JPH0614016A - タイミング抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各部をディジタル化して外部環境の影響を防止
すると共に、構成を簡単にしてコストダウンを図る。 【構成】受信データＳのタイミングは位相比較回路１２
に供給され、ここで１６分周カウンタ１６から供給され
たクロックパルスＱＤと比較され、その結果が位相調整
回路１７に供給される。基準クロックパルスＫ２すなわ
ちクロックパルスＱＤのタイミングが進んでいる場合
は、カウントストップ信号ＥＰがカウンタ１６に供給さ
れ、これでクロックパルスＱＤの位相が所定量だけ遅れ
る。基準クロックパルスＫ２のタイミングが遅れている
場合は、反転信号Ｈがセレクタ１５に供給され、クロッ
クパルスＱＤの基準となるクロックパルスＫ４のカウン
トが早くなる。これによってクロックパルスＱＤの位相
が早くなる。各部がディジタル回路で構成されており、
外部の影響を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データの伝送装置に適
用して好適なタイミング抽出装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】例えばデータの受信装置においては、受
信したデータのタイミングに合わせて各部を作動させる
ことにより、受信データを正確に処理することが可能に
なる。言い換えれば、各部が受信データのタイミングと
は無関係に作動すると、送信側で送信したデータとは違
ったデータになってしまうことになる。

【０００３】そのため、データの受信装置には、図４に
示すようなタイミング抽出装置が設けられているのが普
通である。このタイミング抽出装置は受信データＳのタ
イミングを検出し、このタイミングに対応する基準クロ
ックパルスＫ２を生成してこれを各部に供給するように
なっている。この基準クロックパルスＫ２に同期して各
部が動作することによって、受信データＳが正確に処理
される。なお、受信データＳはタイミング成分を含むも
ので、次に説明するようなＣＭＩ（Coded MarkInversio
n）符号やＤＭＩ（Different Mark Inversion）符号な
どが用いられる。

【０００４】ここで、ＣＭＩ符号及びＤＭＩ符号につい
て説明する。いま、図５（ａ）に示すように周波数ｆ０
のクロックに同期して、同図（ｂ）に示すようなＮＲＺ
方式のオジリジナルデータがある場合、これをＣＭＩ符
号に変換すると同図（ｄ）に示すようなデータとなる。
すなわちＣＭＩ符号においては、クロック周波数は同図
（ｃ）に示すように２ｆ０となり、オリジナルデータが
「０」のときはこれを「０１」に変換し、オリジナルデ
ータが「１」のときはこれを「００」と「１１」に交互
に変換するものである。

【０００５】同図（ｅ）はＤＭＩ符号を示す。このＤＭ
Ｉ符号のクロック周波数もＣＭＩ符号と同様に２ｆ０で
ある。そして、オリジナルデータが「０」でこれがデー
タ「１」の前後にあるときは「０１」もしくは「１０」
に交互に変換し、オリジナルデータに「０」が連続する
場合は「０１」もしくは「１０」を連続する。さらにオ
リジナルデータが「１」のときはこれを「００」と「１
１」に交互に変換するものである。ＣＭＩ符号およびＤ
ＭＩ符号では、オリジナルデータに「０」又は「１」が
連続する場合でも、タイミング情報を保持することが可
能になる。

【０００６】さて、図４に示すタイミング抽出装置にタ
イミング成分を有する受信データＳ（図６（ａ））が入
力すると、これがモノマルチ１に供給される。モノマル
チ１は受信データＳの両側のエッジ（立ち上がり及び立
ち下がり）でトリガされ、ここから受信データＳの２倍
の周波数成分を持つクロックパルスＫ１（図６（ｂ））
が出力される。

【０００７】このクロックパルスＫ１のタイミングでタ
ンク回路２が共振し、これによって正弦波の信号（図６
（ｃ））が発生する。タンク回路２としては、水晶振動
子やＬＣ回路などが用いられる。タンク回路２の出力は
コンパレータ３に供給され、ここで基準クロックパルス
Ｋ２（図６（ｄ））に変換されて各部に供給される。

【０００８】このようにして生成された基準クロックパ
ルスＫ２が受信データＳのタイミングと合わないとき、
すなわち受信データＳが正常に処理されないときは、モ
ノマルチ１から出力されるクロックパルスＫ１のパルス
幅ｂを調整して両者のタイミングを合わせるのが普通で
ある。

【０００９】例えば、基準クロックパルスＫ２のタイミ
ングが受信データＳより遅れている場合は、モノマルチ
１から出力されるクロックパルスＫ１のパルス幅ｂを小
さくする。これでタンク回路２の出力信号の位相が早く
なり、これによって基準クロックパルスＫ２の位相が早
くなるので、受信データＳのタイミングに合わせること
が可能になる。逆に、基準クロックパルスＫ２のタイミ
ングが受信データＳより早い場合は、モノマルチ１の出
力信号のパルス幅ｂを大きくすればよい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のタイミング抽出
装置では、アナログ回路が用いられているのでノイズや
温度の影響を受けやすく、また、回路規模が大きくなる
という問題がある。さらにタンク回路２に水晶振動子を
用いた場合は、周波数精度は良いが高価になるという問
題があり、ＬＣ回路を用いた場合は周波数精度が悪くな
るという問題がある。

【００１１】そこでこの発明は、上述したような課題を
解決したものであって、ディジタル回路だけで簡単に構
成可能であり、外部環境の影響を防止可能なタイミング
抽出装置を提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め本発明においては、入力データのタイミングを検出す
るタイミング検出手段と、このタイミングに対応する基
準クロックパルスの発生手段と、入力データと基準クロ
ックパルスの位相を比較する位相比較手段と、位相比較
手段の比較結果に基づいて、基準クロックパルスの位相
を調整する位相調整手段を備えたことを特徴とするもの
である。

【００１３】

【作用】図１において、入力した受信データＳ（Ｓ１，
Ｓ２）（図２）は位相比較回路１２に供給される。一方
クロックジェネレータ１３で生成されたクロックパルス
Ｋ３が排他的論理和回路１４Ａ，１４Ｂに供給され、こ
こで互いに位相が０．５クロックだけずれているマスタ
ークロックパルスＭＣＬＫ（Ａ）と反転マスタークロッ
クパルスＭＣＬＫ（Ｂ）が発生し、これがセレクタ１５
に供給される。

【００１４】セレクタ１５では最初マスタークロックパ
ルスＭＣＬＫ（Ａ）が選択され、クロックパルスＫ４と
して１６分周カウンタ１６に供給される。そして、０〜
１５クロックまでカウントされる。これを基にして、順
次周期を２倍にしたクロックパルスＱＡ〜ＱＤが生成さ
れ、これが位相比較回路１２に供給される。クロックパ
ルスＱＤが基準クロックパルスＫ２として用いられる。

【００１５】位相比較回路１２では、クロックパルスＱ
Ａ〜ＱＤに基づいて位相ずれ量判定区分−Ｄ〜＋Ｄが設
定され、受信データＳ（Ｓ１，Ｓ２）の立ち上がりがど
の区分にあるかが検出される。そして、検出された区分
（Ａ〜Ｄ）とその符号（＋か−）が位相調整回路１７に
供給され、ここで、図３に示すような区分に対応して設
定された調整量分だけ調整される。すなわち、符号が
「−」の場合は反転信号Ｈが発生しこれがセレクタ１５
に供給される。また、符号が「＋」の場合はカウンタス
トップ信号ＥＰが発生し、これが１６分周カウンタ１６
に供給される。

【００１６】セレクタ１５に反転信号Ｈが１回入力され
ると、クロックパルスＫ４のカウントが０．５クロック
分だけ早くなり、これによって基準クロックパルスＫ２
の位相が０．５クロック分だけ早くなる。同様に反転信
号が２回入力されると、基準クロックパルスＫ２が１ク
ロック分だけ早くなる。

【００１７】また、１６分周カウンタ１６にカウントス
トップ信号ＥＰが１回入力すると、クロックパルスＫ４
のカウントが１クロック分だけ停止される。これによっ
て、基準クロックパルスＫ２が１クロック分だけ遅くな
る。このような調整処理を繰り返して行なうことによ
り、基準クロックパルスＫ２のタイミングを受信データ
Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）に合わせることが可能になる。

【００１８】

【実施例】続いて、本発明に係るタイミング抽出装置の
一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明によるタイミング抽出装置の
構成を示し、図２は各信号のタイミングを示す。図１に
おいて、タイミング成分を有するＤＭＩ符号やＣＭＩ符
号などの受信データＳ１（図２（ｈ））もしくは受信デ
ータＳ２（図２（ｋ））は位相比較回路１２に入力さ
れ、ここで例えば受信データＳ１，Ｓ２の立ち上がりを
検出することによって、タイミングが検出される。

【００２０】一方受信データＳ１，Ｓ２のタイミングに
対応する基準クロックパルスＫ２（図２（ｆ））が次の
ような手順で生成される。すなわち、クロックジェネレ
ータ１３でクロックパルスＫ３が発生し、これが排他的
論理和回路１４Ａ，１４Ｂに入力される。一方の排他的
論理和回路１４Ａには電源ＶＣＣから「ハイ」の信号が
入力され、これによって、クロックパルスＫ３と逆位相
のマスタークロックパルスＭＣＬＫ（Ａ）（図２
（ａ））が生成される。

【００２１】もう一方の排他的論理和回路１４Ｂにはア
ースすなわち「ロー」の信号が入力され、これによっ
て、クロックパルスＫ３と同一位相の反転マスタークロ
ックパルスＭＣＬＫ（Ｂ）（図２（ｂ））が生成され
る。つまり、マスタークロックパルスＭＣＬＫ（Ａ）と
反転マスタークロックパルスＭＣＬＫ（Ｂ）は、互いに
０．５クロック分だけ位相がずれている。

【００２２】マスタークロックパルスＭＣＬＫ（Ａ）お
よび反転マスタークロックパルスＭＣＬＫ（Ｂ）はセレ
クタ１５に供給され、最初はマスタークロックパルスＭ
ＣＬＫ（Ａ）が選択される。そしてセレクタ１５からク
ロックパルスＫ４として出力される。このクロックパル
スＫ４は１６分周カウンタ１６に供給され、ここで０〜
１５クロックまでカウントされる。この１６分周カウン
タ１６では、クロックパルスＫ４の周期を順次２倍にす
ることによって、クロックパルスＱＡ〜ＱＤ（図２
（ｃ）〜（ｆ））が生成される。そして、最終段のクロ
ックパルスＱＤが基準クロックパルスＫ２として用いら
れる。

【００２３】クロックパルスＱＡ〜ＱＤは位相比較回路
１２に供給され、ここで受信データＳ１，Ｓ２に対して
位相がどの程度ずれているかを判断するため、位相ずれ
量判定区分（図２（ｇ））が設定される。本例では、位
相ずれ量判定区分として、区分−Ｄから区分＋Ｄまで合
計７区分が設定されている。

【００２４】すなわち、区分−ＤはクロックパルスＫ４
の第０〜第１クロック、区分−Ｃは第２〜第４クロッ
ク、区分−Ｂは第５〜第６クロック、区分Ａは第７〜第
８クロックというように設定されている。ここで、符号
が「−」（マイナス）の場合は基準クロックパルスＫ２
が受信データＳより遅れていることを表し、符号が
「＋」（プラス）の場合は基準クロックパルスＫ２が受
信データＳより進んでいることを表している。

【００２５】このようにして検出された、位相ずれ量判
定区分（Ａ〜Ｄ）とその符号（＋か−）が位相調整回路
１７に供給され、ここで基準クロックパスルスＫ２のタ
イミングを受信データＳ１，Ｓ２と合わせるような調整
が行なわれる。ここでは、入力された区分−Ｄ〜＋Ｄに
対応させて、図３に示すような位相調整が行なわれる。

【００２６】すなわち、区分Ａが入力された場合は位相
の調整量を「０」とし、そのままの状態を維持する。区
分Ｂが入力された場合は位相の調整量を「０．５」クロ
ックとし、区分Ｃが入力された場合は位相の調整量を
「１．０」クロックとし、区分Ｄが入力されたときは位
相の調整量を「１．５」クロックとする。これらの調整
量は符号が「＋」の場合は遅らせる方向に調整され、符
号が「−」の場合は進ませる方向に調整される。

【００２７】そのため、受信データＳ１のように位相ず
れ量判定区分（−Ｂ）の符号が「−」の場合は位相調整
回路１７から反転信号Ｈが送出され、これがセレクタ１
５に供給される。そして、セレクタ１５では反転信号Ｈ
が１回入力すると、マスタークロックパルスＭＣＬＫ
（Ａ）に代えて反転マスタークロックパルスＭＣＬＫ
（Ｂ）が選択され、これがクロックパルスＫ４として出
力されるようになる。

【００２８】このときマスタークロックパルスＭＣＬＫ
（Ａ）と反転マスタークロックパルスＭＣＬＫ（Ｂ）は
０．５クロックだけ周期がずれているから、これが反転
した瞬間の１６分周カウンタ１６におけるカウントは、
図２（ｊ）に示すように０．５クロック分だけ早くな
る。さらにもう１回、すなわち合計２回反転信号Ｈが入
力すると、反転マスタークロックパルスＭＣＬＫ（Ｂ）
に代えてマスタークロックパルスＭＣＬＫ（Ａ）が選択
されて出力されるようになる。

【００２９】このときには、１６分周カウンタ１６での
カウントは１．０クロック分だけ早くなることが分か
る。同様に反転信号Ｈを３回送出すれば、クロックパル
スＫ４のカウントが１．５クロック分だけ早くなる。し
たがって、受信データＳ１に対して遅れていた基準クロ
ックパルスＫ２を所定量だけ早くすることが可能にな
る。

【００３０】これとは逆に、受信データＳ２（図２
（ｋ））のように位相ずれ量判定区分（＋Ｃ）の符号が
「＋」のとき、すなわち基準クロックパルスＫ２が受信
データＳ２より進んでいるときは、位相調整回路１７で
カウントストップ信号ＥＰ（イネーブルストップ信号、
図２（ｌ））が発生し、これが１６分周カウンタ１６に
供給される。これによって、図２（ｍ）に示すごとく１
６分周カウンタ１６のカウント動作が１クロック分だけ
停止される。したがって、基準クロックパルスＫ２が１
クロック分だけ遅れることになる。

【００３１】同様に、カウントストップ信号ＥＰが２回
入力すると、基準クロックパルスＫ２が２クロック分だ
け遅れることになる。なお、１６分周カウンタ１６での
カウントを０．５クロック分だけ停止させる場合、すな
わち基準クロックパルスＫ２を０．５クロック分だけ遅
らせる場合は、上述と同様にセレクタ１５に反転信号Ｈ
を１回入力し、カウントストップ信号ＥＰを１６分周カ
ウンタ１６に１回入力すれば良い。基準クロックパルス
Ｋ２を１．５クロック分だけ遅らせる場合は、セレクタ
１５に反転信号Ｈを３回入力すると共に、１６分周カウ
ンタ１６にカウントストップ信号ＥＰを３回入力するこ
とになる。

【００３２】このようにして、１６分周カウンタ１６で
発生する基準クロックパルスＫ２すなわちクロックパル
スＱＤの位相を調整することによって、基準クロックパ
ルスＫ２のタイミングを受信データＳ（Ｓ１，Ｓ２）に
近ずけることが可能になる。なお、本例では最大１．５
クロック分の調整なので、１回の調整で基準クロックパ
ルスＫ２と受信データＳ（Ｓ１，Ｓ２）のタイミングが
合わないときは、同様な方法で位相の調整が行なわれ
る。また、受信データＳ（Ｓ１，Ｓ２）のタイミングは
常時変化する可能性があるので、この位相調整は継続的
に行なわれる。

【００３３】このようにして生成された基準クロックパ
ルスＫ２はフリップフロップ回路１８に供給され、ここ
で基準クロックパルスＫ２のタイミングで受信データＳ
（Ｓ１，Ｓ２）が取り込まれ、これが各部に供給され
る。なお、本例では位相調整回路１７に同期保護回路１
９が接続されており、ここで受信データＳ（Ｓ１，Ｓ
２）が位相ずれ量判定区分のうち区分−Ｄと区分＋Ｄを
行き来するような場合は、基準クロックパルスＫ２と受
信データＳ（Ｓ１，Ｓ２）とのずれ量が大きく、データ
が欠損している可能性があると判断してこの回数がカウ
ントされる。

【００３４】そして、所定回数以上カウントされた場合
は、同期外れ信号が各部に供給され、これによってその
データを採用するか或いは捨てるかが判断される。この
とき、例えばアラーム２０を鳴らして警報を発生するこ
とも可能である。また、本例では基準クロックパルスＫ
２の生成手段として１６分周カウンタ１６を用いたが、
これに代えて例えば８分周カウンタや３２分周カウンタ
を用いることもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力デー
タのタイミングを検出するタイミング検出手段と、この
タイミングに対応する基準クロックパルスの発生手段
と、入力データと基準クロックパルスの位相を比較する
位相比較手段と、位相比較手段の比較結果に基づいて、
基準クロックパルスの位相を調整する位相調整手段を備
えたものである。

【００３６】したがって本発明によれば、各部をディジ
タル化することが可能であり、これによって外部環境の
影響を防止可能になる。また、各部を簡単に構成するこ
とが可能であり、これによってコストダウンを図ること
が可能になるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるタイミング抽出装置の構成図で
ある。

【図２】本発明におけるタイミング抽出装置の各信号の
タイミングを説明する説明図である。

【図３】位相ずれ量判定区分における位相調整量の一例
を説明する説明図である。

【図４】従来のタイミング抽出装置の構成図である。

【図５】ＣＭＩ符号およびＤＭＩ符号を説明する説明図
である。

【図６】従来のタイミング抽出装置における各信号のタ
イミングを説明する説明図である。

【符号の説明】

１ モノマルチ ２ タンク回路 ３ コンパレータ １２ 位相比較回路 １３ クロックジェネレータ １４Ａ，１４Ｂ 排他的論理和回路 １５ セレクタ １６ １６分周カウンタ １７ 位相調整回路 １８ フリップフロップ回路 １９ 同期保護回路 ２０ アラーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データのタイミングを検出するタイ
   ミング検出手段と、 上記タイミングに対応する基準クロックパルスの発生手
   段と、 上記入力データと上記基準クロックパルスの位相を比較
   する位相比較手段と、 上記位相比較手段の比較結果に基づいて、上記基準クロ
   ックパルスの位相を調整する位相調整手段を備えたこと
   を特徴とするタイミング抽出装置。