JPS58182938A - Pll形タイミング抽出回路 - Google Patents

Pll形タイミング抽出回路

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JPS58182938A
JPS58182938A JP57065450A JP6545082A JPS58182938A JP S58182938 A JPS58182938 A JP S58182938A JP 57065450 A JP57065450 A JP 57065450A JP 6545082 A JP6545082 A JP 6545082A JP S58182938 A JPS58182938 A JP S58182938A
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Takashi Kosaka
高阪 敬史
Takamasa Koga
古賀 高雅
Kuniyoshi Konishi
古西 邦芳
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はデジタルデータ信号のデータを識別するための
タイミングクロック信号を尚骸デジタルデータ信号から
抽出するPLL形タイミング抽出回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
従来、デジタル伝送に用いられていた中継器の受信部は
第1図に示されるように構成されてい丸、中継器に入力
される信号1oはノ!ルス再主回路(以下、PRと称す
る)100によらて等化増幅、符号変換(スクランブル
回路で生成された擬似データ信号をディスクランブル回
路で消滅することをいう。なお、送信側でスクランブル
回路を用いない伝送方式の場合にはこの変換機能は不要
となる。)などを施される。この結果、PRlooから
rノタルデータ信号11が出力される。タンク回路10
1を有するタイミング抽出回路102は、上記デジタル
データ信号11からタイミングクロ、り信号1zを抽出
して位相調整回路103に出力する。しかして上記タイ
ミングクロ、り信号12は位相シフトを行なう位相調整
回路103によって正しいデータサン/リング点に位相
がvI4整される。この位相刺整後のクロック信号がr
−夕識別用のタイミングクロック信号13である。識別
回路104では、このタイミングクロック信号IJの立
上りま九は立下りのタイミングで上記デジタルデータ信
号11からr−夕がサンプリング(識別)され、識別デ
ータ14として出力される。
〔背景技術の問題点〕 このように従来のタイミング抽出回路では、デジタルデ
ータ信号からタイミングクロック信号を抽出しても、こ
のタイミングクロック信号の位相がデータ識別のための
正しいサンブリング点に一致しないため、位相調整回路
を設けて識別サングリング点の位相調整を施さなければ
ならなかった。また、上記タイミングクロ、り信号の抽
出のためにはタイミング抽出回路に内蔵されているタン
ク回路のL−?C1−1i14整して位相を同期させな
ければならなかつ友、また、データの有しているクロ、
り成分の周波数がタンク回路の共振周波数より大きくず
れた場合には再びLやCを調整し直さなければならなか
った。
更に従来の構成では、温度等の環境要因の変動に対する
補償回路を別に必要とする欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は、
デジタルデータ信号に基づいて、データ識別サンプリン
グ点の位相調整が施されたタイミングクロック信号の抽
出が自動的に行なえるPLL形タイミング抽出回路を提
供することにある。
〔発明の概要〕
本発明はPLL (Phas@Lock@d LO@P
 )回路すなわち位相口、クルー7回路によってタイミ
ング抽出回路を構成することをwXlの特徴としている
。また本発明はタイミングクロ、り信号として用いよう
とする可変周波数発振器からのフィードバック信号とデ
ジタルデー−信号との位相比較を行なう位相比較器を次
に示すように構成し、系のロック状態において上記フィ
ードパ。
り信号の位相がデジタルデータ信号に対するデータ識別
サン!リング点に一致するようにしていることを第2の
%徴としている。
上記位相比較器はデジタルデータ信号の論理状態を上記
フィードパ、り信号の一方の状態遷移に応じて記憶する
第17す、グア0.lと、この第1フリ、f70.グの
出力の論理状態を上記フィードパ、り信号の他方の状態
遷移に応じて記憶する第27リツプ70ツグとを有し、
これら第1および第27す、プ70.!、更には上記デ
ジタルデータ信号、フィードパ、り信号に基づいてデジ
タルデータ信号とフィードバック信号との位相差の進み
要素並びに遅れ要素を出力するものである。そして、本
発明はこれら両要素の差分に応じた信号の積分結果を可
変周波数発振器の入力信号とするようにし友ものである
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図(3)を参照して説明する
。第2図のPLL形タイミング抽出回路において、20
0は位相比較器(以下、PDと称する)である。PD2
00はデジタルデータ信号11(第1図のPRlooの
出力と同一名称、同一符号を付しである)と後述するv
co x o yから出力されるフィード・ぐツク信号
22との位相比較を行ないその比較結果に応じたデジタ
ルのI@1および第2差分信号20.21を出力するよ
うになっている。201は積分回路であシ、チャーノポ
ング回路202とアクティブフィルタ203とを有して
いる。チャーノポンプ回路202はPD200から出力
される第1および菖2差分信号20.21をそれぞれ積
分し、その槓分納果の差分をとる回路であり、積分器2
04゜205、減算器206を有している。なお、上記
第1および第2差分信号20.21のノ譬ルス一の差分
をとり、この差分を積分するようにしでもよく、本願の
特許請求の範囲に記載されている積分回路はこれらいず
れの場合をも含むものとする。チャーノポング回路20
2の出カバアクティブフィルタ203を介して可変周波
数発振器例えば電圧制御発振器(以下、■COと称をフ
ィードバック信号と称する)を発生する。
以上の説明から明らかなように第f図の回路構成はPL
L回路の構成となっている。第5図の構成が通常のPL
L回路と異なる点は入力信号としてのデジタルデータ信
号が一定周期の繰り返し信号でないことであり、このよ
うな信号に対しても系が口、りされ、■CO207から
一定周期の信号(フィード・櫂、り信号22)が出力さ
れるようにPD 200 、積分回路201が〆夫され
ていることである。
次にPD200の回路構成について第3図を参照して説
明する。図中、301.302はそれぞれデジタルデー
タ信号11.74−ドパックイ■号22が入力されるダ
ート回路、303はフリツノフロ、!(第17す、7″
フロ、り例えばD形フリ、グフロップ(以下、F/Fと
称する)である、F/1303はダート回路301を介
して出力されるデジタルデータ信号11をD入力、f−
)回路302を介して供給されるフィードバック信号2
2をクロ、り入力としている。304もF/F(D型フ
リ、76フロツゾ。
第27リツゾフロ、グ)である、F/FJO4はF/F
 303(DQ出力30をD入力、(y−ト回路302
から出力される)フィートノ4.り信号22のレベル反
転信号をクロック入力としている。306は論理ダート
(第1論理ゲート)、例えばノアゲートである。ノアy
−トsoiには()IA−ト回路301から出力される
)デジタルデータ信号11のレベル反転信号、F/’、
703のQ出力30.F/F304のQ出力31、およ
びf−)回路302を介して供給されるフィートノ1ツ
ク信号22が入力されている。
ノアy−ト2osの出力は第1差分信号20として積分
回路201に供給される。5oe4h論理r−ト(渠2
−理ダート)、例えばフアゲートである。ノアケ゛−ト
306には(r−ト回路301から出力される)デジタ
ルデータ信号1ノのレベル反転信号、F/F303の互
出力、F/F304のQ出力31、および(デート回路
302から出力される)フィード・f、り信号220レ
ベル反転信号が入力されている。ノアクー”−ト306
の出力は第2差分信号21として積分回路201に供給
される。
次に本発明の一実施例の動作を第4凶(*) l (D
)のタイミングチャートを参照して説明する。今、PD
200に図示せぬPR(/#ルス書先生回路第1図参照
)から第4図(、)に示されるようにデジタルデータ信
号11が供給されているものとする。
本実施例においてデジタルデータ信号11はRZ (R
eturn to Z@ro )信号である0周知のよ
うにkI−Z (1!号は論理”O”−一夕から論理“
1”データへ変化するときは勿論、論理“1″データが
連続するときにも論理″″1#の1ピ、)データ毎に変
化点を有している。この変化点がRZ伯号のクロ、り成
分に対応している。本発明のタイミング抽出回路はこの
クロック成分を抽出してタイミングクロック信−wIを
生成する回路である。
PD200において、上記デジタルデータ信号11Vi
、ダート回路301を介してF/F303のD入力端子
に供給され、フィード・々ツク信号22はf−)回路3
02を介して同じ(F/F303のCK入入力壬子供給
されている。しかして、F/F303のクロ、り入力(
すなわちフィードバック信号22)の立上り時点におけ
るF/F303のD入力(すなわちデジタルデータ信号
11)の論理状態がF/F j OJによって記憶され
る。したがりてF/FsosのQ出力30は第4図(&
)に示される通りとなる。このF/F303のQ出力3
0はF/F304のD入力端子に供給される。F/F3
04のCK入力端子には(r−ト回路!(112から出
力される)フィードバック信号22のレベル反転信号が
供給されている。しかしてF/F304によって、F/
F304のクロ、り入力(すなわちフィードパ、り信号
220レベル反転信号)の立上シ時点におけるF/F 
304のD入力(すなわちF/F 30 JのQ出力3
0)の論理状態が記憶され、そのQ出力31は第4図(
、)に示される通りとなる。F/F 303(DQ出力
30とF/F304のQ出力31とは、そのクロ、り入
力のタイミングの違いから明らかなように、フィードバ
ック信号22の″/2JI1期分の位相のずれがある。
F/F J OJのQ出力30、F/Fso4のQ出力
3)、および(r−)回路301から出力される)デジ
タルデータ信号11のレベル反転信号はノアy−トso
sに供給されている。このフアゲート306にはフ(−
ドパ、り信号22もダート回路302を介して供給され
ている。しかしてノアp −) j 05から第1差分
信号20が出力される(第4図(1)参照)。また、F
/F303の互出力、F/F304のQ出力31゜およ
び(ダート回路301から出力される)デジタルデータ
信号1ノのレベル反転信号はノアゲート306に供給さ
れている。このノアゲート306には(r−ト回路30
2から出力される)フィードバック信号22のレベル反
転信号も供給されている。しかしてフアゲート306か
ら第2差分信−w121が出力される(第4図(、)参
照)、すなわち、デジタルデータ信号11の論理@1″
の1ビ、トデータの論理“1#時間幅は、PD200に
おいて、第4図(、)から明らかなようにフィードパ、
り信号22の立上りエラ   −ノで前学部(第1差分
信号20の論理″″1#1#期間斜線が施されている期
間)と後半部(JIEz差分信号2)の論理@11期間
であシ斜線が施されている期間)とに区切られる。第1
差分信号20の斜線部はデジタルデータ信号11に対す
るフ(−ドパ、216号22の遅れ要素を示し、第2差
分信号21の斜線部はデジタルデー−信号11に対する
フィードパ、り信号22の進み要素を示している0本夾
施例では、進み要素=遅れ要素のときフィードパ、り信
号22の立上り工、)がデジタルデータ信号1ノのデー
タ・9ルスの中点に位置することは明らかである。
また、進み要素〉遅れ要素のとき、フィードバック信号
22の立上9工、ノはその差分だけ上記フ′−タ・Iル
スの中点より位相が進んだ位置にある。また、進みJR
素く遅れ要素のとき、フィードパ、り信号22の立上シ
エッノはその差分だけ上記データ・ぐルスの中点より位
相が遅れた位置にある0m4図(、)は進み要素く遅れ
要素の場合のタイミングチャートである。
PD200(のノアゲートsos、5ott)から出力
される第1および第2差分信号20.21(の各斜線部
)は、積分回路201においてそれぞれ別々に積分され
た後その積分結果の差分をとられ、更に積分されてVC
O207に出力される。 VCOz o rは積分回路
201の出力に応じ九周波数のフィードパ、り(I!号
22をPD200に出力する。第4図(1)の場合には
、第1差分信号200.511素すなわち遅れ要素が太
き(PLLの禾は不安定である。そして、vco J 
o yによってフィードパ、り信号22が第4図(b)
に示されるように変化されると、第1差分信号20と第
2差分信号21の各景1g(斜線部面積)は等しくなり
、これにより系はロックする。このと無フィードパ、り
信v22はデジタルデータ信号11のデータノ母ルスの
中点に位置している。したがってこのフィードバック信
号22(実際にはr−)回路302から出力されるフィ
ードバック信号)をデジタルデータ信号11(実際には
F/F303のQ出力3o)からデータを繊別するため
のタイミングクロ、り信号とし九場合、当該フィードバ
ック信号22の立上シエ。
ノがデータ識別サンプリング点に一致しているため、従
来のようにタイミング信号抽出後に改めて位相調整を行
なう必要がなくなる。i九、本実施例では、PLL回路
構成によるタイオングクロック信号抽出を行なっている
ため、温度等の環境要因変動による悪影響を受ける恐れ
がない。本実施例において、F/F303の役割は、フ
ィードパ、り信号22の位相がデジタルデータ信号1ノ
より270”ずれ九(遅れた)状態で系がロックするこ
とを禁止し、当該位相が90°ずれた(遅れた)状態で
のみロックするようにしたことでおる。また、F/F3
04の役割は、−理”1″データが続く場合に、その進
み要素(第2差分偏号)だけが増加してしまう不都合を
防止し、論理′″0”r−夕から論理@II′データへ
の変化のみからタイずング抽出を行なうことにある。
なお、上記実′に例ではデジタルデータ信号11がRZ
 fI号である場合について説明したが、以下に示すよ
うにNRZ信号(Non R@turn to Z@r
o )の場合にも同様に実施できる0周知のようにNR
Z信号は論理“1#データが続くときには“11のtt
であり、論理@0#データが続くときには@01のまま
であシ、−理′1”データから論理″″O#O#データ
は論理10”データから論理°1”データへ変化点をも
つ信号である。
このようなNRZ信号に対しても、第2図および第3図
の構成ではF/1303,304等によって、論理“O
”データから論理″1#データへの変化のみからタイミ
ング抽出が行なわれることは上記実施例から明らかであ
る。そして、詰 NRZ信号の論〆″″0#データから論理′″1”デー
タへの変化後の厳初の1ビ、ト分の論理“1″時間幅(
この時間幅はRZ(l!i号の2倍である)は、RZ倍
信号場合と同様にフィードパ、り信号22の立上クエ、
ジで前半部(遅れ要素)と後手部(進み要素)とに区切
られる。この前半部と後半部が一致するのはフィードバ
ック信号22の立上り工、ノがデジタルデータ信号11
の1ビット分の論理”1”時間幅の中点に位置するとき
である。したがってNRZ信号の場合、フィードバック
信号22の位相がデジタルデータ信号より180°ずれ
た(遅れた)状態で系が口、りする。この口、り状態に
おいては、フィードバック信号22の立上りエツジは上
述の如くデジタルデータ信号1ノの1ビ、ト分の論理@
11時間幅の中点、すなわちデータ識別サンプリング点
に正しく位置する。このように第2図および第3図の構
成はデジタルデータ信号11がNRZ (、!1号であ
る場合に4有効に作用し得る。
次に本発明の他の実施例を第5図の回路構成図、第6図
(a) 、 (b)のタイミングチャートを参照して説
明する。なお、本実施例が前記実施例と異なる点はPD
O構成だけであるので、PD周辺の構成については第2
図で代用し、PDの符号のみ200に代えて400を用
いることにする。第5図はPD4ooの内部構成を示す
もので401はフィードバック信号22が入力されるイ
ンバータである。402,403は前記実施例における
F/F303.304と同様のF/F(D形フリップフ
ロy f)である。F/F407はデジタルデータ信号
11をD入力、フィードバック信号22をクロック入力
としている。またF/F403はF/F4o2のQ出力
40をD入力、インバータ401の出力すなわちフィー
ドバック信号22のレベル反転信号をクロ、り入力とし
ている。404は第1論理ダート例えばアンドf−)で
ある、アンドゲート404にdF/F 40 Jの回出
力行およびデジタルデータ信号1ノが入力される。アン
ドゲート404の出力は前記実施例におけるノアy−ト
sosと同様に第1差分信号20として積分回路201
に供給される。405は第2#@理ダート例えばアンド
デートである。アンドダート4o5にはF/F402の
Q出力40およびF/F40jのQ出力l]”が人力さ
れる。アンドデート405の出力は前記実施例における
ノアf −ト30σと同様に第2差分信号2ノとして積
分回路201に供給される。
このような構成のPO400を第2図のpDxo。
に代えて用いた場合、系がロックする前とロック状態に
ある場合のタイミングチャートはそれぞれ第6図(a)
 、 (b)に示される通りとなる。なお、第6図(a
) 、 (b)のタイミングチャートはデジタ・ルデー
タ信号11がNRZ信号のときである0本実施例の特徴
は、第1差分信号20については前記実施例と同じであ
るものの、第2差分信号21についてはその要素がフィ
ードバック信号22の1ノ母ルス分の時間幅となること
である。
したがって、デジタルデータ信号1゛1がRZ傷信号あ
るタイミング抽出回路にあっては、■C0207から出
力されるフィードパ、り信号22の1・々ルス分の時間
幅は1周MTの/4(デ、−ティーサイクル25チ)で
あることが好ましい。
こうすることにより、上記信号11がRZ傷信号場合に
は、フィードパ、り信号22の位相がrノタルr−夕信
号1ノより90°ずれた(遅れた)状態、すなわちフィ
ードパ、り信号22の立上りエツジがデジタルデータ信
号11のデータノタルスの中点に位置した状態で系がロ
ックする。
ところで、上述した2つの実施例では、第1および第2
差分信号、20.21の各要素はデジタルガータ信号1
ノを生成する元のクロ、り信号の周波数が高周波の場合
に極めて小さくなる。
このため積分回路20ノにおけるダインをあげる必要が
生じる。また、入力信号(デジタルデータ信号11)の
ノックにもかなり影響される。
第7図はこのような問題が解消できるPD (位相比較
器)500の回路構成を示すものである。
なお、PD以外の構成については第2図と同じであり、
したがってPDMt1辺の構成については第2図で代用
し、PDの符号のみ200に代えてSOOを用いる。ま
た、第7図のPO500において第5図のPO400と
同一部分については同一符号を付して詳細な説明を省略
する。501は第11埋ダート例えばオアゲートである
。オアダート501にはF/F402のQ出力40およ
びデジタルデータ信号11が入力される。502は第2
論理f−)例えばオアf−トである。オアゲート502
にはF/F 40 JのQ出力40およびF/F403
のQ出力41が入力される。
オアケ゛−ト501,5θ2の各出力はそれぞれ第1差
分信号20.第2差分信号21として積分回路201に
供給される。
このような構成のPO500を第2図のPO200に代
えて用いた場合、系が口、りする前と口。
り状態にある場合のタイミングチャートはそれぞれ第8
図(&) 、 (b)に示される通りとなる。なお、第
8図(a) 、 (b)のタイミングチャートは、デジ
タルデータ信号11がNRZ信号のときである。また、
第7図の構成は、上記信号11がRZ傷信号場合に対し
ても第5図の構成の場合と1川様に適用実施できること
は勿論である。
なお、上述した各実施例ではデータノ譬ルスの中点でデ
ータ識別が行なえるタイミングクロ。
り信号を抽出する場合について説明したが、データ識別
点はデータ識別誤りが発生しない程度ニr−fi If
 ルスの中点からずれていて奄よい。
この場合、フィードパ、クイ百号22のデユーティ−サ
イクルは必ずしも50チまたは25チである必要はない
〔発明の効果〕
以上絆述し九ように本発明のPLL形タイミング抽出回
路によれば、デジタルデータ信号に基づいて、データ識
別サンプリング点の位相FA整が施されたタイミングク
ロ、り信号の抽出が自動的に行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示すブロック図、m2図は本発明の−
実り例を示すプロ、り図、第3図は上N己実施例におけ
る位相比較器(PD )の−例を示す回路構成図、第4
図(&) 、 (b)は上記実施例の動作を峡明する丸
めのタイミングチャート、第5図および第7図はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す回路構成図、第6図(a)
 、 (b)および第8IW (a) 、 (b)はそ
れぞれ上記他の実施例の動作を説グ抽出回路、103・
・・位相調整回路、200゜400.500・・・位相
比較器(PD )、201・・・積分回路、207・・
・電圧制御発振器(VCO、可変周波数発振器)、so
s、4oz・・・D形7す7ノ70ツブ(F/F、第1
フリ、プフロ、プ)、304.403・・・D形フリ、
プフロ、 7”(F/F 。 第27リツゾフロツf)、305,404゜501−m
1騎1jl+”−)、306 、 405 。 502・・・第2M埋y−ト。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦11!1図 第2図 i@3図 第4図 (”         (b) 一且−−−−ゴし  21−ゴ1−一−−丁L1[5図 第6図 21      ・    21−一日一」1−−第8
図 (a)        (b) 21、・・ ・・7 21     、、、。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. デジタルデータ信号およびクロ、り信号との位相比較を
    行ない、その比較結果に応じたデジタルの第1および第
    2差分信号を出力する位相比較器と、この位相比較器か
    ら出力される上記第1および第2差分信号をそれぞれ積
    分してその差分をとる積分回路と、この積分回路の積分
    結果に応じた周波数の上記クロ、り信号を発生して上記
    位相比較器に出力する可変周波数発振器とを具備し、上
    記位相比較器は、上記デジタルデータ信号の論理状態を
    上記クロ、り信号の立上りま九は立下りに応じて記憶す
    る第1フリツグフロツグと、この第1フリ、グア0.グ
    の出力の論理状態を上記クロック信号の立下シまたは立
    上りに応じて記憶する第27す、グフロッデと、上記デ
    ジタルデータ信号および上記菖lフリ、ノフロッグの出
    力が少なくとも入力され、これら入力信号の論理条件を
    とって上記第1差分信号を出力する第1論理ff−トと
    、上記第1および第27リツプフロツゾの各出力が少な
    くとも入力され、これら入力信号の論理条件をとって上
    記第2差分イ6号を出力するgz鍮理f−)とを有し、
    上記可変周波数発振器から出力される上記クロック信号
    を上記デジタルデータ信号のデータを識別するためのタ
    イミングクロック信号とすることを特徴とするPLL形
    タイミング抽出回路。
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