JPH08204548A - Digital pll circuit and its digital filter - Google Patents

Digital pll circuit and its digital filter

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JPH08204548A
JPH08204548A JP7014642A JP1464295A JPH08204548A JP H08204548 A JPH08204548 A JP H08204548A JP 7014642 A JP7014642 A JP 7014642A JP 1464295 A JP1464295 A JP 1464295A JP H08204548 A JPH08204548 A JP H08204548A
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JP
Japan
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level
signal
digital
value
control signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP7014642A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Inagaki
良男 稲垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to GB9518007A priority patent/GB2293062B/en
Priority to US08/523,360 priority patent/US5648964A/en
Priority to FR9510522A priority patent/FR2724511B1/en
Publication of JPH08204548A publication Critical patent/JPH08204548A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To generate a stable output clock signal by providing a level conversion processing means between the digital filter and a D/A converter so as to suppress the occurrence of plural phase lock points. CONSTITUTION: A signal level conversion processing means 12 discriminates a signal level obtained by a filtering processing means 11 and when the level is at a maximum, the conversion processing into a minimum value or a median and when the level is at a minimum value, the conversion processing to a maximum value or a median are conducted alternately. Furthermore, in the case of pulse wave whose high level is smaller than the maximum value and whose low level is higher than the minimum value, one of the conversion processing of the high level into a maximum value or of the low level into a minimum value is conducted. Thus, a phase comparison signal OPout is converged into a prescribed value and a trailing timing of a reference clock signal VREF is synchronously with a rising timing of a feedback clock signal VLOOP. Thus, only one phase synchronization point is obtained without the production of plural points and a stable output clock without phase shift, that is, a voltage Vout is generated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば通信装置におい
て、外部から供給された基準クロックに同期して装置内
クロックを生成する回路に用いられるディジタルPLL
回路およびこのディジタルPLL回路で使用されるディ
ジタルフィルタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital PLL used in, for example, a communication device in a circuit for generating an internal clock in synchronization with a reference clock supplied from the outside.
The present invention relates to a circuit and a digital filter used in this digital PLL circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のディジタルPLL回路は、従来
例えば次のように構成されている。図20はその構成を
示す回路ブロック図である。すなわち、このディジタル
PLL回路は電圧制御水晶発振器(VCXO)7を有
し、このVCXO7の発振クロック信号Vout はカウン
タからなる分周器8で分周されて帰還クロック信号VLO
OPとなったのち、外部から供給された基準クロック信号
VREF とともに位相比較器1に入力される。位相比較器
1では上記帰還クロック信号VLOOPと基準クロック信号
VREF との位相比較が行なわれ、その位相差をデューテ
ィで表わしたパルス信号が出力される。このパルス信号
はアナログフィルタ2で積分され、この積分出力信号は
演算増幅器(OPAMP)3を経て位相比較信号OPou
t となったのちアナログ・ディジタル変換器(A/D)
4に入力され、このA/D4でディジタル信号に変換さ
れたのちディジタルフィルタ5に入力される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a digital PLL circuit of this type is constructed, for example, as follows. FIG. 20 is a circuit block diagram showing the configuration. That is, this digital PLL circuit has a voltage controlled crystal oscillator (VCXO) 7, and the oscillation clock signal Vout of this VCXO 7 is frequency-divided by a frequency divider 8 composed of a counter to obtain a feedback clock signal VLO.
After becoming OP, it is input to the phase comparator 1 together with the reference clock signal VREF supplied from the outside. The phase comparator 1 compares the phase of the feedback clock signal VLOOP with the reference clock signal VREF, and outputs a pulse signal in which the phase difference is represented by duty. This pulse signal is integrated by the analog filter 2, and this integrated output signal passes through the operational amplifier (OPAMP) 3 and the phase comparison signal OPou.
After reaching t, the analog / digital converter (A / D)
4 and is converted into a digital signal by the A / D 4 and then input to the digital filter 5.

【0003】ディジタルフィルタ5は、例えばマイクロ
コンピュータにより構成され、このマイクロコンピュー
タのプログラム処理によりディジタルPLL回路のルー
プ帯域を決定するためのフィルタリング演算処理を実行
する。そして、このディジタルフィルタ4から出力され
た信号は、ディジタル・アナログ変換器(D/A)6で
アナログ信号に変換されたのち、制御信号電圧Vcontと
して上記VCXO7に供給される。
The digital filter 5 is composed of, for example, a microcomputer, and executes a filtering calculation process for determining the loop band of the digital PLL circuit by the program process of this microcomputer. The signal output from the digital filter 4 is converted into an analog signal by a digital / analog converter (D / A) 6 and then supplied to the VCXO 7 as a control signal voltage Vcont.

【0004】この様な構成であれば、例えばキャリア側
から供給された基準クロック信号VREF に常に同期した
装置内クロックVout を生成することができる。ところ
が、この様な従来のディジタルPLL回路では次のよう
な問題点が指摘されている。すなわち、ディジタルPL
L回路は先に述べたようにループフィルタとしてディジ
タルフィルタ5を使用し、このディジタルフィルタ5に
おいてプログラム処理によるフィルタリング演算処理を
行なっている。このため、例えば基準クロック信号VRE
F が現用から予備に切り替わった場合のように、帰還ク
ロック信号VLOOPと基準クロック信号VREF との間の位
相差が大きく変化すると、この位相変化にディジタルフ
ィルタ5のフィルタリング演算処理が追従できず、結果
的にPLLループで位相同期引き込みが行なえなくなる
ことがある。
With such a configuration, it is possible to generate the in-device clock Vout which is always synchronized with the reference clock signal VREF supplied from the carrier side. However, the following problems have been pointed out in such a conventional digital PLL circuit. That is, the digital PL
As described above, the L circuit uses the digital filter 5 as a loop filter, and the digital filter 5 performs the filtering calculation processing by the program processing. Therefore, for example, the reference clock signal VRE
If the phase difference between the feedback clock signal VLOOP and the reference clock signal VREF changes significantly, as in the case where F is switched from the working mode to the backup mode, the filtering calculation process of the digital filter 5 cannot follow this phase change, and In some cases, phase lock pull-in cannot be performed in the PLL loop.

【0005】この現象を確かめるために、例えば基準ク
ロック信号VREF の周波数を2.48110MHzから
2.048070MHz、2.048050MHzおよ
び2.047920MHzにそれぞれ変化させ、そのと
きの制御信号電圧Vcontおよび位相比較信号OPout の
波形を調べた。その結果をそれぞれ図21、図22およ
び図23に示す。なお、これはプリトリガ機能を有する
オシロスコープを用いて、基準クロック信号VREF の周
波数が変化した点における制御信号電圧Vcontおよ
び位相比較信号OPout の波形を測定したものであ
る。
In order to confirm this phenomenon, for example, the frequency of the reference clock signal VREF is changed from 2.48110 MHz to 2.048070 MHz, 2.048050 MHz and 2.047920 MHz, and the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout at that time are changed. Was investigated. The results are shown in FIGS. 21, 22 and 23, respectively. This is a measurement of the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout at the point where the frequency of the reference clock signal VREF has changed, using an oscilloscope having a pre-trigger function.

【0006】先ず図21に示すように基準クロック信号
VREF の周波数を2.48110MHzから2.048
070MHzへ変化させた場合には、周波数変化が比較
的小さいため、この周波数変化後に制御信号電圧Vcont
および位相比較信号OPoutは速やかに一定値に収束
し、PLLループは同期する。またこのとき位相比較信
号OPout はほぼ最小値である0Vに収束する。一方、
図22に示したように基準クロック信号VREF の周波数
を2.48110MHzから2.048050MHzへ
と比較的大きく変化させた場合には、制御信号電圧Vco
ntおよび位相比較信号OPout はパルス状となって一定
値に収束せず、同期は引き込まれない。
First, as shown in FIG. 21, the frequency of the reference clock signal VREF is changed from 2.48110 MHz to 2.048.
When the frequency is changed to 070 MHz, since the frequency change is relatively small, the control signal voltage Vcont is changed after this frequency change.
And the phase comparison signal OPout quickly converges to a constant value, and the PLL loop is synchronized. At this time, the phase comparison signal OPout converges to 0V which is the minimum value. on the other hand,
As shown in FIG. 22, when the frequency of the reference clock signal VREF is changed relatively greatly from 2.48110 MHz to 2.048050 MHz, the control signal voltage Vco
The nt and the phase comparison signal OPout are pulsed and do not converge to a constant value, so that synchronization is not drawn.

【0007】また、図23に示したように基準クロック
信号VREF の周波数を2.48110MHzから2.0
47920MHzへとさらに大きく変化させた場合に
は、PLLループでは同期引き込みが行なわれるが、位
相同期点が上記図21の場合とは異なってくる。すなわ
ち、基準クロック信号VREF の周波数を2.48110
MHzから2.048070MHzへ変化させた場合に
は、例えば図24に示すごとく基準クロック信号VREF
の立下がりタイミングおよび帰還クロック信号VLOOPの
立上がりタイミングが相互に一致する状態で同期する
が、基準クロック信号VREF の周波数を2.48110
MHzから2.047920MHzへ変化させた場合に
は、例えば図25に示すごとく基準クロック信号VREF
の立下がりタイミングと帰還クロック信号VLOOPの立上
がりタイミングとが異なる状態で同期する。
Further, as shown in FIG. 23, the frequency of the reference clock signal VREF is changed from 2.48110 MHz to 2.0.
When the frequency is further changed to 47920 MHz, synchronization pull-in is performed in the PLL loop, but the phase synchronization point is different from that in the case of FIG. That is, the frequency of the reference clock signal VREF is set to 2.48110.
When changing from 2.0 MHz to 2.048070 MHz, for example, as shown in FIG.
Of the reference clock signal VREF is 2.48110.
When the frequency is changed from 2.0 MHz to 2.047920 MHz, for example, as shown in FIG.
Are synchronized with the rising timing of the feedback clock signal VLOOP.

【0008】すなわち、この図25の場合、ディジタル
PLL回路は複数の位相同期点を有することになる。そ
の原因は、ディジタルPLL回路がループフィルタとし
てアナログフィルタ2とディジタルフィルタ5との2個
のフィルタを有しているためと推測される。上記のよう
に位相同期点が複数存在すると、出力クロック信号Vou
t の位相が途中でシフトすることになるため、この出力
クロック信号Vout を受けて動作する通信装置内のゲー
トアレイで誤動作が発生する虞れがあり、非常に好まし
くない。
That is, in the case of FIG. 25, the digital PLL circuit has a plurality of phase synchronization points. It is presumed that the reason is that the digital PLL circuit has two filters, the analog filter 2 and the digital filter 5, as a loop filter. When there are a plurality of phase synchronization points as described above, the output clock signal Vou
Since the phase of t is shifted on the way, there is a possibility that a malfunction occurs in the gate array in the communication device which operates by receiving this output clock signal Vout, which is extremely undesirable.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のディジタルPLL回路では、基準クロック信号VREF
が現用から予備に切り替わった場合のように周波数が大
きく変化したときに、制御信号電圧Vcontが急激に変化
して、その変化にディジタルフィルタ5のフィルタリン
グ演算処理が追従できず、この結果位相同期がとれなく
なるという問題点があった。また、基準クロック信号V
REF の周波数変化量によっては、位相同期はとれても複
数の同期点が発生し、この結果出力クロック信号Vout
の位相が不安定になってこの出力クロック信号を受けて
動作する回路で誤動作が発生する虞れがあった。
As described above, in the conventional digital PLL circuit, the reference clock signal VREF is used.
When the frequency greatly changes as in the case where the current is switched from the active to the standby, the control signal voltage Vcont changes abruptly, and the change cannot be followed by the filtering calculation process of the digital filter 5, resulting in phase synchronization. There was a problem that it could not be removed. Also, the reference clock signal V
Depending on the amount of change in the frequency of REF, multiple synchronization points are generated even if phase synchronization is achieved, and as a result, the output clock signal Vout
There is a risk that the phase becomes unstable and a malfunction occurs in the circuit that operates by receiving this output clock signal.

【0010】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、基準クロック信号の周波
数が大きく変化した場合でも常に確実に位相同期引き込
みが行なわれるようにし、しかも複数の位相同期点が発
生しないようにして安定な出力クロック信号を発生する
ことができるディジタルPLL回路およびそのディジタ
ルフィルタを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to ensure that the phase synchronization pull-in is always performed even when the frequency of the reference clock signal largely changes, and more It is an object of the present invention to provide a digital PLL circuit and its digital filter capable of generating a stable output clock signal without generating a phase synchronization point.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明ディジタルPLL回路は、ディジタルフィルタ
の後段にレベル変換処理手段を設けている。そして、こ
のレベル変換処理手段において、上記ディジタルフィル
タにより生成された制御信号のレベルが所定の最大値に
なった場合に当該制御信号のレベルを所定の最小値に変
換する処理と中央値に変換する処理とを選択的に行なう
とともに、上記ディジタルフィルタにより生成された制
御信号のレベルが上記所定の最小値になった場合に当該
制御信号のレベルを上記所定の最大値に変換する処理と
上記中央値に変換する処理とを選択的に行ない、さらに
上記ディジタルフィルタにより生成された制御信号のレ
ベルが上記所定の最大値よりも小さくかつ上記所定の最
小値よりも大きいパルス波形になった場合には当該制御
信号のレベルを上記所定の最大値および最小値のうちの
少なくとも一方に変換する処理を行ない、この演算処理
後の信号を制御信号としてディジタル・アナログ変換回
路へ出力するようにしたものである。
In order to achieve the above object, the digital PLL circuit of the present invention is provided with a level conversion processing means at the subsequent stage of the digital filter. Then, in this level conversion processing means, when the level of the control signal generated by the digital filter reaches a predetermined maximum value, processing for converting the level of the control signal to a predetermined minimum value and conversion to a median value And a process for selectively converting the level of the control signal generated by the digital filter to the predetermined maximum value and the median value when the level of the control signal generated by the digital filter reaches the predetermined minimum value. When the level of the control signal generated by the digital filter has a pulse waveform smaller than the predetermined maximum value and larger than the predetermined minimum value, A process of converting the level of the control signal into at least one of the predetermined maximum value and the minimum value is performed, and the signal after this arithmetic processing is performed. It is obtained so as to output to the digital-to-analog converting circuit as a control signal.

【0012】また本発明のディジタルフィルタは、アナ
ログ・ディジタル変換器の出力信号に対しループ帯域を
設定するためのフィルタリング演算処理を行なう第1の
演算処理手段に加えて、第2の演算処理手段を備えてい
る。そして、この第2の演算処理手段において、第1の
演算処理手段により得られた信号のレベルが所定の最大
値になった場合に当該信号のレベルを所定の最小値に変
換する処理と中央値に変換する処理とを選択的に行なう
とともに、上記第1の処理手段により得られた信号のレ
ベルが上記所定の最大値に変換する処理と上記中央値に
変換する処理とを選択的に行ない、さらに上記第1の処
理手段により得られた信号のレベルが上記所定の最大値
よりも小さくかつ上記所定の最小値よりも大きいパルス
波形になった場合には当該信号のレベルを上記所定の最
大値および最小値のうちの少なくとも一方に変換する処
理を行ない、この演算処理後の信号を制御信号として出
力するようにしたものである。
The digital filter of the present invention further comprises a second arithmetic processing means in addition to the first arithmetic processing means for performing filtering arithmetic processing for setting the loop band for the output signal of the analog-digital converter. I have it. Then, in the second arithmetic processing means, when the level of the signal obtained by the first arithmetic processing means reaches a predetermined maximum value, processing for converting the level of the signal into a predetermined minimum value and a median value And selectively converting the signal level obtained by the first processing means into the predetermined maximum value and the median value. Further, when the level of the signal obtained by the first processing means has a pulse waveform smaller than the predetermined maximum value and larger than the predetermined minimum value, the level of the signal is changed to the predetermined maximum value. And at least one of the minimum value is performed, and the signal after this arithmetic processing is output as a control signal.

【0013】[0013]

【作用】この結果、本発明のディジタルPLL回路およ
びディジタルフィルタによれば、基準クロック信号の周
波数変化にディジタルフィルタのフィルタリング演算処
理が追従できずに、そのフィルタリング演算処理後の信
号レベルが最大値になるかあるいは最小値になると、レ
ベル変換処理手段もしくは第2の演算処理手段によって
上記フィルタリング演算処理後の信号レベルはそれぞれ
最小値または中央値にあるいは最大値または中央値に変
換される。また、フィルタリング処理後の信号レベルが
最大値あるいは最小値にならない場合でも、信号波形が
パルス状波形の繰り返しになった場合には、上記フィル
タリング処理後の信号レベルは最大値または最小値に変
更される。すなわち、ディジタルフィルタの演算処理遅
延により、最大値に上がり切らなかった信号レベル、あ
るいは最小値に下がり切らなかった信号レベルは、レベ
ル変換処理手段もしくは第2の演算処理手段において強
制的に同期引き込みが可能なレベルに設定されることに
なる。
As a result, according to the digital PLL circuit and the digital filter of the present invention, the filtering operation processing of the digital filter cannot follow the frequency change of the reference clock signal, and the signal level after the filtering operation processing reaches the maximum value. When it reaches or becomes the minimum value, the signal level after the filtering operation processing is converted to the minimum value or the median value or the maximum value or the median value by the level conversion processing means or the second operation processing means. Even if the signal level after filtering does not reach the maximum or minimum value, if the signal waveform is a repeating pulse waveform, the signal level after filtering is changed to the maximum or minimum value. It That is, the signal level that has not fully increased to the maximum value or the signal level that has not fully decreased to the minimum value due to the delay in the arithmetic processing of the digital filter is forcibly pulled in by the level conversion processing means or the second arithmetic processing means. It will be set to a possible level.

【0014】このため、ディジタルフィルタの演算処理
遅延により、基準クロック信号の周波数変化にディジタ
ルフィルタリング後の信号が追従し切れなかったとして
も、結果的に追従した場合と同様の制御信号電圧を生成
してVCXOに供給することができる。したがって、結
果的に十分に大きなキャプチャレンジを得ることがで
き、これにより大きな周波数変化にも確実に追従するこ
とができるディジタルPLL回路を提供することが可能
となる。
For this reason, even if the signal after digital filtering cannot follow the frequency change of the reference clock signal due to the delay in the arithmetic processing of the digital filter, the control signal voltage similar to the case where it follows as a result is generated. Can be supplied to the VCXO. Therefore, as a result, a sufficiently large capture range can be obtained, which makes it possible to provide a digital PLL circuit that can reliably follow a large frequency change.

【0015】また、上記のようなレベル変換処理が行な
われることにより、位相比較信号は一定値(例えば0
V)で収束することになる。このため、基準クロック信
号の立ち下がりと帰還クロック信号の立上がりとは相互
に一致するタイミングで同期することになり、この結果
位相同期点は複数にならずに1点のみとなる。したがっ
て、位相シフトなどのない安定な出力クロック信号を発
生することが可能となり、これによりこの出力クロック
信号を受けて動作するゲートアレイなどの回路で誤動作
が発生しないようにすることができる。
Further, by performing the level conversion processing as described above, the phase comparison signal has a constant value (for example, 0).
V) will converge. Therefore, the falling edge of the reference clock signal and the rising edge of the feedback clock signal are synchronized with each other at the same timing, and as a result, the number of phase synchronization points is not plural but only one. Therefore, it is possible to generate a stable output clock signal with no phase shift and the like, thereby preventing malfunction in a circuit such as a gate array which operates by receiving this output clock signal.

【0016】[0016]

【実施例】先ず本発明の原理を説明する。先に図22で
述べた同期引き込みが行なわれない場合の制御信号電圧
Vcontの波形を詳しく調べた。その結果、基準クロック
信号VREF の周波数変化の値によって4種類の制御信号
電圧Vcontの波形が存在することがわかった。これらの
波形を図5、図7、図9および図11に示す。
First, the principle of the present invention will be described. The waveform of the control signal voltage Vcont when the synchronous pull-in described in FIG. 22 is not performed is examined in detail. As a result, it was found that there are four types of waveforms of the control signal voltage Vcont depending on the value of the frequency change of the reference clock signal VREF. These waveforms are shown in FIGS. 5, 7, 9 and 11.

【0017】先ず図5は、ローレベルが最小値の0V
(GND)でかつハイレベルが最大値である5Vになっ
ている制御信号電圧Vcontの波形を示したものである。
この状態で、例えばディジタルPLL回路の電源を一旦
切って再投入したとする。そうすると、制御信号電圧V
contの波形は図6に示すごとく一定電圧に収束し、ディ
ジタルPLL回路は同期した状態となる。
First, in FIG. 5, the low level has a minimum value of 0V.
7 shows a waveform of the control signal voltage Vcont that is (GND) and has a maximum high level of 5V.
In this state, for example, assume that the power of the digital PLL circuit is once turned off and then turned on again. Then, the control signal voltage V
The waveform of cont converges to a constant voltage as shown in FIG. 6, and the digital PLL circuit is in a synchronized state.

【0018】次に図7は、ローレベルが最小値である0
Vよりも大きくかつハイレベルが最大値である5Vにな
っている制御信号電圧Vcontの波形を示したものであ
る。この場合も、図5の場合と同様にディジタルPLL
回路の電源を一旦切って再投入すると、上記図6の場合
と同様に制御信号電圧Vcontの波形は図8に示すごとく
一定電圧に収束し、ディジタルPLL回路は同期した状
態となる。
Next, FIG. 7 shows that the low level is 0, which is the minimum value.
7 shows a waveform of the control signal voltage Vcont which is higher than V and has a maximum high level of 5V. Also in this case, the digital PLL is used as in the case of FIG.
When the power of the circuit is once turned off and then turned on again, the waveform of the control signal voltage Vcont converges to a constant voltage as shown in FIG. 8 as in the case of FIG. 6, and the digital PLL circuit is brought into a synchronized state.

【0019】また図9は、ローレベルが最小値の0Vで
あるがハイレベルが最大値である5Vよりも小さい制御
信号電圧Vcontの波形を示したものである。この場合
も、図5の場合と同様にディジタルPLL回路の電源を
一旦切って再投入すると、制御信号電圧Vcontの波形は
図10に示すごとく一定電圧に収束し、ディジタルPL
L回路は同期した状態となる。
Further, FIG. 9 shows a waveform of the control signal voltage Vcont in which the low level is 0V which is the minimum value, and the high level is smaller than 5V which is the maximum value. Also in this case, as in the case of FIG. 5, when the power of the digital PLL circuit is once turned off and then turned on again, the waveform of the control signal voltage Vcont converges to a constant voltage as shown in FIG.
The L circuit is in a synchronized state.

【0020】さらに図11は、ローレベルが最小値であ
る0Vよりも大きくかつハイレベルが最大値である5V
よりも小さい制御信号電圧Vcontの波形を示したもので
ある。この場合には、ディジタルPLL回路の電源を一
旦切って再投入しても、図12に示すごとく制御信号電
圧Vcontは収束しない。つまりパワーオンリセットは有
効ではないことがわかる。次に、基準クロック信号VRE
F の周波数をある幅で変化させてみた。このときの波形
を図13に示す。同図から明らかなように、制御信号電
圧Vcontは一定値に収束し、ディジタルPLL回路は同
期する。すなわち、制御信号電圧Vcontの波形が図11
のような場合には、制御信号電圧Vcontのレベルを変化
させればよいことになる。具体的には、ディジタルフィ
ルタにおいてフィルタリング演算処理後の信号レベルを
最大値または最小値に変換すればよい。
Further, in FIG. 11, the low level is higher than the minimum value of 0 V and the high level is the maximum value of 5 V.
3 shows a waveform of the control signal voltage Vcont smaller than the above. In this case, even if the power of the digital PLL circuit is once turned off and then turned on again, the control signal voltage Vcont does not converge as shown in FIG. In other words, it can be seen that power-on reset is not effective. Next, the reference clock signal VRE
I tried changing the frequency of F within a certain range. The waveform at this time is shown in FIG. As is clear from the figure, the control signal voltage Vcont converges to a constant value and the digital PLL circuit is synchronized. That is, the waveform of the control signal voltage Vcont is shown in FIG.
In such a case, the level of the control signal voltage Vcont should be changed. Specifically, the signal level after the filtering calculation processing in the digital filter may be converted into the maximum value or the minimum value.

【0021】以上のことから、基準クロック信号VREF
の周波数が大きく変化して同期引き込みが行なわれなく
なった場合の解決策としては、フィルタリング演算処理
後の信号に対し以下のような処理を追加して行なえばよ
い。
From the above, the reference clock signal VREF
As a solution to the case where the frequency is greatly changed and the synchronization pull-in is not performed, the following processing may be added to the signal after the filtering calculation processing.

【0022】(1) フィルタリング演算処理後の信号
レベルが最大値になった場合には、当該信号のレベルを
最小値に変換する処理と中心値に変換する処理とを選択
的に行なう。
(1) When the signal level after the filtering calculation process reaches the maximum value, the process of converting the level of the signal to the minimum value and the process of converting it to the central value are selectively performed.

【0023】(2) フィルタリング演算処理後の信号
レベルが最小値になった場合には、当該信号のレベルを
最大値に変換する処理と中心値に変換する処理とを選択
的に行なう。
(2) When the signal level after the filtering calculation process reaches the minimum value, the process of converting the level of the signal to the maximum value and the process of converting it to the central value are selectively performed.

【0024】(3) フィルタリング演算処理後の信号
のハイレベルが最大値よりも小さくかつローレベルが最
小値よりも大きいパルス波となった場合には、当該信号
のレベルを最大値および最小値の少なくとも一方に変換
する。
(3) When the high level of the signal after the filtering calculation process is smaller than the maximum value and the low level becomes a pulse wave larger than the minimum value, the level of the signal is changed to the maximum value and the minimum value. Convert to at least one.

【0025】次に、以上の原理に基づいて構成した本発
明の一実施例について説明する。図1は、同実施例に係
わるディジタルPLL回路の構成を示す回路ブロック図
である。なお、同図において前記図20と同一部分には
同一符号を付して詳しい説明は省略する。
Next, an embodiment of the present invention constructed based on the above principle will be described. FIG. 1 is a circuit block diagram showing the configuration of the digital PLL circuit according to the embodiment. In the figure, the same parts as those in FIG. 20 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0026】ディジタルフィルタ10は、例えばマイク
ロコンピュータからなるもので、その機能としてフィル
タリング処理手段11と、信号レベル変換処理手段12
とを備えている。フィルタリング処理手段11は、A/
D4から供給された信号に対しディジタルPLL回路の
ループ帯域を設定するためのフィルタリング演算処理を
行なうものである。
The digital filter 10 is composed of, for example, a microcomputer, and its functions are a filtering processing means 11 and a signal level conversion processing means 12.
It has and. The filtering processing means 11 is A /
The filtering operation processing for setting the loop band of the digital PLL circuit is performed on the signal supplied from D4.

【0027】信号レベル変換処理手段12は、上記フィ
ルタリング処理手段11において得られた信号のレベル
を判定し、この信号レベルが最大値であれば当該信号の
レベルを最小値に変換する処理と中心値に変換する処理
とを交互に行なう。一方上記フィルタリング処理手段1
1において得られた信号のレベルが最小値であれば当該
信号のレベルを最大値に変換する処理と中心値に変換す
る処理とを交互に行なう。さらに、上記フィルタリング
処理手段11において得られた信号のレベルのハイレベ
ルが最大値よりも小さくかつローレベルが最小値よりも
大きいパルス波であるか否かを判定する。そして、この
ようなパルス波だった場合には、当該信号のハイレベル
を最大値に変換する処理と、当該信号のローレベルを最
小値に変換する処理との少なくとも一方の処理を行な
う。
The signal level conversion processing means 12 judges the level of the signal obtained by the filtering processing means 11, and if the signal level is the maximum value, the processing for converting the level of the signal to the minimum value and the central value. Alternately with the process of converting to. On the other hand, the filtering processing means 1
If the level of the signal obtained in 1 is the minimum value, the process of converting the level of the signal to the maximum value and the process of converting it to the central value are alternately performed. Further, it is determined whether or not the signal obtained by the filtering processing means 11 is a pulse wave whose high level is smaller than the maximum value and whose low level is larger than the minimum value. Then, in the case of such a pulse wave, at least one of the process of converting the high level of the signal to the maximum value and the process of converting the low level of the signal to the minimum value is performed.

【0028】次に、以上のように構成されたディジタル
PLL回路の動作をディジタルフィルタ10の処理手順
にしたがって説明する。図2および図3はこのディジタ
ルフィルタ10の処理手順を示すフローチャートであ
る。
Next, the operation of the digital PLL circuit configured as described above will be described according to the processing procedure of the digital filter 10. 2 and 3 are flowcharts showing the processing procedure of the digital filter 10.

【0029】ディジタルフィルタ10は、A/D4から
供給された信号に対しその各サンプリングタイミングご
とに、先ずフィルタリング処理手段11のメインプログ
ラムによってフィルタリング演算処理を行なう。
The digital filter 10 first performs filtering calculation processing on the signal supplied from the A / D 4 at each sampling timing by the main program of the filtering processing means 11.

【0030】次にディジタルフィルタ10は、上記フィ
ルタリング処理後の信号の各サンプリングタイミングご
とに、図2に示すフローチャートにしたがって先に
(1)および(2)に述べた処理を実行する。例えば、
先ずステップ2aにおいて上記フィルタリング処理後の
信号のレベル(メインプログラム出力値)Aが最大値で
ある5Vであるか否かを判定する。この判定の結果、A
=最大値だったとすると、ステップ2bで一つ前のサン
プリングタイミングにおいて上記Aの値を最小値に変換
したか否かを判定し、変換していなければステップ2d
に移行してここで上記Aの値を最小値に変換して、メイ
ンプログラムに戻る。これに対し、一つ前のサンプリン
グタイミングにおいて上記Aの値が最小値に変換されて
いたとすると、今度はステップ2cに移行してここで上
記Aの値(最大値)を中心値である2.5Vに変換し、
メインプログラムに戻る。
Next, the digital filter 10 executes the processing described in (1) and (2) above according to the flowchart shown in FIG. 2 at each sampling timing of the signal after the above filtering processing. For example,
First, in step 2a, it is determined whether or not the level (main program output value) A of the signal after the filtering process is 5V which is the maximum value. As a result of this judgment, A
= The maximum value, it is determined in step 2b whether or not the value of A has been converted to the minimum value at the previous sampling timing, and if not, step 2d
Then, the value of A is converted into the minimum value, and the process returns to the main program. On the other hand, if the value of A is converted to the minimum value at the previous sampling timing, the process proceeds to step 2c, where the value (maximum value) of A is the central value. Convert to 5V,
Return to main program.

【0031】また、上記ステップ2aにおいてAの値が
最大値ではないと判定されると、ディジタルフィルタ1
0はステップ2eに移行して、今度はここで上記Aの値
が最小値である0Vになっているか否かを判定する。こ
の判定の結果、A=最小値であれば、ステップ2fに移
行してここで一つ前のサンプリングタイミングにおいて
上記Aの値を最大値に変換したか否かを判定し、変換し
ていなければステップ2hに移行してここで上記Aの値
を最大値に変換して、メインプログラムに戻る。これに
対し、一つ前のサンプリングタイミングにおいて上記A
の値が最大値に変換されていたとすると、今度はステッ
プ2gに移行してここで上記Aの値(最小値)を中心値
である2.5Vに変換し、メインプログラムに戻る。
When it is determined in step 2a that the value of A is not the maximum value, the digital filter 1
If 0, the process proceeds to step 2e, and it is determined whether the value of A is 0V which is the minimum value. If the result of this determination is that A = minimum value, then the procedure moves to step 2f, where it is determined whether or not the value of A has been converted to the maximum value at the previous sampling timing, and if it has not been converted. In step 2h, the value of A is converted into the maximum value, and the process returns to the main program. On the other hand, at the previous sampling timing, the above A
If the value of is converted to the maximum value, the process proceeds to step 2g, where the value of A (minimum value) is converted to the central value of 2.5 V, and the process returns to the main program.

【0032】かくして、フィルタリング処理後の信号レ
ベルAのハイレベルが最大値になっていた場合およびロ
ーレベルが最小値になっていた場合の、パワーオンリセ
ットに相当するレベル変換処理が行なわれる。そして、
このレベル変換された信号は、制御信号としてD/A6
によりアナログ制御電圧VCに変換されたのちVCXO
7に供給される。このため、最終的に位相比較信号OP
out および制御信号電圧Vcontは一定値に収束し、これ
によりディジタルPLL回路は基準クロック信号VREF
に対し同期した状態となる。
Thus, the level conversion process corresponding to the power-on reset is performed when the high level of the signal level A after the filtering process is the maximum value and when the low level is the minimum value. And
This level-converted signal is used as a control signal by the D / A 6
Converted into an analog control voltage VC by the VCXO
7 is supplied. Therefore, finally the phase comparison signal OP
out and the control signal voltage Vcont converge to a constant value, which causes the digital PLL circuit to have a reference clock signal VREF.
It will be in a synchronized state with.

【0033】一方、上記ステップ2aおよびステップ2
eにおいて、Aが最大値でもなくまた最小値でもないと
判定されたとする。そうするとディジタルフィルタ10
は、図3に示すフローチャートに移行する。そして、こ
のフローチャートにより先に(3)に述べた処理を実行
する。
On the other hand, step 2a and step 2 described above.
It is assumed that it is determined in e that A is neither the maximum value nor the minimum value. Then, the digital filter 10
Shifts to the flowchart shown in FIG. Then, the processing described in (3) above is executed according to this flowchart.

【0034】例えば、先ずステップ3aにおいて、図4
に示すごとく一つ前のサンプリングタイミングにおいて
得られたフィルタリング処理後の信号レベルA(t-1)
と、現サンプリングタイミングにおいて得られたフィル
タリング後の信号レベルA(t)との差が所定の値Xより
も大きいか否かを判定する。この判定の結果、A(t-1)
−A(t) ≧Xだったとすると、ステップ3bに移行して
ここで判別定数Nをインクリメントしたのちステップ3
cでNが所定値Yより大きいか否かを判定する。そし
て、この判定の結果N≧Yだったとすると、制御信号電
圧Vcontのハイレベルが最大値よりも小さくかつローレ
ベルが最小値よりも大きいパルス波が連続しているもの
と判断し、ステップ3dで上記フィルタリング処理後の
信号レベルを最大値である5Vに変換したのちメインプ
ログラムに戻る。これに対し上記ステップ3cにおいて
N<Yと判定された場合には、そのままメインプログラ
ムに戻る。
For example, first in step 3a, as shown in FIG.
As shown in, the signal level A (t-1) after filtering processing obtained at the previous sampling timing
Then, it is determined whether or not the difference between the filtered signal level A (t) obtained at the current sampling timing is larger than a predetermined value X. As a result of this judgment, A (t-1)
If −A (t) ≧ X, the process proceeds to step 3b, where the discrimination constant N is incremented, and then step 3
In c, it is determined whether N is larger than the predetermined value Y. If the result of this determination is N ≧ Y, it is determined that the pulse wave in which the high level of the control signal voltage Vcont is smaller than the maximum value and the low level thereof is larger than the minimum value is continuous, and in step 3d. After converting the signal level after the above filtering process to 5 V which is the maximum value, the process returns to the main program. On the other hand, if N <Y is determined in step 3c, the process directly returns to the main program.

【0035】一方、上記ステップ3aにおいてA(t-1)
−A(t) <Xだったとすると、ディジタルフィルタ10
はステップ3eに移行してここで判別定数Mをインクリ
メントしたのち、ステップ3fに移行してここでMが所
定値Zより大きいか否かを判定する。そして、この判定
の結果M≧Zだったとすると、制御信号電圧Vcontは一
定電圧に収束しておりディジタルPLL回路は同期して
いるものと判断し、ステップ3gで上記判別定数Nをク
リアしたのちメインプログラムに戻る。なお、上記ステ
ップ3fにおいてM<Zと判定された場合には、ディジ
タルPLL回路は同期していると判断できないため、そ
のままメインプログラムに戻る。
On the other hand, in step 3a, A (t-1)
If −A (t) <X, then the digital filter 10
Shifts to step 3e to increment the discrimination constant M here, and then shifts to step 3f to determine whether M is larger than a predetermined value Z or not. If the result of this determination is M ≧ Z, it is determined that the control signal voltage Vcont has converged to a constant voltage and the digital PLL circuit is in synchronization, and the above-mentioned determination constant N is cleared in step 3g, and then the main Return to the program. If it is determined in step 3f that M <Z, it cannot be determined that the digital PLL circuit is synchronized, and the process directly returns to the main program.

【0036】かくして、フィルタリング処理後の信号の
ハイレベルおよびローレベルがそれぞれ最大値および最
小値になっていないパルス波となっている場合には、上
記フィルタリング処理後の信号レベルが最大値に変換さ
れ、このレベル変換後の信号がD/A6でアナログの制
御信号電圧Vcontに変換されてVCXO7に供給され
る。このため、最終的に位相比較信号OPout および制
御信号電圧Vcontは一定値に収束し、これによりディジ
タルPLL回路は基準クロック信号VREF に対し同期し
た状態となる。
Thus, when the high level and the low level of the signal after the filtering process are the pulse waves which are not the maximum value and the minimum value respectively, the signal level after the filtering process is converted to the maximum value. The level-converted signal is converted into an analog control signal voltage Vcont by the D / A 6 and supplied to the VCXO 7. Therefore, the phase comparison signal OPout and the control signal voltage Vcont finally converge to a constant value, whereby the digital PLL circuit is brought into a state of being synchronized with the reference clock signal VREF.

【0037】以上のような信号レベル変換処理を行なっ
たディジタルPLL回路において、基準クロック信号V
REF の周波数を変化させたときの回路動作を測定により
調べた。その結果を図14、図15および図16に示
す。これらの結果は、前記図21、図22および図23
の場合と同様に、基準クロック信号VREF の周波数を
2.48110MHzから2.048070MHz、
2.048050MHzおよび2.047920MHz
にそれぞれ変化させ、そのときの制御信号電圧Vcontお
よび位相比較信号OPout の波形を測定したものであ
る。上記図14、図15および図16に示すように、基
準クロック信号VREF のすべての周波数変化に対して制
御信号電圧Vcontは一定電圧に収束し、ディジタルPL
L回路は同期することがわかる。
In the digital PLL circuit that has undergone the signal level conversion processing as described above, the reference clock signal V
The circuit operation when the REF frequency was changed was examined by measurement. The results are shown in FIGS. 14, 15 and 16. These results are shown in FIG. 21, FIG. 22 and FIG.
As in the case of, the frequency of the reference clock signal VREF is changed from 2.48110 MHz to 2.048070 MHz,
2.048050MHz and 2.047920MHz
, And the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout at that time are measured. As shown in FIGS. 14, 15 and 16, the control signal voltage Vcont converges to a constant voltage with respect to all the frequency changes of the reference clock signal VREF, and the digital PL
It can be seen that the L circuit is synchronous.

【0038】また、上記図14、図15および図16に
示した動作が行なわれたときの基準クロック信号VREF
および帰還クロック信号VLOOPの波形をそれぞれ図1
7、図18および図19に示す。これらの図から明らか
なように、基準クロック信号VREF の周波数変化が比較
的小さい場合(図17)やある程度大きくなった場合
(図18)は勿論のこと、基準クロック信号VREF の周
波数変化がさらに大きくなった場合(図19)でも、基
準クロック信号VREF の立ち下がりタイミングと帰還ク
ロック信号VLOOPの立上がりタイミングとが一致する状
態で同期する。すなわち、如何なる周波数変化に対して
も複数の位相同期点が発生することはなく、常に一つの
位相同期点で位相同期が確立されることになる。
The reference clock signal VREF when the operation shown in FIGS. 14, 15 and 16 is performed.
And the waveform of the feedback clock signal VLOOP are shown in FIG. 1 respectively.
7, FIG. 18 and FIG. As is clear from these figures, not only when the frequency change of the reference clock signal VREF is relatively small (FIG. 17) or when the frequency change is relatively large (FIG. 18), the frequency change of the reference clock signal VREF is further large. In the case (FIG. 19), the reference clock signal VREF and the feedback clock signal VLOOP rise in timing and are synchronized with each other. That is, a plurality of phase synchronization points do not occur for any frequency change, and the phase synchronization is always established at one phase synchronization point.

【0039】このように本実施例のディジタルPLL回
路では、ディジタルフィルタ10に信号レベル変換処理
手段12を設け、この信号レベル変換処理手段12によ
り、フィルタリング処理手段11において得られた信号
レベルが最大値であれば当該信号のレベルを最小値に変
換する処理と中心値に変換する処理とを交互に行なう。
一方上記フィルタリング処理手段11において得られた
信号のレベルが最小値であれば当該信号のレベルを最大
値に変換する処理と中心値に変換する処理とを交互に行
なう。さらに、上記フィルタリング処理手段11におい
て得られた信号のレベルのハイレベルが最大値よりも小
さくかつローレベルが最小値よりも大きいパルス波であ
るか否かを判定する。そして、このようなパルス波だっ
た場合には、当該信号のハイレベルを最大値に変換する
処理と、当該信号のローレベルを最小値に変換する処理
との少なくとも一方を行なうようにしている。
As described above, in the digital PLL circuit of this embodiment, the digital filter 10 is provided with the signal level conversion processing means 12, and the signal level conversion processing means 12 causes the signal level obtained by the filtering processing means 11 to be the maximum value. In that case, the process of converting the level of the signal to the minimum value and the process of converting it to the central value are alternately performed.
On the other hand, if the level of the signal obtained by the filtering processing means 11 is the minimum value, the process of converting the level of the signal to the maximum value and the process of converting it to the central value are alternately performed. Further, it is determined whether or not the signal obtained by the filtering processing means 11 is a pulse wave whose high level is smaller than the maximum value and whose low level is larger than the minimum value. In the case of such a pulse wave, at least one of the process of converting the high level of the signal to the maximum value and the process of converting the low level of the signal to the minimum value is performed.

【0040】したがって本実施例であれば、基準クロッ
ク信号VREF の周波数変化にディジタルフィルタ10の
フィルタリング演算処理が追従できずに、そのフィルタ
リング演算処理後の信号レベルが最大値になるかあるい
は最小値になると、上記フィルタリング演算処理後の信
号レベルは、それぞれ最小値または中心値にあるいは最
大値または中心値に変換される。また、フィルタリング
処理後の信号レベルが最大値あるいは最小値にならない
パルス波になった場合には、上記フィルタリング処理後
の信号レベルは最大値または最小値に変更されることに
なる。
Therefore, in the present embodiment, the filtering operation processing of the digital filter 10 cannot follow the frequency change of the reference clock signal VREF, and the signal level after the filtering operation processing becomes the maximum value or the minimum value. Then, the signal level after the filtering calculation process is converted to the minimum value or the center value or to the maximum value or the center value, respectively. When the signal level after the filtering process becomes a pulse wave that does not reach the maximum value or the minimum value, the signal level after the filtering process is changed to the maximum value or the minimum value.

【0041】すなわち、ディジタルフィルタ10の演算
処理遅延により、最大値に上がり切らなかった信号レベ
ル、あるいは最小値に下がり切らなかった信号レベル
は、強制的に同期引き込みが可能なレベルに設定される
ことになる。このため、ディジタルフィルタ10の演算
処理遅延により、基準クロック信号VREF の周波数変化
にフィルタリング処理後の制御信号が追従し切れなかっ
たとしても、結果的に追従した場合と同様の制御信号電
圧Vcontを生成してVCXO7に供給することができ
る。したがって、結果的に十分に大きなキャプチャレン
ジを得ることができ、これにより大きな周波数変化にも
確実に追従することができるディジタルPLL回路を提
供することが可能となる。
That is, the signal level that has not fully increased to the maximum value or the signal level that has not fully decreased to the minimum value due to the delay in the arithmetic processing of the digital filter 10 is forcibly set to a level at which synchronous pull-in is possible. become. For this reason, even if the control signal after the filtering process cannot follow the frequency change of the reference clock signal VREF due to the delay of the arithmetic processing of the digital filter 10, the control signal voltage Vcont similar to the case where it follows as a result is generated. Can be supplied to the VCXO7. Therefore, as a result, a sufficiently large capture range can be obtained, which makes it possible to provide a digital PLL circuit that can reliably follow a large frequency change.

【0042】また、上記のような信号レベル変換処理が
行なわれることにより、位相比較信号OPout は一定値
(例えば0V)で収束することになる。このためディジ
タルPLL回路は、基準クロック信号VREF の立ち下が
りタイミングと帰還クロック信号VLOOPの立上がりタイ
ミングとが互いに一致した状態で同期することになり、
この結果位相同期点は複数にならずに1点のみとなる。
したがって、位相シフトなどのない安定な出力クロック
信号Vout を発生することが可能となり、これによりこ
の出力クロック信号Vout を受けて動作するゲートアレ
イなどの回路で誤動作が発生しないようにすることがで
きる。
Further, by performing the signal level conversion processing as described above, the phase comparison signal OPout converges at a constant value (for example, 0V). Therefore, the digital PLL circuit is synchronized with the falling timing of the reference clock signal VREF and the rising timing of the feedback clock signal VLOOP being in agreement with each other.
As a result, the number of phase synchronization points is not one but only one.
Therefore, it is possible to generate a stable output clock signal Vout with no phase shift and the like, thereby preventing malfunction in a circuit such as a gate array which operates by receiving this output clock signal Vout.

【0043】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では信号レベル変換処
理をディジタルフィルタ10のマイクロコンピュータが
行なう場合を例にとって説明したが、ディジタルフィル
タ5とD/A6との間に信号レベル変換機能を持った回
路を設け、この回路において信号レベルの変換処理を行
なうように構成してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the case where the microcomputer of the digital filter 10 performs the signal level conversion processing has been described as an example, but a circuit having a signal level conversion function is provided between the digital filter 5 and the D / A 6, and The circuit may be configured to perform signal level conversion processing.

【0044】その他、信号レベル変換処理の処理内容や
処理手順、信号レベル変換手段の構成、ディジタルPL
L回路の構成などについても、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形して実施できる。
In addition, processing contents and processing procedure of signal level conversion processing, configuration of signal level conversion means, digital PL
The configuration of the L circuit and the like can be modified in various ways without departing from the scope of the present invention.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述したように本発明のディジタル
PLL回路では、ディジタルフィルタの後段にレベル変
換処理手段を設け、このレベル変換処理手段において、
上記ディジタルフィルタにより生成された制御信号のレ
ベルが所定の最大値になった場合に当該制御信号のレベ
ルを所定の最小値に変換する処理と中央値に変換する処
理とを選択的に行なうとともに、上記ディジタルフィル
タにより生成された制御信号のレベルが上記所定の最小
値になった場合に当該制御信号のレベルを上記所定の最
大値に変換する処理と上記中央値に変換する処理とを選
択的に行ない、さらに上記ディジタルフィルタにより生
成された制御信号のレベルが上記所定の最大値よりも小
さくかつ上記所定の最小値よりも大きいパルス波形にな
った場合には当該制御信号のレベルを上記所定の最大値
および最小値のうちの少なくとも一方に変換する処理を
行ない、この演算処理後の信号を制御信号としてディジ
タル・アナログ変換回路へ出力するようにしている。
As described in detail above, in the digital PLL circuit of the present invention, level conversion processing means is provided in the subsequent stage of the digital filter, and in this level conversion processing means,
When the level of the control signal generated by the digital filter reaches a predetermined maximum value, the process of converting the level of the control signal to a predetermined minimum value and the process of converting it to a median value are selectively performed, and When the level of the control signal generated by the digital filter reaches the predetermined minimum value, the process of converting the level of the control signal to the predetermined maximum value and the process of converting it to the median value are selectively performed. Further, when the level of the control signal generated by the digital filter has a pulse waveform smaller than the predetermined maximum value and larger than the predetermined minimum value, the level of the control signal is changed to the predetermined maximum value. Value and minimum value are converted, and the signal after this calculation is used as a control signal for digital / analog conversion. It is to be output to the circuit.

【0046】また本発明のディジタルフィルタでは、ア
ナログ・ディジタル変換器の出力信号に対しループ帯域
を設定するためのフィルタリング演算処理を行なう第1
の演算処理手段に加えて、第2の演算処理手段を備え、
この第2の演算処理手段において、第1の演算処理手段
により得られた信号のレベルが所定の最大値になった場
合に当該信号のレベルを所定の最小値に変換する処理と
中央値に変換する処理とを選択的に行なうとともに、上
記第1の処理手段により得られた信号のレベルが上記所
定の最大値に変換する処理と上記中央値に変換する処理
とを選択的に行ない、さらに上記第1の処理手段により
得られた信号のレベルが上記所定の最大値よりも小さく
かつ上記所定の最小値よりも大きいパルス波形になった
場合には当該信号のレベルを上記所定の最大値および最
小値のうちの少なくとも一方に変換する処理を行ない、
この演算処理後の信号を制御信号として出力するように
している。
Further, in the digital filter of the present invention, the first filtering processing for setting the loop band is performed on the output signal of the analog-digital converter.
In addition to the above arithmetic processing means, a second arithmetic processing means is provided,
In the second arithmetic processing means, when the level of the signal obtained by the first arithmetic processing means reaches a predetermined maximum value, processing for converting the level of the signal to a predetermined minimum value and conversion to a median value And the process of selectively converting the level of the signal obtained by the first processing means into the predetermined maximum value and the median value. When the level of the signal obtained by the first processing means has a pulse waveform smaller than the predetermined maximum value and larger than the predetermined minimum value, the level of the signal is changed to the predetermined maximum value and the minimum value. Convert to at least one of the values,
The signal after this arithmetic processing is output as a control signal.

【0047】したがって本発明によれば、基準クロック
信号の周波数が大きく変化した場合でも常に確実に位相
同期引き込みが行なわれるようにすることができ、しか
も複数の位相同期点が発生しないようにでき、安定な出
力クロック信号を発生することができるディジタルPL
L回路およびそのディジタルフィルタを提供することが
できる。
Therefore, according to the present invention, even if the frequency of the reference clock signal greatly changes, it is possible to ensure that the phase synchronization pull-in is always performed, and furthermore, it is possible to prevent a plurality of phase synchronization points from occurring. Digital PL capable of generating stable output clock signal
An L circuit and its digital filter can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係わるディジタルPLL回
路の構成を示す回路ブロック図。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a digital PLL circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したディジタルPLL回路のディジタ
ルフィルタにおける信号レベル変換処理の一部分を示す
フローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing a part of signal level conversion processing in a digital filter of the digital PLL circuit shown in FIG.

【図3】図1に示したディジタルPLL回路のディジタ
ルフィルタにおける信号レベル変換処理の他の部分を示
すフローチャート。
3 is a flowchart showing another part of the signal level conversion processing in the digital filter of the digital PLL circuit shown in FIG.

【図4】図1に示したディジタルPLL回路のディジタ
ルフィルタにおいて得られるフィルタリング処理後の信
号波形の一例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a signal waveform after filtering processing obtained in the digital filter of the digital PLL circuit shown in FIG.

【図5】同期引き込みが行なえない場合の制御信号電圧
Vcontおよび位相比較信号OPout の波形の一例を示し
た図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of waveforms of a control signal voltage Vcont and a phase comparison signal OPout when synchronous pull-in cannot be performed.

【図6】図5に示した波形に対しパワーオンリセットを
行なった後の制御信号電圧Vcontおよび位相比較信号O
Pout の波形を示した図。
6 is a diagram showing a control signal voltage Vcont and a phase comparison signal O after power-on reset for the waveforms shown in FIG.
The figure which showed the waveform of Pout.

【図7】同期引き込みが行なえない場合の制御信号電圧
Vcontおよび位相比較信号OPout の波形の他の例を示
した図。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout when the synchronous pull-in cannot be performed.

【図8】図7に示した波形に対しパワーオンリセットを
行なった後の制御信号電圧Vcontおよび位相比較信号O
Pout の波形を示した図。
8 is a control signal voltage Vcont and a phase comparison signal O after a power-on reset is performed on the waveform shown in FIG.
The figure which showed the waveform of Pout.

【図9】同期引き込みが行なえない場合の制御信号電圧
Vcontおよび位相比較信号OPout の波形のその他の例
を示した図。
FIG. 9 is a diagram showing another example of the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout when the synchronous pull-in cannot be performed.

【図10】図9に示した波形に対しパワーオンリセット
を行なった後の制御信号電圧Vcontおよび位相比較信号
OPout の波形を示した図。
10 is a diagram showing waveforms of a control signal voltage Vcont and a phase comparison signal OPout after power-on reset is performed on the waveforms shown in FIG.

【図11】同期引き込みが行なえない場合の制御信号電
圧Vcontおよび位相比較信号OPout の波形の別の例を
示した図。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout when the synchronization pull-in cannot be performed.

【図12】図11に示した波形に対しパワーオンリセッ
トを行なった後の制御信号電圧Vcontおよび位相比較信
号OPout の波形を示した図。
12 is a diagram showing waveforms of a control signal voltage Vcont and a phase comparison signal OPout after power-on reset is performed on the waveforms shown in FIG.

【図13】図11に示した波形に対し基準クロック信号
VREF の周波数を変化させた後の制御信号電圧Vcontお
よび位相比較信号OPout の波形を示した図。
13 is a diagram showing the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout after the frequency of the reference clock signal VREF is changed with respect to the waveform shown in FIG.

【図14】図1に示したディジタルPLL回路の効果を
表わす制御信号電圧Vcontおよび位相比較信号OPout
の波形の一例を示す図。
14 is a control signal voltage Vcont and a phase comparison signal OPout representing the effect of the digital PLL circuit shown in FIG.
The figure which shows an example of the waveform of.

【図15】図1に示したディジタルPLL回路の効果を
表わす制御信号電圧Vcontおよび位相比較信号OPout
の波形の他の例を示す図。
15 is a control signal voltage Vcont and a phase comparison signal OPout representing the effect of the digital PLL circuit shown in FIG.
The figure which shows the other example of the waveform of.

【図16】図1に示したディジタルPLL回路の効果を
表わす制御信号電圧Vcontおよび位相比較信号OPout
の波形のその他の例を示す図。
16 is a control signal voltage Vcont and a phase comparison signal OPout representing the effect of the digital PLL circuit shown in FIG.
The figure which shows the other example of the waveform of FIG.

【図17】図1に示したディジタルPLL回路の効果を
表わす基準クロック信号VREF および帰還クロック信号
VLOOPの波形の一例を示す図。
17 is a diagram showing an example of waveforms of a reference clock signal VREF and a feedback clock signal VLOOP showing effects of the digital PLL circuit shown in FIG.

【図18】図1に示したディジタルPLL回路の効果を
表わす基準クロック信号VREF および帰還クロック信号
VLOOPの波形の他の例を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing another example of the waveforms of the reference clock signal VREF and the feedback clock signal VLOOP showing the effect of the digital PLL circuit shown in FIG. 1.

【図19】図1に示したディジタルPLL回路の効果を
表わす基準クロック信号VREF および帰還クロック信号
VLOOPの波形のその他の例を示す図。
19 is a diagram showing another example of the waveforms of the reference clock signal VREF and the feedback clock signal VLOOP showing the effect of the digital PLL circuit shown in FIG.

【図20】従来におけるディジタルPLL回路の構成の
一例を示す回路ブロック図。
FIG. 20 is a circuit block diagram showing an example of the configuration of a conventional digital PLL circuit.

【図21】図20に示した従来のディジタルPLL回路
の問題点を説明するための制御信号電圧Vcontおよび位
相比較信号OPout の波形の一例を示す図。
21 is a diagram showing an example of the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout for explaining the problems of the conventional digital PLL circuit shown in FIG.

【図22】図20に示した従来のディジタルPLL回路
の問題点を説明するための制御信号電圧Vcontおよび位
相比較信号OPout の波形の他の例を示す図。
22 is a diagram showing another example of the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout for explaining the problems of the conventional digital PLL circuit shown in FIG.

【図23】図20に示した従来のディジタルPLL回路
の問題点を説明するための制御信号電圧Vcontおよび位
相比較信号OPout の波形のその他の例を示す図。
23 is a diagram showing another example of the waveforms of the control signal voltage Vcont and the phase comparison signal OPout for explaining the problem of the conventional digital PLL circuit shown in FIG.

【図24】図20に示した従来のディジタルPLL回路
の問題点を説明するための基準クロック信号VREF およ
び帰還クロック信号VLOOPの波形の一例を示す図。
24 is a diagram showing an example of waveforms of a reference clock signal VREF and a feedback clock signal VLOOP for explaining the problems of the conventional digital PLL circuit shown in FIG.

【図25】図20に示した従来のディジタルPLL回路
の問題点を説明するための基準クロック信号VREF およ
び帰還クロック信号VLOOPの波形の他の例を示す図。
FIG. 25 is a diagram showing another example of the waveforms of the reference clock signal VREF and the feedback clock signal VLOOP for explaining the problem of the conventional digital PLL circuit shown in FIG. 20.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…位相比較器 2…アナログフィルタ 3…演算増幅器(OPAMP) 4…アナログ・ディジタル変換器(A/D) 5,10…ディジタルフィルタ 6…ディジタル・アナログ変換器(D/A) 7…電圧制御水晶発振器(VCXO) 8…カウンタ 11…フィルタリング処理手段 12…信号レベル変換処理手段 VREF …基準クロック信号 VLOOP…帰還クロック信号 OPout …位相比較信号 Vcont…制御信号電圧 Vout …出力クロック信号 1 ... Phase comparator 2 ... Analog filter 3 ... Operational amplifier (OPAMP) 4 ... Analog-digital converter (A / D) 5, 10 ... Digital filter 6 ... Digital-analog converter (D / A) 7 ... Voltage control Crystal oscillator (VCXO) 8 ... Counter 11 ... Filtering processing means 12 ... Signal level conversion processing means VREF ... Reference clock signal VLOOP ... Feedback clock signal OPout ... Phase comparison signal Vcont ... Control signal voltage Vout ... Output clock signal

───────────────────────────────────────────────────── 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 H03L 7/10 H03L 7/10 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H03L 7/10 H03L 7/10 D

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器
の発振出力を分周した第1のクロック信号と基準となる
第2のクロック信号とを位相比較する位相比較器と、こ
の位相比較器の出力信号を積分するアナログフィルタ
と、このアナログフィルタの出力信号をディジタル信号
に変換するアナログ・ディジタル変換器と、このアナロ
グ・ディジタル変換器の出力信号に対しループ帯域を設
定するためのフィルタリング演算処理を行なって制御信
号を生成するディジタルフィルタと、このディジタルフ
ィルタから出力された制御信号をアナログ電圧に変換し
て前記電圧制御発振器に供給するディジタル・アナログ
変換器とを備えたディジタルPLL回路において、 前記ディジタルフィルタにより生成された制御信号のレ
ベルが所定の最大値になった場合に当該制御信号のレベ
ルを所定の最小値に変換する処理と中央値に変換する処
理とを選択的に行なうとともに、前記ディジタルフィル
タにより生成された制御信号のレベルが前記所定の最小
値になった場合に当該制御信号のレベルを前記所定の最
大値に変換する処理と前記中央値に変換する処理とを選
択的に行ない、さらに前記ディジタルフィルタにより生
成された制御信号のレベルが前記所定の最大値よりも小
さくかつ前記所定の最小値よりも大きいパルス波形にな
った場合には当該制御信号のレベルを前記所定の最大値
および最小値のうちの少なくとも一方に変換する処理を
行なうためのレベル変換処理手段を、前記ディジタルフ
ィルタとディジタル・アナログ変換器との間に備えたこ
とを特徴とするディジタルPLL回路。
1. A voltage-controlled oscillator, a phase comparator for phase-comparing a first clock signal obtained by dividing the oscillation output of the voltage-controlled oscillator with a second clock signal serving as a reference, and a phase comparator for the phase comparator. An analog filter that integrates the output signal, an analog-digital converter that converts the output signal of this analog filter into a digital signal, and a filtering calculation process to set the loop band for the output signal of this analog-digital converter. A digital PLL circuit comprising: a digital filter for generating a control signal, and a digital-analog converter for converting a control signal output from the digital filter into an analog voltage and supplying the analog voltage to the voltage controlled oscillator. The level of the control signal generated by the filter reaches the specified maximum value. In this case, the process of converting the level of the control signal to a predetermined minimum value and the process of converting it to a median value are selectively performed, and the level of the control signal generated by the digital filter becomes the predetermined minimum value. If the level of the control signal is changed to the predetermined maximum value and the median value, the level of the control signal generated by the digital filter is changed to the predetermined value. A level for performing a process of converting the level of the control signal into at least one of the predetermined maximum value and the minimum value when the pulse waveform is smaller than the maximum value and larger than the predetermined minimum value. A digital PLL circuit comprising conversion processing means between the digital filter and the digital-analog converter.
【請求項2】 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器
の発振出力を分周した第1のクロック信号と基準となる
第2のクロック信号とを位相比較する位相比較器と、こ
の位相比較器の出力信号を積分するアナログフィルタ
と、このアナログフィルタの出力信号をディジタル信号
に変換するアナログ・ディジタル変換器と、このアナロ
グ・ディジタル変換器の出力信号を基に制御信号を生成
するディジタルフィルタと、このディジタルフィルタか
ら出力された制御信号をアナログ電圧に変換して前記電
圧制御発振器に供給するディジタル・アナログ変換器と
を備えたディジタルPLL回路で使用される前記ディジ
タルフィルタにおいて、 前記アナログ・ディジタル変換器の出力信号に対しルー
プ帯域を設定するためのフィルタリング演算処理を行な
う第1の演算処理手段と、 この第1の演算処理手段により得られた信号のレベルが
所定の最大値になった場合に当該信号のレベルを所定の
最小値に変換する処理と中央値に変換する処理とを選択
的に行なうとともに、前記第1の処理手段により得られ
た信号のレベルが前記所定の最大値に変換する処理と前
記中央値に変換する処理とを選択的に行ない、さらに前
記第1の処理手段により得られた信号のレベルが前記所
定の最大値よりも小さくかつ前記所定の最小値よりも大
きいパルス波形になった場合には当該信号のレベルを前
記所定の最大値および最小値のうちの少なくとも一方に
変換する処理を行ない、これらの処理により得られた信
号を前記制御信号として出力するための第2の演算処理
手段とを具備したことを特徴とするディジタルフィル
タ。
2. A voltage-controlled oscillator, a phase comparator for phase-comparing a first clock signal obtained by dividing the oscillation output of the voltage-controlled oscillator with a second clock signal serving as a reference, and a phase comparator for the phase comparator. An analog filter that integrates the output signal, an analog-digital converter that converts the output signal of this analog filter into a digital signal, a digital filter that generates a control signal based on the output signal of this analog-digital converter, and this The digital filter used in a digital PLL circuit including a digital-analog converter that converts a control signal output from a digital filter into an analog voltage and supplies the analog voltage to the voltage-controlled oscillator, wherein: Performs filtering calculation processing to set the loop band for the output signal A first arithmetic processing means, processing for converting the level of the signal obtained by the first arithmetic processing means to a predetermined minimum value when the level of the signal reaches a predetermined maximum value, and a median value. And the process of converting the level of the signal obtained by the first processing means to the predetermined maximum value and the process of converting it to the median value. Further, when the level of the signal obtained by the first processing means has a pulse waveform smaller than the predetermined maximum value and larger than the predetermined minimum value, the level of the signal is changed to the predetermined maximum value. And a second arithmetic processing means for performing a process of converting into at least one of the minimum value and outputting the signal obtained by these processes as the control signal. Rufiruta.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100321101A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 Chih-Ting Hu Automatic internal trimming calibration method to compensate process variation

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