JP3361435B2 - Time counting circuit and PLL circuit - Google Patents

Time counting circuit and PLL circuit

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JP3361435B2
JP3361435B2 JP26828196A JP26828196A JP3361435B2 JP 3361435 B2 JP3361435 B2 JP 3361435B2 JP 26828196 A JP26828196 A JP 26828196A JP 26828196 A JP26828196 A JP 26828196A JP 3361435 B2 JP3361435 B2 JP 3361435B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】パルス信号のパルス間隔等の
時間を測定する時間計数回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a time counting circuit for measuring time such as pulse intervals of pulse signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】パルス信号のパルス間隔等の時間を測定
する時間計数回路は、ディジタル通信等の様々な分野に
おいて利用されている。また、更なる精度の向上及び動
作の安定化によって,周波数変調(FM)信号の復調や
LSIのバス信号の復調等の分野における応用が期待さ
れている。
2. Description of the Related Art Time counting circuits for measuring time such as pulse intervals of pulse signals are used in various fields such as digital communication. Further, further improvement of accuracy and stabilization of operation are expected to be applied in the fields of demodulation of frequency modulation (FM) signals and LSI bus signals.

【0003】特にFM信号の復調については、従来はバ
イポーラトランジスタからなるアナログ回路によって行
われていたが、FM復調回路に時間計数回路を用いる
と、時間計数回路はCMOSトランジスタによって構成
可能であるのでFM復調回路を他のディジタル回路と同
一チップ上に配置することができる。これにより、半導
体デバイスのコストを大幅に削減することができる。
Conventionally, demodulation of FM signals has conventionally been carried out by an analog circuit composed of bipolar transistors. However, if a time counting circuit is used in the FM demodulating circuit, the time counting circuit can be constituted by CMOS transistors, so that FM The demodulation circuit can be placed on the same chip as other digital circuits. As a result, the cost of the semiconductor device can be significantly reduced.

【0004】また、微小時間を正確且つ安定して測定可
能な時間計数回路をLSIのバス信号の復調に利用でき
るようになった場合、LSIのバス数を大幅に削減する
ことができる。
Further, when a time counting circuit capable of accurately and stably measuring a minute time can be used for demodulating an LSI bus signal, the number of LSI buses can be significantly reduced.

【0005】図14は従来の時間計数回路の一例の構成
を示す回路図である。図14において、80は基準クロ
ック信号が入力される端子、81は位相比較回路、82
は発振周波数制御回路、83は電源回路、84はカウン
タ回路、85は測定対象のパルス信号が入力される端
子、86はリング状に接続された奇数個のインバータか
らなるインバータリング、87はフリップフロップ列、
88はエンコーダ、89は信号処理回路、90は前記測
定対象のパルス信号のパルス間隔等を表す時間データが
出力される端子である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a conventional time counting circuit. In FIG. 14, 80 is a terminal to which a reference clock signal is input, 81 is a phase comparison circuit, and 82
Is an oscillation frequency control circuit, 83 is a power supply circuit, 84 is a counter circuit, 85 is a terminal to which a pulse signal to be measured is input, 86 is an inverter ring composed of an odd number of inverters connected in a ring shape, and 87 is a flip-flop. Columns,
Reference numeral 88 is an encoder, 89 is a signal processing circuit, and 90 is a terminal for outputting time data representing a pulse interval or the like of the pulse signal to be measured.

【0006】図14において、インバータリング86は
奇数個のインバータがリング状に接続されているため発
振し、この結果、信号の遷移が時間の経過と共に循環す
る。インバータリング86の出力信号は、端子85に入
力された測定対象のパルス信号の遷移のタイミングでフ
リップフロップ列87によって保持される。すなわち、
フリップフロップ列87の出力信号は、測定対象のパル
ス信号の遷移のタイミングにおける,インバータリング
86における信号遷移の位置を示す。したがって、フリ
ップフロップ列87の出力信号から測定対象のパルス信
号のパルス間隔等を求めることができる。フリップフロ
ップ列87の出力信号は、エンコーダ88によってイン
バータリング86における信号遷移の位置を表す2進数
データに変換される。また、カウンタ回路84は、イン
バータリング86を循環する信号遷移の周回数を計数す
る。信号処理回路89は、エンコーダ88から出力され
た2進数データ及びカウンタ回路84から出力された計
数データを基にして、測定対象のパルス信号のパルス間
隔等を表す時間データを演算して出力する(電子情報通
信学会,信学技報,ICD93−77(1993−0
8),“時間/数値変換LSI”参照)。
In FIG. 14, the inverter ring 86 oscillates because an odd number of inverters are connected in a ring shape, and as a result, signal transitions circulate with the passage of time. The output signal of the inverter ring 86 is held by the flip-flop train 87 at the transition timing of the pulse signal to be measured, which is input to the terminal 85. That is,
The output signal of the flip-flop train 87 indicates the position of the signal transition in the inverter ring 86 at the transition timing of the pulse signal to be measured. Therefore, the pulse interval or the like of the pulse signal to be measured can be obtained from the output signal of the flip-flop train 87. The output signal of the flip-flop train 87 is converted by the encoder 88 into binary data representing the position of the signal transition in the inverter ring 86. Further, the counter circuit 84 counts the number of turns of signal transition circulating in the inverter ring 86. The signal processing circuit 89 calculates and outputs time data representing the pulse interval or the like of the pulse signal to be measured based on the binary number data output from the encoder 88 and the count data output from the counter circuit 84 ( IEICE, IEICE Technical Report, ICD93-77 (1993-0)
8), "Time / numerical value conversion LSI").

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の時間
計数回路には以下のような問題がある。
However, the conventional time counting circuit has the following problems.

【0008】図14に示す従来の時間計数回路では、イ
ンバータリング86は、外部から与えられた電圧により
遅延時間を制御可能なインバータによって構成されてお
り、いわゆる電圧制御発振器(Voltage Controlled Osc
illator ,以下「VCO」という)になっている。そし
て、インバータリング86における信号遷移の伝達時間
を安定させるために(VCOの発振周波数を安定させる
ために)、インバータリング86と、位相比較回路8
1,発振周波数制御回路82及び電源回路83とによっ
てフェーズロックループ(Phase Locked Loop ,以下
「PLL」という)が構成されている。
In the conventional time counting circuit shown in FIG. 14, the inverter ring 86 is composed of an inverter whose delay time can be controlled by a voltage applied from the outside, and is called a voltage controlled oscillator (Voltage Controlled Osc).
illator, hereafter referred to as "VCO"). Then, in order to stabilize the transmission time of the signal transition in the inverter ring 86 (in order to stabilize the oscillation frequency of the VCO), the inverter ring 86 and the phase comparison circuit 8
1, the oscillation frequency control circuit 82 and the power supply circuit 83 constitute a phase locked loop (hereinafter referred to as “PLL”).

【0009】このPLLは、端子80に入力された基準
クロック信号とインバータリング86の最終段のインバ
ータの出力信号との位相差が小さくなるように、インバ
ータリング86を構成する各インバータの遅延時間を制
御している。言い換えると、このPLLは、インバータ
リング86の発振周波数が基準クロック信号の周波数と
等しくなるようインバータリング86を制御している。
このPLLの制御によってインバータリング86の発振
周波数は安定し、インバータリング86を構成する各イ
ンバータの遅延時間は、温度やトランジスタ・パラメー
タの変動があっても基準クロック信号の周期をインバー
タの全段数の2倍で割った値になるよう制御される。し
たがって、より高精度の時間測定を行うことができる。
In this PLL, the delay time of each inverter constituting the inverter ring 86 is set so that the phase difference between the reference clock signal input to the terminal 80 and the output signal of the final stage inverter of the inverter ring 86 becomes small. Have control. In other words, this PLL controls the inverter ring 86 so that the oscillation frequency of the inverter ring 86 becomes equal to the frequency of the reference clock signal.
The oscillation frequency of the inverter ring 86 is stabilized by the control of this PLL, and the delay time of each inverter composing the inverter ring 86 is determined by setting the cycle of the reference clock signal to the total number of stages of the inverter even if there is a change in temperature or transistor parameters. It is controlled so that the value is divided by 2. Therefore, more accurate time measurement can be performed.

【0010】ところが、我々が時間計数回路の応用を考
えている分野においては、従来のPLLによる制御で
は、動作速度及び動作精度の点で必ずしも充分ではな
い。
However, in the field in which we are considering the application of the time counting circuit, conventional PLL control is not always sufficient in terms of operating speed and operating accuracy.

【0011】図15は従来のPLL回路の構成を示すブ
ロック図である。図15において、90は基準クロック
信号の入力端子、91は位相比較回路、92はチャージ
ポンプ回路、93はローパスフィルタ(Low Pass Filte
r ,以下「LPF」という)、94は制御回路、95は
電源回路、96はVCOである。PLLの動作について
は既に精力的に解析がなされており多数の文献で説明さ
れているので、詳しい説明は行わない。ここでは、時間
計数回路にPLLを構成した場合に焦点を絞ってその問
題を説明する。時間計数回路にPLLを構成した場合に
は、図15におけるVCO96がインバータリング(遅
延回路リング)に相当し、またチャージポンプ回路9
2,LPF93及び制御回路94が発振周波数制御回路
に相当することになる。
FIG. 15 is a block diagram showing the structure of a conventional PLL circuit. In FIG. 15, 90 is an input terminal of a reference clock signal, 91 is a phase comparison circuit, 92 is a charge pump circuit, and 93 is a low pass filter.
r, hereinafter referred to as "LPF"), 94 is a control circuit, 95 is a power supply circuit, and 96 is a VCO. The operation of the PLL has already been energetically analyzed and has been described in many literatures, so a detailed description will not be given. Here, the problem will be described focusing on the case where the PLL is configured in the time counting circuit. When a PLL is formed in the time counting circuit, the VCO 96 in FIG. 15 corresponds to an inverter ring (delay circuit ring), and the charge pump circuit 9
2, the LPF 93 and the control circuit 94 correspond to the oscillation frequency control circuit.

【0012】図16(a)は、電源電圧VDD及び制御回
路94からVCO96に入力される制御電圧Vc の変化
を示すグラフである。図16(a)において、縦軸は電
圧、横軸は時間である。また、ΔVI はVCO96の発
振周波数を決定する電圧であり、ΔVI =VDD−Vc
ある。電源回路95は電源電圧VDDに対する依存性が低
いので、電源電圧VDDが変化しても電圧ΔVI は一定値
を保とうとする。しかし、電源回路95の動作特性の限
界から、電圧ΔVI は電源電圧VDDの速い変化に対して
は変動してしまう。図16(a)に示すように、実際の
PLLでは、電圧ΔVI は電源電圧VDDの変動ほどは変
化しないが、電源回路95の動作特性の限界からわずか
に変動してしまう。
FIG. 16A is a graph showing changes in the power supply voltage V DD and the control voltage V c input from the control circuit 94 to the VCO 96. In FIG. 16A, the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time. Further, ΔV I is a voltage that determines the oscillation frequency of the VCO 96, and ΔV I = V DD −V c . Since the power supply circuit 95 has a low dependency on the supply voltage V DD, the voltage [Delta] V I even if the power supply voltage V DD is changed to try to keep a constant value. However, due to the limit of the operating characteristics of the power supply circuit 95, the voltage ΔV I fluctuates in response to a rapid change in the power supply voltage V DD . As shown in FIG. 16A, in the actual PLL, the voltage ΔV I does not change as much as the fluctuation of the power supply voltage V DD , but slightly changes from the limit of the operating characteristics of the power supply circuit 95.

【0013】図16(b)は、時間計数回路にPLLを
構成した場合すなわちVCO96をインバータリングで
構成した場合において、電源電圧VDDが変動したときの
インバータリングを構成する各インバータの遅延時間の
変化を示すグラフである。図16(b)において、縦軸
は遅延時間、横軸は時間であり、横軸は図16(a)の
横軸と一致している。また、時間tc はインバータリン
グの発振周波数が基準クロック信号の周波数に一致した
ときの各インバータの遅延時間である。図16(b)に
示すように、電源電圧VDDの変動により電圧ΔVI が変
化すると、インバータリングを構成するインバータの遅
延時間は変化し、時間tc から外れてしまう。このイン
バータの遅延時間のずれは、PLLの制御によって修正
される。
FIG. 16B shows the delay time of each inverter composing the inverter ring when the power supply voltage V DD fluctuates when the time counting circuit is composed of a PLL, that is, when the VCO 96 is composed of an inverter ring. It is a graph which shows change. In FIG. 16B, the vertical axis represents delay time, the horizontal axis represents time, and the horizontal axis matches the horizontal axis in FIG. 16A. The time t c is the delay time of each inverter when the oscillation frequency of the inverter ring matches the frequency of the reference clock signal. As shown in FIG. 16B, when the voltage ΔV I changes due to fluctuations in the power supply voltage V DD , the delay time of the inverters that form the inverter ring changes and deviates from the time t c . The deviation of the delay time of the inverter is corrected by the control of the PLL.

【0014】図17(a)は時間tc から外れたインバ
ータの遅延時間がPLLの制御によって修正されるとき
のインバータの遅延時間の変化を示すグラフである。イ
ンバータの遅延時間が時間tc に戻るのに要する時間及
びその戻り方は、制御を行うPLLの構成要素であるL
PF93の特性によって決定される。図17(a)はL
PF93が2次のLPFである場合のインバータの遅延
時間の変化を示している。また、図17(b)は典型的
な2次のLPFの回路構成を示している。
FIG. 17A is a graph showing a change in the delay time of the inverter when the delay time of the inverter deviated from the time t c is corrected by the control of the PLL. The time required for the delay time of the inverter to return to the time t c and the way to return it are L, which is a component of the PLL that performs control.
It is determined by the characteristics of PF93. FIG. 17A shows L
The change in the delay time of the inverter when the PF 93 is a second-order LPF is shown. Further, FIG. 17B shows a circuit configuration of a typical secondary LPF.

【0015】図17(a)に示すように、まず、時刻t
1 において遅延時間が修正され、時刻t1 以前における
遅延時間のずれΔt01が時刻t1 以後においてより小さ
くなり、その値は0に近付きΔta になる。この修正は
短い時間で行われることが特徴であり、修正期間は時刻
1 の近傍の局所的な時間に限られる。さらに、時刻t
2 において遅延時間が修正され、時刻t2 以前における
遅延時間のずれΔtaが時刻t2 以後においてより小さ
くなり、Δtb になる。また、修正期間は時刻t2 近傍
の局所的な時間に限られる。
As shown in FIG. 17A, first, time t
The delay time is corrected at 1 and the delay time difference Δt 01 before time t 1 becomes smaller after time t 1 and its value approaches 0 and becomes Δt a . This correction is characterized by being performed in a short time, and the correction period is limited to a local time near the time t 1 . Furthermore, time t
The delay time is corrected at 2 and the delay time deviation Δt a before time t 2 becomes smaller after time t 2 and becomes Δt b . The correction period is limited to a local time near time t 2 .

【0016】2次のLPFをPLLに用いた場合、修正
期間が短く且つ修正量が大きくなるので、VCOの発振
周波数を基準クロック信号の周波数に一致させるのには
適している。このため、デジタル通信分野においてクロ
ックパルスの再生回路や周波数逓倍回路等に用いられる
一般的なPLLでは、その構成要素として2次のLPF
を用いることが多い。
When the secondary LPF is used for the PLL, the correction period is short and the correction amount is large, so that it is suitable for matching the oscillation frequency of the VCO with the frequency of the reference clock signal. Therefore, in a general PLL used in a clock pulse reproducing circuit, a frequency multiplying circuit, etc. in the field of digital communication, a secondary LPF is used as its constituent element.
Is often used.

【0017】しかしこの場合、図17(a)から分かる
ように、インバータの遅延時間は修正期間において大き
く変化する。このため、2次のLPFを用いたPLLを
時間計数回路に構成する場合には、インバータリングを
構成する各インバータの遅延時間に均一性がなくなり、
実時間と時間計数値の間の線形性が著しく劣化するとい
う問題が生じる。
However, in this case, as can be seen from FIG. 17A, the delay time of the inverter greatly changes in the correction period. Therefore, when the PLL using the secondary LPF is configured in the time counting circuit, the delay time of each inverter forming the inverter ring is not uniform,
The problem arises that the linearity between real time and time count values is significantly degraded.

【0018】前述のクロックパルスの再生回路や周波数
逓倍回路ではインバータリングを構成する一のインバー
タの出力信号を制御すればよい(すなわち、全インバー
タの遅延時間の積分値が制御の対象となる)ので、各イ
ンバータの遅延時間の不均一性は問題にはならない。と
ころが、時間計数回路ではインバータリングを構成する
複数のインバータの出力信号を用いるため、各インバー
タの遅延時間の均一性(遅延時間の微分値が小さいこ
と)が必要になる。
In the clock pulse regenerating circuit and the frequency multiplying circuit described above, the output signal of one inverter forming the inverter ring may be controlled (that is, the integral value of the delay time of all inverters is the object of control). The non-uniformity of the delay time of each inverter does not matter. However, since the time counting circuit uses the output signals of the plurality of inverters that form the inverter ring, it is necessary that the delay time of each inverter be uniform (the differential value of the delay time is small).

【0019】このように、従来のPLLによる制御で
は、動作速度及び動作精度の点で必ずしも充分ではな
い。時間計数回路は他の大規模ディジタル回路との集積
化が望まれているので、ディジタル回路が誘発する電源
電圧変動の影響を緩和して高精度な時間計測を実現可能
にすることは、今後の極めて重要な課題となる。
As described above, the conventional control by the PLL is not always sufficient in terms of operating speed and operating accuracy. Since it is desired to integrate the time counting circuit with other large-scale digital circuits, it will be necessary to mitigate the effects of power supply voltage fluctuations induced by digital circuits and realize highly accurate time measurement in the future. It becomes a very important issue.

【0020】前記の問題に鑑み、本発明は、時間計数回
路において、電源電圧変動等による影響を緩和して高精
度な時間測定を実現可能にすることを課題とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to alleviate the influence of fluctuations in power supply voltage and the like in a time counting circuit to realize highly accurate time measurement.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明が講じた手段について説明する。
[Means for Solving the Problems] Means for solving the above problems will be described.

【0022】まず、第1の手段は、時間計数回路に構成
するPLLにLPFとして1次のLPFを用いるもので
ある。
First, the first means is to use a first-order LPF as the LPF in the PLL that constitutes the time counting circuit.

【0023】図18(a)はインバータの遅延時間が時
間tc から外れてPLLの制御によって修正されるとき
の変化を示すグラフであり、LPFとして1次のLPF
を用いた場合を示している。また、図18(b)は典型
的な1次のLPFの構成を示す回路図である。
FIG. 18 (a) is a graph showing the change when the delay time of the inverter deviates from the time t c and is corrected by the control of the PLL.
Shows the case of using. FIG. 18B is a circuit diagram showing the configuration of a typical first-order LPF.

【0024】図18(a)を図17(a)と比較すると
分かるように、LPFとして1次のLPFを用いた場
合、遅延時間のずれは時間t1 ,t2 以後においてわず
かに修正されるだけであり、単位時間当たりの遅延時間
の修正量は小さい。また、1次のLPFは2次のLPF
と比べて出力電圧の変化が緩やかなので、修正期間は2
次のLPFのように局所的でなく全域にわたる反面、修
正期間における遅延時間の変化は小さい。
As can be seen by comparing FIG. 18A with FIG. 17A, when the first-order LPF is used as the LPF, the delay time deviation is slightly corrected after the times t 1 and t 2. However, the correction amount of the delay time per unit time is small. The primary LPF is the secondary LPF.
The output voltage changes more slowly than
Unlike the next LPF, it is not local but over the entire area, but the change in delay time during the correction period is small.

【0025】PLLに1次のLPFを用いた場合、重要
な性能指数であるクロックジッタが劣化するので、時間
計数回路以外の回路では1次のLPFを用いたPLLは
あまり構成されなかった。しかし、時間計数回路に構成
するPLLにLPFとして1次のLPFを用いることに
よって、インバータリングのインバータの遅延時間の不
均一性が抑制され、局所的な変化の大きい期間がなくな
る(微分値が良くなる)。したがって、実時間と時間デ
ータとの関係において線形性の精度が向上する。
When the first-order LPF is used for the PLL, the clock jitter, which is an important figure of merit, is deteriorated. Therefore, the circuits using the first-order LPF were not so constructed in the circuits other than the time counting circuit. However, by using the first-order LPF as the LPF for the PLL included in the time counting circuit, the nonuniformity of the delay time of the inverter in the inverter ring is suppressed, and the period in which the local change is large is eliminated (the differential value is good. Become). Therefore, the accuracy of linearity is improved in the relationship between real time and time data.

【0026】第2の手段は、インバータの遅延時間を決
定する電流源を、PLLの制御回路によって制御される
電流源と定電圧電源回路によって制御される電流源とで
構成するものである。この構成によって、電源電圧の変
動による遅延時間の変動を抑制することができる。
The second means is that the current source for determining the delay time of the inverter is composed of a current source controlled by the PLL control circuit and a current source controlled by the constant voltage power supply circuit. With this configuration, it is possible to suppress variation in delay time due to variation in power supply voltage.

【0027】PLLにはインバータの遅延時間を制御す
る制御回路があるが、この制御回路から出力される制御
電圧は電源電圧変動による影響を受けやすい。前記の構
成によって、インバータの遅延時間を制御する電流の一
部を定電圧電源回路によって制御された電流とすること
ができ、これにより電源電圧変動による遅延時間の変化
が小さくなる。
The PLL has a control circuit for controlling the delay time of the inverter, but the control voltage output from this control circuit is easily affected by fluctuations in the power supply voltage. With the above configuration, a part of the current for controlling the delay time of the inverter can be made to be the current controlled by the constant voltage power supply circuit, whereby the change of the delay time due to the fluctuation of the power supply voltage becomes small.

【0028】このときインバータの遅延時間はその制御
範囲が限定されることになるが、この限定は、例えば周
波数帯域の広いクロック信号の再生回路では問題になる
が、時間計数回路の場合には特に問題とならない。第2
の手段によって、電源電圧変動による遅延時間の変化が
小さくなり、実時間と時間データとの関係において線形
性の精度が向上する。
At this time, the control range of the delay time of the inverter is limited. This limitation becomes a problem in a clock signal regenerating circuit having a wide frequency band, but especially in the case of a time counting circuit. It doesn't matter. Second
By this means, the change of the delay time due to the fluctuation of the power supply voltage is reduced, and the accuracy of linearity in the relation between the real time and the time data is improved.

【0029】前記第1及び第2の手段はいずれもPLL
に着目したものであった。第3の手段は、基準クロック
信号の周波数とインバータリングの発振周波数とのずれ
を求め、このずれに応じて時間データを補正するもので
ある。
Both the first and second means are PLLs.
Was focused on. The third means is to find the deviation between the frequency of the reference clock signal and the oscillation frequency of the inverter ring, and correct the time data according to this deviation.

【0030】すなわち、測定対象のパルス信号の遷移の
タイミングをインバータリングから求めこれにより時間
データを演算すると共に、基準クロック信号の遷移のタ
イミングをインバータリングから求めこれにより補正用
データを求める。前記補正用データは、基準クロック信
号の周波数とインバータリングの周波数とのずれを表す
ので、前記時間データを前記補正用データを用いて補正
することにより、時間データの精度が向上する。
That is, the transition timing of the pulse signal to be measured is obtained from the inverter ring to calculate the time data, and the transition timing of the reference clock signal is obtained from the inverter ring to obtain the correction data. Since the correction data represents a deviation between the frequency of the reference clock signal and the frequency of the inverter ring, the accuracy of the time data is improved by correcting the time data using the correction data.

【0031】請求項1の発明が講じた解決手段は、前記
第3の手段に対応するものであり、リング状に接続され
た複数の遅延回路からなり,発振によって信号の遷移が
循環する遅延回路リングを備え、測定対象のパルス信号
の遷移のタイミングにおける前記遅延回路リングの各遅
延回路の出力信号を基にして、前記測定対象のパルス信
号のパルス間隔を表す時間データを演算する時間計数回
路において、周波数が一定である基準クロック信号を基
準にして前記遅延回路リングの発振周波数を安定制御す
るPLL(フェーズロックループ)が構成されており、
前記基準クロック信号の遷移のタイミングにおける前記
遅延回路リングの各遅延回路の出力信号を基にして前記
時間データの補正に用いる補正用データを演算し、演算
した補正用データを用いて前記時間データを補正するも
のである。
The solution means taken by the invention of claim 1 corresponds to the third means, and comprises a plurality of delay circuits connected in a ring shape, and a delay circuit in which a signal transition is circulated by oscillation. In a time counting circuit that includes a ring, and based on the output signal of each delay circuit of the delay circuit ring at the transition timing of the pulse signal to be measured, the time counting circuit that calculates time data representing the pulse interval of the pulse signal to be measured , A PLL (phase-locked loop) for stably controlling the oscillation frequency of the delay circuit ring with reference to a reference clock signal having a constant frequency,
The correction data used to correct the time data is calculated based on the output signal of each delay circuit of the delay circuit ring at the transition timing of the reference clock signal, and the time data is calculated using the calculated correction data. To correct.

【0032】請求項1の発明によると、補正用データ
は、基準クロック信号を基準にした場合の遅延回路リン
グの発振周波数のずれ(遅延回路リングを構成する各遅
延回路の遅延時間のずれ)を表すので、この補正用デー
タを用いて時間データを補正することにより、電源電圧
変動等により遅延回路リングの発振周波数がずれても、
時間測定精度が低下することはなく実時間と時間データ
との直線性が補償され、高精度な時間データを安定して
得ることができる。
According to the first aspect of the invention, the correction data has a deviation of the oscillation frequency of the delay circuit ring (a deviation of the delay time of each delay circuit forming the delay circuit ring) when the reference clock signal is used as a reference. Therefore, by correcting the time data using this correction data, even if the oscillation frequency of the delay circuit ring shifts due to power supply voltage fluctuations, etc.
The accuracy of time measurement does not deteriorate, and the linearity between real time and time data is compensated, and highly accurate time data can be stably obtained.

【0033】請求項2の発明が講じた解決手段は、前記
第3の手段を具体化したものであり、時間計数回路とし
て、リング状に接続された複数の遅延回路からなり発振
によって信号の遷移が循環する遅延回路リングと、前記
遅延回路リングを構成する各遅延回路の出力信号を測定
対象のパルス信号の遷移のタイミングで保持して出力す
る複数の保持回路からなる第1の保持回路列と、前記第
1の保持回路列の出力信号を基にして、前記測定対象の
パルス信号のパルス間隔を表す時間データを演算する第
1の演算回路と、周波数が一定である基準クロック信号
と前記遅延回路リングの発振出力信号との位相を比較
し、前記基準クロック信号と前記遅延回路リングの発振
出力信号との位相差を表す位相差検出信号を出力する位
相比較回路と、前記位相比較回路から出力された位相差
検出信号に従って、前記遅延回路リングの発振周波数を
制御する発振周波数制御回路とを備え、前記位相比較回
路,発振周波数制御回路及び遅延回路リングによって、
前記基準クロック信号を基準にして前記遅延回路リング
の発振周波数を安定制御するPLL(フェーズロックル
ープ)が構成されており、さらに、前記遅延回路リング
を構成する各遅延回路の出力信号を前記基準クロック信
号の遷移のタイミングで保持して出力する複数の保持回
路からなる第2の保持回路列と、前記第2の保持回路列
の出力信号を基にして前記第1の演算回路により演算さ
れた時間データの補正に用いる補正用データを演算する
第2の演算回路と、前記第1の演算回路により演算され
た時間データを、前記第2の演算回路により演算された
補正用データを用いて補正する補正回路とを備えている
ものとする。
According to a second aspect of the present invention, a solution means is an implementation of the third means, which comprises a plurality of delay circuits connected in a ring shape as a time counting circuit and causes a signal transition by oscillation. And a first holding circuit array including a plurality of holding circuits for holding and outputting the output signals of the respective delay circuits forming the delay circuit ring at the transition timing of the pulse signal to be measured. A first arithmetic circuit for calculating time data representing a pulse interval of the pulse signal to be measured based on an output signal of the first holding circuit array, a reference clock signal having a constant frequency, and the delay A phase comparison circuit that compares the phase of the oscillation output signal of the circuit ring and outputs a phase difference detection signal that represents the phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the delay circuit ring; According to the phase difference detection signal output from the phase comparator circuit, and a oscillation frequency control circuit for controlling the oscillation frequency of the delay circuit ring, said phase comparator circuit, the oscillation frequency control circuit and the delay circuit ring,
A PLL (Phase Lock Loop) that stably controls the oscillation frequency of the delay circuit ring is configured based on the reference clock signal, and the output signals of the delay circuits that configure the delay circuit ring are used as the reference clock. A second holding circuit row composed of a plurality of holding circuits which holds and outputs at a signal transition timing, and a time calculated by the first arithmetic circuit based on an output signal of the second holding circuit row. A second arithmetic circuit that calculates correction data used for data correction and time data calculated by the first arithmetic circuit are corrected by using the correction data calculated by the second arithmetic circuit. And a correction circuit.

【0034】請求項2の発明によると、発振によって信
号の遷移が循環する遅延回路リングを構成する各遅延回
路の出力信号が、第1の保持回路列によって測定対象の
パルス信号の遷移のタイミングで保持され、この保持さ
れた信号を基にして、第1の演算回路によって前記測定
対象のパルス信号のパルス間隔を表す時間データが演算
される。また、周波数が一定である基準クロック信号と
前記遅延回路リングの発振出力信号との位相を比較する
位相比較回路と、前記位相比較回路から出力される位相
差比較信号を基にして前記遅延回路リングの発振周波数
を制御する発振周波数制御回路とを含むPLL(フェイ
ズロックループ)が構成されており、このPLLによっ
て前記遅延回路リングの発振周波数は前記基準クロック
信号を基準にして安定制御される。そしてさらに、第2
の保持回路列によって前記遅延回路リングを構成する各
遅延回路の出力信号が前記基準クロック信号の遷移のタ
イミングで保持され、前記第2の演算回路によって前記
時間データの補正に用いる補正用データが演算される。
この補正用データは、前記基準クロック信号を基準にし
た場合の前記遅延回路リングの発振周波数のずれ(前記
遅延回路リングを構成する各遅延回路の遅延時間のず
れ)を表す。補正回路によって、この補正用データを用
いて前記第1の演算回路により演算された時間データを
補正する。このため、電源電圧変動等により遅延回路リ
ングの発振周波数がずれても、時間測定精度が低下する
ことはなく実時間と時間データとの直線性が補償される
ので、高精度な時間データを安定して得ることができ
る。
According to the second aspect of the present invention, the output signal of each delay circuit forming the delay circuit ring in which the signal transition is circulated due to the oscillation is generated by the first holding circuit array at the transition timing of the pulse signal to be measured. Based on the held signal, the first arithmetic circuit calculates time data representing the pulse interval of the pulse signal to be measured. Also, a phase comparison circuit that compares the phase of a reference clock signal having a constant frequency with the oscillation output signal of the delay circuit ring, and the delay circuit ring based on the phase difference comparison signal output from the phase comparison circuit And an oscillation frequency control circuit that controls the oscillation frequency of the delay circuit ring. The PLL controls the oscillation frequency of the delay circuit ring with the PLL as a reference. And further, the second
The holding circuit array holds the output signals of the respective delay circuits constituting the delay circuit ring at the transition timing of the reference clock signal, and the second arithmetic circuit calculates correction data used for correcting the time data. To be done.
This correction data represents a deviation of the oscillation frequency of the delay circuit ring (a deviation of the delay time of each delay circuit forming the delay circuit ring) when the reference clock signal is used as a reference. The correction circuit corrects the time data calculated by the first calculation circuit using the correction data. Therefore, even if the oscillation frequency of the delay circuit ring shifts due to fluctuations in the power supply voltage, the time measurement accuracy does not decrease, and the linearity between the actual time and the time data is compensated, so that highly accurate time data can be stabilized. You can get it.

【0035】そして、請求項3の発明では、前記請求項
2の時間計数回路における補正回路は、補正のための演
算に用いるデータを、前記第2の演算回路により求めら
れる補正用データに対してそれぞれ予め記憶している記
憶手段を備えているものとする。
Further, in the invention of claim 3, the correction circuit in the time counting circuit of claim 2 uses the data used for the calculation for correction with respect to the correction data obtained by the second arithmetic circuit. It is assumed that each has a storage means that is stored in advance.

【0036】請求項3の発明によると、補正回路の回路
構成が簡単になり、回路規模が小さくなる。
According to the third aspect of the invention, the circuit configuration of the correction circuit is simplified and the circuit scale is reduced.

【0037】また、請求項4の発明が講じた解決手段
は、前記第1の手段を具体化したものであり、リング状
に接続された複数の遅延回路からなり,発振によって信
号の遷移が循環する遅延回路リングと、この遅延回路リ
ングを構成する各遅延回路の出力信号を測定対象のパル
ス信号の遷移のタイミングで保持する複数の保持回路か
らなる保持回路列とを備え、前記保持回路列が保持した
前記各遅延回路の出力信号を基にして前記測定対象のパ
ルス信号のパルス間隔を表す時間データを演算する時間
計数回路において、周波数が一定である基準クロック信
号を基準にして前記遅延回路リングの発振周波数を安定
制御するPLL(フェーズロックループ)が構成されて
おり、前記PLLを構成するローパスフィルタは、1次
のローパスフィルタであるものである。
Further, a solution means taken by the invention of claim 4 is a concrete embodiment of the first means, and is composed of a plurality of delay circuits connected in a ring shape, and signal transition is circulated by oscillation. And a holding circuit array including a plurality of holding circuits that holds the output signals of the respective delay circuits forming the delay circuit ring at the transition timing of the pulse signal to be measured, wherein the holding circuit array is In a time counting circuit for calculating time data representing a pulse interval of the pulse signal to be measured based on the held output signal of each delay circuit, the delay circuit ring based on a reference clock signal having a constant frequency. (Phase-locked loop) for stably controlling the oscillation frequency of the low-pass filter is formed, and the low-pass filter that constitutes the PLL is a primary low-pass filter. It is a certain thing.

【0038】請求項4の発明によると、遅延回路リング
の発振周波数が正常動作時の周波数からずれたとき、P
LLによって正常動作時の周波数に戻される。このと
き、PLLを構成するローパスフィルタは1次のローパ
スフィルタであるので、2次のローパスフィルタを用い
る場合と比較すると、PLLの動作速度は遅く基の周波
数に戻るまでの時間は長くなるが、遅延回路リングを構
成する各遅延回路の遅延時間の局所的な変化がなくなり
平均化される。言い換えれば、各遅延回路の遅延時間の
微分非直線性が小さくなり、時間データの精度が向上す
る。
According to the fourth aspect of the invention, when the oscillation frequency of the delay circuit ring deviates from the frequency during normal operation, P
The frequency of the normal operation is restored by LL. At this time, since the low-pass filter forming the PLL is a first-order low-pass filter, the operation speed of the PLL is slower and the time required to return to the original frequency is longer than that in the case where a second-order low-pass filter is used. There is no local change in the delay time of each delay circuit constituting the delay circuit ring, and the delay circuits are averaged. In other words, the differential non-linearity of the delay time of each delay circuit is reduced, and the accuracy of time data is improved.

【0039】また、請求項5の発明が講じた解決手段
は、前記第2の手段を具体化したものであり、リング状
に接続された複数の遅延回路からなり発振によって信号
の遷移が循環する遅延回路リングと、この遅延回路リン
グを構成する各遅延回路の出力信号を測定対象のパルス
信号の遷移のタイミングで保持する複数の保持回路から
なる保持回路列とを備え、前記保持回路列が保持した前
記各遅延回路の出力信号を基にして前記測定対象のパル
ス信号のパルス間隔を表す時間データを演算する時間計
数回路において、周波数が一定である基準クロック信号
と前記遅延回路リングの発振出力信号との位相を比較
し、前記基準クロック信号と前記遅延回路リングの発振
出力信号との位相差を表す位相差検出信号を出力する位
相比較回路と、前記位相比較回路から出力された位相差
検出信号に従って前記遅延回路リングの発振周波数を制
御する発振周波数制御回路とを備え、前記位相比較回
路,発振周波数制御回路及び遅延回路リングによって、
前記基準クロック信号を基準にして前記遅延回路リング
の発振周波数を安定制御するPLL(フェーズロックル
ープ)が構成されており、前記遅延回路リングを構成す
る各遅延回路は、第1及び第2の電流源を有しており、
この第1及び第2の電流源の電流量の和によって遅延時
間が決定されるものであり、前記第1の電流源は前記P
LLを構成する発振周波数制御回路によって電流量が制
御される一方、前記第2の電流源は定電圧電源回路によ
って電流量が制御されるものである。
The means for solving the problems of the fifth aspect of the present invention is a concrete form of the second means, and is composed of a plurality of delay circuits connected in a ring shape, and signal transition is circulated by oscillation. The holding circuit array includes a delay circuit ring and a holding circuit array including a plurality of holding circuits that holds an output signal of each delay circuit forming the delay circuit ring at a transition timing of a pulse signal to be measured. In a time counting circuit for calculating time data representing the pulse interval of the pulse signal to be measured based on the output signals of the respective delay circuits, a reference clock signal having a constant frequency and an oscillation output signal of the delay circuit ring. And a phase comparison circuit that outputs a phase difference detection signal representing a phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the delay circuit ring, And a oscillation frequency control circuit for controlling the oscillation frequency of the delay circuit ring in accordance with the phase difference detection signal output from the comparison circuit, the phase comparison circuit, the oscillation frequency control circuit and the delay circuit ring,
A PLL (Phase Lock Loop) that stably controls the oscillation frequency of the delay circuit ring is configured based on the reference clock signal, and each delay circuit that configures the delay circuit ring has a first current and a second current. Has a source,
The delay time is determined by the sum of the current amounts of the first and second current sources, and the first current source is the P
The amount of current is controlled by the oscillation frequency control circuit that constitutes the LL, while the amount of current is controlled by the constant voltage power supply circuit in the second current source.

【0040】請求項5の発明によると、遅延回路リング
を構成する各遅延回路の遅延時間は、PLLを構成する
発振周波数制御回路によって電流量が制御される第1の
電流源及び定電圧電源回路によって電流量が制御される
第2の電流源の電流量の和によって決定される。電源電
圧が変動しても第2の電流源の電流量は変化しないの
で、電源電圧の変動等に起因する遅延回路リングの発振
周波数の変化を小さく抑えることができる。したがっ
て、実時間と時間データとの線形性が向上し、時間デー
タの精度が向上する。
According to the fifth aspect of the present invention, the delay time of each delay circuit forming the delay circuit ring is such that the amount of current is controlled by the oscillation frequency control circuit forming the PLL. Is determined by the sum of the current amounts of the second current sources whose current amount is controlled by. Since the current amount of the second current source does not change even if the power supply voltage changes, it is possible to suppress the change in the oscillation frequency of the delay circuit ring caused by the change in the power supply voltage and the like. Therefore, the linearity between the real time and the time data is improved, and the accuracy of the time data is improved.

【0041】そして、請求項6の発明では、前記請求項
5の時間計数回路において、前記遅延回路リングを構成
する各遅延回路は、前記発振周波数制御回路の出力電圧
をゲート電圧とするトランジスタを前記第1の電流源と
して有すると共に,前記定電圧電源回路の出力電圧をゲ
ート電圧とするトランジスタを前記第2の電流源として
有する差動インバータであるものとする。
According to a sixth aspect of the invention, in the time counting circuit of the fifth aspect, each delay circuit constituting the delay circuit ring is a transistor whose gate voltage is an output voltage of the oscillation frequency control circuit. It is assumed that the differential inverter has a first current source and a transistor having the output voltage of the constant voltage power supply circuit as a gate voltage as the second current source.

【0042】また、請求項7の発明が講じた解決手段
は、リング状に接続された複数の遅延回路からなり発振
によって信号の遷移が循環する遅延回路リングと、この
遅延回路リングを構成する各遅延回路の出力信号を測定
対象のパルス信号の遷移のタイミングで保持する複数の
保持回路からなる保持回路列とを備え、前記保持回路列
が保持した前記各遅延回路の出力信号を基にして前記測
定対象のパルス信号のパルス間隔を表す時間データを演
算する時間計数回路において、周波数が一定である基準
クロック信号を基準にして前記遅延回路リングの発振周
波数を安定制御するPLL(フェーズロックループ)が
構成されており、前記遅延回路リングを構成する各遅延
回路は、電流源とこの電流源の出力電流に対する抵抗と
なる負荷抵抗素子とを有しており、前記電流源の電流量
及び前記負荷抵抗素子の抵抗値によって遅延時間が決定
されるものであり、前記PLLは、前記基準クロック信
号と前記遅延回路リングの発振出力信号との位相を比較
し、前記基準クロック信号と前記遅延回路リングの発振
出力信号との位相差を表す位相差検出信号を出力する位
相比較回路と、前記位相比較回路から出力された位相差
検出信号を基にして、前記遅延回路リングを構成する各
遅延回路が有する電流源の電流量を制御する第1の制御
回路と、前記遅延回路リング及び前記第1の制御回路に
与えられる電圧の変動を検知し、この電圧の変動による
前記遅延回路リングの発振周波数の変化が抑制されるよ
う,前記遅延回路リングを構成する各遅延回路が有する
負荷抵抗素子の抵抗値を制御する第2の制御回路とを備
えているものとする。
The means for solving the problems of the seventh aspect of the present invention is to provide a delay circuit ring, which is composed of a plurality of delay circuits connected in a ring shape, in which signal transitions are circulated by oscillation, and each of the delay circuit rings. And a holding circuit array comprising a plurality of holding circuits for holding the output signal of the delay circuit at the transition timing of the pulse signal to be measured, based on the output signal of each delay circuit held by the holding circuit array, In a time counting circuit that calculates time data representing the pulse interval of a pulse signal to be measured, a PLL (phase lock loop) that stably controls the oscillation frequency of the delay circuit ring with a reference clock signal having a constant frequency as a reference is provided. Each of the delay circuits constituting the delay circuit ring includes a current source and a load resistance element serving as a resistance to an output current of the current source. The delay time is determined by the amount of current of the current source and the resistance value of the load resistance element, and the PLL has a phase between the reference clock signal and the oscillation output signal of the delay circuit ring. Based on the phase difference detection signal output from the phase comparison circuit, which outputs a phase difference detection signal representing the phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the delay circuit ring. A first control circuit that controls the amount of current of a current source included in each delay circuit that constitutes the delay circuit ring; and a variation in voltage applied to the delay circuit ring and the first control circuit, A second control unit that controls the resistance value of a load resistance element included in each delay circuit that constitutes the delay circuit ring so that a change in the oscillation frequency of the delay circuit ring due to this voltage fluctuation is suppressed. Assume that a control circuit.

【0043】請求項7の発明によると、遅延回路リング
を構成する各遅延回路の遅延時間は、第1の制御回路に
より制御される電流源の電流量及び第2の制御回路によ
り制御される負荷抵抗素子の抵抗値によって決定され
る。ここで、第2の制御回路は、遅延回路リング及び第
1の制御回路に与えられる電圧の変動を検知し、この電
圧の変動による前記遅延回路リングの発振周波数の変化
が抑制されるよう,前記負荷抵抗素子の抵抗値を制御す
るので、電源電圧の変動等に起因する遅延回路リングの
発振周波数の変化を小さく抑えることができる。したが
って、実時間と時間データとの線形性が向上し、時間デ
ータの精度が向上する。
According to the invention of claim 7, the delay time of each delay circuit constituting the delay circuit ring is the current amount of the current source controlled by the first control circuit and the load controlled by the second control circuit. It is determined by the resistance value of the resistance element. Here, the second control circuit detects a change in voltage applied to the delay circuit ring and the first control circuit, and suppresses a change in the oscillation frequency of the delay circuit ring due to the change in the voltage. Since the resistance value of the load resistance element is controlled, the change in the oscillation frequency of the delay circuit ring due to the fluctuation of the power supply voltage or the like can be suppressed small. Therefore, the linearity between the real time and the time data is improved, and the accuracy of the time data is improved.

【0044】そして、請求項8の発明では、前記請求項
7の時間計数回路において、前記遅延回路リングの各遅
延回路は、前記第1の制御回路の出力電圧をゲート電圧
とするトランジスタを前記電流源として有すると共に,
前記第2の制御回路の出力電圧をゲート電圧とするトラ
ンジスタを前記負荷抵抗素子として有する差動インバー
タであるものとする。
Further, in the invention of claim 8, in the time counting circuit of claim 7, each delay circuit of the delay circuit ring has a transistor whose gate voltage is an output voltage of the first control circuit. As a source,
It is assumed that the differential inverter has a transistor having the gate voltage of the output voltage of the second control circuit as the load resistance element.

【0045】また、請求項9の発明が講じた解決手段
は、時間計数回路として、リング状に接続された複数の
遅延回路からなり発振によって信号の遷移が循環する遅
延回路リングと、前記遅延回路リングを構成する各遅延
回路の出力信号を測定対象のパルス信号の遷移のタイミ
ングで保持して出力する複数の保持回路からなる第1の
保持回路列と、前記第1の保持回路列の出力信号を基に
して前記測定対象のパルス信号のパルス間隔を表す時間
データを演算する第1の演算回路と、前記遅延回路リン
グを構成する各遅延回路の出力信号を周波数が一定であ
る基準クロック信号の遷移のタイミングで保持して出力
する複数の保持回路からなる第2の保持回路列と、前記
第2の保持回路列の出力信号を基にして前記第1の演算
回路により演算された時間データの補正に用いる補正用
データを演算する第2の演算回路と、前記第1の演算回
路により求められた時間データを前記第2の演算回路に
より求められた補正用データを用いて補正する補正回路
とを備えているものとする。
The solution of the invention of claim 9 is, as a time counting circuit, a delay circuit ring composed of a plurality of delay circuits connected in a ring shape, in which signal transitions are circulated by oscillation, and the delay circuit. A first holding circuit row composed of a plurality of holding circuits that holds and outputs the output signal of each delay circuit forming the ring at the transition timing of the pulse signal to be measured, and the output signal of the first holding circuit row Based on the first arithmetic circuit for calculating time data representing the pulse interval of the pulse signal to be measured, and the output signal of each delay circuit constituting the delay circuit ring A second holding circuit row composed of a plurality of holding circuits which holds and outputs at a transition timing, and an operation signal by the first arithmetic circuit based on an output signal of the second holding circuit row. A second arithmetic circuit that calculates correction data used for correcting the time data, and corrects the time data obtained by the first arithmetic circuit using the correction data obtained by the second arithmetic circuit. And a correction circuit.

【0046】また、請求項10の発明が講じた解決手段
は、電圧制御発振器の発振周波数を安定制御するPLL
(フェーズロックループ)回路として、周波数が一定で
ある基準クロック信号と前記電圧制御発振器の発振出力
信号との位相を比較し、前記基準クロック信号と前記電
圧制御発振器の発振出力信号との位相差を表す位相差検
出信号を出力する位相比較回路と、前記位相比較回路か
ら出力された位相差検出信号を基にして前記電圧制御発
振器の周波数を制御する発振周波数制御回路とを備え、
前記電圧制御発振器は、第1及び第2の電流源を有して
おり、この第1及び第2の電流源の電流量の和によって
遅延時間が決定されるものであり、前記第1の電流源は
前記発振周波数制御回路によって電流量が制御される一
方、前記第2の電流源は定電圧電源回路によって電流量
が制御されるものである。
The means for solving the problems of the tenth aspect of the invention is a PLL for stably controlling the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator.
As a (phase-locked loop) circuit, the phase of a reference clock signal having a constant frequency and the oscillation output signal of the voltage controlled oscillator are compared, and the phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the voltage controlled oscillator is calculated. A phase comparison circuit that outputs a phase difference detection signal that represents, and an oscillation frequency control circuit that controls the frequency of the voltage controlled oscillator based on the phase difference detection signal output from the phase comparison circuit,
The voltage controlled oscillator has first and second current sources, and the delay time is determined by the sum of the current amounts of the first and second current sources. The source controls the amount of current by the oscillation frequency control circuit, while the second current source controls the amount of current by the constant voltage power supply circuit.

【0047】また、請求項11の発明が講じた解決手段
は、電圧制御発振器の発振周波数を安定制御するPLL
(フェーズロックループ)回路として、前記電圧制御発
振器は、電流源とこの電流源の出力電流に対する抵抗と
なる負荷抵抗素子とを有しており、前記電流源の電流量
及び前記負荷抵抗素子の抵抗値によって遅延時間が決定
されるものであり、周波数が一定である基準クロック信
号と前記電圧制御発振器の発振出力信号との位相を比較
し、前記基準クロック信号と前記電圧制御発振器の発振
出力信号との位相差を表す位相差検出信号を出力する位
相比較回路と、前記位相比較回路から出力された位相差
検出信号を基にして前記電圧制御発振器が有する電流源
の電流量を制御する第1の制御回路と、前記電圧制御発
振器及び前記第1の制御回路に与えられる電圧の変動を
検知し、この電圧の変動による前記電圧制御発振器の発
振周波数の変化が抑制されるよう,前記電圧制御発振器
が有する負荷抵抗素子の抵抗値を制御する第2の制御回
路とを備えているものである。
The means for solving the problems of the eleventh aspect of the present invention is a PLL for stably controlling the oscillation frequency of a voltage controlled oscillator.
As a (phase-locked loop) circuit, the voltage-controlled oscillator includes a current source and a load resistance element that serves as a resistance to an output current of the current source, and the current amount of the current source and the resistance of the load resistance element. The delay time is determined by a value, the phase of a reference clock signal having a constant frequency and the oscillation output signal of the voltage controlled oscillator are compared, and the reference clock signal and the oscillation output signal of the voltage controlled oscillator are compared. And a phase comparison circuit that outputs a phase difference detection signal that indicates the phase difference of the first phase control circuit, and a first amount control circuit that controls the current amount of the current source included in the voltage controlled oscillator based on the phase difference detection signal output from the phase comparison circuit. A change in the voltage applied to the control circuit, the voltage-controlled oscillator, and the first control circuit is detected, and a change in the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator due to the change in the voltage is detected. To be braking, in which and a second control circuit for controlling the resistance value of the load resistor element by the voltage controlled oscillator has.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態) 図1は本発明の第1の実施形態に係る時間計数回路の構
成図である。図1において、1は測定対象のパルス信号
の入力端子、2はバッファ回路、3は奇数個のインバー
タがリング状に接続された遅延回路リングとしてのイン
バータリング、4はインバータリング3を構成するイン
バータの出力信号を各々入力とする複数のバッファ回路
からなる第1のバッファ回路列、5は入力端子1に入力
された測定対象のパルス信号の遷移のタイミングで第1
のバッファ回路列4の出力信号を保持する第1の保持回
路列としての第1のフリップフロップ列、6はインバー
タリング3における信号の周回数を計数するカウンタ回
路、7は入力端子1に入力された測定対象のパルス信号
の遷移のタイミングでカウンタ回路6の計数データを保
持する保持回路、8は第1のフリップフロップ列5の出
力信号をデータに変換する第1のエンコーダ、9は第1
のエンコーダ8の出力データ及び保持回路7の保持デー
タを入力とし、前記測定対象のパルス信号のパルス間隔
等を表す時間データを演算する第1の信号処理回路であ
る。第1のエンコーダ8及び第1の信号処理回路9によ
って第1の演算回路が構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram of a time counting circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an input terminal of a pulse signal to be measured, 2 is a buffer circuit, 3 is an inverter ring as a delay circuit ring in which an odd number of inverters are connected in a ring shape, and 4 is an inverter that constitutes an inverter ring 3. The first buffer circuit row 5 composed of a plurality of buffer circuits each of which receives the output signal of the first input signal 5 is the first at the transition timing of the pulse signal of the measurement target input to the input terminal 1.
A first flip-flop string as a first holding circuit string for holding the output signal of the buffer circuit string 4, a counter circuit 6 for counting the number of turns of the signal in the inverter ring 3, and 7 for input to the input terminal 1. A holding circuit that holds the count data of the counter circuit 6 at the transition timing of the pulse signal to be measured, 8 is a first encoder that converts the output signal of the first flip-flop row 5 into data, and 9 is a first encoder.
It is a first signal processing circuit which receives the output data of the encoder 8 and the holding data of the holding circuit 7 and calculates time data representing the pulse interval and the like of the pulse signal to be measured. The first encoder 8 and the first signal processing circuit 9 form a first arithmetic circuit.

【0049】また、11はインバータリング3の発振周
波数の基準となる基準クロック信号の入力端子、12は
バッファ回路、13は基準クロック信号とインバータリ
ング3の発振出力信号との位相を比較する位相比較回
路、14は位相比較回路13から出力された,基準クロ
ック信号とインバータリング3の発振出力信号との位相
差を表す位相差検出信号を基にしてインバータリング3
の各インバータの遅延時間を制御する発振周波数制御回
路、15は発振周波数制御回路14に一定電圧を供給す
る電源回路であり、インバータリング3を電圧制御発振
器とするフェーズロックループ(PLL)が構成されて
いる。
Reference numeral 11 is an input terminal for a reference clock signal serving as a reference for the oscillation frequency of the inverter ring 3, 12 is a buffer circuit, and 13 is a phase comparison for comparing the phases of the reference clock signal and the oscillation output signal of the inverter ring 3. The circuit, 14 is based on the phase difference detection signal that is output from the phase comparison circuit 13 and represents the phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the inverter ring 3.
An oscillation frequency control circuit for controlling the delay time of each of the inverters, 15 is a power supply circuit for supplying a constant voltage to the oscillation frequency control circuit 14, and a phase lock loop (PLL) using the inverter ring 3 as a voltage controlled oscillator is configured. ing.

【0050】16はインバータリング3を構成するイン
バータの出力信号を各々入力とする複数のバッファ回路
からなる第2のバッファ回路列、17は入力端子11に
入力された基準クロック信号の遷移のタイミングで第2
のバッファ回路列16の出力信号を保持する第2の保持
回路列としての第2のフリップフロップ列、18は入力
端子11に入力された基準クロック信号の遷移のタイミ
ングでカウンタ回路6の計数データを保持する保持回
路、19は第2のフリップフロップ列17の出力信号を
データに変換する第2のエンコーダ、20は第2のエン
コーダ19の出力データ及び保持回路18の保持データ
を入力とし、第1の信号処理回路9によって演算された
時間データを補正するために用いる補正用データを演算
する第2の信号処理回路である。第2のエンコーダ19
及び第2の信号処理回路20によって第2の演算回路が
構成されている。
Reference numeral 16 designates a second buffer circuit array composed of a plurality of buffer circuits each receiving the output signal of the inverter constituting the inverter ring 3, and 17 designates the transition timing of the reference clock signal input to the input terminal 11. Second
The second flip-flop string as a second holding circuit string holding the output signal of the buffer circuit string 16 of the counter circuit 18 and the count data of the counter circuit 6 at the transition timing of the reference clock signal input to the input terminal 11. A holding circuit for holding, 19 is a second encoder that converts the output signal of the second flip-flop string 17 into data, and 20 is input with the output data of the second encoder 19 and the holding data of the holding circuit 18, and the first 2 is a second signal processing circuit for calculating correction data used for correcting the time data calculated by the signal processing circuit 9. Second encoder 19
Also, the second signal processing circuit 20 constitutes a second arithmetic circuit.

【0051】21は基準クロック信号に同期して入力さ
れた前記第2の信号処理回路20の出力データを測定対
象のパルス信号に同期して出力する第1の同期回路、2
2は第1の信号処理回路9によって演算された時間デー
タを第1の同期回路21の出力データを用いて補正する
補正回路としての第3の信号処理回路、23は外部クロ
ックの入力端子、24はバッファ回路、25は測定対象
のパルス信号に同期して前記第3の信号処理回路22か
ら出力された補正後の時間データを,入力端子23に入
力された外部クロックのエッジのタイミングで出力する
第2の同期回路、26は補正後の時間データが出力され
る出力端子である。
Reference numeral 21 is a first synchronizing circuit for outputting the output data of the second signal processing circuit 20 input in synchronization with the reference clock signal in synchronization with the pulse signal to be measured.
Reference numeral 2 is a third signal processing circuit as a correction circuit for correcting the time data calculated by the first signal processing circuit 9 by using the output data of the first synchronizing circuit 21, 23 is an input terminal of an external clock, and 24 Is a buffer circuit, and 25 is the synchronized time data output from the third signal processing circuit 22 in synchronization with the pulse signal to be measured, and outputs the corrected time data at the edge timing of the external clock input to the input terminal 23. The second synchronizing circuit 26 is an output terminal for outputting the corrected time data.

【0052】図1に示す本実施形態に係る時間計数回路
について、まず、基本的な動作を説明する。
The basic operation of the time counting circuit according to the present embodiment shown in FIG. 1 will be described first.

【0053】インバータリング3は、奇数個のインバー
タがリング状に接続されているので、発振が起こり、信
号の遷移が循環する。
In the inverter ring 3, since an odd number of inverters are connected in a ring shape, oscillation occurs and signal transitions circulate.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】表1はインバータリング3における信号遷
移の循環を示す表である。表1において、左欄は量子化
された時間を、中欄は各時間におけるインバータリング
3の出力信号を、右欄はインバータリング3の出力信号
から得られた第1のエンコーダ8又は第2のエンコーダ
19の出力データを示している。時間は連続的に変化す
るものであるが、時間計数回路は連続的に変化する時間
を量子化し所定の階調に分割するものであり、表1に示
すように、図1に示す時間計数回路では時間を9階調に
分割している。
Table 1 is a table showing the circulation of signal transitions in the inverter ring 3. In Table 1, the left column shows the quantized time, the middle column shows the output signal of the inverter ring 3 at each time, and the right column shows the first encoder 8 or the second encoder 8 obtained from the output signal of the inverter ring 3. The output data of the encoder 19 is shown. Although the time varies continuously, the time counting circuit quantizes the continuously varying time and divides it into predetermined gradations. As shown in Table 1, the time counting circuit shown in FIG. In, the time is divided into 9 gradations.

【0056】なお、ここでは説明を簡単にするために、
インバータリング3を構成する各インバータの遅延時間
が1nsであるものとする。すなわち、表1における時
間刻みが1nsになる。また、インバータリング3の出
力信号において、“L”は論理回路におけるローレベル
を表し、“H”は論理回路におけるハイレベルを表す。
Here, in order to simplify the explanation,
It is assumed that the delay time of each inverter forming the inverter ring 3 is 1 ns. That is, the time step in Table 1 is 1 ns. Further, in the output signal of the inverter ring 3, "L" represents a low level in the logic circuit and "H" represents a high level in the logic circuit.

【0057】表1に示すように、時間0において、イン
バータリング3の出力信号は“LHLHLHLHL”で
ある。第1段及び第9段のインバータの出力信号が共に
“L”であることから、インバータリング3を循環する
信号は第1段のインバータに達しているといえる。表1
では、隣り合うインバータの出力信号が同じレベルにな
る箇所に下線を付している。時間0から1nsが経過す
ると時間1になり、インバータリング3を循環する信号
は次段のインバータに伝達されて第1段及び第2段のイ
ンバータの出力信号が共に“H”になる。さらに1ns
が経過すると時間2になり、第2段及び第3段のインバ
ータの出力信号が共に“L”になる。このように、イン
バータリング3を循環する信号は1ns経過する毎に次
段のインバータに伝達される。ただし、隣り合うインバ
ータの出力信号が共に“H”のときと共に“L”のとき
とが、時間的に交互に現れる。第1のエンコーダ8及び
第2のエンコーダ19は、インバータリング3の出力信
号を右欄に示すような2進数の4ビットデータに変換す
る。
As shown in Table 1, at time 0, the output signal of the inverter ring 3 is "LHLHLHLHL". Since the output signals of the first-stage and ninth-stage inverters are both “L”, it can be said that the signal circulating in the inverter ring 3 reaches the first-stage inverter. Table 1
Then, the underline is added to the place where the output signals of the adjacent inverters have the same level. When 1 ns has passed from time 0, it becomes time 1, and the signal circulating in the inverter ring 3 is transmitted to the inverter of the next stage, and the output signals of both the first and second stage inverters become "H". 1 ns
When time elapses, time 2 is reached, and the output signals of the second-stage and third-stage inverters both become "L". In this way, the signal circulating in the inverter ring 3 is transmitted to the next-stage inverter every 1 ns. However, when the output signals of the adjacent inverters are both "H" and "L", they alternately appear in time. The first encoder 8 and the second encoder 19 convert the output signal of the inverter ring 3 into binary 4-bit data as shown in the right column.

【0058】表1では時間は9階調に分割されているた
め、時間刻みが1nsであるとすると最大計測時間は9
nsとなる。そこで、さらに長い時間を計測可能にする
ために、図1に示す時間計数回路ではインバータリング
3における信号遷移の周回数を計数するカウンタ回路6
を設けている。
In Table 1, the time is divided into 9 gradations, so if the time step is 1 ns, the maximum measurement time is 9
ns. Therefore, in order to measure a longer time, in the time counting circuit shown in FIG. 1, the counter circuit 6 that counts the number of turns of the signal transition in the inverter ring 3 is used.
Is provided.

【0059】[0059]

【表2】 [Table 2]

【0060】表2は図1に示す時間計数回路によって演
算した時間データを示す表である。表2に示すように、
3ビットのカウンタ回路6を用いることによって時間0
から時間71までの72階調の時間データを計測するこ
とが可能になる。
Table 2 is a table showing time data calculated by the time counting circuit shown in FIG. As shown in Table 2,
By using the 3-bit counter circuit 6, time 0
It is possible to measure time data of 72 gradations from time to time 71.

【0061】本実施形態に係る時間計数回路の特徴は、
基準クロック信号を用いて時間データを補正する点にあ
る。
The characteristics of the time counting circuit according to this embodiment are as follows.
The point is that the time data is corrected using the reference clock signal.

【0062】ここで、本実施形態における時間補正の原
理を図2を参照して説明する。図2は、本実施形態に係
る時間補正の原理を概念的に表した図である。
Here, the principle of time correction in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram conceptually showing the principle of time correction according to the present embodiment.

【0063】入力端子11に入力された基準クロック信
号は第2のフリップフロップ列17に入力され、第2の
フリップフロップ列17は基準クロック信号の遷移のタ
イミングでインバータリング3の出力信号を保持する。
図2では、基準クロック信号の立ち下がりのタイミング
でインバータリング3の出力信号は保持されるものとし
ている。
The reference clock signal input to the input terminal 11 is input to the second flip-flop string 17, and the second flip-flop string 17 holds the output signal of the inverter ring 3 at the transition timing of the reference clock signal. .
In FIG. 2, it is assumed that the output signal of the inverter ring 3 is held at the falling timing of the reference clock signal.

【0064】また図2では、インバータリング3におけ
る信号遷移の循環をクロック信号の形で表している。ク
ロック信号の遷移点に付した数字はインバータリング3
において信号遷移の到達したインバータの段数を示して
おり、例えば4が付された遷移点は第4段のインバータ
に信号遷移が到達したことを示している。したがって、
クロックパルス信号のパルス幅はインバータリング3に
おける各インバータの遅延時間に相当する。パルス幅の
ばらつきは、電源電圧の変動等による各インバータの遅
延時間の変化を示している。
In FIG. 2, the circulation of signal transitions in the inverter ring 3 is shown in the form of clock signals. The number attached to the transition point of the clock signal is the inverter ring 3
Indicates the number of stages of the inverter where the signal transition has reached. For example, the transition point indicated by 4 indicates that the signal transition has reached the inverter of the fourth stage. Therefore,
The pulse width of the clock pulse signal corresponds to the delay time of each inverter in the inverter ring 3. The variation of the pulse width indicates the change of the delay time of each inverter due to the fluctuation of the power supply voltage.

【0065】図2に示すように、基準クロック信号の立
ち下がりである時刻t1 において、インバータリング3
における信号遷移は第5段のインバータに到達してい
る。このとき、時間τn-1 は「5」に量子化される(第
1段のインバータを基準に量子化している)。また、基
準クロック信号の次の立ち下がりである時刻t2 におい
て、時間τn は「8」に量子化される。基準クロック信
号の周期をTR 、インバータリング3における一のイン
バータの出力信号の周期(以下「インバータリング3の
周期」という)をTn とすると、時間τn-1 ,τn と周
期Tn ,TR との間には次のような関係がある。 Tn =TR −τn-1 +τn …(1) ここで、時間τn-1 ,τn を量子化した値(ここでは
「5」と「8」である)をMn-1 ,Mn とする。また、
基準クロック信号の周期TR の量子化値は、PLLが安
定動作しているという前提のもとでは、インバータリン
グ3を構成するインバータの段数N(ここでは9であ
る)の2倍になる。したがって、インバータリング3の
周期Tn の量子化値をPn とすると、Pn は次のような
式で表される。 Pn =2N−Mn-1 +Mn …(2) 補正前の時間データをDn とすると、補正後の時間デー
タCn は次のような式で表される。 Cn =Dn +Dn ・(Mn −Mn-1 )/Pn =Dn +Dn ・(Mn −Mn-1 )/(2N−Mn +Mn-1 ) …(3) すなわち、時間データDn は、量子化値Mn-1 ,Mn
求めて式(3)を演算することによって補正することが
できる。式(3)の右辺におけるNの値は、PLLの動
作特性と電源に重畳するノイズに応じて最適化するよう
にしてもよいが、特に最適化を必要としないならインバ
ータリング3のインバータの接続段数とする。
As shown in FIG. 2, at the time t 1 when the reference clock signal falls, the inverter ring 3
The signal transition at reaches the fifth stage inverter. At this time, the time τ n-1 is quantized to "5" (quantized with the first-stage inverter as a reference). Further, at time t 2 which is the next falling edge of the reference clock signal, the time τ n is quantized to “8”. Letting T R be the period of the reference clock signal and T n be the period of the output signal of one inverter in the inverter ring 3 (hereinafter referred to as “the period of the inverter ring 3”), the time τ n−1 , τ n and the period T n , T R have the following relationship. T n = T R -τ n- 1 + τ n ... (1) The time τ n-1, τ n the quantized values (here a "8" and "5") to M n-1 , M n . Also,
The quantized value of the period T R of the reference clock signal is set by PLL
Under the premise that the inverter ring 3 is operating in a constant manner, the number of inverters constituting the inverter ring 3 is twice the number N (here, 9). Therefore, if the quantized value of the period T n of the inverter ring 3 is P n , P n is expressed by the following equation. When the P n = 2N-M n- 1 + M n ... (2) uncorrected time data to D n, the time data C n after correction formula as follows. C n = D n + D n · (M n -M n-1) / P n = D n + D n · (M n -M n-1) / (2N-M n + M n-1) ... (3) That is, the time data D n can be corrected by obtaining the quantized values M n−1 and M n and calculating the equation (3). The value of N on the right side of the equation (3) may be optimized according to the operating characteristics of the PLL and the noise superimposed on the power supply, but if optimization is not particularly required, the connection of the inverters of the inverter ring 3 may be performed. The number of steps.

【0066】量子化値Mn-1 ,Mn は、基準クロック信
号の遷移のタイミングで第2のフリップフロップ列17
によって保持された信号から、第2の信号処理回路20
によって求められる。また、式(3)の演算は、第3の
信号処理回路22によって主として実行される。
The quantized values M n-1 and M n are stored in the second flip-flop train 17 at the transition timing of the reference clock signal.
From the signal held by the second signal processing circuit 20
Required by. Further, the calculation of the equation (3) is mainly executed by the third signal processing circuit 22.

【0067】具体的な数値を例にとって説明する。図2
に示すような場合、Mn-1 =5,Mn =8,N=9とな
り、インバータリング3の周期の量子化値Pn は、式
(2)から、 Pn =2×9−5+8=21 となる。補正前の時間データDn =25とすると、補正
後の時間データCn は式(3)から、 Cn =25+25×(8−5)/21 =29(小数点以下四捨五入) となる。
Description will be made taking specific numerical values as an example. Figure 2
In such a case, M n-1 = 5, M n = 8, N = 9, and the quantized value P n of the period of the inverter ring 3 is P n = 2 × 9−5 + 8 from the equation (2). = 21. Assuming that the time data before correction D n = 25, the time data after correction C n is C n = 25 + 25 × (8-5) / 21 = 29 (rounded off after the decimal point) from the equation (3).

【0068】図3は第1の信号処理回路9の構成を示す
回路図である。第1の信号処理回路9は、第1のエンコ
ーダ8から入力された4ビット・データ及びカウンタ回
路6から保持回路7を介して入力された3ビット・デー
タから、補正前の時間データを演算する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the first signal processing circuit 9. The first signal processing circuit 9 calculates time data before correction from the 4-bit data input from the first encoder 8 and the 3-bit data input from the counter circuit 6 via the holding circuit 7. .

【0069】図3において、端子a1 にはカウンタ回路
6から保持回路7を介して出力された3ビット・データ
が入力されると共に、端子a2 には第1のエンコーダ8
から出力された4ビット・データが入力される。また、
端子a3 には測定対象のパルス信号が入力され、端子a
4 からは演算された補正前の時間データが出力される。
In FIG. 3, the terminal a 1 receives the 3-bit data output from the counter circuit 6 through the holding circuit 7, and the terminal a 2 receives the first encoder 8
The 4-bit data output from is input. Also,
The pulse signal to be measured is input to terminal a 3 and
From 4 , the calculated time data before correction is output.

【0070】31a,31bは3ビット・データを保持
するフリップ・フロップであり、端子a1 に入力された
データを保持し出力する。32a,32bは4ビット・
データを保持するフリップ・フロップであり、端子a2
に入力されたデータを保持し出力する。33はデータ変
換回路であり、フリップフロップ31bから端子Dに入
力された3ビット・データを、その上位に“0”を付加
することによって4ビット・データに変換して端子Qか
ら出力する。例えば“011”はデータ変換回路33に
よって“0011”に変換される。
Flip-flops 31a and 31b hold 3-bit data, and hold and output the data input to the terminal a 1 . 32a and 32b are 4 bits
It is a flip-flop that holds data and has a terminal a 2
Holds and outputs the data input to. Reference numeral 33 is a data conversion circuit, which converts 3-bit data input from the flip-flop 31b to the terminal D into 4-bit data by adding "0" to the higher order and outputs the 4-bit data from the terminal Q. For example, “011” is converted into “0011” by the data conversion circuit 33.

【0071】34は加算回路であり、端子Aにデータ変
換回路33から入力された4ビット・データと端子Bに
フリップフロップ32bから入力された4ビット・デー
タとを加算して、加算結果である5ビット・データのう
ち上位2ビットを端子Q1 から出力すると共に下位3ビ
ットを端子Q2 から出力する。35はデータ変換回路で
あり、端子Dに加算回路34の端子Q1 から入力された
2ビット・データを、その上位に“0”を付加すること
によって3ビット・データに変換して端子Qから出力す
る。例えば“01”はデータ変換回路35によって“0
01”に変換される。
Reference numeral 34 denotes an addition circuit, which is the addition result by adding the 4-bit data input from the data conversion circuit 33 to the terminal A and the 4-bit data input from the flip-flop 32b to the terminal B. Of the 5-bit data, the upper 2 bits are output from the terminal Q 1 and the lower 3 bits are output from the terminal Q 2 . Reference numeral 35 denotes a data conversion circuit, which converts 2-bit data input from the terminal Q 1 of the adder circuit 34 into terminal D into 3-bit data by adding “0” to the higher order, and then from the terminal Q. Output. For example, “01” is set to “0” by the data conversion circuit 35.
Is converted to 01 ".

【0072】36は加算回路であり、フリップフロップ
31bから端子Aに入力された3ビット・データとデー
タ変換回路35から端子Bに入力された3ビット・デー
タとを加算して、加算結果である4ビット・データを端
子Qから出力する。37はデータ変換回路であり、加算
回路36から端子Aに入力された4ビット・データを上
位ビットとし,かつ加算回路34の端子Q2 から端子B
に入力された3ビット・データを下位ビットとする7ビ
ット・データを端子Qから出力する。例えば、端子Aに
入力されたデータが“0011”であり端子Bに入力さ
れた3ビット・データが“001”であるとすると、端
子Qから出力されるデータは“0011001”とな
る。
An adder circuit 36 adds the 3-bit data input to the terminal A from the flip-flop 31b and the 3-bit data input to the terminal B from the data conversion circuit 35, and is the addition result. The 4-bit data is output from the terminal Q. Reference numeral 37 is a data conversion circuit, which sets the 4-bit data input from the adder circuit 36 to the terminal A as the higher-order bit, and also adds the terminal Q 2 to the terminal B of the adder circuit 34.
The terminal Q outputs 7-bit data having the 3-bit data input to the lower bit as the lower bit. For example, if the data input to the terminal A is "0011" and the 3-bit data input to the terminal B is "001", the data output from the terminal Q is "0011001".

【0073】38は7ビット・データを保持するフリッ
プ・フロップであり、データ変換回路37から出力され
た7ビット・データを保持し出力する。39は減算回路
であり、端子Aにフリップフロップ38から入力された
7ビット・データから、端子Bにデータ変換回路37か
ら入力された7ビット・データを減算する。
Reference numeral 38 is a flip-flop for holding 7-bit data, which holds and outputs the 7-bit data output from the data conversion circuit 37. A subtraction circuit 39 subtracts the 7-bit data input to the terminal B from the data conversion circuit 37 from the 7-bit data input to the terminal A from the flip-flop 38.

【0074】図3に示す第1の信号処理回路9の動作
を、時間11の場合を例にとって説明する。
The operation of the first signal processing circuit 9 shown in FIG. 3 will be described by taking the case of time 11 as an example.

【0075】表2に示すように、時間11において、端
子a1 に入力されるカウンタ回路6の出力データは“0
01”であり、また第1のエンコーダ8の出力データは
“0010”である。データ変換回路33は、入力され
たカウンタ回路6の出力データ“001”を“000
1”に変換する。加算回路34は、端子Aに入力された
“0001”と端子Bに入力された第1のエンコーダ8
の出力データ“0010”とを加算する。加算結果であ
る5ビット・データは“00011”となるので、加算
回路34は、端子Q1 から5ビット・データの上位2ビ
ット“00”を出力すると共に端子Q2 から5ビット・
データの下位3ビット“011”を出力する。データ変
換回路35は、加算回路34の端子Q1 から入力された
データ“00”を“000”に変換する。加算回路36
は、端子Aに入力された“001”と端子Bに入力され
た“000”とを加算し、加算結果として“0001”
を出力する。データ変換回路37は、端子Aに入力され
た“0001”を上位ビットとし端子Bに入力された
“011”を下位ビットとする7ビットデータ“000
1011”を出力する。この7ビットデータ“0001
011”は、表2に示すように時間11のときの時間デ
ータになる。
As shown in Table 2, at time 11, the output data of the counter circuit 6 input to the terminal a 1 is "0".
01 ", and the output data of the first encoder 8 is" 0010 ". The data conversion circuit 33 converts the input output data" 001 "of the counter circuit 6 into" 000 ".
1 ". The addition circuit 34 includes the first encoder 8 input to the terminal B and" 0001 "input to the terminal A.
And the output data “0010” of 1 are added. Since the 5-bit data which is the addition result is "00011", the adder circuit 34 is, 5 bits from the terminal Q 2 outputs the high-order 2 bits "00" of the 5-bit data from the terminal Q 1
The lower 3 bits "011" of the data are output. The data conversion circuit 35 converts the data “00” input from the terminal Q 1 of the addition circuit 34 into “000”. Adder circuit 36
Adds "001" input to the terminal A and "000" input to the terminal B, and adds "0001" as the addition result.
Is output. The data conversion circuit 37 has 7-bit data “000” in which “0001” input to the terminal A is an upper bit and “011” input to the terminal B is a lower bit.
1011 ”is output. This 7-bit data“ 0001
011 "is time data at time 11 as shown in Table 2.

【0076】減算回路39は、端子Aにフリップフロッ
プ38から入力された7ビット・データから、端子Bに
データ変換回路37から入力された7ビット・データを
減算して出力する。フリップフロップ38はデータ変換
回路37から入力された時間データを一旦保持している
ので、減算回路39から出力された時間データは、測定
対象のパルス信号の遷移点間の時間を表すことになる。
端子Aに前述のデータ“0001011”が入力され、
端子Bに次の時間データである“0000011”が入
力されたとすると、減算回路39の出力データは“00
01000”になる。このような動作の結果、端子a4
から測定対象のパルス信号のパルス間隔等の時間を表す
時間データが出力される。
The subtraction circuit 39 subtracts the 7-bit data input to the terminal B from the data conversion circuit 37 from the 7-bit data input to the terminal A from the flip-flop 38, and outputs the result. Since the flip-flop 38 temporarily holds the time data input from the data conversion circuit 37, the time data output from the subtraction circuit 39 represents the time between transition points of the pulse signal to be measured.
The above-mentioned data “00010101” is input to the terminal A,
If the next time data "0000011" is input to the terminal B, the output data of the subtraction circuit 39 is "00".
01000 ″. As a result of such an operation, the terminal a 4
Outputs time data representing time such as the pulse interval of the pulse signal to be measured.

【0077】図4は第2の信号処理回路20の構成を示
す回路図である。図4において、41は前記式(3)の
右辺の第2項(以下「補正項」という)の係数の計算に
用いるデータMn ,Mn-1 を演算する信号処理回路、4
2,43は7ビット・データを保持するフリップフロッ
プ、44は端子D1 に入力されたデータと端子D2 に入
力されたデータとの差を演算する減算回路、45は7ビ
ット・データを保持するフリップフロップである。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the second signal processing circuit 20. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a signal processing circuit for calculating data M n and M n-1 used for calculating the coefficient of the second term (hereinafter referred to as “correction term”) on the right side of the equation (3).
Reference numerals 2 and 43 are flip-flops for holding 7-bit data, 44 is a subtraction circuit for calculating the difference between the data input to the terminal D 1 and the data input to the terminal D 2 , and 45 is a 7-bit data It is a flip-flop.

【0078】第2のエンコーダ19は第1のエンコーダ
8と同様に動作し、第2のフリップフロップ列17から
出力されたインバータリング3の出力信号を2進数のデ
ータに変換して出力する。
The second encoder 19 operates similarly to the first encoder 8, and converts the output signal of the inverter ring 3 output from the second flip-flop string 17 into binary data and outputs it.

【0079】図4において、端子b1 にはカウンタ回路
6から保持回路18を介して出力された3ビット・デー
タが入力されると共に、端子b2 には第2のエンコーダ
19から出力された4ビット・データが入力される。ま
た、端子b3 には基準クロック信号が入力される。
In FIG. 4, the terminal b 1 receives the 3-bit data output from the counter circuit 6 via the holding circuit 18, and the terminal b 2 outputs the 4 bits output from the second encoder 19. Bit data is input. Further, the reference clock signal is input to the terminal b 3 .

【0080】信号処理回路41は、第1の信号処理回路
9とほぼ同様に動作し、端子a1 及a2 に入力されたデ
ータから補正用の時間データを演算して端子a4 から出
力する。すなわち、基準クロック信号の遷移のタイミン
グで、式(3)における量子化値Mn-1 ,Mn に相当す
る7ビット・データが信号処理回路41から出力され
る。
The signal processing circuit 41 operates in substantially the same manner as the first signal processing circuit 9 and calculates correction time data from the data input to the terminals a 1 and a 2 and outputs it from the terminal a 4 . . That is, at the timing of transition of the reference clock signal, the signal processing circuit 41 outputs 7-bit data corresponding to the quantized values M n−1 and M n in the equation (3).

【0081】減算回路44は、端子D1 にフリップフロ
ップ42から入力されたデータとフリップフロップ43
によって1クロック分(すなわち基準クロック信号の遷
移1回分)遅延されて端子D2 に入力されたデータとの
差を演算する。すなわち、式(3)における(Mn −M
n-1 )を演算する。演算結果のデータは、フリップフロ
ップ45を介して端子b4 から出力される。
The subtraction circuit 44 includes the data inputted from the flip-flop 42 at the terminal D 1 and the flip-flop 43.
Is delayed by one clock (that is, one transition of the reference clock signal) to calculate the difference from the data input to the terminal D 2 . That is, (M n −M in equation (3)
n-1 ) is calculated. The data of the calculation result is output from the terminal b 4 via the flip-flop 45.

【0082】図5は第3の信号処理回路22の構成を示
す回路図である。図5において、端子C1 には第2の信
号処理回路20から出力された補正用の7ビット・デー
タ(Mn −Mn-1 )が第1の同期回路21によってタイ
ミングを修正された上で(測定対象のパルス信号に同期
して)入力される。端子C2 には第1の信号処理回路9
から出力された7ビットの補正前の時間データが測定対
象のパルス信号に同期して入力される。また、端子C3
には測定対象のパルス信号が入力される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the third signal processing circuit 22. In FIG. 5, the correction data of 7-bit data (M n −M n−1 ) output from the second signal processing circuit 20 is corrected at the terminal C 1 by the first synchronizing circuit 21. Is input (in synchronization with the pulse signal to be measured). The terminal C 2 has a first signal processing circuit 9
The 7-bit pre-correction time data output from is input in synchronization with the pulse signal to be measured. Also, the terminal C 3
A pulse signal to be measured is input to.

【0083】51a〜51e,52,54及び55はフ
リップ・フロップ、53は式(3)における補正項の演
算を行う乗算回路、56は乗算回路53の出力データを
用いて式(3)の演算を行う加算回路である。フリップ
フロップ51a〜51dは、乗算回路53において演算
されるデータのタイミングを合わせるために端子C1
入力されたデータを遅延させるものである。
51a to 51e, 52, 54 and 55 are flip-flops, 53 is a multiplication circuit for calculating the correction term in the formula (3), and 56 is a calculation of the formula (3) using the output data of the multiplication circuit 53. Is an adder circuit for performing. The flip-flops 51a to 51d delay the data input to the terminal C 1 in order to match the timing of the data calculated in the multiplication circuit 53.

【0084】フリップフロップ51eの出力データは、
時間補正のために用いるデータ(Mn −Mn-1 )であり
第2の信号処理回路20によって演算されたものであ
る。またフリップフロップ52の出力データは、補正前
の時間計数データDn であり、第1の信号処理回路9に
よって演算されたものである。ここで、フリップフロッ
プ51eの出力データを“0000011”とする。フ
リップフロップ51eの出力データにおいて、最上位ビ
ットがデータの正負を表すものとし、最上位ビットが
“0”のときはデータは正、“1”のときはデータは負
であるものとする。また、フリップフロップ52の出力
データを“0011001”とする。
The output data of the flip-flop 51e is
The data ( Mn - Mn-1 ) used for time correction, which is calculated by the second signal processing circuit 20. The output data of the flip-flop 52 is the time count data D n before correction, which is calculated by the first signal processing circuit 9. Here, the output data of the flip-flop 51e is set to "0000011". In the output data of the flip-flop 51e, the most significant bit indicates whether the data is positive or negative. When the most significant bit is "0", the data is positive, and when the most significant bit is "1", the data is negative. Further, the output data of the flip-flop 52 is set to "0011001".

【0085】乗算回路53は、フリップフロップ51e
の出力データ及びフリップフロップ52の出力データを
用いて補正項Dn ・(Mn −Mn-1 )/(N−Mn +M
n-1)を演算する。図1に示す時間計数回路ではN=1
001(2進数表現,10進数では「9」)であるの
で、N−Mn +Mn-1 =1100となり、補正項の演算
結果として“1101”を出力する。Dn ・(Mn −M
n-1 )/(N−Mn +Mn-1 )は10進数では12.5
となるが、ここでは小数点以下は四捨五入して13とし
た。
The multiplication circuit 53 includes a flip-flop 51e.
Output data and using the output data of the flip-flop 52 correction term D n · (M n -M n -1) / (N-M n + M for
n-1 ) is calculated. In the time counting circuit shown in FIG. 1, N = 1
Since it is 001 (binary number representation, “9” in decimal number), N−M n + M n−1 = 1100, and “1101” is output as the calculation result of the correction term. D n · (M n −M
n-1 ) / (N- Mn + Mn-1 ) is 12.5 in decimal.
However, the value after the decimal point is rounded to 13 here.

【0086】加算回路56は、フリップフロップ54か
ら端子Aに入力されたデータ“0011001”と乗算
回路53からフリップフロップ55を介して端子Bに入
力されたデータ“1101”とを加算して、加算結果デ
ータ“0100110”を出力する。加算回路56の出
力データは、補正された時間計数データとして端子C4
から出力される。
The addition circuit 56 adds the data "0011001" input from the flip-flop 54 to the terminal A and the data "1101" input from the multiplication circuit 53 to the terminal B via the flip-flop 55, and adds the data. The result data “0100110” is output. The output data of the adder circuit 56 is used as corrected time count data at the terminal C 4
Is output from.

【0087】また第1の同期回路21は、第2の信号処
理回路20から基準クロック信号の遷移のタイミングで
出力された7ビット・データが測定対象のパルス信号の
遷移のタイミングで第3の信号処理回路22に入力され
るよう、データの出力タイミングを変更する機能を持つ
ものである。
Further, the first synchronizing circuit 21 outputs the 7-bit data output from the second signal processing circuit 20 at the transition timing of the reference clock signal to the third signal at the transition timing of the pulse signal to be measured. It has a function of changing the data output timing so that the data is input to the processing circuit 22.

【0088】図6(a)は第1の同期回路21の詳細な
構成を示す回路図である。図6(a)において、nはデ
ータの入力端子、pはデータの出力端子、oは第1のク
ロック信号CLK1 の入力端子、qは第2のクロック信
号CLK2 の入力端子である。第1の同期回路21で
は、基準クロック信号が第1のクロック信号CLK1
相当し、測定対象のパルス信号が第2のクロック信号C
LK2 に相当する。また、61,65は端子Cに入力さ
れるクロック信号に従って動作する7ビットのフリップ
フロップ、62,66は端子Cに入力されるクロック信
号に従って動作し,かつ端子Rに“H”の信号が入力さ
れると出力信号を“L”に初期化するリセット型フリッ
プフロップ、63,67は論理回路、64,68は遅延
回路である。フリップフロップ61及びリセット型フリ
ップフロップ62は端子oに入力された第1のクロック
信号CLK1 に従って動作し、リセット型フリップフロ
ップ66は端子qに入力された第2のクロック信号CL
2 に従って動作する。
FIG. 6A is a circuit diagram showing a detailed structure of the first synchronizing circuit 21. In FIG. 6A, n is a data input terminal, p is a data output terminal, o is an input terminal for the first clock signal CLK 1 , and q is an input terminal for the second clock signal CLK 2 . In the first synchronizing circuit 21, the reference clock signal corresponds to the first clock signal CLK 1 and the pulse signal to be measured is the second clock signal C 2.
Equivalent to LK 2 . Also, 61 and 65 are 7-bit flip-flops that operate according to the clock signal input to the terminal C, 62 and 66 operate according to the clock signal input to the terminal C, and a "H" signal is input to the terminal R. Then, reset type flip-flops that initialize the output signal to "L", 63 and 67 are logic circuits, and 64 and 68 are delay circuits. The flip-flop 61 and the reset flip-flop 62 operate in accordance with the first clock signal CLK 1 input to the terminal o, and the reset flip-flop 66 operates the second clock signal CL input to the terminal q.
Operates according to K 2 .

【0089】図6(a)に示す第1の同期回路21の動
作を、図6(b)に示すタイミングチャートを参照して
説明する。
The operation of the first synchronizing circuit 21 shown in FIG. 6A will be described with reference to the timing chart shown in FIG. 6B.

【0090】端子nには、第2の信号処理回路20か
ら、基準クロック信号(すなわち第1のクロック信号C
LK1 )の遷移のタイミングで7ビット・データが入力
される。端子oに入力された第1のクロック信号CLK
1 が立ち上がると、フリップフロップ61は端子nに入
力されたデータを保持する。また、リセット型フリップ
フロップ62は、端子Dの電位が常に“H”なので端子
Qから“H”の信号を出力する。すなわち節点Aの信号
電位は“H”になる。端子Bの信号電位は、端子Aの信
号電位を遅延させたものになる。
The reference clock signal (that is, the first clock signal C from the second signal processing circuit 20) is applied to the terminal n.
7-bit data is input at the transition timing of LK 1 ). First clock signal CLK input to terminal o
When 1 rises, the flip-flop 61 holds the data input to the terminal n. Further, the reset flip-flop 62 outputs the signal of “H” from the terminal Q because the potential of the terminal D is always “H”. That is, the signal potential at the node A becomes "H". The signal potential of the terminal B is the signal potential of the terminal A delayed.

【0091】端子qに入力された測定対象のパルス信号
(すなわち第2のクロック信号CLK2 )が立ち上がる
と、リセット型フリップフロップ66は節点Aの信号を
保持して端子Qから出力する。これにより、節点Dの信
号電位は“H”に変化し、フリップフロップ61の出力
データがフリップフロップ65によって保持され、端子
pから出力される。このとき、節点B,Dの信号電位は
共に“H”になるので論理回路63の出力信号は“H”
になり、リセット型フリップフロップ62は初期化され
る。また、リセット型フリップフロップ66は第2のク
ロック信号CLK2 の立ち下がりで初期化される。した
がって、第1の同期回路21は初期状態に戻る。
When the pulse signal to be measured (that is, the second clock signal CLK 2 ) input to the terminal q rises, the reset flip-flop 66 holds the signal at the node A and outputs it from the terminal Q. As a result, the signal potential at the node D changes to "H", the output data of the flip-flop 61 is held by the flip-flop 65, and is output from the terminal p. At this time, since the signal potentials at the nodes B and D both become "H", the output signal of the logic circuit 63 becomes "H".
Then, the reset flip-flop 62 is initialized. Further, the reset flip-flop 66 is initialized at the falling edge of the second clock signal CLK 2 . Therefore, the first synchronizing circuit 21 returns to the initial state.

【0092】このような動作によって、図6(b)に示
すように、第1の同期回路20は、第1のクロック信号
CLK1 (基準クロック信号)の遷移のタイミングで入
力されたデータを第2のクロック信号CLK2 (測定対
象のパルス信号)のタイミングで出力することができ
る。
By such an operation, as shown in FIG. 6B, the first synchronizing circuit 20 changes the data input at the transition timing of the first clock signal CLK 1 (reference clock signal) into the first data. Two clock signals CLK 2 (pulse signal to be measured) can be output at the timing.

【0093】また、第2の同期回路25は、第3の信号
処理回路22から測定対象のパルス信号の遷移のタイミ
ングで出力された,補正された時間計数データが、入力
端子23に入力された外部クロックのタイミングで端子
26から出力されるよう、データの出力タイミングを変
更する機能を持っている。回路の構成は図6(a)に示
す第1の同期回路21と同様であり、第1のクロック信
号CLK1 として端子oに測定対象のパルス信号が与え
られると共に第2のクロック信号CLK2 として端子q
に外部クロックが与えられる。
In the second synchronizing circuit 25, the corrected time count data output from the third signal processing circuit 22 at the transition timing of the pulse signal to be measured is input to the input terminal 23. It has a function of changing the data output timing so that the data is output from the terminal 26 at the timing of the external clock. The circuit configuration is the same as that of the first synchronizing circuit 21 shown in FIG. 6A, and a pulse signal to be measured is applied to the terminal o as the first clock signal CLK 1 and the second clock signal CLK 2 is supplied. Terminal q
An external clock is applied to.

【0094】図7は第3の信号処理回路の他の構成例を
示すブロック図である。図7に示す第3の信号処理回路
22Aの特徴は、端子c1 に第2の信号処理回路20か
ら入力された補正用データ(Mn −Mn-1 )に対する補
正項の値をテーブル形式で記憶した、記憶手段としての
ROM58を備えている点である。すなわちROM58
は、次式に示す1/Qn の値をテーブル形式で記憶して
いる。 1/Qn =(Mn −Mn-1 )/(N−Mn +Mn-1 ) …(4)
FIG. 7 is a block diagram showing another example of the configuration of the third signal processing circuit. Wherein the third signal processing circuit 22A shown in FIG. 7, the second correction data inputted from the signal processing circuit 20 of the (M n -M n-1) table format the value of the correction term for the terminal c 1 The point is that it is provided with the ROM 58 as a storage means, which is stored in 1. That is, the ROM 58
Stores the value of 1 / Q n shown in the following equation in a table format. 1 / Q n = (M n -M n-1) / (N-M n + M n-1) ... (4)

【0095】表3はROM58が記憶しているデータの
例を示す表である。
Table 3 is a table showing an example of data stored in the ROM 58.

【0096】[0096]

【表3】 [Table 3]

【0097】図7において、読み出し回路57は、端子
1 から入力された補正用データ(Mn −Mn-1 )に従
ってROM58から補正項の値を読み出す。乗算回路5
9は、読み出し回路57によって読み出された補正項1
/Qn と端子c1 から入力された補正前の時間データD
n とを乗算する。加算回路60は、乗算回路59から入
力された値Dn /Qn と補正前の時間データDn とを加
算して補正された時間データとして端子c4 から出力す
る。
In FIG. 7, the read circuit 57 reads the value of the correction term from the ROM 58 according to the correction data (M n -M n-1 ) input from the terminal c 1 . Multiplication circuit 5
9 is the correction term 1 read by the read circuit 57.
/ Q n and time data D before correction input from terminal c 1
Multiplies with n . The addition circuit 60 adds the value D n / Q n input from the multiplication circuit 59 and the pre-correction time data D n and outputs the corrected time data from the terminal c 4 .

【0098】なお、図1に示す時間計数回路ではPLL
が構成されているが、本発明はPLLが構成された時間
計数回路に限るものでなく、PLLが構成されていない
時間計数回路にも適用可能である。図8はPLLが構成
されていない本実施形態に係る時間計数回路の構成を示
す回路図であり、図1と共通の構成要素には図1と同一
の符号を付している。図8に示す時間計数回路では、基
準クロック信号は測定対象のパルス信号のパルス間隔等
を表す時間データの補正を行うためにのみ用いられる。
The time counting circuit shown in FIG.
However, the present invention is not limited to the time counting circuit in which the PLL is configured, and can be applied to a time counting circuit in which the PLL is not configured. FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of the time counting circuit according to the present embodiment in which the PLL is not configured, and the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In the time counting circuit shown in FIG. 8, the reference clock signal is used only for correcting the time data representing the pulse interval or the like of the pulse signal to be measured.

【0099】(第2の実施形態) 図9は本発明の第2の実施形態に係るPLL(Phase Lo
cked Loop ,フェーズロックループ)回路の構成を示す
ブロック図である。図9において、70はVCO(Volt
age controlled oscillator ,電圧制御発振器)、71
は基準クロック信号が入力される端子、72はVCO7
0の発振出力信号と端子71に入力された基準クロック
信号との位相を比較する位相比較回路、73はチャージ
ポンプ回路、74はLPF(Low Pass Filter ,ローパ
スフィルタ)、75はチャージポンプ回路73から出力
されLPF74によって高周波成分を除去された電圧を
基にしてVCO70の発振周波数を制御する第1の制御
回路、76は電源電圧変動によるVCO70の発振周波
数の変化を抑制する第2の制御回路、77はチャージポ
ンプ回路73に一定の電圧を供給する第1の電源回路、
78は第1の制御回路75及びVCO70に一定の電圧
を供給する定電圧電源回路としての第2の電源回路であ
る。チャージポンプ回路73,LPF74及び第1の制
御回路75によって発振周波数制御回路が構成されてい
る。
Second Embodiment FIG. 9 shows a PLL (Phase Lo) according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a cked loop (phase locked loop) circuit. In FIG. 9, 70 is a VCO (Volt
age controlled oscillator, voltage controlled oscillator), 71
Is a terminal to which the reference clock signal is input, and 72 is a VCO 7
A phase comparison circuit that compares the phase of the oscillation output signal of 0 with the reference clock signal input to the terminal 71, 73 is a charge pump circuit, 74 is an LPF (Low Pass Filter), and 75 is from the charge pump circuit 73. A first control circuit that controls the oscillation frequency of the VCO 70 based on the voltage that is output and has the high frequency component removed by the LPF 74, a second control circuit that suppresses a change in the oscillation frequency of the VCO 70 due to fluctuations in the power supply voltage, 77 Is a first power supply circuit that supplies a constant voltage to the charge pump circuit 73,
Reference numeral 78 is a second power supply circuit as a constant voltage power supply circuit that supplies a constant voltage to the first control circuit 75 and the VCO 70. The charge pump circuit 73, the LPF 74, and the first control circuit 75 constitute an oscillation frequency control circuit.

【0100】図10は図9に示すPLL回路におけるV
CO70の構成を示す回路図である。図10において、
79は差動インバータであり、VCO70はリング状に
接続された奇数個(図10では5個)の差動インバータ
79からなる差動インバータリングによって構成されて
いる。差動インバータ79において、Dは正転入力端
子、DBは反転入力端子、Qは正転出力端子、QBは反
転出力端子であり、各差動インバータ79,79,…
は、正転出力端子Qが次段の差動インバータの反転入力
端子DBに接続されていると共に反転出力端子QBが次
段の差動インバータの正転入力端子Dに接続されてい
る。また、端子Fには第1の制御回路75から供給され
た制御電圧Vc1が印加されると共に端子Hには第2の制
御回路76から供給された制御電圧Vc2が印加され、さ
らに端子Cには第2の電源回路78から供給された電圧
d2が印加される。
FIG. 10 shows V in the PLL circuit shown in FIG.
It is a circuit diagram which shows the structure of CO70. In FIG.
Reference numeral 79 is a differential inverter, and the VCO 70 is composed of a differential inverter ring composed of an odd number (five in FIG. 10) of differential inverters 79 connected in a ring shape. In the differential inverter 79, D is a non-inverting input terminal, DB is an inverting input terminal, Q is a non-inverting output terminal, QB is an inverting output terminal, and each differential inverter 79, 79 ,.
, The normal output terminal Q is connected to the inverting input terminal DB of the next stage differential inverter, and the inverting output terminal QB is connected to the normal input terminal D of the next stage differential inverter. The control voltage V c1 supplied from the first control circuit 75 is applied to the terminal F, the control voltage V c2 supplied from the second control circuit 76 is applied to the terminal H, and the terminal C is further applied. Is applied with the voltage V d2 supplied from the second power supply circuit 78.

【0101】図9及び図10に示す本実施形態に係るP
LL回路は時間計数回路に適したものであり、このPL
L回路を時間計数回路に用いる場合には、VCO70を
構成する差動インバータリングを時間計数回路のインバ
ータリングとする。
P according to the present embodiment shown in FIGS. 9 and 10.
The LL circuit is suitable for the time counting circuit.
When the L circuit is used for the time counting circuit, the differential inverter ring forming the VCO 70 is used as the inverter ring of the time counting circuit.

【0102】本実施形態に係るPLL回路は、従来のP
LL回路との相違点が4つある。
The PLL circuit according to this embodiment is the same as the conventional P circuit.
There are four differences from the LL circuit.

【0103】まず1つは、電源回路を2つ設け、チャー
ジポンプ回路73に第1の電源回路77によって電圧を
供給する一方、第1の制御回路75及びVCO70に第
2の電源回路78によって電圧を供給する点である。
First, two power supply circuits are provided, and a voltage is supplied to the charge pump circuit 73 by the first power supply circuit 77, while a voltage is supplied to the first control circuit 75 and the VCO 70 by the second power supply circuit 78. Is the point of supplying.

【0104】2つめの相違点は、VCO70を構成する
各差動インバータ79における電流源をPMOSトラン
ジスタP1及びP2によって構成し、第2の電流源とし
てのPMOSトランジスタP1のゲートに第2の電源回
路78から供給された電圧Vd2を印加する一方、第1の
電流源としてのPMOSトランジスタP2のゲートに第
1の制御回路75から供給された制御電圧Vc1を印加す
る点である。
The second difference is that the current source in each differential inverter 79 constituting the VCO 70 is constituted by the PMOS transistors P1 and P2, and the gate of the PMOS transistor P1 as the second current source is connected to the second power supply circuit. The point is that the voltage V d2 supplied from 78 is applied, while the control voltage V c1 supplied from the first control circuit 75 is applied to the gate of the PMOS transistor P2 as the first current source.

【0105】3つめの相違点は、負荷トランジスタであ
るNMOSトランジスタN1,N2,N3,N4のう
ち、負荷抵抗素子としてのNMOSトランジスタN2及
びN3のゲートに第2の制御回路76から供給された制
御電圧Vc2を印加する点である。
The third difference is that the control supplied from the second control circuit 76 to the gates of the NMOS transistors N2, N3 as load resistance elements among the NMOS transistors N1, N2, N3, N4 as load transistors. This is the point at which the voltage V c2 is applied.

【0106】そして、4つめの相違点は、時間計数回路
に構成するのに適するよう、LPF74を1次のLPF
とする点である。
The fourth difference is that the LPF 74 is a first-order LPF so as to be suitable for constituting a time counting circuit.
That is the point.

【0107】以下、本実施形態に係るPLL回路の動作
について、従来のPLL回路との相違点を中心にして説
明する。位相比較回路72,チャージポンプ回路73及
び第1の制御回路75は従来のPLL回路と同様に動作
するので、詳細な説明はここでは省略する。
The operation of the PLL circuit according to this embodiment will be described below, focusing on the differences from the conventional PLL circuit. Since the phase comparison circuit 72, the charge pump circuit 73, and the first control circuit 75 operate in the same manner as the conventional PLL circuit, detailed description will be omitted here.

【0108】図10に示すVCO70の各差動インバー
タ79において、PMOSトランジスタP1のゲート電
圧は第2の電源回路78から供給された電圧Vd2である
一方、PMOSトランジスタP2のゲート電圧は第1の
制御回路75から供給された制御電圧Vc1である。第2
の電源回路78の供給電圧Vd2は電源電圧の変動による
影響をほとんど受けないが、第1の制御回路75の供給
電圧Vc1は電源電圧の変動の影響を比較的強く受ける。
このため、電源電圧の変動によるドレイン電流の変化は
PMOSトランジスタP2の方がPMOSトランジスタ
P1よりも大きく、PMOSトランジスタP1のドレイ
ン電流は電源電圧の変動の影響をほとんど受けない。差
動インバータ79の信号遅延時間はPMOSトランジス
タP1,P2のドレイン電流量の和によって決定される
ので、電源電圧変動による差動インバータ79の信号遅
延時間の変化が従来よりも小さくなり、電源電圧変動の
影響が緩和される。ただしこの場合、差動インバータ7
9の遅延時間の制御範囲は制限されることになる。
In each differential inverter 79 of the VCO 70 shown in FIG. 10, the gate voltage of the PMOS transistor P1 is the voltage V d2 supplied from the second power supply circuit 78, while the gate voltage of the PMOS transistor P2 is the first voltage. It is the control voltage V c1 supplied from the control circuit 75. Second
The supply voltage V d2 of the power supply circuit 78 is hardly affected by the fluctuation of the power supply voltage, but the supply voltage V c1 of the first control circuit 75 is relatively strongly affected by the fluctuation of the power supply voltage.
Therefore, the change in the drain current due to the change in the power supply voltage is larger in the PMOS transistor P2 than in the PMOS transistor P1, and the drain current of the PMOS transistor P1 is hardly affected by the change in the power supply voltage. Since the signal delay time of the differential inverter 79 is determined by the sum of the drain current amounts of the PMOS transistors P1 and P2, the change of the signal delay time of the differential inverter 79 due to the fluctuation of the power supply voltage becomes smaller than the conventional one, and the fluctuation of the power supply voltage. The impact of will be mitigated. However, in this case, the differential inverter 7
The control range of the delay time of 9 will be limited.

【0109】本実施形態に係るPLL回路において従来
よりも電源電圧変動の影響が緩和される理由を、図11
を用いてさらに詳細に説明する。
FIG. 11 shows the reason why the influence of the power supply voltage fluctuation is alleviated in the PLL circuit according to this embodiment as compared with the conventional case.
Will be used to explain in more detail.

【0110】図11(a)は従来のPLLの構成の一部
を示している。制御回路94は、電源回路95から供給
された電圧Vd によってバイアスされており、LPF9
3の出力信号に従って制御電圧Vc を変化させる。ここ
で、VCO96は、本実施形態に係るPLLと同様に図
10に示すような差動インバータリングによって構成さ
れているものとし、電流源となるP型MOSトランジス
タP1 ,P2 のゲートには制御回路94から出力された
制御電圧Vc が印加されるものとする。このとき、VC
O96を構成する差動インバータの遅延時間τd1の変動
量Δτd1は、制御電圧Vc の変動量をΔVc とすると、 Δτd1=a1 ・ΔVc …(11) となる。ここで、a1 は変化率を表す。
FIG. 11A shows a part of the structure of a conventional PLL. The control circuit 94 is biased by the voltage V d supplied from the power supply circuit 95, and the LPF 9
The control voltage V c is changed according to the output signal of No. 3. Here, the VCO 96 is assumed to be configured by a differential inverter ring as shown in FIG. 10 like the PLL according to the present embodiment, and the gates of the P-type MOS transistors P 1 and P 2 serving as current sources are connected to the VCO 96. The control voltage V c output from the control circuit 94 is applied. At this time, VC
The variation amount Δτ d1 of the delay time τ d1 of the differential inverter forming O96 is Δτ d1 = a 1 · ΔV c (11) when the variation amount of the control voltage V c is ΔV c . Here, a 1 represents the rate of change.

【0111】一方、図11(b)は、本実施形態に係る
PLLの構成の一部を示している。第1の制御回路75
は、第2の電源回路78から供給された電圧Vd1によっ
てバイアスされており、LPF74の出力信号に従って
制御電圧Vc1を変化させる。このとき、VCO70を構
成するインバータの遅延時間τd2の変動量Δτd2は、制
御電圧Vc1の変動量をΔVc1、第2の電源回路78から
出力される電圧Vd2の変動量をΔVd2とすると、 Δτd2=a2 ・ΔVc1+a3 ・ΔVd2 …(12) となる。ここで、a2 ,a3 は変化率を表す。
On the other hand, FIG. 11B shows a part of the configuration of the PLL according to this embodiment. First control circuit 75
Is biased by the voltage V d1 supplied from the second power supply circuit 78, and changes the control voltage V c1 according to the output signal of the LPF 74. In this case, variation .DELTA..tau d2 of delay time tau d2 of inverters constituting the VCO70, the control voltage [Delta] V c1 the variation of V c1, [Delta] V d2 the variation of the voltage V d2 output from the second power supply circuit 78 Then, Δτ d2 = a 2 · ΔV c1 + a 3 · ΔV d2 (12) Here, a 2 and a 3 represent change rates.

【0112】次に、電源電圧の変動による影響を考え
る。電源電圧VDDの変動ΔVDDによる制御電圧Vc の変
化をΔVcnとすると、 ΔVcn=an ・ΔVDD …(13) となる。式(11)のΔVc に式(13)のΔVcnを代
入すると、 Δτd1=a1 ・an ・ΔVDD …(14) となり、この式(14)は、電源電圧が変動したときの
従来のPLLにおけるVCO96を構成する差動インバ
ータの遅延時間の変動量を表す。
Next, consider the influence of fluctuations in the power supply voltage. Letting ΔV cn be the change in the control voltage V c due to the fluctuation ΔV DD of the power supply voltage V DD , ΔV cn = a n · ΔV DD (13) Substituting [Delta] V cn of formula (11) formula (13) [Delta] V c of, Δτ d1 = a 1 · a n · ΔV DD ... (14) , and this equation (14), when the supply voltage fluctuates The variation amount of the delay time of the differential inverter that constitutes the VCO 96 in the conventional PLL is shown.

【0113】また、式(12)のΔVc に式(13)の
ΔVcnを代入すると、 Δτd2=a2 ・an ・ΔVDD …(15) となり、この式(15)は、電源電圧が変動したときの
本実施形態に係るPLLにおけるVCO70を構成する
差動インバータの遅延時間の変動量を表す。なお、式
(15)では、第2の電源回路78からVCO70に供
給される電圧Vd2の電源電圧変動による変化は十分小さ
いので、右辺の第2項を省略している。
Further, when ΔV cn of the equation (13) is substituted for ΔV c of the equation (12), Δτ d2 = a 2 · a n · ΔV DD (15) and the equation (15) is obtained. Represents the amount of change in the delay time of the differential inverter that constitutes the VCO 70 in the PLL according to the present embodiment when f. In the equation (15), since the change of the voltage V d2 supplied from the second power supply circuit 78 to the VCO 70 due to the fluctuation of the power supply voltage is sufficiently small, the second term on the right side is omitted.

【0114】ここで、変化率a1 ,a2 は、差動インバ
ータの電流源を構成するP型MOSトランジスタのゲー
ト・ソース間電圧の変化に対するドレイン電流の変化の
比に依存する。従来のPLLでは、差動インバータの電
流源を構成する2つのP型MOSトランジスタのゲート
には共に制御電圧Vc が印加される一方、本実施形態の
PLLでは、差動インバータの電流源を構成する2つの
P型MOSトランジスタの一方のみのゲートに制御電圧
c が印加される。このため、次のような関係が成り立
つ。 a1 >>a2 …(16) 式(14),(15)及び(16)から、 Δτd1>>Δτd2 …(17) が成り立つ。したがって、本実施形態に係るPLLによ
ると、電源電圧変動による差動インバータの遅延時間の
変化が従来よりも小さくなり、電源電圧変動の影響が緩
和される。
Here, the change rates a 1 and a 2 depend on the ratio of the change of the drain current to the change of the gate-source voltage of the P-type MOS transistor forming the current source of the differential inverter. In the conventional PLL, the control voltage V c is applied to both gates of the two P-type MOS transistors forming the current source of the differential inverter, while the PLL of the present embodiment forms the current source of the differential inverter. The control voltage V c is applied to the gate of only one of the two P-type MOS transistors. Therefore, the following relationship holds. a 1 >> a 2 (16) From equations (14), (15) and (16), Δτ d1 >> Δτ d2 (17) holds. Therefore, according to the PLL of the present embodiment, the change in the delay time of the differential inverter due to the fluctuation of the power supply voltage becomes smaller than in the conventional case, and the influence of the fluctuation of the power supply voltage is mitigated.

【0115】また、図10に示す本実施形態に係るPL
LのVCO70において、N型MOSトランジスタN
2,N3は差動インバータ79の負荷抵抗値をゲート電
圧に従って調整する機能を有している。この負荷抵抗値
の変化によって差動インバータ79の遅延時間を調整す
ることができるので、電源電圧変動による差動インバー
タ79の遅延時間の変化をN型MOSトランジスタN
2,N3のゲート電圧を制御することによって抑制する
ことができる。
Further, the PL according to the present embodiment shown in FIG.
In the L VCO 70, the N-type MOS transistor N
2 and N3 have a function of adjusting the load resistance value of the differential inverter 79 according to the gate voltage. Since the delay time of the differential inverter 79 can be adjusted by the change of the load resistance value, the change of the delay time of the differential inverter 79 due to the fluctuation of the power supply voltage is changed.
It can be suppressed by controlling the gate voltage of N2.

【0116】具体的には、第2の制御回路76から出力
された制御電圧Vc2が各差動インバータ79のN型MO
SトランジスタN2,N3のゲートに供給されており、
第2の制御回路76は、第2の電源回路78の出力電圧
の変動を検知して、この電圧の変動に伴うVCO70の
差動インバータ79における遅延時間の変化が抑制され
るように制御電圧Vc2を変化させる。
Specifically, the control voltage V c2 output from the second control circuit 76 is the N-type MO of each differential inverter 79.
It is supplied to the gates of the S transistors N2 and N3,
The second control circuit 76 detects a change in the output voltage of the second power supply circuit 78 and suppresses the change in the delay time in the differential inverter 79 of the VCO 70 due to the change in the voltage so that the change in the control voltage V is suppressed. Change c2 .

【0117】図12を用いて、第2の制御回路76によ
るVCO70の遅延時間の変化の抑制についてさらに詳
細に説明する。
The suppression of the change in the delay time of the VCO 70 by the second control circuit 76 will be described in more detail with reference to FIG.

【0118】第2の電源回路78から第1の制御回路7
5に供給される電圧Vd1の電源電圧変動による変化量を
ΔVd1とし、第2の電源回路78からVCO70に供給
される電圧Vd2の電源電圧変動による変化量をΔVd2
すると、VCO70を構成する差動インバータの遅延時
間の電源電圧変動による変化量Δτd3は、 Δτd3=a4 ・ΔVd1+a5 ・ΔVd2 …(18) となる。ここで、a4 ,a5 は変化率である。
From the second power supply circuit 78 to the first control circuit 7
If the amount of change in the voltage V d1 supplied to 5 due to power supply voltage fluctuation is ΔV d1, and the amount of change in the voltage V d2 supplied from the second power supply circuit 78 to VCO 70 due to power supply voltage fluctuation is ΔV d2 , then VCO 70 is The amount of change Δτ d3 in the delay time of the constituent differential inverter due to the power supply voltage fluctuation is Δτ d3 = a 4 · ΔV d1 + a 5 · ΔV d2 (18) Here, a 4 and a 5 are change rates.

【0119】第2の制御回路76は、電圧Vd1,Vd2
入力とし、VCO70を構成する差動インバータの遅延
時間をΔτd4だけ変化させるよう制御電圧Vc2を変化さ
せる。ここで、Δτd4は、 Δτd4=a6 ・ΔVd1+a7 ・ΔVd2 …(19) となる。a6 ,a7 は変化率である。
The second control circuit 76 receives the voltages V d1 and V d2 as inputs, and changes the control voltage V c2 so as to change the delay time of the differential inverter forming the VCO 70 by Δτ d4 . Here, Δτ d4 becomes Δτ d4 = a 6 · ΔV d1 + a 7 · ΔV d2 (19). a 6 and a 7 are the rates of change.

【0120】VCO70の遅延時間の変化を抑制するた
めには、任意の電圧変化量ΔV1 ,ΔV2 に対して、 Δτd3=Δτd4 …(20) が成り立てばよい。式(20)に式(18),(19)
を代入すると、 (a4 −a6 )・ΔV1 +(a5 −a7 )・ΔV2 =0 …(21) となり、任意のΔV1 ,ΔV2 について式(21)が成
り立つ条件は、 a4 =a6 且つ a5 =a7 …(22) である。第2の制御回路76は、変化率a6 ,a7 が式
(22)を満たすように構成されているので、VCO7
0を構成する差動インバータの遅延時間の電源電圧変動
による変化を抑制することができる。
In order to suppress the change in the delay time of the VCO 70, Δτ d3 = Δτ d4 (20) should be established for arbitrary voltage change amounts ΔV 1 and ΔV 2 . Expressions (18) and (19) are added to Expression (20).
Is substituted, (a 4 −a 6 ) · ΔV 1 + (a 5 −a 7 ) · ΔV 2 = 0 (21), and the condition that Equation (21) holds for arbitrary ΔV 1 and ΔV 2 is a 4 = a 6 and a 5 = a 7 (22). Since the second control circuit 76 is configured so that the change rates a 6 and a 7 satisfy the equation (22), the VCO 7
It is possible to suppress the change in the delay time of the differential inverter forming 0 due to the power supply voltage fluctuation.

【0121】さらに、図9に示す本実施形態に係るPL
Lでは、LPF74に1次のローパスフィルタを用いて
いる。PLLは基準クロック信号とVCO70の発振出
力信号との位相差が小さくなるように動作するものであ
り、PLLの制御速度の特性を決定するものがLPF7
4である。LPF74に1次のローパスフィルタを用い
ることによって、課題の項で説明したように、制御速度
は低下するが、その反面、制御範囲は拡大して制御量が
滑らかになる。
Furthermore, the PL according to the present embodiment shown in FIG.
In L, the LPF 74 uses a first-order low-pass filter. The PLL operates so as to reduce the phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the VCO 70, and the LPF 7 determines the characteristic of the control speed of the PLL.
It is 4. By using a first-order low-pass filter for the LPF 74, the control speed is reduced as described in the section of the problem, but on the other hand, the control range is expanded and the control amount is smoothed.

【0122】なお、LPF74は、受動素子のみによる
構成に限るものではなく、能動素子による構成及び能動
素子及び受動素子の両方を用いた構成による,動作速度
の緩やかなローパスフィルタとしてもよい。
The LPF 74 is not limited to the structure having only passive elements, but may be a low-pass filter having a slow operating speed, which has a structure using active elements and a structure using both active elements and passive elements.

【0123】もちろん本実施形態に係るPLL回路を時
間計数回路に適用する場合には、VCO70がインバー
タリングに対応するので、VCO70の差動インバータ
の段数を時間計数回路に必要な段数にする必要がある。
Of course, when the PLL circuit according to this embodiment is applied to the time counting circuit, since the VCO 70 corresponds to the inverter ring, it is necessary to set the number of stages of the differential inverter of the VCO 70 to the number required for the time counting circuit. is there.

【0124】図13は、本実施形態に係る時間計数回路
の応用例を示す図であり、レーザーディスクに記録され
た信号を読み出す方法を表す概念図である。図13に示
すように、レーザーディスク100にレーザー発振器1
01から照射された光は、レーザーディスク101に記
録されたビットに応じて反射又は非反射される。反射又
は非反射された光は正弦波信号102に変換されるが、
この正弦波信号103のゼロクロス点間の時間t1 ,t
2 ,t3 ,…は、レーザーディスク100の信号におけ
る同一ビットが連続する回数に対応している。したがっ
て、正弦波信号102を増幅して方形波信号103に変
換した後、方形波信号103の各エッジ間の時間を時間
計数回路によって計数することによって、レーザーディ
スク100の信号における同一ビットが連続する回数を
求める。
FIG. 13 is a diagram showing an application example of the time counting circuit according to the present embodiment, which is a conceptual diagram showing a method of reading a signal recorded on a laser disk. As shown in FIG. 13, the laser oscillator 1 is attached to the laser disk 100.
The light emitted from 01 is reflected or non-reflected according to the bit recorded on the laser disk 101. The reflected or non-reflected light is converted into a sinusoidal signal 102,
The time t 1 , t between the zero cross points of the sine wave signal 103
2 , t 3 , ... Correspond to the number of times the same bit in the signal of the laser disk 100 continues. Therefore, after the sine wave signal 102 is amplified and converted into the square wave signal 103, the time between each edge of the square wave signal 103 is counted by the time counting circuit, so that the same bit in the signal of the laser disk 100 is continuous. Calculate the number of times.

【0125】図13に示すような用途に時間計数回路を
用いる場合、時間分解能が高く且つ計数値と実時間との
一致精度が高い時間計数回路が必要になる。実際のレー
ザーディスクの画像データを再生するためには、時間分
解能が0.3nsであり且つ計数値と実時間との一致精
度が±10%以内の時間計数回路が必要になる。このよ
うな高い時間分解能及び時間測定精度は、本実施形態に
係る時間計数回路によってはじめて実現することができ
る。
When the time counting circuit is used for the application as shown in FIG. 13, a time counting circuit having high time resolution and high coincidence accuracy between the count value and the real time is required. In order to reproduce the actual image data of the laser disk, a time counting circuit having a time resolution of 0.3 ns and an accuracy of coincidence between the count value and the real time within ± 10% is required. Such high time resolution and time measurement accuracy can be realized only by the time counting circuit according to the present embodiment.

【0126】[0126]

【発明の効果】以上のように本発明に係る時間計数回路
において、電源電圧変動等により遅延回路リングの発振
周波数がずれても、時間測定精度が低下することはなく
実時間と時間データとの線形性が補償されるので、高精
度な時間データを安定して得ることができる。
As described above, in the time counting circuit according to the present invention, even if the oscillation frequency of the delay circuit ring shifts due to fluctuations in the power supply voltage or the like, the time measurement accuracy does not decrease, and the real time and the time data are Since the linearity is compensated, highly accurate time data can be stably obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る時間計数回路の
構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a time counting circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態における時間補正の方
法を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a time correction method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図1に示す時間計数回路における第1の信号処
理回路9の詳細な構成を示す回路図である。
3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a first signal processing circuit 9 in the time counting circuit shown in FIG.

【図4】図1に示す時間計数回路における第2の信号処
理回路20の詳細な構成を示す回路図である。
4 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a second signal processing circuit 20 in the time counting circuit shown in FIG.

【図5】図1に示す時間計数回路における第3の信号処
理回路22の詳細な構成を示す回路図である。
5 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a third signal processing circuit 22 in the time counting circuit shown in FIG.

【図6】図1に示す時間計数回路における第1の同期回
路21及び第2の同期回路25を説明するための図であ
って、(a)は詳細な構成を示す回路図、(b)は動作
を示すタイミング図である。
6A and 6B are diagrams for explaining a first synchronizing circuit 21 and a second synchronizing circuit 25 in the time counting circuit shown in FIG. 1, where FIG. 6A is a circuit diagram showing a detailed configuration, and FIG. FIG. 6 is a timing chart showing the operation.

【図7】図1に示す時間計数回路における第3の信号処
理回路22の他の構成を示す回路図である。
7 is a circuit diagram showing another configuration of a third signal processing circuit 22 in the time counting circuit shown in FIG.

【図8】本発明の第1の実施形態に係る時間計数回路の
変形例の構成を示す回路図であり、PLLが構成されて
いない時間計数回路の例である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a modified example of the time counting circuit according to the first embodiment of the present invention, which is an example of the time counting circuit in which the PLL is not configured.

【図9】本発明の第2の実施形態に係るPLL(Phase
Locked Loop ,フェーズロックループ)回路の構成を示
すブロック図である。
FIG. 9 shows a PLL (Phase) according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a (Locked Loop) circuit.

【図10】図9に示すPLL回路におけるVCO(Volt
age Controlled Oscillator ,電圧制御発振器)70の
詳細な構成を示す回路図である。
10 is a diagram showing a VCO (Volt in the PLL circuit shown in FIG. 9;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of an age controlled oscillator (voltage controlled oscillator) 70.

【図11】図9に示すPLL回路の特徴を説明するため
の図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the characteristics of the PLL circuit shown in FIG.

【図12】図9に示すPLL回路の特徴を説明するため
の図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining the characteristics of the PLL circuit shown in FIG. 9.

【図13】本発明に係る時間計数回路の応用例を示す図
であり、光ディスクに記録された信号を読み出す方法を
説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram showing an application example of the time counting circuit according to the present invention, and is a diagram for explaining a method of reading a signal recorded on an optical disc.

【図14】従来の時間計数回路の構成を示す回路図であ
る。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional time counting circuit.

【図15】従来のPLL回路の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a conventional PLL circuit.

【図16】電源電圧変動による遅延時間の変化を説明す
るための図であり、(a)は電源電圧変動と電流源に与
えられる電圧との関係を示すグラフ、(b)は遅延時間
の変化を示すグラフである。
16A and 16B are diagrams for explaining a change in delay time due to a power supply voltage change, FIG. 16A is a graph showing a relationship between a power supply voltage change and a voltage applied to a current source, and FIG. 16B is a change in delay time. It is a graph which shows.

【図17】2次のLPFを用いたPLL回路による遅延
時間の制御を説明するための図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining control of delay time by a PLL circuit using a secondary LPF.

【図18】1次のLPFを用いたPLL回路による遅延
時間の制御を説明するための図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining control of delay time by a PLL circuit using a first-order LPF.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 インバータリング(遅延回路リング) 5 第1のフリップフロップ列(第1の保持回路列) 8 第1のエンコーダ 9 第1の信号処理回路 13 位相比較回路 14 発振周波数制御回路 17 第2のフリップフロップ列(第2の保持回路列) 19 第2のエンコーダ 20 第2の信号処理回路 22,22A 第3の信号処理回路(補正回路) 58 ROM(記憶手段) 70 VCO(電圧制御発振器) 72 位相比較回路 73 チャージポンプ回路 74 LPF(ローパスフィルタ) 75 第1の制御回路 76 第2の制御回路 78 第2の電源回路(定電圧電源回路) 79 差動インバータ P1 PMOSトランジスタ(第2の電流源) P2 PMOSトランジスタ(第1の電流源) N2,N3 NMOSトランジスタ(負荷抵抗素子) 3 Inverter ring (delay circuit ring) 5 First flip-flop string (first holding circuit string) 8 First encoder 9 First signal processing circuit 13 Phase comparison circuit 14 Oscillation frequency control circuit 17 Second Flip-Flop Sequence (Second Holding Circuit Sequence) 19 Second encoder 20 Second signal processing circuit 22, 22A Third signal processing circuit (correction circuit) 58 ROM (storage means) 70 VCO (voltage controlled oscillator) 72 Phase comparison circuit 73 Charge pump circuit 74 LPF (low pass filter) 75 First control circuit 76 Second control circuit 78 Second power supply circuit (constant voltage power supply circuit) 79 differential inverter P1 PMOS transistor (second current source) P2 PMOS transistor (first current source) N2, N3 NMOS transistor (load resistance element)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−64742(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G04F 10/06 G01R 29/02 H03K 3/03 H03L 1/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-9-64742 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G04F 10/06 G01R 29/02 H03K 3 / 03 H03L 1/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 リング状に接続された複数の遅延回路か
らなり,発振によって信号の遷移が循環する遅延回路リ
ングを備え、測定対象のパルス信号の遷移のタイミング
における前記遅延回路リングの各遅延回路の出力信号を
基にして、前記測定対象のパルス信号のパルス間隔を表
す時間データを演算する時間計数回路において、 周波数が一定である基準クロック信号を基準にして前記
遅延回路リングの発振周波数を安定制御するPLL(フ
ェーズロックループ)が構成されており、 前記基準クロック信号の遷移のタイミングにおける前記
遅延回路リングの各遅延回路の出力信号を基にして前記
時間データの補正に用いる補正用データを演算し、演算
した補正用データを用いて前記時間データを補正するこ
とを特徴とする時間計数回路。
1. A delay circuit ring comprising a plurality of delay circuits connected in a ring shape, wherein signal transitions circulate due to oscillation, each delay circuit of the delay circuit ring at a transition timing of a pulse signal to be measured. In a time counting circuit that calculates time data representing the pulse interval of the pulse signal to be measured based on the output signal of, the oscillation frequency of the delay circuit ring is stabilized with reference to a reference clock signal whose frequency is constant. A controlling PLL (Phase Lock Loop) is configured, and correction data used for correcting the time data is calculated based on the output signals of the delay circuits of the delay circuit ring at the transition timing of the reference clock signal. Then, the time counting circuit is characterized in that the time data is corrected using the calculated correction data.
【請求項2】 リング状に接続された複数の遅延回路か
らなり、発振によって信号の遷移が循環する遅延回路リ
ングと、 前記遅延回路リングを構成する各遅延回路の出力信号を
測定対象のパルス信号の遷移のタイミングで保持して出
力する複数の保持回路からなる第1の保持回路列と、 前記第1の保持回路列の出力信号を基にして、前記測定
対象のパルス信号のパルス間隔を表す時間データを演算
する第1の演算回路と、 周波数が一定である基準クロック信号と前記遅延回路リ
ングの発振出力信号との位相を比較し、前記基準クロッ
ク信号と前記遅延回路リングの発振出力信号との位相差
を表す位相差検出信号を出力する位相比較回路と、 前記位相比較回路から出力された位相差検出信号に従っ
て、前記遅延回路リングの発振周波数を制御する発振周
波数制御回路とを備え、 前記位相比較回路,発振周波数制御回路及び遅延回路リ
ングによって、前記基準クロック信号を基準にして前記
遅延回路リングの発振周波数を安定制御するPLL(フ
ェーズロックループ)が構成されており、さらに、 前記遅延回路リングを構成する各遅延回路の出力信号を
前記基準クロック信号の遷移のタイミングで保持して出
力する複数の保持回路からなる第2の保持回路列と、 前記第2の保持回路列の出力信号を基にして、前記第1
の演算回路により演算された時間データの補正に用いる
補正用データを演算する第2の演算回路と、 前記第1の演算回路により演算された時間データを、前
記第2の演算回路により演算された補正用データを用い
て補正する補正回路とを備えていることを特徴とする時
間計数回路。
2. A delay circuit ring composed of a plurality of delay circuits connected in a ring shape, in which signal transitions are circulated by oscillation, and a pulse signal to be measured as an output signal of each delay circuit constituting the delay circuit ring. Represents a pulse interval of the pulse signal to be measured, based on a first holding circuit row composed of a plurality of holding circuits which holds and outputs at the timing of the transition, and an output signal of the first holding circuit row. A phase of a reference clock signal having a constant frequency and an oscillation output signal of the delay circuit ring is compared with a first arithmetic circuit for calculating time data, and the reference clock signal and the oscillation output signal of the delay circuit ring are compared with each other. And a phase comparison circuit that outputs a phase difference detection signal that represents the phase difference of the delay circuit ring, and controls the oscillation frequency of the delay circuit ring according to the phase difference detection signal output from the phase comparison circuit An oscillation frequency control circuit for controlling the oscillation frequency of the delay circuit ring based on the reference clock signal by the phase comparison circuit, the oscillation frequency control circuit, and the delay circuit ring. A second holding circuit array including a plurality of holding circuits for holding and outputting the output signals of the respective delay circuits forming the delay circuit ring at the transition timing of the reference clock signal; On the basis of the output signal of the second holding circuit array, the first
A second arithmetic circuit for calculating correction data used for correcting the time data calculated by the second arithmetic circuit; and the time data calculated by the first arithmetic circuit, calculated by the second arithmetic circuit. A time counting circuit, comprising: a correction circuit that performs correction using correction data.
【請求項3】 請求項2に記載の時間計数回路におい
て、 前記補正回路は、 補正のための演算に用いるデータを、前記第2の演算回
路により求められる補正用データに対してそれぞれ予め
記憶している記憶手段を備えていることを特徴とする時
間計数回路。
3. The time counting circuit according to claim 2, wherein the correction circuit stores in advance data to be used for calculation for correction in correction data obtained by the second calculation circuit. A time counting circuit comprising:
【請求項4】 リング状に接続された複数の遅延回路か
らなり,発振によって信号の遷移が循環する遅延回路リ
ングと、この遅延回路リングを構成する各遅延回路の出
力信号を測定対象のパルス信号の遷移のタイミングで保
持する複数の保持回路からなる保持回路列とを備え、前
記保持回路列が保持した前記各遅延回路の出力信号を基
にして前記測定対象のパルス信号のパルス間隔を表す時
間データを演算する時間計数回路において、 周波数が一定である基準クロック信号を基準にして前記
遅延回路リングの発振周波数を安定制御するPLL(フ
ェーズロックループ)が構成されており、 前記PLLを構成するローパスフィルタは、1次のロー
パスフィルタであることを特徴とする時間計数回路。
4. A delay circuit ring comprising a plurality of delay circuits connected in a ring shape, in which signal transitions are circulated by oscillation, and a pulse signal to be measured is an output signal of each delay circuit constituting the delay circuit ring. And a holding circuit string consisting of a plurality of holding circuits that hold at a transition timing, the time representing the pulse interval of the pulse signal of the measurement target based on the output signal of each delay circuit held by the holding circuit string In a time counting circuit for calculating data, a PLL (phase-locked loop) that stably controls the oscillation frequency of the delay circuit ring is configured with reference to a reference clock signal whose frequency is constant, and a low-pass that configures the PLL. The time counting circuit, wherein the filter is a first-order low-pass filter.
【請求項5】 リング状に接続された複数の遅延回路か
らなり,発振によって信号の遷移が循環する遅延回路リ
ングと、この遅延回路リングを構成する各遅延回路の出
力信号を測定対象のパルス信号の遷移のタイミングで保
持する複数の保持回路からなる保持回路列とを備え、前
記保持回路列が保持した前記各遅延回路の出力信号を基
にして前記測定対象のパルス信号のパルス間隔を表す時
間データを演算する時間計数回路において、 周波数が一定である基準クロック信号と前記遅延回路リ
ングの発振出力信号との位相を比較し、前記基準クロッ
ク信号と前記遅延回路リングの発振出力信号との位相差
を表す位相差検出信号を出力する位相比較回路と、 前記位相比較回路から出力された位相差検出信号に従っ
て、前記遅延回路リングの発振周波数を制御する発振周
波数制御回路とを備え、 前記位相比較回路,発振周波数制御回路及び遅延回路リ
ングによって、前記基準クロック信号を基準にして前記
遅延回路リングの発振周波数を安定制御するPLL(フ
ェーズロックループ)が構成されており、 前記遅延回路リングを構成する各遅延回路は、第1及び
第2の電流源を有しており、この第1及び第2の電流源
の電流量の和によって遅延時間が決定されるものであ
り、 前記第1の電流源は、前記PLLを構成する発振周波数
制御回路によって電流量が制御される一方、前記第2の
電流源は、定電圧電源回路によって電流量が制御される
ことを特徴とする時間計数回路。
5. A delay circuit ring comprising a plurality of delay circuits connected in a ring shape, in which signal transitions are circulated by oscillation, and a pulse signal to be measured is an output signal of each delay circuit forming the delay circuit ring. And a holding circuit string consisting of a plurality of holding circuits that hold at a transition timing, the time representing the pulse interval of the pulse signal of the measurement target based on the output signal of each delay circuit held by the holding circuit string In a time counting circuit for calculating data, the phase of a reference clock signal having a constant frequency and the oscillation output signal of the delay circuit ring are compared, and the phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the delay circuit ring is compared. And a phase comparison circuit that outputs a phase difference detection signal that represents the phase difference detection signal output from the phase comparison circuit. An oscillation frequency control circuit that controls the number of oscillations, and a PLL (phase lock) that stably controls the oscillation frequency of the delay circuit ring with the reference clock signal as a reference by the phase comparison circuit, the oscillation frequency control circuit, and the delay circuit ring. Loop) is configured, and each delay circuit that constitutes the delay circuit ring has a first current source and a second current source, and is delayed by the sum of the current amounts of the first current source and the second current source. The time is determined, and the first current source controls the amount of current by the oscillation frequency control circuit that constitutes the PLL, while the second current source controls the amount of current by the constant voltage power supply circuit. A time counting circuit characterized in that
【請求項6】 請求項5に記載の時間計数回路におい
て、 前記遅延回路リングを構成する各遅延回路は、前記発振
周波数制御回路の出力電圧をゲート電圧とするトランジ
スタを前記第1の電流源として有すると共に前記定電圧
電源回路の出力電圧をゲート電圧とするトランジスタを
前記第2の電流源として有する差動インバータであるこ
とを特徴とする時間計数回路。
6. The time counting circuit according to claim 5, wherein each delay circuit forming the delay circuit ring uses a transistor whose gate voltage is an output voltage of the oscillation frequency control circuit as the first current source. A time counting circuit, which is a differential inverter having a transistor having a gate voltage that is an output voltage of the constant voltage power supply circuit as the second current source.
【請求項7】 リング状に接続された複数の遅延回路か
らなり,発振によって信号の遷移が循環する遅延回路リ
ングと、この遅延回路リングを構成する各遅延回路の出
力信号を測定対象のパルス信号の遷移のタイミングで保
持する複数の保持回路からなる保持回路列とを備え、前
記保持回路列が保持した前記各遅延回路の出力信号を基
にして前記測定対象のパルス信号のパルス間隔を表す時
間データを演算する時間計数回路において、 周波数が一定である基準クロック信号を基準にして前記
遅延回路リングの発振周波数を安定制御するPLL(フ
ェーズロックループ)が構成されており、 前記遅延回路リングを構成する各遅延回路は、電流源と
この電流源の出力電流に対する抵抗となる負荷抵抗素子
とを有しており、前記電流源の電流量及び前記負荷抵抗
素子の抵抗値によって遅延時間が決定されるものであ
り、 前記PLLは、 前記基準クロック信号と前記遅延回路リングの発振出力
信号との位相を比較し、前記基準クロック信号と前記遅
延回路リングの発振出力信号との位相差を表す位相差検
出信号を出力する位相比較回路と、 前記位相比較回路から出力された位相差検出信号を基に
して、前記遅延回路リングを構成する各遅延回路が有す
る電流源の電流量を制御する第1の制御回路と、 前記遅延回路リング及び前記第1の制御回路に与えられ
る電圧の変動を検知し、この電圧の変動による前記遅延
回路リングの発振周波数の変化が抑制されるよう,前記
遅延回路リングを構成する各遅延回路が有する負荷抵抗
素子の抵抗値を制御する第2の制御回路とを備えている
ことを特徴とする時間計数回路。
7. A delay circuit ring composed of a plurality of delay circuits connected in a ring shape, in which signal transitions are circulated by oscillation, and a pulse signal to be measured as an output signal of each delay circuit constituting the delay circuit ring. And a holding circuit string consisting of a plurality of holding circuits that hold at a transition timing, the time representing the pulse interval of the pulse signal of the measurement target based on the output signal of each delay circuit held by the holding circuit string In a time counting circuit for calculating data, a PLL (Phase Lock Loop) for stably controlling the oscillation frequency of the delay circuit ring is configured based on a reference clock signal having a constant frequency, and the delay circuit ring is configured. Each delay circuit that has a current source and a load resistance element that serves as a resistance to the output current of the current source, the current amount of the current source and The delay time is determined by the resistance value of the load resistance element, and the PLL compares the phases of the reference clock signal and the oscillation output signal of the delay circuit ring to obtain the reference clock signal and the delay circuit. A phase comparison circuit that outputs a phase difference detection signal that represents a phase difference from the oscillation output signal of the ring, and each delay circuit that constitutes the delay circuit ring based on the phase difference detection signal output from the phase comparison circuit A first control circuit for controlling the amount of current of a current source included in the delay circuit ring, the fluctuation of voltage applied to the delay circuit ring and the first control circuit, and the oscillation frequency of the delay circuit ring due to the fluctuation of the voltage. And a second control circuit for controlling the resistance value of the load resistance element included in each delay circuit constituting the delay circuit ring so that the change of Time counting circuit to be.
【請求項8】 請求項7に記載の時間計数回路におい
て、 前記遅延回路リングの各遅延回路は、前記第1の制御回
路の出力電圧をゲート電圧とするトランジスタを前記電
流源として有すると共に前記第2の制御回路の出力電圧
をゲート電圧とするトランジスタを前記負荷抵抗素子と
して有する差動インバータであることを特徴とする時間
計数回路。
8. The time counting circuit according to claim 7, wherein each delay circuit of the delay circuit ring has a transistor whose gate voltage is an output voltage of the first control circuit as the current source, and 2. A time counting circuit, which is a differential inverter having a transistor having the gate voltage of the output voltage of the control circuit 2 as the load resistance element.
【請求項9】 リング状に接続された複数の遅延回路か
らなり、発振によって信号の遷移が循環する遅延回路リ
ングと、 前記遅延回路リングを構成する各遅延回路の出力信号を
測定対象のパルス信号の遷移のタイミングで保持して出
力する複数の保持回路からなる第1の保持回路列と、 前記第1の保持回路列の出力信号を基にして、前記測定
対象のパルス信号のパルス間隔を表す時間データを演算
する第1の演算回路と、 前記遅延回路リングを構成する各遅延回路の出力信号を
周波数が一定である基準クロック信号の遷移のタイミン
グで保持して出力する複数の保持回路からなる第2の保
持回路列と、 前記第2の保持回路列の出力信号を基にして、前記第1
の演算回路により演算された時間データの補正に用いる
補正用データを演算する第2の演算回路と、 前記第1の演算回路により求められた時間データを、前
記第2の演算回路により求められた補正用データを用い
て補正する補正回路とを備えていることを特徴とする時
間計数回路。
9. A delay circuit ring composed of a plurality of delay circuits connected in a ring shape, in which signal transitions are circulated by oscillation, and a pulse signal to be measured as an output signal of each delay circuit constituting the delay circuit ring. Represents a pulse interval of the pulse signal to be measured, based on a first holding circuit row composed of a plurality of holding circuits which holds and outputs at the timing of the transition, and an output signal of the first holding circuit row. It comprises a first arithmetic circuit for calculating time data, and a plurality of holding circuits for holding and outputting the output signals of the respective delay circuits constituting the delay circuit ring at the transition timing of the reference clock signal whose frequency is constant. A second holding circuit array, and the first holding circuit array based on an output signal of the second holding circuit array
A second arithmetic circuit for calculating correction data used for correcting the time data calculated by the second arithmetic circuit; and the time data obtained by the first arithmetic circuit, obtained by the second arithmetic circuit. A time counting circuit, comprising: a correction circuit that performs correction using correction data.
【請求項10】 電圧制御発振器の発振周波数を安定制
御するPLL(フェーズロックループ)回路であって、 周波数が一定である基準クロック信号と前記電圧制御発
振器の発振出力信号との位相を比較し、前記基準クロッ
ク信号と前記電圧制御発振器の発振出力信号との位相差
を表す位相差検出信号を出力する位相比較回路と、 前記位相比較回路から出力された位相差検出信号を基に
して、前記電圧制御発振器の周波数を制御する発振周波
数制御回路とを備え、 前記電圧制御発振器は、第1及び第2の電流源を有して
おり、この第1及び第2の電流源の電流量の和によって
遅延時間が決定されるものであり、 前記第1の電流源は、前記発振周波数制御回路によって
電流量が制御される一方、前記第2の電流源は、定電圧
電源回路によって電流量が制御されることを特徴とする
PLL回路。
10. A PLL (phase-locked loop) circuit for stably controlling an oscillation frequency of a voltage controlled oscillator, wherein a phase of a reference clock signal having a constant frequency and an oscillation output signal of the voltage controlled oscillator are compared, A phase comparison circuit that outputs a phase difference detection signal representing a phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the voltage controlled oscillator, and the voltage based on the phase difference detection signal output from the phase comparison circuit. An oscillation frequency control circuit for controlling the frequency of a controlled oscillator, wherein the voltage controlled oscillator has first and second current sources, and the voltage controlled oscillator has a sum of current amounts of the first and second current sources. The delay time is determined, and the first current source has a current amount controlled by the oscillation frequency control circuit, while the second current source has a constant voltage power supply circuit. PLL circuit, characterized in that the flow rate is controlled.
【請求項11】 電圧制御発振器の発振周波数を安定制
御するPLL(フェーズロックループ)回路であって、 前記電圧制御発振器は、電流源とこの電流源の出力電流
に対する抵抗となる負荷抵抗素子とを有しており、前記
電流源の電流量及び前記負荷抵抗素子の抵抗値によって
遅延時間が決定されるものであり、 周波数が一定である基準クロック信号と前記電圧制御発
振器の発振出力信号との位相を比較し、前記基準クロッ
ク信号と前記電圧制御発振器の発振出力信号との位相差
を表す位相差検出信号を出力する位相比較回路と、 前記位相比較回路から出力された位相差検出信号を基に
して、前記電圧制御発振器が有する電流源の電流量を制
御する第1の制御回路と、 前記電圧制御発振器及び前記第1の制御回路に与えられ
る電圧の変動を検知し、この電圧の変動による前記電圧
制御発振器の発振周波数の変化が抑制されるよう,前記
電圧制御発振器が有する負荷抵抗素子の抵抗値を制御す
る第2の制御回路とを備えていることを特徴とするPL
L回路。
11. A PLL (phase-locked loop) circuit for stably controlling an oscillation frequency of a voltage controlled oscillator, wherein the voltage controlled oscillator includes a current source and a load resistance element serving as a resistance to an output current of the current source. The delay time is determined by the current amount of the current source and the resistance value of the load resistance element, and the phase of the reference clock signal having a constant frequency and the oscillation output signal of the voltage controlled oscillator. And a phase comparison circuit that outputs a phase difference detection signal indicating a phase difference between the reference clock signal and the oscillation output signal of the voltage controlled oscillator, based on the phase difference detection signal output from the phase comparison circuit. And a first control circuit for controlling the amount of current of a current source included in the voltage controlled oscillator, and fluctuations in voltage applied to the voltage controlled oscillator and the first control circuit. A second control circuit for detecting and controlling the resistance value of the load resistance element of the voltage controlled oscillator so that the change of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator due to the fluctuation of the voltage is suppressed. Characteristic PL
L circuit.
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