JPH0846512A - 位相同期ループ回路 - Google Patents

位相同期ループ回路

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JPH0846512A
JPH0846512A JP6175296A JP17529694A JPH0846512A JP H0846512 A JPH0846512 A JP H0846512A JP 6175296 A JP6175296 A JP 6175296A JP 17529694 A JP17529694 A JP 17529694A JP H0846512 A JPH0846512 A JP H0846512A
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JP
Japan
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output
reference clock
level
input
clock
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Pending
Application number
JP6175296A
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English (en)
Inventor
Masayuki Takami
昌之 高見
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】基準クロックの入力断時に、過渡応答を一義的
にする。 【構成】電圧制御発振器6の出力クロックを分周器7で
分周して基準クロックに合わせ、S−R型フリップフロ
ップ2で基準クロックと分周クロックの位相差に応じた
デューティを持つ第1のパルス信号を、D型フリップフ
ロップ3で基準クロックを2分周したデューティ50%
の第2のパルス信号を生成し、両パルス信号を減算器4
で減算処理し、処理結果をループフィルタ5で平滑し、
この平滑出力で電圧制御発振器6の発振周波数を制御す
るPLL回路において、入力断検出回路9で基準クロッ
クの入力断を検出し、その検出時にD型フリップフロッ
プ3にプリセットまたはクリアを施すことにより、その
出力を強制的に固定したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、通信分野のみならず
他の広範の分野で用いられ、発振器の出力クロックの位
相を基準クロックに同期させる位相同期ループ(以下、
PLLと記す)回路に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のようにPLL回路は、基本的に
は、周波数可変の発振器から出力されるクロック位相を
基準クロックの位相と比較してその位相差を求め、当該
位相差がなくなるように発振器の発振周波数をフィード
バック制御することで、発振器の出力クロック位相を基
準クロックに同期させるようにしている。このPLL回
路には種々の回路構成が提案されているが、簡易型とし
て、位相比較回路にS−R型フリップフロップを用いた
ものが広く普及されている。
【0003】図2は従来のPLL回路を示すものであ
る。尚、ここでは出力クロック周波数が基準クロック周
波数のn(nは任意の自然数)倍であるものとして説明
する。図2において、1は基準クロックCKref が供給
される入力端子、6は中心周波数が基準クロックCKre
f のn倍の電圧制御発振器、8は電圧制御発振器6の出
力クロックCKout を導出する出力端子8である。
【0004】上記クロック入力端子1に入力される基準
クロックCKref はS−R型フリップフロップ2のセッ
ト端子Sに供給される。このS−R型フリップフロップ
2のリセット端子Rには電圧制御発振器6の出力クロッ
クCKout を分周器7でn分周したクロックCKdiv が
供給される。
【0005】上記S−R型フリップフロップ2は位相比
較器として機能するもので、基準クロックCKref によ
るセット、分周クロックCKdiv によるリセットによ
り、両クロックの位相を比較し、その位相差に対応した
デューティのパルス列P1 を生成する。ここで得られた
パルス列P1 は後述の減算器4を介してループフィルタ
5に供給される。
【0006】このループフィルタ5は入力されたパルス
列P1 を平滑化することで、基準クロックCKref と分
周クロックCKdiv との位相差に比例した電圧信号を生
成する。ここで生成された電圧信号は制御電圧として電
圧制御発振器6に供給される。このようにフィードバッ
ク制御ループを組むことにより、電圧制御発振器6の発
振周波数はS−R型フリップフロップ2の出力パルス列
P1 のデューティが50%となるように制御され、これ
によって出力クロックCKout の位相は基準クロックC
Kref に同期するようになる。
【0007】尚、上記基準クロックCKref 及び分周ク
ロックCKdiv は、いずれもパルスデューティが非常に
小さくなるように処理され、これによってS−R型フリ
ップフロップ2の不感帯が極力小さくなるように配慮さ
れている。
【0008】ところで、上記のように位相比較器として
S−R型フリップフロップを用いた場合、電源電圧の変
動や温度変化等により、S−R型フリップフロップ2の
出力レベルにDCドリフトが生じる。このDCドリフト
はループフィルタ5の出力に影響を及ぼし、電圧制御発
振器6の発振周波数を変えてしまうため、位相同期の精
度が悪化してしまう。
【0009】そこで、上記PLL回路では、DCドリフ
トを補償するため、例えばS−R型フリップフロップ2
と同じ集積回路内にD型フリップフロップ3を設け、こ
のD型フリップフロップ3によって基準クロックCKre
f を1/2の周波数でデューティ50%のパルス信号P
2 に変換する。そして、このパルス信号P2 を減算器4
でS−R型フリップフロップ2の出力するパルス列P1
から減算し、減算結果P3 をループフィルタ5に供給す
るようにしている。
【0010】すなわち、S−R型フリップフロップ2と
同じ集積回路内にD型フリップフロップ3を設けると、
その出力P2 はS−R型フリップフロップ2の出力P1
と同じように変動する。このことを利用して、両者を減
算処理することにより、S−R型フリップフロップ2の
出力パルス列P1 のパルスデューティを交流パルスP3
の正負極性成分の積分比に変換する。
【0011】このように交流パルスP3 に変換すること
によってDCドリフト分は相殺され、S−R型フリップ
フロップ2の出力レベル変動は補償されるようになる。
この交流パルスP3 をループフィルタ5で平滑し、平滑
電圧を制御電圧して電圧制御発振器6に入力すると、発
振器6の発振周波数は交流パルスP3 の正負極性成分の
積分比が1:1になるように制御される。これによって
出力クロックCKoutの位相は基準クロックCKref に
同期するようになる。
【0012】しかしながら、上記のような従来のPLL
回路では、基準クロックCKref の入力断などによる障
害が発生すると、S−R型フリップフロップ2の出力P
1 はLレベルに固定されるのに対し、補償用のD型フリ
ップフロップ3の出力はHレベルあるいはLレベルのど
ちらかとなり、不定になってしまう。
【0013】したがって、減算器4に入力されるS−R
型フリップフロップ2とD型フリップフロップ3の出力
P1 ,P2 のレベルの組み合わせは、おのおの“L”、
“H”となる場合と、“L”、“L”となる場合があ
り、入力断が発生した後のPLL動作は一義的でなく、
2通りの過渡応答特性を示すことになり、その監視のた
めの負荷が強いられることにもなる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、D
Cドリフト補償回路を備える従来のPLL回路では、基
準クロックの入力断時のDCドリフト補償回路動作が2
通りになり、過渡応答が一義的でなく、その監視のため
の負荷が強いられることにもなるという問題点があっ
た。
【0015】そこで、この発明は、上記の課題を解決す
べくなされたもので、基準クロックの入力断時の過渡応
答が一様で、また、その監視のための負荷も必要としな
いPLL回路を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明にかかるPLL回路は、制御電圧に応じた
周波数のクロックを発生し、その制御中心周波数が基準
クロックの周波数にほぼ等しいクロック発生手段と、こ
の手段で発生されるクロックと前記基準クロックとでS
−R型フリップフロップのセット、リセットをかけるこ
とで両クロックの位相差に対応するデューティを持つ第
1のパルス信号を生成する位相比較手段と、前記基準ク
ロックを分周して周波数が基準クロックの1/2でかつ
デューティが50%の第2のパルス信号を生成するパル
ス生成手段と、前記第1のパルス信号と第2のパルス信
号とを減算処理する減算手段と、この減算手段の出力を
平滑して前記クロック発生手段に対する制御電圧を生成
するループフィルタと、前記基準クロックの入力断を検
出する入力断検出手段と、この手段で入力断を検出した
とき前記パルス生成手段の出力を強制的に固定する出力
固定手段とを具備して構成するようにした。
【0017】
【作用】上記構成によるPLL回路では、入力断検出手
段で入力された基準クロックの入力断を検出し、その検
出時に、D型フリップフロップにプリセットまたはクリ
アを施すことにより、その出力を強制的に固定する。
【0018】
【実施例】以下、図1を参照してこの発明の一実施例に
ついて説明する。但し、図1において、図2と同一部分
には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分を中心
に述べる。
【0019】図1はこの発明に係るPLL回路の構成を
示すもので、入力端子1には基準クロックCKref の入
力断を検出する入力断検出回路9が接続される。この入
力断検出回路9は、基準クロックCKref が一定期間以
上入力されなくなったとき、入力断と判断して、DCド
リフト補償用のD型フリップフロップ3のセット端子S
に出力レベル“L”を規定するプリセット信号を与える
ものである。
【0020】上記構成において、その動作を以下に説明
する。まず、基準クロックCKref が正常に入力されて
いる場合、S−R型フリップフロップ2からはセット端
子Sに供給される基準クロックCKref とリセット端子
Rに供給される分周クロックCKdiv との位相差に対応
するデューティを持つパルス列P1 が出力される。D型
フリップフロップ3からは、基準クロックCKref の1
/2の周波数でデューティ50%のパルス信号P2 が出
力される。
【0021】上記パルス列P1 及びパルス信号P2 は減
算器4に供給され、ここで両者のレベル差がとられて、
パルス列P1 のパルスデューティに相当する正負極性成
分の積分比を持つ交流パルスP3 に変換される。この交
流パルスP3 はループフィルタ5で平滑化され、基準ク
ロックCKref と分周クロックCKdiv の位相差に比例
した制御電圧として電圧制御発振器6に供給され、出力
クロックCKout の位相は基準クロックCKref に同期
化される。
【0022】ここで、基準クロックCKref が一定期間
以上入力されなくなると、前述したように、S−R型フ
リップフロップ2の出力P1 はLレベルに固定される
が、D型フリップフロップ3の出力P2 は不定となる。
もし、D型フリップフロップ3の出力P2 がLレベルで
止まってしまうと、前記減算器4の2つの入力レベル差
は極大となり、出力クロックCKout は急激に元の動作
点からずれていく。このため、入力断時には急激な周波
数変動が発生することになる。
【0023】そこで、この実施例では、入力断検出回路
9により、基準クロックCKref が一定期間以上入力さ
れなくなった場合に入力断と判断して、D型フリップフ
ロップ3のセット端子SにLレベルのプリセット信号を
送り、D型フリップフロップ3の出力P2 を強制的にL
レベルに固定するようにしている。
【0024】この入力断検出回路9の追加により、基準
クロックCKref が入力断状態になってS−R型フリッ
プフロップ2の出力P1 がLレベルに固定されても、D
型フリップフロップ3の出力P2 は強制的にLレベルに
プリセットされる。よって減算器4の出力P3 はゼロレ
ベルとなり、ループフィルタ5の出力もゼロレベルとな
り、電圧制御発振器6の出力クロックCKout は中心周
波数、すなわち基準クロックCKref の周波数にほぼ等
しい状態で固定される。
【0025】したがって、上記構成によるPLL回路
は、基準クロックCKref が入力断状態となっても、D
型フリップフロップ3の出力P2 がS−R型フリップフ
ロップ2の出力P1 と同じLレベルに固定されるため、
出力クロックCKout が一義的に決まり、入力断時の急
激な周波数変動を排除することができる。
【0026】ところで、他のPLL回路構成として、例
えばS−R型フリップフロップ2のセット端子Sに分周
クロックCKdiv を、リセット端子Rに基準クロックC
Kref をそれぞれ入力する構成も考えられる。
【0027】この場合、基準クロックCKref の入力断
時には、S−R型フリップフロップ2の出力P2 はHレ
ベルに固定される。そこで、入力断検出回路9におい
て、基準クロックCKref の入力断を検出したとき、D
型フリップフロップ3のセット端子SにHレベルのプリ
セット信号を送るようにし、D型フリップフロップ3の
出力P2 を強制的にHレベルに固定させる。
【0028】このように、基準クロックCKref の入力
断時に、D型フリップフロップ3の出力P2 のレベルを
S−R型フリップフロップ2の出力P1 のレベルに合わ
せることで、減算器4の出力P3 はゼロレベルとなり、
ループフィルタ5の出力もゼロレベルとなる。よって、
出力クロックCKout は基準クロックCKref の周波数
のn倍にほぼ等しい状態で固定され、先の実施例と同様
な効果が得られる。
【0029】以上の実施例では、基準クロック入力断時
のD型フリップフロップ3の出力P2 のレベルをセット
入力で固定するようにしたが、D型フリップフロップ3
の出力初期レベルを入力断時のP1 レベルに合わせてお
き、入力断検出回路9において、基準クロックCKref
の入力断を検出したとき、図1中点線で示すように、D
型フリップフロップ3のクリア端子CLRにリセット信
号を送るようにしても、先の実施例と同様な処理を行う
ことができる。
【0030】上記いずれの回路構成でも、電源電圧の変
化などの影響を受けずに基準クロックCKref に位相同
期したクロックCKout を生成することができ、なおか
つ、入力断状態に陥っても、入力断を検出して減算器4
の2つの入力レベルをほぼ等しくしているため、出力ク
ロックCKout の位相を入力断直前の状態からそれほど
ずれずに維持することができる。
【0031】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、場合によっては基準クロックCKref の入
力断検出時に、D型フリップフロップ3の出力P2 をS
−R型フリップフロップ2の出力P1 と異なるレベルに
固定するようにしてもよいことは勿論である。その他、
この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形しても同様
に実施可能であることはいうまでもない。
【0032】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、基
準クロックの入力断時の過渡応答が一様となり、また、
その監視のための負荷を必要としないPLL回路を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るPLL回路の一実施例の構成を
示すブロック回路図である。
【図2】従来のDCドリフト補償回路を備えるPLL回
路の構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
1…入力端子、2…S−R型フリップフロップ、3…D
型フリップフロップ、4…減算器、5…ループフィル
タ、6…電圧制御発振器、7…分周器、8…出力端子、
9…入力断検出回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御電圧に応じた周波数のクロックを発
    生し、その制御中心周波数が基準クロックの周波数にほ
    ぼ等しいクロック発生手段と、 この手段で発生されるクロックと前記基準クロックとで
    S−R型フリップフロップのセット、リセットをかける
    ことで両クロックの位相差に対応するデューティを持つ
    第1のパルス信号を生成する位相比較手段と、 前記基準クロックを分周して周波数が基準クロックの1
    /2でかつデューティが50%の第2のパルス信号を生
    成するパルス生成手段と、 前記第1のパルス信号と第2のパルス信号とを減算処理
    する減算手段と、 この減算手段の出力を平滑して前記クロック発生手段に
    対する制御電圧を生成するループフィルタと、 前記基準クロックの入力断を検出する入力断検出手段
    と、 この手段で入力断を検出したとき前記パルス生成手段の
    出力を強制的に固定する出力固定手段とを具備すること
    を特徴とする位相同期ループ回路。
  2. 【請求項2】 前記出力固定手段は、前記パルス生成手
    段の出力を前記位相比較手段の出力と同じレベルに固定
    するようにしたことを特徴とする請求項1記載の位相同
    期ループ回路。
  3. 【請求項3】 前記パルス生成手段は、D型フリップフ
    ロップを用いて、その反転出力端とデータ入力端とを接
    続し、クロック入力端に前記基準クロックを入力して非
    反転出力端の出力を導出するように構成され、 前記出力固定手段は、前記基準クロックの入力断検出時
    に、前記D型フリップフロップに出力固定レベルをプリ
    セットするようにしたことを特徴とする請求項1記載の
    位相同期ループ回路。
  4. 【請求項4】 前記パルス生成手段は、D型フリップフ
    ロップを用いて、その反転出力端とデータ入力端とを接
    続し、クロック入力端に前記基準クロックを入力して非
    反転出力端の出力を導出するように構成され、 前記出力固定手段は、前記基準クロックの入力断検出時
    に、前記D型フリップフロップをクリアさせて出力レベ
    ルを初期レベルに固定するようにしたことを特徴とする
    請求項1記載の位相同期ループ回路。
JP6175296A 1994-07-27 1994-07-27 位相同期ループ回路 Pending JPH0846512A (ja)

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