JP6437142B2 - 可変分周器 - Google Patents
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Description
即ち、可変分周器は、PLL内の電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)の出力信号を設定された分周比で分周するために用いられることがある。
可変分周器の構成として、複数のデュアルモジュラス分周器が直列に接続されている構成が知られている。
また、デュアルモジュラス分周器として、例えば、下記に示すような動作を行う分周器が知られている。
デュアルモジュラス分周器は、そのmod信号が分周比の可変を許可する旨を示している場合、外部から与えられる分周比設定データがLレベルの信号であれば、前段のデュアルモジュラス分周器から出力されたクロック信号を2分周して、そのクロック信号の分周信号を後段のデュアルモジュラス分周器に出力し、その分周比設定データがHレベルの信号であれば、前段のデュアルモジュラス分周器から出力されたクロック信号を3分周して、そのクロック信号の分周信号を後段のデュアルモジュラス分周器に出力する。
なお、デュアルモジュラス分周器は、後段のデュアルモジュラス分周器から出力されたmod信号を前段のデュアルモジュラス分周器に出力する。
また、n個のデュアルモジュラス分周器が直列に接続されている可変分周器は、n個のデュアルモジュラス分周器のうち、1段目からm段目までのデュアルモジュラス分周器が前半のデュアルモジュラス分周器、(m+1)段目から最終段であるn段目までのデュアルモジュラス分周器が後半のデュアルモジュラス分周器であるとするとき、後半のデュアルモジュラス分周器の中の後ろ幾つかのデュアルモジュラス分周器を無効化することが可能な構成になっている。
後ろ幾つかのデュアルモジュラス分周器が無効化された場合、後ろ幾つかのデュアルモジュラス分周器は、可変分周器の分周動作に関わらなくなるため、可変分周器の分周動作に関わるデュアルモジュラス分周器の個数が減少し、全てのデュアルモジュラス分周器が分周動作に関わる場合よりも、小さい分周比に対応することが可能になる。
以下の特許文献1に開示されている可変分周器では、動的に変化する分周比パターンに追従して動作できるようにするため、無効化されているデュアルモジュラス分周器が、次に有効化された際の動作が一定になるように、無効化されているデュアルモジュラス分周器の内部状態を初期化するようにしている。
例えば、分周動作に関わっている有効なデュアルモジュラス分周器の個数が4個であり、4個のデュアルモジュラス分周器によって12分周が行われているとき、分周動作に関わる有効なデュアルモジュラス分周器の個数を3個に減少して、分周比を7分周にする分周比設定データが与えられた場合、分周比が8分周になる誤動作が発生することがある。
これは、外部から与えられる分周比設定データによって分周比が更新されるタイミングが、1段目のデュアルモジュラス分周器から出力されるmod信号が立ち下がるタイミングであるため、分周比の更新タイミングにおいて、分周動作に関わる有効なデュアルモジュラス分周器の内部状態が、分周比によって異なることに起因するものである。
図1はこの発明の実施の形態1による可変分周器を示す構成図である。
図1において、第1の分周器群1は2個のデュアルモジュラス分周器1−1,1−2を備えている。
図1の例では、第1の分周器群1が備えているデュアルモジュラス分周器の個数が2個であるが、これは一例に過ぎず、3個以上のデュアルモジュラス分周器を備えているものであってもよい。
デュアルモジュラス分周器1−1,1−2は直列に接続されており、デュアルモジュラス分周器1−1におけるクロック信号clk(4)の出力端子OUTが、デュアルモジュラス分周器1−2におけるクロック信号clk(4)の入力端子INと接続されている。
デュアルモジュラス分周器1−1,1−2はリセット回路6から無意のリセット信号が与えられている状態では、即ち、信号レベルがHレベルのリセット信号が与えられている状態では、分周動作に関わる有効なデュアルモジュラス分周器となり、MODin端子から信号レベルがLレベルの分周比制御信号modが入力された場合、分周比が2分周(第1の分周比)に設定される。
また、デュアルモジュラス分周器1−1,1−2は信号レベルがHレベルのリセット信号が与えられている状態では、MODin端子から信号レベルがHレベルの分周比制御信号modが入力された場合、リタイミング回路4のフリップフロップ4−2,4−3から出力された分周比の設定データである分周比設定信号P’<2>,P’<3>の信号レベルがLレベルであれば、分周比が2分周に設定され、その分周比設定信号P’<2>,P’<3>の信号レベルがHレベルであれば、分周比が3分周(第2の分周比)に設定される。
即ち、デュアルモジュラス分周器1−1は、クロック信号clk(3)を設定された分周比で分周して、そのクロック信号clk(3)の分周信号であるクロック信号clk(4)を出力する。
デュアルモジュラス分周器1−2は、クロック信号clk(4)を設定された分周比で分周して、そのクロック信号clk(4)の分周信号であるクロック信号clk(5)を出力する。
なお、デュアルモジュラス分周器1−1はMODin端子から入力された分周比制御信号mod(4)と、入力端子INから入力されたクロック信号clk(3)とにしたがって、MODout端子から分周比制御信号mod(3)を生成するための分周比制御信号modをORゲート6−4に出力する。
デュアルモジュラス分周器1−2はMODin端子から入力された信号レベルがHレベルの信号と、入力端子INから入力されたクロック信号clk(4)とにしたがって、MODout端子から分周比制御信号mod(4)を生成するための分周比制御信号modをORゲート6−3に出力する。
図1の例では、第2の分周器群2が備えているデュアルモジュラス分周器の個数が2個であるが、これは一例に過ぎず、3個以上のデュアルモジュラス分周器を備えているものであってもよい。
デュアルモジュラス分周器2−1,2−2は直列に接続されており、デュアルモジュラス分周器2−1におけるクロック信号clk(2)の出力端子OUTが、デュアルモジュラス分周器2−2におけるクロック信号clk(2)の入力端子INと接続され、デュアルモジュラス分周器2−2におけるクロック信号clk(3)の出力端子OUTが、デュアルモジュラス分周器1−1のクロック信号clk(3)の入力端子INと接続されている。
デュアルモジュラス分周器2−1,2−2はMODin端子から信号レベルがHレベルの分周比制御信号modが入力された場合、リタイミング回路4のフリップフロップ4−0,4−1から出力された分周比の設定データである分周比設定信号P’<0>,P’<1>の信号レベルがLレベルであれば、分周比が2分周に設定され、その分周比設定信号P’<0>,P’<1>の信号レベルがHレベルであれば、分周比が3分周に設定される。
そして、デュアルモジュラス分周器2−1,2−2は設定された分周比で、入力端子INから入力されたクロック信号clkを分周して、出力端子OUTからクロック信号clkの分周信号を出力する。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−1は、クロック信号clk(1)を設定された分周比で分周して、そのクロック信号clk(1)の分周信号であるクロック信号clk(2)を出力する。
デュアルモジュラス分周器2−2は、クロック信号clk(2)を設定された分周比で分周して、そのクロック信号clk(2)の分周信号であるクロック信号clk(3)を出力する。
なお、デュアルモジュラス分周器2−1はMODin端子から入力された分周比制御信号mod(2)と、入力端子INから入力されたクロック信号clk(1)とにしたがって、MODout端子から分周比制御信号mod(1)を出力する。
デュアルモジュラス分周器2−2はMODin端子から入力された分周比制御信号mod(3)と、入力端子INから入力されたクロック信号clk(2)とにしたがって、MODout端子から分周比制御信号mod(2)を出力する。
リタイミング回路4はフリップフロップ4−0〜4−4を備えている。
フリップフロップ4−0〜4−4は外部から与えられた分周比設定信号P<0>〜P<4>を保持し、エッジ検出回路5から出力されたクロック信号outの立ち上がりエッジに同期して、その分周比設定信号P<0>〜P<4>をリタイミングした分周比設定信号P’<0>〜P’<4>をデュアルモジュラス分周器2−1,2−2,1−1,1−2に出力する。
選択信号生成回路5aはリタイミング回路4から出力された分周比設定信号P’<0:4>にしたがって、クロック信号clk(3)〜clk(5)の中から、選択するクロック信号clkを決定して、その決定したクロック信号clkを選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力する。
即ち、選択信号生成回路5aはリタイミング回路4から出力された分周比設定信号P’<0:4>の値が4〜7の場合、クロック信号clk(3)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力し、その分周比設定信号P’<0:4>の値が8〜15の場合、クロック信号clk(4)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力し、分周比設定信号P’<0:4>の値が16〜31の場合、クロック信号clk(5)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力する。
フリップフロップ5cはマルチプレクサ5bから出力されたクロック信号clkが立ち下がると、信号レベルがHレベルの信号をクロック信号outとして出力し、デュアルモジュラス分周器2−1のMODout端子から出力された分周比制御信号mod(1)が立ち上がると、信号レベルがLレベルの信号をクロック信号outとして出力する。
即ち、リセット回路6は分周比設定信号P’<4>の信号レベルがLレベルである場合、有意のリセット信号として、信号レベルがLレベルのリセット信号をデュアルモジュラス分周器1−2に出力し、分周比設定信号P’<4>の信号レベルがHレベルである場合、無意のリセット信号として、信号レベルがHレベルのリセット信号をデュアルモジュラス分周器1−2に出力する。
また、リセット回路6は分周比設定信号P’<3:4>の信号レベルがLレベルである場合、有意のリセット信号として、信号レベルがLレベルのリセット信号をデュアルモジュラス分周器1−1に出力し、分周比設定信号P’<3>と分周比設定信号P’<4>のうち、少なくとも一方の信号レベルがHレベルである場合、無意のリセット信号として、信号レベルがHレベルのリセット信号をデュアルモジュラス分周器1−1に出力する。
図1では、ORゲート6−2が設けられているが、ORゲート6−2は何ら動作するものでないため、ORゲート6−2が設けられている必要はない。第1の分周器群1を構成しているデュアルモジュラス分周器の個数が多い場合、デュアルモジュラス分周器と同数のORゲートを実装する方が、プリント基板の印刷などにおいて都合が良いことがあるため、ORゲート6−2が設けられている。
また、ORゲート6−3はデュアルモジュラス分周器1−2のMODout端子から出力された分周比制御信号modの信号レベルがHレベルである場合、あるいは、分周比設定信号P’<4>の信号レベルがLレベルである場合、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(4)をデュアルモジュラス分周器1−1のMODin端子に出力する。
ORゲート6−4はデュアルモジュラス分周器1−1のMODout端子から出力された分周比制御信号modの信号レベルがLレベルであり、かつ、ORゲート6−1から出力されたリセット信号の信号レベルがHレベルである場合、信号レベルがLレベルの分周比制御信号mod(3)をデュアルモジュラス分周器2−2のMODin端子に出力する。
また、ORゲート6−4はデュアルモジュラス分周器1−1のMODout端子から出力された分周比制御信号modの信号レベルがHレベルである場合、あるいは、ORゲート6−1から出力されたリセット信号の信号レベルがLレベルである場合、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(3)をデュアルモジュラス分周器2−2のMODin端子に出力する。
図2において、論理積ゲート(以下、「ANDゲート」と称する)11はMODin端子から入力された分周比制御信号modと、ロースルーラッチ(以下、「Lowスルーラッチ」と称する)17から出力された分周信号の反転信号との信号レベルが共にHレベルであれば、信号レベルがHレベルの信号をハイスルーラッチ(以下、「Highスルーラッチ」と称する)12に出力し、その分周比制御信号modと当該反転信号の信号レベルのうち、少なくとも一方がLレベルであれば、信号レベルがLレベルの信号をHighスルーラッチ12に出力する。
Highスルーラッチ12は入力端子INから入力されたクロック信号clkの信号レベルがHレベルであるとき、ANDゲート11から信号を受けると、その信号を分周比制御信号modとして、Q端子からANDゲート13及びMODout端子に出力し、そのクロック信号clkの信号レベルがLレベルである場合、Q端子から出力している信号の信号レベルを保持する。
また、Highスルーラッチ12はリセット機能を有しており、信号レベルがLレベルのリセット信号がRESET端子に与えられると、Q端子から信号レベルがLレベルの分周比制御信号modをANDゲート13及びMODout端子に出力する。
Lowスルーラッチ14は入力端子INから入力されたクロック信号clkの信号レベルがLレベルであるとき、ANDゲート13から信号を受けると、その信号の信号レベルを反転した信号を、Qバー端子からANDゲート15に出力し、そのクロック信号clkの信号レベルがHレベルである場合、Qバー端子から出力している信号の信号レベルを保持する。
明細書の文章中では、電子出願の関係上、Qの文字の上に“−”の記号を付することができないため、“Qバー”のように表記している。
また、Lowスルーラッチ14はリセット機能を有しており、信号レベルがLレベルのリセット信号がRESET端子に与えられると、Qバー端子から信号レベルがHレベルの信号をANDゲート15に出力する。
Highスルーラッチ16は入力端子INから入力されたクロック信号clkの信号レベルがHレベルであるとき、ANDゲート15から信号を受けると、その信号をQ端子からLowスルーラッチ17に出力し、そのクロック信号clkの信号レベルがLレベルである場合、Q端子から出力している信号の信号レベルを保持する。
また、Highスルーラッチ16はセット機能を有しており、信号レベルがLレベルのリセット信号がSET端子に与えられると、Q端子から信号レベルがHレベルの信号をLowスルーラッチ17に出力する。
また、Lowスルーラッチ17はセット機能を有しており、信号レベルがLレベルのリセット信号がSET端子に与えられると、Qバー端子から信号レベルがLレベルの分周信号を出力端子OUT及びANDゲート15に出力するとともに、Q端子から信号レベルがHレベルの反転信号をANDゲート11に出力する。
図3において、ANDゲート21はMODin端子から入力された分周比制御信号modと、Lowスルーラッチ27から出力された分周信号の反転信号との信号レベルが共にHレベルであれば、信号レベルがHレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力し、その分周比制御信号modと当該反転信号の信号レベルのうち、少なくとも一方がLレベルであれば、信号レベルがLレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力する。
Highスルーラッチ22は入力端子INから入力されたクロック信号clkの信号レベルがHレベルであるとき、ANDゲート21から信号を受けると、その信号を分周比制御信号modとして、Q端子からANDゲート23及びMODout端子に出力し、そのクロック信号clkの信号レベルがLレベルである場合、Q端子から出力している信号の信号レベルを保持する。
Lowスルーラッチ24は入力端子INから入力されたクロック信号clkの信号レベルがLレベルであるとき、ANDゲート23から信号を受けると、その信号の信号レベルを反転した信号を、Qバー端子からANDゲート25に出力し、そのクロック信号clkの信号レベルがHレベルである場合、Qバー端子から出力している信号の信号レベルを保持する。
Highスルーラッチ26は入力端子INから入力されたクロック信号clkの信号レベルがHレベルであるとき、ANDゲート25から信号を受けると、その信号をQ端子からLowスルーラッチ27に出力し、そのクロック信号clkの信号レベルがLレベルである場合、Q端子から出力している信号の信号レベルを保持する。
この実施の形態1では、説明の便宜上、第1の分周器群1におけるデュアルモジュラス分周器1−1,1−2のうち、デュアルモジュラス分周器1−2の分周動作が無効化されて、分周動作が有効なデュアルモジュラス分周器1−1の分周比が3分周に設定されているものとする。
このような状態で第1の分周器群1が動作しているとき、デュアルモジュラス分周器1−1の分周動作が無効化されて、分周動作に関わる有効なデュアルモジュラス分周器の個数が減少しても、正常な分周動作が実現されることを説明する。
図4は可変分周器の分周比が12分周から7分周に変更される際の各種信号の波形を示す説明図である。
以下、図4を参照しながら、可変分周器の分周比が12分周から7分周に変更される際の動作を説明する。
P<0>=0
P<1>=0
P<2>=1
P<3>=1
P<4>=0
したがって、リタイミング回路4のフリップフロップ4−0〜4−4から、リタイミングされた分周比設定信号P’<0:4>がデュアルモジュラス分周器2−1,2−2,1−1,1−2及びエッジ検出回路5の選択信号生成回路5aに出力される。また、フリップフロップ4−2〜4−4から、リタイミングされた分周比設定信号P’<2:4>がリセット回路6に出力される。フリップフロップ4−0〜4−4から分周比設定信号P’<0:4>が出力されるタイミングは、後述するエッジ検出回路5のフリップフロップ5cから出力されるクロック信号outが立ち上がるタイミングである。
また、分周比設定信号P’<2>=1がデュアルモジュラス分周器1−1のP端子に与えられ、分周比設定信号P’<3>=1がデュアルモジュラス分周器1−2のP端子に与えられる。
また、分周比設定信号P’<4>=0がデュアルモジュラス分周器1−2のRESET端子に与えられる。
即ち、デュアルモジュラス分周器1−2のHighスルーラッチ12は、信号レベルがLレベルのリセット信号がRESET端子に与えられると、Q端子から出力する分周比制御信号modの信号レベルがLレベルに初期化される。これにより、デュアルモジュラス分周器1−2のMODout端子から信号レベルがLレベルの分周比制御信号modがORゲート6−3に出力される。
デュアルモジュラス分周器1−2のHighスルーラッチ16は、信号レベルがLレベルのリセット信号がSET端子に与えられると、Q端子から出力する信号の信号レベルがHレベルに初期化される。
また、デュアルモジュラス分周器1−2のLowスルーラッチ17は、信号レベルがLレベルのリセット信号がSET端子に与えられると、Qバー端子から出力するクロック信号clk(4)の分周信号、即ち、クロック信号clk(5)の信号レベルがLレベルに初期化される。また、Q端子から出力する信号の信号レベルがHレベルに初期化される。
また、ORゲート6−1は、フリップフロップ4−4から分周比設定信号P’<4>=0を受けているが、フリップフロップ4−3から分周比設定信号P’<3>=1を受けているため、信号レベルがHレベルの信号をORゲート6−4及びデュアルモジュラス分周器1−1のRESET端子に出力している。
信号レベルがHレベルの信号は、無意のリセット信号、即ち、信号レベルがHレベルのリセット信号であるため、デュアルモジュラス分周器1−1の内部状態は初期化されず、分周動作が有効となる。
即ち、デュアルモジュラス分周器1−1のANDゲート11には、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(4)が入力されるため、Lowスルーラッチ17のQ端子から出力された分周信号の反転信号がANDゲート11を通過してHighスルーラッチ12に出力される。
また、デュアルモジュラス分周器1−1のANDゲート13には、分周比設定信号P’<2>=1が入力されるため、入力端子INから入力されるクロック信号clk(3)に同期して、Highスルーラッチ12から出力される信号がANDゲート13を通過してLowスルーラッチ14に出力される。
したがって、ANDゲート11及びHighスルーラッチ12が、ANDゲート13、Lowスルーラッチ14、ANDゲート15、Highスルーラッチ16及びLowスルーラッチ17と一緒に分周動作に寄与するため、分周比が3分周に設定される。
因みに、分周比設定信号P’<2>=0の場合、ANDゲート13の出力信号の信号レベルが常にLレベルとなり、ANDゲート11及びHighスルーラッチ12が分周動作に寄与しないため、2分周に設定される。2分周の場合、Lowスルーラッチ14、ANDゲート15、Highスルーラッチ16及びLowスルーラッチ17だけが分周動作に寄与する。
即ち、デュアルモジュラス分周器1−1のANDゲート11は、MODin端子から入力された分周比制御信号mod(4)と、Lowスルーラッチ17から出力された分周信号の反転信号との信号レベルが共にHレベルであれば、信号レベルがHレベルの信号をHighスルーラッチ12に出力し、その分周比制御信号mod(4)と当該反転信号の信号レベルのうち、少なくとも一方がLレベルであれば、信号レベルがLレベルの信号をHighスルーラッチ12に出力する。
このため、デュアルモジュラス分周器1−1は、クロック信号clk(3)を2分周した信号を分周比制御信号modとして出力している。
図4の例では、“clk(4)立ち下がり”と記述しているタイミングを起点にして、1個目のクロック信号clk(3)の立ち上がりから、2個目のクロック信号clk(3)の立ち上がりまでの期間中、信号レベルがHレベルの分周比制御信号modを出力している。この分周比制御信号modは、後述するように、ORゲート6−4から出力される分周比制御信号mod(3)に対応している。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−2のANDゲート23には、分周比設定信号P’<1>=0が入力されるため、入力端子INから入力されるクロック信号clk(2)の信号レベルや、ORゲート6−4から出力される分周比制御信号mod(3)の信号レベルにかかわらず、ANDゲート23の出力信号の信号レベルが常にLレベルとなる。したがって、ANDゲート21及びHighスルーラッチ22が分周動作に寄与しないため、2分周に設定される。2分周の場合、Lowスルーラッチ24、ANDゲート25、Highスルーラッチ26及びLowスルーラッチ27だけが分周動作に寄与する。
因みに、分周比設定信号P’<1>=1の場合、ORゲート6−4から信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(3)が出力されている期間中、入力端子INから入力されるクロック信号clk(2)に同期して、Highスルーラッチ22から出力される信号がANDゲート23を通過してLowスルーラッチ24に出力される。
このため、ANDゲート21及びHighスルーラッチ22が、ANDゲート23、Lowスルーラッチ24、ANDゲート25、Highスルーラッチ26及びLowスルーラッチ27と一緒に分周動作に寄与するため、分周比が3分周に設定される。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−2のANDゲート21は、MODin端子から入力された分周比制御信号mod(3)と、Lowスルーラッチ27から出力された分周信号の反転信号との信号レベルが共にHレベルであれば、信号レベルがHレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力し、その分周比制御信号mod(3)と当該反転信号の信号レベルのうち、少なくとも一方がLレベルであれば、信号レベルがLレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力する。
図4の例では、“clk(4)立ち下がり”と記述しているタイミングを起点にして、3個目のクロック信号clk(2)の立ち上がりから、4個目のクロック信号clk(2)の立ち上がりまでの期間中、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(2)を出力している。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−1のANDゲート23には、分周比設定信号P’<0>=0が入力されるため、入力端子INから入力されるクロック信号clk(1)の信号レベルや、デュアルモジュラス分周器2−2から出力される分周比制御信号mod(2)の信号レベルにかかわらず、ANDゲート23の出力信号の信号レベルが常にLレベルとなる。したがって、ANDゲート21及びHighスルーラッチ22が分周動作に寄与しないため、2分周に設定される。2分周の場合、Lowスルーラッチ24、ANDゲート25、Highスルーラッチ26及びLowスルーラッチ27だけが分周動作に寄与する。
因みに、分周比設定信号P’<0>=1の場合、デュアルモジュラス分周器2−2から信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(2)が出力されている期間中、入力端子INから入力されるクロック信号clk(1)に同期して、Highスルーラッチ22から出力される信号がANDゲート23を通過してLowスルーラッチ24に出力される。
このため、ANDゲート21及びHighスルーラッチ22が、ANDゲート23、Lowスルーラッチ24、ANDゲート25、Highスルーラッチ26及びLowスルーラッチ27と一緒に分周動作に寄与するため、分周比が3分周に設定される。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−1のANDゲート21は、MODin端子から入力された分周比制御信号mod(2)と、Lowスルーラッチ27から出力された分周信号の反転信号との信号レベルが共にHレベルであれば、信号レベルがHレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力し、その分周比制御信号mod(2)と当該反転信号の信号レベルのうち、少なくとも一方がLレベルであれば、信号レベルがLレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力する。
図4の例では、“clk(4)立ち下がり”と記述しているタイミングを起点にして、7個目のクロック信号clk(1)の立ち上がりから、8個目のクロック信号clk(1)の立ち上がりまでの期間中、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(1)を出力している。
即ち、選択信号生成回路5aは、リタイミング回路4から出力された分周比設定信号P’<0:4>の値が4〜7の場合、クロック信号clk(3)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力し、その分周比設定信号P’<0:4>の値が8〜15の場合、クロック信号clk(4)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力し、分周比設定信号P’<0:4>の値が16〜31の場合、クロック信号clk(5)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力する。
この実施の形態1では、分周比が12分周に設定されている例を示しているので、選択信号生成回路5aは、クロック信号clk(4)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力する。
この実施の形態1では、マルチプレクサ5bは、選択信号生成回路5aからクロック信号clk(4)を選択する旨を示す選択信号を受けているので、クロック信号clk(3)〜clk(5)の中から、クロック信号clk(4)を選択して、そのクロック信号clk(4)をフリップフロップ5cに出力する。
エッジ検出回路5のフリップフロップ5cは、図4に示すように、マルチプレクサ5bから出力されたクロック信号clk(4)が立ち下がると、信号レベルがHレベルのクロック信号outを出力し、デュアルモジュラス分周器2−1のMODout端子から出力された分周比制御信号mod(1)が立ち上がると、信号レベルがLレベルのクロック信号outを出力する。
フリップフロップ5cから出力されたクロック信号outは、図4に示すように、図1の可変分周器によってクロック信号clk(1)が12分周された信号である。
なお、フリップフロップ5cから出力されたクロック信号outは、リタイミング回路4に与えられる。
P<0>=1
P<1>=1
P<2>=1
P<3>=0
P<4>=0
リタイミング回路4のフリップフロップ4−0〜4−4は、外部から与えられた分周比設定信号P<0:4>を保持し、エッジ検出回路5のフリップフロップ5cから出力されたクロック信号outが立ち上がるタイミングで、保持していた分周比設定信号P<0:4>を分周比設定信号P’<0:4>として、デュアルモジュラス分周器2−1,2−2,1−1,1−2及びエッジ検出回路5の選択信号生成回路5aに出力する。
また、フリップフロップ4−2〜4−4は、クロック信号outが立ち上がるタイミングで、保持していた分周比設定信号P’<2:4>をリセット回路6に出力する。
なお、クロック信号outが立ち上がるタイミングでは、クロック信号clk(1)〜clk(5)の全ての信号レベルがLレベルで揃っている。
また、分周比設定信号P’<2>=1がデュアルモジュラス分周器1−1のP端子に与えられ、分周比設定信号P’<3>=0がデュアルモジュラス分周器1−2のP端子に与えられる。
また、分周比設定信号P’<4>=0がデュアルモジュラス分周器1−2のRESET端子に与えられる。
即ち、デュアルモジュラス分周器1−2のHighスルーラッチ12は、信号レベルがLレベルのリセット信号がRESET端子に与えられると、Q端子から出力する分周比制御信号modの信号レベルがLレベルに初期化される。これにより、デュアルモジュラス分周器1−2のMODout端子から信号レベルがLレベルの分周比制御信号modがORゲート6−3に出力される。
また、デュアルモジュラス分周器1−2のLowスルーラッチ14は、信号レベルがLレベルのリセット信号がRESET端子に与えられると、Qバー端子から出力する信号の信号レベルがHレベルに初期化される。
デュアルモジュラス分周器1−2のHighスルーラッチ16は、信号レベルがLレベルのリセット信号がSET端子に与えられると、Q端子から出力する信号の信号レベルがHレベルに初期化される。
また、デュアルモジュラス分周器1−2のLowスルーラッチ17は、信号レベルがLレベルのリセット信号がSET端子に与えられると、Qバー端子から出力するクロック信号clk(4)の分周信号、即ち、クロック信号clk(5)の信号レベルがLレベルに初期化される。また、Q端子から出力する信号の信号レベルがHレベルに初期化される。
ORゲート6−1は、フリップフロップ4−3から分周比設定信号P’<3>=0を受け、また、フリップフロップ4−4から分周比設定信号P’<4>=0を受けているため、信号レベルがLレベルの信号をORゲート6−4及びデュアルモジュラス分周器1−1のRESET端子に出力する。
即ち、デュアルモジュラス分周器1−1のHighスルーラッチ12は、信号レベルがLレベルのリセット信号がRESET端子に与えられると、Q端子から出力する分周比制御信号modの信号レベルがLレベルに初期化される。これにより、デュアルモジュラス分周器1−1のMODout端子から信号レベルがLレベルの分周比制御信号modがORゲート6−4に出力される。
また、デュアルモジュラス分周器1−1のLowスルーラッチ14は、信号レベルがLレベルのリセット信号がRESET端子に与えられると、Qバー端子から出力する信号の信号レベルがHレベルに初期化される。
デュアルモジュラス分周器1−1のHighスルーラッチ16は、信号レベルがLレベルのリセット信号がSET端子に与えられると、Q端子から出力する信号の信号レベルがHレベルに初期化される。
また、デュアルモジュラス分周器1−1のLowスルーラッチ17は、信号レベルがLレベルのリセット信号がSET端子に与えられると、Qバー端子から出力するクロック信号clk(3)の分周信号、即ち、クロック信号clk(4)の信号レベルがLレベルに初期化される。また、Q端子から出力する信号の信号レベルがHレベルに初期化される。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−2のANDゲート21には、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(3)が入力されるため、Lowスルーラッチ27のQ端子から出力された分周信号の反転信号がANDゲート21を通過してHighスルーラッチ22に出力される。
また、デュアルモジュラス分周器2−2のANDゲート23には、分周比設定信号P’<1>=1が入力されるため、入力端子INから入力されるクロック信号clk(2)に同期して、Highスルーラッチ22から出力される信号がANDゲート23を通過してLowスルーラッチ24に出力される。
したがって、ANDゲート21及びHighスルーラッチ22が、ANDゲート23、Lowスルーラッチ24、ANDゲート25、Highスルーラッチ26及びLowスルーラッチ27と一緒に分周動作に寄与するため、分周比が3分周に設定される。
これにより、デュアルモジュラス分周器2−2は、図4に示すように、入力端子INから入力されたクロック信号clk(2)の立ち下がりエッジに同期して、そのクロック信号clk(2)を3分周し、出力端子OUTからクロック信号clk(2)の分周信号であるクロック信号clk(3)を後段のデュアルモジュラス分周器1−1及びエッジ検出回路5のマルチプレクサ5bに出力する。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−2のANDゲート21は、MODin端子から入力された分周比制御信号mod(3)と、Lowスルーラッチ27から出力された分周信号の反転信号との信号レベルが共にHレベルであれば、信号レベルがHレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力し、その分周比制御信号mod(3)と当該反転信号の信号レベルのうち、少なくとも一方がLレベルであれば、信号レベルがLレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力する。
図4の例では、“clk(3)立ち下がり”と記述しているタイミングを起点にして、1個目のクロック信号clk(2)の立ち上がりから、2個目のクロック信号clk(2)の立ち上がりまでの期間中、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(2)を出力している。
また、デュアルモジュラス分周器2−2から出力される分周比制御信号mod(2)の信号レベルがLレベルの期間中、分周比が2分周に設定される。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−2のANDゲート23には、分周比設定信号P’<0>=1が入力されているため、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(2)が入力されている期間中は、入力端子INから入力されるクロック信号clk(1)に同期して、Highスルーラッチ22から出力される信号がANDゲート23を通過してLowスルーラッチ24に出力される。
このため、ANDゲート21及びHighスルーラッチ22が分周動作に寄与するため、分周比が3分周に設定される。
これにより、デュアルモジュラス分周器2−1は、図4に示すように、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(2)が入力されている期間中は、入力端子INから入力されたクロック信号clk(1)を3分周し、信号レベルがLレベルの分周比制御信号mod(2)が入力されている期間中は、入力端子INから入力されたクロック信号clk(1)を2分周し、出力端子OUTからクロック信号clk(1)の分周信号であるクロック信号clk(2)を後段のデュアルモジュラス分周器2−2に出力する。
即ち、デュアルモジュラス分周器2−1のANDゲート21は、MODin端子から入力された分周比制御信号mod(2)と、Lowスルーラッチ27から出力された分周信号の反転信号との信号レベルが共にHレベルであれば、信号レベルがHレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力し、その分周比制御信号mod(2)と当該反転信号の信号レベルのうち、少なくとも一方がLレベルであれば、信号レベルがLレベルの信号をHighスルーラッチ22に出力する。
図4の例では、“clk(3)立ち下がり”と記述しているタイミングを起点にして、3個目のクロック信号clk(1)の立ち上がりから、4個目のクロック信号clk(1)の立ち上がりまでの期間中、信号レベルがHレベルの分周比制御信号mod(1)を出力している。
即ち、選択信号生成回路5aは、リタイミング回路4から出力された分周比設定信号P’<0:4>の値が4〜7の場合、クロック信号clk(3)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力し、その分周比設定信号P’<0:4>の値が8〜15の場合、クロック信号clk(4)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力し、分周比設定信号P’<0:4>の値が16〜31の場合、クロック信号clk(5)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力する。
この段階では、選択信号生成回路5aは、分周比が7分周に設定されているので、クロック信号clk(3)を選択する旨を示す選択信号をマルチプレクサ5bに出力する。
この段階では、マルチプレクサ5bは、選択信号生成回路5aからクロック信号clk(3)を選択する旨を示す選択信号を受けているので、クロック信号clk(3)〜clk(5)の中から、クロック信号clk(3)を選択して、そのクロック信号clk(3)をフリップフロップ5cに出力する。
エッジ検出回路5のフリップフロップ5cは、図4に示すように、マルチプレクサ5bから出力されたクロック信号clk(3)が立ち下がると、信号レベルがHレベルのクロック信号outを出力し、デュアルモジュラス分周器2−1のMODout端子から出力された分周比制御信号mod(1)が立ち上がると、信号レベルがLレベルのクロック信号outを出力する。
フリップフロップ5cから出力されたクロック信号outは、図4に示すように、図1の可変分周器によってクロック信号clk(1)が7分周された信号である。
なお、フリップフロップ5cから出力されたクロック信号outは、リタイミング回路4に与えられる。
即ち、この実施の形態1によれば、リタイミング回路4のフリップフロップ4−0〜4−4から分周比設定信号P’<0:4>が出力される際、分周動作が無効化されるデュアルモジュラス分周器の内部状態が初期化されるように構成しているので、分周動作に関わっている有効なデュアルモジュラス分周器の中で、最も後段のデュアルモジュラス分周器の分周比が3分周であるとき、分周動作に関わる有効なデュアルモジュラス分周器の個数を減少する分周比パターンが与えられた場合でも、正常な分周動作を実現することができる。
上記実施の形態1において、例えば、デュアルモジュラス分周器1−1の内部状態の初期化が解除される場合を考えると、エッジ検出回路5のフリップフロップ5cから出力されたクロック信号outの立ち上がりから、分周比制御信号mod(3)が立ち下がるまでの遅延時間は、フリップフロップ4−2〜4−4の遅延時間と、ORゲート6−1の遅延時間と、ORゲート6−3の遅延時間との合計になる。
したがって、第1の分周器群1におけるデュアルモジュラス分周器の個数が例えばN個である場合、ORゲート6−1に対して、(N−2)個のORゲートが直列に接続されるため、ワースト条件では、(N−1)個分のORゲートの遅延時間がかかり、この遅延時間が、可変分周器の最大動作周波数を制限する要因となることがある。
そこで、この実施の形態2では、遅延時間を短縮して、最大動作周波数を高めることができる可変分周器について説明する。
リタイミング回路4のフリップフロップ4−0〜4−4は、上記実施の形態1と同様に、外部から与えられた分周比設定信号P<0>〜P<4>を保持するが、この実施の形態2では、デュアルモジュラス分周器2−1,2−2,1−1,1−2の中で、初段のデュアルモジュラス分周器であるデュアルモジュラス分周器2−1から出力された分周比制御信号mod(1)が立ち下がるタイミングで、保持していた分周比設定信号P<0>〜P<4>を分周比設定信号P’<0>〜P’<4>として出力する。
インバータ7はデュアルモジュラス分周器2−1から出力された分周比制御信号mod(1)の信号レベルを反転して、信号レベル反転後の分周比制御信号mod(1)をリタイミング回路4に出力する。
フリップフロップ31は選択信号生成回路5aから出力された選択信号を保持し、フリップフロップ5cから出力されたクロック信号outが立ち下がるタイミングで、保持していた選択信号をマルチプレクサ5bに出力する。
フリップフロップ32はフリップフロップ4−4から出力された分周比設定信号P’<4>を保持し、エッジ検出回路5のフリップフロップ5cから出力されたクロック信号outが立ち上がるタイミングで、保持していた分周比設定信号P’<4>をORゲート6−3及びデュアルモジュラス分周器1−2のRESET端子に出力する。
フリップフロップ33はORゲート6−1の出力信号を保持し、エッジ検出回路5のフリップフロップ5cから出力されたクロック信号outが立ち上がるタイミングで、保持していたORゲート6−1の出力信号をORゲート6−4及びデュアルモジュラス分周器1−1のRESET端子に出力する。
フリップフロップ31,32,33が追加されている点と、リタイミング回路4のフリップフロップ4−0〜4−4に入力される信号が、エッジ検出回路5のフリップフロップ5cから出力されたクロック信号outの代わりに、インバータ7から出力された信号レベル反転後の分周比制御信号mod(1)に変更されている点が、上記実施の形態1と相違している。
フリップフロップ31は、エッジ検出回路5から出力されたクロック信号outが立ち下がるタイミングで、保持していた選択信号をマルチプレクサ5bに出力する。
ただし、この実施の形態2では、フリップフロップ4−0〜4−4は、デュアルモジュラス分周器2−1から出力された分周比制御信号mod(1)が立ち下がるタイミング、即ち、インバータ7から出力された信号レベル反転後の分周比制御信号mod(1)が立ち上がるタイミングで、保持していた分周比設定信号P<0>〜P<4>を分周比設定信号P’<0>〜P’<4>として出力する。
デュアルモジュラス分周器2−1から出力された分周比制御信号mod(1)が立ち下がるタイミングは、クロック信号outが立ち上がるタイミングより早いため、上記実施の形態1よりも、フリップフロップ4−0〜4−4から分周比設定信号P’<0>〜P’<4>が出力されるタイミングが早くなっている。
フリップフロップ33は、ORゲート6−1の出力信号を保持し、エッジ検出回路5のフリップフロップ5cから出力されたクロック信号outが立ち上がるタイミングで、保持していたORゲート6−1の出力信号をORゲート6−4及びデュアルモジュラス分周器1−1のRESET端子に出力する。
これにより、エッジ検出回路5のフリップフロップ5cから出力されたクロック信号outの立ち上がりから、分周比制御信号mod(3)が立ち下がるまでの遅延時間は、フリップフロップ32とORゲート6−3の遅延時間の合計となり、上記実施の形態1よりも短縮されるため、動作速度の向上が可能である。
即ち、フリップフロップ32とORゲート6−3の遅延時間の合計は、フリップフロップ4−2〜4−4の遅延時間と、ORゲート6−1の遅延時間と、ORゲート6−3の遅延時間との合計より小さいため、上記実施の形態1よりも、動作速度の向上が可能である。
Claims (7)
- 有意のリセット信号が与えられている状態では、内部状態が初期化され、無意のリセット信号が与えられている状態では、設定データにしたがって分周比が第1の分周比又は第2の分周比に設定され、前記設定された分周比で入力信号を分周して、前記入力信号の分周信号を出力するデュアルモジュラス分周器が複数個直列に接続されている第1の分周器群と、
前記設定データを前記第1の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器に出力する設定データ出力回路と、
前記設定データ出力回路から出力された設定データにしたがって有意又は無意のリセット信号を生成して、前記有意又は無意のリセット信号を前記複数のデュアルモジュラス分周器に出力するリセット回路とを備え、
前記設定データ出力回路は、前記第1の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器のうち、前記リセット回路から無意のリセット信号が出力されているデュアルモジュラス分周器の中の最終段のデュアルモジュラス分周器の分周比が3分周であるとき、前記リセット回路から無意のリセット信号が出力されるデュアルモジュラス分周器の個数を1つ減らす際には、前記最終段のデュアルモジュラス分周器の入力信号に同期して、前記設定データを更新することを特徴とする可変分周器。 - 前記設定データ出力回路から出力された設定データにしたがって分周比が第1の分周比又は第2の分周比に設定され、前記設定された分周比で入力信号を分周して、前記入力信号の分周信号を出力するデュアルモジュラス分周器が複数個直列に接続されている第2の分周器群が前記第1の分周器群の前段に直列に接続されていることを特徴とする請求項1記載の可変分周器。
- 前記設定データ出力回路は、前記第1の分周器群における全てのデュアルモジュラス分周器に対して、前記リセット回路から有意のリセット信号が出力されている場合、前記第2の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器の中の最終段のデュアルモジュラス分周器から出力された分周信号に同期して、前記設定データを更新することを特徴とする請求項2記載の可変分周器。
- 前記第1及び第2の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器は、分周比を固定する旨を示す第1の制御信号が与えられた場合、分周比が第1の分周比に設定され、分周比の可変を許可する旨を示す第2の制御信号が与えられた場合、前記設定データ出力回路から出力された設定データにしたがって分周比が第1の分周比又は第2の分周比に設定されることを特徴とする請求項2記載の可変分周器。
- 前記第1の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器は、前記リセット回路から無意のリセット信号が出力された場合、当該デュアルモジュラス分周器の後段のデュアルモジュラス分周器又は外部から与えられた制御信号と、入力信号とにしたがって第1の制御信号又は第2の制御信号を出力し、
前記リセット回路は、前記第1の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器のうち、有意のリセット信号を出力しているデュアルモジュラス分周器の前段のデュアルモジュラス分周器には、第2の制御信号を出力し、無意のリセット信号を出力しているデュアルモジュラス分周器の前段のデュアルモジュラス分周器には、前記無意のリセット信号を出力しているデュアルモジュラス分周器から出力された第1の制御信号又は第2の制御信号をそのまま出力することを特徴とする請求項4記載の可変分周器。 - 前記第2の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器は、当該デュアルモジュラス分周器の後段のデュアルモジュラス分周器から出力された制御信号と、入力信号とにしたがって第1の制御信号又は第2の制御信号を当該デュアルモジュラス分周器の前段のデュアルモジュラス分周器に出力することを特徴とする請求項4記載の可変分周器。
- 前記設定データ出力回路は、前記最終段のデュアルモジュラス分周器の入力信号の代わりに、前記第2の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器の中の初段のデュアルモジュラス分周器から出力された第1の制御信号又は第2の制御信号に同期して、前記設定データを更新し、
前記リセット回路は、前記最終段のデュアルモジュラス分周器の入力信号に同期して、前記有意又は無意のリセット信号を前記第1の分周器群における複数のデュアルモジュラス分周器に出力することを特徴とする請求項4記載の可変分周器。
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