JP2570933B2 - 同期クロック発生装置 - Google Patents

同期クロック発生装置

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JP2570933B2
JP2570933B2 JP3293988A JP29398891A JP2570933B2 JP 2570933 B2 JP2570933 B2 JP 2570933B2 JP 3293988 A JP3293988 A JP 3293988A JP 29398891 A JP29398891 A JP 29398891A JP 2570933 B2 JP2570933 B2 JP 2570933B2
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真 畠中
行雄 宮崎
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波数の入力クロッ
ク信号を外部から供給される非同期トリガ信号に対して
同期させて出力する同期クロック発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は従来の同期クロック発生装置を示
すブロック図、図9は図8の同期クロック発生装置の動
作を説明する波形図である。図8における高周波クロッ
ク発生回路102で発生されたクロック信号CKはカウ
ンタ103のクロック入力端子Aおよび分周器104の
クロック入力端子Aにそれぞれ供給され、また、カウン
タ103のトリガ入力端子Bにはトリガ信号源(図示せ
ず)よりトリガ信号入力端子100を経て上記クロック
信号CKと非同期のトリガ信号TRがカウンタイネ−ブ
ル信号として供給される。
【0003】カウンタ103はトリガ信号TRのHから
Lへの立下りt1 の直後から高周波クロック信号の数を
カウントし始め、カウント数が一定値、例えば3カウン
トに達すると、カウンタ103は分周イネ−ブル信号D
Eを発生し、これを分周器104のイネ−ブル信号入力
端子Bに供給する。
【0004】分周器104はイネ−ブル信号入力端子B
に供給される上記分周イネーブル信号DEに応答して高
周波クロック信号CKの分周を開始し、該高周波クロッ
ク信号CKの例えば4サイクル毎に出力クロック信号C
Kout を発生する。かくして同期クロック出力端子10
1よりトリガ信号TRと実質的に同期がとられた出力ク
ロック信号CKout が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の同
期クロック発生装置では、図9に示すように、トリガ信
号TRの立下りt1 が点線で示す範囲Tで変化した場合
も出力クロック信号CKout は同じタイミングで発生す
ることになる。従って、出力クロック信号CKout の同
期精度を高めるためには高周波クロック信号CKの周波
数を高くしなければならない。このことにより、 同期精度≒高周波クロックの周期 で表わされる。
【0006】例えば、偏差が1ns(ナノ秒)の同期精
度を得たい場合は、1GHzの高周波クロック信号CK
を使用する必要があるが、高周波クロック信号を1GH
zまで上げることは、内部でノイズが発生したり不要輻
射を発生する等の問題があり、極めて困難である。ま
た、1GHzのクロック信号発生回路および分周器は、
一般のCMOS回路で構成するのは無理で、超高速バイ
ポーラ技術等、特殊な技術が必要で、製造コストが極め
て高くなる。
【0007】本発明は、基準となる基本クロック信号に
対してどのようなタイミングで非同期トリガ信号が供給
されても、この非同期のトリガ信号の立下りから実質的
に一定の時間だけシフトさせて出力クロック信号を発生
させるようにしたものである。図7を参照してこの点を
もう少し詳しく説明する。
【0008】図7において、CKはクロック発生回路か
ら供給されるクロック信号で、トリガ信号TR1は、そ
の立下りt11が上記クロック信号CKのHレベル時に生
るものとする。このとき出力クロック信号CK1はト
リガ信号TR1の立下りt11から一定の時間t1 だけシ
フトされて出力される。
【0009】一方、トリガ信号TR2は、その立下りt
12が上記クロック信号CKのLレベル時に生ずるものと
する。このとき出力クロック信号CK2はトリガ信号T
R2の立下りt12から実質的に一定の時間t2 だけシフ
トされて出力される。
【0010】本発明の目的は、クロック信号CKとトリ
ガ信号との位相関係が図7のTR1、TR2に示すよう
にどのような状態にあっても、トリガ信号の立下りから
実質的に一定の時間tだけシフトされて(すなわちt≒
1 、t≒t 2 )出力クロック信号を発生する装置、特
にジッタが最大±1ns程度に抑えられた出力クロック
信号を1GHzと言うような高周波クロック信号発生装
置を使用することなく発生することができる同期クロッ
ク発生装置を得ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願の第1の基本発明に
係る同期クロック発生装置は、複数の遅延素子を縦続接
続して構成されていて、入力されたクロック信号に対し
て逐次遅延された複数の遅延クロック信号を発生する遅
延クロック信号発生回路と、上記各クロック信号に対応
して設けられ、対応するクロック信号と該クロック信号
に対して非同期のトリガ信号として作用する入力信号と
が供給されて、上記非同期入力信号により活性化された
後、上記クロック信号に応答して出力の状態を変化する
複数のフリップフロップと、上記非同期入力信号により
上記各フリップフロップが活性化された後、上記クロッ
ク信号に応答して最初に出力の状態が変化したフリップ
フロップに供給されたクロック信号を検出するクロック
検出回路と、上記クロック検出回路の出力信号に応答し
て上記最初に出力の状態が変化したフリップフロップに
供給されるクロック信号、またはこのクロック信号に後
続または先行する他の所望のクロック信号を選択して出
力クロック信号として出力させるクロック選択回路と、
上記クロック検出回路の出力信号を上記各フリップフロ
ップに帰還して上記各フリップフロップの出力の状態を
維持させる帰還手段とを具備している。
【0012】上記第1の基本発明において、クロック検
出回路の出力信号に応答して所定のクロック信号が選択
されたとき、この選択されたクロック信号に後続する遅
延クロック信号を発生させる遅延素子にクロック信号が
伝送されるのを阻止するため に上記クロック検出回路の
出力と各遅延素子との間に禁止パスを設けることもでき
る。
【0013】本願の第2の基本発明に係る同期クロック
発生装置は、複数の遅延素子を縦続接続して構成され、
入力されたクロック信号に対して逐次遅延された複数の
遅延クロック信号を発生する遅延クロック信号発生回路
と、上記クロック信号に対応して設けられ、対応するク
ロック信号が供給されるクロック入力端子、上記クロッ
ク信号に対して非同期の入力信号が供給されるセットま
たはリセット端子、データ入力端子、およびデータ出力
端子を有し、上記非同期入力信号により活性化された
後、上記クロック信号に応答して出力の状態を変化する
複数のフリップフロップと、上記複数のフリップフロッ
プのうちの時間的に隣接するクロック信号が供給される
2個のフリップフロップの各データ出力端子に発生する
出力信号間にレベルの変化が生じると、レベルが変化し
た出力信号を検出して、これを上記2個のフリップフロ
ップのうちの前段のフリップフロップのデータ入力端子
に供給して、上記2個のフリップフロップの状態を維持
させる複数の論理回路と、上記複数の論理回路の出力と
上記入力クロック信号または複数の遅延クロック信号と
が供給されて、上記論理回路の出力信号に基づいて上記
入力クロック信号あるいは複数の遅延クロック信号のう
ちのいずれか1つのクロック信号を選択して出力クロッ
ク信号として出力させるクロック選択回路とを具備して
いる。
【0014】上記の第2の基本発明において、論理回路
と各遅延クロック信号発生回路との間に、クロック選択
回路により選択されたクロック信号を発生する回路より
も後段に位置する遅延素子の出力の状態が変化するのを
阻止する禁止パスを設けることもできる。
【0015】
【作用】上記のような構成を持った本願の各基本発明に
よれば、クロック信号に対して非同期的に入力されるト
リガ信号、つまり非同期入力信号に対して、最大でも縦
続接続された各遅延素子の1段当たりの遅延時間に相当
する偏差で出力クロック 信号を発生させることができ、
例えば1Ghzと言ったような高周波クロック信号を使
用することなく上記非同期入力信号に対して1ns以下
の偏差で出力クロック信号を発生させることができる。
【0016】上記の各基本発明において、禁止パスを設
けると、選択された所定のクロック信号に後続する遅延
クロック信号が発生されるのが阻止され、フリップフロ
ップの動作速度にばらつきがあって、ある特定のフリッ
プフロップのこれに供給されるクロック信号に対する動
作速度に遅れが生じても、この特定のフリップフロップ
が上記選択されたクロック信号に後続する遅延クロック
信号に不所望に応答するのが防止される。
【0017】
【実施例】(実施例1) 図1は、本発明の同期クロック発生装置の第1の実施例
のブロック図である。同図において、10、11、1
2、13、14は縦続接続された遅延素子で、ここでは
各遅延素子は例えば1nsの実質的に一定の遅延時間を
持った半導体素子からなるアンド回路によって構成され
ている。縦続接続された遅延素子により遅延クロック発
生回路を構成している。
【0018】2は基本クロック信号源(図示せず)より
基本クロック信号が供給される入力端子で、該入力端子
2に供給されたクロック信号CK0は初段の遅延素子1
0の第1入力(非反転入力)に供給され、該遅延素子1
0の第2の入力(反転入力)は接地されている。遅延素
子10〜14の各出力は次段の遅延素子の第1入力(非
反転入力)に接続され、各遅延素子10〜14の出力に
はそれぞれ一定の時間づつ遅延されたクロック信号CK
1、CK2、CK3、CK4、CK5が発生する。
【0019】20、21、22、23、24はこの実施
例ではエッジトリガ形のDフリップ・フロップで、初段
フリップ・フロップ20のクロック入力Tには入力端子
2に供給された非遅延基本クロック信号CK0が供給さ
れ、フリップ・フロップ21〜24の各クロック入力T
には遅延素子10〜13で遅延されたクロック信号CK
1〜CK4がそれぞれ供給される。また、各フリップ・
フロップ20〜24のリセット入力Rにはクロック信号
に対して非同期的にトリガ信号入力端子1に供給された
トリガ信号TRが非同期入力信号として供給される。
【0020】30、31、32、33、34はアンド回
路で、これらのアンド回路はフリップ・フロップ20〜
24にトリガ信号が供給されてリセットが解除された
後、最初にセットされたフリップ・フロップを検出する
セット検出回路を構成する。アンド回路30の第1入力
(反転入力)には初段フリップ・フロップ20の出力Q
0が供給され、アンド回路31の第1入力(反転入力)
には2段目フリップ・フロップ21の出力Q1が供給さ
れ、アンド回路32の第1入力(反転入力)には3段目
フリップ・フロップ22の出力Q2が供給され、アンド
回路33の第1入力(反転入力)には4段目フリップ・
フロップ23の出力Q3が供給され、アンド回路34の
第1入力(反転入力)には5段目フリップ・フロップ2
4の出力Q4が供給される。
【0021】また、アンド回路30の第2入力(非反転
入力)には2段目フリップ・フロップ21の出力Q1が
供給され、アンド回路31の第2入力(非反転入力)に
は3段目フリップ・フロップ22の出力Q2が供給さ
れ、アンド回路32の第2入力(非反転入力)には4段
目フリップ・フロップ23の出力Q3が供給され、アン
ド回路33の第2入力(非反転入力)には5段目フリッ
プ・フロップ24の出力Q4が供給され、アンド回路3
4の第2入力(反転入力)はこの例では接地されてい
る。
【0022】アンド回路30の出力(イ)は帰還パス3
0Rを経てフリップ・フロップ20のデータ入力Dに帰
還され、また禁止パス30Iを経て遅延素子11の第2
入力(反転入力)に接続されている。同様にアンド回路
31の出力(ロ)は帰還パス31Rを経てフリップ・フ
ロップ21のデータ入力Dに帰還され、また禁止パス3
1Iを経て遅延素子12の第2入力(反転入力)に接続
されている。
【0023】アンド回路32の出力(ハ)は帰還パス3
2Rを経てフリップ・フロップ22のデータ入力Dに帰
還され、また禁止パス32Iを経て遅延素子13の第2
入力(反転入力)に接続されており、アンド回路33の
出力(ニ)は帰還パス33Rを経てフリップ・フロップ
23のデータ入力Dに帰還され、また禁止パス33Iを
経て遅延素子14の第2入力(反転入力)に接続されて
いる。アンド回路34の出力(ホ)は帰還パス34Rを
経てフリップ・フロップ24のデータ入力Dに帰還さ
れ、必要に応じて遅延クロック発生回路の次の遅延素子
の第2入力に接続される。
【0024】40、41、42、43はアンド回路で、
これらのアンド回路はフリップ・フロップ20〜24の
リセットが解除された後、所望のクロック信号を選択す
るためのクロック信号選択回路を構成している。アンド
回路40の2個の入力にはアンド回路30の出力(イ)
および遅延素子10の遅延クロック信号CK1がそれぞ
れ供給され、アンド回路41の2個の入力にはアンド回
路31の出力(ロ)および遅延素子11の遅延クロック
信号CK2がそれぞれ供給され、アンド回路42の2個
の入力にはアンド回路32の出力(ハ)および遅延素子
12の遅延クロック信号CK3がそれぞれ供給される。
【0025】アンド回路43の2個の入力にはアンド回
路33の出力(ニ)および遅延素子13の遅延クロック
信号CK4がそれぞれ供給される。アンド回路40〜4
3の出力(a)〜(d)は多入力オア回路50に供給さ
れ、該オア回路50の出力は、トリガ信号に同期したク
ロック信号を出力する同期クロック出力端子3に供給さ
れている。
【0026】図1の同期クロック発生装置の動作を図2
を参照して説明する。図2は図1の装置を構成するIC
内の各素子の動作速度、例えばフリップ・フロップ20
〜24のリカバリ時間(リセットが解除されてからクロ
ックを取り込み得る状態になるまでの時間)にばらつき
が無い場合を想定してその動作を説明した図である。
【0027】TRは図示されていないトリガ信号源から
トリガ信号入力端子1に供給される非同期トリガ信号、
CK0は図示されていないクロック信号源からクロック
信号入力端子2に供給される基本クロック信号、CK
1、CK2、CK3、CK4は遅延素子10、11、1
2、13の各出力に現れる遅延クロック信号である。フ
リップ・フロップ20〜24は実施例ではエッジトリガ
形のDフリップ・フロップが使用され、クロック信号T
Rが立下ると、データ入力Dに供給されるデータの反転
(Dバー)内容を取り込んで記憶する記憶回路として作
用する。
【0028】トリガ信号TRの立下りが現れるまでの間
は各フリップ・フロップはリセット状態に維持され、立
下りt 1 で各フリップ・フロップのリセットが解除され
る。フリップ・フロップ20およびフリップ・フロップ
21のクロック入力Tに供給されるクロック信号CK
0、CK1の立下りは上記トリガ信号TRによるリセッ
ト解除より前であるから、これらのフリップ・フロップ
20および21はセットされず、その出力Q0、Q1は
L(ローレベル)である。
【0029】一方、t12においてフリップ・フロップ2
2のクロック入力Tに供給されるクロック信号CK2お
よびt12以後にフリップ・フロップ23、24の各クロ
ック入力Tに供給されるクロック信号CK3、CK4の
立下りはトリガ信号TRによるリセット解除後であるか
ら、これらのフリップ・フロップ22〜24はセットさ
れ、その出力Q2、Q3、Q4はそれぞれクロック信号
CK2、CK3、CK4の立下りに応答してH(ハイレ
ベル)になる。
【0030】これによって、アンド回路30の出力
(イ)はQ0=L、Q1=LによりL、アンド回路31
の出力(ロ)はQ1=L、Q2=Hによりt 121 でHに
なり、またアンド回路32の出力(ハ)はQ2=H、Q
3=HによりL、アンド回路33の出力(ニ)はQ3=
H、Q4=HによりLになり、上記出力(ロ)がHにな
ることによりトリガ信号TRによるフリップ・フロップ
のリセット解除後に最初にHからLへのエッジが来た遅
延クロックはCK2であることが分かる。
【0031】この場合、アンド回路30〜34の各出力
は対応するフリップ・フロップ20〜24のデータ入力
Dに帰還される。それによって、フリップ・フロップ2
0の出力Q0は基本クロック信号CK0の次の立下りt
2 でHになり、他のフリップ・フロップ21〜24はそ
れぞれ次の遅延クロック信号CK1〜CK4が入ってき
ても先の状態、つまりフリップ・フロップ21の出力Q
1のみをLに保ち、フリップ・フロップ22〜24の出
力Q2〜Q4をHに保持する。すなわち、最終的にはQ
0=H、Q1=L、Q2=H、Q3=H、Q4=Hとな
る。これによって、アンド回路31の出力(ロ)のみが
Hに保たれる。
【0032】出力(ロ)はアンド回路41をオンし、ク
ロック信号CK2のみが該アンド回路41の出力(b)
として現われ、この出力(b)がオア回路50を経て同
期クロック出力端子3に送られる。よって、クロック信
号CK2が選択されてトリガ信号TRに同期した一連の
出力クロック信号CKout として出力される。アンド回
路40、42、43はオフであるから、その出力
(a)、(c)、(d)はいずれもLであることは言う
迄もない。
【0033】以上のように、トリガ信号TRにより各フ
リップ・フロップのリセットが解除された後、最初にH
からLへのエッジが表われるクロック信号はCK2であ
ることが検出され、この実施例では上記のように遅延ク
ロック信号CK2がトリガ信号TRに同期した一連の出
力クロック信号CKout として出力端子3から出力され
る。
【0034】アンド回路31のH出力(ロ)は禁止パス
31Iを経て遅延素子12の第2入力(反転入力)に供
給され、該遅延素子12を禁止して、クロック信号が遅
延素子13に進むのを阻止する。このため、実際にはC
K3、CK4はLになり、アンド回路32、33の状態
の如何を問わず(実際にはこれらのアンド回路32、3
3は共にオフになる)、アンド回路42、43の出力
(c)、(d)は共にLになる。よって、前述の通り出
力端子3にはクロックCK2に対応する出力クロック信
号CKout が発生する。よって、出力クロック信号CK
out のジッタは遅延素子10〜14の遅延時間以内にお
さまり、各遅延素子の遅延時間を1ns程度に設定する
ことは容易であることから、クロック信号として1GH
zといったような高い周波数のものを使用することなく
容易にジッタを1ns以内に押さえることができる。
【0035】再度トリガ信号TRが入力端子1に供給さ
れると、該トリガ信号の存在期間中(実施例ではHの
間)はすべてのフリップ・フロップは一旦リセットされ
て各フリップ・フロップの出力Q0〜Q4はLになるか
ら、上記遅延クロック信号CK2に基づく一連の出力ク
ロック信号CKout は一旦停止する。トリガ信号TRが
立下ると、前述と同じ動作によりその立下りに時間的に
最も近い遅延クロック信号を再度上記トリガ信号に同期
したクロック信号として選択し、その選択されたクロッ
ク信号に基づく一連の出力クロック信号CKout を出力
端子3から発生する。
【0036】先に仮定したように、IC内の各素子の動
作速度にばらつきが無い場合は、禁止パス30I〜33
Iは特に必要でないが、次に説明するIC内の各素子の
動作速度にばらつきがある場合は、この禁止パス30I
〜33Iが有効になり、誤ったクロック信号が出力され
るのが阻止される。
【0037】図3は、図1の回路において、各フリップ
・フロップの動作速度、具体的には各フリップ・フロッ
プのリカバリ時間(リセット解除後、クロックを取込み
得る状態になるまでに要する時間)にばらつきがある場
合の動作を説明する波形図である。
【0038】この例では、フリップ・フロップ23のリ
カバリ時間が他のフリップ・フロップのそれよりも遅
く、t1 でトリガ信号TRの立下りがトリガ信号入力端
子1に供給された後、最初に遅延クロック信号CK3の
立下りが到来したとき(時点t13)、フリップ・フロッ
プ23はこの遅延クロック信号CK3を取入れることが
できなかった状態を想定している。
【0039】禁止パス30I〜33Iが存在しないと仮
定する。トリガ信号TRが供給された後、フリップ・フ
ロップ22は遅延クロック信号CK2の立下りt12によ
りセットされて出力Q2はHになる。フリップ・フロッ
プ23は上記のようにリカバリ時間が遅く、遅延クロッ
ク信号CK3の立下りt13でセットされない。フリップ
・フロップ24は遅延クロック信号CK4の立下りt14
でセットされて出力Q4はHになる。
【0040】かくして、トリガ信号TRが供給された
後、遅延クロック信号CK2〜CK4の各最初の立下り
が現われた直後では、Q0=L、Q1=L、Q2=H、
Q3=L、Q4=Hとなる。これにより、アンド回路3
0はオフ、アンド回路31はオン、アンド回路32はオ
フ、アンド回路33はオン、アンド回路34はオフにな
り、Hとなるアンド回路31の出力(ロ)以外に本来は
Lであるべきアンド回路33の出力(ニ)もHになる。
アンド回路30〜34の出力は各帰還パス30R〜34
Rを経て対応するフリップ・フロップ20〜24のデー
タ入力Dに帰還され、フリップ・フロップ20の出力Q
0をLからHに変化させる以外は各アンド回路の出力を
先の状態に保持し、Q0=H、Q1=L、Q2=H、Q
3=L、Q4=Hに保持する。
【0041】これによってアンド回路41、43が共に
オンになり、遅延クロック信号CK2による出力(b)
と、遅延クロック信号CK4による出力(d)(点線で
示す)がオア回路50を経て同期クロック出力端子3か
ら出力される。このため、出力端子3に発生する同期ク
ロック信号CKout は実線で示す出力(b)に対応する
出力と、点線で示す出力(d)に対応する出力との和に
なり、その幅(To )は正規のクロック信号の幅
(TC )より長くなってしまう。禁止パス30I、33
Iはこのような事態が発生するのを防止するためのもの
である。
【0042】上記のように、遅延クロック信号CK2の
12における最初の立下りに応答してフリップ・フロッ
プ22の出力Q2がHになり、アンド回路31の出力
(ロ)はHになる。出力(ロ)は禁止パス31Iを経て
遅延素子12の第2入力(反転入力)に供給されて、該
遅延素子12をオフし、遅延素子12の出力より後にク
ロック信号が現われるのが禁止される。
【0043】なお、遅延素子11の第2入力に供給され
るアンド回路30の出力(イ)はLであるから、遅延素
子11はオンで、クロック信号は該遅延素子11を通っ
て進み、遅延クロック信号CK2が現われる。かくし
て、出力端子3には、各フリップ・フロップのリカバリ
時間のばらつきには関係なく、遅延クロック信号CK2
に対応する一連の出力クロック信号CKout のみが発生
する。
【0044】図1の実施例では、入力端子1にトリガ信
号TRが供給されて、各フリップ・フロップのリセット
が解除された後、最初に立下る遅延クロック信号CK2
をフリップ・フロップ22で検出して記憶し、この遅延
クロック信号CK2を選択して出力クロック信号CKou
t として出力端子3から出力させていた。ところが、ク
ロック信号の周波数がある程度高くなってくると、遅延
クロック信号CK2の立下りによってフリップ・フロッ
プ22がセットされ、その出力Q2がHになってアンド
回路31の出力(ロ)がHになる前に遅延クロック信号
CK2の立上りが到来し(第2図のt22)、このためア
ンド回路41の出力信号(b)、従ってオア回路50を
経て出力端子3に発生する同期クロック信号CKout が
正規の幅Tc よりも狭くなることがある。あるいは、誤
動作を防ぐために遅延クロック信号CK2の次の遅延ク
ロック信号CK3を選択して、これを出力クロック信号
CKout として出力させることが望ましい場合がある。
第4図に示す装置はこのような目的に適ったものであ
る。
【0045】(実施例2) 図4に示す本発明の同期クロック発生装置の第2の実施
例では、遅延素子11の第2入力(反転入力)は接地さ
れており、禁止パス30Iは遅延素子12の第2入力に
接続され、禁止パス31Iは遅延素子13の第2入力に
接続され、禁止パス32Iは遅延素子14の第2入力に
接続されている。また、アンド回路40の入力にはアン
ド回路30の出力(イ)と遅延クロック信号CK2が供
給され、アンド回路41の入力にはアンド回路31の出
力(ロ)と遅延クロック信号CK3が供給され、アンド
回路42の入力にはアンド回路32の出力(ハ)と遅延
クロック信号CK4が供給され、アンド回路43の入力
にはアンド回路33の出力(ニ)と遅延クロック信号C
K5が供給される。他の構造、接続関係は図1の実施例
と同様である。
【0046】図4の実施例の動作を再び図2を参照して
説明する。トリガ信号入力端子1に非同期トリガ信号T
Rが供給された後、遅延クロック信号CK2の最初の立
下りt12でフリップ・フロップ22はセットされ、その
出力Q2はHになる。これによってアンド回路31はオ
ンになってt 121 で出力(ロ)はHになり、アンド回路
41は遅延クロック信号CK2ではなく、遅延クロック
信号CK3を選択して一連の出力クロック信号CKout
として出力端子3から出力させる。禁止パス30I〜3
2Iの作用は図1の実施例のそれと同様で、この場合は
アンド回路31のHレベルにある出力(ロ)は禁止パス
31Iを経て遅延素子13の第2入力に供給され、遅延
素子13の出力に遅延クロックCK4が現われるのを阻
止する。この実施例においても、1GHzといったよう
な高いクロック信号を使用することなく出力クロック信
号CKout のジッタを1ns以内に容易に押さえること
ができる。
【0047】図1の実施例では、フリップ・フロップ2
0〜24、アンド回路30〜34等の動作速度、各遅延
クロック信号CK1〜CK4のレベル変化の速度によっ
てはアンド回路30〜33の各2つの入力が同時に変化
することがある。このことを再び図2を参照して具体的
に述べると、t12における遅延クロック信号CK2の立
下りに応答してフリップ・フロップ22の出力Q2はH
になり、アンド回路31の出力は121 でHになる。
【0048】ここで、フリップ・フロップ22、アンド
回路31の動作速度が速いと、遅延クロック信号CK2
の立下りt12とアンド回路31の出力(ロ)の立上りt
121とが実質的に同時に発生して、アンド回路41の2
つの入力が共に瞬間的にHになりその出力(b)にスパ
イクが発生する可能性があり、このスパイクはオア回路
50を経て同期クロック出力端子3から不所望に出力さ
れる可能性がある。前述のように、図4の実施例では、
アンド回路41の一方の入力にはアンド回路31の出力
(ロ)が供給され、他方の入力には遅延クロック信号C
K2よりさらに遅延したクロック信号CK3が供給され
るから、アンド回路41が上記のような不所望なスパイ
クを発生するのが防止される。
【0049】(実施例3) クロック信号の周波数が低く、図4に示すような構成を
とる必要のない時は、図5に示すような構造の第3の実
施例を使用することが望ましい。図5の実施例で、図1
の実施例と同等部分には同じ参照番号を付し、説明を省
略する。図5の実施例では、遅延素子10の前に遅延素
子9が追加して設けられており、基本クロック信号CK
0は該遅延素子9の第1入力(非反転入力)に供給さ
れ、遅延素子9の第2入力(反転入力)は接地されてい
る。遅延素子9〜14の出力にはそれぞれ一定の時間
(例えば1ns)づつ遅延されたクロック信号CK1〜
CK6が発生する。
【0050】非遅延の基本クロック信号CK0はアンド
回路40の一方の入力に供給され、遅延クロック信号C
K1〜CK5はフリップ・フロップ20〜24の各クロ
ック入力端子Tに供給されると共に、アンド回路41〜
44の一方の入力に供給される。遅延クロック信号CK
6は必要に応じて次段の遅延素子およびアンド回路(図
示せず)に供給される。
【0051】アンド回路30〜34の各出力は帰還パス
30R〜34Rを経てフリップ・フロップ20〜24の
データ入力Dに帰還されると共に、禁止パス30I〜3
4Iを経て帰還素子10〜14の各第2入力(反転入
力)に供給される。アンド回路40〜44の出力はオア
回路50に供給される。
【0052】図5の同期クロック発生装置の動作を図6
を参照して説明する。この実施例においても、トリガ信
号TRの立下りt1 後に最初に現われる遅延クロック信
号CK3の立下りT12でフリップ・フロップ22はセッ
トされてその出力Q2はHになる。このときフリップ・
フロップ21の出力Q1はLであるから、アンド回路3
1はオンになり、その出力(ロ)はHになり、アンド回
路41はオンになる。アンド回路41の他方の入力には
遅延クロック信号CK1が供給されるから、CK1の立
上りt2 でアンド回路41の出力(b)はHになり、同
期クロック出力端子3からクロック信号CK1に対応す
る一連の出力クロック信号CKout が発生する。
【0053】この場合、遅延クロック信号CK1は、ト
リガ信号TRの立下りt1 後最初に検出された遅延クロ
ック信号CK3の立下りt12よりも早いタイミングt02
でLレベルに確定しているため、アンド回路31の出力
(ロ)がHになるときはクロック信号CK1は既にLに
なっているから、図1の実施例のようにアンド回路41
の2入力が同時に変化して出力にスパイクが発生するよ
うなことはない。回路接続を若干変更することにより、
クロック信号CK0、CK2に対応する出力クロック信
号CKout を取出すこともできる。
【0054】アンド回路30〜34の出力を帰還パス3
0R〜34Rを経て対応するフリップ・フロップ20〜
24のデータ入力Dに帰還する目的、上記アンド回路3
0〜34の出力を禁止パス30I〜34Iを経て遅延素
子10〜14の第2入力(反転入力)に供給する目的は
図1、図4に示す各実施例のそれと同様である。この実
施例では、アンド回路31のH出力が遅延素子11の第
2入力に供給されて、該遅延素子11より後段に遅延ク
ロック信号が伝達されるのを阻止する。
【0055】本発明の各実施例では、トリガ信号TRを
フリップ・フロップのリセット端子Rに入力し、Q出力
を用いたが、トリガ信号TRをセット端子に入力し、Q
バー出力を使用するように論理を構成することもでき
る。要するに、トリガ信号が供給された後、最初に変化
が現れる遅延クロックを検出して、それを帰還パスを経
てフリップ・フロップに戻して記憶させ、その遅延クロ
ックあるいはその前後の所望の遅延クロックを選択して
出力する論理を構成することにより、本発明を実現する
ことができる。また、縦続遅延回路10〜14または9
〜14、フリップ・フロップ20〜24の各段数は設計
により自由に変更し得ることは言う迄もない。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように本発明の同期クロッ
ク発生装置は、アンド回路のような簡単な論理素子を複
数個使用して逐次遅延する遅延クロックを生成し、非同
期トリガ信号の発生を基準として所望の遅延クロックを
選択するものであるから、ジッタは遅延素子1段当りの
遅延時間となるため、1GHZ といったような高い周波
数のクロック発生回路を使用することなく、トリガ信号
に対してタイミング的に高精度に同期したクロックを発
生させることができる。
【0057】従って、高精度な同期クロック発生回路を
安価に構成することができ、基本動作クロックの異なる
システム間のインターフェースに幅広く適用することが
でき、また大きな高周波ノイズや不要輻射の心配もな
く、デジタル複写機をはじめ各種画像処理部の水平、垂
直同期回路にも安心して使用することができる。さら
に、本発明の装置をIC化する時は特別なウエハプロセ
スを必要とせず、極く普通のプロセスを使用して±1n
s程度のジッタの装置を簡単に構成することができる。
【0058】また、トリガ信号TRが入力端子1に供給
されると、出力クロック信号CKout は一旦停止するか
ら、先のトリガ信号に応答して選択されたクロック信号
に基づいて既に発生している出力クロック信号CKout
と、次のトリガ信号に応答して選択されたクロック信号
に基づいて発生する出力クロック信号CKout とを確
に区別することができる。
【0059】さらに、一旦所望のクロック信号が選択さ
れると、選択されたクロック信号に後続する遅延クロッ
ク信号を発生する遅延素子にクロック信号が伝達される
のを阻止する禁止パスを各論理回路の出力と遅延素子と
の間に設けることにより、本発明の同期クロック発生装
置を構成する各素子の動作速度に多少のばらつきがあっ
ても、それには関係なく正確に動作して、トリガ信号に
正確に同期した所望のクロック信号を発生することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の同期クロック発生装置の第1の実施例
の構成図である。
【図2】図1の装置内の各素子の動作速度にばらつきが
ない場合の図1の装置の動作を説明するタイミング図で
ある。
【図3】図1の装置内の各素子の動作速度にばらつきが
ある場合の図1の装置の動作を説明するタイミング図で
ある。
【図4】本発明の同期クロック発生装置の第2の実施例
の構成図である。
【図5】本発明の同期クロック発生装置の第3の実施例
の構成図である。
【図6】図5の同期クロック発生装置の動作を説明する
ためのタイミング図である。
【図7】本発明の目的を説明するための波形図である。
【図8】従来の同期クロック発生装置のブロック図であ
る。
【図9】第8図の従来の同期クロック発生装置の動作を
説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
1 トリガ信号入力端子 2 クロック信号入力端子 3 同期クロック出力端子 10〜14 遅延素子 20〜24 フリップ・フロップ 30〜34 アンド回路 40〜43 アンド回路 50 オア回路 30R〜34R 帰還パス 30I〜33I 禁止パス
フロントページの続き (72)発明者 真野 純司 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電 機株式会社 北伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−158718(JP,A) 特開 昭63−202129(JP,A) 特開 平1−115215(JP,A) 特公 昭63−41466(JP,B1)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の遅延素子を縦続接続して構成さ
    れ、入力されたクロック信号に対して逐次遅延された複
    数の遅延クロック信号を発生する遅延クロック信号発生
    回路と、 上記各クロック信号に対応して設けられ、対応するクロ
    ック信号と該クロック信号に対して非同期の入力信号と
    が供給されて、上記非同期入力信号により活性化された
    後、上記クロック信号に応答して出力の状態を変化する
    複数のフリップフロップと、 上記非同期入力信号により上記各フリップフロップが活
    性化された後、上記クロック信号に応答して最初に出力
    の状態が変化したフリップフロップに供給されたクロッ
    ク信号を検出するクロック検出回路と、 上記クロック検出回路の出力信号に応答して上記最初に
    出力の状態が変化したフリップフロップに供給されるク
    ロック信号を選択して出力クロック信号として出力させ
    るクロック選択回路と、 上記クロック検出回路の出力信号を上記各フリップフロ
    ップに帰還して上記各フリップフロップの出力の状態を
    維持させる帰還手段と、 からなる上記非同期入力信号に同期した出力クロック信
    号を発生する同期クロック発生装置。
  2. 【請求項2】 複数の遅延素子を縦続接続して構成さ
    れ、入力されたクロック信号に対して逐次遅延された複
    数の遅延クロック信号を発生する遅延クロック信号発生
    回路と、 上記各クロック信号に対応して設けられ、対応するクロ
    ック信号と該クロック信号に対して非同期の入力信号と
    が供給されて、上記非同期入力信号により活性化された
    後、上記クロック信号に応答して出力の状態を変化する
    複数のフリップフロップと、 上記非同期入力信号により上記各フリップフロップが活
    性化された後、上記クロック信号に応答して最初に出力
    の状態が変化したフリップフロップに供給され たクロッ
    ク信号を検出するクロック検出回路と、 上記クロック検出回路の出力信号に応答して上記最初に
    出力の状態が変化したフリップフロップに供給されるク
    ロック信号に後続する他のクロック信号を選択して出力
    クロック信号として出力させるクロック選択回路と、 上記クロック検出回路の出力信号を上記各フリップフロ
    ップに帰還して上記各フリップフロップの出力の状態を
    維持させる帰還手段と、 からなる上記非同期入力信号に同期した出力クロック信
    号を発生する同期クロック発生装置。
  3. 【請求項3】 複数の遅延素子を縦続接続して構成さ
    れ、入力されたクロック信号に対して逐次遅延された複
    数の遅延クロック信号を発生する遅延クロック信号発生
    回路と、 上記各クロック信号に対応して設けられ、対応するクロ
    ック信号と該クロック信号に対して非同期の入力信号と
    が供給されて、上記非同期入力信号により活性化された
    後、上記クロック信号に応答して出力の状態を変化する
    複数のフリップフロップと、 上記非同期入力信号により上記各フリップフロップが活
    性化された後、上記クロック信号に応答して最初に出力
    の状態が変化したフリップフロップに供給されたクロッ
    ク信号を検出するクロック検出回路と、 上記クロック検出回路の出力信号に応答して上記最初に
    出力の状態が変化したフリップフロップに供給されるク
    ロック信号に先行する他のクロック信号を選択して出力
    クロック信号として出力させるクロック選択回路と、 上記クロック検出回路の出力信号を上記各フリップフロ
    ップに帰還して上記各フリップフロップの出力の状態を
    維持させる帰還手段と、 からなる上記非同期入力信号に同期した出力クロック信
    号を発生する同期クロック発生装置。
  4. 【請求項4】 クロック検出回路の出力信号に応答して
    所定のクロック信号が選択されると、該選択されたクロ
    ック信号に後続する遅延クロック信号を発生させる遅延
    素子にクロック信号が伝送されるのを阻止するために上
    記クロック検出回路の出力と各遅延素子との間に禁止パ
    スが設けられていることを特徴とする 請求項1、2また
    は3記載の同期クロック発生装置。
  5. 【請求項5】 複数の遅延素子を縦続接続して構成さ
    れ、入力されたクロック信号に対して逐次遅延された複
    数の遅延クロック信号を発生する遅延クロック信号発生
    回路と、 上記クロック信号に対応して設けられ、対応するクロッ
    ク信号が供給されるクロック入力端子と、上記クロック
    信号に対して非同期の入力信号が供給されるセットまた
    はリセット端子と、データ入力端子と、データ出力端子
    とを有し、上記非同期入力信号により活性化された後、
    上記クロック信号に応答して出力の状態を変化する複数
    のフリップフロップと、 上記複数のフリップフロップのうちの時間的に隣接する
    クロック信号が供給される2個のフリップフロップの各
    データ出力端子に発生する出力信号間にレベルの変化が
    生じると、レベルが変化した出力信号を検出して、これ
    を上記2個のフリップフロップのうちの前段のフリップ
    フロップのデータ入力端子に供給して、上記2個のフリ
    ップフロップの状態を維持させる複数の論理回路と、 上記複数の論理回路の出力と上記入力クロック信号また
    は複数の遅延クロック信号とが供給されて、上記論理回
    路の出力信号に基づいて上記入力クロック信号または複
    数の遅延クロック信号のうちのいずれか1つのクロック
    信号を選択して出力クロック信号として出力させるクロ
    ック選択回路と、 からなる上記非同期入力信号に同期した出力クロック信
    号を発生する同期クロック発生装置。
  6. 【請求項6】 論理回路と各遅延クロック信号発生回路
    との間に、クロック選択回路により選択されたクロック
    信号を発生する回路よりも後段に位置する遅延素子の出
    力の状態が変化するのを阻止する禁止パスを設けたこと
    を特徴とする請求項5記載の同期クロック発生装置。
  7. 【請求項7】 遅延クロック信号発生回路を構成する各
    遅延素子は2個の入力を有し、その一方の入力に供給さ
    れる信号が第1のレベルにある時は、他方の入力に供給
    される信号に対して所定時間遅延された出力信号を発生
    し、上記一方の入力に供給される信号が第2のレベルに
    ある時は、上記他方の入力に供給される信号のレベルに
    は関係なく一定レベルの出力信号を発生する論理素子か
    らなり 、各論理素子の上記一方の入力には上記第1のレ
    ベルの点または論理回路の出力に接続されていることを
    特徴とする請求項5記載の同期クロック発生装置。
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