JP2007158466A

JP2007158466A - Spread spectrum clock generation circuit

Info

Publication number: JP2007158466A
Application number: JP2005347144A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Shirasawa; 仁白澤
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the matter of conventional spread spectrum clock generation circuit that the effect of countermeasure against electromagnetic noise (EMI) becomes insufficient because a spreading rate for intercepting the impact of EMI most may not be included in a plurality spreading rates preset in the circuit. <P>SOLUTION: In the spread spectrum clock generation circuit comprising a frequency/phase comparator for detecting the phase difference between a reference clock signal and a feedback clock signal, a CP for generating a charge signal or a discharge signal depending on the phase difference, a charge/discharge circuit for generating a difference signal depending on the charge signal, and a voltage controlled oscillator, a spread spectrum modulation circuit comprises a modulator generating a spread spectrum analog voltage signal which varies with a plurality of different amplitudes by varying the control voltage VC value, and an adder for adding the spread spectrum analog voltage signal to the difference signal. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はクロック発生回路に関し、特にスペクトラム拡散方式を用いたクロック発生回路に関する。 The present invention relates to a clock generation circuit, and more particularly to a clock generation circuit using a spread spectrum system.

近年の各種電子機器において、電子機器から生じる不要な電磁ノイズに起因する不具合が、様々な安全基準により規制されている。このため高速処理が進んだ電子機器においては、電磁ノイズ（例えばＥＭＩ等）による影響を低減させる方法の一つとして、スペクトラム拡散クロック発生回路を用いている。 In various electronic devices in recent years, defects caused by unnecessary electromagnetic noise generated from electronic devices are regulated by various safety standards. For this reason, in electronic equipment that has advanced high-speed processing, a spread spectrum clock generation circuit is used as one of the methods for reducing the influence of electromagnetic noise (for example, EMI).

具体的には、図３のように、ＰＬＬ回路を用いて基準クロック信号から所望する倍数のクロック信号を発生させる回路である。即ち、周波数位相比較器３２が、基準クロック発生器３１で生成した基準クロック信号と、分周器３６により分周し帰還させた分周クロック信号との位相差を検出し、その位相差に応じてチャージポンプ３３（以下、ＣＰという）を制御する信号を出力する。ＣＰ３３は位相差に応じて充放電回路３４を動作させる信号を出力し、充放電回路３４の一端に位相差に応じた差電圧が発生する。この差電圧が電圧制御発振器３５（以下、ＶＣＯという）に印加し、それに応じて一定の周期の出力クロック信号が生成される。 Specifically, as shown in FIG. 3, a PLL circuit is used to generate a desired multiple clock signal from a reference clock signal. That is, the frequency phase comparator 32 detects a phase difference between the reference clock signal generated by the reference clock generator 31 and the divided clock signal divided and fed back by the divider 36, and according to the phase difference. A signal for controlling the charge pump 33 (hereinafter referred to as CP). The CP 33 outputs a signal for operating the charging / discharging circuit 34 according to the phase difference, and a difference voltage corresponding to the phase difference is generated at one end of the charging / discharging circuit 34. This differential voltage is applied to a voltage controlled oscillator 35 (hereinafter referred to as a VCO), and an output clock signal having a constant period is generated accordingly.

このＶＣＯ３５では、差電圧が差電流信号に変換された後、この差電流信号に小振幅で且つ一定周期の信号を加算しスペクトラム変調信号を発生させ、このスペクトラム変調信号をＶＣＯ３５内の発振回路に印加する。これにより、生成される出力クロック信号は、基準クロック信号の周波数から所望する倍数の周波数を中心値とし、且つ所定のサイクルで変動することになる。 In this VCO 35, after the difference voltage is converted into a difference current signal, a signal having a small amplitude and a constant period is added to the difference current signal to generate a spectrum modulation signal, and this spectrum modulation signal is supplied to the oscillation circuit in the VCO 35. Apply. As a result, the generated output clock signal has a frequency that is a desired multiple of the frequency of the reference clock signal as a center value and fluctuates in a predetermined cycle.

上述したようなスペクトラム拡散クロック発生回路については、以下の先行技術文献に開示がある。
特開２０００−１０１４２４号公報特開２００４−２０７８４６号公報 The spread spectrum clock generation circuit as described above is disclosed in the following prior art documents.
JP 2000-101424 A JP 2004-207846 A

尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。 In addition, the applicant has not found any prior art documents related to the present invention by the time of filing of the present application other than the prior art documents specified by the above prior art document information.

上述したようなスペクトラム拡散クロック発生回路は集積化され図４のような集積回路素子（ＩＣ）として形成されている。又、スペクトラム拡散クロック発生回路は、その使用用途に応じてスペクトラム拡散変調のタイプやその拡散率を変更しなければならない。従来のスペクトラム拡散クロック発生回路を内蔵したＩＣでは、ＩＣの複数個の外部接続用電極端子（図４では端子１、端子２及び端子３に該当）にスペクトラム拡散変調のタイプやその拡散率を切り換える回路を接続させておき、これら外部接続用電極端子をＶｄｄやＧＮＤにスイッチングすることで、それぞれの外部接続用電極端子に設定されている変調タイプや拡散率に設定して使用している。 The spread spectrum clock generation circuit as described above is integrated and formed as an integrated circuit element (IC) as shown in FIG. In addition, the spread spectrum clock generation circuit must change the type of spread spectrum modulation and its spreading factor according to the intended use. In an IC incorporating a conventional spread spectrum clock generation circuit, the type of spread spectrum modulation and its spreading factor are switched to a plurality of external connection electrode terminals (corresponding to terminal 1, terminal 2 and terminal 3 in FIG. 4). The circuit is connected, and these external connection electrode terminals are switched to Vdd or GND to set the modulation type and spreading factor set for each external connection electrode terminal.

このスペクトラム拡散クロック発生回路の拡散率は、実際にスペクトラム拡散クロック発生回路が内蔵されたＩＣを外部の電気回路基板に搭載したときに、前もってＩＣ内に設定されている拡散率から選択する方法が用いられる。しかし、このような構成のスペクトラム拡散クロック発生回路では、ＩＣ内に前もって設定された拡散率（例えば、１つの外部接続用電極端子に２つの拡散率が設定されている）の中に、他に及ぼす電磁ノイズの影響を最も良好に遮断できる拡散率が無い可能性が生じ、スペクトラム拡散クロック発生回路のＥＭＩ対策効果が不十分となる虞がある。 The spread rate of this spread spectrum clock generation circuit can be selected from the spread rate set in advance in the IC when the IC having the spread spectrum clock generation circuit is actually mounted on an external electric circuit board. Used. However, in the spread spectrum clock generation circuit having such a configuration, among the spreading factors set in advance in the IC (for example, two spreading factors are set for one external connection electrode terminal), There is a possibility that there is no spreading factor that can best block the influence of the electromagnetic noise exerted, and the EMI countermeasure effect of the spread spectrum clock generation circuit may be insufficient.

又、設定できる拡散率の選択肢を増やした場合、この拡散率を設定するＩＣの外部接続用電極端子の数を増やさなくてはならず、スペクトラム拡散クロック発生回路を内蔵したＩＣの小型化に悪影響を及ぼす可能性がある。 In addition, when the choice of spreading factor that can be set is increased, the number of electrode terminals for external connection of the IC for setting the spreading factor must be increased, which adversely affects the miniaturization of the IC incorporating the spread spectrum clock generation circuit. May affect.

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、分周器を含む基準クロック発生器で生成した基準クロック信号と帰還クロック信号の位相差を検出する周波数位相比較器と、この周波数位相比較器の検出した位相差に応じて充電又は放電信号を発生するチャージポンプと、この充電信号に応じた差信号を発生する充放電回路と、この差信号を変調してスペクトラム拡散変調信号を生成するスペクトラム拡散変調回路と、このスペクトラム拡散変調信号に応じた周波数のクロック信号を発生する発振回路とから成る電圧制御発振器を具備するスペクトラム拡散クロック発生回路において、
上記スペクトラム拡散変調回路は、制御電圧ＶＣ値を可変させることで複数の異なる振幅で変化するスペクトラム拡散アナログ電圧信号を発生する変調器と、差信号にスペクトラム拡散アナログ電圧信号を加算する電圧加算器とを具備するスペクトラム拡散クロック回路である。 The present invention has been made to solve the above problems, and a frequency phase comparator for detecting a phase difference between a reference clock signal generated by a reference clock generator including a frequency divider and a feedback clock signal, and this frequency A charge pump that generates a charge or discharge signal according to the phase difference detected by the phase comparator, a charge / discharge circuit that generates a difference signal according to the charge signal, and a spread spectrum modulation signal by modulating the difference signal In a spread spectrum clock generation circuit comprising a voltage controlled oscillator comprising a spread spectrum modulation circuit to be generated and an oscillation circuit that generates a clock signal having a frequency corresponding to the spread spectrum modulation signal,
The spread spectrum modulation circuit includes: a modulator that generates a spread spectrum analog voltage signal that changes at a plurality of different amplitudes by varying a control voltage VC value; a voltage adder that adds the spread spectrum analog voltage signal to the difference signal; Is a spread spectrum clock circuit.

本発明において、制御電圧ＶＣ値を可変させることで振幅が変化するスペクトラム拡散アナログ電圧信号を発生する変調器と、差信号にスペクトラム拡散アナログ電圧信号を加算する電圧加算器とをスペクトラム拡散クロック発生回路に具備することにより、制御電圧ＶＣ値を可変させることにより無段階にスペクトラム拡散クロック発生回路としての拡散率を可変させることができ、これにより実装する外部電子回路基板等に最も適したＥＭＩ対策効果を奏する拡散率を設定することが可能となる。 In the present invention, a spread spectrum clock generation circuit includes a modulator that generates a spread spectrum analog voltage signal whose amplitude changes by changing the control voltage VC value, and a voltage adder that adds the spread spectrum analog voltage signal to the difference signal. Therefore, it is possible to vary the spreading factor as a spread spectrum clock generation circuit steplessly by varying the control voltage VC value, and thereby the EMI countermeasure effect most suitable for the external electronic circuit board to be mounted. It is possible to set a spreading factor that achieves the following.

又、本発明では拡散率の設定に要するスペクトラム拡散クロック発生回路が内蔵されたＩＣの外部接続用電極端子は１つのみであり、この外部接続用電極端子に制御電圧ＶＣを適宜印加してスペクトラム拡散クロック発生回路の拡散率をコントロールすることができる。因ってスペクトラム拡散クロック発生回路を内蔵したＩＣにおいて、拡散率設定に使用する外部接続用電極端子数を著しく少なくすることが可能となる。 Further, in the present invention, the IC having the spread spectrum clock generation circuit necessary for setting the spreading factor has only one external connection electrode terminal, and the control voltage VC is appropriately applied to this external connection electrode terminal to obtain the spectrum. The spreading factor of the spreading clock generation circuit can be controlled. Therefore, in an IC incorporating a spread spectrum clock generation circuit, the number of external connection electrode terminals used for setting the spreading factor can be remarkably reduced.

以上のことから、本発明のスペクトラム拡散クロック発生回路により、実装時にＥＭＩ対策効果が最も良好な拡散率を容易に設定でき、且つ内蔵されるＩＣの小型化にも適したスペクトラム拡散クロック発生回路を提供できる効果を奏する。 From the above, the spread spectrum clock generation circuit according to the present invention can easily set the spreading factor with the best EMI countermeasure effect at the time of mounting, and is suitable for downsizing the built-in IC. There is an effect that can be provided.

以下に、本発明におけるスペクトラム拡散クロック発生回路の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明におけるスペクトラム拡散クロック発生回路を示した回路ブロック図である。図２は、図１のスペクトラム拡散クロック発生回路を内蔵したＩＣの一形態を示した概略平面図及び拡散率と制御電圧ＶＣ値との略相関グラフである。尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。 Embodiments of a spread spectrum clock generation circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a spread spectrum clock generation circuit according to the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view showing an embodiment of an IC incorporating the spread spectrum clock generation circuit of FIG. 1, and a schematic correlation graph between the spreading factor and the control voltage VC value. In each drawing, for the sake of clarity, a part of the structure is not shown, and some dimensions are exaggerated.

即ち、本発明のスペクトラム拡散クロック発生回路は、分周器を内部に搭載している基準クロック発生器１１、周波数位相比較器１２、チャージポンプ（ＣＰ）１３、充放電回路１４、電圧加算器１５、変調器１６、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７及び帰還ループの分周器１８より構成されている。まず、周波数位相比較器１２が基準クロック発生器１１により生成された基準クロック信号（基準クロック発生器１１内の分周器（図示しない）により分周されている）と、分周器１８を介して帰還された分周クロック信号との位相差を検出し、その位相差に応じてチャージポンプ１３を制御する信号を出力する。 That is, the spread spectrum clock generation circuit of the present invention includes a reference clock generator 11, a frequency phase comparator 12, a charge pump (CP) 13, a charge / discharge circuit 14, and a voltage adder 15 with a frequency divider mounted therein. , A modulator 16, a voltage controlled oscillator (VCO) 17, and a feedback loop frequency divider 18. First, the frequency phase comparator 12 passes the reference clock signal generated by the reference clock generator 11 (frequency-divided by a frequency divider (not shown) in the reference clock generator 11) and the frequency divider 18. The phase difference from the frequency-divided clock signal fed back is detected, and a signal for controlling the charge pump 13 is output according to the phase difference.

次に、ＣＰ１３は位相差に応じて充放電回路１４を動作させる信号を出力し、充放電回路１４の一端に位相差に応じた差電圧が発生する。この差電圧に、制御電圧ＶＣを適宜可変させることで変調器１６の変調率を可変し、それにより生成した複数の異なる振幅で変化したスペクトラム拡散アナログ電圧を電圧加算器１５により加算する。これにより電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７に入力されたＶＣＯ制御電圧信号は振幅が順に変化する。又、これにより電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７が生成する出力クロック信号の周波数は、このＶＣＯ制御電圧信号で設定した周波数となり、且つ出力クロック信号の周波数は、制御電圧信号ＶＣの振幅レベルの変化に応じて遷移し、スペクトラムが拡散する。 Next, the CP 13 outputs a signal for operating the charging / discharging circuit 14 according to the phase difference, and a difference voltage corresponding to the phase difference is generated at one end of the charging / discharging circuit 14. The modulation voltage of the modulator 16 is varied by appropriately varying the control voltage VC to the difference voltage, and the voltage spreader 15 adds the spread spectrum analog voltages generated at different amplitudes. As a result, the amplitude of the VCO control voltage signal input to the voltage controlled oscillator (VCO) 17 changes in order. As a result, the frequency of the output clock signal generated by the voltage controlled oscillator (VCO) 17 becomes the frequency set by this VCO control voltage signal, and the frequency of the output clock signal changes with the amplitude level of the control voltage signal VC. In response, the spectrum spreads.

このスペクトラムの拡散率は、変調器１６の制御電圧ＶＣ値を無段階に可変することにより任意に可変設定できるので、スペクトラム拡散クロック発生回路を搭載する外部電子回路基板おいて、最も良好なＥＭＩ対策効果を奏する拡散率を容易に選択できる。 The spread rate of the spectrum can be arbitrarily set by changing the control voltage VC value of the modulator 16 steplessly. Therefore, the best EMI countermeasure is achieved in the external electronic circuit board on which the spread spectrum clock generation circuit is mounted. An effective diffusion rate can be selected.

上記のようなスペクトラム拡散クロック発生回路は集積化され、図２のような樹脂材等でモールドされた集積回路素子（ＩＣ）２１として形成される。この際、本実施例のスペクトラム拡散クロック発生回路を構成する変調器１６の制御電圧ＶＣを外部より印加するために、集積回路素子に形成された複数個の外部接続用電極端子うち１つだけを使用する。図４に示した従来のスペクトラム拡散クロック発生回路を内蔵した集積回路素子４１と比較して、拡散率を制御する信号入力端子（外部接続用電極端子）の使用個数を少なくすることができ、スペクトラム拡散クロック発生回路を内蔵する集積回路素子の小型化が容易となる。 The spread spectrum clock generation circuit as described above is integrated and formed as an integrated circuit element (IC) 21 molded with a resin material or the like as shown in FIG. At this time, in order to apply the control voltage VC of the modulator 16 constituting the spread spectrum clock generation circuit of this embodiment from the outside, only one of the plurality of external connection electrode terminals formed in the integrated circuit element is used. use. Compared with the integrated circuit element 41 incorporating the conventional spread spectrum clock generation circuit shown in FIG. 4, the number of signal input terminals (external connection electrode terminals) for controlling the spreading factor can be reduced. It is easy to reduce the size of an integrated circuit element incorporating a diffusion clock generation circuit.

図１は、本発明におけるスペクトラム拡散クロック発生回路を示した回路ブロック図である。FIG. 1 is a circuit block diagram showing a spread spectrum clock generation circuit according to the present invention. 図２は、図１のスペクトラム拡散クロック発生回路を内蔵したＩＣの一形態を示した概略平面図及び拡散率と制御電圧ＶＣ値との略相関グラフである。FIG. 2 is a schematic plan view showing an embodiment of an IC incorporating the spread spectrum clock generation circuit of FIG. 1, and a schematic correlation graph between the spreading factor and the control voltage VC value. 図３は、従来のスペクトラム拡散クロック発生回路を示した回路ブロック図である。FIG. 3 is a circuit block diagram showing a conventional spread spectrum clock generation circuit. 図４は、図３の従来のスペクトラム拡散クロック発生回路を内蔵したＩＣの形態及び各端子の機能を示した概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing the form of an IC incorporating the conventional spread spectrum clock generation circuit of FIG. 3 and the function of each terminal.

符号の説明Explanation of symbols

１１・・・基準クロック発生器
１２・・・周波数位相比較器
１３・・・チャージポンプ（ＣＰ）
１４・・・充放電回路
１５・・・電圧加算器
１６・・・変調器
１７・・・電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１８・・・分周器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Reference clock generator 12 ... Frequency phase comparator 13 ... Charge pump (CP)
14 ... Charge / discharge circuit 15 ... Voltage adder 16 ... Modulator 17 ... Voltage controlled oscillator (VCO)
18 ... frequency divider

Claims

分周器を含む基準クロック発生器より生成した基準クロック信号と帰還クロック信号の位相差を検出する周波数位相比較器と、
該周波数位相比較器の検出した位相差に応じて充電又は放電信号を発生するチャージポンプと、
該充電信号に応じた差信号を発生する充放電回路と、
該差信号を変調してスペクトラム拡散変調信号を生成するスペクトラム拡散変調回路と、該スペクトラム拡散変調信号に応じた周波数のクロック信号を発生する発振回路と
から成る電圧制御発振器を具備するスペクトラム拡散クロック発生回路において、
該スペクトラム拡散変調回路は、制御電圧ＶＣ値を可変させることで振幅が変化するスペクトラム拡散アナログ電圧信号を発生する変調器と、該差信号に該スペクトラム拡散アナログ電圧信号を加算する電圧加算器とを具備することを特徴とするスペクトラム拡散クロック発生回路。 A frequency phase comparator for detecting a phase difference between a reference clock signal generated from a reference clock generator including a frequency divider and a feedback clock signal;
A charge pump for generating a charge or discharge signal according to the phase difference detected by the frequency phase comparator;
A charge / discharge circuit for generating a difference signal according to the charge signal;
Spread spectrum clock generation comprising a voltage controlled oscillator comprising a spread spectrum modulation circuit that modulates the difference signal to generate a spread spectrum modulation signal and an oscillation circuit that generates a clock signal having a frequency corresponding to the spread spectrum modulation signal In the circuit
The spread spectrum modulation circuit includes a modulator that generates a spread spectrum analog voltage signal whose amplitude changes by changing a control voltage VC value, and a voltage adder that adds the spread spectrum analog voltage signal to the difference signal. A spread spectrum clock generation circuit comprising: