JP4256491B2 - 位相制御ループを具える集積回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、周波数が制御入力端子に供給される電圧によって制御可能な信号を供給する出力端子を有している発振器と、入力端子が前記発振器の出力端子に接続され、出力端子が前記入力端子に供給される信号の周波数に対して分周された周波数の信号を供給する分周器と、一方の入力端子が基準信号を受信し、他方の入力端子が前記分周器の出力信号を受信する2つの入力端子及び前記発振器の制御入力端子に接続された出力端子を有している位相比較器とを具えている位相制御ループを有するアセンブリを含む集積回路に関するものである。
【0002】
本発明は周波数がお互いに逓倍関係にあり、信号転換部が完全に同相となる2つの信号を必要とする際に適用することができる。特に、ラインクロック信号から画素周波数を生成するための液晶スクリーン用のインタフェース回路に適用することができる。
【0003】
【従来の技術】
信号転換部が同相となる2つの信号を発生する回路は米国特許第5,036,297号から既知である。この文献に記載されているような回路では、発振器にタップ付きの遅延線を後続させ、タップの1つが選択回路によって或る基準信号と発振器の出力信号との位相比較結果の関数として選定されるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は一方の信号の周波数が他方の信号の周波数の倍数となり、これらの信号の転換部が完全に同相となり、且つ信号の周波数が変化してもクロックに対する移相量が一定のままとなる2つの信号を供給する集積回路を提供することにある。移相は理想的には次のような特性を有するようにすべきである。即ち、移相量が0°〜360°の範囲内でプログラム可能で、数10年の頻度で良好に作動し、且つ位相雑音を引き起こさないようにすべきである。このようなことは、遅延線を用いる従来のアセンブリでは、周波数が変化する場合に変更しなければならない或る所定の時間偏移を伴うことになる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は冒頭にて述べた種類の集積回路において、前記アセンブリがさらに、前記発振器の出力端子に接続された入力端子及び該入力端子における信号に対して移相された信号を供給する出力端子を有している移相器と、該移相器の出力端子に接続されたクロック入力端子及び前記分周器の出力端子に接続された信号入力端子を有している再同期化モジュールとを具えていることを特徴とする。
【0006】
本発明の好適例では、再同期化モジュールをD形フリップフロップとする。
【0007】
さらに本発明の他の好適例では、前記再同期化モジュールが第1のD形フリップフロップと、これと同じタイプの第2のフリップフロップとを具え、前記第2フリップフロップのクロック入力端子が前記第1フリップフロップのクロック信号と同じクロック信号をインバータでの反転後に受信し、前記第1フリップフロップの信号入力端子が前記モジュールの入力端子を構成し、前記第2フリップフロップの出力端子が前記モジュールの出力端子を構成し、前記第1フリップフロップの出力端子がマルチプレクサを介して前記第2フリップフロップのデータ入力端子に接続され、前記マルチプレクサがディジタル位相制御入力信号によって制御されて、該マルチプレクサが前記第1フリップフロップの信号入力端子に供給される入力信号か、前記第1フリップフロップの出力端子からの信号のいずれかを選択して、前記第2フリップフロップの入力端子に供給するようにする。
【0008】
前記移相器によって行われる移相量をプログラム可能とし、該移相量の大きさが前記移相器の制御入力端子に供給される制御信号によって制御されるようにするのが有利である。
【0009】
前記発振器が、主信号と、該主信号に対してπ/2だけ移相された付加信号との2成分を有する信号を供給する二重の出力端子を有し、且つ移相量がプログラム可能である前記移相器が前記発振器の二重の出力端子に接続された二重の入力端子を有するようにするのが好適である。
【0010】
さらに、前記プログラム可能な移相器が、それぞれ2つの入力端子と1つの出力端子とを有している第1及び第2の乗算器と、前記第1乗算器の出力端子及び前記第2乗算器の出力端子にそれぞれ接続された2つの入力端子を有している加算器とを具え、前記2つの各乗算器の第1入力端子が相俟って前記移相器の二重の入力端子を構成し、前記各乗算器の各第2入力端子がディジタル制御ワードを受信するようにし、これら2つのディジタル制御ワードの値を、これらの値をそれぞれ自乗した和が一定となるような値とし、前記各乗算器には、該乗算器の第1入力端子における信号に該乗算器の第2入力端子に供給されるディジタル制御ワードの値を逓倍して得られる信号を供給する手段を設けるのが有利である。
【0011】
制御ワードのフォーマットをNビットとする移相器では、前記ディジタル制御ワードのフォーマットをNビットとし、前記各乗算器が、N−1ビットのうちの1つのビットで各々が制御されるN−1個のスイッチから成る切替段と、前記加算器の出力端子に接続され、且つ前記ビットの残余ビットによって制御される反転モジュールと、入力端子に配置され、且つ前記各スイッチの前に配置されるN−1個の増幅器とを具え、前記各増幅器の利得が、対応するスイッチを制御する前記制御ワードにおけるビットの重みに比例するようにするのが有利である。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1に示した集積回路10は位相制御ループ7を有するアセンブリを具えている。この位相制御ループは次のようなものを具えている。即ち、
−周波数が接続ライン8によって供給される電圧により調整自在であり、且つ出力端子が主信号P1と、この主信号に対してπ/2だけ移相された付加信号P2との2成分を有する発振信号を送出する発振器3。このような信号を供給し得る発振器は当業者に既知であり、図1の頂部にブロック回路図で示すように、対称又は平衡信号を供給すると共に互いに交差結合で、即ち対称信号がループ内で互いに逆に供給されるように縦続接続される“B.I”にて示した2つの積分器によって構成することができる。発振器3の周波数は接続ライン8にて2つの各積分器に供給される信号によって制御される。第1及び第2積分器の各出力端子にはπ/2だけ移相された2つの信号P1及びP2が現われる;
−信号P1を1/Rに分周する分周器4;
−基準信号CKREFに接続される一方の入力端子と分周器4の出力端子に接続される他方の入力端子との2つの入力端子に供給される信号の位相を比較する位相比較器1。この位相比較器の出力電圧は発振器3の周波数を制御するために低域通過フィルタ2を経て接続ライン8へと供給される。
【0013】
位相制御ループを具えている上記アセンブリは移相回路5も具えており、この移相回路の移相量はディジタル制御信号d−Phによってプログラム可能である。この移相器5は、発振器3の出力信号P1及びP2を受信する2重の入力端子を有しており、その出力端子CKNOに入力信号P1/P2に対して移相された信号を供給し、この移相の大きさは制御信号d−Phによって制御される。このような移相回路については後に詳細に説明する。
【0014】
再同期化モジュール6は移相回路5の出力端子に接続されたクロック入力端子“clk”と、分周器4の出力端子に接続された“data”(データ)信号入力端子と、制御信号d−Ph用の入力端子とを有している。モジュール6の出力はアセンブリの出力CKREFOを構成する。このモジュール6用の回路としては通常のD形フリップフロップが適しており、この場合には制御信号d−Phは用いられない。それでも、このモードにてD形フリップフロップを用いるよりももっと有利な回路について後に詳細に説明する。
【0015】
図2は図1の移相器5に好適なプログラム可能な移相器を示す。このようなプログラム可能な移相器は可変量だけ移相すべき入力信号を受信するための2重の第1入力端子を有しており、斯かる入力信号は周波数が同じであるも、例えばA・cosωt及びA・sinωtの形態で互いに90°移相された2つの信号、即ちVin及びVin+π/2で構成される。C及びSで示した2重の第2入力端子はディジタル制御信号を受信し、移相器の出力端子Vout は入力信号に対して、前記制御信号によって規定される移相量Φを有するA′・cos(ωt−Φ)の出力信号を供給する。
【0016】
入力端子Vinは第1乗算器20の入力端子に接続され、入力端子Vin+π/2は第2乗算器30の入力端子に接続されている。第1乗算器20の出力端子は、その入力端子にて受信された信号Vin=A・cosωtをV・cos(Φ)(ここに、Φは所望する移相量であり、Vは一定値である)に相当するディジタル値Cで逓倍して得られる信号を供給する。第2乗算器30の出力端子は、信号Vin+π/2をV・sin(Φ)に相当するディジタル値Sで逓倍した信号を供給する。C及びSの値はV・cos(Φ)及びV・sin(Φ)にそれぞれ等しいから、これらを自乗した和は一定である(sin2 +cos2 =1であるから)。移相器は加算器40も具えており、この加算器の第1入力端子は第1乗算器20の出力端子に接続され、第2入力端子は第2乗算器30の出力端子に接続されており、この加算器はその第1及び第2入力端子にて受信された信号の和から、出力端子Vout に移相された信号A・V・cos(ωt−Φ)を供給する。
【0017】
図3は図2の乗算器20の構成を示すブロック図であり、乗算器30も同じように構成される。ここでは、制御ワードCは例えば4ビットS0,S1,S2,S3とする。この乗算器は次のような構成要素を具えている。即ち、
−3ビットS1,S2,S3によって制御される3つのスイッチから成る切替段21;
−各々が前記スイッチの1つに接続される3つの入力端子と1つの出力端子とを有している加算器22;
−入力端子が加算器22の出力端子に接続され、出力端子が乗算器の出力端子Vmultを構成し、ビットS0の値に応じて信号を反転したり、しなかったりする反転モジュール23;
−乗算器を構成するアセンブリの入力端子に配置され、各々が乗算器の入力信号Vinを受信し、各出力信号が切替段21の3つスイッチのうちの1つで制御される3個の増幅器から成る増幅段24。この増幅段のi番目の増幅器(i=1〜3)の利得は、後続するスイッチを制御するコードワードにおけるビットの重みに比例させる。
【0018】
図4の回路は図1の再同期化モジュール6を実現するのに好適な簡単なフリップフロップを示す。このようなフリップフロップでは状態の変化を予想することができず、クロック信号“clk”のエッジがデータ信号“data”のエッジとおおよそ一致となる場合に、信号エッジが欠落することがある。図4のアセンブリはD形フリップフロップと同じ入力端子及び出力端子、即ち図1の“data”入力端子に相当する再同期化データ入力端子“data”と、図1の“clk”入力端子に相当するクロック入力端子“clk”と、図1の出力端子CKREFOに相当する出力端子CKREFOとを有している。これはD形の第1フリップフロップ63と、同じタイプの第2フリップフロップ65とを具えている。フリップフロップ63のクロック入力端子はインバータ61での反転後にクロック信号“clk”を受信する。フリップフロップ65のクロック入力端子はインバータ62での第2反転後に同じクロック信号を受信する。フリップフロップ63の信号入力端子はデータ入力端子“data”に接続される。フリップフロップ65の出力端子は出力端子CKREFOに接続され、このフリップフロップ65の入力端子はマルチプレクサ64の出力端子に接続されている。マルチプレクサ64は、それが“data”入力信号か、フリップフロップ63からの信号Q1のいずれかを選択するようにディジタル制御入力d−Phによって制御される。“data”信号は先ずクロックの立下がりエッジでフリップフロップ63にて同期がとられて信号Q1を発生し、次いでこの信号Q1はクロックの立上がりエッジでフリップフロップ65にて再同期がとられる。2つの信号“data”と“clk”が一致しない場合には、制御信号d−Phの特定の値でマルチプレクサ64がフリップフロップ65によって再同期させる“data”信号を選定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】位相制御ループを有するアセンブリを具えている本発明による集積回路を示すブロック図である。
【図2】プログラム可能な移相器の例を示すブロック図である。
【図3】図2のプログラム可能移相器における乗算器の例を示すブロック図である。
【図4】再同期化モジュールの例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 位相比較器
2 低域通過フィルタ
3 発振器
4 分周器
5 移相器
6 再同期化モジュール
7 位相制御ループ
10 集積回路
Claims (4)
- 周波数が制御入力端子に供給される電圧によって制御可能な信号を供給する出力端子を有している発振器と、
入力端子が前記発振器の出力端子に接続され、出力端子が前記入力端子に供給される信号の周波数に対して分周された周波数の信号を供給する分周器と、
一方の入力端子が基準信号を受信し、他方の入力端子が前記分周器の出力信号を受信する2つの入力端子及び前記発振器の制御入力端子に接続された出力端子を有している位相比較器と
前記発振器の出力端子に接続された入力端子及び該入力端子における信号に対して移相された信号を供給する出力端子を有している移相器と、
を具えている位相制御ループを有するアセンブリを含む集積回路において、
前記移相器が、該移相器の前記入力端子における前記信号に与えられる移相量を決めるディジタル制御信号を受信する端子を有し、
前記アセンブリがさらに、前記移相器からの出力信号を受信するクロック入力端子、前記分周器からの出力信号を受信するデータ入力端子及び該データ入力端子におけるデータ信号と同一であり、前記クロック入力端子における信号と同期している信号を出力する出力端子を有している再同期化モジュールを具えていること、
を特徴とする位相制御ループを具える集積回路。 - 前記再同期化モジュールが、
インバータを介して前記クロック入力端子に接続された第1フリップフロップのクロック入力端子、前記データ入力端子に接続された第1フリップフロップのデータ入力端子及び出力信号を供給する出力端子を有するD形の第1フリップフロップと、
インバータを介して前記第1フリップフロップのクロック入力端子に接続された入力端子、データ入力端子および前記信号を供給する出力端子を有するD形の第2フリップフロップと、
前記ディジタル制御信号によって、前記データ信号あるいは前記第1フリップフロップからの出力信号のいずれかを前記第2フリップフロップのデータ入力端子に供給するように制御可能なマルチプレクサと、
を具えることを特徴とする請求項1に記載の集積回路。 - 前記発振器が、主信号を供給する出力端子と、該主信号に対してπ/2だけ移相された付加信号を供給する出力端子をと有し、前記移相器が、
前記主信号に第1のディジタル制御ワードを乗算する第1乗算器と、
前記付加信号に第2のディジタル制御ワードを乗算する第2乗算器と、
前記第1及び第2乗算器の出力信号を加算する加算器と、
を具え、前記第1及び第2のディジタル制御ワードが、これらの値をそれぞれ自乗した和が一定となるような値とすること、
を特徴とする請求項1に記載の集積回路。 - 前記第1のディジタル制御ワード及び前記第2のディジタル制御ワードのフォーマットをNビットとし、前記各乗算器が、
前記第1のディジタル制御ワード及び前記第2のディジタル制御ワードのN−1ビットのうちの1つのビットで各々が制御されるN−1個のスイッチから成る切替段と、
前記加算器の出力端子に接続され、且つ前記ビットの残余ビットによって制御される反転モジュールと、
前記各スイッチの入力端子の前に配置されるN−1個の増幅器と、を具え、前記各増幅器の利得が、対応するスイッチを制御する前記第1のディジタル制御ワード及び前記第2のディジタル制御ワードにおけるビットの重みに比例するようにしたこと、
を特徴とする請求項3に記載の集積回路。
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