JP5308510B2 - 位相調整回路 - Google Patents

Description

本発明は、入力されるクロックなどを位相調整の基準となるクロックとしたとき、この位相基準クロックに対して所定の位相差を持つ位相調整クロックを生成、出力する位相調整回路の改良に関する。

一般に、Ｄｕｔｙ５０％のクロックを生成する場合、Ｄｕｔｙ５０％が必要となるクロック周波数の倍周波数のクロックを生成し、そのクロックを２分周回路で分周して、Ｄｕｔｙ５０％のクロックを生成する手法が最も簡単な手法として知られている。

しかしながら、２分周回路の出力クロックの位相状態は、２分周回路の初期状態に起因して、相互に位相が１８０°異なる２状態が存在する。このため、位相基準クロックに対して所定の位相差を持つ位相調整クロックを生成する位相調整回路において前記手法を適用したときには、２分周回路から出力されるクロックの位相は、この２分周回路の初期状態に応じて前記２状態のうち何れか一方の位相となって、位相基準クロックに対して不確定となり、このため、位相調整回路の立ち上げ時毎に位相基準クロックに対する位相調整クロックの位相差が１８０°変化してしまう可能性がある。尚、位相基準クロックの２倍周波数のクロックを生成したとき、そのクロックは、位相基準クロックに対して２つの位相の位置に立ち上がりエッジを持つので、仮にリセット制御などにより２分周回路の初期状態を揃えても、何れの位相位置の立ち上がりエッジが先に入力されるかによって、位相基準クロックに対する２分周回路の出力位相は異なってしまう。

このように位相基準クロックに対して２分周回路の出力位相が不確定となる問題を解決するため、従来では、２分周回路の出力クロックと位相基準クロックとの位相比較を行い、その位相比較結果が所望の位相関係でない場合には２分周回路の出力位相を反転させることにより、位相基準クロックと２分周回路の出力クロックとの位相関係を一定に保っている。以下、この従来の手法を用いたＤｕｔｙ５０％の位相調整クロックを生成出力する位相調整回路の構成を、図１０に示して、説明する。

図１０に示すように、Ｄｕｔｙ５０％の位相調整クロックを生成する位相調整回路は、位相基準クロック１の２倍周波数の多相クロック生成する多相クロック生成回路１０と、前記多相クロックの１つを位相選択信号２に基づき選択し、選択クロック３として出力する選択回路２０と、選択クロック３を２分周して位相調整クロック４として出力する位相反転機能を有する２分周回路５０と、位相基準クロック１と位相調整クロック４との位相関係が位相選択信号２に基づいた位相関係になるように、位相反転機能を有する２分周回路５０の出力位相を制御する位相制御回路７０とにより構成されている。

更に、図１０において、位相反転機能を有する２分周回路５０は、選択クロック３を２分周して２分周選択クロック５２を出力する２分周回路５１と、２分周選択クロック５２の反転クロックを生成するインバータ５３と、２分周選択クロック５２とその反転クロックの何れかを選択し、位相調整クロック４として出力する選択回路５４とにより構成されている。

また、位相制御回路７０は、位相基準クロック１と２分周選択クロック５２との位相比較を行い、２分周選択クロック５２の位相基準クロック１に対する位相が０°〜１８０°の範囲にあるか、１８０°〜３６０°の範囲にあるかを判定する位相比較部７１と、その比較結果が位相選択信号２に基づいた位相範囲になっている場合は、２分周選択クロック５２を、そうでない場合は２分周選択クロック５２の反転クロックを選択して位相調整クロック４として出力するように選択回路５４を制御する制御部７２とにより構成されている。

次に、図１０に示したＤｕｔｙ５０％の位相調整クロック４を生成する位相調整回路の動作について説明する。ここでは、多相クロック生成回路１０は、４相の多相クロック生成回路を例として説明する。

先ず、４相の多相クロック生成回路１０は、位相基準クロック１の２倍周波数の４相クロックを生成する。次に、位相選択信号２に基づいて４相クロックの１つを選択クロック３として選択回路２０で選択する。ここで４相クロックは、位相基準クロック１の半周期を４等分した位相間隔のクロックになっており、位相選択信号２を切り替えることにより、４階調の位相調整が可能となる。尚、図１１には、位相基準クロック１、４相クロック及び４相クロックのうち記号[１]のクロックを選択した場合の選択クロック３の例を示している。

次に、選択回路２０で選択された選択クロック３は、２分周回路５１で２分周され、２分周選択クロック５２を生成する。ここで、２分周選択クロック５２の位相状態は、２分周回路５１の初期状態や選択クロック３の入力タイミングにより、位相基準クロック１に対する位相が０°〜１８０°の範囲、又は１８０°〜３６０°の範囲の何れを取るか不確定となる。尚、図１１（ａ）には、２分周選択クロック５２の位相が位相基準クロック１に対して０°〜１８０°の範囲となった場合を、同図（ｂ）には、２分周選択クロック５２の位相が位相基準クロック１に対して１８０°〜３６０°の範囲となった場合を示している。

そこで、位相制御回路の位相比較部７１において、位相基準クロック１と２分周選択クロック５２との位相比較を行い、２分周選択クロック５２の位相基準クロック１に対する位相が、０°〜１８０°の範囲にあるか、１８０°〜３６０°の範囲にあるかを判定する。そして、位相制御回路７０の制御部７２において、その比較結果が位相選択信号２に基づいた位相範囲になっている場合は、２分周選択クロック５２を、そうでない場合は２分周選択クロック５２の反転クロックを位相調整クロック４として選択するように選択回路５４を制御する。

例えば、２分周選択クロック５２の位相基準クロック１に対する位相が０°〜１８０°となった場合を考える。この場合、位相制御回路７０の制御部７２において、例えば０°〜１８０°の範囲に制御するように位相選択信号２が与えられている場合は、２分周選択クロック５２をそのまま（正転クロックを）位相調整クロック４として出力し、１８０°〜３６０°の範囲に制御するように位相選択信号２が与えられている場合は、２分周選択クロック５２の反転クロックを位相調整クロック４として出力するように選択回路５４を制御する。尚、図１１（ａ）には、２分周選択クロック５２の位相が位相基準クロック１に対して０°〜１８０°の範囲となった場合において、０°〜１８０°、１８０°〜３６０°の各々の位相範囲に制御した場合の位相調整クロック４を示している。また、図１１（ｂ）は、２分周選択クロック５２の位相が位相基準クロック１に対して１８０°〜３６０°の範囲となった場合について示している。

このような位相制御回路７０の働きにより、位相基準クロック１に対する位相調整クロック４の位相調整範囲は、２分周回路５１の初期状態や入力クロックのタイミングに関係なく、位相選択信号２により選択される位相範囲に制御されることになる。

すなわち、位相調整回路において、２倍周波数のクロックを生成して２分周することによりＤｕｔｙ５０％のクロックを得る手法を適用しても、２分周回路の初期状態や２分周回路への入力クロックのタイミングに影響を受けることなく、位相調整クロックを生成することが可能である。

尚、２分周回路の出力クロックと基準クロックとの位相比較を行い、その位相比較結果が所望の位相関係でない場合に、２分周回路の出力位相を反転させることにより、２分周回路の出力位相を所望の位相状態に制御する手法は、特許文献１に記載のクロック切替調整方法の中で開示されている。

特開２０００−２４４３１１号公報

しかしながら、従来のＤｕｔｙ５０％の位相調整クロックを生成する位相調整回路において、位相調整クロックを位相基準クロックの近接位相に調整する場合、クロック周波数が高くなればなるほど、また、位相分解能が高くなればなるほど、位相基準クロックと位相調整クロックとの位相差が小さくなるため、クロックジッタによって位相差が変動すると、位相制御回路における位相基準クロックと位相調整クロックとの位相関係の判定が安定せず、位相調整クロックの位相反転動作が繰り返されるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、その目的は、位相制御回路における位相判定の不安定性の課題を改善して、位相分解能を高めても安定してＤｕｔｙ５０％の位相調整クロックを生成することのできる位相調整回路を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明では、位相基準クロックと位相調整クロックとに対して位相が離れた中間基準クロックを生成し、この中間基準クロックと位相基準クロックとの位相関係が所望の位相状態になるように前記中間基準クロックの位相を制御し、次いで前記中間基準クロックと位相調整クロックとの位相関係が所望の位相状態になるように位相調整クロックの位相を制御し、これにより、位相基準クロックと位相調整クロックとの位相を直接比較せずに、中間基準クロックを介して、間接的に位相基準クロックに対する位相調整クロックの位相を制御することとする。

具体的に、請求項１記載の発明の位相調整回路は、基準クロックの２倍周波数の多相クロックを生成する多相クロック生成回路と、位相選択信号に基づいて前記多相クロックの１つを選択し、選択クロックとして出力する第１の選択回路と、前記基準クロック及び前記選択クロックと位相の離れたクロックを前記多相クロックから選択し、中間クロックとして出力する第２の選択回路と、前記中間クロックを２分周して中間基準クロックとして出力する第１の位相反転機能を有する２分周回路と、前記選択クロックを２分周して位相調整クロックとして出力する第２の位相反転機能を有する２分周回路と、前記基準クロックと前記中間基準クロックとの位相関係が前記位相選択信号に基づいた位相関係になるように、前記中間基準クロックを生成する第1の位相反転機能を有する２分周回路の出力位相を制御する第１の位相制御回路と、前記中間基準クロックと前記位相調整クロックとの位相関係が前記位相選択信号に基づいた位相関係になるように、前記位相調整クロックを生成する第２の位相反転機能を有する２分周回路の出力位相を制御する第２の位相制御回路とを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の位相調整回路において、前記第１の位相反転機能を有する２分周回路は、前記中間クロックを２分周して２分周中間クロックを生成する第１の２分周回路と、前記２分周中間クロックの反転クロックを生成するインバータと、前記２分周中間クロックと前記２分周中間クロックの反転クロックとの何れか一方を反転制御信号により選択して中間基準クロックとして出力する選択回路とにより構成され、前記第２の位相反転機能を有する２分周回路は、前記選択クロックを２分周して２分周選択クロックを生成する第２の２分周回路と、前記２分周選択クロックの反転クロックを生成するインバータと、前記２分周選択クロックと前記２分周選択クロックの反転クロックとの何れか一方を反転制御信号により選択して位相調整クロックとして出力する選択回路とにより構成され、前記第１の位相制御回路は、前記基準クロックと前記２分周中間クロックとの位相比較を行う位相比較部と、前記位相比較部の位相比較結果が位相選択信号に基づいた位相関係となっている場合は前記２分周中間クロックを、そうでない場合は前記２分周中間クロックの反転クロックを中間基準クロックとして出力するように前記第１の位相反転機能を有する２分周回路の前記反転制御信号を制御する制御部とにより構成され、前記第２の位相制御回路は、前記中間基準クロックと前記２分周選択クロックとの位相比較を行う位相比較部と、前記位相比較部の位相比較結果が位相選択信号に基づいた位相関係となっている場合は前記２分周選択クロックを、そうでない場合は前記２分周選択クロックの反転クロックを位相調整クロックとして出力するように前記第２の位相反転機能を有する２分周回路の前記反転制御信号を制御する制御部とにより構成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の位相調整回路において、前記第１の位相反転機能を有する２分周回路は、前記中間クロックをクロック信号とし、その出力を中間基準クロックとして出力するＤ型フリップフロップと、前記Ｄ型フリップフロップの出力と反転制御信号とを入力とし、その出力が前記Ｄ型フリップフロップのデータ入力に接続されるＥＸ−ＮＯＲ回路とにより構成され、前記第２の位相反転機能を有する２分周回路は、前記選択クロックをクロック信号とし、その出力を位相調整クロックとして出力するＤ型フリップフロップと、前記Ｄ型フリップフロップの出力と反転制御信号とを入力とし、その出力が前記Ｄ型フリップフロップのデータ入力に接続されるＥＸ−ＮＯＲ回路とにより構成され、前記第１の位相制御手段は、前記基準クロックと前記中間基準クロックとの位相比較を行う位相比較部と、前記位相比較部の位相比較結果が位相選択信号に基づいた位相関係となっていない場合にのみ、前記中間クロックの周期に等しいパルス幅の信号を前記第１の位相反転機能を有する２分周回路の反転制御信号に与えて、中間基準クロックの位相反転制御を行う制御部とにより構成され、前記第２の位相制御手段は、前記中間基準クロックと前記位相調整クロックとの位相比較を行う位相比較部と、前記位相比較器の位相比較結果が位相選択信号に基づいた位相関係となっていない場合にのみ、前記選択クロックの周期に等しいパルス幅の信号を前記第２の位相反転機能を有する２分周回路の反転制御信号に与えて、位相調整クロックの位相反転制御を行う制御部とにより構成されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記請求項１記載の位相調整回路において、前記第２の位相反転機能を有する２分周回路は、前記選択クロックを２分周して２分周選択クロックを生成する第２の２分周回路と、前記２分周選択クロックの反転クロックを生成するインバータと、前記２分周選択クロックと前記２分周選択クロックの反転クロックとの何れか一方を反転制御信号により選択して位相調整クロックとして出力する選択回路とにより構成され、前記第２の位相制御回路は、前記選択クロックを２分周して第２の２分周選択クロックを出力する第３の２分周回路と、前記中間基準クロックと前記第２の２分周選択クロックとの位相比較を行う位相比較部と、前記位相比較部の位相比較結果が前記位相選択信号に基づいた位相関係となっている場合は、前記２分周選択クロックを、そうでない場合は前記２分周選択クロックの反転クロックを位相調整クロックとして出力するように前記第２の位相反転機能を有する２分周回路の前記反転制御信号を制御する制御部とにより構成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記請求項１〜４の何れか１項に記載の位相調整回路において、前記多相クロック生成回路は、入力クロックとフィードバッククロックとの位相比較を行う位相比較器と、前記位相比較器の位相比較結果に応じた電荷を充放電するチャージポンプ回路と、前記チャージポンプ回路の充放電電荷を平滑化するループフィルタと、前記ループフィルタの電圧に応じた周波数の多相クロックを出力する多相出力電圧制御発振器と、前記多相出力電圧制御発振器の多相出力の１つを２分周して前記位相比較器の入力である前記フィードバッククロックとする２分周回路とにより構成される２逓倍の位相同期回路で構成されており、前記位相同期回路の入力クロックを前記位相基準クロックとすることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記請求項１〜４の何れか１項に位相調整回路において、前記多相クロック生成回路は、入力クロックとフィードバッククロックとの位相比較を行う位相比較器と、前記位相比較器の位相比較結果に応じた電荷を充放電するチャージポンプ回路と、前記チャージポンプ回路の充放電電荷を平滑化するループフィルタと、前記ループフィルタの電圧に応じた周波数の多相クロックを出力する多相出力電圧制御発振器と、前記多相出力電圧制御発振器の多相出力の１つを２分周して前記位相比較器の入力である前記フィードバッククロックとする２分周回路とにより構成される２逓倍の位相同期回路で構成されており、前記位相同期回路のフィードバッククロックを前記位相基準クロックとすることを特徴とする。

以上により、請求項１〜６記載の発明では、位相基準クロック及び選択クロックと位相の離れた中間クロックを第１の位相反転機能を有する２分周回路により２分周することにより、位相基準クロックと位相調整クロックとに対して位相が離れた中間基準クロックを生成することができ、また、第１の位相制御回路において位相基準クロックと中間基準クロックとの位相関係が所望の位相状態になるように中間基準クロックの位相を制御し、次に、第２の位相制御回路において中間基準クロックと位相調整クロックとの位相関係が所望の位相状態になるように位相調整クロックの位相を制御する。すなわち、位相基準クロックと位相調整クロックとの位相を直接比較せずに、中間基準クロックを介して間接的に位相基準クロックに対する位相調整クロックの位相を制御する。従って、位相調整クロックが位相基準クロックに対して近接位相に位相調整される場合でも、第１及び第２の位相制御回路での位相関係の判定は、位相の離れたクロック間で行われることとなるので、位相分解能を高めても、位相判定回路は不安定にならず、安定して動作する位相調整回路が実現される。

また、本発明では、第１及び第２の位相反転機能を有する２分周回路並びに第１及び第２の位相制御回路を簡単な回路で構成することができる。

更に、本発明では、出力位相の反転制御が行われても、第１、第２の位相反転機能を有する２分周回路におけるクロック遅延が変わらないので、位相調整クロックの位相位置が変動しない効果が得られる。

加えて、本発明では、第２の位相制御回路の位相比較部において第２の２分周選択クロックを２分周選択クロックの代わりに利用するので、第２の位相反転機能を有する２分周回路をＤｕｔｙ劣化抑制のためにＤｕｔｙ５０％のクロックが必要なブロックの近くに配置した場合でも、第２の位相制御回路の位相比較部で位相比較するクロック間の位相差に影響しないので、第２の位相制御回路を安定動作させることが可能である。

また、本発明では、位相基準クロックの２倍周波数で位相同期したクロックを簡単に得ることができる。

更に、本発明では、位相同期回路を構成する位相比較器やチャージポンプ回路などに起因する定常位相誤差のばらつきの影響を排除できるので、第１の位相制御回路での位相基準クロックと中間基準クロックとの位相関係のばらつきを抑制することができ、更に安定して動作する位相調整回路を実現することができる。

以上説明したように、本発明の位相調整回路によれば、位相基準クロックに対して近接位相に位相調整クロックが位相調整される場合でも、位相基準クロックと位相調整クロックとの位相を直接比較せずに、中間基準クロックを介して、間接的に位相基準クロックに対する位相調整クロックの位相を制御したので、位相分解能を高めても、位相判定を安定に行い得る位相調整回路を実現することができる。

本発明の実施形態１の位相調整回路のブロック構成図である。 同位相調整回路の具体的回路構成を示す図である。 本発明の実施形態２の位相調整回路の具体的回路構成を示す図である。 本発明の実施形態３の位相調整回路の具体的回路構成を示す図である。 本発明の実施形態４の位相調整回路の具体的回路構成を示す図である。 本発明の実施形態１の位相調整回路において位相調整クロックを位相基準クロックの０°〜９０°の範囲に調整する場合の各クロック波形を示す図である。 同位相調整回路において位相調整クロックを位相基準クロックの９０°〜１８０°の範囲に調整する場合の各クロック波形を示す図である。 同位相調整回路において位相調整クロックを位相基準クロックの１８０°〜２７０°の範囲に調整する場合の各クロック波形を示す図である。 同位相調整回路において位相調整クロックを位相基準クロックの２７０°〜３６０°の範囲に調整する場合の各クロック波形を示す図である。 従来の位相調整回路の構成を示す図である。 （ａ）は同位相調整回路において２分周選択クロックの位相が位相基準クロックに対して０°〜１８０°の範囲となった場合の各クロック波形を示す図、同図（ｂ）は同２分周選択クロックの位相が位相基準クロックに対して１８０°〜３６０°の範囲となった場合の各クロック波形を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における位相調整回路の構成を示す。

図１において、実施形態１における位相調整回路は、位相基準クロック１の２倍周波数の多相クロックを生成する多相クロック生成回路１０と、位相選択信号２に基づいて前記多相クロックの１つを選択し、選択クロック３として出力する第１の選択回路２０と、位相基準クロック１及び選択クロック３と位相の離れたクロックを前記多相クロックから選択し、中間クロック５として出力する第２の選択回路３０と、前記中間クロック５を２分周して中間基準クロック６として出力する第１の位相反転機能を有する２分周回路４０と、選択クロック３を２分周して位相調整クロック４として出力する第２の位相反転機能を有する２分周回路５０と、位相基準クロック１と中間基準クロック６との位相関係が位相選択信号２に基づいた位相関係になるように、中間基準クロック６を生成する第1の位相反転機能を有する２分周回路４０の出力位相を制御する第１の位相制御回路６０と、中間基準クロック６と位相調整クロック４との位相関係が位相選択信号２に基づいた位相関係になるように、位相調整クロック４を生成する第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の出力位相を制御する第２の位相制御回路７０とにより構成されている。

次に、実施形態１において位相調整回路を構成する第１、第２の位相反転機能を有する２分周回路４０、５０及び第１、第２の位相制御回路６０、７０の具体的な回路構成例を図２に示す。

図２において、第１の位相反転機能を有する２分周回路４０は、中間クロック５を２分周して２分周中間クロック４２を生成する第１の２分周回路４１と、２分周中間クロック４２の反転クロックを生成するインバータ４３と、２分周中間クロック４２と２分周中間クロック４２の反転クロックとの何れか一方を反転制御信号４５により選択して中間基準クロック６として出力する選択回路４４とにより構成されている。

また、第２の位相反転機能を有する２分周回路５０は、選択クロック３を２分周して２分周選択クロック５２を生成する第２の２分周回路５１と、２分周選択クロック５２の反転クロックを生成するインバータ５３と、２分周選択クロック５２と２分周選択クロック５２の反転クロックとの何れか一方を反転制御信号５５により選択して位相調整クロック４として出力する選択回路５４とにより構成されている。

また、第１の位相制御回路６０は、位相基準クロック１と２分周中間クロック４２との位相比較を行う位相比較部６１と、位相比較部６１の位相比較結果が位相選択信号２に基づいた位相関係となっている場合は、２分周中間クロック４２を、そうでない場合は２分周中間クロック４２の反転クロックを中間基準クロック６として出力するように第１の位相反転機能を有する２分周回路４０の反転制御信号４５を制御する制御部６２とにより構成されている。

また、第２の位相制御回路７０は、中間基準クロック６と２分周選択クロック５２との位相比較を行う位相比較部７１と、位相比較部７１の位相比較結果が位相選択信号２に基づいた位相関係となっている場合は、２分周選択クロック５２を、そうでない場合は２分周選択クロック５２の反転クロックを位相調整クロック４として出力するように第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の反転制御信号５５を制御する制御部７２とにより構成されている。

更に、図２においては、多相クロック生成回路１０は、入力クロックとフィードバッククロック１６との位相比較を行う位相比較器１１と、位相比較器１１の位相比較結果に応じた電荷を充放電するチャージポンプ回路１２と、チャージポンプ回路１２の充放電電荷を平滑化するループフィルタ１３と、ループフィルタ１３の電圧に応じた周波数の多相クロックを出力する多相出力電圧制御発振器１４と、多相出力電圧制御発振器１４の多相出力の１つを２分周して位相比較器１１の入力であるフィードバッククロック１６とする２分周回路１５とにより構成される２逓倍の位相同期回路で構成されている。また、この位相同期回路の入力クロックを位相基準クロック１としている。

以上のように構成された位相調整回路ついて、以下、動作を説明する。

ここで、多相クロック生成回路１０を構成する位相同期回路は、８相クロックを出力するものとして説明する。

先ず、８相クロック出力を持つ位相同期回路は、位相基準クロック１の２倍周波数の８相クロックを生成する。ここで、図６、図７、図８、図９において８相クロックと示した部分は、位相同期回路から出力される８相クロックを模式化して示したものである。↑は、各相のクロックの立ち上がりエッジを示しており、位相基準クロック１の半分の周期を８等分した位相間隔で８相のクロックが生成されている。また、８相クロックを生成する位相同期回路の多相クロックのうち、フィードバッククロック１６となるクロックを０位相のクロックとすれば、図６、図７、図８、図９に示すように０位相の立ち上がりエッジと位相基準クロック１の位相がほぼ一致するようにクロックが生成される。

次に、第１の選択回路２０により選択される選択クロック３及び第２の選択回路３０により選択される中間クロック５の選択方法について説明する。

図６、図７、図８及び図９は、位相基準クロック１に対して位相調整クロック４を０°〜９０°、９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°、２７０°〜３６０°の範囲に位相調整される各々の場合において、８相のクロックから、どのように選択クロック３、中間クロック４を選択するか示している。実施形態１では、図６、図８に示すように位相調整クロック４を０°〜９０°及び１８０°〜２７０°の範囲に位相調整する場合は、０位相〜３位相のクロックを選択クロック３として選択し、６位相のクロックを中間クロック５として選択する。また、図７、図９に示すように位相調整クロックを９０°〜１８０°及び２７０°〜３６０°の範囲に位相調整する場合は、４位相〜７位相のクロックを選択クロック３として選択し、２位相のクロックを中間クロック５として選択する。こうすることにより、図６、図７、図８、図９の全てにおいて、位相基準クロック１及び選択クロック３から４５°以上、位相の離れたクロックが中間クロック５として選択される。

次に、中間基準クロック６の位相制御について説明する。

先ず、２分周中間クロック４２は、中間クロック５を第１の２分周回路４１により２分周することにより生成される。このとき、位相基準クロック１に対する２分周中間クロック４２の位相が０°〜１８０°、１８０°〜３６０°の何れの範囲になるかは、第１の２分周回路４１の初期状態と中間クロック５の入力タイミングに依存するため、不定である。そこで、第１の位相制御回路６０の位相比較部６１により、位相基準クロック１と２分周中間クロック４２との位相比較を行い、０°〜１８０°、１８０°〜３６０°の何れの範囲にあるかを判定する。次に、位相比較部６１の位相比較結果が位相選択信号２に基づいた位相関係となっている場合は２分周中間クロック４２を、そうでない場合は２分周中間クロック４２の反転クロックを中間基準クロック６として出力するように第１の位相反転機能を有する２分周回路４０の反転制御信号４５を制御部６２で制御する。こうすることにより、第１の位相反転機能を有する２分周回路４０を構成する第１の２分周回路４１の初期状態に拘わらず、中間基準クロック６の位相は、位相基準クロック１に対して位相選択信号２に基づいた位相に制御される。

本実施形態１では、図６及び図８に示すように、位相調整クロック４を位相基準クロック１の０°〜９０°、１８０°〜２７０°の範囲に位相調整する場合は、位相基準クロック１に対する中間基準クロック６の位相を１８０°〜３６０°の範囲に制御している。また、図７及び図９に示すように、位相調整クロック４を位相基準クロック１の９０°〜１８０°、２７０°〜３６０°の範囲に位相調整する場合は、位相基準クロック１に対する中間基準クロック６の位相を０°〜１８０°の範囲に制御している。

尚、本実施形態では、位相調整範囲に応じて（位相選択信号２に基づいて）位相制御後の位相基準クロック１に対する中間基準クロック６の位相範囲を決めているが、位相調整範囲（位相選択信号２）に拘わらず、常に一定の位相範囲になるようにしても良い。但し、その場合は、以下に説明する位相調整クロックの位相制御を変更する必要がある。

次に、位相調整クロック４の位相制御について説明する。

先ず、２分周選択クロック５２は、選択クロック３を第２の２分周回路５１により２分周することにより生成される。このとき、位相基準クロック１に対する２分周選択クロック５２の位相が０°〜１８０°、１８０°〜３６０°の何れの範囲になるかは、第２の２分周回路５１の初期状態と選択クロック３の入力タイミングに依存するため不定である。そこで、第２の位相制御回路７０の位相比較部７１により、中間基準クロック６と２分周選択クロック５２との位相比較を行い、０°〜１８０°、１８０°〜３６０°の何れの範囲にあるかを判定する。次に、位相比較部７１の位相比較結果が位相選択信号２に基づいた位相関係となっている場合は２分周選択クロック５２を、そうでない場合は２分周選択クロック５２の反転クロックを位相調整クロック４として出力するように第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の反転制御信号５５を制御部７２で制御する。

こうすることにより、第２の位相反転機能を有する２分周回路５０を構成する第２の２分周回路５１の初期状態に拘わらず、位相調整クロック４の位相は、中間基準クロック６に対して位相選択信号２に基づいた位相に制御される。ここで、先に述べたように中間基準クロック６の位相は、位相基準クロック１に対して位相制御されているので、その中間基準クロック６を基準に位相選択信号２に基づいて位相制御された位相調整クロック４は、位相基準クロック１に対して位相調整されたクロックとなる。

本実施形態１では、図６及び図７に示すように、位相調整クロック４を位相基準クロック１の０°〜９０°、９０°〜１８０°の範囲に位相調整する場合は、中間基準クロック６に対する位相調整クロック４の位相を０°〜１８０°の範囲に制御している。この位相制御により、図６では、位相調整クロック４は、位相基準クロック１に対して０°〜９０°の範囲に位相調整されており、また、図７では、位相調整クロック４は位相基準クロック１に対して９０°〜１８０°の範囲に位相調整されていることが判る。次に、図８及び図９に示すように、位相調整クロック４を位相基準クロック１の１８０°〜２７０°、２７０°〜３６０°の範囲に位相調整する場合は、中間基準クロック６に対する位相調整クロック４の位相を１８０°〜３６０°の範囲に制御している。この位相制御により、図８では、位相調整クロック４は位相基準クロック１に対して１８０°〜２７０°の範囲に位相調整されており、また、図９では、位相調整クロック４は位相基準クロック１に対して２７０°〜３６０°の範囲に位相調整されていることが判る。

以上のように、位相基準クロック１及び選択クロック３と位相の離れた中間クロック５を２分周することにより、位相基準クロック１と位相調整クロック４とに対して位相が離れた中間基準クロック６を生成することができ、また、第１の位相制御回路６０で位相基準クロック１と中間基準クロック６との位相関係が位相選択信号２に基づいた位相状態になるように中間基準クロック６の位相を制御し、次に、第２の位相制御回路７０で中間基準クロック６と位相調整クロック４との位相関係が位相選択信号２に基づいた位相状態になるように位相調整クロック４の位相を制御することにより、位相基準クロック１と位相調整クロック４との位相を直接比較せずに、中間基準クロック６を介して、間接的に位相基準クロック１に対する位相調整クロック４の位相を制御することができる。

従って、本実施形態によれば、位相基準クロック１に対して近接位相に位相調整クロック４が位相調整される場合でも、第１、第２の位相制御回路６０、７０の位相比較部６１、７１での位相関係の判定は、位相の離れたクロック間で行われ、また、同一周波数であれば、位相分解能を高めても、位相基準クロック１と中間基準クロック６との最小位相差、及び位相調整クロック４と中間基準クロック６との最小位相差は変わらないので、位相比較部６１、７１が安定して動作する位相調整回路が実現可能となる。

（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２における位相調整回路について、図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、実施形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細の説明は省略する。

図３は実施形態２の位相調整回路の回路構成図を示す。本実施形態と実施形態１との相違点は、第１、第２の位相反転機能を有する２分周回路及び第１、第２の位相制御回路の構成が異なる点である。

図３において、第１の位相反転機能を有する２分周回路４０は、中間クロック５をクロック信号とし、その出力を中間基準クロック６として出力するＤ型フリップフロップ４６と、前記Ｄ型フリップフロップ４６の出力と反転制御信号４５とを入力とし、その出力が前記Ｄ型フリップフロップ４６のデータ入力に接続されるＥＸ−ＮＯＲ回路４７とにより構成している。

また、第２の位相反転機能を有する２分周回路５０は、選択クロック３をクロック信号とし、その出力を位相調整クロック４として出力するＤ型フリップフロップ５６と、Ｄ型フリップフロップ５６の出力と反転制御信号５５とを入力とし、その出力が前記Ｄ型フリップフロップ５６のデータ入力に接続されるＥＸ−ＮＯＲ回路５７とにより構成している。

また、第１の位相制御回路６０は、位相基準クロック１と中間基準クロック６との位相比較を行う位相比較部６１と、位相比較部６１の位相比較結果が位相選択信号２に基づいた位相関係となっていない場合にのみ、中間クロック５の周期に等しいパルス幅の信号を、第１の位相反転機能を有する２分周回路４０の反転制御信号４５に与えて、中間基準クロック６の位相反転制御を行う制御部６２とにより構成している。

更に、第２の位相制御回路７０は、中間基準クロック６と位相調整クロック４との位相比較を行う位相比較部７１と、位相比較器７１の位相比較結果が位相選択信号２に基づいた位相関係となっていない場合にのみ、選択クロック４の周期に等しいパルス幅の信号を、第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の反転制御信号５５に与えて、位相調整クロック４の位相反転制御を行う制御部７２とにより構成している。

以上のように構成された、第１、第２の位相反転機能を有する２分周回路４０、５０及び第１、第２の位相制御回路６０、７０について、以下に説明する。

先ず、第１の位相反転機能を有する２分周回路４０を構成するＥＸ−ＮＯＲ回路４７に、反転制御信号４５が入力されていない場合（“０”が入力されている場合）は、ＥＸ−ＮＯＲ回路４７は、反転回路として動作する。従って、Ｄ型フリップフロップ４６のデータ入力には、その出力の反転信号が入力されるので、２分周回路として動作する。次に、第１の位相反転機能を有する２分周回路４０の出力クロックである中間基準クロック６の位相を反転させる必要がある場合は、第１の位相制御回路６０の制御部６２から、中間クロック５の周期に等しいパルス幅の信号が反転制御信号４５に入力される。この場合、ＥＸ−ＮＯＲ回路４７は、中間クロック５の１周期の期間、正転回路として動作する。これにより、Ｄ型フリップフロップ４６、ＥＸ−ＮＯＲ回路４７で構成される回路は、中間クロック５の１周期の期間同じ状態を保ち、その後、また２分周回路として動作する。この動作により、第１の位相反転機能を有する２分周回路４０の出力位相が反転制御される。

第２の位相反転機能を有する２分周回路５０についても同様である。

本実施形態のように、第１、第２の位相反転機能を有する２分周回路の構成とすることにより、出力位相の反転制御が行われても、第１、第２の位相反転機能を有する２分周回路４０、５０におけるクロック遅延が変わらので、位相調整クロックの位相位置が変動しないという効果が得られる。

（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３における位相調整回路について、図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、実施形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細の説明は省略する。

図４は、実施形態３の位相調整回路の回路構成図である。本実施形態と実施形態１との相違点は、第２の位相制御回路７０の構成が異なる点である。

図４において、第２の位相制御回路７０は、選択クロック３を２分周して第２の２分周選択クロック７４を出力する第３の２分周回路７３と、中間基準クロック６と第２の２分周選択クロック７４との位相比較を行う位相比較部７１と、位相比較部７１の位相比較結果が位相選択信号２に基づいた位相関係となっている場合は２分周選択クロック５２を、そうでない場合は２分周選択クロック５２の反転クロックを位相調整クロック４として出力するように第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の反転制御信号５５を制御する制御部７２とにより構成されている。

以上のように構成された実施形態３の位相調整回路について、以下、その動作を説明する。

実施形態１の第２の位相制御回路７０では、第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の２分周選択クロック５２と中間基準クロック６との位相比較を行い、その位相関係と位相選択信号２に応じて第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の出力位相を制御していた。本実施形態３では、第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の２分周選択クロック５２の代わりに、第２の位相制御回路７０に設けた第３の２分周回路７３から出力される第２の２分周選択クロック７４と中間基準クロック６との位相比較を行い、その位相関係と位相選択信号２とに応じて第２の位相反転機能を有する２分周回路５０の出力位相を制御する構成となっている。

ここで、第２の２分周回路５１と第３の２分周回路７３との初期状態をリセット制御で同じ状態で動作を開始すれば、入力クロックは同じ選択クロック３であるので、２分周回路５１、７３へのクロックの入力タイミングに関係なく第１、第２の２分周回路５１、７３の出力クロックの位相状態は同じとなる。

従って、２分周選択クロック５２の代わりに第２の２分周選択クロック７４を利用しても実施形態１と同様に位相調整クロック４の位相調整が可能である。

ここで、位相調整クロック４を供給するブロックが遠くに配置されている場合には、位相調整クロック４の供給経路におけるバッファ回路等によりＤｕｔｙ劣化が考えられるため、Ｄｕｔｙ５０％のクロックが必要なブロックの近くに第２の位相反転機能を有する２分周回路５０を配置することが望ましい。

しかしながら、実施形態１においては、第２の位相反転機能を有する２分周回路５０と第２の位相制御回路７０との距離が離れるため、２分周選択クロック５２を位相比較部７１に入力する経路が長くなり、その経路における遅延が、中間基準クロック６と２分周選択クロック５２との位相関係に影響する。この影響により、クロック間の位相が近接すると、ジッタなどの影響で位相関係が反転し易くなるため、位相比較部７１による位相判定が不安定となり、位相調整回路が正常動作しなくなる可能性が高くなる。

一方、本実施形態３の構成では、第２の位相反転機能を有する２分周回路５０をＤｕｔｙ５０％のクロックが必要なブロックの近くに配置しても、２分周選択クロック５２に代わる第２の２分周選択クロック７４を生成する第３の２分周回路７３を有するので、位相比較部７１の配置を変更する必要はなく、位相比較部７１で位相比較する中間基準クロック６と第２の２分選択クロック７４との位相差は変化しない。

従って、本実施形態３の構成とすることにより、Ｄｕｔｙ劣化を抑制するために第２の位相反転機能を有する２分周回路５０をＤｕｔｙ５０％のクロックが必要なブロックの近くに配置した場合でも、第２の位相制御回路７０を安定動作させることが可能となる。

尚、本実施形態は実施形態２に対しても適用可能である。

（実施形態４）
以下、本発明の実施形態４における位相調整回路について、図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態においては、前記実施形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細の説明は省略する。

図５は実施形態４の位相調整回路の回路構成図である。同図において、多相クロック生成回路１０は、実施形態１と同様に、入力クロックとフィードバッククロックとの位相比較を行う位相比較器１１と、位相比較器１１の位相比較結果に応じた電荷を充放電するチャージポンプ回路１２と、チャージポンプ回路１２の充放電電荷を平滑化するループフィルタ１３と、ループフィルタ１３の電圧に応じた周波数の多相クロックを出力する多相出力電圧制御発振器１４と、多相出力電圧制御発振器１４の多相出力の１つを２分周して位相比較器１１の入力であるフィードバッククロック１６とする２分周回路１５とにより構成される２逓倍の位相同期回路で構成されている。

ここで、本実施形態と実施形態１との相違点は、位相基準クロック１をフィードバッククロック１６としている点である。

こうすることにより、位相同期回路を構成する位相比較器１１やチャージポンプ回路１２などに起因する定常位相誤差のばらつきを排除できるので、第１の位相制御回路６０の位相比較部６１での位相基準クロック１と中間基準クロック６との位相差のばらつきを抑制でき、実施形態１よりも更に安定して動作する位相調整回路を実現することができる。

尚、本実施形態は前記実施形態２、実施形態３に対しても適用可能である。

以上説明したように、本発明は、必要クロック周波数の２倍周波数のクロックを生成し、そのクロックを２分周することにより、Ｄｕｔｙ５０％の位相調整クロックを生成する場合に、高い位相分解能を実現する位相調整回路として有用である。

１ 位相基準クロック
２ 位相選択信号
３ 選択クロック
４ 位相調整クロック
５ 中間クロック
６ 中間基準クロック
１０ 多相クロック生成回路
１１ 位相比較器
１２ チャージポンプ回路
１３ ループフィルタ
１４ 多相出力電圧制御発振器
１５ ２分周回路
１６ フィードバッククロック
２０ 第１の選択回路
３０ 第２の選択回路
４０ 第１の位相反転機能を有する２分周回路
５０ 第２の位相反転機能を有する２分周回路
４１、５１ ２分周回路
４２ ２分周中間クロック
５２ ２分周選択クロック
４３、５３ インバータ回路
４４、５４ 選択回路
４５、５５ 反転制御信号
４６、５６ Ｄ型フリップフロップ
４７、５７ ＥＸ−ＮＯＲ回路
６０ 第１の位相制御回路
７０ 第２の位相制御回路
６１、７１ 位相比較部
６２、７２ 制御部
７３ ２分周回路
７４ 第２の２分周選択クロック

Claims (6)

1. 基準クロックの２倍周波数の多相クロックを生成する多相クロック生成回路と、
   位相選択信号に基づいて前記多相クロックの１つを選択し、選択クロックとして出力する第１の選択回路と、
   前記基準クロック及び前記選択クロックと位相の離れたクロックを前記多相クロックから選択し、中間クロックとして出力する第２の選択回路と、
   前記中間クロックを２分周して中間基準クロックとして出力する第１の位相反転機能を有する２分周回路と、
   前記選択クロックを２分周して位相調整クロックとして出力する第２の位相反転機能を有する２分周回路と、
   前記基準クロックと前記中間基準クロックとの位相関係が前記位相選択信号に基づいた位相関係になるように、前記中間基準クロックを生成する第1の位相反転機能を有する２分周回路の出力位相を制御する第１の位相制御回路と、
   前記中間基準クロックと前記位相調整クロックとの位相関係が前記位相選択信号に基づいた位相関係になるように、前記位相調整クロックを生成する第２の位相反転機能を有する２分周回路の出力位相を制御する第２の位相制御回路とを有する
   ことを特徴とする位相調整回路。
2. 前記請求項１記載の位相調整回路において、
   前記第１の位相反転機能を有する２分周回路は、
   前記中間クロックを２分周して２分周中間クロックを生成する第１の２分周回路と、
   前記２分周中間クロックの反転クロックを生成するインバータと、
   前記２分周中間クロックと前記２分周中間クロックの反転クロックとの何れか一方を反転制御信号により選択して中間基準クロックとして出力する選択回路とにより構成され、
   前記第２の位相反転機能を有する２分周回路は、
   前記選択クロックを２分周して２分周選択クロックを生成する第２の２分周回路と、
   前記２分周選択クロックの反転クロックを生成するインバータと、
   前記２分周選択クロックと前記２分周選択クロックの反転クロックとの何れか一方を反転制御信号により選択して位相調整クロックとして出力する選択回路とにより構成され、
   前記第１の位相制御回路は、
   前記基準クロックと前記２分周中間クロックとの位相比較を行う位相比較部と、
   前記位相比較部の位相比較結果が位相選択信号に基づいた位相関係となっている場合は前記２分周中間クロックを、そうでない場合は前記２分周中間クロックの反転クロックを中間基準クロックとして出力するように前記第１の位相反転機能を有する２分周回路の前記反転制御信号を制御する制御部とにより構成され、
   前記第２の位相制御回路は、
   前記中間基準クロックと前記２分周選択クロックとの位相比較を行う位相比較部と、
   前記位相比較部の位相比較結果が位相選択信号に基づいた位相関係となっている場合は前記２分周選択クロックを、そうでない場合は前記２分周選択クロックの反転クロックを位相調整クロックとして出力するように前記第２の位相反転機能を有する２分周回路の前記反転制御信号を制御する制御部とにより構成されている
   ことを特徴とする位相調整回路。
3. 前記請求項１記載の位相調整回路において、
   前記第１の位相反転機能を有する２分周回路は、
   前記中間クロックをクロック信号とし、その出力を中間基準クロックとして出力するＤ型フリップフロップと、
   前記Ｄ型フリップフロップの出力と反転制御信号とを入力とし、その出力が前記Ｄ型フリップフロップのデータ入力に接続されるＥＸ−ＮＯＲ回路とにより構成され、
   前記第２の位相反転機能を有する２分周回路は、
   前記選択クロックをクロック信号とし、その出力を位相調整クロックとして出力するＤ型フリップフロップと、
   前記Ｄ型フリップフロップの出力と反転制御信号とを入力とし、その出力が前記Ｄ型フリップフロップのデータ入力に接続されるＥＸ−ＮＯＲ回路とにより構成され、
   前記第１の位相制御手段は、
   前記基準クロックと前記中間基準クロックとの位相比較を行う位相比較部と、
   前記位相比較部の位相比較結果が位相選択信号に基づいた位相関係となっていない場合にのみ、前記中間クロックの周期に等しいパルス幅の信号を前記第１の位相反転機能を有する２分周回路の反転制御信号に与えて、中間基準クロックの位相反転制御を行う制御部とにより構成され、
   前記第２の位相制御手段は、
   前記中間基準クロックと前記位相調整クロックとの位相比較を行う位相比較部と、
   前記位相比較器の位相比較結果が位相選択信号に基づいた位相関係となっていない場合にのみ、前記選択クロックの周期に等しいパルス幅の信号を前記第２の位相反転機能を有する２分周回路の反転制御信号に与えて、位相調整クロックの位相反転制御を行う制御部とにより構成される
   ことを特徴とする位相調整回路。
4. 前記請求項１記載の位相調整回路において、
   前記第２の位相反転機能を有する２分周回路は、
   前記選択クロックを２分周して２分周選択クロックを生成する第２の２分周回路と、
   前記２分周選択クロックの反転クロックを生成するインバータと、
   前記２分周選択クロックと前記２分周選択クロックの反転クロックとの何れか一方を反転制御信号により選択して位相調整クロックとして出力する選択回路とにより構成され、
   前記第２の位相制御回路は、
   前記選択クロックを２分周して第２の２分周選択クロックを出力する第３の２分周回路と、
   前記中間基準クロックと前記第２の２分周選択クロックとの位相比較を行う位相比較部と、
   前記位相比較部の位相比較結果が前記位相選択信号に基づいた位相関係となっている場合は、前記２分周選択クロックを、そうでない場合は前記２分周選択クロックの反転クロックを位相調整クロックとして出力するように前記第２の位相反転機能を有する２分周回路の前記反転制御信号を制御する制御部とにより構成されている
   ことを特徴とする位相調整回路。
5. 前記請求項１〜４の何れか１項に記載の位相調整回路において、
   前記多相クロック生成回路は、
   入力クロックとフィードバッククロックとの位相比較を行う位相比較器と、
   前記位相比較器の位相比較結果に応じた電荷を充放電するチャージポンプ回路と、
   前記チャージポンプ回路の充放電電荷を平滑化するループフィルタと、
   前記ループフィルタの電圧に応じた周波数の多相クロックを出力する多相出力電圧制御発振器と、
   前記多相出力電圧制御発振器の多相出力の１つを２分周して前記位相比較器の入力である前記フィードバッククロックとする２分周回路とにより構成される２逓倍の位相同期回路で構成されており、
   前記位相同期回路の入力クロックを前記位相基準クロックとする
   ことを特徴とする位相調整回路。
6. 前記請求項１〜４の何れか１項に記載の位相調整回路において、
   前記多相クロック生成回路は、
   入力クロックとフィードバッククロックとの位相比較を行う位相比較器と、
   前記位相比較器の位相比較結果に応じた電荷を充放電するチャージポンプ回路と、
   前記チャージポンプ回路の充放電電荷を平滑化するループフィルタと、
   前記ループフィルタの電圧に応じた周波数の多相クロックを出力する多相出力電圧制御発振器と、
   前記多相出力電圧制御発振器の多相出力の１つを２分周して前記位相比較器の入力である前記フィードバッククロックとする２分周回路とにより構成される２逓倍の位相同期回路で構成されており、
   前記位相同期回路のフィードバッククロックを前記位相基準クロックとする
   ことを特徴とする位相調整回路。

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