JP3770378B2 - Phase comparison circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロックリカバリ回路やフェーズロックループ(PLL)回路等に用いられ、2個の入力信号間位相差に比例した幅のパルスを出力する線形位相比較回路において、特に、2個の入力信号間の位相差を高精度に出力パルス幅に変換し得る位相比較回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の位相比較回路を図6を用いて説明する(参考文献: A Self Correcting Clock Recovery Circuit、C.R.Hogge,Jr.著、IEEE Journal of Lightwave Technology, vol.LT-3,pp.1312-1314,December 1985)。従来の位相比較回路は位相検出部5と位相差出力部6からなる。位相検出部5は2個のフリップフロップ回路FF1,FF3、インバータ回路I1により構成され、また、位相差出力部6は2個の排他的論理和回路EXOR1,EXOR2から構成される。
【0003】
従来の位相比較回路の接続を説明する。位相検出部5はデータ入力端子DIとクロック入力端子CIおよび4つの位相信号出力端子E1,E2,E3,E4を持ち、データ入力端子DIはフリップフロップ回路FF1のデータ入力端子Dおよび位相信号出力端子E1に接続され、クロック入力端子CIはフリップフロップ回路FF1のクロック入力端子CKおよびインバータ回路I1の入力端子に接続されている。
【0004】
フリップフロップ回路FF1のデータ出力端子Qはフリップフロップ回路FF3のデータ入力端子Dと位相信号出力端子E2,E3に接続されている。インバータ回路I1の出力端子はフリップフロップ回路FF3のクロック入力端子CKに接続され、フリップフロップ回路FF3のデータ出力端子Qは位相信号出力端子信号E4に接続されている。
【0005】
位相差出力部6は位相信号入力端子E1,E2,E3,E4とUP信号の出力端子UPとDOWN信号の出力端子DOWNを持つ。位相検出部5の位相信号出力端子E1,E2,E3,E4は各々位相差出力部6の位相信号入力端子E1,E2,E3,E4に接続され、位相信号入力端子E1とE2は排他的論理和回路EXOR1の2個の入力に各々接続され、位相信号入力端子E3とE4は排他的論理和回路EXOR2の2個の入力に各々接続されている。排他的論理和回路EXOR1の出力端子は位相差出力部6の出力端子UPに接続され、排他的論理和回路EXOR2の出力端子は位相差出力部6の出力端子DOWNに接続される。出力端子UP,DOWNは位相検出回路の出力端子でもある。
【0006】
従来の位相比較回路の動作を図7と図8を用いて説明する。位相比較回路は、データ入力信号DIとクロック入力信号CIの位相差を、出力信号UPのパルス時間幅と出力信号DOWNのパルス時間幅の差として出力する回路である。出力信号DOWNのパルス幅はクロック周期の2分の1に一定に保たれる。データ入力信号DIに対してクロック入力信号CIの位相が進んだ時には、その進んだ時間差だけ信号UPのパルス幅が信号DOWNのパルス幅より狭くなることで位相関係を表示する。また、データ入力信号DIに対してクロック入力信号CIの位相が遅れた時には、その遅れた時間差だけ信号UPのパルス幅が信号DOWNのパルス幅より太くなることで位相関係を表示する。
【0007】
図7は、データ入力信号DIとクロック入力信号CIが所望の位相関係にある場合のタイミングを示している。位相信号E1はデータ入力信号DIを使用して、データ入力信号DIの遷移する時点(位相)を位相差出力部6に伝える。位相信号E2は、クロック入力信号CIがハイレベルに遷移する時点(位相)を位相差出力部6に伝える。フリップフロップ回路FF1によりクロック入力信号CIがハイレベルに遷移する時点においてそのデータ出力信号Qがデータ入力信号DI(位相信号E1)の値に遷移するためである。位相差出力部6では、位相信号E1とE2を排他的論理和回路EXOR1に入力する。この排他的論理和回路EXOR1は、位相信号E1とE2の値が異なっている時間だけハイレベルパルスをUP信号として出力する。UP信号のパルス幅tupは、データ入力信号DIの遷移時点からクロック入力信号CIの立ち上がり時点までに相当し、データ入力信号DIとクロック入力信号CIの位相差を表す。
【0008】
一方、位相信号E3はフリップフロップ回路FF1のデータ出力信号Qであり、クロック入力信号CIがハイレベルに遷移する時点(位相)の情報を持つ。位相信号E4はフリップフロップ回路FF3のデータ出力信号Qであり、クロック入力信号CIがローレベルに遷移する時点(位相)の情報を持つ。一般に、クロック入力信号CIのハイレベルとローレベルの時間比は1対1であるため、位相信号E4は位相信号E3がクロック周期の2分の1だけ遅れた信号となる。よって、位相差出力部6のなかで、排他的論理和回路EXOR2を用いて位相信号E3とE4の排他的論理和が得られると、クロック周期の2分の1の時間幅(tdown)を持つハイレベルパルスがDOWN信号として出力される。
【0009】
以上説明した図7では、データ入力信号DIのちょうど中央にクロック入力信号CIの立ち上がりが位置しており両者間で位相差のない状態である。UP信号のパルス幅tupはクロック周期の2分の1となり、DOWN信号のパルス幅と等しくなっていることがわかる。
【0010】
他方、図8では、クロック入力信号CIの立ち上がり位置がデータ入力の中央からT/4(Tはクロックの1周期)進んだ所に位置している。この状態では、UP信号のパルス幅tupはT/4となる。常にT/2のパルス幅を持つDOWN信号と比較すると、T/4のパルス幅の差を出力してデータ入力信号DIに対してクロック入力信号がT/4進んでいることを表す。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の位相比較回路では、データ入力信号DIとクロック入力信号CIの位相差を精度良くUP信号とDOWN信号のパルス幅の差として出力できない問題がある。これは、フリップフロップ回路FF1,FF3と排他的論理和回路EXOR1,EXOR2の遅延時間によりUP信号とDOWN信号のパルス幅が位相差に関係なく増減するためである。従来の位相比較回路の動作を説明する際に用いた図7、図8は、回路の遅延時間を考慮しない場合の理想的なタイミング図であった。
【0012】
図9に回路の遅延時間を考慮した場合のタイミング図を示した。図7に比較し、位相信号E2は、フリップフロップ回路FF1においてクロック入力信号CIが立ち上がってからデータ出力信号Qが出力するまでの時間t1だけ、理想的な場合より遅延する。そして、UP信号には、排他的論理和回路EXOR1の遅延時間tdE11LHとtdE12LLがそれぞれ立ち上がり時と降下時に現れる。ここで、tdE*#LHは排他的論理和回路EXOR*(*は1又は2)の入力信号E#(#は1,2,3,4のいずれか)がLに遷移した時間から、その出力信号がHに遷移するまでの遅延を示す。後尾2文字は、LLの場合には入力信号がLに遷移してから出力信号がLに遷移するまでの遅延のように入力信号の遷移方向と出力信号の遷移方向を表す。これらを区別しているのは、排他的論理和回路は一般に、各入力端子、入力信号遷移方向、出力信号遷移方向によりそれぞれ遅延時間が異なるためである。これらの回路遅延により、UP信号のパルス幅は、次の式
Δtup=t1+tdE12LL−tdE11LH (1)
に示されるΔtupだけ増大する。
【0013】
一方、位相信号E3にも位相信号E2と同様の遅延t1が付加され、位相信号E4にはフリップフロップ回路FF3の出力遅延t3が付加される。遅延時間t1とt3はともにフリップフロップ回路の出力回路遅延時間であるが、回路構成や出力ファンアウト数等に依存するため必ずしも一致しない。さらに、DOWN信号には、排他的論理和回路EXOR2の遅延時間tdE23LHとtdE24LLがそれぞれ立ち上がり時と降下時に現れる。この2つの回路遅延により、DOWN信号のパルス幅は、次の式
Δtdown=t3+tdE24LL−(t1+tdE23LH) (2)
に示されるΔtdownだけ増大する。よって、UP信号とDOWN信号のパルス幅にはΔtupとΔtdownの差が生じ、データ入力信号DIとクロック入力信号CIの位相差を精度良く出力できない問題がある。
【0014】
さらに、これらの回路遅延があるとUP信号が降下する時点がDOWN信号の立ち上がり時点より遅れる、あるいは、DOWN信号が降下する時点がUP信号の立ち上がり時点より遅れる問題が生じる。ここでは、一般に位相差出力部6の後段において使用するチャージポンプ回路は示さないが、UP信号とDOWN信号のパルスが重なるとチャージポンプ回路の出力電圧安定性が損なわれるばかりか、消費電力の増大をもたらす問題がある。
【0015】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その目的は、2つの入力信号の位相差をUP信号とDOWN信号のパルス幅の差として高い精度で出力できるようにした位相比較回路を提供することである。
【0016】
【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の発明は、第1の入力信号であるデータ信号(DI)と第2の入力信号であるクロック信号(CI)との位相差を検出し、第1の出力信号であるUP信号と第2の出力信号であるDOWN信号とのパルス幅の差として出力する位相比較回路において、第1の入力信号(DI)がデータ入力端子(D)に入力され第2の入力信号(CI)がクロック入力端子(CK)に入力される第1のフリップフロップ回路(FF1)と、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)がデータ入力端子(D)に接続され前記第2の入力信号の反転信号(CIN’)がクロック入力端子(CK)に入力される第2のフリップフロップ回路(FF3)と、前記第1の入力信号の反転信号(DIN)がデータ入力端子(D)に入力され前記第2の入力信号(CI)がクロック入力端子(CK)に接続される第3のフリップフロップ回路(FF2)と、前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)がデータ入力端子(D)に接続され前記第2の入力信号の反転信号(CIN’)がクロック入力端子(CK)に入力される第4のフリップフロップ回路(FF4)と、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ入力端子(D)に接続される第1の遅延回路(D2)と、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)の反転データ出力端子(QN)に接続される第1の反転遅延回路(D3)と、前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ入力端子(D)に接続される第4の遅延回路(D2’)と、前記第3のフリップフロップ回路(FF2)の反転データ出力端子(QN)に接続される第2の反転遅延回路(D3’)と、前記第1の遅延回路(D2)の出力信号(E1)、前記第4の遅延回路(D2’)の出力信号(E1N)、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)の信号(E2)及び前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)の出力信号(E2N)が入力され排他的論理和処理を行う第3の排他的論理和回路と、前記第1の反転遅延回路(D3)の出力信号(E3)、前記第2の反転遅延回路(D3’)の出力信号(E3N)、前記第2のフリップフロップ回路(FF3)のデータ出力端子(Q)の信号(E4)及び前記第4のフリップフロップ回路(FF4)のデータ出力端子(Q)の出力信号(E4N)が入力され排他的論理和処理を行う第4の排他的論理和回路と、を有することを特徴とする位相比較回路とした。
請求項2の発明は、請求項1に記載の位相比較器において、更に、前記UP信号の連続する2パルスに現れる前記位相差からのパルス幅のずれが前記第1の遅延回路(D2)と前記第4の遅延回路(D2’)との遅延値により独立に設定され、前記DOWN信号の連続する2パルスに現れる前記位相差からのパルス幅のずれが前記第1の反転遅延回路(D3)と前記第2の反転遅延回路(D3’)の遅延値により独立に設定されることを特徴とする位相比較器とした。
請求項3の発明は、請求項2に記載の位相比較器において、前記第3の排他的論理和回路が、前記第1の遅延回路(D2)の出力信号(E1)と前記第3のフリップフロップ回路(FF2)の出力端子(Q)の信号(E2N)とを入力とする第1のNAND回路(N1)と、前記第4の遅延回路(D2’)の出力信号(E1N)と前記第1のフリップフロップ回路(FF1)の出力端子(Q)の信号(E2)とを入力とする第2のNAND回路(N2)と、前記第1のNAND回路(N1)の出力と前記第2のNAND回路(N2)の出力とを入力とする第3のNAND回路(N3)とを具備し、前記第4の排他的論理和回路が、前記第2の反転遅延回路(D3’)の出力信号(E3N)と前記第2のフリップフロップ回路(FF3)の出力端子(Q)の信号(E4)とを入力とする第4のNAND回路(N4)と、前記第1の反転遅延回路(D3)の出力信号(E3)と前記第4のフリップフロップ回路(FF4)の出力端子(Q)の信号(E4N)とを入力とする第5のNAND回路(N5)と、前記第4のNAND回路(N4)の出力と前記第5のNANDの回路(N5)の出力とを入力とする第6のNANDの回路(N6)とを具備する、ことを特徴とする位相比較器とした。
請求項4の発明は、第1の入力信号であるデータ信号(DI)と第2の入力信号である クロック信号(CI)との位相差を検出し、第1の出力信号であるUP信号と第2の出力信号であるDOWN信号とのパルス幅の差として出力する位相比較回路において、第1の入力信号(DI)がデータ入力端子(D)に入力され第2の入力信号(CI)がクロック入力端子(CK)に入力される第1のフリップフロップ回路(FF1)と、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)がデータ入力端子(D)に接続され前記第2の入力信号の反転信号(CIN’)がクロック入力端子(CK)に入力される第2のフリップフロップ回路(FF3)と、前記第1の入力信号の反転信号(DIN)がデータ入力端子(D)に入力され前記第2の入力信号(CI)がクロック入力端子(CK)に接続される第3のフリップフロップ回路(FF2)と、前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)がデータ入力端子(D)に接続され前記第2の入力信号の反転信号(CIN’)がクロック入力端子(CK)に入力される第4のフリップフロップ回路(FF4)と、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ入力端子(D)に接続される第1の遅延回路(D2)と、前記1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)に接続される第3の遅延回路(図示なし)と、前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ入力端子(D)に接続される第4の遅延回路(D2’)と、前記3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)に接続される第5の遅延回路(図示なし)と、前記第1の遅延回路(D2)の出力信号(E1)、前記第4の遅延回路(D2’)の出力信号(E1N)、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)の信号(E2)及び前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)の出力信号(E2N)が入力され排他的論理和処理を行う第5の排他的論理和回路と、前記3の遅延回路(図示なし)の出力信号(図示なし)、前記5の遅延回路(図示なし)の出力信号(図示なし)、前記2のフリップフロップ回路(FF3)のデータ出力端子(Q)の信号(E4)及び第4のフリップフロップ回路(FF4)のデータ出力端子(Q)の力信号(E4N)が入力され排他的論理和処理を行う第6の排他的論理和回路と、を有することを特徴とする位相比較回路とした。
請求項5の発明は、請求項4に記載の位相比較器において、更に、前記UP信号の連続する2パルスに現れる前記位相差からのパルス幅のずれが前記第1の遅延回路(D2)と前記第4の遅延回路(D2’)との遅延値により独立に設定され、前記DOWN信号の連続する2パルスに現れる前記位相差からのパルス幅のずれが前記第3の遅延回路(図示なし)と前記第5の遅延回路(図示なし)の遅延値により独立に設定されることを特徴とする位相比較器とした。
請求項6の発明は、請求項4に記載の位相比較器において、前記第5の排他的論理和回路が、前記第1の遅延回路(D2)の出力信号(E1)と前記第3のフリップフロップ回路(FF2)の出力端子(Q)の信号(E2N)とを入力とする第7のNAND回路(N1)と、前記第4の遅延回路(D2’)の出力信号(E1N)と前記第1のフリップフロップ回路(FF1)の出力端子(Q)の信号(E2)とを入力とする第8のNAND回路(N2)と、前記第7のNAND回路(N1)の出力と前記第8のNAND回路(N2)の出力とを入力とする第9のNAND回路(N3)とを具備し、前記第6の排他的論理和回路が、前記第5の遅延回路(図示なし)の出力信号(図示なし)と前記第2のフリップフロップ回路(FF3)の出力端子(Q)の信号(E4)とを入力とする第10のNAND回路(N4)と、前記第3の遅延回路(図示なし)の出力信号(図示なし)と前記第4のフリップフロップ回路(FF4)の出力端子(Q)の信号(E4N)とを入力とする第11のNAND回路(N5)と、前記第10のNAND回路(N4)の出力と前記第11のNANDの回路(N5)の出力とを入力とする第12のNANDの回路(N6)とを具備する、ことを特徴とする位相比較器とした。
【0020】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態(本発明の原理)
本発明の原理としての第1の実施形態を図1を用いて説明する。本実施形態の位相比較回路は、位相検出部1と位相差出力部2からなる。位相検出部1はフリップフロップ回路FF1(第1のフリップフロップ回路)、フリップフロップ回路FF3(第2のフリップフロップ回路)、インバータ回路I1、遅延回路D1、遅延回路D2(第1の遅延回路)、反転遅延回路D3(第1の反転遅延回路)で構成する。位相差出力部2は排他的論理和回路EXOR1(第1の排他的論理和回路),EXOR2(第2の排他的論理和回路)、遅延回路D4(第2の遅延回路)で構成する。
【0021】
本実施形態の接続を図1を用いて説明する。位相検出部1では、本位相比較回路の入力であるデータ入力信号DIをフリップフロップFF1のデータ入力端子Dおよび遅延回路D2の入力端子に接続し、遅延回路D2の出力端子の信号を位相信号E1として出力する。本位相比較回路の入力であるクロック入力信号CIはフリップフロップ回路FF1のクロック入力端子CKとインバータ回路I1の入力端子に接続し、インバータ回路I1の出力端子は遅延回路D1の入力端子に接続し、遅延回路D1の出力端子はフリップフロップ回路FF3のクロック入力端子CKに接続する。フリップフロップ回路FF1のデータ出力端子Qはフリップフロップ回路FF3のデータ入力端子Dに接続するとともに、その信号を位相信号E2として出力する。フリップフロップ回路FF1の反転データ出力端子QNは反転遅延回路D3の入力端子に接続し、反転遅延回路D3の出力端子の信号は位相信号E3として出力する。フリップフロップ回路FF3のデータ出力端子Qの信号は位相信号E4として出力する。
【0022】
位相差出力部2では、位相信号E1とE2を排他的論理和回路EXOR1の2個の入力に接続し、この排他的論理和回路EXOR1の出力端子を遅延回路D4の入力端子に接続し、遅延回路D4の出力信号は本位相比較回路のUP信号として出力する。また、位相信号E3とE4は排他的論理和回路EXOR2の2個の入力にそれぞれ接続し、この排他的論理和EXOR2の出力信号は本位相比較回路のDOWN信号として出力する。
【0023】
本実施形態の動作を、図2を用いて説明する。位相比較回路としての基本動作は図6に示した従来の位相比較回路と同様である。本位相比較回路は、データ入力信号DIとクロック入力信号CIの位相差を、UP信号のパルス時間幅とDOWN信号のパルス時間幅の差として出力する。DOWN信号は、クロック周期Tの1/2の幅で一定したパルス幅で出力する。UP信号は、データ入力信号DIに対してクロック入力信号CIの位相が進んだ時には、その進んだ時間差だけパルス幅がDOWN信号のパルス幅より狭くなり、逆にデータ入力信号DIに対してクロック入力信号CIの位相が遅れた時には、その遅れた時間差だけDOWN信号のパルス幅より太くなる。
【0024】
位相比較回路が、位相比較精度を向上する原理を、図2を用いて説明する。なお、図2において、UP’は排他的論理和回路EXOR1の出力信号、CIN’は遅延回路D1の出力信号である。本実施形態では、図6の回路の位相比較の基本動作に加えて、位相信号E1は遅延回路D2により時間tD2だけ遅延する。この遅延tD2の付加により、UP信号パルス幅が、データ入力信号DIとクロック入力信号CIとの間の位相差から増大する量は、従来の位相比較回路における(1)式と対比して、次式
Δtup=t1+tdE1211−(tD2+tdE11LH) (3)
のように表すことができる。すなわち、(3)式のΔtupを0にする遅延tD2を発生する遅延回路D2を挿入することにより、UP信号が正確にデータ入力端子DIとクロック入力端子CIとの間の位相差を示すように設計可能となる。
【0025】
DOWN信号のパルス幅もクロック周期Tの1/2の幅に保たれる。フリップフロップ回路FF1の反転データ出力端子QNに接続した反転遅延回路D3は、位相信号E2を時間tD3だけ遅延した位相信号E3を出力する。この遅延tD3の付加により、DOWN信号パルス幅が、クロック周期Tの1/2の幅から増大する量は、従来の位相比較回路における(2)式と対比して次式

Figure 0003770378
で示すことができる。ここで、tD1はフリップフロップ回路FF3に供給するクロック信号を遅延する遅延回路D1の遅延時間である。さらに、t2はフリップフロップ回路FF1においてクロック信号CIが立ち上がってから反転データ出力信号QNが出力するまでの遅延である。(4)式のΔtdownを0にする遅延tD3を発生することにより、DOWN信号が正確にクロック周期Tの1/2の幅を示すように設計可能となる。また、遅延回路D1はフリップフロップ回路FF1とFF3の間のデータ転送を誤りなく行うに必要な次の条件である、
(t1+tset)<(tD1+T/2)<(T+t1−tho1d)(5)
を満たすように設定する。ここで、tsetはフリップフロップ回路FF3のデータセットアップ時間、tho1dはフリップフロップ回路FF3のデータホールド時間である。
【0026】
加えて、UP信号の降下時点とDOWN信号の立ち上がり時点は、遅延回路D4により等しくすることが可能になる。遅延回路D4を排他的論理和回路EXOR1の出力ラインに挿入することにより、UP信号に遅延回路D4の発生する遅延時間tD4を付加する。この遅延時間tD4を次式
t2+tD3+tdE23LH=t1+tdE12LL+tD4 (6)
を満足する値に設計することにより、UP信号の降下時点とDOWN信号の立ち上がり時点が等しくなる。
【0027】
したがって、本実施形態によると、フリップフロップ回路FF1とFF3の回路遅延t1,t2,t3および排他的論理和回路EXOR1とEXOR2の回路遅延tdE12LL,tdE11LH,tdE24LL,tdE23LHにより生じる位相出力誤差を、遅延回路D2,D3の遅延により0に近づけることが可能となる。また、遅延回路D1により、フリップフロップ回路FF1とFF3間のデータ転送のタイミング余裕が確保されるとともに、遅延回路D1の遅延による位相出力誤差も位相回路D2,D3により0に近づけることができる。そして、UP信号とDOWN信号の立ち上がり時点と降下時点を遅延回路D4により一致させることが可能となる。
【0028】
本実施形態においては、位相信号E3をフリップフロップ回路FF3の反転データ出力端子QNから出力している点が、従来の実施例と異なる。フリップフロップ回路FF1のデータ出力端子Qから、位相信号E2、E3をとり(但し、位相信号E3については反転遅延回路D3と同様な遅延をもつ遅延回路(第3の遅延回路)を介在させてから取り出す。)、さらにフリップフロップ回路FF3の入力をとることも可能であり、同様に動作するが、このようにすると、そのデータ出力端子Qの出力負荷が大きくなり高速な信号転送が困難になる問題がある。よって、本実施形態では、フリップフロップ回路FF1の出力信号を、データ出力端子Qと反転データ出力端子QNの双方からとることにより、出力負荷を分散した。このことにより、本実施形態の位相比較回路は、従来の位相比較回路に比べ、より高速な動作が可能となる。
【0029】
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態を図3を用いて説明する。本実施形態の位相比較回路は、位相検出部3と位相差出力部4からなる。位相差出力部4が第1の実施形態の位相差出力部2と異なる点は、排他的論理和回路EXOR1をNAND回路N1,N2,N3で構成した排他的論理和回路(第3の排他的論理和回路)に置換し、排他的論理和回路EXOR2をNAND回路N4,N5,N6で構成した排他的論理和回路(第4の排他的論理和回路)に置換し、位相信号E1,E2,E3,E4に加えて、それらの反転信号である反転位相信号E1N,E2N,E3N,E4Nを用いることである。
【0030】
また、位相検出部3が第1の実施形態の位相検出部1と異なる点は、上記の反転位相信号E1N,E2N,E3N,E4Nを発生するため、データ入力信号DIに加えて反転データ入力信号DINを入力し、フリップフロップ回路FF2(第3のフリップフロップ回路)とフリップフロップ回路FF4(第4のフリップフロップ回路)を加え、さらに、反転位相信号E1NとE3Nの遅延時間を位相信号E1とE3に対する遅延時間とは別に設定するために遅延回路D2’(第4の遅延回路)と反転遅延回路D3’(第2の反転遅延回路)を加えた点である。
【0031】
本実施形態の接続を説明する。位相比較回路の入力であるデータ入力信号DIは、フリップフロップ回路FF1のデータ入力端子Dと遅延回路D2の入力端子に接続する。位相比較回路の入力である反転データ入力信号DINは、フリップフロップ回路FF2のデータ入力端子Dと遅延回路D2’の入力端子に接続する。位相比較回路の入力であるクロック入力信号CIは、フリップフロップ回路FF1,FF2の各クロック入力端子CKとインバータ回路I1の入力端子に接続する。インバータ回路I1の出力端子は遅延回路D1の入力端子に接続し、遅延回路D1の出力端子はフリップフロップ回路FF3,FF4の各クロック入力端子CKに接続する。
【0032】
フリップフロップ回路FF1のデータ出力端子Qは、フリップフロップ回路FF3のデータ入力端子Dに接続するとともに、その信号を位相信号E2として、NAND回路N2の第1の入力端子に接続する。フリップフロップ回路FF1の反転データ出力端子QNは、遅延回路D3の入力端子に接続する。フリップフロップ回路FF2のデータ出力端子Qは、フリップフロップ回路FF4のデータ入力端子Dに接続するとともに、その信号を位相信号E2Nとして、NAND回路N1の第1の入力端子に接続する。フリップフロップ回路FF2の反転データ出力端子QNは、遅延回路D3’の入力端子に接続する。フリップフロップ回路FF3のデータ出力端子Qは、その信号を位相信号E4として、NAND回路N4の第1の入力端子に接続する。フリップフロップ回路FF4のデータ出力端子Qは、その信号を位相信号E4Nとして、NAND回路N5の第1の入力端子に接続する。
【0033】
遅延回路D2の出力端子は、その信号を位相信号E1として、NAND回路N1の第2の入力端子に接続する。遅延回路D2’の出力端子は、その信号を位相信号E1Nとして、NAND回路N2の第2の入力端子に接続する。反転遅延回路D3の出力端子は、その信号を位相信号E3として、NAND回路N5の第2の入力端子に接続する。反転遅延回路D3’の出力端子は、その信号を位相信号E3Nとして、NAND回路N4の第2の入力端子に接続する。
【0034】
位相差出力部4の接続を説明する。位相差出力部4では、NAND回路N1の出力端子をNAND回路N3の第2の入力端子に接続し、NAND回路N2の出力端子をNAND回路N3の第1の入力端子に接続する。また、NAND回路N4の出力端子をNAND回路N6の第2の入力端子に接続し、NAND回路N5出力端子をNAND回路N6の第1の入力端子に接続する。さらに、NAND回路N3の出力端子は、遅延回路D4の入力端子に接続し、遅延回路D4の出力端子の信号は、本位相比較回路のUP信号として出力する。NAND回路N6の出力端子の信号は、本位相比較回路のDOWN信号として出力する。
【0035】
本実施形態では、回路数が増加するが、第1の実施形態の位相差出力の精度をさらに向上させることができる。まず図4を用いて、第1の実施形態での位相差出力精度の向上の限界を説明する。図4は、図2のUP信号とDOWN信号のそれぞれの連続する2パルスに注目して、パルス幅を示した図である。図2と同様に回路遅延を0とした信号波形を基準にして、各回路遅延を付加してUP信号とDOWN信号幅を示した。
【0036】
図4によると、UP信号の連続するパルスの幅の位相差からのずれΔtup1とΔtup2、Δtdown1とΔtdown2は、以下の式
Figure 0003770378
で示すことができる。
【0037】
上記(7)式と(8)式を比較すると前記第1の実施形態の位相差精度が理解できる。すなわち、Δtup1を0にするために、遅延回路D2の遅延量tD2を「t1+tdE12LL−tdE11LH」なる値に設定しても、Δtup2は「tdE12HL−tdE12LL+tdE11LH−tdE11HH」となり、0にはならない。排他的論理和回路EXOR1回路は、第2の入力信号(E2)がLからHに遷移して出力端子がLに遷移する際の遅延tdE12HLと、第2の入力信号(E2)がHからLに遷移して出力端子がLに遷移する際の遅延tdE12LLが一般に異なるためである。そして、排他的論理和回路EXOR1の第1の入力信号(E1)がHからLに遷移して出力端子がHに遷移する際の遅延tdE11LHと、第1の入力信号(E1)がLからHに遷移して出力端子がHに遷移する際の遅延tdE11HHも一般に異なる。
【0038】
したがって、前記した第1の実施形態では、排他的論理和回路EXOR1の遅延を入力条件に対して全て等しくしない限り、2回に1回の割合でUP信号のパルス幅と表示すべき位相差の間に誤差が生ずる。DOWN信号も同様に、(9)式により、Δtdown1を0にするように遅延時間tD3を設定しても、(10)式のΔtdown2が0にならない問題がある。
【0039】
そこで、第2の実施形態では、UP信号とDOWN信号の連続する2つパルス幅を等しくすることができるようにした。図5を用いて説明する。図4の場合と同様に、回路遅延を0とした信号波形を基準にして、各回路遅延を付加してUP信号とDOWN信号幅を示した。図5によるとUP信号の連続するパルスの幅の位相差からのずれΔtup1とΔtup2およびΔtdown1とΔtdown2は、以下の式
Figure 0003770378
で示すことができる。
【0040】
ここで、tD2は遅延回路D2の遅延時間、tD2’は遅延回路D2’の遅延時間、tD3は遅延回路D3の遅延時間、tD3’は遅延回路D3’の遅延時間である。また、tdN*#LHは、NAND回路N*(*は1,2,3,4,5,6のいずれか)の遅延時間であり、特に、入力信号E#(#は1,2,3,4のいずれか)あるいは、NAND回路N3,N6の入力信号となるNAND#(#は1,2,4,5のいずれか)の出力信号がLに遷移してから、NAND回路*(*は1,2,3,4,5,6のいずれか)の出力信号がHに遷移するまでの遅延時間である。また、tdN*#HLは、NAND回路N*(*は1,2,3,4,5,6のいずれか)の遅延時間であり、特に、入力信号E#(#は1,2,3,4のいずれか)あるいは、NAND回路N3,N6の入力信号であるNAND#(#は1,2,4,5のいずれか)の出力信号がHに遷移してから、NAND回路N*(*は1,2,3,4,5,6のいずれか)の出力信号がLに遷移するまでの遅延時間である。
【0041】
(11),(12),(13),(14)式において、tD2,tD2’,tD3,tD3’以外の変数は、回路によりただ一つの値を持つ(tD1は設計者が設定)。したがって、遅延時間tD2,tD2’,tD3,tD3’は、Δtup1,Δtup2,Δtdown1,Δtdown2を全て0にするように設定することが可能となる。よって、本実施形態によると、位相比較回路の出力信号であるUP信号とDOWN信号の連続する2パルスのパルス幅に付加される誤差Δtup1,Δtup2,Δtdown1,Δtdown2をすべて補償することができる。
【0042】
なお、本実施形態においても、反転遅延回路D3を通常の遅延回路(第3の遅延回路)に置換してその入力端子をフリップフロップ回路FF1のデータ出力端子Qに接続し、また反転遅延回路D3’を通常の遅延回路(第5の遅延回路)に置換してその入力端子をフリップフロップ回路FF2のデータ出力端子Qに接続しても上記と同様な動作を行わせることができるが、それらデータ出力端子Qの出力負荷が大きくなり、高速化にはそぐわない嫌いがある。
【0043】
本発明の第2の実施形態によると、本発明の第1の実施形態の効果に加えて、排他的論理和回路における入力端子、入力遷移方向、出力遷移方向の別により生じる、UP信号とDOWN信号の連続する2パルスの位相出力誤差を、0に近づけることが可能となる。
【0044】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、2つの入力信号の位相差を、UP信号とDOWN信号のパルス幅の差として、高い精度で出力できるようになるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態の位相比較回路の回路図である。
【図2】 図1の位相比較回路において回路遅延による位相出力信号誤差を補正することを示すタイミング図である。
【図3】 本発明の第2の実施形態の位相比較回路の回路図である。
【図4】 図1の位相比較回路において連続する2パルスの位相誤差の補正が困難であることを示すタイミング図である。
【図5】 図3の位相比較回路において連続する2パルスの位相誤差を補正可能であることを示すタイミング図である。
【図6】 従来の位相比較回路の回路図である。
【図7】 図6の位相比較回路のデータ入力信号とクロック入力信号の位相が一致している場合の動作を示す図であり、回路遅延を考慮しないタイミング図である。
【図8】 図7の位相比較回路のクロック入力信号の位相がデータ入力信号の位相よりT/4進んでいる場合の動作を示す図であり、回路遅延を考慮しないタイミング図である。
【図9】 図6の位相比較回路のデータ入力信号とクロック入力信号の位相が一致している場合の動作を示す図であり、回路遅延を考慮した場合、出力位相誤差を生じることを示すタイミング図である。
【符号の説明】
1,3,5:位相検出部、2,4,6:位相差出力部
FF1〜FF4:フリップフロップ回路
EXOR1,EXOR2:排他的論理和回路
D1,D2,D2’,D4:遅延回路
D3,D3’:反転遅延回路
I1:インバータ回路
N1〜N6:NAND回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used in a clock recovery circuit, a phase lock loop (PLL) circuit, and the like, and particularly in a linear phase comparison circuit that outputs a pulse having a width proportional to a phase difference between two input signals. It is related with the phase comparison circuit which can convert the phase difference between them into an output pulse width with high precision.
[0002]
[Prior art]
A conventional phase comparison circuit will be described with reference to FIG. 6 (reference: A Self Correcting Clock Recovery Circuit, CRHogge, Jr., IEEE Journal of Lightwave Technology, vol.LT-3, pp.1312-1314, December) 1985). The conventional phase comparison circuit includes a phase detection unit 5 and a phase difference output unit 6. The phase detection unit 5 includes two flip-flop circuits FF1 and FF3 and an inverter circuit I1, and the phase difference output unit 6 includes two exclusive OR circuits EXOR1 and EXOR2.
[0003]
The connection of the conventional phase comparison circuit will be described. The phase detector 5 has a data input terminal DI, a clock input terminal CI, and four phase signal output terminals E1, E2, E3, E4. The data input terminal DI is a data input terminal D and a phase signal output terminal of the flip-flop circuit FF1. The clock input terminal CI is connected to E1, and is connected to the clock input terminal CK of the flip-flop circuit FF1 and the input terminal of the inverter circuit I1.
[0004]
The data output terminal Q of the flip-flop circuit FF1 is connected to the data input terminal D and the phase signal output terminals E2 and E3 of the flip-flop circuit FF3. The output terminal of the inverter circuit I1 is connected to the clock input terminal CK of the flip-flop circuit FF3, and the data output terminal Q of the flip-flop circuit FF3 is connected to the phase signal output terminal signal E4.
[0005]
The phase difference output unit 6 has phase signal input terminals E1, E2, E3, E4, an UP signal output terminal UP, and a DOWN signal output terminal DOWN. The phase signal output terminals E1, E2, E3, and E4 of the phase detection unit 5 are connected to the phase signal input terminals E1, E2, E3, and E4 of the phase difference output unit 6, respectively, and the phase signal input terminals E1 and E2 are exclusive logic. The phase signal input terminals E3 and E4 are respectively connected to two inputs of the exclusive OR circuit EXOR2 and connected to two inputs of the sum circuit EXOR1. The output terminal of the exclusive OR circuit EXOR1 is connected to the output terminal UP of the phase difference output unit 6, and the output terminal of the exclusive OR circuit EXOR2 is connected to the output terminal DOWN of the phase difference output unit 6. The output terminals UP and DOWN are also output terminals of the phase detection circuit.
[0006]
The operation of the conventional phase comparison circuit will be described with reference to FIGS. The phase comparison circuit is a circuit that outputs the phase difference between the data input signal DI and the clock input signal CI as the difference between the pulse time width of the output signal UP and the pulse time width of the output signal DOWN. The pulse width of the output signal DOWN is kept constant at one half of the clock period. When the phase of the clock input signal CI advances with respect to the data input signal DI, the phase relationship is displayed by making the pulse width of the signal UP narrower than the pulse width of the signal DOWN by the advanced time difference. Further, when the phase of the clock input signal CI is delayed with respect to the data input signal DI, the phase relationship is displayed by making the pulse width of the signal UP larger than the pulse width of the signal DOWN by the delayed time difference.
[0007]
FIG. 7 shows the timing when the data input signal DI and the clock input signal CI are in a desired phase relationship. The phase signal E1 uses the data input signal DI to transmit the transition point (phase) of the data input signal DI to the phase difference output unit 6. The phase signal E2 informs the phase difference output unit 6 of the time point (phase) when the clock input signal CI transits to a high level. This is because the data output signal Q changes to the value of the data input signal DI (phase signal E1) when the clock input signal CI changes to high level by the flip-flop circuit FF1. The phase difference output unit 6 inputs the phase signals E1 and E2 to the exclusive OR circuit EXOR1. The exclusive OR circuit EXOR1 outputs a high-level pulse as an UP signal only during the time when the values of the phase signals E1 and E2 are different. The pulse width tup of the UP signal corresponds from the transition point of the data input signal DI to the rising point of the clock input signal CI, and represents the phase difference between the data input signal DI and the clock input signal CI.
[0008]
On the other hand, the phase signal E3 is the data output signal Q of the flip-flop circuit FF1, and has information on the time point (phase) when the clock input signal CI transits to a high level. The phase signal E4 is the data output signal Q of the flip-flop circuit FF3, and has information on the time point (phase) when the clock input signal CI transits to a low level. In general, since the time ratio between the high level and the low level of the clock input signal CI is 1: 1, the phase signal E4 is a signal obtained by delaying the phase signal E3 by one half of the clock period. Therefore, when the exclusive OR of the phase signals E3 and E4 is obtained by using the exclusive OR circuit EXOR2 in the phase difference output unit 6, the time width (tdown) is ½ of the clock period. A high level pulse is output as a DOWN signal.
[0009]
In FIG. 7 described above, the rising edge of the clock input signal CI is located at the exact center of the data input signal DI, and there is no phase difference between the two. It can be seen that the pulse width tup of the UP signal is ½ of the clock period and is equal to the pulse width of the DOWN signal.
[0010]
On the other hand, in FIG. 8, the rising position of the clock input signal CI is located at a position advanced by T / 4 (T is one cycle of the clock) from the center of the data input. In this state, the pulse width tup of the UP signal is T / 4. Compared with a DOWN signal having a pulse width of T / 2 at all times, a difference in pulse width of T / 4 is output, indicating that the clock input signal is advanced by T / 4 with respect to the data input signal DI.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional phase comparison circuit has a problem that the phase difference between the data input signal DI and the clock input signal CI cannot be accurately output as the difference between the pulse widths of the UP signal and the DOWN signal. This is because the pulse widths of the UP signal and the DOWN signal increase or decrease depending on the delay time of the flip-flop circuits FF1 and FF3 and the exclusive OR circuits EXOR1 and EXOR2. 7 and 8 used in explaining the operation of the conventional phase comparison circuit are ideal timing diagrams when the delay time of the circuit is not taken into consideration.
[0012]
FIG. 9 shows a timing chart when the delay time of the circuit is taken into consideration. Compared to FIG. 7, the phase signal E2 is delayed from the ideal case by a time t1 from when the clock input signal CI rises to when the data output signal Q is output in the flip-flop circuit FF1. In the UP signal, the delay times tdE11LH and tdE12LL of the exclusive OR circuit EXOR1 appear at the rise and fall, respectively. Here, tdE * # LH is obtained from the time when the input signal E # (where # is one of 1, 2, 3, and 4) of the exclusive OR circuit EXOR * (* is 1 or 2) transits to L. The delay until the output signal transitions to H is shown. The last two characters indicate the transition direction of the input signal and the transition direction of the output signal, such as a delay from the transition of the input signal to L in the case of LL until the transition of the output signal to L. These are distinguished from each other because the exclusive OR circuit generally has a different delay time depending on each input terminal, input signal transition direction, and output signal transition direction. Due to these circuit delays, the pulse width of the UP signal is
Δtup = t1 + tdE12LL−tdE11LH (1)
Is increased by Δtup shown in FIG.
[0013]
On the other hand, a delay t1 similar to that of the phase signal E2 is added to the phase signal E3, and an output delay t3 of the flip-flop circuit FF3 is added to the phase signal E4. The delay times t1 and t3 are both output circuit delay times of the flip-flop circuit, but do not necessarily match because they depend on the circuit configuration, the number of output fanouts, and the like. Further, in the DOWN signal, the delay times tdE23LH and tdE24LL of the exclusive OR circuit EXOR2 appear at the rise time and fall time, respectively. Due to these two circuit delays, the pulse width of the DOWN signal is given by
Δtdown = t3 + tdE24LL− (t1 + tdE23LH) (2)
Is increased by Δtdown shown in FIG. Therefore, there is a difference between Δtup and Δtdown in the pulse width of the UP signal and the DOWN signal, and there is a problem that the phase difference between the data input signal DI and the clock input signal CI cannot be output with high accuracy.
[0014]
Further, when these circuit delays occur, there arises a problem that the time point at which the UP signal falls is delayed from the rising point of the DOWN signal, or the time point at which the DOWN signal falls is delayed from the rising point of the UP signal. Here, a charge pump circuit generally used in the subsequent stage of the phase difference output unit 6 is not shown, but when the UP signal and the DOWN signal pulses overlap, not only the output voltage stability of the charge pump circuit is impaired, but also the power consumption increases. There is a problem that brings about.
[0015]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a phase comparison circuit capable of outputting a phase difference between two input signals as a difference in pulse width between an UP signal and a DOWN signal with high accuracy. Is to provide.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention of claim 1 provides a first input signal.And detecting a phase difference between the data signal (DI), which is the second input signal, and the clock signal (CI), which is the second input signal, and a pulse between the UP signal, which is the first output signal, and the DOWN signal, which is the second output signal. In the phase comparison circuit that outputs the difference in width, the first input signal (DI) is input to the data input terminal (D), and the second input signal (CI) is input to the clock input terminal (CK). Flip-flop circuit (FF1) and the data output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) are connected to the data input terminal (D), and the inverted signal (CIN ′) of the second input signal is The second flip-flop circuit (FF3) input to the clock input terminal (CK) and the inverted signal (DIN) of the first input signal are input to the data input terminal (D) and the second input signal ( CI) is black The third flip-flop circuit (FF2) connected to the clock input terminal (CK) and the data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) are connected to the data input terminal (D) and A fourth flip-flop circuit (FF4) in which an inverted signal (CIN ′) of the second input signal is input to a clock input terminal (CK), and a data input terminal (D) of the first flip-flop circuit (FF1) ) Connected to the inverted data output terminal (QN) of the first flip-flop circuit (FF1), the first delay circuit (D3) connected to the inverted data output terminal (QN) of the first flip-flop circuit (FF1), A third delay circuit (D2 ′) connected to the data input terminal (D) of the third flip-flop circuit (FF2), and an inverted data output terminal (QN) of the third flip-flop circuit (FF2). The second inverting delay circuit (D3 ′), the output signal (E1) of the first delay circuit (D2), the output signal (E1N) of the fourth delay circuit (D2 ′), and the first The signal (E2) of the data output terminal (Q) of the flip-flop circuit (FF1) and the output signal (E2N) of the data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) are input and the exclusive OR A third exclusive OR circuit that performs processing, an output signal (E3) of the first inverting delay circuit (D3), an output signal (E3N) of the second inverting delay circuit (D3 ′), and the second The signal (E4) of the data output terminal (Q) of the second flip-flop circuit (FF3) and the output signal (E4N) of the data output terminal (Q) of the fourth flip-flop circuit (FF4) are input and the exclusive logic Fourth exclusive OR to perform sum processing And having a circuitThe phase comparison circuit is characterized by this.
According to a second aspect of the present invention, in the phase comparator according to the first aspect, a pulse width deviation from the phase difference that appears in two consecutive pulses of the UP signal is further different from the first delay circuit (D2). The first inversion delay circuit (D3) is set independently by the delay value with respect to the fourth delay circuit (D2 ′), and the deviation of the pulse width from the phase difference that appears in two consecutive pulses of the DOWN signal. And a phase comparator that is independently set by the delay value of the second inversion delay circuit (D3 ′).
The invention of claim 3 is the phase comparator according to claim 2,SaidThe third exclusive OR circuit inputs the output signal (E1) of the first delay circuit (D2) and the signal (E2N) of the output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2). The first NAND circuit (N1), the output signal (E1N) of the fourth delay circuit (D2 ′), and the signal (E2) of the output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) Are input to the second NAND circuit (N2), and the third NAND circuit (N3) is input to the output of the first NAND circuit (N1) and the output of the second NAND circuit (N2). ), And the fourth exclusive OR circuit outputs the output signal (E3N) of the second inverting delay circuit (D3 ′) and the output terminal (Q3) of the second flip-flop circuit (FF3). ) Signal (E4) as an input, a fourth NAND circuit (N ) And the output signal (E3) of the first inverting delay circuit (D3) and the signal (E4N) of the output terminal (Q) of the fourth flip-flop circuit (FF4). A circuit (N5), and a sixth NAND circuit (N6) that receives the output of the fourth NAND circuit (N4) and the output of the fifth NAND circuit (N5) as inputs. A phase comparator characterized by
The invention of claim 4 is a data signal (DI) as a first input signal and a second input signal. In a phase comparison circuit that detects a phase difference from a clock signal (CI) and outputs the difference as a pulse width between an UP signal that is a first output signal and a DOWN signal that is a second output signal. A first flip-flop circuit (FF1) in which a signal (DI) is input to a data input terminal (D) and a second input signal (CI) is input to a clock input terminal (CK); and the first flip-flop A second flip-flop in which the data output terminal (Q) of the circuit (FF1) is connected to the data input terminal (D) and the inverted signal (CIN ′) of the second input signal is input to the clock input terminal (CK). A circuit (FF3) and an inverted signal (DIN) of the first input signal are input to the data input terminal (D), and the second input signal (CI) is connected to the clock input terminal (CK). Flip The flop circuit (FF2) and the data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) are connected to the data input terminal (D), and the inverted signal (CIN ′) of the second input signal is input to the clock. A fourth flip-flop circuit (FF4) input to the terminal (CK), a first delay circuit (D2) connected to the data input terminal (D) of the first flip-flop circuit (FF1), A third delay circuit (not shown) connected to the data output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) and a data input terminal (D) of the third flip-flop circuit (FF2) A fourth delay circuit (D2 ′), a fifth delay circuit (not shown) connected to the data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2), and the first delay circuit (D2 Output signal (E1), the output signal (E1N) of the fourth delay circuit (D2 ′), the signal (E2) of the data output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1), and the third A fifth exclusive OR circuit that receives the output signal (E2N) of the data output terminal (Q) of the flip-flop circuit (FF2) of the flip-flop circuit (FF2) and performs an exclusive OR process, and the third delay circuit (not shown). An output signal (not shown), an output signal (not shown) of the five delay circuits (not shown), a signal (E4) of the data output terminal (Q) of the second flip-flop circuit (FF3), and a fourth flip-flop A sixth exclusive OR circuit that receives the force signal (E4N) of the data output terminal (Q) of the logic circuit (FF4) and performs exclusive OR processing.Thus, a phase comparison circuit is provided.
According to a fifth aspect of the present invention, in the phase comparator according to the fourth aspect of the present invention, a pulse width deviation from the phase difference that appears in two consecutive pulses of the UP signal is further different from the first delay circuit (D2). The third delay circuit (not shown) is set independently by the delay value with respect to the fourth delay circuit (D2 '), and the deviation of the pulse width from the phase difference that appears in two consecutive pulses of the DOWN signal. And a phase comparator that is independently set by delay values of the fifth delay circuit (not shown).
According to a sixth aspect of the present invention, in the phase comparator according to the fourth aspect, the fifth exclusive OR circuit includes an output signal (E1) of the first delay circuit (D2) and the third flip-flop. A seventh NAND circuit (N1) that receives the signal (E2N) of the output terminal (Q) of the output circuit (FF2), the output signal (E1N) of the fourth delay circuit (D2 ′), and the An eighth NAND circuit (N2) that receives the signal (E2) of the output terminal (Q) of one flip-flop circuit (FF1), the output of the seventh NAND circuit (N1), and the eighth NAND circuit (N1). A ninth NAND circuit (N3) that receives the output of the NAND circuit (N2), and the sixth exclusive OR circuit outputs an output signal (not shown) of the fifth delay circuit (not shown). (Not shown) and the output terminal of the second flip-flop circuit (FF3) A tenth NAND circuit (N4) that receives the signal (E4) of the child (Q), an output signal (not shown) of the third delay circuit (not shown), and the fourth flip-flop circuit (not shown) The eleventh NAND circuit (N5) that receives the signal (E4N) of the output terminal (Q) of the FF4), the output of the tenth NAND circuit (N4), and the eleventh NAND circuit (N5) And a twelfth NAND circuit (N6) that receives the output of the phase comparator.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  [First Embodiment(Principle of the present invention)]
  Of the present inventionAs a principleA first embodiment will be described with reference to FIG. The phase comparison circuit of this embodiment includes a phase detection unit 1 and a phase difference output unit 2. The phase detector 1 includes a flip-flop circuit FF1 (first flip-flop circuit), a flip-flop circuit FF3 (second flip-flop circuit), an inverter circuit I1, a delay circuit D1, a delay circuit D2 (first delay circuit), An inversion delay circuit D3 (first inversion delay circuit) is used. The phase difference output unit 2 includes an exclusive OR circuit EXOR1 (first exclusive OR circuit), EXOR2 (second exclusive OR circuit), and a delay circuit D4 (second delay circuit).
[0021]
The connection of this embodiment will be described with reference to FIG. In the phase detector 1, the data input signal DI that is the input of the phase comparison circuit is connected to the data input terminal D of the flip-flop FF1 and the input terminal of the delay circuit D2, and the signal at the output terminal of the delay circuit D2 is connected to the phase signal E1. Output as. The clock input signal CI, which is the input of this phase comparison circuit, is connected to the clock input terminal CK of the flip-flop circuit FF1 and the input terminal of the inverter circuit I1, and the output terminal of the inverter circuit I1 is connected to the input terminal of the delay circuit D1, The output terminal of the delay circuit D1 is connected to the clock input terminal CK of the flip-flop circuit FF3. The data output terminal Q of the flip-flop circuit FF1 is connected to the data input terminal D of the flip-flop circuit FF3 and outputs the signal as a phase signal E2. The inverted data output terminal QN of the flip-flop circuit FF1 is connected to the input terminal of the inverting delay circuit D3, and the signal at the output terminal of the inverting delay circuit D3 is output as the phase signal E3. The signal at the data output terminal Q of the flip-flop circuit FF3 is output as the phase signal E4.
[0022]
  Phase differenceoutputIn the section 2, the phase signals E1 and E2 are connected to two inputs of the exclusive OR circuit EXOR1, the output terminal of the exclusive OR circuit EXOR1 is connected to the input terminal of the delay circuit D4, and the delay circuit D4 The output signal is output as the UP signal of this phase comparison circuit. The phase signals E3 and E4 are respectively connected to two inputs of the exclusive OR circuit EXOR2, and the output signal of the exclusive OR circuit EXOR2 is output as the DOWN signal of this phase comparison circuit.
[0023]
The operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The basic operation as the phase comparison circuit is the same as that of the conventional phase comparison circuit shown in FIG. This phase comparison circuit outputs the phase difference between the data input signal DI and the clock input signal CI as the difference between the pulse time width of the UP signal and the pulse time width of the DOWN signal. The DOWN signal is output with a constant pulse width with a width of 1/2 of the clock period T. When the phase of the clock input signal CI advances with respect to the data input signal DI, the UP signal has a pulse width narrower than the pulse width of the DOWN signal by the advanced time difference, and conversely, the clock input to the data input signal DI. When the phase of the signal CI is delayed, the pulse width of the DOWN signal becomes thicker by the delayed time difference.
[0024]
The principle that the phase comparison circuit improves the phase comparison accuracy will be described with reference to FIG. In FIG. 2, UP 'is an output signal of the exclusive OR circuit EXOR1, and CIN' is an output signal of the delay circuit D1. In the present embodiment, in addition to the basic phase comparison operation of the circuit of FIG. 6, the phase signal E1 is delayed by the time tD2 by the delay circuit D2. By adding this delay tD2, the amount by which the UP signal pulse width increases from the phase difference between the data input signal DI and the clock input signal CI is compared with the following equation (1) in the conventional phase comparison circuit. formula
Δtup = t1 + tdE1211− (tD2 + tdE11LH) (3)
It can be expressed as That is, by inserting a delay circuit D2 that generates a delay tD2 that sets Δtup in equation (3) to 0, the UP signal accurately indicates the phase difference between the data input terminal DI and the clock input terminal CI. Design becomes possible.
[0025]
The pulse width of the DOWN signal is also kept at a half of the clock period T. The inversion delay circuit D3 connected to the inversion data output terminal QN of the flip-flop circuit FF1 outputs a phase signal E3 obtained by delaying the phase signal E2 by a time tD3. By adding this delay tD3, the amount by which the DOWN signal pulse width increases from half the width of the clock period T is as follows in comparison with the expression (2) in the conventional phase comparison circuit.
Figure 0003770378
Can be shown. Here, tD1 is the delay time of the delay circuit D1 that delays the clock signal supplied to the flip-flop circuit FF3. Further, t2 is a delay from when the clock signal CI rises in the flip-flop circuit FF1 until the inverted data output signal QN is output. By generating the delay tD3 that sets Δtdown of the equation (4) to 0, it becomes possible to design the DOWN signal so as to accurately indicate a width of ½ of the clock period T. The delay circuit D1 is the following condition necessary for performing data transfer between the flip-flop circuits FF1 and FF3 without error.
(T1 + tset) <(tD1 + T / 2) <(T + t1-tho1d) (5)
Set to satisfy. Here, tset is the data setup time of the flip-flop circuit FF3, and to1d is the data hold time of the flip-flop circuit FF3.
[0026]
In addition, the delay time of the UP signal and the rising time of the DOWN signal can be made equal by the delay circuit D4. By inserting the delay circuit D4 into the output line of the exclusive OR circuit EXOR1, the delay time tD4 generated by the delay circuit D4 is added to the UP signal. This delay time tD4 is expressed by the following equation.
t2 + tD3 + tdE23LH = t1 + tdE12LL + tD4 (6)
By design to a value that satisfies the above, the falling time of the UP signal is equal to the rising time of the DOWN signal.
[0027]
Therefore, according to this embodiment, the phase output errors caused by the circuit delays t1, t2, and t3 of the flip-flop circuits FF1 and FF3 and the circuit delays tdE12LL, tdE11LH, tdE24LL, and tdE23LH of the exclusive OR circuits EXOR1 and EXOR2 It becomes possible to approach 0 by the delay of D2 and D3. Further, the delay circuit D1 ensures a timing margin for data transfer between the flip-flop circuits FF1 and FF3, and the phase output error due to the delay of the delay circuit D1 can be made closer to 0 by the phase circuits D2 and D3. The rise time and the fall time of the UP signal and the DOWN signal can be matched by the delay circuit D4.
[0028]
This embodiment is different from the conventional example in that the phase signal E3 is output from the inverted data output terminal QN of the flip-flop circuit FF3. The phase signals E2 and E3 are taken from the data output terminal Q of the flip-flop circuit FF1 (however, the delay signal (third delay circuit) having the same delay as that of the inverting delay circuit D3 is interposed for the phase signal E3). Further, it is possible to take the input of the flip-flop circuit FF3 and operate in the same manner. However, if this is done, the output load of the data output terminal Q becomes large and high-speed signal transfer becomes difficult. There is. Therefore, in this embodiment, the output load is distributed by taking the output signal of the flip-flop circuit FF1 from both the data output terminal Q and the inverted data output terminal QN. As a result, the phase comparison circuit of this embodiment can operate at a higher speed than the conventional phase comparison circuit.
[0029]
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The phase comparison circuit of this embodiment includes a phase detection unit 3 and a phase difference output unit 4. The phase difference output unit 4 is different from the phase difference output unit 2 of the first embodiment in that an exclusive OR circuit (third exclusive OR circuit) in which the exclusive OR circuit EXOR1 is configured by NAND circuits N1, N2, and N3. OR circuit), the exclusive OR circuit EXOR2 is replaced with an exclusive OR circuit (fourth exclusive OR circuit) composed of NAND circuits N4, N5, and N6, and the phase signals E1, E2, In addition to E3 and E4, inverted phase signals E1N, E2N, E3N, and E4N that are inverted signals thereof are used.
[0030]
The phase detector 3 differs from the phase detector 1 of the first embodiment in that the inverted phase signals E1N, E2N, E3N, and E4N are generated, so that the inverted data input signal is added to the data input signal DI. DIN is input, a flip-flop circuit FF2 (third flip-flop circuit) and a flip-flop circuit FF4 (fourth flip-flop circuit) are added, and the delay times of the inverted phase signals E1N and E3N are added to the phase signals E1 and E3. This is because a delay circuit D2 ′ (fourth delay circuit) and an inversion delay circuit D3 ′ (second inversion delay circuit) are added in order to set them separately from the delay time.
[0031]
The connection of this embodiment will be described. A data input signal DI which is an input of the phase comparison circuit is connected to the data input terminal D of the flip-flop circuit FF1 and the input terminal of the delay circuit D2. An inverted data input signal DIN that is an input of the phase comparison circuit is connected to the data input terminal D of the flip-flop circuit FF2 and the input terminal of the delay circuit D2 '. A clock input signal CI, which is an input of the phase comparison circuit, is connected to each clock input terminal CK of the flip-flop circuits FF1 and FF2 and an input terminal of the inverter circuit I1. The output terminal of the inverter circuit I1 is connected to the input terminal of the delay circuit D1, and the output terminal of the delay circuit D1 is connected to the clock input terminals CK of the flip-flop circuits FF3 and FF4.
[0032]
The data output terminal Q of the flip-flop circuit FF1 is connected to the data input terminal D of the flip-flop circuit FF3, and the signal is connected as a phase signal E2 to the first input terminal of the NAND circuit N2. The inverted data output terminal QN of the flip-flop circuit FF1 is connected to the input terminal of the delay circuit D3. The data output terminal Q of the flip-flop circuit FF2 is connected to the data input terminal D of the flip-flop circuit FF4, and the signal is connected to the first input terminal of the NAND circuit N1 as the phase signal E2N. The inverted data output terminal QN of the flip-flop circuit FF2 is connected to the input terminal of the delay circuit D3 '. The data output terminal Q of the flip-flop circuit FF3 is connected to the first input terminal of the NAND circuit N4 using the signal as the phase signal E4. The data output terminal Q of the flip-flop circuit FF4 is connected to the first input terminal of the NAND circuit N5 as its phase signal E4N.
[0033]
The output terminal of the delay circuit D2 is connected to the second input terminal of the NAND circuit N1 using the signal as the phase signal E1. The output terminal of the delay circuit D2 'is connected to the second input terminal of the NAND circuit N2 using the signal as the phase signal E1N. The output terminal of the inverting delay circuit D3 is connected to the second input terminal of the NAND circuit N5 as the phase signal E3. The output terminal of the inverting delay circuit D3 'is connected to the second input terminal of the NAND circuit N4 using the signal as the phase signal E3N.
[0034]
Connection of the phase difference output unit 4 will be described. In the phase difference output unit 4, the output terminal of the NAND circuit N1 is connected to the second input terminal of the NAND circuit N3, and the output terminal of the NAND circuit N2 is connected to the first input terminal of the NAND circuit N3. The output terminal of the NAND circuit N4 is connected to the second input terminal of the NAND circuit N6, and the output terminal of the NAND circuit N5 is connected to the first input terminal of the NAND circuit N6. Further, the output terminal of the NAND circuit N3 is connected to the input terminal of the delay circuit D4, and the signal at the output terminal of the delay circuit D4 is output as the UP signal of the phase comparison circuit. The signal at the output terminal of the NAND circuit N6 is output as the DOWN signal of this phase comparison circuit.
[0035]
In the present embodiment, the number of circuits increases, but the accuracy of the phase difference output of the first embodiment can be further improved. First, with reference to FIG. 4, the limit of improvement in phase difference output accuracy in the first embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a pulse width by paying attention to two consecutive pulses of the UP signal and the DOWN signal in FIG. Similarly to FIG. 2, the signal delay with the circuit delay set to 0 is used as a reference, and the circuit delay is added to indicate the UP signal and DOWN signal widths.
[0036]
According to FIG. 4, the deviations Δtup1 and Δtup2 and Δtdown1 and Δtdown2 from the phase difference of the width of the continuous pulse of the UP signal are expressed by the following equations.
Figure 0003770378
Can be shown.
[0037]
Comparing the above equations (7) and (8), the phase difference accuracy of the first embodiment can be understood. That is, even if the delay amount tD2 of the delay circuit D2 is set to a value “t1 + tdE12LL−tdE11LH” in order to set Δtup1 to 0, Δtup2 becomes “tdE12HL−tdE12LL + tdE11LH−tdE11HH” and does not become 0. The exclusive OR circuit EXOR1 circuit has a delay tdE12HL when the second input signal (E2) changes from L to H and the output terminal changes to L, and the second input signal (E2) changes from H to L. This is because the delay tdE12LL when the output terminal changes to L and the output terminal changes to L is generally different. Then, the delay tdE11LH when the first input signal (E1) of the exclusive OR circuit EXOR1 changes from H to L and the output terminal changes to H, and the first input signal (E1) changes from L to H. Generally, the delay tdE11HH when the output terminal changes to H and the output terminal changes to H is also different.
[0038]
Therefore, in the first embodiment described above, the pulse width of the UP signal and the phase difference to be displayed at a rate of once every two times unless the delays of the exclusive OR circuit EXOR1 are all equal to the input conditions. An error occurs between them. Similarly, the DOWN signal has a problem that Δtdown2 in equation (10) does not become zero even if the delay time tD3 is set so that Δtdown1 becomes zero according to equation (9).
[0039]
Therefore, in the second embodiment, two continuous pulse widths of the UP signal and the DOWN signal can be made equal. This will be described with reference to FIG. As in the case of FIG. 4, the UP signal and DOWN signal widths are shown by adding each circuit delay with reference to the signal waveform with the circuit delay set to zero. According to FIG. 5, the deviations Δtup1 and Δtup2 and Δtdown1 and Δtdown2 from the phase difference of the width of the continuous pulse of the UP signal are expressed by the following equations:
Figure 0003770378
Can be shown.
[0040]
Here, tD2 is the delay time of the delay circuit D2, tD2 'is the delay time of the delay circuit D2', tD3 is the delay time of the delay circuit D3, and tD3 'is the delay time of the delay circuit D3'. Further, tdN * # LH is a delay time of the NAND circuit N * (* is any one of 1, 2, 3, 4, 5, and 6). In particular, the input signal E # (# is 1, 2, 3). , 4) or NAND circuit * (* after the output signal of NAND # (# is any of 1, 2, 4 and 5) which becomes the input signal of NAND circuits N3 and N6 transitions to L. Is a delay time until the output signal of any one of 1, 2, 3, 4, 5 and 6) transitions to H. Further, tdN * # HL is a delay time of the NAND circuit N * (* is any one of 1, 2, 3, 4, 5, and 6). In particular, the input signal E # (# is 1, 2, 3). , 4) or the output signal of NAND # (# is any of 1, 2, 4 and 5), which is the input signal of NAND circuits N3 and N6, transitions to H and then NAND circuit N * ( * Is a delay time until the output signal of any one of 1, 2, 3, 4, 5 and 6) transitions to L.
[0041]
In equations (11), (12), (13), and (14), variables other than tD2, tD2 ', tD3, and tD3' have a single value depending on the circuit (tD1 is set by the designer). Accordingly, the delay times tD2, tD2 ', tD3, and tD3' can be set so that Δtup1, Δtup2, Δtdown1, and Δtdown2 are all zero. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to compensate for all the errors Δtup1, Δtup2, Δtdown1, and Δtdown2 added to the pulse width of two consecutive pulses of the UP signal and the DOWN signal that are output signals of the phase comparison circuit.
[0042]
Also in this embodiment, the inverting delay circuit D3 is replaced with a normal delay circuit (third delay circuit), and its input terminal is connected to the data output terminal Q of the flip-flop circuit FF1, and the inverting delay circuit D3. Even if 'is replaced with a normal delay circuit (fifth delay circuit) and its input terminal is connected to the data output terminal Q of the flip-flop circuit FF2, the same operation as described above can be performed. The output load of the output terminal Q becomes large, and there is a dislike that is not suitable for high speed.
[0043]
According to the second embodiment of the present invention, in addition to the effect of the first embodiment of the present invention, the UP signal and DOWN generated by the input terminal, the input transition direction, and the output transition direction in the exclusive OR circuit are different. It is possible to make the phase output error of two consecutive pulses of the signal close to zero.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is an advantage that the phase difference between two input signals can be output with high accuracy as the difference between the pulse widths of the UP signal and the DOWN signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a phase comparison circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing diagram illustrating that a phase output signal error due to circuit delay is corrected in the phase comparison circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram of a phase comparison circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart showing that it is difficult to correct the phase error of two consecutive pulses in the phase comparison circuit of FIG.
5 is a timing chart showing that the phase error of two consecutive pulses can be corrected in the phase comparison circuit of FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional phase comparison circuit.
7 is a diagram illustrating an operation when the phase of the data input signal and the clock input signal of the phase comparison circuit of FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating an operation when the phase of the clock input signal of the phase comparison circuit of FIG. 7 is advanced by T / 4 from the phase of the data input signal, and is a timing diagram that does not consider circuit delay.
FIG. 9 is a diagram illustrating an operation when the phase of the data input signal and the clock input signal of the phase comparison circuit of FIG. 6 are the same, and a timing indicating that an output phase error occurs when circuit delay is considered. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 3, 5: Phase detection unit, 2, 4, 6: Phase difference output unit
FF1 to FF4: flip-flop circuit
EXOR1, EXOR2: exclusive OR circuit
D1, D2, D2 ', D4: delay circuit
D3, D3 ': Inversion delay circuit
I1: Inverter circuit
N1 to N6: NAND circuit

Claims (6)

第1の入力信号であるデータ信号(DI)と第2の入力信号であるクロック信号(CI)との位相差を検出し、第1の出力信号であるUP信号と第2の出力信号であるDOWN信号とのパルス幅の差として出力する位相比較回路において、
第1の入力信号(DI)がデータ入力端子(D)に入力され第2の入力信号(CI)がクロック入力端子(CK)に入力される第1のフリップフロップ回路(FF1)と、
前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)がデータ入力端子(D)に接続され前記第2の入力信号の反転信号(CIN’)がクロック入力端子(CK)に入力される第2のフリップフロップ回路(FF3)と、
前記第1の入力信号の反転信号(DIN)がデータ入力端子(D)に入力され前記第2の入力信号(CI)がクロック入力端子(CK)に接続される第3のフリップフロップ回路(FF2)と、
前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)がデータ入力端子(D)に接続され前記第2の入力信号の反転信号(CIN’)がクロック入力端子(CK)に入力される第4のフリップフロップ回路(FF4)と、
前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ入力端子(D)に接続される第1の遅延回路(D2)と、
前記第1のフリップフロップ回路(FF1)の反転データ出力端子(QN)に接続される第1の反転遅延回路(D3)と、
前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ入力端子(D)に接続される第4の遅延回路(D2’)と、
前記第3のフリップフロップ回路(FF2)の反転データ出力端子(QN)に接続される第2の反転遅延回路(D3’)と、
前記第1の遅延回路(D2)の出力信号(E1)、前記第4の遅延回路(D2’)の出力信号(E1N)、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)の信号(E2)及び前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)の出力信号(E2N)が入力され排他的論理和処理を行う第3の排他的論理和回路と、
前記第1の反転遅延回路(D3)の出力信号(E3)、前記第2の反転遅延回路(D3’)の出力信号(E3N)、前記第2のフリップフロップ回路(FF3)のデータ出力端子(Q)の信号(E4)及び前記第4のフリップフロップ回路(FF4)のデータ出力端子(Q)の出力信号(E4N)が入力され排他的論理和処理を行う第4の排他的論理和回路と、
を有することを特徴とする位相比較回路。
A phase difference between the data signal (DI) as the first input signal and the clock signal (CI) as the second input signal is detected, and the UP signal as the first output signal and the second output signal are detected. In the phase comparison circuit that outputs the pulse width difference from the DOWN signal,
A first flip-flop circuit (FF1) in which a first input signal (DI) is input to a data input terminal (D) and a second input signal (CI) is input to a clock input terminal (CK);
The data output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) is connected to the data input terminal (D), and the inverted signal (CIN ′) of the second input signal is input to the clock input terminal (CK). A second flip-flop circuit (FF3),
A third flip-flop circuit (FF2) in which an inverted signal (DIN) of the first input signal is input to a data input terminal (D) and the second input signal (CI) is connected to a clock input terminal (CK). )When,
The data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) is connected to the data input terminal (D), and the inverted signal (CIN ′) of the second input signal is input to the clock input terminal (CK). A fourth flip-flop circuit (FF4),
A first delay circuit (D2) connected to a data input terminal (D) of the first flip-flop circuit (FF1);
A first inversion delay circuit (D3) connected to an inversion data output terminal (QN) of the first flip-flop circuit (FF1);
A fourth delay circuit (D2 ′) connected to the data input terminal (D) of the third flip-flop circuit (FF2);
A second inversion delay circuit (D3 ′) connected to the inversion data output terminal (QN) of the third flip-flop circuit (FF2);
The output signal (E1) of the first delay circuit (D2), the output signal (E1N) of the fourth delay circuit (D2 ′), and the data output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) A third exclusive OR circuit that receives the signal (E2) and the output signal (E2N) of the data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) and performs an exclusive OR process;
The output signal (E3) of the first inversion delay circuit (D3), the output signal (E3N) of the second inversion delay circuit (D3 ′), and the data output terminal (FF3) of the second flip-flop circuit (FF3) A fourth exclusive OR circuit that receives the signal (E4) of Q) and the output signal (E4N) of the data output terminal (Q) of the fourth flip-flop circuit (FF4) and performs exclusive OR processing; ,
Phase comparison circuit, characterized in that it comprises a.
請求項1に記載の位相比較器において、更に、
前記UP信号の連続する2パルスに現れる前記位相差からのパルス幅のずれが前記第1の遅延回路(D2)と前記第4の遅延回路(D2’)との遅延値により独立に設定され、
前記DOWN信号の連続する2パルスに現れる前記位相差からのパルス幅のずれが前記第1の反転遅延回路(D3)と前記第2の反転遅延回路(D3’)の遅延値により独立に設定されることを特徴とする位相比較器。
In the phase comparator of claim 1, further
The pulse width deviation from the phase difference that appears in two consecutive pulses of the UP signal is independently set by the delay values of the first delay circuit (D2) and the fourth delay circuit (D2 ′),
The pulse width deviation from the phase difference that appears in two consecutive pulses of the DOWN signal is set independently by the delay values of the first inversion delay circuit (D3) and the second inversion delay circuit (D3 ′). a phase comparator, characterized in that that.
請求項1に記載の位相比較器において、
前記第3の排他的論理和回路が、
前記第1の遅延回路(D2)の出力信号(E1)と前記第3のフリップフロップ回路(FF2)の出力端子(Q)の信号(E2N)とを入力とする第1のNAND回路(N1)と、
前記第4の遅延回路(D2’)の出力信号(E1N)と前記第1のフリップフロップ回路(FF1)の出力端子(Q)の信号(E2)とを入力とする第2のNAND回路(N2)と、
前記第1のNAND回路(N1)の出力と前記第2のNAND回路(N2)の出力とを入力とする第3のNAND回路(N3)とを具備し、
前記第4の排他的論理和回路が、
前記第2の反転遅延回路(D3’)の出力信号(E3N)と前記第2のフリップフロップ回路(FF3)の出力端子(Q)の信号(E4)とを入力とする第4のNAND回路(N4)と、
前記第1の反転遅延回路(D3)の出力信号(E3)と前記第4のフリップフロップ回路(FF4)の出力端子(Q)の信号(E4N)とを入力とする第5のNAND回路(N5)と、
前記第4のNAND回路(N4)の出力と前記第5のNANDの回路(N5)の出力とを入力とする第6のNANDの回路(N6)とを具備する、
ことを特徴とする位相比較器。
The phase comparator according to claim 1 ,
The third exclusive OR circuit comprises:
A first NAND circuit (N1) having the output signal (E1) of the first delay circuit (D2) and the signal (E2N) of the output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) as inputs. When,
A second NAND circuit (N2) having the output signal (E1N) of the fourth delay circuit (D2 ′) and the signal (E2) of the output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) as inputs. )When,
A third NAND circuit (N3) having the output of the first NAND circuit (N1) and the output of the second NAND circuit (N2) as inputs;
The fourth exclusive OR circuit comprises:
A fourth NAND circuit having the output signal (E3N) of the second inverting delay circuit (D3 ′) and the signal (E4) of the output terminal (Q) of the second flip-flop circuit (FF3) as inputs; N4)
A fifth NAND circuit (N5) having the output signal (E3) of the first inverting delay circuit (D3) and the signal (E4N) of the output terminal (Q) of the fourth flip-flop circuit (FF4) as inputs. )When,
A sixth NAND circuit (N6) having as inputs the output of the fourth NAND circuit (N4) and the output of the fifth NAND circuit (N5);
A phase comparator characterized by that.
第1の入力信号であるデータ信号(DI)と第2の入力信号であるクロック信号(CI)との位相差を検出し、第1の出力信号であるUP信号と第2の出力信号であるDOWN信号とのパルス幅の差として出力する位相比較回路において、
第1の入力信号(DI)がデータ入力端子(D)に入力され第2の入力信号(CI)がクロック入力端子(CK)に入力される第1のフリップフロップ回路(FF1)と、
前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)がデータ入力端子(D)に接続され前記第2の入力信号の反転信号(CIN’)がクロック入力端子(CK)に入力される第2のフリップフロップ回路(FF3)と、
前記第1の入力信号の反転信号(DIN)がデータ入力端子(D)に入力され前記第2の入力信号(CI)がクロック入力端子(CK)に接続される第3のフリップフロップ回路(FF2)と、
前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)がデータ入力端子(D)に接続され前記第2の入力信号の反転信号(CIN’)がクロック入力端子(CK)に入力される第4のフリップフロップ回路(FF4)と、
前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ入力端子(D)に接続される第1の遅延回路(D2)と、
前記1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)に接続される第3の遅延回路(図示なし)と、
前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ入力端子(D)に接続される第4の遅延回路(D2’)と、
前記3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)に接続される第5の遅延回路(図示なし)と、
前記第1の遅延回路(D2)の出力信号(E1)、前記第4の遅延回路(D2’)の出力信号(E1N)、前記第1のフリップフロップ回路(FF1)のデータ出力端子(Q)の信号(E2)及び前記第3のフリップフロップ回路(FF2)のデータ出力端子(Q)の出力信号(E2N)が入力され排他的論理和処理を行う第5の排他的論理和回路と、
前記3の遅延回路(図示なし)の出力信号(図示なし)、前記5の遅延回路(図示なし)の出力信号(図示なし)、前記2のフリップフロップ回路(FF3)のデータ出力端子(Q)の信号(E4)及び第4のフリップフロップ回路(FF4)のデータ出力端子(Q)の出力信号(E4N)が入力され排他的論理和処理を行う第6の排他的論理和回路と、
を有することを特徴とする位相比較回路。
A phase difference between the data signal (DI) as the first input signal and the clock signal (CI) as the second input signal is detected, and the UP signal as the first output signal and the second output signal are detected. In the phase comparison circuit that outputs the pulse width difference from the DOWN signal,
A first flip-flop circuit (FF1) in which a first input signal (DI) is input to a data input terminal (D) and a second input signal (CI) is input to a clock input terminal (CK);
The data output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) is connected to the data input terminal (D), and the inverted signal (CIN ′) of the second input signal is input to the clock input terminal (CK). A second flip-flop circuit (FF3),
A third flip-flop circuit (FF2) in which an inverted signal (DIN) of the first input signal is input to a data input terminal (D) and the second input signal (CI) is connected to a clock input terminal (CK). )When,
The data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) is connected to the data input terminal (D), and the inverted signal (CIN ′) of the second input signal is input to the clock input terminal (CK). A fourth flip-flop circuit (FF4),
A first delay circuit (D2) connected to a data input terminal (D) of the first flip-flop circuit (FF1);
A third delay circuit (not shown) connected to the data output terminal (Q) of the one flip-flop circuit (FF1);
A fourth delay circuit (D2 ′) connected to the data input terminal (D) of the third flip-flop circuit (FF2);
A fifth delay circuit (not shown) connected to the data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2);
The output signal (E1) of the first delay circuit (D2), the output signal (E1N) of the fourth delay circuit (D2 ′), and the data output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) A fifth exclusive OR circuit that receives the signal (E2) and the output signal (E2N) of the data output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) and performs an exclusive OR process;
Output signal (not shown) of the third delay circuit (not shown), output signal (not shown) of the fifth delay circuit (not shown), data output terminal (Q) of the second flip-flop circuit (FF3) A sixth exclusive OR circuit that receives the signal (E4) and the output signal (E4N) of the data output terminal (Q) of the fourth flip-flop circuit (FF4) and performs exclusive OR processing;
Phase comparison circuit, characterized in that it comprises a.
請求項4に記載の位相比較器において、更に、
前記UP信号の連続する2パルスに現れる前記位相差からのパルス幅のずれが前記第1の遅延回路(D2)と前記第4の遅延回路(D2’)との遅延値により独立に設定され、
前記DOWN信号の連続する2パルスに現れる前記位相差からのパルス幅のずれが前記第3の遅延回路(図示なし)と前記第5の遅延回路(図示なし)の遅延値により独立に設 定されることを特徴とする位相比較器。
The phase comparator of claim 4, further comprising:
The pulse width deviation from the phase difference that appears in two consecutive pulses of the UP signal is independently set by the delay values of the first delay circuit (D2) and the fourth delay circuit (D2 ′),
It is set independently by the delay value of the DOWN signal shift said third delay circuit of the pulse width from the phase difference which appears in two consecutive pulses of the (not shown) and a fifth delay circuit (not shown) A phase comparator.
請求項4に記載の位相比較器において、
前記第5の排他的論理和回路が、
前記第1の遅延回路(D2)の出力信号(E1)と前記第3のフリップフロップ回路(FF2)の出力端子(Q)の信号(E2N)とを入力とする第7のNAND回路(N1)と、
前記第4の遅延回路(D2’)の出力信号(E1N)と前記第1のフリップフロップ回路(FF1)の出力端子(Q)の信号(E2)とを入力とする第8のNAND回路(N2)と、
前記第7のNAND回路(N1)の出力と前記第8のNAND回路(N2)の出力とを入力とする第9のNAND回路(N3)とを具備し、
前記第6の排他的論理和回路が、
前記第5の遅延回路(図示なし)の出力信号(図示なし)と前記第2のフリップフロップ回路(FF3)の出力端子(Q)の信号(E4)とを入力とする第10のNAND回路(N4)と、
前記第3の遅延回路(図示なし)の出力信号(図示なし)と前記第4のフリップフロップ回路(FF4)の出力端子(Q)の信号(E4N)とを入力とする第11のNAND回路(N5)と、
前記第10のNAND回路(N4)の出力と前記第11のNANDの回路(N5)の出力とを入力とする第12のNANDの回路(N6)とを具備する、
ことを特徴とする位相比較器。
The phase comparator according to claim 4.
The fifth exclusive OR circuit comprises:
A seventh NAND circuit (N1) having the output signal (E1) of the first delay circuit (D2) and the signal (E2N) of the output terminal (Q) of the third flip-flop circuit (FF2) as inputs. When,
An eighth NAND circuit (N2) having the output signal (E1N) of the fourth delay circuit (D2 ′) and the signal (E2) of the output terminal (Q) of the first flip-flop circuit (FF1) as inputs. )When,
A ninth NAND circuit (N3) having the output of the seventh NAND circuit (N1) and the output of the eighth NAND circuit (N2) as inputs;
The sixth exclusive OR circuit comprises:
A tenth NAND circuit (input) which receives an output signal (not shown) of the fifth delay circuit (not shown) and a signal (E4) of the output terminal (Q) of the second flip-flop circuit (FF3). N4)
An eleventh NAND circuit (with an output signal (not shown) of the third delay circuit (not shown) and a signal (E4N) of the output terminal (Q) of the fourth flip-flop circuit (FF4) as inputs. N5)
A twelfth NAND circuit (N6) having the outputs of the tenth NAND circuit (N4) and the eleventh NAND circuit (N5) as inputs;
A phase comparator characterized by that.
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