JPH0327620A - 基準信号の切替装置 - 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】 〔概　　　要〕 現用・予備の基準信号発振器の出力を切り替える装置に
関し、 基準発振器の切替の際に出力信号が途切れないだけでな
く、位相・周波数の変動をも抑えることを目的とし、 ２つの基準信号発振器と、両発振器の出力を切替選択す
る切替スイッチと、該切替スイッチの出力断を検出して
該切替スイッチを切り替える検出器と、該切替スイッチ
からの基準信号を分周する第１の分周器と、該第１の分
周器の出力を開閉する第１のスイッチと、該第１のスイ
ッチに接続され、位相比較器、ループフィルタ、電圧制
御発振器、及び第２の分周器から成り該電圧制御発振器
から出力信号を発生する位相同期ループと、該位相同期
ループを開閉する第２のスイッチと、該検出器から該切
替スイッチの切替信号を受けた時、該第１及び第２のス
イッチを開き、更に両分周器をリセットしてから該第ｌ
及び第２のスイッチを閉しる制御部とで構威する． 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基準信号の切替装置に関し、特に現用・予備
の基準信号発振器の出力を切り替える装置に関するもの
である． 近年の高度情報化社会においては、通信回線が途切れる
ことは大きな社会的混乱を招く可能性があるため、地上
回線用の無線装置についても、時も回線が途切れないよ
うにする必要がある。

〔従来の技術〕

このように回線断を回避するため、従来の無線装置等に
おいては、動作クロックを発生する基準信号発振器を現
用・予備の２系統を用意し、必要により切替を行ってい
る． このような従来の基準信号（例えばＩ　Ｏ　Ｍｌｌｚ）
の切替装置が第８図に示されており、２つの２！準信号
発振器１、２と、両発振器ｌ、２の出力を切替選択する
切替スイッチ３と、切替スイッチ３の出力断を検出して
切替スイッチ３を切り替える検出器４と、切替スイッチ
３からの基準信号と出力信号との位相を比較する位相比
較器（Ｐ．　Ｄ．　）　７と、この位相比較結果を積分
するループフィルタ（Ｌ．Ｆ．）　８と、ループフィル
タ８の出力によって制御されて出力信号を発生し、位相
比較器７に送ることにより基準信号の位相同期ループ（
ＰＬＬ）を形威する電圧制御発振器（ＶＣＯ）９とで構
威されている． 動作においては、第２図（ａ）のタイムチャートに示す
ように、検出器４が切替スイッチ３の出力から、例えば
現在選択されている発振器１の動作が停止してその基準
信号が断状態になったことを検出すると、切替スイッチ
３を他方の発振器２の側に切り替える． 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、第２図（ａ）のタイムチャートに示すように
、基準信号発振器１が動作停止しても位相比較器７は動
作しており電圧制御発振器９の出力信号だけが位相比較
器７に入力され、スイッチ３からの入力信号が無くなる
ため、位相比較器７からは発振器１が停止した後、発振
！ｌ２への切替が終わるまでの間、位相誤差信号が出力
され続ける．この場合、検出器４が検出に要する時間を
ｔ４とし、スイッチ３が切替に要する時間をｔｓｗとす
ると、位相比較器７から誤差信号が出力され続ける時間
Ｌφは、 ｔφは１，＋１．， となる． 一般に基準信号発振器には水晶発振器が使用されるが、
水晶発振器は精度が非常に良いため発振器１と２の周波
数はほぼ等しい．従って、基準発振器の切替前後で電圧
制御発振器９の制ｉｔ圧はほとんど変化しないことにな
り、切替前の電圧制御発振器９は発振器１に位相同期し
ているため、切替中に制１１ｍ！圧が保持されていれば
切替前後の位相・周波数変動は抑えられる． しかしながら、切替中に位相誤差信号が位相比較器７か
ら出力されると電圧制御発振器９の制御電圧は変動して
しまい、この電圧変動が周波数変動につながる． また、切替直後の位相比較器７からの位相誤差信号では
、電圧制御発振器９と基準信号の周波数がほぼ等しいに
もかかわらず、デューテイ比が大きいと（切替終了後、
位相比較器７の入力Ｆ１とＦｖ　　（第８図参照）が例
えば１８０゜の位相差を持っていたとするとその誤差信
号のデューティ比は最悪の５０％となる）、平均電圧も
大きくなるため結局、ｖＣ○制御電圧の急激な変化に至
り、位相・周波数変動が大きくなる． このように、基準発振器の切替前後の位相・周波数変動
量は、位相誤差信号が出力される時間、即ち基準発振器
ｌが動作停止してから基準発振器２に切り替わるまでの
時間ｔφに比例し、また切替直後の位相誤差信号のデュ
ーティ比に反比例する． 従って、基準発振器の切替の際に位相・周波数変動を小
さく抑えることが出来ないという問題があった． そこで、本発明は、基準発振器の切替の際に出力信号が
途切れないだけでなく、位相・周波数の変動をも抑える
ことができる基準信号の切替装置を提供することを目的
とする． （！ｌｉ！ｌ！を解決するための手段及び作用〕第上坐
生又里 第１図は、第１の本発明に係る基準信号の切替装置の原
理説明図を示し、本発明では、切替スイッチ３からの基
準信号を分周する第１の分周器５と、分周器５の出力を
開閉する第１のスイッチ６と、スイッチ６に接続され、
位相比較器７、ループフィルタ８、電圧制御発振器９、
及び第２の分周器１０から成り電圧制御発振器９から出
力信号を発生する位相同期ループと、この位相同期ルー
プを開閉する第２のスイッチ１１と、検出器４から切替
スイッチ３の切替信号を受けた時、該第１及び第２のス
イッチ５、ｌ１を開き、更に両分周器５、１０をリセッ
トしてから該第１及び第２のスイッチ６、１１を閉しる
制御部ｌ２と、を設けた点が第８図の従来例と異なって
いる．このように構成することにより、制御部ｌ２では
、第２図（ｂ）のタイムチャートに示すように、例えば
発振器１が動作停止したため基準信号を発振器２に切り
替えるための信号を検出器４から受けたとき、まず位相
比較器７を切り離すようにスイッチ６、１ｌを開く指示
を出す．これにより、位相比鮫器７の出力モハイインピ
ーダンス状態にし、一時停止させる． 従って、電圧制御発振器９の制御電圧はループフィルタ
８により、基準信号の出力断前の値が保持されるため出
力信号は変化せず、ここで基準信号を切り替えれば出力
信号に何の影響も与えることなく切替を行うことができ
る． そして、制御部１２は、切替スイッチ３が切替に要する
時間が経過したら、分周器５と１０をリセットする．こ
れは、分周器５には切替前の分周状態が残っており、ま
た分周器１０は基準信号切替中も動作しているため、リ
セットにより切替後の基準信号にて分周動作を再スター
トさせるためである． その後、制御部１２は、スイッチ６、ｌ１を再び閉しる
ことにより再び位相同期ルーブＰＬＬとして動作を再開
する． これにまり分周器が同時に動作を開始するため、位相比
較器７の入力端において基準信号側とＶＣ○出力側の位
相がほとんど一致（Ｆ，ｌ！＝：Ｆｖ）している状態か
ら位相比較を再開させることができ従って、基準信号の
切替時に最悪で約３６ｏ゜の位相ずれがあったとしても
、基準信号及び電圧制御発振器９の出力信号が立ち上が
る間隔は１．であり、分周することにより位相比較周期
はｔＩｌ×Ｎとなるので、位相比較Ｈ７の入力端での位
相ずれは、 Ｎ　−　ｔａ　　　　　　Ｎ となり、１／Ｎに圧縮され、電圧制御発振器９の制御電
圧の変化も小さく抑制できる． 以上により基準信号切替時の位相・周波数変動を小さく
抑えることができる． 夷』１と把虹吸 第１図に示した第１の本発明においては、基準信号が断
状態になってから、これを検出器４で検出し制御部ｌ２
に通知するまでに基準信号の数周期分の時間を必要とす
るため、この間に依然動作中の分周器１０が分周を終え
てしまうと、第３図（ａ）の斜線部分に示すように、こ
の分周器１ｏの出力により位相比較器７が位相比較動作
を開始してしまう． この点を以下にもう少し詳しく説明すると、検出器４が
基準信号の断検出を行った時点での分周器５の分周状態
、即ちカウントされた基準信号のパルス数をＭとし、分
同数をＮ、検出器４の検出所要時間をｔ．、そして基準
信号の周期を１．とすると、 Ｌ− Ｍ≦（Ｎ−−）　　　　　　・・・・■ｉ なる関係が成立するならば、位相比較器７は位相比較動
作を行わず、その出力はハイインピーダンス状態になっ
て位相誤差信号は出力されない．この場合、式■の条件
を満足する確率は、ｔ　＋ となる． 即ち、第１の本発明では、位相比較器７の出力をハイイ
ンピーダンス状態にする確率を高くするために２つの分
周器５、１０を設け゛ているが、式■を満足しない場合
、即ち、 ｉ ｙ＞（Ｎ一−）　　　　　　　・・・・■ｉ なる関係に在る場合には、検出特間ｔ．中に位相比鮫器
７の出力がハイインピーダンス状態に威らずに位相比較
動作を開始してしまうことになり、その後にスイッチ６
、ｌ１を切っても位相比較器７の出力はハイインピーダ
ンス状態で停止せず、切替スイッチ３の切替が終了する
まで位相誤差信号が出力され続ける（第３図（ａ）参照
〉。

その結果、電圧制御発振器９の制御電圧が大きく変動し
、出力信号の位相・周波数変動を小さく抑えることがで
きないという問題があった．そこで、第２の本発明では
、第１の本発明に加えて特に、基準信号の停止検出時間
中に位相比較器７が位相比較動作を開始し、位相誤差信
号が出力されてしまっても、その誤差信号の出力時間を
短く抑えることにより、出力信号の位相・周波数変動を
小さく抑えることを目的として為されたものである． このため、第２の本発明は、第４図に原理的に示すよう
に、第１の本発明に加えて、デコーダ１３を設けたもの
である． このデコーダｌ３は、第３図（ロ）に示すように、検出
器４から切替スイッチ３の切替信号を受けた時、第１の
分周器５の分周状態をデコードし、位相比較器７が検出
器４の検出期間ｔ４中に位相比較動作を開始し位相誤差
信号を出力したとき、即ち弐〇の状態を検出したときに
位相比較器７の位相比較動作を停止させる信号を位相比
較器７に与える． 従って、位相比較器７の出力はハイインピーダン アス状態になるため、出力信号の位相・周波数変動は小
さく抑えられる． 〔実　施　例〕 １の　　の 第５図は第１の本発明に係る基準信号の切替装置の一実
施例を示したもので、この実施例では、基準発振器ｌ、
２はＩＯＭ｝Ｉｚの水晶発振器、分周器５、ｌＯは１／
１　０　０分周を行うカウンタ、位相比較器７はディジ
タル型のもので比較周波数は１００ＫＨｚである．また
、スイッチ６、７には制御部ｌ２からのオン／オフ信号
の方のみを反転して入力するＡＮＤゲートを用いている
．更に、制御部１２は２個のＳ−Ｒフリップフロップ（
以下、ＦＦと略す）２１、２２と１個のＯＲゲート２３
で構威されている．尚、検出器４には一般にリトリガ可
能な単安定マルチバイプレークが使用されるが、その他
のものでもよい． この実施例の動作においては、例えば基準発振器１が停
止したことを検出器４が検出すると、ＯＲゲート２３を
介してＡＮＤゲート６、ｌ１の一方の入力をオフにして
スイッチを開く．このとき前述の式のを満足していれば
位相比較器７はハイインピーダンス状態となり、電圧制
御発振器９の出力信号は変化しない、検出器４の検出時
間は３ｔｍ程度あれば十分であるため、式のを満足する
確率は、式■より、 となり、ほとんどの場合はハイインピーダンス状態を得
ることができる． 次にスイソチ３による切替が終了すると、ＦＦ２ｌのＱ
出力により分周器５、１０をリセットする．このリセッ
ト信号はＦＦ２　１により電圧制御発振器９の出力に同
期しているため、スイッチ３の切替動作後少し遅れて送
出され、リセット動作が確実に行われるようにしている
． その後、スイッチ６、１１を投入するが、ここでも同様
にＦＦ２２を設けたことにより、分周器５、ＩＯへのリ
セットが確実にかかってからスイッチの投入が行われる
ようにしている．以上のようにして基準発振器の切替を
行うが、切替直後に基準発振器１と電圧制御発振器９の
出力位相がずれており、そのずれが最悪約３６０゜であ
ったとしても、式■より、 Ｎ　　　　　　１００ となり、位相比較器７から出力される位相誤差信号はデ
ューティ比１％となる． よってループフィルタ８から出力される制御電圧の変動
は小さく、結局、出力信号の位相・周波数変動が小さく
抑えられる． ，２の　　の 第６図は、第２の本発明に係る基準信号の切替装置の一
実施例を示したもので、この第２の本発明に用いられる
デコーダ１３は、７ビットの減算器３１とＡＮＤゲート
３２とで構成されている．検出器４にリトリガ可能な単
安定マルチバイブレー夕を使ったとすると、検出所要時
間Ｌ，は上述の如（３ｔ．程度で十分であるので、基準
発振器１が動作停止した場合に位相比較器７から位相誤
差信号が出力されるのは式■より、 となり、Ｍ−９８、９９、１００の場合であることが分
かる． 従って、減′１！ｔ器３ｌにおいては、Ｎ−　（ｔｍ　
／１ｍ）（この場合、９７）が予め与えられており、基
準発振器が停止して分周器５のカウント動作が停止した
ときのカウント数Ｍから、９７より１つ多い「９８」を
減算すればその結果が０又は正であればカウント数Ｍは
９８、９９、１００の内のどれかであることになる．こ
れは、このまま分周が進めば検出時間内に分周器１０の
出力が発生され位相誤差信号が発生されてしまうことを
意味している． そこで、減算の結果が０又は正であれば、第７図に示す
ように、位相比較器７の基準信号側入力端にパルスＡを
入力すれば、そのパルスＡの立ち上がりで位相比較器７
の位相比較が中断されてその出力はハイインピーダンス
状態になるため位相誤差信号は出力されなくなる． 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の基準信号の切替装置によ
れば、基準信号の切替時に位相比較器から不要な位相誤
差信号が極力発生しないように構威したので、この位相
誤差信号に起因する位相・周波数変動を抑えることがで
き、切替装置の性能を向上させることができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の本発明に係るｌ＆準信号の切替装置の原
理構威を示すブロック図、 第２図及び第３図は本発明及び従来例の動作タイムチャ
ート図、 第４図は第２の本発明に係る基準信号の切替装置の原理
構戒を示すブロック図、 第５図は第ｌの本発明の一実施例を示した回路図、 第６図は第２の本発明の一実施例を示した回路図、 第７図は位相比較器の動作タイムチャート図、第８図は
従来の基準信号の切替装置の原理構威を示すブロック図
、である． 図において、 ｌ、２・・・基準信号発振器、 ３・・・切替スイッチ、 ４・・・検出器、 ５、ＩＯ・・・分間器、 ６、１ｌ・・・スイッチ、 ７・・・位相比較器、 ８・・・ループフィルタ、 ９・・・電圧制御発振器、 １２・・・制御部、 １３・・・デコーダ．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの基準信号発振器（１）（２）と、両発振器
   （１）（２）の出力を切替選択する切替スイッチ（３）
   と、 該切替スイッチ（３）の出力断を検出して該切替スイッ
   チ（３）を切り替える検出器（４）と、該切替スイッチ
   （３）からの基準信号を分間する第１の分周器（５）と
   、 該第１の分周器（５）の出力を開閉する第１のスイッチ
   （６）と、 該第１のスイッチ（６）に接続され、位相比較器（７）
   、ループフィルタ（８）、電圧制御発振器（９）、及び
   第２の分周器（１０）から成り該電圧制御発振器（９）
   から出力信号を発生する位相同期ループと、 該位相同期ループを開閉する第２のスイッチ（１１）該
   検出器（４）から該切替スイッチ（３）の切替信号を受
   けた時、該第１及び第２のスイッチ（５）（１１）を開
   き、更に両分周器（５）（１０）をリセットしてから該
   第１及び第２のスイッチ（６）（１１）を閉じる制御部
   （１２）と、を備えたことを特徴とする基準信号の切替
   装置。
2. （２）該検出器（４）から該切替スイッチ（３）の切替
   信号を受けた時、該第１の分周器（５）の分周状態から
   該位相比較器（７）が位相比較動作中であることを検出
   したときに該位相比較動作を停止させる信号を該位相比
   較器（７）に与えるデコーダ（１３）を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の基準信号の切替装置。