JP3550853B2 - 分周装置 - Google Patents

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロックを分周する分周装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル信号処理で復調処理や変調処理を行う時、搬送波を作成し、入力信号と乗算する必要がある。VTRのクロマ信号処理などでは、一つのサンプリングクロックで複数の放送方式に対応するために、任意の分周比k/s(k及びsは自然数)の分周装置が必要となる。
【0003】
以下図面を参照しながら従来の分周装置について説明する。図2は、従来の分周装置構成を示したブロック図である。図3は図2の分周装置におけるディジタル発振回路の出力波形を示した波形図であり、横軸が時間、縦軸がデータ出力を表している。なお、図2ではディジタルのデータラインは太線で示した。図2において、1は定数A(Aは自然数)と帰還信号とを加算する加算器、2は加算器1の出力データを1クロック遅延するDフリップフロップ、3はDフリップフロップ2の出力データを正弦波データに変換するリードオンリーメモリー(以下、ROMと記す)、12は加算器、13は加算器12の出力Rがmをオーバーしたかどうか検出するオーバーフロー検出器、14は加算器12の出力信号からスイッチ回路16の出力信号を減算する減算器、15はDフリップフロップ、16はスイッチ回路、19は演算回路である。
【0004】
以上のように構成された従来の分周装置について、以下その動作について説明する。
【0005】
加算器1はiビットの加算器であり、ダイナミックレンジDは2 である。加算器1の出力はDフリップフロップ2で1クロック遅延されて加算器1に帰還されるので、加算器1のもう一方の入力に入力された定数Aが1クロックごとに加算され、D以上になるとオーバーフローする。したがって、加算器1の出力に得られるデータは図3に示すような階段状の鋸波となる。鋸波はクロック周期τごとにAずつ増加し、D以上になるとオーバーフローするのでディジタル発振回路10の出力周波数が定数Aに比例する様子が判る。このようにして得られたディジタル発振回路10の出力データをROM3で正弦波データに変換する。この発振周期をTとすれば、図3から、
【0006】
【数1】
Figure 0003550853
【0007】
(数1)より、
【0008】
【数2】
Figure 0003550853
【0009】
(数2)でτ/Tは出力に得られた発振周波数のクロック周波数に対する分周比である。この分周比を任意の正の有理数k/s(ただしk、sは自然数でk/sは既約分数)に設定した時の(数2)の右辺の値をA とおけば、
【0010】
【数3】
Figure 0003550853
【0011】
となるが、任意の分周比を設定したことにより右辺は必ずしも自然数とはならない。
【0012】
(数3)の右辺を約分してn/m(m、nは整数)と置くと、
【0013】
【数4】
Figure 0003550853
【0014】
となり、nをmで割った商をA、余りをRとすると、
【0015】
【数5】
Figure 0003550853
【0016】
と表される。A はRが0のとき以外は自然数にならない。分周比k/sを得るためにはA を累積する必要があるが、加算器1にiビットの整数の加算器を用いた場合は、A を累積できない。そこで加算器1でA を累積する代わりにAを累積する。この場合(数5)から判るようにR/mの分だけ累積されないので誤差を生じる。したがってR/mを別に累積し、その結果が1を超えるごとに加算器1に誤差の補正信号として1を加算すれば誤差が補正される。加算器1はキャリー入力Cを持つので補正信号はこのキャリー入力Cに加えればよい。次に今述べた補正信号を発生する演算回路19について説明する。
【0017】
先に述べたように演算回路19はR/mを累積し、その結果が1を超えた時に出力に1を、超えない時は0を出力する回路であり、1がR回、0がm−R回出力する回路であり、1がR回、0がm−R回出力されることになる。このアルゴリズムはRを累積し、その結果がmを超えた時に出力に1を、超えない時は0を出力することと等しい。そこで加算器12でRをDフリップフロップ15の出力に加算し、その出力をオーバーフロー検出器13でmを超えないか判定し、mを超えた時はスイッチ回路16を端子18に切り替えて加算器12の出力からmを減算器14で減算し、その出力をDフリップフロップ15に与えて帰還させれば、前に述べたアルゴリズムが実現できる。したがって演算回路19の出力は、オーバーフロー検出器13でオーバーフローを検出した時に1を、それ以外は0を出力してディジタル発振回路10における加算器1のキャリー入力Cに入力すればよい。
【0018】
以上述べたようにして入力されたクロックを任意の分周比k/sで分周した信号を出力に得ることができる。
【0019】
次に、具体例として加算器1が9ビットすなわちダイナミックレンジが512、分周比が3/22の場合について式を追って説明する。(数3)でD=512、k/s=3/22とすれば、
【0020】
【数6】
Figure 0003550853
【0021】
(数4)よりn=768、m=11となるから、
【0022】
【数7】
Figure 0003550853
【0023】
(数5)よりA=69、R=9となる。したがって加算器1には69を加算し、加算器12には9を加算してオーバーフロー検出器13は11を超えた時に1を出力するようにすれば、3/22分周が実現できる。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成の分周装置では、演算回路19の構成が複雑であるため、全体として回路規模が大きくなってしまい、コストアップにつながるという問題点があった。
【0025】
本発明は上記課題を解決するもので、回路規模がの小さくコストダウンできる分周装置を提供することを目的とするものである。
【0026】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の分周装置は、1クロック前のデータに定数A(Aは自然数)とC(Cは0または1)を加算し、その加算結果が定数D(DはAより大きい自然数)以上の時は加算結果からDを減算して新たな出力データとすることにより鋸歯状のデータを発生するディジタル発振回路と、1クロック前のデータに、m(mは自然数の定数)クロック期間のうちR(Rは自然数の定数)回は定数X(Xは自然数)を加算し、m−R回は定数Y(Yは自然数)を加算し、その加算結果が定数E(EはX、Yより大きい自然数)以上の時は加算結果からEを減算して新たなデータとし、かつ、加算結果が定数E以上の時は前記Cを1とし、加算結果が定数Eより小さい時は前記Cを0とする演算回路とを備えたものである。
【0027】
この構成によって、回路規模が小さくコストダウンできる分周装置が得られる。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1から3に記載の発明は、1クロック前のデータに定数A(Aは自然数)とC(Cは0または1)を加算し、その加算結果が定数D(DはAより大きい自然数)以上の時は加算結果からDを減算して新たな出力データとすることにより鋸歯状のデータを発生するディジタル発振回路と、1クロック前のデータに、m(mは自然数の定数)クロック期間のうちR(Rは自然数の定数)回は定数X(Xは自然数)を加算し、m−R回は定数Y(Yは自然数)を加算し、その加算結果が定数E(EはX、Yより大きい自然数)以上の時は加算結果からEを減算して新たなデータとし、かつ、加算結果が定数E以上の時は前記Cを1とし、加算結果が定数Eより小さい時は前記Cを0とする演算回路とを備えたものであり、小さな回路規模で、入力されたクロックを有理数の分周比で分周できるという作用を有するものである。
【0029】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態の分周装置の構成を示したブロック図である。図1においてディジタルのデータラインは太線で示した。図1において、従来技術と同様の構成要素には同一番号を付与して、その説明は省略する。4はキャリー出力を具備したj(jは自然数の定数)ビットの加算器、5は加算器4のキャリー出力を1クロック遅延させるDフリップフロップ、6は加算器4の出力を1クロック遅延させてその出力を加算器4に帰還するDフリップフロップ、7は端子8、9にそれぞれ切り替え可能なスイッチ回路である。
【0030】
以上のように構成された本実施の形態の分周装置について、以下その動作について説明する。
【0031】
Dフリップフロップ5の出力が0の時には、スイッチ回路7を端子8に切り替えて加算器4に定数X(Xは自然数)を入力し、Dフリップフロップ5の出力が1の時には、スイッチ回路7を端子9に切り替えて加算器4に定数Y(Yは自然数)を入力している。また、Dフリップフロップ5の出力を演算回路11の出力として、ディジタル発振回路10に入力し、加算器1のキャリー入力としている。
【0032】
上記の構成により前述した(数5)を実現できる。なお、X、Yは次式のようになる。
【0033】
【数8】
Figure 0003550853
【0034】
Dフリップフロップ5から出力されるキャリー出力が1になった時に、加算器4のダイナミックレンジと定数mとの差分を余分に加算してやることにより、加算器4のダイナミックレンジをmと等価にすることができる。
【0035】
具体例として従来例と同じ数値を使用して説明する。加算器1が9ビットすなわちダイナミックレンジが512で、分周比が3/22とする。
【0036】
従来と同様に計算すると、(数5)は、
【0037】
【数9】
Figure 0003550853
【0038】
となる。Rが9であるのでXは9で、加算器4のビット数jは4ビット以上であればよい。jを4とすると、Yは14になる。以上の様な設定で、3/22分周が実現できる。
【0039】
以上のように本実施例によれば、オーバーフロー検出器の代わりにDフリップフロップ5を設けることにより、減算器が不要になり、簡単な構成で入力されたクロックを任意の分周比k/sで分周した信号を得ることができる。
【0040】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来必要であったオーバーフロー検出器の代わりにDフリップフロップを設けることにより、減算器を無くすことができるので、全体として回路が小規模化すると共に、コストダウンできるという優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の分周装置のブロック図
【図2】従来の分周装置のブロック図
【図3】ディジタル発振回路の出力波形を示した波形図
【符号の説明】
1 加算器
2 Dフリップフロップ
3 ROM
4 加算器
5 Dフリップフロップ
6 Dフリップフロップ
7 スイッチ回路
12 加算器

Claims (3)

  1. 1クロック前のデータに定数A(Aは自然数)とC(Cは0または1)を加算し、その加算結果が定数D(DはAより大きい自然数)以上の時は加算結果からDを減算して新たな出力データとすることにより鋸歯状のデータを発生するディジタル発振回路と、1クロック前のデータに、m(mは自然数の定数)クロック期間のうちR(Rは自然数の定数)回は定数X(Xは自然数)を加算し、m−R回は定数Y(Yは自然数)を加算し、その加算結果が定数E(EはX、Yより大きい自然数)以上の時は加算結果からEを減算して新たなデータとし、かつ、加算結果が定数E以上の時は前記Cを1とし、加算結果が定数Eより小さい時は前記Cを0とする演算回路とを備えたことを特徴とする分周装置。
  2. ディジタル発振回路は、キャリー入力を具備したi(iは自然数の定数)ビットの第1の加算回路と、前記第1の加算回路の出力を1クロック遅延させてその出力を前記第1の加算回路に帰還する第1のDフリップフロップを具備し、前記第1の加算回路の入力に定数Aを加算し、前記第1の加算回路のキャリー入力に演算回路の出力を入力するようにし、第1のDフリップフロップの出力を分周出力とするように構成し、演算回路は、キャリー出力を具備したj(jは自然数の定数)ビットの第2の加算回路と、前記第2の加算回路の出力を1クロック遅延させてその出力を前記第2の加算回路に帰還する第2のDフリップフロップと、前記第2の加算回路のキャリー出力を1クロック遅延させる第3のDフリップフロップを具備し、前記第3のDフリップフロップの出力が0の時には、前記第2の加算回路の入力に定数Xを加算し、前記第3のDフリップフロップの出力が1の時には、前記第2の加算回路の入力に定数Yを加算し、前記第3のDフリップフロップの出力を演算回路の出力とするように構成したことを特徴とする請求項1記載の分周装置。
  3. 1クロック前のデータに自然数の定数Aと0または1からなる定数Cとを加算し、その加算結果が少なくとも前記定数Aより大きい定数D以上の時は加算結果から前記定数Dを減算して新たな出力データとすることにより鋸歯状のデータを発生し、前記1クロック前のデータにmクロック期間のうちR回は定数Xを加算し、m−R回は定数Yを加算し、前記加算結果が少なくとも前記定数X及びYより大きい定数Eの時は前記加算結果から前記定数Eを減算して新たなデータとし、かつ前記加算結果が少なくとも前記定数Eの時は前記定数Cを1とし、前記加算結果が前記定数Eより小さい時は前記定数Cを0とすることを特徴とする分周装置。
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