JPH09238071A - デジタルpll回路 - Google Patents
デジタルpll回路Info
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- JPH09238071A JPH09238071A JP8067518A JP6751896A JPH09238071A JP H09238071 A JPH09238071 A JP H09238071A JP 8067518 A JP8067518 A JP 8067518A JP 6751896 A JP6751896 A JP 6751896A JP H09238071 A JPH09238071 A JP H09238071A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oscillation
- clock
- output
- input signal
- phase error
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力信号に同期した精度の高い発振出力(再
生クロック)を得ることのできるデジタルPLL回路を
提供する。 【解決手段】 発振手段5と、発振手段からの発振出力
SOSC をサンプリングクロックとして用い入力信号をデ
ジタルデータに変換する変換手段2と、変換手段により
得られたデジタルデータについて発振手段からの発振出
力に対する位相誤差情報を検出し、その位相誤差が少な
くなるように発振手段の発振出力位相を制御する発振制
御手段(3,4)によりデジタルPLL回路を構成す
る。つまり入力信号をデジタルデータに変換する変換手
段2もPLLループに含むようにする。
生クロック)を得ることのできるデジタルPLL回路を
提供する。 【解決手段】 発振手段5と、発振手段からの発振出力
SOSC をサンプリングクロックとして用い入力信号をデ
ジタルデータに変換する変換手段2と、変換手段により
得られたデジタルデータについて発振手段からの発振出
力に対する位相誤差情報を検出し、その位相誤差が少な
くなるように発振手段の発振出力位相を制御する発振制
御手段(3,4)によりデジタルPLL回路を構成す
る。つまり入力信号をデジタルデータに変換する変換手
段2もPLLループに含むようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は入力信号に同期した
発振周波数(クロック)を得ることのできるデジタル方
式のPLL(フェイズ・ロックド・ループ)回路に関す
るものである。
発振周波数(クロック)を得ることのできるデジタル方
式のPLL(フェイズ・ロックド・ループ)回路に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】例えば磁気テープや光磁気ディスクなど
の記録媒体に記録したデジタルデータを再生する場合な
どには、記録媒体から読み出した情報から再生データを
抽出するために、ビット抜き出しのための再生クロック
(いわゆるビットクロック信号)が必要とされる。この
ような、読出情報に同期したクロックを生成するために
は、一般にPLL回路が用いられる。
の記録媒体に記録したデジタルデータを再生する場合な
どには、記録媒体から読み出した情報から再生データを
抽出するために、ビット抜き出しのための再生クロック
(いわゆるビットクロック信号)が必要とされる。この
ような、読出情報に同期したクロックを生成するために
は、一般にPLL回路が用いられる。
【0003】PLL回路としては従来よりアナログ回路
として形成されることが多かったが、近年ではPLL回
路のデジタル化も進んでいる。デジタルPLL回路は、
位相誤差検出部、誤差信号のフィルタリング処理部、ク
ロック発振回路部をデジタル化することで実現される。
として形成されることが多かったが、近年ではPLL回
路のデジタル化も進んでいる。デジタルPLL回路は、
位相誤差検出部、誤差信号のフィルタリング処理部、ク
ロック発振回路部をデジタル化することで実現される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで一般にデジタ
ルPLL回路では、発生される再生クロック(発振出
力)に対し十分高い周波数のマスタークロックを用意す
る。通常、マスタークロックの周波数は再生クロックの
それに対して数倍から数10倍が必要である。そして、
アナログ入力信号に対してマスタークロックを用いてサ
ンプリングを行ない、デジタルデータとし、これを位相
誤差検出部に供給して、演算により入力信号のエッジの
位置やその位相誤差を計算する。そしてその位相誤差に
基づいてクロック発振回路部の発振周波数を制御するこ
とになる。クロック発振回路部では例えばマスタークロ
ックを適宜分周して所要の周波数の再生クロックを得
る。
ルPLL回路では、発生される再生クロック(発振出
力)に対し十分高い周波数のマスタークロックを用意す
る。通常、マスタークロックの周波数は再生クロックの
それに対して数倍から数10倍が必要である。そして、
アナログ入力信号に対してマスタークロックを用いてサ
ンプリングを行ない、デジタルデータとし、これを位相
誤差検出部に供給して、演算により入力信号のエッジの
位置やその位相誤差を計算する。そしてその位相誤差に
基づいてクロック発振回路部の発振周波数を制御するこ
とになる。クロック発振回路部では例えばマスタークロ
ックを適宜分周して所要の周波数の再生クロックを得
る。
【0005】ところがマスタークロックは、PLL回路
に入力される入力信号とは非同期のものであり、このマ
スタークロックで入力信号がサンプリングされるもので
あるため、そのサンプリング誤差は補正されないままと
なり、従って再生クロック上にはそのサンプリング誤差
は内包されたままとなってしまう。
に入力される入力信号とは非同期のものであり、このマ
スタークロックで入力信号がサンプリングされるもので
あるため、そのサンプリング誤差は補正されないままと
なり、従って再生クロック上にはそのサンプリング誤差
は内包されたままとなってしまう。
【0006】図6(a)は従来のデジタルPLL回路の
例を示しており、入力信号はフリップフロップ25にお
いてマスタークロックMCKに基づいてラッチされ、例
えば『1』『0』のデジタルデータとしてデジタルPL
L回路20における位相誤差検出部21に供給される。
位相誤差検出部21では発振器23から出力される再生
クロックSOSC と入力信号についての位相誤差情報を検
出し、ローパスフィルタ23を介して発振器23に供給
する。発振器23では供給された位相誤差情報に応じて
マスタークロックMCKの分周が行なわれることで、出
力される再生クロックSOSC の周波数が可変制御され
る。
例を示しており、入力信号はフリップフロップ25にお
いてマスタークロックMCKに基づいてラッチされ、例
えば『1』『0』のデジタルデータとしてデジタルPL
L回路20における位相誤差検出部21に供給される。
位相誤差検出部21では発振器23から出力される再生
クロックSOSC と入力信号についての位相誤差情報を検
出し、ローパスフィルタ23を介して発振器23に供給
する。発振器23では供給された位相誤差情報に応じて
マスタークロックMCKの分周が行なわれることで、出
力される再生クロックSOSC の周波数が可変制御され
る。
【0007】なお再生クロックSOSC は周期測定部24
にも供給されるが、例えば周期測定部24は発振器23
における基準発振周波数を設定したり、基準チャネルク
ロックに基づいて再生クロックSOSC の周期を測定し、
ロック外れなどに応じて基準発振周波数の変更などの処
理を行なう。
にも供給されるが、例えば周期測定部24は発振器23
における基準発振周波数を設定したり、基準チャネルク
ロックに基づいて再生クロックSOSC の周期を測定し、
ロック外れなどに応じて基準発振周波数の変更などの処
理を行なう。
【0008】また、図6(b)の例は、フリップフロッ
プ25に代えて例えば入力信号に対して8ビット量子化
を行なうA/D変換器26が採用されている例である。
デジタルPLL回路20内の構成は図6(a)と同様で
ある。
プ25に代えて例えば入力信号に対して8ビット量子化
を行なうA/D変換器26が採用されている例である。
デジタルPLL回路20内の構成は図6(a)と同様で
ある。
【0009】例えば図6(a)のような構成において、
上述したサンプリング誤差について図7で説明する。図
7(a)のような入力信号に対して、フリップフロップ
25で図7(d)のマスタークロックMCKでサンプリ
ングを行なうと、位相誤差検出部21に供給される入力
信号は図7(b)のようになる。再生クロックSOSC が
図7(e)のようであるとすると、図中PEとして示す
ように位相誤差が検出され、この場合再生クロックS
OSC の位相が入力信号に対して進んでいるため、図から
わかるように再生クロックSOSC の位相が遅れるように
制御が行なわれることになる。
上述したサンプリング誤差について図7で説明する。図
7(a)のような入力信号に対して、フリップフロップ
25で図7(d)のマスタークロックMCKでサンプリ
ングを行なうと、位相誤差検出部21に供給される入力
信号は図7(b)のようになる。再生クロックSOSC が
図7(e)のようであるとすると、図中PEとして示す
ように位相誤差が検出され、この場合再生クロックS
OSC の位相が入力信号に対して進んでいるため、図から
わかるように再生クロックSOSC の位相が遅れるように
制御が行なわれることになる。
【0010】ここで、図7(a)(b)の入力信号とサ
ンプリングデータを比較してわかるように、サンプリン
グデータではマスタークロックMCKの周期内のどの時
点で入力信号の反転があったかの情報が失われてしまっ
ている。すなわち、サンプリング誤差のない理想的なサ
ンプリングデータとしては図7(c)のようなものが望
ましく、これは入力信号の反転タイミングが誤差なくあ
らわれているものであるが、マスタークロックMCKに
よるサンプリングのため、サンプリングデータは図7
(b)のようにならざるをえず、即ち図中a,b,c,
dとして示すようなサンプリング誤差が発生する。つま
り入力信号の実際の反転タイミングと、サンプリングデ
ータの反転タイミング(エッジ)との間の誤差のことで
ある。
ンプリングデータを比較してわかるように、サンプリン
グデータではマスタークロックMCKの周期内のどの時
点で入力信号の反転があったかの情報が失われてしまっ
ている。すなわち、サンプリング誤差のない理想的なサ
ンプリングデータとしては図7(c)のようなものが望
ましく、これは入力信号の反転タイミングが誤差なくあ
らわれているものであるが、マスタークロックMCKに
よるサンプリングのため、サンプリングデータは図7
(b)のようにならざるをえず、即ち図中a,b,c,
dとして示すようなサンプリング誤差が発生する。つま
り入力信号の実際の反転タイミングと、サンプリングデ
ータの反転タイミング(エッジ)との間の誤差のことで
ある。
【0011】このようなサンプリング誤差により、再生
クロックSOSC を入力信号に対して精度よく同期したも
のとすることができない。またサンプリング誤差を小さ
くするためには、サンプリングクロックの周波数を高く
することが考えられるが、マスタークロックとして利用
できる周波数も限界があり、好適な手段とはいえない。
クロックSOSC を入力信号に対して精度よく同期したも
のとすることができない。またサンプリング誤差を小さ
くするためには、サンプリングクロックの周波数を高く
することが考えられるが、マスタークロックとして利用
できる周波数も限界があり、好適な手段とはいえない。
【0012】図6(b)のようにA/D変換器26を用
いた場合は、前後のサンプル点の値から、入力信号の反
転タイミングを補間計算等で求めることができるが、こ
の場合も入力信号とは非同期のマスタークロックによる
サンプリングデータに基づく演算のため、精度のよい補
間を行なうには膨大な演算量が必要となり、これにより
回路規模の大型化や演算時間の長時間化が発生する。そ
して実用上可能な回路規模や演算時間を考慮すると、サ
ンプリング誤差を解消することはできない。
いた場合は、前後のサンプル点の値から、入力信号の反
転タイミングを補間計算等で求めることができるが、こ
の場合も入力信号とは非同期のマスタークロックによる
サンプリングデータに基づく演算のため、精度のよい補
間を行なうには膨大な演算量が必要となり、これにより
回路規模の大型化や演算時間の長時間化が発生する。そ
して実用上可能な回路規模や演算時間を考慮すると、サ
ンプリング誤差を解消することはできない。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
に鑑みて、入力信号に同期した精度の高い発振出力(再
生クロック)を得ることのできるデジタルPLL回路を
提供することを目的とする。
に鑑みて、入力信号に同期した精度の高い発振出力(再
生クロック)を得ることのできるデジタルPLL回路を
提供することを目的とする。
【0014】このため、発振手段と、発振手段からの発
振出力をサンプリングクロックとして用い入力信号をデ
ジタルデータに変換する変換手段と、変換手段により得
られたデジタルデータについて発振手段からの発振出力
に対する位相誤差情報を検出し、その位相誤差が少なく
なるように発振手段の発振出力位相を制御する発振制御
手段によりデジタルPLL回路を構成する。
振出力をサンプリングクロックとして用い入力信号をデ
ジタルデータに変換する変換手段と、変換手段により得
られたデジタルデータについて発振手段からの発振出力
に対する位相誤差情報を検出し、その位相誤差が少なく
なるように発振手段の発振出力位相を制御する発振制御
手段によりデジタルPLL回路を構成する。
【0015】即ち、入力信号をデジタルデータに変換す
る変換手段もPLLループに含むようにし、発振手段の
発振出力により入力信号をサンプリングする。発振出力
は入力信号に対して同期させるように制御される、即ち
入力信号と発振出力の位相誤差をゼロに近づけようとす
るものであるため、発振手段の発振出力により入力信号
をサンプリングする場合、サンプリング時に発生する位
相誤差そのものもゼロに近づけるように機能することに
なる。
る変換手段もPLLループに含むようにし、発振手段の
発振出力により入力信号をサンプリングする。発振出力
は入力信号に対して同期させるように制御される、即ち
入力信号と発振出力の位相誤差をゼロに近づけようとす
るものであるため、発振手段の発振出力により入力信号
をサンプリングする場合、サンプリング時に発生する位
相誤差そのものもゼロに近づけるように機能することに
なる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図4により本発明の
実施の形態となるデジタルPLL回路例を説明する。図
1は本例のデジタルPLL回路のブロック図を示してい
る。このデジタルPLL回路はA/D変換器2、位相誤
差検出部3、ローパスフィルタ4、発振器5、周期測定
部7を有している。
実施の形態となるデジタルPLL回路例を説明する。図
1は本例のデジタルPLL回路のブロック図を示してい
る。このデジタルPLL回路はA/D変換器2、位相誤
差検出部3、ローパスフィルタ4、発振器5、周期測定
部7を有している。
【0017】発振器5としては、アナログ発振回路を用
いるようにしてもよいが、本例の場合、この発振器5と
しては発振周波数を可変としたリングオシレータを用い
ている。本例のデジタルPLL回路全体の説明に先立
ち、発振器5とされるリングオシレータについて図3〜
図5で説明しておく。
いるようにしてもよいが、本例の場合、この発振器5と
しては発振周波数を可変としたリングオシレータを用い
ている。本例のデジタルPLL回路全体の説明に先立
ち、発振器5とされるリングオシレータについて図3〜
図5で説明しておく。
【0018】まず図3によりリングオシレータの原理を
説明する。リングオシレータは基本的には奇数個のイン
バータがリング状に直列接続されて形成される。図3は
5個のインバータIV1〜IV5が直列接続されてルー
プが形成されているリングオシレータの例を示してい
る。既知のとおりインバータは入出力が異なる論理状態
(例えば入力が『H』で出力が『L』)で安定となる
が、図3のように奇数個のインバータが直列にループ接
続された場合は、常にどこかのインバータで入出力が同
じ論理状態とならざるを得ない。このような状態を本明
細書では矛盾状態とよぶこととする。
説明する。リングオシレータは基本的には奇数個のイン
バータがリング状に直列接続されて形成される。図3は
5個のインバータIV1〜IV5が直列接続されてルー
プが形成されているリングオシレータの例を示してい
る。既知のとおりインバータは入出力が異なる論理状態
(例えば入力が『H』で出力が『L』)で安定となる
が、図3のように奇数個のインバータが直列にループ接
続された場合は、常にどこかのインバータで入出力が同
じ論理状態とならざるを得ない。このような状態を本明
細書では矛盾状態とよぶこととする。
【0019】あるインバータが矛盾状態となると、その
インバータは出力される論理状態を反転させることで安
定となるが、これによって同時に、次に接続されたイン
バータが矛盾状態となる。リングオシレータとは、この
動作により矛盾状態が順次推移していくことで、確実に
発振が約束された回路である。その発振周期は、1つの
インバータの入力変化から出力変化までの時間遅延をτ
inv とすると、N段(図3の例は5段)のリングオシレ
ータによる発振周期は2Nτinv となる。ただし、簡単
のため、インバータの出力が『H』→『L』となるとき
の遅延時間とインバータの出力が『L』→『H』となる
ときの遅延時間は同じτinv となるとしている。
インバータは出力される論理状態を反転させることで安
定となるが、これによって同時に、次に接続されたイン
バータが矛盾状態となる。リングオシレータとは、この
動作により矛盾状態が順次推移していくことで、確実に
発振が約束された回路である。その発振周期は、1つの
インバータの入力変化から出力変化までの時間遅延をτ
inv とすると、N段(図3の例は5段)のリングオシレ
ータによる発振周期は2Nτinv となる。ただし、簡単
のため、インバータの出力が『H』→『L』となるとき
の遅延時間とインバータの出力が『L』→『H』となる
ときの遅延時間は同じτinv となるとしている。
【0020】図3(a)での各インバータIV1〜IV
5についての入出力〜の論理状態は図3(b)に示
される。まずインバータIV1に着目すると、インバー
タIV1の入力が『L』となっている時点ではインバ
ータIV1の出力は『H』であり安定しているが、入
力が『H』となることでインバータIV1が矛盾状態
となる。
5についての入出力〜の論理状態は図3(b)に示
される。まずインバータIV1に着目すると、インバー
タIV1の入力が『L』となっている時点ではインバ
ータIV1の出力は『H』であり安定しているが、入
力が『H』となることでインバータIV1が矛盾状態
となる。
【0021】この矛盾状態はインバータIV1の出力
が『L』となることで解消されるが、この反転のための
遅延時間が図3(b)に示すτinv となる。インバータ
IV1の出力(=インバータIV2の入力)が
『L』となることでつづいてインバータIV2が矛盾状
態となるが、τinv 後にインバータIV2の出力が反
転され、インバータIV2が安定する。そしてインバー
タIV3が矛盾状態となる。
が『L』となることで解消されるが、この反転のための
遅延時間が図3(b)に示すτinv となる。インバータ
IV1の出力(=インバータIV2の入力)が
『L』となることでつづいてインバータIV2が矛盾状
態となるが、τinv 後にインバータIV2の出力が反
転され、インバータIV2が安定する。そしてインバー
タIV3が矛盾状態となる。
【0022】つまり〜の各点での論理状態は、矛盾
状態の伝ぱんが一巡した時点で変化することになり、従
って『H』又は『L』が継続する幅(時間)は、図3の
ように5段のインバータIV1〜IV5による回路では
5τinv となる。例えばの点から信号を取り出すと、
図3(b)のの信号が得られ、つまり2×5τinv の
周期の信号(クロック)を得ることができる。
状態の伝ぱんが一巡した時点で変化することになり、従
って『H』又は『L』が継続する幅(時間)は、図3の
ように5段のインバータIV1〜IV5による回路では
5τinv となる。例えばの点から信号を取り出すと、
図3(b)のの信号が得られ、つまり2×5τinv の
周期の信号(クロック)を得ることができる。
【0023】このようなリングオシレータにおいて、ル
ープに含まれるインバータの段数を変化させるようにす
れば、可変周波数発生器を実現することができる。図4
は可変発振周波数リングオシレータのブロック図であ
る。このリングオシレータでは127個のインバータI
V1〜IV127が直列接続されている。なお説明上、
インバータIV2,IV3をインバータグループGP
2、インバータIV4,IV5をインバータグループG
P3・・・・・ インバータIV126,IV127をインバ
ータグループGP64と呼ぶこととする。各インバータ
IV1〜IV127の入力変化から出力変化までの時間
遅延は1/2τinv とし、従って各インバータグループ
GP2〜GP64に付いてみると、2つのインバータの
論理反転が行なわれる時の遅延時間はτinv となる。ま
た、インバータIV1の前段にバッファ部13が接続さ
れているとしたときに、バッファ部13とインバータI
V1における遅延時間をτbiasとする。
ープに含まれるインバータの段数を変化させるようにす
れば、可変周波数発生器を実現することができる。図4
は可変発振周波数リングオシレータのブロック図であ
る。このリングオシレータでは127個のインバータI
V1〜IV127が直列接続されている。なお説明上、
インバータIV2,IV3をインバータグループGP
2、インバータIV4,IV5をインバータグループG
P3・・・・・ インバータIV126,IV127をインバ
ータグループGP64と呼ぶこととする。各インバータ
IV1〜IV127の入力変化から出力変化までの時間
遅延は1/2τinv とし、従って各インバータグループ
GP2〜GP64に付いてみると、2つのインバータの
論理反転が行なわれる時の遅延時間はτinv となる。ま
た、インバータIV1の前段にバッファ部13が接続さ
れているとしたときに、バッファ部13とインバータI
V1における遅延時間をτbiasとする。
【0024】インバータIV1及び各インバータグルー
プGP2〜GP64の出力点は、それぞれセレクタ11
の各端子L1〜L64に接続されている。セレクタ11
は、セレクタ制御部12からの制御に基づいて、端子L
1〜L64の64個の選択ポイントの内の1つを選択
し、その接続された端子をバッファ部13を介してイン
バータIV1の入力としている。従って、端子L1が選
択された場合はインバータIV1のみのループが形成さ
れ、端子L2が選択された場合はインバータIV1〜I
V3による3個のインバータによるループが形成され
る。また端子L64が選択された場合は、インバータI
V1〜IV127による127個のインバータによるル
ープが形成される。
プGP2〜GP64の出力点は、それぞれセレクタ11
の各端子L1〜L64に接続されている。セレクタ11
は、セレクタ制御部12からの制御に基づいて、端子L
1〜L64の64個の選択ポイントの内の1つを選択
し、その接続された端子をバッファ部13を介してイン
バータIV1の入力としている。従って、端子L1が選
択された場合はインバータIV1のみのループが形成さ
れ、端子L2が選択された場合はインバータIV1〜I
V3による3個のインバータによるループが形成され
る。また端子L64が選択された場合は、インバータI
V1〜IV127による127個のインバータによるル
ープが形成される。
【0025】このリングオシレータにおいてインバータ
IV1の出力を端子6からリングオシレータによる発振
出力(クロック信号)SOSC として取り出すとすると、
セレクタ11の接続状態により、発振出力SOSC として
は64種類の周波数に可変することができる。発振出力
SOSC の周期は2(τbias+N・τinv )としてあらわ
される。なお、NはGP2〜GP64の63個のインバ
ータグループのうちで発振ループに含まれるインバータ
グループの数とする。図5(a)〜(e)には64種類
のうちの5種類を例示した。
IV1の出力を端子6からリングオシレータによる発振
出力(クロック信号)SOSC として取り出すとすると、
セレクタ11の接続状態により、発振出力SOSC として
は64種類の周波数に可変することができる。発振出力
SOSC の周期は2(τbias+N・τinv )としてあらわ
される。なお、NはGP2〜GP64の63個のインバ
ータグループのうちで発振ループに含まれるインバータ
グループの数とする。図5(a)〜(e)には64種類
のうちの5種類を例示した。
【0026】即ち、セレクタ11で端子L1が選択され
ているときは、インバータIV1のみによるループで発
振が発生するため、遅延時間τbiasにより、図5(a)
のように2τbiasの周期のクロック信号が発振出力S
OSC として得られる。またセレクタ11で端子L2が選
択されているときは、インバータIV1〜IV3による
ループで発振が発生するため、図5(b)のように2
(τbias+τinv )の周期のクロック信号が発振出力S
OSC として得られる。同様に、セレクタ11で端子L
3,L4‥‥L64のいずれかが選択されているとき
は、それぞれ図5(c)(d)(e)のように2(τbi
as+2τinv )、2(τbias+3τinv )‥‥2(τbi
as+63τinv )の周期のクロック信号が発振出力S
OSC として得られることになる。
ているときは、インバータIV1のみによるループで発
振が発生するため、遅延時間τbiasにより、図5(a)
のように2τbiasの周期のクロック信号が発振出力S
OSC として得られる。またセレクタ11で端子L2が選
択されているときは、インバータIV1〜IV3による
ループで発振が発生するため、図5(b)のように2
(τbias+τinv )の周期のクロック信号が発振出力S
OSC として得られる。同様に、セレクタ11で端子L
3,L4‥‥L64のいずれかが選択されているとき
は、それぞれ図5(c)(d)(e)のように2(τbi
as+2τinv )、2(τbias+3τinv )‥‥2(τbi
as+63τinv )の周期のクロック信号が発振出力S
OSC として得られることになる。
【0027】つまりこのリングオシレータでは、セレク
タ制御部12がセレクタ11における接続端子を可変制
御することで、出力されるクロック信号SOSC の周波数
を64段階に可変制御できることになる。
タ制御部12がセレクタ11における接続端子を可変制
御することで、出力されるクロック信号SOSC の周波数
を64段階に可変制御できることになる。
【0028】例えばこのようなリングオシレータを図1
のデジタルPLL回路において発振器5として採用する
場合、発振器5に対する制御入力を行なう部位、即ちA
/D変換器2、位相誤差検出部3、ローパスフィルタ
4、周期測定部7が、図4におけるセレクタ制御部12
として機能することにより、デジタルPLL回路が実現
される。
のデジタルPLL回路において発振器5として採用する
場合、発振器5に対する制御入力を行なう部位、即ちA
/D変換器2、位相誤差検出部3、ローパスフィルタ
4、周期測定部7が、図4におけるセレクタ制御部12
として機能することにより、デジタルPLL回路が実現
される。
【0029】図1のデジタルPLL回路では、入力信号
はA/D変換器2において例えば8ビットのデジタルデ
ータに変換される。このA/D変換器2に対しては、発
振器5の発振出力であるクロック信号SOSC が供給さ
れ、このクロック信号SOSC がサンプリングクロックと
して用いられている。
はA/D変換器2において例えば8ビットのデジタルデ
ータに変換される。このA/D変換器2に対しては、発
振器5の発振出力であるクロック信号SOSC が供給さ
れ、このクロック信号SOSC がサンプリングクロックと
して用いられている。
【0030】A/D変換器2から出力されるデジタルデ
ータは、位相誤差検出部3においてクロック信号SOSC
との間の位相誤差が検出される。そしてその位相誤差情
報はローパスフィルタ4を介して発振器5に供給され
る。
ータは、位相誤差検出部3においてクロック信号SOSC
との間の位相誤差が検出される。そしてその位相誤差情
報はローパスフィルタ4を介して発振器5に供給され
る。
【0031】上述のように発振器5は例えば図4のよう
なリングオシレータで形成されているが、位相誤差情報
がセレクタ11で選択する選択ポイントの値とされるこ
とになり、つまり発振器5において、位相誤差情報に応
じて端子6から出力されるクロック信号SOSC の周波数
が可変制御されることになる。この動作により、入力信
号に同期したクロック信号SOSC が生成される。
なリングオシレータで形成されているが、位相誤差情報
がセレクタ11で選択する選択ポイントの値とされるこ
とになり、つまり発振器5において、位相誤差情報に応
じて端子6から出力されるクロック信号SOSC の周波数
が可変制御されることになる。この動作により、入力信
号に同期したクロック信号SOSC が生成される。
【0032】なお、リングオシレータを用いた発振器5
ではいわゆる自走発振周波数がないため、入力のない状
態を仮定したときの基準となる発振周波数を設定しなけ
ればならない。つまり、基準となる発振周波数を得るた
めのセレクタ11における選択ポイントを設定しておか
なければならない。このため、周期測定部7がその基準
となる選択ポイントに相当する値を出力し、発振器5に
供給されるようにしている。
ではいわゆる自走発振周波数がないため、入力のない状
態を仮定したときの基準となる発振周波数を設定しなけ
ればならない。つまり、基準となる発振周波数を得るた
めのセレクタ11における選択ポイントを設定しておか
なければならない。このため、周期測定部7がその基準
となる選択ポイントに相当する値を出力し、発振器5に
供給されるようにしている。
【0033】従って、位相誤差検出部3で検出された誤
差情報に基づく選択ポイントの値と、周期測定部7から
出力される基準周波数としての選択ポイントの値が加算
された値が、発振器5内のセレクタ11で選択されるべ
き選択ポイントの値となり、これによって入力信号の位
相誤差状態に応じて発振周波数が適正にコントロールさ
れることになる。
差情報に基づく選択ポイントの値と、周期測定部7から
出力される基準周波数としての選択ポイントの値が加算
された値が、発振器5内のセレクタ11で選択されるべ
き選択ポイントの値となり、これによって入力信号の位
相誤差状態に応じて発振周波数が適正にコントロールさ
れることになる。
【0034】また、周期測定部7ではクロック信号S
OSC の周期を基準チャネルクロックに基づいて測定して
おり、例えばPLLロックレンジから外れているか否か
を検出している。そして、クロック信号SOSC が所定の
周波数レンジから外れたような場合には、それに応じて
基準となる発振周波数、即ちセレクタ11での選択ポイ
ントを変更するような値を出力する。さらに、このPL
L回路が例えばDAT再生装置などにおける再生クロッ
ク生成のために用いられる場合などでは、動作モード
(再生/早送りなどの各種モード)に応じて所定の基準
発振周波数が得られるように選択ポイントを設定するよ
うにしてもよい。
OSC の周期を基準チャネルクロックに基づいて測定して
おり、例えばPLLロックレンジから外れているか否か
を検出している。そして、クロック信号SOSC が所定の
周波数レンジから外れたような場合には、それに応じて
基準となる発振周波数、即ちセレクタ11での選択ポイ
ントを変更するような値を出力する。さらに、このPL
L回路が例えばDAT再生装置などにおける再生クロッ
ク生成のために用いられる場合などでは、動作モード
(再生/早送りなどの各種モード)に応じて所定の基準
発振周波数が得られるように選択ポイントを設定するよ
うにしてもよい。
【0035】以上のように本例のデジタルPLL回路で
は、A/D変換器2までをも帰還ループに含めるように
しており、このような構成により、サンプリング誤差に
よる精度低下のないクロック信号SOSC を得ることがで
きるようにしている。
は、A/D変換器2までをも帰還ループに含めるように
しており、このような構成により、サンプリング誤差に
よる精度低下のないクロック信号SOSC を得ることがで
きるようにしている。
【0036】図2は位相誤差検出に基づくクロック信号
SOSC の制御動作の例を示している。A/D変換器2で
は、図2(b)に示すクロック信号SOSC の立上りで図
2(a)のような入力信号に対するサンプリングを行な
い、a1 ,a2 ,a3 ,a4,a5 ・・・・として示すよう
な値を位相誤差検出部2に出力する。位相誤差検出部2
では、極性が異なる2つのサンプリング点での値から位
相誤差を検出する。即ち、2つの連続したサンプリング
点a(i) とa(i+1) について、a(i) ×a(i+1) が負の
値であるときは、そのサンプリング点の間に、入力信号
のエッジ(反転ポイント)があることがわかり、そのエ
ッジがクロック信号SOSC の周期の中央(立下がりタイ
ミング)にあわせていくように制御を行なう。
SOSC の制御動作の例を示している。A/D変換器2で
は、図2(b)に示すクロック信号SOSC の立上りで図
2(a)のような入力信号に対するサンプリングを行な
い、a1 ,a2 ,a3 ,a4,a5 ・・・・として示すよう
な値を位相誤差検出部2に出力する。位相誤差検出部2
では、極性が異なる2つのサンプリング点での値から位
相誤差を検出する。即ち、2つの連続したサンプリング
点a(i) とa(i+1) について、a(i) ×a(i+1) が負の
値であるときは、そのサンプリング点の間に、入力信号
のエッジ(反転ポイント)があることがわかり、そのエ
ッジがクロック信号SOSC の周期の中央(立下がりタイ
ミング)にあわせていくように制御を行なう。
【0037】入力信号がDAT等の再生装置からの再生
信号である場合などは、そのアイパターンの開口(ア
イ)が開くようにすることが良好であることを考慮する
と、クロック信号SOSC の立上りが入力信号の正負のピ
ークタイミングに相当するようにされる。そして本例の
場合、クロック信号SOSC はA/D変換器2のサンプリ
ングクロックとして用いられるため、2つのサンプル点
a(i) ,a(i+1) について、その絶対値が等しくなるよ
うにクロック信号SOSC の位相が制御されれば良いこと
になる。つまり、a(i) +a(i+1) =0に近づくように
クロック信号SOS C の位相が制御され、a(i) +a(i+
1) =0のときはいわゆるPLLロック状態となる。
信号である場合などは、そのアイパターンの開口(ア
イ)が開くようにすることが良好であることを考慮する
と、クロック信号SOSC の立上りが入力信号の正負のピ
ークタイミングに相当するようにされる。そして本例の
場合、クロック信号SOSC はA/D変換器2のサンプリ
ングクロックとして用いられるため、2つのサンプル点
a(i) ,a(i+1) について、その絶対値が等しくなるよ
うにクロック信号SOSC の位相が制御されれば良いこと
になる。つまり、a(i) +a(i+1) =0に近づくように
クロック信号SOS C の位相が制御され、a(i) +a(i+
1) =0のときはいわゆるPLLロック状態となる。
【0038】実際の処理としては、2つの連続したサン
プリング点a(i) とa(i+1) について、a(i) ×a(i+
1) が負の値であるときは、図2(a)に一点鎖線で示
すように直線補間を行なって入力信号のエッジを求め、
その入力信号のエッジとクロック信号SOSC との間の位
相誤差を求める。図2中t1S、t2S、t3Sとして示す部
分が各時点で検出される位相誤差分となる。図2に示す
位相誤差t1Sが求められた時点では、それに応じて出力
されるクロック信号SOSC の位相が進められる方向に発
振器5が制御されることになる。また位相誤差t2Sが求
められた時点では、それに応じて出力されるクロック信
号SOSC の位相が遅れる方向に発振器5が制御されるこ
とになる。
プリング点a(i) とa(i+1) について、a(i) ×a(i+
1) が負の値であるときは、図2(a)に一点鎖線で示
すように直線補間を行なって入力信号のエッジを求め、
その入力信号のエッジとクロック信号SOSC との間の位
相誤差を求める。図2中t1S、t2S、t3Sとして示す部
分が各時点で検出される位相誤差分となる。図2に示す
位相誤差t1Sが求められた時点では、それに応じて出力
されるクロック信号SOSC の位相が進められる方向に発
振器5が制御されることになる。また位相誤差t2Sが求
められた時点では、それに応じて出力されるクロック信
号SOSC の位相が遅れる方向に発振器5が制御されるこ
とになる。
【0039】ここで、入力信号の本来のエッジとクロッ
ク信号SOSC との間の位相誤差は図2中t1 、t2 、t
3 として示すものとなるべきであるところ、検出される
位相誤差t1S、t2S、t3Sは、いわゆるサンプリング誤
差を含むものとなっている。ところが本例の場合、A/
D変換器2のサンプリングクロックにもクロック信号S
OSC が用いられることから、サンプリングクロック自体
もPLL動作において可変制御される。そしてこれによ
って、位相誤差検出部3で単純な直線補間に基づいて算
出される位相誤差情報には、最終的にはサンプリング誤
差分も含まれることになり、つまり、本例の場合、入力
信号とクロック信号SOSC の位相誤差がなくなるように
クロック信号SOSC 周波数が制御される動作に際に、サ
ンプリング誤差分も解消されていくように推移してい
き、ロック状態においてはサンプリング誤差のない状態
で入力信号に同期したクロック信号SOSC が得られるこ
とになる。
ク信号SOSC との間の位相誤差は図2中t1 、t2 、t
3 として示すものとなるべきであるところ、検出される
位相誤差t1S、t2S、t3Sは、いわゆるサンプリング誤
差を含むものとなっている。ところが本例の場合、A/
D変換器2のサンプリングクロックにもクロック信号S
OSC が用いられることから、サンプリングクロック自体
もPLL動作において可変制御される。そしてこれによ
って、位相誤差検出部3で単純な直線補間に基づいて算
出される位相誤差情報には、最終的にはサンプリング誤
差分も含まれることになり、つまり、本例の場合、入力
信号とクロック信号SOSC の位相誤差がなくなるように
クロック信号SOSC 周波数が制御される動作に際に、サ
ンプリング誤差分も解消されていくように推移してい
き、ロック状態においてはサンプリング誤差のない状態
で入力信号に同期したクロック信号SOSC が得られるこ
とになる。
【0040】このように本例のデジタルPLL回路で
は、A/D変換器2のサンプリングクロックとしてクロ
ック信号SOSC を用いているため、入力信号とは非同期
であるマスタークロックを用いてサンプリングする場合
に生じるようなサンプリング誤差成分のない高精度のク
ロック信号SOSC を得ることができる。
は、A/D変換器2のサンプリングクロックとしてクロ
ック信号SOSC を用いているため、入力信号とは非同期
であるマスタークロックを用いてサンプリングする場合
に生じるようなサンプリング誤差成分のない高精度のク
ロック信号SOSC を得ることができる。
【0041】また、上述のように簡単な直線補間に基づ
いて求められた位相誤差に基づいて制御していけばよ
く、従来のようにサンプリング誤差成分をできるだけ解
消するための入力信号の正確なエッジ位置を推測する複
雑かつ膨大な演算は不要になり、処理時間の短縮化、回
路規模の縮小といった利点も得られる。またマスターク
ロックが不要となることから、マスタークロックの高周
波数化の限度から容易に性能の良いデジタルPLL回路
が実現できないといったことも解消される。
いて求められた位相誤差に基づいて制御していけばよ
く、従来のようにサンプリング誤差成分をできるだけ解
消するための入力信号の正確なエッジ位置を推測する複
雑かつ膨大な演算は不要になり、処理時間の短縮化、回
路規模の縮小といった利点も得られる。またマスターク
ロックが不要となることから、マスタークロックの高周
波数化の限度から容易に性能の良いデジタルPLL回路
が実現できないといったことも解消される。
【0042】以上実施の形態を説明してきたが、本発明
としては各種変形例が考えられることはいうまでもな
い。例えばA/D変換器2に代えてフリップフロップを
用いた回路例も考えられ、この場合、フリップフロップ
のラッチクロックとして発振器5から出力されるクロッ
ク信号SOSC が用いられるようにすればよい。
としては各種変形例が考えられることはいうまでもな
い。例えばA/D変換器2に代えてフリップフロップを
用いた回路例も考えられ、この場合、フリップフロップ
のラッチクロックとして発振器5から出力されるクロッ
ク信号SOSC が用いられるようにすればよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明のデジタルP
LL回路では、入力信号と発振出力についての位相誤差
情報を検出しその位相誤差が少なくなるように発振手段
の発振出力位相を制御する発振制御手段に対してデジタ
ルデータ化した入力信号を供給する変換手段もPLLル
ープに含むようにし、つまり発振手段の発振出力により
入力信号がサンプリングされるようにしている。このた
め、サンプリングの際に発生する入力信号の検出位相誤
差(サンプリング誤差)についてもそれが解消されるよ
うにPLL動作が行なわれることになり、従ってサンプ
リング誤差成分のない高精度の発振出力(入力信号に同
期したクロック信号)を得ることができるという効果が
ある。
LL回路では、入力信号と発振出力についての位相誤差
情報を検出しその位相誤差が少なくなるように発振手段
の発振出力位相を制御する発振制御手段に対してデジタ
ルデータ化した入力信号を供給する変換手段もPLLル
ープに含むようにし、つまり発振手段の発振出力により
入力信号がサンプリングされるようにしている。このた
め、サンプリングの際に発生する入力信号の検出位相誤
差(サンプリング誤差)についてもそれが解消されるよ
うにPLL動作が行なわれることになり、従ってサンプ
リング誤差成分のない高精度の発振出力(入力信号に同
期したクロック信号)を得ることができるという効果が
ある。
【0044】また、従来のようにサンプリング誤差成分
をできるだけ解消するための複雑かつ膨大な演算は不要
になり、処理時間の短縮化、回路規模の縮小といった効
果も得られる。さらにマスタークロックが不要となるこ
とから、マスタークロックの高周波数化の限度という事
情から性能の良いデジタルPLL回路が実現できないと
いったこともなくなる。
をできるだけ解消するための複雑かつ膨大な演算は不要
になり、処理時間の短縮化、回路規模の縮小といった効
果も得られる。さらにマスタークロックが不要となるこ
とから、マスタークロックの高周波数化の限度という事
情から性能の良いデジタルPLL回路が実現できないと
いったこともなくなる。
【図1】実施の形態におけるPLL回路のブロック図で
ある。
ある。
【図2】実施の形態のPLL回路の位相誤差検出動作の
説明図である。
説明図である。
【図3】リングオシレータの原理の説明図である。
【図4】実施の形態で発振器として用いられる発振周波
数可変リングオシレータのブロック図である。
数可変リングオシレータのブロック図である。
【図5】実施の形態で発振器として用いられる発振周波
数可変リングオシレータでの発振周波数の説明図であ
る。
数可変リングオシレータでの発振周波数の説明図であ
る。
【図6】従来のデジタルPLL回路のブロック図であ
る。
る。
【図7】従来のデジタルPLL回路の動作の説明図であ
る。
る。
2 A/D変換器 3 位相誤差検出部 4 ローパスフィルタ 5 発振器 7 周期測定部
Claims (2)
- 【請求項1】 発振手段と、 前記発振手段からの発振出力をサンプリングクロックと
して用い、入力信号をデジタルデータに変換する変換手
段と、 前記変換手段により得られたデジタルデータについて、
前記発振手段からの発振出力に対する位相誤差情報を検
出し、当該位相誤差が少なくなるように前記発振手段の
発振出力位相を制御する発振制御手段と、 を有して構成されることを特徴とするデジタルPLL回
路。 - 【請求項2】 前記発振制御手段は、検出した位相誤差
情報に基づいて、入力されるデジタルデータのサンプリ
ング点の中間が前記発振手段からの発振出力のエッジと
なるように前記発振手段の発振出力位相を制御すること
を特徴とする請求項1に記載のデジタルPLL回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8067518A JPH09238071A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | デジタルpll回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8067518A JPH09238071A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | デジタルpll回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09238071A true JPH09238071A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=13347291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8067518A Withdrawn JPH09238071A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | デジタルpll回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09238071A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016126518A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社メガチップス | 乱数生成装置及び乱数生成方法 |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP8067518A patent/JPH09238071A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016126518A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社メガチップス | 乱数生成装置及び乱数生成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030506 |