JP3810185B2

JP3810185B2 - 同期発振回路

Info

Publication number: JP3810185B2
Application number: JP21159397A
Authority: JP
Inventors: 一夫加藤
Original assignee: 大井電気株式会社
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: JPH1155111A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電話交換装置、電気通信装置、情報処理装置などに使用されるパルスの同期発振回路に関する。特に、フェーズロックループ（ＰＬＬ）を用いて入力パルス信号を基準とする周波数で出力パルス信号を出力する同期発振回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の同期発振回路は、入力パルス信号をＰＬＬの参照入力端子に入力して、この入力パルス信号に追従させて入力パルス信号を基準とする発振周波数で出力パルス信号を出力させていた。
【０００３】
図９は、従来の同期発振回路１のブロック図である。図において、同期発振回路１は、６４ＫＨｚと８ＫＨｚを複合した基幹クロック源からバイポーラクロックを入力するバイポーラユニポーラ変換器２、このバイポーラユニポーラ変換器２で抽出した８ＫＨｚのクロック信号の論理パターンから８ＫＨｚのクロック開始点を検出するバイオレーション検出器３、このバイオレーション検出器３から入力クロック信号を受信するＰＬＬ部４を備え、ＰＬＬ部４は、参照入力端子から受信した８ＫＨｚの入力クロック信号とＶ端子６から帰還入力する出力パルス信号とを位相比較器７で位相比較し、この位相差に対応する電圧をフィルタ８を介して電圧制御発振器９に入力して１２．６２４ＭＨｚを発振させていた。また、発振させた１２．６２４ＭＨｚのクロックを分周器１０で１５７８分の１に分周させてから、８ＫＨｚの出力パルス信号を上述のＶ端子６へ帰還入力し、同様に出力端子１１へ出力させていた。
【０００４】
図１０は、上記従来の同期発振回路１のタイミングチャートである。図において、ＰＬＬ部４は、参照入力端子５のＲ側１２の入力パルス信号に追従するＶ端子６のＶ側１３の出力パルス信号を出力していた。このＲ側１２の入力パルス信号は、８ＫＨｚの周期内で複数の矩形波を出力するが、この入力パルス信号にノイズ１４が混入すると、Ｖ側１３の出力パルス信号はノイズ１４に追従して８ＫＨｚより短い周期で矩形波１５を出力することとなる。また、正規の８ＫＨｚの入力パルス信号１６がＲ側１２に現れると、Ｖ側１３の出力パルス信号は誤った矩形波１７を出力していた。さらに、正規の入力パルス信号１８がＲ側１２に現れると、この入力パルス信号１８に追従してＶ側１３の出力パルス信号１９を正規の８ＫＨｚへ戻るように制御していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の同期発振回路１は、８ＫＨｚの周期内で複数の矩形波を出力する入力パルス信号を常時監視して、矩形波が現れる度に出力パルス信号を追従させていたので、ノイズが入力パルス信号に混入した場合、入力パルス信号に同期したタイムスロットのデジタル情報を誤った周期で他の伝送装置に転送するという欠点があった。
【０００６】
また、基幹クロック源にノイズが混入した場合も正確なバイオレーション検出ができず、ＰＬＬ部４の発振周波数に大きな誤差が生じる欠点があった。
【０００７】
本発明は、上記欠点を解消すべくなされたものであって、入力パルス信号のサンプリング期間を限定して、入力パルス信号と出力パルス信号の位相比較をすることにより、ノイズによる誤動作を防止することにある。
【０００８】
また、電圧制御発振器の高周波クロックを利用してＰＬＬ部を駆動しながら、ＰＬＬ部の出力パルス信号をエッジトリガのクロックとしてＰＬＬ部で位相比較し、ノイズによる誤動作を防止することにある。
【０００９】
さらに、基幹パルス源にノイズが混入しても、入力パルス信号の論理パターンを複数周期に亘り比較して、入力パルス信号に影響させない同期発振回路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにこの発明に係る同期発振回路は、フェーズロックループの入力パルス信号を基準にして出力パルス信号を発振し、該出力パルス信号の立ち上がりまたは立ち下がりエッジに応答して、該入力パルス信号と該出力パルス信号の位相を比較する位相比較器を備えるものである。
【００１１】
また、入力パルス信号と出力パルス信号の位相を比較する位相比較器を有するデジタルフェーズロックループと、デジタルフェーズロックループの出力パルス信号に含まれるリップル成分を除去する濾過器と、濾過器に接続され入力パルス信号より高い周波数の基準クロック信号を出力する電圧制御発振器と、基準クロック信号で駆動されデジタルフェーズロックループの出力パルス信号の立ち上がりまたは立ち下がりエッジに応答して、入力パルス信号と出力パルス信号の位相を比較する前記デジタルフェーズロックループとを備えるものである。
【００１２】
さらに、位相比較器、濾過器、電圧制御発振器を有するフェーズロックループにより入力パルス信号を基準とする周波数で出力パルス信号を出力する同期発振回路は、所定周期で入力する複合パルス信号の論理パターンを予め記憶し該論理パターンと複合パルス信号とを複数周期に亘り比較するパターン一致検出回路と、該パターン一致検出回路の比較結果に基づいて自走カウンタを初期化し、該自走カウンタから入力パルス信号をフェーズロックループへ入力するものである。
【００１３】
【作用】
上記構成を有するこの発明においては、立ち上がりまたは立ち下がりエッジトリガの出力パルス信号に同期させて、入力パルス信号をサンプリングし位相比較することができる。
【００１４】
また、入力パルス信号の周波数より高い基準クロック信号でＰＬＬ部を駆動し、立ち上がりまたは立ち下がりエッジトリガの出力パルス信号に同期させて、入力パルス信号と出力パルス信号の位相比較をすることができる。
【００１５】
さらに、ノイズの混入した複合パルス信号に基づく自走カウンタのリセットを防止して、正規の複合パルス信号が連続して入力するまで、自走カウンタの出力パルスをＰＬＬ部へ入力することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態について説明する。この回路は、特に制限はないが、基幹パルス源に接続された伝送装置用に構成されている。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係る同期発振回路を内蔵する伝送システム２０のブロック図である。図において、伝送システム２０は、日本全国に基幹パルスを供給する基準発振器２２、基幹パルスを伝送する銅線などの金属線または光ファイバからなる基幹パルス源２４、この基幹パルス源２４と複数の伝送装置２６とをそれぞれ接続するインターフェース２８を備え、インターフェース２８は６４ＫＨｚと８ＫＨｚのバイポーラクロックを供給し、各伝送装置２６相互間で６．３１２Ｍｂｐｓの速度のデジタル情報化したタイムスロットを交換することができる。このタイムスロットの交換は、各伝送装置２６に供給された基幹パルスに同期させて送信および受信をすることができる。
【００１８】
図２は本発明の実施の形態に係る同期発振回路３０のブロック図である。図において、同期発振回路３０は、ＰＬＬの入力パルス信号３２を基準にして出力パルス信号３４を発振し、出力パルス信号３４の立ち上がりまたは立ち下がりエッジに応答して、入力パルス信号３２と出力パルス信号３４の位相を比較する位相比較器３６を備え、この比較器３６はイクシクルーシブオア（ＥＸ−ＯＲ）回路とＪ−Ｋフリップフロップを使用したエッジコントロール回路で構成され、ＥＸ−ＯＲとフリップフロップの両方若しくは単独で位相比較する。この比較器３６の比較結果に基づきカウントアップまたはカウントダウンするＫカウンタ３８からキャリーのＣＡ信号若しくはボローのＢＯ信号を出力させ、このＣＡ信号またはＢＯ信号によってＩ／Ｄカウンタ４０を制御する。Ｉ／Ｄカウンタ４０はＣＬＫ端子から入力する１２．６２４ＭＨｚの周波数のクロックを分周して出力し、このクロックをさらにＮカウンタ４２でＮ分の１に分周して上述の出力パルス信号３４を出力することができる。同期発振回路３０は、この出力パルス信号３４を上述の位相比較器３６に帰還入力し、入力パルス信号３２と位相比較して出力パルス信号３４の位相を固定することができる。Ｋカウンタ設定スイッチ４４は、同期発振回路３０のロックレンジをプログラムするために、Ｋカウンタ３８の分周比を２³から２¹⁷までの値に設定することができる。
【００１９】
図３は、本発明の他の実施の形態に係る同期発振回路５０のブロック図である。図において、同期発振回路５０は、入力パルス信号３２と出力パルス信号３４の位相を比較する位相比較器を有するデジタルフェーズロックループ（ＤＰＬＬ）５２と、デジタルフェーズロックループ５２の出力パルス信号３４に含まれるリップル成分を除去するローパスフィルタ５４と、ローパスフィルタ５４に接続され入力パルス信号３２より高い周波数の基準クロック信号５６を出力する電圧制御発振器５８とを備え、デジタルフェーズロックループ５２は、基準クロック信号５６で駆動されデジタルフェーズロックループ５２の出力パルス信号３４の立ち上がりまたは立ち下がりエッジトリガのクロックに応答して、入力パルス信号３２と出力パルス信号３４の位相を比較して出力パルス信号３４を入力パルス信号３２に追従させるようにロックすることができる。例えば、６４ＫＨｚと８ＫＨｚの複合バイポーラクロックを基幹パルス源からＩ／Ｆ２８を通じてＢ／Ｕ変換器６０に入力し、８ＫＨｚと６４ＫＨｚの２つのユニポーラクロックへ変換する。そして８ＫＨｚ周期の間に現れる複数の矩形波クロックを抽出する。バイオレーション検出器６２は、この抽出された複数クロックの論理パターンに基づき８ＫＨｚ周期のクロック開始点を検出する。
【００２０】
図４は上記ＤＰＬＬ５２の回路図である。ＤＰＬＬ５２は、入力パルス信号３２と出力パルス信号３４を入力し、Ｋカウンタ設定スイッチ４４の値に基づいてパルスの追従速度が定められ、基準クロック信号５６に同期して動作し、入力パルス信号３２と出力パルス信号３４のサンプリングは、出力パルス信号３４の立ち上がりエッジトリガに同期して実行される。このエッジトリガを使用することによりロック状態のＤＰＬＬ５２は、出力パルス信号３４の立ち上がり周期に合わせて入力パルス信号３２に追従することができる。言い換えれば、この出力パルス信号３４の立ち上がり周期以外の入力パルス信号３２の状態に無関係にロック状態を維持することができる。したがって、８ＫＨｚの周期の間にノイズが入力パルス信号３２に入っても、このノイズ信号に出力パルス信号３４が追従することがない。
【００２１】
図５は、上記入力パルス信号３２と出力パルス信号３４のタイミングチャートである。図において、入力パルス信号３２は、８ＫＨｚ周期で矩形波クロックを出力し、出力パルス信号３４は、入力パルス信号３２との位相差に応じて立ち上がりエッジのタイミングが変化する。すなわち、ロック状態のＤＰＬＬ５２は、出力パルス信号３４のクロック７０の立ち上がりエッジトリガに応答して、入力パルス信号３２のクロック７２をサンプリングし、次の出力パルス信号３４のクロック７４を追従させることができる。このクロック７４が立ち上がるまで、入力パルス信号３２の論理状態は無視され、したがって、ノイズ７６、７７、７８が入力パルス信号３２に混入しても、ＤＰＬＬ５２の出力パルス信号３４はこのノイズに追従することがない。引き続き、ＤＰＬＬ５２は出力パルス信号３４のクロック７４の立ち上がりエッジトリガに応答して、入力パルス信号３２のクロック８０をサンプリングし、次の出力パルス信号３４のクロック８６を追従させ、ロックさせることができる。この８ＫＨｚ周期の間に混入するノイズ８２に対しても同様に無視することができ、クロック８６はノイズに対して追従することがない。さらに、ＤＰＬＬ５２は出力パルス信号３４のクロック８６の立ち上がりエッジトリガに応答して、入力パルス信号３２のクロック８４をサンプリングし、次の出力パルス信号を追従させ、ロックさせることができる。さらにまた、図中のＫカウンタ設定スイッチ４４の値は、入出力パルス信号３２、３４の位相差に応じて、ロックスピードを可変させる値、若しくは、Ｋカウンタの分周比誤差に基づくジッタ成分に相当する値である。つまり、ＤＰＬＬ５２の入出力パルス信号３２、３４が同相にロックされていても、この分周誤差により入力パルス信号３２と出力パルス信号３４の位相が若干ずれるため、Ｋカウンタ設定スイッチ４４の値ｍを±２にプログラマブルにしたものである。
【００２２】
図６は、本発明の他の実施の形態に係る同期発振回路９２のブロック図である。図において、同期発振回路９２は、位相比較器にＪ−Ｋフリップフロップ回路９４を使用したものである。このＪ−Ｋフリップフロップ回路９４は、Ｋ端子９６に入力パルス信号３２を入力し、Ｊ端子９８に出力パルス信号３４を入力する。また、入出力パルス信号３２、３４のサンプリングを出力パルス信号３４の立ち上がりエッジトリガのクロックで実行することができる。さらに、Ｋカウンタ３８、Ｉ／Ｄカウンタ４０およびＮカウンタ４２は上記ＤＰＬＬ５２と同様の動作をするため、詳細な動作説明は省略する。
【００２３】
図７は、本発明の他の実施の形態に係る同期発振回路１００のブロック図である。図において、位相比較器７、フィルタ８、電圧制御発振器９を有するフェーズロックループにより入力パルス信号５を基準とする周波数で出力パルス信号６を出力する同期発振回路１００は、所定周期で入力する複合パルス信号１０１の論理パターンを予め記憶しこの論理パターンと複合パルス信号１０１とを複数周期に亘り比較するパターン一致検出回路１０３と、このパターン一致検出回路１０３の比較結果に基づいて自走カウンタ１０２を初期化し、この自走カウンタ１０２から入力パルス信号５をフェーズロックループへ入力することができる。本実施の形態によっては、パルス源に外来ノイズが混入しても、パターン一致検出回路１０３が２回周期以上に亘って予めＥＥＰＲＯＭやＲＡＭなどに予め記憶した論理パターンと複合パルス信号１０１が一致しない限り、自走カウンタ１０２を初期化しないので、ノイズの入った誤り矩形波クロックに対応して出力パルス信号６を追従させることがない。つまり、誤り矩形クロックと無関係にカウントアップ若しくはカウントダウンする自走カウンタ１０２でクロック１０６を１／１５７８に分周し、出力から次段への入力パルス信号５を出力することができる。さらに、前回の論理パターンと現在の論理パターンが一致するか、予め記憶した論理パターンと前回若しくは現在の論理パターンが一致する正確な論理パターンが入力された場合は、この自走カウンタ１０２の初期化端子１０４にパターン一致検出信号を入力して、直ちに正確な基準クロックに対応する位相で出力パルス信号６をロックすることができる。
【００２４】
図８は、上記同期発振回路１００のタイミングチャートである。図において、複合パルス信号１０１は、６４ＫＨｚと８ＫＨｚのユニポーラクロックである。８ＫＨｚ周期で所定の論理パターンを繰り返す正側のクロックは、基準電位に対してプラス電位であり、６４ＫＨｚ周期で所定の論理パターンを繰り返す負側のクロックは、基準電位に対してマイナス電位である。また、バイポーラユニポーラ変換器２のクロックは、これら正と負のクロックを分離して、６４ＫＨｚと８ＫＨｚのそれぞれの周期で出力される正側と負側の矩形波クロックである。さらに、パターン一致検出回路１０３は、例えば、バイポーラユニポーラ変換部で正側のクロックのみ６４ＫＨｚクロックでサンプリングして抽出された矩形波クロックの論理パターン１１２と予め記憶した論理パターンとを複数の周期に亘って比較して、両者が一致するか否かを判断する。具体的には、８ＫＨｚの周期で繰り返される論理パターンが２進数の００１０１０１０１１である場合、外来ノイズ１４が複合パルス信号１０１に入ってパターンが一致しない期間１１０が発生したときは、自走カウンタ１０２を初期化する信号１０４は論理１のプラスの電位１１４を維持し、２回目のパターン一致を検出する期間１１８で、論理パターン１１２と予め記憶した論理パターンとが一致したときは、自走カウンタ１０２を初期化１２０する信号１０４を１クロックだけ論理０にすることができる。この様に正確な論理パターンだけを抽出して、自走カウンタ１０２を初期化するので、フェーズロックループの位相比較部Ｒ信号１１５とＶ信号１１６を同相にロックすることができ、従来では外来ノイズ１４を起因として発生するバイオレーションと誤認識したＲ側の入力パルス信号１２２やこの誤った入力パルス信号１２２に基づいてＶ側の出力パルス信号６の誤り追従動作１２４を有効に防止することができる。したがって、外来ノイズ１４が除去されてから２回目のパルスパターンの一致が検出され自走カウンタ１０２が初期化された時点から、位相比較部のＲ側の入力パルス信号１１５とＶ側の出力パルス信号１１６は期間１２４から徐々に位相差を０にロックすることができる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を基幹パルス源に接続された伝送装置用の同期発振回路について説明したが、本発明は、上記のような伝送装置以外の構内電話交換装置や同一筐体内に挿抜する回路基板相互のクロック同期用にも適用することができる。また、基幹パルス源は電気的な信号に限らず光通信用の光学信号若しくは赤外線、レーザ発信信号に適用できることは勿論である。さらに、ＰＬＬはデジタル系とアナログ系の回路を利用することができ、さらにまた、デジタルＰＬＬをデジタル論理回路で構成するものについて説明したが、これに限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で、デジタルシグナルプロセッサＤＳＰを使用した同期発振回路に適用できることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の同期発振によれば、基幹パルス源若しくはユーザ側の装置の伝送ラインに外来ノイズが混入しても、正確な同期発振周波数を得ることができる。
【００２７】
また、複合パルス源に外来ノイズが混入しても、自走カウンタで発振周波数をロックするので、正確な発振周波数にロックすることができる。
【００２８】
さらに、外来ノイズに拘わらず、複数の装置相互間の発振クロックを同期させて相互にデータを伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を用いる伝送システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る同期発振回路のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る同期発振回路のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＤＰＬＬのブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る同期発振回路のタイミングチャートである。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る同期発振回路のブロック図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る同期発振回路のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る同期発振回路のタイミングチャートである。
【図９】従来の同期発振回路のブロック図である。
【図１０】従来の同期発振回路の入出力信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
３０同期発振回路、３２入力パルス信号、３４出力パルス信号、３６位相比較器、３８Ｋカウンタ、４０Ｉ／Ｄカウンタ、４２Ｎカウンタ。

Claims

位相比較器、濾過器、電圧制御発振器を有するフェーズロックループにより入力パルス信号を基準とする周波数で出力パルス信号を出力する同期発振回路であって、所定周期で入力する複合パルス信号の論理パターンを予め記憶し該論理パターンと複合パルス信号とを複数周期に亘り比較するパターン一致検出回路と、該パターン一致検出回路の比較結果に基づいて自走カウンタを初期化し、該自走カウンタから入力パルス信号を前記フェーズロックループへ入力することを特徴とする同期発振回路。