JPH05206846A - 位相ロックループのための冗長クロック間の切換え回路および方法 - Google Patents

位相ロックループのための冗長クロック間の切換え回路および方法

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JPH05206846A
JPH05206846A JP4146463A JP14646392A JPH05206846A JP H05206846 A JPH05206846 A JP H05206846A JP 4146463 A JP4146463 A JP 4146463A JP 14646392 A JP14646392 A JP 14646392A JP H05206846 A JPH05206846 A JP H05206846A
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clock signal
logic
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refclk1
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JP4146463A
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Lanny L Parker
ラニー・エル・パーカー
Ahmad H Atriss
アーマド・エイチ・アトリス
Dean W Mueller
ディーン・ダブリュ・ミュエラー
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Codex Corp
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    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
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    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/14Details of the phase-locked loop for assuring constant frequency when supply or correction voltages fail or are interrupted
    • H03L7/143Details of the phase-locked loop for assuring constant frequency when supply or correction voltages fail or are interrupted by switching the reference signal of the phase-locked loop
    • HELECTRICITY
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    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S331/00Oscillators
    • Y10S331/02Phase locked loop having lock indicating or detecting means

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 PLL回路で、入力クロック信号を監視し、
主たる入力クロック信号が無効になれば冗長クロック信
号に切換え動作を継続する。 【構成】 位相ロックループは冗長入力クロック信号の
周波数を監視して一方もしくは他方が無効となったとき
これらの間をスイッチする。したがって、1つの入力ク
ロック信号が障害となってもPLLは正常な動作を続行
することができる。2つの入力クロック信号が障害とな
ったときには、1つの入力クロック信号が回復するまで
内部基準信号がPLLを公称上の動作周波数に維持し、
ループは急速に位相ロックを再確立する。有効性を判定
するために、入力クロック信号は所定方法で基準信号に
よってサンプルされ記憶される。サンプル期間後各入力
クロック信号のサンプル値が同一の論理状態を有せばそ
の入力クロック信号は有効であり、サンプル期間後入力
クロック信号のサンプルが少なくとも1つの異なる論理
状態を有せば、その入力クロック信号は無効である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に位相ロックルー
プに関し、特に、冗長入力クロック信号間で切換えを行
なうことが可能な位相ロックループに関する。
【0002】この出願は、1991年5月28日にラニ
ー・パーカ他により出願され、この出願と同じ譲受人、
コーデックス・コーポレイション、に譲渡された、「位
相ロックループのためのロック検出」と題する、代理人
整理番号CX07235、の同時継続の米国特許出願第
07/ 号に関連する。この出願はさらに、199
1年5月28日にラニー・パーカ他により出願され、こ
の出願と同じ譲受人、コーデックスコーポレイション、
に譲渡された、「無効クロック信号の検出回路および方
法」と題する、代理人整理番号CX07236、の同時
継続の米国特許出願第07/705,862号に関連す
る。
【0003】
【従来の技術】位相ロックループ(PLL)は、多数の
電子応用、例えば、通信受信機及びコンピュータシステ
ムにおけるクロック同期回路において、入力データ及び
出力データをクロックするために既知の位相を有する基
準信号を提供するのに用いられる。通常のPLLは、入
力クロック信号と電圧制御発振器(VCO)の出力信号
との位相差を監視する位相検出器を備え、この位相検出
器はチャージポンプ回路にアップ(UP)制御信号及び
ダウン(DOWN)制御信号を発生し、このチャージポ
ンプ回路はVCOの入力におけるループフィルタを充電
及び放電する。よく理解されているように、アップ制御
信号及びダウン制御信号はVCOを駆動して位相検出器
に印加される信号間の所定の位相関係を維持する。
【0004】PLLの出力信号は入力データ及び出力デ
ータをクロックする基準として役立つように所定の動作
周波数を維持しなければならない。入力クロック信号の
周波数がドリフトし、もしくは根本的に異なる速度に変
化した場合、VCOの出力信号は追随して位相ロックを
再び達成しようとする。このような、動作はPLLの動
作において固有のものである。多くの従来技術のシステ
ムは位相ロックの瞬時的な喪失を検出して通知する方法
を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、必ずし
も通常の位相ロック指示器はすべてが入力周波数を識別
できるものではない。従って、VCOの出力信号は入力
クロック信号の新規、しかし正しくない周波数にロック
し、ロック指示器は再び有効な位相ロック状態を通知す
る。このように、基準信号は入力データ及び出力データ
を正しくない点においてクロックし、誤った通信を生ず
る結果となる。
【0006】また、入力クロック信号は1に固着(st
uck−at−one)もしくは0に固着(stuck
−at−zero)となり、PLLは永久に位相ロック
を喪失する。PLLは直流信号にはロックできないの
で、ロック指示器はシステム動作を中止する。位相ロッ
クの永久的な損失を知ることが有益であるが、位相ロッ
ク指示器はシステムの回復動作に対しては何もせず、入
力クロック信号が修復するまでシステムはダウンする。
多くの応用においては、たとえ元々の入力クロック信号
が基準として無効となっていても、PLLが動作状態に
あることが望ましくかつ必須でもある。
【0007】従って、必要なことは主たる入力クロック
信号が無効になった場合に動作を再確立する改良された
位相ロックループである。
【0008】
【課題を解決するための手段】簡単に説明すると、本発
明は、位相ロックループ(PLL)に印加される冗長入
力クロック信号の間で選択を行なう方法であり、該方法
は第1の入力クロック信号の有効性をチェックしかつも
し有効であればPLLをそれにロックする段階、もし前
記第1のクロック信号が無効になれば第2の入力クロッ
ク信号に切換える段階、および第2のクロック信号の有
効性をチェックしかつもし有効であればPLLを該第2
のクロック信号にロックする段階を含む。
【0009】他の態様においては、本発明は位相ロック
ループ(PLL)であって、該位相ロックループは第1
のデジタル信号に応答して該第1のデジタル信号と実質
的に同じ周波数および同相で動作する第2のデジタル信
号を発生する。第1の回路は第1および第2の制御信号
に応答してそれぞれその第1および第2の入力に印加さ
れる第1および第2の入力クロック信号の間で選択を行
ない出力にPLLの前記第1のデジタル信号を提供し、
一方第2の回路が前記第1および第2の入力クロック信
号の有効性を監視しかつ前記第1の入力クロック信号が
有効な場合には前記第1の制御信号をアクティベイトし
かつ前記第1の入力クロック信号が無効である場合には
前記第2の制御信号をアクティベイトする。
【0010】
【作用】従って本発明の1つの利点は入力クロック信号
を監視しかつ主たる入力クロック信号が無効になればそ
れを冗長クロック信号により置換える技術である。もし
主たる入力クロック信号および冗長入力クロック信号の
双方が障害または無効になれば、該入力クロック信号の
1つが回復しループが迅速に位相ロックを再確立できる
まで内部発振器がPLLを公称の動作周波数に維持す
る。
【0011】
【実施例】本発明に係わる位相ロックループ(PLL)
10は図1に示され、通常の集積回路製造方法を用いた
集積回路として製造するのに適する。PLL10の一利
用は電気通信網マネージャのような通信システムにおい
てである。1次REFCLK1入力クロック信号及び冗
長REFCLK2入力クロック信号がマルチプレクサ1
2の第1、第2の入力及び冗長クロックセレクタ14の
第1、第2の入力に印加され、冗長クロックセレクタ1
4はRC−CLK基準クロック信号をマルチプレクサ1
2の第3の入力に提供し、また、マルチプレクサ12を
制御するために制御信号REFCLK1−ACTIV
E、REFCLK2−ACTIVE、RC−CLK−A
CTIVEを提供する。REFCLK1のクロック信号
及びREFCLK2クロック信号は同一周波数たとえば
約4MHzで動作するが、これらの信号は必ずしも同相
である必要はない。RC−CLKクロック信号は冗長ク
ロックセレクタ14において発生し、約500kHz±
20%で繰返される。
【0012】REFCLK1−ACTIVEクロック信
号、REFCLK2−ACTIVEクロック信号、及び
RC−CLK−ACTIVE制御信号は互いに排他的で
あり、従って、ある時刻にはこれらの制御信号のうち唯
一つが肯定(assert)され、入力クロック信号R
EFCLK1、REFCLK2、RC−CLKの1つを
マルチプレクサ12を介して位相検出器16の第1の入
力に供給する。REFCLK1−ACTIVE信号が肯
定されたときに、REFCLK1クロック信号がマルチ
プレクサ12を介して導かれ位相検出器16へのREF
CLKクロック信号となる。REFCLK2−ACTI
VE信号がアクティブであるときに、REFCLK2ク
ロック信号がマルチプレクサ12を介して位相検出器1
6へのREFCLKクロック信号となり、またRC−C
LK−ACTIVEクロック信号はRC−CLKのクロ
ック信号をREFCLKクロック信号にする。
【0013】位相検出器16の第1の入力に印加された
REFCLKクロック信号はループノード20を充放電
するチャージポンプ18へのアップ制御信号及びダウン
制御信号を発生させる。ループフィルタ22はループノ
ード20と接地電位との間に接続されたキャパシタ(図
示せず)を備えることができる。ループノード20の電
圧はVCO24を制御し、たとえば24MHzで動作す
る発振信号を出力26に発生する。VCO発振信号は1
つのパスにおいて、1/N分周(divide−by−
N)回路30によって分周され、また、他のパスにおい
て1/M分周回路32によって分周され、マルチプレク
サ34の出力にOSCOUT信号を提供する。RC−C
LK−ACTIVE信号はマルチプレクサ34を制御し
て位相検出器16の第2の入力におけるVCO発振信号
の正しい除算を選択し、4MHzのREFCLK1/R
EFCLK2のクロック信号もしくは500kHzのR
C−CLKクロック信号にロックする。Nの代表的な値
は6であって4MHzのREFCLK1クロック信号及
びREFCLK2クロックに整合し、Mは48にセット
されて500kHzのRC−CLKクロック信号に整列
している。
【0014】PLL10の動作を以下に説明する。位相
検出器16の第1の入力に印加されたREFCLKクロ
ック信号はその第2の入力に印加されたOSCOUT信
号と組合わされてこれらの間の位相関係に従ってアップ
制御信号もしくはダウン制御信号を発生する。OSCO
UT信号の位相がREFCLKクロック信号の位相より
遅れると、つまり、OSCOUT信号の周波数がREF
CLKクロック信号に比較して低すぎると、アップ制御
信号が発生(pulse)する。他方、OSCOUT信
号の位相がREFCLKクロック信号の位相より進む
と、ダウン制御信号が発生(pulse)して発振信号
の周波数を減少させる。チャージポンプ18はアップ制
御信号及びダウン制御信号に応答してループフィルタ2
2の影響下でループノード20を充電及び放電させる。
ループノード20にて発生した電圧はVCO24を駆動
して24MHzの発振信号を発生させ、この発振信号は
1/N分周回路30もしくは1/M分周回路32によっ
て分周され、位相検出器16の第2の入力にOSCOU
T信号を提供する。このように、位相検出器16はRE
FCLKクロック信号とOSCOUT信号との位相差を
監視し、必要に応じてアップ制御信号及びダウン制御信
号をチャージポンプ18のために発生してループノード
20及びVCO24を駆動し、REFCLK信号とOS
COUT信号との間に所定の位相関係を維持する。
【0015】また、PLL10は位相監視器36を備え
ており、位相監視器36はREFCLKクロック信号及
びOSCOUT信号に応答して位相差を比較し、この結
果、位相差が1/N分周回路30によって設定された所
定のTIMESLOTウィンドウ内にあるときに真(t
rue)のDETECT信号を発生する。REFCLK
信号とOSCOUT信号との位相差がTIMESLOT
ウィンドウを超えたときには、DETECT信号は偽
(false)となる。位相監視器36及び1/N分周
回路30の動作は“位相ロックループのためのロック検
出”と題する前記関連出願に記載されている。TIME
SLOT信号はOSCOUT信号の2倍の周波数で動作
し、その低状態(low state)はOSCOUT
信号の遷移を中心とする。TIMESLOT信号の低状
態は250nsのREFCLKクロック信号の全体周期
に比較してたとえば20nsの期間を有するTIMES
LOTウィンドウを規定する。SAMPLE−CLOC
K信号はTIMESLOT信号と同一周波数で動作する
ものであって、TIMESLOT信号の立下がりエッジ
の少し前に正のパルスを有する。
【0016】ロック検出器およびフロート回路38は繰
返される真のDETECT信号を所定個計数してPLL
10が位相ロックされていることを示すLOCK信号を
発生する。ロック検出器およびフロート回路38からの
FLOAT信号は入力クロック信号が喪失した後にただ
ちにチャージポンプ18をディスエーブルにし、冗長入
力クロックが引継ぐまでループノード20を定常状態に
維持する。
【0017】重要な特徴はREFCLK1クロック信号
及びREFCLK2クロック信号の有効性を検出し、い
ずれか1つを位相検出器16に導きPLL10の動作を
維持することが可能なことである。このように、REF
CLK1クロック信号が無効となると、これは冗長クロ
ックセレクタ14によって検出されてREFCLK2ク
ロック信号が迅速にこれに代りPLL10の動作を継続
せしめる。REFCLK1クロック信号を発生する外部
回路(図示せず)はREFCLK2クロック信号を発生
する外部回路とは別個に分離されているので、REFC
LK1クロック信号及びREFCLK2クロック信号が
同時に無効となる確率は比較的低い。しかしながら、こ
のような状態が万一発生したときには、RC−CLKク
ロック信号がマルチプレクサ12を介して位相検出器1
6に供給され、ループノード20における公称電圧をV
CO24からの24MHzの発振信号に必要な電圧の近
傍に維持し、この結果、REFCLK1クロック信号及
び/またはREFCLK2クロック信号が回復したとき
に、PLL10は可能な限り早く位相ロックを再達成で
きる。RC−CLK信号はチップ上に局所的に発生する
ので、良好、安定、かつ高い信頼性があることが分る。
3つの入力クロック信号の内の少なくとも1つがPLL
10を駆動するように動作する高い確率が存在する。
【0018】PLL10の回路構成を詳細に説明する前
に、PLL10の動作中のREFCLK1クロック信
号、REFCLK2クロック信号、及びRC−CLKク
ロック信号間の選択の論理ステップを理解することが役
立つ。図2を参照すると、選択方法はパワーオンステッ
プ50でスタートし、ここで、システム電源が初めにP
LL10に印加され、もしくはシステムリセットが活性
化される。システムリセットにおいては、RC−CLK
をPLLに印加するステップ52がRC−CLKクロッ
ク信号をマルチプレクサ12を介して供給し、PLL1
0をこのクロック信号に向けさせる。すなわち、ループ
ノード20の電圧はREFCLK1クロック信号及びR
EFCLK2クロック信号に必要な値に近い公称値まで
移動する。REFCLK1チェックステップ54はRE
FCLK1クロック信号の有効性を判別し、有効なRE
FCLK1クロック信号のためのREFCLK1選択お
よび位相ロック達成ステップ56に進む。REFCLK
1クロック信号はマルチプレクサ12を介して供給さ
れ、PLL10をこのクロック信号にロックさせて正常
な動作を開始する。
【0019】REFCLK1チェックステップ60は無
効状態が検出されるまでREFCLK1クロック信号を
連続的に監視し、この無効状態が検出されたときには、
VCOフロートステップ62はチャージポンプ18をデ
ィスエーブルにしてループノード20をフローティング
状態に維持する。REFCLK1クロック信号が急速に
回復したときには、たとえばRC−CLK信号の7サイ
クル末端で回復したときには、REFCLK1急速回復
ステップ64はREFCLK1クロック信号の回復を確
認してREFCLK1位相ロックステップ66に進み、
ここで、PLL10がREFCLK1クロック信号と未
だ位相ロックされていればループをREFCLK1チェ
ックステップ54に戻す。この論理では、ループノード
20をフローティングにすることによってVCO24は
RC−CLKクロック信号の少なくとも7周期の間実質
的に同一の周波数で動作し続けるものと想定している。
このように、REFCLK1クロック信号が急速に回復
すると、PLL10はステップ60を介して動作を継続
できそこで終了する。これに以外の場合にあってPLL
10がREFCLK1クロック信号に位相ロックしてい
ないときには、REFCLK1位相ロックステップ66
はステップ56に戻り、位相ロックを再達成する。RE
FCLK1クロック信号が急速に回復しないときには、
論理はステップ54に戻り、REFCLK1クロック信
号が真に欠陥状態であることを確認する。
【0020】続けて図3を参照すると、REFCLK1
クロック信号がステップ54において初期チェックがで
きないときには、もしくはステップ64において割当て
られた時間に回復しなかったときには、REFCLK2
チェックステップ70においてREFCLK2クロック
信号の有効性をチェックする。無効なREFCLK2ク
ロック信号はPLL10をステップ52に戻し、1つも
しくは双方の入力クロック信号REFCLK1/REF
CLK2が回復する時間までループをRC−CLKクロ
ック信号による公称上の動作を維持する。有効なREF
CLK2クロック信号はマルチプレクサ12を介して導
かれ、PLL10を、REFCLK2選択および位相ロ
ック達成ステップ2において示されるように、該クロッ
ク信号にロックする。REFCLK2チェックステップ
76は無効状態が検出されるまでREFCLK2クロッ
ク信号を連続的に監視し、この無効状態が検出されたと
きには、VCOフロートステップ78はチャージポンプ
18をディスエーブルにしてループノード20をフロー
ティング状態に維持する。REFCLK2クロック信号
が急速に回復したときには、たとえばRC−CLK信号
の7サイクル未満で回復したときには、REFCLK2
急速回復ステップ80はREFCLK2クロック信号の
回復を認識してREFCLK2位相ロックステップ82
に進み、ここでPLL10がREFCLK2クロック信
号と未だ位相ロックされていればループをREFCLK
2チェックステップ76に戻す。再び、PLL10がR
EFCLK2クロック信号に位相ロックしていないとき
には、REFCLK2位相ロックステップ82はステッ
プ72に戻り、位相ロックを再達成する。REFCLK
2クロック信号が急速に回復しないときには、論理はス
テップ70に戻り、REFCLK2クロック信号が真に
欠陥状態であると認定し、REFCLK1チェックステ
ップ54に強制的に切替え、ここでREFCLK1が少
なくとも7つのRC−CLK周期の間動作したか否かを
判別し、もしそうであれば、ステップ56−60に戻
る。無効なREFCLK1クロック信号は論理をステッ
プ70を介してステップ52に戻し、このステップ52
において、RC−CLKクロック信号で動作するが、修
理を待つ。
【0021】図4を参照すると、冗長クロックセレクタ
14の詳細が示されており、このセレクタは、REFC
LK1クロック信号を受信するために結合された非重複
クロック発生器90及びREFCLK2クロック信号を
受信するために結合された非重複クロック発生器92を
含む。各非重複クロック発生器90,92は、相補的な
2つの出力信号、つまり、対応入力クロック信号と同相
で動作する出力信号及び対応入力クロック信号と位相が
ずれた状態で動作する出力信号を発生する。非重複クロ
ック発生器90,92の出力クロック信号たとえばRE
FCLK1、*REFCLK1が同時に論理1となるこ
とはない。これはREFCLK2、*REFCLK2に
ついても同様である。1/64分周器94は非重複クロ
ック発生器90の出力クロック信号を分周してほぼ64
kHzで動作するREFCLK1−DIVクロック信号
を有効REFCLK1検出器98に提供する。同様に、
1/64分周器100は非重複クロック発生器92の出
力クロック信号を受信し、この結果として得られた64
KHzのREFCLK2−DIVクロック信号を有効R
EFCLK2検出器102に提供する。
【0022】また、冗長クロックセレクタ14はCLK
−A信号及びCLK−B信号を有効REFCLK1検出
器98及び有効REFCLK2検出器102に提供する
ためのRC発振器104を含む。また、CLK−A信号
及びCLK−B信号はREFCLK1タイマ108及び
REFCLK2タイマ110に印加される。クロックセ
レクタ112はREFCLK1タイマ108の出力及び
REFCLK2タイマ110の出力からの複数の入力信
号、システムリセット信号、CLK−A信号、CLK−
B信号、有効REFCLK1検出器98からのREFC
LK1−FAIL信号、有効REFCLK2検出器10
2からのREFCLK2−FAIL信号を受信してRE
FCLK1−ACTIVE信号、REFCLK2−AC
TIVE信号、及びRC−CLK−ACTIVE信号を
図1のマルチプレクサ12のために発生する。さらに、
クロックセレクタ112は有効REFCLK1検出器9
8のためのREFCLK1−SELECT信号及び有効
REFCLK2検出器102のためのREFCLK2−
SELECT信号を提供する。
【0023】非重複クロック発生器90からのクロック
信号REFCLK1、*REFCLK1は図5に示さ
れ、非重複クロック発生器90は、REFCLK1入力
クロック信号を受信するように結合された第1の入力、
インバータ122を介して接続され同相REFCLK1
クロック信号を提供する出力を有するナンドゲート12
0を含んでいる。また、インバータ122の出力はイン
バータ124を介してナンド(NAND)ゲート126
の第1の入力に接続され、その第2の入力はインバータ
130によって反転されたREFCLK1入力クロック
信号を受信する。ナンドゲート126の出力信号はイン
バータ132を駆動して相補*REFCLK1クロック
信号を提供し、このクロック信号はインバータ134を
介してナンドゲート120の第2の入力に印加される。
なお、記号*は相補または反転を表わすものとする。
【0024】REFCLK1入力クロック信号が論理1
のときは、同相REFCLK1クロック信号も論理1で
あり、これはナンドゲート126の第1、第2の入力に
論理0を発生する。ナンドゲート126の出力は論理1
であり、*REFCLK1クロック信号は論理1であ
る。このように、ナンドゲート120の第1、第2の入
力は論理1であり、その出力は論理0であり、これは同
相REFCLK1クロック信号を初期条件どおり論理1
とする。
【0025】REFCLK1入力クロック信号が論理0
にならないから、ナンドゲート120の出力は論理1と
なり、同相REFCLK1クロック信号を強制的に論理
0に遷移させる。論理0のREFCLK1入力クロック
信号はナンドゲート126の第2の入力に論理1を発生
させる。しかしながら、同相REFCLK1クロック信
号が論理0に変化するまでナンドゲート126の出力は
論理0に変化できない。従って、同相REFCLK1ク
ロック信号が論理0となるまでは、*REFCLK1ク
ロック信号は論理0に維持される。これは同相REFC
LK1クロック信号が*REFCLK1クロック信号を
論理1に変化させるのに必要なナンドゲート126の第
1の入力における第2の論理1を提供するからである。
【0026】非重複期間はインバータ124,134に
よる遅延によって決定され、これらのトランジスタのサ
イズによって調整できる。同様の論理動作は反対側のエ
ッジにおいても行われ、ここでは、*REFCLK1ク
ロック信号が論理0に変化するまで、同相REFCLK
1クロック信号は論理1に変化できない。このように、
REFCLK1クロック信号、*REFCLK1クロッ
ク信号は相補的でありかつ重複してなく、この結果、論
理1は同時に発生しない。非重複クロック発生器92は
非重複クロック発生器90と同様に構成される。
【0027】RC発振器104は図6に示され、直列に
接続されたインバータ136,138,140を含んで
いる。抵抗142はインバータ136の入力とノード1
44との間に接続され、抵抗146はインバータ138
の入力とノード144との間に接続され、キャパシタ1
48はインバータ140の入力とノード144との間に
接続されている。インバータ136−140は抵抗14
2,146、キャパシタ148と共に単安定マルチバイ
ブレータを構成し、RC−CLKクロック信号をインバ
ータ140の出力に発生し、この信号の周波数は500
kHz±20%であって抵抗142,146、キャパシ
タ148の許容差及び温度係数に依存する。RC−CL
K信号は非重複クロック発生器150の入力に印加さ
れ、図5の非重複クロック発生器90と同様にCLK−
A信号及びCLK−B信号を提供する。
【0028】図7を参照すると、クロックセレクタ11
2はナンドゲート154を含み、ナンドゲート154は
REFCLK2−FAIL信号及びREFCLK1−T
IMER信号を受信するように接続された第1、第2の
入力を有する。ナンドゲート154の出力はインバータ
156を介してノア(NOR)ゲート158の第1の入
力に接続されている。また、REFCLK1−TIME
R信号はノアゲート160の第1の入力に印加され、そ
の第2の入力はREFCLK2−TIMER信号を受信
するように接続されている。ナンドゲート164はRE
FCLK1−FAIL信号及びREFCLK2−TIM
ER信号を受信し、インバータ166を介して出力信号
をノアゲート168の第1の入力に提供する。ノアゲー
ト158の第2、第3の入力はノアゲート168の出力
信号及びシステムリセット(SYSTEM RESE
T)信号を受信する。ノアゲート158の出力はノアゲ
ート168の第2の入力及びノアゲート170の第1の
入力に接続されている。ノアゲート168の出力はノア
ゲート174の第1の入力に接続され、ノアゲート16
0の出力はノアゲート170,174の第2の入力に接
続されている。ノアゲート170,174の各第3の入
力はSYSTEM−RESET信号を受信する。ノアゲ
ート170の出力はREFCLK1−ACTIVE信号
を提供し、ノアゲート174の出力はREFCLK2−
ACTIVE信号を提供する。REFCLK1−ACT
IVE信号及びREFCLK2−ACTIVE信号はノ
アゲート176の第1、第2の入力に印加され、その出
力にRC−CLK−ACTIVE信号を提供する。
【0029】また、ノアゲート158の出力はトランジ
スタ178のドレインに接続され、また、トランジスタ
178はCLK−B信号を受信するように接続されたゲ
ート及びインバータ180,182を介してトランジス
タ184のドレインに接続されるソースを含む。トラン
ジスタ184のゲートはCLK−A信号を受信するよう
に接続され、ソースはインバータ186を介してREF
CLK1−SELECT信号を提供し、また、インバー
タ188を介してREFCLK2−SELECT信号を
提供するように接続されている。
【0030】また、クロックセレクタ112はクロック
ステータス回路190を含み、RESET−FDET信
号を発生してREFCLK1クロック信号、REFCL
K2クロック信号、及びRC−CLKクロック信号間の
切替を検出したことに応じてロック検出器およびフロー
ト回路38からの真のロックステータスを除去する。ナ
ンドゲート192は、インバータ156の出力及びノア
ゲート168の出力からの信号、及びREFCLK2−
SELECT信号を受信する。ナンドゲート192の出
力はナンドゲート194の第1の入力に印加される。ナ
ンドゲート196は、インバータ166の出力及びノア
ゲート158の出力からの信号、及びREFCLK1−
SELECT信号を受信して出力信号をナンドゲート1
94の第2の入力に提供する。ナンドゲート194の第
3の入力はロック検出器およびフロート回路38からイ
ンバータ198によって反転されたRESET−FLO
AT信号を受信し、ナンドゲート194の第4の入力は
ナンドゲート200の出力信号を受信する。インバータ
202はノアゲート160の出力に接続された入力及び
ナンドゲート200の第1の入力及びトランジスタ20
4のドレインに接続された出力を有する。トランジスタ
204のゲートはCLK−B信号を受信するために接続
され、そのソースはインバータ206,208を介して
トランジスタ210のドレインに接続されている。トラ
ンジスタ210のゲートはCLK−A信号を受信するた
めに接続され、そのソースはインバータ212を介して
ナンドゲート200の第2の入力に接続されいる。ナン
ドゲート194の出力信号はRESET−FDET信号
である。
【0031】図8を参照すると、有効REFCLK1検
出器98の詳細が示され、CLK−A信号及びCLK−
B信号を受信するために接続された7ビットシフトレジ
スタ214を含んでいる。シフトレジスタ214の最上
位ビットが説明のために図示してあり、REFCLK1
−DIV信号を受信するために接続されたドレインを有
するトランジスタ216を含む。トランジスタ216の
ゲートはCLK−A信号を受信し、ソースはインバータ
218を介してトランジスタ220のドレインに接続さ
れ、また、トランジスタ220のゲートはCLK−B信
号を受信するように接続され、ソースはトランジスタ2
22のゲートに接続され、また、インバータ224を介
してトランジスタ226のゲートに接続されている。ト
ランジスタ222,226のドレインは、それぞれ抵抗
230,232を介してVDDのような正電位で動作す
る電源線236に接続されている。トランジスタ22
2,226のソースは接地電位で動作する電源線238
に接続されている。
【0032】シフトレジスタ214の最上位ビットはイ
ンバータ224の出力に提供される。シフトレジスタ2
14のビット0、ビット1、ビット2、ビット3、ビッ
ト4、ビット5はビット6と同様な構成をなしている。
シフトレジスタ214のビット6、ビット5、ビット4
の出力はナンドゲート240の入力及びノアゲート24
2の入力に接続されている。ナンドゲート240の出力
はインバータ244を介してトランジスタ246のドレ
インに接続され、トランジスタ246はREFCLK1
−DIV信号を受信するために接続されたゲート及びイ
ンバータ248を介してアンドゲート250の第1の入
力に接続されたソースを有する。また、インバータ24
8の出力はインバータ254及びトランジスタ256の
ドレイン−ソース導電パスを介してインバータ248の
入力に戻るように接続されている。トランジスタ246
のゲートはアンドゲート258の第1の入力に接続さ
れ、また、インバータ260を介してアンドゲート25
0の第2の入力及びトランジスタ262のゲートに接続
されている。ノアゲート242の出力はトランジスタ2
62のドレインに接続され、また、そのソースはインバ
ータ264を介してアンドゲート258の第2の入力に
接続されている。インバータ264の出力はインバータ
266及びトランジスタ268のドレイン−ソース導電
パスを介してインバータ264の入力に戻るよう接続さ
れている。トランジスタ256,268のゲートは電源
線236から高(high)信号を受信するように接続
されている。アンドゲート250,258の出力はノア
ゲート270の第1、第2の入力に接続され、ノアゲー
ト270の出力はナンドゲート272の第1の入力に印
加される。
【0033】ノアゲート274の第1、第2の入力は、
それぞれ、シフトレジスタ214の各ビット0−6の2
22,226のようなトランジスタのドレインに接続さ
れている。シフトレジスタ214のビット0−6が、R
EFCLK1−DIV信号に対し0にスタックした状態
(stuck−at−zero)もしくは1にスタック
した状態(stuck−at−one)を示すオール論
理0もしくはオール論理1で満たされたときには、ノア
ゲート274は論理0を発生する。ノアゲート274の
出力はナンドゲート272の第2の入力に接続され、ナ
ンドゲート272の出力はナンドゲート278の入力及
びトランジスタ280のドレインに接続され、トランジ
スタ280は、CLK−A信号を受信するよう接続され
たゲート及びインバータ282,284を介してREF
CLK1−ERROR信号を提供するよう接続されたソ
ースを含む。ナンドゲート278の第2の入力はクロッ
クセレクタ112からREFCLK1−SELECT信
号を受信してトランジスタ286及びインバータ288
を介してREFCLK1−FAIL信号を提供する。ま
た、トランジスタ286のゲートはCLK−A信号を受
信する。有効REFCLK2検出器102は有効REF
CLK1検出器98と同様な部品を含み、REFCLK
2クロック信号を監視する。
【0034】図1、図4−図10の回路およびブロック
図に図2、図3のフローチャートを関係づけるときに、
まずSYSTEM RESET信号を肯定することによ
って開始されるパワーオンリセット動作を考える。図7
に戻ると、REFCLK1−TIMER信号及びREF
CLK2−TIMER信号は最初は論理1であり、RE
FCLK1−FAIL信号及びREFCLK2−FAI
L信号が論理0であって、ノアゲート160の出力では
論理1となる。ナンドゲート154,164の出力は論
理1であり、ノアゲート168の出力に論理1を発生す
る。論理1のSYSTEM RESET信号によりノア
ゲート158,170,174の出力は論理0となる。
REFCLK1−ACTIVE信号及びREFCLK2
−ACTIVE信号は共に偽論理0であり、ノアゲート
176の出力に真のRC−CLK−ACTIVE信号を
発生する。RC−CLK−ACTIVE信号が肯定され
REFCLK1−ACTIVE信号及びREFCLK2
−ACTIVE信号がローであれば、図1のマルチプレ
クサ12は500kHzのRC−CLK入力クロック信
号をREFCLK信号として位相検出器16に通過さ
せ、PLL10それに追従させる。ループノード20の
電圧はREFCLK1クロック信号及びREFCLK2
クロック信号に必要な値に近い公称上の値に移動する。
また、RC−CLK−ACTIVE信号はマルチプレク
サ32を制御してM=48で分周されたVCO発振信号
を選択し、この結果、OSCOUTはRC−CLKクロ
ック信号から500kHzのREFCLKの近傍で動作
できるようになる。
【0035】図2のステップ54に進むと、ノアゲート
168の出力の論理1がノアゲート158の論理0状態
を維持してこの論理状態がCLK−A信号及びCLK−
B信号の制御のもとでRC−CLKクロック信号の1周
期の間トランジスタ178、インバータ180,18
2、及びトランジスタ184を通過するが、SYSTE
M RESET信号が不活性となって論理0となる。イ
ンバータ186の出力は真のREFCLK1−SELE
CT信号に対してハイを維持し、一方REFCLK2−
SELECT信号が偽で論理0となる。ノアゲート17
0はオール論理0を受けて、REFCLK1−ACTI
VE信号に対して真の論理1を発生し、RC−CLK−
ACTIVE信号に対して論理0を発生する。ノアゲー
ト168の出力が論理1であるので、REFCLK2−
ACTIVE信号は論理0を維持する。このように、冗
長クロックセレクタ14のデフォールト状態はマルチプ
レクサ12を介してREFCLK1クロック信号を活性
化してPLL10をそれにロックせしめることである。
【0036】クロックステータス回路190について
は、ナンドゲート192は、インバータ156の出力か
らの論理0、REFCLK2−SELECT信号の論理
0、及びノアゲート168の出力からの論理1を受信す
る。同様に、ナンドゲート196は、インバータ166
の出力及びノアゲート158の出力からの論理0、RE
FCLK1−SELECT信号の論理1を受信し、ナン
ドゲート200はインバータ202の出力から論理1及
びインバータ212の出力から論理0を受信する。RE
SET−FLOAT信号は論理0であり、インバータ1
98の出力は論理1である。このように、ナンドゲート
194の4つの入力はすべて論理1であり、RESET
−FDET信号は論理0である。
【0037】冗長クロックセレクタ14はREFCLK
1クロック信号及びREFCLK2クロック信号の健全
度(health)の監視を開始する。REFCLK1
クロック信号は図4の非重複クロック発生器90によっ
て同相クロック相及び相補クロック相に分離され、さら
に、分周器94によって分周されて50%デューティサ
イクルを有して64kHzで動作するREFCLK1−
DIV信号を発生する。同様に、REFCLK2クロッ
ク信号は非重複クロック発生器92によって同相クロッ
ク相及び相補クロック相に分離され、さらに、分周器1
00によって分周されて有効REFCLK2検出器10
2に印加されるREFCLK2−DIV信号を発生す
る。
【0038】図8に戻ると、REFCLK1−DIV信
号はRC発振器104からのCLK−A信号及びCLK
−B信号によってクロックされてシフトレジスタ214
のビット6に取込まれる。CLK−A信号の第1のハイ
状態はトランジスタ216をイネーブルして論理1のR
EFCLK1−DIV信号を通過させ、ここで、この信
号は反転させられて次の第1のCLK−B信号のハイ状
態の間でトランジスタ220を通過する。トランジスタ
224はそのゲートにおけるロー信号によってオフにさ
れ、トランジスタ226はインバータ224によってオ
ンにされる。トランジスタ226のドレインはノアゲー
ト274の第2の入力を電源線238の論理0に引下げ
る。64kHz(ハイ状態で7.8マイクロセカンド)
で動作するREFCLK1−DIV信号及び500kH
z−20%(2.5マイクロセカンドの周期)のローエ
ンドで動作するCLK−A信号及びCLK−B信号によ
り、シフトレジスタ214は最悪な場合に少なくとも3
つの論理1をREFCLK1−DIV信号のハイ状態の
間にその最上位ビットに取込む(clock in)。
シフトレジスタ214のビット5、ビット4はビット6
と同様に動作し、この結果RC−CLKクロック信号の
3つの周期の終端で論理1がナンドゲート240の入力
に出現する。
【0039】REFCLK1クロック信号が、所望の
4.096MHzで動作して、有効であるとすると、シ
フトレジスタ214のビット0−3は前回のREFCL
K−DIV信号のロー期間からインバータ224等の出
力に論理0を含むことになる。ビット0−3のトランジ
スタ222等は導通し、ノアゲート274の第1の入力
を論理0に引き下げる。このように、シフトレジスタ2
14のビット0−6間では、ノアゲート274の第1、
第2の入力は共に論理0であり、その出力は論理1であ
り、オール0(stuck−at−zero)もしくは
オール1(stuck−at−one)欠陥でないこと
を示している。
【0040】REFCLK1−DIV信号がハイのとき
には、インバータ260の出力の論理0がインバータ2
48の論理状態を延長して(holds off)ビッ
ト4−6にデータが埋まる時間を許容する。CLK−A
信号及びCLK−B信号の3つのサイクルの間に論理1
がビット6、ビット5、ビット4へシフトされ、ナンド
ゲート240の出力を論理0に駆動し、インバータ24
4の出力を論理1に駆動する。REFCLK1−DIV
信号のハイ状態はトランジスタ246をイネーブルし、
アンド(AND)ゲート258の第1の入力を論理1と
する。アンドゲート250の第1の入力はインバータ2
48の出力における論理0を受け、その第2の入力はイ
ンバータ260の出力から論理0を受け、それにより、
ノアゲート270の第1の入力に論理0を発生させる。
トランジスタ262はインバータ260の出力における
論理0によってディスエーブルされる。しかしながら、
REFCLK1クロック信号の前回の有効なロー状態が
インバータ264の出力に論理0を確立しており、これ
がフィードバックトランジスタ268によってロックさ
れている。アンドゲート258の入力における論理1及
び論理0は、アンドゲート250の出力における論理0
と共に、ナンドゲート272の第1の入力に論理1を発
生し、またナンドゲート278の第1の入力に論理0を
発生する。REFCLK1−SELECT信号は最初は
上述のSYSTEM RESET信号に続いて真の論理
1であり、ナンドゲート278の出力に論理1を発生す
る。CLK−A信号の次のハイ状態は、ナンドゲート2
72の出力の論理0をトランジスタ280を通過させ、
また、ナンドゲート278の出力の論理1をトランジス
タ286を通過させ、これにより、REFCLK1−E
RROR信号及びREFCLK1−FAIL信号を論理
0にし、有効なREFCLK1クロック信号を示すこと
なる。REFCLK1タイマ108はREFCLK1−
ERROR信号を反転し、論理1のREFCLK1−T
IMER信号を図7のナンドゲート154の第2の入力
に提供する。
【0041】REFCLK1−DIV信号が論理0に移
行すると、トランジスタ246を介する信号パスはディ
スエーブルされ、これにより、フィードバックトランジ
スタ256はインバータ248の入力におけるインバー
タ244の論理0状態およびアンドゲート250の第1
の入力におけるその相補的状態(論理1状態)をラッチ
する。インバータ248の論理0状態のためにアンドゲ
ート250の出力は論理0であるが、インバータ260
の出力は論理1となる。このように、REFCLK1−
DIV信号のハイ状態の有効性は論理0への遷移時にチ
ェックされ、この結果、インバータ248の中間論理状
態はシフトレジスタ214のビット4−6が所望のデー
タを含むまで無視される。
【0042】アンドゲート258の第2の入力における
論理0がインバータ264の論理状態を延長してビット
4−6が埋められる時間を与えるが、シフトレジスタ2
14のビット4−6はREFCLK1−DIV信号から
の論理0で満たされ始める。さらに3つのCLK−A信
号及びCLK−B信号のサイクルの後、論理0がビット
6、ビット5、ビット4の出力に出現し、ノアゲート2
42の出力を論理1に駆動する。REFCLK1−DI
V信号のロー状態はトランジスタ262をイネーブルし
てインバータ264の出力に論理0を提供し、一方、ア
ンドゲート258の第1の入力はREFCLK1−DI
V信号から論理0を受け、これにより、ノアゲート27
0の第2の入力に論理0を発生する。なお、REFCL
K1クロック信号の前回の有効なハイ状態はインバータ
248の出力に論理0を確立しており、これはトランジ
スタ246がディスエーブルされているのでフィードバ
ックトランジスタ256によって適切にロックされるこ
とに注意。アンドゲート250,258の出力における
論理0はナンドゲート272の第1の入力に論理1を発
生し、また、ナンドゲート278の第1の入力に論理0
を発生する。CLK−A信号の次のハイ状態はナンゲー
ト272の出力における論理0をトランジスタ280を
通過させ、ナンドゲート278の出力における論理1を
トランジスタ286を通過させ、これにより、REFC
LK1−ERROR信号及びREFCLK1−FAIL
信号を論理0にし、再び有効REFCLK1クロック信
号を示すことになる。
【0043】REFCLK1−DIV信号が論理1に移
行すると、トランジスタ262を介する信号パスはディ
スエーブルされ、これによりフィードバックトランジス
タ268はインバータ264の入力におけるノアゲート
242の論理1状態およびアンドゲート258の第2の
入力におけるその相補状態をラッチする。アンドゲート
258の出力は論理0であるが、アンドゲート258の
第1の入力は、インバータ264の論理0状態のため
に、論理1となる。このように、REFCLK1−DI
V信号のローの状態の有効性はその正方向遷移時におい
てチェックされる。
【0044】有効REFCLK2検出器102において
も同時に同様な処理が行なわれる。有効REFCLK2
検出器102における214のようなシフトレジスタが
REFCLK2−DIV信号からの少なくとも3つの論
理1とこれらに続く少なくとも3つの論理0をクロック
入力する限り、ナンドゲート272等の出力信号は論理
0に滞まる。しかしながら、REFCLK2−SELE
CT信号が論理0であるので、ナンドゲート278の出
力は論理1に保持され、これにより使用されていないR
EFCLK2クロック信号についてエラーが発生したと
きにREFCLK2−FAIL信号がクロックを切替え
ないようにする。
【0045】このように、正常な動作については、RE
FCLK1クロック信号(もしくはREFCLK2クロ
ック信号)はPLL10を駆動し、ループがロックされ
ていることを示す論理1のDETECT信号を発生す
る。DETECT信号の完全な議論は上述の関連特許出
願“位相ロックループのためのロック検出”に記載され
ている。簡単に述べると、REFCLK信号とOSCO
UT信号との位相差がTIMESLOTウィンドウ内に
ある限り、DETECT信号が維持される。
【0046】DETECT信号は図9に示すロック検出
器およびフロート回路38に印加される。シフトレジス
タ290は1/N分周回路30からDETECT信号及
びSAMPLE−CLOCK信号を受信して7つの論理
1のDETECT信号のシフト後にハイレベルのALL
−ONE(オール1)信号を提供する。これは位相ロッ
クで動作している場合である。ALL−ONE信号はフ
リップフロップ292のセット入力に印加され、また、
フリップフロップ292のリセット入力はオアゲート2
94の出力に接続され、オアゲート294はその第1、
第2の入力に印加されたRESET−FDET信号及び
RC−CLK−ACTIVE信号に応答する。フリップ
フロップ292のQ出力はアンドゲート296の第1の
入力に接続され、*Q出力はノアゲート298の第1の
入力に接続されている。ALL−ONE信号が論理1に
切替った後にフリップフロップ292のQ出力は正常な
動作状態に対して論理1となる。アンドゲート296の
出力はLOCK信号を提供し、ノアゲート298の出力
はFLOAT信号を提供する。RESET−FDET信
号もしくはRC−CLK−ACTIVE信号はフリップ
フロップ292をリセットでき、これにより、LOCK
信号及びFLOAT信号を論理0にセットする。
【0047】また、ロック検出器およびフロート回路3
8は7ビットのシフトレジスタ300を含み、瞬間的な
グリッチの後におけるREFCLKクロック信号におけ
る位相シフトを検出する。シフトレジスタ290、30
0は上述の図8のシフトレジスタ214と同様の構成を
なしている。DETECT信号はシフトレジスタ300
のリセット入力に印加され、シフレジスタ300のデー
タ入力は電源線236からの論理1を受信するように接
続されている。論理1のDETECT信号はシフトレジ
スタ300をオール0にリセットする。DETECT信
号が論理0のとき、CLK−A信号及びCLK−B信号
は論理0をシフトレジスタ300を介してRESET−
FLOAT信号としてその出力に現れるまでシフトし、
このRESET−FLOAT信号は図7のインバータ1
98を介してナンドゲート194の第4の入力に印加さ
れる。このように、万一REFCLK1クロックのグリ
ッチからDETECT信号がローレベルに低下したとき
には、シフトレジスタ300は論理1のクロック入力を
開始する。REFCLK1クロック信号がOSCOUT
信号に同相である正常な動作に戻ると、DETECT信
号は論理1に戻り、シフトレジスタ300をリセットし
て効果的にその計数を停止する。しかしながら、REF
CLK1が正常な動作に戻っても、OSCOUT信号と
同相でないときには、RESET−FLOAT信号はC
LK−A信号及びCLK−B信号の7周期で論理1とな
り、RESET−FDET信号を強制的に論理1にし、
論理0のFLOAT信号に対してフリップフロップ29
2の*Q出力をリセットする。これにより、チャージポ
ンプ18はループノード20を調整でき、PLL10に
対して位相ロックを再達成できる。
【0048】アンドゲート296,298の第2の入力
はDETECT信号を受信して図2のステップ62−6
4に従って急速な回復(quick recover
y)の機能を提供する。REFCLK1クロック信号に
ついて問題があれば、REFCLK信号とOSCOUT
信号との位相差がTIMESLOTウィンドウを超えて
いるのでDETECT信号は急速に論理0となり、これ
により、LOCK信号は強制的に論理0となり、FLO
AT信号は強制的に論理1となる。FLOAT信号はチ
ャージポンプ18に印加され、ループノード20の充放
電をディスエーブルする。
【0049】チャージポンプ18の一例は図10に示さ
れ、インバータ302を含んでいる。インバータ302
はアップ制御信号を受信する入力及びナンドゲート30
4の第1の入力に接続された出力を有する。ナンドゲー
ト304の出力信号はトランジスタ306のゲートに印
加され、トランジスタ306は電源線236に接続され
たソース及びループフィルタ22を充電するためにルー
プノード20に接続されたドレインを有する。位相検出
器16のダウン制御信号はインバータ308を介してナ
ンドゲート310の第1の入力に印加される。ナンドゲ
ート310の出力はインバータ314によって補数化さ
れ、かつ、トランジスタ316のゲートに印加される。
トランジスタ316のソースは電源線238に接続さ
れ、トランジスタ316のドレインはループノード20
に接続されてループフィルタ22を放電する。FLOA
T制御信号はインバータ322を介してナンドゲート3
04,310の第2の入力に印加される。
【0050】FLOAT信号が論理1のとき、ナンドゲ
ート304,310の出力は論理1であるのでアップ制
御信号及びダウン制御信号はディスエーブルされ、これ
により、トランジスタ306,316はディスエーブル
される。このように、FLOAT信号はアップ制御信号
及びダウン制御信号がループノード20の電圧が変化し
てループノード20はフローティング状態となることを
禁止する。あるいは、論理0のFLOAT信号はアップ
制御信号及びダウン制御信号の論理状態をナンドゲート
304,310を通過させ、これに応じてトランジスタ
306,316がループノード20を充電及び放電でき
るようにする。
【0051】図2に戻ると、クロックが急速に回復して
も、REFCLK1クロック信号がビート(beat)
をスキップしてREFCLK1チェックステップ60を
失敗した場合を考える。この場合、REFCLK信号と
OSCOUT信号との位相差はTIMESLOTウィン
ドウをDETECT信号がローレベルに降下するには充
分長い短期間の間だけ超えて延び、これにより、VCO
フロートステップ62及びREFCLK1迅速回復ステ
ップ64をトリガする。アンドゲート296の第2の入
力及びノアゲート298の第2の入力における論理0の
DETECT信号はLOCK信号を強制的にローレベル
にし、また、FLOAT信号を強制的に論理1にし、こ
れにより、ループノード20をフローティングにして定
常的にホールドする。また、DETECT信号はシフト
レジスタ300からリセットを除去してその計数シーケ
ンスを開始する。REFCLK1クロック信号が同相に
戻ると、DETECT信号は論理1に戻り、シフトレジ
スタ300をリセットすると共にRESET−FLOA
T信号を論理0のディスエーブル状態に維持する。LO
CK信号は論理1に戻り、また、FLOAT信号が除去
され、これにより、PLL10は動作し続けることが可
能となり、ここで、図2のステップ62−66における
急速回復手順に従ってそれが禁止される。
【0052】あるいは、REFCLK1クロック信号が
位相外れを回復したとき、チャージポンプ18がディス
エーブルされるのでDETECT信号は論理0に留ま
り、これにより、REFCLK信号とOSCOUT信号
との位相差はTIMESLOTウィンドウを超えて延び
続ける。RC−CLK信号の7周期の経過後、論理1の
RESET−FLOAT信号はシフトレジスタ300の
出力に出現し、ここで、この信号は図7のインバータ1
98によって論理0に補数化される。ナンドゲート19
4の出力は論理1となり、図9のオアゲート294を介
して戻り、フリップフロップ292のリセット入力に論
理1を発生する。フリップフロップ292のQ出力は論
理0にリセットし、*Q出力は論理1となり、こりによ
り、LOCK信号及びFLOAT信号の両方を強制的に
偽の論理0にする。これにより、チャージポンプ18は
VCO24を図2のステップ66、56に従ってREF
CLK1信号の新しい位相に調整する。
【0053】位相検出器16がREFCLK信号とOS
COUT信号との位相差をTIMESLOTウィンドウ
内に修正すると、DETECT信号は再び論理1とな
る。一旦、7つの論理1がSAMPLE−CLOCK信
号によってシフトレジスタ290にクロック入力される
と、ALL−ONE信号は論理1に切替り、フリップフ
ロップ292のQ出力及び*Q出力をそれぞれ、論理1
及び論理0にセットする。LOCK信号は再び真の論理
1となり、FLOAT信号は偽の論理0のままとなる。
REFCLK1チェックステップ60はREFCLK1
クロック信号を監視し続ける。
【0054】次に、REFCLK1クロック信号の周波
数があまりにも高めにドリフトしてREFCLK1チェ
ックステップ60が再び失敗した場合を想定する。前回
の失敗例の瞬間的グリッチは冗長的クロック信号はRE
FCLK1とREFCLK2との間の切替を招かない。
これは、より低い周波数(64KHz)のREFCLK
1−DIV信号が上述のものより長い期間の連続的な失
敗を必要とするからである。この例においては、無効の
REFCLK1クロック信号の周波数が高くなると、R
EFCLK信号とOSCOUT信号との位相差をTIM
ESLOTウィンドウを超えて拡張し、これにより、D
ETECT信号をローレベルに降下させる。PLL10
は上述のステップ62−66の急速回復手順を実行しよ
うとするが、FLOAT信号がチャージポンプ18をデ
ィスエーブルしているので、VCO24はより高い周波
数に調整できず、従って、DETECT信号は論理0に
維持される。
【0055】REFCLK1−DIV信号は無効のRE
FCLK1クロック信号のより高い周波数に追随し、こ
の結果、REFCLK1−DIV信号が論理0に遷移す
る前のREFCLK1−DIV信号のハイ状態の間に、
2つの論理1のみがシフトレジスタ214のビット5、
ビット6にシフト入力される。ナンドゲート240の入
力におけるシフトレジスタ214のビット6、ビット
5、ビット4からの“110”パターンはインバータ2
44の入力に論理1を発生し、また、インバータ248
の出力に論理1を発生し、この論理1はREFCLK1
−DIV信号がローレベルに切替ったときにトランジス
タ256によってラッチされる。REFCLK1−DI
V信号は論理0であり、トランジスタ246をオフに
し、インバータ260を介してトランジスタ262をオ
ンにする。インバータ260の出力の論理1はインバー
タ248の出力の論理1と組合せてアンドゲート250
の出力に論理1を発生し、また、ノアゲート270の出
力に論理0を発生する。ナンドゲート272の出力はハ
イとなり、ナンドゲート278の出力は論理0となる。
REFCLK1−ERROR信号及びREFCLK1−
FAIL信号は共に論理1となり、無効のREFCLK
1クロック信号を示すことになる。
【0056】従って、有効REFCLK1検出器98
(及び102)の無効クロック検出機構はREFCLK
1クロック信号の分周周波数が各々RC−CLKクロッ
ク信号の3つの周期の間ハイ状態及びロー状態に維持さ
れることを前提とする。RC−CLK信号の周波数はR
EFCLK1クロック信号及びREFCLK2クロック
信号の周波数に従って選択されなければならない。
【0057】REFCLK1タイマ108はREFCL
K1−TIMER信号に対して状態を論理0に迅速に変
化し、RC−CLKクロック信号の少なくとも7サイク
ルの間、その状態をホールドする。REFCLK1タイ
マ108はシフトレジスタ300と同様なシフトレジス
タ(図示せず)を含んでおり、ここで、入力信号は出力
が論理1に戻る前の7つのクロックサイクルの期間だけ
論理0にならなければならない。REFCLK1−FA
IL信号の後続の論理1障害(failure)状態は
REFCLK1タイマ108の論理1出力状態をリセッ
トし、7つのクロック計数を再開する。4MHzベース
クロック信号が64回分周されてREFCLK1−DI
V信号となっているので、REFCLK1クロック信号
の瞬時のグリッチはおそらくこの論理によって検出され
ないであろう。REFCLK1クロック信号の障害が回
復しREFCLK1−FAIL信号が論理0となってそ
こに保持されると、REFCLK1−TIMER信号は
論理0に戻りREFCLK1クロック信号が再び有効で
あることを表示する。さもなければ、REFCLK1ク
ロック信号が障害状態を持続すると、REFCLK1−
TIMER信号はその論理0状態を維持する。従って、
REFCLK1−TIMER及びREFCLK2−TI
MERは、各入力クロック信号がRC−CLKクロック
信号の少なくとも7つの周期だけ有効であったことを示
す最近の履歴状態の指示器である。
【0058】論理1のREFCLK1−FAIL信号は
ナンドゲート164の出力状態を論理0に変化させ、ま
た、インバータ166の出力状態を論理1にする。これ
はREFCLK2−TIMER信号の出力状態が論理1
である場合にのみ発生し、REFCLK2クロック信号
が少なくとも7つのRC−CLKのサイクルの間だけ有
効であり、従って、REFCLK2クロック信号が引継
ぐ状態にあることを示す。有効REFCLK2検出器1
02内のREFCLK2クロック信号のチェック及び真
のREFCLK2−FAIL信号及びREFCLK2−
ERROR信号の発生処理は図3のステップ70に従
う。ノアゲート168の出力は論理0に切替わり、ノア
ゲート158の出力に論理1を発生する。このように、
ノアゲート174はオール論理0を受けてREFCLK
2−ACTIVE信号を論理1にし、他方、ノアゲート
170はノアゲート158の出力から論理1を受けてR
EFCLK1−ACTIVE信号をディスエーブルす
る。マルチプレクサ12は図3のステップ72に従って
REFCLK2クロック信号に切替わる。さらに、ノア
ゲート158の出力の論理1はCLK−A信号及びCL
K−B信号の1サイクルの間トランジスタ178、イン
バータ180,182、トランジスタ184を通過す
る。インバータ186の出力は偽のREFCLK1−S
ELECT信号に対して論理0に切替わり、REFCL
K2−SELECT信号は真の論理1である。
【0059】上述のごとく、ナンドゲート194のすべ
ての4つの入力は論理1であり、RESET−FDET
信号は正常動作では論理0である。いったん、無効RE
FCLK1クロック信号を検出すると、ロック状態を取
除き、PLL10をREFCLK2クロック信号に再ロ
ックすることが必要である。インバータ166の出力は
REFCLK1−FAIL信号とともに論理1となり、
REFCLK1−FAIL信号はノアゲート158の出
力の論理1と結合し、また、REFCLK1−SELE
CT信号が状態変化する前のREFCLK1−SELE
CT信号からの論理1と結合する。ナンドゲート196
の出力の論理0は論理1のRESET−FDET信号を
発生して、図9のフリップフロップ292をリセット
し、LOCK信号を取除く。PLL10はREFCLK
2クロック信号への位相ロックを達成する。
【0060】他の障害シナリオは低周波数のREFCL
K1クロック信号に関係し、このREFCLK1クロッ
ク信号のハイ状態もしくはロー状態がRC−CLK信号
の7周期より大きい。REFCLK1クロック信号は1
維持(stuck−at−one)もしくは0維持(s
tuck−at−zero)(DC)になる得る。1維
持(stuck−at−one)障害に対しては、0へ
の遷移がないのでREFCLK1−DIV信号からの論
理1が図8のシフトレジスタ214のビット0−6にシ
フトし続ける。シフトレジスタのビット0−6のトラン
ジスタたとえば226はノアゲート274の第2の入力
を論理0に引下げる。トランジスタたとえば222が各
々オフであるので、ノアゲート274の第1の入力は抵
抗232を介してハイにされる。ノアゲート274の出
力は論理0となり、ナンドゲート272の出力を強制的
に論理1にし、また、ナンドゲート278の出力を強制
的に論理0にし、再び論理1のREFCLK1−ERR
OR信号及び論理1のREFCLK1−FAIL信号を
クロックセレクタ112に提供する。障害は上述のごと
く処理され、この結果、REFCLK2クロック信号に
切替わる。0維持(stuck−at−zero)のR
EFCLK1−DIV信号はノアゲート274の第1の
入力を222のようなトランジスタを介して論理0に引
下げることによってノアゲート274の出力に同じ論理
0を生成し、ノアゲート第274の第2の入力は抵抗2
32によってハイに引上げられる。低周波数検出の分解
能はシフトレジスタ214の幅を増大もしくは減少させ
ることによって調整できる。
【0061】技術者は、PLL10がREFCLK2ク
ロック信号で24MHz基準信号を出力26に顕著な妨
害なく提供している間に、REFCLK1クロック信号
についての問題をフロントパネル障害ライト(図示せ
ず)によって知らされるようにすることができる。RE
FCLK1クロック信号に修復がなされたとすると、R
EFCLK1−ERROR信号はローレベルとなり、R
EFCLK1−TIMER信号はRC−CLK信号の7
周期後に論理1に復帰する。さらに、REFCLK2ク
ロック信号が問題を起こし、あまりにも高い周波数にド
リフトし、REFCLK2チェックステップ76が失敗
したと仮定する。PLL10は上述のごとくステップ7
8−82の急速回復手順を実行しようとするが、FLO
AT信号がチャージポンプ18をディスエーブルしてい
るので、VCO24はより高い周波数に調整できず、D
ETECT信号は論理0に留まる。REFCLK2−D
IV信号は無効のREFCLK2クロック信号のより高
い周波数に追随し、REFCLK2−ERROR信号及
びREFCLK2−FAIL信号を共に論理1にして高
周波数のREFCLK1の障害で説明した場合と同様に
無効REFCLK2クロック信号を示すことになる。
【0062】REFCLK2タイマ110はREFCL
K2−TIMER信号に対して論理0に迅速に変化し、
RC−CLKクロック信号の少なくとも7つのサイクル
の間、その状態をホールドする。論理1のREFCLK
2−FAIL信号はナンドゲート154の出力状態を論
理0にし、また、インバータ156の出力状態を論理1
にする。これはREFCLK1−TIMER信号が論理
1の場合にのみ発生し、REFCLK1クロック信号が
少なくとも7つのRC−CLKサイクルの間だけ有効で
あり、従って、REFCLK1クロック信号が引継ぐ状
態にあることを示す。ノアゲート158の出力は論理0
となり、ノアゲート168の出力に論理1を発生する。
このように、ノアゲート170はオール論理0を受けて
REFCLK1−ACTIVE信号を論理1にし、他
方、ノアゲート174はノアゲート168の出力から論
理1を受けてREFCLK2−ACTIVE信号をディ
スエーブルする。これに応じてマルチプレクサ12はR
EFCLK1クロック信号に切替わる。さらに、ノアゲ
ート158の出力の論理0はCLK−A信号及びCLK
−B信号の1サイクルの間トランジスタ178、インバ
ータ180,182、トランジスタ184を通過する。
インバータ186の出力は真のREFCLK1−SEL
ECT信号に対して論理1となり、REFCLK2−S
ELECT信号は偽の論理0である。
【0063】無効REFCLK2クロック信号を検出す
ると、ロック状態を取除き、PLL10をREFCLK
1クロック信号に再びロックすることが必要である。イ
ンバータ156の出力の論理1はノアゲート168の出
力の論理1と結合し、また、REFCLK2−SELE
CT信号が変化する前のREFCLK2−SELECT
信号からの論理1と結合する。ナンドゲート192の出
力の論理0は論理1のRESET−FDET信号を発生
して図9のフリップフロップ292をリセットし、LO
CK信号を取除く。PLL10はREFCLK1クロッ
ク信号への位相ロックを再達成する。
【0064】REFCLK1信号及びREFCLK2信
号が共に無効であるありそうにない状況においては、R
EFCLK1−TIMER信号及びREFCLK2−T
IMER信号は共に論理0であり、ノアゲート160の
出力は論理1である。ノアゲート170,174の出力
は論理0となり、RC−CLK−ACTIVE信号は論
理1である。RC−CLKクロック信号はマルチプレク
サ12を介して供給され、図2のステップ52に従って
ループを駆動する。また、RC−CLK−ACTIVE
信号はフリップフロップ292をリセットし、LOCK
信号及びFLOAT信号を取除きPLL10をRC−C
LK信号に追随できるようにする。
【0065】入力クロック信号REFCLK1及び/ま
たはREFCLK2の1つが再び有効となると、ノアゲ
ート160の出力は論理0に復帰してナンドゲート20
0の第1の入力に論理1を発生し、この論理1はその第
2の入力の論理1と組合わせてナンドゲート194の第
4の入力に論理0を発生し、また、論理1のRESET
−FDET信号を発生する。これは再びフリップフロッ
プ292をリセットしてFLOAT信号が論理0である
ことを保証し、この結果、PLL10はREFCLK1
クロック信号もしくはREFCLK2クロック信号に対
して調整できる。また、ノアゲート160の出力の論理
0はどのクロックが回復したかに従ってREFCLK1
−ACTIVE信号もしくはREFCLK2−ACTI
VE信号を活性化し、これによって、PLL10は正常
な動作へ戻る。
【0066】
【発明の効果】従って、上に述べられたものは冗長入力
クロック信号の周波数を監視しかつ一方または他方が無
効になればそれらの間で相互に切換え、それによりPL
Lが1つの入力クロック信号の障害によっても正常な動
作を継続できるようにした新規な位相ロックループが提
供された。入力クロック信号の双方が障害または無効に
なった場合には、内部発振器が入力クロック信号の1つ
が回復するまでPLLを公称動作周波数に維持するか
ら、ループはその後も迅速に位相ロックを再確立するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】冗長入力クロックを有する位相クロックループ
を示す簡略ブロック図である。
【図2】冗長入力クロック間の切替方法を示すフローチ
ャートである。
【図3】冗長入力クロック間の切替方法を示すフローチ
ャートである。
【図4】図1の冗長クロックセレクタを示す簡略ブロッ
ク図である。
【図5】図4の非重複のクロック発生器を示す簡略ブロ
ック回路図である。
【図6】図4のRC発振回路を示す概略ブロック回路図
である。
【図7】図4の有効クロックセレクタを示す概略ブロッ
ク回路図である。
【図8】図4のクロック検出器を示す概略ブロック回路
図である。
【図9】図1のロック検出器およびフロート回路を示す
概略ブロック回路図である。
【図10】図1のチャージポンプ回路を示す概略ブロッ
ク回路図である。
【符号の説明】
10 位相ロックループ(PLL) 12 マルチプレクサ 14 冗長クロックセレクタ 16 位相検出器 18 チャージポンプ 20 ループノード 24 VCO 30 1/N分周回路 32 1/M分周回路 34 マルチプレクサ 36 位相監視器 38 ロック検出器およびフロート回路 90,92 非重複クロック発生器 94,100 1/64分周器 98 有効REFCLK1検出器 102 有効REFCLK2検出器 104 RC発振器 108 REFCLK1タイマ 110 REFCLK2タイマ 112 クロックセレクタ 150 非重複クロック発振器 214 シフトレジスタ
フロントページの続き (72)発明者 ディーン・ダブリュ・ミュエラー アメリカ合衆国オレゴン州97229、ポート ランド、ノースウエスト・ワンハンドレッ ドセブンティナインス・プレイス 3435

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相ロックループ(PLL)に印加され
    る冗長な第1および第2の入力クロック信号の間で選択
    を行なう方法であって、 前記第1の入力クロック信号の有効性をチェックし(5
    4−66)かつもし有効であれば前記PLLをそれにロ
    ックする段階、 前記第1の入力クロック信号が無効になれば前記第2の
    入力クロック信号に切換える段階(72)、そして前記
    第2の入力クロック信号をチェックし(76)かつもし
    有効であれば前記第2の入力クロック信号に前記PLL
    をロックする段階、 を具備することを特徴する位相ロックループに印加され
    る冗長な第1および第2の入力クロック信号の間で選択
    を行なう方法。
  2. 【請求項2】 第1のデジタル信号に応答して該第1の
    デジタル信号と実質的に同じ周波数および同相で動作す
    る第2のデジタル信号を発生するための位相ロックルー
    プ(PLL)であって、該位相ロックループは、 前記第1および第2の制御信号に応答してその第1およ
    び第2の入力にそれぞれ印加される第1および第2の入
    力クロック信号の間で選択を行ない出力に前記PLLの
    前記第1のデジタル信号を提供するための第1の手段
    (12)、そして前記第1および第2の入力クロック信
    号の有効性を監視しかつ前記第1の入力クロック信号が
    有効な場合に前記第1の制御信号をアクティベイトしか
    つ前記第1の入力クロック信号が無効である場合に前記
    第2の制御信号をアクティベイトする第2の手段(1
    4)、 を具備することを特徴とする位相ロックループ。
  3. 【請求項3】 位相ロックループ(PLL)であって、 第1および第2のデジタル入力信号の位相を比較しかつ
    あるループノードを充電および放電するために出力信号
    を発生するための第1の手段(16−18)、 前記第1の手段の前記出力信号を受信するよう結合され
    た入力を有しかつ前記第1の手段の前記出力信号により
    決定される周波数で動作する発振信号を提供するための
    電圧制御発振器(24)、 前記電圧制御発振器から前記発振信号を受信するよう結
    合された入力を有しかつその周波数を分割降下させて前
    記第1の手段に前記第2のデジタル入力信号として印加
    される第1の分割降下信号を提供するための第2の手段
    (30)、 前記第1および第2の制御信号に応答してその第1およ
    び第2の入力にそれぞれ印加される第1および第2の入
    力クロック信号の間で選択を行ない前記第1のデジタル
    入力信号を出力において前記第1の手段に提供するため
    の第1のマルチプレクサ回路(12)、そして前記第1
    および第2の入力クロック信号の有効性を監視しかつ前
    記第1の入力クロック信号が有効である場合に前記第1
    の制御信号をアクティベイトしかつ前記第1の入力クロ
    ック信号が無効である場合に前記第2の制御信号をアク
    ティベイトするための第3の手段(14)、 を具備することを特徴とする位相ロックループ。
JP4146463A 1991-05-28 1992-05-13 位相ロックループのための冗長クロック間の切換え回路および方法 Pending JPH05206846A (ja)

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