JP3970474B2 - クロック信号発生回路及びそのクロック周波数調整方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック信号を発生するクロック信号発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
通信機器の如き、周波数精度の高いクロック信号を必要とする装置では、そのクロック信号を発生する為の源となる発振回路(例えば、水晶発振器)として、周波数精度の高いデバイスが用いられる。
しかしながら、このような周波数精度の高い発振回路は高価である為、製品価格もそれに応じて高くなるという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、比較的周波数精度の低い発振回路を用いていても、所望周波数のクロック信号を発生させることが出来るクロック信号発生回路及びそのクロック周波数調整方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明によるクロック信号発生回路は、定周波数信号の周波数を分周した周波数のクロック信号を出力するクロック信号発生回路であって、所定値を示す分周データが複数のアドレス各々に記憶されているメモリと、前記アドレスを所定周期毎に変更しつつ当該アドレスに記憶されている前記分周データを読み出すべく前記メモリを制御するメモリ制御回路と、前記定周波数信号のパルス数を計数して計数値を得てこの計数値が前記メモリから読み出された前記分周データと一致した時に前記計数値を初期値にリセットする分周カウンタと、前記メモリから読み出された前記分周データと前記計数値とが一致する度に論理レベルが反転する信号を生成しこれを前記クロック信号として出力する回路と、前記定周波数信号の周波数が所望の要求周波数よりも低い場合には前記メモリに記憶されている少なくとも1の前記分周データの値を小なる値に変更する一方、前記定周波数信号の周波数が前記要求周波数よりも高い場合には前記メモリに記憶されている少なくとも1の前記分周データの値を大なる値に変更する周波数調整回路と、を含む。
【0005】
又、本発明によるクロック周波数調整方法は、前記定周波数信号の周波数が所望の要求周波数よりも低い場合には前記メモリに記憶されている少なくとも1の前記分周データの値を小さくする一方、前記定周波数信号の周波数が前記要求周波数よりも高い場合には前記メモリに記憶されている少なくとも1の前記分周データの値を大きくする。
【0006】
【作用】
本発明においては、複数の分周データが記憶されているメモリから上記分周データの各々を順次繰り返し読み出し、この読み出された分周データと、発振回路が発生した定周波数信号のパルス数とが一致する度に論理レベルの反転する信号をクロック信号として出力するようにしている。よって、上記定周波数信号の周波数が所望の要求周波数よりも低い場合にはメモリに記憶されている少なくとも1の分周データの値を小さくし、高い場合にはメモリに記憶されている少なくとも1の分周データの値を大きくすべき調整を行えば、上記発振回路の周波数精度が低くても、要求精度を満たした所望周波数のクロック信号を発生させることが出来る。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明によるクロック信号発生回路の構成を示す図である。
図1において、PLL(phase locked loop)回路1は、発振回路としての水晶発振器2が発生した所定の定周波数を有する定周波数信号の周波数を逓倍したクロック信号CLKを生成してこれを出力する。
【0008】
分周回路3は、かかるクロック信号CLKの周波数を1/Nに分周したクロック信号を出力クロック信号として出力する。尚、分周回路3は、出力すべき上記出力クロック信号の周波数を、後述する各種分周設定信号に応じて微調整可能な構成となっている。
図2は、かかる分周回路3の内部構成を示す図である。
【0009】
図2において、分周カウンタ31は、上記クロック信号CLKのパルス数を計数して得たカウント値を比較器21に供給する。尚、分周カウンタ31は、かかる比較器21から、比較一致を示す例えば論理レベル"1"の比較結果信号CMPが供給されたときには、クロック信号CLKのエッジタイミングでそのカウント値を"0"にリセットする。アドレスカウンタ33は、かかる比較器21から、比較一致を示す論理レベル"1"の比較結果信号CMPが供給される度にそのカウント値を"1"だけカウントアップする。アドレスカウンタ33は、そのカウント値が"n−1"に到達したら、次のカウントアップ動作にてカウント値を初期値、例えば"0"に戻し、そこから再びカウントを続ける。セレクタ34は、論理レベル"0"の分周設定イネーブル信号が供給された場合は上記アドレスカウンタ33のカウント値をメモリアドレスADとしてメモリ35に供給する一方、論理レベル"1"の分周設定イネーブル信号が供給された場合には、外部供給された分周設定アドレスを上記メモリアドレスADとしてメモリ35に供給する。メモリ35は、分周データ書込信号に応じて、上記メモリアドレスADにて示される番地に上記分周データを書き込む。更に、メモリ35は、上記メモリアドレスADにて示される番地に記憶されている分周データを読み出してこれを比較器32に供給する。尚、メモリ35は、電源OFF時においてもその記憶内容が保持される不揮発性のメモリである。比較器32は、上記メモリ35から読み出された分周データと、上記分周カウンタ31のカウント値とを比較して、両者が一致した場合には論理レベル"1"、不一致である場合には論理レベル"0"の比較結果信号CMPを発生し、これを上記分周カウンタ31、上記アドレスカウンタ33、及びイネーブルラッチ36の各々に供給する。イネーブルラッチ36及びインバータ37は、論理レベル"1"の比較結果信号CMPが供給される度に、クロック信号CLKのエッジタイミングにてその論理レベルが反転する信号を生成し、これを出力クロック信号として出力する。
【0010】
尚、図1及び図2に示されるクロック信号発生回路では、所望周波数の出力クロック信号を発生させるべく、予め、分周回路3におけるクロック分周数を任意の数に初期設定しておく。
例えば、上記クロック信号CLKとして要求される要求周波数fPの1/6の周波数、すなわち(1/6)・fPなる周波数の出力クロック信号を発生させたい場合には、図3に示されるが如く、メモリ35の番地0〜番地3各々に、クロック分周数"6"を決定する分周データとして"2"を書き込んでおくのである。
【0011】
かかる初期設定が終了したら、次に、クロック信号発生回路に対してクロック周波数の微調整を行う。尚、かかる微調整は、例えば、工場出荷時における検査・調整工程において実施する。
図4は、かかる微調整を実施する際のシステム構成の一例を示す図である。
図4に示されるように、図1及び図2に示されるが如き内部構成を有するクロック信号発生回路100に、本発明によるクロック周波数調整方法に従ってクロック周波数の調整を行うクロック周波数調整装置200が接続される。
【0012】
先ず、クロック周波数調整装置200は、論理レベル"1"の分周設定イネーブル信号をクロック信号発生回路100に供給する。これにより、クロック信号発生回路100のセレクタ34は、クロック周波数調整装置200から供給された分周設定アドレスをメモリアドレスADとしてメモリ35に供給することになる。
【0013】
次に、クロック周波数調整装置200は、クロック信号発生回路100のPLL回路1から出力されたクロック信号CLKを取り込んで、その周波数を測定する。
この際、測定されたクロック信号CLKの周波数が要求周波数fPと略一致した場合には、周波数の調整をする必要が無いので、クロック周波数調整装置200は、その動作を終了する。
【0014】
一方、測定されたクロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも低い、例えば要求周波数fPの11/12である場合には、クロック周波数調整装置200は、図5に示されるが如くメモリ35の番地3に記憶されている分周データのみを"1"に書き換えるべく、分周データ、分周設定アドレス及び分周データ書込信号各々を分周回路3に供給する。すなわち、メモリ35に記憶されている分周データの値を"2"から"1"に減少させるのである。
【0015】
又、測定されたクロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも高い、例えば要求周波数fPの13/12である場合には、クロック周波数調整装置200は、図6に示されるが如くメモリ35の番地3に記憶されている分周データのみを"3"に書き換えるべく、分周データ、分周設定アドレス及び分周データ書込信号各々を分周回路3に供給する。すなわち、メモリ35に記憶されている分周データの値を"2"から"3"に増大させるのである。
【0016】
上述した如きクロック周波数の微調整が終了すると、クロック周波数調整装置200がはずされ、分周回路3のセレクタ34には論理レベル"0"の分周設定イネーブル信号が固定供給される。つまり、セレクタ34は、アドレスカウンタ33のカウント値をメモリアドレスADとしてメモリ35に供給するようになるのである。
【0017】
以下に、かかるクロック周波数の微調整が為されたクロック信号発生回路の動作について説明する。尚、アドレスカウンタ33は、"0"〜"3"を循環してカウントする4進カウンタであるとする。
図7は、水晶発振器2及びPLL回路1にて生成されたクロック信号CLKの周波数が要求周波数fPと略一致している場合での分周回路3の内部動作タイミングを示す図である。
【0018】
クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPと略一致している場合には、図3に示される形態にてメモリ35内に分周データが書き込まれているので、図7に示されるように、メモリ35から読み出される分周データは常に"2"である。よって、比較器32は、分周カウンタ31のカウント値が"2"に到達する度に論理レベル"0"から"1"へと推移する比較結果信号CMPを図7に示されるように出力する。従って、イネーブルラッチ36は、図7に示されるように、その2周期分の長さがクロック信号CLKの12パルス分、つまり1周期の長さがクロック信号CLKの6パルス分となる出力クロック信号を出力することになる。
【0019】
このように、クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPと略一致している場合には、このクロック信号CLKをそのまま6分周すれば、(1/6)・fPなる周波数の出力クロック信号を発生させることが出来る。
一方、図8は、上記クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPの11/12、すなわち、(fP・11/12)である場合における分周回路3の内部動作タイミングを示す図である。
【0020】
この際、メモリ35内には図5に示される形態にて分周データが書き込まれているので、このメモリ35から読み出される分周データは、図8に示されるように、アドレスカウンタ33のカウント値(メモリアドレスAD)が"0"〜"2"である場合は"2"、そのカウント値が"3"である場合には"1"となる。よって、比較器32は、メモリ35から読み出される分周データが"2"である期間中は、分周カウンタ31のカウント値が"2"に到達する度に論理レベル"0"から"1"へと推移する比較結果信号CMPを出力する。ところが、メモリ35から読み出された分周データが"1"である期間中は、比較結果信号CMPは、図8に示されるが如く分周カウンタ31のカウント値が"1"に到達した時点で論理レベル"0"から"1"へと推移する。従って、イネーブルラッチ36は、図8に示されるように、その2周期分の長さがクロック信号CLKの11パルス分となる出力クロック信号を生成することになる。この際、クロック信号CLKの周波数は、その要求周波数fPよりも低い周波数(fP・11/12)なので、出力クロック信号の1周期の平均長TAは、
となり、
その周波数は、(1/6)・fPとなる。
【0021】
よって、例え、クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも低い周波数(fP・11/12)であっても、(1/6)・fPなる周波数を有する出力クロック信号を得ることが出来るのである。
又、図9は、上記クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPの13/12、すなわち、(fP・13/12)である場合における分周回路3の内部動作タイミングを示す図である。
【0022】
この際、メモリ35内には図6に示される形態にて分周データが書き込まれているので、このメモリ35から読み出される分周データは、図9に示されるが如くアドレスカウンタ33のカウント値(メモリアドレスAD)が"0"〜"2"である場合は"2"、そのカウント値が"3"である場合には"3"となる。よって、比較器32は、メモリ35から読み出される分周データが"2"である期間中は、図9に示されるように、分周カウンタ31のカウント値が"2"に到達する度に論理レベル"0"から"1"へと推移する比較結果信号CMPを出力する。ところが、メモリ35から読み出された分周データが"3"である期間中は、図9に示されるように、分周カウンタ31のカウント値が"3"に到達するまで論理レベル"0"から"1"へと推移しない。従って、イネーブルラッチ36は、図9に示されるように、その2周期分の長さがクロック信号CLKの13パルス分となる出力クロック信号を生成することになる。この際、クロック信号CLKの周波数は、その要求周波数fPよりも高い周波数(fP・13/12)なので、出力クロック信号の1周期の平均長TAは、
となり、
その周波数は、(1/6)・fPとなる。
【0023】
よって、例え、クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも高い周波数(fP・13/12)であっても、(1/6)・fPなる周波数を有する出力クロック信号を得ることが出来るのである。
以上の如く、本発明によれば、発振回路の精度が低い為に、この発振回路が発生する定周波数信号の周波数が要求周波数に対してズレていても、かかる定周波数信号に基づいて所望周波数のクロック信号を発生させることが可能となる。
【0024】
尚、上記実施例においては、アドレスカウンタ33を4進カウンタとして、メモリ35の番地0〜3に分周データを記憶させるようにしているが、かかる構成に限定されるものではない。要するに、アドレスカウンタを用いて、メモリ35の番地0〜番地(n−1)の各々に分周データを記憶するようにすれば良いのである。この際、分周データを記憶すべく用意されるメモリ35の番地の数、並びに、その番地各々に記憶する分周データを適切に設定すれば、発振回路の周波数精度に拘わらず、この発振回路が発生した定周波数信号に基づいて様々な周波数のクロック信号を生成することが可能になる。
【0025】
又、上記実施例においては、メモリ35の番地3に記憶されている分周データのみを増大又は減少させるようにしているが、クロック信号CLKの精度に応じて複数の分周データの値を増大又は減少させるようにしても良い。要するに、クロック信号CLKの周波数が所望の要求周波数fPよりも低い場合にはメモリ35に記憶されている少なくとも1の分周データの値を小さくし、クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも高い場合には、メモリ35に記憶されている少なくとも1の分周データの値を大きくすれば良いのである。
【0026】
又、上記実施例においては、クロック周波数の微調整を、工場出荷時での検査・調整行程においてのみで実施するようにしているが、通常の動作時において定期的に実施するようにしても構わない。
図10は、かかる点に鑑みて為されたネットワークシステムの構成を示す図である。
【0027】
図10において、インターネット又はLAN(local area network)等からなるネットワーク200上には、標準時刻を提供する時計サーバ300、並びに、上記図1及び図2に示される内部構成を有するクロック信号発生回路100を搭載した端末装置400が接続されている。
端末装置400には、上記クロック信号発生回路100で発生した出力クロック信号に基づいて時刻の計時を行う時計回路101、各種端末機能を実施させる為の入出力装置102、及び上記ネットワーク200との双方向通信を確立するインターフェース回路103が設けられている。更に、かかる端末装置400には、ROM104に記憶されているソフトウェアに従って上記クロック信号発生回路100、時計回路101、入出力装置102及び接続インターフェース回路103各々を制御するCPU105が設けられている。
【0028】
端末装置400は、上記時計回路101にて計時された時刻を絶対時間として用いることにより、各種の情報管理を行うようにしている。この際、端末装置400では、上記時計回路101自体の計時の"遅れ"又は"進み"具合を定期的に微調整する。
図11は、かかる微調整を行うべく、ROM104に記憶されているソフトウェアに従ってCPU105が実行する時計調整サブルーチンを示す図である。
【0029】
図11において、先ず、CPU105は、ネットワーク200にアクセスを行うことにより時計サーバ300から標準時刻の提供を受け、これを内蔵レジスタX(図示せぬ)に記憶させる(ステップS1)。次に、CPU105は、時計回路101が計時した時刻を取り込み、これを内蔵レジスタY(図示せぬ)に記憶させる(ステップS2)。次に、CPU105は、これら内蔵レジスタX及びY各々に記憶されている時刻が互いに同一であるか否かの判定を行う(ステップS3)。ステップS3において、両者が同一時刻ではないと判定されると、CPU105は、メモリ35の例えば番地3に記憶されている分周データを読み出し、これを内蔵レジスタZ(図示せぬ)に記憶させる(ステップS4)。次に、CPU105は、内蔵レジスタXに記憶されている時刻が、内蔵レジスタYに記憶されている時刻よりも大であるか否かの判定を行う(ステップS5)。すなわち、ステップS5では、時計サーバ300から提供された標準時刻に対して時計回路101の計時時刻が遅れているか否かの判定が為されるのである。
【0030】
かかるステップS5において、内蔵レジスタXに記憶されている時刻の方が大である、すなわち、時計サーバ300から提供された標準時刻に対して時計回路101の計時時刻が遅れていると判定された場合、CPU105は、内蔵レジスタZに記憶されている分周データの値から1を減算した値を、この内蔵レジスタZに上書きする(ステップS6)。
【0031】
一方、上記ステップS5において、内蔵レジスタXに記憶されている時刻の方が小である、すなわち、時計サーバ300から提供された標準時刻に対して時計回路101の計時時刻が進んでいると判定された場合、CPU105は、上記内蔵レジスタZに記憶されている分周データの値に1を加算した値を、この内蔵レジスタZに上書きする(ステップS7)。
【0032】
上記ステップS6又はS7の実行後、CPU105は、上記内蔵レジスタZに記憶されている内容を新たな分周データとして、上記ステップS4にて読み出しを行ったメモリ35の番地(例えば、メモリ35の番地3)に上書きする(ステップS8)。
このように、時計回路101の計時時刻が標準時刻に対して進んでいる場合には、上記ステップS7及びS8の実行により、メモリ35に記憶されている分周データの値を増加させている。これにより、クロック信号発生回路100が発生する出力クロック信号の周波数は低くなり、結果として、時計回路101での"計時進み"が補正されるのである。
【0033】
一方、時計回路101の計時時刻が標準時刻に対して遅れている場合には、上記ステップS6及びS8の実行により、メモリ35に記憶されている分周データの値を減少させている。これにより、クロック信号発生回路100が発生する出力クロック信号の周波数が高くなり、結果として時計回路101の"計時遅れ"が補正されるのである。
【0034】
上記ステップS8の実行後、又は、上記ステップS3において内蔵レジスタX及びY各々に記憶されている時刻が互いに同一であると判定された場合、CPU105は、この時計調整サブルーチンを抜けて、端末装置の主動作を制御するメインフローの実行に戻る。
図11に示される時計調整サブルーチンは、上記メインフローの実行中において所定時間経過毎に定期的に実施される。
【0035】
よって、例え、クロック信号発生回路100に搭載されている発振回路(水晶発振器2)の周波数精度が低いものであっても、このクロック信号発生回路100から出力される出力クロック信号の周波数精度は高くなり、それ故に、時計回路101からは正確な時刻計時が為されるようになる。
尚、上記実施例においては、分周回路3のメモリ35として不揮発性メモリを用いるようにしているが、本発明によるクロック信号発生回路を搭載する装置によっては、必ずしも不揮発性メモリを使用する必要はない。要するに、電源がON状態になる度に、図3に示されるが如き初期設定、並びに図5又は図6に示されるが如き微調整を実施するような装置に搭載するならば、メモリ35をレジスタ等で代用しても構わないのである。
【0036】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によるクロック信号発生回路は、定周波数信号の周波数を分周した周波数のクロック信号を出力するクロック信号発生回路であって、複数の分周データが記憶されているメモリと、かかるメモリに記憶されている分周データの各々を順次繰り返し読み出すべく制御するメモリ制御回路と、上記定周波数信号のパルス数を計数して計数値を得てこの計数値が上記メモリから読み出された分周データと一致したらその計数値を初期値にリセットする分周カウンタと、上記メモリから読み出された分周データと上記計数値とが一致する度に論理レベルが反転する信号をクロック信号として出力する回路と、からなる構成となっている。
【0037】
従って、上記定周波数信号が所望の要求周波数よりも低い場合には上記メモリに記憶されている少なくとも1の分周データの値を小さくし、かかる要求周波数よりも高い場合にはメモリに記憶されている少なくとも1の分周データの値を大きくすべき調整を行えば、例え、上記定周波数信号を発生する発振回路として周波数精度の低いものが用いられていても、要求精度を満たした所望周波数のクロック信号を発生させることが出来る。
【0038】
よって、本発明によれば、クロック発生源である発振回路として比較的精度の低い安価なものを用いることが可能となるので、製品の低価格化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるクロック信号発生回路の構成を示す図である。
【図2】本発明によるクロック信号発生回路における分周回路3の内部構成を示す図である。
【図3】初期設定によって分周回路3のメモリ35に書き込まれた分周データの一例を示す図である。
【図4】本発明によるクロック信号発生回路100に対して微調整を実施する際のシステム構成の一例を示す図である。
【図5】クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも低い場合に、クロック周波数の微調整によって書き換えられたメモリ35の記憶内容の一例を示す図である。
【図6】クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも高い場合に、クロック周波数の微調整によって書き換えられたメモリ35の記憶内容の一例を示す図である。
【図7】クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPと一致している場合における、分周回路3の内部動作を示すタイムチャートである。
【図8】クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも低い場合における、分周回路3の内部動作を示すタイムチャートである。
【図9】クロック信号CLKの周波数が要求周波数fPよりも高い場合における、分周回路3の内部動作を示すタイムチャートである。
【図10】本発明によるクロック信号発生回路100を搭載した端末装置400を含むネットワークシステムの構成を示す図である。
【図11】図10に示される端末装置400のCPU105によって実行される時計調整サブルーチンを示す図である。
【主要部分の符号の説明】
1 PLL回路
2 水晶発振器
3 分周回路
31 分周カウンタ
32 比較器
33 アドレスカウンタ
34 セレクタ
35 メモリ
36 イネーブルラッチ
100 クロック信号発生回路
Claims (3)
- 定周波数信号の周波数を分周した周波数のクロック信号を出力するクロック信号発生回路であって、
所定値を示す分周データが複数のアドレス各々に記憶されているメモリと、
前記アドレスを所定周期毎に変更しつつ当該アドレスに記憶されている前記分周データを読み出すべく前記メモリを制御するメモリ制御回路と、
前記定周波数信号のパルス数を計数して計数値を得てこの計数値が前記メモリから読み出された前記分周データと一致した時に前記計数値を初期値にリセットする分周カウンタと、
前記メモリから読み出された前記分周データと前記計数値とが一致する度に論理レベルが反転する信号を生成しこれを前記クロック信号として出力する回路と、
前記定周波数信号の周波数が所望の要求周波数よりも低い場合には前記メモリに記憶されている少なくとも1の前記分周データの値を小なる値に変更する一方、前記定周波数信号の周波数が前記要求周波数よりも高い場合には前記メモリに記憶されている少なくとも1の前記分周データの値を大なる値に変更する周波数調整回路と、を含むことを特徴とするクロック信号発生回路。 - 前記メモリ制御回路は、前記メモリから読み出された前記分周データと前記計数値とが一致する度に前記アドレスの変更を行うことを特徴とする請求項1記載のクロック信号発生回路。
- 定周波数にて発振する定周波数信号を発生する発振回路と、所定値を示す分周データが複数のアドレス各々に記憶されているメモリと、前記アドレスを所定周期毎に変更しつつ当該アドレスに記憶されている前記分周データを読み出すべく前記メモリを制御するメモリ制御回路と、前記定周波数信号のパルス数を計数して計数値を得てこの計数値が前記メモリから読み出された前記分周データと一致した時に前記計数値を初期値にリセットする分周カウンタと、前記メモリから読み出された前記分周データと前記計数値とが一致する度に論理レベルの反転する信号をクロック信号として出力する回路と、からなるクロック信号発生回路のクロック周波数を調整する方法であって、
前記定周波数信号の周波数が所望の要求周波数よりも低い場合には前記メモリに記憶されている少なくとも1の前記分周データを小さくする一方、前記定周波数信号の周波数が前記要求周波数よりも高い場合には前記メモリに記憶されている少なくとも1の前記分周データを大きくすることを特徴とするクロック周波数調整方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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