JP3146878B2 - クロックレート変換回路 - Google Patents

クロックレート変換回路

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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、クロックレート変換回
路に関し、簡単なロジック回路による回路構成で入力信
号を任意のクロック周波数比にレート変換できる回路を
提供することを目的としている。
【0002】
【従来の技術】例えば、テレビジョンの信号処理におい
て、Y/C分離回路は色副搬送波の周波数の4倍のクロ
ックで動作し、走査線倍密回路は水平走査周波数の整数
倍のクロックで動作する。このように、それぞれの回路
の動作クロックが異なっているので、扱う信号のクロッ
クレートを変換するために、クロックレート変換回路が
用いられている。
【0003】また、異なるクロックレートの複数の入力
信号を切り替えて同一クロックで信号処理をする場合に
もクロックレート変換回路が用いられている。
【0004】クロック周波数f1の信号列からクロック
周波数f2の信号列にクロックレート(サンプリングレ
ート)を変換する場合、f1とf2とが比較的簡単な整
数比の時には、直線補間を行う方法が従来よく用いられ
ている。
【0005】この直線補間によるレート変換(第1の従
来例)を図4と共に簡単に説明する。同図(A)は、ク
ロック周波数f1の信号列x1,x2,x3,…を示
し、同図(B)は、クロック周波数f2の信号列y1,
y2,y3,…を示す。なお、f1とf2との比を簡単
な整数比2:3とする。直線補間後の信号列y1,y
2,y3,…は以下に示す値となる。
【0006】y1=x1 y2=(1/3)*x1 + (2/3)*x2 y3=(2/3)*x2 + (1/3)*x3 y4=x3 y4以下は上式の繰り返しとなる。
【0007】但し、この直線補間の方法は、f1とf2
との比が比較的簡単な整数比の時のみに有効である。
【0008】クロック周波数f1とf2との比が比較的
簡単な整数比でない場合の従来のレート変換回路(第2
の従来例)を図5に示す。クロックCK11のレートの
信号列Xが端子1に入力され、D/A変換器2によりア
ナログ信号に変換される。さらに、ローパスフィルタ
(LPF)3により高調波成分を除去された信号は、A
/D変換器4によりクロックCK22のレートで再度デ
ジタル信号に変換される。この場合CK11とCK22
との周波数比の関係は自由でよい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した第1の従来例
は、変換前後のクロック周波数f1とf2との比が比較
的簡単な整数比である場合に限られるので、使い勝手が
悪かった。
【0010】第2の従来例は、レート変換の都度D/A
変換器2、LPF3、A/D変換器4が必要となる。よ
って、LSIの回路内にクロックレート変換回路を構成
する場合に、入出力端子の増加、LSI外部部品数の増
加を伴う。また、LSI内にA/D変換器、D/A変換
器を内蔵できるにしても、通常のロジックよりチップサ
イズが増大する。特にクロックレート変換回路の数が多
くなるほど上記欠点が大となり、コストも増大する。
【0011】本発明は、従来の欠点を除去し、単純なロ
ジックによる回路構成で、任意のクロック周波数比での
レート変換を可能とすると共に、IC化に好適なクロッ
クレート変換回路を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために本発明は、第1のクロックにより標本化され
た入力信号を、第2のクロックのレートの信号にレート
変換するクロックレート変換回路であって、前記第2の
クロックの周波数の正の整数倍(N倍)の周波数を有す
る第3のクロックにより、前記第1のクロックをラッチ
する第1の論理回路と、前記第1の論理回路の出力をク
ロックとして、前記入力信号をラッチする第2の論理回
路と、前記第2の論理回路の出力が供給される、前記第
3のクロックで動作するローパスフィルタと、前記第3
のクロックが供給され、前記ローパスフィルタの出力を
1/Nに間引いて、前記第2のクロックのレートの信号
を出力する1/N間引き回路とより構成したことを特徴
とするレート変換回路を提供するものである。
【0013】
【実施例】図1に一実施例の構成を図示し、以下その内
容を説明する。12〜15,17はそれぞれDフリップ
フロップ(以下、DFF)である。DFF12,13,
15,17では、各端子Dに入力されるデータは、各端
子CKに入力されるクロックによりラッチされて各端子
Qより出力される。DFF14は端子Qに反転したデー
タが出力される以外は前記DFFと同じである。
【0014】端子10に入来した入力信号列IN(第1
のクロックCK1により標本化された信号)は、DFF
12の端子Dに供給される。DFF12の出力はDFF
13(第2の論理回路)の端子Dに供給され、DFF1
3の出力はDFF15の端子Dに供給され、DFF15
の出力はLPF16に供給される。LPF16の出力は
DFF17の端子Dに供給され、DFF17の出力は出
力信号(OUT)として端子19から外部に出力され
る。
【0015】一方、端子11に入来した入力クロックC
K1(第1のクロック)は、DFF12の端子CKに供
給されると共に、DFF14(第1の論理回路)の端子
Dに供給される。DFF14の出力はDFF13の端子
CKに供給される。端子20に入来したクロックCK3
(第3のクロック)は、DFF14,15、LPF16
のCK端子に供給されると共に、1/N回路18に供給
される。1/N分周器18の出力はDFF17のCK端
子に供給されると共に、端子21に供給される。DFF
17と1/N分周器18とが1/N間引き回路を成す。
【0016】クロックCK3の周波数は、クロックCK
2(第2のクロック)のN倍(正の整数倍)に設定され
ており、さらに少なくともCK1の2倍以上の周波数で
ある。
【0017】図2に、入力信号(IN)列D0,D1,D2,
D3,…に対する図1中の各点(A),(D),(B),
(C)での信号、及びクロックCK1,CK3のタイミ
ングの一例を示す。なお、図1中に示す全てのDFF
は、入力されるクロックの立ち上がりエッジで動作する
ものとする。
【0018】(D)点のクロック波形には、図2(D)
の斜線に示すようにHまたはLレベルに定まらない部分
が生ずる。これは、DFF14の動作において、CK1
のレベルのセットアップタイムとホールドタイムとが、
CK3の立ち上がりエッジに対し充分に確保できない場
合に生じる。
【0019】一方、(D)点の立ち上がりエッジに対す
る(A)点のデータのセットアップタイムは、CK1の
Hレベルの期間からCK3の周期を減じた値以上に、ホ
ールドタイムはCK1のLレベルの期間からCK3の周
期を減じた値以上になる。従って、DFF13は、セッ
トアップタイムとホールドタイムとが常に十分に確保さ
れる。
【0020】ここで、DFFに入力されるクロックの立
ち上がりエッジから出力データが変化を開始するまでの
遅延期間をdとすると、CK3の立ち上がりエッジに対
する(B)点のデータのセットアップタイムは、CK3
の周期から2倍のdを減じた値に、ホールドタイムは2
倍のdの値になる。従って、DFF15もセットアップ
タイムとホールドタイムとが常に十分に確保される。
【0021】非同期のCK1,CK3によるレート変換
によって、入力データINは図2(C)に示すデータ
(図1中の(C)点の信号)に変換される。斜線で示す
部分がD1 、またはD2 の不確定な値になる。これは、
前述した通りDFF14の動作において、CK3に対し
CK1のセットアップタイム、ホールドタイムが確保さ
れないためである。この現象は一種の位相ひずみを生じ
ることになり、不要な高調波のスペクトルが発生するこ
とになる。
【0022】図3は、上記した現象(不要な高調波のス
ペクトル発生の現象)を周波数スペクトルで示した図で
ある。
【0023】図3(a)は、入力信号IN(サンプリン
グ周波数f1)の信号列x1,x2,…のスペクトラム
の一例を示したものである。図3(b)は、図1に示す
(C)点の信号のスペクトラムであり、クロック周波数
f3(CK3のサンプリング周波数)に変換された信号
のスペクトラムである。図3(b)において、0〜f3
の間の斜線で示す部分は、図3(a)に示す周波数f1
の整数倍の高調波成分(データが1次ホールドされ振幅
は小さくなる)と、前述した位相変動に起因して発生す
る不要な高調波成分である。
【0024】図3(c)は、LPF16の周波数特性の
一例である。この特性により、LPF16の出力は、図
3(b)の斜線部分が除去された信号となる。LPF1
6の出力は、DFF17によりラッチされて端子19に
出力される。但し、DFF17のCK端子には、分周器
18からf3/N(Nは正の整数)の周波数のクロック
が入力されているので、DFF17の出力のレートはf
3/N=f2となる。従って、DFF17の出力のスペ
クトラムは、図3(d)に示すものとなる。
【0025】以上説明した動作により、入力信号IN
は、サンプリング周波数がf1からf2=f3/Nにレ
ート変換され、その信号スペクトラムは図3(a)から
(d)になる。
【0026】このように、本実施例のクロックレート変
換回路は、単純な回路構成であるにもかかわらず、任意
のクロック周波数比でのレート変換が可能であるので、
使い勝手が非常によい。さらに、このクロックレート変
換回路は、単純なロジック回路により構成できるので、
LSI化において、従来のようなA/D変換回路、D/
A変換回路、アナログのLPF、入出力の外部ピンが不
要となり、小規模のゲート規模でLSI化できるので、
より一層の低コスト化、小型化が図れる。
【0027】次に、このクロックレート変換回路をテレ
ビジョン信号処理回路に用いた場合のレート変換の一例
を示す。色副搬送周波数fsc=3579545Hz、
水平同期周波数fh=2/455*fsc=15734
Hzであるとし、入力信号のサンプリング周波数f1=
4*fsc=14.318MHzを、f2=1024*
fh=16. 112MHzにレート変換する場合、以下
のようになる。
【0028】クロックCK3の周波数f3は1/N分周
器18でのNを4とすると、f3=4*f2=64.4
48MHzになる。また、LPF16を9タップのトラ
ンスバーサルフィルタとし、各タップ係数を、(1/64,
4/64, 8/64, 12/64, 14/64,12/64, 8/64, 4/64, 1/64
)とすると、このLPF16の周波数特性は、図3
(c)に示す特性となる。周波数0の時の振幅に対し振
幅が1/2以上となる帯域は、約6.4MHzになる。
従って、f2=16.112MHzにレート変換された
信号のスペクトルは、帯域約6MHzの図3(d)に示
すスペクトルとなる。
【0029】なお、本実施例では、第1、第2の論理回
路、及び1/N間引き回路にDFFを用いたが、もちろ
ん信号をラッチできる他の論理回路を用いてもよい。
【0030】
【発明の効果】以上の通り、本発明のクロックレート変
換回路は、単純な回路構成であるにもかかわらず、任意
のクロック周波数比でのレート変換が可能であるので、
使い勝手が非常によい。さらに、このクロックレート変
換回路は、単純なロジック回路により構成できるので、
LSI化において、従来のようなA/D変換回路、D/
A変換回路、アナログのLPF、入出力の外部ピンが不
要となり、小規模のゲート規模でLSI化できるので、
より一層の低コスト化、小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の構成を示す図である。
【図2】実施例の動作タイミング図である。
【図3】実施例における信号スペクトラムを示す図であ
る。
【図4】第1従来例を説明するための図である。
【図5】第2従来例を示す図である。
【符号の説明】 12〜15,17 DFF(Dフリップフロップ) 16 LPF 18 1/N分周器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のクロックにより標本化された入力信
    号を、第2のクロックのレートの信号にレート変換する
    クロックレート変換回路であって、 前記第2のクロックの周波数の正の整数倍(N倍)の周
    波数を有する第3のクロックにより、前記第1のクロッ
    クをラッチする第1の論理回路と、 前記第1の論理回路の出力をクロックとして、前記入力
    信号をラッチする第2の論理回路と、 前記第2の論理回路の出力が供給される、前記第3のク
    ロックで動作するローパスフィルタと、 前記第3のクロックが供給され、前記ローパスフィルタ
    の出力を1/Nに間引いて、前記第2のクロックのレー
    トの信号を出力する1/N間引き回路とより構成したこ
    とを特徴とするクロックレート変換回路。
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