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JP3568815B2 - Frame phase synchronization circuit - Google Patents

Frame phase synchronization circuit Download PDF

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JP3568815B2
JP3568815B2 JP04039299A JP4039299A JP3568815B2 JP 3568815 B2 JP3568815 B2 JP 3568815B2 JP 04039299 A JP04039299 A JP 04039299A JP 4039299 A JP4039299 A JP 4039299A JP 3568815 B2 JP3568815 B2 JP 3568815B2
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frame
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vco
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実 赤松
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日本電気エンジニアリング株式会社
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレーム位相同期回路、特にディジタル伝送装置等におけるVCO(電圧制御発振器)を用いてPLL(位相ロックループ)回路又は周波数変換回路のクロック位相を同期させると共にフレーム位相も同期させるフレーム位相同期回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
斯る用途の位相同期回路のフレーム位相乗せ替え回路では、エラスティックストア等のメモリを介してフレーム位相乗せ替え回路が一般的である。しかし、入力位相に変動を生じてメモり容量を超えた場合に発生するスリップを検出し、メモリの書き込みと読み出しの関係を強制的に変更するスリップ制御回路を付加することが要求される。
【0003】
斯る要求に応じる為に、例えば、特開平5−268684号公報の「フレーム位相同期装置のスリップ制御回路試験方式」が提案されている。即ち、メモリの書き込みと読み出しの関係を監視する回路を付加し、スリップが発生しそうな場合に書き込みと読み出しの関係を強制的にずらす回路を設けている。図8に示す如く、入力クロックが入力される書き込みカウンタ71及び入力フレームが入力されるメモリ72を有する。更に、スリップ制御回路75、読み出しカウンタ74、分周カウンタ73、位相比較器76及びVCO77を有する。
【0004】
入力フレームは、入力クロックで動作する書き込みカウンタ71から発生する書き込みアドレスに従ってメモり72に書き込まれる。出力フレームは、出力クロックを分周カウンタ73で分周したクロックで動作する読み出しカウンタ74から発生する読み出しアドレスに従ってメモり72から読み出される。スリップ制御回路75は、書き込みアドレスと読み出しアドレスを比較して、スリップが発生しそうな場合には、書き込みアドレスと読み出しアドレスの関係を強制的に変更する。尚、位相比較器76は、入力クロックと分周カウンタ73の分周クロックとを比較し、その出力をVCO77に入力することにより、VCO77の出力から上述した出力クロックを得る。
【0005】
斯る従来技術では、入力位相の変動がメモリ容量よりも小さい場合には有効である。しかし、入力位相の変動量がメモリ容量を越えた場合にはスリップが発生し、スリップしたフレームのデータは無効となってしまうという問題乃至欠点があった。また、スリップ検出時の読み出しアドレスの強制制御は、フレーム位相の急激な変化を伴う。入力位相の変動量が予測できる場合にはメモリ容量を適正化することによりスリップの発生が回避できる。しかし、ディジタル伝送路等の場合、伝送路で発生する位相変動の量を予測するのは非常に困難である。更に、カウンタやメモリは、他の回路と比べて消費電力が大きいという問題がある。また、スリップ制御回路には、複雑な回路が必要になり、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。スリップ制御回路にマイクロコンピュータ等を用いる方法も考えられるが、マイクロコンピュータはロジック(論理)回路に比べて高価になってしまう。
【0006】
斯る課題を解決する為に、本願出願人は、先に図6に示す如きフレーム位相差制御回路を提案した。即ち、フリップフロップ41,フリップフロップ42及び切替器(セレクタ)43で構成される。フリップフロップ41、42のD及びD1入力に出力フレームが入力され、フリップフロップ41のクロックCK入力に出力クロックが入力される。また、フリップフロップ42のクロックCK入力には、入力フレームが入力され、D2入力には、フリップフロップ41のQ出力が入力される。また、フリップフロップ42のQ1、Q2出力は、切替器43の入力端SELB及びSELAに入力される。切替器43のIN2には位相比較器出力が入力され、出力端OUTからVCO制御電圧出力が得られる。
【0007】
図7には、図6の動作タイミングチャートを示す。図7の出力フレーム信号(a)と遅延出力フレーム信号(b)のH(ハイ)/L(ロー)組合せは4種類あり、図7中の4区間i、j、k、lに分けられる。これら区間i、j、k、lの切替信号は、夫々00、10、11及び01である。入力フレーム信号の立上がりエッジがこれら4区間のうちのどの区間にいるかを監視し、出力フレーム信号の位相が入力フレーム信号の位相に対して進んでいる場合には、VCOの出力周波数を一時的に下げることにより位相を合わせる。また、出力フレーム信号の位相が入力フレーム信号の位相に対して遅れている場合には、VCOの出力周波数を一時的に上げることにより位相を合わせる。即ち、出力フレーム信号(a)を遅延出力フレーム信号(b)を入力フレーム信号の立上がりエッジでラッチした値(切替制御信号)は、その時点での位相関係を意味する。そこで、この値に従って、VCOへ供給する信号を下記の如く切り替える。
【0008】
区間iの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が進んでいる状態にある為に、VCOの出力周波数を下げる固定値「L」を選択する。
【0009】
区間jの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が同相状態にあるので、フレーム位相制御は行わず位相比較器の出力をそのままVCOへ供給する。
【0010】
区間K及びlの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が遅れているので、VCO出力周波数を上げる固定値「H」を切替器で選択する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の周知技術の場合には、上述したスリップ発生回路の困難性、位相変動予測の困難性、回路の消費電力の増大及び回路構成の大規模且つ高価格化等の問題があった。また、先に提案された技術では、回路構成は、比較的安価となるが、入力フレーム位相の区間が、例えばjからiに変化した際に、VCOの入力は位相比較器の出力から固定値「L」に急変するので、これに応じて出力のクロック位相が急変してしまうという課題があった。更に、高速データ伝送装置では、装置内のクロック位相急変は、装置内データのスリップやフレーム位相跳躍が発生させるので、極力抑えなければならないという条件が課せられている。
【0012】
従って、本発明の目的は、出力位相急変による装置内データのスリップやフレーム位相跳躍を軽減する為に、出力位相変動量を低減して、より高品質の同期データ伝送を可能にするフレーム位相同期回路を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明によるフレーム位相同期回路は、次のような特徴的な構成を採用している。
【0014】
(1)入力クロックと出力クロックの位相を比較する位相比較器と、制御電圧により発振周波数が制御されるVCOと、前記VCOの出力を分周して前記出力クロックを生成する分周器と、前記VCOの出力クロックを計数して、出力フレームを生成する出力フレーム生成カウンタと、入力フレーム及び前記出力フレームの位相差を受け前記VCOを制御するフレーム位相差制御回路とを含むフレーム位相同期回路において、
前記フレーム位相差制御回路は、前記出力フレーム信号に対して出力クロックの所定数のクロック分遅延した複数個の遅延出力フレーム信号を生成するシフトレジスタと、前記遅延出力フレーム信号を、前記入力フレーム信号の立上がりエッジで各々ラッチして前記所定数の切替信号を出力するフリップフロップと、前記所定数の切替信号に基づいて予め定めた所定の電圧及び前記位相比較器からの出力のいずれか1つを前記制御電圧として選択して出力する切替器とを有し、前記入力フレームと出力フレームの位相差範囲を複数区間設定し、前記位相差に応じて異なる複数のVCO制御電圧を発生するフレーム位相同期回路。
【0015】
(2)前記シフトレジスタは、3個の遅延出力フレーム信号を発生する上記(1)のフレーム位相同期回路。
【0016】
(3)DSPを使用し、前記フレーム位相差制御回路の出力により前記DSPを制御する上記(1)又は(2)のフレーム位相同期回路
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるフレーム位相同期回路の好適実施形態例を添付図1乃至図5を参照して詳細に説明する。
【0020】
図1は、本発明によるフレーム位相同期回路の好適実施形態例のブロック図であり、図1の主要部分であるフレーム位相差制御回路の具体例のブロック図を図2に示す。
【0021】
本発明によるフレーム位相同期回路は、図1に示す如く、位相比較器11、フレーム位相差制御回路15、VCO12、分周器13及び出力フレーム生成カウンタ14より構成される。位相比較器11は、入力クロックと分周器13からの分周されたクロック出力とを比較する。例えば排他的論理和(EX−OR)回路であり、位相差信号を出力して、フレーム位相差制御回路15へ供給する。VCO12は、フレーム位相差制御回路15の出力であるVCO制御信号の電圧に比例した周波数のクロック信号を出力クロックとして出力端子16から出力すると共に、出力フレーム生成カウンタ14及び分周器13へ供給する。出力フレームカウンタ14は、出力クロックに同期した出力フレームを生成するべく、出力クロックをカウントする。この出力フレーム生成カウンタ14の出力は、出力フレーム端子17から出力すると共に、フレーム位相差制御回路15へ供給される。分周器13は、出力クロック信号を入力クロック周波数まで分周し、位相比較器11へ供給する。
【0022】
次に、入力フレームの位相に対する出力フレーム位相を制御する為のフレーム位相差制御回路15につき説明する。このフレーム位相差制御回路15は、入力フレームの位相に対する出力フレーム位相の差が予め規定した範囲内(例えば入力フレームから1/2フレーム±クロックの範囲)にあるか否か監視する。もし、この規定範囲内であれば、位相比較器11の出力を、そのままVCO12へ出力する。もし、この規定範囲外の場合には、その位相差に応じてフレーム位相差を少なくする方向のVCO制御電圧をVCO12へ出力するように動作する。
【0023】
図2は、図1のフレーム位相差制御回路15の具体例のブロック図である。このフレーム位相差制御回路15は、シフトレジスタ1、フリップフロップ2及び切替回路(セレクタ)3により構成される。シフタレジスタ1のD端子及びCK端子には夫々出力フレーム及び出力クロックが入力される。シフトレジスタ1の3つの出力端QA、QB、QCからの出力は、フリップフロップ2のD1、D2、D3に供給され、CK端子には、入力フレームが入力される。また、フリップフロップ2の3の出力端Q1、Q2、Q3の出力は、切替回路3の切替制御端SELC、B、Aに夫々入力される。この切替回路3の入力端INO、IN2及びIN5には、位相比較器11の出力が供給され、IN1、IN3、IN4、IN6及びIN7には、夫々―0.5V、―1.0V、+0.5V、+1.0V及び+1.0Vの固定値が入力される。
【0024】
次に、図1及び図2の回路動作を図3のタイミングチャートを参照しながら説明する。シフトレジスタ1は、出力フレーム信号(図3(a)参照)に対して出力クロックの1乃至3クロック分遅延した遅延出力フレーム信号1乃至3(図3(b)乃至(d)参照)を生成する。フリップフロップ2は、これら遅延出力フレーム信号1〜3を、入力フレーム信号の立上がりエッジで各々ラッチし、切替回路3の切替制御入力SELC、B及びAに供給する。切替回路3は、3本の切替制御信号に従って、+1.0V、+0.5V、−0.5V、−1.0V及び位相比較器出力のいずれか1つを選択して出力する。尚、+1.0V、+0.5V、−0.5V、及び−1.0Vは、VCO12の制御電圧の例示であり、+1.0Vの如き正電圧は、VCO12の出力周波数を高くする電圧値を、−1.0Vの如き負電圧は、VCO12の出力周波数を低くする電圧を意味する。図2の回路例は、入力フレームの位相に対する出力フレーム位相差を入力フレームから1/2フレーム±1クロック幅に制御する場合の例であり、シフトレジスタ1の構成を変えることによって位相範囲を更に細かく設定できること勿論である。
【0025】
尚、図2のフレーム位相差制御回路15のシフトレジスタ1、フリップフロップ2及び切替回路3は、当業者に周知のものであり、市販されており、そのまま詳細設営は省略する。
【0026】
更に詳細に動作説明する。図3の遅延出力フレーム信号1〜3の「H」、「L」の組合せ6種類ある。図3中の6区間a、b、c、d、e及びfに分けられ、夫々切替信号011、001、000、100、110及び111を発生する(図3参照)。
【0027】
そこで、フレーム信号の立上がりエッジがこれら区間a〜fのどの区間に位置するかを監視する。その監視の結果、出力フレーム信号の位相が入力フレーム信号の位相に対して進んでいる場合には、VCO12の出力周波数を下げることによって、フレーム位相を合わせる。また、出力フレーム信号の位相が入力フレーム信号の位相に対して遅れている場合には、正のVCO制御電圧によりVCO出力周波数を上げることによってフレーム位相を合わせる。即ち、出力フレーム信号と遅延フレーム信号を入力フレーム信号の立上がりエッジでラッチした値である切替制御信号は、その時点での位相関係を意味する。これに従って、VCO12へ供給する信号は、次の如く切り替えられる。
【0028】
区間aの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が大きく進んでいる状態である為に、−1.0Vを選択してVCOの出力周波数を下げる。
区間bの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が少し進んでいる状態であるの、VCO制御電圧として−0.5Vを選択してVCO出力周波数を下げる。
【0029】
区間cの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が逆相の状態(ここでは定常状態)にあるので、フレーム位相差制御は行わず、位相比較器11の出力をそんままVCO12に供給する。
【0030】
区間dの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が少し遅れている状態であるので、VCO制御電圧として+0.5Vを選択してVCO出力周波数を上げる。
【0031】
区間eの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が大きく遅れている状態であるので、VCO制御電圧として+1.0Vを選択してVCO出力周波数を上げる。
【0032】
区間fの場合:入力フレーム信号に対して出力フレーム信号が反位相の遅れ又は進み状態であるので、VCO出力周波数を大きく変動させる為に+1.0V又は−1.0VをいずれかのVCO制御電圧を供給するが、図2の例では、+1.0Vを選択する。
【0033】
次に、本発明によるフレーム位相同期回路の他の実施形態例を図4及び図5を参照して説明する。この実施形態例のフレーム位相同期回路は、DSP(ディジタルシグナルプロセッサ)を使用することを特徴とする。このDSPは例えばNEC社製のμPD7725の如きデバイスであることを可とする。
【0034】
図4には、このフレーム位相同期回路のブロック図を示す。このフレーム位相同期回路は、位相比較器61、位相差計数カウンタ62、DSP63、ディジタル周波数制御発振器64、分周器65、出力フレーム生成カウンタ66及びフレーム位相差制御回路67にて構成される。位相比較器61には、入力クロックと分周器65からの分周クロックとが入力され、比較結果が位相差計数カウンタ62に出力される。フレーム位相差制御回路67には、入力フレームと出力フレーム生成カウンタ66の出力が入力され、その制御出力がDSP63に供給される。また、ディジタル周波数制御発振器64の出力は、出力クロックとして出力クロック端子68に出力されると共に、分周器65及び出力フレーム生成カウンタ66への入力となる。出力フレーム生成カウンタ66の出力は、出力フレームとして出力フレーム端子69に出力されると共に、上述の如くフレーム位相差制御回路67に供給される。
【0035】
図4のフレーム位相同期回路にあっては、位相比較器61の出力である位相差信号は、位相差計数カウンタ62で量子化される。また、位相差計数カウンタ62からの位相差データは、DSP63へ供給され、このDSP63上で動作するプログラムにて平滑化やファイル処理等を実行し、ディジタル周波数発振器64の制御データを出力する。
【0036】
ディジタル周波数発振器64を用いる図4のフレーム位相同期回路に、出力フレーム生成カウンタ66とフレーム位相差制御回路67を付加することによって、図1乃至図3に示した好適実施形態例と同様の作用及び効果が得られる。但し、フレーム位相差制御回路67の出力は、図2に示した如く3本の切替制御信号となり、これをDSP63に供給し、ディジタル周波数制御発振器64への制御データ切替処理はDSP63上で動作するプログラム組み込む構成となる。
【0037】
DSP63に組み込まれるプログラムの概略フローチャートは、図5に示すとおりである。先ず、ステップS1で、位相比較器61からの位相差データを位相差計数カウンタ62から取込む。次に、ステップS2で上述したフレーム位相差データをフレーム位相差制御回路67から取込む。ステップS3では、位相差データをディジタルフィルタ演算処理を行う。続いて、ステップS4で、フレーム位相差の判断を行う。切替制御信号が011の場合、ステップS5でVCO制御値を−1.0Vとして、VCO出力周波数を下げる。切替制御信号が001の場合、ステップS6でVCO制御値を−0.5VとしてVCO出力周波数を少し下げる。切替制御信号が000の場合、ステップS7でVCO制御値をフィルタS出力Xαとする。切替制御信号が100の場合、ステップS8でVCO制御値を+0.5Vとし、VCO出力周波数を少し上げる。最後に、切替制御信号が110又は111の場合、ステップS9でVCO制御値を+1.0VとしてVCO又はディジタル周波数制御発振器64の周波数を上げる。
【0038】
以上、本発明によるフレーム位相同期回路の好適実施形態例の構成及び動作を詳述した。しかし、本発明は斯る特定例のみに限定されるべきではなく、特定用途に応じて当業者には種々の変形変更が可能であることが容易に理解できよう。
【0039】
【発明の効果】
上述の説明から理解される如く本発明のフレーム位相同期回路によると以下の如き実用上の顕著な効果が得られる。
【0040】
先ず第1に、従来技術に比して入力クロックの位相変動に対してフレームのスリップが効果的に防止できる。その結果主信号の欠落や重畳の発生が防止でき、品質の高いデータ伝送が可能である。その理由は、出力クロック信号の周波数を制御することによって、出力フレームを入力フレームに同期させている為である。
【0041】
また、本発明のフレーム位相同期回路によると、従来技術に比して安価で低消費電力とすることができる。その理由は、従来技術に比べて、小規模の回路で実現でき、比較的高価且つ消費電力の大きいメモリを使用しない為である。
【0042】
更に、本発明によるとVCO又はディジタル周波数制御発振器の周波数の増減を複数段に切替える為に出力位相の急激な変化が少なく、一層高品質のデータ伝送が可能になる。換言すると、比較的小さな入力位相変動に対しては、出力位相の変動を小さく抑えている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるフレーム位相同期回路の好適実施形態例のブロック図である。
【図2】図1のフレーム位相同期回路のフレーム位相差制御回路の具体例である。
【図3】図2のフレーム位相差制御回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図4】本発明によるフレーム位相同期回路の他の実施形態例のブロック図である。
【図5】図4のプログラム動作例を説明するフローチャートである。
【図6】本願出願人が先に提案したフレーム位相差制御回路のブロック図である。
【図7】図6のフレーム位相差制御回路の動作説明図である。
【図8】従来のフレーム位相同期回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 シフトレジスタ
2 フリップフロップ
3 切替回路
11 位相比較器
12 VCO
13 分周器
14 出力フレーム生成カウンタ
15、67 フレーム位相差制御回路
63 DSP
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a frame phase synchronization circuit for synchronizing a clock phase of a PLL (phase locked loop) circuit or a frequency conversion circuit using a VCO (Voltage Controlled Oscillator) in a digital transmission device or the like, and also synchronizing the frame phase. Circuit.
[0002]
[Prior art]
A frame phase change circuit of a phase synchronization circuit for such an application is generally a frame phase change circuit via a memory such as an elastic store. However, it is required to add a slip control circuit that detects a slip that occurs when the input phase fluctuates and exceeds the memory capacity and forcibly changes the relationship between writing and reading of the memory.
[0003]
In order to meet such a request, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 5-268684 proposes a "slip control circuit test method for a frame phase synchronizer". That is, a circuit for monitoring the relationship between writing and reading of the memory is added, and a circuit is provided for forcibly shifting the relationship between writing and reading when a slip is likely to occur. As shown in FIG. 8, a write counter 71 to which an input clock is input and a memory 72 to which an input frame is input are provided. Further, it has a slip control circuit 75, a read counter 74, a frequency division counter 73, a phase comparator 76, and a VCO 77.
[0004]
The input frame is written to the memory 72 in accordance with a write address generated from a write counter 71 operated by an input clock. The output frame is read from the memory 72 in accordance with a read address generated by a read counter 74 that operates on a clock obtained by dividing the output clock by the frequency divider 73. The slip control circuit 75 compares the write address with the read address, and if a slip is likely to occur, forcibly changes the relationship between the write address and the read address. The phase comparator 76 compares the input clock with the frequency-divided clock of the frequency-division counter 73 and inputs the output to the VCO 77, thereby obtaining the above-described output clock from the output of the VCO 77.
[0005]
Such a conventional technique is effective when the fluctuation of the input phase is smaller than the memory capacity. However, if the amount of change in the input phase exceeds the memory capacity, a slip occurs, and the data of the slipped frame becomes invalid. Also, the forced control of the read address at the time of slip detection involves a rapid change in the frame phase. If the amount of change in the input phase can be predicted, the occurrence of slip can be avoided by optimizing the memory capacity. However, in the case of a digital transmission path or the like, it is very difficult to predict the amount of phase fluctuation occurring in the transmission path. Further, there is a problem that the power consumption of the counter and the memory is larger than that of other circuits. Further, the slip control circuit requires a complicated circuit, and has a problem that the circuit scale is increased. A method using a microcomputer or the like for the slip control circuit is also conceivable, but the microcomputer is more expensive than a logic circuit.
[0006]
In order to solve such a problem, the present applicant has previously proposed a frame phase difference control circuit as shown in FIG. That is, it is composed of a flip-flop 41, a flip-flop 42, and a switch (selector) 43. The output frame is input to the D and D1 inputs of the flip-flops 41 and 42, and the output clock is input to the clock CK input of the flip-flop 41. The input frame is input to the clock CK input of the flip-flop 42, and the Q output of the flip-flop 41 is input to the D2 input. The outputs of Q1 and Q2 of the flip-flop 42 are input to the input terminals SELB and SELA of the switch 43. The output of the phase comparator is input to IN2 of the switch 43, and a VCO control voltage output is obtained from the output terminal OUT.
[0007]
FIG. 7 shows an operation timing chart of FIG. There are four types of H (high) / L (low) combinations of the output frame signal (a) and the delayed output frame signal (b) in FIG. 7, and they are divided into four sections i, j, k, and l in FIG. The switching signals for these sections i, j, k, and l are 00, 10, 11, and 01, respectively. It monitors which of the four sections the rising edge of the input frame signal is in, and if the phase of the output frame signal is ahead of the phase of the input frame signal, the output frequency of the VCO is temporarily changed. The phase is adjusted by lowering. When the phase of the output frame signal is behind the phase of the input frame signal, the phase is adjusted by temporarily increasing the output frequency of the VCO. That is, the value (switching control signal) obtained by latching the output frame signal (a) at the rising edge of the input frame signal by delaying the output frame signal (b) means the phase relationship at that time. Therefore, according to this value, the signal supplied to the VCO is switched as follows.
[0008]
In the section i: Since the output frame signal is in advance of the input frame signal, a fixed value “L” for lowering the output frequency of the VCO is selected.
[0009]
In the section j: Since the output frame signal is in phase with the input frame signal, the output of the phase comparator is supplied to the VCO without performing frame phase control.
[0010]
In the sections K and l: Since the output frame signal is behind the input frame signal, a fixed value “H” for increasing the VCO output frequency is selected by the switch.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the above-mentioned conventional well-known technology, there are problems such as the difficulty of the slip generation circuit, the difficulty of predicting the phase fluctuation, the increase in power consumption of the circuit, and the increase in the scale and cost of the circuit configuration. Further, in the technique proposed earlier, the circuit configuration becomes relatively inexpensive, but when the section of the input frame phase changes from j to i, for example, the input of the VCO becomes a fixed value from the output of the phase comparator. Since the signal suddenly changes to "L", there is a problem that the output clock phase changes suddenly in response to this. Furthermore, in a high-speed data transmission device, a sudden clock phase change in the device causes a slip of data in the device and a jump in frame phase, so that a condition that the clock phase must be suppressed as much as possible is imposed.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the amount of output phase fluctuation and reduce the amount of output phase fluctuations to reduce the amount of output phase fluctuations and to achieve higher quality synchronous data transmission in order to reduce sudden phase shifts in the device. Is to provide a circuit.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the frame phase synchronization circuit according to the present invention employs the following characteristic configuration.
[0014]
(1) a phase comparator for comparing the phases of an input clock and an output clock, a VCO whose oscillation frequency is controlled by a control voltage, a frequency divider for dividing the output of the VCO to generate the output clock, A frame phase synchronization circuit including an output frame generation counter that counts an output clock of the VCO to generate an output frame, and a frame phase difference control circuit that receives the phase difference between an input frame and the output frame and controls the VCO. ,
A shift register that generates a plurality of delayed output frame signals delayed by a predetermined number of output clocks with respect to the output frame signal; and a shift register that outputs the delayed output frame signal to the input frame signal. A flip-flop which latches at the rising edge of the flip-flop to output the predetermined number of switching signals, and outputs one of a predetermined voltage predetermined based on the predetermined number of switching signals and an output from the phase comparator. A switch for selecting and outputting as the control voltage, setting a plurality of sections of a phase difference range between the input frame and the output frame, and generating a plurality of different VCO control voltages according to the phase difference. circuit.
[0015]
(2) The shift register according to (1), wherein the shift register generates three delayed output frame signals.
[0016]
(3) The frame phase synchronization circuit according to (1) or (2), wherein the DSP is controlled by an output of the frame phase difference control circuit using a DSP .
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a frame phase synchronization circuit according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0020]
FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of a frame phase synchronization circuit according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a specific example of a frame phase difference control circuit which is a main part of FIG.
[0021]
As shown in FIG. 1, the frame phase synchronization circuit according to the present invention includes a phase comparator 11, a frame phase difference control circuit 15, a VCO 12, a frequency divider 13, and an output frame generation counter 14. The phase comparator 11 compares the input clock with the frequency-divided clock output from the frequency divider 13. For example, an exclusive-OR (EX-OR) circuit outputs a phase difference signal and supplies it to the frame phase difference control circuit 15. The VCO 12 outputs a clock signal having a frequency proportional to the voltage of the VCO control signal output from the frame phase difference control circuit 15 from the output terminal 16 as an output clock, and supplies the clock signal to the output frame generation counter 14 and the frequency divider 13. . The output frame counter 14 counts the output clock so as to generate an output frame synchronized with the output clock. The output of the output frame generation counter 14 is output from the output frame terminal 17 and supplied to the frame phase difference control circuit 15. The frequency divider 13 divides the frequency of the output clock signal to the input clock frequency and supplies the frequency to the phase comparator 11.
[0022]
Next, the frame phase difference control circuit 15 for controlling the output frame phase with respect to the input frame phase will be described. The frame phase difference control circuit 15 monitors whether or not the difference between the phase of the input frame and the phase of the output frame is within a predetermined range (for example, a range of 1/2 frame ± clock from the input frame). If it is within the specified range, the output of the phase comparator 11 is output to the VCO 12 as it is. If the difference is outside the specified range, the VCO 12 operates to output the VCO control voltage in the direction of reducing the frame phase difference to the VCO 12 in accordance with the phase difference.
[0023]
FIG. 2 is a block diagram of a specific example of the frame phase difference control circuit 15 of FIG. The frame phase difference control circuit 15 includes a shift register 1, a flip-flop 2, and a switching circuit (selector) 3. An output frame and an output clock are input to the D terminal and the CK terminal of the shifter register 1, respectively. Outputs from the three output terminals QA, QB, and QC of the shift register 1 are supplied to D1, D2, and D3 of the flip-flop 2, and an input frame is input to a CK terminal. The outputs of the three output terminals Q1, Q2, Q3 of the flip-flop 2 are input to the switching control terminals SELC, B, A of the switching circuit 3, respectively. The outputs of the phase comparator 11 are supplied to the input terminals INO, IN2 and IN5 of the switching circuit 3, and −0.5 V, −1.0 V, +0... To IN1, IN3, IN4, IN6 and IN7, respectively. Fixed values of 5V, + 1.0V and + 1.0V are input.
[0024]
Next, the circuit operation of FIGS. 1 and 2 will be described with reference to the timing chart of FIG. The shift register 1 generates delayed output frame signals 1 to 3 (see FIGS. 3B to 3D) which are delayed from the output frame signal (see FIG. 3A) by 1 to 3 clocks of the output clock. I do. The flip-flop 2 latches these delayed output frame signals 1 to 3 at the rising edge of the input frame signal, and supplies them to the switching control inputs SELC, B and A of the switching circuit 3. The switching circuit 3 selects and outputs any one of +1.0 V, +0.5 V, -0.5 V, -1.0 V, and the output of the phase comparator according to the three switching control signals. Note that +1.0 V, +0.5 V, −0.5 V, and −1.0 V are examples of the control voltage of the VCO 12. A positive voltage such as +1.0 V is a voltage value that increases the output frequency of the VCO 12. , −1.0 V means a voltage that lowers the output frequency of the VCO 12. The circuit example shown in FIG. 2 is an example in which the output frame phase difference with respect to the phase of the input frame is controlled to ± frame ± 1 clock width from the input frame. Needless to say, it can be set finely.
[0025]
The shift register 1, the flip-flop 2, and the switching circuit 3 of the frame phase difference control circuit 15 in FIG. 2 are well known to those skilled in the art, and are commercially available, and the detailed construction is omitted.
[0026]
The operation will be described in more detail. There are six combinations of “H” and “L” of the delayed output frame signals 1 to 3 in FIG. It is divided into six sections a, b, c, d, e, and f in FIG. 3, and generates switching signals 011, 001, 000, 100, 110, and 111, respectively (see FIG. 3).
[0027]
Therefore, it is monitored in which of the sections a to f the rising edge of the frame signal is located. As a result of the monitoring, when the phase of the output frame signal is ahead of the phase of the input frame signal, the frame frequency is adjusted by lowering the output frequency of the VCO 12. If the phase of the output frame signal is behind the phase of the input frame signal, the frame phase is adjusted by increasing the VCO output frequency with a positive VCO control voltage. That is, the switching control signal which is a value obtained by latching the output frame signal and the delayed frame signal at the rising edge of the input frame signal means the phase relationship at that time. Accordingly, the signal supplied to the VCO 12 is switched as follows.
[0028]
In the section a: Since the output frame signal is greatly advanced with respect to the input frame signal, -1.0 V is selected to lower the output frequency of the VCO.
In the case of the section b: The output frame signal is slightly advanced with respect to the input frame signal, but -0.5 V is selected as the VCO control voltage to lower the VCO output frequency.
[0029]
In the section c: Since the output frame signal is in a phase opposite to the input frame signal (here, a steady state), the frame phase difference control is not performed, and the output of the phase comparator 11 is supplied to the VCO 12 as it is. .
[0030]
In the section d: Since the output frame signal is slightly delayed from the input frame signal, +0.5 V is selected as the VCO control voltage to increase the VCO output frequency.
[0031]
In the section e: the output frame signal is significantly delayed with respect to the input frame signal, so that +1.0 V is selected as the VCO control voltage to increase the VCO output frequency.
[0032]
In the case of the section f: Since the output frame signal is in a state of being delayed or advanced in antiphase with respect to the input frame signal, in order to greatly change the VCO output frequency, +1.0 V or -1.0 V is set to either the VCO control voltage. However, in the example of FIG. 2, +1.0 V is selected.
[0033]
Next, another embodiment of the frame phase synchronization circuit according to the present invention will be described with reference to FIGS. The frame phase synchronization circuit of this embodiment uses a DSP (Digital Signal Processor). This DSP can be, for example, a device such as μPD7725 manufactured by NEC Corporation.
[0034]
FIG. 4 shows a block diagram of this frame phase synchronization circuit. This frame phase synchronization circuit includes a phase comparator 61, a phase difference counter 62, a DSP 63, a digital frequency control oscillator 64, a frequency divider 65, an output frame generation counter 66, and a frame phase difference control circuit 67. The input clock and the frequency-divided clock from the frequency divider 65 are input to the phase comparator 61, and the comparison result is output to the phase difference counter 62. The input of the input frame and the output of the output frame generation counter 66 are input to the frame phase difference control circuit 67, and the control output is supplied to the DSP 63. The output of the digital frequency controlled oscillator 64 is output to the output clock terminal 68 as an output clock, and is also input to the frequency divider 65 and the output frame generation counter 66. The output of the output frame generation counter 66 is output to the output frame terminal 69 as an output frame, and is also supplied to the frame phase difference control circuit 67 as described above.
[0035]
In the frame phase synchronization circuit of FIG. 4, the phase difference signal output from the phase comparator 61 is quantized by the phase difference counter 62. Further, the phase difference data from the phase difference counter 62 is supplied to the DSP 63, which performs smoothing, file processing, and the like by a program operating on the DSP 63, and outputs control data of the digital frequency oscillator 64.
[0036]
By adding an output frame generation counter 66 and a frame phase difference control circuit 67 to the frame phase synchronization circuit of FIG. 4 using the digital frequency oscillator 64, the same operation and effect as those of the preferred embodiment shown in FIGS. The effect is obtained. However, the output of the frame phase difference control circuit 67 becomes three switching control signals as shown in FIG. 2, which are supplied to the DSP 63, and the control data switching process to the digital frequency control oscillator 64 operates on the DSP 63. It is configured to incorporate a program.
[0037]
A schematic flowchart of the program incorporated in the DSP 63 is as shown in FIG. First, in step S1, the phase difference data from the phase comparator 61 is fetched from the phase difference counter 62. Next, the frame phase difference data described above is fetched from the frame phase difference control circuit 67 in step S2. In step S3, a digital filter operation is performed on the phase difference data. Subsequently, in step S4, a frame phase difference is determined. If the switching control signal is 011, the VCO control value is set to -1.0 V in step S5, and the VCO output frequency is reduced. If the switching control signal is 001, the VCO control value is set to -0.5 V in step S6 to slightly lower the VCO output frequency. If the switching control signal is 000, the VCO control value is set as the filter S output Xα in step S7. When the switching control signal is 100, the VCO control value is set to +0.5 V in step S8, and the VCO output frequency is slightly increased. Finally, when the switching control signal is 110 or 111, the VCO control value is set to +1.0 V in step S9 to increase the frequency of the VCO or the digital frequency controlled oscillator 64.
[0038]
The configuration and operation of the preferred embodiment of the frame phase synchronization circuit according to the present invention have been described above in detail. However, the present invention should not be limited to only such specific examples, and those skilled in the art can easily understand that various modifications can be made according to specific applications.
[0039]
【The invention's effect】
As will be understood from the above description, the frame phase synchronization circuit of the present invention has the following practically significant effects.
[0040]
First, it is possible to effectively prevent a frame from slipping with respect to a phase change of an input clock as compared with the related art. As a result, loss or superposition of the main signal can be prevented, and high-quality data transmission is possible. The reason is that the output frame is synchronized with the input frame by controlling the frequency of the output clock signal.
[0041]
Further, according to the frame phase synchronization circuit of the present invention, it is possible to reduce the cost and power consumption as compared with the prior art. The reason is that, compared to the prior art, it can be realized with a small-scale circuit and does not use a relatively expensive and large power consumption memory.
[0042]
Further, according to the present invention, since the increase and decrease of the frequency of the VCO or the digital frequency controlled oscillator are switched in a plurality of stages, the output phase is not sharply changed, and higher quality data transmission is possible. In other words, for relatively small input phase fluctuations, the output phase fluctuations are kept small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of a frame phase synchronization circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a specific example of a frame phase difference control circuit of the frame phase synchronization circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart illustrating an operation of the frame phase difference control circuit of FIG. 2;
FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of the frame phase synchronization circuit according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a program operation of FIG. 4;
FIG. 6 is a block diagram of a frame phase difference control circuit previously proposed by the present applicant.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the frame phase difference control circuit of FIG. 6;
FIG. 8 is a block diagram of a conventional frame phase synchronization circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shift register 2 Flip-flop 3 Switching circuit 11 Phase comparator 12 VCO
13 frequency divider 14 output frame generation counter 15, 67 frame phase difference control circuit 63 DSP

Claims (3)

入力クロックと出力クロックの位相を比較する位相比較器と、制御電圧により発振周波数が制御されるVCOと、前記VCOの出力を分周して前記出力クロックを生成する分周器と、前記VCOの出力クロックを計数して、出力フレームを生成する出力フレーム生成カウンタと、入力フレーム及び前記出力フレームの位相差を受け前記VCOを制御するフレーム位相差制御回路とを含むフレーム位相同期回路において、
前記フレーム位相差制御回路は、前記出力フレーム信号に対して出力クロックの所定数のクロック分遅延した複数個の遅延出力フレーム信号を生成するシフトレジスタと、前記遅延出力フレーム信号を、前記入力フレーム信号の立上がりエッジで各々ラッチして前記所定数の切替信号を出力するフリップフロップと、前記所定数の切替信号に基づいて予め定めた所定の電圧及び前記位相比較器からの出力のいずれか1つを前記制御電圧として選択して出力する切替器とを有し、前記入力フレームと出力フレームの位相差範囲を複数区間設定し、前記位相差に応じて異なる複数のVCO制御電圧を発生することを特徴とするフレーム位相同期回路。
A phase comparator for comparing the phases of the input clock and the output clock, a VCO whose oscillation frequency is controlled by a control voltage, a frequency divider for dividing the output of the VCO to generate the output clock, An output frame generation counter that counts an output clock and generates an output frame, and a frame phase synchronization circuit that includes a frame phase difference control circuit that receives the phase difference between an input frame and the output frame and controls the VCO,
A shift register that generates a plurality of delayed output frame signals delayed by a predetermined number of output clocks with respect to the output frame signal; and a shift register that outputs the delayed output frame signal to the input frame signal. A flip-flop which latches at the rising edge of the flip-flop to output the predetermined number of switching signals, and outputs one of a predetermined voltage predetermined based on the predetermined number of switching signals and an output from the phase comparator. A switch for selecting and outputting the control voltage, setting a plurality of sections of a phase difference range between the input frame and the output frame, and generating a plurality of different VCO control voltages according to the phase difference. Frame phase synchronization circuit.
前記シフトレジスタは、3個の遅延出力フレーム信号を発生することを特徴とする請求項1に記載のフレーム位相同期回路。2. The circuit according to claim 1, wherein the shift register generates three delayed output frame signals. DSPを使用し、前記フレーム位相差制御回路の出力により前記DSPを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載のフレーム位相同期回路。3. The frame phase synchronization circuit according to claim 1, wherein the DSP is controlled by an output of the frame phase difference control circuit using a DSP.
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