JP3528916B2 - 位相同期発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

【０００１】本発明は位相同期発振器（ＰＬＯ）に関
し、特に、網同期方式の位相同期発振器からのクロック
信号の位相が外部から入力される基準クロック信号の位
相に同期できる範囲を拡大し、更に、マスター局の障害
等により基準クロック信号が入力されない場合、マスタ
ー局と同程度の周波数安定度をもつクロック信号を出力
するＰＬＯに関する。

【従来技術】

【０００２】従来、図１１に示すように従属同期方式で
は、各階層ごとにＰＬＯ（位相同期発振器）から出力さ
れるクロック信号の周波数の安定度度が決められている
為、各階層の交換機に合ったＰＬＯを搭載しなければな
らなかった。又、ＰＬＯからのクロック信号の位相が外
部から入力される基準クロック信号の位相に同期できる
範囲は電圧制御発振器（ＶＣＯ）により発振されるクロ
ック信号の周波数の安定度と関連しており、ＰＬＯから
のクロック信号の位相が外部から入力される基準クロッ
ク信号の位相に同期できる範囲を拡大すると、ＶＣＯに
より発振されるクロック信号の周波数安定度が低くなる
という欠点があった。又、下位局の交換機では、ＰＬＯ
からのクロック信号の位相が外部から入力される基準ク
ロック信号の位相に同期できる範囲を拡大する必要があ
ることから、クロック信号の周波数安定度の低いＶＣＯ
を使用したＰＬＯが搭載されていた。その為、マスター
局の障害等で基準クロック信号が入力されない場合に
は、周波数安定度の低いＶＣＯからクロック信号が発振
されるので、下位局の交換機では周波数安定度の低いク
ロック信号しか得られない欠点があった。

【本発明が解決しようとする課題】

【０００３】しかしながら、上述のように各階層ごとに
異なるＶＣＯを使用したＰＬＯを搭載する方法では、網
構成の設計が煩雑になり、マスター局の障害等により基
準クロック信号が入力されなくなった場合、下位階層の
交換機では周波数安定度の低いクロック信号しか得られ
ないことになる。

【０００４】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、本発明が解決しようとする課題は、上位階層の交
換機で使用されるＶＣＯと下位階層の交換機で使用され
るＶＣＯとを使用したＰＬＯを搭載することによって全
階層の交換機で同一のＰＬＯが搭載でき、基準クロック
信号が入力されない場合でも、上位階層の交換機で使用
されるＶＣＯと同程度の周波数安定度をもったＶＣＯで
発振することができるＰＬＯを提供することにある。

【課題を解決する為の手段】

【０００５】上記課題を解決する第１の発明は、位相同
期発振器であって、入力された基準クロック信号に基づ
いてクロック信号を生成する第１のクロック信号生成手
段と、同期範囲は前記第１のクロック信号生成手段にお
ける同期範囲よりも広く、周波数安定度は前記第１のク
ロック信号生成手段における周波数安定度より低い周波
数安定度を持つ第２のクロック信号生成手段と、前記基
準クロック信号の周波数が前記第１のクロック信号生成
手段における同期範囲内に対応する場合には、前記基準
クロック信号に同期したクロック信号を前記第１のクロ
ック信号生成手段で生成させ、前記基準クロック信号の
周波数が前記第１のクロック信号生成手段における同期
範囲内に対応しない場合には、前記第２のクロック信号
生成手段に基準クロック信号に同期したクロック信号を
生成させる為のクロック信号を前記第１のクロック信号
生成手段に生成させ、前記第１のクロック信号生成手段
からのクロック信号に基づいて基準クロック信号に同期
したクロック信号を前記第２のクロック信号生成手段に
生成させる制御手段とを有することを特徴とする。

【０００６】上記課題を解決する第２の発明は、上記の
発明において、第１のクロック信号生成手段は、発振周
波数制御電圧により制御されてクロック信号を発振する
電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器で発振されたク
ロック信号の周波数に応じて分周比を可変設定でき、分
周されたクロック信号を出力する第１の分周器と、前記
基準クロック信号の周波数に応じて分周比を可変設定で
き、分周されたクロック信号を出力する第２の分周器
と、前記第１の分周器からのクロック信号の位相と前記
第２の分周器からのクロック信号の位相とを比較する位
相比較器とを有することを特徴とする。

【０００７】上記課題を解決する第３の発明は、上記の
発明において、第２のクロック信号生成手段は、第１の
クロック信号生成手段で生成されたクロック信号の周波
数に応じて分周比を可変設定でき、分周されたクロック
信号を出力する第１の分周器と、周波数安定度は前記第
１のクロック信号生成手段における電圧制御発振器の周
波数安定度よりも低いが、同期範囲は前記第１のクロッ
ク信号生成手段における電圧制御発振器の同期範囲より
も広い同期範囲を持ち、発振周波数制御電圧により制御
されてクロック信号を発振する第２の電圧制御発振器
と、前記第２の電圧制御発振器で発振されたクロック信
号の周波数に応じて分周比を可変設定でき、分周された
クロック信号を出力する第２の分周器と、前記第１の分
周器からのクロック信号の位相と前記第２の分周器から
のクロック信号の位相とを比較する位相比較器とを有す
ることを特徴とする。

【０００８】上記課題を解決する第４の発明は、上記の
発明において、第１のクロック信号生成手段における第
２の分周器は、外部からの基準クロック信号の遮断を検
出できるように構成されていることを特徴とする。

【０００９】上記課題を解決する第５発明は、上記の発
明において、制御手段は、第１のクロック信号生成手段
における第２の分周器が基準クロック信号の遮断を検出
すると、前記第１のクロック信号生成手段における電圧
制御発振器に対して所定の周波数のクロック信号を出力
させるように構成されていることを特徴とする。

【００１０】上記課題を解決する第６の発明は、上記の
発明において、制御手段は、第１のクロック信号生成手
段における位相比較器からの比較結果が前記第１のクロ
ック信号生成手段における電圧制御発振器の同期範囲内
に対応するか否かを判断し、前記範囲内に対応する場合
には、前記第１のクロック信号生成手段における電圧制
御発振器にクロック信号を発振させるよう発振周波数制
御電圧を制御し、前記範囲内に対応しない場合には、第
２のクロック信号生成手段における位相比較器からの比
較結果が前記第２のクロック信号生成手段における第２
の電圧制御発振器の同期範囲内に対応するか否かを判断
し、前記範囲内に対応する場合には、前記第２のクロッ
ク信号生成手段における第２の電圧制御発振器にクロッ
ク信号を発振させるよう発振周波数制御電圧を制御する
ことを特徴とする。

【００１１】上記課題を解決する第７の発明は、上記の
発明において、位相同期発振器は、第１のクロック信号
生成手段における電圧制御発振器の同期範囲が記憶され
ている記憶手段を有し、制御手段は、前記第１のクロッ
ク信号生成手段における位相比較器からの比較結果が前
記記憶手段に記憶されている同期範囲内に対応しない場
合、前記位相比較器からの比較結果が前記第１のクロッ
ク信号生成手段における電圧制御発振器の同期範囲内に
対応するように前記第１のクロック信号生成手段におけ
る第２の分周器からのクロック信号の周波数を変化させ
る制御信号を出力し、前記第２の分周器からのクロック
信号の周波数を変化させた分だけ元に戻すように第２の
クロック信号生成手段における第１の分周器からのクロ
ック信号の周波数を変化させる制御信号を出力するよう
構成されていることを特徴とする。

【００１２】上記課題を解決する第８の発明は、上記の
発明において、制御手段は、基準クロック信号の周波数
により第１のクロック信号生成手段における第２の分周
器の分周比を変化させるための制御信号を出力すること
を特徴とする。

【００１３】上記課題を解決する第９の発明は、上記の
発明において、第１のクロック信号生成手段における第
１の分周器または第２の分周器は、制御手段からの制御
信号により分周比が変化するように構成されていること
を特徴とする。

【００１４】上記課題を解決する第１０の発明は、上記
の発明において、第２のクロック信号生成手段における
第１の分周器または第２の分周器は、制御手段からの制
御信号により分周比が変化するように構成されているこ
とを特徴とする。

【発明の実施の形態】

【００１５】本発明による実施の形態について図１〜図
１０を用いて説明する。図１はＰＬＯのブロック図であ
る。図２は分周器４の内部構成のブロック図である。図
３は基準クロック信号を分周する動作について説明する
為の図である。図４は位相比較器５の内部構成のブロッ
ク図である。図５は位相データについて説明する為の図
である。図６は分周器６の内部構成のブロック図であ
る。図７は位相比較器８の内部構成のブロック図であ
る。図８は分周器４の分周比を変更する動作を説明する
為の図である。図９は基準クロック信号が入力されてい
る場合のフローチャートである。図１０は基準クロック
信号が入力されない場合のフローチャート図である。

【００１６】図１中、１はＶＣＯであり、例えば水晶発
振器である。ＶＣＯ１は、発振周波数制御電圧により制
御されてクロック信号を発振し、かつ上位階層の交換機
で使用できる高い周波数安定度を持っている。ここで、
周波数安定度とは、ＶＣＯ１対して特定の発振周波数制
御電圧を加えた場合に発振されるクロック信号の周波数
のふれを意味する。例えば、発振周波数制御電圧２[Ｖ]
をＶＣＯ１に加えた場合、ＶＣＯ１から発振するクロッ
ク信号の周波数が１８[ＭＨｚ]±０．１[ｐｐｍ]ふれる
ことである。又、発振周波数制御電圧とは、ＶＣＯ１か
ら発振されるクロック信号の周波数を変化させる為の制
御電圧である。

【００１７】２はＶＣＯ（電圧制御発振器）である。Ｖ
ＣＯ２の周波数安定度は、ＶＣＯ１における周波数安定
度よりも低いが、ＶＣＯ２の同期範囲はＶＣＯ１におけ
る同期範囲より広い同期範囲をもち、発振周波数制御電
圧により制御されてクロック信号を発振する。ここで、
同期範囲とは、ＶＣＯ２から発振されるクロック信号の
周波数が基準クロック信号の周波数に追従できる範囲を
意味する。

【００１８】３は分周器である。分周器３はＶＣＯ１で
出力されたクロック信号の周波数をＮ（Ｎは整数）の分
周比で分周する。例えば、ＶＣＯ１で発振されたクロッ
ク信号の周波数が１８ＭＨｚであり、分周比Ｎ＝２２５
０である場合、分周器２からのクロック信号の周波数
は、１８ＭＨｚ×（１／２２５０）＝８ＫＨｚとなる。
なお、ＶＣＯ１で発振するクロック信号の周波数帯域が
固定されている場合には、分周器３の分周比は固定され
る。

【００１９】４は分周器である。分周器４は基準クロッ
ク信号の周波数をＭ（Ｍは整数）の分周比で分周する。
例えば、基準クロック信号の周波数が８ＭＨｚであり、
分周比Ｍ＝２０００である場合、分周器３からのクロッ
ク信号の周波数は、８ＭＨｚ×（１／２０００）＝４Ｋ
Ｈｚとなる。なお、ＶＣＯ１からのクロック信号の位相
が基準クロック信号の位相に同期できる場合には、分周
器４の分周比は固定される。

【００２０】次に、図２を用いて分周器４の内部構成に
ついて説明する。４１は分周回路である。分周回路４１
は、基準クロック信号を分周してカウンタ４３のロード
信号を生成させる為のクロック信号を生成する。

【００２１】４２は微分回路である。微分回路４２は、
分周回路４１からのクロック信号の立ち上がりを検出
し、この立ち上がりをロード信号としてカウンタ４３に
送信する。ここで、ロード信号とは、後述する制御手段
１０から送信されるカウンタ制御信号Ｘで示されるカウ
ント値をレジスタ４３Ａにセットするタイミングを計る
為の信号である。

【００２２】４３はカウンタである。カウンタ４３は、
ＶＣＯ１からのクロック信号をカウンタ４３の動作クロ
ック信号とし、レジスタ４３Ａに設定されているカウン
ト値までカウントアップして基準クロック信号を分周し
たクロック信号を生成する。例えば、図３に示すが如
く、カウント値として４が設定されている場合、基準ク
ロック信号（波形１）が入力されると、カウンタ４３
は、基準クロック信号の立ち上がりをカウントアップし
ていき、カウント値が４（Ｔ_０→Ｔ_１→Ｔ_２→Ｔ_３→Ｔ
_４）になったときにカウンタ４３からのクロック信号
（波形２）の周期が１周期（Ｔ０〜Ｔ４）になるように
クロック信号を生成する。そして、カウンタ４３は、カ
ウント値が４になるとカウントアップした値をリセット
して、再びカウントアップを始め同様にクロック信号を
生成する。又、基準クロック信号の位相とＶＣＯ１で生
成されるクロック信号の位相とが同期でない場合、基準
クロック信号の位相とＶＣＯ１で生成されるクロック信
号の位相とが同期できるように後述する制御手段１０か
らのカウンタ制御信号Ｘによりレジスタ４３Ａに新たな
カウント値を設定して分周比を変更する。ここで、制御
手段１０からのカウンタ制御信号Ｘによってレジスタ４
３Ａの値を変更するタイミングは、微分回路４２からの
ロード信号がカウンタ４３に入力された時点である。

【００２３】４３Ａはレジスタである。レジスタ４３Ａ
は、基準クロック信号の周波数を分周するためのカウン
ト値が記憶されている。

【００２４】なお、本実施の形態では、レジスタ４３Ａ
内のカウント値まで基準クロック信号の立ち上がりをカ
ウントアップしてく方法について説明したが、レジスタ
に設定されているカウント値をカウントダウンすること
によって、基準クロック信号を分周したクロック信号を
生成することも可能である。

【００２５】４４は基準クロック信号断検出回路であ
る。基準クロック信号断検出回路４４は、外部から入力
される基準クロック信号が遮断されたことを検出して、
この遮断の検出結果を制御手段１０に送信する。

【００２６】５は位相比較器であり、位相比較器５は分
周器３らのクロック信号の位相と分周器４からのクロッ
ク信号の位相との差をカウンタ５３でカウントし、カウ
ントした結果を位相比較データとして出力する。

【００２７】次に、図４を用いて位相比較器５の内部構
成について説明する。５１は微分回路である。微分回路
５１は、カウンタ５３のカウントを開始するスタート信
号を生成するために分周器４からのクロック信号の立ち
上がりを検出する。

【００２８】微分回路５２は、カウンタ５３のカウント
を終了させるストップ信号を生成する為に分周器３から
のクロック信号の立ち上がりを検出する。

【００２９】カウンタ５３は、ＶＣＯ１で生成されたク
ロック信号をカウンタ５３の動作クロック信号とし、微
分回路５１からのスタート信号によりカウントを開始
し、微分回路５２からのストップ信号を受信するとカウ
ントを終了する。そして、カウンタ５３でカウントされ
たカウント値を位相比較データとして出力する。ここ
で、カウント値とは、分周器３からのクロック信号の立
ち上がりと分周器４からのクロック信号の立ち上がりと
の間に存在するＶＣＯ１で生成されたクロック信号の立
ち上がりの数をいう。例えば、図５で示すが如く、分周
器４からのクロック信号（波形３）の周波数が４ＫＨ
ｚ、分周器３からのクロック信号（波形４）の周波数が
８ＫＨｚ、ＶＣＯ１で生成されるクロック信号（波形
５）の周波数が１８ＭＨｚであり、分周器３からのクロ
ック信号の位相が分周器４からのクロック信号の位相よ
りπ/８遅れである場合、分周器４からのクロック信号
の周期（ｔ１）は２５０ｎｓ、ＶＣＯ１からのクロック
信号の周期（ｔ２）は０．０５５６ｎｓであることか
ら、ＶＣＯ１からのクロック信号の立ち上がりの数は、
（ｔ１／８）／ｔ２＝（２５０／８）／０．０５５６≒
５６２となり、カウンタ５３でカウントされるカウンタ
値は５６２となる。

【００３０】６は分周器である。分周器６は、ＶＣＯ１
で発振されたクロック信号の周波数をＫ（Ｋは整数）の
分周比で分周したクロック信号を出力する。例えば、Ｖ
ＣＯ１で発振されたクロック信号の周波数が１８ＭＨｚ
であり、分周比（Ｋ）がＫ＝４５００である場合、分周
器７からのクロック信号の周波数は、１８ＭＨｚ×（１
／４５００）＝４ＫＨｚとなる。なお、ＶＣＯ１からの
クロック信号の位相が基準クロック信号の位相に同期で
きる場合には、分周器６の分周比は固定される。

【００３１】次に、図６を用いて分周部６の内部構成に
ついて説明する。６１は分周回路である。分周回路６１
は、カウンタ６３のロード信号を生成する為に基準クロ
ック信号を分周する。

【００３２】６２は微分回路である。微分回路６２は、
分周回路６１からのクロック信号の立ち上がりを検出
し、後述する制御手段１０からのカウンタ制御信号Ｙで
示されるカウント値をレジスタ６３Ａにセットするタイ
ミングを計る為のロード信号を生成する。

【００３３】６３はカウンタである。カウンタ６３は、
ＶＣＯ１からのクロック信号をカウンタ６３の動作クロ
ック信号とし、レジスタ６３Ａに設定されているカウン
ト値になるまでカウントアップして基準クロック信号を
分周したクロック信号を生成する。又、基準クロック信
号の位相とＶＣＯ１で生成されるクロック信号の位相と
が同期でない場合、後述する制御手段１０からのカウン
タ制御信号Ｙで示されるカウント値にレジスタ６３Ａの
カウント値を変更する。

【００３４】６３Ａはレジスタである。レジスタ６３Ａ
は、ＶＣＯ１で発振されるクロック信号の周波数を分周
するためのカウント値が記憶されている。

【００３５】７は分周器であり、分周器７はＶＣＯ２か
らのクロック信号の周波数をＫ（Ｋは整数）の分周比で
分周する。例えば、ＶＣＯ２で発振されたクロック信号
の周波数が１８ＭＨｚであり、分周比Ｋ＝２２５０であ
る場合、分周器７からのクロック信号の周波数は、１８
ＭＨｚ×（１／２２５０）＝８ＫＨｚとなる。なお、Ｖ
ＣＯ２から発振されるクロック信号の周波数帯域が固定
されている場合には、分周器４の分周比も固定される。

【００３６】８は位相比較器であり、位相比較器８は分
周器６からのクロック信号の位相と分周器７からのクロ
ック信号の位相との差をカウンタ８３でカウントし、カ
ウントされた結果を位相比較データとして出力する。

【００３７】次に、図７を用いて位相比較器８の内部構
成について説明する。８１は微分回路である。微分回路
８１は、カウンタ８３のカウントを開始するスタート信
号を生成する為に分周器６からのクロック信号の立ち上
がりを検出する。

【００３８】微分回路８２は、カウンタ８３のカウント
を終了させるストップ信号を生成する為に分周器７から
のクロック信号の立ち上がりを検出する。

【００３９】カウンタ８３は、ＶＣＯ２で生成されたク
ロック信号をカウンタ８３の動作クロック信号とし、微
分回路８１からのスタート信号によりカウントを開始
し、微分回路８２からのストップ信号でカウントを終了
する。そして、カウンタ８３でカウントされたカウント
値を位相比較データとして出力する。ここで、カウント
値とは、分周器６からのクロック信号の立ち上がりと分
周器７からのクロック信号の立ち上がりとの間に存在す
るＶＣＯ２で生成されたクロック信号の立ち上がりの数
をいう。

【００４０】９はＭＥＭ（記憶手段）であり、例えばＩ
Ｃメモリである。ＭＥＭ９には分周器３からのクロック
信号の位相が分周器４からのクロック信号の位相と同期
できる範囲をカウント値で表した値と、分周器７からの
クロック信号の位相が分周器６からのクロック信号の位
相と同期できる範囲をカウント値で表した値とが記憶さ
れている。例えば、分周器３からのクロック信号の位相
が分周器４からのクロック信号の位相と同期できる範囲
を０〜１／８πとし、分周器３からのクロック信号の周
波数が８ＫＨｚ、分周器４からのクロック信号の周波数
が４ＫＨｚ（周期ｔ３＝２５０ｎｓ）、ＶＣＯ１からの
クロック信号が１８ＭＨｚ（周期ｔ４＝０．０５５６ｎ
ｓ）とした場合、分周器３からのクロック信号の位相と
分周器４からのクロック信号の位相との差が１／８πの
ときのカウント値は（ｔ３／８）／ｔ４≒５６２である
ことからＭＥＭ９に記憶されるカウント値の範囲は０〜
５６２となる。

【００４１】１０は制御手段であり、例えばＭＰＵ（Ｍ
ｉｃｒｏ ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。制
御手段１０は、位相比較器５からの位相比較データがＭ
ＥＭ９に記憶さているカウント値の範囲内に対応するか
否かを判断し、前記範囲内に対応する場合には、ＶＣＯ
１からクロック信号を発振させる為の制御データを出力
する。そして、前記範囲内に対応しない場合には、位相
比較器５からの位相比較データが前記範囲内に対応する
ように制御手段１０は、分周器４からのクロック信号の
周波数を変更するカウンタ制御信号Ｘを分周器４に送信
し、分周器４からのクロック信号の周波数を変更した分
だけ分周器６からのクロック信号の周波数を元に戻す為
に、カウンタ制御信号Ｙを分周器６に送信する。例え
ば、分周器４からのクロック信号の周波数を４ＫＨｚか
ら３．２ＫＨｚに変更するクロック制御信号Ｘが分周器
４に送信された場合、分周器６からのクロック信号の周
波数を４ＫＨｚから４．８ＫＨｚに変更するようなクロ
ック制御信号Ｙを分周器６に送信する。更に具体的に説
明すると、図８に示すが如く、分周器３からのクロック
信号の位相が分周器４からのクロック信号の位相と同期
できる範囲を０〜１／８π（ＭＥＭ９に記憶されている
カウント値の範囲は０〜５６２）とし、分周器３からの
クロック信号（波形６）の位相と分周器４からのクロッ
ク信号（波形７）の位相との差が３／８π（位相比較デ
ータで示されるカウント値＝（３×ｔ３／８）／ｔ４≒
１６８７）である場合、分周器３からのクロック信号
（波形６）の位相と分周器４からのクロック信号（波形
７）の位相との差を１／８πにするようにレジスタ４３
Ａのカウント値を２０００から２５００に設定して分周
器４からのクロック信号の周波数を４ＫＨｚから３．２
ＫＨｚに変更する。そして、分周器４からのクロック信
号の周波数を変更した分だけ元に戻す為に、分周器６か
らのクロック信号を４ＫＨｚから４．８ＫＨｚに変更す
るよう制御手段１０からのクロック制御信号Ｙによりレ
ジスタ８２Ａのカウント値を４５００から３７５０に設
定する。なお、レジスタ４３Ａにカウント値を設定する
タイミングは、微分回路４２からのロード信号がカウン
タ４３に入力される時点であり、レジスタ８３Ａにカウ
ント値を設定するタイミングは、微分回路８２からのロ
ード信号がカウンタ８３に入力された時点である。更
に、制御手段１０は、位相比較器８からの位相比較デー
タがＭＥＭ９に記憶されているカウント値の範囲内に対
応するか否かを判断し、前記範囲内対応する場合には、
ＶＣＯ２からクロック信号を発振させる為の制御データ
を出力する。前記範囲内に対応しない場合には、ＶＣＯ
２からのクロック信号の周波数が最大又は最小になるよ
うな制御データを出力する。

【００４２】１１，１２はＤ／Ａ変換器（Ｄｉｇｉｔａ
ｌ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）である。Ｄ／Ａ
変換器１１，１２は制御手段１０からの制御データであ
るディジタル信号を発振周波数制御電圧であるアナログ
信号に変換するものである。

【００４３】なお、分周器４．６の分周比を制御手段１
０により変更させることで外部から入力される基準クロ
ック信号の周波数帯域の変化に対応することができる。
又、分周器３，７の分周比を制御手段１０により変更さ
せることでＶＣＯ１、２からのクロック信号の周波数帯
域の変化に対応することができる。

【００４４】次に、上記構成における動作について説明
する。まず、外部から基準クロック信号が入力されてい
る場合について図９のフローチャートを用いて説明す
る。

【００４５】分周器４は、レジスタ４３Ａの設定されて
いるカウント値に従って外部から入力された基準クロッ
ク信号を分周する。例えば、分周器４からのクロック信
号の周波数を４ＫＨｚにする為に、外部から入力される
基準クロック信号の周波数が８ＭＨｚである場合には、
レジスタ４３Ａにカウント値として２０００が設定さ
れ、外部から入力された基準クロック信号の周波数が２
ＭＨｚである場合には、レジスタ４３Ａにカウント値と
して５００が設定される（Ｓｔｅｐ１０１）。

【００４６】分周器３は、ＶＣＯ１からのクロック信号
を分周器３の分周比に従って分周する（Ｓｔｅｐ１０
２）。

【００４７】分周器３からのクロック信号の位相と分周
器４からのクロック信号の位相との差を位相比較器５の
カウンタ５３でカウントし、カウントした値を位相比較
データとして出力する（Ｓｔｅｐ１０３）。

【００４８】制御手段１０は、位相比較データがＭＥＭ
９に記憶されているカウント値の範囲内に対応するか否
かを判断し（Ｓｔｅｐ１０４）、前記範囲内に対応しな
い場合には、位相比較データがＭＥＭ９に記憶されてい
るカウント値の範囲内に対応するようレジスタ４３Ａの
カウント値を変更させるカウンタ制御信号Ｘを制御手段
１０から送信する（Ｓｔｅｐ１０５）。

【００４９】制御手段１０は、分周器４からのクロック
信号の周波数を変更した分だけ分周器６からのクロック
信号の周波数を元に戻す為に、レジスタ６３Ａのカウン
タ値を変更させるようカウンタ制御信号Ｙを送信し（Ｓ
ｔｅｐ１０６）、分周器３からのクロック信号の位相が
分周器４からのクロック信号の位相と同期するように制
御データを出力する（Ｓｔｅｐ１０７）。

【００５０】一方、前記範囲内に対応する場合には、分
周器３からのクロック信号の位相が分周器４からのクロ
ック信号の位相と同期するように制御データを出力する
（Ｓｔｅｐ１０８）。

【００５１】Ｄ／Ａ変換器１１は、制御手段１０から送
られてきた制御データであるディジタル信号を発振周波
数制御電圧であるアナログ信号に変換し（Ｓｔｅｐ１０
９）する。

【００５２】ＶＣＯ１は、アナログ信号に変換された発
振周波数制御電圧に従ってクロック信号を発振する（Ｓ
ｔｅｐ１１０）。

【００５３】分周手段６は、レジスタ６３Ａに設定され
ているカウント値に従ってＶＣＯ１から発振されたクロ
ック信号の周波数を分周する。例えば、分周器６からの
クロック信号の周波数を４ＫＨｚにする為に、ＶＣＯ１
からのクロック信号の周波数が１８ＭＨｚである場合に
は、レジスタ６３Ａにカウント値として４５００が設定
される（Ｓｔｅｐ１１１）。

【００５４】分周器７は、ＶＣＯ２からのクロック信号
の周波数を分周器７の分周比に従って分周する（Ｓｔｅ
ｐ１１２）。

【００５５】位相比較器８は、分周器６からのクロック
信号の位相と分周器７からのクロック信号の位相との差
をカウンタ８３でカウントし、このカウント値を位相比
較データとして制御手段１０に送信する（Ｓｔｅｐ１１
３）。

【００５６】制御手段１０は、位相比較器８から送信さ
れた位相比較データが、ＭＥＭ９に記憶されているカウ
ント値の範囲内に対応するか否かを判断し、範囲内に対
応する場合には、分周器６からのクロック信号の位相が
分周器７からのクロック信号の位相と同期するように制
御データを出力する（Ｓｔｅｐ１１４）。

【００５７】Ｄ／Ａ変換器１２は、制御手段１０から送
信された制御データであるディジタル信号を発振周波数
制御電圧であるアナログ信号に変換する（Ｓｔｅｐ１１
５）。

【００５８】ＶＣＯ２は、アナログ信号に変換された発
振周波数制御電圧に従ってクロック信号を発振する（Ｓ
ｔｅｐ１１６）。

【００５９】一方、範囲外である場合には、ＶＣＯ２か
ら発振されるクロック信号の周波数が最大又は最小にな
るような制御データを出力する。

【００６０】次に、外部から基準クロック信号が入力さ
ない場合について図１０のフローチャートを用いて説明
する。分周器３からのクロック信号の位相が分周器３か
らのクロック信号の位相と同期していた場合に、制御手
段１０から出力された制御データを制御手段１０はＭＥ
Ｍ９に記憶させる（Ｓｔｅｐ２０１）。

【００６１】外部から基準クロック信号が入力されなく
なると、制御手段１０は、ＭＥＭ９に記憶されていた制
御データをＤ／Ａ変換器１１に送信する（Ｓｔｅｐ２０
２）。

【００６２】Ｄ／Ａ変換器１１は、制御手段１０から送
信された制御データであるディジタル信号を発振周波数
制御電圧であるアナログ信号に変換する（Ｓｔｅｐ２０
３）。

【００６３】ＶＣＯ１は、アナログ信号に変換された発
振周波数制御電圧に従ってクロック信号を発振する（Ｓ
ｔｅｐ２０４）。

【００６４】分周器６は、レジスタ８３Ａに設定されて
いるカウント値に基づいてＶＣＯ１から発振されたクロ
ック信号の周波数を分周する（Ｓｔｅｐ２０５）。

【００６５】分周器７は、ＶＣＯ２からのクロック信号
の周波数を分周器７の分周比に従って分周する（Ｓｔｅ
ｐ２０６）。

【００６６】位相比較器８は、分周器６からのクロック
信号の位相と分周器７からのクロック信号の位相との差
をカウンタ８３でカウントし、このカウント値を位相比
較データとして制御手段１０に送信する（Ｓｔｅｐ２０
７）。

【００６７】制御手段１０は、位相比較器８から送信さ
れた位相比較データが、ＭＥＭ９に記憶されているカウ
ント値の範囲内に対応するか否かを判断し、範囲内に対
応する場合には、分周器７からのクロック信号の位相が
分周器６からのクロック信号の位相と同期するように制
御データを出力する（Ｓｔｅｐ２０８）。

【００６８】Ｄ／Ａ変換器１２は、制御手段１０から送
信された制御データであるディジタル信号を発振周波数
制御電圧であるアナログ信号に変換する（Ｓｔｅｐ２０
９）。

【００６９】ＶＣＯ２は、アナログ信号に変換された発
振周波数制御電圧に従ってクロック信号を発振する（Ｓ
ｔｅｐ２１０）。

【００７０】一方、範囲内に対応しない場合には、ＶＣ
Ｏ２から発振されるクロック信号の周波数が最大又は最
小になるような制御データを出力する。

【００７１】なお、最初から基準クロック信号が入力さ
れない場合には、制御手段１０は、Ｄ／Ａ変換器１１か
らＶＣＯ１に送信される発振周波数制御電圧がＶＣＯ１
を制御できる発振周波数制御電圧の範囲の中間値になる
ように制御データを出力する。例えば、ＶＣＯ１で制御
可能な発振周波数制御電圧の範囲が１[Ｖ]〜５[Ｖ]であ
る場合、Ｄ／Ａ変換器１１からＶＣＯ１に送信される発
振周波数制御電圧が２．５[Ｖ]になるように制御データ
が制御手段１０から出力される。

【効果】

【００７２】同期範囲が異なるＶＣＯを使用すること
で、ＶＣＯからのクロック信号の位相から入力される基
準クロック信号の位相に同期できる範囲を拡大すること
ができ、又、ＶＣＯからのクロック信号の周波数を分周
器で分周することで、ＶＣＯの発振周波数の帯域を変更
させた合でも、ＰＬＯの構成を変更させることなく、Ｖ
ＣＯの発振周波数の帯域変更に対応できる。更に、上段
で周波数安定度の高いＶＣＯを直列に接続しておくこと
で、外部から入力された基準クロック信号が遮断された
場合でも位相のずれを発生させることなく周波数安定度
の高いクロック信号を発振することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＰＬＯのブロック図

【図２】 分周器４の内部構成のブロック図

【図３】 基準クロック信号を分周する動作についての
説明図

【図４】 位相比較器５の内部構成のブロック図

【図５】 位相データについての説明図

【図６】 分周器６の内部構成のブロック図

【図７】 位相比較器８の内部構成のブロック図

【図８】 分周器４の分周比を変更する動作の説明図

【図９】 基準クロック信号が入力されている場合のフ
ローチャート

【図１０】基準クロック信号が入力されない場合のフロ
ーチャート図

【図１１】従属同期方式の説明図

【符号の説明】

９ ＭＥＭ １０ 制御手段 １１，１２ Ｄ／Ａ変換器

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位相同期発振器であって、 入力された基準クロック信号に基づいてクロック信号を
   生成する第１のクロック信号生成手段と、 同期範囲は前記第１のクロック信号生成手段における同
   期範囲よりも広く、周波数安定度は前記第１のクロック
   信号生成手段における周波数安定度より低い周波数安定
   度を持つ第２のクロック信号生成手段と、 前記基準クロック信号の周波数が前記第１のクロック信
   号生成手段における同期範囲内に対応する場合には、前
   記基準クロック信号に同期したクロック信号を前記第１
   のクロック信号生成手段で生成させ、前記基準クロック
   信号の周波数が前記第１のクロック信号生成手段におけ
   る同期範囲内に対応しない場合には、前記第２のクロッ
   ク信号生成手段に基準クロック信号に同期したクロック
   信号を生成させる為のクロック信号を前記第１のクロッ
   ク信号生成手段に生成させ、前記第１のクロック信号生
   成手段からのクロック信号に基づいて基準クロック信号
   に同期したクロック信号を前記第２のクロック信号生成
   手段に生成させる制御手段とを有することを特徴とする
   位相同期発振器。
2. 【請求項２】 第１のクロック信号生成手段は、 発振周波数制御電圧により制御されてクロック信号を発
   振する電圧制御発振器と、 前記電圧制御発振器で発振されたクロック信号の周波数
   に応じて分周比を可変設定でき、分周されたクロック信
   号を出力する第１の分周器と、 前記基準クロック信号の周波数に応じて分周比を可変設
   定でき、分周されたクロック信号を出力する第２の分周
   器と、 前記第１の分周器からのクロック信号の位相と前記第２
   の分周器からのクロック信号の位相とを比較する位相比
   較器とを有することを特徴とする請求項１の位相同期発
   振器。
3. 【請求項３】 第２のクロック信号生成手段は、 第１のクロック信号生成手段で生成されたクロック信号
   の周波数に応じて分周比を可変設定でき、分周されたク
   ロック信号を出力する第１の分周器と、 周波数安定度は前記第１のクロック信号生成手段におけ
   る電圧制御発振器の周波数安定度よりも低いが、同期範
   囲は前記第１のクロック信号生成手段における電圧制御
   発振器の同期範囲よりも広い同期範囲を持ち、発振周波
   数制御電圧により制御されてクロック信号を発振する第
   ２の電圧制御発振器と、 前記第２の電圧制御発振器で発振されたクロック信号の
   周波数に応じて分周比を可変設定でき、分周されたクロ
   ック信号を出力する第２の分周器と、 前記第１の分周器からのクロック信号の位相と前記第２
   の分周器からのクロック信号の位相とを比較する位相比
   較器とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２
   の位相同期発振器。
4. 【請求項４】 第１のクロック信号生成手段における第
   ２の分周器は、外部からの基準クロック信号の遮断を検
   出できるように構成されていることを特徴とする請求項
   ２の位相同期発振器。
5. 【請求項５】 制御手段は、 第１のクロック信号生成手段における第２の分周器が基
   準クロック信号の遮断を検出すると、前記第１のクロッ
   ク信号生成手段における電圧制御発振器に対して所定の
   周波数のクロック信号を出力させるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項２〜請求項４いずれかの位相
   同期発振器。
6. 【請求項６】 制御手段は、 第１のクロック信号生成手段における位相比較器からの
   比較結果が前記第１のクロック信号生成手段における電
   圧制御発振器の同期範囲内に対応するか否かを判断し、
   前記範囲内に対応する場合には、前記第１のクロック信
   号生成手段における電圧制御発振器にクロック信号を発
   振させるよう発振周波数制御電圧を制御し、前記範囲内
   に対応しない場合には、第２のクロック信号生成手段に
   おける位相比較器からの比較結果が前記第２のクロック
   信号生成手段における第２の電圧制御発振器の同期範囲
   内に対応するか否かを判断し、前記範囲内に対応する場
   合には、前記第２のクロック信号生成手段における第２
   の電圧制御発振器にクロック信号を発振させるよう発振
   周波数制御電圧を制御することを特徴とする請求項２〜
   請求項５いずれかの位相同期発振器。
7. 【請求項７】 位相同期発振器は、 第１のクロック信号生成手段における電圧制御発振器の
   同期範囲が記憶されている記憶手段を有し、 制御手段は、 前記第１のクロック信号生成手段における位相比較器か
   らの比較結果が前記記憶手段に記憶されている同期範囲
   内に対応しない場合、前記位相比較器からの比較結果が
   前記第１のクロック信号生成手段における電圧制御発振
   器の同期範囲内に対応するように前記第１のクロック信
   号生成手段における第２の分周器からのクロック信号の
   周波数を変化させる制御信号を出力し、前記第２の分周
   器からのクロック信号の周波数を変化させた分だけ元に
   戻すように第２のクロック信号生成手段における第１の
   分周器からのクロック信号の周波数を変化させる制御信
   号を出力するよう構成されていることを特徴とする請求
   項２〜請求項６いずれかの位相同期発振器。
8. 【請求項８】 制御手段は、 基準クロック信号の周波数により第１のクロック信号生
   成手段における第２の分周器の分周比を変化させるため
   の制御信号を出力することを特徴とする請求項２〜請求
   項７いずれかの位相同期発振器。
9. 【請求項９】 第１のクロック信号生成手段における第
   １の分周器または第２の分周器は、制御手段からの制御
   信号により分周比が変化するように構成されていること
   を特徴とする請求項２〜請求項８いずれかの位相同期発
   振器。
10. 【請求項１０】 第２のクロック信号生成手段における
    第１の分周器または第２の分周器は、制御手段からの制
    御信号により分周比が変化するように構成されているこ
    とを特徴とする請求項３の位相同期発振器。