JPH05257566A - Digital signal synchronizing circuit - Google Patents

Digital signal synchronizing circuit

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Publication number
JPH05257566A
JPH05257566A JP4055892A JP5589292A JPH05257566A JP H05257566 A JPH05257566 A JP H05257566A JP 4055892 A JP4055892 A JP 4055892A JP 5589292 A JP5589292 A JP 5589292A JP H05257566 A JPH05257566 A JP H05257566A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
clock
output
flip
asynchronous
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4055892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Iwata
▲吉▼弘 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05257566A publication Critical patent/JPH05257566A/en
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  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

PURPOSE:To generate a signal synchronized with a higher frequency by receiving and controlling an asynchronous signal by two flip flops whose clock inputs are second and third clock signals which have a half frequency of a clock signal to be synchronized with and have opposite phases. CONSTITUTION:A first clock signal 1 is the target clock with which an asynchronous signal 0 should be synchronized, and a second clock signal 2 has a half frequency of the signal 1. A third clock signal 3 is the inverted signal of the signal 2. A flip flop 11 takes the second clock signal 2 as the clock input and takes the asynchronous signal 0 as the data input and outputs an output signal 4. A flip flop 12 takes the third clock signal 3 as the clock input and takes the asynchronous signal 0 as the data input and outputs an output signal 5. Gates 13 and 14 output AND 6 and OR 7 between output signals 4 and 5 respectively. A selector 15 switches AND 6 and OR 7 to output an objective synchronous signal 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はディジタル論理回路に関
し、特に非同期ディジタル信号の同期化回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital logic circuit, and more particularly to a synchronizing circuit for asynchronous digital signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の同期化回路は、非同期信
号を特定の周波数のクロック信号に同期した出力信号に
変換するためのものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of synchronizing circuit is for converting an asynchronous signal into an output signal synchronized with a clock signal of a specific frequency.

【0003】最も簡単な方法としては、同期させるクロ
ック信号をクロック入力とする1つのフリップフロップ
に非同期信号を入力し、その出力を同期した信号とみな
す方法がある。しかし、この方法では、非同期信号がそ
のフリップフロップのデータ入力の変化禁止期間(クロ
ック信号前のセットアップ時間からクロック信号後のホ
ールド時間まで)に変化した場合、フリップフロップの
出力信号の動きはスペック外となり、出力が安定するま
での時間がスペック上の遅延時間よりもかなり長くなる
いわゆるメタステーブル状態なる。メタステーブル状態
が発生するとその信号はもはや同期信号としては扱えな
い。
As the simplest method, there is a method in which an asynchronous signal is input to one flip-flop whose clock input is a clock signal to be synchronized and its output is regarded as a synchronized signal. However, with this method, when the asynchronous signal changes during the change prohibition period of the data input of the flip-flop (from the setup time before the clock signal to the hold time after the clock signal), the movement of the output signal of the flip-flop is out of spec. Then, the so-called meta-stable state in which the time until the output stabilizes is considerably longer than the delay time on the spec. When a metastable condition occurs, the signal can no longer be treated as a sync signal.

【0004】そこで第2の方法として、メタステーブル
状態を回避するために第1のフリップフロップ後段に第
2のフリップフロップを直列に置き、同期させるクロッ
ク信号を2つのフリップフロップの共通クロックとして
与え、第2のフリップフロップの出力を同期した信号と
みなす方法がある。この方法を使った回路を図4に示
す。
Therefore, as a second method, in order to avoid a metastable state, a second flip-flop is placed in series after the first flip-flop, and a clock signal for synchronization is given as a common clock for the two flip-flops. There is a method of regarding the output of the second flip-flop as a synchronized signal. A circuit using this method is shown in FIG.

【0005】この方法ではフリップフロップ21の出力
信号102がメタステーブル状態になっても、それが直
接フリップフロップ22の出力信号103には現れな
い。FF22の出力信号がメタステーブル状態になる確
率はFF21の出力のメタステーブル状態からの回復時
間とクロック信号の周波数に依存するが、回復時間がク
ロック周期よりも長いとメタステーブル状態になる。し
たがってメタステーブル状態になる確率を実用になる程
度に低いレベルに保ためには、クロック信号の周波数を
ある限度以上に速くすることができない。
According to this method, even if the output signal 102 of the flip-flop 21 enters the metastable state, it does not appear directly in the output signal 103 of the flip-flop 22. The probability that the output signal of the FF 22 will be in the metastable state depends on the recovery time of the output of the FF 21 from the metastable state and the frequency of the clock signal, but if the recovery time is longer than the clock cycle, it will be in the metastable state. Therefore, the frequency of the clock signal cannot be made higher than a certain limit in order to keep the probability of being in the metastable state at a practically low level.

【0006】第3の方法として、図5のように、同期さ
せる第1のクロック信号201のn分の1(n=2,
3,…)の周波数をもち、第1のクロック信号に同期し
た第2のクロック信号202をフリップフロップ31,
32の共通のクロック入力とする方法がある。
As a third method, as shown in FIG. 5, 1 / n (n = 2, n) of the first clock signal 201 to be synchronized.
A second clock signal 202 synchronized with the first clock signal and having a frequency of 3, ...
There are 32 common clock inputs.

【0007】この方法では、フリップフロップのクロッ
ク入力は同期させるクロックより低い周波数にできるの
でより高い周波数のクロックに同期させることができる
が、同期信号の非同期信号に対する追随性が悪くなると
いう欠点がある。図6に第1クロック信号201の2分
の1の周波数をもつ第2クロック信号202を使った回
路での非同期信号から同期信号までの遅延時間T(D)
を示す。この図からT(D)=4×T(CLK1)にな
る場合もあることがわかる。
In this method, the clock input of the flip-flop can be synchronized with the clock of a higher frequency because it can be synchronized with the clock of a higher frequency, but there is a drawback that the followability of the synchronization signal with respect to the asynchronous signal is deteriorated. . FIG. 6 shows a delay time T (D) from an asynchronous signal to a synchronization signal in a circuit using the second clock signal 202 having a frequency half that of the first clock signal 201.
Indicates. From this figure, it can be seen that T (D) = 4 × T (CLK1) in some cases.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の同期化
回路は前述のようにそれぞれ欠点があり、高速な周波数
のクロック信号に同期し非同期信号に対し追随性のよい
同期信号が作れないという問題点がある。
As described above, the above-mentioned conventional synchronizing circuits have their respective drawbacks, and it is impossible to form a synchronizing signal which is synchronized with a clock signal having a high frequency and has a good followability with respect to an asynchronous signal. There is a point.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のディジタル信号
同期化回路は、同期させる第1クロック信号の2分の1
の周波数で動作する同期化用の第2クロック信号と,前
記第2クロック信号の反転信号である第3クロック信号
とを具備し、前記第2クロック信号をクロック入力とし
非同期信号をデータ入力とする第1フリップフロップ
と,前記第3クロック信号をクロック入力とし前記非同
期信号をデータ入力とする第2フリップフロップと,前
記第1および第2フリップフロップの出力信号の論理積
を出力する第1ゲートと,前記第1および第2フリップ
フロップの出力信号の論理和を出力する第2ゲートと,
前記第1および第2ゲートの出力を切り換えて同期信号
を出力するセレクタと,前記第1ロック信号をクロック
入力とし前記セレクタの出力信号をデータ入力とする第
3フリップフロップとを有し、前記第3フリップフロッ
プの出力により前記セレクタを制御する。
SUMMARY OF THE INVENTION The digital signal synchronizing circuit of the present invention is a half of the first clock signal to be synchronized.
And a third clock signal which is an inverted signal of the second clock signal, wherein the second clock signal is a clock input and the asynchronous signal is a data input. A first flip-flop, a second flip-flop that receives the third clock signal as a clock input and the asynchronous signal as a data input, and a first gate that outputs a logical product of the output signals of the first and second flip-flops A second gate for outputting a logical sum of the output signals of the first and second flip-flops,
A selector for switching the outputs of the first and second gates to output a synchronizing signal; and a third flip-flop for receiving the first lock signal as a clock input and the output signal of the selector as a data input, The output of the three flip-flops controls the selector.

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の一実施例の回路図である。
同図において、1は第1クロック信号であり、非同期信
号0を同期させるターゲットクロックである。2は第1
クロック信号1の2分の1の周波数をもつ第2クロック
信号であり、3は第2クロック信号2の反転信号である
第3クロック信号である。フリップフロップ11は第2
クロック信号2をクロック入力とし非同期信号0をデー
タ入力として出力信号4を出力する。フリップフロップ
12は第3クロック信号3をクロック入力とし非同期信
号0をデータ入力として出力信号5を出力する。ゲート
13は上記の出力信号4および5の論理積6を、ゲート
14は上記の出力信号4および5の論理和7を出力す
る。セレクタ15は論理積6および論理和7を切り換え
て目的の同期信号8を出力する。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a first clock signal, which is a target clock for synchronizing the asynchronous signal 0. 2 is the first
The second clock signal has a frequency that is half that of the clock signal 1, and the third clock signal 3 is an inverted signal of the second clock signal 2. The flip-flop 11 is the second
The clock signal 2 is used as a clock input, the asynchronous signal 0 is used as a data input, and the output signal 4 is output. The flip-flop 12 outputs the output signal 5 with the third clock signal 3 as a clock input and the asynchronous signal 0 as a data input. The gate 13 outputs a logical product 6 of the output signals 4 and 5, and the gate 14 outputs a logical sum 7 of the output signals 4 and 5. The selector 15 switches between the logical product 6 and the logical sum 7 and outputs the target synchronization signal 8.

【0012】フリップフロップ1は同期信号8をデータ
入力,第1クロック信号1をクロック入力とし、出力信
号9を送出してセレクタ15を制御する。セクタ15
は、出力信号9が「0」の時は論理積6を、出力信号9
が「1」の時は論理和7を選択する。
The flip-flop 1 receives the synchronizing signal 8 as a data input and the first clock signal 1 as a clock input, and outputs an output signal 9 to control the selector 15. Sector 15
Is a logical product 6 when the output signal 9 is “0”, and the output signal 9
When is "1", logical sum 7 is selected.

【0013】図2は上記のディジタル信号同期化回路に
おいて、非同期信号0がデータ入力変化可能期間に変化
した時のタイムチャートである。同図において非同期信
号0と同期信号8との遅延はT(D)=2×T(CLK
1)である。
FIG. 2 is a time chart when the asynchronous signal 0 changes in the data input changeable period in the above digital signal synchronizing circuit. In the figure, the delay between the asynchronous signal 0 and the synchronous signal 8 is T (D) = 2 × T (CLK
1).

【0014】図3は非同期信号0がフリップフロップ1
1のデータ入力変化禁止期間に変化した場合のタイムチ
ャートである。同図において、斜線部はメタステーブル
状態,メッシュ部はメタステーブル状態の信号を入力に
した出力信号である。
In FIG. 3, the asynchronous signal 0 is the flip-flop 1
7 is a time chart when the data input change prohibition period of No. 1 is changed. In the figure, the shaded area is a metastable state, and the mesh area is an output signal to which a metastable signal is input.

【0015】FF11がメタステーブル状態になるよう
に入力が変化する場合、FF12にとってはデータ入力
変化可能期間になるから、FF12の出力はメタステー
ブル状態にならない。従って、ゲート13の出力6の立
上り前後,ゲート14の出力7の立下り前後の期間は通
常の遅延によって信号が変化する。
When the input changes so that the FF 11 is in the metastable state, the output of the FF 12 is not in the metastable state because the FF 12 is in the data input changeable period. Therefore, during the period before and after the rise of the output 6 of the gate 13 and before and after the fall of the output 7 of the gate 14, the signal changes due to a normal delay.

【0016】FF16の出力9が「0」の時は出力6
を,「1」の時は出力7を選択するようにセレクタ15
が制御されるので、セレクタ15の出力8にはメタステ
ーブル状態は影響しない。したがってクロック信号1か
らゲート13または14とセレクタ15の遅延分だけ遅
れた同期信号が出力される。すなわち、非同期信号0と
同期信号8との遅延はT(D)≦2×T(CLK1)と
なる。
When the output 9 of the FF 16 is "0", the output 6
Selector 15 selects output 7 when "1".
Is controlled, the metastable state does not influence the output 8 of the selector 15. Therefore, the synchronizing signal delayed from the clock signal 1 by the delay of the gate 13 or 14 and the selector 15 is output. That is, the delay between the asynchronous signal 0 and the synchronous signal 8 is T (D) ≦ 2 × T (CLK1).

【0017】同期信号8がメタステーブル状態の影響を
うけないためには、クロック信号2およびクロック信号
3の周波数がある限度以下でなければならないが、この
限度は従来の第3の方法(図5,図6参照)におけるク
ロック202の限度と同程度である。しかし非同期信号
と同期信号の遅れはT(D)=4×T(CLK1)とな
るので、本発明の同期信号の方が追随性がよい。
In order that the synchronization signal 8 is not affected by the metastable state, the frequencies of the clock signal 2 and the clock signal 3 must be below a certain limit, which is the third conventional method (FIG. 5). , The limit of the clock 202 in FIG. 6). However, since the delay between the asynchronous signal and the synchronizing signal is T (D) = 4 × T (CLK1), the synchronizing signal of the present invention has better followability.

【0018】非同期信号0がフリップフロップ12のデ
ータ入力変化禁止期間に変化した場合も同様である。
The same applies when the asynchronous signal 0 changes during the data input change prohibition period of the flip-flop 12.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、同期させ
るクロック信号の2分の1の周波数をもつ互いに逆相の
第2,第3のクロック信号をクロック入力とする2つの
フリップフロップで非同期信号を並列に受けとり、後の
回路で制御することにより、より高い周波数に同期した
追随性のよい同期信号を生成できる効果がある。
As described above, according to the present invention, two flip-flops, which have as their clock inputs the opposite second and third clock signals having a frequency half that of the clock signals to be synchronized, are asynchronous. By receiving the signals in parallel and controlling them in the subsequent circuit, there is an effect that it is possible to generate a synchronization signal that is synchronized with a higher frequency and has good tracking characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】動作の例を示す波形図。FIG. 2 is a waveform chart showing an example of operation.

【図3】動作の他の例を示す波形図。FIG. 3 is a waveform chart showing another example of the operation.

【図4】従来の例を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example.

【図5】従来の他の例を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing another conventional example.

【図6】従来例の動作を示す波形図。FIG. 6 is a waveform chart showing the operation of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12,16 フリップフロップ 13,14 ゲート 15 セレクタ 11, 12, 16 Flip-flop 13, 14 Gate 15 Selector

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同期させる第1クロック信号の2分の1
の周波数で動作する同期化用の第2クロック信号と,前
記第2クロック信号の反転信号である第3クロック信号
とを具備し、前記第2クロック信号をクロック入力とし
非同期信号をデータ入力とする第1フリップフロップ
と,前記第3クロック信号をクロック入力とし前記非同
期信号をデータ入力とする第2フリップフロップと,前
記第1および第2フリップフロップの出力信号の論理積
を出力する第1ゲートと,前記第1および第2フリップ
フロップの出力信号の論理和を出力する第2ゲートと,
前記第1および第2ゲートの出力を切り換えて同期信号
を出力するセレクタと,前記第1ロック信号をクロック
入力とし前記セレクタの出力信号をデータ入力とする第
3フリップフロップとを有し、前記第3フリップフロッ
プの出力により前記セレクタを制御することを特徴とす
るディジタル信号同期化回路。
1. Half of the first clock signal to be synchronized
And a third clock signal which is an inverted signal of the second clock signal, wherein the second clock signal is a clock input and the asynchronous signal is a data input. A first flip-flop, a second flip-flop that receives the third clock signal as a clock input and the asynchronous signal as a data input, and a first gate that outputs a logical product of the output signals of the first and second flip-flops A second gate for outputting a logical sum of the output signals of the first and second flip-flops,
A selector for switching the outputs of the first and second gates to output a synchronizing signal; and a third flip-flop for receiving the first lock signal as a clock input and the output signal of the selector as a data input, A digital signal synchronizing circuit characterized in that the selector is controlled by the output of three flip-flops.
JP4055892A 1992-03-16 1992-03-16 Digital signal synchronizing circuit Withdrawn JPH05257566A (en)

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Effective date: 19990518