JPH0583006B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位相同期発振器に関し、特に定常位
相誤差異常検出回路を有する位相同期発振器に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来の定常位相誤差異常検出回路を有する位相
同期発振器は、第５図に示すように、電圧制御発
振回路３と、その出力周波数を位相比較周波数に
変換する周波数変換回路２０と、この出力信号と
基準入力信号との位相差に応じた信号を発生する
位相比較回路１と、この出力から不要な高周波成
分を除去し電圧制御発振回路３に制御信号を与え
るループフイルター２とから構成されている。こ
こで周波数変換回路２０は、電圧制御発振回路３
の公称出力周波数を、基準入力信号周波数に変換
するもので、通常、分周回路またはてい倍回路が
用いられる。従つて、電圧制御発振回路３の公称
出力周波数が基準入力周波数に等しい場合は省略
可能である。一般に、通信装置等で用いられる位
相同期発振器では、その同期状態を監視するた
め、第５図に示すように定常位相誤差検出回路３
０が付加される。第５図において、２１，２２は
時限回路であり、通常単安定マルチバイブレータ
等の公知の回路により構成される。また２３，２
４はリタイミング回路で、通常Ｄ形フリツプフロ
ツプにより実現される。時限回路２１とリタイミ
ング回路２３及び時限回路２２とリタイミング回
路２４は、それぞれ定常位相誤差が負方向に増加
した場合と正方向に増加した場合のみ有効なた
め、リタイミング回路２３，２４の出力信号はオ
ア回路２５により論理和がとられる。

第６図は、第５図に示す位相同期発振回路が正
常に動作している場合の定常位相誤差検出回路の
動作を示す波形図である。また、第７図は、第５
図の位相同期発振器が定常位相誤差異常となつた
場合の定常位相誤差検出回路の動作を示す波形図
である。ここで、f₁，f₂₀，f₂₁，f₂₂，は、それぞ
れ第５図に示した線に流れる信号である。

また、第６図において、T₁及びT₂はそれぞれ
時限回路２１および２２により決定されるタイミ
ングであり、通常、両値は等しい。位相比較回路
１に入力される２つの信号の周期をＴとすると
き、定常位相誤差異常の検出しきい値ｔは、次式
(1)、(2)に示すようになる。

ｔ＝Ｔ／２−T₁ ……(1) または、 ｔ＝Ｔ／２−T₂ ……(2) 即ち、第５図の位相同期発振回路の定常位相誤
差が上記ｔを超えた場合、定常位相誤差異常と判
断される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来の位相同期発振器
の定常位相誤差検出回路では、検出しきい値ｔは
式(1)，(2)に示す。Ｔ，T₁，T₂で決定されるが、
位相比較周期Ｔは、位相同期発振器の特性に強く
影響されるため、一般に自由度は小さい。このた
め、実質的に時限回路２１，２２により発生する
パルス幅T₁及びT₂により検出しきい値ｔが決定
される。ここで、しきい値の要求が厳しくない場
合は時限回路２１，２２は比較的簡単な単安定マ
ルチバイブレータ等により実現される。しかし、
その出力パルス幅は主に、コンデンサ、抵抗器等
のアナログ素子により決定されるため、これらの
素子の容量偏差や、温度特性、経時変化等の影響
を無視できない高精度のしきい値の設定は困難で
あるという欠点を有していた。また上記従来の定
常位相誤差検出回路では、発生し得るパルス幅の
範囲が狭く、特に微少な位相誤差の検出が要求さ
れる場合には、実現が困難であるという欠点を有
していた。また第５図に示す従来の位相同期発振
器の定常位相誤差検出回路では、基準入力信号の
位相急変のような、通常、位相同期発振器の障害
では発生し得ない瞬時的な位相誤差異常の場合に
も、これを検出してしまい、位相同期発振器の障
害による真の警報との切分けが困難となる欠点を
有していた。

本発明の目的は、このような従来回路の欠点を
除去し、簡素な回路構成により、わずかな定常位
相誤差をも検出でき、しかも、位相同期発振器の
障害によらない、瞬時的な位相誤差異常による警
報発生を容易に防止できる位相同期発振器を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の位相同期発振器は、電圧制御発振回路
と、この電圧制御発振回路の出力信号に所定の位
相変動を加えるジツタ発生回路と、このジツタ発
生回路の出力信号と基準入力信号の位相差に比例
した信号を発生する第１の位相比較回路と、この
第１の位相比較回路の出力信号から不要な高周波
成分を除去して前記電圧制御発振回路に制御電圧
を与えるループフイルターと、前記ジツタ発生回
路の出力信号と基準入力信号の位相を比較し、２
つの信号の位相の進み遅れに対応して２つの論理
レベルを発生する第２の位相比較回路と、この第
２の位相比較回路の出力信号の論理レベルがあら
かじめ定めた時間以上継続して同一論理レベルと
なつたことを検出する信号断検出回路とを有して
いる。

〔実施例〕

以下、本発明の位相同期発振器の実施例につ
き、図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明の定常位相誤差検出回路を有
する位相同期発振器の構成を示すブロツク図であ
る。また、第２図は、第１図のジツタ発生回路４
の構成を示すブロツク図である。第１図におい
て、１００は位相同期発振器に基準入力端子、２
００は基準出力端子であり、３００は位相同期発
振器の定常位相誤差異常に対する警報出力端子で
ある。

また、１は第１の位相比較回路、２はループフ
イルター、３は電圧制御発振回路、４はジツタ発
生回路、５は第２の位相比較回路、６は、第２の
位相比較回路５の出力信号の論理レベルがあらか
じめ定めた時間以上変化しない場合に、位相誤差
警報を出力する信号断検出回路である。ここで、
第２の位相比較回路５は、加えられる２つの信号
の位相差に応じて、２つの論理レベルを発生する
もので、例えば、Ｄ形フリツプフロツプ等によ
り、構成される。また、ジツタ発生回路４は、電
圧制御発振回路３の出力信号に所定のジツタを付
加するもので、種々の公知回路により構成できる
が、本実施例では電圧制御発振回路３の出力信号
の周波数を、基準入力信号の周波数に変換する周
波数変換回路（第５図に示す従来の周波数変換回
路２０に相当）と合せて、第２図に示す回路によ
り構成している。ここで、第２図のジツタ発生回
路について説明する。５００はジツタ発生回路の
入力端子、５０１は出力端子でそれぞれ第１図の
ジツタ発生回路の同番号端子に対応している。ま
た、１０はプリセツト機能付カウンタ、１２は分
周回路である。

第２図において、プリセツト機能付カウンタ１
０のQc端子より出力される出力信号は、出力端
子５０１より出力されるとともに、分周回路１２
のＴ端子に加えられている。分周回路１２は、こ
の信号を分周し、プリセツトデータとして前記の
プリセツト機能付カウンタ１０のＢ端子に与え
る。この結果、プリセツト機能付カウンタ１０の
分周比は分周回路の周期毎に周期的に変化する。
一例として第２図のプリセツト機能付カウンタ１
０に分周回路１２より加えられるプリセツト、デ
ータ“０”のとき８分周を、また、プリセツトデ
ータが“１”のとき６分周を行ない、分周回路１
２が２分周回路の場合では、プリセツト機能付カ
ウンタ１０は、８分周と、６分周を交互に行なう
ことになる。この結果、本ジツタ発生回路４は、
平均的に７分周（８分周と６分周の平均）を行な
うことになるが、出力信号の各ビツト位相は、通
常の７分周回路の出力信号に比較し、入力クロツ
ク信号周期の１／２周期に相当する時間の振幅を
有するジツタを含むことになる。

上述のジツタ発生回路４をループ内に有する第
１図の位相同期発振器の第１の位相比較回路１の
出力信号には、当然ジツタ発生位相からのジツタ
が現われるが、このような高周波数のジツタはル
ープフイルタ２により除去されるため、位相同期
発振器の動作には影響されない。

次に、第２の位相比較回路５の動作を説明す
る。第３図、第４図は、この第２の位相比較回路
５の入出力信号を示す波形図であり、第３図は本
実施例の位相同期発振器の定常位相誤差が正常な
状態にある場合を示し、第４図は同じく定常位相
誤差が異常となつた場合を示している。なお各図
中の符号f₁，f₂，f₃はそれぞれ第１図に対応して
いる。

第３図において破線で示す波形ｆは、位相同期
発振器の帰還ループ信号にジツタを含まない通常
の場合を仮想した信号（第５図に示す従来の回路
における周波数変換回路２０の出力信号f₂₀に相
当する）の波形を示している。本発明の位相同期
発振器では、帰還ループ内にジツタ発生回路４が
あるため、２つの位相比較回路１，５の一方の入
力信号f₂には常に振幅Ｊなるジツタが含まれてい
る。この信号と基準入力信号f₁との位相差をＤ形
フリツプフロツプ等で構成されかつ位相差に応じ
て２つの論理レベルを発生する第２の位相比較回
路５により検出すると、ジツタ発生回路４からの
信号f₂が基準入力信号f₁よりも遅れている場合に
は“０”、また進んでいる場合は“１”なる論理
出力が得られるため、クロツク信号状の出力信号
f₃が得られる。ここで、出力信号f₃の周期はジツ
タ発生回路４により付加されたジツタ周期に等し
いので、既知である。

次に、位相同期発振器の定常位相誤差が増大し
た場合について説明する。第４図において、
f₂′で示す波形は、正常時のジツタ発生回路４の
出力信号、即ち、第３図のf₂を示しており、現在
のジツタ発生回路４の出力信号f₂との間にＰなる
定常位相誤差が生じた場合を示している。ここ
で、定常位相誤差Ｐが次式(3)を満たすと、ジツタ
発生回路４の出力信号f₂は常に基準入力信号f₁よ
りも進んでいることになり、第２の位相比較回路
５の出力信号f₃は常に“１”となる。

｜Ｐ｜＞｜Ｊ｜ ……(3) また、ジツタ発生回路４の出力信号f₂が基準入
力信号f₁に対してＰ以上遅れた場合は上記と同様
にして、位相比較回路５の出力信号f₃は常に
“０”となる。

以上説明したように、第２の位相比較回路５の
出力信号f₃は、位相同期発振器の定常位相誤差が
あらかじめ加えたジツタ振幅以下の場合はクロツ
ク信号状の信号となるが、ジツタ振幅を超える定
常位相誤差が発生すると“１”または“０”の論
理レベルに固定される。

従つて、位相比較回路５の出力信号f₃をクロツ
ク信号を見なし、信号断検出回路６により、一定
時間以上継続して同一論理レベルが出力されたか
否かを監視すれば、位相同期発振器の定常位相誤
差が、ジツタ振幅で定めたしきい値を超えている
か否かを容易に検出することができる。

なお、基準入力信号の位相急変等の瞬時的な位
相異常は、位相同期発振器の過渡応答特性で定ま
る短い時間で解消され、定常的な位相誤差状態に
もどる。従つて、信号断検出回路６の信号断検出
時間を、位相同期発振器の過渡応答時間以上とし
ておけば、通常、位相同期発振器の障害では発生
し得ない瞬時的な位相誤差異常に対しては警報を
発生しない。

このように、本実施例の位相同期発振器では位
相誤差量のみならず、その継続時間の長短に対し
ても警報の発生を容易に制御することができる。

さらに、本実施例の位相同期発振器では、定常
位相誤差異常の検出しきい値は、デイタル論理素
子だけで発生させた帰還ループのジツタ振幅によ
つて決定されるため、素子の偏差や温度変化、経
時変化の影響がなく、上記の簡素な回路により高
精度に位相誤差検出が可能で、従来回路では極め
て困難であつた、微少な位相誤差の検出も容易で
ある。

なお、本実施例の位相同期発振器の第２の位相
比較回路５と同様の位相検出特性を、第１の位相
比較回路１に与えることが可能でこの場合、本発
明の第１、第２の位相比較回路を１つの位相比較
回路により兼用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の位相
同期発振器では、簡素な回路構成により、容易に
微少、精密な定常位相誤差を検出可能であるばか
りでなく、定常位相誤差異常の継続時間に対して
も、検出しきい値を定めることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図に示したジツタ発生回路の詳細を
示すブロツク図、第３図および第４図は第１図の
各部の動作を示す波形図、第５図は従来回路を示
すブロツク図、第６図および第７図は従来回路の
各部の動作を示す波形図である。 １，５…位相比較回路、２…ループフイルタ、
３…電圧制御発振回路、４…ジツタ発生回路、６
…信号断検出回路、１０…プリセツト機能付カウ
ンタ、１１…分周回路、２０…周波数変換回路、
２１，２２…時限回路、２３，２４…リタイミン
グ回路、２５…オア回路、３０…定常位相誤差検
出回路、１００…基準入力端子、２００…出力端
子、３００…位相誤差警報出力端子、５００…ジ
ツタ発生回路の入力端子、５０１…ジツタ発生回
路の出力端子、ｆ…ジツタを含まない仮想信号波
形、f₁…基準入力信号波形、f₂，f₂′…ジツタ発生
回路の出力信号波形、f₃…位相比較回路の出力信
号波形、f₂₀…周波数変換回路の出力信号波形、
f₂₁，f₂₂…時限回路の出力信号波形。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電圧制御発振回路と、この電圧制御発振回路
   の出力信号に所定の位相変動を加えるジツタ発生
   回路と、このジツタ発生回路の出力信号と基準入
   力信号の位相差に比例した信号を発生する第１の
   位相比較回路と、この第１の位相比較回路の出力
   信号から不要な高周波成分を除去して前記電圧制
   御発振回路に制御電圧を与えるループフイルター
   と、前記ジツタ発生回路の出力信号と基準入力信
   号の位相を比較し、２つの信号の位相の進み遅れ
   に対応して２つの論理レベルを発生する第２の位
   相比較回路と、この第２の位相比較回路の出力信
   号の論理レベルがあらかじめ定めた時間以上継続
   して同一論理レベルとなつたことを検出する信号
   断検出回路とを有することを特徴とする位相同期
   発振器。