KR0139827B1 - Clock generating circuit equipped with revised phase locked loop - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 고정 루프(PLL : Phase Locked Loop)회로를 구비한 클럭 발생 회로에 관한 것으로, 입력되는 외부 기준 펄스와 루프 내의 발진 클럭(VCXO)에 기초하여 발생된 내부 비교 펄스의 위상을 비교하여 위상차 신호를 발생하는 위상 검출기(33)와, 상기 위상차 신호에 대응한 DC 제어 전압을 발생하는 저역 통과 필터(34)와, 상기한 제어 전압 신호에 따라 이에 대응한 발진 클럭(VCXO)을 발생하는 전압 제어 발진기(35)와, 상기 발진 클럭(VCXO)을 2분주하여 시스템 클럭(SYS-CLK)을 발생하는 제4분주기(36)와, 상기 시스템 클럭(SYS-CLK)을 카운트하여 외부 펄스와 동기되어 동일한 주파수를 갖는 내부 펄스를 발생하는 제2카운터(39)와, 상기한 시스템 클럭(SYS-CLK)을 동작 클럭으로 하여 상기 내부 펄스와 외부 펄스를 입력받아 양 펄스를 비교하여 외부 펄스와 내부 펄스간의 지연차를 나타내는 지연차 신호(OVF)와 두 신호간의 입력 순서를 나타내는 사인 신호(SIGN)를 출력하는 비교기(42)와, 상기한 비교기(42)의 출력을 입력받아 인에이블 신호가 인가되는 동안 내부 펄스와 외부 펄스가 동시에 들어온 경우는 기준 값인 N 신호를 발생하고, 내부 펄스가 외부 펄스보다 먼저 들어온 경우는 기준 값(N)에서 변수 값(M)을 뺀 N-M값을 발생하고, 그 반대인 경우는 N+M 값을 발생시키는 디코더(40)와, 상기한 디코더(40)의 출력 신호를 분주비로 하여 상기 발진 클럭(VCXO)을 분주하여 출력하는 제1카운터(41)와, 상기 제1카운터(41)의 출력을 소정의 분주비로 분주하여 상기한 위상 검출기(33)에 입력되는 상기 외부 기준 펄스와 비교되는 내부 비교 펄스를 발생하는 제5분주기(37)로 구성되어, 외부 기준 클럭 또는 외부 펄스의 변동으로 인하여 내부 펄스와 시스템 클럭간의 주파수 비율 및 내부 펄스와 외부 펄스간의 동기가 깨질지라도 자동으로 일관성 동기를 복구하여 지속적으로 유지시켜 주는 효과를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clock generation circuit having an improved phase locked loop (PLL) circuit, which compares the phase of an internal comparison pulse generated based on an input external reference pulse and an oscillation clock (VCXO) in the loop. A phase detector 33 for generating a phase difference signal, a low pass filter 34 for generating a DC control voltage corresponding to the phase difference signal, and an oscillation clock VCXO corresponding thereto according to the control voltage signal. The voltage-controlled oscillator 35, the fourth divider 36 which divides the oscillation clock VCXO into two to generate a system clock SYS-CLK, and counts the system clock SYS-CLK. The second counter 39 which generates an internal pulse having the same frequency in synchronization with the pulse, and the internal pulse and the external pulse are inputted using the system clock SYS-CLK as an operation clock to compare both pulses. Pulse and internal pulse A comparator 42 for outputting a delay difference signal OVF indicating a delay difference between the signal and a sine signal SIGN indicating an input order between the two signals, and an enable signal applied to the output of the comparator 42 described above. If the internal pulse and the external pulse come in at the same time, it generates N signal which is the reference value, and if the internal pulse comes in before the external pulse, it generates the NM value obtained by subtracting the variable value (M) from the reference value (N). Is a decoder 40 for generating an N + M value, a first counter 41 for dividing and outputting the oscillation clock VCXO using the output signal of the decoder 40 as a division ratio, and the first counter. And a fifth divider 37 for dividing the output of the one counter 41 at a predetermined division ratio to generate an internal comparison pulse compared with the external reference pulse input to the phase detector 33. Due to clock or external pulse fluctuations Even if the frequency ratio between the internal pulse and the system clock and the synchronization between the internal pulse and the external pulse are broken, the synchronization is automatically restored and maintained continuously.
Description
제1도는 종래 기술에 따른 CDMA 방식 이동 통신 기지국의 기준 클럭 발생 회로에 대한 블록도.1 is a block diagram of a reference clock generation circuit of a conventional CDMA mobile communication base station.
제2도는 본 발명에 따른 개선된 위상 고정 루프(PLL)회로를 구비한 클럭 발생 회로의 블럭도.2 is a block diagram of a clock generation circuit with an improved phase locked loop (PLL) circuit in accordance with the present invention.
제3도는 GPS위성을 이용하여 각 CDMA 방식 이동 통신 기지국에 외부 펄스를 공급하는 개념도.3 is a conceptual diagram of supplying an external pulse to each CDMA mobile communication base station using a GPS satellite.
제4도는 제2도에 도시된 본 발명에 따른 개선된 위상 고정 루프 회로를 구비한 클럭 발생 회로의 타이밍도로써, (a)는 제1카운터의 분주비가 N-M인 경우 즉, 내부 펄스가 먼저 들어온 경우를 나타낸 것이고, (b)는 제1카운터의 분주비가 N인 경우 즉, 내부 펄스와 외부 펄스가 동시에 들어온 경우를 나타낸 것이고, (c)는 제1 카운터의 분주비가 N+M인 경우 즉, 외부 펄스가 먼저 들어온 경우를 나타낸 것이다.4 is a timing diagram of a clock generation circuit having an improved phase locked loop circuit according to the present invention shown in FIG. 2, (a) in which the division ratio of the first counter is NM, i. (B) shows the case where the division ratio of the first counter is N, that is, the case where the internal pulse and the external pulse enter simultaneously, and (c) shows the case where the division ratio of the first counter is N + M, The external pulse comes in first.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10, 30 : 제1분주기 11, 31 : 제2분주기10, 30: first divider 11, 31: second divider
12, 32 : 제3분주기 13, 33 : 위상 검출기12, 32: third divider 13, 33: phase detector
14, 34 : 루프 필터 15, 35 : 전압 제어 발진기14, 34: loop filter 15, 35: voltage controlled oscillator
16, 36 : 제4분주기 17, 37 : 제5분주기16, 36: fourth divider 17, 37: fifth divider
18 : 제6분주기 19 : 카운터18: 6th divider 19: Counter
20 : 비교기 39 : 제2카운터20: comparator 39: second counter
40 : 디코더 41 : 제1카운터40: decoder 41: first counter
42 : 비교기 45∼48 : 기지국42: comparator 45 to 48: base station
49 : GPS 위성49: GPS satellites
본 발명은 개선된 위상 고정 루프(PLL : Phase locked Loop)회로를 구비한 클럭 발생 회로에 관한 것으로, 특히 CNMA 방식의 다수의 이동 통신 기지국에서 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 공급되는 외부 펄스와 내부 펄스간 및 내부 펄스와 시스템 클럭간에 일관성 동기(coherence)를 지속적으로 유지시킬 수 있는 개선된 위상 고정 루프 회로를 구비한 클럭 발생 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clock generation circuit having an improved phase locked loop (PLL) circuit, and more particularly to an external pulse and an internal pulse supplied from a GPS (Global Positioning System) satellite in a plurality of mobile communication base stations of CNMA. A clock generating circuit having an improved phase locked loop circuit capable of continuously maintaining coherence between pulses and between an internal pulse and the system clock.
CDMA(Code Divison Multiple Access) 방식의 이동 통신 용 기지국 들간에는 데이터의 송수신 처리에 필요한 19.6608Mhz의 시스템 클럭(SYS-CLK)과 1PPS(Pulse Per Second)의 내부 펄스가 생성되고 있다.Code base station multiple access (CDMA) base stations are generating internal pulses of 19.6608 MHz system clock (SYS-CLK) and 1 pulse per second (PPS) required for data transmission and reception.
또한, 각 기지국 들간에는 상호간의 기준 클럭을 동기시키기 위하여 제3도에 도시된 바와 같이 각 기지국들(45∼48)은 GPS 위성(49)으로부터 10Mhz의 외부 기준 클럭과 1PPS의 외부 펄스를 수신하여 제1도에 도시한 바와 같이 클럭 발생 회로에 의해 19.6608Mhz의 시스템 클럭과 내부 펄스를 생성하였다. 또한, 이 경우 내부 펄스와 외부 펄스간에는 상호 동기가 이루어질 뿐만 아니라 시스템 클럭과 내부 펄스간에도 일정한 비율의 주파수 관계를 유지하지 않으면 안된다. 이를 총칭하여 일관성 동기(coherence)라 부른다.Also, as shown in FIG. 3, each of the base stations 45 to 48 receives an external reference clock of 10 MHz and an external pulse of 1 PPS from the GPS satellites 49 to synchronize the reference clocks between the base stations. As shown in FIG. 1, a system clock of 19.6608 MHz and an internal pulse were generated by a clock generation circuit. In this case, not only the internal and external pulses are synchronized but also a constant ratio of frequency is maintained between the system clock and the internal pulses. Collectively this is called coherence.
이를 위해 종래에는 10Mhz의 외부 기준 클럭을 받아 PLL회로를 이용하여 시스템 클럭(SYS-CLK)을 생성하고, 이 시스템 클럭(SYS-CLK)에 동기시켜 1PPS의 외부 펄스에 동기된 1PPS의 내부 펄스를 발생하는 방식이었다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 종래 기술에 의한 기준 클럭 발생 회로는 상기한 일관성 동기(coherence)를 맞추기 위해 제1도에 도시한 바와 같이 10Mhz의 외부 기준 클럭을 PLL 회로의 기준 펄스 즉, 1.6Khz의 주파수로 변환시키기 위한 제1∼제3분주기(10∼12)와, 위상 검출기(13)와 저역 통과 필터(LPF, 14)와 전압 제어 발진기(VCO, 15)와 제5 및 제6분주기(17, 18)로 이루어진 PLL 발진기와, 상기한 PLL발진기의 39.3216Mhz의 출력 (VCXO)으로부터 시스템 클럭 주파수로 분주시키는 제4분주기(16)와, 상기한 제4분주기(16)의 시스템 클럭을 동작 클럭으로 하여 내부 펄스와 외부 펄스의 일관성 동기를 비교하기 위한 비교기(13)와, 제4분주기의 시스템 클럭을 동작 클럭으로 하여 외부 펄스로부터 내부 펄스를 발생하는 카운터(19)로 구성되어 있었다.To this end, a system clock (SYS-CLK) is generated using a PLL circuit by receiving an external reference clock of 10 MHz, and an internal pulse of 1 PPS synchronized with an external pulse of 1 PPS is synchronized with this system clock (SYS-CLK). It was the way it happened. In more detail, the reference clock generation circuit according to the related art uses an external reference clock of 10 Mhz as shown in FIG. 1 to match the coherence of the PLL circuit, that is, 1.6 Khz. First to third dividers 10 to 12, phase detector 13, low pass filter (LPF) 14, voltage controlled oscillator (VCO) 15, and fifth and sixth dividers for conversion to frequency. A PLL oscillator composed of (17, 18), a fourth divider 16 which divides the output of the PLL oscillator from the 39.3216 MHz output (VCXO) to the system clock frequency, and the fourth divider 16 described above. Comparator 13 for comparing the coherence synchronization between the internal pulse and the external pulse using the clock as the operation clock, and a counter 19 for generating the internal pulse from the external pulse using the system clock of the fourth divider as the operation clock. It was.
상기한 바와 같이 구성된 종래의 클럭 발생 회로는 일관성 동기를 지속적으로 유지시키기 위해 먼저, 제1∼제3분주기(10∼12)에 의해 10Mhz의 외부 기준 클럭을 5분주, 625분주, 2분주 처리하여 1.6Khz의 기준 펄스로 분주시켜 PLL의 위상 검출기(13)에 입력시킨다. 한편, 전압 제어 발진기(15)는 위상 검출기(13)로부터의 위상차 신호에 따라 제어 전압을 발생하는 저역 통과 필터(14)의 출력에 따라 39.3216Mhz의 클럭 신호(VCXO)를 발생한다.In the conventional clock generation circuit configured as described above, in order to continuously maintain coherence synchronization, first, the third divider 10 to 12 processes the 5 MHz, 625, and 2 divisions of the 10 Mhz external reference clock. The signal is divided into a reference pulse of 1.6 kHz and input to the phase detector 13 of the PLL. On the other hand, the voltage controlled oscillator 15 generates a clock signal VCXO of 39.3216 Mhz in accordance with the output of the low pass filter 14 which generates a control voltage in accordance with the phase difference signal from the phase detector 13.
상기한 VCXO는 제5 및 제6분주기(17, 18)에 의해 1.6Khz로 분주되어 상기한 위상 검출기(13)에 피드백 되어 상기한 1.6Khz의 제3분주기(12)의 출력과 위상이 비교되어 그 차이에 해당하는 전압 값이 저역통과 필터(14)에 의해 전압 제어 발진기(15)로 인가되고, 그 출력은 다시 위상 검출기(13)에 피드백 되는 루프를 반복하여 항상 전압 제어 발진기(15)로부터 39.3216Mhz 주파수의 클럭 펄스를 발생시킨다.The VCXO is divided into 1.6 kHz by the fifth and sixth dividers 17 and 18 and fed back to the phase detector 13 to output and phase the third divider 12 of 1.6 kHz. The voltage values corresponding to the difference are compared and applied by the lowpass filter 14 to the voltage controlled oscillator 15, the output of which is repeated in a loop fed back to the phase detector 13 and always the voltage controlled oscillator 15 ) Generates a clock pulse of 39.3216Mhz frequency.
한편, VCXO는 다시 19.6608Mhz의 시스템 클럭(SYS-CLK)으로 2분주되어 출력됨과 동시에 1PPS의 외부 펄스로부터 1PPS의 내부 펄스를 발생하는 카운터(19)의 동작 클럭으로 사용되며, 또 시스템 클럭(SYS-CLK)은 비교기(20)의 동작 클럭으로 입력되며, 상기한 비교기(20)는 외부 펄스와 상기한 카운터(19)의 출력인 내부 펄스를 비교한다. 즉, SYS-CLK를 클럭으로 동작하는 카운터(19)는 초기에만 외부 펄스에 동기되어 외부 펄스와 같은 주기의 내부 펄스를 발생시킨다. 이 내부 펄스는 다시 비교기(20)에 입력된다. 이때, 비교기(20)는 외부 펄스와 내부 펄스간의 지연차를 나타내는 지연차 신호(OVF)와 내부 펄스와 외부 펄스 중 어느 쪽이 먼저 입력되었는지를 나타내는 사인(SIGN) 신호를 출력한다.On the other hand, VCXO is again divided into two 19.6608Mhz system clock (SYS-CLK) output and used as the operating clock of the counter 19 to generate an internal pulse of 1PPS from an external pulse of 1PPS, and also the system clock (SYS CLK is input to the operation clock of the comparator 20, and the comparator 20 compares an external pulse with an internal pulse which is an output of the counter 19. That is, the counter 19 which operates SYS-CLK as a clock generates an internal pulse of the same period as the external pulse in synchronization with an external pulse only at an initial stage. This internal pulse is input to the comparator 20 again. At this time, the comparator 20 outputs a delay difference signal OVF indicating a delay difference between the external pulse and the internal pulse and a SIGN signal indicating which of the internal pulse and the external pulse is input first.
상기한 바와 같이 구성되어 동작하는 종래의 클럭 발생 회로는 최초시동시에는 일관성 동기가 이루어지나 외부 기준 클럭과 외부 펄스 중 어느 한 쪽에 변동이 생겼을 때에는 외부 펄스와 내부 펄스간 및 내부 펄스와 시스템 클럭간의 일관성 동기가 상실되며, 이를 복구하기 위해서는 시스템을 재 시동시켜야 하는 문제점이 있었다.Conventional clock generation circuits configured and operated as described above have coherent synchronization at initial startup, but when a change occurs in either the external reference clock or the external pulse, between the external pulse and the internal pulse and between the internal pulse and the system clock. There is a problem that consistency synchronization is lost, and the system has to be restarted to recover it.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에 의한 클럭 발생 회로의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 내부 펄스와 외부 펄스 및 내부 펄스와 시스템 클럭간의 일관성 동기를 지속적으로 유지할 수 있는 개선된 위상 고정 루프 회로를 구비한 클럭 발생 회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the above-described problems of the clock generation circuit according to the prior art, and includes an improved phase locked loop circuit capable of continuously maintaining coherence synchronization between an internal pulse and an external pulse and an internal pulse and a system clock. One clock generation circuit is provided.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력되는 외부 기준 펄스와 루프 내의 발진 클럭(VCXO)에 기초하여 발생된 내부 비교 펄스의 위상을 비교하여 위상차 신호를 발생하는 위상 검출기와, 상기 위상차 신호에 대응한 DC 제어 전압을 발생하는 저역 통과 필터와, 상기한 제어 전압 신호에 따라 이에 대응한 발진 클럭(VCXO)을 발생하는 전압 제어 발진기와, 상기 발진 클럭(VCXO)을 2분주하여 시스템 클럭(SYS-CLK)을 발생하는 제5분주기와, 상기 시스템 클럭(SYS-CLK)을 카운트하여 외부 펄스와 동기되어 동일한 주파수를 갖는 내부 펄스를 발생하는 제2카운터와, 상기한 시스템 클럭(SYS-CLK)을 동작 클럭으로 하여 상기한 내부 펄스와 외부 펄스를 입력받아 양 펄스를 비교하여 외부 펄스와 내부 펄스간의 지연차를 나타내는 지연차 신호(OVF)와 두 신호간의 입력 순서를 나타내는 사인 신호(SIGN)를 출력하는 비교기와, 상기한 비교기의 출력을 입력받아 인에이블 신호가 인가되는 동안 내부 펄스와 외부 펄스가 동시에 들어온 경우는 기준 값인 N 신호를 발생하고, 내부 펄스가 외부 펄스보다 먼저 들어온 경우는 기준값(N)에서 변수 값(M)을 뺀 N-M 값을 발생하고, 그 반대인 경우는 N+M 값을 발생시키는 디코더와, 상기한 디코더의 출력 신호를 분주비로 하여 상기 발진 클럭(VCXO)을 분주하여 출력하는 제1카운터와, 상기 제1카운터의 출력을 소정의 분주비로 분주하여 상기한 위상 검출기에 입력되는 상기 외부 기준 펄스와 비교되는 내부 비교 펄스를 발생하는 제5분주기로 구성되는 개선된 위상 고정 루프 회로를 구비한 클럭 발생 회로를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention corresponds to a phase detector for generating a phase difference signal by comparing a phase of an internal comparison pulse generated based on an input external reference pulse and an oscillation clock (VCXO) in a loop, and corresponding to the phase difference signal. A low pass filter for generating a DC control voltage, a voltage controlled oscillator for generating an oscillation clock (VCXO) corresponding to the control voltage signal according to the control voltage signal, and a system clock (SYS-) by dividing the oscillation clock (VCXO) in two. A fifth divider for generating CLK, a second counter for counting the system clock (SYS-CLK) to generate an internal pulse having the same frequency in synchronization with an external pulse, and the system clock (SYS-CLK) The internal clock and the external pulse are inputted as the operation clock, and the delay difference signal (OVF) indicating the delay difference between the external pulse and the internal pulse and the two pulses are compared to each other. A comparator for outputting a sine signal (SIGN) indicating a signal, and an internal signal and an external pulse are generated when the internal pulse and the external pulse are simultaneously input while the enable signal is applied to the output of the comparator. In the case of a pulse coming in before the pulse is generated by subtracting the variable value M from the reference value N, and vice versa, the decoder generates an N + M value and the output signal of the decoder as the division ratio. A first counter for dividing and outputting the oscillation clock VCXO; and a fifth for dividing the output of the first counter at a predetermined division ratio to generate an internal comparison pulse compared with the external reference pulse input to the phase detector. A clock generating circuit having an improved phase locked loop circuit composed of a divider is provided.
이하에 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저, 제2도는 본 발명에 따른 개선된 위상 고정 루프 회로를 구비한 클럭 발생 회로의 블록도이며, 그리고 제3도는 GPS 위성을 이용하여 각 CDMA 기지국에 10Mhz의 외부 기준 펄스와, 1PPS의 외부 펄스를 공급하는 개념도이며, 제4도는 제2도에 도시된 본 발명에 따른 개선된 위상 고정 루프 회로를 구비한 클럭 발생 회로의 타이밍도로써, (a)는 제1카운터의 분주비가 N-M인 경우 즉, 내부 펄스가 먼저 들어온 경우를 나타낸 것이고, (b)는 제1카운터의 분주비가 N인 경우 즉, 내부 펄스와 외부 펄스가 동시에 들어온 경우를 나타낸 것이고, (c)는 제1카운터의 분주비가 N+M인 경우 즉, 외부 펄스가 먼저 들어온 경우를 나타낸 것이다.First, FIG. 2 is a block diagram of a clock generation circuit with an improved phase locked loop circuit according to the present invention, and FIG. 3 is an external reference pulse of 10 MHz and an external pulse of 1 PPS for each CDMA base station using GPS satellites. 4 is a timing diagram of a clock generation circuit having an improved phase locked loop circuit according to the present invention shown in FIG. 2, (a) is a case where the division ratio of the first counter is NM, that is, (B) shows the case where the division ratio of the first counter is N, that is, the case where the internal pulse and the external pulse are input at the same time, and (c) the division ratio of the first counter is N. In the case of + M, that is, the external pulse comes in first.
본 발명은 먼저, 초기에 GPS 위성(49)으로부터 10Mhz의 외부 기준 클럭을 입력받아서 제1분주기(30)를 이용하여 2Mhz로 5분주시키고, 다시 제2분주기(31)를 이용하여 3.2Mhz로 625 분주시킨 다음, 또다시 제3분주기(32)를 이용하여 1.6Khz로 2분주시켜 위상 고정 루프(Phase Locked Loop, PLL) 회로의 외부 기준 펄스로 사용한다.First, the present invention initially receives an external reference clock of 10 MHz from the GPS satellite 49, divides the frequency into 2 MHz by using the first divider 30, and then divides the frequency into 3.2 MHz by using the second divider 31. After dividing the circuit into 625, it is further divided into 1.6Khz using the third divider 32 and used as an external reference pulse of a phase locked loop (PLL) circuit.
상기한 1.6Khz의 외부 기준 펄스는 위상 검출기(33)에 입력되며 한편, 전압 제어 발진기(VCO,15)가 출력시킨 39.3216Khz의 VCXO는 제1카운터(41)의 클럭으로 이용됨과 동시에 제4분주기(36)에 의해 19.6608Khz의 시스템 클럭(SYS-CLK)으로 2분주되어 제2카운터(39)와 비교기(42)의 동작 클럭으로 사용된다.The external reference pulse of 1.6Khz is input to the phase detector 33, while the VCXO of 39.3216Khz output from the voltage controlled oscillator (VCO) 15 is used as the clock of the first counter 41 and the fourth minute. The period 36 divides the system clock (SYS-CLK) at 19.6608 Khz to be used as an operation clock of the second counter 39 and the comparator 42.
제2카운터(39)는 1PPS 카운터로써 GPS 위성(49)으로부터 1PPS의 외부 펄스를 공급받아 이 외부 펄스가 인가되는 시점에서 SYS-CLK의 카운트를 시작하여 1PPS의 내부 펄스를 발생시킨다. 이 경우 내부 펄스는 SYS-CLK의 클럭 속도에 따라서 SYS-CLK의 주기가 빠르면 상기한 외부 펄스보다 빠른 내부 펄스를, SYS-CLK의 주기가 느리면 외부 펄스보다 느린 내부 펄스를, SYS-CLK의 주기가 정상이면 외부 펄스와 같은 주기의 내부 펄스를 발생시킨다.The second counter 39 receives an external pulse of 1PPS from the GPS satellite 49 as a 1PPS counter and starts counting SYS-CLK at the time when the external pulse is applied to generate an internal pulse of 1PPS. In this case, the internal pulse is the internal pulse faster than the external pulse if the cycle of SYS-CLK is faster according to the clock speed of SYS-CLK. If is normal, it generates an internal pulse of the same period as an external pulse.
한편, 상기한 내부 펄스와 외부 펄스는 비교기(42)에 입력된다. 이때, 비교기(42)는 상기한 내부 펄스와 외부 펄스 중 먼저 들어온 펄스에 의해 시동되며, 먼저 들어온 펄스와 나중에 들어온 펄스간의 지연차에 의해서 생기는 양 펄스간의 지연차(OVF) 신호를 출력시키고, 내부 펄스와 외부 펄스 중 어느 펄스가 먼저 입력되었는지에 대한 사인(SIGN) 신호를 출력시킨다. 즉, 내부 펄스가 외부 펄스보다 먼저 들어 왔을 때는, 내부 펄스가 들어왔을 때부터 외부 펄스가 들어올 때까지, 상기한 지연차(제4도 (a) 및(c)에 도시된 (D)의 Δt)만큼의 간격을 두고 SIGN 신호의 값은 '0'에서 '1'이 되고, 동시에 들어왔을 때는 '1'에서 '0'이 된다. 그리고, 외부 펄스가 내부 펄스보다 먼저 들어왔을 때는 '1'에서 변화가 없다.On the other hand, the internal pulse and the external pulse are input to the comparator 42. At this time, the comparator 42 is started by the first pulse of the internal pulse and the external pulse, and outputs a delay difference (OVF) signal between both pulses caused by the delay difference between the first pulse and the later pulse. Outputs a SIGN signal for which one of the pulse and the external pulse was input first. That is, when the internal pulse comes before the external pulse, the delay difference (Δt of (D) shown in Figs. 4A and 4C) from the time when the internal pulse enters to the external pulse comes in. At intervals of), the value of the SIGN signal is from '0' to '1', and when it comes in at the same time, it becomes '1' to '0'. When the external pulse comes before the internal pulse, there is no change at '1'.
상기한 두 신호(SIGN, OVF)를 받은 디코더(40)는 2입력 신호에 따라 제1카운터(41)의 분주비를 가변시킨다. 즉, 디코더(40)는 인에이블(EN) 신호가 인가될 때에만 SIGN 신호와 OVF 신호를 바탕으로 외부 펄스가 먼저 들어왔을 때는 N+M 신호, 동시에 들어왔을 때는 N신호, 내부 펄스가 먼저 들어왔을 때는 N-M 신호를 출력한다.The decoder 40 receiving the two signals SIGN and OVF varies the division ratio of the first counter 41 according to the two input signals. That is, the decoder 40 receives an N + M signal when an external pulse comes first based on a SIGN signal and an OVF signal only when an EN signal is applied, and an N signal when an external signal comes in at the same time, and an internal pulse first. When it comes to NM signal is output.
한편, 상기한 인에이블(EN) 신호는 도면에 도시되지 않은 제어기에 의해 제어되며, 제어기는 매 1초마다 1회에 걸쳐 1PPS의 외부 펄스와 역시, 1PPS의 내부 펄스가 모두 입력된 것을 확인한 다음 OVF 신호와 SIGN 신호 값이 '0'이 아닌 경우에만 EN 신호를 '1'로 출력시킨다.On the other hand, the above enable signal (EN) is controlled by a controller not shown in the figure, the controller confirms that the external pulse of 1PPS and also the internal pulse of 1PPS is input once every 1 second. The EN signal is output as '1' only when the OVF and SIGN signal values are not '0'.
일례로, 제4도(a)와 같이 내부 펄스가 외부 펄스보다 먼저 디코더(40)에 입력되는 경우는 정상적인 분주비(N=32)에서 지연차 값(M=1)을 뺀 N-M 신호 즉, 31이 카운터(41)에 입력된다. 이에 따라 제1카운터(41)는 전압 제어 발진기(35)의 출력(VCXO)을 31 분주하여 그 출력을 제5분주기(37)로 인가한다. 그 후, 이 값은 제5분주기(37)에 의해 768 분주되어 위상 검출기(33)에 입력된다. 이 경우 위상 검출기(33)에 인가되는 내부 비교 펄스는 제1카운터(41)에서 31 분주되었으므로 정상일 경우의 주파수 1.6Khz보다 다소 높은 주파수 값을 갖는다.For example, as shown in FIG. 4A, when the internal pulse is input to the decoder 40 before the external pulse, the NM signal obtained by subtracting the delay difference value M = 1 from the normal division ratio N = 32, 31 is input to the counter 41. Accordingly, the first counter 41 divides the output VCXO of the voltage controlled oscillator 35 by 31 and applies the output to the fifth divider 37. This value is then divided by 768 by the fifth divider 37 and input to the phase detector 33. In this case, since the internal comparison pulse applied to the phase detector 33 is divided by 31 at the first counter 41, the internal comparison pulse has a frequency value slightly higher than the frequency of 1.6 kHz in the normal case.
따라서, 위상 비교기(33)는 1.6Khz의 외부 기준 펄스와 1.6Khz보다 다소 높은 내부 비교 펄스를 비교하여 위상차 신호를 발생한다.Accordingly, the phase comparator 33 generates a phase difference signal by comparing an external reference pulse of 1.6 kHz with an internal comparison pulse somewhat higher than 1.6 kHz.
이 위상차 신호는 루프 필터로 이루어진 저역 통과 필터(34)에서 DC제어 전압으로 변환되어 전압 제어 발진기(VCO,35)에 인가된다. 상기와 같이 내부 비교 펄스의 주파수가 외부 기준 펄스의 주파수보다 높은 경우 VCO(35)에 인가되는 DC 제어 전압은 낮아지게 되며, 따라서 VCO(35)의 발진 주파수는 39.3216Mhz보다 다소 낮아지게 된다.This phase difference signal is converted into a DC control voltage in a low pass filter 34 composed of a loop filter and applied to the voltage controlled oscillator VCO 35. As described above, when the frequency of the internal comparison pulse is higher than the frequency of the external reference pulse, the DC control voltage applied to the VCO 35 is lowered. Therefore, the oscillation frequency of the VCO 35 is slightly lower than 39.3216 Mhz.
그 후, VCO(35)의 출력(VCXO)은 제4분주기(36)에 의해 2분주되어 다시 제2카운터(39)에 클럭으로 입력되어 내부 펄스의 속도를 줄이게 되며, 이에 따라서 외부 펄스보다 앞서 들어온 만큼의 시간을 늦추어 비교기(42)에 인가된다. 상기한 과정은 비교기(42)로 외부 펄스와 내부 펄스가 동시에 들어올 때까지 계속된다.Thereafter, the output VCXO of the VCO 35 is divided by two by the fourth divider 36 and inputted to the second counter 39 as a clock to reduce the speed of the internal pulse, thereby reducing the speed of the internal pulse. It is applied to the comparator 42 by delaying the time as it came in earlier. The above process continues until the external and internal pulses enter the comparator 42 simultaneously.
만약, 제4도(b)와 같이 외부 펄스와 내부 펄스가 동시에 비교기(42)에 입력되면 비교기(42)의 출력인 SIGN 신호와 OVF 신호의 값은 '0'으로 되어 디코더(40)에 SIGN 신호와 OVF 신호의 값이 '1'인 신호가 인가될 때까지 N 신호를 내보내 32분주를 하게 되므로 더 이상의 위상 검출기(33)에 대한 보정은 이루어지지 않는다. 따라서, 내부 펄스와 외부 펄스간의 일관성 동기가 지속적으로 유지된다.If the external pulse and the internal pulse are simultaneously input to the comparator 42 as shown in FIG. 4 (b), the values of the SIGN signal and the OVF signal, which are outputs of the comparator 42, become '0' and the SIGN to the decoder 40. Since the N signal is distributed by 32 division until the signal having the value of the signal and the OVF signal is '1' is applied, the phase detector 33 is no longer corrected. Therefore, the coherence synchronization between the inner pulse and the outer pulse is maintained continuously.
상기한 과정을 제4도를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.The above process is described in more detail with reference to FIG. 4 as follows.
비교기(42)에 제4(a)도에 도시된(C)와 같은 내부 펄스가 먼저 들어오면 비교기(42)는 카운트를 시작하여 제4(a)도의 (B)와 같은 외부 펄스가 들어오는 시점에서 두 펄스간의 지연차인 제4(a)도의 (D)와 같은 OVF 신호와, 양 펄스간의 선후 입력 순서를 나타내는 제4(a)도의 (E)와 같은 SIGN 신호를 출력한다. 제4도에서는 내부 펄스가 먼저 들어왔고 제4(a)도의 (D)에 도시된 Δt만큼 차이가 생겼으므로 SIGN 신호와 OVF 신호는 '1'이 된다.When the comparator 42 first receives an internal pulse such as (C) shown in FIG. 4 (a), the comparator 42 starts counting and a point in time at which an external pulse such as (B) of FIG. 4 (a) enters. OVF signal as shown in (D) of FIG. 4 (a) which is a delay difference between two pulses, and a SIGN signal as shown in (E) of FIG. 4 (a) which shows the post-input order between both pulses. In FIG. 4, since the internal pulse came in first and there is a difference by Δt shown in (D) of FIG. 4 (a), the SIGN signal and the OVF signal become '1'.
디코더(40)에서는 OVF 신호와 SIGN 신호를 입력받은 후 제4(a)도의 (F)와 같은 EN 신호가 '1'이 되는 시점에서 제4(a)도의 (I)와 같은 신호를 출력한다. 이 때, 카운터(41)는 이미 진행 중인 작업(32(N)카운트)이 종료되는 시점에서 새로운 값 즉, 31(N-M, 32-1)을 받아 카운트한다. 즉, 내부 펄스가 먼저 들어 왔을 때 외부 펄스와의 일관성 동기를 맞추기 위하여 내부 펄스의 출력은 늦추어져야 한다. 이를 위해 카운터(41)의 분주비를 N(32)에서 N-M(32-1)으로 줄이면 제5분주기(37)에 의해 1.6Khz보다 높은 주파수로 768 분주되어 위상 검출기(33)에 입력된다.After receiving the OVF signal and the SIGN signal, the decoder 40 outputs a signal as shown in (I) of FIG. 4 (a) when the EN signal as shown in (F) of FIG. 4 (a) becomes '1'. . At this time, the counter 41 receives and counts a new value, that is, 31 (N-M, 32-1) at the time when the work 32 (N) count already in progress ends. In other words, when the internal pulse comes in first, the output of the internal pulse should be slowed down to achieve consistency synchronization with the external pulse. To this end, if the division ratio of the counter 41 is reduced from N 32 to N-M 32-1, 768 is divided by a fifth divider 37 at a frequency higher than 1.6 kHz and input to the phase detector 33.
따라서, VCXO의 주파수는 낮아지고, 이는 다시 제4분주기(36)에 의해 2분주되어 제2카운터(39)의 클럭으로 제공되어 내부 펄스의 출력을 늦추게 하고, 상기한 과정은 내부 펄스와 외부 펄스간의 지연차(Δt)가 없어질 때까지 반복되어 외부 펄스와 내부 펄스간의 일관성 동기를 유지시켜 준다.Therefore, the frequency of the VCXO is lowered, which is again divided by the fourth divider 36 and provided to the clock of the second counter 39 to slow down the output of the internal pulse, and the above process is performed with the internal pulse. The repetition is repeated until there is no delay difference Δt between the external pulses to maintain the coherence synchronization between the external and internal pulses.
한편, 외부 펄스가 먼저 들어온 경우에 디코더(40)는 제4(c)도의 (G)와 같은 N+M 신호(33분주)를 출력하고, 상기한 바와 반대로 전압 제어 발진기(35)의 출력인 VCXO의 출력을 빠르게 함으로써 외부 펄스와 내부 펄스간의 일관성 동기를 유지시켜 준다.On the other hand, when the external pulse comes in first, the decoder 40 outputs an N + M signal (dividing 33) as shown in (G) of FIG. 4 (c), and is the output of the voltage controlled oscillator 35 as described above. Fast output of the VCXO maintains coherence synchronization between external and internal pulses.
상기한 바와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은 외부 기준 클럭 또는 외부 펄스의 변동으로 인하여 내부 펄스와 시스템 클럭간의 주파수 비율 및 내부 펄스와 외부 펄스간의 동기가 깨질지라도 자동으로 일관성 동기를 복구하여 지속적으로 유지시켜 주는 효과를 제공한다.The present invention configured and operated as described above automatically maintains and maintains coherency synchronization even if the frequency ratio between the internal pulse and the system clock and the synchronization between the internal pulse and the external pulse are broken due to the variation of the external reference clock or external pulse. It provides the effect.
따라서, 종래의 일관성 동기가 깨진 경우 이를 각 기지국간에 다시 GPS 위성으로부터 기준 신호를 받아서 재 시동시키는 불편을 해소할 수 있게 되었고, 또한, 무선 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되었다.Therefore, when the conventional coherence synchronization is broken, the inconvenience of receiving the reference signal from the GPS satellites and restarting it again between each base station can be solved, and the reliability of wireless communication can be improved.
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