JP6452943B2 - Frequency comparator - Google Patents

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Description

本発明は、周波数比較器に関する。   The present invention relates to a frequency comparator.

特許文献1には、基準クロック信号及び被測定クロック信号の周波数を比較する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for comparing the frequencies of a reference clock signal and a measured clock signal.

特開平2−210911号公報JP-A-2-210911

基準クロック信号及び被測定クロック信号の周波数を比較する際には、周波数比較の分解能が高いことが望ましい。   When comparing the frequencies of the reference clock signal and the clock signal under measurement, it is desirable that the frequency comparison resolution is high.

一方で、基準クロック信号及び被測定クロック信号の周波数を比較することによって、被測定クロック信号の周波数の変化を検出する際には、被測定クロック信号の周波数の変化をすぐに検出できることが望ましい。   On the other hand, when detecting a change in the frequency of the measured clock signal by comparing the frequencies of the reference clock signal and the measured clock signal, it is desirable that the change in the frequency of the measured clock signal can be detected immediately.

そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、基準クロック信号及び被測定クロック信号の周波数比較の分解能を維持しつつ、被測定クロック信号の周波数の変化をすぐに検出することが可能な技術を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and immediately detects a change in the frequency of the clock signal to be measured while maintaining the frequency comparison resolution of the reference clock signal and the clock signal to be measured. It aims at providing the technology that can be.

上記課題を解決するため、本発明に係る周波数比較器の一態様は、基準クロック信号をカウントする第1カウンタと、被測定クロック信号をカウントする第2カウンタと、周波数が変更されないサンプリング信号に同期して前記第1カウンタの出力値をサンプリングし、サンプリングした前記第1カウンタの出力値を出力する第1サンプリング部と、前記サンプリング信号に同期して前記第2カウンタの出力値をサンプリングし、サンプリングした前記第2カウンタの出力値を出力する第2サンプリング部と、前記第1サンプリング部の出力値を累積加算する第1累積加算器と、前記第2サンプリング部の出力値を累積加算する第2累積加算器と、前記第1及び第2累積加算部の出力値及び前記基準クロック信号の周波数に基づいて、前記被測定クロック信号の周波数を求める周波数取得部とを備え、前記被測定クロック信号の周波数の変化に応じて前記第2累積加算器の出力値が変化するとき、前記周波数取得部は、当該出力値が収束する前に、当該出力値に基づいて、前記被測定クロック信号の周波数の変化を検出するIn order to solve the above problems, one aspect of the frequency comparator according to the present invention is synchronized with a first counter that counts a reference clock signal, a second counter that counts a clock signal to be measured, and a sampling signal whose frequency is not changed. Sampling the output value of the first counter, outputting the sampled output value of the first counter, sampling the output value of the second counter in synchronization with the sampling signal, and sampling A second sampling unit that outputs the output value of the second counter, a first cumulative adder that cumulatively adds the output value of the first sampling unit, and a second that cumulatively adds the output value of the second sampling unit. Based on the output values of the cumulative adder, the first and second cumulative adders, and the frequency of the reference clock signal, And a frequency acquisition unit for obtaining the frequency of the constant clock signal, when said output value of said second cumulative adder is changed according to the change of the frequency of the measurement clock signal, the frequency acquisition unit, the output value Before convergence, a change in the frequency of the clock signal to be measured is detected based on the output value .

また、本発明に係る周波数比較器の一態様では、前記第2累積加算器はFIR型デジタルフィルタであって、前記FIR型デジタルフィルタは、直列に接続された複数のラッチ回路と、前記複数のラッチ回路にそれぞれ対応する複数の第1乗算器と、加算器と、第2乗算器とを有し、前記複数のラッチ回路のうちの初段のラッチ回路は、前記サンプリング信号に同期して前記第2サンプリング部の出力値を保持して出力し、前記複数のラッチ回路のうち、初段のラッチ回路を除く各ラッチ回路は、前記サンプリング信号に同期して、前段のラッチ回路の出力値を保持して出力し、前記複数の第1乗算器のそれぞれは、対応するラッチ回路の出力値に対して係数を乗算し、その結果を出力し、前記加算器は、前記複数の第1乗算器の出力値を加算し、その結果を出力し、前記第2乗算器は、前記加算器の出力値に対して係数を乗算し、その結果を前記第2累積加算器の出力値として出力するIn the aspect of the frequency comparator according to the present invention, before Symbol second cumulative adder is I FIR type digital filter der, the FIR type digital filter comprises a plurality of latch circuits connected in series, the A plurality of first multipliers, adders, and second multipliers respectively corresponding to the plurality of latch circuits, wherein the first stage latch circuit of the plurality of latch circuits is synchronized with the sampling signal; The output value of the second sampling unit is held and outputted, and among the plurality of latch circuits, each latch circuit except the first stage latch circuit outputs the output value of the previous stage latch circuit in synchronization with the sampling signal. Each of the plurality of first multipliers multiplies the output value of the corresponding latch circuit by a coefficient and outputs the result, and the adder includes the plurality of first multipliers. Output value And, as a result outputs, the second multiplier coefficient multiplies the output value of the adder, and outputs the result as an output value of said second cumulative adder.

また、本発明に係る周波数比較器の一態様では前記第2累積加算器はIIR型デジタルフィルタであって、前記IIR型デジタルフィルタは、第1及び第2乗算器と、加算器と、ラッチ回路とを有し、前記第1乗算器は、前記第2サンプリン部の出力値に対して係数を乗算し、その結果を出力し、前記加算器は、前記第1乗算器の出力値と、前記第2乗算器の出力値とを加算し、その結果を出力し、前記ラッチ回路は、前記サンプリング信号に同期して前記加算器の出力値を保持して前記第2累積加算器の出力値として出力し、前記第2乗算器は、前記ラッチ回路の出力値に対して係数を乗算し、その結果を出力する
The second cumulative adder before Symbol In one embodiment of the frequency comparator according to the present invention I IIR type digital filter der, the IIR type digital filter comprises a first and a second multiplier, an adder, A latch circuit, wherein the first multiplier multiplies the output value of the second sampler by a coefficient and outputs the result, and the adder and the output value of the first multiplier , Adding the output value of the second multiplier and outputting the result, and the latch circuit holds the output value of the adder in synchronization with the sampling signal and outputs the output of the second cumulative adder The second multiplier multiplies the output value of the latch circuit by a coefficient and outputs the result .

本発明の一態様によれば、基準クロック信号及び被測定クロック信号の周波数比較の分解能を維持しつつ、被測定クロック信号の周波数の変化をすぐに検出することができる。   According to one aspect of the present invention, it is possible to immediately detect a change in the frequency of the clock signal to be measured while maintaining the resolution of the frequency comparison between the reference clock signal and the clock signal to be measured.

周波数比較器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a frequency comparator. カウンタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a counter. サンプリング部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sampling part. 累積加算器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a cumulative adder. 周波数比較器の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of a frequency comparator. 比較対象装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of a comparison object apparatus. 累積加算器の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of an accumulation adder. 周波数比較器の変形例の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation | movement of the modification of a frequency comparator. FIR型デジタルフィルタで構成された累積加算器の出力特性を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic of the accumulation adder comprised by the FIR type digital filter. IIR型デジタルフィルタで構成された累積加算器の出力特性を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic of the accumulation adder comprised by the IIR type digital filter. FIR型デジタルフィルタの各係数の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of each coefficient of a FIR type digital filter. 変形例に係る周波数比較器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the frequency comparator which concerns on a modification.

図1は実施の形態に係る周波数比較器1の構成を示す図である。本実施の形態に係る周波数比較器1は、基準クロック信号rclkと被測定クロック信号mclkの周波数の比較を行い、その比較結果と基準クロック信号rclkの周波数とに基づいて、被測定クロック信号mclkの周波数を求める。周波数比較器1は、例えば、通信装置が備える、PLL(phase locked loop)回路、周波数シンセサイザあるいはCDR(Clock Data Recovery)回路等の半導体装置で使用される。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a frequency comparator 1 according to the embodiment. The frequency comparator 1 according to the present embodiment compares the frequencies of the reference clock signal rclk and the measured clock signal mclk, and based on the comparison result and the frequency of the reference clock signal rclk, Find the frequency. The frequency comparator 1 is used in a semiconductor device such as a PLL (phase locked loop) circuit, a frequency synthesizer, or a CDR (Clock Data Recovery) circuit provided in the communication device.

図1に示されるように、周波数比較器1は、カウンタ2m,2rと、サンプリング部3m,3rと、累積加算器4m,4rと、周波数取得部5とを備えている。   As shown in FIG. 1, the frequency comparator 1 includes counters 2m and 2r, sampling units 3m and 3r, cumulative adders 4m and 4r, and a frequency acquisition unit 5.

カウンタ2mは被測定クロック信号mclkをカウントし、カウンタ2rは基準クロック信号rclkをカウントする。具体的には、カウンタ2mは、被測定クロック信号mclkの立ち上がりをカウントする。つまり、カウンタ2mは、被測定クロック信号mclkの立ち上がりに同期してカウント値Cmのカウントアップを行う。これにより、カウンタ2mのカウント値Cmは被測定クロック信号mclkの周波数に応じた速さでカウントアップする。カウンタ2rは、基準クロック信号rclkの立ち上がりをカウントする。つまり、カウンタ2rは、基準クロック信号rclkの立ち上がりに同期してカウント値Crのカウントアップを行う。これにより、カウンタ2rのカウント値Crは基準クロック信号rclkの周波数に応じた速さでカウントアップする。   The counter 2m counts the clock signal to be measured mclk, and the counter 2r counts the reference clock signal rclk. Specifically, the counter 2m counts rising edges of the clock signal to be measured mclk. That is, the counter 2m counts up the count value Cm in synchronization with the rising edge of the measured clock signal mclk. Thereby, the count value Cm of the counter 2m is counted up at a speed corresponding to the frequency of the clock signal to be measured mclk. The counter 2r counts rising edges of the reference clock signal rclk. That is, the counter 2r counts up the count value Cr in synchronization with the rising edge of the reference clock signal rclk. As a result, the count value Cr of the counter 2r is counted up at a speed corresponding to the frequency of the reference clock signal rclk.

なお、カウンタ2mは、被測定クロック信号mclkの立ち下がりをカウントし、カウンタ2rは、基準クロック信号rclkの立ち下がりをカウントしても良い。以後、カウンタ2m,2rを特に区別する必要がないときには、それぞれを「カウンタ2」と呼ぶ。   The counter 2m may count the falling edge of the measured clock signal mclk, and the counter 2r may count the falling edge of the reference clock signal rclk. Hereinafter, when it is not necessary to particularly distinguish the counters 2m and 2r, each is referred to as "counter 2".

サンプリング部3mは、一種のクロック信号であるサンプリング信号sclkに同期して(例えば、サンプリング信号sclkの立ち上がりで)、カウンタ2mの出力であるカウント値Cmをサンプリングする。サンプリング部3rは、サンプリング信号sclkに同期して(例えば、サンプリング信号sclkの立ち上がりで)、カウンタ2rの出力値であるカウント値Crをサンプリングする。   The sampling unit 3m samples the count value Cm that is the output of the counter 2m in synchronization with the sampling signal sclk that is a kind of clock signal (for example, at the rising edge of the sampling signal sclk). The sampling unit 3r samples the count value Cr that is the output value of the counter 2r in synchronization with the sampling signal sclk (for example, at the rising edge of the sampling signal sclk).

ここで、サンプリング信号sclkの周波数をfs、被測定クロック信号mclkの周波数をfm、基準クロック信号rclkの周波数をfrとすると、fs<fm、fs<frとなっている。本実施の形態では、サンプリング信号sclkの周波数fsは、例えば、基準クロック信号rclkの周波数frの1/20倍となっている。   Here, when the frequency of the sampling signal sclk is fs, the frequency of the clock signal to be measured mclk is fm, and the frequency of the reference clock signal rclk is fr, fs <fm and fs <fr. In the present embodiment, the frequency fs of the sampling signal sclk is, for example, 1/20 times the frequency fr of the reference clock signal rclk.

サンプリング部3mは、カウント値Cmをサンプリングするたびに、サンプリングした当該カウント値Cmと、その前にサンプリングしたカウント値Cmとの差分値を求めて出力する。つまり、サンプリング部3mは、サンプリング信号sclkにおける、連続する2つの立ち上がりの間でのカウント値Cmの増分を出力する。この増分は被測定クロック信号mclkの周波数fmに応じた値となる。同様に、サンプリング部3rは、カウント値Crをサンプリングするたびに、サンプリングした当該カウント値Crと、その前にサンプリングしたカウント値Crとの差分値を求めて出力する。つまり、サンプリング部3rは、サンプリング信号sclkにおける、連続する2つの立ち上がりの間でのカウント値Crの増分を出力する。この増分は基準クロック信号rclkの周波数frに応じた値となる。以後、サンプリング部3m,3rを特に区別する必要がないときには、それぞれを「サンプリング部3」と呼ぶ。   Each time the sampling unit 3m samples the count value Cm, the sampling unit 3m obtains and outputs a difference value between the sampled count value Cm and the count value Cm sampled before. That is, the sampling unit 3m outputs an increment of the count value Cm between two consecutive rising edges in the sampling signal sclk. This increment is a value corresponding to the frequency fm of the clock signal to be measured mclk. Similarly, every time the sampling unit 3r samples the count value Cr, the sampling unit 3r obtains and outputs a difference value between the sampled count value Cr and the previously sampled count value Cr. That is, the sampling unit 3r outputs the increment of the count value Cr between two consecutive rising edges in the sampling signal sclk. This increment is a value corresponding to the frequency fr of the reference clock signal rclk. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the sampling units 3m and 3r, each is referred to as a “sampling unit 3”.

累積加算器4m,4rはサンプリング信号sclkに同期して動作する。累積加算器4mは、サンプリング部3mの出力値Smを累積加算し、それによって得られる累積加算値Amを出力する。本実施の形態では、累積加算器4mは、サンプリング部3mからの出力値Smを所定回数累積加算し、それによって得られる累積加算値Amを出力する。出力値Smは、被測定クロック信号mclkの周波数fmに応じた値であることから、累積加算値Amも周波数fmに応じた値となる。累積加算器4rは、サンプリング部3rの出力値Srを累積加算し、それによって得られる累積加算値Arを出力する。本実施の形態では、累積加算器4rは、累積加算器4mと同様に、サンプリング部3rからの出力値Srを所定回数累積加算し、それによって得られる累積加算値Arを出力する。出力値Srは、基準クロック信号rclkの周波数frに応じた値であることから、累積加算値Arも周波数frに応じた値となる。以後、累積加算器4m,4rを特に区別する必要がないときには、それぞれを「累積加算器4」と呼ぶ。   The cumulative adders 4m and 4r operate in synchronization with the sampling signal sclk. The cumulative adder 4m cumulatively adds the output value Sm of the sampling unit 3m, and outputs a cumulative added value Am obtained thereby. In the present embodiment, the cumulative adder 4m cumulatively adds the output value Sm from the sampling unit 3m a predetermined number of times, and outputs the cumulative added value Am obtained thereby. Since the output value Sm is a value corresponding to the frequency fm of the clock signal to be measured mclk, the cumulative addition value Am is also a value corresponding to the frequency fm. The cumulative adder 4r cumulatively adds the output value Sr of the sampling unit 3r and outputs a cumulative addition value Ar obtained thereby. In the present embodiment, the cumulative adder 4r, like the cumulative adder 4m, cumulatively adds the output value Sr from the sampling unit 3r a predetermined number of times and outputs the cumulative added value Ar obtained thereby. Since the output value Sr is a value corresponding to the frequency fr of the reference clock signal rclk, the cumulative addition value Ar is also a value corresponding to the frequency fr. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish the cumulative adders 4m and 4r, each is referred to as "cumulative adder 4".

周波数取得部5はサンプリング信号sclkに同期して動作する。周波数取得部5は、サンプリング信号sclkが立ち上がるたびに、累積加算器4mから出力される累積加算値Amと、累積加算器4rから出力される累積加算値Arと、基準クロック信号rclkの周波数frとに基づいて、被測定クロック信号mclkの周波数fmを求める。具体的には、周波数取得部5は、以下の式(1)を用いて周波数fmを求める。   The frequency acquisition unit 5 operates in synchronization with the sampling signal sclk. Each time the sampling signal sclk rises, the frequency acquisition unit 5 outputs the cumulative addition value Am output from the cumulative adder 4m, the cumulative addition value Ar output from the cumulative adder 4r, and the frequency fr of the reference clock signal rclk. Based on the above, the frequency fm of the clock signal mclk to be measured is obtained. Specifically, the frequency acquisition unit 5 obtains the frequency fm using the following formula (1).

Figure 0006452943
Figure 0006452943

累積加算値Amは、被測定クロック信号mclkの周波数fmに応じた値であり、累積加算値Arは、基準クロック信号rclkの周波数frに応じた値であることから、累積加算値Amと累積加算値Arを比較することは、被測定クロック信号mclk及び基準クロック信号rclkの周波数の比較を行うことと等価である。したがって、式(1)より、周波数取得部5は、被測定クロック信号mclk及び基準クロック信号rclkの周波数の比較を行い、その比較結果(Am/Ar)と、基準クロック信号rclkの周波数frとに基づいて、被測定クロック信号mclkの周波数fmを求めていると言える。周波数比較器1は、被測定クロック信号mclkの周波数fmを求めると、当該周波数fmを外部装置に通知する。   The cumulative addition value Am is a value corresponding to the frequency fm of the clock signal to be measured mclk, and the cumulative addition value Ar is a value corresponding to the frequency fr of the reference clock signal rclk. Therefore, the cumulative addition value Am and the cumulative addition value Am Comparing the values Ar is equivalent to comparing the frequencies of the clock signal under measurement mclk and the reference clock signal rclk. Therefore, from the equation (1), the frequency acquisition unit 5 compares the frequencies of the clock signal to be measured mclk and the reference clock signal rclk, and compares the comparison result (Am / Ar) with the frequency fr of the reference clock signal rclk. Based on this, it can be said that the frequency fm of the measured clock signal mclk is obtained. When the frequency comparator 1 obtains the frequency fm of the clock signal to be measured mclk, the frequency comparator 1 notifies the external device of the frequency fm.

また周波数取得部5は、被測定クロック信号mclkの周波数fmの変化を検出する。具体的には、周波数取得部5は、被測定クロック信号mclkの周波数fmに応じた累積加算値Amが変化すると、周波数fmが変化したと判断する。そして、周波数取得部5は、周波数fmの変化を検出すると、その旨を外部装置に通知する。   Further, the frequency acquisition unit 5 detects a change in the frequency fm of the clock signal to be measured mclk. Specifically, the frequency acquisition unit 5 determines that the frequency fm has changed when the cumulative addition value Am corresponding to the frequency fm of the clock signal to be measured mclk changes. And if the frequency acquisition part 5 detects the change of the frequency fm, it will notify that to an external device.

<カウンタの構成例>
図2はカウンタ2m,2rの構成の一例を示す図である。以後、被測定クロック信号mclk及び基準クロック信号rclkを特に区別する必要がないときには、それぞれを単に「クロック信号」と呼ぶ。また、カウント値Cm及びカウント値Crを特に区別する必要がないときには、それぞれを単に「カウント値C」と呼ぶ。
<Counter configuration example>
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the counters 2m and 2r. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish the clock signal to be measured mclk and the reference clock signal rclk, each is simply referred to as “clock signal”. When there is no need to distinguish between the count value Cm and the count value Cr, each is simply referred to as “count value C”.

図2に示されるように、カウンタ2は、加算器20及びラッチ回路21を備えている。加算器20は、ラッチ回路21の出力に対して“1”を加算して出力する。ラッチ回路21は、クロック信号の立ち上がりに同期して加算器20の出力を保持して出力する。ラッチ回路21の出力がカウント値Cとなる。このようなカウンタ2では、入力されるクロック信号の立ち上がりに同期してカウント値Cが1つずつ増加する。カウンタ2は、クロック信号の立ち上がりに同期してカウント値Cを出力する。   As shown in FIG. 2, the counter 2 includes an adder 20 and a latch circuit 21. The adder 20 adds “1” to the output of the latch circuit 21 and outputs the result. The latch circuit 21 holds and outputs the output of the adder 20 in synchronization with the rising edge of the clock signal. The output of the latch circuit 21 becomes the count value C. In such a counter 2, the count value C increases by one in synchronization with the rising edge of the input clock signal. The counter 2 outputs a count value C in synchronization with the rising edge of the clock signal.

<サンプリング部の構成例>
図3はサンプリング部3m,3rの構成の一例を示す図である。以後、出力値Smと出力値Srを特に区別する必要がないときには、それぞれを単に「出力値S」と呼ぶ。
<Configuration example of sampling unit>
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the sampling units 3m and 3r. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the output value Sm and the output value Sr, each is simply referred to as “output value S”.

図3に示されるように、サンプリング部3は、ラッチ回路30〜32及び減算器33を備えている。ラッチ回路30は、サンプリング信号sclkの立ち上がりに同期してカウント値Cを保持して出力する。つまり、ラッチ回路30は、サンプリング信号sclkに同期してカウント値CをサンプリングしてサンプリングデータCS(k)として出力する。サンプリングデータCS(k)は、サンプリング信号sclkの立ち上がりkでサンプリングされたカウント値Cを意味している。   As shown in FIG. 3, the sampling unit 3 includes latch circuits 30 to 32 and a subtracter 33. The latch circuit 30 holds and outputs the count value C in synchronization with the rising edge of the sampling signal sclk. That is, the latch circuit 30 samples the count value C in synchronization with the sampling signal sclk and outputs it as sampling data CS (k). The sampling data CS (k) means the count value C sampled at the rising edge k of the sampling signal sclk.

ラッチ回路31は、ラッチ回路30から出力されるサンプリングデータCS(k)を、サンプリング信号sclkの立ち上がりに同期して保持して出力する。ラッチ回路31がサンプリングデータCS(k)を保持するタイミングでは、ラッチ回路30は次のカウント値Cをサンプリングすることから、ラッチ回路31の出力は、ラッチ回路30でサンプリングされるカウント値Cよりも一つ前にサンプリングされたカウント値Cである。以後、ラッチ回路31の出力を「サンプリングデータCS(k−1)」と呼ぶ。k−x(x≧1)は、kよりもx個前の、サンプリング信号sclkの立ち上がりを示している。また、k+xは、kよりもx個後の、サンプリング信号sclkの立ち上がりを示している。   The latch circuit 31 holds and outputs the sampling data CS (k) output from the latch circuit 30 in synchronization with the rising edge of the sampling signal sclk. Since the latch circuit 30 samples the next count value C at the timing when the latch circuit 31 holds the sampling data CS (k), the output of the latch circuit 31 is higher than the count value C sampled by the latch circuit 30. This is the count value C sampled immediately before. Hereinafter, the output of the latch circuit 31 is referred to as “sampling data CS (k−1)”. k−x (x ≧ 1) indicates the rise of the sampling signal sclk x times before k. Further, k + x indicates the rising edge of the sampling signal sclk after x times with respect to k.

減算器33は、ラッチ回路30からのサンプリングデータCS(k)から、ラッチ回路31からのサンプリングデータCS(k−1)を減算して出力する。ラッチ回路32は、サンプリング信号sclkの立ち上がりに同期して減算器33の出力を保持して出力する。ラッチ回路32の出力がサンプリング部3の出力値Sとなる。   The subtracter 33 subtracts the sampling data CS (k−1) from the latch circuit 31 from the sampling data CS (k) from the latch circuit 30 and outputs the result. The latch circuit 32 holds and outputs the output of the subtracter 33 in synchronization with the rising edge of the sampling signal sclk. The output of the latch circuit 32 becomes the output value S of the sampling unit 3.

このような構成を有するサンプリング部3は、サンプリングしたカウント値C(サンプリングデータCS(k))と、それよりも1つ前にサンプリングしたカウント値C(サンプリングデータCS(k−1))との差分値を減算器33で求めて、当該差分値を出力値Sとして出力する。サンプリング部3は、サンプリング信号sclkの立ち上がりに同期して出力値Sを出力する。   The sampling unit 3 having such a configuration includes a sampled count value C (sampling data CS (k)) and a count value C (sampling data CS (k−1)) sampled one before that. The difference value is obtained by the subtracter 33 and the difference value is output as the output value S. The sampling unit 3 outputs the output value S in synchronization with the rising edge of the sampling signal sclk.

サンプリング部3mでのサンプリングデータCS(k),CS(k−1)をそれぞれサンプリングデータCSm(k),CSm(k−1)とし、サンプリング部3rでのサンプリングデータCS(k),CS(k−1)をそれぞれサンプリングデータCSr(k),CSr(k−1)とすると、出力値Sm,Srは以下の式(2),(3)で表される。   Sampling data CS (k) and CS (k-1) in the sampling unit 3m are set as sampling data CSm (k) and CSm (k-1), respectively. −1) are sampling data CSr (k) and CSr (k−1), respectively, the output values Sm and Sr are expressed by the following equations (2) and (3).

Figure 0006452943
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Figure 0006452943
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以後、サンプリングデータCS(k)を「カウント値C(k)」と呼ぶことがある。また、サンプリングデータCSm(k),CSm(k−1),CSr(k),CSr(k−1)をそれぞれ「カウント値Cm(k)」、「カウント値Cm(k−1)」、「カウント値Cr(k)」及び「カウント値Cr(k−1)」と呼ぶことがある。   Hereinafter, the sampling data CS (k) may be referred to as “count value C (k)”. Further, the sampling data CSm (k), CSm (k-1), CSr (k), CSr (k-1) are converted into "count value Cm (k)", "count value Cm (k-1)", " Sometimes called “count value Cr (k)” and “count value Cr (k−1)”.

<累積加算器の構成例>
図4は累積加算器4m,4rの構成の一例を示す図である。以後、累積加算値Amと累積加算値Arを特に区別する必要がないときには、それぞれを単に「累積加算値A」と呼ぶ。本実施の形態では、累積加算器4はFIR(Finite Impulse Response)型デジタルフィルタで構成されている。累積加算器4は、サンプリング部3からの出力値SをM回(Mは2以上の整数)累積加算する。
<Configuration example of cumulative adder>
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the cumulative adders 4m and 4r. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the cumulative addition value Am and the cumulative addition value Ar, each is simply referred to as “cumulative addition value A”. In the present embodiment, the cumulative adder 4 is composed of a FIR (Finite Impulse Response) type digital filter. The cumulative adder 4 cumulatively adds the output value S from the sampling unit 3 M times (M is an integer of 2 or more).

図4に示されるように、累積加算器4は、直列に接続されたM個のラッチ回路40−1〜40−Mと、M個の乗算器41−1〜41−Mと、加算器42と、乗算器43とを備えている。M個のラッチ回路40−1〜40−MはM段のシフトレジスタを構成している。   As shown in FIG. 4, the cumulative adder 4 includes M latch circuits 40-1 to 40 -M connected in series, M multipliers 41-1 to 41 -M, and an adder 42. And a multiplier 43. The M latch circuits 40-1 to 40-M constitute an M-stage shift register.

初段のラッチ回路40−1は、サンプリング信号sclkの立ち上がりに同期して出力値Sを保持して出力する。M個のラッチ回路40−1〜40−Mのうち、初段のラッチ回路40−1を除く各ラッチ回路40−j(2≦j≦M)は、サンプリング信号sclkの立ち上がりに同期して、前段のラッチ回路40−(j−1)の出力を保持して出力する。各乗算器41−i(1≦i≦M)は、ラッチ回路40−iの出力に対して係数αiを乗算し、その結果を出力する。加算器42は、M個の乗算器41−1〜41−Mの出力を加算し、その結果を出力する。乗算器43は、加算器42の出力に対して係数αallを乗算し、その結果を出力する。乗算器43の出力が累積加算値Aとなる。   The first-stage latch circuit 40-1 holds and outputs the output value S in synchronization with the rising edge of the sampling signal sclk. Of the M latch circuits 40-1 to 40-M, each latch circuit 40-j (2 ≦ j ≦ M) except for the first-stage latch circuit 40-1 is synchronized with the rising edge of the sampling signal sclk. The output of the latch circuit 40- (j-1) is held and output. Each multiplier 41-i (1 ≦ i ≦ M) multiplies the output of the latch circuit 40-i by a coefficient αi and outputs the result. The adder 42 adds the outputs of the M multipliers 41-1 to 41-M and outputs the result. The multiplier 43 multiplies the output of the adder 42 by a coefficient αall and outputs the result. The output of the multiplier 43 becomes the cumulative addition value A.

ここで、サンプリング信号sclkの立ち上がりkに同期してサンプリング部3から出力される出力値SをS(k)とすると、サンプリング信号sclkの立ち上がりkに同期して累積加算器4から出力される累積加算値A(k)は以下の式(4)で表される。   Here, if the output value S output from the sampling unit 3 in synchronization with the rise k of the sampling signal sclk is S (k), the accumulation output from the accumulation adder 4 in synchronization with the rise k of the sampling signal sclk. The added value A (k) is expressed by the following equation (4).

Figure 0006452943
Figure 0006452943

また、本実施の形態では、係数αall及び係数αiについて以下の式(5)が成立する。   In the present embodiment, the following equation (5) is established for the coefficient αall and the coefficient αi.

Figure 0006452943
Figure 0006452943

例えば、係数αall及び係数α1〜αMがすべて“1”の場合には、サンプリング信号sclkの立ち上がり(k−M)から立ち上がり(k−1)に同期してサンプリング部3から出力されたM個の出力値S(k−M)〜S(k−1)の総和が、サンプリング信号sclkの立ち上がりkに同期して累積加算器4から出力される。そして、サンプリング信号sclkの次の立ち上がり(k+1)に同期して、累積加算器4からは、サンプリング部3から出力されたM個の出力値S(k+1−M)〜S(k)の総和が出力される。   For example, when the coefficient αall and the coefficients α1 to αM are all “1”, M samples output from the sampling unit 3 in synchronization with the rising edge (k−M) to the rising edge (k−1) of the sampling signal sclk. The sum of the output values S (k−M) to S (k−1) is output from the cumulative adder 4 in synchronization with the rising k of the sampling signal sclk. Then, in synchronization with the next rising edge (k + 1) of the sampling signal sclk, the cumulative adder 4 calculates the sum of the M output values S (k + 1−M) to S (k) output from the sampling unit 3. Is output.

<周波数比較器の動作について>
図5は周波数比較器1の動作の一例を示すタイミングチャートである。カウンタ2mはカウンタ2rと同様に動作し、サンプリング部3mはサンプリング部3rと同様に動作し、累積加算器4mは累積加算器4rと同様に動作するため、ここでは、カウンタ2m、サンプリング部3m及び累積加算器4mの動作を主に説明する。図5に基づいて、被測定クロック信号mclkが停止し、その後再開する場合のカウンタ2m等の動作について説明する。
<Operation of frequency comparator>
FIG. 5 is a timing chart showing an example of the operation of the frequency comparator 1. The counter 2m operates in the same manner as the counter 2r, the sampling unit 3m operates in the same manner as the sampling unit 3r, and the cumulative adder 4m operates in the same manner as the cumulative adder 4r. Therefore, here, the counter 2m, the sampling unit 3m, and The operation of the cumulative adder 4m will be mainly described. Based on FIG. 5, the operation of the counter 2m and the like when the measured clock signal mclk is stopped and then restarted will be described.

図5の例では、基準クロック信号rclkの周波数frと、被測定クロック信号mclkの周波数fmとは一致している。また図5の例では、M=50となっている。したがって、サンプリング信号sclkの周波数fsは、周波数fr,fmの20分の1となっている。そして、累積加算器4の係数αall及び係数α1〜αMはすべて“1”となっている。図5では、基準クロック信号rclkと被測定クロック信号mclkを図示するために、周波数fr,fmが実際よりも小さくなっており、周波数fr,fmと周波数fsとの関係は正しく示されていない。   In the example of FIG. 5, the frequency fr of the reference clock signal rclk matches the frequency fm of the clock signal mclk to be measured. In the example of FIG. 5, M = 50. Therefore, the frequency fs of the sampling signal sclk is 1/20 of the frequencies fr and fm. The coefficient αall and the coefficients α1 to αM of the cumulative adder 4 are all “1”. In FIG. 5, in order to illustrate the reference clock signal rclk and the clock signal to be measured mclk, the frequencies fr and fm are smaller than the actual frequency, and the relationship between the frequencies fr and fm and the frequency fs is not correctly shown.

まず被測定クロック信号mclkが停止していない場合の動作について説明する。本例では、周波数fsは周波数fmの20分の1となっていることから、サンプリング信号sclkにおける連続する2つの立ち上がりの間においてカウンタ2mのカウント値Cmは“20”増加する。したがって、図5に示されるように、サンプリング部3mでのサンプリングデータCS(k),CS(k−1)は、サンプリング信号sclkの立ち上がりごとに“20”ずつ増加する。よって、サンプリングデータCS(k)とサンプリングデータCS(k−1)の差分値である、サンプリング部3mの出力値Smは“20”となる。そして、本例では、累積加算器4mは、サンプリング部3mの出力値Sを50回累積加算することから、累積加算器4mから出力される累積加算値Amは“1000”となる。   First, the operation when the measured clock signal mclk is not stopped will be described. In this example, since the frequency fs is 1/20 of the frequency fm, the count value Cm of the counter 2m increases by “20” between two consecutive rising edges in the sampling signal sclk. Therefore, as shown in FIG. 5, the sampling data CS (k) and CS (k−1) in the sampling unit 3m increase by “20” every time the sampling signal sclk rises. Therefore, the output value Sm of the sampling unit 3m, which is the difference value between the sampling data CS (k) and the sampling data CS (k−1), is “20”. In this example, since the cumulative adder 4m cumulatively adds the output value S of the sampling unit 3m 50 times, the cumulative added value Am output from the cumulative adder 4m is “1000”.

カウンタ2r、サンプリング部3r及び累積加算器4rは、上記と同様に動作することから、周波数frと周波数fmとが一致する本例では、累積加算器4rから出力される累積加算値Arは“1000”となる。   Since the counter 2r, the sampling unit 3r, and the cumulative adder 4r operate in the same manner as described above, in this example in which the frequency fr matches the frequency fm, the cumulative added value Ar output from the cumulative adder 4r is “1000. "

ここで、累積加算値Amが“1000”から“1”でもずれると、式(1)で示されるように、被測定クロック信号mclkの周波数fmは変化する。したがって、本例では、基準クロック信号rclkと被測定クロック信号mclkの周波数比較の分解能(以後、単に「周波数比較分解能」と呼ぶことがある)は1000ppm(10−3)であると言える。 Here, when the cumulative addition value Am deviates even from “1000” by “1”, the frequency fm of the clock signal to be measured mclk changes as shown by the equation (1). Accordingly, in this example, it can be said that the frequency comparison resolution of the reference clock signal rclk and the clock signal to be measured mclk (hereinafter simply referred to as “frequency comparison resolution”) is 1000 ppm (10 −3 ).

図5に示されるように、例えば、サンプリング信号sclkの立ち上がりの直後のタイミングt1で、被測定クロック信号mclkが停止すると、言い換えると周波数fmが“0”に変化すると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりでサンプリングデータCS(k),CS(k−1)が同じ値となり、サンプリング信号sclkのその次の立ち上がりでサンプリング部3mの出力値Smが“0”となる。出力値Smが“0”となると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりで累積加算値Amが前の値から“20”減少して“980”となる。その後、サンプリング信号sclkが立ち上がるたびに累積加算値Amが“20”ずつ減少して、累積加算値Amはやがて“0”となる。   As shown in FIG. 5, for example, when the measured clock signal mclk stops at timing t1 immediately after the rising edge of the sampling signal sclk, in other words, when the frequency fm changes to “0”, the next rising edge of the sampling signal sclk. Thus, the sampling data CS (k) and CS (k−1) have the same value, and the output value Sm of the sampling unit 3m becomes “0” at the next rising edge of the sampling signal sclk. When the output value Sm becomes “0”, the cumulative addition value Am decreases by “20” from the previous value to “980” at the next rising edge of the sampling signal sclk. Thereafter, each time the sampling signal sclk rises, the cumulative addition value Am decreases by “20”, and the cumulative addition value Am eventually becomes “0”.

累積加算値Amが“0”になった後、例えば、サンプリング信号sclkの立ち上がりの直後のタイミングt2で、被測定クロック信号mclkが再開すると、言い換えると周波数fmが元に戻ると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりでサンプリングデータCS(k)がサンプリングデータCS(k−1)よりも“20”だけ大きくなり、サンプリング信号sclkのその次の立ち上がりでサンプリング部3mの出力値Smが“20”となる。出力値Smが“20”となると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりで累積加算値Amが前の値から“20”増加して“20”となる。その後、サンプリング信号sclkが立ち上がるたびに累積加算値Amが“20”ずつ増加して、累積加算値Amはやがて“1000”となる。   After the cumulative addition value Am becomes “0”, for example, when the measured clock signal mclk resumes at timing t2 immediately after the rising of the sampling signal sclk, in other words, when the frequency fm returns to the original value, the sampling signal sclk At the next rise, the sampling data CS (k) becomes larger than the sampling data CS (k−1) by “20”, and at the next rise of the sampling signal sclk, the output value Sm of the sampling unit 3m becomes “20”. . When the output value Sm becomes “20”, the cumulative added value Am increases by “20” from the previous value to “20” at the next rising edge of the sampling signal sclk. Thereafter, each time the sampling signal sclk rises, the cumulative addition value Am increases by “20”, and the cumulative addition value Am eventually becomes “1000”.

以上のように、本実施の形態では、サンプリング部3mの出力値Smを累積加算していることから、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化した場合には、すぐに累積加算値Amも変化する。よって、周波数取得部5は、累積加算値Amを監視することによって、被測定クロック信号mclkの周波数fmの変化をすぐに検出することができる。   As described above, in the present embodiment, since the output value Sm of the sampling unit 3m is cumulatively added, when the frequency fm of the measured clock signal mclk changes, the cumulative added value Am also changes immediately. To do. Therefore, the frequency acquisition unit 5 can immediately detect a change in the frequency fm of the clock signal to be measured mclk by monitoring the accumulated addition value Am.

ここで、周波数fmの変化には、上述のように、被測定クロック信号mclkが停止して周波数fmが“0”になったり、被測定クロック信号mclkが再開して周波数fmが元に戻ったりすることも含まれる。つまり、被測定クロック信号mclkの周波数fmの変化は、被測定クロック信号mclkの停止及び再開を含む概念である。   Here, as described above, the frequency fm changes because the measured clock signal mclk stops and the frequency fm becomes “0”, or the measured clock signal mclk resumes and the frequency fm is restored. To include. That is, the change in the frequency fm of the measured clock signal mclk is a concept including the stop and restart of the measured clock signal mclk.

図5の例においては、周波数取得部5は、例えば、累積加算器4mが累積加算値Amを出力するたびに、当該累積加算値Amが“1000”に対して“1”以上変化したかを確認し、当該累積加算値Amが“1”以上変化した場合には、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化したと判断する。つまり、周波数取得部5は、当該累積加算値Amが“1000”でない場合には、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化したと判断する。   In the example of FIG. 5, for example, each time the cumulative adder 4m outputs the cumulative addition value Am, the frequency acquisition unit 5 determines whether the cumulative addition value Am has changed by “1” or more with respect to “1000”. If the cumulative addition value Am changes by “1” or more, it is determined that the frequency fm of the clock signal to be measured mclk has changed. That is, if the cumulative addition value Am is not “1000”, the frequency acquisition unit 5 determines that the frequency fm of the clock signal to be measured mclk has changed.

また、周波数取得部5は、累積加算器4mが累積加算値AmをZ(≧2)回出力するたびに、そのZ回分の累積加算値Amの合計を算出し、当該合計が“1000×Z”に対して“Z”以上変化した場合に、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化したと判断しても良い。つまり、周波数取得部5は、当該合計が“1000×Z−Z”以下の場合と“1000×Z+Z”以上の場合には、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化したと判断しても良い。この場合には、例えばZ=2とすると、周波数取得部5は、累積加算器4mが累積加算値Amを2回出力するたびに、その2回分の累積加算値Amの合計を算出し、当該合計が“2000”に対して“2”以上変化した場合に、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化したと判断する。これにより、サンプリング部3m等の誤動作により累積加算値Amが変化したとしても、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化したと誤って判断されることを抑制することができる。   Further, every time the cumulative adder 4m outputs the cumulative addition value Am Z (≧ 2) times, the frequency acquisition unit 5 calculates the total of the Z cumulative addition values Am, and the total is “1000 × Z It may be determined that the frequency fm of the clock signal to be measured mclk has changed when “Z” or more has changed with respect to “. That is, the frequency acquisition unit 5 may determine that the frequency fm of the clock signal mclk to be measured has changed when the sum is “1000 × Z−Z” or less and “1000 × Z + Z” or more. . In this case, for example, if Z = 2, the frequency acquisition unit 5 calculates the sum of the two cumulative addition values Am every time the cumulative adder 4m outputs the cumulative addition value Am twice, When the total changes by “2” or more with respect to “2000”, it is determined that the frequency fm of the clock signal to be measured mclk has changed. Thereby, even if the cumulative addition value Am changes due to malfunction of the sampling unit 3m or the like, it is possible to suppress erroneous determination that the frequency fm of the clock signal to be measured mclk has changed.

このような周波数比較器1に対して、上記の特許文献1の技術を用いて被測定クロック信号mclkの周波数fmを求める場合には、周波数比較分解能を本実施の形態と同じに設定すると、被測定クロック信号mclkの周波数fmの変化をすぐに検出することができない。以下にこの点について説明する。   When the frequency fm of the clock signal mclk to be measured is obtained for the frequency comparator 1 using the technique of the above-mentioned Patent Document 1, if the frequency comparison resolution is set to be the same as that of the present embodiment, A change in the frequency fm of the measurement clock signal mclk cannot be detected immediately. This point will be described below.

図6は特許文献1の図1に示される装置(以後、「比較対象装置」と呼ぶ)の動作を示すタイミングチャートである。以下の説明では、本実施の形態に係る周波数比較器1と比較対象装置との相違が理解しやすいように、比較対象装置での「基準信号」、「被測定信号」、「サンプリング信号」、「基準信号の周波数fclk」及び「被測定信号の周波数f」を、それぞれ、基準クロック信号rclk、被測定クロック信号mclk、サンプリング信号sclk、周波数fr及び周波数fmに置き換えている。図6中の「N」及び「X」は、比較対象装置のD型フリップフロップ4,9の出力をそれぞれ示している。   FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the apparatus shown in FIG. 1 of Patent Document 1 (hereinafter referred to as “comparison target apparatus”). In the following description, a “reference signal”, “measured signal”, “sampling signal”, The “reference signal frequency fclk” and the “measured signal frequency f” are replaced with the reference clock signal rclk, the measured clock signal mclk, the sampling signal sclk, the frequency fr, and the frequency fm, respectively. “N” and “X” in FIG. 6 indicate outputs of the D-type flip-flops 4 and 9 of the comparison target device, respectively.

比較対象装置では、バイナリカウンタ3が被測定クロック信号mclkをカウントする。そして、D型フリップフロップ4が、サンプリング信号sclk(詳細には被測定クロック信号mclkに同期化されたサンプリング信号sclk)の立ち上がりで、バイナリカウンタ3から出力されるカウント値をサンプリングして波数Nとして出力する。また比較対象装置では、バイナリカウンタ8が基準クロック信号rclkをカウントする。そして、D型フリップフロップ9が、サンプリング信号sclk(詳細には基準クロック信号rclkに同期化されたサンプリング信号sclk)の立ち上がりで、バイナリカウンタ8から出力されるカウント値をサンプリングして計数値Xとして出力する。比較対象装置の演算回路10は、以下の式(6)を用いて、被測定クロック信号mclkの周波数fmを求める。   In the comparison target device, the binary counter 3 counts the measured clock signal mclk. The D-type flip-flop 4 samples the count value output from the binary counter 3 at the rising edge of the sampling signal sclk (specifically, the sampling signal sclk synchronized with the measured clock signal mclk) to obtain the wave number N. Output. In the comparison target device, the binary counter 8 counts the reference clock signal rclk. Then, the D-type flip-flop 9 samples the count value output from the binary counter 8 at the rising edge of the sampling signal sclk (specifically, the sampling signal sclk synchronized with the reference clock signal rclk) to obtain the count value X. Output. The arithmetic circuit 10 of the comparison target device obtains the frequency fm of the clock signal to be measured mclk using the following equation (6).

Figure 0006452943
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ここで、式(6)中の波数N(k)は、サンプリング信号sclkの立ち上がりkでサンプリングされた、バイナリカウンタ3のカウント値を示しており、波数N(k+1)は、kよりも1つ前の、サンプリング信号sclkの立ち上がり(k−1)でサンプリングされた、バイナリカウンタ3のカウント値を示している。また、計数値X(k)は、サンプリング信号sclkの立ち上がりkでサンプリングされた、バイナリカウンタ8のカウント値を示しており、計数値X(k+1)は、kよりも1つ前の、サンプリング信号sclkの立ち上がり(k−1)でサンプリングされた、バイナリカウンタ8のカウント値を示している。   Here, the wave number N (k) in the equation (6) indicates the count value of the binary counter 3 sampled at the rise k of the sampling signal sclk, and the wave number N (k + 1) is one more than k. The count value of the binary counter 3 sampled at the previous rising edge (k-1) of the sampling signal sclk is shown. The count value X (k) indicates the count value of the binary counter 8 sampled at the rising edge k of the sampling signal sclk, and the count value X (k + 1) is the sampling signal one before k. The count value of the binary counter 8 sampled at the rising edge of sclk (k-1) is shown.

このような比較対象装置において、上述の図5の例のように、周波数比較分解能を1000ppmに設定するためには、比較対象装置と本実施の形態に係る周波数比較器1とで周波数frが同じであるとすると、サンプリング信号sclkにおける連続する2つの立ち上がりの間においてバイナリカウンタ3,8のカウント値は“1000”増加する必要がある。つまり、サンプリング信号sclkの周波数fsを、基準クロック信号rclkの周波数fr及び被測定クロック信号mclkの周波数fmの1000分の1に設定する必要がある。図6は、周波数比較分解能が1000ppmの場合、つまり、周波数fsが周波数fr,fmの1000分の1に設定された場合の比較対象装置の動作の一例が示されている。図6では、図5と同様に、基準クロック信号rclkと被測定クロック信号mclkを図示するために、周波数fr,fmが実際よりも小さくなっており、周波数fr,rmと周波数fsとの関係は正しく示されていない。   In such a comparison target device, in order to set the frequency comparison resolution to 1000 ppm as in the example of FIG. 5 described above, the frequency fr is the same between the comparison target device and the frequency comparator 1 according to the present embodiment. Assuming that, the count values of the binary counters 3 and 8 need to increase by “1000” between two consecutive rising edges in the sampling signal sclk. That is, it is necessary to set the frequency fs of the sampling signal sclk to 1/1000 of the frequency fr of the reference clock signal rclk and the frequency fm of the clock signal mclk to be measured. FIG. 6 shows an example of the operation of the comparison target apparatus when the frequency comparison resolution is 1000 ppm, that is, when the frequency fs is set to 1/1000 of the frequencies fr and fm. In FIG. 6, in order to illustrate the reference clock signal rclk and the clock signal to be measured mclk as in FIG. 5, the frequencies fr and fm are smaller than actual, and the relationship between the frequencies fr and rm and the frequency fs is It is not shown correctly.

図6に示される例では、サンプリング信号sclkの立ち上がりk−1に同期して、波数Nが“0”から“1000”に変化し、計数値Xが“0”から“1000”に変化している。このとき、演算回路10で求められる周波数frは、以下の式(7)で表される。   In the example shown in FIG. 6, the wave number N changes from “0” to “1000” and the count value X changes from “0” to “1000” in synchronization with the rising k−1 of the sampling signal sclk. Yes. At this time, the frequency fr obtained by the arithmetic circuit 10 is expressed by the following equation (7).

Figure 0006452943
Figure 0006452943

サンプリング信号sclkの立ち上がりk−1の直後に被測定クロック信号mclkが停止すると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりkでは、停止した被測定クロック信号mclkに対応する波数Nは“1000”から変化しない一方で、基準クロック信号rclkに対応する計数値Xは“1000”から“2000”に変化する。このとき、演算回路10で求められる周波数frは、以下の式(8)で表される。   When the measured clock signal mclk stops immediately after the rising edge k−1 of the sampling signal sclk, the wave number N corresponding to the stopped measured clock signal mclk does not change from “1000” at the next rising edge k of the sampling signal sclk. Thus, the count value X corresponding to the reference clock signal rclk changes from “1000” to “2000”. At this time, the frequency fr obtained by the arithmetic circuit 10 is expressed by the following equation (8).

Figure 0006452943
Figure 0006452943

このように、比較対象装置では、被測定クロック信号mclkを計測するバイナリカウンタ3の出力のサンプル値(波数N)と、基準クロック信号rclkを計測するバイナリカウンタ8の出力のサンプル値(計数値X)とがそのまま使用されて周波数fmが求めされることから、周波数比較分解能を1000ppmに設定する場合、周波数fsを周波数fr,fmの1000分の1に設定する必要がある。したがって、サンプリング信号sclkの立ち上がり直後に被測定クロック信号mclkが停止すると、当該立ち上がりから、基準クロック信号rclkの立ち上がりを約1000個カウントするまで、被測定クロック信号mclkが停止したことを検出することができない。つまり、サンプリング信号sclkの立ち上がり直後に周波数fmが変化すると、当該立ち上がりから、基準クロック信号rclkの立ち上がりを約1000個カウントするまで、周波数fmが変化したことを検出することができない。一方で、比較対象装置において、周波数fmが変化したことをすぐに検出するために周波数fmを大きくすると、周波数比較分解能が低下する。   Thus, in the comparison target device, the sample value (wave number N) of the output of the binary counter 3 that measures the clock signal mclk to be measured and the sample value (count value X) of the output of the binary counter 8 that measures the reference clock signal rclk. ) Are used as they are, and the frequency fm is obtained. Therefore, when setting the frequency comparison resolution to 1000 ppm, it is necessary to set the frequency fs to 1/1000 of the frequencies fr and fm. Therefore, when the measured clock signal mclk stops immediately after the rising edge of the sampling signal sclk, it can be detected that the measured clock signal mclk has stopped until about 1000 rising edges of the reference clock signal rclk are counted from the rising edge. Can not. That is, if the frequency fm changes immediately after the rise of the sampling signal sclk, it cannot be detected that the frequency fm has changed until about 1000 rises of the reference clock signal rclk are counted from the rise. On the other hand, if the frequency fm is increased in order to immediately detect that the frequency fm has changed in the comparison target device, the frequency comparison resolution decreases.

これに対して、本実施の形態に係る周波数比較器1では、サンプリング部3の出力値Sを累積加算して得られる累積加算値Aが用いられて周波数fmが求められることから、サンプリング信号sclkの周波数fsを比較対象装置よりも大きく設定したとしても、比較対象装置と同等の周波数比較分解能を維持することができる。上記の例では、M=50となっており、周波数比較器1での周波数fsは比較対象装置での周波数fsの50倍となっており、周波数比較器1での周波数比較分解能は比較対象装置と同じ1000ppmとなっている。   On the other hand, in the frequency comparator 1 according to the present embodiment, the frequency fm is obtained by using the cumulative addition value A obtained by cumulatively adding the output values S of the sampling unit 3, and therefore the sampling signal sclk. Even if the frequency fs is set larger than that of the comparison target device, the frequency comparison resolution equivalent to that of the comparison target device can be maintained. In the above example, M = 50, the frequency fs in the frequency comparator 1 is 50 times the frequency fs in the comparison target device, and the frequency comparison resolution in the frequency comparator 1 is the comparison target device. The same 1000ppm.

このように、本実施の形態に係る周波数比較器1では、サンプリング信号sclkの周波数fsを比較対象装置よりも大きくしたとしても、比較対象装置と同じ周波数比較分解能を得ることができることから、周波数比較分解能を維持しつつ、被測定クロック信号mclkの周波数fmの変化をすぐに検出することができる。   Thus, in the frequency comparator 1 according to the present embodiment, even if the frequency fs of the sampling signal sclk is made larger than that of the comparison target device, the same frequency comparison resolution as that of the comparison target device can be obtained. A change in the frequency fm of the clock signal to be measured mclk can be detected immediately while maintaining the resolution.

なお上記の例では、M=50とし、サンプリング信号sclkの周波数fsを基準クロック信号rclkの周波数frの20分の1としたが、これらの値は一例であって、Mの値及び周波数fsは、必要な周波数比較分解能等に基づいて適宜決定すれば良い。   In the above example, M = 50 and the frequency fs of the sampling signal sclk is 1/20 of the frequency fr of the reference clock signal rclk. However, these values are merely examples, and the value of M and the frequency fs are What is necessary is just to determine suitably based on required frequency comparison resolution.

また、上記の例では、累積加算値Amに基づいて周波数fmの変化が検出されていたが、周波数取得部5で求められる周波数fmに基づいて、周波数fmの変化が検出されても良い。また上記の例では、周波数取得部5が周波数fmの変化を検出していたが、外部装置が周波数fmの変化を検出しても良い。この場合には、外部装置は、周波数比較器1が出力する、周波数取得部5で求められた周波数fmに基づいて周波数fmの変化を検出しても良いし、周波数比較器1から出力される累積加算値Amに基づいて周波数fmの変化を検出しても良い。   In the above example, the change in the frequency fm is detected based on the cumulative addition value Am. However, the change in the frequency fm may be detected based on the frequency fm obtained by the frequency acquisition unit 5. In the above example, the frequency acquisition unit 5 detects a change in the frequency fm. However, an external device may detect a change in the frequency fm. In this case, the external device may detect a change in the frequency fm based on the frequency fm obtained by the frequency acquisition unit 5 and output from the frequency comparator 1, or may be output from the frequency comparator 1. A change in the frequency fm may be detected based on the cumulative addition value Am.

また、本実施の形態に係る周波数比較器1においても、比較対象装置と同様に、サンプリング信号sclkを被測定クロック信号mclkと同期化してサンプリング部3mに入力し、サンプリング信号sclkを基準クロック信号rclkと同期化してサンプリング部3rに入力しても良い。   Also in the frequency comparator 1 according to the present embodiment, the sampling signal sclk is synchronized with the clock signal to be measured mclk and input to the sampling unit 3m, and the sampling signal sclk is input to the reference clock signal rclk as in the comparison target device. And may be input to the sampling unit 3r in synchronization.

<各種変形例>
<第1変形例>
上記の例では、累積加算器4は、FIR型デジタルフィルタであったが、IIR(Infinite Impulse Response)型デジタルフィルタであっても良い。図7は本変形例に係る周波数比較器1の累積加算器4の構成の一例を示す図である。本変形例に係る周波数比較器1は、上記の周波数比較器1において、累積加算器4の構成を変更したものである。
<Various modifications>
<First Modification>
In the above example, the cumulative adder 4 is an FIR type digital filter, but may be an IIR (Infinite Impulse Response) type digital filter. FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the cumulative adder 4 of the frequency comparator 1 according to this modification. The frequency comparator 1 according to this modification is obtained by changing the configuration of the cumulative adder 4 in the frequency comparator 1 described above.

図7に示されるように、本変形例に係る累積加算器4は、IIR型デジタルフィルタであって、乗算器45,48と、加算器46と、ラッチ回路47とを備えている。乗算器45は、出力値Sに対して係数αを乗算し、その結果を出力する。加算器46は、乗算器45の出力と、乗算器48の出力とを加算し、その結果を出力値Aiとして出力する。ラッチ回路47は、サンプリング信号sclkの立ち上がりで加算器46からの出力値Aiを保持して出力する。乗算器48は、ラッチ回路47の出力に対して係数(1−α/M)を乗算して出力する。ラッチ回路47の出力が累積加算値Aとなる。   As shown in FIG. 7, the cumulative adder 4 according to this modification is an IIR digital filter, and includes multipliers 45 and 48, an adder 46, and a latch circuit 47. The multiplier 45 multiplies the output value S by a coefficient α and outputs the result. The adder 46 adds the output of the multiplier 45 and the output of the multiplier 48 and outputs the result as an output value Ai. The latch circuit 47 holds and outputs the output value Ai from the adder 46 at the rising edge of the sampling signal sclk. The multiplier 48 multiplies the output of the latch circuit 47 by a coefficient (1-α / M) and outputs the result. The output of the latch circuit 47 becomes the cumulative addition value A.

このような構成を有する本変形例に係る累積加算器4mについては、入力される出力値Smが一定である場合には、以下の式(9)が成立する。   With respect to the cumulative adder 4m according to the present modification having such a configuration, when the input output value Sm is constant, the following equation (9) is established.

Figure 0006452943
Figure 0006452943

式(9)から以下の式(10)が得られる。   The following formula (10) is obtained from the formula (9).

Figure 0006452943
Figure 0006452943

同様に、本変形例に係る累積加算器4rについては、入力される出力値Srが一定である場合には、以下の式(11)が成立する。   Similarly, for the cumulative adder 4r according to this modification, the following equation (11) is established when the input output value Sr is constant.

Figure 0006452943
Figure 0006452943

式(10)から理解できるように、出力値Smが一定の場合には、つまり被測定クロック信号mclkの周波数fmが一定である場合には、累積加算値Amは出力値SmのM倍となる。また、式(11)から理解できるように、出力値Srが一定の場合には、つまり基準クロック信号rclkの周波数frが一定である場合には、累積加算値Arは出力値SrのM倍となる。   As can be understood from the equation (10), when the output value Sm is constant, that is, when the frequency fm of the clock signal mclk to be measured is constant, the cumulative addition value Am is M times the output value Sm. . As can be understood from the equation (11), when the output value Sr is constant, that is, when the frequency fr of the reference clock signal rclk is constant, the cumulative addition value Ar is M times the output value Sr. Become.

図8は本変形例に係る周波数比較器1の動作の一例を示すタイミングチャートである。図8に基づいて、被測定クロック信号mclkが停止し、その後再開する場合のカウンタ2m、サンプリング部3m及び累積加算器4mの動作を主に説明する。   FIG. 8 is a timing chart showing an example of the operation of the frequency comparator 1 according to this modification. Based on FIG. 8, the operations of the counter 2m, the sampling unit 3m, and the cumulative adder 4m when the measured clock signal mclk is stopped and then restarted will be mainly described.

図8の例では、上述の図5の例と同様に、基準クロック信号rclkの周波数frと、被測定クロック信号mclkの周波数fmとは一致しており、サンプリング信号sclkの周波数fsは、周波数fr,fmの20分の1となっている。また、累積加算器4mの係数αは“1”となっており、M=50となっている。図8では、基準クロック信号rclkと被測定クロック信号mclkを図示するために、周波数fr,fmが実際よりも小さくなっており、周波数fr,rmと周波数fsとの関係は正しく示されていない。以後、本変形例に係る累積加算器4mの内部で生成される出力値Aiを「出力値Ami」と呼ぶ。   In the example of FIG. 8, the frequency fr of the reference clock signal rclk and the frequency fm of the clock signal to be measured mclk coincide with each other as in the example of FIG. 5 described above, and the frequency fs of the sampling signal sclk is the frequency fr. , Fm and 1/20. The coefficient α of the cumulative adder 4m is “1”, and M = 50. In FIG. 8, in order to illustrate the reference clock signal rclk and the clock signal to be measured mclk, the frequencies fr and fm are smaller than the actual frequency, and the relationship between the frequencies fr and rm and the frequency fs is not correctly shown. Hereinafter, the output value Ai generated inside the cumulative adder 4m according to the present modification is referred to as “output value Ami”.

上述のように、被測定クロック信号mclkが停止せずに、その周波数fmが一定である場合には、累積加算値Amは出力値SmのM倍となる。したがって、図8に示されるように累積加算値Amは“1000”となる。同様に、累積加算値Arは“1000”となる。   As described above, when the measured clock signal mclk does not stop and the frequency fm is constant, the cumulative addition value Am is M times the output value Sm. Therefore, as shown in FIG. 8, the cumulative addition value Am is “1000”. Similarly, the cumulative addition value Ar is “1000”.

図8に示されるように、サンプリング信号sclkの立ち上がり直後のタイミングt11で被測定クロック信号mclkが停止すると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりでサンプリングデータCS(k),CS(k−1)が同じ値となり、サンプリング信号sclkのその次の立ち上がりでサンプリング部3mの出力値Smが“0”となる。出力値Smが“0”となると、累積加算器4mの内部で生成される出力値Amiは“1000”から“20”減少して“980”となる。出力値Amiが“980”になると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりで累積加算値Amが“980”となる。累積加算値Amが“980”となると、出力値Amiが“960.4”になる。出力値Amiが“960.4”になると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりで累積加算値Amが“960.4”となる。その後、累積加算値Amは“941.192”となり、その後“932.368”となる。以後、サンプリング信号sclkが立ち上がるたびに累積加算値Amが減少して、累積加算値Amはやがて“0”となる。   As shown in FIG. 8, when the measured clock signal mclk stops at timing t11 immediately after the rising edge of the sampling signal sclk, the sampling data CS (k) and CS (k−1) are the same at the next rising edge of the sampling signal sclk. The output value Sm of the sampling unit 3m becomes “0” at the next rising edge of the sampling signal sclk. When the output value Sm becomes “0”, the output value Ami generated inside the cumulative adder 4m decreases by “20” from “1000” to “980”. When the output value Ami becomes “980”, the cumulative addition value Am becomes “980” at the next rising edge of the sampling signal sclk. When the cumulative addition value Am becomes “980”, the output value Ami becomes “960.4”. When the output value Ami becomes “960.4”, the cumulative addition value Am becomes “960.4” at the next rising edge of the sampling signal sclk. Thereafter, the cumulative addition value Am becomes “941.192”, and thereafter becomes “932.368”. Thereafter, each time the sampling signal sclk rises, the cumulative addition value Am decreases, and the cumulative addition value Am eventually becomes “0”.

累積加算値Amが“0”になった後、サンプリング信号sclkの立ち上がり直後のタイミングt12で被測定クロック信号mclkが再開すると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりでサンプリングデータCS(k)がサンプリングデータCS(k−1)よりも“20”だけ大きくなり、サンプリング信号sclkのその次の立ち上がりでサンプリング部3mの出力値Smが“20”となる。出力値Smが“20”となると、出力値Amiが“0”から“20”となる。出力値Amiが“20”となると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりで累積加算値Amが“0”から“20”となる。累積加算値Amが“20”となると、出力値Amiが“39.6”になる。出力値Amiが“39.6”になると、サンプリング信号sclkの次の立ち上がりで累積加算値Amが“58.808”となる。その後、サンプリング信号sclkが立ち上がるたびに累積加算値Amが増加して、累積加算値Amはやがて“1000”となる。   When the measured clock signal mclk resumes at timing t12 immediately after the rising of the sampling signal sclk after the cumulative addition value Am becomes “0”, the sampling data CS (k) becomes the sampling data CS at the next rising of the sampling signal sclk. It becomes larger than (k−1) by “20”, and the output value Sm of the sampling unit 3m becomes “20” at the next rising edge of the sampling signal sclk. When the output value Sm becomes “20”, the output value Ami changes from “0” to “20”. When the output value Ami becomes “20”, the cumulative addition value Am changes from “0” to “20” at the next rising edge of the sampling signal sclk. When the cumulative addition value Am becomes “20”, the output value Ami becomes “39.6”. When the output value Ami becomes “39.6”, the cumulative addition value Am becomes “58.808” at the next rising edge of the sampling signal sclk. Thereafter, each time the sampling signal sclk rises, the cumulative addition value Am increases, and the cumulative addition value Am eventually becomes “1000”.

本変形例のように、累積加算器4をIIR型デジタルフィルタで構成することによって、累積加算器4をFIR型デジタルフィルタで構成とする場合と比べて、累積加算器4の回路規模を小さくすることができる。   By configuring the cumulative adder 4 with an IIR digital filter as in this modification, the circuit scale of the cumulative adder 4 can be made smaller than when the cumulative adder 4 is configured with an FIR digital filter. be able to.

<第2変形例>
上記の例では、累積加算器4をFIR型デジタルフィルタで構成した場合には、係数αall及び係数α1〜αMの値をすべて“1”としていたが、係数αall及び係数α1〜αMの値はこれ以外であっても良い。
<Second Modification>
In the above example, when the cumulative adder 4 is configured by an FIR type digital filter, the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to αM are all “1”, but the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to αM are Other than that.

また上記の例では、累積加算器4をIIR型デジタルフィルタで構成した場合には、係数αの値を“1”としていたが、係数αの値はこれ以外であっても良い。   In the above example, when the cumulative adder 4 is configured by an IIR digital filter, the value of the coefficient α is “1”, but the value of the coefficient α may be other than this.

図9は、被測定クロック信号mclkが停止した場合における、FIR型デジタルフィルタで構成された累積加算器4mの出力の変化の様子を示す図である。図10は、被測定クロック信号mclkが停止した場合における、IIR型デジタルフィルタで構成された累積加算器4mの出力の変化の様子を示す図である。図9,10では、横軸は、被測定クロック信号mclkが停止してからの基準クロック信号rclkの立ち上がりの数を示しており、縦軸は累積加算値Amを示している。   FIG. 9 is a diagram illustrating a change in the output of the cumulative adder 4m configured by the FIR digital filter when the clock signal under measurement mclk is stopped. FIG. 10 is a diagram illustrating a change in the output of the cumulative adder 4m configured with an IIR digital filter when the measured clock signal mclk is stopped. 9 and 10, the horizontal axis indicates the number of rising of the reference clock signal rclk after the measured clock signal mclk stops, and the vertical axis indicates the cumulative addition value Am.

図9に示されるグラフ100は、M=50であって、係数αall及び係数α1〜α50の値がすべて“1”に設定された場合の累積加算値Amを示している。図9に示されるグラフ101は、M=50であって、係数αall及び係数α1〜α50の値が図11のように設定された場合の累積加算値Amを示している。そして、図9に示されるグラフ102は、比較対象装置において、被測定クロック信号mclkが停止した場合における波数Nの変化の様子を示している。   The graph 100 shown in FIG. 9 shows the cumulative addition value Am when M = 50 and the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are all set to “1”. A graph 101 shown in FIG. 9 shows the cumulative addition value Am when M = 50 and the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are set as shown in FIG. A graph 102 shown in FIG. 9 shows how the wavenumber N changes when the measured clock signal mclk stops in the comparison target device.

図10に示されるグラフ110は、係数αが“1”の場合の累積加算値Amを示している。図10のグラフ111は、係数αが“5”の場合の累積加算値Amを示している。そして、図10に示されるグラフ112は、比較対象装置において、被測定クロック信号mclkが停止した場合における波数Nの変化の様子を示している。   A graph 110 shown in FIG. 10 shows the cumulative addition value Am when the coefficient α is “1”. A graph 111 in FIG. 10 shows the cumulative addition value Am when the coefficient α is “5”. A graph 112 shown in FIG. 10 shows how the wave number N changes when the measured clock signal mclk stops in the comparison target device.

図9に示されるように、係数αall及び係数α1〜α50の値がすべて“1”に設定された場合(グラフ100)の方が、係数αall及び係数α1〜α50の値が図11のように設定された場合(グラフ101)よりも、被測定クロック信号mclkが停止してからすぐに累積加算値Amが“1000”よりも小さくなる。したがって、係数αall及び係数α1〜α50の値がすべて“1”に設定された場合(グラフ100)の方が、係数αall及び係数α1〜α50の値が図11のように設定された場合(グラフ101)よりも、周波数取得部5は被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化したことをすぐに検出することができる。   As shown in FIG. 9, when the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are all set to “1” (graph 100), the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are as shown in FIG. The accumulated addition value Am becomes smaller than “1000” immediately after the measured clock signal mclk is stopped, compared to the case where it is set (graph 101). Therefore, when the values of the coefficients αall and α1 to α50 are all set to “1” (graph 100), the values of the coefficients αall and the coefficients α1 to α50 are set as shown in FIG. 11 (graph). 101), the frequency acquisition unit 5 can immediately detect that the frequency fm of the clock signal to be measured mclk has changed.

一方で、係数αall及び係数α1〜α50の値が図11のように設定された場合(グラフ101)の方が、係数αall及び係数α1〜α50の値がすべて“1”に設定された場合(グラフ100)よりも、被測定クロック信号mclkが停止してからすぐに累積加算値Amが零となる。したがって、係数αall及び係数α1〜α50の値が図11のように設定された場合(グラフ101)の方が、係数αall及び係数α1〜α50の値がすべて“1”に設定された場合(グラフ100)よりも収束が早く、周波数取得部5は、被測定クロック信号mclkの現在の周波数fmを即座に求めることができる。   On the other hand, when the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are set as shown in FIG. 11 (graph 101), the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are all set to “1” ( From the graph 100), the cumulative addition value Am becomes zero immediately after the measured clock signal mclk stops. Therefore, when the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are set as shown in FIG. 11 (graph 101), the values of the coefficients αall and the coefficients α1 to α50 are all set to “1” (graph). 100), the frequency acquisition unit 5 can immediately obtain the current frequency fm of the clock signal to be measured mclk.

また、図10に示されるように、係数αが“5”に設定された場合(グラフ111)の方が、係数αが“1”に設定された場合(グラフ110)よりも、被測定クロック信号mclkが停止してからすぐに累積加算値Amが零となる。したがって、係数αが“5”に設定された場合(グラフ111)の方が、係数αが“1”に設定された場合(グラフ110)よりも収束が早く、周波数取得部5は、被測定クロック信号mclkの現在の周波数fmを即座に求めることができる。   Further, as shown in FIG. 10, when the coefficient α is set to “5” (graph 111), the measured clock is larger than the case where the coefficient α is set to “1” (graph 110). As soon as the signal mclk stops, the cumulative addition value Am becomes zero. Therefore, when the coefficient α is set to “5” (graph 111), convergence is faster than when the coefficient α is set to “1” (graph 110), and the frequency acquisition unit 5 The current frequency fm of the clock signal mclk can be determined immediately.

このように、係数αall及び係数α1〜αMや、係数αを変化させることによって、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化した場合における累積加算値AMの変化の様子が変わることから、係数αall及び係数α1〜αMや、係数αを適切に設定することによって、被測定クロック信号mclkの周波数fmが変化した場合における累積加算値Amの変化特性について、目的に応じた特性を得ることができる。例えば、累積加算器4mがFIR型デジタルフィルタで構成される場合において周波数fmが変化したことを即座に検出したいときには、係数αall及び係数α1〜α50の値をすべて“1”に設定し、現在の周波数fmを即座に求めたい場合には、係数αall及び係数α1〜α50の値を図11のように設定する。さらに、例えば、累積加算器4mがIIR型デジタルフィルタで構成される場合において現在の周波数fmを即座に求めたいときには、係数αを“5”に設定する。   As described above, since the coefficient αall and the coefficients α1 to αM and the coefficient α are changed, the change in the cumulative addition value AM when the frequency fm of the clock signal mclk to be measured is changed. By appropriately setting the coefficients α1 to αM and the coefficient α, it is possible to obtain a characteristic according to the purpose with respect to the change characteristic of the cumulative added value Am when the frequency fm of the clock signal to be measured mclk changes. For example, when the cumulative adder 4m is composed of an FIR type digital filter, when it is desired to immediately detect that the frequency fm has changed, the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are all set to “1”. When it is desired to obtain the frequency fm immediately, the values of the coefficient αall and the coefficients α1 to α50 are set as shown in FIG. Further, for example, when the cumulative adder 4m is formed of an IIR digital filter, the coefficient α is set to “5” when it is desired to immediately obtain the current frequency fm.

<第3変形例>
図12は本変形例に係る周波数比較器1の構成を示すブロック図である。上記の例では、サンプリング部3は、サンプリングしたカウント値C(k)と、その前にサンプリングしたカウント値C(k−1)との差分値を出力していたが、本変形例では、サンプリングしたカウント値C(k)をそのまま出力する。本変形例に係るサンプリング部3m,3rから出力される出力値をそれぞれ「出力値S’m」及び「出力値S’r」と呼ぶ。また、出力値S’m,S’rを特に区別する必要がないときには、それぞれを「出力値S’」と呼ぶ。
<Third Modification>
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the frequency comparator 1 according to this modification. In the above example, the sampling unit 3 outputs the difference value between the sampled count value C (k) and the count value C (k−1) sampled before that. The counted value C (k) is output as it is. The output values output from the sampling units 3m and 3r according to this modification are referred to as “output value S′m” and “output value S′r”, respectively. Further, when it is not necessary to distinguish the output values S′m and S′r, each is referred to as “output value S ′”.

本変形例に係る累積加算器4は、上記と同様に、サンプリング部3から出力される出力値S’を累積加算する。したがって、累積加算器4からは、サンプリングされたカウント値C(k)の累積加算値が出力される。本変形例に係る累積加算器4m,4rから出力される累積加算値をそれぞれ「累積加算値A’m」及び「累積加算値A’r」と呼ぶ。また、累積加算値A’m,A’rを特に区別する必要がないときには、それぞれを「累積加算値A’」と呼ぶ。   The cumulative adder 4 according to the present modification cumulatively adds the output value S ′ output from the sampling unit 3 as described above. Therefore, the cumulative adder 4 outputs a cumulative added value of the sampled count value C (k). The cumulative addition values output from the cumulative adders 4m and 4r according to this modification are referred to as “cumulative addition value A′m” and “cumulative addition value A′r”, respectively. Further, when it is not necessary to distinguish the cumulative addition values A′m and A′r, each is referred to as “cumulative addition value A ′”.

本変形例に係る周波数取得部5は、累積加算値A’m,A’rと基準クロック信号rclkの周波数frに基づいて、被測定クロック信号mclkの周波数fmを求める。以下に、本変形例での周波数fmの求め方の一例について説明する。   The frequency acquisition unit 5 according to the present modification obtains the frequency fm of the clock signal to be measured mclk based on the cumulative addition values A′m, A′r and the frequency fr of the reference clock signal rclk. Hereinafter, an example of how to obtain the frequency fm in this modification will be described.

以下の説明では、累積加算器4が図4に示されるFIR型デジタルフィルタで構成されるものとする。ただし、本変形例での累積加算器4は、ラッチ回路の段数が1段多いものとする。つまり、本変形例に係る累積加算器4は、直列に接続された(M+1)個のラッチ回路40−1〜40−(M+1)と、(M+1)個の乗算器41−1〜41−(M+1)とを備えている。そして、ラッチ回路40−(M+1)は、サンプリング信号sclkの立ち上がりに同期して、前段のラッチ回路40−Mの出力を保持して出力し、乗算器41−(M+1)は、ラッチ回路40−(M+1)の出力に対して係数α(M+1)を乗算し、その結果を出力する。加算器42は、(M+1)個の乗算器41−1〜41−(M+1)の出力を加算し、その結果を出力する。乗算器43は、加算器42の出力に対して係数αallを乗算し、その結果を出力する。乗算器43の出力が累積加算値A’となる。また、以下の説明では、係数α1〜α(M+1)及び係数αallがすべて“1”に設定されているものとする。   In the following description, it is assumed that the cumulative adder 4 is composed of the FIR type digital filter shown in FIG. However, the cumulative adder 4 in this modification example has one more latch circuit. That is, the cumulative adder 4 according to this modification includes (M + 1) latch circuits 40-1 to 40- (M + 1) connected in series and (M + 1) multipliers 41-1 to 41- ( M + 1). The latch circuit 40- (M + 1) holds and outputs the output of the preceding latch circuit 40-M in synchronization with the rising edge of the sampling signal sclk, and the multiplier 41- (M + 1) outputs the latch circuit 40-M. The output of (M + 1) is multiplied by a coefficient α (M + 1), and the result is output. The adder 42 adds the outputs of (M + 1) multipliers 41-1 to 41- (M + 1) and outputs the result. The multiplier 43 multiplies the output of the adder 42 by a coefficient αall and outputs the result. The output of the multiplier 43 becomes the cumulative addition value A ′. In the following description, it is assumed that the coefficients α1 to α (M + 1) and the coefficient αall are all set to “1”.

本変形例に係る周波数取得部5は、以下の式(12)で示される値Wm(k)と、以下の式(13)で示される値Wr(k)を求める。   The frequency acquisition unit 5 according to the present modification obtains a value Wm (k) represented by the following expression (12) and a value Wr (k) represented by the following expression (13).

Figure 0006452943
Figure 0006452943

Figure 0006452943
Figure 0006452943

ここで、値Wm(k)は、上記の例での累積加算値Am(k)と一致し、値Wr(k)は、上記の例での累積加算値Ar(k)と一致する。   Here, the value Wm (k) matches the cumulative addition value Am (k) in the above example, and the value Wr (k) matches the cumulative addition value Ar (k) in the above example.

例えば、M=5であって、サンプリング部3mにおいて、サンプリング信号sclkの連続する6つの立ち上がりU−6〜U−1でサンプリングされたカウント値Cmが、“20”、“40”、“60”、“80”、“100”、“120”であるとする。つまり、出力値S’m(U−6),S’m(U−5),S’m(U−4),S’m(U−3),S’m(U−2),S’m(U−1)が、それぞれ、“20”、“40”、“60”、“80”、“100”、“120”であるとする。   For example, M = 5, and the count value Cm sampled at six consecutive rising edges U-6 to U-1 of the sampling signal sclk in the sampling unit 3m is “20”, “40”, “60”. , “80”, “100”, and “120”. That is, the output values S′m (U-6), S′m (U-5), S′m (U-4), S′m (U-3), S′m (U-2), S It is assumed that 'm (U−1) is “20”, “40”, “60”, “80”, “100”, and “120”, respectively.

このような場合、サンプリングされたカウント値Cm(k)と、その前にサンプリングされたカウント値Cm(k−1)との差分値はすべて“20”であることから、上記の例での累積加算値Amは“100”となる。そして、式(12)で示される値Wm(k)は“100”となり、累積加算値Amと一致する。   In such a case, the difference values between the sampled count value Cm (k) and the previously sampled count value Cm (k−1) are all “20”. The added value Am is “100”. Then, the value Wm (k) represented by the equation (12) is “100”, which is consistent with the cumulative addition value Am.

本変形例では、図12に示されるように、周波数取得部5には、サンプリング部3m,3rから出力される出力値S’m,S’rが入力される。周波数取得部5は、式(12)を用いて値Wm(k)を算出し、式(13)を用いて値Wr(k)を算出する。そして、周波数取得部5は、求めた2つの値Wm(k),Wr(k)を以下の式(14)に代入して、被測定クロック信号mclkの周波数fmを求める。   In this modification, as shown in FIG. 12, the output values S′m and S′r output from the sampling units 3 m and 3 r are input to the frequency acquisition unit 5. The frequency acquisition unit 5 calculates the value Wm (k) using Expression (12), and calculates the value Wr (k) using Expression (13). Then, the frequency acquisition unit 5 substitutes the obtained two values Wm (k) and Wr (k) into the following equation (14) to obtain the frequency fm of the measured clock signal mclk.

Figure 0006452943
Figure 0006452943

なお、上記の例のように、サンプリング部3が、サンプリングしたカウント値C(k)と、その前にサンプリングしたカウント値C(k−1)との差分値を出力する場合の方が、本変形例のようにサンプリング部3がサンプリングしたカウント値C(k)をそのまま出力する場合よりも、周波数取得部5での演算処理が簡素化される。   As in the above example, the sampling unit 3 outputs the difference value between the sampled count value C (k) and the count value C (k−1) sampled before that. Compared with the case where the count value C (k) sampled by the sampling unit 3 is output as it is as in the modification, the calculation processing in the frequency acquisition unit 5 is simplified.

以上のように、周波数比較器1は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。また、上述した各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。   As mentioned above, although the frequency comparator 1 was demonstrated in detail, above-described description is an illustration in all the phases, Comprising: This invention is not limited to it. The various modifications described above can be applied in combination as long as they do not contradict each other. And it is understood that the countless modification which is not illustrated can be assumed without deviating from the scope of the present invention.

1 周波数比較器
2,2m,2r カウンタ
3,3m,3r サンプリング部
4,4m,4r 累積加算器
5 周波数取得部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frequency comparator 2,2m, 2r Counter 3,3m, 3r Sampling part 4,4m, 4r Cumulative adder 5 Frequency acquisition part

Claims (3)

基準クロック信号をカウントする第1カウンタと、
被測定クロック信号をカウントする第2カウンタと、
周波数が変更されないサンプリング信号に同期して前記第1カウンタの出力値をサンプリングし、サンプリングした前記第1カウンタの出力値を出力する第1サンプリング部と、
前記サンプリング信号に同期して前記第2カウンタの出力値をサンプリングし、サンプリングした前記第2カウンタの出力値を出力する第2サンプリング部と、
前記第1サンプリング部の出力値を累積加算する第1累積加算器と、
前記第2サンプリング部の出力値を累積加算する第2累積加算器と、
前記第1及び第2累積加算部の出力値及び前記基準クロック信号の周波数に基づいて、前記被測定クロック信号の周波数を求める周波数取得部と
を備え
前記被測定クロック信号の周波数の変化に応じて前記第2累積加算器の出力値が変化するとき、前記周波数取得部は、当該出力値が収束する前に、当該出力値に基づいて、前記被測定クロック信号の周波数の変化を検出する、周波数比較器。
A first counter for counting a reference clock signal;
A second counter for counting the clock signal under measurement;
A first sampling unit that samples the output value of the first counter in synchronization with a sampling signal whose frequency is not changed, and outputs the sampled output value of the first counter;
A second sampling unit that samples the output value of the second counter in synchronization with the sampling signal, and outputs the sampled output value of the second counter;
A first cumulative adder for cumulatively adding the output values of the first sampling unit;
A second cumulative adder for cumulatively adding the output values of the second sampling unit;
A frequency acquisition unit that obtains the frequency of the clock signal under measurement based on the output values of the first and second cumulative addition units and the frequency of the reference clock signal ;
When the output value of the second cumulative adder changes in response to a change in the frequency of the clock signal to be measured, the frequency acquisition unit performs the measurement based on the output value before the output value converges. A frequency comparator that detects changes in the frequency of the measurement clock signal .
請求項1に記載の周波数比較器であって、
記第2累積加算器はFIR型デジタルフィルタであって、
前記FIR型デジタルフィルタは、
直列に接続された複数のラッチ回路と、
前記複数のラッチ回路にそれぞれ対応する複数の第1乗算器と、
加算器と、
第2乗算器と
を有し、
前記複数のラッチ回路のうちの初段のラッチ回路は、前記サンプリング信号に同期して前記第2サンプリング部の出力値を保持して出力し、
前記複数のラッチ回路のうち、初段のラッチ回路を除く各ラッチ回路は、前記サンプリング信号に同期して、前段のラッチ回路の出力値を保持して出力し、
前記複数の第1乗算器のそれぞれは、対応するラッチ回路の出力値に対して係数を乗算し、その結果を出力し、
前記加算器は、前記複数の第1乗算器の出力値を加算し、その結果を出力し、
前記第2乗算器は、前記加算器の出力値に対して係数を乗算し、その結果を前記第2累積加算器の出力値として出力する、周波数比較器。
The frequency comparator according to claim 1, comprising:
Before Stories second accumulation adder I FIR type digital filter der,
The FIR type digital filter is
A plurality of latch circuits connected in series;
A plurality of first multipliers respectively corresponding to the plurality of latch circuits;
An adder;
With a second multiplier
Have
The first stage latch circuit among the plurality of latch circuits holds and outputs the output value of the second sampling unit in synchronization with the sampling signal,
Among the plurality of latch circuits, each latch circuit except the first-stage latch circuit holds and outputs the output value of the previous-stage latch circuit in synchronization with the sampling signal,
Each of the plurality of first multipliers multiplies the output value of the corresponding latch circuit by a coefficient, and outputs the result,
The adder adds the output values of the plurality of first multipliers, and outputs the result,
The second multiplier is a frequency comparator that multiplies the output value of the adder by a coefficient and outputs the result as an output value of the second cumulative adder .
請求項1に記載の周波数比較器であって、
記第2累積加算器はIIR型デジタルフィルタであって、
前記IIR型デジタルフィルタは、
第1及び第2乗算器と、
加算器と、
ラッチ回路と
を有し、
前記第1乗算器は、前記第2サンプリン部の出力値に対して係数を乗算し、その結果を出力し、
前記加算器は、前記第1乗算器の出力値と、前記第2乗算器の出力値とを加算し、その結果を出力し、
前記ラッチ回路は、前記サンプリング信号に同期して前記加算器の出力値を保持して前記第2累積加算器の出力値として出力し、
前記第2乗算器は、前記ラッチ回路の出力値に対して係数を乗算し、その結果を出力する、周波数比較器。
The frequency comparator according to claim 1, comprising:
Before Stories second accumulation adder IIR type digital filter der,
The IIR type digital filter is:
First and second multipliers;
An adder;
Latch circuit and
Have
The first multiplier multiplies the output value of the second sampler unit by a coefficient and outputs the result.
The adder adds the output value of the first multiplier and the output value of the second multiplier, and outputs the result,
The latch circuit holds the output value of the adder in synchronization with the sampling signal and outputs it as the output value of the second cumulative adder,
The second multiplier is a frequency comparator that multiplies the output value of the latch circuit by a coefficient and outputs the result .
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