JPH04215338A - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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JPH04215338A
JPH04215338A JP2401915A JP40191590A JPH04215338A JP H04215338 A JPH04215338 A JP H04215338A JP 2401915 A JP2401915 A JP 2401915A JP 40191590 A JP40191590 A JP 40191590A JP H04215338 A JPH04215338 A JP H04215338A
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JP
Japan
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frequency
signal
comparator
data string
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP2401915A
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English (en)
Inventor
Isao Kato
勇雄 加藤
Naoki Ejima
直樹 江島
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2401915A priority Critical patent/JPH04215338A/ja
Publication of JPH04215338A publication Critical patent/JPH04215338A/ja
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クロックが重畳された
データ列信号(例えばCD,DAT等のディジタル・オ
ーディオ機器間でのデータ信号の授受に用いられるディ
ジタル・オーディオ・インターフェース信号等)を受信
し、これを復調するために、受信データ列信号に位相と
周波数が同期した復調クロックを発生させるPLL回路
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の復調クロック発生用PLL
回路の例を示す図である。
【0003】704制御発振回路であり、印加される電
圧に比例した周波数の信号を発生する。705は電圧制
御発振回路704の出力を分周する分周回路であり、こ
の分周回路705の出力が復調クロックである。701
は位相比較器であり、受信データ列信号700を基準入
力とし、分周回路705の出力である復調クロック70
6を可変入力として両者の位相を比較し、データ列信号
に対して復調クロックの位相が進んだ場合にディスチャ
ージ制御信号711を出力し、逆に、データ列信号に対
して復調クロックの位相が遅れた場合にチャージ制御信
号710を出力する。702はチャージ・ポンプであり
、PチャネルFET720とNチャネルFET721と
で構成され、PチャネルFET720は位相比較器70
1の出力であるチャージ制御信号710によってONと
なり、ローパス・フィルタ703に電荷をチャージする
。一方、NチャネルFET721は位相比較器701の
出力であるディスチャージ制御信号711によってON
となり、ローパス・フィルタ703から電荷をディスチ
ャージする。703はローパス・フィルタであり、チャ
ージ・ポンプ702よって電荷のチャージ或はディスチ
ャージが行われることによる電圧変化を平滑化し、電圧
制御発振回路704に直流電圧を制御電圧として印加す
る。
【0004】上述のように構成された復調クロック発生
用PLL回路は、データ列信号700に対して復調クロ
ック706の位相が遅れた時、位相比較器701のチャ
ージ制御信号710が出力され、これによってチャージ
・ポンプのPチャネルFET720がONとなり、ロー
パス・フィルタ703に電荷がチャージされる。ローパ
ス・フィルタ703は電荷がチャージされたことによる
急激な電圧上昇変化を平滑化し、電圧制御発振回路70
4への制御電圧713を上昇させ、これによって電圧制
御発振回路704の発振周波数が上がり、復調クロック
706の位相が進むように動作する。
【0005】逆に、データ列信号700に対して復調ク
ロック706の位相が進んだ時には、位相比較器701
のディスチャージ制御信号711が出力され、これによ
ってチャージ・ポンプのNチャネルFET721がON
となり、ローパス・フィルタ703から電荷がディスチ
ャージされる。ローパス・フィルタ703は電荷がディ
スチャージされたことによる急激な電圧下降変化を平滑
化し、電圧制御発振回路704への制御電圧713を下
降させ、これによって電圧制御発振回路704の発振周
波数が下がり、復調クロック706の位相が遅れるよう
に動作する。
【0006】このように復調クロック706とデータ列
信号700との位相差が減少するように動作し、位相差
がなくなるとローパス・フィルタ703の出力直流電圧
が一定となる。この状態をロック状態と呼び、ロック状
態に引き込まれるまでの過程で、位相差が変化している
状態をアンロック状態と呼ぶ。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】クロックが重畳された
受信データ列信号を復調するには、データ列信号からク
ロック成分を抽出し、前記抽出クロック成分に基づいて
発生した復調クロックによりデータを読み取る必要があ
る。
【0008】データを読み取るには、データ列信号の最
大繰り返し周波数の2倍の周波数で、かつ、データ列信
号と所定の位相関係の復調クロックが必要である。
【0009】このために、PLL回路の位相比較器の基
準入力としてデータ列信号を、又位相比較器の可変入力
として、電圧制御発振回路の出力信号をデータ列信号の
最大繰り返し周波数の2倍の周波数となるよう分周した
復調クロックを、それぞれ入力し、位相比較器の出力に
よりチャージ・ポンプ及びローパス・フィルタを介して
電圧制御発振回路を制御し、データ列信号に位相の一致
した復調クロックを電圧制御発振回路に発生させること
が行われている。
【0010】ところが、位相比較器の基準入力であるデ
ータ列信号の周波数と、可変入力である復調クロックの
周波数(一般に電圧制御発振回路の発振周波数の整数分
の1の周波数)とが離れ過ぎ、両周波数の差が周波数引
き込み範囲(キャプチャレンジ)と呼ばれる所定範囲内
にない場合、位相比較器による電圧制御発振回路の制御
は、復調クロックとデータ列信号との位相差が減少する
方向に行われなくなり、いつまでもPLL回路は位相ロ
ック状態とはならないという問題があった。
【0011】上述のような問題は、PLL回路の周波数
引き込み範囲(キャプチャレンジ)を拡大することによ
って解決することが出来るが、従来のように基本的に位
相比較器のみで制御を行うPLL回路には、これを満足
させるに十分な周波数引き込み能力を持ったものが無か
った。
【0012】本発明は上記従来の問題を解決するもので
あり、実質的にキャプチャレンジを拡大できるPLL回
路を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために本発明のPLL回路は、請求項1に記載のとお
りのクロックが重畳されたデータ列信号から復調クロッ
クを得るために、復調クロックの実数倍の周波数のクロ
ックを発生する電圧制御発振回路と、電圧制御発振回路
の出力を分周する分周回路と、復調クロックとデータ列
信号の位相を比較する位相比較器と、復調クロックとデ
ータ列信号の周波数を比較する周波数比較器と、チャー
ジ・ポンプを制御する制御信号生成部と、チャージ・ポ
ンプと、ローパス・フィルタとを備え、制御信号生成部
は前記周波数比較器による比較結果が、復調クロックの
周波数と、データ列信号の最大繰り返し周波数との周波
数差が所定範囲内となった場合に、前記位相比較器の出
力信号を出力し、前記周波数比較器による比較結果が所
定範囲外となった場合に、周波数比較器の出力信号を選
択出力する構成としたものである。
【0014】(2)上記目的を達成するために本発明の
PLL回路は、請求項2に記載のとおりのクロックが重
畳されたデータ列信号から復調クロックを得るために、
復調クロックの実数倍の周波数のクロックを発生する電
圧制御発振回路と、電圧制御発振回路の出力を分周する
分周回路と、復調クロックとデータ列信号の位相を比較
する位相比較器と、復調クロックとデータ列信号の周波
数を比較する周波数比較器と、チャージ・ポンプを制御
する制御信号生成部と、チャージ・ポンプと、ローパス
・フィルタとを備え、制御信号生成部は、前記周波数比
較器による比較結果が、復調クロックの周波数と、デー
タ列信号の最大繰り返し周波数との周波数差が所定範囲
内となった場合に、前記位相比較器の出力信号を出力し
、前記周波数比較器による比較結果が所定範囲外となっ
た場合に、前記位相比較器の出力信号が位相差情報を持
たない期間に、周波数比較器の出力信号を選択出力する
構成としたものである。
【0015】(3)上記目的を達成するために本発明の
PLL回路は、請求項3に記載のとおりのクロックが重
畳されたデータ列信号から復調クロックを得るために、
復調クロックの実数倍の周波数のクロックを発生する電
圧制御発振回路と、電圧制御発振回路の出力を分周する
分周回路と、復調クロックとデータ列信号の位相を比較
する位相比較器と、復調クロックとデータ列信号の周波
数を比較する周波数比較器と、チャージ・ポンプを制御
する制御信号生成部と、チャージ・ポンプと、ローパス
・フィルタとを備え、周波数比較器は、復調クロックを
データ列信号の最小反転間隔の2倍の周期となるまで分
周したクロックで(但し、PLL回路ロック時の換算)
、データ列信号を2分周した信号を標本化し、標本化後
の信号にデータ列信号を2分周した信号の最小反転間隔
の変化が現われない場合に、データ列信号に対して復調
クロックの周波数が低く所定範囲外と判定する構成とし
たものである。
【0016】(4)上記目的を達成するために本発明の
PLL回路は、請求項4に記載のとおりの、クロックが
重畳されたデータ列信号から復調クロックを得るために
、復調クロックの実数倍の周波数のクロックを発生する
電圧制御発振回路と、電圧制御発振回路の出力を分周す
る分周回路と、復調クロックとデータ列信号の位相を比
較する位相比較器と、復調クロックとデータ列信号の周
波数を比較する周波数比較器と、チャージ・ポンプを制
御する制御信号生成部と、チャージ・ポンプと、ローパ
ス・フィルタとを備え、周波数比較器は、復調クロック
をデータ列信号の最大反転間隔の2倍に等しい周期とな
るまで分周し(但し、PLL回路ロック時の換算)、前
記復調クロックを分周した信号をデータ列信号で標本化
し、標本化後の信号に前記復調クロックを分周した信号
の反転の変化が現われない場合に、データ列信号に対し
て復調クロックの周波数が高く所定範囲外と判定する構
成としたものである。
【0017】
【作用】(1)上記のように構成した請求項1の発明は
、周波数比較器の比較結果に基づいて、制御信号生成部
は、復調クロックの周波数とデータ列信号の周波数との
周波数差が所定範囲内の場合には、位相比較器の出力信
号を選択出力するように作用し、復調クロックの周波数
とデータ列信号の周波数との周波数差が所定範囲外の場
合には、周波数比較器の出力信号を選択出力するように
作用する。
【0018】(2)上記のように構成した請求項2の発
明は、周波数比較器の比較結果に基づいて、制御信号生
成部は、復調クロックの周波数とデータ列信号の周波数
との周波数差が所定範囲内の場合には、位相比較器の出
力信号を選択出力するように作用し、復調クロックの周
波数とデータ列信号の周波数との周波数差が所定範囲外
の場合には、前記位相比較器の出力信号が位相差情報を
持たない期間に周波数比較器の出力信号を選択出力する
ように作用する。
【0019】(3)上記のように構成した請求項3の発
明は、周波数比較器は、復調クロックをデータ列信号の
最小反転間隔の2倍の周期となるまで分周したクロック
で(但し、PLL回路ロック時の換算)、データ列信号
を2分周した信号を標本化し、標本化後の信号にデータ
列信号を2分周した信号の最小反転間隔の変化が現われ
ない場合に、データ列信号に対して復調クロックの周波
数が低く所定範囲外と判定し、これに基づいて、制御信
号生成部は、復調クロックの周波数とデータ列信号の周
波数との周波数差が所定範囲内の場合には、位相比較器
の出力信号を選択出力するように作用し、復調クロック
の周波数とデータ列信号の周波数との周波数差が所定範
囲外の場合には、周波数比較器の出力信号を選択出力す
るように作用する。
【0020】(4)上記のように構成した請求項4の発
明は、周波数比較器は、復調クロックをデータ列信号の
最大反転間隔の2倍に等しい周期となるまで分周し(但
し、PLL回路ロック時の換算)、前記復調クロックを
分周した信号をデータ列信号で標本化し、標本化後の信
号に前記復調クロックを分周した信号の反転の変化が現
われない場合に、データ列信号に対して復調クロックの
周波数が高く所定範囲外と判定し、これに基づいて、制
御信号生成部は、復調クロックの周波数とデータ列信号
の周波数との周波数差が所定範囲内の場合には、位相比
較器の出力信号を選択出力するように作用し、復調クロ
ックの周波数とデータ列信号の周波数との周波数差が所
定範囲外の場合には、周波数比較器の出力信号を選択出
力するように作用する。
【0021】
【実施例】以下に、本発明の一実施例であるクロックが
重畳されたデータ列信号から、このデータ列信号に位相
と周波数が同期した復調クロックを発生させるPLL回
路について、図面とともに説明する。
【0022】(実施例1)図1において、106は電圧
制御発振回路、107は電圧制御発振回路106の出力
を分周し復調クロック108を生成する分周回路、10
1は分周回路107の出力である復調クロック108と
データ列信号100との位相を比較する位相比較器、1
20及び121は位相比較器101の出力信号であり、
120は論理レベル“1”で、復調クロックの位相遅れ
を示すチャージ制御信号(PCHRG)、121は論理
レベル“1”で復調クロックの位相進みを示すディスチ
ャージ制御信号(PDSCHRG)、102は分周回路
107の出力である復調クロック108とデータ列信号
100とを比較し、復調クロックの周波数と、データ列
信号100の最大繰り返し周波数との周波数差が所定範
囲内であるかどうかを判定するとともに周波数差に応じ
た信号を出力する周波数比較器、122及び123は周
波数比較器102の出力信号であり、122は論理レベ
ル“1”で復調クロックの周波数が低いことを示すチャ
ージ制御信号(FCHRG)、123は論理レベル“1
”で復調クロックの周波数が高いことを示すディスチャ
ージ制御信号(FDSCHRG)、103は位相比較器
101の出力信号120,121及び周波数比較器10
2の出力信号122,123を基に、チャージ・ポンプ
104を直接制御するチャージ制御信号124(CHR
G)及びディスチャージ制御信号125(DSCHRG
)を生成する制御信号生成部、104は制御信号生成部
103の出力信号であるチャージ制御信号124及びデ
ィスチャージ制御信号125に基づいて電荷のチャージ
或はディスチャージを行うチャージ・ポンプ、105は
チャージ・ポンプ104の動作による電圧変化を平滑化
し、電圧制御発振回路106に制御電圧を印加するロー
パス・フィルタであり、詳細な動作説明を以下に行う。
【0023】図1のように構成したPLL回路は、デー
タ列信号100の最大繰り返し周波数と、復調クロック
108の周波数との周波数差が、PLL回路の周波数引
き込み範囲(キャプチャレンジ)外である場合に、周波
数比較器102の出力信号であるチャージ制御信号(F
CHRG)122またはディスチャージ制御信号(FD
SCHRG)123のどちらか一方が論理レベル“1”
となり、これに基づいて、制御信号生成部103は、選
択出力124及び125が周波数比較器102の出力信
号122及び123となるよう制御する。
【0024】上述の動作を、データ列信号100の最大
繰り返し周波数と、復調クロック108の周波数との周
波数差がPLL回路の周波数引き込み範囲(キャプチャ
レンジ)内となり、周波数比較器の比較結果出力122
及び123に反映されるまで(即ち、周波数比較器の比
較結果出力122及び123の両方が定常的に論理レベ
ル“0”となるまで)繰り返す。
【0025】この場合のPLL回路の動作を以下に述べ
る。先ず、データ列信号100の最大繰り返し周波数に
対して、復調クロック108の周波数が低く所定範囲外
となった場合について述べる。
【0026】周波数が低く所定範囲外となった場合には
、予め定められた一定の時間、周波数比較器102のチ
ャージ制御信号122が論理レベル“1”となる。
【0027】制御信号生成部103は、ORゲート15
0,156及び157、インバータ151、ANDゲー
ト152,153,154及び155で構成され、OR
ゲート150の出力信号170が論理レベル“1”の場
合に、周波数比較器102の出力信号(FCHRG)1
22及び(FDSCHRG)123が選択出力され、イ
ンバータ151の出力信号171が論理レベル“1”の
場合に、位相比較器101の出力信号(PCHRG)1
20及び(PDSCHRG)121が選択出力されるセ
レクタとして動作し、周波数比較器102のチャージ制
御信号122が論理レベル“1”となった場合には、O
Rゲート150の出力信号170が論理レベル“1”と
なるので、選択出力であるチャージ制御信号(CHRG
)124及びディスチャージ制御信号(DSCHRG)
125に、それぞれ周波数比較器102の出力信号であ
る(FCHRG)122及び(FDSCHRG)123
を選び出力する。
【0028】上述の動作によって、チャージ・ポンプ1
04のPチャネルFET140に周波数比較器102の
チャージ制御信号(FCHRG)122が、チャージ・
ポンプ104のNチャネルFET141に周波数比較器
102のディスチャージ制御信号“DSFCHRG”1
26が与えられ、この場合には周波数比較器102のチ
ャージ制御信号122が論理レベル“1”(ディスチャ
ージ制御信号123は論理レベル“0”)となっている
ためチャージ・ポンプ104のPチャネルFET140
がONとなり、ローパス・フィルタ105に電荷がチャ
ージされる。
【0029】チャージされる電荷の量は、PチャネルF
ET140がONとなる時間幅と単調増加の関係にある
ので、周波数比較器102の出力であるチャージ制御信
号(FCHRG)122によって電荷量が制御される。
【0030】周波数比較器102からのチャージ制御信
号(FCHRG)122が論理レベル“1”となる予め
定められた一定の時間幅tfcgは、位相比較器101
によるチャージ制御信号(PCHRG)120の出力時
間幅tpcgより長く設定する。
【0031】この場合にはデータ列信号100の最大繰
り返し周波数に対して、復調クロック108の周波数が
低く所定範囲外となっているため、位相比較器101に
よるチャージ制御信号(PCHRG)120の出力時間
幅tpcgは、0<tpcg<(位相比較周期)の範囲
で変化している。よって、周波数比較器102からのチ
ャージ制御信号(FCHRG)122が、論理レベル“
1”となる予め定められた一定の時間幅tfcgを、(
位相比較周期)<tfcgと設定する。
【0032】ローパス・フィルタ105は、電荷がチャ
ージされたことによる急激な電圧上昇変化を平滑化し、
電圧制御発振回路106への制御電圧を上昇させ、これ
によって電圧制御発振回路106の発振周波数が上がり
復調クロック108の周波数が高くなるように動作する
【0033】次に、データ列信号100の最大繰り返し
周波数に対して、復調クロック108の周波数が高く所
定範囲外となった場合について述べる。
【0034】周波数が高く所定範囲外となった場合には
、予め定められた一定の時間、周波数比較器102のデ
ィスチャージ制御信号(FDSCHRG)123が論理
レベル“1”となる。
【0035】制御信号生成部103は、ORゲート15
0,156及び157、インバータ151、ANDゲー
ト152,153,154及び155で構成され、OR
ゲート150の出力信号170が論理レベル“1”の場
合に、周波数比較器102の出力信号(FCHRG)1
22及び(FDSCHRG)123が選択出力され、イ
ンバータ151の出力信号171が論理レベル“1”の
場合に、位相比較器101の出力信号(PCHRG)1
20及び(PDSCHRG)121が選択出力されるセ
レクタとして動作し、周波数比較器102のディスチャ
ージ制御信号(FDSCHRG)123が論理レベル“
1”となった場合には、ORゲート150の出力信号1
70が論理レベル“1”となるので、選択出力であるチ
ャージ制御信号(CHRG)124及びディスチャージ
制御信号(DSCHRG)125に、それぞれ周波数比
較器102の出力信号である(FCHRG)122及び
(FDSCHRG)123を選び出力する。
【0036】上述の動作によって、チャージ・ポンプ1
04のPチャネルFET140に周波数比較器102の
チャージ制御信号(FCHRG)122が、チャージ・
ポンプ104のNチャネルFET141に周波数比較器
102のディスチャージ制御信号“DFSCHRG”1
24が与えられ、この場合には周波数比較器102のデ
ィスチャージ制御信号(FDSCHRG)123が論理
レベル“1”(チャージ制御信号123は論理レベル“
0”)となっているため、チャージ・ポンプ104のN
チャネルFET141がONとなり、ローパス・フィル
タ105から電荷がディスチャージされる。
【0037】ディスチャージされる電荷の量は、Nチャ
ネルFET141がONとなる時間幅と単調増加の関係
にあるので、周波数比較器102の出力であるディスチ
ャージ制御信号(FDSCHRG)123によって電荷
量が制御される。
【0038】周波数比較器102からのディスチャージ
制御信号(FDSCHRG)123が、論理レベル“1
”となる予め定められた一定の時間幅tfdcgは、位
相比較器101によるディスチャージ制御信号(PDS
CHRG)121の出力時間幅tpdcgより長く設定
する。
【0039】この場合にはデータ列信号100の最大繰
り返し周波数に対して、復調クロック108の周波数が
高く所定範囲外となっているため、位相比較器101に
よるディスチャージ制御信号(PDSCHRG)121
の出力時間幅tpdcgは、0<tpdcg<(位相比
較周期)の範囲で変化している。よって、周波数比較器
102からのディスチャージ制御信号(FDSCHRG
)123が、論理レベル“1”となる予め定められた一
定の時間幅tfdcgを、(位相比較周期)<tfdc
gと設定する。
【0040】ローパス・フィルタ105は、電荷がディ
スチャージされたことによる急激な電圧上昇変化を平滑
化し、電圧制御発振回路106への制御電圧を下降させ
、これによって電圧制御発振回路106の発振周波数が
下がり、復調クロック108の周波数が低くなるように
動作する。
【0041】このように、データ列信号100の周波数
と復調クロック108の周波数の差がPLL回路の周波
数引き込み範囲(キャプチャレンジ)外であれば、復調
クロック108とデータ列信号100との周波数差が減
少するように動作し、周波数差が所定範囲内となると、
以下に述べる位相引き込みの動作に移行する。
【0042】データ列信号100の周波数と復調クロッ
ク108の周波数の差がPLL回路の周波数引き込み範
囲(キャプチャレンジ)内である場合に、周波数比較器
102の出力信号であるチャージ制御信号(FCHRG
)122及びディスチャージ制御信号(FDSCHRG
)123の両方が論理レベル“0”となり、これに基づ
いて、制御信号生成部103は、選択出力124及び1
25が位相比較器101の出力信号120及び121と
なるよう制御する。
【0043】この場合のPLL回路の動作を以下に述べ
る。データ列信号100に対して復調クロック108の
位相が遅れたとき、位相比較器101からチャージ制御
信号が出力されチャージ・ポンプ104のPチャネルF
ET140がONとなり、ローパス・フィルタ105に
電荷がチャージされる。
【0044】ローパス・フィルタ105は、電荷がチャ
ージされたことによる急激な電圧上昇変化を平滑化し、
電圧制御発振回路106への制御電圧を上昇させ、これ
によって電圧制御発振回路106の発振周波数が上がり
、復調クロック108の位相が進むように動作する。
【0045】また、データ列信号100に対して復調ク
ロック108の位相が進んだとき、位相比較器101か
らディスチャージ制御信号121が出力されチャージ・
ポンプ104のNチャネルFET141がONとなり、
ローパス・フィルタ105から電荷がディスチャージさ
れる。
【0046】ローパス・フィルタ105は、電荷がディ
スチャージされたことによる急激な電圧下降変化を平滑
化し、電圧制御発振回路106への制御電圧を下降させ
、これによって電圧制御発振回路106の発振周波数が
下がり、復調クロック108の位相が遅れるように動作
する。
【0047】このようにデータ列信号100の周波数と
復調クロック108の周波数の差がPLL回路の周波数
引き込み範囲(キャプチャレンジ)内であれば、復調ク
ロック108とデータ列信号100との位相差が減少す
るように動作し、位相差がなくなると、ローパス・フィ
ルタ105の出力直流電圧が一定となり、この時点で復
調クロック108はデータ列信号100の最大繰り返し
周波数の2倍の周波数で、かつ、データ列信号100と
所定の位相関係となって安定する。
【0048】(実施例2) 図2において、200〜202及び204〜208の構
成要素は、実施例1で示した図1における構成要素10
0〜102及び104〜108と同様のものであり、2
06は電圧制御発振回路、207は分周回路、201は
位相比較器、220は論理レベル“1”で復調クロック
の位相遅れを示すチャージ制御信号(PCHRG)、2
21は論理レベル“1”で復調クロックの位相進みを示
すディスチャージ制御信号(PDSCHRG)、202
は周波数比較器、222は論理レベル“1”で復調クロ
ックの周波数が低いことを示すチャージ制御信号(FC
HRG)、223は論理レベル“1”で復調クロックの
周波数が高いことを示すディスチャージ制御信号(FD
SCHRG)、203は位相比較器201の出力信号2
20,221及び周波数比較器202の出力信号222
,223を基に、チャージ・ポンプ204を直接制御す
るチャージ制御信号(CHRG)224及びディスチャ
ージ制御信号(DSCHRG)225を生成する制御信
号生成部、204はチャージ・ポンプ、205はローパ
ス・フィルタであり、詳細な動作説明を以下に行う。
【0049】図2のように構成したPLL回路は、デー
タ列信号200の最大繰り返し周波数と、復調クロック
208の周波数との周波数差が、PLL回路の周波数引
き込み範囲(キャプチャレンジ)外である場合に、周波
数比較器202の出力信号であるチャージ制御信号(F
CHRG)222またはディスチャージ制御信号(FD
SCHRG)223のどちらか一方が論理レベル“1”
となり、これに基づいて、制御信号生成部203は、位
相比較器201の出力信号220及び221が両方とも
論理レベル“0”の場合に、選択出力224及び225
が周波数比較器202の出力信号222及び223とな
るよう制御する。
【0050】上述の動作をデータ列信号200の最大繰
り返し周波数と、復調クロック208の周波数との周波
数差がPLL回路の周波数引き込み範囲(キャプチャレ
ンジ)内となり、周波数比較器202の比較結果出力2
22及び223に反映されるまで(即ち、周波数比較器
202の比較結果出力222及び223の両方が定常的
に論理レベル“0”となるまで)繰り返す。
【0051】この場合のPLL回路の動作を以下に述べ
る。先ず、データ列信号200の最大繰り返し周波数に
対して、復調クロック208の周波数が低く所定範囲外
となった場合について述べる。
【0052】周波数が低く所定範囲外となった場合には
、予め定められた一定の時間、周波数比較器202のチ
ャージ制御信号222が論理レベル“1”となる。
【0053】制御信号生成部203は、NORゲート2
50及び253、ANDゲート251及び252、OR
ゲート254で構成され、NORゲート250の出力信
号270が、論理レベル“1”の場合に、周波数比較器
202の出力信号(FCHRG)222及び(FDSC
HRG)223が選択出力され、NORゲート250の
出力信号270が論理レベル“0”の場合に、位相比較
器201の出力信号(PCHRG)220及び(PDS
CHRG)221が選択出力されるセレクタとして動作
し、周波数比較器202のチャージ制御信号222が論
理レベル“1”となった場合には、位相比較器201の
出力信号が位相差情報を持たない期間、即ち、位相比較
器201の出力信号220及び221が両方とも論理レ
ベル“0”となる期間に、NORゲート250の出力信
号270が、論理レベル“1”となり、周波数比較器2
02のチャージ制御信号222によってチャージ・ポン
プ204が駆動される。
【0054】上述の動作により、実施例1と同様にして
、電圧制御発振回路206への制御電圧を上昇させ、こ
れによって電圧制御発振回路206の発振周波数が上が
り、復調クロック208の周波数が高くなるように動作
する。
【0055】次に、データ列信号200の最大繰り返し
周波数に対して、復調クロック208の周波数が高く所
定範囲外となった場合について述べる。
【0056】周波数が高く所定範囲外となった場合には
、予め定められた一定の時間、周波数比較器202のデ
ィスチャージ制御信号223が論理レベル“1”となる
【0057】制御信号生成部203は、NORゲート2
50及び253、ANDゲート251及び252、OR
ゲート254で構成され、NORゲート250の出力信
号270が論理レベル“1”の場合に、周波数比較器2
02の出力信号(FCHRG)222及び(FDSCH
RG)223が選択出力され、NORゲート250の出
力信号270が論理レベル“0”の場合に、位相比較器
201の出力信号(PCHRG)220及び(PDSC
HRG)221が選択出力されるセレクタとして動作し
、周波数比較器202のディスチャージ制御信号223
が論理レベル“1”となった場合には、位相比較器20
1の出力信号が位相差情報を持たない期間、即ち、位相
比較器201の出力信号220及び221が両方とも論
理レベル“0”となる期間に、NORゲート250の出
力信号270が論理レベル“1”となり、周波数比較器
202のディスチャージ制御信号223によってチャー
ジ・ポンプ204が駆動される。
【0058】上述の動作により、実施例1と同様にして
、電圧制御発振回路206への制御電圧を下降させ、こ
れによって電圧制御発振回路206の発振周波数が下が
り、復調クロック208の周波数が低くなるように動作
する。
【0059】このように、データ列信号200の周波数
と復調クロック208の周波数の差がPLL回路の周波
数引き込み範囲(キャプチャレンジ)外であれば、復調
クロック208とデータ列信号200との周波数差が減
少するように動作し、周波数差が所定範囲内となると、
周波数比較器202の出力信号であるチャージ制御信号
(FCHRG)222及びディスチャージ制御信号(F
DSCHRG)223の両方が論理レベル“0”となり
、これに基づいて、制御信号生成部203の選択出力2
24及び225は位相比較器201の出力信号220及
び221となる。
【0060】以下、実施例1と同様にして、データ列信
号200の周波数と復調クロック208の周波数の差が
PLL回路の周波数引き込み範囲(キャプチャレンジ)
内であれば、復調クロック208とデータ列信号200
との位相差が減少するように動作し、位相差がなくなる
と、ローパス・フィルタ205の出力直流電圧が一定と
なり、この時点で復調クロック208はデータ列信号2
00の最大繰り返し周波数の2倍の周波数で、かつ、デ
ータ列信号200と所定の位相関係となって安定する。
【0061】(実施例3) 図3において、300はデータ列信号であり、本実施例
ではIEC−958規格に準拠したディジタル・オーデ
ィオ・インターフェース信号(DAI信号)として説明
する。
【0062】301は復調クロック、302は復調クロ
ック301をDAI信号300の最小反転間隔の2倍に
等しい周期となるよう(但し、PLL回路ロック時の換
算)、2分周する分周回路、330は分周回路302の
出力であるサンプリングクロック、303はDAI信号
300の極性を反転させるインバータ、304はDAI
信号300の立ち上がりエッジ間隔で反転する信号(H
RX)340をサンプリングクロック330で標本化し
、標本化後の信号(DHRX)342にHRXの変化が
現われない場合に、DAI信号300に対して復調クロ
ック301の周波数が低いと判定する周波数比較器(A
)、305はDAI信号300の立ち下がりエッジ間隔
で反転する信号(HNRX)350をサンプリングクロ
ック330で標本化し、標本化後の信号(DHNRX)
352にHNRXの変化が現われない場合に、DAI信
号300に対して復調クロック301の周波数が低いと
判定する周波数比較器(B)、306は周波数比較器(
A)304による比較結果と、周波数比較器(B)30
5による比較結果を足し合わせるORゲート、307は
パルスストレッチ回路、308はDAI信号300に対
して復調クロック301の周波数が低いと判定した場合
に、論理レベル“1”となる信号であり、実施例1にお
いては周波数比較器102の出力信号であるチャージ制
御信号(FCHRG)122に相当し、また実施例2に
おいては周波数比較器202の出力信号であるチャージ
制御信号(FCHRG)222に相当するものであり、
詳細な動作説明を以下に行う。
【0063】図3に示す周波数比較器は、DAI信号3
00の最小反転間隔を、これより長い周期の復調クロッ
ク301で標本化すると、DAI信号300の最小反転
間隔の変化が標本化後の信号に現われないことを利用し
、DAI信号300に対し復調クロック301の周波数
が低いことを検出するものである。
【0064】但し、一般にDAI信号300はデューテ
ィ歪を持ち、最小反転間隔は伸び縮みするため、上述の
方式では誤検出の可能性がある。
【0065】本発明の一実施例である図3に示す周波数
比較器ではこれを避けるため、DAI信号の立ち上がり
及び立ち下がり、それぞれのエッジ間隔を復調クロック
301を2分周したサンプリングクロック330で標本
化する構成としている。
【0066】以下に、周波数比較器(A)の動作説明を
行う。図3のように構成した周波数比較器は、復調クロ
ック301をTフリップフロップ302によって2分周
し、サンプリングクロック330を得、サンプリングク
ロック330で、DAI信号300の立ち上がりエッジ
毎に反転する信号(HRX)340をDフリップフロッ
プ311により標本化する。
【0067】そして、標本化後の信号(DHRX)34
2を標本化前の信号(HRX)の立ち上がりのタイミン
グでDフリップフロップ312により参照する。
【0068】また同様に、標本化後の信号(DHRX)
342を標本化前の信号(HRX)の立ち下がりのタイ
ミングでDフリップフロップ314により参照する。
【0069】ここで、DAI信号300の立ち上がりエ
ッジ毎に反転する信号(HRX)340は、DAI信号
300の立ち上がりエッジでTフリップフロップ310
をトグル動作させることによって得ている。
【0070】上述の動作をすることにより、PLL回路
がロックしている場合には、図5(A)に示すように、
HRXをサンプリングクロックで標本化すると、標本化
後の信号DHRXには必ずHRXの反転変化が現れる。
【0071】これ(標本化後の信号DHRX)をHRX
(標本化前の信号)の立ち上がりのタイミングで参照す
ると、必ず一定値となり、また同様に、標本化後の信号
DHRXをHRX(標本化前の信号)の立ち下がりのタ
イミングで参照しても、必ず一定値となる。
【0072】ところが、復調クロックの周波数が低く、
PLL回路がロックしていない場合には、図5(B)に
示すように、HRXをサンプリングクロックで標本化す
ると、標本化後の信号DHRXにHRXの反転変化が現
われない場合がある。
【0073】これ(標本化後の信号DHRX)をHRX
(標本化前の信号)の立ち上がりのタイミングで参照す
ると、論理レベル“0”となるところの標本が欠落して
いることが検出される。また同様に、標本化後の信号D
HRXをHRX(標本化前の信号)の立ち下がりのタイ
ミングで参照すると、論理レベル“1”となるところの
標本が欠落していることが検出される。
【0074】これらの検出結果、DTCTL1及びDT
CTL2はORゲート316によって足し合わされる。
【0075】以上、周波数比較器(A)の動作説明を行
ってきたが、周波数比較器(B)に関しても、DAI信
号の立ち下がりエッジ間隔を比較対象とする以外は、全
く同様の動作をする。
【0076】周波数比較器(A)による比較結果情報(
DTCTL12)332及び周波数比較器(B)による
比較結果情報(DTCTL34)333は、ORゲート
306によって足し合わされる。
【0077】さらにパルスストレッチ回路307によっ
て、復調クロックの周波数が低いことが検出された場合
には、予め定められた時間、その情報が保持される。
【0078】(実施例4) 図4において、400はデータ列信号であり、本実施例
ではIEC−958規格に準拠したディジタル・オーデ
ィオ・インターフェース信号(DAI信号)として説明
する。401は復調クロック、402は復調クロック4
01をDAI信号400の最大反転間隔の2倍に等しい
周期となるよう(但し、PLL回路ロック時の換算)1
2分周する分周回路、403はDAI信号400の極性
を反転させるインバータ、404は分周回路402の出
力信号(6T)440をDAI信号400の立ち上がり
エッジで標本化し、標本化後の信号(D6T1)451
に信号6Tの反転の変化が現われない場合に、DAI信
号400に対して復調クロック401の周波数が高いと
判定する周波数比較器(C)、405は分周回路402
の出力信号(6T)440をDAI信号400の立ち下
がりエッジで標本化し、標本化後の信号(D6T2)4
61に6Tの反転の変化が現われない場合に、DAI信
号400に対して復調クロック401の周波数が高いと
判定する周波数比較器(D)、406は周波数比較器(
C)404による比較結果と、周波数比較器(D)40
5による比較結果を足し合わせるORゲート、407は
パルスストレッチ回路、408はDAI信号400に対
して復調クロック401の周波数が高いと判定した場合
に論理レベル“1”となる信号であり、実施例1におい
ては周波数比較器102の出力信号であるディスチャー
ジ制御信号(FDSCHRG)123に相当し、また実
施例2においては周波数比較器202の出力信号である
ディスチャージ制御信号(FDSCHRG)223に相
当するものであり、詳細な動作説明を以下に行う。
【0079】図4に示す周波数比較器は、復調クロック
401を分周してDAI信号400の最大反転間隔の2
倍に相当する周期を持つ信号(6T)440を生成し(
但し、PLL回路ロック時の換算)、これをDAI信号
400で標本化すると、信号6Tの反転の変化が標本化
後の信号に現われないことを利用し、DAI信号400
に対し復調クロック401の周波数が高いことを検出す
るものである。
【0080】図4のように構成した周波数比較器は、復
調クロック401をTフリップフロップ410によって
2分周した後、Dフリップフロップ411及び412、
NORゲート413、インバータ414及び415で構
成される3分周回路により3分周し、更にTフリップフ
ロップ416によって2分周する。
【0081】これにより、復調クロック401を12分
周した信号(6T)440を得る。12分周回路402
は上述した構成に限ることはなく、復調クロック401
を12分周した信号(6T)440のデューティ比が5
0%:50%となるよう分周できればよい。ここで得た
信号6TをDAI信号400の立ち上がりエッジでDフ
リップフロップ420により標本化する。そして、標本
化後の信号(D6T1)451を標本化前の信号(6T
)の立ち上がりのタイミングでDフリップフロップ42
1により参照する。
【0082】また同様に、標本化後の信号(D6T1)
451を標本化前の信号(6T)の立ち下がりのタイミ
ングでDフリップフロップ423により参照する。
【0083】上述の動作をすることにより、PLL回路
がロックしている場合には、図6(A)に示すように、
6TをDAI信号で標本化すると、標本化後の信号D6
T1には必ず6Tの反転変化が現れる。
【0084】これ(標本化後の信号D6T1)を6T(
標本化前の信号)の立ち上がりのタイミングで参照する
と必ず一定値となり、また同様に、標本化後の信号D6
T1を6T(標本化前の信号)の立ち下がりのタイミン
グで参照しても、必ず一定値となる。
【0085】ところが、復調クロックの周波数が高く、
PLL回路がロックしていない場合には、図6(B)に
示すように、6TをDAI信号で標本化すると、標本化
後の信号D6T1に6Tの反転変化が現われない場合が
ある。
【0086】これ(標本化後の信号D6T1)を6T(
標本化前の信号)の立ち上がりのタイミングで参照する
と、論理レベル“0”となるところの標本が欠落してい
ることが検出される。また同様に、標本化後の信号D6
T1を6T(標本化前の信号)の立ち下がりのタイミン
グで参照すると、論理レベル“1”となるところの標本
が欠落していることが検出される。
【0087】これらの検出結果、DTCTH1及びDT
CTH2はORゲート425によって足し合わされる。
【0088】以上、周波数比較器(C)の動作説明を行
ってきたが、周波数比較器(D)に関しても復調クロッ
クを12分周した信号6Tを、DAI信号の立ち下がり
エッジで標本化して周波数比較を行うこと以外は、全く
同様の動作をする。
【0089】周波数比較器(C)による比較結果情報(
DTCTH12)442及び周波数比較器(D)による
比較結果情報(DTCTH34)443は、ORゲート
406によって足し合わされる。
【0090】さらにパルスストレッチ回路407によっ
て、復調クロックの周波数が高いことが検出された場合
には、予め定められた時間、その情報が保持される。
【0091】
【発明の効果】以上説明したように、データ列信号の最
大繰り返し周波数と、復調クロックの周波数との周波数
差がPLL回路の周波数引き込み範囲(キャプチャレン
ジ)外である場合に、周波数比較器がこれを検出し、周
波数比較器による周波数引き込み動作を行って、データ
列信号の最大繰り返し周波数と、復調クロックの周波数
との周波数差がPLL回路の周波数引き込み範囲内とな
るよう動作するので、実質的な周波数引き込み範囲を拡
大することが可能となる。
【0092】また、周波数比較器はデータ列信号と復調
クロックの相対比較を行う構成となっているため、デー
タ列信号のピッチが大きく変化しても比較を誤ることな
く、PLL回路はこれに追従し周波数引き込み動作を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すPLL回路のブロ
ック図
【図2】本発明の第2の実施例を示すPLL回路のブロ
ック図
【図3】本発明の第3の実施例を示す周波数比較器の構
成図
【図4】本発明の第4の実施例を示す周波数比較器の構
成図
【図5】図3の動作を示すタイミング図
【図6】図4の
動作を示すタイミング図
【図7】従来のPLL回路の一
例を示すブロック図
【符号の説明】
101,201  位相比較器 102,202  周波数比較器 103,203  制御信号生成部 104,204  チャージ・ポンプ 105,205  ローパスフィルタ 106,206  電圧制御発振回路 107,207,302,402  分周回路140,
240  PチャネルFET 141,241  NチャネルFET 303,403  インバータ 304  周波数比較器(A) 305  周波数比較器(B) 306,406  ORゲート 307,407  パルスストレッチ回路404  周
波数比較器(C) 405  周波数比較器(D)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  クロックが重畳されたデータ列信号か
    ら復調クロックを得るために、復調クロックの実数倍の
    周波数のクロックを発生する電圧制御発振回路と、前記
    電圧制御発振回路の出力を分周し、復調クロックを生成
    する分周回路と、前記分周回路の分周出力である復調ク
    ロックを可変入力とし、データ列信号を基準入力として
    両者の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する位
    相比較器と、前記電圧制御発振回路に制御電圧を印加す
    るための電荷をチャージ或はディスチャージするチャー
    ジ・ポンプと、前記チャージ・ポンプの動作による電圧
    変化を平滑化し、前記電圧制御発振回路に制御電圧を引
    加するローパス・フィルタとから構成されるPLL回路
    において、前記分周回路の出力である復調クロックと、
    データ列信号とを比較し、前記復調クロックの周波数と
    、前記データ列信号の最大繰り返し周波数との周波数差
    が所定範囲内であるかどうかを判定するとともに予め定
    められた時間、周波数差に応じた信号を出力する周波数
    比較器と、前記位相比較器の出力信号または前記周波数
    比較器の出力信号の一方を、前記チャージ・ポンプのチ
    ャージ動作及びディスチャージ動作の制御を行う制御信
    号として出力する制御信号生成部とを備え、前記制御信
    号生成部は、前記周波数比較器による比較結果が、復調
    クロックの周波数と、データ列信号の最大繰り返し周波
    数との周波数差が所定範囲内となった場合に、前記位相
    比較器の出力信号を出力し、前記周波数比較器による比
    較結果が所定範囲外となった場合に、前記周波数比較器
    の出力信号を選択出力するPLL回路。
  2. 【請求項2】  制御信号生成部は、前記周波数比較器
    による比較結果が、復調クロックの周波数と、データ列
    信号の最大繰り返し周波数との周波数差が所定範囲内と
    なった場合に、前記位相比較器の出力信号を出力し、前
    記周波数比較器による比較結果が所定範囲外となった場
    合に、前記位相比較器の出力信号が位相差情報を持たな
    い期間にのみ、周波数比較器の出力信号を選択出力する
    請求項1記載のPLL回路。
  3. 【請求項3】  周波数比較器は、復調クロックをデー
    タ列信号の最小反転間隔の2倍の周期となるまで分周し
    たクロックで、データ列信号を2分周した信号を標本化
    し、標本化後の信号にデータ列信号を2分周した信号の
    最小反転間隔の変化が現われない場合に、データ列信号
    に対して復調クロックの周波数が低く所定範囲外と判定
    する請求項1または2記載のPLL回路。
  4. 【請求項4】  周波数比較器は、復調クロックをデー
    タ列信号の最大反転間隔の2倍に等しい周期となるまで
    分周し、前記復調クロックを分周した信号をデータ列信
    号で標本化し、標本化後の信号に前記復調クロックを分
    周した信号の反転の変化が現われない場合に、データ列
    信号に対して復調クロックの周波数が高く所定範囲外と
    判定する請求項1または2記載のPLL回路。
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JP (1) JPH04215338A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05206844A (ja) * 1992-01-29 1993-08-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Pll回路
US6147530A (en) * 1997-10-15 2000-11-14 Nec Corporation PLL circuit
US6442703B1 (en) 1998-08-12 2002-08-27 Nec Corporation Clock regenerator
US6873669B2 (en) 2000-06-09 2005-03-29 Nec Corporation Clock signal reproduction device

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