JPH084261B2 - クロック抽出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光通信分野での光伝送装置の信号受信回路
等において、受信したデータからクロックパルスを抽出
するクロック抽出回路、特にそのクロック位相調整方式
に関するものである。

（従来の技術） 伝送パルス列中よりパルス繰返し周波数成分を抽出す
るクロック抽出回路は、例えば識別回路に正しい識別時
点を与えるために必要なタイミングパルスを発生する回
路である。このクロック抽出回路には、クロックパルス
が最も誤り率の低くなる時点でデータを打ち抜くように
位相を変化させるためのクロック位相調整手段と、後段
に接続されるタイミング抽出フィルタの出力が最大にな
るようにデューティ比を調整するパルス幅調整手段とが
必要である。

従来のクロック抽出回路において、クロック位相調整
手段としては、同軸ケーブルの単位長当りの遅延を利用
した遅延量操作による方法や、遅延線を用いた方法が用
いられていた。またパルス幅調整手段としては、ゲート
の遅延や同軸ケーブルの遅延を利用した微分回路による
方法等が用いられていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成のクロック抽出回路では、大
きなスペースを要するクロック位相調整用の同軸ケーブ
ルや遅延線等が必要となるため、信頼性や小型化といっ
た点で問題があった。また、クロックパルス幅調整手段
についても、その可変幅が狭い、汎用性がない、調整に
手間がかかる等の問題点があった。

本発明は前記従来技術が持っていた問題点として、低
信頼性、大型化、可変幅が狭い、非汎用性、及び調整の
煩雑性等の点について解決したクロック抽出回路を提供
するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、パルス状の
入力信号からクロックパルスを抽出するクロック抽出回
路において、前記入力信号のエッジを微分して第１のト
リガパルスを出力する第１の微分回路と、前記第１のト
リガパルスによりトリガされて所定のパルス幅の出力パ
ルスを出力するパルス幅可変の第１の単安定マルチバイ
ブレータと、前記第１の単安定マルチバイブレータの出
力パルスのエッジを微分して第２のトリガパルスを出力
する第２の微分回路と、前記第２のトリガパルスにより
トリガされて所定のパルス幅の出力パルスを出力するパ
ルス幅可変の第２の単安定マルチバイブレータと、前記
第２の単安定マルチバイブレータの出力パルスまたはそ
の出力パルスの反転パルスのいずれ一方を選択して再生
された所定周波数のクロックパルスを出力する正相逆相
選択回路とを、縦続接続している。

（作 用） 本発明によれば、以上のようにクロック抽出回路を構
成したので、パルス状の入力信号が第１の微分回路に入
力されると、その入力信号のエッジが該第１の微分回路
で微分されて第１のトリガパルスが出力される。第１の
トリガパルスによって第１の単安定マルチバイブレータ
がトリガされ、その第１の単安定マルチバイブレータの
出力パルスのエッジが、第２の微分回路で微分されて第
２のトリガパルスが出力される。第２のトリガパルスに
よって第２の単安定マルチバイブレータがトリガされ、
その第２の単安定マルチバイブレータの出力パルスが正
相逆相選択回路へ送られる。正相逆相選択回路では、第
２の単安定マルチバイブレータの出力パルスまたはその
反転パルスのいずれか一方を選択し、入力信号から抽出
された所定の位相及びパルス幅のクロックパルスを出力
する。

第１及び第２の単安定マルチバイブレータの出力パル
ス幅を変えることにより、正相逆相選択回路から出力さ
れるクロックパルスの位相及びパルス幅を任意に可変で
き、電気的に位相調整が可能になる。従って、前記問題
点を除去できるのである。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示すクロック抽出回路の構
成ブロック図である。

このクロック抽出回路は、光信号受信回路中に１チッ
プで集積化されて形成される回路であり、パルス状の入
力信号Sinを入力する入力端子１と、パルス状の出力信
号Soutを出力する出力端子２とを備え、その入，出力端
子1,2間に第１の微分回路10、第１の単安定マルチバイ
ブレータ（モノステーブルマルチバイブレータ）20、第
２の微分回路30、第２の単安定マルチバイブレータ40、
及び正相逆相選択回路50が順次縦続接続されている。

第1,第２の微分回路10,30のうち、第１の微分回路10
は、インバータ等で構成され入力端子１からの入力信号
Sinを所定時間遅延させて遅延信号S11を出力する遅延ゲ
ート11と、前記遅延信号S11と入力信号Sinの反転信号と
の論理積をとり第１のトリガパルスS12を出力するアン
ドゲート（以下、ANDゲートという）12とで、構成され
ている。同様に第２の微分回路30は、第１の単安定マル
チバイブレータ20の出力信号S20を所定時間遅延させて
遅延信号S31を出力する遅延ゲート31と、前記遅延信号S
31と出力信号S20の反転信号との論理積をとり第２のト
リガパルスS32を出力するANDゲート32とで、構成されて
いる。

また第1,第２の単安定マルチバイブレータ20,40のう
ち、第１の単安定マルチバイブレータ20は、電源電圧Ve
eが印加される外付けされた可変抵抗60を有し、第１の
トリガパルスS12によりトリガされてパルス状の出力信
号S20を出力する回路である。同様に第２の単安定マル
チバイブレータ40は、電源電圧Veeが印加される外付け
された可変抵抗70を有し、第２のトリガパルスS32によ
りトリガされてパルス状の出力信号S40を出力する回路
である。これら第1,第２の単安定マルチバイブレータ2
0,40の出力信号S20,S40は、そのパルス幅が可変抵抗60,
70でそれぞれ変えられる。第２の単安定マルチバイブレ
ータ40の出力側に接続された正相逆相選択回路50は、イ
ンバータ及びスイッチ等で構成され、外部からの制御信
号P/Nにより、出力信号S40をそのまま通過させるか、あ
るいは反転させるかを選択し、その選択結果を出力信号
Soutの形で出力端子２へ送出する回路である。

第２図は第１図における単安定マルチバイブレータ2
0,40の構成例を示す回路図、第３図はその動作説明のた
めの波形図である。

この単安定マルチバイブレータ20,40は、前段のトリ
ガパルスS12,S32を入力する入力端子100、出力信号S20,
S40を出力する出力端子101、外付け用の可変抵抗60,70
が接続される端子102を有している。電源電圧Vccと端子
102の間には、酸化膜容量等により安定化を図った集積
化容量110と、定電流Ioを出力する定電流源111とが直列
に接続され、その集積化容量110と定電流源111の接続点
Ｎには充放電用のトランジスタ112と電圧比較器113の
（−）側入力端子が接続されている。電圧比較器13の
（＋）側入力端子は、定電流Icを出力する定電流源114
に接続されると共に、抵抗115を介して該電圧比較器113
の出力端子に接続されている。電圧比較器113の出力端
子はセット・リセット型フリップフロップ（以下、RS・
FFという）116のリセット端子Ｒに接続され、そのRS・F
F116のセット端子Ｓが入力端子100に、その出力端子Ｑ
が出力端子101に、その反転出力端子がトラジスタ112
のベースにそれぞれ接続されている。

この単安定バイブレータ20,40では、第３図に示すよ
うに、基準電圧Vthが電圧比較器113の（＋）側入力端子
に与えられ、さらにオン状態のトランジスタ112を通し
て放電される集積化容量116の放電電圧、つまり接続点
Ｎ上の電圧Vinがその電圧比較器113の（−）側入力端子
に供給されると、それらの電圧VthとVinの大小がその電
圧比較器113で比較される。電圧比較器113は２入力電圧
VthとVinの比較値に応じたリセット信号を出力し、リセ
ット端子Ｒを通してRS・FF116をリセットする。RS・FF1
16はセット端子Ｓに供給されるトリガパルスS12,S32に
よりセットされ、パルス幅Δｔの出力信号20,S40を出力
端子Ｑから出力すると共に、その反転信号を反転出力端
子から出力してトランジスタ112をオフ状態にする。
トランジスタ112がオフ状態になると、集積化容量110は
充電されていく。ここで、集積化容量110の容量値をＣ
とすると、出力信号S20,S40のパルス幅Δｔは、 となる。従って、外付けの可変抵抗60,70の抵抗値を変
えることにより、定電流Ioの電流値が変化し、それによ
ってパルス幅Δｔを調整することが可能となる。

以上のように構成されるクロック抽出回路の動作を第
４図を参照しつつ説明する。第４図は第１図の動作を説
明するための波形図である。

パルス状の入力信号Sinが入力端子１に供給される
と、その入力信号Sinは第１の微分回路10中の遅延ゲー
ト11によって時間が遅れた遅延信号S11となり、その入
力信号Sinと遅延信号S11とがANDゲート12によって入力
信号Sinの立下りで微分され、その微分結果である第１
のトリガパルスS12で第１の単安定マルチバイブレータ2
0がセットされる。すると第１の単安定マルチバイブレ
ータ20から、パルス幅Δt1の出力信号S20が出力され
る。その出力信号S20は第２の微分回路30中の遅延ゲー
ト31によって時間が遅れた遅延信号S31となり、その出
力信号S20と遅延信号S31とがANDゲート32によって出力
信号S20の立下りで微分され、その微分結果である第２
のトリガパルスS32で第２の単安定マルチバイブレータ4
0がセットされる。第２の単安定マルチバイブレータ40
がセットされると、その第２の単安定マルチバイブレー
タ40からパルス幅Δt2の出力信号S40が出力され、その
出力信号S40が正相逆相選択回路50によって同位相また
は反転されたパルス状の出力信号Soutとなり、出力端子
２から送出される。

ここで、第１の単安定マルチバイブレータ20の出力信
号S20は、外付けの可変抵抗60と集積化容量110との時定
数により決定されるため、第２の微分回路30から出力さ
れる第２のトリガパルスS32の位相は外付けの可変抵抗6
0の抵抗値を変えることによって自由に調整できる。さ
らに、第２の単安定マルチバイブレータ40の出力信号S4
0は、外付けの可変抵抗70と集積化容量110との時定数に
より決定されるため、その可変抵抗70の抵抗値を変える
ことによってその出力信号S40のパルス幅Δt2を前記出
力信号S20とは別個独立した形で自由に調整できる。そ
の上、最終段の正相逆相選択回路50により、再生された
周波数foのクロクパルスSoutの位相可変幅を180゜補償
している。そして正相逆相選択回路50から出力された出
力信号Soutは、出力端子２に接続される次段のタイミン
グ抽出フィルタを駆動することになる。

本実施例では、次のような利点を有する。

従来、大きなスペースを要していたクロック抽出回路
を１チップ集積化することが可能で、特に光信号受信回
路等のモジュール化において信頼性の高い、省スペース
なクロック抽出回路を提供できる。また、広い周波数範
囲にわたり、入力信号Sinに対して独立なクロックパル
ス調整と位相調整が行えるため、汎用化が可能で、集積
回路の低コスト化を図ることができ、その上、調整が簡
単に行えるので、作業性も向上する。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変
形が可能である。その変形例としては、例えば次のよう
なものがある。

（ｉ） 第1,第２の微分回路10,30は他の回路で構成し
てもよい。例えば、第１の微分回路10において、アルミ
パターンのマスクのみを変更してANDゲート12を排他的
論理和ゲート（XORゲート）に置き換えれば、周波数2fo
の出力信号Soutが得られる。

（ii） 第1,第２の単安定マルチバイブレータ20,40
は、他の回路で構成してもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、第１の
微分回路と第１の単安定マルチバイブレータと第２の微
分回路とを縦続接続したので、第１の単安定マルチバイ
ブレータの出力パルス幅を変えることにより、クロック
パルスの位相を可変できる。さらに、第２の微分回路の
出力側に第２の単安定マルチバイブレータを接続したの
で、その第２の単安定マルチバイブレータの出力パルス
幅を変えることにより、任意の周波数のクロックパルス
を出力できる。即ち、第２の単安定マルチバイブレータ
により、任意のクロック周波数に応じたパルス幅の調整
が行え、例えば、後段に接続されるタイミング抽出フィ
ルタの出力が最大になるように、出力デューティ比を調
整することが可能になる。その上、第２の単安定マルチ
バイブレータの出力側に正相逆相選択回路を接続したの
で、第１の微分回路、第１の単安定マルチバイブレー
タ、及び第２の微分回路の縦続接続によって実現される
位相調整可能範囲がさらに180゜広がり、低周波領域か
ら高周波領域までの幅の広いクロック周波数にて位相調
整が可能になり、クロック抽出回路の周波数適用領域に
汎用性を持たせることができる。

このように、本発明では、第１の微分回路、第１の単
安定マルチバイブレータ、第２の微分回路、及び正逆相
選択回路の組合せにより、従来、同軸ケーブルや遅延線
等にて行っていたクロック位相の調整を、電気回路に
て、容易に実施できる。さらに、第２の単安定マルチバ
イブレータによって任意の周波数のクロックパルスを出
力でき、しかも正相逆相選択回路によってその周波数適
用領域に、より汎用正を持たせることができる。従っ
て、本発明を採用することにより、クロック位相の調整
手段を、例えば受信部集積回路上等に取込むことが可能
となるので、同軸ケーブルや遅延線等の部材を削除で
き、省スペース（小型）で、信頼性が高く、汎用性があ
り、調整の容易なクロック抽出回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すクロック抽出回路の構成
ブロック図、第２図は第１図の単安定マルチバイブレー
タの回路図、第３図は第２図の波形図、第４図は第１図
の波形図である。 10,30……第1,第２の微分回路、20,40……第1,第２の単
安定マルチバイブレータ、50……正相逆相選択回路、6
0,70……可変抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス状の入力信号のエッジを微分して第
   １のトリガパルスを出力する第１の微分回路と、 前記第１のトリガパルスによりトリガされて所定のパル
   ス幅の出力パルスを出力するパルス幅可変の第１の単安
   定マルチバイブレータと、 前記第１の単安定マルチバイブレータの出力パルスのエ
   ッジを微分して第２のトリガパルスを出力する第２の微
   分回路と、 前記第２のトリガパルスによりトリガされて所定のパル
   ス幅の出力パルスを出力するパルス幅可変の第２の単安
   定マルチバイブレータと、 前記第２の単安定マルチバイブレータの出力パルスまた
   はその出力パルスの反転パルスのいずれか一方を選択し
   て再生された所定周波数のクロックパルスを出力する正
   相逆相選択回路とを、 縦続接続したことを特徴とするクロック抽出回路。