JPH0241026A - Ｐｌｌ回路 - Google Patents

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、光ディスク、光磁気ディスク等の駆動装置に
おけるＰＬＬ回路に関する。

従来の技術 一般に、光デイスクドライブ装置等のようなデジタルコ
ード記憶装置においては、情報の再生時に、再生タイミ
ングを示すクロックを生成するためにＰ　Ｌ　Ｌ　（Ｐ
ｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）回路が用いられる
。このＰＬＬ回路は、その出力クロックの位相が読出し
データに追従するように動作するもので、−例として、
第５図に示すように構成される。

まず、第１位相信号としての読出しデータＩと、第２位
相信号としての出力クロツクエ２どの位相を比較しその
位相差に応じて第１制御信号Ｕと第２制御信号りとを出
力する位相比較器（ＰＤ）１が設けられている。この位
相比較器１は例えば第６図に示すように３段直列接続の
フリップフロップ２，３．４と複数個のインバータ（反
転回路）５．６．７と排他的ＯＲゲート８．９等よりな
り、読出しデータ■１　と、出力クロックＩ２どの位相
差に応じて第７図に示すような第１制御信号Ｕと第２制
御信号りとを出力する。第７図の例では、まず、同図中
の区間すで示すように読出しデータ■１　と、出力クロ
ック■２　どの位相が一致している場合には、第１，２
制御信号Ｕ、Ｄの出力デユーティ比は等しくなる。また
、同図中の区間ａのように読出しデータエ１　の位相の
ほうが進み状態にある時には、第１制御信号Ｕのほうの
デユーティ比が大きくなり、逆に、同図中の区間Ｃのよ
うに読出しデータ１１の位相のほうが遅れ状態にある時
には、第２制御信号りのほうのデユーティ比が大きくな
る。

このような位相比較器１からの第１，２制御信号Ｕ、Ｄ
は演算回路、具体的にはループフィルタ１０に入力され
る。このループフィルタ１０は２つの信号Ｕ、Ｄを平滑
化し、両者のデユーティ比の差にほぼ比例した電圧とデ
ユーティ比の差をほぼ積分した電圧との和の電圧を出力
するものである。より具体的には、第１制御信号Ｕは反
転回路１１により反転された後、抵抗Ｒ１、ダイオード
Ｄ、を介してＯＰアンプ１２の反転入力端子（−）に人
力されている。一方、第２制御信号りは非反転回路１３
、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ２を経た後、第１制御信号Ｕ
側とともに前記○Ｐアンプ１２の反転入力端子（−）に
人力されている。このＯＰアンプ１２の非反転入力端子
（＋）側には抵抗による分圧基準電圧■１゜が入力され
ている。このＯＰアンプ１２の入出力間にはコンデンサ
Ｃ１とともに、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ３が接続され
、積分回路が構成されている。これにより、○Ｐアンプ
１２の反転入力端子（−）に入力される電流をｉとする
と、第７図に示すような波形のものとなる。つまり、ル
ープフィルタ１０は第１制御信号Ｕのデユーティ比に応
じて出力電圧を増加させるように動作するとともに第２
制御信号りのデユーティ比に応じて出力電圧を減少させ
るように動作する。

このループフィルタ１ｏ、具体的にはＱ　ｐ　７　’、
７プ１２からの出力電圧は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１
４に入力され、その電圧によって制御された周波数を有
する出力クロック■２が出方され、一方では前記位相比
較器１に対してフィードバックされ、閉ループが構成さ
れている。

発明が解決しようとする問題点 このようなＰＬＬ回路において、例えば読出しデータ■
１　と出力クロックＩ２　どの位相が一致した状態を考
えると、本来、位相比較器ｌがらの出力、即ち第１．２
制御信号Ｕ、Ｄは、その出力デユーティ比が等しくなり
、両者のデユーティ比の差に比例した電圧も、ＯＰアン
プ１２に対する基準電圧ｖ１゜どなるはずである。

ところが、実際の回路においては、反転回路１１及び非
反転回路１３の出力のバラツキ、入力抵抗Ｒ，，Ｒ，の
バラツキ、ダイオードＤ、、　Ｄ、の順方向電圧降下の
バラツキ等によって、比例電圧が基準電圧からずれてし
まう。また、位相が一致した状態でも位相比較器１を構
成する部品の遅延バラツキにより、位相比較器１の出力
ＵとＤとのデユーティ比は正確には等しくならないこと
がある。

このような場合には、出力クロック■２の位相が定常的
に読出しデータＩ２にロックして追従している場合でも
、これらの間には定常的な位相が生じてしまい、データ
の読出し誤り等のエラーが多発する原因となる。特に、
最悪の状態においては、出力クロック■２の位相を読出
しデータ１１にロックさせること自体が不可能となり、
データ読出しが全く不可能となる場合もあり得る。

問題点を解決するための手段 第１位相信号と第２位相信号との位相を比較しその位相
差に応じて第１制御信号と第２制御信号とを出力する位
相比較器と、前記第１制御信号と前記第２制御信号とが
入力されて第１制御信号のデユーティ比に応じて出力電
圧を増加させるように動作し第２制御信号のデユーティ
比に応じて出力電圧を減少させるように動作して前記位
相差にほぼ比例した電圧又は位相差にほぼ比例−積分し
た電圧を出力するループフィルタと、このループフィル
タからの出力電圧が入力されてこの電圧により制御され
た周波数を有する出力クロックを発生する電圧制御発振
器とを備えたＰＬＬ回路において、請求項１記載の発明
では、第１制御信号と第２制御信号とがループフィルタ
の出力電圧に寄与する割合を調整する調整手段を設けた
。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明に加えて
、位相がほぼ一致した参照入力信号と参照クロック信号
とを発生させる参照信号発生回路と、少なくとも第１状
態と第２状態と第３状態との３状態を表現する切換え信
号が第１状態にある時に位相比較器の第１位相信号とし
て読出しデータを入力させて第２位相信号として出力ク
ロックを入力させ、第２状態にある時に位相比較器の第
１制御信号と第２制御信号とのデユーティ比がともにＯ
となるようにし、第３状態にある時位相比較器の第１位
相信号として前記参照入力信号を入力させて第２位相信
号として前記参照クロック信号を入力させるように切換
え動作するスイッチ回路と、出力クロックの周波数を測
定しその周波数に応じた周波数データを出力する周波数
検出器と、この周波数データが人力されて前記切換え信
号と調整データとを出力するコントローラとを設け。

ループフィルタは前記スイッチ回路に対する前記切換え
信号が第２状態又は第３状態にある時に比例動作するも
のとし、調整手段を調整データを入力とするＤ／Ａコン
バータとし、かつ、前記コントローラは第１状態の切換
え信号を出力させる時にこの状態に先立ち前記切換え信
号を第２状態及び第３状態として各々の状態における周
波数データを入力させてこれらの周波数データがほぼ一
致する状態に調整データを変化させ、読出しデータニ対
して出力クロックを同期させる時には第１状態の切換え
信号を出力させるとともに切換え信号を第１状態とする
間は調整データを保持するものとした。

作用 請求項１記戦の発明によれば、位相比較器、ループフィ
ルタ等の構成部品にバラツキがあっても、調整手段によ
り第１制御信号と第２制御信号とがループフィルタの出
力電圧に寄与する割合を可変調整することにより、上記
バラツキによって生じ得る定常的な位相差が補正キャン
セルされる。よって、長期に渡って安定した動作をする
。

より具体的には、請求項２記載の発明のように、まず、
コントローラ制御によりスイッチ回路を第２状態とし、
位相比較器の第１．２制御信号のデユーティ比がともに
○となる状態ではループフィルタの出力電圧は基準電圧
となる。この時の電圧制御発振器からの出力クロックの
周波数データは周波数検出器により検出される。次に、
コントローラ制御によりスイッチ回路を第３状態とする
と、位相比較器には参照信号発生回路から、位相がほぼ
一致した参照入力信号と参照クロック信号とが入力され
る。よって、位相比較器からの第１，２制御信号に対し
て比例動作するループフィルタからの出力電圧は、本来
、第２状態の場合と同様、基準電圧となるべきである。

しかし、位相比較器、ループフィルタ等の構成部品のバ
ラツキにより必ずしも基準電圧とはならない。このよう
な基準電圧からのずれは電圧制御発振器からの出力クロ
ックの周波数データにも現れるものであり、周波数検出
器により検出された周波数データを第２状態の周波数デ
ータと比較することにより、調整手段により調整すべき
調整データが判る。このような第２，３状態での調整後
は、Ｄ／Ａコンバータに対する調整データを保持して第
１状態として実際の読出しデータに対する出力クロック
の同期動作を行わせることにより、信頼性の高い読出Ｌ
［作を行わせることができる。

実施例 本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明
する。第５図ないし第７図で示した部分と同一部分は同
一符号を用いて示す。本実施例では、まず、ループフィ
ルタト０に対して調整手段としてのＤ／Ａコンバータ１
５が設けられている。

より具体的には、このＤ／Ａコンバータ１５は調整デー
タを人力とし、抵抗Ｒ１を介して反転回路１１側の経路
に接続されている（具体的には、抵抗Ｒ３に抵抗Ｒ４が
付加され、抵抗Ｒ１・Ｒ４間に接続されている）。この
Ｄ／Ａコンバータ１５は位相比較器１からの第１制御信
号Ｕと第２制御信号りとのデユーティ比がループフィル
タ１０の出力電圧に寄与する割合を調整するためのもの
である。

このような構成において、ループフィルタ１０中の反転
入力端子（−）に流れる電流をｉ、ダイオードＤ１　に
よる第１制御信号Ｕの経路に流れる電流をｉｌ、ダイオ
ードＤ２による第１制御信号りの経路に流れる電流を１
２　とした時（ｉ＝ｉ、＋１２）、各電流波形は第２図
に示すようになる。

ここに、Ｄ／Ａコンバータ１５の出力電圧によって分岐
電流ｉ、のレベルは第２図中にａ、ｂ、ｃで示す如く段
階的に可変し得るものであり、この電流ｉ、のレベル変
化は加算電流ｉにも反映されるものとなる。こ二に、ル
ープフィルタ１０は加算電流ｉを平滑化した電圧と、こ
の電圧を積分した電圧との和の電圧を出力するため、位
相比較器１からの２つの制御信号Ｕ、Ｄのデユーティ比
がループフィルタ１０の出力電圧に寄与する割合を調整
することが可能となる。

ところで、前記Ｄ／Ａコンバータ１５を伴う制御を実行
するための、より具体的な構成及び作用を説明する。ま
ず、位相がほぼ一致した参照入力信号と参照クロック信
号を発生させる参照信号発生回路１６が設けられている
。この参照信号発生回路１６は例えば第３図に示すよう
に参照クロック発生器１７と２段のフリップフロップ１
８・　１９と排他的ＯＲゲート２０とよりなる。このよ
うな参照信号発生回路１６からの参照入力信号と参照ク
ロック信号とは、切換え信号に応じて状態変化されるス
イッチ回路２１を介して、位相比較器１に対して第１位
租借号、第２位租借号として、読出しデータや出力クロ
ック等と選択的に、入力され得るものである。このスイ
ッチ回路２１は第１状態と第２状態と第３状態との３状
態を表現し得るものであり、第１状態にある時には位相
比較器１の第１位租借号■１　として読出しデータを入
力させ第２位租借号■２として出力クロックを入力させ
、第２状態にある時には位相比較器１からの第１制御信
号Ｕと第２制御信号りとのデユーティ比がともにＯとな
るようにしく読出しデータの入力を禁するために第１位
租借号工１　は接地とされ第２位租借号Ｉ２は出力クロ
ックとされる）、さらに第３状態にある時には位相比較
器１の第１位租借号１１　として参照信号発生回路１６
からの参照入力信号を入力させるとともに第２位租借号
■、として参照クロック信号を人力させるように切換え
られるものである。

また、前記電圧制御発振器１４からの出力クロックの人
力を受け、その周波数を測定して測定周波数に応じた周
波数データを出力する周波数検出器２２が設けられてい
る。そして、この周波数検出器２２からの周波数データ
が入力され前記Ｄ／Ａコンバータ１５に調整データを出
力するとともに前記スイッチ回路２１に対して切換え信
号を出力するコントローラ２３が設けられている。

なお、前記ループフィルタ１０においてはコントローラ
２３からの切換え信号により開閉されるスイッチ２４が
コンデンサＣ３に並列に接続されている。ここに、この
スイッチ２４はスイッチ回路２１に対する切換え信号が
第１状態にある時、即ち通常の再生状態においては開放
状態にありループフィルタ１ｏが比例−積分動作をする
が、スイッチ回路２１に対する切換え信号が第２状態又
は第３状態にある時には閉じられコンデンサＣ２を短絡
しループフィルタ１０が電流ｉを平滑化してなる電圧の
みを出力する比例動作するように制御される。

このような構成において、コントローラ２３からの切換
え信号が第１状態にある時にはスイッチ回路２１により
位相比較器１には読出しデータと電圧制御発振器１４か
らの出力クロックとが入力され、通常の再生動作が行わ
れる。　また、切換え信号が第２状態にある時にはスイ
ッチ回路２１により位相比較器１に対し読出しデータの
入力が禁止され、出力クロックのみの入力となり、位相
比較器１からの出力、即ち第１，２制御信号Ｕ。

Ｄのデユーティは何れＯ（Ｕ、ＤともＬレベル）となる
。また、ループフィルタ１０は比例動作状態となる。こ
のような比例動作状態にあるループフィルタ１ｏの出力
電圧は基準電圧■８゜どなる。

一方、切換え信号が第３状態にある時にはスイッチ回路
２１により位相比較器１には参照信号発生回路１６から
の参照入力信号と参照クロック信号とが人力される。こ
の参照入力信号と参照クロック信号とは第４図のタイミ
ングチャートに示すように互いに位相の揃ったものであ
る。図示例では、参照入力信号は参照クロック信号を４
分周して生成してなる。ここに、参照クロック信号の周
波数は電圧制御発振器１４の動作周波数の基準値近傍に
設定されている。このような第３状態においては、位相
比較器１には位相の揃った信号が入力されるため、その
動作状態としては第７図中のｂ期間と同様な状態が作り
出されることになる。

このような状態においては、比例動作状態にあるループ
フィルタ１０からの出力電圧は、本来、基準電圧■１゜
どなる筈である。しかし、前述したような各種構成部品
のバラツキ等により、現実には基準電圧Ｖ１゜から外れ
てしまう。このように第３状態においてループフィルタ
１ｏからの出力電圧が基準電圧■１゜からずれている場
合には、コントローラ２３から調整データをＤ／Ａコン
バータ１５に与えて位相比較器１からの第２制御信号Ｕ
の出力電圧に寄与する割合を可変させることにより、ず
れを補正することができる。

調整方法としては、位相比較器１に対する人力が参照入
力信号と参照クロック信号となる切換え信号が第３状態
の時のループフィルタ１０の出力電圧が基準電圧■１゜
どなるように、Ｄ／Ａコンバータ１５の出力電圧を変化
させればよい。このためには、まず、切換え信号が第２
状態にある時（即ち、ループフィルタ１０の出力電圧は
基準電圧■１゜）の電圧制御発振器１４の出力クロック
の周波数を周波数検出器２２により測定しておく。

次に、切換え信号を第３状態に切換え、Ｄ／Ａコンバー
タ１５の出力電圧を変化させながら電圧制御発振器１４
の出力クロックの周波数を周波数検出器２２により検出
し、この検出周波数が第２状態で測定した周波数とほぼ
一致するまで繰返すことにより可能となる。このための
周波数検出器２２は一定時間内に生ずる電圧制御発振器
１４からの出力クロックのパルス数を計数するカウンタ
等により容易に構成できる。また、コントローラ２３も
マイクロコンピュータ等により容易に構成できる。

このように第２状態、第３状態にて調整を行った後、切
換え信号を第１状態とする時には、Ｄ／Ａコンバータ１
５の調整データは調整された値に保持される。よって、
第１状態による通常の再生動作においては、従来のＰＬ
Ｌ回路のように読出しデータと出力クロックとの定常的
な位相差は殆どなくなり、データの読出しの信頼性は極
めて向上する。

また、上記のような調整を、通常の再生動作の合間に適
宜行うようにすれば、構成部品の特性の初期的なバラツ
キのみならず、経時的な変化をも補正でき、長期に渡っ
てデータの読出しの信頼性を向上させることができる。

発明の効果 本発明は、上述したように位相比較器から出力される第
１制御信号と第２制御信号とがループフィルタの出力電
圧に寄与する割合を調整する調整手段を設け、より具体
的には、参照信号発生回路、スイッチ回路、周波数検出
器、コントローラとともにＤ／Ａコンバータ構成の調整
手段を設けたので、位相比較器、ループフィルタ等の構
成部品にバラツキがあっても、調整手段により第１制御
信号と第２制御信号とがループフィルタの出力電圧に寄
与する割合を可変調整することにより、上記バラツキに
よって生じ得る定常的な位相差を補正キャンセルするこ
とができ、長期に渡って安定したＰＬＬ動作を行わせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図はタイ
ミングチャート、第３図は参照信号発生回路の回路図、
第４図はその動作を示すタイミングチャート、第５図は
従来例を示す回路図、第６図はその位相比較器の回路図
、第７図はタイミングチャートである。 １・・・位相比較器、１０・・・ループフィルタ、１４
・電圧制御発振器、１５・・・Ｄ／Ａコンバータ＝調整
手段、１６・・・参照信号発生回路、２１・・・スイッ
チ回路、２２・・・周波数検出器、２３・・・コントロ
ーラ ・Ｃゴ謬、都１ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１位相信号と第２位相信号との位相を比較しその
   位相差に応じて第１制御信号と第２制御信号とを出力す
   る位相比較器と、前記第１制御信号と前記第２制御信号
   とが入力されて第１制御信号のデューティ比に応じて出
   力電圧を増加させるように動作し第２制御信号のデュー
   ティ比に応じて出力電圧を減少させるように動作して前
   記位相差にほぼ比例した電圧又は位相差にほぼ比例−積
   分した電圧を出力するループフィルタと、このループフ
   ィルタからの出力電圧が入力されてこの電圧により制御
   された周波数を有する出力クロックを発生する電圧制御
   発振器とを備えたＰＬＬ回路において、前記第１制御信
   号と前記第２制御信号とが前記ループフィルタの出力電
   圧に寄与する割合を調整する調整手段を設けたことを特
   徴とするＰＬＬ回路。 ２、位相がほぼ一致した参照入力信号と参照クロック信
   号とを発生させる参照信号発生回路と、少なくとも第１
   状態と第２状態と第３状態との３状態を表現する切換え
   信号が第１状態にある時に位相比較器の第１位相信号と
   して読出しデータを入力させて第２位相信号として出力
   クロックを入力させ、第２状態にある時に位相比較器の
   第１制御信号と第２制御信号とのデューティ比がともに
   ０となるようにし、第３状態にある時位相比較器の第１
   位相信号として前記参照入力信号を入力させて第２位相
   信号として前記参照クロック信号を入力させるように切
   換え動作するスイッチ回路と、出力クロックの周波数を
   測定しその周波数に応じた周波数データを出力する周波
   数検出器と、この周波数データが入力されて前記切換え
   信号と調整データとを出力するコントローラとを設け、
   ループフィルタは前記スイッチ回路に対する前記切換え
   信号が第２状態又は第３状態にある時に比例動作するも
   のとし、調整手段を調整データを入力とするＤ／Ａコン
   バータとし、かつ、前記コントロ−ラは第１状態の切換
   え信号を出力させる時にこの状態に先立ち前記切換え信
   号を第２状態及び第３状態として各々の状態における周
   波数データを入力させてこれらの周波数データがほぼ一
   致する状態に調整データを変化させ、読出しデータに対
   して出力クロックを同期させる時には第１状態の切換え
   信号を出力させるとともに切換え信号を第１状態とする
   間は調整データを保持するものとしたことを特徴とする
   請求項１記載のＰＬＬ回路。