JP3109550B2 - 位相同期発振器 - Google Patents

位相同期発振器

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JP3109550B2
JP3109550B2 JP04215867A JP21586792A JP3109550B2 JP 3109550 B2 JP3109550 B2 JP 3109550B2 JP 04215867 A JP04215867 A JP 04215867A JP 21586792 A JP21586792 A JP 21586792A JP 3109550 B2 JP3109550 B2 JP 3109550B2
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  • 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】本発明は位相同期発振器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】位相同期発振器(以下PLL)は、入力
参照クロックに位相同期した出力クロックを発生し、入
力参照クロックの位相ジッタを抑圧したり、入力参照ク
ロックを逓倍したりするものである。一般にPLLは位
相比較器や制御発振器を用いて構成されるが、制御発振
器は通常、VCXO(電圧制御水晶発振器)や電流源と
コンデンサによる発振器などのアナログ回路による発振
回路を用いていた。また、従来、一部では動作クロック
をカウンタで分周して出力クロックを作り、その際にカ
ウンタのカウント値を修正して制御発振器を構成するデ
ィジタル回路によるPLLも使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来のディジタル
回路によるPLLは、位相制御の精度が動作クロックの
周期以上には細かくならないという問題点があった。
【0004】本発明の目的は、アナログ回路を使用せず
に、インバータ回路やフリップフロップ回路などのディ
ジタル回路を用いた高精度のPLLを提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の位相同期発振器
(PLL)は、N個(Nは奇数)のインバータを直列に
リング状に接続して構成され各インバータの出力がこの
リングを2周回する間に前記各インバータの出力に一定
周期Tの周期的パルスを発生するリングオシレータと、
前記N個のインバータからのN個出力のうちの1出力を
選択して出力クロックとする選択回路と、前記出力クロ
ックから切換タイミングを生成する遅延回路とを有する
制御発振回路と; 前記切換タイミング毎に、 入力参照クロックと前記出
クロックとの位相差を比較して比較結果を出力する位相
比較回路と 前記比較結果を受けて、前記切換タイミング毎に、前記
出力クロックが前記入力参照クロックに位相同期するよ
うに前記N個出力のうちから1出力を選択するよう前記
選択回路を制御する制御回路と; を有する ことを特徴とする。
【0006】
【0007】また、本発明の位相同期発振器(PLL)
は、リング状に接続されたN個(Nは奇数)のインバー
タからN個の出力を発生し、番号n(=0、〜、N−
1)の出力が、番号0の出力に対して時間n・T/Nだ
けの位相差を有する周期Tの周期的パルスを発生するよ
う構成されたリングオシレータと、前記N個の出力うち
の1出力を選択して出力クロックとする選択回路と、前
記出力クロックから切換タイミングを生成する遅延回路
と、を有する制御発振回路と; 前記切換タイミング毎に、入力参照クロックと前記出力
クロックとの位相差を比較して比較結果を出力する位相
比較回路と; 前記比較結果を受けて、前記切換タイミング毎に、既に
選択されている番号n=i(=0、〜、N−1)の出力
から新たなる番号n=i+Mの出力に切り換え選択して
前記出力クロックが前記入力参照クロックに位相同期す
るために必要な整数値Mを得て、新たなる番号n=i+
Mの出力を出力クロックとして前記切換タイミングで選
択するよう前記選択回路を制御する制御回路と; を有することを特徴とする。
【0008】さらに、前記制御回路は、前記入力参照ク
ロックと前記出力クロックとが同期するまで、前記切換
タイミング毎に、前記整数値Mを適応的に修正すること
を特徴とする。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明のPLLの一実施例を示すブロック
図、図2は図1における制御発振回路の動作原理を説明
するためのタイムチャート、図3は本実施例のPLLの
動作を説明するためのタイムチャートである。
【0010】本実施例のPLLは図1に示すように、制
御発振回路1と、位相比較回路2と、制御回路3とから
なる。制御発振回路1はN=9個のインバータ101,
〜109を直列に接続してリング状にしたリングオシレ
ータ(以下OSC)11と、OSC11の9個のインバ
ータ101,〜109出力から1つを選択して出力クロ
ックCLKとする選択回路(以下SEL)12と、SE
L12の切換タイミングCLKdelayを作成する遅
延回路(以下DLY)13と、切換タイミングCLKd
elayに同期してSEL12の制御を切り換えるため
に必要なレジスタ(以下REG)14とで構成される。
位相比較回路2は入力参照クロックCLKrefと出力
クロックCLKとの位相差を比較して比較結果を出力す
る。制御回路3は位相比較回路2の結果を入力として制
御発振回路1のSEL12に制御信号を入力する。
【0011】まず図2を用いて制御発振回路の動作につ
いて詳しく説明する。図1の9個のインバータ101,
〜109の出力P1,〜P9は図2に示すように各イン
バータの出力に発振周期Tの周期的パルスを発振する。
リング一周の遅延時間は発振周期Tの半分である。各イ
ンバータの出力に付与されたP1,〜P9は、インバー
タ101,〜109の接続順に付与されたP番号であ
る。各インバータの出力に、このP番号にかわる、新た
な#番号(=0、〜、N―1)を各インバータの出力に
付与する。#番号=n(以降、#n)の出力には、#番
号=0(以降、#0)の出力に対して時間n・T/N
(=9)だけの位相差を有する発振周期Tの周期的パル
スが発生する。すなわち、#0〜#8の順番でインバー
タ出力を並べるとそれぞれのインバータ出力の周期的パ
ルスが時間T/N(=9)ずつずれるように順番に並
ぶ。従って#番号の方で考えると、SEL12において
Modulo9で考えて今選択されている#番号よりも
少ない#番号のインバータ出力を選択すると出力クロッ
クの位相は進み、今選択されている#番号よりも大きい
#番号のインバータ出力を選択すると出力クロックの位
相は遅れることになる。すなわち図2のM=−2とM=
2の場合の図に示すように、切換タイミングCLKde
lay毎にSEL12においてModulo9で考えて
#番号が2番ずつ小さい番号のものを選択した場合(M
=−2)には、#0→#7→#5→#3と選択していく
ので、出力クロックの位相は進み、周波数は高くなる。
一方#番号が2番ずつ大きい番号のものを選択すると
(M=2)、#0→#2→#4の順番に選択していくの
で、出力クロックの位相は遅れ、周波数は低くなる。
【0012】ここで、DLY13は、出力クロックがハ
イレベルで安定している時にSEL12を切り換えるた
めの切換タイミングCLKdelayを作成している。
【0013】次に制御回路3について説明する。制御回
路3はシフト回路(以下SFTA,SFTB,SFT
C)31,32,33と、レジスタ(以下REG)34
および35から構成される。
【0014】制御回路3は位相比較回路2の出力を入力
として処理を行いSEL12に制御信号を発生する。制
御信号はSEL12においてN個のインバータ出力から
1つを選択できるように、N本出力されて選択すべき位
置に対応した1本だけがアクティブとなっている。SF
TA31は入力参照クロックCLKrefに位相同期す
るために、位相比較回路2の出力情報によりアクティブ
な制御出力線の位置をModulo9の#番号で±1ず
らすためのシフト回路であり、REG34のN本の制御
信号のアクティブな位置を±1ずらす。SFTB32は
出力クロックCLKの周波数が入力参照クロックCLK
refの周波数と一致するように、OSC11における
#番号の選択を回Mずつシフトするためのシフト回路
であり、制御信号出力N本を入力としアクティブな制御
出力線の位置がMだけずれた制御信号をREG34に出
力する。REG34は制御信号をストアしておくための
レジスタである。REG35は入力参照クロックCLK
refに周波数同期するためにMの値を適応的に修正し
その値を保持しておくためのレジスタであり、Mがとり
うる値がm通りであればm個のレジスタにより構成さ
れ、そのうち1個だけがアクティブになっている。SF
TC33はREG35からの出力を入力として、それを
位相比較回路2からの出力によって±1シフトし、Mの
値を±1だけ修正するためのシフト回路である。これら
の回路の処理は単純で遅延時間が小さいため、これらの
処理時間を多段インバータの遅延時間から決まる出力ク
ロックの周期よりも短くすることは容易であり、簡単に
高速のPLL回路を実現できる。
【0015】次に、図3のタイムチャートを用いて図1
のPLLの動作について説明する。図3は入力参照クロ
ックCLKrefと出力クロックCLKから位相比較回
路2出力が同位相を判定し、その結果、REG35のM
の値,REG34(A2点)の#番号の値,SFTA3
1出力(A1点)の#番号の値がどのように変化し、S
EL12でどの#番号が選択され、出力クロックがどう
なるかを示したものである。
【0016】図3からリングオシレータ11の周期より
も少し短い周期を有する参照クロックCLKrefに対
して、Mが−1あるいは−2となることにより出力クロ
ックCLKの周波数が調整され、SEL12において、
#0→#7→#6→#4と選択されて小さい位相誤差で
位相同期することがわかる。さらに詳細に説明すると、
最初M=−1からスタートする。ずっとM=−1であれ
ば、選択されるインバータ出力は、#0→#8→#7→
#6→#5→#4・・・・と1ずつ変更されていく。図
3では、最初M=−1であっても制御発振回路の出力が
遅れているためにM=−2に減少させる。その結果、#
0の次は#7となる。#7を選択した結果、今後は制御
発振回路の出力は入力参照クロックよりも進んでしま
う。その結果、次はMを増加させ、M=−1とし、#7
の次ぎに#6を選択する。#6を選択した結果、今度は
制御発振回路の出力は入力参照クロックよりも遅れてし
まう。その結果、次はMを減少させ、M=−2とし、#
6の次ぎに#4を選択する。原理的に位相誤差はインバ
ータの遅延時間の細かさで制御可能であり、高精度のP
LLを実現できる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ディジタ
ル回路によりインバータ回路の遅延時間の細かさで位相
を制御できる高精度なPLLを簡単に実現できるという
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のPLLの一実施例を示すブロック図で
ある。
【図2】図1における制御発振器の動作原理を説明する
ためのタイムチャートである。
【図3】本実施例のPLLの動作を説明するためのタイ
ムチャートである。
【符号の説明】
1 制御発振回路 2 位相比較回路 3 制御回路 11 リングオシレータ(OSC) 12 選択回路(SEL) 13 遅延回路(DLY) 14,34,35 レジスタ(REG) 31,32,33 シフト回路(SFTA,SFT
B,SFTC) 101,〜109 インバータ CLKref 入力参照クロック CLK 出力クロック

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 N個(Nは奇数)のインバータを直列に
    リング状に接続して構成され各インバータの出力がこの
    リングを2周回する間に前記各インバータの出力に周期
    Tの周期的パルスを発生するリングオシレータと、 前記N個のインバータからのN個出力のうちの1出力を
    選択して出力クロックとする選択回路と、 前記出力クロックから切換タイミングを生成する遅延回
    路とを有する制御発振回路と; 前記切換タイミング毎に、 入力参照クロックと前記出
    クロックとの位相差を比較して比較結果を出力する位相
    比較回路と 前記比較結果を受けて、前記切換タイミング毎に、前記
    出力クロックが前記入力参照クロックに位相同期するよ
    うに前記N個出力のうちから1出力を選択するよう前記
    選択回路を制御する制御回路と; を有する ことを特徴とする位相同期発振器。
  2. 【請求項2】 リング状に接続されたN個(Nは奇数)
    のインバータからN個の出力を発生し、番号n(=0、
    〜、N−1)の出力が、番号0の出力に対して時間n・
    T/Nだけの位相差を有する周期Tの周期的パルスを発
    生するよう構成されたリングオシレータと、 前記N個の出力うちの1出力を選択して出力クロックと
    する選択回路と、 前記出力クロックから切換タイミングを生成する遅延回
    路と、 を有する制御発振回路と; 前記切換タイミング毎に、入力参照クロックと前記出力
    クロックとの位相差を比較して比較結果を出力する位相
    比較回路と; 前記比較結果を受けて、前記切換タイミング毎に、既に
    選択されている番号n=i(=0、〜、N−1)の出力
    から新たなる番号n=i+Mの出力に切り換え選択して
    前記出力クロックが前記入力参照クロックに位相同期す
    るために必要な整数値Mを得て、新たなる番号n=i+
    Mの出力を出力クロックとして前記切換タイミングで選
    択するよう前記選択回路を制御する制御回路と; を有することを特徴とする 位相同期発振器。
  3. 【請求項3】 前記制御回路は、前記入力参照クロック
    と前記出力クロックとが同期するまで、前記切換タイミ
    ング毎に、前記整数値Mを適応的に修正するることを特
    徴とする請求項2記載の位相同期発振器。
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JP3594263B2 (ja) * 1995-03-25 2004-11-24 竹本油脂株式会社 光学的立体造形物の形成工程における光硬化性液状組成物層へのレベリング性付与方法
KR100714892B1 (ko) * 2005-10-26 2007-05-04 삼성전자주식회사 클럭신호 발생기 및 이를 구비한 위상 및 지연 동기 루프

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