JPH11127064A - クロックの周波数異常検出回路および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部から入力する周波数の異常を検出する回路
において、複数の外部クロックを入力する場合であって
も、一つの発振器のみの簡易な構成で、その周波数異常
を検出することのできるようにする。 【解決手段】内部発振器の発生するクロックを基準とし
て、ウインドウパルスを生成し、そのウインドウパルス
によって規定される監視ウインドウを定め、かつ、外部
から入力されるクロックから被検出パルスを生成して、
その非検出パルスが前記監視ウインドウ内に有るか否か
によってその外部から入力されるクロックの周波数異常
を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロックの周波数
異常検出回路および方法に係り、外部から基準クロック
を受信する電子回路装置において、入力される基準クロ
ックの周波数の異常を検出するものであって、簡易な構
成で検出の精度を任意に設定できるクロックの周波数異
常検出回路および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に電子回路は、基準となるクロッ
クを持ち、それを基準として各構成部品が動作するよう
になっている。このクロックは、タイミングの基準とな
るものなりで一様でなければならず、その周波数に異常
があるとその回路は誤動作し、正常な動作を期すことが
できない。したがって、特に、外部から基準となるクロ
ックを入力するときには、その周波数の異常を検出する
ことが必要である。

【０００３】このようなクロックの周波数異常を検出す
る技術としては、特開平６−２９８００号公報に「クロ
ック異常検出回路」として開示されている。この技術に
よれば、入力基準クロックと、正常時の入力基準クロッ
クと同じ出力周波数の発振器出力クロックとを比較する
ことにより、クロックの異常を検出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、クロ
ックの周波数異常を検出するために、正常時のクロック
を用意し、それと外れるものは異常と判断すると言う発
想に基づいている。そのため、複数の入力基準クロック
が入力され、それらの周波数の異常を検出しようとする
際には、正常時の入力基準クロックと同じ出力周波数の
発振器がそれぞれ必要になり、回路規模の増大につなが
るという問題点があった。また、異常検出する周波数範
囲も回路規模の制限により、任意に設定することができ
ないと言う問題点があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、外部から入力する周波数の
異常を検出する回路において、複数の外部クロックを入
力する場合であっても、一つの発振器のみの簡易な構成
で、その周波数異常を検出することのできる周波数検出
異常回路および方法を提供することにある。また、それ
によりＬＳＩ化が容易であり、装置の小型化に寄与する
周波数検出異常回路および方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るクロックの周波数異常検出回路の構成
は、外部からクロックを入力して、そのクロックの異常
を検出するクロックの周波数異常検出回路において、内
部発振器を有し、その内部発振器の発生するクロックを
基準として、ウインドウパルスを生成し、そのウインド
ウパルスによって規定される監視ウインドウを定め、か
つ、外部から入力されるクロックから被検出パルスを生
成して、その非検出パルスが前記監視ウインドウ内に有
るか否かによってその外部から入力されるクロックの周
波数異常を判定するようにしたものである。

【０００７】より詳しくは、上記クロックの周波数異常
検出回路において、分周カウンタと、異常監視カウンタ
とを有し、この異常監視カウンタは、前記内部発振器の
発生するクロックを基準として、監視周期タイミングを
定める監視周期パルスを生成し、この監視周期タイミン
グの始点と、前記監視ウインドウの部までの時間をＴ
[s]としたときに、監視周期タイミングの始点からＴ[s]
経過後に、前記被検出パルスを発生させ、かつ、前記分
周カウンタは、監視周期タイミングでリセットされる動
作をする回路であり、しかも、この監視周期タイミング
と前記監視ウインドウの幅とが任意に設定できるように
したものである。

【０００８】次に、上記目的を達成するために、本発明
に係るクロックの周波数異常検出方法の構成は、外部か
らクロックを入力して、そのクロックの異常を検出する
クロックの周波数異常検出回路に用いる周波数異常検出
方法において、このクロックの周波数異常検出回路は、
内部発振器を有し、その内部発振器の発生するクロック
を基準として、ウインドウパルスを生成し、そのウイン
ドウパルスによって規定される監視ウインドウを定め、
かつ、外部から入力されるクロックから被検出パルスを
生成して、その非検出パルスが前記監視ウインドウ内に
有るか否かによってその外部から入力されるクロックの
周波数異常を判定するようにしたものである。

【０００９】より詳しくは、上記クロックの周波数異常
検出方法において、上記クロックの周波数検出回路は、
さらに、分周カウンタと、異常監視カウンタとを有し、
この異常監視カウンタは、前記内部発振器の発生するク
ロックを基準として、監視周期タイミングを定める監視
周期パルスを生成し、この監視周期タイミングの始点
と、前記監視ウインドウの中心部までの時間をＴ[s]と
したときに、監視周期タイミングの始点からＴ[s]経過
後に、前記被検出パルスを発生させ、かつ、前記分周カ
ウンタは、監視周期タイミングでリセットされる動作を
する回路であり、しかも、この監視周期タイミングと前
記監視ウインドウの幅とが任意に設定できるようにした
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
１および図２を用いて説明する。図１は、本発明のクロ
ックの周波数異常検出回路の構成を示すブロック図であ
る。図２は、本発明のクロックの周波数異常検出回路の
動作を説明するタイミングチャートである。

【００１１】〔クロックの周波数異常検出回路の構成〕
本実施形態のクロックの周波数異常検出回路は、図１に
示すように内部発振器０、異常監視カウンタ１、ウイン
ドウ生成部２、分周カウンタ３、比較器４、非検出パル
ス生成用デコード回路５、ウインドウ生成用デコード回
路６、監視周期タイミング用デコード回路７からなって
いる。

【００１２】内部発振器０は、外部から入力されるクロ
ックの異常を検出するための内部クロックを生成する。
この内部発振器０は、安定度の高いものでなければなら
ない。

【００１３】異常監視カウンタ１は、内部発振器０から
の出力クロックで順次カウントアップするカウンタであ
る。この異常監視カウンタ１より、後に説明するウイン
ドウ生成タイミングに関するパルスと監視周期パルスと
が出力される。

【００１４】ウインドウ生成用デコード回路６は、異常
監視カウンタから出力されるパルスに従って、ウインド
ウ生成タイミングセットパルスとウインドウ生成タイミ
ングリセットパルスを出力する。

【００１５】ウインドウ生成部２では、入力されるセッ
ト、リセットタイミングのパルスに従い、ウインドウパ
ルスをセット（”Ｈ”（Ｈｉｇｈ）の状態）したり、リ
セット（”Ｌ”（Ｌｏｗ）の状態）したりする。ここ
で、「ウインドウパルス」とは、「監視ウインドウ」の
範囲を示すためのパルスであり、監視ウインドウとは、
周波数異常を監視するためのタイミング領域を比喩的な
用語で表現したものである。

【００１６】監視周期タイミング用デコーダ回路７は、
異常監視カウンタからのパルスを受け、監視周期パルス
を発生する回路である。この監視周期パルスは、周波数
異常の検出動作の開始を示すタイミングで発生するパル
スであり、また、後述する分周カウンタ３をリセットす
る役割も担っている。

【００１７】分周カウンタ３は、被検出クロックによっ
て順次カウントアップされるカウンタである。被検出パ
ルス生成用デコード回路５は、分周カウンタ３からの出
力を受け、理想的な被検出クロックが入力されたときに
は、前述したウインドウパルスの中心に被検出パルスを
出力するようにタイミング調整される。

【００１８】このような構成において、外部から入力さ
れる非検出クロックの周波数異常は、比較器４により、
非検出パルスが監視ウインドウ内にあるか否かにより判
断される。すなわち、分周カウンタ３を監視周期パルス
によりリセットし、それから、一定時間後に発生する非
検出パルスが監視ウインドウの中に含まれるときには正
常と判断し、含まれないときには異常と判断する。

【００１９】〔クロックの周波数異常検出回路の動作概
要〕上で説明したような構成で動作の概要を説明すると
以下のようになる。

【００２０】周波数異常動作の検出開始の基準となるの
は、監視周期パルスである。監視周期パルスの周期を２
Ｔ[s]としたときに、Ｔ[s]の所を中心として、幅２Ｗ
[s]の監視ウインドウを作る。この監視ウインドウ内で
は、ウインドウパルスが”Ｈ”の状態であり、それ以外
の所では、ウインドウパルスが”Ｌ”の状態である。

【００２１】そして、分周クロック３は、非検出クロッ
クが正常のクロックのときには、非検出パルスが、監視
ウインドウの中心部に発生するようにする。

【００２２】そして、非検出パルスがウインドウ外で発
生したときに、非検出クロックの周波数が異常であると
判断する。これは、比較器４によって非検出パルスがあ
ったときに、ウインドウパルスがセットされているか否
かで判断される。、このようにしておけば、監視周期パ
ルスの出力周期とウインドウパルス幅の設定することに
より、周波数異常の検出精度が任意に設定することがで
きる。

【００２３】〔監視周期タイミングとウインドウパルス
幅の設定〕上で説明したように、非検出クロックの周波
数異常は、監視周期タイミング毎に発生する非検出パル
スがウインドウパルスがセットされている状態で発生し
ているかで検出する。

【００２４】以下、そのための監視周期タイミングとウ
インドウパルス幅の設定について述べる。これらの値
は、非検出クロックの性質と異常検出の精度に影響され
ることになる。

【００２５】監視周期タイミングを司る監視周期パルス
のクロックは、高安定度の内部発振器を基準として発生
させる。高安定度内部発振器の周波数安定度を±Ｉ[pp
m]以内、入力される被検出クロックの周波数安定度を±
Ｅ[ppm]とした場合、最悪時の被検出クロックと内部発
振器のタイミングは（２Ｉ＋Ｅ）[ppm]ずれることにな
る。

【００２６】そこで、入力される被検出クロックの周期
をＴｏ[s]とした時、監視周期Ｔ[s]と被検出クロックの
周期Ｔｏ[s]は、

【００２７】

【数１】 Ｔｏ[s]≦Ｔ[s]×（２Ｉ＋Ｅ）[ppm] … （式１） となる。したがって、Ｔ[s]の設定は、

【００２８】

【数２】 Ｔ[s]≧Ｔｏ[s]／（２Ｉ＋Ｅ）[ppm] … （式２） となる。

【００２９】ここで、異常監視カウンタ１をｎ進カウン
タとして、高安定度内部発振器の周期をＴｉ[s]とする
と、

【００３０】

【数３】 ２Ｔ[s]＝Ｔｉ[s]×ｎ … （式３） の関係となる。

【００３１】また、被検出パルス周期をＴｄｅｔ[s]、
被検出クロックによる分周カウンタ３をｍ進カウンタと
すると、

【００３２】

【数４】 Ｔｄｅｔ[s]＝Ｔｏ[s]×ｍ … （式４） の関係となる。

【００３３】被検出クロックによる分周カウンタ３出力
の被検出パルス周期Ｔｄｅｔ[s]を、被検出クロックと
内部発振器のタイミングのずれが０[ppm]であるとき
に、監視ウインドウの中心、すなわち、ウインドウパル
スがセットされている領域の中心に出力される様に設定
する。

【００３４】すなわち、被検出クロックと内部発振器の
タイミングのずれが０[ppm]であるときには、以下の関
係が成立するようにするわけである。

【００３５】

【数５】 Ｔｄｅｔ[s]＝Ｔ[s] … （式５） したがって、被検出クロックと内部発振器のタイミング
のずれが０[ppm]であるときに、この（式５）が成立す
るべく監視周期パルスと非検出パルスが発生するよう
に、異常監視カウンタ１と分周カウンタ３を調整する。
なお、Ｔ[s]、Ｔｄｅｔ[s]は、それぞれｍ進カウンタ、
ｎ進カウンタとなっているので両者を一致させるのはそ
の公倍数でなければならない。

【００３６】次に、監視ウインドウのウインドウ幅を設
定について説明する。

【００３７】先に説明したように最悪時の被検出クロッ
クと内部発振器のタイミングのずれは、（２Ｉ＋Ｅ）[p
pm]であった。したがって、これ以上のずれが生じた場
合に周波数異常となる。この時、ｒをマージン（拡大・
縮小率）として、ウインドウパルス立ち上がりエッヂか
ら中心までの値Ｗ[s]は、以下の関係となる。

【００３８】

【数６】 Ｗ[s]＝Ｔ[s]×（２Ｉ＋Ｅ）[ppm]×ｒ … （式６） 式（６）は、内部発振器の出力安定度±Ｉ[ppm]による
誤検出を防ぐために、図２の斜線部に示すＴ×２Ｉ[s]
の幅が加えられている。

【００３９】〔本発明の周波数異常回路の動作〕上記の
ように監視パルスとウインドウパルス幅を設定したとき
の本発明の周波数異常回路の動作について説明しよう。

【００４０】異常監視カウンタ１は、（式２）、（式
３）で定められるＴ[s]でもって、２Ｔ[s]毎に監視周期
パルスを出力する。ここで、Ｔ[s]の２倍の周期で監視
周期パルスを発生させるのは、周波数がプラス側及びマ
イナス側、どちらにずれた時にも異常を検出できる様に
するためである。

【００４１】また、異常監視カウンタ１は、監視周期パ
ルスからＴ[s]を経た所を基準（すなわち、監視ウィド
ウの中心部）として、−Ｗ[s]にウインドウ生成タイミ
ングセットパルス＋Ｗ[s]にウインドウ生成タイミング
リセットパルスを出力する。

【００４２】ウインドウ生成部２は、異常監視カウンタ
１からのウインドウ生成タイミングセットパルス、リセ
ットパルスにしたがって、ウインドウパルスをセット、
リセットする。

【００４３】一方、分周カウンタ３は、監視周期パルス
によってリセットされる。分周カウンタ３による被検出
パルス生成用デコード回路は、被検出クロックと内部発
振器のタイミングのずれを０[ppm]としたときには、Ｔ
ｄｅｔ[s]より図２の（ａ）に示すように監視周期タイ
ミングからＴ[s]後に被検出パルスを出力させる。これ
が、非検出クロックが理想的な状態にあるときである。

【００４４】これに反し、被検出クロックの周波数が、
内部発振器の出力に対して−Ｘ[ppm]ずれた場合、図２
の（ｂ）に示すように、被検出パルスはウインドウパル
スの中心に対してＴ[s]×Ｘ[ppm]手前に出力される。

【００４５】よって、以下の関係が成立するとき、

【００４６】

【数７】 Ｗ[s]＜Ｔ[s]×Ｘ[ppm] … （式７） ウインドウパルス”Ｌ”のときに被検出パルスが出力さ
れるので、比較器４では基準より−Ｘ[ppm]ずれたとし
て、被検出クロックの周波数異常であると判断される。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、外部から入力する周波
数の異常を検出する回路において、複数の外部クロック
を入力する場合であっても、一つの発振器のみの簡易な
構成で、その周波数異常を検出することのできる周波数
検出異常回路および方法を提供することにある。また、
それによりＬＳＩ化が容易であり、装置の小型化に寄与
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクロックの周波数異常検出回路の構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明のクロックの周波数異常検出回路の動作
を説明するタイミングチャートである。

【符号の説明】

０…内部発振器、１…異常監視カウンタ、２…ウインド
ウ生成部、３…分周カウンタ、４…比較器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からクロックを入力して、そのクロ
   ックの異常を検出するクロックの周波数異常検出回路に
   おいて、 内部発振器を有し、 その内部発振器の発生するクロックを基準として、 ウインドウパルスを生成し、 そのウインドウパルスによって規定される監視ウインド
   ウを定め、 かつ、外部から入力されるクロックから被検出パルスを
   生成して、 その非検出パルスが前記監視ウインドウ内に有るか否か
   によってその外部から入力されるクロックの周波数異常
   を判定することを特徴とするクロックの周波数異常検出
   回路。
2. 【請求項２】 分周カウンタと、 異常監視カウンタとを有し、 この異常監視カウンタは、 前記内部発振器の発生するクロックを基準として、 監視周期タイミングを定める監視周期パルスを生成し、 この監視周期タイミングの始点と、前記監視ウインドウ
   の中心部までの時間をＴ[s]としたときに、 監視周期タイミングの始点からＴ[s]経過後に、前記被
   検出パルスを発生させ、 かつ、前記分周カウンタは、監視周期タイミングでリセ
   ットされる動作をする回路であり、 しかも、この監視周期タイミングと前記監視ウインドウ
   の幅とが任意に設定できる請求項１記載のクロックの周
   波数異常検出回路。
3. 【請求項３】 外部からクロックを入力して、そのクロ
   ックの異常を検出するクロックの周波数異常検出回路に
   用いる周波数異常検出方法において、 このクロックの周波数異常検出回路は、 内部発振器を有し、 その内部発振器の発生するクロックを基準として、 ウインドウパルスを生成し、 そのウインドウパルスによって規定される監視ウインド
   ウを定め、 かつ、外部から入力されるクロックから被検出パルスを
   生成して、 その非検出パルスが前記監視ウインドウ内に有るか否か
   によってその外部から入力されるクロックの周波数異常
   を判定することを特徴とするクロックの周波数異常検出
   方法。
4. 【請求項４】 前記請求項３記載のクロックの周波数検
   出回路は、さらに、 分周カウンタと、 異常監視カウンタとを有し、 この異常監視カウンタは、 前記内部発振器の発生するクロックを基準として、 監視周期タイミングを定める監視周期パルスを生成し、 この監視周期タイミングの始点と、前記監視ウインドウ
   の中心部までの時間をＴ[s]としたときに、 監視周期タイミングの始点からＴ[s]経過後に、前記被
   検出パルスを発生させ、 かつ、前記分周カウンタは、監視周期タイミングでリセ
   ットされる動作をする回路であり、 しかも、この監視周期タイミングと前記監視ウインドウ
   の幅とが任意に設定できる請求項３記載のクロックの周
   波数異常検出方法。