JP3848020B2 - クロック無瞬断切替装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の同一周波数のクロックを入力して所定の選択論理に従い１つのクロックを選択し、選択されたクロックに位相が同期する内部クロックを生成して出力するクロック切替装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、特許公報 特開平５−２６８１９７「クロック無瞬断切替制御方法」に示されているブロック図である。
【０００３】
図１０において、１０１は第１のセレクタ、１０２は位相比較部、１０３は位相遅延部、１０４は第２のセレクタである。
位相比較部１０２において受信する２つの位相差を比較し、第１のセレクタ１０１は位相が遅れているクロックＳ１０１、Ｓ１０２を選択し出力する。
位相比較部１０２は、位相が進んでいるクロックＳ１０１、Ｓ１０２を選択し出力すると共に、位相差分に相当する遅延量を位相遅延部１０３に対して遅延させるように制御し、制御を受けた位相遅延部１０３で位相比較部１０２から出力されたクロックＳ１０１、Ｓ１０２の位相を前記位相比較部１０２からの制御により所定量遅延させる。
【０００４】
その結果、位相遅延部１０３の出力位相は第１のセレクタ１０１の出力位相と同じになり、第２のセレクタ１０４で第１のセレクタ１０１からの出力から位相比較部１０３の出力へ切り替えても、出力クロックの瞬断を生じることはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクロック無瞬断切替装置においては、切り替え前後の２つのクロックの位相差が所定の位相範囲内にあることが条件であり、この位相範囲を超えた位相のクロックに切り替えた場合はクロックの瞬断を生じることになる。
本発明は切り替えから一定時間の間、上記位相範囲を超えるクロックが入力される場合、または入力クロックが断などの異常な状態にあっても無瞬断でクロック切替が可能なクロック無瞬断切替装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るクロック無瞬断切替装置は、複数の同一周波数のクロックを入力して所定の選択論理に従い１つのクロックを選択する第１の選択手段と、選択されたクロックに位相が同期する内部クロックを生成して出力する位相同期発振手段とを備えるクロック無瞬断切替装置において、
上記複数の入力クロックと同一周波数のクロックを出力する発振手段と、
上記複数の入力クロックの断を検出し、或いは上記複数の入力クロック周波数と上記発振手段より出力するクロック周波数を比較し、その周波数差が一定のしきい値を超えた場合に所定の選択論理に従い、上記複数のクロックのうちの１つを選択する選択制御信号を生成するクロック監視部と、
上記クロック監視部より出力される選択制御信号の変化した場合に有意となり、選択制御信号が変化しない場合に無意となる信号を出力するクロック切替判定手段と、
上記クロック監視部より出力される選択制御信号が変化した場合に有意となり、一定の時間になると無意となる信号を出力する切替時間計数手段と、
上記切替時間計数手段が有意の信号を出力する場合に上記位相同期発振手段から出力されるクロックを選択し、上記切替時間計数手段が無意の信号を出力する場合に上記第１の選択手段より出力されるクロックを選択する第２の選択手段と、上記第２の選択手段より出力されるクロックで動作し、分周クロックを位相同期発振手段へ出力する第１の分周カウンタと、
上記位相同期発振手段から出力されるクロックで動作し、分周クロックを位相同期発振手段へ出力する第２の分周カウンタと、
上記クロック切替判定手段が無意の信号を出力する場合に、上記第１、第２の分周カウンタより出力される第１、第２の分周クロックの位相差を上記位相同期発振手段から出力されるクロックで計数し、また同位相差を格納する位相差格納手段と、
上記クロック切替判定手段が有意の信号を出力する場合で、かつ、上記切替時間計数手段の出力が有意の信号を出力する場合に、第１、第２の分周クロックの位相差が上記位相差格納手段でラッチした位相差になるように上記第１の分周カウンタをリセットするリセット生成手段を有するものである。
【０００７】
第２の発明に係るクロック無瞬断切替装置は、第１の発明のクロック無瞬断切替装置のうち、上記クロック監視部より出力される選択制御信号が変化した場合に有意となり、一定の時間になると無意となる信号を出力する第１の切替時間計数手段と、
上記クロック監視部より出力される選択制御信号が変化した場合に有意となり、第１の切替時間計数手段の出力する信号が無意となり、さらに第２の分周カウンタが出力する分周クロックの１サイクル分遅延した時間になると無意となる信号を出力する第２の切替時間計数手段と、
上記第２の切替時間計数手段が有意の信号を出力する場合に上記位相同期発振手段から出力されるクロックを選択し、上記第２の切替時間計数手段が無意の信号を出力する場合に上記第１の選択手段より出力されるクロックを選択する第２の選択手段を有するものである。
【０００８】
第３の発明に係るクロック無瞬断切替装置は、第１、第２の発明のクロック無瞬断切替装置のうち、上記第１の分周カウンタから出力される分周クロックの立ち上がりエッジを検出するエッジ検出手段と、
上記エッジ検出手段より出力されるパルスが入力された場合に、第２の分周クロックの位相を上記位相同期発振手段から出力されるクロックで計数し、また上記位相を格納する位相差格納手段を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるクロック無瞬断切替回路の構成を例示したものである。
図１において、１はクロック源、２は第１セレクタ、Ｓ１−１〜ｎは第１セレクタに入力する同一周波数のクロック、Ｓ１−ｎ＋１はクロック源で生成される自走クロック、３はクロック監視部、４はクロック制御部である。５はＰＬＬで位相比較手段、ＬＰＦおよびＶＣＸＯから構成される。
Ｓ２はクロック制御部４に入力するリファレンスクロック、Ｓ３はＰＬＬ５のＶＣＸＯから生成されるクロックである。
Ｓ４はクロック監視部３からのクロック選択制御信号で、所定の選択論理に従い、Ｓ１−１〜ｎ＋１のうちの１つのクロックを選択する。
【００１０】
図２は、実施の形態１によるクロック無瞬断切替回路の構成のうち、クロック制御部４の内部の構成を例示したものである。
入力信号はリファレンスクロックＳ２、ＶＣＸＯクロックＳ３及びクロック選択制御信号Ｓ４である。６は第２セレクタ、７は第２セレクタ６で選択されたクロックで動作するリファレンス分周カウンタ、８はＶＣＸＯクロックＳ３で動作するＶＣＸＯ分周カウンタ、９はクロック選択制御信号Ｓ４の変化を検出するクロック切替判定部、１０は保護区間カウンタ、１１はリファレンス分周位相格納部、１２はリセット生成部である。
【００１１】
図１、２の動作について図３のタイムチャートを用いて説明する。
まず、クロック切替が行われる前の状態では、第２セレクタ６はリファレンスクロックＳ２を選択し、リファレンス分周カウンタ７はリファレンスクロックＳ２により動作する。
リファレンス分周カウンタ７はリファレンスクロックＳ２を所定の分周比で分周し、リファレンス分周クロックＳ５を出力する。
一方、ＶＣＸＯ分周カウンタ８はＶＣＸＯクロックＳ３により動作し、所定の分周比でＶＣＸＯ分周クロックＳ６を出力する。また、リファレンス分周位相格納部１１にＶＣＸＯ分周クロックＳ６に対するリファレンス分周クロックＳ５の位相を格納する。
【００１２】
次に、クロック切替が行われるとクロック選択制御信号Ｓ４が変化し、その変化はクロック切替判定部９においてクロック切替判定出力Ｓ９が有意となり、保護区間カウンタ１０が動作を開始する。
保護区間カウンタ１０が動作中は保護区間カウンタ出力Ｓ１０が有意となる。
ここで、第２セレクタ６は、ＶＣＸＯクロックＳ３を選択する。リファレンス分周カウンタ７はＶＣＸＯクロックＳ３を所定の分周比で分周し、リファレンス分周クロックＳ５を出力する。
また、保護区間カウンタ出力Ｓ１０が有意になると、リファレンス分周位相格納部１１はＶＣＸＯ分周クロックＳ６に対するリファレンス分周クロックＳ５の位相を格納せず、リセット生成部１２に格納した位相Ｓ１１を送出し、リセット生成部１２をイネーブルにする。
リセット生成部１２は、保護区間カウンタ出力Ｓ１０が有意である場合にＶＣＸＯ分周カウント値Ｓ８がリファレンス分周位相格納部１１に格納した位相Ｓ１１に一致したところでリセットパルスＳ１２を送出する。
以上により、リファレンス分周カウンタ７はリセットされる。本動作は保護区間カウンタ１０が一定時間の後に停止し、保護区間カウンタ出力Ｓ１０が無意になるまで継続する。
保護区間カウンタ出力Ｓ１０が無意になると、第２セレクタ６はリファレンスクロックＳ２を選択し、リファレンス分周カウンタ７はリファレンスクロックＳ２により動作し、リファレンス分周位相格納部１１はＶＣＸＯ分周クロックＳ６に対するリファレンス分周クロックＳ５の位相を格納する。
【００１３】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２によるクロック無瞬断切替回路のうち、クロック制御部４の構成について例示したものである。
入力信号はリファレンスクロックＳ２０、ＶＣＸＯクロックＳ２１及びクロック選択制御信号Ｓ２２である。２０は第２セレクタ、２１は第２セレクタ２０で選択されたクロックで動作するリファレンス分周カウンタ、２２はＶＣＸＯクロックＳ２１で動作するＶＣＸＯ分周カウンタ、２３はクロック選択制御信号Ｓ２２の変化を検出するクロック切替判定部、２４は保護区間カウンタ、２５はリファレンス分周位相格納部、２６はリセット生成部、２７は第２セレクタ切替部である。
【００１４】
図４の動作について、図５、図６のタイムチャートを用いて説明する。
クロック切替が行われる前の状態では、実施の形態１と同様である。
クロック切替が行われるとクロック選択制御信号Ｓ２２が変化し、その変化はクロック切替判定部２３においてクロック切替判定出力Ｓ２７が有意となり、保護区間カウンタ２４が動作を開始する。
保護区間カウンタ２４が動作中は第２セレクタ切替部２７の出力Ｓ３１が有意となり、ここで、第２セレクタ２０は、ＶＣＸＯクロックＳ２１を選択する。
リファレンス分周カウンタ２１はＶＣＸＯクロックＳ２１を所定の分周比で分周し、リファレンス分周クロックＳ２３を出力する。
また同時に、保護区間カウンタ出力Ｓ２８が有意となり、リファレンス分周位相格納部２５はＶＣＸＯ分周クロックＳ２４に対するリファレンス分周クロックＳ２３の位相を格納せず、リセット生成部２６に格納した位相Ｓ２９を送出し、リセット生成部２６をイネーブルにする。
リセット生成部２６は、保護区間カウンタ出力Ｓ２８が有意である場合にＶＣＸＯ分周カウント値Ｓ２６がリファレンス分周位相格納部２５に格納した位相Ｓ２９に一致したところでリセットパルスＳ３０を送出する。
以上により、リファレンス分周カウンタ２１はリセットされる。
本動作は保護区間カウンタ２４が一定時間の後に停止し、保護区間カウンタ出力Ｓ２８が無意になるまで継続する。
第２セレクタ切替部２７の出力Ｓ３１が無意になると、第２セレクタ２０はリファレンスクロックＳ２０を選択し、リファレンス分周カウンタ２１はリファレンスクロックＳ２０により動作する。保護区間カウンタ出力Ｓ２８が無意になると、リファレンス分周位相格納部２５はＶＣＸＯ分周クロックＳ２４に対するリファレンス分周クロックＳ２３の位相を格納する。
【００１５】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３によるクロック無瞬断切替回路のうち、クロック制御部４の構成について例示したものである。
クロック制御部４からの入力信号はリファレンスクロックＳ４０、ＶＣＸＯクロックＳ４１及びクロック選択制御信号Ｓ４２である。
３０は第２セレクタ、３１は第２セレクタ３０で選択されたクロックで動作するリファレンス分周カウンタ、３２はＶＣＸＯクロックＳ４１で動作するＶＣＸＯ分周カウンタ、３３はクロック選択制御信号Ｓ４２の変化を検出するクロック切替判定部、３４は保護区間カウンタ、３５はリファレンス分周位相格納部、３６はリセット生成部、３７は第２セレクタ切替部、３８は立ち上がり検出部である。
【００１６】
次に、図７の動作について、図８、図９のタイムチャートを用いて説明する。
クロック切替が行われる前の状態では、第２セレクタ３０はリファレンスクロックＳ４０を選択し、リファレンス分周カウンタ３１はリファレンスクロックＳ４０により動作する。リファレンス分周カウンタ３１はリファレンスクロックＳ４０を所定の分周比で分周し、リファレンス分周クロックＳ４３を出力する。
一方、ＶＣＸＯ分周カウンタ３２はＶＣＸＯクロックＳ４１により動作し、所定の分周比でＶＣＸＯ分周クロックＳ４４を出力する。
また、立ち上がり検出部３８は、リファレンス分周クロックＳ４３の立ち上がりエッジを検出し、リファレンス分周位相格納部３５に出力する。
リファレンス分周位相格納部３５は、ＶＣＸＯ分周クロックＳ４４に対するリファレンス分周クロックＳ４３の位相を立ち上がり検出部出力Ｓ４５が有意になったときのＶＣＸＯ分周カウンタ値Ｓ４６を参照して格納する。
【００１７】
クロック切替が行われるとクロック選択制御信号Ｓ４２が変化し、その変化はクロック切替判定部３３においてクロック切替判定出力Ｓ４７が有意となり、保護区間カウンタ３４が動作を開始する。
保護区間カウンタ３４が動作中は第２セレクタ切替部の出力Ｓ５１が有意となり、ここで、第２セレクタ３０は、ＶＣＸＯクロックＳ４１を選択する。
リファレンス分周カウンタ３１は、ＶＣＸＯクロックＳ４１を所定の分周比で分周し、リファレンス分周クロックＳ４３を出力する。
また同時に、保護区間カウンタ出力Ｓ４８が有意となり、リファレンス分周位相格納部３５は、ＶＣＸＯ分周クロックＳ４４に対するリファレンス分周クロックＳ４３の位相を格納せず、リセット生成部３６に格納した位相Ｓ４９を送出し、リセット生成部３６をイネーブルにする。
リセット生成部３６は、保護区間カウンタ出力Ｓ４８が有意である場合にＶＣＸＯ分周カウント値Ｓ４６がリファレンス分周位相格納部３５に格納した位相Ｓ４９に一致したところでリセットパルスＳ５０を送出する。
以上により、リファレンス分周カウンタ３１はリセットされる。本動作は保護区間カウンタ３４が一定時間の後に停止し、保護区間カウンタ出力Ｓ４８が無意になるまで継続する。
第２セレクタ切替部３７の出力Ｓ５１が無意になると、第２セレクタ３０はリファレンスクロックＳ４０を選択し、リファレンス分周カウンタ３１はリファレンスクロックＳ４０により動作する。
保護区間カウンタ出力Ｓ４８が無意になると、リファレンス分周位相格納部３５は、ＶＣＸＯ分周クロックＳ４４に対するリファレンス分周クロックＳ４３の位相を立ち上がり検出部出力Ｓ４５が有意になったときのＶＣＸＯ分周カウンタ値Ｓ４６を参照して格納する。
【００１８】
【発明の効果】
以上により、第１の発明は、クロック切替が行われる前に、外部入力クロックの分周クロックと、位相同期発振器から出力されるクロックの分周クロックの位相差を位相差格納手段により格納し、クロック切替が行われると一定時間が経過するまで外部入力クロック分周カウンタが位相同期発振器から出力されるクロックで動作し、クロック切替前に格納した位相で外部入力クロックの分周クロックを送出することにより、切替時に起きやすい外部入力クロックの異常による位相同期発振器の擾乱を防止できる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明の切替区間計数手段を２系統にし、第２セレクタ切替部において有意になる時間内は、位相同期発振器から出力されるクロックを選択し、保護区間カウンタにおいて有意になる時間内は、クロック切替前に格納した位相で外部入力クロックの分周クロックを送出することにより、切替時に起きやすい外部入力クロックの異常による位相同期発振器の擾乱を防止し、かつ、クロック切替前の位相を保つ位相同期発振器を構成できる。
【００２０】
第３の発明は、第１、第２の発明の、リファレンス分周カウンタ値をリファレンス分周位相格納部に入力する代案として、リファレンス分周クロックの立ち上がりエッジを検出したときのＶＣＸＯ分周カウンタ値を格納し、その位相で外部入力クロックの分周クロックを送出することにより、切替時に起きやすい外部入力クロックの異常による位相同期発振器の擾乱を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１によるクロック無瞬断切替装置のブロック図である。
【図２】 実施の形態１によるクロック制御部のブロック図である。
【図３】 実施の形態１によるクロック制御部のタイムチャートである。
【図４】 実施の形態２によるクロック制御部のブロック図である。
【図５】 実施の形態２によるクロック制御部の第１のタイムチャートである。
【図６】 実施の形態２によるクロック制御部の第２のタイムチャートである。
【図７】 実施の形態３によるクロック制御部のブロック図である。
【図８】 実施の形態３によるクロック制御部の第１のタイムチャートである。
【図９】 実施の形態３によるクロック制御部の第２のタイムチャートである。
【図１０】 従来のクロック無瞬断切替装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ クロック源
２ 第１セレクタ
３ クロック監視部
４ クロック制御部
５ ＰＬＬ
６、２０、３０ 第２セレクタ
７、２１、３１ リファレンス分周カウンタ
８、２２、３２ ＶＣＸＯ分周カウンタ
９、２３、３３ クロック切替判定部
１０、２４、３４ 保護区間カウンタ
１１、２５、３５ リファレンス分周位相格納部
１２、２６、３６ リセット生成部
２７、３７ 第２セレクタ切替部
３８ 立ち上がり検出部
１０１、１０４ セレクタ
１０２ 位相比較部
１０３ 位相遅延部
Ｓ１−１〜ｎ 外部入力クロック
Ｓ１−ｎ＋１ ＴＣＸＯクロック
Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ４０ リファレンスクロック
Ｓ３、Ｓ２１、Ｓ４１ ＶＣＸＯクロック
Ｓ４、Ｓ２２、Ｓ４２ クロック選択制御信号
Ｓ５、Ｓ２３、Ｓ４３ リファレンス分周クロック
Ｓ６、Ｓ２４、Ｓ４４ ＶＣＸＯ分周クロック
Ｓ７、Ｓ２５ リファレンス分周カウンタ値
Ｓ４５ 立ち上がり検出出力
Ｓ８、Ｓ２６、Ｓ４６ ＶＣＸＯ分周カウンタ値
Ｓ９、Ｓ２７、Ｓ４７ クロック切替判定部出力
Ｓ１０、Ｓ２８、Ｓ４８ 保護区間カウンタ出力
Ｓ１１、Ｓ２９、Ｓ４９ リファレンス分周位相格納部位相出力
Ｓ１２、Ｓ３０、Ｓ５０ リセット信号
Ｓ３１、Ｓ５１ 第２セレクタ切替信号

Claims (3)

1. 複数の同一周波数のクロックを入力して所定の選択論理に従い１つのクロックを選択する第１の選択手段と、選択されたクロックに位相が同期する内部クロックを生成して出力する位相同期発振手段とを備えるクロック無瞬断切替装置において、
   上記複数の入力クロックと同一周波数のクロックを出力する発振手段と、
   上記複数の入力クロックの断を検出し、或いは上記複数の入力クロック周波数と上記発振手段より出力するクロック周波数を比較し、その周波数差が一定のしきい値を超えた場合に所定の選択論理に従い、上記複数のクロックのうちの１つを選択する選択制御信号を生成するクロック監視部と、
   上記クロック監視部より出力される選択制御信号の変化した場合に有意となり、選択制御信号が変化しない場合に無意となる信号を出力するクロック切替判定手段と、
   上記クロック監視部より出力される選択制御信号が変化した場合に有意となり、一定の時間になると無意となる信号を出力する切替時間計数手段と、
   上記切替時間計数手段が有意の信号を出力する場合に上記位相同期発振手段から出力されるクロックを選択し、上記切替時間計数手段が無意の信号を出力する場合に上記第１の選択手段より出力されるクロックを選択する第２の選択手段と、上記第２の選択手段より出力されるクロックで動作し、分周クロックを位相同期発振手段へ出力する第１の分周カウンタと、
   上記位相同期発振手段から出力されるクロックで動作し、分周クロックを位相同期発振手段へ出力する第２の分周カウンタと、
   上記クロック切替判定手段が無意の信号を出力する場合に、上記第１、第２の分周カウンタより出力される第１、第２の分周クロックの位相差を上記位相同期発振手段から出力されるクロックで計数し、また同位相差を格納する位相差格納手段と、
   上記クロック切替判定手段が有意の信号を出力する場合で、かつ、上記切替時間計数手段の出力が有意の信号を出力する場合に、第１、第２の分周クロックの位相差が上記位相差格納手段でラッチした位相差になるように上記第１の分周カウンタをリセットするリセット生成手段とを有することを特徴とするクロック無瞬断切替装置。
2. 上記クロック監視部より出力される選択制御信号が変化した場合に有意となり、一定の時間になると無意となる信号を出力する第１の切替時間計数手段と、
   上記クロック監視部より出力される選択制御信号が変化した場合に有意となり、第１の切替時間計数手段の出力する信号が無意となり、さらに第２の分周カウンタが出力する分周クロックの１サイクル分遅延した時間になると無意となる信号を出力する第２の切替時間計数手段と、
   上記第２の切替時間計数手段が有意の信号を出力する場合に上記位相同期発振手段から出力されるクロックを選択し、上記第２の切替時間計数手段が無意の信号を出力する場合に上記第１の選択手段より出力されるクロックを選択する第２の選択手段を有することを特徴とする請求項１に記載のクロック無瞬断切替装置。
3. 上記第１の分周カウンタから出力される分周クロックの立ち上がりエッジを検出するエッジ検出手段と、
   上記エッジ検出手段より出力されるパルスが入力された場合に、第２の分周クロックの位相を上記位相同期発振手段から出力されるクロックで計数し、また上記位相を格納する位相差格納手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のクロック無瞬断切替装置。

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