JPS60244124A - デジタル・フエ−ズロツクル−プ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野〕 本発明はフェーズロックループ装置に関するものであり
、更に詳しくいえばデジタル・フェーズロックループ装
置に関するものである。フェーズロックループは、周波
数と位置のうちの少くとも一方が外部入力信号を基準に
するようなりロック信号を発生するために用いられる。

フェーズロックループは通信の多くの分野において用い
られ、かつ周辺ソースからのデータ同期のためにコンビ
ーータにおいても用いられる。きくに、本発明は、クロ
ック情報がまぜられているデータ情報を読取る時にディ
スク駆動装置におけるデータ分離のためにフェーズロッ
クループを使用することに関するものである。

第１図は典型的なコンピュータ装置を示すものである。

このコンビーータ装置においては、データが記憶ディス
ク装置１０と中央処理装置（ｃｐＵ）１２ａ間で送られ
る。ディスク制御器１４が、ディスク駆動電子装置へＣ
ＰＵにより与えられた指令を実行する。これは、適切な
様式の直列データをディｘｙ＋ｃ書込むことと・ディ７
クカ゛らデータを正確に読取ることを含む。コンビーー
タ装置は内部メモリ１６と直接メモリアクセス（ＤＭＡ
）制御器１８も含むのが普通である。

ディスクに書込まれるデータは論理１と論理Ｏ（以下、
ｒｌＪ　、ｒＯＪと記す）より成り、特定のデータ転送
率すなわちビットセル率で書込まれる。ディスクからデ
ータを正確に読取るためζこ、読取られる信号のデータ
転送率を知らなければならない。これは、信号がデータ
情報はもちろんクロック情報も含むように、ディスクに
書込まれるデータを符号化することによって容易にされ
る。

データ情報中に埋込才れたクロック情報は、ディスクか
らの信号が読出される時にデータ転送率を決定するため
に用いられる。

データはディスク上で最も一般的に符号化され、修正さ
れた周波数変調（ＭＦＭ）が行われる。ＭＦＭは元の非
ゼロ復帰（ＮＲＺ）データ流と同期クロック信号から得
られるデジタル信号である。

ＭＦＭ符号化の規則は、各ＮＲ２「１」がビットセルの
中心においてＭＦＭ信号中に遷移を起させ、「１」にＮ
ＲＺ　ｒＯＪが続くものとすると、ＭＦＭ信号の状態は
変化しないというものである。［０−１に別のｒＯＪが
続くとすると、２個のビットセルの間の境界にＭＦＭの
遷移が存在する。ＭＦＭ符号化の例を第２図に示す。第
２Ａ図に示すＮＲＺデータは一連の「１」と「０」より
成る。各１−１１と「０」は１つのビットセルを占める
。第２Ｂ図に示されているクロｙり信号がビットセルを
定める。第２Ｃ図に示すＭＦＭ信号は、データとクロッ
クを排他的論理和操作して位相符号化された信号を形成
し、それから遷移の数をトグル・フリップフロップによ
って２で除することによってＮＲＺデータ信号とＮＲＺ
クロック信号から発生できる。復号するために重要なこ
とはＭＦＭの遷移ではなくて、ＭＦＭの向きである。通
常は、ディスク読取り用の電子装置が用いられて、ディ
スクから読取られた信号が、第２Ｄ図に示すように、各
ＭＦＭ遷移ごとに狭いパルスの形をとるようにする。

ＮＲＺデータは、第３図に示すように、ＭＦＭ遷移から
とり出すことができる。遅延されたクロックＣである窓
信号Ｗが発生され、ビットセルの境界（クロック）ノト
ルスからビットセルの中心（データ）パルスを識別する
ために使用される。窓の間に生ずる各遷移パルスＴは、
ビットセルの終りにおける正のクロック遷移まで、窓延
長信号Ｅを保持する。窓の終り（Ｗの負への遷移）に信
号Ｅが高レベルであるとＮＲＺデータは「１」であり、
その時に信号Ｅが低レベルであるとＮＲＺデータは「０
」である。

理想的には、ディスクから読取られたデータのクロック
転送率は既知の一定値である。しかし、種々の要因のた
めに、そのような理想的なことはなく、データ自体を調
べて、データを追跡するのに適切な周波数のクロック信
号と窓信号を発生することにより、データのクロック速
度を決定せねばならない。クロック信号は、遷移パルス
によりドライブされるフェーズロックループを用いてＭ
ＦＭからとり出される。フェーズロックループの目的は
、読取られるデータのクロック速度に等しいクロック信
号を与えることである。

実際のデータ転送率の変化に加えて、ディスクから読取
られたＭＦＭパルスのタイミンクは、読取りヘッドにお
ける外部ノイズ源と隣接トラックからの高周波ノイズと
、読取り用電子装置におけるノイズ、およびその他の要
因のために理想からは離れたものとなる。ノイズのため
にランダムなビットジｙり（遷移パルスの理想的な位置
からの移動）が生ずる。これはデータ転送率の変動とは
関連しない。ＭＦＭパルスを読取ることによりクロック
がとり出されるのであるから、ビットジッタはクロック
信号のとり出しに悪影響を及ぼすこさがある。

（従来の技術〕 元のＮＲＺデータとクロックをとり出すために、遷移パ
ルスによりドライブされるフェーズロックループ（第４
図）がクロックを再構成し、とり出されたクロックパル
スと遷移パルスは復号されてＮＲＺデータを与える。典
型的にはクロック信号はクロック周期の４分の１だけ遅
延させられ、遅延された信号は、ビットセルの中心近く
で生ずる遷移と、各ビットセルの縁部近くで生ずる遷移
とを識別するための窓として用いられる。ＭＦＭ遷移だ
けを利用できるから、クロック信号と窓信号をデータ流
に関して独自に識別することはできない。実際にはＭＦ
Ｍの復号は両方の信号を窓として用いて行われ、どれが
正しい復号されたＭＦＭ信号かを決定するために独特の
符号が採用される。

理想的には、各遷移は窓信号の正確に中央部で起る。し
かし、フェーズロックループにより正確には追従されな
い低周波データ転送率の変動と、高周波ビットジッタと
のために、常にそうであるとは限らない。遷移が窓の限
界より外へ動いたさすると、読取り誤差が生ずる。ＭＦ
Ｍデータ遷移のデータ転送率を正確に追従するためには
、ビットジッタの結果としての遷移の位置の移動は無視
せねばならないが、データ周波数の変化の結果としての
遷移の位置の移動は、とり出されたクロックの周波数と
、その結果得られる窓を修正するために使用せねばなら
ない。

最も一般的な従来の装置は、とり出されるクロックの発
生に対するヒツトジッタの影響を゛なくすために低域沖
波を用いるアナログ・フェーズロックループを採用して
いる。そのような装置を第５図に示す。クロック信号を
発生するために電圧制御発振器（ｖｃｏ）２０が用いら
れる。このＶＣＯの出力は位相検出器２２へ与えられ、
そこでそれの位相が入力信号（遷移パルス）の位相と比
較される。位相検出器２２の出力は、位相誤差に比例す
る低周波成分と、ビットジッタから生じた高−周波成分
とを含む信号である。この信号は低域フィルタ及び増幅
器２４へ与えられ、そこで、ビットジッタの結果として
生じた高周波成分が減衰させられる。その低域フィルタ
及び増幅器の出力は、ＶＣＯ２０の出力周波数を制御す
るためにＶＣＯ２０へ与えられる制御電圧である。

第５図に示すアナログ・フェーズロックループは全体と
して良い性能を有するが、いくつかの欠点もある。その
ようなアナログ回路は設計および製作が困難で、広い回
路板スペースを必要とする。

また、それらのアナログ回路は、システム内で回路を正
しくそろえるための調整、すなわち、ＶＣＯの周波数と
、種々の部品の利得および電流の調整を必要とする。そ
のような調整のために生産性が低くなり、かつ制御板製
作中の技術者の経費を必要とするから、製作コストが高
くつく。

デジタル・フェーズロックループ装置が過去に設計され
ている。その典型的な例を第６図に示す。

その装置においては、カウンタまたはシフトレジスタの
ような多重状態部品が、アナログ・フェーズロックルー
プのＶＣＯに類似する機能を実行する。このシフトレジ
スタは標本クロック３２によリド、ライブされる。シフ
トレジスタの桁上げ出力が、とり出されたクロックと窓
信号をトグルするために用いられる可変周波数の出力信
号を生ずる。

第７図に示すように、状態を加えたり、差し引いたりす
ることによりシフトレジスタの出力周波数が変えられる
。たとえば、シフトレジスタ３０は、第７図Ｂに示すよ
うに、１６種類の公称状態を有することができる。窓信
号の周波数を低くするためには１つの状態が加えられ（
第７図Ｃ）、窓信号の周波数を高くするためには１つの
状態が差し引かれる。

位相検出器３４はマイクロプロセッサまたは論理アレイ
で構成され、シフトレジスタの状態部こ関して遷移パル
スがいつ到達するかを決定する。論理アレイは、遷移パ
ルスの琴生状態の決定の関数　゛として周波数修正を決
定するアルゴリズムを含む。

ある遷移パルスが正しい状態で到達しないとすると、位
相検出器は、シフトレジスタ３０の状態の数、したがっ
て出力周波数を変えるための誤差信号を紳３６へ生ずる
。ある従来の装置は、ある窓における遷移パルスの到達
の関数として、その窓当りの状態の数の瞬時修正だけを
行う。他の従来の装置は、そのある窓における遷移パル
スの発生を基にしてその窓部こ対して瞬時修正を行うと
ともに、前の窓に関する遷移パルスの発生を基にして長
期間の修正を行う。

従来のデジタル・フェーズロックループの主な欠点は、
それらが第一次であること、すなわち、それらがフィル
タの概念を含んでいないことである。その結果として、
ビットジッタがフェーズロックループの動作に悪影響を
及ぼす。このことは、ビットジッタがｐ波により除去さ
れて、装置の周波数トラッキング動作に影響を及ぼさな
い高度のアナログ・フェーズロックループと対照的であ
る。

従来のデジタル°・フェーズロンクループは第一次のみ
であるから、ディスクデータ分離器として用いられる従
来のデジタル・フェーズロックループは性能が非常に低
い、すなわち、データ回復誤差率が高い。

高次のデジタル・フェーズロックループ装置を作るため
の試みがいくつか行われている。それらの装置のいくつ
かは性能が向上しているが、それらのいずれも第二次ま
たはそれより高次の動作は達成していない。また、ディ
スクデータ分離器きして採用された場合には、デジタル
・フェーズロックは適切な性能を発揮していなかった。

〔問題点を解決する手段〕

本発明は、真の第二次動作およびそれより高次の性能を
発揮するデジタル・フェーズロックループを提供するも
のである。ディスクデータ分離器の一部として構成され
た時は、この装置はピントジッタを実効的に無視し、デ
ータ流における真の周波数変動を追跡する。本発明の実
施例においては、位相検出と誤差増幅はプロクラムされ
る論理アレイ（ＰＬＡ）により行われる。このＰＬＡは
可変状態シフトレジスタをドライブして、適切であれば
そのシフトレジスタの周波数を変える。付加ＰＬＡ出力
項を保持し、後のクロック時刻屹それらの出力項をＰＬ
Ａへ戻すことによりフィルタ動作が行われる。窓信号の
発生において、ビットジッタによる遷移パルスの発生の
移動が無視されるような装置を用いることにより、非常
に正確なデータ分離が行われ、読取りの誤りが最少とな
る。

シフトレジスタはｖＣＯに類似し、シフトレジスタの状
態の数は、発生されている窓と、前の窓とにおける遷移
パルスの検出の関数として制御される。

〔実施例〕

まず、データパターン１１００１を表す遷移パルスの標
本データ流が示されている第８図を参照する。遷移パル
ス４０．４２．４４はそれぞれのビットセルの中央に生
じ、遷移パルス４６はそれのビットセルの縁部に生ずる
。デジタルデータ分離器のフェーズロックループの機能
は、ビットセル遷移パルスの中心をビットセル遷移パル
スの縁部から弁別できるようにする窓信号を発生するこ
とである。理想的な装置においては、ビットセル遷移パ
ルスの各中心は窓の中心に生ずる。しかし、低周波デー
タ転送率の変動または高周波ビットジッタの結果として
、パルスは矢印５０．５２で示されているように中心の
いずれかの側方へ動くことがある。本発明の目的は、デ
ータ流の低周波変動を追跡するが、データ流に対する高
周波ビットジッタの影響は無視するために、窓信号の周
波数を変えるデジタルデータ分離器を得ることである。

低周波変動を正確に追跡することにより、ビットジッタ
に対する許容度を高くできる。すなわち、比較的大きい
ビットジッタがあっても遷移パルスが窓ζこ入る。

第９図は本発明のデジタルデータ分離器のブロック図で
ある。ディスクドライブからこの分離器へ直接与えられ
る入力はＭＦＭクロックとデータ情報を含む。クロック
は入力信号からとり出されて分離のための窓を与え、遷
移パルスがデータ領域とクロック領域のいずれに入るか
を決定する。

次に、この分離器は、窓ｌこ対する遷移パルスの位置を
示して、特定のデルゴリズムに従って窓を調整する。ア
ルゴリズムの目標は、ビットジッタを最大限許容できる
ように、パルスを窓の中央にできるだけ近く保つことで
ある。遷移パルスが窓の中央に常に置かれるのであれば
、とり出されるクロックは公称速度で動作する。しかし
、パルスの周波数が高すぎるようになると、とり出され
たクロックは一層高い速度で動作するように調整される
。これとは逆に、パルスの周波数か低くなりすぎると、
とり出されたクロックは一層低い速度で動作するように
調整される。

遷移パルスは、それらのパルスを標本クロック５６から
のパルスに同期させる非同期−同期検出器で構成されて
いる同期ロジック５４に与えられる。このロジック５４
からの各遷移パルスのパルス幅は１標本タロツクパルス
である。ここで説明している本発明の実施例においては
、デジタルデータ分離器はフロッピーディスク装置とと
もに用いられ、公称ビットセル速度は２５０ＫＨｙであ
る。

標本クロック５６は公称ビットセル速度の３２倍すなわ
ち８ＭＨ＞である。同期ロジック５４の同期された出力
は「待機線」６１を介して１８ビツト（状態）可変長リ
ングシフトレジスタ５８のシフト入力端子へ与えられる
。このシフトレジスタ５８は、アナログＰＬＬにおける
電圧制御発振器の機能に類似する機能を実行する。シフ
トレジスタ５８は標本クロック５６によりクロックされ
、１個の「１」がリング内を循環させられるように動作
させられる。ＰＬＡ６０はシフトレジスタの状態を監視
して、循環している「１」がいつある最後の状態になる
かを決定する。次にシフトレジスタの最初の状態に「１
」がロードされ、他の全ての状態は「０」に移行する。

それと同時に、最後の状態における検出された「１」が
、回復された読取りクロック回路６２に、回復すなわち
とり出されたクロック信号ＲＣＬＫの状態を変えさせる
。そのＲＣＬＫ信号は、データ流からのクロック信号か
らデータを分離するために用いられる。

ＰＬＡ５Ｑと関連するラッチ６４はシフトレジスタ５８
の長さを制御することにより、回復されたクロック信号
ＲＣＬＫの周波数を制御するように機能する。アナログ
ＰＬＬの位相検出機能と低域Ｆ波機能が、ＰＬＡ６Ｑと
ラッチ６４によりデジタル的に実現される。同期された
遷移パルスが待機線を介してシフトレジスタ５８に到達
すると、ＰＬＡ６０はそれを認めて、シフトレジスタの
どの状態の時ｌこパルスが到達したかを決定することに
より、そのパルスの位相関係を計算する。この決定を基
にして、結果として得られたクロックをリングシフトレ
ジスタがトグルするような周波数率への適切な調整が計
算される。計算はパルスの以前の履歴を考慮に入れて行
われる。それはアナログＰＬＬにおける低域フィルタの
機能に類似する。

シフトレジスタ５８の長さを変えることによりＲＣＬＫ
信号の周波数が制御される。シフトレジスタをクロック
するために用いられる標本クロックの周波数は公称ビッ
トセル周波数の３２倍であり、したがって公称ＲＣＬＫ
信号は、１６個の高い状態と１６個の低い状態との１合
計３２個のシフトレジスタ状態で構成される。この結果
としてＲＣＬＫの周波数は２５０ＫＨ１となる。すなわ
ち、公称ビットセル速度と同じである。標本クロックの
波形が第１０図Ａに示され、公称周波数セルが第１０図
Ｂに示されている。

本発明は、公称ビットセル速度からのプラスマイナス６
多才での周波数変動を追跡するように構成される。この
追跡は、周波数セルの高い部分と低い部分の一方または
両方に対して、刻４に、または長期間にわたって、状態
を加えること、または状態を差し引くことにより行われ
る。あるセルの個々の各高い部分または各低い部分のこ
とを１−窓」と呼ぶことにする。ＲＣＬＫ信号の周波薮
を高くしたり、低くしたりするために、ある周波数セル
の窓の一方または両方に対して、状−を加えたり、状態
を差し引いたりする。窓の発生に先立って窓の長さを再
び定め、装置の動作周波数としてプリセットされている
窓の長さを採用することにより長期間修正が行われる。

それから、６窓における遷移パルスの検出を基にして、
その窓に対する瞬時修正が行われる。

プリセット周波数に関して、結果として得られる窓が１
６種類の状態を有するように、公称値がら１つの状態を
差し引くことにより「高速」窓が作られる。窓が１７種
類の状態を得るように、状態を加えることにより「低速
」窓が作られる。ＲＣＬＫのプリセット動作周波数の変
化が３％増分で行われる。ＲＣＬＫの周波数を３％高く
するためには、周波数セル中の１つの窓が公称の１６ｓ
類状態窓であり、一方、他の窓が高速の１５種類の状態
窓であるように（第１０図Ｃ）、シフトレジスタが制御
される。周波数を６％高くしたい時は、第１０図りに示
すように１つの状態を両方の窓から除去する。同様にし
て、１つの窓に１つの状態を加えることにより周波数が
３％低くされ（第１０図Ｅ）、６窓に１つの状態を加え
ることにより周波数が６％低くされる。

標本クロック速度の３２倍というのは任意の値であるこ
と、本発明で用いられている３％および６％という値よ
り細かい周波数の変化は、より高速の標本クロックを用
いることにより行うことができることに注意すべきであ
る。本発明の８ＭＨ）クロックは、現在の技術で可能な
最高の値に近い。

次に、位相検出とＰ波を行うＰＬＡの動作について説明
する。ＰＬＡにより構成されたアルゴリズムｌこより行
われる制御を第１１図を参照して説明する。各種類の窓
、すなわち、高速、公称、低速の６窓は、前記のように
複数のシフトレジスタ状態で構成される。６窓の現在の
状態が「ポインタ」により示される。ポインタは、高速
窓に対しては０〜１４の範囲、公称窓に対しては０〜１
５の範囲、低速窓に対しては０〜１６の範囲である。

ポインタはシフトレジスタ５８（第９図）の現在の状態
を示し、最後の状態が検出されると窓の信号はトグルさ
せられる。ポインタの名称に加えて、６窓はＡ−Ｆまた
はＯ〜９のＦ窓状前」記号または番号も有する。それら
の名称、記号才たは番号は、窓において周波数と位相の
瞬時修正を行うためにアルゴリスムにより採用される。

第１１図かられかるように、異なる種類の窓に対しては
、窓状前のポインタ名称等は必ずしも一致しない。たと
えば、高速窓の場合には窓状前番号０はポインタ７に対
応するが、公称窓と低速窓に対しては、窓状態番号０は
ポインタ８に対応する。

窓の発生に先立って周波数セルの種類と窓の種類が決定
される。すなわち、装置がある特定のＲＣＬＫ周波数に
おいて動作するようにプリセットされてから、そのプリ
セット値を基にして各席が発生される。最初に、シフト
レジスタは公称速度（すなわち、窓ごとに１６種類の状
態）で動作するようにセットされる。理想的には、各デ
ータパルスは状態零（窓状態番号）の時に到達せねばな
らない。データパルスが状態０で到達したとすると、ど
の種類の修正も行われない。データパルスが状態零以外
の状態の時に到達した時は、周波数誤差とビットジッタ
の少くとも一方が存在することになる。第１１図に示す
ように、窓状態は示されている状態零の左側の１−上部
」領域すなわぢ増加領域と、状態零の右側の１−下部」
領域すなわち減少領域とに分けられる。上部領において
２個の連続パルスが生じたとすると、それはクロックの
周波数が低ずぎることを示すものと解される。また、下
部領域に２個の連続パルスが到達すると、それはクロッ
クの周波数が高すぎることを示すものと解される。両方
の領域に分離されたパルスはビットジッタにより生じさ
せられたものと仮定される。上部または下部の領域に２
個の連続パルスが受けられるまでプリセント周波数の調
節を待つことにより、ビソトセジｙりのおおまかな除去
が行われる。上部と下部の領域を使用することにより、
３％増分でプラスマイナス６チまでの周波数変動を追跡
できる。

とり出されたクロックの周波数の修正は３チずつ行える
だけであるから、３％増分に正確には一致しない周波数
変動を追跡するためには窓に状態を定期的に加え、また
はそれから差し引くことが必要である。また、性能を向
上させるためには、周波数制御により行われる以上のビ
ットジッタ除去がめられる。これは、各席において瞬時
修正を行うことによって行われる。上部領域と下部領域
に分けられることに加えて、窓は縁部領域にも分けられ
る。それらの縁部領域においては、各席の周波数を変化
させるためにその窓の長さの瞬時修正が行われる。パル
スが縁部領域に入ると、比較的大きい位相誤差と大きな
ビットジッタの少くとも一方が存在する。窓の長さの瞬
時修正は、第１１図に示されている修正重みに従って状
態の加算または減算を行うことにより行われる。それら
の瞬時修正により、データパルスは窓の中央に一層近く
再び位置させられる。現在の窓の長さを変えることによ
り、窓信号の位相がデータ信号の位相に近いように変え
られる。しかし、上部または下部の領域に２個の連続−
パルスが受けられるまでは、窓信号の周波数設定は変え
られない。

縁部領域内にデータパルスが生じた時に行われる瞬時修
正により、公称値からの３％または６チ以外の周波数変
動の追跡を可能にする平滑化機能を行うとともに、ビッ
トジッタによりひき起されるプリセント周波数設定の変
化を阻止するｐ波作ルスが、先のパルスが入ったのと同
じ上部または下部の領域に入る可能性は小さく、したが
って周波数設定の変化が起る可能性も小さい。縁部領域
の種々の状態に割当てられる種々の修正重みは、アナロ
グフィルタに類似のｐ波作用を行うように機能する。窓
状態零から比較的遠く離れて起るパルスは、周波数誤差
よりもビットジッタまたは位相誤差が原因となる方が多
いから、以後の周波数修正をあ才り行わないようにより
大きい瞬時修正が採用される。したがって、本発明の装
置は、状態零から比較的遠く離れている窓の状態に対応
する低い［−利得」を有する。それらの窓状態において
生ずるパルスは高周波ジッタの結果であることがしばし
ばであるから、アルゴリズムは低域フィルタとして機能
し、そのフィルタの利得は周波数が高くなるにつれて低
くなる。

したがって、本発明においては、５種類のＲＣＬＫ周波
数のうちの１つが装置の動作周波数としてアルゴリズム
によりプリセットされ、窓信号は現在の周波数に従って
発生される。アルゴリズムは各席を上部領域と下部領域
に分け、引き続く遷移パルスを監視して、プリセット周
波数の修正を３チきざみで行う。才だ、その中の縁部に
遷移パルスが生ずるような個々の窓において瞬時修正が
行われて平滑作用（周波数変化が３％きざみだけで行う
ことができるという事実を補償するため）とＰ波を行う
。本発明の詳細な説明している実施例では、データ分離
器は、公称周波数のプラスマイナス６％以内の任意の周
波数に対して、３７５十１秒のビットジッタ許容誤差を
与える。このことは、プラスマイナス６チの周波数変動
に対して１２５千１秒またはそれより悪いビットジッタ
許容誤差を達成する従来のデジタルデータ分離器と対比
される。

ＰＬＡ６０の制御プログラムを簡単にした流れ図を第１
２図に示す。本発明のこの実施例で実現されるＰＬＡは
１１人力・１２出力の装置である。

１１人力のうちの５つの入力端子はシフトレジスタ５８
の状態を２進符号化したものを受け、１つの入力端子は
現在の窓の値（１才たはＯ）を受け、３つの入力端子は
現在の周波数セルの種類（公称、３％高速または低速、
６チ高速または低速）を表す符号化されたビットを受け
、１つの入力端子は上部領域にむける２つの連続パルス
の検出を表す信号を受け、残りの１つの入力端子は下部
領域における２個の連続パルスの検出を表す信号を受け
る。ＰＬＡ６０の１２個の出力のうち、７個の各出力は
ある窓の長さにおける７個の瞬時修正係数の１つを可能
状態にし、３個の出力は次の周波数セル種類の２進符号
化を表し、１つの出力は、パルスがある上部領域におい
て初めて受けられたパルスであることを示し、１個の出
力は受けられたパルスが下部領域において初めて受けら
れたパルスを示す。ＰＬＡ５Ｑの出力はラッチ６４へ与
えられる。そうすると、ラッチ６４はシフトレジスタ長
修正信号をシフトレジスタへ与え、上部領域または下部
領域における前のパルスの存在についての帰還信号をＰ
ＬＡに与える。

第」２図に示すアルゴリスムの最初のステップは初期設
定ステップ１００である。このステップにおいては、公
称周波数フックを「１」にセットし、３％低速、３チ高
速、６チ低速、６％高速の周波数の各フラグをｒＯＪに
セントすることにより、周波数セルの種類が公称にセッ
トされる。また、上部と下部の領域で起るデータパルス
を見失わないようにするために用いられるＰＬＡ内の第
１と第２の内部カウンタがリセットされる。第２のステ
ップ１０２においては、周波数セルの種類に従って窓の
種類（公称、低速または高速）が決定され、シフトレジ
スタ５８の最大値、またはポインタの限界、が窓の種類
に対応するようにセットされる。したがって、状態の数
が１５．１６または１７個の窓を定めるためにポインタ
限界がセットされる。最初に、周波数セルの種類が公称
にセットされるから、窓の幅は公称すなわち１６個の状
態にセットされる。

ＰＬＡ６０は窓信号の発生をシフトレジスタ５８の状態
に従って制御する。最初に、窓ポインタは零で、遷移パ
ルスがポイジタ零で検出されたかどうかをＰＬＡは判定
する（ステップ１ｏ４）。

パルスが検出されなければ、窓ポインタは増加させられ
（ステップ１０６）、ポインタの限界と比較される（ス
テップ１０８）。窓ポインタがポインタ限界（すなわち
、現在定められている窓の最後の状態）にまだ達してい
なければ、プログラムはステップ１０４へ戻る。シフト
レジスタ５８の桁送りを制御する標本クロックの制御の
下に窓ポインタの増加が行われるから、窓ポイレタの増
加はシフトレジスタの状態変化に対応する。

遷移パルスが検出されるまで、シフトレジスタの桁送り
は標本クロックの制御の下に行われる。

待機１１Ｊ６１に遷移パルスが起ると、シフトレジスタ
５８の桁送りが停止される。この動、作はＰＬＡにより
検査されて遷移パルスの発生を示す（ステップ１０４）
。遷移パルスがひとたび検出されると、遷移パルスが生
じた窓状態が決定される（ステップ１１０）。予め定め
られている窓におけるパルスの位置を再び定めるように
、窓の長さの瞬時修正が、窓ポインタ（窓の現在の状態
を表す）を増加または減少することにより、行われる（
ステップ１１２，１１４）。窓ポインタを術送りすると
、その特定の窓からの状態の加算または減算が実際に行
われる。第１１図を参照して説明したように、窓状節８
，９またはＡにおいて遷移パルスが生じたとすると窓ポ
インタが２だけ増加され、窓状節ＢまたはＣで遷移パル
スが検出されたとすると、窓ポインタは１だけ増加され
る。同様に、窓状節６または７で遷移パルスが生ずると
窓ポインタは２だけ減少され、状態４または５で遷移パ
ルスが生ずると窓ポインタは１だけ減少される。

上部領域と下部領域で起るパ、ルスを失わないようにす
るために、内部のアップカウンタとダウンカウンタが設
けられる。上部領域にパルスが生じたとすると、アップ
カウンタのカウント値が増加され、ダウンカウンタはリ
セットされる（ステップ１１６）。同様に、下部領域で
パルスが生ずるとダウンカウンタのカウント値が１だけ
増加され、アップカウンタはリセットされる（ステップ
１１８）。それから、カウンタのカウント値を調べて、
上部または下部の領域にパルスが連続して２個生じたか
どうかの判定を行う（ステップ１２ｏ）。

アップカウンタで連続して２個のパルスが生じたとする
とアップカウンタはりセットされて（ステップ１２２）
、周波数フラグの設定が決定される。

６チ高速窓において周波数フラグの設定が既に行われた
とすると、その窓信号のプリセット周波数のそれ以上の
変化は行えないから、誤りの原因がヒツトジッタである
と仮定して、窓ポインタが１だけ増加され（ステップ１
２６）。他の周波数設定に対しては、連続する２個のア
ンプパルスの発生は、窓の周波数が低すぎることを示す
のであるから、周波数設定は１ステツプだけ増加される
（ステップ１２８）。たとえば、周波数フラグ設定が３
チ低速であるとすると、それは公称に変えられ、一方、
周波数フラグ設定が公称であれば、それは３％高速に変
えられる。同様にして、２個の連続するダウンカウント
が受けられるものとすると、窓ポインタが１だけ減少さ
れ、または周波数設定フラグが１ステツプだけ減少させ
られる（ステップ・１３０〜１３６）。

したがって、アルゴリズム・ステップ１１０〜１３６は
第１１図を参照して説明した瞬時修正と周波数修正を実
現するものである。必要な修正が行われた後で、窓ポイ
ンタは再び増加させられ（ステップ１０６）、ステップ
１０８において最後の窓状節に達するまでステ７ブ１０
８と１０４が反復される。最後の窓状節に達した時に、
窓信号はトグルされる（ステップ１３８）。それから、
周波数設定を判定するために周波数フラグが調べられる
。周波数設定が３％高速または３チ低速であると、この
糧の周波数セルは、第１０図Ｃ，Ｅに示されているよう
に、高速と公称または低速と公称の窓長さの間で交番す
るから、窓の種類を変えねばならない（ステップ１４２
）。窓の種類を変えるものとすると、プログラムはステ
ップ１０２へ戻り、新しい窓の幅（ポインタ限界）が定
められる。全ての周波数設定に対してプログラムはステ
ップ１０４へ戻る。それから、次の遷移パルスが生ずる
までプログラムは反復される。

本発明のこの実施倒置おいては、３個の標本パルスの間
シフトレジスタ６０は待機状態匿保たれる。その期間中
は、ＰＬＡは動作可能状態にされ、全てのアルゴリズム
フラグとあるハードウェア特殊フラグを復号する。この
復号が位相検出機能と低域ろ波機能を与えるのである。

第３の標本クロックパルス妙く終ると全てのＰＬＡ出力
が保持され、シフトレジスタの最後の状態が決定される
。シフトレジスタの保持は、窓状節の瞬時修正を行って
、正しい状態のシフトレジスタに「１」を再び置くこと
により行われる。しかし、このアルゴリズムの基本的な
諸機能は多くの異なるやり方で実現できることに注意す
べきである。

このように、可変周波数出力を得るために、あるアルゴ
リズムにより可変長シフトレジスタまたはその他の計数
素子が制御されるデジタル・フェーズロックループが本
発明により得られる。シフトレジスタに状態を加え、ま
たはシフトレジスタから状態を差し引くことにより周波
数が変えられ、アルゴリズムは検出と低域Ｆ波の２つの
機能を実現する。低域Ｆ波により、磁気ディスク装置に
デジタルデータ分離器が用いられた時の性能を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的なディスクドライブ／　ｃ　ｐ　ｕ装置
のブロック図、第２図Ａ−ＤはＭＦＭ符号化された信号
の波長図、第３図Ａ−ＥはＭＦＭ復号を示す波形図、第
４図はクロックをとり出し、かつデータ分離のための窓
を発生するためのフェーズロックループ（ＰＬＬ）装置
のブロック図、第５図はＰＬＬ回路のブロック図、第６
図はデジタルＰＬＬ装置のブロック図、第７図Ａ−Ｃは
第６図こと示すシフトレジスタの１５状態窓、１６状態
窓、１７状態窓の波形図、第８図はデータ流と窓信号の
関係を示す拡張波形図、第９図は本発明の装置のブロッ
ク図、第１０図Ａ−Ｆは本発明で用いられる標本クロッ
クと種々の周波数ビットセルの波形図、第１１図は窓の
種々の状態の種々の名称、記号を示す本発明の窓の図、
第１２図は本発明で用いられるアルゴリズムの簡略化し
た流れ図である。 ５４・・同期ロジック、５８・・・可変長シフトレジス
タ、６０・・・ｐｉ、Ａ、６２・・・回復された読取り
クロック回路、６４・・ラッチ。 順の浄側内芯に差支なし） 手続ｌ？＋…正書（方式） 昭和６０年５月３ 昭和５９年特許願第２８１８４５号 ２、発明の名称 デジタル・フェーズロックループ装置 ３、補正をする名 事件との関係　特許出願人 ウェスタン、デジタル、コーポレーション４、代理人 （〒１０４）東京都中央区銀座２丁目１１番２＠昭和６
０年４月１０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）公称データ周波数を有し、そのデータ周波数にお
   ける低周波変動と、データ周波数の変化とは無関係の高
   周波変動とを受けるデータパルスの流れに同期されたデ
   ジタル出力信号を発生するデジタル・フェーズロックル
   ープ装置において、複数のパルス窓で構成されたデジタ
   ル出力信号を発生する可変発振器き、処理装置と、を備
   え、前記各パルス窓は等しい持続時間の複数の引き続く
   状態により定められ、前記処理装置は各窓における状態
   の数を、出力信号とデータパルスの流れとの間の位相差
   の関数として制御し、かつ前記処理装置は、データパル
   スの流れにおける前記高周波変動から生ずる位相差をｐ
   波するための手段を含むことにより、前記低周波変動に
   正確に追従することを特徴とするデジタル・フェーズロ
   ックループ装置。 （２、特許請求の範囲の第１項に記載の装置であって、
   処理装置は、各データパルスが生ずる窓に関するそのデ
   ータパルスの位相を決定する手段と、各窓における状態
   の数を、その窓において生ずるデータパルスについて決
   定された位相の関数として制御する手段と、各窓におけ
   る状態の数を、その窓において生するデータパルスにつ
   いて決定された位相、および少くとも１つの以前の窓に
   おいて生ずるデータパルスについて決定された位相の関
   数として制御する手段とを備えることを特徴とする装置
   。 （３）特許請求の範囲の第２項に記載の装置であって、
   各データパルスの位相は、データパルスが生ずる窓の状
   態を決定することにより決定され、窓の各状態はそれに
   関連する瞬時修正重みを有し、その窓における状態の総
   数は、データパルスが生ずる状態の修正重みに従って変
   えられ、各窓の種々の状態は増加領域と減少領域に分離
   され、その窓における状態の総数は、引き続く窓におけ
   る増動領域においてデータパルスが生ずるのであれば、
   その窓における状態の総数が増加され、引き続く窓にお
   ける減少領域においてデータパルスが生ずるのであれば
   、その窓における状態の数が減少されることを特徴とす
   る装置。 （４）特許請求の範囲の第３項に記載の装置であって、
   ６窓ｔこおける状態の数、したがって窓パルスの周波数
   が、６窓の発生に先立ってセットされ、瞬時修正重みに
   従う変更は窓ごとに行われ、増加領域または減少領域に
   おける引き続くパルスの発生に従う変更は、以後の窓パ
   ルスに対する状態の設定された数、したがって周波数を
   変えるために行われることを特徴とする装置。 （５）特許請求の範囲の第１．２．３または４項に記載
   の装置であって、可変発振器は可変長シフ、　トレジス
   タを備えることを特徴とする装置。 （６）特許請求の範囲の第５項に記載の装置であって、
   処理装置はプログラムされる論理アレイを備えることを
   特徴とする装置。 （７）公へデータ周波数を有し、その公称周波数を中心
   とする低周波変動と、ランダムな高周波変動とを受ける
   外部データパルス入力信号に位相と周波数が参照させら
   れる高い値と低い値の引き続く窓のクロック信号を生ず
   るデジタル・フェーズロックループ装置において、標本
   クロックと、この標本クロックζこよりドライブされる
   可変長多重状態リングシフトレジスタと、このシフトレ
   ジスタ内の状態の数を制御することにより装置のクロッ
   ク信号の周波数を制御する処理装置とを備え、装置のク
   ロック信号の６窓はシフトレジスタ内の゛状態の数によ
   り定められ、前記処理装置は、外部データパルスが到達
   するシフトレジスタの状態を６窓について決定すること
   により、窓に対するデータパルスの位相を決定する手段
   と、窓の発生前に、６窓における状態の数したがってク
   ロック周波数を設定する手段と、以後の窓に対する状態
   設定をデータパルスの到達の状態の決定の関数として修
   正する手段とを含み、この修正する手段は、データパル
   スの高周波変動をＦ波して、以後の窓に対する状態設定
   の修正に対する高周波変動の影響を最小にするための手
   段を含むことを特徴とするデジタル・フェーズロック装
   置。 （８）特許請求の範囲の第７項に記載の装置であって、
   基準状態の一方の側に対する６窓における複数の状態は
   増加領域にあり、その基準状態の他方の側に対する複数
   の状態は減少領域にあり、修正するための手段は、デー
   タパルスが引き続く窓における増加領域に到達した時に
   状態設定を増加し、データパルスが引き続く窓における
   減少領域に到達した時に状態設定を減少させることを特
   徴とする装置。 （９）特許請求の範囲の第８項に記載の装置であって、
   ６窓の各状態はそれに関連する瞬時修正重みを有し、ｒ
   波手段は、ある窓においてデータパルスが生ずる状態の
   修正重みに従ってその窓における状態の数を変えるため
   の手段を含み、その変更は以後の窓に対する状態設定に
   対して何の影響も及ぼさないことを特徴とする装置。 （１０）特許請求の範囲の第９項に記載の装置であって
   、前記修正重みの大きさは、６窓の縁部において最大で
   あり、６窓の中心近くで最小であることを特徴とする装
   置。 （１１）特許請求の範囲の第１０項に記載の装置であっ
   て、処理装置はプログラムされる論理アレイであること
   を特徴とする装置。 （１２）公称データ転送率を有し、その公称データ転送
   率に関連しない高周波変動を受けるＭＦＭ符号化された
   信号中のデータ遷移パルスからクロックを分離するため
   のデータ分離装置において、ＭＦＭ信号の公称周波数の
   倍数であるクロック速度を有する標本クロックと、この
   標本クロックによりドライブされる可変多重状態カウン
   ト手段と、処理装置と、を備え、前記カウント手段は、
   そのカウント手段の状態の数により定められるある数の
   標本クロックパルスで構成されている窓の後で回収され
   たクロック信号をトグルするために出力信号を発生し、
   前記処理装置は、窓における遷移パルスの発生状態の決
   定の関数として６窓における状態の数を制御し、処理装
   置は、高周波変動によりひき起される、窓内の遷移パル
   スの場所の変化の影響を除去するための手段を含み、そ
   れにより前記処理装置は、回収されたクロック信号に、
   公称データ転送率を中心とするＭＦＭ符号化された信号
   における低周波変動を正確に追従させることを特徴とす
   る遷移パルスの読取りに応答して回収されたクロック信
   号を発生するデジタル・フェーズロックループ装置。 （１３）特許請求の範囲の第１２項に記載の装置であっ
   て、６窓は、基準状態と、この基準状態の一方の側の増
   加領域における複数の状態と、基準状態の他方の側の減
   少領域における複数の状態とを有し、窓における各状態
   はそれに関連する瞬時修正重みを有し、処理装置は、６
   窓の発生前に窓ごとの状態の数を、希望の回収されたク
   ロック速度に従って設定する手段と、引き続く増加領域
   または引き続く減少領域のいずれかに遷移パルスが生じ
   たかどうかを決定し、もし生じたとすると、窓ごとの状
   態の設定された数を新しい希望の周波数に従って変える
   手段と、６窓における状態の数を、その窓における遷移
   パルスの発生の状態に関連する修正重みに従って変える
   手段とを備えることを特徴とする装置。 （１４）特許請求の範囲の第１３項に記載の装置であっ
   て、修正重みは、基準状態に対しては零であり、６窓の
   各縁部において最大まで増加することを特徴とする装置
   。