JPH04364608A - デイジタルpll回路 - Google Patents

デイジタルpll回路

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JPH04364608A
JPH04364608A JP3139962A JP13996291A JPH04364608A JP H04364608 A JPH04364608 A JP H04364608A JP 3139962 A JP3139962 A JP 3139962A JP 13996291 A JP13996291 A JP 13996291A JP H04364608 A JPH04364608 A JP H04364608A
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JP
Japan
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section
clock
output
input
phase difference
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JP3139962A
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Inventor
Hiroki Horikoshi
宏樹 堀越
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (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】本発明はデイジタル信号処理によるデータ
伝送システム等に使用されるデイジタルPLL(DPL
L)回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のDPLLでは、図7に示すように
、出力クロツク(OCLK)の位相を入力クロツク(I
CLK)と一致する方向へ進退制御を行なう。つまり、
同図において、基準クロツク発振部401で得られた基
準クロツク(MCLK)は、可変分周部402、さらに
分周部403によつて分周され、出力クロツク(OCL
K)が得られる。
【0003】制御エリア発生部406では、出力クロツ
ク(OCLK)を用いて、あらかじめ決められた位相差
量によつて区分された位相制御量を決定するためのエリ
アを発生させる。また、制御エリア判定部404におい
ては、入力クロツク(ICLK)と出力クロツク(OC
LK)の位相差が、上記エリアのどれに属するかを判定
する。さらに分周比設定部405では、制御エリア判定
部404で判定されたエリアに対応した位相制御量に相
当する分周比を設定し、その増減により可変分周部40
2においてクロツクパルスの追加、あるいは削減が行な
われ、出力クロツク(OCLK)の位相を入力クロツク
(ICLK)と一致させる方向へ進み遅れ制御がなされ
る。尚、通常は回路の安定性を考慮し、小さな位相差に
対するエリアにおいては位相制御量を十分に小さく設定
することにより出力クロツク(OCLK)のジツタの抑
制を行なつている。
【0004】また、従来、図8に示すように、基準クロ
ツク発振部501で得られた基準クロツク(MCLK)
は、第1分周部502によつて分周されて位相差計数ク
ロツク(CCLK)となり、さらに可変分周部503に
よつて分周されて出力クロツク(OCLK)が得られる
。また、位相差検出部504においては、位相計数クロ
ツク(CCLK)を用いて入力クロツク(ICLK)と
出力クロツク(OCLK)の位相差が計数される。
【0005】出力クロツク(OCLK)は弁別窓発生部
507にも入力され、位相差の大小を判別する弁別窓(
DWND)を発生させる。また、制御感度設定部(位相
差大小判定部)506には入力クロツク(ICLK)と
上記弁別窓が入力され、入力クロツク(ICLK)と出
力クロツク(OCLK)の位相差が大と判定されたとき
は位相制御感度を高く設定し、その位相差が小と判定さ
れたときは位相制御感度を低く設定する。
【0006】分周比設定部505では、位相差検出部5
04で検出された位相差に制御感度設定部506にて設
定された感度を乗じた量に応じて分周比が設定され、そ
の増減によつて可変分周部503においてクロツクパル
スの追加、あるいは削除が行なわれることで、出力クロ
ツク(OCLK)の位相が入力クロツク(ICLK)と
一致する方向へ進み遅れ制御される。
【0007】このように、従来のDPLLでは、初期動
作時等、位相差が著しく大きい場合は、位相制御感度を
高めることにより同期がとれるまでの時間(引き込み時
間)を短縮し、逆に位相差が小さい場合は、位相制御感
度を下げることによつて出力クロツク(OCLK)のジ
ツタを抑制するということが行なわれている。
【0008】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来のDPLLでは、以下に示すような問題がある。 即ち、図7に示すDPLLでは、入力クロツク(ICL
K)と出力クロツク(OCLK)の間に大きな周波数ず
れが存在する場合、その周波数ずれに対する制御が間に
合わないという問題がある。
【0009】これについて、具体例を挙げて説明する。 図7に示したDPLLにおいて、基準クロツク(MCL
K)を9.6MHzとし、可変分周部402の基本分周
比を8、後段の分周部403の分周比を150とし、8
KHzの出力クロツクを得るものとする。また、制御エ
リア発生部406により、図9に示すように±π/8,
±π/4,±π/2に境界を持つ7つのエリア(D− 
,C− ,B− ,A,B+ ,C+ ,D+ )を設
ける。
【0010】分周比設定部405は、通常、分周比8を
設定しており、出力クロツク(OCLK)1周期に1度
だけ、入力クロツク(ICLK)と出力クロツク(OC
LK)の位相差が属するエリアに応じて、図9に示すよ
うに分周比の増減を行なう。即ち、エリアD− (位相
差−π〜−π/2)のときは分周比4、エリアC− (
位相差−π/2〜−π/4)のときは分周比6、エリア
B− (位相差−π/4〜−π/8)のときは分周比7
、エリアA(位相差−π/8〜+π/8)のときは分周
比8、エリアB+(位相差+π/8〜+π/4)のとき
は分周比9、エリアC+ (位相差+π/4〜+π/2
)のときは分周比10、エリアD+ (位相差+π/2
〜+π)のときは分周比12を出力クロツク(OCLK
)1周期に1度だけ設定する。
【0011】続く149度,基本分周比8を設定するこ
とにより、出力クロツクに対しそれぞれ基準クロツク4
クロツク削除(エリアD− ),2クロツク削除(エリ
アC−),1クロツク削除(エリアB− ),1クロツ
ク追加(エリアB+ ),2クロツク追加(エリアC+
 ),4クロツク追加(エリアD+ )が行なわれ、出
力クロツクの進み遅れ制御を行なう。
【0012】ここで、出力クロツク(OCLK)の周波
数に対し、入力クロツクの周波数が0.1%高い場合を
考えると、上記エリアB− における位相制御量(基準
クロツク1クロツク削除)は、周波数0.083%の増
加制御に相当するにすぎない。このため、周波数差に対
する制御が間に合わず、結果として出力クロツク(OC
LK)は、エリアB− とエリアC− (周波数0.1
67%の増加制御)との境界である位相差−π/4付近
にとどまる。つまり、入力クロツク(ICLK)に対し
て出力クロツク(OCLK)のロツクする点が、所望の
位置から大きくずれることになる。
【0013】よつて、上記DPLLにおいては、出力ク
ロツク(OCLK)のジツタと位相ロツク点のいずれか
を犠牲にするか、あるいは妥協点を見つけることで位相
制御量を設定している。また、図8に示した従来のDP
LLにおいては、出力クロツクのジツタの振幅が大きい
場合、位相差小と判定する(位相制御感度を低く設定す
る)弁別窓を広く設定すると初期引き込み時間の短縮の
妨げとなり、また、弁別窓を狭く設定すると出力クロツ
クのジツタの抑制が十分に行なえないという問題がある
【0014】このため、初期動作時における引き込み時
間の短縮と出力クロツクのジツタの抑制のいずれかを犠
牲にするか、あるいは妥協して位相制御量や弁別窓を設
定するということが行なわれている。本発明はかかる点
に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは
、複雑な制御を行なうことなく出力クロツクのジツタを
抑制し、さらに周波数差が存在する場合においても、所
望のロツク点が得られる高性能なDPLLを提供するこ
とにある。
【0015】また、本発明の目的は、初期動作時におけ
る引き込み時間を大幅に短縮し、さらにその後の定常状
態における出力クロツクのジツタを十分に抑制できる高
性能なDPLLを提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は以下の構成を備える。即ち、請求項1に記
載の発明によれば、あらかじめ決められた位相差量によ
つて区分された領域に応じて位相制御量を決定するデイ
ジタルPLL回路において、入出力信号の周波数差を検
出する手段と、検出された周波数差に応じて、前記領域
を所定量シフトする手段とを備える。
【0017】また、請求項2に記載の発明によれば、入
出力信号の位相差量を検出する検出手段を備え、検出さ
れた位相差量に応じて位相制御感度を設定するデイジタ
ルPLL回路において、前記検出手段は、ヒステリシス
特性を有する位相差量の大小判定手段を備える。
【0018】さらに、請求項3に記載の発明によれば、
入出力信号の位相差量を検出する検出手段を備え、検出
された位相差量に所定の位相制御感度を乗じた量に応じ
て位相制御量を設定するデイジタルPLL回路において
、外部から位相制御感度を設定する手段を備える。
【0019】
【作用】以上の構成において、周波数差が存在しても所
望のロツク点からのズレを最小限に抑え、さらに引き込
み時間を短縮して出力クロツクのジツタを抑制するよう
に機能する。
【0020】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る好
適な実施例を詳細に説明する。 <第1実施例>図1は、本発明の第1の実施例に係るD
PLLの構成を示すブロツク図である。同図において、
基準クロツク発振部101の出力が可変分周部102に
入力され、可変分周部102の出力は分周部103に入
力される。そして、その出力が出力クロツク(OCLK
)となる。
【0021】出力クロツク(OCLK)は、制御エリア
発生部106と周波数ズレ検出部108に入力され、周
波数ズレ検出部108には、さらに入力クロツク(IC
LK)が入力される。制御エリアシフト部107の入力
の内、一方の入力には制御エリア発生部106からの出
力が入力され、他方の入力には周波数ズレ検出部108
の出力が入力される。また、制御エリア判定部104の
入力には、入力クロツク(ICLK)と制御エリアシフ
ト部107の出力が接続され、制御エリア判定部104
の出力は分周比設定部105に入力される。そして、そ
の出力が可変分周部102の入力となる。
【0022】次に、以上の構成をとるDPLLの動作に
ついて説明する。基準クロツク発振部101にて発生し
た基準クロツク(MCLK)は、可変分周部102によ
り分周比設定部105に設定された分周比で分周され、
さらに分周部103による分周にて出力クロツク(OC
LK)が得られる。制御エリア発生部106においては
、あらかじめ決められた位相差量によつて区分された位
相制御量を決定するためのエリアを発生させる。また、
周波数ズレ検出部108では入力クロツク(ICLK)
と出力クロツク(OCLK)の間の周波数ズレを検出す
る。
【0023】制御エリアシフト部107においては、周
波数ズレ検出部108にて検出した周波数ズレに応じて
、上記エリアをシフトする。即ち、入力クロツク(IC
LK)の周波数が出力クロツク(OCLK)に対して高
いことが検出された場合は、後述するように全エリアを
右(後)へシフトし、入力クロツク(ICLK)の周波
数が出力クロツク(OCLK)に対して低いことが検出
された場合は、エリアを左(前)へシフトする。また、
制御エリア判定部104では、現位相差が制御エリアシ
フト部107によりシフトされたエリアのいずれに属す
るかを判定する。さらに分周比設定部105では、制御
エリア判定部104で判定されたエリアに対応した位相
制御量に相当する分周比が設定され、その増減により可
変分周部102においてクロツクパルスの追加、あるい
は削除が行なわれ、出力クロツク(OCLK)の位相を
入力クロツク(ICLK)と一致させる方向へ進み遅れ
制御が成される。
【0024】具体的には、図1において基準クロツク(
MCLK)を9.6MHzとし、可変分周部102の基
本分周比を8、後段の分周部103の分周比を150と
して、8KHzの出力クロツク(OCLK)を得るもの
とする。制御エリア発生部106により、図2のアに示
すように、±π/8,±π/4,±π/2に境界を持つ
7つのエリア(D− ,C− ,B− ,A,B+ ,
C+ ,D+ )を設ける。また、制御エリアシフト部
107においては、入力クロツク(ICLK)の周波数
が出力クロツク(OCLK)に対して高いことが検出さ
れた場合は、上記エリアを右(後)へπ/4シフトし(
図2のイ)、入力クロツク(ICLK)の周波数が出力
クロツク(OLCK)に対して低いことが検出された場
合は、エリアを左(前)へπ/4シフトする(図2のウ
)。但し、±0.05%内の周波数ズレは検出しない。
【0025】分周比設定部105は、通常、基本分周比
8を設定しており、出力クロツク(OCLK)1周期に
つき1度だけ制御エリア判定部104により判定された
現位相差が属するエリアに応じて、図3に示す分周比の
増減を行なう。即ち、エリアD− のときは分周比4、
エリアC− のときは分周比6、エリアB− のときは
分周比7、エリアAのときは分周比8、エリアB+ の
ときは分周比9、エリアC+ のときは分周比10、エ
リアD+ のときは分周比12を、出力クロツク(OC
LK)1周期に1度だけ設定する。
【0026】続く149度、基本分周比8を設定するこ
とにより、出力クロツク(OCLK)に対し、それぞれ
基準クロツク(MCLK)について4クロツク削除(エ
リアD− ),2クロツク削除(エリア(C− ),1
クロツク削除(エリアB− ),1クロツク追加(エリ
アB+ ),2クロツク追加(エリアC+ ),4クロ
ツク追加(エリアD+ )を行なうことで、出力クロツ
ク(OCLK)の進退制御を行なう。
【0027】ここで、出力クロツク(OCLK)の周波
数に対し、入力クロツク(ICLK)の周波数が0.1
%高い場合を考えると、周波数ズレ検出部108によつ
て周波数ズレが検出され、制御エリアシフト部107に
よつてエリアが右(後)へπ/4シフトされ(図2のイ
)、位相差θはθ+π/4として扱われることになる。 エリアB− における位相制御量は周波数0.083%
の増加に相当し、エリアC− における位相制御量は周
波数0.167%の増加に相当するため、出力クロツク
(OCLK)はシフトされたエリアB− とエリアC−
 との境界、即ち、所望のロツク点付近にとどまること
になる。
【0028】以上説明したように、第1の実施例によれ
ば、あらかじめ決められた位相差量によつて区分された
エリアに応じて位相制御量を決定するDPLLにおいて
、検出された周波数差に応じてエリアをシフトすること
で、入力クロツク(ICLK)と出力クロツク(OCL
K)との間に周波数差が存在する場合においても容易に
出力クロツク(OCLK)のジツタを抑制でき、さらに
所望のロツク点付近での同期が可能になるという効果が
ある。
【0029】<第2実施例>次に、本発明の第2の実施
例に係るDPLLについて詳細に説明する。図4は、第
2実施例に係るDPLLの構成を示すブロツク図である
。図において、基準クロツク発振部201の出力は第1
分周部202に入力され、第1分周部202の出力は可
変分周部203に入力されて、この可変分周部203の
出力が出力クロツク(OCLK)となる。そして、出力
クロツク(OCLK)は弁別窓発生部207に入力され
、その出力は弁別窓選択部208に入力される。弁別窓
選択部208の他の入力には、制御感度設定部206の
出力が接続される。
【0030】制御感度設定部106の一方の入力には、
入力クロツク(ICLK)が入力され、他方の入力には
弁別窓選択部208からの信号が入力される。また、位
相差検出部204には入力クロツク(ICLK)と出力
クロツク(OCLK)、及び第1分周部202の出力が
入力される。そして、分周比設定部205には、位相差
検出部204の出力と制御感度設定部206の出力が入
力され、分周比設定部205の出力は可変分周部203
の入力となる。
【0031】上記の基準クロツク発振部201で得られ
た基準クロツク(MCLK)は、最初に第1分周部20
2によつて分周されて位相差計数クロツク(CCLK)
となり、次に可変分周部203によつて、分周比設定部
205に設定された分周比で分周し、出力クロツク(O
LCK)が得られる。位相差検出部204では、位相差
計数クロツク(CCLK)を用いて入力クロツク(IC
LK)と出力クロツク(OCLK)の位相差が計数され
る。また、弁別窓発生部207では、出力クロツク(O
CLK)より位相差の大小判定のための弁別窓を2つ生
成する。
【0032】即ち、弁別窓の一方は、図5(a)に示す
ように位相差小と判定する範囲である弁別窓が広く(D
WND1)、他方は狭い(DWND2)。そして、弁別
窓選択部208では、前回の位相制御感度の大小(位相
差の大小)に応じて、2つの弁別窓の内の一方を選択す
る。つまり、前回、位相差が小と判定されていた(大き
い制御感度が設定されていた)場合は、弁別窓の広いも
の(DWND1)を選択し、逆に位相差大と判定されて
いた(小さい制御感度が設定されていた)場合は、弁別
窓の狭いもの(DWND2)を選択する。制御感度設定
部(位相差大小判定部)206では、弁別窓選択部20
8で選択された弁別窓を用いて、入力クロツク(ICL
K)と出力クロツク(OCLK)の位相差の大小を判定
し、位相差小と判定した場合は小さい位相制御感度を設
定し、位相差大と判定した場合は大きい位相制御感度を
設定する。尚、図5(b)は、ヒステリシス特性によら
ない従来の位相差の大小判定に対する弁別窓の例を示す
【0033】分周比設定部205は、位相差検出部20
4で検出された位相差に制御感度設定部206で設定さ
れた感度を乗じた量に応じて可変分周部203の分周比
を設定する。この分周比の増減により、出力クロツク(
OCLK)に対しクロツクパルスの追加、あるいは削除
を行ない、出力クロツク(OCLK)の位相を入力クロ
ツク(ICLK)と一致させる方向へ進退制御を行なう
【0034】以上説明したように、本実施例によれば、
入力クロツクと出力クロツクの位相差が大きいときは出
力クロツクの位相制御感度を高く設定し、位相差が小さ
いときは出力クロツクの位相制御感度を低く設定するこ
とで、初期動作時等、位相差が著しい場合、位相差が十
分小さくなるまで大きな位相制御を続行でき、引き込み
時間の大幅な短縮が可能となるという効果がある。
【0035】また、引き込み完了後の定常状態において
、ジツタに対し十分に大きい位相差にも小さい位相制御
を行なうことで、出力クロツクのジツタを十分に抑制で
きるという効果がある。
【0036】<第3実施例>次に、本発明の第3の実施
例に係るDPLLについて詳細に説明する。図6は、第
3実施例に係るDPLLの構成を示すブロツク図である
。図において、基準クロツク発振部301の出力は第1
分周部302に入力され、第1分周部302の出力は可
変分周部303に入力される。そして、その出力が出力
クロツク(OCLK)となる。位相差検出部304には
出力クロツク(OCLK)と第1分周部302の出力、
さらにデイジタル信号処理部(付図示)よりの入力クロ
ツク(ICLK)が入力され、また、制御感度設定部3
06へもデイジタル信号処理部からの信号が入力される
【0037】分周比設定部305の一方の入力には位相
差検出部304からの出力、他方の入力には制御感度設
定部306の出力が入力され、その出力は可変分周部3
03の入力となる。基準クロツク発振部301で得られ
た基準クロツク(MCLK)は第1分周部302によつ
て分周されて位相差計数クロツク(CCLK)となり、
さらに可変分周部303によつて分周比設定部305に
設定された分周比で分周し、出力クロツク(OLCK)
を得る。不図示のデイジタル信号処理部によつて送信側
のクロツクが再生され、再生されたクロツクが入力クロ
ツク(ICLK)となつて、出力クロツク(OCLK)
を受信クロツクとして使用する。また、位相差検出部3
04において、位相差計数クロツク(CCLK)を用い
て入力クロツク(ICLK)と出力クロツク(OCLK
)の位相差が計数され、制御感度設定部306ではデイ
ジタル信号処理部によつて位相制御感度が設定される。
【0038】分周比設定部305では、位相差検出部3
04において検出された位相差に、制御感度設定部30
6に設定された感度を乗じた量に応じた位相制御量に対
応した分周比が設定される。そして、その増減により、
可変分周部303において入力クロツク(ICLK)に
対して出力クロツク(OCLK)の位相を一致させる方
向に進み遅れ制御がされる。
【0039】次に、CCITT勧告V.29を例にとり
、デイジタル信号処理部による制御感度の設定について
説明する。CCITT勧告V.29によると、データモ
ードの前に受信動作の準備としてトレーニングモードが
設けられており、その中でタイミング引込用としてセグ
メント2がある。
【0040】モデムにおける等化器(EQUALIZE
R )は、変調タイミングと受信動作タイミングの位相
差によつてその性能が大きく低下するために、このセグ
メント2の間にタイミング位相差を微小にできなかつた
場合、続いて行なわれる等化器の調整(セグメント3)
が正しく行なわれない場合がある。
【0041】そこで、トレーニング期間中においては、
デイジタル信号処理部によつて位相制御感度を高く設定
し、十分に大きな位相制御を行なうことにより高速にタ
イミング位相同期を行なつている。そして、トレーニン
グ終了後は、位相制御感度を下げ、小さな位相制御しか
行なわないことにより位相ジツタを十分に抑制している
【0042】以上説明したように、本実施例によれば、
入力クロツクと出力クロツクの位相差に外部から自在に
設定できる位相制御感度を乗じ、その値に応じた位相制
御量を設定することで、複雑な制御を行なわず、初期動
作時等の位相差が著しく大きい場合に、引き込み時間を
大幅に短縮できるという効果がある。また、引き込み完
了後の定常状態において出力クロツクのジツタを十分に
抑制できるという効果がある。
【0043】尚、上記実施例では、モデムにおけるトレ
ーニング終了時の制御感度の切り換えについて説明した
が、モデムに限らずフアクシミリ装置等、他のデータ伝
送機器にも応用が可能である。本発明は、複数の機器か
ら構成されるシステムに適用しても、1つの機器から成
る装置に適用しても良い。また、本発明はシステム、あ
るいは装置にプログラムを供給することによつて達成さ
れる場合にも適用できることは言うまでもない。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のDPLL
回路によれば、複雑な制御を行なうことなく出力クロツ
クのジツタを抑制し、さらに周波数差が存在する場合に
おいても、所望のロツク点からのズレを最小限に抑える
ことが可能になるという効果がある。また、請求項2、
あるいは請求項3に記載の発明によれば、同期がとれる
までの引き込み時間を短縮でき、引き込み完了後の定常
状態における出力ジツタを抑えることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るDPLLの構成を
示すブロツク図、
【図2】第1実施例のDPLLに係る位相差とエリアの
関係を示す図、
【図3】第1実施例に係るエリアと分周比との関係を示
す図、
【図4】第2実施例に係るDPLLの構成を示すブロツ
ク図、
【図5】第2実施例の弁別窓発生部にて生成する位相差
の大小判定のための弁別窓、及び従来の弁別窓を示す図
【図6】第3実施例に係るDPLLの構成を示すブロツ
ク図、
【図7】従来のDPLLの構成を示すブロツク図、
【図
8】従来のDPLLの構成を示すブロツク図、
【図9】
従来のDPLLにおける位相差とエリア、及び分周比と
の関係を示す図である。
【符号の説明】
101,201,301  基準クロツク発振部102
,303  可変分周部 106  制御エリア発生部 206,306  制御感度設定部 207  弁別窓発生部 208  弁別窓選択部 304  位相差検出部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  あらかじめ決められた位相差量によつ
    て区分された領域に応じて位相制御量を決定するデイジ
    タルPLL回路において、入出力信号の周波数差を検出
    する手段と、検出された周波数差に応じて、前記領域を
    所定量シフトする手段とを備えることを特徴とするデイ
    ジタルPLL回路。
  2. 【請求項2】  入出力信号の位相差量を検出する検出
    手段を備え、検出された位相差量に応じて位相制御感度
    を設定するデイジタルPLL回路において、前記検出手
    段は、ヒステリシス特性を有する位相差量の大小判定手
    段を備えることを特徴とするデイジタルPLL回路。
  3. 【請求項3】  入出力信号の位相差量を検出する検出
    手段を備え、検出された位相差量に所定の位相制御感度
    を乗じた量に応じて位相制御量を設定するデイジタルP
    LL回路において、外部から位相制御感度を設定する手
    段を備えることを特徴とするデイジタルPLL回路。
JP3139962A 1991-06-12 1991-06-12 デイジタルpll回路 Withdrawn JPH04364608A (ja)

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