JPH0575448A - Dpll装置 - Google Patents

Dpll装置

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JPH0575448A
JPH0575448A JP3261420A JP26142091A JPH0575448A JP H0575448 A JPH0575448 A JP H0575448A JP 3261420 A JP3261420 A JP 3261420A JP 26142091 A JP26142091 A JP 26142091A JP H0575448 A JPH0575448 A JP H0575448A
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JP
Japan
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signal
phase
frequency
output
generating means
Prior art date
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Pending
Application number
JP3261420A
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English (en)
Inventor
Seiichiro Satomura
誠一郎 里村
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication of JPH0575448A publication Critical patent/JPH0575448A/ja
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 急激な周波数シフトや位相シフトの発生を防
止し、装置の性能向上を図る。 【構成】 入力信号の周波数よりも高い周波数の信号を
出力する第1基準信号発生手段と、入力信号の周波数よ
りも低い周波数の信号を出力する第2基準信号発生手段
と、該第1及び第2基準信号発生手段の出力信号の位相
差を検出する検出手段とを備え、第1,第2基準信号発
生手段の出力信号の位相差が略最小になった時点におい
て、前記入力信号に対する位相差を検出し、その結果に
従って第1及び第2基準信号発生手段のいずれかの出力
信号を選択出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報記録再生装置の信
号再生系などに使用されるPLL(Phase Loc
ked Loop)装置に関し、特に全ての回路をデジ
タル化したデジタルPLL装置(以下、DPLLとい
う)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】このデジタル化したDPLLは、従来の
アナログのPLLに比較して次のような利点がある。 (1)VCOを用いないので、温度、電圧の変動に対し
て安定している。 (2)中心周波数、帯域幅を正確に設定でき、また、こ
れらをマイクロプロセッサなど外部から設定することも
できる。 (3)IC化による小型化、低価格化が容易である。 (4)調整を簡単化できる。
【0003】しかしながら、PLLをデジタル化する場
合、最も技術的に難しいのは、VCO(Voltage
Controlled Osillator)をどう
やってデジタル化するかというところにある。これに
は、次の2つの方法がある。 (1)固定周波数発振器を基本として、この出力信号の
パルスの付加あるいは削除を行う。 (2)異なる周波数の2つの発振器を切換える。
【0004】図13は上記(1)項のDPLLの一例を
示したブロックで、50は位相比較器、51はアップダ
ウンカウンタ、53は発振器、54は発振器53の出力
信号にパルス付加またはパルス削除を行うためのパルス
付加、削除回路、55は分周器である。また、図14は
上記(2)項のDPLLを使用したFSK(Frequ
ency Shift Keying)復調器の一例を
示したブロック図である。図14において、56は位相
比較器、57はローパスフィルタ、58は波形整形回
路、59及び60は異なる2つの周波数の信号fH ,f
L を発生する発振器である。また、61は位相比較器5
6からの選択信号により発振器59,60を切換える選
択ゲート回路、62は分周器である。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、図
13のDPLLでは、発振器53の基本周波数信号に対
してパルスの付加やパルスの削除を行う際に、急激な周
波数のシフトや位相シフトが発生する。また、図14の
復調器にあっても、2つの発振器59,60の周波数を
切換える際に、急激な位相シフトが生じる。このような
急激な周波数シフトや位相シフトは、平均周波数誤差、
平均位相誤差を増大させる原因となる。図13及び図1
4のDPLLにおいて、周波数シフトや位相シフトを軽
減するためには分周器の分周比を大きくすればよい。分
周比を大きくすれば、それに反比例して周波数シフト
量、位相シフト量は小さくなり、平均周波数誤差、平均
位相誤差を小さくすることができる。しかし、そのため
には発振器の周波数を高くする必要があり、またそれに
伴って回路の動作周波数を高くしなくてはならない。こ
のようなことから従来は高い周波数にはDPLLは不向
きであると言われていた。
【0006】図15は図14に示したDPLLの位相比
較器のj信号のi信号に対する位相誤差を示した図であ
る。図中、右上りの線Aは発振器59の位相、右下りの
線Bは発振器60の位相である。また、t1 〜t4 は周
波数を切換える選択信号の切換えタイミングを示す。図
14のDPLLでは、位相比較器56の働きにより、位
相がプラス側のときは右上りの線Aを選択し、マイナス
側の右下りの線Bを選択する。結果として、j信号のi
信号に対する位相誤差は、0付近で振動し、その振幅は
分周器62の分周比nを大きくするほど小さくなる。図
15ではt1 ,t2 で急激な位相シフトが発生している
ことがわかる。また、図16は図15の半分の周期で位
相比較と周波数選択を行ったときの位相誤差を示した図
で、前記と同様に右上りの線Aは発振器59の位相、右
下りの線Bは発振器60の位相である。図16ではt2
で急激な位相シフトが発生していることがわかる。
【0007】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、その目的は急激な位相シフトや周
波数シフトの発生を防止し、性能が著しく向上したDP
LL装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、入力信
号の周波数よりも高い周波数の信号を出力する第1基準
信号発生手段と、入力信号の周波数よりも低い周波数の
信号を出力する第2基準信号発生手段と、該第1及び第
2基準信号発生手段の出力信号の位相差を検出する検出
手段とを備え、第1,第2基準信号発生手段の出力信号
の位相差が略最小になった時点において、前記入力信号
に対する位相差を検出し、その結果に従って第1,第2
基準信号発生手段のいずれかの出力信号を選択出力する
ことを特徴とするDPLL装置によって達成される。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。図1は本発明のDPLL装置の一
実施例を示したブロック図である。図1において、1a
及び1bは互いに異なる周波数の信号を発生する発振器
である。発振器1aは周波数fL の信号を発生し、発振
器1bはそれよりも高い周波数fH の信号を発生する。
2はこのfL ,fH の信号を選択信号によって選択する
マルチプレクサ、3は分周比nの分周器、4は入力信号
と分周器3の出力信号の位相を比較するための位相比較
回路である。この位相比較回路4としては、例えば図2
に示すような回路が使用することができる。図2の位相
比較回路では、±2πの範囲内で位相を比較することが
できる。また、位相比較回路4の最も簡単な例を図3に
示す。図3の回路を使用する場合、分周器3の出力のデ
ューティーが50%であることが必要である。なおこの
回路では±πの範囲内で位相を比較することができる。
更に、5はラッチ、6は上記fL ,fH の信号の位相の
一致を検出する位相一致検出回路であり、この位相一致
検出回路6によってfL とfH の位相差が最も小さくな
ったときに、位相比較回路4の出力がラッチ5でラッチ
される。図4にこの位相一致検出回路6の最も簡単な構
成例を示している。
【0010】次に、本実施例の動作を説明する。図5は
図1の実施例の各部の信号波形を示した図で、図5
(a)は入力信号S1、図5(b)は発振器1の出力信
号であるfL の信号、図5(c)は発振器2の出力信号
であるfH の信号である。発振器1のfL の周波数は入
力信号の周波数よりも小さく、発振器2のfH の周波数
よりも大きく設定されている。この場合、fL ,fH
周波数の丁度中間に入力信号の周波数が位置するように
設定することが望ましい。図5(d)は位相一致検出回
路6の出力信号S4であり、fH の位相がfL の位相を
追い抜く時点、つまり図中に矢印で示す時点でハイレベ
ルに立上る。即ち、矢印の時点がfL とfH の位相差が
最も小さくなる時点である。こうして位相一致検出回路
6は、位相差が最も小さくなる時点を検出し、ラッチ5
に位相一致信号S4を出力する。ラッチ5ではこの信号
により矢印の時点で位相比較回路4の出力をラッチし、
マルチプレクサ2はそのラッチ信号(選択信号)S5に
よって図5(e)に示すようにfL とfH のいずれかの
信号を選択出力する。マルチプレクサ3で選択された信
号は分周器3で分周され、図5(f)に示すように出力
クロックS2として出力される。なお、図5では簡単の
ために分周器3の分周比nを1としている。
【0011】図6は図1の実施例の入力信号に対するf
H 、fL 及び出力クロックS2の位相誤差を示した図で
ある。図中右上りの線Aは、入力信号に対するfH の位
相誤差、右下りの線Bは入力信号に対するfL の位相誤
差、太線で示す線Cは入力信号に対する出力クロックS
2の位相誤差である。また、t1 ,t2 ,t3 ,t4
マルチプレクサ2が信号を切換えるタイミングを示し、
これは図5の矢印の時点に相当する。図6から明らかな
ように、図15,図16で説明したような急激な位相シ
フトは皆無となり、また全体の平均位相誤差も従来に比
べて小さくなっていることがわかる。
【0012】図7は本発明のDPLL装置を情報再生装
置の同期クロック発生器として用いたときの構成例を示
したブロック図である。なお、この同期クロック発生器
はデータセパレータあるいはデータシンクロナイザとも
呼ばれる。図7の入力信号としては、情報が記録された
ディスク,テープ,カードなどから再生された信号、あ
るいはシリアルでデジタル通信された信号である。ま
た、7は入力信号にパルスが入力されたときのみ分周器
3の出力S6を位相比較器4に出力するパルスゲートで
ある。このパルスゲート7の回路例を図8に示す。ま
た、8は位相比較回路4に入力される2つの信号S6と
S7の信号の位相差を補正するためのディレイ回路であ
る。なお、図7において、9はモノマルチバイブレー
タ、10はラッチである。このようにDPLL装置を情
報再生装置の同期クロック発生器として使用した場合、
従来のような激しい位相シフトは発生しないので、周波
数誤差や位相誤差が増大することはなく、装置の性能を
向上することができる。また、位相誤差が小さくなるた
め、動作周波数を高くする必要がなくなり、低い周波数
での使用が可能である。
【0013】図9は図1あるいは図7に示した位相比較
回路4の改良例を示したブロック図である。この回路は
1クロック毎に2つの入力信号a,bの位相差を判定
し、その判定結果によりアップあるいはダウンのいずれ
かのパルスを出力する位相比較回路11を備えている。
このアップ,ダウンパルスはアップダウンカウンタ12
へ出力されるが、アップダウンカウンタ12は積分効果
を有するため、アナログPLLにおけるループフィルタ
の役割を果たす。
【0014】図11は本発明の他の実施例を示したブロ
ック図である。図1の実施例は2つの固定した周波数の
発振器を用いたが、本実施例は発振器13a,13b…
13mとして示すように3つ以上の発振器を設け、これ
をマルチプレクサ14で切換えるようにした例である。
この実施例によれば、コントローラによってレンジを切
換えることによって、より広い周波数範囲をカバーする
ことができる。また、図12に示すように2つあるいは
3つ以上のシンセサイザを切換えることによっても、図
11の例のように多数の発振器を用いるのと同じ効果を
得ることができる。なお、図12では2つのシンセサイ
ザ15a,15bをコントローラによって切換える例を
示している。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、次の効果
がある。 (1)従来のDPLLの課題であった急激な周波数シフ
トや位相シフトの発生を完全に防止することができる。 (2)従来に比べ平均位相誤差を小さくでき、これによ
って従来は出力信号の周波数よりもずっと高い周波数の
基準クロックで動作させなければならなかったが本発明
はその1/2以下の周波数で動作させることができる。 (3)クロックの欠落や余分なクロックの発生を防止す
ることができる。 (4)以上により、前述したDPLLの4つの利点を享
受することができる。また、従来は使えなかった高速転
送レートの情報再生装置においても、DPLLを使用す
ることができ、装置の性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のDPLL装置の一実施例を示したブロ
ック図である。
【図2】図1の実施例の位相比較回路の一例を示した回
路図である。
【図3】その位相比較回路の他の例を示した回路図であ
る。
【図4】図1の実施例の位相一致検出回路の一例を示し
た回路図である。
【図5】図1の実施例の各部の信号波形を示したタイム
チャートである。
【図6】図1の実施例の位相誤差を示した特性図であ
る。
【図7】本発明のDPLL装置を情報再生装置の同期ク
ロック発生器に使用したときの構成例を示したブロック
図である。
【図8】図7の同期クロック発生器のパルスゲートの一
例を示した回路図である。
【図9】図1の実施例の位相比較回路の更に改良例を示
したブロック図である。
【図10】図9の位相比較回路4内に設けられた位相比
較回路11を更に詳細に示した回路図である。
【図11】本発明の他の実施例を示したブロック図であ
る。
【図12】本発明の更に他の実施例を示したブロック図
である。
【図13】従来のパルス付加、パルス削除を行う方式の
DPLLを示したブロック図である。
【図14】従来の周波数を切換える方式のDPLLを使
用したFSK復調器を示したブロック図である。
【図15】図14のDPLLの位相誤差の変化を示した
特性図である。
【図16】図15の半分の周期で位相比較及び選択を行
ったときの位相誤差の変化を示した特性図である。
【符号の説明】
1a,1b 発振器 2 マルチプレクサ 3 分周器 4 位相比較回路 5 ラッチ 6 位相一致検出回路 13a〜13m 発振器 15a,15b シンセサイザ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号の周波数よりも高い周波数の信
    号を出力する第1基準信号発生手段と、入力信号の周波
    数よりも低い周波数の信号を出力する第2基準信号発生
    手段と、該第1及び第2基準信号発生手段の出力信号の
    位相差を検出する検出手段とを備え、第1,第2基準信
    号発生手段の出力信号の位相差が略最小になった時点に
    おいて、前記入力信号に対する位相差を検出し、その結
    果に従って第1,第2基準信号発生手段のいずれかの出
    力信号を選択出力することを特徴とするDPLL装置。
  2. 【請求項2】 前記第1,第2基準信号発生手段の周波
    数は、入力信号の周波数がほぼその中間に位置するよう
    に設定されていることを特徴とする請求項1のDPLL
    装置。
  3. 【請求項3】 それぞれ異なる周波数の信号を発生する
    3つ以上の基準信号発生手段を有し、この中から2つの
    基準信号発生手段が選択して使用されることを特徴とす
    る請求項1のDPLL装置。
JP3261420A 1991-09-13 1991-09-13 Dpll装置 Pending JPH0575448A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5815541A (en) * 1995-12-15 1998-09-29 Nec Corporation Digital phase locked loop assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5815541A (en) * 1995-12-15 1998-09-29 Nec Corporation Digital phase locked loop assembly

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