JPH07283723A - クロック発生器及びこの発生器内に使用される位相比較器 - Google Patents
クロック発生器及びこの発生器内に使用される位相比較器Info
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Abstract
作を以て周波数の正確調節するクロック発生器をこのた
めの適当な位相比較器と共に提供する。 【構成】 クロック発生器は、基準発振器10、ディジ
タル閉遅延連鎖12、ディジタル分周器14、及びディ
ジタル位相比較器16を含む。分周器14は、調節可能
遅延連鎖12の出力と位相比較器16の1つの入力との
間に挿入される。基準発振器10の出力は、位相比較器
16の他の入力に接続される。位相比較器16の出力と
遅延連鎖12との間にディジタル昇降計数器18が接続
され、この昇降計数器の計数方向は位相比較器16の出
力信号によって決定され、この昇降計数器によって遅延
連鎖12の相当する長さが調節可能である。
Description
項1の前文に明記された種類のクロック発生器に関し、
またこのようなクロック発生器内に使用される本明細書
末尾に開示する第15項前文によるディジタル位相比較
器に関する。
は、電圧制御発振器が、概して、調節可能発振器として
具備され、加えて、低域通過フィルタが電圧制御発振器
と位相比較との間に接続される。立ち代わって、電圧制
御発振器の出力は、位相ロックループ(以下、PLLと
称する)を達成するために位相比較器の入力に帰還され
る。
は、特に、極めて多数の外部構成要素が必要とされるこ
とである。加えて、位相検出器、低域通過フィルタ、及
び電圧制御発振器のような−−採用アナログ機能ユニッ
トが比較的複雑な構成配置を有する。結論として、この
ようなアナログクロック発生器の電流消費が、また、高
くつく。
単な構成配置及び比較的低電流消費にもかかわらず信頼
性動作を保証し、各場合において周波数の多かれ少なか
れ正確調節を可能とするクロック発生器を上述の種類の
適当な位相比較器と一緒にして創作することにある。
ay chain)である調節可能発振器、ディジタル
プログラマブル分周器である分周器によって、及び位相
比較器の出力と遅延連鎖との間にディジタル昇降計数器
を接続することによって達成され、この昇降計数器の計
数方向は位相比較器の出力信号によって決定され、かつ
この計数器によって遅延連鎖の相当する長さが調節可能
である。
を発生する水晶発振子は別として−−外部構成要素をも
はや不要にすることが達成される。連鎖の区画内の電流
制御に必要とされるバイアス発生器は別として、更に他
の機能ユニットが具備されることはない。したがって、
極めて簡単な手段によって、クロック発生器の実用的な
全ディジタル集積構造が可能ある。このようなクロック
発生器は、更になお、電源電圧の揺動ばかりでなく温度
及び製作公差の変化にも不感応性である。各場合におけ
る出力クロック信号は、非常に高い周波数精度で以て調
節され得る。本発明による周波数センシングロックルー
プは、極めて高速応答を有する一次系によって達成され
る。
力信号によってクロック駆動される二重計数器を含む補
間論理回路を当てがわれる。この二重計数器の計数は、
昇降計数器の出力信号の或るいくつかの最下位ビットの
値と組み合わされて、各クロックサイクル中に一度に1
ステップずつ遅延連鎖の長さの変化の数を、これらの最
下位ビットの値の関数として、規定するのに対して、残
りの最上位ビットは遅延連鎖を直接アドレス指定する。
鎖の長さの変化が同じ時間フレーム内に起こると云うこ
とが保証される。
連鎖の1実施例において、遅延連鎖の相当する長さ、従
って、各場合の周波数は、相当するループインバータを
活性化することによって調節することができ、このルー
プインバータは遅延連鎖の順方向路がその復帰路に直接
接続される各場合における反転点を規定する。
することが、例えば、本明細書末尾に開示する第4項に
明記されたように制御入力を経由して可能であるから、
どの時刻においても遅延連鎖の1つのループイバータの
みが活性化されるようにアドレス指定を企てることが良
い実行策である。
て(on power up)、規定されるように、遅
延素子をリセットすることは、好適には、遅延素子の出
力がリセット条件において論理の0である第1種の遅延
素子と出力がリセット条件において論理の1である第2
種の遅延素子とを交互に有する遅延連鎖によって特に保
証される。したがって、遅延連鎖の全ての接続点を、も
し要求されるならば、精確規定初期状態へリセットする
ことができ、選択ループインバータの出力は正しい値を
呈するので、その後連鎖の長さに変化を生じせるときに
望ましくない信号スパイクが回避される。
周波数ステップは、なんとしても1/6を超えてななら
ない。したがって、少なくとも6遅延素子の遅延連鎖を
含むことが良い実行策である。
たって挿入された遅延素子は、もっと短い連鎖長に対し
て必要であるよりも高い遅延を有すると云え、したがっ
て、1つの遅延素子から次の素子への転送のパーセンテ
ージとしての周波数の変化は、一定に維持されると云え
る。
ミラーを含み、これによって各場合の励振電流(dri
ver current)を問題なく制限することがで
きる。
々p形MOS電界効果トランジタ(以下、電界効果トラ
ンジスタをFETと称する)及びn形FETを、スイッ
チングトラジスタと直列に接続して含む。この配置にお
いて、個々の遅延素子の遅延は、励振電流を規定する電
流ミラートランジスタのチャネル長によって有効に規定
され得る。
明記された種類の位相比較器は既知であるが、しかしな
がら、これらは、概して、電圧制御発振器との関連にお
いて採用される。これらの従来の位相比較器をディジタ
ルクロック発生器内に使用することは、一連の弱点、例
えば、それらの昇出力及び降出力がまた同時に規則的に
活性化され、その結果、特にディジタル昇降計数器(u
p−down counter)の活性化を少なくとも
困難にする。
生器内に採用され得る本発明によるディジタル位相比較
器は、不活性化出力を、他の出力がリセットされている
限り、その不活性状態にロックする手段を含む。
ル昇降計数器の活性化は実質的に簡単化され、例えば、
簡単なRSフリップフロップによってディジタル位相比
較器を出力させることがこの目的にとって充分であり、
このフリップフロップのセット入力及びリセット入力が
ディジタル位相比較器の2つの出力に接続されることに
なる。したがって、この出力RSフリップフロップは、
1つの出力に単一活性化信号を供給し、この信号が、好
適には、本発明によるクロック発生器のディジタル昇降
計数器を活性化するように働き、この計数器を経由して
調節可能発振器として働く遅延連鎖を制御する。
うなディジタル位相比較器が電圧制御発振器と関連して
また採用され得ると云うことも、基本的にその通りであ
る。
末尾に開示する従属項から読み取られ得る。
に詳細にいまから説明される。
ロック発生器の実施例は、基準発振器10、ディジタル
閉遅延連鎖(digital closed dela
ychain)12の形をした調節可能リング発振器、
ディジタルプログラマブル分周器14、及びディジタル
位相比較器16を含む。
遅延連鎖12の出力と位相比較器16の1つの入力との
間に接続される。基準発振器10の出力は、位相比較器
16の他の入力に接続される。昇降計数器18は、位相
比較器16の出力に接続される。昇降計数器18の出力
は、一端で遅延連鎖12に接続され、他端で補間論理回
路20に接続され、この論理回路によって、遅延連鎖1
2は、この図に書き込まれた矢印で指示されるように昇
降計数器18の出力を経由してとちょうど同じに、活性
化され得る。
20は二重計数器(dual counter)22を
含み、この計数器は遅延連鎖12の出力信号によってク
ロック駆動される。二重計数器22の計数は昇降計数器
18の出力信号の或るいくつかの最下位ビットの値と組
み合わせられるので、それゆえ遅延連鎖の長さの変化の
数が、これらの最下位値ビット値の値の関数として、1
つの相当するクロックサイクル中に、各々、1ステップ
ずつ規定される。昇降計数器18の残りの最上位ビット
は、下に更に詳細に説明される手段によって遅延連鎖を
直接アドレス指定するように働く。
TA は、ディジタル分周器14を経由して位相比較器1
6の入力V2 へ帰還される。したがって、補間論理回路
20は別として、出力クロック信号TA は、また、好適
には、昇降計数器18をクロック駆動するために使用さ
れる。
は、32kHz水晶発振子を含む。出力クロック信号T
A は、分周器14によって数32で除算される。遅延連
鎖12は、直列接続された32の重み付け遅延素子2
4、26を含む(すなわち、また図2から図5)。
のに対して、補間論理回路20に対して使用される二重
計数器22は5ビット計数器である。したがって、昇降
計数器18の出力信号の5つの最下位ビットが二重計数
器22の計数と組み合わされるのに対して、昇降計数器
18の出力信号の5つの最上位ビットは遅延連鎖12を
直接アドレス指定するのに使用される。
は、基準発振器の出力信号V1 は、除数32にプリセッ
トされたプログラマブル分周器14の出力V2 と比較さ
れる。この比較の結果に従って、位相比較器16は出力
信号を供給し、これによって昇降計数器18の計数方向
が決定される。昇降計数器18の計数及び加えて補間論
理回路20によって供給される制御変数に従って、遅延
連鎖12がその長さに関して調節されるので、位相比較
器16によって確立される周波数偏差が零になる。分周
器14が除数32にプリセットされているとき、1MH
zの周波数が出力クロック信号TA に対して生じる。
たとき(すなわち、図2)その出力が論理値0を有する
第1種の遅延素子24と、リセットされたときのその出
力が論理値1を有する第2種の遅延素子26を交互に含
むディジタル閉遅延連鎖12の簡単な概略回路図であ
る。図2及び図3において、リセット条件における遅延
素子24、26の各結果の出力値は、引用符号内に指示
されている。
6の状態を示し、これによるとリセット路、すなわち、
復帰路(return path)44の端での出力状
態は値0にちょうど変化しているのに対して、また同時
に順方向路46の入力に印加されるこの値は順方向路4
6の第1インバータの出力における状態に依然として変
化を起こさせようとする。順方向路46に沿って、含ま
れたインバータは、したがって、順方向路に沿って1つ
ずつ出力値0、1、0、1、…を有する。
の他の順序にして考えるとき、復帰路44におけるイン
バータの出力には相当する値が存在し、各遅延素子2
4、26は順方向の出力及び逆方向の出力を有し、これ
によって、第1遅延素子24の2つの出力(図2の左側
に示されている)は値0を有し、第2遅延素子26は出
力値1を有し、第3遅延素子24は再び出力値0を有
し、以下同様である。
各インバータ28、30に後続して、インバータ32が
はしごの横木の形に順方向路46と復帰路44との間に
接続される。このループインバータ32を経由して、遅
延連鎖12を、下に更に詳細に説明する仕方及び手段に
よって短くも長くもすることができる。この配置におい
て、一度に1つのループインバータ32のみが活性化さ
れ、その際、各場合において(図2及び3内右手に示さ
れた)遅延連鎖12の残りの部分はもはや活性ではなく
なる。
から1へ変化した直後、かつ図3に示された完全な連鎖
が活性化された後の遅延連鎖12の状態を示す。したが
って、順方向路46及び復帰路44内のインバータの出
力は、交互に、値1、0、1、0、以下同様を有する。
図3に示された図解において、連鎖の出力における値1
は、なお更に順方向路46の第1インバータの入力に作
用し、したがって、このインバータの出力も依然として
1である。横断方向に指向させられたループインバータ
32を選択することによって、遅延連鎖を適当に短くす
ることができ、これに従って、その周波数を高めること
ができる。
されており、これはリセット条件において、2つの出力
VA 及びRA に値0を有する。
6を示し、これの2つの出力VA 及びRA はリセット条
件において値0を有する。
配置遅延素子24、26は、順方向インバータ28、復
帰インバータ30ばかりでなく、ループインバータ32
を当てがわれており、ループインバータ32は、活性化
されると、遅延連鎖の相当する長さが調節されるように
する。遅延素子24、26は更に2つの制御入力E、N
を含み、これらの各々を経由してこれらの素子の順方向
インバータ28及び復帰インバー30又はループインバ
ータ32を活性化する又は相当する遅延素子24、26
をリセットすることができる。この配置において、制御
入力E及びNを経由しての遅延連鎖12のアドレス指定
は、一度に1つのみのループインバータ32が活性化さ
れるように行われる。これに加え、遅延素子24、26
のリセットも各電源印加(power up)時に自動
的に、最適に実行される。
いて、順方向インバータは順方向出力VA を伴うNOR
ゲート28を含む。復帰出力(return outp
ut)RA を伴う復帰インバータ30はインバータ制御
入力ISを有し、これを経由して、制御信号が0が印加
されるときこのインバータを活性化することができる。
ループインバータはNORゲート32を含み、これの出
力が復帰インバータ30の出力RA に接続される。NO
Rゲート32は非反転制御入力NSを有し、これを経由
してこのゲートを印加制御信号0によって活性化するこ
とができる。遅延素子24の順方向入力VE は、NOR
ゲート32の入力及びNORゲート28の入力に接続さ
れる。NORゲート32の1つの他の入力はANDゲー
ト48の出力に接続され、このANDゲートの2つの入
力は遅延素子24の制御入力E及び制御入力Nにそれぞ
れ接続される。制御入力Eは、なお、NORゲート28
の他の入力に接続される。これに加えて、他の制御入力
Eは復帰インバータ30の反転制御入力IS及びNOR
ゲート32の非反転制御入力NSの両方に接続される。
値表から明白である。
るとき、遅延素子24の2つの出力VA 及びRA が値0
にリセットされることを指示する。
力Nが値1を呈するとき、順方向インバータ28及び復
帰インバータ30は活性化されるのに対して、ループイ
ンバータ32は不活性化される。したがって、順方向入
力VE の反転値 ̄VE が順方向出力VA に現れ、反転値
 ̄RE が復帰出力RA に現れる。
値0を有するとき、ループインバータ32は活性化され
る。この場合において、順方向出力VA の値は0に等し
いのに対して、復帰出力RA の値は順方向入力VE の反
転値 ̄VE に等しい。この場合、遅延連鎖12の長さ
は、この遅延素子のループインバータ32によって決定
される。残りのループインバータは、不活性化されたの
ままである。
いて、順方向インバータはNANDゲート28を含み、
ループインバータはNANDゲート32を含む。NAN
Dゲート32の反転制御入力ISは復帰インバータ30
の非反転制御入力NSと一括されて遅延素子26の制御
入力Nに接続される。制御入力Nは更にNANDゲート
28の入力及びORゲート50の入力に接続され、ゲー
ト50は他の入力を遅延素子26の制御入力Eに接続さ
れる。ORゲート50の出力はNANDゲート32の入
力に接続され、ゲート32は他の入力を有しこれに遅延
素子26の順方向入力VE が接続される。遅延素子26
の順方向入力VE に、NANDゲート28の他の入力が
接続される。順方向出力VA は、NANDゲート28の
出力によって形成される。復帰インバータ30の出力及
びNANDゲート32の出力は遅延素子26の復帰出力
RA に接続されるの対して、遅延素子26の復帰入力R
Eは復帰インバータ30の入力によって形成される。
真理値表から明白である。
るとき、遅延素子26の2つの出力VA 及びRA が値1
にリセットされることを指示する。
力Nが値1にセットされるとき、順方向インバータ28
及び復帰インバータ30は活性化されるのに対して、ル
ープインバータ32は不活性化されたままである。この
場合、順方向入力VE の反転値 ̄VE が順方向出力VA
に生じ、かつ復帰入力RE の反転値 ̄RE が復帰出力R
A に生じる。
しかつ制御入力値Nが値0を呈するならば、ループイン
バータ32が活性化されて、順方向入力VE の反転値 ̄
VEを復帰出力RA に生じるに対して、順方向出力VA
は値1に保持される。
12はその端に第1種の遅延素子24を有し、これが出
力クロック信号TA を供給する。
成は、通常のCMOS構造からいくか逸脱している。全
てのインバータ28、30、及び32は、各々の場合に
励振電流を制限する電流ミラーを含む。バイアス電圧発
生器は、スイッチングトランジスタに直列接続されたp
形FET及びn形FETをゲートさせるために電圧を供
給する。したがって、各遅延素子24及び26の出力電
流は、チャネル長比によって容易に決定され得る。全て
のトランジスタの幅及びスイッチングトランジスタの長
さは、最小に短縮され得る。段間のスイッチング雑音を
低減しかつ電荷テークオーバ作用(charge ta
keover effects)を回避するために、電
流ミラートランジスタを出力に直接接続することができ
る。
4と26との間のリポール(repole)されること
を必要とするキャパイタンスによって主として決定され
る。
のおよそ半分を活性化することによって正規条件(3
V、27℃典型的製作パラメータ)の下で達成されるべ
きであり、これが正規値からの偏差に対して充分な余地
を残す。例えば、この回路が最小キャパシタスに対して
設計されている限り、各遅延素子に対して2×70fF
のキャパシタンスが達成される。16の遅延素子24、
26について32のキャパシタンスをリポールするのに
必要な電流は、次によって表される。
子への周波数の最大ステップは、1/6を超えてはなら
ない。したがって、遅延連鎖12は、好適には、少なく
とも6つの遅延素子24、26を含むべきである。
数のステップを1/6より大きくすることなく遅延連鎖
の長さを増大することで以て、増大することができる。
例えば、第13遅延素子は、第1遅延素子の遅延の2倍
の遅延を有することができる。
ラー内の電流を規定するトランジスタのチャネル長を相
当するだけ増大することによって簡単に増大することが
できる。この仕方において、1つの遅延素子から次の遅
延素子への周波数のパーセンテージ変化を、多かれ少な
かれ一定に維持することができ、これによって製作パラ
メータの通常偏差を許容可能とする。
0μAの励振電流を供給することができ、次いで最大出
力は連続的に減少させられる。1MHz以外の設定値周
波数に対しては、リーポールする電流は、簡単に、例え
ば、バイアス電圧発生器内の電流決定抵抗器を変化させ
ることによって、変化させることができる。
ループインバータとして採用されることがある。
の各変化は、両制御入力E及びNの値の相当する変化を
必要とする。両制御信号が同時に変化し、したがってリ
セット条件が短い瞬間に実現することができると云うこ
とは一般に保証され得ないから、たとえリセットモード
の迅速な生起があっても信号スパイクが生成されないよ
うに図2に示された状態が起こる瞬間にアドレスの変化
が有効でなければならない。
計数器18は、遅延連鎖12の出力で以てクロック駆動
される。このクロックパルスは、例えば、1MHzの周
波数を有しており、分周器14によって、例えば、32
で分周され、位相比較器16内で32kHzの規準周波
数と比較される。分周器14は、例えば、1と127と
の間でプログラマブルである。
0ビット昇降計数器18の計数方向を指令し、この計数
器の5つの最上位ビットが遅延連鎖12を直接アドレス
指定する。
(return edge)は、アドレスの変化の前に
ループ点又は反転点に到達しないことを保証する必要が
ある。最大調節可能周波数は、分周器14、位相比較器
16、補間論理回路20、及び10ビット昇降計数器1
8での遅延によって、正規的に制限される。このループ
(反転)点は、クロックサイクルの1/4の後に到達を
受ける。
雑音性信号スパイクを容易に起こさせる。この問題は、
クロックパルスの立上がり縁(edge)に続いてアド
レスを直接ロックすることによって、開始から正しく除
去され得る。その際、遅延連鎖の入力におけるロッキン
グ回路はクロックパルスの立下がり縁が起こるまで再び
透明にならないから、新アドレスを確立するために充分
な時間が利用可能である(半クロックサイクル)。この
時点におけるリセットモードの迅速な生起は、図2から
明白なようにもはや信号スパイクを起こさせない。
当する遅延素子24は0にセットされるのに対して、第
2種の相当する遅延素子26は1にセットされる。
4に対しては、10ビット昇降計数器18の計数方向を
32クロックパルス前にはとても変化させ切れないか
ら、新情報が位相比較器16の出力に現れているとき、
周波数ロック条件の下で昇降計数器18が種々のクロッ
クサイクル中に誤った方向へ計数する公算がある。表現
を変えるならば、周波数がロック値の回りに揺転するお
それがある。32クロックサイクルの後でも、計数方向
を瞬間的にセンシングすることはできない。実周波数と
設定値周波数とは遠く離れてはいないので、周波数偏差
を確立するには、32kHzクロックサイクルの数サイ
クル分が必要であると云える。
昇降計数器18の5つの最上位ビットが遅延連鎖12を
アドレス指定するのに使用されるの対して、残りの最下
位ビットは補間論理回路20の5ビット二重計数器22
の出力と組み合わせられる。5つの最下位ビットの値が
高いほど、1クロックサイクル当たり1ステップずつ遅
延連鎖12がますなす頻繁に短縮される。5ビット二重
計数器22を使用することは、遅延連鎖の短縮化が同じ
時間フレーム内で起こることを保証する。
テップずつ短縮されるかを指示し、ここで5ビット二重
計数器22の出力値は水平方向に与えられ、10ビット
昇降計数器18の5つの最下位ビットの値は垂直方向に
与えられる。
ビットの値に伴ってステップ変化周波数が上昇する。
して短い時間区間内に減少させられるように、ロック状
態における制御周波数を上昇させることを支援する。
器16は、全ディジタルループ内の昇降計数器18の計
数方向を規定するように働く。昇降計数器18は相当す
る出力信号を供給し、これによって閉遅延連鎖12の長
さ、したがって、設定値周波数が制御される。
器は、例えば、2つの入力V1 及びV2 (すなわち、図
1)の状態に従って昇降計数器18の計数方向を確立す
る昇出力及び降出力を有する。この関係で、ディジタル
位相比較器は、2つの入力のどちらが先にその活性値を
呈するかに従って、指定された昇(up)出力及び降
(down)出力を、それぞれ、活性値にセットしかつ
活性値になる他の入力信号に続いてリセットするように
適当に設計され得る。この種の位相比較器はPLL回路
に既に採用されており、この回路においては両出力のデ
ューティサイクルが位相及び周波数偏差の測定値として
採用される。
れたディジタルクロック発生器内に直接採用することは
できないが、それは、特に、昇降計数器18を活性化す
るために、離散制御信号が好適には提供されるべきであ
り、これによって相当する計数方向が決定されるべきだ
からである。このような離散制御信号を生成する簡単な
1つの解決は、ディジタル位相比較器の昇出力及び降出
力を離散RSフリップフロップのセット及びリセット入
力に接続し、このフリップフリロップの1つの出力上に
制御信号を取り出すことであり得よう。しかしながら、
この解決は、図6及び図7から明白なように既知のディ
ジタル位相比較器と使用するとき雑音性電圧スパイクを
生じることがある。
器が、入力信号V1 及びV2 用の2つの入力、及び昇出
力34及び降出力36を有して示されている。
1 及びV2 は、2つの入力ゲート、すなわち、NAND
ゲート52及びNANDゲート54それぞれの入力を同
時に形成する。NANDゲート52の出力は、一方で2
つのNANDゲート56’及び56”を含むRSフリッ
プフロップ56のセット入力Sに接続され、他方で出力
ゲート、すなわち、NANDゲート60の入力に接続さ
れる。NANDゲート60の出力は、NANDゲート5
2の他の入力に帰還される。NANDゲート60の出力
は、同時に、このディジタル位相比較器の昇出力34を
形成する。
一方で2つのNANDゲート58’及び58”を含むR
Sフリップフロップ58のセット入力Sに接続され、他
方で出力ゲート、すなわち、NANDゲート62の入力
に接続される。立ち代わって、NANDゲート62の出
力は、NANDゲート54の他の入力に帰還され、NA
NDゲート62の出力は、同時に、このディジタル位相
比較器の降出力36を形成する。
方でNANDゲート60の他の入力に接続され、他方で
他のNANDゲート64の入力に接続される。RSフリ
ップフロップ58の出力Qは、一方でNANDゲート6
2の他の入力に接続され、他方でNANDゲート64の
他の入力に接続される。NANDゲート64は、2つの
他の入力を有し、これらはNANDゲート52の出力及
びNANDゲート54の出力に、それぞれ、接続され
る。NANDゲート64の出力は、NANDゲート60
の第3入力ばかりでなくNANDゲート62の第3入力
に接続され、これに加えて、RSフリップフロップ56
のリセット入力RばかりでなくRSフリップフロップ5
8の相当するリセット入力Rにも接続される。
て、NANDゲート64は、したがって、この位相比較
器の昇出力34及び降出力36を1にリセットし、かつ
2つのRSフリップフロップ56及び58を0にリセッ
トするように働く。
機能は図7に示された時間信号波形から明白であり、次
の説明はこの図を参照する。
Sフリップフロップ56及び58が値0にリセットされ
るとき、ディジタル位相比較器の2つの昇出力34及び
降出力36は各々値1にリセットされる。もしそのとき
入力信号V1 =1ならば、RSフリップフロップ56は
値1にリセットされる。位相比較器の昇出力34及び降
出力36は、値1を持ち続ける。
呈するならば、他のRSフリップフロップ58も、加え
て、値1にセットされるであろう。ディジタル位相比較
器の昇出力34及び降出力36は値1をなお持ち続け
る。入力信号V1 又は入力信号V2 の次の立下がり縁に
よって、位相比較器のそれぞれ相当する出力34及び3
6は、活性値0にセットされる。
がまず値0を呈し、次いで位相比較器の昇出力34がこ
れに従って活性0にセットされると云うことを仮定す
る。降出力36は、その値1を維持する。
とき、昇出力34は、欲するように、値1にセットされ
るが、しかし同時に欲しない0パルス(すなわち、図
7)が昇出力36に実現して、これが、昇降計数器18
が活性化されるとき、パルス信号雑音を生じるおそれが
ある。特に、昇降計数器18(図1)に対して、その出
力に1つの他のRSフリップフロップを設けることによ
って、単一活性化信号を発生することは、直接的に可能
ではない。この場合もまた、回路が雑音を免れる保証は
ない。
2 が値0を呈するならば、降出力36がまず値0にセッ
トされるであろう。そこで、もし入力信号V1 もまた値
0を呈するならば、先に0にセットされていた降出力3
6は1にセットされるであろう。しかしながら、この場
合、雑音性0パルスが昇出力34に生じる(すなわち、
図7)。
るディジタル位相比較器の実施例が、図1に示された本
発明によるクロック発生器内に特に有利に使用され得る
ことが、明白になる。
は、2つの入力ゲート、すなわち、NANDゲート52
及びNANDゲート54を含む。入力信号V1 はNAN
Dゲート52の1つの入力に印加されるに対して、入力
信号V2 はNANDゲート54の1つの入力に現れる。
のNANDゲート56’及び56”を含むRSフリップ
フロップ56のセット入力 ̄Sに、他方で出力ゲート、
すなわち、NANDゲート60の1つの入力に接続され
る。RSフリップフロップ56の出力Qは、NANDゲ
ート60の他の入力に接続される。ディジタル位相比較
器の昇出力34に接続されたNANDゲート60の出力
は、NANDゲート52の他の入力に帰還される。
フリップフロップ58のセット入力 ̄Sに、他方で出力
ゲート、すなわち、NANDゲート62の1つの入力に
接続される。RSフリップフロップ58の出力Qは、N
ANDゲート62の他の入力に接続される。ディジタル
位相比較器の降出力36を形成するNANDゲート62
の出力は、NANDゲート54の他の入力に帰還され
る。
は、図6に示されたものと同等であり、したがって、同
様の参照符号は同様のゲートに対して使用される。
る位相比較器においては、既知の位相比較器(すなわ
ち、図6)内に提供されたNANDゲートの機能が、3
つのNANDゲート40、42、68、及びNORゲー
ト66によって共用される。加えて、回路を規定状態
へ、好適には、電力投入時へ復帰させるために他のリセ
ット入力
の1つのこのような構成配置の実施例は、再び図8を参
照する次の説明からいま明白になる。
プ56の出力Qは、更に、NANDゲート40の入力に
接続され、後者の出力はNANDゲート62の他の入力
に接続される。
出力Qは、加えて、NANDゲート42の入力に接続さ
れ、後者の出力はNANDゲート60の他の入力に接続
される。
ゲート52の出力に接続されるに対して、NANDゲー
ト42の他の入力はNANDゲート54の出力に接続さ
れる。
ORゲート66の入力に接続され、後者の他の入力はR
Sフリップフロップ58の相当する出力 ̄Qに接続され
る。NORゲート66の出力は他のNANDゲート68
の1つの入力に接続され、後者の他の2つの入力は、そ
れぞれ、NANDゲート52の出力及びNANDゲート
54の出力に接続される。NANDゲート68の出力
は、RSフリップフロップ56の1つのリセット入力 ̄
R及びRSフリップフロップ58の1つのリセット入力
 ̄Rの両方に接続される。
位相比較器は追加のリセット入力
プ56の他のリセット入力R、RSフリップフロップ5
8の他のリセット入力 ̄R、NANDゲート52の他の
入力ばかりでなくNANDゲート54の他の入力に接続
される。
る仕方は、いま、図9に示された時間信号波形を考察す
ることから明白になるが、この図は時間の関数として2
つの入力信号V1 、V2 ばりでなく昇出力34及び降出
力36を図解する。
Sフリップフロップ56及び58が0(出力Q)にリセ
ットされるとき、本発明によるディジタル位相比較器の
昇出力34及び降出力36は1にリセットされる。この
規定された出力状態において、位相比較器は、特に、追
加のリセット
き、指定RSフリップフロップ56は、値1(出力Q)
にセットされる。
他のRSフリップフロップ58もまた値1(出力Q)に
セットされ、これによってNORゲート66の出力が値
0から1へ変化するが、これはRSフリップフロップ5
6の出力 ̄QばかりでなくRSフリップフロップ58の
出力 ̄Qの両方が各々値0を呈するからである。
から0に再び変化するならば、これに従って、活性0が
昇出力34においてセットされる。ここで重要なこと
は、入力信号V1 の変化に起因して、NANDゲート4
0の出力もまた値0にセットされると云うことである。
き、RSフリップフロップ58はまず値0(出力Q)に
リセットされる。NANDゲート54の出力が値1なら
ば、値0がまたまずNANDゲート68の出力にまず起
こり、これがまた他のRSフリップフロップ56を値0
(出力Q)にリセットさせる。したがって、ディジタル
位相比較器の昇出力34は値1にリセットされる。RS
フリップフロップ56が0(出力Q)にリセットされて
しまうまで、(その前には、RSフリップフロップ58
の出力Qが既に値0にセットされている)NANDゲー
ト40がまずその出力に値0を維持しているので、ディ
ジタル位相比較器の降出力36は、昇出力34が値1に
リセットされるのと同時に、その現存する値1に維持
(ロック)される。RSフリップフロップ56がリセッ
トされた後NANDゲート40の出力が再び値1を呈す
るときには、RSフリップフロップ58の出力Qが値0
を呈するや否や、NANDゲート62が降出力36に値
1を維持し続けると云うことが既に保証されている。
てしまうや否や、値0がNORゲート66の出力に実現
し、これが、立ち代わって、NANDゲート68の出力
を値1にセットさせるので、それゆえNANDゲート6
8の出力における又は2つのRSフリップフロップ5
6、58のリセット入力 ̄Rにおけるリセットパルスが
終端される。
呈するならば、ディジタル位相比較器の降出力36がま
ず0にセットされる。次いで、もしも入力信号V1 が値
0に変化するならば、昇出力34にどんな負パルスを実
現することなく降出力36もまた0にリセットされる。
この場合、NANDゲート42は、値1が昇出力34に
維持される、すなわち、ロックされることを保証する。
指向するとき或るパルスが昇出力34及び降出力36の
両方に起こると云う事実は、決定的に重大ではなく、そ
れは、この場合、正しい又は間違った計数方向と云うも
のが存在しないからである。
どの或る時刻においても2つの出力34及び36の1つ
のみに存在することが保証される。しかしながら、い
ま、単一RSフリップフロップ38を、特に図8から明
白なように昇降計数器18(すなわち、図1)に対して
単一活性化信号を発生するために使用することができ
る。この配置において、昇出力34をRSフリップフロ
ップ38のセット入力Sに、及び降出力36をそのリセ
ット入力Rに接続することが有効である。RSフリップ
フロップ38の出力Qは、図1に示されたディジタルク
ロック発生器の昇降計数器18の計数方向を指令する。
相比較器は、図1に示された特にクロック発生器内にお
けるような全ディジタルループ内のみならず、また、例
えば、発振器との組み合わせ、例えば、アナログループ
内の使用に供されてもよい。
性1信号を使用することもまた原理的に可能であり、こ
の目的のためには、相当する共役的回路構成配置が選択
されることになる。最後に、RSフリップフロップ38
の代わりに、ディジタル昇降計数器に対する単一活性化
信号を発生するものならばどんな他の適当な終端回路が
提供されてもよい。
大値にリセットすることが有効であり、そうすれば、分
周器の出力に生成される周波数が規準周波数と多かれ少
なかれ同じになるまで位相比較器は、好適には、その昇
出力を活性値にセットする。
えば、位相偏移が臨界値を超えるや否や遅延連鎖内のス
イッチング段の範囲を縮小することによって及び/又は
分周器の出力信号を規準周波数信号と同期させることに
よって中和され、設定値の回りのどんな振動(ジッタ)
の振幅も顕著に減少することを可能にする。周波数の迅
速な偏差もまた最小にされるから、周波数の指数関数的
精確調節か可能であり、それゆえに非同期データ変換の
プロトコルでさえも使用することができる。
ら、簡単な取扱いが保証される。制御動作を簡単に破棄
しかつ離散周波数を望むようにプログラムすることがで
きる。閉制御ループを不活性化すること及び低周波数を
選択することは、結果的に完全なシステムの電流消費を
更に低減する。
力投入時に、すなわち、最低可能周波数において開始す
る。
の1サイクル内に発生されるクロックパルスを計数し、
設定値長さを計算し、このようにしてこの遅延連鎖をこ
の計算値にプリセットし、それゆに電力投入後の調節に
必要な全時間を短縮することによって、この遅延連鎖を
セットするに要する時間を更に短縮することができる。
る。
調節可能発振器12と、分周器14と、位相比較器16
とを有し、前記分周器14が前記調節可能発振器12の
出力と前記位相比較器16の1つの入力との間に挿入さ
れ、前記基準発振器10の出力が前記位相比較器16の
他の入力に接続され、前記調節可能発振器12の調節が
前記位相比較器16の出力に依存する前記クロック発生
器であって、前記調節可能発振器はディジタル閉遅延連
鎖12であることと、前記分周器はディジタルプログラ
マブル分周器14であり、前記位相比較器16の出力と
前記遅延連鎖12との間にディジタル昇降計数器18が
接続され、前記昇降計数器の計数方向は前記位相比較器
16の出力信号によって決定され、前記昇降計数器によ
って前記遅延連鎖12の相当する長さが調節可能である
こととを特徴とするクロック発生器。
って、前記遅延連鎖12が該遅延連鎖の出力信号によっ
てクロック駆動される二重計数器22を含む補間論理回
路20を当てがわれ、前記二重計数器の計数は前記昇降
計数器18の出力信号の或るいくつかの最下位ビットの
値と組み合わされて、前記最下位ビットの前記値の関数
として、各クロックサイクル中に一度に1ステップずつ
前記遅延連鎖の長さの変化の数を規定するのに対して、
前記昇降計数器の前記出力信号の残りの最上位ビットは
前記遅延連鎖12を直接アドレス指定することを特徴と
するクロック発生器。
発生器であって、前記遅延連鎖12は直列接続された複
数の遅延素子24、26を含み、該遅延素子の各々が順
方向インバータ28と、復帰インバータ30とばかりで
なくループインバータ32を含み、該ループインバータ
の活性化によって前記遅延連鎖の各長さが調整可能であ
ることを特徴とするクロック発生器。
って、前記遅延素子24、26は制御入力(E、N)を
有し、該制御入力を経由して前記遅延素子の前記順方向
インバータ28及び前記遅延素子の前記復帰インバータ
30又は前記遅延素子のループインバータ32が活性化
され得るか又は相当する前記遅延素子24、26がリセ
ットされ得ることを特徴とするクロック発生器。
って、前記制御入力(E、N)を経由しての前記遅延連
差12のアドレス指定は一度に1つのみのループインバ
ータ32が活性化されるように行われることを特徴とす
るクロック発生器。
発生器であって、前記遅延連鎖12は、遅延素子の出力
がリセット条件において論理の0である第1種の遅延素
子24と、遅延素子の出力がリセット条件において論理
の1である第2種の遅延素子26とを交互に有すること
を特徴とするクロック発生器。
って、前記遅延素子24、26は電力投入時に自動的に
リセットされることを特徴とするクロック発生器。
発生器であって、前記遅延連鎖12)は出力クロック信
号(TA )を供給する端に第1種の遅延素子24を有す
ることを特徴とするクロック発生器。
1に記載のクロック発生器であって、前記遅延連鎖12
は少なくとも6つの遅延素子24、26を含むことを特
徴とするクロック発生器。
ック発生器であって、前記遅延素子24、26は少なく
とも部分的に異なる遅延を有することを特徴とするクロ
ック発生器。
器であって、遅延連鎖の長さを増大するに当たって追加
される前記遅延素子24、26はもっと短い遅延連鎖長
に対して必要である遅延素子24、26よりも高い遅延
を有することを特徴とするクロック発生器。
ロック発生器であって、前記インバータ28、30、3
2は各場合において励振電流を制限するミラー回路を含
むことを特徴とするクロック発生器。
ロック発生器であって、前記インバータ28、30、3
2は、各々、スイッチングトランジスタに直列接続され
たp形MOSFETとn形MOSFETとを含むことを
特徴とするクロック発生器。
ロック発生器であって、個別の前記遅延素子24、26
は励振電流を決定する前記電流ミラーのトランジスタの
チャネル長によって少なくとも実質的に決定されること
を特徴とするクロック発生器。
れか1つによるクロック発生器内に特に使用されるディ
ジタル位相比較器が2つの入力信号(V1 、V2 )の状
態に従って調整可能発振器18を活性化するために昇出
力34と降出力36を有し、前記2つの入力信号
(V1 、V2 )のうちのどちらがまず該信号の活性値
(0)を呈するかに従って、指定昇出力34及び指定降
出力36が、それぞれ、活性値(0)にセットされかつ
他の入力信号が活性になるのに続いてリセットされるよ
うになっている前記ディジタル位相比較器であって、他
の出力(34、36)のリセット中に、不活性化出力3
4、36を不活性化状態にロックする手段40、42を
設けられていることを特徴とするディジタル位相比較
器。
比較器であって、前記昇出力34と前記降出力36とは
出力RSフリップフロップ38を有することと、前記昇
出力34と前記降出力36とは前記出力RSフリップフ
ロップ38のセット入力Sとリセット入力(R)とにそ
れぞれ接続され、前記出力RSフリップフロップ38は
出力(Q)に前記調節可能発振器18に対する単一活性
化信号を供給することとを特徴とするディジタル位相比
較器。
ィジタル位相比較器であって、前記調節可能発振器はデ
ィジタル昇降計数器18によって制御されるディジタル
閉遅延連鎖12を含み、前記昇降計数器18の計数方向
は前記活性化信号によって指定可能でああることを特徴
とするディジタル位相比較器。
ィジタル位相比較器であって、前記調節可能発振器は電
圧制御発振器であることを特徴とするディジタル位相比
較器。
10、ディジタル閉遅延連鎖12と、ディジタル分周器
14と、ディジタル位相比較器16とを含む。前記分周
器14は、前記調節可能遅延連鎖12の出力と前記位相
比較器16の1つの入力との間に挿入される。前記基準
発振器10の出力は、前記位相比較器16の他の入力に
接続される。前記位相比較器16の出力と前記遅延連鎖
12との間にディジタル昇降計数器18が接続され、前
記昇降計数器の計数方向は前記位相比較器16の出力信
号によって決定され、前記昇降計数器によって前記遅延
連鎖12の相当する長さが調節可能である。
ック図。
ジタル遅延連鎖のそのリセット状態における概略回路
図。
に出力を変化した状態を図解する概略回路図。
子の回路図。
子の回路図。
力及び出力上の信号波形図。
び出力上の信号波形図。
Claims (1)
- 【請求項1】 クロック発生器が基準発振器と、調節可
能発振器と、分周器と、位相比較器とを有し、前記分周
器が前記調節可能発振器の出力と前記位相比較器の1つ
の入力との間に挿入され、前記基準発振器の出力が前記
位相比較器の他の入力に接続され、前記調節可能発振器
の調節が前記位相比較器の出力に依存する前記クロック
発生器であって、前記調節可能発振器はディジタル閉遅
延連鎖であることと、前記分周器はディジタルプログラ
マブル分周器であり、前記位相比較器の出力と前記遅延
連鎖との間にディジタル昇降計数器が接続され、前記昇
降計数器の計数方向は前記位相比較器の出力信号によっ
て決定され、前記昇降計数器によって前記遅延連鎖の相
当する長さが調節可能であることを特徴とするクロック
発生器。
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