JPH0664099B2 - デジタル位相計回路 - Google Patents

デジタル位相計回路

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JPH0664099B2
JPH0664099B2 JP61293582A JP29358286A JPH0664099B2 JP H0664099 B2 JPH0664099 B2 JP H0664099B2 JP 61293582 A JP61293582 A JP 61293582A JP 29358286 A JP29358286 A JP 29358286A JP H0664099 B2 JPH0664099 B2 JP H0664099B2
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    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G01R25/08Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents by counting of standard pulses

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、第1のクロック信号パルスの縁部と第2の
クロック信号パルスの縁部との間の位相差を決定するデ
ジタル位相計回路に関するものである。
[従来の技術] ヨーロッパ特許公報EP−A1−0122491号公報には上記の
ような形式のデジタル位相計回路が記載されている。こ
のデジタル位相計回路においては、第1のクロック信号
パルスはテレビジョン受像機の水平偏向回路の水平フラ
イバックパルスから導出され、それと送信された位相基
準パルスから導出された第2のクロック信号パルスとの
間の位相差が決定される。従来の位相計回路は、水平フ
ライバックパルスの繰返し速度の多重倍の繰返し速度で
クロックされなければならないA/Dコンバータと、こ
のA/Dコンバータに後続するスイッチング可能な乗算
装置と、クロック積分装置とを備えている。
[発明が解決すべき問題点] 前記のような従来の回路は集積回路として構成する場合
に大きいチップ面積を必要する前記のような回路部品を
使用するために、集積回路のチップ面積が大きくなりす
ぎて集積回路として実用化することが困難である。また
その位相決定速度も充分満足すべきものではない。
本発明の目的は、モノリシック集積に適しており、集積
回路チップ上で必要な面積が制限されるように従来の回
路よりも回路の量が少なく、第2のクロック信号パルス
の入力後比較的短い時間で位相を決定することのできる
デジタル位相計回路を提供することである。
[問題点解決のための手段] この目的は、本発明のデジタル位相計回路によって達成
される。
本発明は、第1のクロック信号パルスの縁部と第2のク
ロック信号パルスの縁部との間の位相差を決定するデジ
タル位相計回路において、 入力として第2のクロック信号を供給される分周回路
と、直列接続されたm個の遅延素子から構成され、その
入力部が分周回路の出力部に接続されている遅延ライン
と、それぞれm個のセルから構成された第1および第2
のレジスタと、m個の排他的オアゲートと、加算装置と
を具備し、kを1からmの範囲で変化する整数として、
第1および第2のレジスタのk番目のセルの入力部は前
記遅延ラインの対応するk番目の遅延素子の出力部に接
続され、k番目の排他的オアゲートの第1の入力部は第
1のレジスタの対応するk番目のセルの出力部に接続さ
れ、k番目の排他的オアゲートの第2の入力部は第2の
レジスタの対応するk番目のセルの出力部に接続され、
第1のレジスタのクロック入力部は第1のクロック信号
を供給されてそのクロックに応じて各セルが対応する各
遅延素子の出力を記憶し、第2のレジスタのクロック入
力部は分周回路の出力信号を供給されてそのクロックに
応じて各セルが対応する各遅延素子の出力を記憶し、加
算装置はそのm個の入力部がm個の排他的オアゲートの
それぞれ1つの出力部に接続されて排他的オアゲートか
ら出力される1の和の2進数を出力し、第1のレジスタ
の第1のセルの出力部はその出力信号を2つのクロック
信号の進相遅相の判別に使用するために加算装置に接続
されていることを特徴とする。
この発明のデジタル位相計回路で使用する遅延素子等の
個数mは、位相決定の精度、すなわち判別できる最低の
位相変化のステップの大きさによって決定され、ステッ
プの大きさが2π/mとなるようにmの値が定められ
る。デジタル位相計であるから2進数で簡単に表すこと
ができることが好ましいためmは、nを整数として2の
n乗で表されるような値に選定することが好ましく、加
算装置はmまでの任意の数値を表すことのできるnビッ
ト信号として2進信号を出力するものが好ましい。
この発明のデジタル位相計回路の部品は通常の集積可能
な回路、すなわち、分周回路、周知の設計の遅延素子、
通常の構造のレジスタ、2進加算器で構成されるような
通常の加算装置および構成が周知の排他的オアゲートで
あり、これらの各部品についてここで詳しく説明する必
要はない。例えば排他的オアゲートはPCT公開公報WO85
/02957号公報に記載されているようなゲートでよい。
[実施例] 以下添付図面を参照に実施例を説明する。
第1図はこの発明のデジタル位相計回路の1実施例のブ
ロック図を示し、これはモノリシック集積に適してお
り、集積回路チップ上の面積も比較的小さい。クロック
信号Ck2(以下第2のクロック信号という)は例えばJK
フリップフロップで構成された分周回路FFを介して遅延
ラインVに供給される。第2図に示されているように分
周回路FFの出力Ck2′は第2のクロック信号パルスCk2毎
に反転されて1/2に分周されており、第2のクロック
信号パルスCk2毎に交互に1レベルと0レベルが繰返さ
れ、第2のクロック信号パルスCk2の1周期T2=1/f2
の期間は連続して1レベルに維持される。遅延ラインV
はそれぞれ遅延時間τを生じるm個の遅延素子Vc1…Vcm
より構成されている。mは前述のように位相決定の精度
によって定められ、2π/mが最低の弁別できる位相ス
テップとなるように選定され、このmに対してτはmτ
=T2となるように選定される。もしも、この発明がテレ
ビジョン受像機中で使用されるのであれば、この遅延τ
は1.5乃至3.5ns(ナノ秒)の範囲であることが好まし
い。第2のレジスタR2はm個のセルから構成され、各セ
ルの入力部はそれぞれ対応する順番の遅延素子Vc1…Vcm
の出力部に接続されている。またそのクロック入力は周
波数分割回路FFの出力に接続され、遅延ラインVの内容
は第2のクロック信号Ck2の制御によって第2のレジス
タR2の対応するm個のセルR21…R2mの列中に転送され
る。したがって、前記のような分周回路FFの出力信号Ck
2′の連続して1レベルにある1クロック周期の終りに
遅延ラインVの各遅延素子Vc1…Vcmの出力部にある信号
が第2のレジスタR2のm個のセルR21…R2mの列中に転送
されると、このとき遅延ラインVの入力部に供給された
このクロック周期における最初の1レベルが最後の遅延
素子Vcmに到達し、またこのクロック周期の最後の1レ
ベルが最初の遅延素子Vc1に入力された状態であるか
ら、第2のレジスタR2の各セルには全て1が記録され、
これが基準信号となる。一方、第1のレジスタR1もm個
のセルから構成され、各セルの入力部はそれぞれ対応す
る順位の遅延素子Vc1…Vcmの出力部に接続されている。
第1のレジスタR1のセルR11乃至R1mは第1のクロック信
号Ck1によってクロックされ、それによって遅延ライン
Vの内容が第1のレジスタR1中に書き込まれる。第1の
クロック信号Ck1が第2のクロック信号Ck2と位相がずれ
ている場合には、例えば第1のクロック信号Ck1が第2
のクロック信号Ck2の位相より進んでいると遅延ライン
Vでは1レベルが最後の遅延素子Vcmに到達するよりも
前に各遅延素子の出力が第1のレジスタR1の各セルR11
乃至R1mに転送される。このとき位相のずれに対応した
個数だけ遅延ラインVの最後の部分の遅延素子は1が到
達していないので0レベルにあり、その状態で各セルR1
1乃至R1mに転送される。また第1のクロック信号Ck1が
第2のクロック信号Ck2の位相より遅れていると、遅延
ラインVでは入力された最後の1レベルが遅延ラインV
の最初の部分にある遅延素子から移動してそれらの遅延
素子の出力部が0レベル状態となり、その状態でその内
容が第1のレジスタR1の各セルR11乃至R1mに転送され
る。したがって2つのクロック信号の位相がずれている
と第1のレジスタR1中にはその初め或いは終りの部分で
0レベルを記憶しているセルが存在することになる。
この発明によるデジタル位相計回路はさらに排他的オア
ゲートG1乃至Gmを備えている。kを1からmまで変化す
る整数値としてk番目の排他的オアゲートGkの第1の入
力部1は第1のレジスタR1の対応するk番目のセルR1k
の出力部に接続され、第2の入力部2は第2のレジスタ
R2の対応するl番目のセルR2kの出力部に接続されてい
る。第1のレジスタR1および第2のレジスタR2の各セル
対R1k,R2kの出力はこのように排他的オアゲートによっ
て結合されるため、排他的オアゲートG1乃至Gmはそれら
の入力信号が異なるとき論理1を出力する。前記のよう
に第2のレジスタR2の各セルには全て1が記憶されてい
るが、第1のレジスタR1では第1のクロック信号Ck1と
第2のクロック信号Ck2とに位相差が存在する場合には
0の記憶されているセルが存在する。したがってそのよ
うなセルと接続されている排他的オアゲートでは1が出
力される。
この発明によるデジタル位相計回路はさらに加算装置Ma
を備えている。この加算装置Maは2進加算器により構成
され、それは良く知られたツリー構想(キャリー・セイ
ブ加算器)に構成するとよい。加算装置Maはm個の入力
部を有し、それらの各入力部はそれぞれ排他的オアゲー
トG1乃至Gmの1つの出力部に接続されてそれから入力さ
れる論理1を合計する。したがって1を出力した排他的
オアゲートの数に等しい数が加算結果として得られる。
この値を例えばXとするとそれは第1のクロック信号Ck
1と第2のクロック信号Ck2との位相差を示している(X
τが2つのパルスの時間差に相当する)。もしも、クロ
ック信号Ck1,Ck2が同じ位相であれば排他的オアゲートG
1乃至Gmの全ての入力が同じとなり加算結果はゼロであ
る。加算装置Maはこのような加算結果を2進数として出
力する。Xはmより大きくなることはないから、前記の
ようにmを2のn乗に選定しておけばnビットで出力信
号の値を表すことができる。
しかしながら、上記のような構成では第1のクロック信
号Ck1が第2のクロック信号Ck2に対して進相であっても
遅相であっても位相差が同じであれば同じ値Xが出力さ
れる。そこで進相値相を判別するための制御信号Ctがラ
インLtにより加算装置Maに供給される。この制御信号Ct
は第1の排他的アオゲートG1の第1の入力1、すなわち
第1のレジスタR1の第1のセルR11の出力に生じるゼロ
遅延の信号である。この第1のレジスタR1の第1のセル
R11は進相か遅相かによってレベルが1か0かが定ま
る。したがってこれを加算装置Maにおいて判別に使用す
ることができる。この制御信号に基づいて、例えば、X
を加算装置Maの入力における論理1の数としたとき出力
Aにおける2進信号Bを次のように設定することができ
る。
Ct=1であれば、B=X Ct=0であれば、B=m−X である。
後者は進相の場合には1つ前のパルスからの位相の遅れ
として表すことによって全て一方のパルスに対する他方
のパルスの遅れの位相として処理したものである。
前に述べたように、遅延ラインVの遅延素子の数、レジ
スタR1,R2のセルの数および排他的オアゲートG1乃至Gm
の数mは2のn乗に等しく選定される。加算装置Maの出
力のビット数はnに等しく、例えばもしもX=0,m−0
=mであれば、オーバーフローは考慮に入れない。Xは
nビットの2進数で表され、第2のクロック信号Ck2の
周期T2の2πX/mの位相値を導出することができる。
したがって2π/mの位相ステップで正確に位相を決定
することができる。
第2図は、n=2、したがってm=4とした場合のデジ
タル位相計回路のいくつかの代表的状態および加算装置
Maの出力Aに得られたデジタル値を示している。それは
入力にクロックパルスCk2が供給され、出力に遅延ライ
ンVの入力に供給され、また第2のレジスタR2をクロッ
クするクロックパルスCk2′を出力する分周回路FFの動
作を示している。第2図はまた位相位置が0゜,90゜,18
0゜,270゜のときの多重加算装置Maの出力Aに得られた
信号を示している。しかしながら、この図ではm=4を
使用したが、それは説明上図面を簡単にするためのもの
であって、一般的にはmは4よりもずっと大きい値が使
用され、例えばデジタルテレビジョン装置における実際
の応用の場合にはm=2=64を使用することによって
充分の精度で位相を決定することができる。遅延ライン
Vはクロックされないゲートによって構成される。
3μHMOS技術、すなわち3μmの幅の導体を使用する集
積回路技術によって第1図に示したデジタル位相計回路
を構成する場合には1.7mmの面積が必要である。
[発明の効果] 本発明の位相計回路は、上記のようにm個の素子よりな
る遅延ラインと、m個のセルよりなる2つのレジスタ
と、m個の排他的オアゲートと、加算装置とによって構
成されているため構成が簡単で、しかも集積するのに適
した部品のみであるために集積回路として構成するのが
容易であり、チップ面積も小さくて済む。
さらに第2のクロック信号パルスの入力後この第2のク
ロック信号の周期の1周期の終りに遅延ラインからの入
力により第2のレジスタに記憶させてそれと第1のレジ
スタの記憶状態とを比較して位相を決定するから第2の
クロック信号の入力後この第2のクロック信号の2周期
以内の期間に位相決定ができるため従来の装置に比較し
て短時間に位相決定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のデジタル位相計回路の1実施例のブ
ロック図であり、第2図はこの発明のデジタル位相計回
路の動作説明図である。 FF……分周回路、V……遅延ライン、R1,R2……レジス
タ、G1〜Gm……排他的オアゲート、Ma……加算装置、Ck
1,Ck2……クロック。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のクロック信号パルスの縁部と第2の
    クロック信号パルスの縁部との間の位相差を決定するデ
    ジタル位相計回路において、 入力として第2のクロック信号を供給される分周回路
    と、直列接続されたm個の遅延素子から構成され、その
    入力部が前記分周回路の出力部に接続されている遅延ラ
    インと、 それぞれm個のセルから構成された第1および第2のレ
    ジスタと、 m個の排他的オアゲートと、 加算装置とを具備し、 kを1からmの範囲で変化する整数として、第1および
    第2のレジスタのk番目のセルの入力部は前記遅延ライ
    ンの対応するk番目の遅延素子の出力部に接続され、 k番目の排他的オアゲートの第1の入力部は第1のレジ
    スタの対応するk番目のセルの出力部に接続され、k番
    目の排他的オアゲートの第2の入力部は第2のレジスタ
    の対応するk番目のセルの出力部に接続され、 第1のレジスタのクロック入力部は第1のクロック信号
    を供給されてそのクロックに応じて各セルが対応する各
    遅延素子の出力を記憶し、 第2のレジスタのクロック入力部は分周回路の出力信号
    を供給されてそのクロックに応じて各セルが対応する各
    遅延素子の出力を記憶し、 前記加算装置はそのm個の入力部が前記m個の排他的オ
    アゲートのそれぞれ1つの出力部に接続されて排他的オ
    アゲートから出力される1の和の2進数を出力し、第1
    のレジスタの第1のセルの出力部はその出力信号を2つ
    のクロック信号の進相遅相の判別に使用するために加算
    装置に接続されていることを特徴とするデジタル位相計
    回路。
  2. 【請求項2】m個の遅延素子と、m個のレジスタセルと
    m個の排他的オアゲートの個数mはnを整数として2の
    n乗に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載のデジタル位相計回路。
JP61293582A 1985-12-12 1986-12-11 デジタル位相計回路 Expired - Lifetime JPH0664099B2 (ja)

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EP85115842A EP0225396B1 (de) 1985-12-12 1985-12-12 Digitale Phasenmesschaltung
EP85115842.8 1985-12-12

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JPS62140072A JPS62140072A (ja) 1987-06-23
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