JP3561657B2 - Variable frequency divider - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変分周装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の装置は例えば特開平9−261048号公報に示されている。この公報によると、入力信号に対しN分周とN+1分周を交互に行う可変分周器と、第1出力手段と、入力信号を1/2分周遅延させる第2出力手段と、選択回路が設けられている。そして、選択回路は、可変分周器がN分周を行う時は、第2出力手段の出力を選択し、可変分周器がN+1分周を行う時は、第1出力手段の出力を選択する。その結果、N+1/2分周の信号を出力している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述の装置では、ジッタ特性が悪い欠点がある。即ち、正確にN+1/2分周を出力していない。本発明者がその原因を究明したところ、入力信号と第2出力手段との間にインバータを設けているためである事が分った。即ち、このインバータは入力信号を反転させ、第2出力手段をして、入力信号に対し1/2分周遅延させる。
【0004】
しかし、インバータの持つデバイス特性のために、第2出力手段の出力信号は1/2分周遅延から更に遅れ、それ故に、N+1/2の分周が正確に行われない事が分った。故に、本発明はこの様な従来の欠点を考慮し、ジッタ特性を改良した(正確にN+1/2に分周する)可変分周装置を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の本発明では、入力信号に対してN分周(Nは整数)とN+1分周を交互に行う可変分周器と、前記可変分周器の出力に同期した信号を出力する第1出力手段と、前記可変分周器の出力に同期した信号を前記入力信号に対し1/2分周遅延させた信号を出力する第2出力手段と前記可変分周器がN分周を行う時は前記第1出力手段の出力を選択し、前記可変分周器がN+1分周を行う時は前記第2出力手段の出力を選択する選択回路と、前記第2出力手段の出力信号が前記1/2分周遅延から更に遅れる事を阻止する阻止手段とを備える。
【0006】
請求項2の本発明では、前記阻止手段は、前記第1出力手段又は前記第2出力手段に入力反転機能を内蔵したものである。
【0007】
請求項3の本発明では、前記阻止手段は、前記第1出力手段と前記選択回路の間に設けられた第1インバータと、前記入力信号と前記第2出力手段の間に設けられた第2インバータとから構成される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態1に係る可変分周装置1を、図1のブロック図に従い説明する。図1に於て、可変分周装置1へは、1/2分周を行うか否かを指定する信号D0と、分周比N(Nは整数)を指定する信号D1〜D4と、電圧制御発振器(後述)からの入力信号B1が入力される。D0〜D4はLow(0)かHigh(1)の信号であり、A1は例えば、Low時間とHigh時間が互いに等しいパルス信号である。
【0009】
可変分周器2は例えば、4個のトグルフリップフロップTFF1、TFF2、TFF3、TFF4が直列に接続されたものである。各トグルフリップフロップTFF1〜4は、各々、入力反転機能が内蔵されている。
【0010】
可変分周器2は、入力信号B1の反転信号をクロックパルスとし、入力端子D1〜D4に加えられた分周比Nでカウントダウンし、端子PEに加えられた信号B9(後述)のLowにより、ダウンカウントをプリセットする。
【0011】
一致回路3は、インバータ4とANDゲート5等から成る。トグルフリップフロップTFF1、TFF3、TFF4の各出力端子Qは、各々、ANDゲート5の入力端子に接続されている。トグルフリップフロップTFF2の出力端子Qはインバータ4を介して、ANDゲート5の入力端子に接続されている。この様にして、可変分周器2の出力が「2」になった時、一致回路3はHighとなる検出信号B2を出力する。
【0012】
第1出力手段6は、例えば入力反転機能が内蔵されたD−フリップフロップであり、入力信号B1の反転信号をクロックパルスとして、一致回路3の出力B2を、入力信号B1の1/2分周遅延させた信号B3を端子Qから出力する。
【0013】
フリップフロップ7は、例えば入力反転機能が内蔵されたD−フリップフロップ(DFF2)である。フリップフロップ7は、入力信号B1の反転信号をクロックパルスとして、B3をB1の1分周遅延させた信号B4を端子Qから出力しB4を反転させた信号B5を端子反転Qから出力する。
【0014】
フリップフロップ8は、例えばD−フリップフロップ(DFF3)である。フリップフロップ8はB5をクロックパルスとして、自己の反転出力B8を入力信号として帰還している。そして、反転PREへ入力される信号B6(端子D0の出力)がHighの場合は、B5の立ち上がりに同期して、オンとオフを繰り返す信号B7を端子Qから出力し、B7を反転させた信号B8を端子反転Qから出力する。信号B6がLowの場合は、B7はHighとなり、B8はLowとなる。
【0015】
第2出力手段9は、例えばD−フリップフロップ(DFF4)である。第2出力手段9は入力信号B1をクロックパルスとして、B3を1/2分周遅延させた信号B10を端子Qより出力する。何故ならば、第1出力手段6はB1を反転させた信号がクロックパルスとして入力し、第2出力手段9はB1がクロックパルスとして入力するので、信号B10は信号B3を、入力信号B1の1/2分周遅延された信号となる。
【0016】
選択回路10は例えば、NANDゲート11と、NANDゲート12と、NANDゲート13等から成る。NANDゲート11はB3とB7の否定論理積である信号B11を出力する。NANDゲート12はB10とB8の否定論理積である信号B12を出力する。NANDゲート13はB11とB12の否定論理積である信号B13を出力する。
【0017】
B7とB8は互いに反転の関係にあるため、B13はB7とB8に同期して、B11とB12を交互に出力する信号となる。即ち、3つのNANDゲート11と12と13で構成された選択回路10は、フリップフロップ8の同期により、交互に2つの信号B3、B10を切り換えて、出力することになる。
【0018】
NANDゲート14はB8とB4の否定論理積である信号を出力する。NANDゲート15はB7とB3の否定論理積である信号を出力する。NANDゲート16は上記両信号の否定論理積である信号を、可変分周器2の各PE端子へ出力する。上述の部品により、可変分周装置1が構成されている。
【0019】
次に、図1と図2(各信号の波形を示す)に従い、この可変分周装置1の動作を説明する。例えば、N=5としてN+1/2=5.5分周の動作を説明する。端子D0〜D4に例えば各々「1」「1」「0」「1」「0」が入力される。この状態にて、局部発振周波数を持つ入力信号B1が可変分周器2へ入力され、一致回路3で「2」が検出されると、「2」でHighとなる検出信号B2が出力される(図2参照)。
【0020】
第1出力手段6の出力B3は、B2より1/2分周遅れる。フリップフロップ7の出力B4、B5はB3より1分周遅れる。フリップフロップ8の出力B7、B8は、B6がHighであるため、B5の立ち上がりに同期して、オンとオフを繰り返す。第2出力手段9の出力B10は、上述の様に、B3より1/2分周遅れる(図2参照)。
【0021】
NANDゲート11の出力B11は、B3とB7の否定論理積であり、5分周側のB3のHighを抽出する。NANDゲート12の出力B12は、B10とB8の否定論理積であり、6分周側のB10を抽出する。NANDゲート13の出力B13は、B11とB12の否定論理積であり、B11とB12の抽出部を複合する。即ち、上述のとおり、B13はフリップフロップ8に同期して、B3とB10を交互に出力する信号となる。B3とB11は、B1の1/2分周ずれているため、B13は5.5分周となる。
【0022】
以上の事をまとめる。入力信号B1に対してN分周(例えばN=5)とN+1分周を交互に行う可変分周器2を設け、可変分周器の出力に同期した信号を出力する第1出力手段6を設ける。そして、可変分周器2の出力に同期した信号を、入力信号B1に対し1/2分周遅延させた信号B10を出力する第2出力手段9を設ける。
【0023】
可変分周器2がN分周(5分周)を行う時は、選択回路10は第1出力手段6の出力B3を選択する。可変分周器2がN+1分周(6分周)を行う時は、選択回路10は第2出力手段9の出力B10を選択する。
【0024】
阻止手段17は、第1出力手段6と第2出力手段9等から成る。上述した様に第1出力手段6は例えば、入力反転機能を内蔵したD−フリップフロップであり第2出力手段9は例えば入力反転機能を持たないD−フリップフロップである。
【0025】
この構成により、第1出力手段6内で、入力信号B1を反転させ、その反転信号をクロックパルスとして、第1出力手段6へ入力される。また、第2出力手段9は、入力信号B1がクロックパルスとして入力する。故に、阻止手段17は、第2出力手段9が第1出力手段6の出力に対し、1/2分周遅延から更に遅れる事を防止する。
【0026】
この阻止手段17により、端子D0の出力B6が1の時、可変分周装置1は、局部発振周波数を持つ入力信号B1を、分周比N+1/2(例えば図2に示した5.5分周)にて、正確に分周する事が出来る。また、B6が0の時、可変分周装置1は入力信号B1を、分周比Nにて分周する。
【0027】
また、阻止手段17は、第1出力手段6に入力反転機能を内蔵せずに、第2出力手段9に入力反転機能を内蔵させても良い。
【0028】
次に、可変分周装置1を用いたPLL回路18を、図3のブロック図に従い説明する。図3に於て、基準発振器19から出力された基準信号B14は、位相比較器20に入力される。可変分周装置1から出力された信号(帰還信号)B13も、位相比較器20に入力される。
【0029】
位相比較器20は、帰還信号B13の位相および周波数と、基準信号B14の位相および周波数を比較する。位相比較器20は上記比較の結果、チャージポンプ21に対し、ポンプアップ信号と、ポンプダウン信号を出力する。
【0030】
チャージポンプ21は上記両信号に従い、誤差信号をローパスフィルタ22へ出力する。ローパスフィルタ22は、誤差信号に応答して、制御電圧を電圧制御発振器23へ出力する。電圧制御発振器23は、制御電圧に応答して、出力信号B1を出力する。
【0031】
次に、このPLL回路18に於ける、出力信号B1の特性を、図4に従い説明する。図4に於て、横軸は経過時間を示し、縦軸はB1の電圧値を示す。なお、図4は、N分周(例えば5分周)の場合を示す。特性24は、出力信号B1の定常状態を示す。線25は出力信号B1の下限しきい値を示し、例えば2.04ボルトであり、線26出力信号B1の上限しきい値を示し、例えば2.47ボルトである。基準時間27は、線25と26の間に存在する出力信号B1の時間幅を示し、約800ピコ秒である。
【0032】
同様に、図5は、N+1/2分周(例えば5.5分周)の場合の、PLL回路18に於ける、出力信号B1の特性図である。図5に於て、特性28は出力信号B1の定常状態を示し、線29と30は各々、出力信号B1の下限しきい値と上限しきい値を示す。線29と30は例えば、2.48ボルトと2.83ボルトである。基準時間31は、線29と30の間に存在する出力信号B1の時間幅を示し、約800ピコ秒である。
【0033】
また、図4に示したN分周(例えば5分周)の場合は、可変分周器2が5分周を行う時は、第1出力手段6のみ選択する。従って、第2出力手段9を選択する事によるジッタの発生(正確にN分周しない事)はない。
【0034】
ところが、N分周による基準時間27と、N+1/2分周による基準時間31は同一である。故に、本可変分周装置1を用いれば、N+1/2分周した場合もジッタの発生はない(正確にN+1/2分周する)事が分かる。
【0035】
次に、本発明の実施の形態2に係る可変分周装置32を、図6のブロック図に従い説明する。図6に於て、可変分周装置32の特徴は、阻止手段33を設けた事である。阻止手段33は、第1インバータ34と第2インバータ7a等から成る。
【0036】
第1インバータ34は、第1出力手段4aの端子反転Qと、選択回路15aのNANDゲート12aとの間に設けられている。第2インバータ7aは、例えば第1インバータ34と略同一のデバイス特性のものから成り、入力信号A1と、第2出力手段8aの間に設けられている。
【0037】
この様な構成により、A5は第1出力手段4aの出力A4を反転させた信号である。信号A5は第1インバータ34により再び反転され、出力A4に対し、第1インバータ34による固有値だけ遅れた信号A5aとなる。上記固有値は第1インバータ34の持つデバイス特性(抵抗分とコンデンサ容量等に起因する)に依るものである。
【0038】
また、入力信号A1と第2出力手段8aとの間に第2インバータ7aを設けている。従って、第2出力手段8aの出力A11は、第1出力手段4aの出力A4に対し、入力信号A1の1/2分周と、第2インバータ7aの固有値を加えた分だけ遅れた信号となる。
【0039】
第1インバータ34と第2インバータ7aのデバイス特性は略同一だから、両者の固有値も略同一である。従って、信号A5aとA11の位相差は、入力信号A1の1/2分周と、第2インバータ7aの固有値との和から、第1インバータ34の固有値を引いたものとする。ところが、上記両固有値は同一であるので、上記位相差は、正確に入力信号A1の1/2分周となる。
【0040】
この様に、阻止手段33は、第2出力手段8aの出力信号A11が、第1出力手段4aの出力信号A4より、入力信号A1の1/2分周遅延から更に遅れる事を、殆んど完全に防止する事が出来る。その結果、可変分周装置32は、正確にN+1/2分周する事が出来る。
【0041】
【発明の効果】
上述の様に、請求項1の本発明では、入力信号に対してN分周(Nは整数)とN+1分周を交互に行う可変分周器と、可変分周器の出力に同期した信号を出力する第1出力手段と、可変分周器の出力に同期した信号を入力信号に対し1/2分周遅延させた信号を出力する第2出力手段と、可変分周器がN分周を行う時は第1出力手段の出力を選択し、可変分周器がN+1分周を行う時は第2出力手段の出力を選択する選択回路と、第2出力手段の出力信号が1/2分周遅延から更に遅れる事を阻止する阻止手段とを備えるものである。
【0042】
この様に構成する事により、第2出力手段の出力信号は、第1出力手段の出力信号より、入力信号の1/2分周だけ正確に遅延する。その結果、正確にN+1/2分周が行われ、ジッタ特性が改良される。
【0043】
請求項2の本発明では、前記阻止手段は、前記第1出力手段又は前記第2出力手段に入力反転機能を内蔵したものである。この様に、入力反転機能を内蔵したものであるから、従来の様に、外付けのインバータのデバイス特性による固有値の遅れがなくなる。その結果、第2出力手段の出力信号は、第1出力手段の出力信号より、入力信号の1/2分周だけ正確に遅延する。
【0044】
請求項3の本発明では、前記阻止手段は、第1出力手段と選択回路の間に設けられた第1インバータと、入力信号と第2出力手段の間に設けられた第2インバータとから構成する。この構成により、第1出力手段の出力と第2出力手段の出力との位相差は、第1インバータの固有値遅れと第2インバータの固有値遅れが相殺するので、入力信号の1/2分周に略等しくなる。その結果、正確にN+1/2分周が行われ、ジッタ特性が改良される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る可変分周装置1のブロック図である。
【図2】上記可変分周装置1に用いられる各信号のタイミングチャートである。
【図3】上記可変分周装置1が用いられるPLL回路18のブロック図である。
【図4】上記PLL回路18で用いられる電圧制御発振器23の出力信号特性図(N分周時)である。
【図5】上記電圧制御発振器23の出力信号特性図(N+1/2分周時)である。
【図6】本発明の実施の形態2に係る可変分周装置32のブロック図である。
【符号の説明】
2 可変分周器
6 第1出力手段
9 第2出力手段
10 選択回路
17 阻止手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable frequency dividing device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of apparatus is disclosed in, for example, JP-A-9-261048. According to this publication, a variable frequency divider that alternately divides an input signal by N and divides by N + 1, a first output unit, a second output unit that delays an input signal by 2, and a selection circuit Is provided. The selection circuit selects the output of the second output means when the variable frequency divider divides by N, and selects the output of the first output means when the variable frequency divider performs frequency division by N + 1. I do. As a result, an N + 1/2 frequency-divided signal is output.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described device has a disadvantage that the jitter characteristics are poor. That is, the N + 1/2 frequency division is not output accurately. The present inventor has investigated the cause and found that the reason is that an inverter is provided between the input signal and the second output means. That is, the inverter inverts the input signal and causes the second output means to delay the input signal by 1 /.
[0004]
However, it has been found that the output signal of the second output means is further delayed from the 分 frequency division delay due to the device characteristics of the inverter, and therefore the frequency division of N + / is not performed accurately. Therefore, the present invention provides a variable frequency divider with improved jitter characteristics (accurate frequency division to N + 1/2) in consideration of such conventional disadvantages.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, according to the present invention, a variable frequency divider that alternately divides an input signal by N (N is an integer) and divides by N + 1, and an output of the variable frequency divider First output means for outputting a signal synchronized with the output of the variable frequency divider, second output means for outputting a signal obtained by delaying the signal synchronized with the output of the variable frequency divider by 1/2 of the input signal, and the variable output A selection circuit for selecting the output of the first output means when the frequency divider performs frequency division by N, and selecting the output of the second output means when the variable frequency divider performs frequency division by N + 1; Blocking means for preventing the output signal of the two output means from further delaying from the 1/2 frequency division delay.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, the blocking means has a built-in input inversion function in the first output means or the second output means.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, the blocking means includes a first inverter provided between the first output means and the selection circuit, and a second inverter provided between the input signal and the second output means. And an inverter.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the variable frequency dividing
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
The first output means 6 is, for example, a D-flip-flop having a built-in input inversion function. The delayed signal B3 is output from the terminal Q.
[0013]
The flip-
[0014]
The flip-
[0015]
The second output means 9 is, for example, a D-flip-flop (DFF4). The second output means 9 outputs from a terminal Q a signal B10 obtained by delaying B3 by 分 and using the input signal B1 as a clock pulse. This is because the first output means 6 inputs a signal obtained by inverting B1 as a clock pulse, and the second output means 9 inputs B1 as a clock pulse. Therefore, the signal B10 outputs the signal B3 and the input signal B1. It is a signal that has been delayed by a factor of two.
[0016]
The
[0017]
Since B7 and B8 are in an inverse relationship to each other, B13 is a signal that alternately outputs B11 and B12 in synchronization with B7 and B8. That is, the
[0018]
[0019]
Next, the operation of the variable
[0020]
The output B3 of the first output means 6 is delayed by 1/2 the frequency of B2. The outputs B4 and B5 of the flip-
[0021]
The output B11 of the
[0022]
Summarizing the above. A
[0023]
When the
[0024]
The blocking means 17 includes the first output means 6, the second output means 9, and the like. As described above, the first output means 6 is, for example, a D-flip-flop having a built-in input inversion function, and the second output means 9 is, for example, a D-flip-flop having no input inversion function.
[0025]
With this configuration, the input signal B1 is inverted in the first output means 6, and the inverted signal is input to the first output means 6 as a clock pulse. The second output means 9 receives the input signal B1 as a clock pulse. Therefore, the blocking unit 17 prevents the
[0026]
When the output B6 of the terminal D0 is 1, the
[0027]
Further, the blocking means 17 may have the second output means 9 with an input inversion function, without having the first output means 6 with an input inversion function.
[0028]
Next, the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
Next, the characteristics of the output signal B1 in the
[0032]
Similarly, FIG. 5 is a characteristic diagram of the output signal B1 in the
[0033]
In the case of the frequency division by N (for example, frequency division by 5) shown in FIG. 4, when the
[0034]
However, the
[0035]
Next, a variable frequency dividing device 32 according to
[0036]
The
[0037]
With such a configuration, A5 is a signal obtained by inverting the output A4 of the first output means 4a. The signal A5 is inverted again by the
[0038]
Further, a second inverter 7a is provided between the input signal A1 and the second output means 8a. Accordingly, the output A11 of the second output means 8a is a signal which is delayed from the output A4 of the first output means 4a by half of the frequency of the input signal A1 and the eigenvalue of the second inverter 7a. .
[0039]
Since the device characteristics of the
[0040]
In this way, the blocking means 33 almost prevents the output signal A11 of the second output means 8a from being further delayed from the output signal A4 of the first output means 4a by a 分 frequency division delay of the input signal A1. It can be completely prevented. As a result, the variable frequency dividing device 32 can accurately divide the frequency by N + /.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, a variable frequency divider that alternately divides an input signal by N (N is an integer) and divides by N + 1, and a signal synchronized with an output of the variable frequency divider A first output means for outputting a signal synchronized with the output of the variable frequency divider, a second output means for outputting a signal obtained by delaying a signal synchronized with an output of the variable frequency divider by 1/2, and And a selection circuit that selects the output of the second output means when the variable frequency divider performs N + 1 frequency division, and the output signal of the second output means is 1 /. Blocking means for preventing further delay from the frequency division delay.
[0042]
With such a configuration, the output signal of the second output means is accurately delayed from the output signal of the first output means by 分 of the input signal. As a result, N + 1/2 frequency division is performed accurately, and the jitter characteristic is improved.
[0043]
According to a second aspect of the present invention, the blocking means has a built-in input inversion function in the first output means or the second output means. As described above, since the input inversion function is built in, the delay of the eigenvalue due to the device characteristics of the external inverter is eliminated unlike the related art. As a result, the output signal of the second output means is exactly delayed from the output signal of the first output means by half the frequency of the input signal.
[0044]
According to a third aspect of the present invention, the blocking means includes a first inverter provided between the first output means and the selection circuit, and a second inverter provided between the input signal and the second output means. I do. With this configuration, the phase difference between the output of the first output means and the output of the second output means is reduced to 1/2 of the input signal because the eigenvalue delay of the first inverter and the eigenvalue delay of the second inverter cancel each other. It is almost equal. As a result, N + 1/2 frequency division is performed accurately, and the jitter characteristic is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a variable
FIG. 2 is a timing chart of signals used in the variable
FIG. 3 is a block diagram of a
FIG. 4 is an output signal characteristic diagram (when dividing by N) of a voltage controlled
FIG. 5 is an output signal characteristic diagram of the voltage controlled oscillator 23 (at the time of N + / frequency division).
FIG. 6 is a block diagram of a variable frequency dividing device 32 according to
[Explanation of symbols]
2
Claims (3)
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP14514299A JP3561657B2 (en) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | Variable frequency divider |
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US09/888,175 US6522183B2 (en) | 1999-01-29 | 2001-06-22 | PLL device and programmable frequency-division device |
US10/155,187 US20020145457A1 (en) | 1999-01-29 | 2002-05-24 | PLL device and programmable frequency-division device |
Applications Claiming Priority (1)
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