JPS6352496B2 - - Google Patents

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JPS6352496B2
JPS6352496B2 JP55073157A JP7315780A JPS6352496B2 JP S6352496 B2 JPS6352496 B2 JP S6352496B2 JP 55073157 A JP55073157 A JP 55073157A JP 7315780 A JP7315780 A JP 7315780A JP S6352496 B2 JPS6352496 B2 JP S6352496B2
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JP
Japan
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signal
phase
circuit
digital
converter
Prior art date
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Application number
JP55073157A
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English (en)
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JPS56169421A (en
Inventor
Masaaki Kato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/0617Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence
    • H03M1/0624Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence by synchronisation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばカラーテレビジヨン信号のよ
うな基準位相信号を含むアナログ入力信号をデイ
ジタル信号に変換する場合に用いられるサンプリ
ングクロツク信号を基準位相信号に同期させるた
めの位相同期回路に関する。
NTSC信号などのカラーテレビジヨン信号を
A/D変換器によつてデイジタル信号に変換した
後、デイジタル的に輝度信号(Y信号)と2つの
色度信号(I信号およびQ信号)とに分離して、
これらの信号をデイジタル的に処理する方法が広
く用いられるようになつてきた。例えば画像の縮
少や拡大、回転などの線形変換を行なうデイジタ
ルプロセツサはその一例である。
このような、NTSC信号をY信号およびI信
号、Q信号に分離するデイジタル方式による色分
離回路(以下デイジタルデコーダという)では、
NTSC信号をデイジタル信号に変換するために用
いられるA/D変換器におけるサンプリング周波
数、すなわちサンプリングクロツク信号周波数
を、色副搬送波周波数の整数倍、例えば3倍ある
いは4倍に選び、色副搬送波とある定められた位
相関係に位相同期してサンプリングを行なわなけ
ればならない。
この色副搬送波周波数の例えば4倍の周波数に
位相同期したサンプリングクロツク信号を得る回
路として、第1図に示すようなデイジタル形の位
相同期回路がある。
第1図において、入力端子10に入つた複合カ
ラーテレビジヨン信号例えばNTSC信号は、A/
D変換器11でデイジタル信号に変換された後、
出力端子12に取出される。A/D変換器11の
出力は同期分離回路13にも加えられ、ここで同
期信号部分のデイジタル信号が分離される。バー
スト抽出回路14はこの同期分離回路13によつ
て分離された信号に基づいて、A/D変換器11
で得られたデイジタル信号のうちの基準位相信号
であるカラーバースト信号に対応する部分のみを
抽出する回路である。すなわち、第2図にA/D
変換器11におけるNTSC信号中のカラーバース
ト信号付近のサンプリングの様子を示すが、この
図においてP1,P2,P3,…,P4Kの記号で示すカ
ラーバースト信号のサンプル値に相当するデイジ
タル信号のみがバースト抽出回路14によつて抽
出される。
このようにして抽出されたカラーバースト信号
に対応するデイジタル信号は、誤差演算回路15
に導かれる。この誤差演算回路15は前記カラー
バースト信号とA/D変換器11に供給されるサ
ンプリングクロツク信号との位相差の基準値(こ
れを基準位相差と呼ぶ)θ0の正接tanθ0が予めデ
イジタル情報として与えられており、この基準位
相差θ0に対する実際の位相差の誤差を次式に基づ
いて算出する。
E=kj=1 (P4j-3−P4j-1)−{kj=1 (P4j-2−P4j)}
tanθ0 ……(1) すなわち、第2図でP1〜P4Kのサンプル値は、
カラーバースト信号の基準レベルをa、カラーバ
ースト信号の振幅をbとし、更にカラーバースト
信号とサンプリングクロツク信号との実際の位相
差をθとすると、次の如く表わされる。
P4j-3=a+bsinθ ……(2) P4j-2=a+bsin(θ+π/2)=a+bcosθ……(3) P4j-1=a+bsin(θ+π)=a−bsinθ ……(4) P4j=a+bsin(θ+3π/2)=a−bcosθ ……(5) この場合、(1)式は E=kj=1 2bsinθ−(kj=1 2bcosθ)tanθ0 =2kb/cosθ0(sinθ・cosθ0−cosθ・sinθ0) =2kb/cosθ0sin(θ−θ0) ……(6) 従つて、誤差信号Eはθ=θ0であれば0とな
り、θ≠θ0であればθとθ0との差に応じた値とな
る。
(1)式に示したような演算を実行する誤差演算回
路15は、例えば第3図に示す回路で実現出来
る。第3図において、バースト抽出回路14によ
り入力端子30に入つたカラーバースト信号に対
応するデイジタル信号は、減算回路31を介して
シフトレジスタ32−1に加えられる。シフトレ
ジスタ32−1の出力はさらにシフトレジスタ3
2−2に加えられ。シフトレジスタ32−2の出
力は減算回路31の他方の入力端子に加えられ
る。減算回路31は、入力端子30に入力された
デイジタル信号からシフトレジスタ32−2の出
力を減算するよう接続されているものとする。シ
フトレジスタ32−1および32−2は同期信号
によつてリセツトされ、入力端子30にカラーバ
ースト信号に対応するデイジタル信号が入つて来
る毎に、つまりサンプリングクロツク信号の周期
で、カラーバースト信号に対応するサンプリング
時点においてクロツク信号が与えられるものとす
る。このような状態で入力端子30よりサンプル
値P1〜PKのデイジタル信号が入力されると、カ
ラーバースト信号の終了時には、シフトレジスタ
32−1および32−2の出力S1およびS2はそれ
ぞれ次のような値となる。
S1kj=1 (P4j−P4j-2) ……(7) S2kj=1 (P4j-1−P4j-3) ……(8) シフトレジスタ32−1の出力S1は乗算回路3
3に入力され、基準信号発生器34の出力である
tanθ0のデイジタル値と乗算され、減算回路35
の一方の入力端子に入力される。一方、シフトレ
ジスタ32−2の出力は減算回路35の他方の入
力端子に入力される。減算回路35は乗算回路3
3の出力よりシフトレジスタ32−2の出力を減
算するよう接続されている。このとき減算回路3
5の出力Sは、次式のように表わされる。
S=S1×tanθ0−S2kj=1 (P4j-3−P4j-1)−{kj=1 (P4j-2−P4j)}tanθ0 ……(9) (9)式のSは(1)式で示される誤差信号Eに等し
い。
このようにして誤差演算回路15で算出された
θ0に対するθの誤差信号Eは、D/A変換器16
が変換動作を行なうのに充分な時間、例えば次の
カラーバースト信号が到来するまで保持され、こ
の誤差信号Eに相当するデイジタル信号が誤差演
算回路15より出力される。この誤差演算回路1
5の出力はD/A変換器16でアナログ信号に変
換された後、ループフイルタ17を介して電圧制
御発振器18に発振周波数の制御電圧として与え
られる。そして、この電圧制御発振器18の出力
がA/D変換器11にサンプリングクロツク信号
として供給される。
このように構成された位相同期回路は、A/D
変換器11、バースト抽出回路14、誤差演算回
路15およびD/A変換器16が位相比較器とし
て働き、誤差信号EをA/D変換した後のデイジ
タル信号から演算によつて求めているので、A/
D変換器11のアパーチヤ遅れを含む全ての不安
定要素を吸収出来る利点がある。
しかし、この場合サンプリングクロツク信号で
ある電圧制御発振器18の出力と、カラーバース
ト信号との位相比較はA/D変換器11を介して
デイジタル的に行なわれているために、A/D変
換器11の量子化精度に起因する位相比較特性の
不感帯が存在し、サンプリングクロツク信号の位
相変動を零にすることは原理的に不可能である。
すなわち、サンプリングクロツク信号によるカラ
ーバースト信号のサンプリング点がA/D変換器
11の量子化精度によつて定まる隣接する2つの
しきい値の間で変動しても、A/D変換器11の
出力であるデイジタル信号は変化しない。従つ
て、誤差信号Eが零に収束した状態で、A/D変
換器11の最小量子化ステツプに比例する角度
Δθ0の間でサンプリングクロツク信号の位相が変
動しても誤差信号Eは零のまま変動しないので、
位相同期ループのループゲインは零となる。すな
わち、第1図の位相同期回路の位相比較特性は、
第4図に示すようにA/D変換器11の最小量子
化ステツプΔSに依存する角度Δθ0毎に誤差信号
Eが階段状に変化し、誤差信号Eが零となるとこ
ろでループゲインが零となつて、位相同期回路の
定常位相誤差および位相ジツタの原因となる。こ
れらのうち、定常位相誤差はデイジタル化された
NTSC信号に対して悪影響を与えることは比較的
少ないが、位相ジツタはNTSC信号に対してS/
Nの低下等、非常に大きな劣化をもたらす。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、カラーテレビジヨン信号のような基準位相信
号を含むアナログ入力信号をデイジタル信号に変
換する場合に必要な、基準位相信号に同期したサ
ンプリングクロツク信号を得る位相同期回路にお
いて、A/D変換器の量子化精度に起因するサン
プリングクロツク信号の位相ジツタを大幅に低減
することを目的とする。
本発明は誤差演算回路の出力、つまり基準位相
信号とA/D変換器のサンプリングクロツク信号
との位相差の、予め定められた基準位相差に対す
る誤差信号であるステツプ状に変化するデイジタ
ル値に、この誤差信号のデイジタル値の1ステツ
プより小さい一定の微小デイジタル値を加算する
ことを特徴としている。これにより、サンプリン
グクロツク信号の位相制御はバングバング制御と
なるため、サンプリングクロツク信号の位相ジツ
タを非常に小さく抑えることができる。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
第5図は本発明の一実施例に係る位相同期回路
の構成を示すブロツク図であり、第1図の回路に
デイジタルレベル発生回路50および加算回路5
1を追加した構成となつている。すなわち、デイ
ジタルレベル発生回路50は一定微少値のデイジ
タル信号を発生する回路で、加算回路51はこの
デイジタル信号と誤差演算回路15の出力のデイ
ジタル信号を加算する。そして、加算回路51の
出力がD/A変換器16に供給されるようになつ
ている。
第5図のように構成された位相同期回路の位相
比較特性は、第6図の示すように第4図で示され
る位相比較特性を縦軸方向にデイジタルレベル発
生回路50の出力のデイジタル値に相当した分
Δeだけシフトしたものとなる。従つて、デイジ
タルレベル発生回路50の出力のデイジタル値
を、このΔeが位相比較特性における誤差信号E
の1ステツプΔE以内になるように選定すれば、
この位相同期回路の動作はθ−θ0が−Δθ0/2で
収束するように働くバングバング制御となる。つ
まりθ−θ0の収束点−Δθ0/2において、誤差信
号Eは零とならず+Δeなる値と(−ΔE+Δe)と
の2つの値を持つようになり、位相同期ループの
ループゲインが無限大となつてバングバング制御
特性持つ。この結果、第1図の位相同期回路に比
べサンプリングクロツク信号は定常位相誤差−
Δθ0/2が生ずるが、ループフイルタ17を最適
に設計すれば、その位相ジツタは非常に小さくな
る。
すなわち、第1図に示した位相同期回路では、
サンプリングクロツク信号が最大でA/D変換器
11の最小量子化ステツプに比例する角度Δθ0
相当した分だけ位相ジツタを生じるが、本発明に
よればこの位相ジツタをΔθ0より十分小さくする
ことが可能である。
なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。例えば上記実施例ではデイジタルレベル
発生回路50より正レベルのデイジタル信号を発
生させた場合について説明したが、負レベルのデ
イジタル信号を発生させた場合でもサンプリング
クロツク信号の定常位相誤差が+Δθ0/2になる
だけで、同じようにバングバング制御によつてサ
ンプリングクロツク信号の位相ジツタが低減され
る。
また、上記実施例ではサンプリングクロツク信
号が色副搬送波周波数の4倍の周波数に位相同期
するようにしたが、誤差演算回路15における演
算式を変えることで、色副搬送波周波数の任意の
整数倍または有理数倍に位相同期するように構成
することが可能である。
また、位相同期回路を無定位形にするために、
加算回路51とD/A変換器16との間にデイジ
タル積分回路を挿入したり、デイジタルループフ
イルタを挿入して、アナログ回路からなるループ
フイルタ17を取り除いた構成とすることも可能
である。
また、誤差演算回路15で(1)式に示したように
誤差信号Eそのものを演算する代りに、このEに
比例した量を演算し、それに応じたデイジタル信
号を発生するようにしてもよいことは勿論であ
る。
また、(1)式ではカラーバースト信号の全サンプ
リング値を使用しているが、(1)式のKはカラーバ
ースト信号のサイクル数以下であればいくつでも
よいことが明らかである。
さらに、前記実施例では複合カラーテレビジヨ
ン信号であるNTSC信号をA/D変換する場合
に、カラーバースト信号に同期したサンプリング
クロツク信号を得る例について説明したが、入力
信号としてはこのような複合カラーテレビジヨン
信号に限らず、一般に基準位相信号を含むアナロ
グ信号をA/D変換する場合において、基準位相
信号に同期したサンプリングクロツク信号を得る
回路に本発明は適用可能である。例えばある種の
信号伝送方式、通信方式等で、基準位相を与える
パイロツト信号を信号波に間歇的に挿入して送信
側より伝送し、受信側でこのパイロツト信号に同
期したサンプリングクロツク信号を作つて信号波
をA/D変換し、デイジタル処理することが考え
られるが、このような場合にもパイロツト信号を
NTSC信号におけるカラーバースト信号と同様に
取扱うことで、前記実施例と同様な効果が得られ
る。
以上説明したように、本発明によれば基準位相
信号が挿入されたアナログ信号をA/D変換する
場合に必要な、基準位相信号に位相同期し、かつ
A/D変換器の量子化誤差に起因する位相ジツタ
が大幅に低減されたサンプリングクロツク信号を
得ることができ、前述したデイジタルデコーダ等
に適用した場合に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のデイジタル形位相同期回路のブ
ロツク図、第2図はその動作を説明するためのカ
ラーバースト信号部の波形図、第3図は第1図に
おける誤差演算回路15の具体例を示すブロツク
図、第4図は第1図の位相同期回路の位相比較特
性を示す図、第5図は本発明の一実施例に係る位
相同期回路のブロツク図、第6図は第5図の位相
同期回路の位相比較特性を示す図である。 11……A/D変換器、13……同期分離回
路、14……バースト抽出回路、15……誤差演
算回路、16……D/A変換器、17……ループ
フイルタ、18……電圧制御発振器、50……デ
イジタルレベル発生回路、51……加算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 クロツク信号源と、このクロツク信号源から
    のクロツク信号をサンプリングクロツク信号とし
    て受け、基準位相信号が挿入されたアナログ入力
    信号をデイジタル信号に変換するA/D変換器
    と、このA/D変換器の出力から前記基準位相信
    号に対応するデイジタル信号を抽出する手段と、
    この手段により得られたデイジタル信号を用いて
    前記基準位相信号と前記サンプリングクロツク信
    号との位相差の、予め定められた基準位相差に対
    する誤差信号をステツプ状に変化するデイジタル
    値として求める手段と、この手段により得られた
    誤差信号のデイジタル値に一定の微小デイジタル
    値を加算する手段と、この手段により微小デイジ
    タル値が加算されたデイジタル値をアナログ信号
    に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の
    出力に基づいて前記サンプリングクロツク信号の
    位相を前記基準位相信号に同期するように制御す
    る手段とを具備することを特徴とする位相同期回
    路。 2 前記アナログ入力信号はカラーテレビジヨン
    信号であり、前記基準位相信号はカラーバースト
    信号であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の位相同期回路。
JP7315780A 1980-05-31 1980-05-31 Phase synchronizing circuit Granted JPS56169421A (en)

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