JPH1198009A - 分周回路およびデジタルpll回路 - Google Patents

分周回路およびデジタルpll回路

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JPH1198009A
JPH1198009A JP9252333A JP25233397A JPH1198009A JP H1198009 A JPH1198009 A JP H1198009A JP 9252333 A JP9252333 A JP 9252333A JP 25233397 A JP25233397 A JP 25233397A JP H1198009 A JPH1198009 A JP H1198009A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力信号に生じるジッタ量を抑えることがで
きる分周回路を提供する。 【解決手段】 直列に接続されたD−FF7,9,11
を、入力信号S0を基準クロック信号として駆動し、分
周比決定信号S21によって選択された分周比で入力信
号S0を分周して第1の分周信号S7を生成する回路モ
ジュール3と、直列に接続されたD−FF47,49,
51,53を、第1の分周信号S7を基準クロック信号
として駆動し、当該直列に接続されたD−FFの段数に
応じた分周比である8分周で、第1の分周信号S7を分
周して出力信号S57を生成する回路モジュール45
と、回路モジュール45のD−FFの出力および4/5
選択信号S24に基づいて、分周比決定信号S21を生
成するOR回路55とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、分周回路およびデ
ジタルPLL(Phase Locked Loop) 回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は、一般的なプログラマブルなデ
ジタルPLL回路6のブロック図である。図11に示す
ように、デジタルPLL回路6は、例えば、位相比較器
2、デジタルカウンタ8、周波数逓倍器4および分周器
5により構成されている。位相比較器2は、周波数f
ref の基準クロック信号と分周器5からの発信出力f5
との位相を比較し、比較結果に応じたアップ/ダウン信
号をデジタルカウンタ8に出力する。例えば、基準クロ
ック信号に対して発信出力f5の周波数が低い場合には
アップ信号をデジタルカウンタ8に出力し、その逆の場
合にはダウン信号をデジタルカウンタ8に出力する。デ
ジタルカウンタ8は、位相比較器2からのアップ/ダウ
ン信号に基づき、カウント値を最下位ビットから最上位
ビットに向かってアップおよびダウンし、nビットのカ
ウント値S3を周波数逓倍器4に出力する。
【0003】周波数逓倍器4は、電圧制御発振器(VC
O)と同様な機能を有し、入力されたカウント値S3に
より発振周波数を決定し、最終的に周波数f0 の目標ク
ロックS4を出力する。分周器5は、周波数逓倍器4か
らの出力信号S4を分周した発振出力f5を位相比較器
2に出力する。図11に示すデジタルPLL回路6にお
いては、図12に示すように、ロック状態に達するま
で、デジタルカウンタ8をnビットカウンタとした場合
には、最大2n /fref の動作時間を要する。
【0004】デジタルPLL回路6では、デジタルカウ
ンタ8は、32分周および33分周を選択して行う32
/33分周器を組み込んでおり、この32/33分周器
を用いてカウントダウンおよびカウントアップを行う。
【0005】図13は、図11に示すデジタルカウンタ
8に組み込まれた従来の分周器1の回路図である。図2
および図3において、(A),(B),(C),
(D),(E),(J),(L),(M),(N)は、
それぞれ図13に示す入力信号S0、信号S7、信号S
9、信号S11、信号S14、分周比決定信号S21、
信号S15、信号S17、信号S19のタイミングチャ
ートである。ここで、図2は図13に示す4/5選択信
号S24がハイレベルの場合(回路モジュール3におい
て4分周が選択された場合)のタイミングチャートであ
り、図3は図13に示す4/5選択信号S24がローレ
ベルの場合(回路モジュール3において5分周が選択さ
れた場合)のタイミングチャートである。
【0006】分周器1は、4/5選択信号S24に応じ
て、32分周および33分周のうち何れか一方の分周比
で入力信号S0を分周する。図13に示すように、分周
器1は、回路モジュール3および5から構成される。回
路モジュール3は、D型フリップフロップ(D−FF)
7,9,11、AND回路13およびOR回路14から
構成される。D−FF7,9,11は、入力信号S0を
基準クロックとして駆動される。回路モジュール3は、
回路モジュール5から入力した図2(J)および図3
(J)に示す分周比決定信号S21に基づいて、入力信
号S0を4分周あるいは5分周で分周し、この分周した
信号S7を、D−FF7のQ ̄端子から回路モジュール
5に出力する。具体的には、分周比決定信号S21がハ
イレベルのときに入力信号S0を5分周した図3(B)
に示す信号S7を生成し、分周比決定信号S21がロー
レベルのときに入力信号S0を4分周した図2(B)に
示す信号S7を生成する。
【0007】また、回路モジュール5は、D−FF1
5,17,19、4入力のNOR回路21およびバッフ
ァ23から構成される。回路モジュール5では、D−F
F15のCLK端子が、回路モジュール3のD−FF7
のQ ̄端子と接続され、D−FF15のQ端子とD−F
F17のCLK端子とが接続され、D−FF17のQ端
子とD−FF19のCLK端子とが接続されている。ま
た、D−FF15,17,19において、D端子とQ ̄
端子とが接続されている。ここで、D−FF15,1
7,19が直列に接続されており、1つのD−FFで2
分周が実現されるので、信号S7を8(=23 )分周し
た図2(N)および図3(N)に示す信号S19がD−
FF19のQ端子から出力される。この信号S19は、
バッファ23を介して、出力信号S1として出力され
る。また、D−FF15のQ端子からは信号S7を2
(=21 )分周した図2(L)および図3(L)に示す
信号S15が出力され、D−FF17のQ端子からは信
号S7を4(=22 )分周した図2(M)および図3
(M)に示す信号S17が出力される。
【0008】NOR回路21は、D−FF15,17,
19のQ端子からの信号S15,S17,S19と、4
/5選択信号S24との4つの信号を入力し、それらの
NOR演算結果を分周比決定信号S21として回路モジ
ュール3のAND回路13に出力する。 ここで、分周
比決定信号S21は、図2(J)および図3(J)に示
すように、信号S15,S17,S19および4/5選
択信号S24の全てがローレベルのときにハイレベルと
なり、それ以外のときにローレベルとなる。
【0009】分周器1では、32分周を行う場合には、
4/5選択信号S24をハイレベルに保持し、入力信号
S0を4分周した信号S7を、回路モジュール5におい
て8分周することで、入力信号S0を32分周した出力
信号S1を生成する。一方、分周器1では、33分周を
行う場合には、回路モジュール3を、信号S7の8周期
のうち7周期だけ4分周器として機能させ、8周期のう
ち1周期だけ5分周器として機能させる。これにより、
(4×7/8+5×1/8)×8であるため、分周器1
において、入力信号S0を33分周した出力信号S1が
生成される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、携帯電話な
どの通信分野で用いられるPLL回路は、ローカル周波
数が1GHz以上の高周波帯域を持つことから、分周器
は、主に、MOSロジックではなく、バイポーラで構成
される。また、このような通信分野で用いられるPLL
回路の電源電圧は3Vが主流であり、1つのD−FFの
基本型は、図14に示す回路構成になっている。すなわ
ち、D−FFは、差動増幅回路200,201 ,EC
L回路202,203およびラッチ回路204,205
によって構成される。差動増幅回路200は、npn型
のトランジスタQ1 ,Q2 のエミッタを結合し、その結
合点に定電流源I0 が設けられている。差動増幅回路2
01は、npn型のトランジスタQ3 ,Q4 のエミッタ
を結合し、その結合点に定電流源I1が設けられてい
る。ECL回路202は、相互にエミッタを結合したn
pn型のトランジスタQ5,Q6 によって構成される。
ECL回路203は、相互にエミッタを結合したnpn
型のトランジスタQ9 ,Q10によって構成される。ラッ
チ回路204は、相互にコレクタとベースおよびエミッ
タ相互間を結合したnpn型のトランジスタQ7 、Q8
によって構成される。ラッチ回路205は、相互にコレ
クタとベースおよびエミッタ相互間を結合したnpn型
のトランジスタQ11、Q12によって構成される。この回
路構成では、D−FFの出力振幅は、約0.3V以下し
か得られず、スルーレートを良くするには、負荷抵抗を
小さくする必要がある。しかしながら、近年の携帯電話
では、通話可能時間の長時間化が要望されており、前述
したように負荷抵抗を小さくすると、消費電流が増大
し、消費電力が増大してしまう。また、スルーレートが
悪いと、バイポーラECLロジックの出力のジッターが
増大し、PLL回路のVCO出力信号のノイズが悪化
し、最終的には、デジタル通信信号のビットエラーレー
トが悪くなる。
【0011】例えば、図14のD−FFでは、D端子か
らの入力信号によって生成されるE入力信号およびF入
力信号の波形が図15(A)で示される場合には、出力
信号G,Hには、図15(B)に示すジッタ量ΔXが生
じる。ところで、図13に示す分周器1では、回路モジ
ュール5において、D−FF15,17,19が非同期
方式で直列に接続されている。従って、D−FF15に
おいて生じたジッタがD−FF17,19に伝達され、
最終段のD−FF19から出力される出力信号G,Hに
は、図15(C)に示すように、ジッタ量ΔXの3倍の
ジッタ量ΔYが生じてしまう。そのため、図13に示す
分周器1では、最終的に得られる出力信号S1のジッタ
量が大きくなり、分周器1をPLL回路に用いると、P
LL回路のVCO出力信号のフェイズノイズが悪化し、
最終的には、デジタル通信信号のビットエラーレートが
悪くなる。
【0012】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
てなされ、出力信号に生じるジッタ量を抑えることがで
きる分周回路を提供することを目的とする。また、本発
明は、フェイズノイズを低減できるPLL回路を提供す
ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の
分周回路は、直列に接続された複数の記憶回路を、入力
信号を基準クロック信号として駆動し、分周比決定信号
によって選択された分周比で入力信号を分周して第1の
分周信号を生成する第1の分周回路と、直列に接続され
た複数の記憶回路を、前記第1の分周信号を基準クロッ
ク信号として駆動し、当該直列に接続された記憶回路の
段数に応じた分周比で、前記第1の分周信号を分周して
第2の分周信号を生成する第2の分周回路と、前記第2
の分周回路の記憶回路の出力に基づいて、前記分周比決
定信号を生成する分周比決定手段とを有する。
【0014】本発明の分周回路では、分周比決定信号が
第1の分周回路に入力され、第1の分周回路において、
分周比決定信号に応じた分周比で入力信号が分周され、
第1の分周信号が生成される。この第1の分周信号は、
第2の分周回路に出力される。第2の分周回路では、第
1の分周信号を基準クロック信号として、直列に接続さ
れた複数の記憶回路が駆動され、記憶回路の段数に応じ
た分周比で分周され、第2の分周信号が生成される。第
2の分周回路では、直列に接続された複数の記憶回路
が、それぞれ第1の分周信号を基準クロック信号として
同期方式で駆動されるため、前段の記憶回路で生じたジ
ッタが後段の記憶回路に伝達されることはなく、最終段
の記憶回路から出力される出力信号に含まれるジッタ量
が低減される。
【0015】また、本発明の分周回路は、好ましくは、
前記第1の分周回路は、1段目の記憶回路の反転出力を
2段目の記憶回路が入力し、後段の記憶回路がある場合
には、前記2段目の記憶回路の出力を後段の記憶回路に
順次に出力し、前記分周比決定信号に基づいて、第1の
分周比で分周を行うときに最終段の記憶回路の出力と当
該最終段以外の記憶回路の出力との論理和に相当する信
号を1段目の記憶回路の入力にフィードバックし、第2
の分周比で分周を行うときに、最終段以外の記憶回路の
出力を前記1段目の記憶回路の入力にフィードバックす
るように、前記入力信号に基づいて駆動される複数の記
憶回路を接続しており、前記1段目の記憶回路の反転出
力を前記第1の分周信号とし、前記第2の分周回路は、
第1の分周信号に基づいて駆動される複数の記憶回路
を、1段目の記憶回路の反転出力を2段目の記憶回路が
入力し、3段目以降は、前段の記憶回路の出力を後段の
記憶回路が入力し、最終段の記憶回路の出力を1段目の
記憶回路が入力するように接続しており、最終段の記憶
回路の出力を前記第2の分周信号とする。
【0016】また、本発明のデジタルPLL回路は、周
波数逓倍手段からの出力信号を分周した発振出力を生成
する分周器と、基準信号と前記分周器からの発振出力と
の位相を比較する位相比較手段と、前記位相比較手段の
比較結果に基づいて、分周回路を用いてカウントを行う
デジタルカウンタと、前記デジタルカウンタのカウント
結果に基づいて、発振周波数を決定して出力信号を生成
し、最終的に、目標周波数の出力信号を生成する周波数
逓倍手段とを有するデジタルPLL回路であって、前記
デジタルカウンタの分周回路は、直列に接続された複数
の記憶回路を、入力信号を基準クロック信号として駆動
し、分周比決定信号によって選択された分周比で入力信
号を分周して第1の分周信号を生成する第1の分周回路
と、直列に接続された複数の記憶回路を、前記第1の分
周信号を基準クロック信号として駆動し、当該直列に接
続された記憶回路の段数に応じた分周比で、前記第1の
分周信号を分周して第2の分周信号を生成する第2の分
周回路と、前記第2の分周回路の記憶回路の出力に基づ
いて、前記分周比決定信号を生成する分周比決定手段と
を有する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
デジタルPLL回路および分周器について説明する。第1実施形態 図1は、本実施形態のデジタルPLL回路の分周器41
の回路図である。分周器41は、図11に示すデジタル
PLL回路のデジタルカウンタ8に組み込まれる。図2
および図3において、(F),(G),(H),(I)
は、それぞれ図1に示す信号S49、信号S51、信号
S53、信号S47のタイミングチャートである。ここ
で、図2は図1に示す4/5選択信号S24がハイレベ
ルの場合(回路モジュール3において4分周が選択され
た場合)のタイミングチャートであり、図3は図1に示
す4/5選択信号S24がローレベルの場合(回路モジ
ュール3において5分周が選択された場合)のタイミン
グチャートである。
【0018】図1に示すように、分周器41は、第1の
分周回路としての回路モジュール3および第2の分周回
路としての回路モジュール45によって構成される。こ
こで、回路モジュール3は、前述した図13に示す従来
の分周器1の回路モジュール3と同じである。従って、
図1に示す入力信号S0、信号S7、信号S9、信号S
11、信号S14、分周比決定信号S21、信号S1
5、信号S17、信号S19のタイミングチャートは、
前述した分周器1と同様に、図2および図3の(A),
(B),(C),(D),(E),(J),(L),
(M),(N)のようになる。
【0019】以下、図1に示す回路モジュール45につ
いて詳細に説明する。回路モジュール45は、D−FF
47,49,51,53、分周比決定手段としての5入
力のNOR回路55およびバッファ57から構成され
る。D−FF47のQ ̄端子はD−FF49のD端子に
接続され、D−FF49のQ端子はD−FF51のD端
子に接続され、D−FF51のQ端子はD−FF53の
D端子に接続され、D−FF53のQ端子はD−FF4
7のD端子に接続されている。すなわち、D−FF47
の出力が、D−FF49,51,53に順に伝達され、
D−FF53の出力がD−FF47の入力にフィードバ
ックされる構成になっている。
【0020】また、D−FF47,49,51,53の
CLK端子は、回路モジュール3のD−FF7のQ ̄端
子に接続され、信号S7に同期して駆動される。ここ
で、図2(F)〜(I)に示すように、例えば、D−F
F53のQ端子のレベル変化の影響は、信号S7の1周
期×4(D−FF47,49,51,53の段数)の時
間経過後に、逆向きのレベル変化としてD−FF53の
Q端子にフィードバックされる。従って、信号S47,
S47 ̄,S49,S51,S53は、信号S7を8分
周した信号になる。
【0021】NOR回路55には、D−FF47,4
9,51,53のQ端子からの信号S47,S49,S
51,S53と、4/5選択信号S24とが入力され、
これらのNOR演算結果が、分周比決定信号S21とし
て回路モジュール3に出力される。ここで、分周比決定
信号S21の波形は、図28(J)および図3(J)で
示され、前述した分周器1のNOR回路21から出力さ
れる分周比決定信号S21と同じである。
【0022】4/5選択信号S24は、図4に示すよう
に、スワローカウンタ59から出力される。スワローカ
ウンタ59は、図5(A)に示す4/5選択信号S24
を回路モジュール45に出力し、それに応じて、回路モ
ジュール45から、図5(B)に示すように、4/5選
択信号S24がローレベルの間に入力信号S0を33分
周し、4/5選択信号S24がハイレベルの間に入力信
号S0を32分周した出力信号S57を入力する。図5
(B)に示すように、出力信号S57は、入力信号S0
を33分周した信号を3周期分含み、入力信号S0を3
2分周した信号を38周期分含む。スワローカウンタ5
9は、出力信号S57に含まれるパルスをカウントする
ことで、カウント値1315(33×3+32×38)
をカウントする。
【0023】次に、図1に示す分周器41の動作につい
て説明する。先ず、分周器41が32分周器として機能
する場合の動作を図2を参照しながら説明する。この場
合には、図2に示すように、4/5選択信号S24はハ
イレベルを保持していおり、図2(J)に示すように、
分周比決定信号S21はローレベルを保持する。従っ
て、信号S13もローレベルを保持し、D−FF9のQ
端子から出力された図2(C)に示す信号9は、そのま
ま図2(E)に示す信号S14としてD−FF7のD端
子に出力される。そのため、例えば、D−FF7のD端
子のレベル変化の影響は、入力信号S0の1周期×2
(D−FF7,9の段数)の時間経過後に、逆向きのレ
ベル変化としてD−FF7のD端子にフィードバックさ
れる。従って、図2(B),(C),(E)に示すよう
に、信号S7,S9,S14は、図2(A)に示す入力
信号S0を4分周した信号になる。
【0024】そして、信号S7は、D−FF47のCL
K端子に入力される。ここで、前述したように、図2
(I),(F),(G),(H)に示すように、信号S
47,S47 ̄,S49,S51,S53は、信号S7
を8分周した信号、すなわち、入力信号S0を32(=
4×8)分周した信号になる。そして、信号S53が、
バッファ57を介して、出力信号S57として出力され
る。ここで、出力信号S57も、入力信号S0を32分
周した信号になっている。
【0025】次に、分周器41が33分周器として機能
する場合の動作を図3を参照しながら説明する。この場
合には、図3に示すように、4/5選択信号S24はロ
ーレベルを保持しており、図3(J)に示すように、分
周比決定信号S21は、信号S47,S49,S51お
よびS53に応じてローレベルあるいはハイレベルとな
る。従って、AND回路13は、分周比決定信号S21
がハイレベルのときに、信号S11を信号S13として
OR回路14に出力される。そして、OR回路14にお
いて、信号S13と信号S9とのOR演算が行われ、そ
の演算結果が信号S14としてD−FF7のD端子に出
力される。ここで、信号S11は、信号S9をD−FF
11において1クロックサイクル遅延させた信号である
ため、分周比決定信号S21がハイレベルの期間に対応
して、3クロックサイクルだけハイレベルとなるパルス
A1が信号S14に現れる。また、それに応じて、信号
S7にも、3クロックサイクルだけローレベルとなるパ
ルスA2が現れる。
【0026】そして、信号S7がD−FF47,49,
51,53のCLK端子に入力され、信号S7をクロッ
ク信号として、D−FF47,49,51,53が駆動
される。ここで、例えば、D−FF47では、信号S4
7のレベルの切り換わりが、逆向きのレベル切り換えと
して、信号S7の4周期後に生じることから、図3
(I)に示すように、信号S47がタイミングt1でハ
イレベルからローレベルに切り換わると、次に、信号S
47は、信号S7の4周期後であるタイミングt2でロ
ーレベルからハイレベルに切り換わる。このとき、信号
S7には、3クロックサイクルだけローレベルとなるパ
ルスA1があるため、信号S47には、17クロックサ
イクルだけローレベルとなるパルスA3が現れる。
【0027】その後、信号47は、16クロックサイク
ルだけハイレベルを保持した後に、タイミングt3でハ
イレベルからローレベルに切り換わる。すなわち、信号
47の周期は33クロックサイクルであり、信号47
は、入力信号S0を33分周したものになる。また、同
様に、信号S49,S51,S53も、入力信号S0を
33分周したものになる。そして、信号S53が、バッ
ファ57を介して、出力信号S57として出力される。
ここで、出力信号S57も、入力信号S0を33分周し
た信号になっている。
【0028】また、NOR回路55では、信号S47,
S49,S51,S53および4/5選択信号S24の
NOR演算が行われ、その演算結果である分周比決定信
号S21が生成される。このとき、4/5選択信号S2
4はローレベルであるため、信号S47,S49,S5
1,S53の全てがローレベルのときに、分周比決定信
号S21はハイレベルとなる。すなわち、図3(J)に
示す、タイミングt1,t3,..から、5クロックサ
イクルの間だけ分周比決定信号S21はハイレベルとな
る。
【0029】以上説明したように、分周器41によれ
ば、32分周および33分周を選択的に行うことができ
る。また、分周器41では、回路モジュール45におい
て、D−FF47,49,51,53が、信号S7を基
準クロックとして同期して駆動される。そのため、前段
のD−FFにおいて生じたジッタが後段のD−FFに伝
達されることはなく、出力信号S57のジッタ量を大幅
に削減できる。そのため、分周器41をデジタルカウン
タとして組み込んだ本実施形態のデジタルPLL回路に
よれば、フェイズノイズの影響を抑制でき、例えばデジ
タル通信信号のビットエラーレートを改善できる。
【0030】第2実施形態 図6は、本実施形態のデジタルPLL回路の分周器61
の回路図である。図6に示すように、分周器61は、第
1の分周回路としての回路モジュール3および第2の分
周回路としての回路モジュール65によって構成され
る。ここで、回路モジュール3は、前述した図13に示
す従来の分周器1の回路モジュール3と同じである。従
って、図1に示す入力信号S0、信号S7、信号S9、
信号S11、信号S14、分周比決定信号S21、信号
S15、信号S17、信号S19のタイミングチャート
は、分周器1と同様に、図2および図3の(A),
(B),(C),(D),(E),(J),(L),
(M),(N)のようになる。
【0031】以下、図1に示す回路モジュール65につ
いて詳細に説明する。図6に示すように、回路モジュー
ル65は、図1に示す回路モジュール45のD−FF5
3の後段にD−FF62を設けた構成をしている。すな
わち、D−FF53のQ端子がD−FF62のD端子に
接続され、D−FF62のQ端子がバッファ63に接続
されている。また、D−FF62のCLK端子には、入
力信号S0が入力されている。
【0032】回路モジュール65では、図6に示す信号
S47,信号S49,信号S51,信号S53のタイミ
ングチャートは、図1に示す分周器41と同様に、図2
および図3の(I),(F),(G),(H)のように
なる。信号S53は、D−FF62において、入力信号
S0を基準として波形整形され、図2(K)および図3
(K)に示すように、入力信号S0の1クロックサイク
ル分だけ遅延した信号S62となる。信号S62は、バ
ッファ63を介して、出力信号S63として出力され
る。以上説明したように、分周器61によれば、32分
周あるいは33分周された信号S53を、入力信号S0
で波形生成し、入力信号S0と同期した出力信号S63
を得ることができる。但し、分周器61では、D−FF
62を追加したことから、図1に示す分周器41に比べ
て消費電力は大きくなる。
【0033】第3実施形態 図7は、本実施形態のデジタルPLL回路の分周器71
の回路図である。図7に示すように、分周器71は、第
1の分周回路としての回路モジュール73および第2の
分周回路としての回路モジュール45によって構成され
る。ここで、回路モジュール45は、前述した図1に示
す分周器41の回路モジュール45と同じである。以
下、回路モジュール73について説明する。回路モジュ
ール73は、D型フリップフロップ(D−FF)74,
76、AND回路75およびOR回路72から構成され
る。
【0034】D−FF74,76は、入力信号S0を基
準クロックとして駆動される。D−FF74のQ端子は
D−FF76のD端子に接続されている。D−FF74
のQ ̄端子は、OR回路72の一方の入力端子と、回路
モジュール45のD−FF47,49,51,53のC
LK端子と接続されている。回路モジュール73は、回
路モジュール45から入力した図2(J)および図3
(J)に示す分周比決定信号S21に基づいて、入力信
号S0を2分周あるいは3分周で分周し、この分周した
信号S74 ̄を、D−FF74のQ ̄端子から回路モジ
ュール45に出力する。具体的には、分周比決定信号S
21がハイレベルのときに、回路モジュール73におい
て入力信号S0を3分周した信号S74 ̄を生成し、回
路モジュール45において入力信号S0を17分周した
出力信号S57を生成する。また、分周比決定信号S2
1がローレベルのときに、回路モジュール73において
入力信号S0を2分周した信号S74 ̄を生成し、回路
モジュール45において入力信号S0を16分周した出
力信号S57を生成する。
【0035】第4実施形態 図8は、本実施形態のデジタルPLL回路の分周器81
の回路図である。分周器81は、24分周および25分
周の何れか一方を選択して、入力信号S0を分周する。
図8に示すように、分周器81は、第1の分周回路とし
ての回路モジュール3および第2の分周回路としての回
路モジュール75によって構成される。ここで、回路モ
ジュール3は、前述した図1に示す分周器41の回路モ
ジュール3と同じである。すなわち、回路モジュール3
は、分周比決定信号S82に基づいて、入力信号S0を
4分周あるいは5分周した信号S7を生成する。以下、
回路モジュール75について説明する。回路モジュール
75は、D−FF83,84,85、4入力のNOR回
路86およびバッファ87から構成される。D−FF8
3のQ ̄端子はD−FF84のD端子に接続され、D−
FF84のQ端子はD−FF85のD端子に接続され、
D−FF85のQ端子はD−FF83のD端子に接続さ
れている。すなわち、D−FF83のQ ̄端子の出力
が、D−FF84,85の順に伝達され、D−FF85
の出力がD−FF83にフィードバックされる構成にな
っている。
【0036】また、D−FF83,84,85のCLK
端子は、回路モジュール3のD−FF7のQ ̄端子に接
続され、信号S7に同期して駆動される。ここで、例え
ば、D−FF83のQ端子のレベル変化の影響は、信号
S7の1周期×3(D−FF84,85,83の段数)
の時間経過後に、逆向きのレベル変化としてD−FF8
3のQ端子にフィードバックされる。従って、信号S8
3 ̄,S84,S85は、信号S7を6分周した信号に
なる。
【0037】NOR回路86には、D−FF83,8
4,85のQ端子からの信号S83,S84,S85
と、4/5選択信号S24とが入力され、これらのNO
R演算結果が、分周比決定信号S82として回路モジュ
ール3に出力される。
【0038】分周器81では、回路モジュール3は、回
路モジュール75から入力した分周比決定信号S82に
基づいて、入力信号S0を4分周あるいは5分周で分周
し、この分周した信号S7を、D−FF7のQ ̄端子か
ら回路モジュール75に出力する。具体的には、分周比
決定信号S82がハイレベルのときに、回路モジュール
3において入力信号S0を5分周した信号S7を生成
し、回路モジュール75において入力信号S0を25分
周した出力信号S87を生成する。また、分周比決定信
号S82がローレベルのときに、回路モジュール3にお
いて入力信号S0を4分周した信号S7を生成し、回路
モジュール75において入力信号S0を24分周した出
力信号S87を生成する。
【0039】以上説明したように、分周器81によれ
ば、入力信号S0を、24分周および25分周の何れか
一方を選択して分周することができる。また、分周器8
1では、回路モジュール75において、D−FF83,
84,85が、信号S7を基準クロックとして同期して
駆動される。そのため、前段のD−FFにおいて生じた
ジッタが後段のD−FFに伝達されることはなく、出力
信号S57のジッタ量を大幅に削減できる。
【0040】第5実施形態 図9は、本実施形態のデジタルPLL回路の分周器91
の回路図である。分周器91は、40分周および41分
周の何れか一方を選択して、入力信号S0を分周する。
図9に示すように、分周器91は、第1の分周回路とし
ての回路モジュール3および第2の分周回路としての回
路モジュール95によって構成される。ここで、回路モ
ジュール3は、前述した図1に示す分周器41の回路モ
ジュール3と同じである。すなわち、回路モジュール3
は、分周比決定信号S106に基づいて、入力信号S0
を4分周あるいは5分周した信号S7を生成する。
【0041】以下、回路モジュール95について説明す
る。回路モジュール95は、D−FF101,102,
103,104,105、6入力のNOR回路106お
よびバッファ107から構成される。D−FF101の
Q ̄端子はD−FF102のD端子に接続され、D−F
F102のQ端子はD−FF103のD端子に接続さ
れ、D−FF103のQ端子はD−FF104のD端子
に接続され、D−FF104のQ端子はD−FF105
のD端子に接続され、D−FF105のQ端子はD−F
F101のD端子に接続されている。すなわち、D−F
F101のQ ̄端子の出力が、D−FF102,10
3,104,105の順に伝達され、D−FF105の
出力がD−FF101の入力にフィードバックされる構
成になっている。
【0042】また、D−FF101,102,103,
104,105のCLK端子は、回路モジュール3のD
−FF7のQ ̄端子に接続され、信号S7に同期して駆
動される。ここで、例えば、D−FF101のQ ̄端子
のレベル変化の影響は、信号S7の1周期×5(D−F
F101〜105の段数)の時間経過後に、逆向きのレ
ベル変化としてD−FF101のQ ̄端子にフィードバ
ックされる。従って、信号S101,S101 ̄,S1
02,S103,S104,S105は、信号S7を1
0分周した信号になる。
【0043】NOR回路106には、D−FF101,
102,103,104,105のQ端子からの信号S
101,S102,S103,S104,S105と、
4/5選択信号S24とが入力され、これらのNOR演
算結果が、分周比決定信号S106として回路モジュー
ル3に出力される。
【0044】分周器91では、回路モジュール3は、回
路モジュール95から入力した分周比決定信号S106
に基づいて、入力信号S0を4分周あるいは5分周で分
周し、この分周した信号S7を、D−FF7のQ ̄端子
から回路モジュール95に出力する。具体的には、分周
比決定信号S106がハイレベルのときに、回路モジュ
ール3において入力信号S0を5分周した信号S7を生
成し、この信号S7を基準クロックとして、回路モジュ
ール95において入力信号S0を41分周した出力信号
S107を生成する。また、分周比決定信号S106が
ローレベルのときに、回路モジュール3において入力信
号S0を4分周した信号S7を生成し、この信号S7を
基準クロックとして、回路モジュール95において入力
信号S0を40分周した出力信号S107を生成する。
【0045】以上説明したように、分周器81によれ
ば、入力信号S0を、40分周および41分周の何れか
一方を選択して分周することができると共に、D−FF
101〜105を同期式で駆動できる。
【0046】第6実施形態 図10は、本実施形態のデジタルPLL回路の分周器1
11の回路図である。分周器111は、40分周および
42分周の何れか一方を選択して、入力信号S0を分周
する。図10に示すように、分周器111は、第1の分
周回路としての回路モジュール113および第2の分周
回路としての回路モジュール45によって構成される。
ここで、回路モジュール45は、前述した図1に示す従
来の分周器41の回路モジュール45と同じである。す
なわち、回路モジュール45は、信号S117を8分周
した出力信号S57を生成する。
【0047】以下、回路モジュール113について説明
する。図10に示すように、回路モジュール113は、
D−FF117,119,121、AND回路123,
124、OR回路114、バッファ125およびインバ
ータ126を有する。回路モジュール113では、D−
FF117のQ ̄端子がD−FF119のD端子に接続
され、D−FF119のQ端子がD−FF121のD端
子に接続されている。D−FF117,119,121
のCLK端子には、入力信号S0が入力される。
【0048】バッファ125の入力端子はOR回路55
の出力端子に接続され、バッファ125の出力端子はA
ND回路123の一方の入力端子に接続されている。A
ND回路123の他方の入力端子は、D−FF121の
Q端子に接続されている。インバータ126の入力端子
はOR回路55の出力端子に接続され、インバータ12
6の出力端子はAND回路124の一方の入力端子に接
続されている。AND回路124の他方の入力端子は、
D−FF119のQ端子に接続されている。AND回路
123,124の出力端子は、それぞれOR回路114
の入力端子に接続されており、OR回路114の出力端
子はD−FF117のD端子に接続されている。
【0049】回路モジュール113は、分周比決定信号
S55がローレベルのときに、D−FF119のQ端子
からの信号S119が、AND回路124およびOR回
路114を介して、D−FF117のD端子にフィード
バックされる。これにより、信号S117は、入力信号
S0を4分周した信号になる。回路モジュール113
は、分周比決定信号S55がハイレベルのときに、D−
FF121のQ端子からの信号S121が、AND回路
123およびOR回路114を介して、D−FF117
のD端子にフィードバックされる。これにより、信号S
117は、入力信号S0を6分周した信号になる。その
ため、4/6選択信号S134がローレベルのとき、回
路モジュール45において、信号S117を8分周する
と、出力信号S57は、入力信号S0を32分周したも
のになる。また、4/6選択信号S134がハイレベル
のとき、回路モジュール45において、信号S117を
8分周すると、出力信号S57は、入力信号S0を34
分周したものになる。
【0050】以上説明したように、分周器111によれ
ば、32分周および34分周の何れか一方を選択して、
入力信号S0を分周することができると共に、D−FF
47,49,51,53を同期式で駆動できる。
【0051】本発明は上述した実施形態には限定されな
い。本発明の分周回路において、第1の分周回路および
第2の分周回路において、直列に接続されるD−FFの
数は、分周比に応じて任意に設定できる。また、上述し
た実施形態では、第1の分周回路において、2種類の分
周比を選択できる場合を例示したが、3種類以上の分周
比を選択できる構成にしてもよい。この場合には、例え
ば、分周比決定信号として2ビット以上の信号を用い、
3種類以上の信号を1段目のD−FFのD端子にフィー
ドバックする構成にする。
【0052】また、上述した実施形態では、記憶回路と
してD−FFを例示したが、例えば、その他のRSフリ
ップフロップやJKフリップフロップなどを用いて構成
してもよい。さらに、上述した実施形態では、分周比決
定手段をNOR回路を用いて構成した場合を例示した
が、同様の機能を実現できれば、その他の回路を用いて
構成してもよい。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の分周回路
によれば、複数の分周比のうち1の分周比を選択的し
て、入力信号を分周できる。また、本発明の分周回路で
は、第2の分周回路の複数の記憶回路は、第1の分周信
号を基準クロックとして同期して駆動される。そのた
め、前段の記憶回路で生じたジッタが後段の記憶回路に
伝達されることはなく、最終段の記憶回路の出力信号の
ジッタ量を大幅に削減できる。本発明のデジタルPLL
回路によれば、デジタルカウンタに上述した分周回路を
組み込むことで、フェイズノイズの影響を抑制でき、例
えばデジタル通信信号のビットエラーレートを改善でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1実施形態のデジタルPL
L回路の分周器の回路図である。
【図2】図2は、前段の回路モジュールにおいて4分周
が選択された場合の図1に示す分周器の各信号のタイミ
ングチャートである。
【図3】図3は、前段の回路モジュールにおいて5分周
が選択された場合の図1に示す分周器の各信号のタイミ
ングチャートである。
【図4】図4は、スワローカウンタを説明するための図
である。
【図5】図5(A)は図1に示す4/5選択信号の波形
図、図5(B)は図1に示す出力信号の波形図である。
【図6】図6は、本発明の第2実施形態のデジタルPL
L回路の分周器の回路図である。
【図7】図7は、本発明の第3実施形態のデジタルPL
L回路の分周器の回路図である。
【図8】図8は、本発明の第4実施形態のデジタルPL
L回路の分周器の回路図である。
【図9】図9は、本発明の第5実施形態のデジタルPL
L回路の分周器の回路図である。
【図10】図10は、本発明の第6実施形態のデジタル
PLL回路の分周器の回路図である。
【図11】図11は、一般的なプログラマブルなデジタ
ルPLL回路のブロック図である。
【図12】図12は、図11に示すデジタルPLL回路
の動作を説明するための図である。
【図13】図13は、図11に示すデジタルカウンタに
組み込まれた従来の分周器の回路図である。
【図14】図14は、一般的なD−FFの内部構成図で
ある。
【図15】図15は、D−FFに生じるジッタを説明す
るための図である。
【符号の説明】
41…分周器、3,45,65,73,75,95,1
13…回路モジュール、7,9,11,47,49,5
1,53…D−FF、13…AND回路、14…OR回
路、55…NOR回路、57…バッファ、59…スワロ
ーカウンタ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直列に接続された複数の記憶回路を、入力
    信号を基準クロック信号として駆動し、分周比決定信号
    によって選択された分周比で入力信号を分周して第1の
    分周信号を生成する第1の分周回路と、 直列に接続された複数の記憶回路を、前記第1の分周信
    号を基準クロック信号として駆動し、当該直列に接続さ
    れた記憶回路の段数に応じた分周比で、前記第1の分周
    信号を分周して第2の分周信号を生成する第2の分周回
    路と、 前記第2の分周回路の記憶回路の出力に基づいて、前記
    分周比決定信号を生成する分周比決定手段とを有する分
    周回路。
  2. 【請求項2】前記第1の分周回路は、1段目の記憶回路
    の反転出力を2段目の記憶回路が入力し、後段の記憶回
    路がある場合には、前記2段目の記憶回路の出力を後段
    の記憶回路に順次に出力し、前記分周比決定信号に基づ
    いて、第1の分周比で分周を行うときに最終段の記憶回
    路の出力と当該最終段以外の記憶回路の出力との論理和
    に相当する信号を1段目の記憶回路の入力にフィードバ
    ックし、第2の分周比で分周を行うときに、最終段以外
    の記憶回路の出力を前記1段目の記憶回路の入力にフィ
    ードバックするように、前記入力信号に基づいて駆動さ
    れる複数の記憶回路を接続しており、前記1段目の記憶
    回路の反転出力を前記第1の分周信号とし、 前記第2の分周回路は、第1の分周信号に基づいて駆動
    される複数の記憶回路を、1段目の記憶回路の反転出力
    を2段目の記憶回路が入力し、3段目以降は、前段の記
    憶回路の出力を後段の記憶回路が入力し、最終段の記憶
    回路の出力を1段目の記憶回路が入力するように接続し
    ており、最終段の記憶回路の出力を前記第2の分周信号
    とする請求項1に記載の分周回路。
  3. 【請求項3】前記第1の分周回路は、前記分周比決定信
    号に基づいて、第1の分周比で分周を行うときに最終段
    の記憶回路の出力と当該最終段の一つ前の記憶回路の出
    力との論理和に相当する信号を1段目の記憶回路の入力
    にフィードバックし、第2の分周比で分周を行うとき
    に、最終段の一つ前の記憶回路の出力を前記1段目の記
    憶回路の入力にフィードバックするように、前記入力信
    号に基づいて駆動される複数の記憶回路を接続している
    請求項2に記載の分周回路。
  4. 【請求項4】前記第1の分周回路は、1段目の記憶回路
    の反転出力を2段目の記憶回路が入力し、後段の記憶回
    路がある場合には、前記2段目の記憶回路の出力を後段
    の記憶回路に順次に出力し、前記分周比決定信号に基づ
    いて、第1の分周比で分周を行うときに最終段の記憶回
    路の出力を1段目の記憶回路の入力にフィードバック
    し、第2の分周比で分周を行うときに、最終段以外の記
    憶回路の出力を1段目の記憶回路の入力にフィードバッ
    クするように、前記入力信号に基づいて駆動される複数
    の記憶回路を接続しており、前記1段目の記憶回路の反
    転出力を前記第1の分周信号とし、 前記第2の分周回路は、第1の分周信号に基づいて駆動
    される複数の記憶回路を、1段目の記憶回路の反転出力
    を2段目の記憶回路が入力し、3段目以降は、前段の記
    憶回路の出力を後段の記憶回路が入力し、最終段の記憶
    回路の出力を1段目の記憶回路が入力するように接続し
    ており、最終段の記憶回路の出力を前記第2の分周信号
    とする請求項1に記載の分周回路。
  5. 【請求項5】前記第1の分周回路は、前記分周比決定信
    号に基づいて、第1の分周比で分周を行うときに最終段
    の記憶回路の出力を1段目の記憶回路の入力にフィード
    バックし、第2の分周比で分周を行うときに最終段の一
    つ前の記憶回路の出力を1段目の記憶回路の入力にフィ
    ードバックするように、前記入力信号に基づいて駆動さ
    れる複数の記憶回路を接続している請求項4に記載の分
    周回路。
  6. 【請求項6】前記第2の分周回路は、前記最終段の記憶
    回路の後段に、前記入力信号を基準クロック信号として
    駆動し、前記第2の分周信号を入力する記憶回路をさら
    に有する請求項2に記載の分周回路。
  7. 【請求項7】前記分周比決定手段は、前記第2の分周回
    路の全ての記憶回路の出力および分周比選択信号の全て
    が、第1の論理レベルになったときに、第1の分周比で
    分周を行うこと示す分周比決定信号を生成する請求項2
    に記載の分周回路。
  8. 【請求項8】前記分周比選択信号を生成し、前記第2の
    分周回路が生成した第2の分周信号に基づいて、カウン
    トを行うスワローカウンタをさらに有する請求項1に記
    載の分周回路。
  9. 【請求項9】前記記憶回路は、Dフリップフロップであ
    る請求項1に記載の分周回路。
  10. 【請求項10】周波数逓倍手段からの出力信号を分周し
    た発振出力を生成する分周器と、 基準信号と前記分周器からの発振出力との位相を比較す
    る位相比較手段と、 前記位相比較手段の比較結果に基づいて、分周回路を用
    いてカウントを行うデジタルカウンタと、 前記デジタルカウンタのカウント結果に基づいて、発振
    周波数を決定して出力信号を生成し、最終的に、目標周
    波数の出力信号を生成する周波数逓倍手段とを有するデ
    ジタルPLL回路において、 前記デジタルカウンタの分周回路は、 直列に接続された複数の記憶回路を、入力信号を基準ク
    ロック信号として駆動し、分周比決定信号によって選択
    された分周比で入力信号を分周して第1の分周信号を生
    成する第1の分周回路と、 直列に接続された複数の記憶回路を、前記第1の分周信
    号を基準クロック信号として駆動し、当該直列に接続さ
    れた記憶回路の段数に応じた分周比で、前記第1の分周
    信号を分周して第2の分周信号を生成する第2の分周回
    路と、 前記第2の分周回路の記憶回路の出力に基づいて、前記
    分周比決定信号を生成する分周比決定手段とを有するデ
    ジタルPLL回路。
  11. 【請求項11】前記第1の分周回路は、1段目の記憶回
    路の反転出力を2段目の記憶回路が入力し、後段の記憶
    回路がある場合には、前記2段目の記憶回路の出力を後
    段の記憶回路に順次に出力し、前記分周比決定信号に基
    づいて、第1の分周比で分周を行うときに最終段の記憶
    回路の出力と当該最終段以外の記憶回路の出力との論理
    和に相当する信号を1段目の記憶回路の入力にフィード
    バックし、第2の分周比で分周を行うときに、最終段以
    外の記憶回路の出力を前記1段目の記憶回路の入力にフ
    ィードバックするように、前記入力信号に基づいて駆動
    される複数の記憶回路を接続しており、前記1段目の記
    憶回路の反転出力を前記第1の分周信号とし、 前記第2の分周回路は、第1の分周信号に基づいて駆動
    される複数の記憶回路を、1段目の記憶回路の反転出力
    を2段目の記憶回路が入力し、3段目以降は、前段の記
    憶回路の出力を後段の記憶回路が入力し、最終段の記憶
    回路の出力を1段目の記憶回路が入力するように接続し
    ており、最終段の記憶回路の出力を前記第2の分周信号
    とする請求項10に記載のデジタルPLL回路。
  12. 【請求項12】前記第1の分周回路は、前記分周比決定
    信号に基づいて、第1の分周比で分周を行うときに最終
    段の記憶回路の出力と当該最終段の一つ前の記憶回路の
    出力との論理和に相当する信号を1段目の記憶回路の入
    力にフィードバックし、第2の分周比で分周を行うとき
    に、最終段の一つ前の記憶回路の出力を前記1段目の記
    憶回路の入力にフィードバックするように、前記入力信
    号に基づいて駆動される複数の記憶回路を接続している
    請求項11に記載のデジタルPLL回路。
  13. 【請求項13】前記第1の分周回路は、1段目の記憶回
    路の反転出力を2段目の記憶回路が入力し、後段の記憶
    回路がある場合には、前記2段目の記憶回路の出力を後
    段の記憶回路に順次に出力し、前記分周比決定信号に基
    づいて、第1の分周比で分周を行うときに最終段の記憶
    回路の出力を1段目の記憶回路の入力にフィードバック
    し、第2の分周比で分周を行うときに、最終段以外の記
    憶回路の出力を1段目の記憶回路の入力にフィードバッ
    クするように、前記入力信号に基づいて駆動される複数
    の記憶回路を接続しており、前記1段目の記憶回路の反
    転出力を前記第1の分周信号とし、 前記第2の分周回路は、第1の分周信号に基づいて駆動
    される複数の記憶回路を、1段目の記憶回路の反転出力
    を2段目の記憶回路が入力し、3段目以降は、前段の記
    憶回路の出力を後段の記憶回路が入力し、最終段の記憶
    回路の出力を1段目の記憶回路が入力するように接続し
    ており、最終段の記憶回路の出力を前記第2の分周信号
    とする請求項10に記載のデジタルPLL回路。
  14. 【請求項14】前記第1の分周回路は、前記分周比決定
    信号に基づいて、第1の分周比で分周を行うときに最終
    段の記憶回路の出力を1段目の記憶回路の入力にフィー
    ドバックし、第2の分周比で分周を行うときに最終段の
    一つ前の記憶回路の出力を1段目の記憶回路の入力にフ
    ィードバックするように、前記入力信号に基づいて駆動
    される複数の記憶回路を接続している請求項13に記載
    のデジタルPLL回路。
  15. 【請求項15】前記第2の分周回路は、前記最終段の記
    憶回路の後段に、前記入力信号を基準クロック信号とし
    て駆動し、前記第2の分周信号を入力する記憶回路をさ
    らに有する請求項11に記載のデジタルPLL回路。
  16. 【請求項16】前記分周比決定手段は、前記第2の分周
    回路の全ての記憶回路の出力および分周比選択信号の全
    てが、第1の論理レベルになったときに、第1の分周比
    で分周を行うこと示す分周比決定信号を生成する請求項
    11に記載のデジタルPLL回路。
  17. 【請求項17】前記デジタルカウンタは、 前記分周比選択信号を生成し、 前記第2の分周回路が生成した第2の分周信号に基づい
    て、カウントを行うスワローカウンタをさらに有する請
    求項10に記載のデジタルPLL回路。
  18. 【請求項18】前記記憶回路は、Dフリップフロップで
    ある請求項10に記載のデジタルPLL回路。
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