JPH0715325A - 同期外れ検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力信号に混入したノイズやジッタ等の外乱
や位相同期回路の同期特性に関わらず、安定に同期外れ
検出を行うことが可能な同期外れ検出技術を提供する。 【構成】 位相比較手段６の絶対値出力１１を、大小比
較手段１６で基準値と比較し、この結果を記憶手段１７
に記憶する。データ処理手段１８は、記憶されたデータ
を処理する事により同期外れ検出を行う。このように位
相比較結果の時間的推移を観測して同期外れを検出する
ので、安定な同期外れ検出を行う事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同期外れ検出技術に関
し、特に、磁気ディスク、磁気テープ記憶装置等におけ
る位相同期回路などでの同期状態、非同期状態の検出に
適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク、磁気テープ装置からの読
出しデータの再生等では、データに位相同期したクロッ
クを生成し、このクロックのタイミングにより、データ
の‘１’、‘０’を判定している。この位相同期回路
は、データに同期したクロックの生成手段として広く一
般に用いられている。しかしながら、位相同期回路は、
入力データ周波数と位相同期回路自走周波数の差が大の
場合、或は入力データに大きな速度変動成分やノイズの
混入等があると、同期状態が維持出来なくなる場合があ
り、もし、同期が外れた場合にはデータの‘１’、
‘０’を誤って判定してしまう危険性が生ずる。この
為、位相同期回路に同期外れ検出手段を設け、検出結果
を用いて、早期に位相同期回路がロック状態となる様、
位相同期回路の系を切替える等の処理を行う方法が考案
されている。

【０００３】例えば、特開昭６２−１６６６１８号公報
に開示された技術では、位相比較手段、可変分周手段、
周期外れ検出手段、基準周波数発生手段、帰還路より、
ディジタル位相同期回路を構成している。その構成の一
例を図５に示す。この図５に例示されるような従来技術
の概要を簡単に説明すると、位相比較手段３、可変分周
手段２、及びこの可変分周手段２の出力を位相比較手段
３の入力に帰還する帰還路５より位相同期回路が構成さ
れる。同期外れ検出手段４では、位相比較手段３の検出
結果を用いて、位相同期回路がロックしていない状態が
連続している事を検出する。この時、基準周波数発生手
段１では、位相同期回路のロックレンジからのずれ方向
を検出して、基準周波数発生手段１の出力周波数を切替
える事により、入力信号の周波数にロックした位相同期
信号を生成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、位
相比較結果が、あらかじめ設定したロックレンジ以上の
位相差を連続して検出した場合を同期外れ状態として、
検出を行っている。この為、本検出方式を高次の閉ルー
プ伝達関数を有する位相同期回路に適用すると、引込み
状態が完了するまでに必ず位相差‘０’を通過する振動
的な特性を有する事から、同期外れ検出回路は、同期引
込み状態が完了する以前に検出を停止してしまう。例え
ば、２次の閉ループ伝達関数を有する位相同期回路にお
いては、図６に示す様な同期引込み特性を有する事が文
献等により広く知られている。この特性は、同期引込み
動作開始後、一度位相差が‘０’となり、再度、引込み
動作開始時と逆方向の位相ずれを発生した後、安定した
同期状態となる事を示している。従って、いかなるロッ
クレンジを設定しても、最初の位相差‘０’の時点で同
期外れ検出がリセットされてしまう。

【０００５】また、入力信号周波数が、位相同期回路自
走周波数に対し大きく異なっており、同期引込みが行え
ない場合においては、入力信号周波数と位相同期回路生
成信号周波数が異なっていても図２に示す様に偶発的に
位相差が‘０’となる場合があり、この場合において
も、同期外れ検出はリセットされてしまう。また、入力
信号に混入したノイズ等により、位相比較結果が偶然小
さくなる場合においても同様の現象が発生する。

【０００６】以上述べた様に従来の技術では、高次の閉
ループ伝達関数を有する位相同期回路や非同期状態での
入力信号と位相同期回路出力の位相関係、ノイズの混入
等により、非同期状態でも同期外れ状態がリセットされ
る事があり、同期外れ状態を安定に検出する事が出来な
い。この為、早期に同期を回復する為の位相同期回路の
系の切替えが断続的となり、同期状態回復時間の短縮に
効果が得られないという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、入力信号に混入した一時
的ノイズや、位相同期回路の閉ループの特性に関わら
ず、位相同期回路の同期外れ状態を安定に検出する事が
可能な同期外れ検出技術を提供する事にある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１０】上記目的を達成するため、入力信号と位相
同期回路出力信号のエッジ間隔を計測する位相比較手段
と、この位相比較手段からの出力を設定基準値と比較す
る大小比較手段と、この大小比較手段の出力結果を位相
比較が行われる毎に記憶する記憶手段と、この記憶手段
データをもとに同期外れか否かを決定する記憶データ処
理手段とを設け、前記記憶データ処理手段では、記憶デ
ータ中の基準値以上の位相差を示すビットの連続性と頻
度から同期外れ検出結果のセット、リセット条件を決定
するようにしたものである。

【００１１】すなわち、位相比較結果のデータを設定基
準値と比較し、その比較結果の大小をビットとして順次
記憶しておき、記憶されたデータ中に、設定基準値以上
の比較結果を記憶したビットが何ビットあるかによっ
て、同期外れ検出を行うものである。

【００１２】この場合に、同期外れ状態を早期に検出す
る為に、設定基準値以上の比較結果が連続している事を
検出したら、同期外れ検出結果をセットし、記憶された
データ中に設定基準値以下の比較結果を記憶したビット
が何ビットあるかによってリセットを行うものである。

【００１３】

【作用】位相比較手段は、大小比較手段に作用し、入力
信号と位相同期回路出力信号のエッジ間隔を計測し、そ
の位相差を出力する。

【００１４】大小比較手段は、大小比較結果の記憶手段
に作用し、位相比較手段で計測された位相差の設定基準
値に対する大小を判定し、１ビットのデータとして記憶
手段に入力する。

【００１５】記憶手段及び記憶データ処理手段は、同期
外れ検出結果生成に作用し、位相比較が行われる毎に大
小比較手段の出力結果を記憶手段がデータとして蓄え、
記憶データ処理手段は記憶手段が有しているデータを処
理する事により、同期外れ状態であるか、否かを判定し
出力する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

【００１７】図１は、本発明による同期外れ検出回路の
一実施例を示すブロック図であるが、ここで本実施例の
説明に先立って、その動作を明確にする為、２次のディ
ジタル位相同期回路の一実施例について説明し、その
後、本実施例の同期外れ検出回路について詳述する。

【００１８】図３は、本発明を用いた一実施例である２
次のディジタル位相同期回路の構成図である。図中、６
は位相比較手段、７はループフィルタ、８は可変分周手
段、９は同期外れ検出手段、１０はゲイン切替え手段、
１１は位相比較手段６の絶対値出力、１２は同期外れ検
出手段出力、１３は可変分周手段出力、及び位相同期回
路出力信号、１４は入力信号、１５は位相比較手段６か
らの符号付き出力であり、以上の構成により位相同期回
路を構成している。

【００１９】位相比較手段６は、入力信号１４の立上り
エッジと位相同期回路出力信号１３の立上りエッジの位
相差を基準クロックで計数し、その計数結果を同期外れ
検出手段８、及びループフィルタ７に出力する。なお、
位相同期回路出力信号１３に対する入力信号１４の位相
ずれ方向により、ループフィルタ７には計数結果に符号
を加えた計数値、すなわち位相比較手段６の符号付き出
力１５が出力され、同期外れ検出手段９には計数結果の
絶対値、すなわち位相比較手段６の絶対値出力１１が出
力される。

【００２０】ループフィルタ７は、高域遮断特性を有
し、位相比較手段６の符号付き出力１５から可変分周手
段８の分周数を演算により決定し出力する。この際、入
力信号１４のジッタ成分などの高周波成分が除去され
る。また、このループフィルタ７は、直流ゲイン特性の
異なるハイゲイン、ローゲインの２つの係数を持ち、ゲ
イン切替え手段１０の出力により係数を切替え、位相同
期回路のループゲインを切替える機能を持つ。

【００２１】可変分周手段８は、ループフィルタ７の出
力値に応じて、基準クロック分周数を変化させる事によ
り、位相同期回路出力信号１３を生成する。

【００２２】同期外れ検出手段９は、位相比較手段６の
絶対値出力１１から位相同期回路が同期状態にあるか、
非同期状態にあるかを検出し、ゲイン切替え手段１０に
出力する。

【００２３】ゲイン切替え手段１０は、同期外れ検出手
段出力１２を用いて、ループフィルタ７の係数を切替え
る手段であって、同期外れ検出手段出力１２が同期外れ
状態を示している時には、ループフィルタ係数をハイゲ
イン係数として位相同期回路のループゲインを高くし、
同期引込み動作時間の短縮を図る。同期外れ検出手段出
力１２が同期外れ状態を示していない場合には、ループ
フィルタ係数をローゲイン係数として、位相同期回路の
ループゲインを低くする事により、入力信号１４のジッ
タ成分等の高周波成分を効率良く除去し、位相同期回路
出力信号１３のジッタ成分を小さくする事が出来る。

【００２４】以上が、本発明を適用した２次のディジタ
ル位相同期回路の一実施例の説明であり、以下、本発明
の同期外れ検出手段９の一実施例について、図１を用い
て詳述する。

【００２５】同期外れ検出手段９は、大小比較手段１
６、記憶手段１７、データ処理手段１８により構成され
る。なお、本実施例では同期外れ検出手段９に必要な位
相比較手段６を含んでいないが、これは位相同期回路を
構成するループ、すなわち位相比較手段６、ループフィ
ルタ７、可変分周手段８を位相比較手段６と共通化し、
回路構成を簡略化している為である。

【００２６】次に各構成要素の動作について説明する。
大小比較手段１６は、位相比較手段６の絶対値出力１１
と基準値を比較し、位相比較手段６の絶対値出力１１が
基準値に対して大きい場合論理値‘１’を、小さい場合
には論理値‘０’を出力する。

【００２７】記憶手段１７は、シフトレジスタによって
構成され、位相比較が行われる毎に大小比較手段１６の
出力を取り込み、記憶する。

【００２８】データ処理手段１８では、記憶手段１７に
蓄えられたデータと、セット条件２４、リセット条件２
５により同期外れ検出手段出力１２を決定する。

【００２９】このデータ処理手段１８の一構成例を図４
を用いてさらに詳述する。データ処理手段１８は、セッ
ト条件検出手段２０、加算器２１、大小比較手段２２、
ＳＲフリップフロップ２３より構成される。セット条件
検出手段２０は、記憶手段出力データ１９の最下位ビッ
トから上位ｎビットが全て‘１’である事を検出する機
能を有し、ビット数ｎは、セット条件２４によって外部
より設定される。すなわち、記憶手段１７はシフトレジ
スタにより構成され、その最下位ビットは一番新しい大
小比較手段１６の出力結果が記憶されている為、記憶手
段出力データ１９の最下位ビットからｎビット区間が全
て‘１’である事を検出する事により、位相同期回路に
おいて大きな位相差が連続して発生している事を検出す
る。この結果は、ＳＲフリップフロップ２３のセット端
子に入力され、このセット条件が成立した時にＳＲフリ
ップフロップ２３はセットされる。

【００３０】以上のように、同期状態ではありえない大
きな位相差が連続して発生した場合に同期外れ検出結果
をセットする為、入力信号１４に混入した単発的ノイズ
やジッタ成分の影響を受ける事なく、同期外れ状態を正
確、安定に検出する事が出来る。

【００３１】加算器２１は、記憶手段出力データ１９の
全ビットを加算する事により記憶されている‘１’の数
を計数する。大小比較手段２２は、リセット条件２５の
値と加算器２１の出力値を比較し、その結果はＳＲフリ
ップフロップ２３のリセット端子に入力される。このリ
セット条件が成立した時、すなわち加算器２１の出力値
がリセット条件２５より小さい場合にＳＲフリップフロ
ップ２３はリセットされる。

【００３２】このように、位相外れの頻度でリセットの
条件を決めている為、入力信号１４に混入した単発的ノ
イズやジッタ成分等の影響を受けず安定に位相外れ検出
が行え、ハイゲインによる同期引込み動作が完了する前
にローゲインに切替わってしまう現象を回避出来、高速
な同期引込み動作を保証出来る。

【００３３】また、本実施例では、セット条件に位相外
れの連続性を、リセット条件に位相外れの頻度を設定し
ているが、これは使用される条件によっては逆にしても
良く、また、連続性と頻度の両方を見てセット、リセッ
トを行っても良い。

【００３４】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３６】すなわち、本発明の同期外れ検出回路によ
れば、回路方式によらず、また、入力信号にノイズやジ
ッタ成分が混入した場合でも影響を受ける事なく、安定
に同期外れ検出を行う事が出来る、という効果が得られ
る。

【００３７】さらに、ディジタル回路により容易に構成
する事が出来る為、高集積化が容易であり、温度変動、
経時変化等に関係無く安定した動作が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である同期外れ検出回路の構
成を示すブロック図である。

【図２】周波数が異なる場合の位相差の一例を示す線図
である。

【図３】本発明の一実施例である同期外れ検出回路にお
ける位相同期回路の構成の一例を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の一実施例である同期外れ検出回路にお
けるデータ処理手段回路の構成の一例を示すブロック図
である。

【図５】従来の位相同期回路の一例を示すブロック図で
ある。

【図６】２次の閉ループ伝達関数を有する位相同期回路
の同期引込み特性の一例を示す線図である。

【符号の説明】

１ 基準周波数発生手段 ２ 可変分周手段 ３ 位相比較手段 ４ 同期外れ検出手段 ５ 帰還路 ６ 位相比較手段 ７ ループフィルタ ８ 可変分周手段 ９ 同期外れ検出手段 １０ ゲイン切替え手段 １１ 絶対値出力 １２ 同期外れ検出手段出力 １３ 位相同期回路出力信号（可変分周手段出力） １４ 入力信号 １５ 符号付き出力 １６ 大小比較手段 １７ 記憶手段 １８ データ処理手段 １９ 記憶手段出力データ ２０ セット条件検出手段 ２１ 加算器 ２２ 大小比較手段 ２３ ＳＲフリップフロップ ２４ セット条件 ２５ リセット条件

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号に位相が同期したクロックを生
   成する位相同期回路の同期外れ検出回路であって、入力
   信号と位相同期回路出力信号のエッジ間隔を計測する位
   相比較手段と、この位相比較手段の位相比較結果と基準
   値との大小判定を行う大小比較手段と、この大小比較手
   段の出力結果を位相比較が行われる毎に順次記憶する記
   憶手段と、該記憶手段の記憶内容を処理し同期外れ検出
   結果を出力する記憶データ処理手段とを有し、前記記憶
   データ処理手段は、記憶データ中の基準値以上の位相差
   を示すビットの連続性と頻度から同期外れ検出結果のセ
   ット、リセット条件を決定する事を特徴とする同期外れ
   検出回路。