JPH07321613A - 周波数逓倍器、波形整形回路、可変位相シフト回路 - Google Patents

周波数逓倍器、波形整形回路、可変位相シフト回路

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JPH07321613A
JPH07321613A JP6109493A JP10949394A JPH07321613A JP H07321613 A JPH07321613 A JP H07321613A JP 6109493 A JP6109493 A JP 6109493A JP 10949394 A JP10949394 A JP 10949394A JP H07321613 A JPH07321613 A JP H07321613A
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JP
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circuit
pulse train
phase shift
flop
type flip
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JP6109493A
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Hisami Tsunoda
久美 角田
Masatoshi Takada
昌敏 高田
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力クロックの周波数あるいはデューティが
変化しても常にデューティ50%の逓倍パルス列を生成
する。 【構成】 D型フリップフロップ101、102により
入力パルス列を4分周した50%デューティで互いに9
0度位相のずれたパルス列を生成し、それらから位相シ
フト回路110〜116で移相したパルスをEOR回路
120〜126で合成する。 【効果】 入力周波数やデューティに関係なく50%デ
ューティの2逓倍波が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル型周波数逓
倍器、波形整形回路、及び可変位相シフト回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、クロックパルスなどのパルス列
の周波数を2逓倍する周波数逓倍器の従来例であり、図
3はその動作を示すタイミングチャートである。入力ク
ロックAを遅延時間Tの遅延回路へ入力し、その出力B
と入力クロックAとの排他的論理和をEOR回路21で
とる。そうすると、図3に示したように、遅延時間Tに
等しい幅のパルスが入力クロックAの立ち上がりと立ち
下がり部に発生し、2逓倍されたクロックが生成され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の回路で
は、遅延回路20の遅延時間Tを入力クロックの1/4
周期に等しくしておけば、2逓倍されたパルスは丁度デ
ューティ50%になる。しかし入力クロックの周波数ま
たは遅延回路の遅延時間が変化すると、デューティも変
化してしまう。とくに入力クロックの周波数が大きく変
わる場合には、遅延回路20の遅延時間Tを大幅に変更
しなければならず、そのままでは対応できないという問
題があった。
【0004】本発明の目的は、入力クロックの周波数が
変化しても、常に50%デューティの出力パルスが得ら
れる周波数逓倍器、波形整形回路、及び可変位相シフト
回路を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、入力クロ
ックをそのクロック入力とする第1及び第2のD型フリ
ップフロップからなり、上記第1のD型フリップフロッ
プの正転出力を上記第2のD型フリップフロップのD入
力としかつ上記第2のD型フリップフロップの反転出力
を上記第1のD型フリップフロップのD入力とすること
により、上記入力クロックの4倍の周期を有しかつその
周期の1/4周期分の位相差を有する第1及び第2パル
ス列を生成するための分周回路と、Nを整数としたとき
上記第1パルス列及び第2パルス列から上記第1パルス
列をjπ/4N(j=1〜4N−1)だけ位相シフトし
たパルス列を生成する第1〜第4N−1の4N−1個の
位相シフト回路と、上記第1パルス列と上記第1の位相
シフト回路出力の排他的論理和をとる第1のEOR回路
と、上記第2k及び第2k+1の位相シフト回路出力の
排他的論理和をとる第k+1(k=1〜2N−1)の2
N−1個のEOR回路と、上記第1〜第2NのEOR回
路の出力を1つのパルス列に合成する合成回路とから周
波数逓倍器を構成することにより達成され、また、上記
分周回路により生成される上記第1パルス列及び第2パ
ルス列から上記第1パルス列をjπ/4(j=1〜3)
だけ位相シフトしたパルス列を生成する第1〜第3の3
個の位相シフト回路と、上記第1パルス列と上記第1の
位相シフト回路出力の排他的論理和をとる第1のEOR
回路と、上記第2及び第3の位相シフト回路出力の排他
的論理和をとる第2のEOR回路と、上記第1および第
2のEOR回路の出力を1つのパルス列に合成する合成
回路とから波形整形回路を構成することにより達成さ
れ、また、φを任意の位相量としたとき、上記分周回路
により生成された上記第1パルス列及び第2パルス列か
ら上記第1パルス列をjπ/4+φ(j=0〜3)だけ
位相シフトしたパルス列を生成する第1〜第4の4個の
位相シフト回路と、上記第1及び第2の位相シフト回路
出力の排他的論理和をとる第1のEOR回路と、上記第
3及び第4の位相シフト回路出力の排他的論理和をとる
第2のEOR回路と、上記第1および第2のEOR回路
の出力を1つのパルス列に合成する合成回路とから可変
位相シフト回路を構成することにより達成される。
【0006】
【作用】分周回路は、入力クロックの周波数に関係な
く、常に1/4周期位相差を持つ2つの1/4周波のパ
ルス列を生成する。一方、位相シフト回路も入力周波数
に関係なく、指定され位相量の位相シフトを行う。従っ
て、これら位相シフト回路出力から合成されるパルス列
は、周波数逓倍器の場合も、波形整形回路の場合も、可
変位相シフト回路の場合も常に50%デューティで、入
力周波数に依存しない。
【0007】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。図1
は本発明の周波数逓倍器の一実施例を示すブロック図
で、図4はその動作を示すタイムチャートである。本実
施例は、入力パルス列の2倍の周波数でかつデューティ
50%のパルス列を生成するもので、以下に動作を説明
する。
【0008】D型フリップフロップ101及び102の
出力Qは、クロックが入力されるとそのD入力と同じレ
ベルの出力になる。最初はD型フリップフロップ10
1、102ともに出力Qがローレベルで動作が開始され
たとすると、図4の入力クロックパルスP1の立ち上が
り時点ではD型フリップフロップ101のD入力はハイ
レベル、D型フリップフロップ102のD入力はローレ
ベルであるから、パルスP1の立ち上がりでD型フリッ
プフロップ101の出力A1=Qが反転する。これによ
り次の入力クロックパルスP2の立ち上がり時点では、
今度はフリップフロップ101、102ともにD入力が
ハイレベルなので双方の出力A1、A2ともにハイレベ
ルになる。これによりフリップフロップ101のD入力
はローレベルとなるから、次の入力パルスP3立ち上が
りで出力A1はローレベルへ反転する。以下同様にし
て、入力クロックパルスが1個入力されるごとに、D型
フリップフロップ101、102の出力A1、A2が交
互にそのレベルを反転するから、A1、A2は入力パル
ス列の周期T0の4倍の周期4T0を有し、デューティは
50%でかつ互いに90度位相のずれたパルス列とな
る。しかもこの動作は、入力パルスの周波数1/T0
るいはパルス幅が変化しても変わらない。
【0009】次に、2つのパルス列A1、A2はローパ
スフィルタ103、104で基本波のみ取り出され、正
弦波に変換される。今パルス列A1のフィルタ出力をco
sωtとすれば、パルス列A2は90度遅れの位相である
から、そのフィルタ出力はsinωtである。
【0010】位相シフト回路110〜116の各々は、
図5に示す構成の回路で、制御電圧(sinθ、cosθ)が
与えられたとき、2つのアナログ乗算器51、52と加
算器53により
【数1】 sinωt・sinθ+cosωt・cosθ=cos(ωt−θ) つまりローパスフィルタ103の出力 cosωt を位相θ
だけシフトした(遅らせた)信号を出力する。これをロ
ーパスフィルタ54、スライス回路55で整形し、パル
ス波形に戻して出力する。
【0011】従って図1のように、位相シフト回路11
0〜116の制御電圧を
【数2】(sinjπ/8,cosjπ/8),j=1〜7 としてパルス列B1〜B7を生成し、パルス列B0だけ
は cosωt をスライス回路109でパルス波形にして位
相シフト0のパルス列とすれば、パルス列B0〜B7は
図4に示したように、cosωt の周期に対して順次π/
8づつ位相のずれたパルス列になる。従ってこれらのパ
ルス列の2つづつの排他的論理和をEOR回路120〜
123で求めてパルス列C1〜C4とし、さらにそれら
をEOR回路124、125、126で図1のようにま
とめて1つのパルス列Dにすれば、パルス列Dは丁度入
力クロックの2倍の周波数を持つ50%デューティのパ
ルス列になる。しかもこの動作は入力クロックの周期T
0が変化しても保証され、必ず50%デューティでかつ
2倍の周波数のパルス列が生成される。
【0012】なお、図4から明らかなように、EOR回
路124〜126への入力は、常に一方の入力が“0”
(ローレベル)であるので、OR回路で置き換えても動
作は変わらない。
【0013】以上の図1の実施例は2倍周の場合であっ
たが、例えば図1の位相シフト回路をさらに4個増やし
て11個にし、それらの移相量を、π/12づつ変化さ
せるように制御電圧を与えれば、3倍周の周波数逓倍器
が構成できる。もっと一般化すると、4N−1個の位相
シフト回路に順次制御電圧
【数3】 (cosπj/4N,sinπj/4N),j=1,2・・・N−1 を与え、図1と同様にしてそれらの出力を合成すれば、
N倍周の周波数逓倍器を構成できる。
【0014】応用例として、図4のA1またはA2をそ
のまま出力とすれば、入力パルス列のデューティに関係
なくデューティ50%の1/4倍周のパルス列が得ら
れ、A1とA2の排他的論理和をとればデューティ50
%の1/2倍周のパルス列が得られる。
【0015】また図4のA1とB2、B4とB6の排他
的論理和をそれぞれとり、それらを合成すれば、入力ク
ロックと同じ周波数で、入力クロックのデューティに関
係なくデューティ50%に整形されたパルス列が生成さ
れる。図6及び図7は、そのときの回路構成及び動作タ
イムチャートを示したもので、位相シフト回路610〜
612の各々でπ/4、2π/4、3π/4の移相を行
い、これらの出力とスライス回路609出力をEOR回
路620〜622で合成してデューティ50%のパルス
列Dを生成している。
【0016】図8は、図6の応用例で、さらに任意の位
相φの位相シフトしたパルスを出力するようにした回路
例である。このために4つの制御電圧
【数4】 (sin(φ+jπ/4), cos(φ+jπ/4)),j=0〜3 を与えている。このときの移相量は図5でθ=φ+jπ
/4 としたものだから
【数5】cos(ωt−(φ+jπ/4)) となり、図7のA1、B2、B4、B6がそれぞれφだ
けさらにシフトする。即ち図9に示したように、パルス
列B1φ、B2φ、B4φ、B6φが位相シフト回路8
10〜813から出力され、これらを合成したパルス列
Dφも図7の出力D1よりもφシフトしたものとなる。
このようにφの値により、位相シフト量が可変できる位
相シフト回路が実現できる。
【0017】また、入力クロックがデューティ50%の
場合には、図1及び6〜8で使用している分周回路を図
10に示す回路で実現できる。図10は、ロックの立ち
上がりエッジで動作する第1のD型フリップフロップ9
1とクロックの立ち下がりエッジで動作する第2のD型
フリップフロップ92からなる。即ち第1のD型フリッ
プフロップ91の反転出力をフィードバックしてD入力
し、上記第1のD型フリップフロップ91の正転出力を
上記第2のD型フリップフロップ92のD入力とするこ
とにより、上記入力クロックの2倍の周期を有しかつそ
の周期の1/4周期分の位相差を有する第1及び第2パ
ルス列を生成するための分周回路が得られる。この実施
例によれば、位相シフト回路の個数をおよそ半分にする
ことができるので、回路構成をさらに簡単にすることが
可能である。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、従来型に比べて回路の
規模は大きくなるが、D型フリップフロップと位相シフ
ト回路を使用することにより、遅延量のずれによるクロ
ックのデューティの乱れを防ぐことができ、高速動作や
クロック周波数変化に対する自動切り替えが可能にな
る。また、従来型に比べてIC化が容易であるので、回
路が大規模になっても適用は容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の周波数逓倍器の一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図2】従来の周波数逓倍器の例を示すブロック図であ
る。
【図3】図2の周波数逓倍器の動作を示すタイムチャー
トである。
【図4】図1の周波数逓倍器の動作を示すタイムチャー
トである。
【図5】位相シフト回路の構成を示す図である。
【図6】波形整形回路への応用例を示すブロック図であ
る。
【図7】図6の波形整形回路の動作を示すタイムチャー
トである。
【図8】プログラマブル位相シフト回路への応用例を示
すブロック図である。
【図9】図8のプログラマブル位相シフト回路の動作を
示すタイムチャートである。
【図10】本発明の分周回路の実施例図である。
【符号の説明】
101 D型フリップフロップ 102 D型フリップフロップ 110 位相シフト回路 111 位相シフト回路 112 位相シフト回路 113 位相シフト回路 114 位相シフト回路 115 位相シフト回路 116 位相シフト回路 120 EOR回路 121 EOR回路 122 EOR回路 123 EOR回路 124 EOR回路 125 EOR回路 126 EOR回路 610 位相シフト回路 611 位相シフト回路 612 位相シフト回路 620 EOR回路 621 EOR回路 622 EOR回路 810 位相シフト回路 811 位相シフト回路 812 位相シフト回路 813 位相シフト回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H03K 5/15 H03K 5/15 G

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力クロックをそのクロック入力とする
    第1及び第2のD型フリップフロップからなり、上記第
    1のD型フリップフロップの正転出力を上記第2のD型
    フリップフロップのD入力としかつ上記第2のD型フリ
    ップフロップの反転出力を上記第1のD型フリップフロ
    ップのD入力とすることにより、上記入力クロックの4
    倍の周期を有しかつその周期の1/4周期分の位相差を
    有する第1及び第2パルス列を生成するための分周回路
    と、Nを整数としたとき上記第1パルス列及び第2パル
    ス列から上記第1パルス列をjπ/4N(j=1〜4N
    −1)だけ位相シフトしたパルス列を生成する第1〜第
    4N−1の4N−1個の位相シフト回路と、上記第1パ
    ルス列と上記第1の位相シフト回路出力の排他的論理和
    をとる第1のEOR回路と、上記第2k及び第2k+1
    の位相シフト回路出力の排他的論理和をとる第k+1
    (k=1〜2N−1)の2N−1個のEOR回路と、上
    記第1〜第2NのEOR回路の出力を1つのパルス列に
    合成する合成回路とからなることを特徴とする周波数逓
    倍回路。
  2. 【請求項2】 入力クロックをそのクロック入力とする
    第1及び第2のD型フリップフロップからなり、上記第
    1のD型フリップフロップの正転出力を上記第2のD型
    フリップフロップのD入力としかつ上記第2のD型フリ
    ップフロップの反転出力を上記第1のD型フリップフロ
    ップのD入力とすることにより、上記入力クロックの4
    倍の周期を有しかつその周期の1/4周期分の位相差を
    有する第1及び第2パルス列を生成するための分周回路
    と、上記第1パルス列及び第2パルス列から上記第1パ
    ルス列をjπ/4(j=1〜3)だけ位相シフトしたパ
    ルス列を生成する第1〜第3の3個の位相シフト回路
    と、上記第1パルス列と上記第1の位相シフト回路出力
    の排他的論理和をとる第1のEOR回路と、上記第2及
    び第3の位相シフト回路出力の排他的論理和をとる第2
    のEOR回路と、上記第1および第2のEOR回路の出
    力を1つのパルス列に合成する合成回路とからなること
    を特徴とする波形整形回路。
  3. 【請求項3】 入力クロックをそのクロック入力とする
    第1及び第2のD型フリップフロップからなり、上記第
    1のD型フリップフロップの正転出力を上記第2のD型
    フリップフロップのD入力としかつ上記第2のD型フリ
    ップフロップの反転出力を上記第1のD型フリップフロ
    ップのD入力とすることにより、上記入力クロックの4
    倍の周期を有しかつその周期の1/4周期分の位相差を
    有する第1及び第2パルス列を生成するための分周回路
    と、φを任意の位相量としたとき上記第1パルス列及び
    第2パルス列から上記第1パルス列をjπ/4+φ(j
    =0〜3)だけ位相シフトしたパルス列を生成する第1
    〜第4の4個の位相シフト回路と、上記第1及び第2の
    位相シフト回路出力の排他的論理和をとる第1のEOR
    回路と、上記第3及び第4の位相シフト回路出力の排他
    的論理和をとる第2のEOR回路と、上記第1および第
    2のEOR回路の出力を1つのパルス列に合成する合成
    回路とからなることを特徴とする可変位相シフト回路。
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