JPS60182821A - クロツク信号発生器 - Google Patents

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、回転ヘッド型記録再生装置の時間軸補正装置
に用いるクロック信号発生器に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来ヘリカルＶＴＲのような回転ヘッド型記録再生装置
からの再生信号の時間軸変動を取り除くためＫ、ＡＤコ
ンバータ、ディジタルメモリ、Ｄｋコンバータを用いた
ディジタル型時間軸補正装置やＣＯＤを用いたアナログ
−ディジタルＷ時間軸補正装置が広く用いられている。

回転ヘッド型記碌再生装置では、記録媒体として一般に
磁気テープが用いられるが、この磁気テープから再生さ
れる信号は各種の原因による時間軸変動をともなってい
る。これら原因には、記録時と再生時において磁気テー
プに加えられるテンシ冒ンの差１回転シリンダの回転ム
ラ、回転ヘッドとテープの接触によるテープの振動、テ
ープ走行のゆらぎなどが含まれる。

時間軸補正装置のディジタルメモリやＣＯＤのようなア
ナログメモリに信号データを書き込むためにはクロック
信号が必要となるが、このクロック信号は、クロック信
号発生器を用いて入力信号に含まれる同期信号よシ作ら
れる。ここで作られるクロック信号は、信号データをメ
モリに正しく書き込むために人力信号の時間軸変動に等
しい時間軸変動をともなっていることが要求される。ま
たクロック信号発生器は、記録再生装置の再生信号に含
まれるノイズによυ誤動作することなく安定であること
も要求される。以上の要求を満たす一つの方法としてク
ロック信号発生器には、フライホイール効果をもつフェ
ーズロックドループ（ＰＬＬ）が広く用いられている。

上述した時間軸変動の早さ、いいかえるなら時間軸変動
の周波数成分は、各種の原因によシ低い周波数から高い
周波数に至る迄分布している。すなわち、記録時と再生
時におけるテープテンションの差に起因する低い周波数
成分および同原因によって生ずるヘッド切替時の不連続
的でかつ急激な位相変動１回転シリンダの回転ムラおよ
び回転ヘッドとテープの接触に起因して発生するシリン
ダの回転に同期した周波数成分、テープ走行のゆらぎに
起因する低い周波数成分などである。

クロック信号発生器を構成するＰＬＬは、その時定数が
適切に選ばれているならば上記した周波数変動成分の一
つを除き充分追従することができる。ＰＬＬが追従でき
ないのは、ヘッド切替時における不連続的な位相変動に
対してである。

ここでヘッド切替時における不連続的な位相変動にりｂ
で、もう少しくわしく説明する。

再生時におけるテープテンションが記録時のそれより高
い場合、ヘッドはテープに強く接触し、その結果テープ
は部分的に引きのばされ再生信号の周波数は記録時のそ
れより低くなる。逆に再生時のテンシランが低ければ再
生信号の周波数は高くなる。回転ヘッドの回転数は、記
録時も再生時もほぼ等しく設定されるから、テンシロン
変化による再生信号の周波数変化は、ヘッドからの再生
信号の切替時点で瞬時的な大きな位相変動となってあら
れれる。第１図は以上の現象を波形であられしたもので
、再生時におけるテンションが高い場合と低い場合のそ
れぞれについて、再生信号の周波数変動と位相変動が示
されている。

すなわち第１図において、（ａ）は再生図のテンション
が高い場合の周波数変動、（ｂ）は同じく再生時のテン
ションが高い場合の位相変動、（ｃ）１４再生時のテン
シ１ンが低い場合の同波数変動、（ｄ）は再生時のテン
シロンが低い場合の位相変動をあられしている。また（
ａ）と（Ｃ）の横軸は時間、縦軸は周波数であり上方向
が周波数が高く、下方向は周波数が低いことを意味して
いる。さらに（ｂ）と（ｄ）の横軸は時間、縦軸は位相
であり上方向が進み位相、下方向がおくれ位相を意味し
ている。

再生時のテープテンションが高い場合の（ａ）　ｂよび
（ｂ）では、再生信号の周波数（波形２）が正しい周波
数（波形１）よシ低くなり、位相は時間の経過とともに
遅れていて、ヘッドの切替時点で大きな周波数変動（波
形３）と不連続的で瞬時的な進み方向の位相変化（波形
５）となってあられれることが示されている。

再生時のテープテンションが低い場合の（ｅ）および（
ｄ）では、再生信号の周波数（波形６）が正しい周波数
（波形１）より高くなシ、位相は時間の経過とともに進
んでいって、ヘッドの切替時点で大きな周波数変動（波
形７）と不連続的で瞬時的な遅れ方向の位相変動（波形
９）となってあられれることが示されている。

前述したように、クロック信号発生器は、入力信号の時
間軸変動に対する追従性が良く、しかも入力信号に含ま
れるノイズに対する不感特性がすぐれていなければなら
ない。しかし、一般的にクロック信号発生器に用いられ
るＰＬＬ回路はフライホイール特性を持ち、ノイズに対
する不感特性はすぐれているが、第１図の波形３．５．
７，９に示すような急激な変動に対する即応性に欠ける
という欠点を有している。これらの急激な変動がひとた
びＰＬＬ回路に入力さ・れると、ＰＬＬは不必要な応答
を強いられ、そのため正常なロック状態に復帰する迄に
時間がかがシ、入力信号に対する追従性をいちじるしく
損なう結果をもたらしていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、クロック信号発生器に７ライホイール
効果を持ち、かつ対ノイズ特性の良好なＰＬＬ回路を用
い、しかもヘッド切替時に発生する急激な周波数と位相
の変動に不必要な応答をすることなく、入力信号の時間
軸変動に忠実に追従するクロック信号を得るところにあ
る。

〔発明のｇｔ要〕

本発明は９位相比較器、補償フィルタ増巾器、発振器お
よび発振器出力をｎ分周（ｎは充分大きな値の正の整数
）するカウンターで構成され、入力信号に含まれる同期
信号に同期し、しかもそのｎ倍の周波数のクロック信号
を発生する公知のＰＬＬ回路に、上記カウンタのデータ
をプリセットするためのプリセットパルス発生器を備え
ていることに特′徴がある。

前述したように１回転ヘッド聾記鎌再生装置からの再生
信号に含まれる時間軸変動成分のうち、従来のＰＬＬ回
路に有害な動作を与える成分は、ヘッド切替時点におけ
る不連続的な周波数変動と位相変動である。

第１図に示したように、ヘッド切替時点における急激な
周波数変動、波形３と波形７、は不連続的位相変動、波
形５と波形９、によりもたらされる。この位相変動をと
もなった入力信号は、屋カウンタから得られるパルスと
位相比較器において位相比較され、その結果、不連続的
な誤差電圧となって発振器を駆動し、ＰＬＬに不必要な
応答を与えることになる。

この状況を第２図によシ説明する。

第２図において波形１は入力信号に含まれる同期信号で
ある。入力信号はヘッド切替時点５で切替えられるので
、その後の入力信号に含まれる同期信号１２は切替前の
同期信号１１に対して位相が変動している。第２図の例
では、切替後の同期信号１２の位相が、切替えを行なわ
なかった場合の同期信号１３（点線で示されている）の
位相よ如進んでいる場合が描かれている。これが逆の関
係の場合があることは勿論である。

また第２図では、切替前の同期信号の週期１４と切替後
の同期信号の週期１５はほとんど等しい、これは入力信
号の周波数変動が小さな値であることを意味している。

波形２は、Ｋカウンタの出力である。入力の同期信号１
とカウンタ出力信号２との位相差２０は、位相比較器が
位相比較を行なうのに必要なものである。

波形３は位相比較器における位相比較動作をあられすの
こき′９波である。こののこぎシ波は次のようにして作
られる。まずカウンタ出力波形２で基準電位３２にリセ
ットされたあと直線性の良好な傾斜波形を発生し、その
傾斜波形はさらに入力信号１によりその発生を停止し、
平担な波形となる。

この平担な波形の電位は入力同期信号１とカウンタ出力
２の位相差に比例している。波形４は、のこぎり波３の
平担部のみをゲートして取シ出したもので、位相比較器
の出力をあられしている。

第２図の例では、ヘッド切替時点直後の入力同期信号１
２０位相は進んでいる。いっぽうカウンタ出力（波形２
）はフライホイール発振器で作られるものであり、入力
の急激な位相変動に即応しないから、ヘッド切替時点直
後において位相比較器では平担部３１をもつたのこぎり
波が作られ、その出力からは急激に変化した電圧４１が
取りだされる。

なお点線で描かれた波形３０と４０は、入力信号に位相
変化がなかった場合を示している。位相比較器の出力電
圧は、補償増巾器を経て発振器に加えられ発振器の発振
周波数を変調し、最終的に入力同期信号とカウンタ出力
の位相を正しい関係にロックさせる。第２図では、急激
な位相変動が発生してからロック完了迄に、入力同期信
号５本分の期間がかかることを示している。通常クロッ
ク信号発生器に用いられる時定数は、充分なフライホイ
ール効果を得るためにロックする時間が入力同期信号の
１０〜２０本分の期間になるように選ばれることが多い
。そのため不連続的な大きな位相変動が加えられると、
正常なロック状態に復帰する迄に時間がかかり、その間
クロック信号は入力信号の時間軸変動とは異なる時間軸
変動を持つことになる。

本発明では、この問題を解決するために次の手段をとっ
ている。

即ち、入力信号の位相が不連続的に変動する直前のタイ
ミングで、プリセットパルス発生器によりプリセットパ
ルスを発生させｎ分周カウンタをプリセットする。この
ときカウンタにプリセットされるデータはカウンタの初
期状態におけるｆ　−タに等しいものである。

ここでいうカウンタの初期状態におけるデータとは、Ｐ
ＬＬが正常にロックしている状態において入力同期信号
のタイミングにおけるカウンタのデータであって、カウ
ンタはこのデータをスタート点としてカウントを開始す
る。このデータプリセット状態は、位相変動後の入力同
期信号が入力される迄保持され入力同期信号が入力され
ると同時にカウンタは動作を開始する。これによりカウ
ンタのデータは、入力同期信号と正しい位相関係を瞬時
的に得ることができ、その精度は、クロック周波数に比
例する。従って、クロック周波数は充分高いことが望ま
しいが、通常クロック信号周波数は入力同期信号周波数
に比し充分高く、カウンタプリセットによる入力同期信
号とカウンタ出力との位相誤差は問題になる程のもので
はない。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の実施例を示す系統図である。

また第４図は実施例の動作波形を示している。

第３図において、入力同期信号１とｎ分周カウンタの出
力２は位相比較器３に加えられその出力から、２つの信
号間の位相差に比例した電圧がとり出され誤差電圧４と
して補償フィルタ増巾器７に加えられる。補償フィルタ
増巾器７はループの応答を最適になるように補償すると
ともに、ループの応答時定数を定めるものである。補償
フィルタ増巾器７の出力は発振器１０に加えられ、その
発振周波数を制御する。ループがロック状態にあるとき
は、その発振周波数は、入力同期信号１のｎ倍となって
いる。発振器１０の出力はクロック信号出力１１として
外部に取シ出される一方、ｎ分周カウンタ９にも加えら
れる。ｎ分周カウンタ９の出力信号は前述したように位
相比較器３の一方の入力として加えられループが形成さ
れる。入力同期信号に不連続的な位相変動がない場合、
上記の動作状態が継続するが１位相変動が発生する場合
は。

前に述べたようにｎ分周カウンタ９Ｖｃカウントの初期
状態におけるデータ８をプリセットする動作が行なわれ
る。

本実施例では、入力信号の位相が不連続に変化するタイ
ミングは、ヘッド切替タイミングパルス５よ＃）得てい
る。このヘッド切替タイミングパルスは、プリセットパ
ルス発生器６に加えられ、その出力はｎ分周カウンタ９
をプリセット状態にする。このとき、ｎ分周カウンタ９
にプリセットされるデータは、カウントの初期値８であ
る。このプリセット状態はその次にあられれる入力同期
信号１によシ解除され、ｎ分周カウンタ９はカウントの
初期値８よりカウントをスタートする。入力同期信号１
がプリセットパルス発生器６に加えられているのはｎ分
周カウンタ９のプリセット状態を解除するためである。

第４図は以上の動作を波形であられしたものである。

第４図において、波形１は入力同期信号、波形２はｎ分
周カウンタの出力信号、波形３は位相比較器の位相比較
動作をしめすのこぎシ波、波形４は位相比較器出力の誤
差電圧、波形５はヘッド切替タイミングパルス、波形６
はプリセットパルス発生器で作られるプリセットパルス
である。

入力同期信号１は、ヘッド切替後不連続的な位相変動を
ともなう。第４図の例では、へ、ド切替後の入力同期信
号１２は１点線で描かれている切替えなかった場合の入
力同期信号１３より位相が進んでいる。プリセットパル
ス６は、その前縁がヘッド切替タイミングパルスで、ま
たその後縁はヘッド切替後の入力同期信号１２でそれぞ
れ定められる。

このプリセットパルス６はｎ分周カウンタをカウントの
初期値にプリセットする。この状態はプリセットパルス
が存在している間（第４図では高しペルの状態）続き、
プリセットパルスがなくなる（低レベルの状態）と、ｎ
分周カウンタはカウントを開始する。その結果ｎ分周カ
ウンタ出力には、入力同期信号１２に対応するパルスが
現れず、また位相比較器ののこき゛り波も現れない。位
相比較器の誤差電圧４はこの期間前の値を保持していて
、ＰＬＬには何らの支障ももたらさない。

なお波形２１および波形３１は人力同期信号に位相変動
がない場合を示している。

このようにｎ分周カウンタを入力同期信号１２に同期さ
せて初期値よりカウントすることにより、プリセット後
のｎ分周カウンタの出力信号２２の位湘を入力同期信号
と正しい位相関係に設定することができる。但し、以上
の動作はディジタル的に行なわれるのでクロック周期以
下の精度ｔ”　（％ることはできない。その状態は波形
２２、波形３２、波形４２であられされている。しかし
通常使用されるクロック周波数からいってこの値は充分
に小さく問題にはならな−。

このように本発明によれば、フライホイール効果を持ち
、ノイズに強いＰＬＬを用い、しかも入力信号に不連続
的な位相変動があってもＰＬＬに不必要な応答を与える
ことなく入力信号に忠実に追従するクロック信号を発生
するクロック信号発生器を実現できる。

４４、図面の簡単な説明 第１図はテンション変動による再生信号の周波数変動と
位相変動を波形であられした図、第２図は不連続的な位
相変動によるＰＬＬの動作を波形であられした図、第３
図は、本発明による実施例の系統図、第４図は実施例の
動作をあられす波形図である。

■は入力同期信号、２はｎ分周カウンタの出力。

３は位相比較器、４は位相比較器出力、５はヘッド切替
タイミングパルス、６はプリセットパルス発生器、７は
補償フィルタ増巾器、８はカウント初期値、９はｎ分周
カウンタ、１０は発振器、１１はクロック信号出力。

代理人　弁理士　則近憲佑　（ほか１名）Ｓ　〜　℃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位相比較器と補償フィルタ増幅器と発振器と該発振器出
   力をｎ分周（ｎは充分大きな値の正の整数）するカウン
   タで構成され、カウンタ出力と入力信号を位相比較器で
   位相比較し、得られた誤差電圧を補償フィルタ増巾器を
   介して発振器に加えて発振器の発振周波数を制御するこ
   とにより、入力信号の位相に同期し、かつ入力信号の周
   波数のｎ倍の周波数のクロック信号を発生するクロック
   信号発生器において、入力信号の位相が不連続的に変動
   するとき、その不連続的位相変動が発生する直前で上記
   カウンタの値をカウントの初期状態にプリセットするた
   めのプリセットパルス発生器を備え、上記カウンタのカ
   ウントの初期状態を不連続的位相変動後の入力信号に含
   まれる同期信号が入力される迄保持し、該同期信号が入
   力されると同時にそのプリセット状態を解除し、再びカ
   ウントを開始することを特徴とするクロック信号発生器
   。