JPH08107338A - 周波数変換回路 - Google Patents

周波数変換回路

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JPH08107338A
JPH08107338A JP6241191A JP24119194A JPH08107338A JP H08107338 A JPH08107338 A JP H08107338A JP 6241191 A JP6241191 A JP 6241191A JP 24119194 A JP24119194 A JP 24119194A JP H08107338 A JPH08107338 A JP H08107338A
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JP
Japan
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circuit
output
signal
delay
frequency
Prior art date
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JP6241191A
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English (en)
Inventor
Hironari Ehata
裕也 江幡
Motoaki Kawasaki
素明 川崎
Masami Izeki
正己 井関
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 遅延量の等しい可変遅延回路3a〜3cを用
いることにより各可変遅延回路3a〜3c間でのトラッ
キングエラーをなくし、入力信号CKの周波数をデュー
ティーの等しい2,1,1/2,2/3,1/3倍の周
波数に変換する回路を提供する。 【構成】 入力信号CKの周波数を変換する周波数変換
回路において、入力信号CKを2分周する回路1、入力
信号CKの周期T0に対してT0/4の遅延量をもつ3
つの遅延回路3a〜3c、各遅延回路出力を乗算する2
つの乗算器4a,5、さらに前2つの乗算器出力を乗算
する乗算器4bにより入力信号CKをデューティの等し
い2逓倍、逓倍、2分周の信号に変換する。さらに必要
ならばこれらの信号を3分周回路に入力することによ
り、デューティの等しい1.5分周3分周信号をも出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は周期T0の入力信号の周
波数を変換する周波数変換回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】入力信号CKをそれよりも高い周波数の
信号を用いずに逓倍する場合、従来は図2に示すような
装置が使用されてきた。
【0003】図2は入力信号CKを2倍の周波数(2逓
倍)及び1/2倍の周波数(2分周)に変換する回路シ
ステムであり2分周回路1、乗算器4、バッファ2、チ
ャージポンプ回路(CP)6、誤差電圧発生回路(△D
u)7、スイッチ8、9および可変遅延回路3a,3
b、10から構成されている。
【0004】まず可変遅延回路3a,3b,10の回路
構成を図3に示す。
【0005】図中R1=R2=R、I1=I4であり遅
延量△TはR、C1、I2およびI3により決定され、
I3*R*C1/I2に比例する。この回路に於いて入
力PINをH(Hi)、NINをL(Low)とした時
にはトランジスタQ8は遮断状態、A点はオープンとな
り出力POUTはH、NOUTはLという状態になりI
2電流は図3矢符(1)のように流れる。
【0006】つぎにPIN、NINの極性が反転すると
B点はオープンになり、I2電流はコンデンサC1より
矢符(2)のように流れ、A点の電位は徐々に下がって
いく。A点の電位が下がるにつれ、トランジスタQ8に
は電流が流れ始め、それによりC点の電位は上昇してい
く。C点の電位が上昇すればトランジスタQ8のベース
電位は上昇しトランジスタQ8に流れる電流はさらに大
きくなる。この正帰還により、トランジスタQ5、Q6
のエミッタ内部抵抗をそれぞれr1、r2とするとR/
(r1+r2)=1となったときに電流I5、I6は反
転しI5に全ての電流は流れる。それと同時にA点の電
位はVx=R*I6だけ上昇する。そのときB点はオー
プンなので同時にB点の電位もVxだけ上昇する。そし
てコンデンサC1の放電が終了した△T時間後POUT
およびNOUTの極性が反転する。その後は矢符(3)
のように電流が流れるのでA、B点の電位に変化は起き
ない。この様な動作を繰り返し入力信号に対し時間△T
遅れた信号が可変遅延回路から出力される。また遅延回
路においてはVxの値が大きくなればそれだけトランジ
スタQ1、Q3およびQ10、Q8間での△Vbeの影
響が低減できるので実際の設計値ではこの値をVx=
0.5Vとしてある。そのため各遅延回路の出力信号レ
ベルは0.5Vとなる。
【0007】この可変遅延回路のコンデンサC1端の出
力と回路出力POUTの様子を図4(a)、(b)、
(c)に示す。(a)は可変遅延回路に入力される信号
PINであり、(b)はA点の電圧変化(コンデンサC
1端の出力)、(c)は可変遅延回路の出力POUTで
ある。
【0008】図2の回路全体の動作を説明する。まず入
力信号CKのデューティずれの影響をなくすために2分
周回路1でCKを2分周し、その信号と、その信号をバ
ッファ2および入力信号CKに対し1/2周期の遅延量
を持つ遅延回路10を通した信号とで乗算器4によりC
Kと同じ周期の信号SKを得る。このSKとCKに対し
1/4周期の遅延量を持つ遅延回路3bとの出力信号と
で乗算器4により2逓倍出力を得る。さらにCKを2分
周回路1の出力信号、または可変遅延回路10の出力信
号をスイッチ9で選択し、CKの1/4の遅延量を持つ
遅延回路3を通すことにより4つの位相を持った2分周
の出力を得ることもできる。
【0009】またそれぞれの可変遅延回路の制御法は以
下に示すとおりである。
【0010】SKはチャージポンプ回路7に入力され
る。チャージポンプ回路6は図5に示す構成になってお
り、電流0.5*I0、I0を発生する電流源を用いる
ことによりSKのデューティ比が1:1になったときに
のみ安定する。その出力は誤差信号発生回路6に入力さ
れ誤差電圧を発生させ、これを可変遅延回路3a,3
b,10に戻すことによりSKのデューティ比が1:1
になるように遅延量をコントロールする。
【0011】以上のことから可変遅延回路10のコンデ
ンサC1の値を可変遅延回路3a,3bに対し2倍にす
ることで可変遅延回路10の遅延量は3a,3bの2倍
になり、出力SCKOには2逓倍もしくは2分周の信号
が出力されることになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのシステムに
於いては遅延量が入力信号CKの1/2周期及び1/4
周期の遅延回路を用いているため、両遅延回路間でのト
ラッキングが問題になってくる。この遅延回路における
遅延量は図3中I3*R*C1/I2に比例する値でほ
ぼ決まるが、正帰還により電流I5、I6が反転するま
での時間も全体の遅延量に含まれる。よって遅延量が
2:1の遅延回路において、この電流反転時間を2:1
にすることは、この電流反転の条件がトランジスタのエ
ッミタ内部抵抗および図3中R1もしくはR2によって
決まっていることを考えると非常に困難である。
【0013】またコンデンサに寄生容量が付くためそれ
ぞれの遅延回路内のコンデンサC1の値の比は2:1で
はなくなってしまう可能性がある。この寄生容量の値は
プロセスによっても変わり、またIC内部でもばらつき
があるためこの容量値を正確にコントロールすることは
できない。
【0014】さらに乗算器においては図6に示す回路を
用いているが入力バイアスの違いにより2つの入力信号
に対する出力信号はそれぞれについて異なった遅れ量が
発生する。加えて、バッファ部には図7に示す回路を使
用しておりこれは抵抗R1、R2によるレベルシフトお
よびトランジスタQ1、Q2のエミッタフォロアからな
っている。この回路においても入出力間である遅れが発
生する。これらの遅れ時間は入力信号周波数、ICチッ
プ温度などの要因に対して一定値が得られるわけではな
いので、このシステムにおいて両遅延回路間のトラッキ
ングを正確にとることはできない。さらに2分周の信号
を出力させる場合に於いても2つの異なった遅延量の遅
延回路を用いるため、4つの出力信号の位相差を正確に
出力させることはできない。
【0015】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、入力信号をある周波数に変換する場合、該信号の1
周期T0に対しT0/4だけの遅延量を持つ可変遅延回
路を3個設け、各可変遅延回路出力を乗算することによ
り信号を制御し、デューティの等しい2逓倍、1逓倍、
2分周、1.5分周および3分周の信号を得るものであ
る。
【0016】
【実施例】図1に本発明の実施例を示す。この装置は2
分周回路1、乗算器4、5、バッファ2a〜2c、チャ
ージポンプ回路6、誤差電圧発生回路7、スイッチ8、
9及び可変遅延回路3a〜3cからなり入力信号CKに
対して2逓倍および2分周の信号を出力するものであ
る。以下の説明において、従来技術で説明した回路(図
3,図5,図7)に対応する回路自体の詳細な説明は省
略する。
【0017】入力信号CKを2分周回路1で2分周した
後、遅延量がCKの1/4周期である第1、第2、第3
の遅延回路3a〜3cにバッファ2a〜2cを介して順
に入力していく。そして2分周回路1の出力と第2の可
変遅延回路3bの出力、第1の可変遅延回路3aの出力
と第3の可変遅延回路3cの出力をそれぞれ第1の乗算
器5および第2の乗算器4aに入力することでCKと同
位相のSK、SKよりCKの1/4周期遅れた信号が得
られる。これら2つの信号をさらに第3の乗算器4bに
入力することにより、2逓倍信号を得ることができる。
【0018】また第2の乗算器4bの出力信号SKをチ
ャージポンプ6に入力する。この回路は電流0.5*I
0およびI0からなる電流源を用いることによりこの入
力信号のデューティ比が1:1になったときにのみこの
回路は安定する動作をする。そしてその出力を誤差電圧
発生回路7に入力し誤差電圧により可変遅延回路3a〜
3cを制御する。
【0019】この装置に於いては可変遅延回路3の遅延
量は全て入力信号CKの1/4周期であり、遅延量が全
て等しいため各遅延回路間でのトラッキングエラーはほ
ぼなくなる。
【0020】つぎに乗算器での入力バイアスの違いによ
る遅れ量の影響を減少させるために第1の乗算器5には
図8に示す回路を用い2分周1の出力をPIN3、NI
N3に、第2の可変遅延回路3の出力をPIN4、NI
N4に入力する。また第2の乗算器4には第6図に示す
回路を使用し第1の可変遅延回路3の出力をPIN1、
NIN1に、第3の可変遅延回路3の出力をPIN2、
NIN2に入力する。
【0021】さらにこれらの乗算器の出力を入力する第
2の乗算器4にも図6の回路を使用し、第1の乗算器5
の出力をPIN2、NIN2に、第2の乗算器4の出力
をPIN1、NIN1に入力する。この回路構成にする
ことにより乗算器部での遅れ量は最小に抑えられ2逓倍
出力はほぼデューティの等しい信号が得られる。
【0022】図9に各部の出力パルスのタイミング図を
示す。図9(a)〜(g)はそれぞれ2分周回路カウン
タ1、第1の可変遅延回路3a、第2の可変遅延回路3
b、第3の可変遅延回路3c、第1の乗算器5、第2の
乗算器4a、第3の乗算器4bの出力である。
【0023】以上のことからこの装置構成にすることに
より2逓倍出力にはほぼデューティ比の等しい信号が出
力されこの信号を元に高精度の制御が可能となる。また
このシステムでは2分周の信号は各遅延回路の出力に現
れているので従来例のようにさらに遅延回路をもうけ信
号を制御する必要はなく、また遅延回路の遅延量はすべ
て等しいため各出力間の位相差はほぼ等しい。これら2
分周信号はスイッチ8でそのうちのどれかが選択され、
さらにスイッチ9により2逓倍信号とのどちらかを選択
することにより最終的に1つの信号が出力される。
【0024】〔他の実施例〕図10に上述の実施例を変
形した実施例を示す。これは2分周回路1、バッファ
2、可変遅延回路3、乗算器4、5、チャージポンプ回
路6、誤差電圧発生回路7、Dフリップフロップ11
a,11b、信号反転回路13、クロックマスク回路1
4、ブランキング回路12、ブランキング信号15およ
びスイッチ8、9からなり前述の出力SCKを3分周回
路により制御することで入力信号CKの1.5分周およ
び3分周の信号が出力できる。
【0025】図10には前述の実施例の回路がすべて含
まれているが、2分周回路1には新たに、ある時間でそ
の信号レベルがLowからHighに変わるブランキン
グ信号15が入力され、これがLowの間2分周回路1
の出力はLowになる。
【0026】ブランキング回路12は、ブランキング信
号15が入力されており、ブランキング信号15のタイ
ミングにより新たなブランキング信号を出力する回路で
ある。図11(a)にブランキング信号を、(b)にS
CKを、(c)にブランキング回路12の出力を示す。
また信号マスク回路14はブランキング回路12の出力
および制御信号S4が入力され、S4によりブランキン
グ回路12のブランキング出力で入力信号のブランキン
グの有無を決定する。図11(d)に一例としてS4を
Lowと設定したときの、(e)に一例としてS4がH
ighと設定したときの出力を示す。信号反転回路13
は信号マスク回路14の出力と第1のDフリップフロッ
プ11bの出力が入力され、これらの信号の状態により
出力の反転、非反転を行う回路である。図11(f)に
一例としてS4、S5がLowと設定したときのCK反
転回路の出力を示す。この場合S5がHighと設定し
たときはこの出力は位相が180度ずれる。この信号を
第1、第2のDフリップフロップ11a,11bにクロ
ックとして入力することによりSCKを3分周したとき
の出力が得られる。図10(g)に、(f)の信号がク
ロックとして入力されたときの第1のDフリップフロッ
プ11aの出力を示す。以上の回路の出力をS1〜S7
で制御することにより出力SCKOには2分周について
は4相、3分周、1.5分周については6相のデューテ
ィバランスのとれた信号が出力される。
【0027】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、2
分周回路、第1、第2、第3の遅延量の等しい遅延回
路、第1、第2、第3の乗算器、信号反転回路、第1、
第2のDフリップフロップ回路を用い、2分周された入
力信号を均等に遅延させそれらを乗算し、2逓倍または
逓倍信号を得、さらにそれらを3分周することで、入力
信号を2倍、1/2倍、2/3倍、1/3倍の周波数に
正確なデューティ比で変換する周波数変換回路を容易に
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回路構成を示すブロック図
【図2】従来の回路構成を示すブロック図
【図3】可変遅延回路の回路図
【図4】可変遅延回路出力波形を示す図
【図5】デューティ検出用チャージポンプ回路を示す図
【図6】第1のエクスクルーシブオアの回路図
【図7】バッファ回路図
【図8】第2のエクスクルーシブオアの回路図
【図9】本発明の各部のタイミング波形を示す図
【図10】本発明の他の実施例を示すブロック図
【図11】他の実施例の動作を説明する波形を示す図
【符号の説明】
1 2分周回路 2a,2b,2c バッファ 3a,3b,3c,10 可変遅延回路 4,5 乗算器 6 デューティ検出用チャージポンプ回路 7 誤差電圧発生回路 8,9 スイッチ 11a,11b Dフリップフロップ回路 12 ブランキング回路 13 信号反転回路 14 信号マスク回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周期T0の入力信号の周波数を変換する
    周波数変換回路において、 入力信号を2分周する2分周回路と、 それぞれが周期T0に対してT0/4の遅延量を有し、
    前記2分周回路の後段に直列に接続される第1〜第3の
    遅延回路と、 前記2分周回路と前記第2の遅延回路の出力を乗算する
    第1の乗算器と、 前記第1の遅延回路と前記第3の遅延回路の出力を乗算
    する第2の乗算器と、 前記第1、第2の乗算器の出力をさらに乗算する第3の
    乗算器を有することを特徴とする周波数変換回路。
  2. 【請求項2】 更に第1,第2のDフリップフロップ回
    路と、 入力信号の状態により出力の反転、非反転を行う信号反
    転回路を有することを特徴とする周波数変換回路。
JP6241191A 1994-10-05 1994-10-05 周波数変換回路 Pending JPH08107338A (ja)

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JP6241191A JPH08107338A (ja) 1994-10-05 1994-10-05 周波数変換回路

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998038743A1 (en) * 1997-02-27 1998-09-03 Honeywell Inc. Temperature independent, wide range frequency clock multiplier
KR100824790B1 (ko) * 2006-08-21 2008-04-24 삼성전자주식회사 클록 체배기 및 이를 포함하는 클록 생성기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998038743A1 (en) * 1997-02-27 1998-09-03 Honeywell Inc. Temperature independent, wide range frequency clock multiplier
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Effective date: 20030304