JPS6276819A - 位相同期発振器 - 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】 〔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
を与えるループフィルター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。従って
、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、２］、２２は時限回
路であり、通常単安定マルチバイブレーク等の公知の回
路により構成される。また２３．２４はりタイミング回
路で、通常り形フリップフロッ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っ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、ｆＩ＋　　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に人力される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−−−−−−−′Ｐ１　・・・・・・・・・（１）ま
たは、 ］゛ ｔ−一　−Ｔ２　・・・・・・・・・（２）即ち、第５
図の位相同期発振回路の定常位相誤差が一］二記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、−１−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　、　Ｔ　Ｉ、　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により発生ずる
パルス幅Ｔ、及びＴ、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は比較的簡易な単安定マルチバイブレーク
等により実現される。しかし、その出力パルス幅は主に
、コンデンザ、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。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の位相同期発振器は、電圧制御発振器と、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
ッタ発生回路と、このジッタ発生回路の出力信号と基準
人力信号の位相差に比例した信号を発生ずる第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ィルターと、前記ジッタ発生回路
の出力信号と基準入力信号の位相差に応じて２つの論理
レベルを発生する第２の位相比較回路と、この第２の位
相比較回路の出力信号の途絶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ずろ位相
同期発振器の構成を示すブロック図である。また、第２
図は、第１図のジッタ発生回路４の構成を示すブロック
図である。第１図において、１００は位相同期発振器の
基準入力端子、２００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はループフィルター
、３は電圧制御発振回路、４はジッタ発生回路、５は第
２の位相比較回路、６は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形フリップフロップ等により、構成される。ま
た、ジッタ発生回路４は、電圧制御発振回路３の出力信
号に所定のジッ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２
０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図のジッタ発生回路について説明す
る。５００はジッタ発生回路の入力端子、５０１　は出
力端子でそれぞれ第１図のジッタ発生回路の同番号端子
に対応している。また、１０はプリセット機能付カウン
タ、１２は分周回路である。

第２図において、プリセット機能付カウンタ１０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、プリセッ
トデータとして前記のプリセット機能付カウンタ１０の
Ｂ端子に与える。この結果、プリセット機能付カウンタ
１０の分周比は分周回路の周期毎に周期的に変化する。

−例として第２図のプリセット機能付カウンタ１０に分
周回路１２より加えられるプリセット、データ“Ｏ”の
とき８分周を、また、プリセットデータが１″のとき６
分周を行ない、分周回路１２が２分周回路の場合では、
プリセット機能付カウンタ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、本ジッタ発生回路
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、出力信号の各ビット位相は、通常の７
分周回路の出力信号に比較し、人力クロック信号周期の
１／２周期に相当する時間の振幅を有するジッタを含む
ことになる。

上述のジッタ発生回路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、
当然ジッタ発生回路からのジッタが現われるが、このよ
うな高周波数のシックはループフィルタ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の人出力
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った場合を示し
ている。なお各図中の符号ｆ、、　　ｆ２．　　ｆ、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ッ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
ッタ発生回路４があるため、２つの位相比較回路１．５
の一方の人力信号ｆ２には常に振幅、Ｉなるジッタが含
まれている。この信号と基準人力信号ｆ、との位相差を
Ｄ形プリップフロッ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、シック発生回路４からの信号ｆ２が基準
人力信号ｆ１よりも遅れている場合には“Ｏ”、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
ック信号状の出力信号ｆ３が得られる。ここで、出力信
号ｆ３の周期はシック発生回路４により付加されたジッ
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
、正常時のジッタ発生回路４の出力信号、即ち、第３図
のｆ２を示しており、現在のシック発生回路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、ジッタ発生回路４の出力信号ｆ２は常に基準人力信
号ｆ。

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は常にパ１′″となる。

ＩＰＩ＞ＩＪＩ・・・・・・・・・（３）また、ジッタ
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１位相比較回路
５の出力信号ｆ３は常に“０パとなる。

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
えたジッタ振幅以下の場合はクロック信号状の信号とな
るが、ジッタ振幅を超える定常位相誤差が発生するとパ
１″′または“０”の論理レベルに固定される。

従って、位相比較回路５の出力信号ｆ３をクロック信号
と見なし、信号断検出回路６で監視すれば、位相同期発
振器の定常位相誤差が、ジッ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。従って、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、ディタル論理素子だけで発生さ
せた帰還ループのジッタ振幅によって決定されるため、
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
回路では極めて回能であった、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ック図、第２図は
第１図に示したジッタ発生回路の詳細を示すブロック図
、 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図は従来回路を示ずブＤ　、７り図、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。 ■、５　・・・・・・　位相比較回路 ２　　　・・・・・・　ループフィルタ３　　　・・・
・・・　電圧制御発振回路４　　　・・・・・・　ジッ
タ発生回路６　　　・・・・・・　信号断検出回路１０
　　　　・・・・・・　プリセット機能付カウンタ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１０
０　　　・・・・・・　基準入力端子２００　　　・・
・・・・　出力端子 ３００　　　・・・・・・　位相誤差警報出力端子５０
０　　　・・・・・・　ジッタ発生回路の入力端子５０
１　　　・・・・・・　ジッタ発生回路の出力端子ｆ　
　　・・・・・・　ジッタを含まない仮想信号波形ｆ、
　　・・・・・・　基準人力信号波形ｆ２．　　ｆ２’
　　・・・・・　ジッ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
力信号波形代理人　弁理士　　岩　佐　義　幸 押廿　　　　　　　　　　　　　　　　　ｇ−トτ

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
   えるジッタ発生回路と、 このジッ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
   ループフィルターと、 前記ジッタ回路の出力信号と基準入力信号の位相差に応
   じて２つの論理レベルを発生する第２の位相比較回路と
   、 この第２の位相比較回路の出力信号の途絶を検出する信
   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。