JP3323824B2 - クロック生成回路 - Google Patents

クロック生成回路

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JP3323824B2
JP3323824B2 JP04274299A JP4274299A JP3323824B2 JP 3323824 B2 JP3323824 B2 JP 3323824B2 JP 04274299 A JP04274299 A JP 04274299A JP 4274299 A JP4274299 A JP 4274299A JP 3323824 B2 JP3323824 B2 JP 3323824B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体の信号再
生に用いられるクロック信号を生成するクロック生成回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、デジタル記録再生装置のデータ再
生信号処理にはPRML(partial response maximum
likelihood:パーシャルレスポンスマキシマムライク
リーフッド)と呼ばれる信号処理がさかんに導入されて
いる。このデータ再生信号処理では信号処理がデジタル
でおこなわれ、クロック生成自体も、従来のアナログP
LL(phase locked loop )からデジタルPLLに変
化している。PRMLは、HDD(hard disk drive
:ハードディスクドライブ)では導入が進んでいる
が、光ディスク装置ではまだ導入には至っていない。H
DDで使用されているクロック生成回路はHDDでは問
題なく使用できるが、光ディスク装置で使用するには問
題がある。
【0003】例えば、CD(compact disk :コンパク
トディスク)、或いはDVD(digital versatile di
sk:デジタルバーサタイルディスク)等では、ディスク
自体はCLV(constant linear velocity)再生用に
作られているが、実際にはCAV(constant angular
velocity )で再生したり、スピンドル回転数がCLV
に達する以前にデータを読むジッターフリー再生が要求
される。その結果、CD、DVDではHDDと比較し
て、広い周波数範囲で連続してPLLをかける性能が必
要となる。
【0004】CD或いはDVD等の光ディスクでは、デ
ータ判定にアナログコンパレータによる2値判別器が使
われてきた。また、判別を行うためのタイミングクロッ
ク生成にアナログPLLが用いられていた。これらの信
号処理は一般にアナログでおこなわれる為にアナログリ
ードチャネルと呼ばれる。一方、最近のHDD等のデジ
タル記録機器のデータ判定には、PRMLという信号処
理方式が導入されている。PRMLではデジタル値によ
るデータ判定を行い、信号処理もデジタルで行うため
に、デジタルリードチャネルと呼ばれる。デジタルリー
ドチャネルでは判別を行うためのタイミングクロック生
成にデジタルPLLを使用する。
【0005】従来例としてHDD等で使用されているデ
ジタルPLLについて説明する。図15は、従来のデジ
タルPLLシステムによるクロック生成回路1000を
備えた再生装置の構成を示すブロック図である。クロッ
ク生成回路1000は、マスターPLL1100と、位
相比較器4と、ループフィルタ5と、密制御用デジタル
/アナログ変換器6と、スレーブ電圧制御発振器110
6とを備え、マスターPLL1100は、1/N分周器
1101と、位相比較器1102と、ループフィルタ1
103と、マスター電圧制御発振器1104と、1/M
分周器1105とを備える。
【0006】読み取りヘッド2は、記録媒体1からアナ
ログ信号を読み出す。アナログ/デジタル変換器3は、
クロック生成回路1000から供給されたクロック信号
に同期して、読み出されたアナログ信号をデジタル信号
に変換し、デジタルデータを再生信号として出力する再
生回路(図示せず)、及びクロック生成回路1000の
位相比較器4に出力する。位相比較器4は、クロック生
成回路1000で生成されたサンプリングクロック信号
に同期して、デジタル信号の位相誤差を抽出し、ループ
フィルタ5へ出力する。
【0007】ループフィルタ5は、位相誤差をフィルタ
リングし、デジタル発振指令信号に変換し、密制御用デ
ジタル/アナログ変換器6に出力する。密制御用デジタ
ル/アナログ変換器6は、デジタル発振指令信号を、デ
ジタル発振指令信号に比例したアナログ電圧のアナログ
発振指令信号に変換し、スレーブ電圧制御発振器110
6に出力する。
【0008】スレーブ電圧制御発振器1106は、広い
発振レンジを持っており、完全にロックしたクロックを
生成するために、発振周波数の設定が、2段階で制御さ
れている。つまり、マスターPLL1100がスレーブ
電圧制御発振器1106の発振レンジの粗周波数を設定
し、密制御用デジタル/アナログ変換器6が、周波数の
微調整をする。
【0009】1/N分周器1101は、REFクロック
をN分周し、位相比較器1102は、N分周されたRE
Fクロックと、1/M分周器1105によってM分周さ
れた信号との位相を合わせ、PLLシンセサイザを構成
する。1/M分周器1105は、マスター電圧制御発振
器1104から出力される信号をM分周する。ループフ
ィルタ1103は、位相比較器1102から出力される
信号をフィルタリングし、マスター電圧制御発振器11
04と、スレーブ電圧制御発振器1106とに出力す
る。
【0010】HDDはディスク回転速度が一定であり、
線速度が外周になるほど高速である。このような状況下
で線記録密度を高めるために、HDDは、ゾーンビット
レコーディングという手法をとる。ゾーンビットレコー
ディングは、ディスクをいくつかのゾーンに分割し、記
録レートを変えて記録する方法である。つまり、外周ゾ
ーンほど記録レートが高く、内周にいくほど記録レート
が低いので、クロック生成回路から出力されるクロック
信号の中心周波数はゾーンに合わせて変える必要があ
る。そこで、マスターPLL1100は、N、Mパラメ
ータを変化させ、マスター電圧制御発振器1104の発
振周波数を制御し、スレーブ電圧制御発振器1106の
中心周波数を設定する。
【0011】つまり、マスターPLL1100は、再生
される信号の中心周波数に近い周波数に、スレーブ電圧
制御発振器1106の発振周波数を粗く設定し(粗制
御)、密制御用デジタル/アナログ変換器6で再生信号
に完全にロックしたクロックを生成する(密制御)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
デジタルPLLシステムは粗い制御の切換ポイントで、
PLLを連続してかけることができないという問題点が
ある。従来のデジタルPLLシステムは、HDDのよう
にCAV(角速度一定)でゾーンビットレコーディング
を行ったものをCAVで読み出す場合には問題にならな
い。ところが、DVD等の光ディスクのように、CLV
(線速度一定)で記録されたものをCAVで読み出すC
AV再生、CLVの速度にスピンドルが達する以前に読
み出しを行うジッターフリー再生等においては、再生信
号の中心周波数が連続的に変化し、PLLも中心周波数
変化範囲内で常に連続的に追従する必要がある。ところ
が従来例のデジタルPLLでは連続的に追従することが
できない。つまり、従来例のデジタルPLLシステムで
は粗い制御の切換ポイントが不連続になりPLLの連
続性が維持できない。
【0013】従来例のデジタルPLLシステムでは、周
波数の粗調整にシンセサイザの分周比N、Mを変化させ
る必要がある。N、Mを変化させる場合、タイミング的
に同時にN、Mパラメータを切り換えることは困難であ
るし、たとえN、Mパラメータを同時に切り換えられた
としても、中心周波数は切換時大きくシフトすると共に
発振位相の連続性が失われる。粗調整切換での中心周波
数のシフトの結果、密調整を行うPLLでは制御できな
くなり、位相ロックが外れる。位相ロックが外れるとク
ロック生成ができなくなり、データ再生もできなくな
る。
【0014】このように、HDDで使われている従来の
デジタルPLLをDVD等の光ディスクに適用しても、
CAV再生あるいはCLVのジッターフリー再生に必要
な、広い周波数範囲を連続してPLLをかけることがで
きないという問題点があった。本発明は上記の課題を解
決するためになされたものであり、広い周波数範囲を連
続してロックできるクロック生成回路を提供することを
目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係るクロック生成回路は、記録媒体の信
号再生に用いられるクロック信号を生成するクロック生
成回路において、記録媒体から読み出されたアナログ信
号の変換によって得られたデジタル信号の位相誤差信号
を抽出する位相比較器と、位相誤差信号のフィルタリン
グを行うループフィルタと、ループフィルタでフィルタ
リングされた信号をアナログ信号に変換する密制御用デ
ジタル/アナログ変換器と、ループフィルタでフィルタ
リングされた信号が予め設定された範囲から外れている
か否かを検出するレンジ検出器と、レンジ検出器の検出
結果を基に変調基準信号を生成する単調増減器と、変調
基準信号を所定の語長に変換するパルス幅変調器と、予
め設定された周波数設定値とパルス幅変調器によって変
換された信号とを加算する加算器と、加算器によって得
られた信号をアナログ信号に変換する粗制御用デジタル
/アナログ変換器と、粗制御用デジタル/アナログ変換
器によって変換されたアナログ信号の高域成分をカット
する低域通過フィルタと、密制御用デジタル/アナログ
変換器から出力されるアナログ信号と、低域通過フィル
タを通過したアナログ信号とを加算するアナログ加算器
と、アナログ加算器によって得られた信号に比例した周
波数でクロック信号を出力する電圧制御発振器と、を備
えることを特徴とする。
【0016】また、請求項2に係るクロック生成回路
は、請求項1に記載のクロック生成回路において、パル
ス幅変調器が、デルタシグマ変調で構成されることを特
徴とする。
【0017】また、請求項3に係るクロック生成回路
は、記録媒体の信号再生に用いられるクロック信号を生
成するクロック生成回路において、記録媒体から読み出
されたアナログ信号の変換によって得られたデジタル信
号から位相誤差信号を抽出する位相比較器と、位相誤差
信号のフィルタリングを行うループフィルタと、ループ
フィルタによってフィルタリングされた信号にゼロ内挿
オーバサンプルをおこなうオーバーサンプル器と、オー
バーサンプル器によってゼロ内挿オーバサンプルされた
データの補間をおこなう補間器と、補間器によって補間
された信号を多値デルタシグマ変調信号に変換する多値
デルタシグマ変調器と、多値デルタシグマ変調信号をア
ナログ信号に変換する粗制御用デジタル/アナログ変換
器と、粗制御用デジタル/アナログ変換器から出力され
たアナログ信号の高域成分をカットする低域通過フィル
タと、低域通過フィルタを通過した信号に比例した周波
数でクロック信号を出力する電圧制御発振器と、を備え
ることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】実施の形態1. 以下、本発明の実施の形態1によるクロック生成回路に
ついて、図面を参照しながら説明する。尚、図15と同
様の構成については、同じ参照番号を付与する。図1
は、実施の形態1のクロック生成回路100を備えた、
記録媒体1の再生装置の一構成を示すブロック図であ
る。クロック生成回路100は、位相比較器4、ループ
フィルタ5、密制御用デジタル/アナログ変換器6、ア
ナログ加算器7、電圧制御発振器8、レンジ検出器9、
単調増減器10、パルス幅変調器11、加算器12、粗
制御用デジタル/アナログ変換機13、及び低域通過フ
ィルタ14を備える。
【0019】読み取りヘッド2は、記録媒体1からアナ
ログ再生信号を検出し、アナログ/デジタル変換器3に
出力する。アナログ/デジタル変換器3は、クロック生
成回路100から供給されたクロック信号に同期して、
アナログ再生信号をサンプリングしてデジタル再生信号
に変換し、デジタル再生信号を再生信号として出力する
再生回路(図示せず)、及びクロック生成回路100の
位相比較器4に出力する。
【0020】位相比較器4は、クロック信号のタイミン
グでサンプリングされたデジタル再生信号から位相誤差
信号を抽出し、ループフィルタ5に出力する。ループフ
ィルタ5は、完全積分成分と比例成分の加算で構成さ
れ、位相誤差信号をフィルタリングし、密制御用デジタ
ル/アナログ変換器6と、レンジ検出器9とに出力す
る。
【0021】密制御用デジタル/アナログ変換器6は、
位相誤差から発信周波数を細かく制御するためのデジタ
ル/アナログ変換器であり、入力された信号をアナログ
信号に変換してアナログ加算器7に出力する。レンジ検
出器9は、密制御デジタル/アナログ変換器6の入力レ
ンジオーバーを検出する機能を有し、検出結果を単調増
減器10に出力する。
【0022】単調増減器10とパルス幅変調器11は、
粗制御用デジタル/アナログ変換器13のLSB(Leas
t Significant Bit ;最下位ビット)の変化を制御し、
最終的に電圧制御発振器8に入力される入力電圧の変化
をスムーズにするための信号処理を行う。単調増減器1
0は、アップダウンカウンタ(後述する)によって変調
基準信号を生成し、パルス幅変調器11は、変調基準信
号にデルタシグマ変調を施しパルス幅変調信号とする。
【0023】パルス幅変調器11からの出力は加算器1
2に入力され、加算器12は、パルス幅変調器出力と、
予め設定された周波数設定値とを加算することによって
粗制御用デジタル/アナログ変換器13の入力信号を生
成する。粗制御用デジタル/アナログ変換器13は、粗
い周波数制御を行うためのデジタル/アナログ変換器で
あり、粗制御用デジタル/アナログ変換器13は、デジ
タル加算器12の出力をアナログ信号に変換し、低域通
過フィルタ14に出力する。
【0024】低域通過フィルタ14は、入力されたアナ
ログ信号の高域成分を除去し、アナログ加算器7に出力
する。アナログ加算器7は、低域フィルタ14の出力と
密制御用デジタル/アナログ変換器6の出力とを加算
し、電圧制御発振器8に出力する。電圧制御発振器8
は、入力電圧に比例した周波数の発振を行う。電圧制御
発振器8の出力は、クロック信号として、アナログ/デ
ジタル変換器3だけでなく、その他のアナログ/デジタ
ル変換器、デジタル/アナログ変換器、及びクロック信
号を必要とする全てのデジタル回路に供給される。
【0025】次に、図2〜4を使って位相比較器4の説
明を行う。図2は位相比較器4の構成を示すブロック図
である。位相比較器4は、レベル判定器21、第1の1
T遅延器22、第2の1T遅延器23、第1の乗算器2
4、第2の乗算器25、及び減算器26を備える。位相
比較器4に入力されたデジタル再生信号は、第1の1T
遅延器22と、第2の乗算器25と、レベル判定器21
とに入力される。第1および第2の1T遅延器22、2
3は、1サンプリングクロックの時間(以下、1T)の
遅延を行う。
【0026】レベル判定器21は、パーシャルレスポン
スの型に応じたレベル判定を行い、レベル判定信号QV
[k]を第2の1T遅延器23と乗算器24とに出力す
る。第1の乗算器24は、1T遅延させたデジタル再生
信号V[k−1]とレベル判定信号QV[k]の乗算を
おこない、その結果QV[k]*V[k−1]を出力す
る。第2の乗算器25は、1T遅延させたレベル判定信
号QV[k−1]とデジタル再生信号V[k]との乗算
を行い、その結果QV[k−1]*V[k]を出力す
る。第1および第2の乗算器24、25の出力は減算器
26に入力され、減算器26は、位相誤差信号QV[k
−1]*V[k]- QV[k]*V[k−1]を算出
し、出力する。
【0027】図3及び図4は、位相比較器4における位
相誤差検出アルゴリズムを説明するための信号波形を示
した図である。図3は、位相が合致した場合のサンプリ
ング波形と、サンプリングクロック波形を示す図であ
る。アナログ/デジタル変換器3は、再生アナログ信号
をクロック信号のタイミングでサンプリングする。従っ
て、位相が合致した場合、アナログ/デジタル変換器3
より供給された値の正から負あるいは負から正への変化
するポイント(ゼロクロスポイント)とサンプリングポ
イントが一致する。位相誤差の基本原理は、本来ゼロク
ロスポイントにあるべきサンプリングポイントとゼロク
ロスポイントとのずれ量を検出することである。図3の
ように位相が合致すれば、位相誤差は零である。
【0028】図4は、位相がずれた場合のサンプリング
波形と、サンプリングクロック波形を示す図である。位
相がずれると、サンプリングポイントがゼロクロスポイ
ントからずれる。位相誤差は、サンプリングポイントと
ゼロクロスポイントとのずれを、上述のレベル判定値を
用いて求める。
【0029】図5はループフィルタ5の構成を示すブロ
ック図である。ループフィルタ5は、第1の加算器2
7、1T遅延器28、第1の係数乗算器(GB)29、
第2の係数乗算器(GA)30、及び第2の加算器31
とを備える。ループフィルタ5に入力された位相誤差信
号は、第2の係数乗算器30と第1の加算器27とに入
力される。第1の加算器27は、入力された位相差信号
と、1T遅延器28から出力される1T遅延した信号と
を加算する。1T遅延器28は、加算器27から出力さ
れる信号を、1T遅延させて、第1の係数乗算器29と
第1の加算器27とに出力する。ループフィルタ5は、
位相誤差信号を完全積分系と比例系との加算処理をおこ
なう。つまり、第1の係数乗算器29は完全積分系のゲ
インを設定し、第2の係数乗算器30は比例系のゲイン
を設定する。
【0030】第2の加算器31は、第1および第2の係
数乗算器29、30との出力を加算して、ループフィル
タ信号として出力する。ループフィルタ5は完全積分系
の加算成分を含むので、そのとりうる値は理論的には無
限で、一定の誤差信号が出続ければ、ループフィルタ5
の出力は増加しつづける。しかし実際は、位相誤差を出
力する密制御用デジタル/アナログ変換器6の分解能は
有限であり、通常例えば8ビット程度である。従って、
仮に、8ビット程度を密制御用に充当した場合、周波数
制御レンジはプラスマイナス5パーセント程度になる。
【0031】図6はレンジ検出器9の構成を示すブロッ
ク図である。レンジ検出器9は、第1および第2の比較
器32、33と、アップダウン制御器34とを備える。
レンジ検出器9に入力されたループフィルタ出力は第1
および第2の比較器32、33に入力される。
【0032】第1の比較器32は、予め設定されたレン
ジ設定値のトップとループフィルタ出力との比較を行
い、比較結果をアップダウン制御器34に入力する。第
2の比較器33は、予め設定されたレンジ設定値のボト
ムとループフィルタ出力との比較を行い、比較結果をア
ップダウン制御器34に入力する。アップダウン制御器
34は、入力される比較結果を基に、アップ信号又はダ
ウン信号を生成し、単調増減器10に出力する。
【0033】図7は、レンジ検出器9のレンジの概念を
例示した図である。図7では密制御デジタル/アナログ
変換器6の分解能を8ビットとし、密制御デジタル/ア
ナログ変換器6の入力レンジは−128から127とす
る。また、入力レンジの範囲内から、トップとボトムの
値が予め設定されている。アップダウン制御器34は、
第1の比較器32からループフィルタ出力がトップレン
ジ設定値を越えているという結果を受けると、アップ信
号を出力し、第2の比較器33からループフィルタ出力
がボトムレンジ設定値を下回っているという結果を受け
ると、ダウン信号を出力する。
【0034】図8は、単調増減器10の構成を示すブロ
ック図である。レンジ検出器9から出力されるアップ信
号又はダウン信号は、トリガ発生器35に入力される。
トリガ発生器35は、アップ信号またはダウン信号を受
けてトリガ信号をアップダウンカウンタ36に出力す
る。アップダウンカウンタ36は、トリガ信号を受ける
と、入力される基準クロックを一定の期間アップ方向あ
るいはダウン方向にカウントを行い、カウントされた基
準クロックを基に変調基準信号を生成する。パルス幅変
調器11の構成は様々なものが考えられるが、本実施例
ではデルタシグマ変調を用いてパルス幅変調を行うこと
にする。
【0035】図9は、デルタシグマ変調を用いたパルス
幅変調器11の構成を示すブロック図である。パルス幅
変調器11は、減算器37、加算器38、第1の1T遅
延器39、量子化器40、及び第2の1T遅延器41を
備える。単調増減器10から出力される変調基準信号
は、減算器37に入力される。
【0036】減算器37は、変調基準信号から、量子化
器40の信号を第2の1T遅延器41により1T遅延さ
せたフィードバック信号を減算する。加算器38は、減
算器37から出力された減算値と、加算器38の出力を
1T遅延器39で遅延させたフィードバック信号とを加
算する。量子化器40は、加算器38から出力される加
算値を2値に量子化する。以上のようなデルタシグマ変
調に基づく構成によって、変調基準信号はパルス幅に変
調される。
【0037】図10は、レンジ検出器9、単調増減器1
0、パルス幅変調器11、低域通過フィルタ14の各出
力の波形で、上から順に、レンジ検出器9から出力され
るアップ信号、レンジ検出器9から出力されるダウン信
号、単調増減器10から出力される変調基準信号、パル
ス幅変調器11から出力される変調信号、低域通過フィ
ルタ14から出力される低域フィルタ出力信号の波形が
示されている。
【0038】図10からもわかるように、低域通過フィ
ルタ出力信号は、粗制御用デジタル/アナログ変換器1
3の1LSBの分解能より高い分解能で電圧を変化さ
せ、結果的に電圧制御発振器8の入力電圧の時間的変化
の割合を小さくする。電圧制御発振器8に入力される入
力電圧の時間変化割合を小さくしないと、電圧制御発振
器8の発振周波数が急激に変化し、密制御用デジタル/
アナログ変換器で構成されるループは追従することが
できずに、PLLが外れてしまう。例えば、レンジ検出
器9から出力されるアップ信号及びダウン信号によって
直接粗制御用デジタル/アナログ変換器13をインクリ
メントあるいはデクリメントした場合、粗制御用デジタ
ル/アナログ変換器13のlLSB相当の電圧が変化
し、電圧制御発振器8の発振周波数は粗制御用デジタル
/アナログ変換器13の1LSB相当の周波数が急激に
変化するので、密制御用デジタル/アナログ変換器
構成されるループは追従することができずに、PLLが
外れてしまう。
【0039】本実施形態では、単調増減器10、パルス
幅変調器11を設けることによって、粗制御デジタル/
アナログ変換器13の分解能以上に電圧制御発振器8の
入力電圧をコントロールし、また電圧制御発振器8の入
力電圧の時間変化割合を小さくする。従って、密制御用
デジタル/アナログ変換器6の入力レンジオーバーを避
けるために、粗制御用デジタル/アナログ変換器13の
レンジが変化しても、PLLが外れることなく連続的に
良好なクロック生成が行える。また、広い周波数範囲を
連続してロックすることができるクロック生成回路を提
供でき、制御可能全周波数領域にわたり、連続してクロ
ック再生がおこなえるクロック生成回路を提供できる。
また、本実施の形態1によれば、平滑でかつ安定に変化
する変調信号をパルス幅変調器から出力できる。
【0040】実施の形態2.図11は、実施の形態2に
よるクロック生成回路200を備えた、記録媒体1の再
生装置の構成を示すブロック図である。図1と同様の構
成には同じ番号を付している。読み取りヘッド2は、記
録媒体1から信号を読み出し、アナログ/デジタル変換
器3に出力する。アナログ/デジタル変換器3は、クロ
ック生成回路200の分周器20から出力されるクロッ
ク信号に基づき、アナログ再生信号をデジタル再生信号
に変換する。
【0041】クロック生成回路200は、位相比較器
4、ループフィルタ5、オーバーサンプル器15、補間
器16、多値デルタシグマ変調器17、粗制御用デジタ
ル/アナログ変換器18、低域通過フィルタ19、電圧
制御発振器8、及び分周器20を備える。
【0042】デジタル再生信号は位相比較器4に入力さ
れ、位相比較器4は、クロック信号のタイミングでサン
プリングされたデジタル再生信号から位相誤差信号を抽
出する。ループフィルタ5は、完全積分成分と比例成分
の加算で構成され、位相比較器4で求められた位相誤差
をフィルタリングする。
【0043】オーバーサンプル器15は、ループフィル
タ5によってフィルタリングされた位相誤差信号に対し
て、所定のレートでゼロ詰めオーバーサンプルを施す。
補間器16は、オーバーサンプル器15の出力に補間処
理を施す。補間器16はFIR(Finite Impulse Respo
nce)フィルタで構成され、ゼロ詰めされたデータのナイ
キスト補間を行う。補間器16の出力は多値デルタシグ
マ変調器17に入力される。多値デルタシグマ変調器1
7は、粗制御用デジタル/アナログ変換器18の量子化
分解能に合わせた分解能の変調信号を生成する。粗制御
用デジタル/アナログ変換器18は、多値デルタシグマ
変調器17からの変調信号をアナログ信号に変換する。
低域通過フィルタ19は、1次のアナログフィルタで構
成でき、粗制御用デジタル/アナログ変換器18からの
アナログ信号にフィルタリングを施す。
【0044】電圧制御発振器8は、低域通過フィルタ1
9の出力を基に、オーバーサンプリングクロック信号を
出力する。電圧制御発振器8から出力するオーバーサン
プリングクロック信号は、分周器20、オーバーサンプ
リング系のデジタルブロックであるオーバーサンプル器
15、補間器16、多値デルタシグマ変調器17、粗制
御用デジタル/アナログ変換器18に入力される。アナ
ログ/デジタル変換器3、位相比較器4、ループフィル
タ5は実施例1の構成を参照すること。
【0045】図12はオーバーサンプル器15の構成を
示すブロック図である。オーバーサンプル器15は、セ
レクタ42、Nビットカウンタ44、及びレート変換器
43を備える。セレクタ42には、ループフィルタ5出
力のTレートの位相誤差信号と、ゼロデータと、セレク
トコントロール入力としてNビットカウンタ44出力の
セレクト信号とが入力される。ここでNはオーバーサン
プリング比をあらわす。セレクタ42は、Nビットカウ
ンタ44のセレクト信号を基に、位相誤差信号に対して
ゼロ詰めオーバーサンプルを施す。例えば、Nビットカ
ウンタ44の出力がN=4の場合には、data1、0、
0、0、data2 、0、0、0、data3 、0、
0、....のようなデータ列になる。レート変換器4
3は、オーバーサンプリングクロックによって、セレク
タ42の出力、すなわちゼロ詰めデータをラッチし、オ
ーバサンプル位相誤差信号として出力する。
【0046】図13は、補間器16の構成を示すブロッ
ク図である。補間器16は、4つのT/N遅延器45、
46、47、48と、5つの乗算器49、50,51、
52、53とを備える。なお、T/N遅延器と乗算器の
個数は、この限りでない。オーバーサンプル器15から
出力されるオーバーサンプル位相誤差信号は第1のT/
N遅延器45と第1の乗算器49とに入力される。第1
のT/N遅延器45の出力は、第2のT/N遅延器46
と第2の乗算器50とに入力され、第2のT/N遅延器
46の出力は、第3のT/N遅延器47と第3の乗算器
51に入力され、第3のT/N遅延器47の出力は、第
4のT/N遅延器48と第4の乗算器52に入力され、
第4のT/N遅延器48の出力は第5の乗算器53に入
力される。第1から第5までの乗算器49、50、5
1、52、53の出力は加算器54に入力され、加算器
54よりKビット補間出力信号として出力される。K
は、加算器54から出力されるデータのビット数を表
す。
【0047】ここで、第1及び第5の乗算器49、53
の乗算係数a、第2および第4の乗算器50、52の乗
算係数b、及び第3の乗算器51の乗算係数は、それ
ぞれナイキストの補間定数であり次式で与えられる。 a=sin(PI/(2*N ))/(PI/(2*N )) b=sin(PI/(1*N ))/(PI/(1*N )) c=sin(PI/(0*N ))/(PI/(0*N )) 図14は多値デルタシグマ変調器17の構成を示すブロ
ック図である。多値デルタシグマ変調器17は、減算器
55、加算器56、第1の1T遅延器57、Lビット量
子化器58、及び第2の1T遅延器59を備える。減算
器55は、補間器16から出力されるKビット補間出力
信号から、Lビット変調信号を第2の1T遅延器59に
より遅延して得られたフィードバック信号を減算する。
加算器56は、減算器55の出力と、加算器56の出力
を第1の1T遅延器57で遅延させたフィードバック信
号とを加算する。加算器56の出力は、Lビット量子化
器58と第1の1T遅延器57とに入力される。
【0048】Lビット量子化器58は、加算器56の出
力、すなわちKビット変調基準信号をデルタシグマ変調
によってLビットに量子化する。ここでK、Lの関係は
K>Lであり、例えば多値デルタシグマ変調器17が接
続される粗制御用デジタル/アナログ変換器18の分解
能が8ビットであったならば、L=8である。この時の
補間器16から出力される出力信号は9ビット以上であ
る。LとKの限界比はオーバサンプル周波数と制御帯域
の関係から決定される。
【0049】実施の形態2ではループフィルタ5の出力
をオーバーサンプル器15でオーバサンプリングし、さ
らに補間器16で補間をおこなったKビット補間出力を
多値デルタシグマ変調器17でLビット信号にビットダ
ウンすることによって、粗制御デジタル/アナログ変換
18の分解能以上に電圧制御発振器8の入力電圧をコ
ントロールすることができ、粗い分解能のデジタル/ア
ナログ変換器を使っても周波数引き込み範囲の広い良好
なクロック生成回路を実現できる。また、本実施の形態
2によれば、平滑でかつ安定に変化する変調信号を多値
デルタシグマ変調器から出力できる。
【0050】
【発明の効果】本発明のクロック生成回路は、記録媒体
から読み出されたアナログ信号の変換によって得られた
デジタル信号の位相誤差信号を抽出する位相比較器と、
位相誤差信号のフィルタリングを行うループフィルタ
と、ループフィルタでフィルタリングされた信号をアナ
ログ信号に変換する密制御用デジタル/アナログ変換器
と、ループフィルタでフィルタリングされた信号が予め
設定された範囲から外れているか否かを検出するレンジ
検出器と、レンジ検出器の検出結果を基に変調基準信号
を生成する単調増減器と、変調基準信号を所定の語長に
変換するパルス幅変調器と、予め設定された周波数設定
値とパルス幅変調器によって変換された信号とを加算す
る加算器と、加算器によって得られた信号をアナログ信
号に変換する粗制御用デジタル/アナログ変換器と、粗
制御用デジタル/アナログ変換器によって変換されたア
ナログ信号の高域成分をカットする低域通過フィルタ
と、密制御用デジタル/アナログ変換器から出力される
アナログ信号と、低域通過フィルタを通過したアナログ
信号とを加算するアナログ加算器と、アナログ加算器に
よって得られた信号に比例した周波数でクロック信号を
出力する電圧制御発振器と、を備える。
【0051】従って、レンジ検出器で密制御デジタル/
アナログ変換器の入力オーバレンジを検知し、単調増減
器、パルス幅変調処理を施すことによって粗制御デジタ
ル/アナログ変換器の分解能以上に電圧制御発振器の入
力電圧をコントロールすることができる。たとえ密制御
用デジタル/アナログ変換器の入力レンジがオーバーし
そうになり粗制御用デジタル/アナログ変換器を変化さ
せた場合においてもPLLが外れることなく連続的に良
好なクロック生成が行え、広い周波数範囲を連続してロ
ックすることができるクロック生成回路を提供すること
ができ、制御可能全周波数領域にわたり、連続してクロ
ック再生がおこなえるクロック生成回路を提供できる。
【0052】また、本発明によるクロック生成回路は、
記録媒体から読み出されたアナログ信号の変換によって
得られたデジタル信号から位相誤差信号を抽出する位相
比較器と、位相誤差信号のフィルタリングを行うループ
フィルタと、ループフィルタによってフィルタリングさ
れた信号にゼロ内挿オーバサンプルをおこなうオーバー
サンプル器と、オーバーサンプル器によってゼロ内挿オ
ーバサンプルされたデータの補間をおこなう補間器と、
補間器によって補間された信号を多値デルタシグマ変調
信号に変換する多値デルタシグマ変調器と、多値デルタ
シグマ変調信号をアナログ信号に変換する粗制御用デジ
タル/アナログ変換器と、粗制御用デジタル/アナログ
変換器から出力されたアナログ信号の高域成分をカット
する低域通過フィルタと、低域通過フィルタを通過した
信号に比例した周波数でクロック信号を出力する電圧制
御発振器と、を備えている。
【0053】従って、ループフィルタ出力にゼロ内挿し
オーバサンプルをおこない補間をおこない、さらには多
値デルタシグマ変調することによって粗制御デジタル/
アナログ変換器の分解能以上に電圧制御発振器の入力電
圧をコントロールすることができるという特長があり、
その結果、広い周波数範囲を連続してロックすることが
できるクロック生成回路を提供することができる。さら
に、密制御用デジタル/アナログ変換器を必要とせず、
デジタル/アナログ変換器は粗制御用のみとなり構成が
シンプルになるといった特徴もある。また、本発明によ
れば、平滑でかつ安定に変化する変調信号をパルス幅変
調器又は多値デルタシグマ変調器から出力できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1のクロック生成回路100を備え
た、記録媒体1の再生装置の一構成を示すブロック図で
ある。
【図2】位相比較器4の構成を示すブロック図である。
【図3】位相が合致した場合のサンプリング波形と、サ
ンプリングクロック波形を示す図である。
【図4】位相がずれた場合のサンプリング波形と、サン
プリングクロック波形を示す図である。
【図5】ループフィルタ5の構成を示すブロック図であ
る。
【図6】レンジ検出器9の構成を示すブロック図であ
る。
【図7】レンジ検出器9のレンジの概念を例示した図で
ある。
【図8】単調増減器10の構成を示すブロック図であ
る。
【図9】パルス幅変調器11の構成を示すブロック図で
ある。
【図10】レンジ検出器9、単調増減器10、パルス幅
変調器11、低域通過フィルタ14の各出力の波形を示
す図である。
【図11】実施の形態2によるクロック生成回路200
を備えた、記録媒体1の再生装置の構成を示すブロック
図である。
【図12】オーバーサンプル器15の構成を示すブロッ
ク図である。
【図13】補間器16の構成を示すブロック図である。
【図14】多値デルタシグマ変調器17の構成を示すブ
ロック図である。
【図15】従来のデジタルPLLシステムによるクロッ
ク生成回路1000を備えた再生装置の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 記録媒体 2 読み取りヘッド 3 アナログ/デジタル変換器 4 位相比較器 5 ループフィルタ 6 密制御用デジタル/アナログ変換器 7 アナログ加算器 8 電圧制御発振器 9 レンジ検出器 10 単調増減器 11 パルス幅変調器 12 加算器 13 粗制御用デジタル/アナログ変換器 14 低域通過フィルタ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録媒体の信号再生に用いられるクロッ
    ク信号を生成するクロック生成回路において、 上記記録媒体から読み出されたアナログ信号の変換によ
    って得られたデジタル信号の位相誤差信号を抽出する位
    相比較器と、 上記位相誤差信号のフィルタリングを行うループフィル
    タと、 上記ループフィルタでフィルタリングされた信号をアナ
    ログ信号に変換する密制御用デジタル/アナログ変換器
    と、 上記ループフィルタでフィルタリングされた信号が予め
    設定された範囲から外れているか否かを検出するレンジ
    検出器と、 上記レンジ検出器の検出結果を基に変調基準信号を生成
    する単調増減器と、 上記変調基準信号を所定の語長に変換するパルス幅変調
    器と、 予め設定された周波数設定値と上記パルス幅変調器によ
    って変換された信号とを加算する加算器と、 上記加算器によって得られた信号をアナログ信号に変換
    する粗制御用デジタル/アナログ変換器と、 上記粗制御用デジタル/アナログ変換器によって変換さ
    れたアナログ信号の高域成分をカットする低域通過フィ
    ルタと、 上記密制御用デジタル/アナログ変換器から出力される
    アナログ信号と、上記低域通過フィルタを通過したアナ
    ログ信号とを加算するアナログ加算器と、 上記アナログ加算器によって得られた信号に比例した周
    波数でクロック信号を出力する電圧制御発振器と、を備
    えたクロック生成回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のクロック生成回路であ
    って、 上記パルス幅変調器は、デルタシグマ変調で構成される
    ことを特徴とするクロック生成回路。
  3. 【請求項3】 記録媒体の信号再生に用いられるクロッ
    ク信号を生成するクロック生成回路において、 上記記録媒体から読み出されたアナログ信号の変換によ
    って得られたデジタル信号から位相誤差信号を抽出する
    位相比較器と、 上記位相誤差信号のフィルタリングを行うループフィル
    タと、 上記ループフィルタによってフィルタリングされた信号
    にゼロ内挿オーバサンプルをおこなうオーバーサンプル
    器と、 上記オーバーサンプル器によってゼロ内挿オーバサンプ
    ルされたデータの補間をおこなう補間器と、 上記補間器によって補間された信号を多値デルタシグマ
    変調信号に変換する多値デルタシグマ変調器と、 上記多値デルタシグマ変調信号をアナログ信号に変換す
    る粗制御用デジタル/アナログ変換器と、 上記粗制御用デジタル/アナログ変換器から出力された
    アナログ信号の高域成分をカットする低域通過フィルタ
    と、 上記低域通過フィルタを通過した信号に比例した周波数
    でクロック信号を出力する電圧制御発振器と、を備えた
    クロック生成回路。
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