JPH02285716A - 位相検出器 - Google Patents

位相検出器

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JPH02285716A
JPH02285716A JP2067378A JP6737890A JPH02285716A JP H02285716 A JPH02285716 A JP H02285716A JP 2067378 A JP2067378 A JP 2067378A JP 6737890 A JP6737890 A JP 6737890A JP H02285716 A JPH02285716 A JP H02285716A
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は2つの信号間の位相差を検出し該位相差を表わ
す信号を発生する位相検出器に関するものである。
(従来の技術) 位相検出器は特に位相ロックループに適用され、(外部
で発生された)受信信号と基準信号との間の位相差を周
期的に検出し、クロックパルス信号を発生する発振器の
周波数を制御する補正信号を発生してクロックパルス信
号及び従ってこれと同期した基準信号を受信信号と同相
もしくは所定の位相関係にせしめるようにしている。
このような位相検出を実行するものとしてディジタル式
とアナログ式の位相検出器が既知である。
(発明が解決しようとする課題) ディジタル位相検出器では位相差を受信信号の周期中に
発生するクロックパルスの数の測定値として決定するこ
とができる。しかし、これは位相差を決定し得る分解能
、即ち精度が使用するクロックパルスの周波数に依存す
る欠点を有する。例えば、5nsの分解能を得るには1
15ns = 200MHzのクロックパルス周波数を
必要とする。アナログ位相検出器では同一の分解能を与
えるためには位相検出器の出力レンジも考慮に入れなけ
ればならない欠点がある。即ち、625ライン標準テレ
ビジョン方式においてライン周波数(HL = 15.
625Hz)で発生する4、1u期間の分離同期パルス
信号に対する位相検出に対しては位相検出器の出力レン
ジを64μs(1/1tt)又は±32μsにする必要
がある。これがため、アナログ位相検出器はく64μs
÷5ns=12.800 : 1 ’)のグイナミンク
レンジに亘って良好な安定性と低い雑音特性を有する必
要がある。
本発明の目的はこれらの欠点が緩和された位相検出器を
提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明の位相検出器は、クロックパルス信号を受信する
手段と、第1信号の前後縁の中心位置(又は他の中間位
置)とクロックパルス信号と同期した基準信号の1つの
縁との間の時間インターパル中に発生するクロックパル
スの数を決定する手段と、前記クロックパルス数を表わ
す第1ディジタル出力信号を発生する手段とを具えたデ
ィジタル位相検出回路と、前記第1信号を前記クロック
パルス信号と同期させた信号に相当する第2信号を発生
する手段と、前記第1及び第2信号の対応する縁間の時
間インターバルを決定する手段と、これら時間インター
バルから位相誤差電圧を決定する手段と、この誤差電圧
をディジタル化して第2ディジタル出力信号を発生する
手段とを具えたアナログ位相検出回路とを具え、更に前
記第1及び第2ディジタル出力信号を合成して総合位相
差を表わす合成ディジタル出力信号を発生させる手段を
具えていることを特徴とする。
本発明の位相検出器においては、ディジタル検出回路か
らの第1ディジタル出力信号が1クロック周期以上の粗
分解能を表わし、アナログ検出回路からの第2ディジタ
ル出力信号が1クロック周期より小さい精分解能を表わ
す。精分解能の実際の値は位相誤差電圧をディジタル化
し得る精度により決まる。
従って、比較的低速のクロックを用いる低分解能のディ
ジタル位相検出器の使用が、その分解能を許容値にまで
精密化するアナログ位相検出器の付加により補われる。
このアナログ位相検出器は、例えば前述の位相ロックル
ープに対しfηが6 MHzクロックである場合に2X
1/fη÷5ns=67:1の狭いダイナミックレンジ
に亘ってのみ動作すればよい。
本発明位相検出器の一実施例においては、前記ディジタ
ル位相検出回路は前記第1信号が供給される“イネーブ
ル”入力端子と、前記クロックパルス信号が供給される
”クロック”入力端子と、前記クロックパルス信号と同
期した基準信号が供給される”アップ/ダウンカウント
′入力端子とを有するアップ/ダウンカウンタと、前記
第1信号の発生ごとに動作して前記カウンタが到達した
カウント値を前記第1ディジタル出力信号として出力す
る出力手段とを具えたものとする。
本発明の位相検出器の一実施例においては、前記アナロ
グ位相検出回路はキャパシタと、前記第1及び第2信号
の対応する縁間の時間インターバル中値■の第1電流に
よる前記キャパシタの充電を制御して前記キャパシタ間
に前記位相誤差電圧を発生させる第1手段と、前記キャ
パシタ間の電圧が零値になるまで値1/nの第2電流に
よる前記キャパシタの放電を制御する第2手段と、前記
キャパシタの放電期間中に前記クロックパルス信号に発
生するクロックパルスの数をカウントしこのカウント値
を前記第2ディジタル出力信号として出力する第3手段
とを具えたものとする。
従って、この構成のシナログ位相検出回路はクロック周
期のI/n倍の分解能を与える。電流源がリニアであり
且つ過電圧が生じなければ、位相検出動作の精度は2の
電流の絶対値やキャパシタの値に依存せず2つの電流の
比にのみ依存する。
図面につき本発明を説明する。
第1図に示す位相ロックループ回路は内部発生クロック
パルス及びビデオ表示用タイミング信号を入力複合ビデ
オ信号内に存在する同期パルスと同期させるものである
。この同期化を達成するために、この回路は可変周波数
発振器を複合ビデオ信号中に周期的に発生する同期パル
スに位相ロックさせる。この位相ロックループ回路は位
相検出器lと、ループフィルタ2と、可変周波数ディジ
タル発振器3と、タイミング回路4とを具えている。複
合ビデオ信号CVBSから同期パルスを分離する同期分
離器5から分離同期パルス信号VCSが位相検出器1の
一方の入力端子に供給される。説明の便宜上、複合ビデ
オ信号CVBSは625ライン標準PALテレビジョン
信号であり、且つ同期パルスは15625Hzの周波数
で発生するライン同期パルスであるものとする。この信
号は64μsのライン周期を有し、各ライン周期の開始
時における同期パルス信号VCSの同期パルスの接続時
間は約4.7μsである。
位相検出器1にはタイミング回路4により発声される位
相ロック基準パルス信号PLも供給される。
位相検出器1は入来同期パルス信号CVSと基準パルス
信号PLとの間の位相誤差を表わすディジタル誤差信号
DPEを発生する。ループフィルタ2による後続の処理
により誤差信号DPEはディジタル周波数制御信号FC
として再生され、この信号がクロックパルス信号CPS
を発生する発振器3の周波数を制御し、そのクロックパ
ルス信号がタイミング回路4により発生される基準パル
ス信号PL及び他のタイミング信号HL、 TSI 、
 T52等のタイミングを制御する。この回路の効果は
パルス信号PLを入来同期パルス信号VCSと所要の位
相関係になるよう移動させてクロックパルス信号CPS
を入来同期パルス信号CvSと同期させることにある。
発振器3により発生されるクロックパルス信号CPSが
6MHz信号であるものとすると、タイミング回路4は
この信号を384分の1に分周して15625Hzのラ
イン周波数の基準パルス信号PLを発生する必要がある
。パルスvC3とPLとの関係は第3図に波形(a)及
び(c)で示してあり、第3図については後に詳しく説
明する。クロックパルス信号CPSは第3図に波形(m
)で示しである。
(実施例) 本発明においては位相検出器lをディジタル位相検出回
路とアナログ位相検出回路の組合わせとして実現する。
その特定の実施例を第2図に示しである。そのディジタ
ル位相検出回路は、分離同期パルス信号vC8が供給さ
れるイネーブル入力端子enと、位相ロック基準パルス
信号PLが供給されるアップ/ダウン入力端子u/dと
、クロックパルス信号CPSが供給されるクロック入力
端子ckとを有するアップ/ダウンカウンタ6を具えて
いる。
カウンタ6からの出力はD型フリップフロップ7にて信
号H4によりライン周波数でクロックされて各ライン周
期に対するディジタル誤差信号DBSを発生する。同期
パルス信号vC3がカウンタ6をイネーブルすると、カ
ウンタは基準パルス信号PLが一方の論理値を有する時
間中クロックパルス信号CPSに応答して“アップ”カ
ウントし、基準パルス信号PLが他方の論理値になった
後にクロックパルス信号CPSに応答して“ダウン”カ
ウントする。第3図の波形(d)及び(e)はこれらデ
ィジタル”アップ”カウント及び“ダウン”カウントの
期間up及びDNをそれぞれ示す。
アナログ位相検出回路はキャパシタ充/放電回路8と、
排他ORゲート9と、電圧比較器11と、制御兼タイミ
ング論理回路12と、ラッチ13とを具えている。信号
vC3はクロックパルス信号CPSによりセットされる
ラッチ13に供給され、第3図に波形(b)で示すよう
なりロックされた同期パルス信号vcs ’を発生する
第3図の波形(a)〜(c)から明らかなように、信号
VCSとPLとの間の真の位相誤差は次のように表わす
ことができる。
真の位相誤差 =a−b = a−b+a’ −b’ −a’ +b’=(a’ 
 b’ ) +(a−a’ ) +(b’ −b)=デ
ィジタル位相誤差士前遅延士後遅延=“ディジタル”位
相誤差+“アナログ位相誤差波形(f)及び(g)はア
ナログ前遅延FD及び後遅延BDをそれぞれ示す。
クロックパルス信号CPSは6 MHz信号であるため
、ループが位相ロックされる際のディジタル位相検出回
路の分解能はlクロックパルス、即ちl/6 MHz−
167nsである。任意の瞬時における“ディジタル°
゛位相誤差は1以上のクロックパルス周期であり、ディ
ジタル誤差信号DESで表わされるこの位相誤差は粗分
解能であるとみなせる。分解能をlクロックパルス周期
以下に改善してSns以内の精分解能を達成する位相誤
差検出は位相検出器内のアナログ位相検出回路により実
現される。
2つの信号VCS及びvcs ’を排他ORゲート9に
供給して誤差パルス信号ESを発生させる。この信号は
第3図に波形(h)で示してあり、波形(f)及び(g
)で示す前遅延FD及び後遅延BDから成る。この誤差
パルス信号BSをANDゲートlOの一方の入力端子に
供給し、このゲートの他方の入力端子には回路12から
ウィンドウパルスWPを供給する。このウィンドウパル
ス畦は第3図に波形(i)で示してあり、このパルスは
分離同期パルス信号vC3が各テレビジョンラインにお
いて生ずるものと予想されるウィンドウ期間を規定する
。ゲート10の出力信号は充/放電回路8に供給される
回路8は電流Iを供給する第1電流源14と、電流!/
nを供給する第2電流源工5と、キャパシタ16と、3
個の電子スイッチ17.18及び19とを具えている。
回路8を構成するこれらの素子は既知の任意の好適な方
法で実現することができる。各ウィンドウパルス−Pの
発生前に回路12からのリセットパルス(第3図の波形
(j))がスイッチ19を短時間動作させてキャパシタ
16の急速放電路を閉成する。次いでゲートlOからの
出力信号がスイッチ17を(2回)動作させて電流源1
4へのキャパシタ16の充電路を閉成する。ウィンドウ
パルス−Pの終了後に、回路12が制御パルス信号cp
 <第3図の波形(k))を発生し、この信号がスイッ
チ18を動作させて電流源15へのキャパシタ16の制
御放電路を閉成する。
ゲート10からの出力信号によるキャパシタ16の充電
は波形(h)の2個のパルスの幅の和に正比例し、従っ
て“アナログ位相誤差に比例する。キャパシタ16の充
電によるキャパシタ電圧Cvは第3図の波形(1)で示
しである。制御回路12はこのキャパシタ電圧を表わす
ディジタル誤差信号AESを発生し、この信号はキャパ
シタ16を電流源15を経て低減電流1/nでゆっくり
放電させると共にクロックパルス信号CPSを用いて瞬
時t1におけるキャパシタの充電レベルからキャパシタ
が完全に放電する瞬時t2までの放電時間をカウントす
ることにより発生される。電圧増幅器11から制御回路
12へ供給される電圧信号vSはキャパシタ16が放電
される時間を表わす。従って、アナログ位相検出器によ
り与えられる分解能はクロックパルス周期をnで割った
値になり、n=32にすると前述の所要の総合分解能で
ある167ns/32= 5 nsの分解能が得られる
。2のディジタル出力信号DES及びAESを合成回路
20で加算して総合ディジタル位相誤差信号DPEを形
成する。同期パルス信号VCSは64μsごとに1度発
生するだけであるため、原理的には制御パルス信号cp
により与えられる放電期間を値nの増大に応じて長くす
ることにより分解能を更に向上させることができる。
本発明の位相検出器では位相ロックループが全くロック
アツプしないことがあり得ること及び/又は分離抽出同
期パルス信号vC8が入来ビデオ信号上で例えば雑音に
より2個以上のパルスに分裂することがあり得ることを
考慮に入れる。
位相ロックループがロックアツプしないとき、基準パル
ス信号PLの縁が第4図の波形(i)+(ii)及び(
iii )で示すように信号vC5及びvcs ’の期
間外に位置する。しかし、この状態ではディジタル位相
検出器内のカランタン6が分離同期パルス信号vC3の
期間中カウントアツプ(又はダウン)するだげである。
この場合、同期パルス信号vC3の期間中にカウントさ
れたクロックパルス数に対応する、一定のディジタル位
相誤差値を表わす大きな値のディジタル数DBSが発生
する。この状態でも2つの信号VCS及びvcs ’間
の位相関係は2パルス”アナログ誤差信号ESを発生し
、この信号がアナログ位相検出器により用いられる。
分離同期パルス信号VCSが複数のパルスに分裂した場
合、第4図の波形(iv)及び(v)で示すようにクロ
ック同期パルス信号vcs ’も同様に分裂する。この
場合には、第4図の波形(vi)で示す基準信号PLに
対し真の位相誤差は(a−c)  (b−d)であり、
“ディジタル”位相誤差は(a r   、/ )−(
b’ −d’ )であり、この関係のパルス信号に対し
a>a’ ; bib’ ; c>c’及びdad’で
ある。この場合には“アナログ°゛位相誤差は真の位相
誤差から“ディジタル”位相誤差を引算したものである
ものとすると、“アナログ゛位相誤差=(a−c)−(
b−d)−(a’ −c’ ) +(b’ −d’ )
= a−c−b+d −a’ +c’ 十b’ −d’
=(a−a’ )+(b’ −b)  (c−c’ )
−(d’ −d)であり、これら4つの項は全て正であ
る。
第5図に示す位相検出器の変更例は分離同期パルス信号
vC8が複数のパルスに分裂してもこれに適応するよう
にしたものである。この変更部はアナログ位相検出回路
に関係し、第2図の位相検出器のアナログ位相検出回路
とは、第3及び第4の電流源14’ 、 15’及び関
連する電子スイッチ17′18’を付加すると共に排他
ORゲート9及びANDゲート10を論理回路素子21
と置き替え点が相違する。
第2図のアナログ位相検出回路の場合、信号VCSの分
裂(及び従って信号vcs ’の分裂)により複数対の
パルスを有する誤差信号ESを発生する。これはキャパ
シタ16を過充電することになり、誤った時間インター
バルtl −t2を与えることになる。
第5図の変更回路は追加の電流源を用いてウィンドウパ
ルス−Pの期間中キャパシタ16を充電するのみならず
放電させ且つウィンドウパルス畦後ににキャパシタ16
を放電させるのみならず充電させて時間インターバルt
l −t2と測定することによりこの誤りを除去する。
これらの動作に必要な制御は次の真理値表に従う論理回
路素子21により達成される。
−1−」L」[−支− PL   VC3VCS’  充電(CO)  放電(
CD)1.00000 2.00110 3.01001 4.01100 5.10000 6.10101 ?、11010 8.11100 これら8つの論理状態を第4図に示してあり、この図か
らパルスCvS及びcvs ’の後縁間の時間インター
バルに対しPL=0のとき充電が、PL=1のとき放電
が生ずる。逆に、パルスvcs及びvcs ’の前縁間
の時間インターバルに対しPL=lのとき充電が、PL
=Oのとき放電が生ずる。論理回路素子21は充電に対
し信号CUを発生してスイッチ17を動作させ、放電に
対して信号CDを発生してスイッチ17′を動作させる
。このときタイミング論理回路12は電圧比較器11に
より発生される電圧信号VSの初期極性に応じて2つの
制御パルス信号CPl及びCF2の一方を発生してスイ
ッチ18又は18′を動作させる。
論理回路素子21は第6図に示すように4個のANDゲ
ート22〜25と、2個のORゲー)26.27と、3
個のインバータ28〜30とで実現することができる。
以上の本発明の説明から、当業者であれば他の種々の変
更が可能である。これらの変更は上述した特徴の代わり
に又は加えて使用し得る既知の他の特徴も含むことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の位相検出器を具体化し得る位相ロック
ループ回路のブロック図、 第2図は本発明の位相検出器のブロック図、第3及び4
図は動作説明用波形図、 第5図は第2図の位相検出器の変更例のブロック図、 第6図は第5図の変更例の論理回路素子のブロック図で
ある。 1・・・位相検出器 2・・・ループフィルタ 3・・・可変周波数発振器 4・・・タイミング回路 5・・・同期分離器 6・・・アップ/ダウンカウンタ 7・・・D型フリップフロップ 8・・・充/放電回路 9・・・排他ORゲート 10・・・ANDゲート 11・・・電圧比較器 12・・・制御兼タイミング論理回路 13・・・ラッチ 14・・・第1電流源 15・・・第2電流源 17、18.19・・・スイッチ 20・・・合成回路 21・・・論理回路素子 14’ 、 15’・・・第3.第4電流源17’ 、
 18’ ・・・スイッチ CVBS・・・複合ビデオ信号 VCS・・・分離同期パルス信号 CPS・・・クロックパルス信号 PL・・・基準パルス信号 DPE・・・ディジタル位相誤差信号 FC・・・ディジタル周波数制御信号 vcs ’・・・クロックド同期パルス信号DBS・・
・ディジタル誤差信号 AES・・・ディジタル化アナログ誤差信号Ft’g、
1゜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、クロックパルス信号を受信する手段と、第1信号の
    前後縁の中心位置(又は他の中間位置)とクロックパル
    ス信号と同期した基準信号の1つの縁との間の時間イン
    ターバル中に発生するクロックパルスの数を決定する手
    段と、前記クロックパルス数を表わす第1ディジタル出
    力信号を発生する手段とを具えたディジタル位相検出回
    路と、前記第1信号を前記クロックパルス信号と同期さ
    せた信号に相当する第2信号を発生する手段と、前記第
    1及び第2信号の対応する縁間の時間インターバルを決
    定する手段と、これら時間インターバルから位相誤差電
    圧を決定する手段と、この誤差電圧をディジタル化して
    第2ディジタル出力信号を発生する手段とを具えたアナ
    ログ位相検出回路とを具え、更に前記第1及び第2ディ
    ジタル出力信号を合成して総合位相差を表わす合成ディ
    ジタル出力信号を発生させる手段を具えていることを特
    徴とする位相検出器。 2、前記ディジタル位相検出回路は前記第1信号が供給
    される“イネーブル”入力端子と、前記クロックパルス
    信号が供給される“クロック”入力端子と、前記クロッ
    クパルス信号と同期した基準信号が供給される“アップ
    /ダウンカウント”入力端子とを有するアップ/ダウン
    カウンタと、前記第1信号の発生ごとに動作して前記カ
    ウンタが到達したカウント値を前記第1ディジタル出力
    信号として出力する出力手段とを具えていることを特徴
    とする請求項1記載の位相検出器。 3、前記アナログ位相検出回路はキャパシタと、前記第
    1及び第2信号の対応する縁間の時間インターバル中値
    Iの第1電流による前記キャパシタの充電を制御して前
    記キャパシタ間に前記位相誤差電圧を発生させる第1手
    段と、前記キャパシタ間の電圧が零値になるまで値I/
    nの第2電流による前記キャパシタの放電を制御する第
    2手段と、前記キャパシタの放電期間中に前記クロック
    パルス信号に発生するクロックパルスの数をカウントし
    このカウント値を前記第2ディジタル出力信号として出
    力する第3手段とを具えていることを特徴とする請求項
    1記載の位相検出器。 4、前記第1手段は前記キャパシタの充電を正方向又は
    負方向の何れか一方向に制御し、前記第2手段は前記キ
    ャパシタの放電を上記一方向と逆の方向に制御するよう
    にしてあることを特徴とする請求項3記載の位相検出器
    。 5、前記第1手段により実行される制御は前記第1信号
    、第2信号及び基準信号の瞬時論理レベルにより決定さ
    れ、前記第2手段により実行される制御は前記位相誤差
    電圧の極性により決定されるようにしてあることを特徴
    とする請求項4記載の位相検出器。 6、前記第2信号を前記第1信号を受信すると共に前記
    クロックパルス信号により動作し得るラッチ手段によっ
    て発生させ、且つ前記第1及び第2信号の対応する縁間
    の時間インターバルを前記第1及び第2信号を受信する
    排他ORゲートの出力信号で表わすようにしたことを特
    徴とする請求項1〜5の何れかに記載の位相検出器。
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