。これらにより、
ロックタイムの短縮及び遅延回路の面積削減が実現でき
る。
【0027】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の位相合わせ込み回路等の波
形整形回路は、上記実施形態例の構成にのみ限定される
ものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及
び変更を施した波形整形回路も、本発明の範囲に含まれ
る。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の波形整形
回路によると、ロックタイムを短縮することができ、遅
延回路素子数を削減し遅延回路の面積を縮小することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例における位相合わせ込み
回路の全体構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態例におけるサンプリング処理を説明
するための信号波形の相互関係を示すタイミングチャー
トであり、(A)は帰還クロック、(B)は(A)とは
別のタイミングにおける帰還クロック、(C)は基準ク
ロック、(D)は反転帰還クロックを夫々示す。
【符号の説明】
11:ディジタルPLL回路 12:遅延調整回路 13:帰還クロック反転信号発生回路 14:帰還クロックサンプリング回路 15:位相比較回路 16:遅延回路 17:信号出力回路 18:クロックバッファ 19:フリップフロップ群 20、21:入力端子 a、b:立上がりエッジ d:立下がりエッジ Cs:遅延制御信号 CLKR:帰還クロック CLKS:基準クロック CLKT:反転帰還クロック Fj:判定信号
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03L 7/00 G06F 1/10 H03K 5/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力される基準周波数信号の波形を整形
    して出力信号とする波形整形回路において、 前記基準周波数信号の位相と前記出力信号の位相とを比
    較し、前記基準周波数信号の所定の第1エッジよりも、
    前記出力信号の第1エッジが進んでいる場合には前記出
    力信号を反転しない第1判定信号を出力し、前記出力信
    号の第2エッジが進んでいる場合には前記出力信号を反
    転する第2判定信号を出力する判定回路と、 前記判定回路の第1又は第2判定信号に従って、前記出
    力信号を正転又は反転して出力する正転/反転回路と、 前記基準周波数信号と前記正転/反転回路の出力との位
    相差に対応する遅延量を前記基準周波数信号に与えて前
    記出力信号とする遅延制御回路とを備えることを特徴と
    する波形整形回路。
  2. 【請求項2】 前記第1エッジが立上がりエッジ、前記
    第2エッジが立下がりエッジから夫々成り、 前記第1判定信号は、前記基準周波数信号の立上がりエ
    ッジを前記出力信号の立上がりエッジに合わせ込むと判
    定したときに出力され、前記第2判定信号は、前記基準
    周波数信号の立上がりエッジを前記出力信号の立下がり
    エッジに合わせ込むと判定したときに出力されることを
    特徴とする請求項1に記載の波形整形回路。
  3. 【請求項3】 前記正転/反転回路は、前記第1判定信
    号の出力時には前記出力信号を正転して前記遅延制御回
    路に出力し、前記第2判定信号の出力時には前記出力信
    号を反転して前記遅延制御回路に出力することを特徴と
    する請求項2に記載の波形整形回路。
  4. 【請求項4】 前記第1判定信号の出力時には前記遅延
    制御回路からの基準周波数信号を正転して前記出力信号
    とし、前記第2判定信号の出力時には前記遅延制御回路
    からの基準周波数信号を反転して前記出力信号とする信
    号出力回路を更に備えることを特徴とする請求項2又は
    3に記載の波形整形回路。
  5. 【請求項5】 入力される基準周波数信号の波形を整形
    して出力信号とする波形整形回路において、 前記基準周波数信号の位相と前記出力信号の位相とを比
    較し、前記基準周波数信号の所定の第1エッジよりも、
    前記出力信号の第1エッジが進んでいる場合には前記出
    力信号を反転しない第1判定信号を出力し、前記出力信
    号の第2エッジが進んでいる場合には前記出力信号を反
    転する第2判定信号を出力する判定回路と、 前記判定回路の第1又は第2判定信号に従って、前記出
    力信号を正転又は反転して出力する正転/反転回路と、 前記基準周波数信号と前記正転/反転回路の出力との位
    相差に対応する遅延量を前記基準周波数信号に与えて前
    記出力信号とする遅延制御回路と、 前記正転/反転回路からの前記出力信号の正転出力時の
    遅延分と反転出力時の遅延分とに夫々対応する第1及び
    第2の遅延値を有し、前記正転/反転回路からの前記出
    力信号の出力状態に応答して、前記遅延制御回路への入
    力に先立って前記基準周波数信号に前記第1又は第2の
    遅延値を付与する遅延調整回路とを備えることを特徴と
    する波形整形回路。
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