JPH05308354A - 同期クロック生成回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスタークロックと同期クロックの２系統の
クロック入力と、マスタークロックに同期したデータ入
力を有し、同期クロックに同期して入力データを処理す
る同期クロック生成回路に関し、マスタークロックと同
期クロックとの間に周波数ずれが生じた場合でも、デー
タ処理に際してのビットスリップが生じないようにする
ことを目的とする。 【構成】 カウンタによるカウント動作からマスターク
ロックに対する同期クロックの許容揺らぎ範囲を示す選
択信号を生成し、この選択信号によりその許容揺らぎ範
囲に同期クロックが入っているか否かにより、そのカウ
ンタのキャリー出力を選択するか入力される同期クロッ
クを選択してカウンタのロード信号とし、そのカウンタ
のキャリー出力に対応して同期クロックを再生する様に
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は同期クロック生成回路に
関し、特にマスタークロックと同期クロックの２系統の
クロック入力と、マスタークロックに同期したデータ入
力を有し、同期クロックに同期して入力データを処理す
る同期クロック生成回路に関するものである。

【０００２】近年、通信システムの利用の拡大に伴い、
通信の信頼性の向上が求められているが、このため、今
までの通信システム構築の際に仮定した前提条件の見直
しが同期クロックを生成する回路においても求められて
いる。

【０００３】

【従来の技術】図７は従来の同期クロック生成回路を示
しており、マスタークロックは例えば８MH_Z 高速クロッ
クであり、同期クロックは例えばデータ・フレームの先
頭を示すフレームパルスに相当するものであり、例えば
400H_Z クロックである。

【０００４】そして、このような同期クロックとマスタ
ークロックとがＭ進カウンタ部２に入力され、同期クロ
ックをロード信号としてマスタークロックが入力される
度にカウントアップされ、Ｍ進カウンタ部２の最大カウ
ント値においてキャリー出力が発生されると、これを以
て再生された同期クロックとし、この同期クロックによ
りデータ処理部５においてマスタークロックに同期した
データの処理を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の同期
クロック生成回路は、マスタークロックの周波数と同期
クロックの周波数は、これら２系統のクロックが同一の
クロックから生成されている場合には正確に一定の逓倍
関係になっていることを前提に構成されており、両系統
のクロック間に周波数の揺らぎやクロックの欠如等はな
いものと仮定されていた。

【０００６】しかしながら、システムの構築方法によっ
ては、前記の２系統のクロックが同一のクロックから生
成されていた場合でも、２系統のクロック間に周波数の
揺らぎやクロックの欠如等があり得るので、これにより
マスタークロックと同期クロックとの間に周波数ずれが
生じた場合には、Ｍ進カウンタ部２から出力されるキャ
リー出力は間隔が広くなったり狭くなったりすることと
なり、データ処理部で即座にビットスリップが生じてし
まうといった問題点を生じていた。また、同期クロック
において１周期だけ異常になった、例えば、クロックが
欠けたような場合も即座にビットスリップが生じてしま
うといった問題点を生じていた。

【０００７】そこで本発明は、マスタークロックと同期
クロックとの間に周波数ずれが生じた場合でも、データ
処理に際してのビットスリップが生じないようにした同
期クロック生成回路を実現することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る同期クロック生成回路は、図１に原理
的に示すように、同期クロックの入力を周波数が該同期
クロックのＭ倍のマスタークロックのタイミングで検出
して同期クロック検出信号を発生する同期クロック検出
部１、ロード信号を入力した時点から該マスタークロッ
クをクロックとしてカウントを行いキャリー出力を再生
同期クロックとして発生するＭ進カウンタ部２、該同期
クロック検出信号を受けた後、該Ｍ進カウンタ部２から
出力される所定カウント値に対応した許容揺らぎ範囲を
示す選択信号を出力する制御部３、該制御部３からの該
選択信号による該許容揺らぎ範囲に該同期クロックが入
っているときには該キャリー出力をロード信号として該
Ｍ進カウンタ部２に与え、該許容揺らぎ範囲に該同期ク
ロックが入っていないときには該同期クロックをロード
信号として該Ｍ進カウンタ部２に与えるロード信号選択
部４、及び、該マスタークロックに同期したデータを該
再生同期クロックに同期して処理するデータ処理部５、
を備えている。

【０００９】また本発明では、該ロード信号選択部４
が、入力された該同期クロックが該選択信号の該許容揺
らぎ範囲内であると所定回数続けて判定した場合には該
Ｍ進カウンタ部２のキャリー出力を該ロード信号として
選択して同期クロック保護状態とし、該同期クロックが
該許容揺らぎ範囲外であると所定回数続けて判定した場
合には該同期クロック保護状態を解除して該同期クロッ
クを該ロード信号として選択するものとすることができ
る。

【００１０】

【作用】図１に示す本発明に係る同期クロック生成回路
の動作においては、同期クロックが入力される前はデー
タ処理部５における動作は行われないが、同期クロック
が入力されると、同期クロック検出部１はその同期クロ
ックをマスタークロックのタイミングで検出し同期クロ
ック検出信号として制御部３に与える。

【００１１】この同期クロック検出信号を受けた制御部
３は、最初は同期クロックを選択する為の選択信号をロ
ード信号選択部４に与え、これによりロード信号選択部
４からＭ進カウンタ部２に与えられるロード信号として
は、同期クロックが与えられ、このＭ進カウンタ部２は
マスタークロックのタイミングでカウントを行う。

【００１２】このＭ進カウンタ部２のカウント動作が最
大値Ｍまで進むと、キャリー出力が発生されるが、その
間、Ｍ進カウンタ部２から制御部３にカウント値が与え
られ、そのカウント値の中で、同期クロックに対する所
定の揺らぎ範囲を規定する為の上記の選択信号を制御部
３が発生してロード信号選択部４に与える。

【００１３】この選択信号が制御部３からロード信号選
択部４に与えられると、ロード信号選択部４では、上記
の所定揺らぎ範囲と同期クロックとを比較し、この所定
の揺らぎ範囲に同期クロックが入っている時には、Ｍ進
カウンタ部２のキャリー出力を選択する様にし、逆にそ
の所定揺らぎ範囲に同期クロックが入っていない時には
同期クロックをロード信号として選択する。

【００１４】従って、Ｍ進カウンタ部２は、同期クロッ
クが所定の揺らぎ範囲内に入っている時には、そのキャ
リー出力を一定の周期で再生された同期クロックとして
出力し、データ処理部５に与える事によりマスタクロッ
クに同期したデータをこのキャリー出力による同期クロ
ックで処理する事が出来る。

【００１５】また、上記の所定の揺らぎ範囲内に同期ク
ロックが入らなかった時には、同期クロックがロード信
号としてＭ進カウンタ部２に与えられる事となるので、
この時点より新たにカウント動作が行われ、新たにキャ
リー出力が発生される事により新たに再生された同期ク
ロックとしてデータ処理部５に与えられデータ処理が行
われる。

【００１６】この様にして同期クロックとマスタークロ
ックとが所定の揺らぎ範囲内の周波数を保持している時
には、常に一定周期のキャリー出力による再生同期クロ
ックが発生されてデータ処理に用いられ、同期クロック
とマスタークロックとの周波数の関係が所定の揺らぎ範
囲を越えてずれた時には再びその同期クロックに合わせ
て同期クロックを再生し、これによりデータ処理を行う
ので、同期クロックとマスタークロックとの間の所定の
周波数揺らぎ範囲内ではデータ処理部５でのビットスリ
ップの発生を防止する事が出来る。

【００１７】

【実施例】図２は、本発明に係る同期クロック生成回路
の実施例を示したもので、この実施例では、図１に示し
た同期クロック検出部１としてＪ−Ｋフリップフロップ
を用い、Ｍ進カウンタ部２がカウンタ２１とこのカウン
タ２１のキャリー出力Ｃ０をデータ入力とするＤ−フリ
ップフロップ２２とで構成されている。

【００１８】また、制御部３は、Ｊ−Ｋフリップフロッ
プ１の反転出力端子に一方の入力端子が接続されたＡＮ
Ｄゲート３１とこのＡＮＤゲート３１の出力をデータ入
力とし、マスタークロックによりラッチして選択信号を
発生するＤ−フリップフロップ３２と、カウンタ２１の
カウント出力Ｑ０〜Ｑｎを入力して所定のウィンドウパ
ルスを発生しＡＮＤゲート３１の他方の端子に入力する
デコーダ３３とで構成されている。更に、ロード信号選
択部４はＤ−フリップフロップ３２からの選択信号を選
択端子ＳＥＬに入力し、同期クロックを入力端子Ｂに入
力すると共にカウンタ２１のキャリー出力Ｃ０を入力端
子Ａに入力してその出力端子Ｙからロード信号をカウン
タ２１のロード端子ＬＤに与えるセレクタ４で構成され
ている。更に、データ処理部５は、Ｄ−フリップフロッ
プ２２の出力信号によりデータ処理を行う様になってい
る。

【００１９】次に、この実施例の動作例を図３〜図６に
示した動作タイムチャートを参照して以下に説明する。
尚、図２に示した符号〜で示される信号は図３〜図
６に示した信号〜に対応している。

【００２０】図３は初めて同期クロックが来た場合のタ
イムチャートを示しており、同期クロックがＪ−Ｋフ
リップフロップ１に入力される前はこのＪ−Ｋフリープ
フロップ１の出力信号はＨレベル（Ｊ−Ｋフリープフ
ロップ１は負論理である為、セット状態はＬレベルとな
りリセット状態はＨレベルとなる）となっており、従っ
て同じく負論理となっているＡＮＤゲート３１はディス
エーブルとなり、デコーダ３３からのウインドウパルス
は制御部３に入力させない様にしている。

【００２１】この後、同期クロックが入力すると、Ｊ
−Ｋフリップフロップ１はセットされてＬレベルとな
り、その出力信号は同期クロック検出信号となってＡ
ＮＤゲート３１に与えられる為、このＡＮＤゲート３１
はイネーブル状態となり、デコーダ３３からのウィンド
ウパルスを制御部３のＤ−フリップフロップ３２に与
えられる。

【００２２】尚、このウィンドウパルスの正規の形
は、図示の様にカウンタ２１がキャリー出力を発生する
時点を境にして５つのカウント値を「窓」とする様にな
っており、最初の時点では、同期クロックがカウンタ
２１にロードされた時点から２つのカウント値だけＨレ
ベルになるウィンドウパルスがＡＮＤゲート３１に与
えられている。従って、このＡＮＤゲート３１から出力
されるウィンドウパルスはＤ−フリップフロップ３２
でラッチされる事により図示の様な選択信号がセレク
タ４に与えられる事となる。

【００２３】選択信号がセレクタ４に与えられた時、
そのレベルがＨレベルの時には同期クロックが選択さ
れ、Ｌレベルの時にはカウンタ２１のキャリー出力が
選択されるので、最初の同期クロックが入力された時
にはこの選択信号がＬレベル状態にある範囲内に同期
クロックは存在しないが、この時点ではカウンタ２１
の出力ＣＯからのキャリー出力がまだ発生していない
ので同期クロックによりカウンタ２１はカウントを続
け、カウント値がＭになった時点でキャリー出力が発
生される事となる。

【００２４】このキャリー出力が発生される時点の前
後５つのカウント値が上述の如くデコーダ３３から出力
されるウィンドウパルスになっており、同期クロック
がＪ−Ｋフリップフロップ１に入力されて同期クロッ
ク検出信号がＬレベルになった後は、Ｄ−フリップフ
ロップ３２でラッチする事によりウィンドウパルス
は、マスタークロックの一周期分だけ遅れて且つ反転
された形で選択信号としてセレクタ４に与えられる。

【００２５】図４は、正常な同期クロックが来た場合の
タイムチャートを示しており、これは図３の右側部分に
おいて既に出現された状態と同じであるが、この図４に
示す如く選択信号がＬレベルの時キャリー出力を選
択し、Ｈレベルの時同期クロックを選択する様になっ
ている為、図示の様な正常な場合においてはキャリー出
力がセレクタ４より出力されてカウンタ２１のロード
端子ＬＤに入力され、そのカウント値Ｑ０〜Ｑｎがデコ
ーダ３３に与えられ、デコーダ３３からのウィンドウパ
ルスがＡＮＤゲート３１及びＤ−フリップフロップ３
２を経て選択信号となるループを繰り返す事により、
カウンタ２１のロード端子ＬＤに与えられるロード信号
は絶えずキャリー出力となり、カウンタ２１のキャリ
ー出力端子Ｃ０から発生されるキャリー出力は同一周
期でＤ−フリップフロップ２２に与えられ、再生された
同期クロックとしてデータ処理部５に与えられる事と
なる。

【００２６】図４に示した同期クロックは常にマスター
クロックと一定の関係で入力される正常なものである
が、図５に示す様な同期クロックの場合にはマスターク
ロックとの関係がずれた形で入力されている。

【００２７】但し、このような図５に示された場合にお
いても選択信号がＬレベルにある間に同期クロック
が存在しているので、セレクタ４は同期クロックでな
くキャリー出力を選択し続けるので、図４の場合と同
様にキャリー出力に基づいて再生された同期クロック
によりデータ処理部５でデータ処理が行われる事とな
る。

【００２８】即ち、図３の右側及び図４並びに図５の場
合は、いずれも選択信号がＬレベルにある範囲、即ち
マスタークロックに対する同期クロックの許容揺ら
ぎ範囲内に存在する事となり、若干の周波数のずれはあ
っても正常な同期クロックとして見做し一定の周期を有
する再生同期クロックによるデータ処理を行うことと
なる。

【００２９】一方、図６に示す様な場合においては、選
択信号がＬレベル、即ち許容揺らぎ範囲内に同期クロ
ックが存在しない様な場合（図６の右側部分）には、
選択信号７がＨレベルにある時に同期クロックが入力
されるので、セレクタ４の出力端子Ｙからは同期クロッ
クが出力され、ロード信号としてカウンタ２１の端子
ＬＤに入力され、この時点より再びカウントが行われる
事となる。その後は、図３に示した場合と同様の動作が
行われる。

【００３０】即ち、選択信号で示されるウィンドウの
範囲外の以上な同期クロックが入力された時には今まで
再生していた同期クロックを一旦廃止し、新たに同期ク
ロックを作り直す様にしている。

【００３１】尚、上記の実施例では、選択信号がＬレ
ベルにある時にはキャリー出力を選択し、Ｈレベルに
ある時には同期クロックを自動的に選択する事により
間接的に選択信号のＬレベルによって規定される許容
揺らぎ範囲に同期クロックが存在しているか否かを判
定した形になっているが、場合によっては、入力された
同期クロックのクロックが欠けたり或いはノイズ等で
同期クロックにヒゲが乗ったりすることがあるので、こ
の様な同期クロックと選択信号によるウィンドウと
の関係を即座に判断せずに一定の前方保護及び後方保護
を付加する事が望ましい。

【００３２】その為には、セレクタ４において入力され
た同期クロックが選択信号のウィンドウ内であると例
えばＪ回続けて判定した場合には、キャリー出力を選
択して同期クロック保護状態とし、この様な同期クロッ
ク保護状態において同期クロックが選択信号による
許容揺らぎ範囲外である事が例えばＫ回続けて判定した
場合には、上記の同期クロック保護状態を解除してキャ
リー出力でなく同期クロックを選択してロード信号
としてカウンター２１に与える様にしても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上の様に本発明に係る同期クロック生
成回路によれば、カウンタによるカウント動作からマス
タークロックに対する同期クロックの許容揺らぎ範囲を
示す選択信号を生成し、この選択信号によりその許容揺
らぎ範囲に同期クロックが入っているか否かにより、そ
のカウンタのキャリー出力を選択するか入力される同期
クロックを選択してカウンタのロード信号とし、そのカ
ウンタのキャリー出力に対応して同期クロックを再生す
る様に構成したので、マスタークロックと同期クロック
との間でジッターがあったり、あるいは同期クロックに
欠如等があっても、ジッター量を正確に見積もってその
ジッター量に応じたウィンドウを設けたり或いは同期ク
ロックが連続して欠如したりする回数を正確に見積もっ
てその回数に応じた保護段数を設けたりすることで、デ
ータ処理部におけるビットスリップが無くなり、装置の
動作の安定化に大いに寄与することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る同期クロック生成回路の構成を原
理的に示したブロック図である。

【図２】本発明に係る同期クロック生成回路の実施例を
示したブロック図である。

【図３】本発明に係る同期クロック生成回路の実施例に
おいて初めて同期クロックが来たときの動作を示したタ
イムチャート図である。

【図４】本発明に係る同期クロック生成回路の実施例に
おいて正常な同期クロックが来た時の動作を示すタイム
チャート図である。

【図５】本発明に係る同期クロック生成回路の実施例に
おいて異常な同期クロック（ウィンドウ内）が来た時の
動作を示すタイムチャート図である。

【図６】本発明に係る同期クロック生成回路の実施例に
おいて異常な同期クロック（ウィンドウ外）が来た時の
動作を示すタイムチャート図である。

【図７】従来例を示したブロック図である。

【符号の説明】

１ 同期クロック検出部 ２ Ｍ進カウンター部 ３ 制御部 ４ ロード信号選択部 ５ データ処理部 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期クロックの入力を周波数が該同期ク
   ロックのＭ倍のマスタークロックのタイミングで検出し
   て同期クロック検出信号を発生する同期クロック検出部
   (1) 、 ロード信号を入力した時点から該マスタークロックをク
   ロックとしてカウントを行いキャリー出力を再生同期ク
   ロックとして発生するＭ進カウンタ部(2) 、 該同期クロック検出信号を受けた後、該Ｍ進カウンタ部
   (2) から出力される所定カウント値に対応した許容揺ら
   ぎ範囲を示す選択信号を出力する制御部(3) 、 該制御部(3) からの該選択信号による該許容揺らぎ範囲
   に該同期クロックが入っているときには該キャリー出力
   をロード信号として該Ｍ進カウンタ部(2) に与え、該許
   容揺らぎ範囲に該同期クロックが入っていないときには
   該同期クロックをロード信号として該Ｍ進カウンタ部
   (2) に与えるロード信号選択部(4) 、及び、 該マスタークロックに同期したデータを該再生同期クロ
   ックに同期して処理するデータ処理部(5) 、 を備えたことを特徴とする同期クロック生成回路。
2. 【請求項２】 該ロード信号選択部(4) が、入力された
   該同期クロックが該選択信号の該許容揺らぎ範囲内であ
   ると所定回数続けて判定した場合には該Ｍ進カウンタ部
   (2) のキャリー出力を該ロード信号として選択して同期
   クロック保護状態とし、該同期クロックが該許容揺らぎ
   範囲外であると所定回数続けて判定した場合には該同期
   クロック保護状態を解除して該同期クロックを該ロード
   信号として選択することを特徴とした請求項１に記載の
   同期クロック生成回路。