JP4545985B2 - ロック検出回路および位相同期ループ回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、位相同期ループ回路(以下、PLL(Phase Locked Loop)回路と称する)に関し、特に、入力信号と出力信号との位相差が所定の値以下であるかどうかを常時検出して出力するロック検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
PLL回路においては、帰還する出力信号の位相が入力信号の位相に同期するまでに時間がかかる。そのため、入力信号と帰還する出力信号との位相差が所定の値以下になったかどうかを検出するために、位相同期を監視するロック検出回路がしばしばPLL回路に設けられる。また、ロック検出回路を設けることにより、外乱等によってPLL回路の動作中に位相差が所定の値以上に開いたかどうかを検出することも可能となる。
【0003】
さて、ロック検出回路を備えるPLL回路の従来例として、例えば特開平10−70457号公報に記載の技術が存在する。図18は、上記公報に記載のPLL回路の構成を示す図である。
【0004】
図18において、このPLL回路は、入力信号f1と、分周された出力信号である帰還信号f2との位相比較を行う位相比較回路1、位相比較回路1の出力に応じてパルス幅を変化させてパルスを出力するチャージポンプ回路2、チャージポンプ回路2の出力パルスを積分してアナログ電圧信号Vcとして出力するループフィルタ回路3、アナログ電圧信号Vcの値に応じて発振周波数を変化させ、出力信号foを出力する電圧制御発振回路4、出力信号foを分周して帰還信号f2を出力する分周回路5、および、入力信号f1と帰還信号f2とが位相同期しているかどうかを位相比較回路1からの出力信号Pu,Pdにより検出するロック検出回路9を備えている。
【0005】
なお、電圧制御発振回路4は例えばリングカウンタで構成される。そして、リングカウンタには、ループフィルタ3の出力するアナログ電圧信号Vcが与えられ、リングカウンタの発振周波数はアナログ電圧信号Vcの値に応じて変化する。
【0006】
このPLL回路においては、帰還信号f2が入力信号f1に同期するように制御される。そして、帰還信号f2の位相が入力信号f1の位相よりも遅れている時は、その位相差に応じた幅のパルス信号が出力信号Puとして位相比較回路1から出力される。このとき、アナログ電圧信号Vcの値は、チャージポンプ回路2およびループフィルタ3のはたらきによって上昇する。また、アナログ電圧信号Vcを受けた電圧制御発振回路4のはたらきによって、出力信号foの周波数も上昇し、帰還信号f2の位相を早める。
【0007】
一方、帰還信号f2の位相が入力信号f1の位相よりも進んでいる時は、その位相差に応じた幅のパルス信号が出力信号Pdとして位相比較回路1から出力される。このとき、アナログ電圧信号Vcの値は、チャージポンプ回路2およびループフィルタ3のはたらきによって下降する。また、アナログ電圧信号Vcを受けた電圧制御発振回路4のはたらきによって、出力信号foの周波数も下降し、帰還信号f2の位相を遅くする。
【0008】
なお、位相比較回路1の出力信号Puは、入力信号f1のパルスの立ち上がりでHi(Hiアクティブとする、以下同様)に変化するパルス信号である。また、位相比較回路1の出力信号Pdは、帰還信号f2のパルスの立ち上がりでHi(Hiアクティブとする、以下同様)に変化するパルス信号である。そして、出力信号Pu,Pdのうち遅くHiに変化した方は、立ち上がり後すぐにLowに立ち下がり、かつ、早くHiに変化した方も、遅くHiに変化した方の立ち下がりとともにLowに変化する。
【0009】
さて、ロック検出回路9は、位相比較回路1からの出力信号Pu,Pdが入力され、両者の排他的論理和を反転して出力する排他的NOR回路6、排他的NOR回路6の出力信号Pcを遅延して出力する遅延回路7、および、Dフリップフロップ回路8を備えている。Dフリップフロップ回路(以下、D−FF回路と称する)8は、排他的NOR回路6の出力信号Pcが入力されるクロック入力端T、遅延回路7の出力信号Paが入力される信号入力端D、および、ロック検出信号SLを出力する出力端Qを備えている。
【0010】
なお、遅延回路7は例えばリングカウンタで構成され、リングカウンタにはループフィルタ3の出力するアナログ電圧信号Vcが与えられる。そして、リングカウンタを構成する各遅延段の遅延量は、アナログ電圧信号Vcの値に応じて変化する。
【0011】
図19および図20は、このPLL回路の各部における信号のタイミングチャートを示す図である。図19は入力信号f1の位相が帰還信号f2の位相よりも進んでいる場合(すなわち非同期の場合)を示し、図20は、入力信号f1の位相が帰還信号f2の位相とほぼ一致している場合(すなわち同期の場合)を示している。
【0012】
排他的NOR回路6は、帰還信号f2および入力信号f1の遅速に関わらず、両者の位相差に応じたパルス幅Pw1のパルス信号Pcを、位相比較回路1の出力信号Pu,Pdを用いて生成し、出力する(なお、図20においては、ほぼ同期とみなせるが、出力信号Pu,Pdの立ち上がりに若干の位相差があるものとする)。また、遅延回路7はパルス信号Pcを所定の時間Td1だけ遅らせたパルス信号Paを出力する。
【0013】
D−FF回路8は、パルス信号PcのLowからHiへの遷移時にパルス信号Paの状態を取り込み、パルス信号PaがHiであればHiを、パルス信号PaがLowであればLowを、ロック検出信号SLとして出力する。
【0014】
パルス信号Pcのパルス幅Pw1が遅延回路7の遅延時間Td1よりも大きい時は、パルス信号PcのLowレベルからHiレベルへの遷移時t0にパルス信号PaがLowレベルの状態にあるので、D−FF回路8はLowの状態を取り込む。その結果、D−FF回路8はロック検出信号SLとして位相の非同期を示すLowレベルを出力する。
【0015】
一方、パルス信号Pcのパルス幅Pw1が遅延回路7の遅延時間Td1よりも小さい時は、パルス信号PcのLowレベルからHiレベルへの遷移時t1にパルス信号PaがHiレベルの状態にあるので、D−FF回路8はHiの状態を取り込む。その結果、D−FF回路8はロック検出信号SLとして位相の同期を示すHiレベルを出力する。
【0016】
以上のようにして、ロック検出回路9は、遅延時間Td1を基準として位相の同期、非同期を検出する。
【0017】
さて、図21は、特開昭56−169931号公報や米国特許4,322,643号で開示されている位相比較回路1の一構成例を示す回路図である。位相比較回路1は、インバータ回路40〜43、2入力NAND回路46〜51、3入力NAND回路52,53、および、4入力NAND回路56で構成される。この回路においては、入力信号f1および帰還信号f2がともにLowの状態にあるとき、出力信号Pu,PdはいずれもLowの状態にある。
【0018】
先に入力信号f1がLowからHiへと遷移すると、インバータ回路40、2入力NAND回路46、3入力NAND回路52、インバータ回路42の順に信号変化が伝搬して、出力信号PuがLowからHiへと変化する。そして、入力信号f1に遅れて帰還信号f2がLowからHiへと遷移すると、インバータ回路41、2入力NAND回路47、3入力NAND回路53、インバータ回路43の順に信号変化が伝搬して、出力信号PdがLowからHiへと変化する。そして続いて、インバータ回路41、2入力NAND回路47、4入力NAND回路56、3入力NAND回路52,53、インバータ回路42,43の順に信号変化が伝搬して、出力信号Pu,Pdが共にHiからLowへと変化する。
【0019】
一方、先に帰還信号f2がLowからHiへ遷移すると、インバータ回路41、2入力NAND回路47、3入力NAND回路53、インバータ回路43の順に信号変化が伝搬して、出力信号PdがLowからHiへと変化する。そして、帰還信号f2に遅れて入力信号f1がLowからHiへと遷移すると、インバータ回路40、2入力NAND回路46、3入力NAND回路52、インバータ回路42の順に信号変化が伝搬して、出力信号PuがLowからHiへと変化する。そして続いて、インバータ回路40、2入力NAND回路46、4入力NAND回路56、3入力NAND回路52,53、インバータ回路42,43の順に信号変化が伝搬して、出力信号Pu,Pdを共にHiからLowへ変化させる。
【0020】
以上の構成により、位相比較回路1において、入力信号f1と帰還信号f2の立ち上がり位相の差に応じた幅のパルス信号たる出力信号Pu,Pdが生成される。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
従来のPLL回路は上記のような構成であるので、以下の3つの課題があった。
【0022】
(1)入力信号f1と帰還信号f2とが位相同期に近づくと位相差が微小になり、パルス信号Pcのパルス幅Pw1が狭くなるので、D−FF回路8がパルス信号Paの状態を正しく取り込めない場合がある。例えば、図20においてパルス信号Pcが出力信号Pu,Pdを受けてアクティブになったにもかかわらず、そのパルス幅Pw1が狭くてD−FF回路8がアクティブになったことを認識できないために、ロック検出信号SLをLowレベルに保ってしまうことがある。
すなわち、ロック検出信号として誤った内容を出力する可能性がある。
【0023】
(2)同期状態で入力信号f1が突然停止した場合(回路基板上での接触不良や断線等、何らかの理由で入力信号f1の入力が妨げられた場合)、パルス信号Pcのパルス幅Pw1は広がり続ける(図22、なお、図22では時点LPにおいて入力信号f1が停止した場合を示している)。その結果、パルス信号PcのLowからHiへの遷移が起きず、D−FF回路8は位相同期でないにもかかわらず位相同期を示すHiレベルをロック検出信号SLに出し続けたままとなる。
【0024】
(3)PLL回路は、出力信号が入力信号に同期する過程において瞬時的に位相差が0となる場合があるが、このような場合もパルス信号Pcのパルス幅は狭くなるので、同期が完了していないにもかかわらず位相同期を示す出力を一時的に出してしまう。図23は、帰還信号f2が入力信号f1に同期する過程における周波数の時間変化の様子を示す図である。制動係数を小さく設定したPLL回路では、振動しながら帰還信号f2が入力信号f1の周波数および位相に漸近していくので、同期が完了していない○印の点においても周波数と位相とが瞬時的に一致する場合が存在する。この場合、同期が完了していないにもかかわらず従来のロック検出回路9では同期状態と判定してしまう。
【0025】
そこで、この発明の課題は、位相同期に近づいた場合や入力信号が突然停止した場合、あるいは、出力信号が入力信号に同期する過程において瞬時的に位相差が0となる場合であっても、誤った内容のロック検出信号を出力しないロック検出回路、および、それを備えるPLL回路を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号を所定の期間ラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部とを備えるロック検出回路である。当該ロック検出回路において、前記位相差検出部には、前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号が入力される。さらに、前記ラッチ回路は、前記位相差検出信号がアクティブ化された場合に、前記第1パルス信号が前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するとき、もしくは前記第2パルス信号が前記第2の方向へ変化するときのいずれかまで前記位相差検出信号をラッチする。また、前記入力信号のアクティブ期間が前記位相差の前記所定値よりも短い場合には、前記位相差検出部は前記位相差検出信号をアクティブ化しない。
【0031】
請求項2に記載の発明は、発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備えるロック検出回路と、前記第1および第2のパルス信号の一方を入力信号とし、他方を帰還信号として、両信号の位相を比較する位相比較回路と、前記位相比較回路の比較結果に基づいて制御信号を出力するフィルタと、前記制御信号を受けて前記帰還信号を出力する発振回路とを備える位相同期ループ回路である。当該位相同期ループ回路において、前記位相差検出部は、前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号を遅延させる遅延回路と、前記位相差入力信号および前記遅延回路の出力の論理和を演算して、または、両者の論理積を反転させて、前記位相差検出信号として出力するゲート回路と、を含む。さらに、前記ラッチ回路は、前記位相差検出信号がアクティブ化された場合に、前記第1パルス信号が前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するとき、もしくは前記第2パルス信号が前記第2の方向へ変化するときのいずれかまで前記位相差検出信号をラッチする。また、前記制御信号は、前記遅延回路にも入力され、前記遅延回路における遅延量を制御する。
【0033】
請求項3に記載の発明は、発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備えるロック検出回路と、前記第1および第2のパルス信号の一方を入力信号とし、他方を帰還信号として、両信号の位相を比較する位相比較回路と、前記位相比較回路の比較結果に基づいて制御信号を出力するフィルタと、前記制御信号を受けて前記帰還信号を出力する発振回路と、前記帰還信号を出力するか否かを制御することが可能な出力制御部と、前記入力信号および前記帰還信号のいずれかを出力するスイッチと、を備える位相同期ループ回路である。当該位相同期ループ回路において、前記出力制御部が前記帰還信号を出力する場合は、前記スイッチは前記帰還信号を出力し、前記出力制御部が前記帰還信号を出力しない場合は、前記スイッチは前記入力信号を出力する。前記位相差検出部には、前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号が入力される。前記ラッチ回路における前記リセット信号の信号変化は、前記スイッチからの出力信号により制御され、前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するときまで、前記位相差検出信号をラッチする。
【0034】
請求項4に記載の発明は、発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備えるロック検出回路と、前記第1および第2のパルス信号の一方を入力信号とし、他方を帰還信号として、両信号の位相を比較する位相比較回路と、前記位相比較回路の比較結果に基づいて制御信号を出力するフィルタと、前記制御信号を受けて前記帰還信号を出力する発振回路と、前記帰還信号を分周する分周回路と、前記分周回路の出力と前記リセット信号とが入力され、両者の論理演算を行うゲート回路と、を備える位相同期ループ回路である。当該位相同期ループ回路において、前記位相差検出部には、前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号が入力される。前記ラッチ回路は、前記位相差検出信号がアクティブ化された場合に、前記第1パルス信号が前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するとき、もしくは前記第2パルス信号が前記第2の方向へ変化するときのいずれかまで前記位相差検出信号をラッチする。前記ゲート回路の出力は、前記信号出力部における前記ロック検出信号のアクティブ化を制御する。
【0035】
請求項5に記載の発明は、発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備えるロック検出回路と、前記第1および第2のパルス信号の一方を入力信号とし、他方を帰還信号として、両信号の位相を比較する位相比較回路と、前記位相比較回路の比較結果に基づいて制御信号を出力するフィルタと、前記制御信号を受けて前記帰還信号を出力する発振回路と、を備える位相同期ループ回路である。当該位相同期ループ回路において、前記位相差検出部は、前記第1および第2パルス信号のうち一方の、所定の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記所定の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号を遅延させる遅延回路と、前記位相差入力信号および前記遅延回路の出力の論理和を演算して、または、両者の論理積を反転させて、前記位相差検出信号として出力するゲート回路とを含む。前記位相比較回路の前記比較結果は、パルス幅の異なる2種類の比較結果信号として出力され、前記比較結果信号の一方は前記フィルタに入力され、前記比較結果信号の他方は前記位相差検出部への前記位相差入力信号として入力される。
【0036】
【発明の実施の形態】
<実施の形態1>
本実施の形態は、入力信号および帰還信号に所定値以上の位相差があるときにリセット信号をアクティブ化するリセット信号出力部と、リセット信号がアクティブ化されたときにはロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部とを備えるロック検出回路をPLL回路に設けることにより、誤った内容のロック検出信号を出力しないロック検出回路を備えるPLL回路を実現するものである。
【0037】
<PLL回路の構成>
図1は、本実施の形態に係るPLL回路の構成を示す図である。図1に示すように、このPLL回路は、図18に示した従来のPLL回路と同様、入力信号f1と分周された出力信号である帰還信号f2との位相比較を行う位相比較回路1、位相比較回路1の出力に応じてパルス幅を変化させてパルスを出力するチャージポンプ回路2、チャージポンプ回路2の出力パルスを積分してアナログ電圧信号Vcとして出力するループフィルタ回路3、アナログ電圧信号Vcの値に応じて発振周波数を変化させ、出力信号foを出力する電圧制御発振回路4、出力信号foを分周して帰還信号f2を出力する分周回路5、および、入力信号f1と帰還信号f2とが位相同期しているかどうかを位相比較回路1からの出力信号Pu,Pdにより検出するロック検出回路20を備えている。
【0038】
ただし、ロック検出回路20の構成は、図18に示した従来のロック検出回路9の構成とは異なっている。ロック検出回路20の構成については後に詳述する。
【0039】
なお、電圧制御発振回路4は例えばリングカウンタで構成される。そして、リングカウンタには、ループフィルタ3の出力するアナログ電圧信号Vcが与えられ、リングカウンタの発振周波数はアナログ電圧信号Vcの値に応じて変化する。
【0040】
<PLL回路の基本動作>
このPLL回路においては、帰還信号f2が入力信号f1に同期するように制御される。そして、帰還信号f2の位相が入力信号f1の位相よりも遅れている時は、その位相差に応じた幅のパルス信号が出力信号Puとして位相比較回路1から出力される。このとき、アナログ電圧信号Vcの値は、チャージポンプ回路2およびループフィルタ3のはたらきによって上昇する。また、アナログ電圧信号Vcを受けた電圧制御発振回路4のはたらきによって、出力信号foの周波数も上昇し、帰還信号f2の位相を早める。
【0041】
一方、帰還信号f2の位相が入力信号f1の位相よりも進んでいる時は、その位相差に応じた幅のパルス信号が出力信号Pdとして位相比較回路1から出力される。このとき、アナログ電圧信号Vcの値は、チャージポンプ回路2およびループフィルタ3のはたらきによって下降する。また、アナログ電圧信号Vcを受けた電圧制御発振回路4のはたらきによって、出力信号foの周波数も下降し、帰還信号f2の位相を遅くする。
【0042】
なお、位相比較回路1の出力信号Puは、入力信号f1のパルスの立ち上がりでHi(Hiアクティブとする、以下同様)に変化するパルス信号である。また、位相比較回路1の出力信号Pdは、帰還信号f2のパルスの立ち上がりでHi(Hiアクティブとする、以下同様)に変化するパルス信号である。そして、出力信号Pu,Pdのうち遅くHiに変化した方は、立ち上がり後すぐにLowに立ち下がり、かつ、早くHiに変化した方も、遅くHiに変化した方の立ち下がりとともにLowに変化する。
【0043】
なお、位相比較回路1は、図18のPLL回路の場合と同様、図21のように構成すればよい。すなわち、このような構成をとることで、入力信号f1および帰還信号f2がともにLowの状態にあるときは、出力信号Pu,PdはいずれもLowの状態をとる。そして、先に入力信号f1がLowからHiへと遷移すると、出力信号PuがLowからHiへと変化し、入力信号f1に遅れて帰還信号f2がLowからHiへと遷移すると、出力信号PdがLowからHiへと変化する。そして続いて、出力信号Pu,Pdが共にHiからLowへと変化する。
【0044】
一方、先に帰還信号f2がLowからHiへ遷移すると、出力信号PdがLowからHiへと変化し、帰還信号f2に遅れて入力信号f1がLowからHiへと遷移すると、出力信号PuがLowからHiへと変化する。そして続いて、出力信号Pu,Pdを共にHiからLowへ変化させる。
【0045】
<ロック検出回路20の構成>
さて、ロック検出回路20は、位相比較回路1からの出力信号Pu,Pdが入力され、両者の排他的論理和を反転して出力する排他的NOR回路6、排他的NOR回路6の出力するパルス信号Pcを遅延して出力する遅延回路7、遅延回路7の出力するパルス信号Paとパルス信号Pcとの論理和を演算して出力するOR回路22、NAND回路23,24で構成されるNANDラッチ回路、入力信号f1がクロック入力端Tに入力され、入力信号f1の発振の回数をカウントし、カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化するカウンタ21、および、アクティブの信号Vddが常時入力されるD−FF回路8を備えている。
【0046】
NANDラッチ回路を構成するNAND回路23の一方の入力端には帰還信号f2が入力され、他方の入力端にはNAND回路24の出力が入力される。また、NAND回路24の一方の入力端にはOR回路22の出力信号Pbが入力され、他方の入力端にはNAND回路23の出力信号Peが入力される。なお、NAND回路23の出力信号Peは、カウンタ21およびD−FF回路8の出力をリセットするリセット信号としてはたらく。
【0047】
カウンタ21は、入力信号f1が入力されるクロック入力端T、リセット信号Peが入力されるリセット入力端R、および、出力信号Pfを出力する出力端Qcを備えている。
【0048】
D−FF回路8は、カウンタ21の出力信号Pfが入力されるクロック入力端T、信号Vddが入力される信号入力端D、および、ロック検出信号SLを出力する出力端Qを備えている。
【0049】
<図2のPLL回路について>
また、図2は、本実施の形態に係るPLL回路の変形例を示す図であり、図1のPLL回路とは、帰還信号f2の代わりに入力信号f1がNAND回路23に入力され、入力信号f1の代わりに帰還信号f2がカウンタ21のクロック入力端Tに入力される点のみ異なっている。
【0050】
<PLL回路の動作>
まず、図1のPLL回路の動作について、図3〜図5を用いて説明する。図3〜図5は、このPLL回路の各部における信号のタイミングチャートを示す図である。図3は、入力信号f1の位相が帰還信号f2の位相とほぼ一致している場合(すなわち同期の場合)を示し、図4および図5はそれぞれ、入力信号f1の位相が帰還信号f2の位相よりも遅れている、および進んでいる場合(すなわちいずれも非同期の場合)を示している。
【0051】
排他的NOR回路6は、帰還信号f2および入力信号f1の遅速に関わらず、両者の位相差に応じたパルス幅Pw2のパルス信号Pcを、位相比較回路1の出力信号Pu,Pdを用いて生成し、出力する(なお、図3においては、ほぼ同期とみなせるが、出力信号Pu,Pdの立ち上がりに若干の位相差があるものとする)。また、遅延回路7はパルス信号Pcを所定の時間Td2だけ遅らせたパルス信号Paを出力する。なお、図3〜図5のパルス信号Pa,Pcを見れば分かるように、このパルス信号Pa,Pcは、位相比較回路1の比較結果である出力信号PuまたはPdのうちパルス幅の長い方のパルス波形を反映したものとなっている。
【0052】
OR回路22は、パルス信号Pa,Pcの論理和を演算して出力信号Pbを出力する。よって、図3の場合のようにほぼ同期状態にあるときは、パルス信号Pa,PcがともにLowの状態になることがないので、出力信号Pbはアクティブ化しない(ここでは、出力信号PbがLowアクティブであるとする)。なお、もちろん、遅延時間Td2の値の設定如何で、パルス信号Pa,PcがともにLowになるかどうかを調節することが可能である。
【0053】
一方、図4および図5の場合のように非同期状態にあるときは、パルス信号Pa,PcがともにLowの状態になる期間だけ、出力信号Pbはアクティブ化する。
【0054】
さて、NAND回路23,24で構成されるNANDラッチ回路は、アクティブ化した出力信号Pbを、図4および図5に示すように帰還信号f2の立ち下がり時までラッチする機能を有する。なお、NANDラッチ回路の特性上、図5の場合のように、帰還信号f2がLowレベルにあり、出力信号Pb,PeがHiレベルにある状態で、帰還信号f2がHiレベルに遷移した場合は、NANDラッチ回路は、帰還信号f2の遷移の時点で出力信号Pbをラッチする。しかし、ラッチの開始が出力信号Pbの遷移に前後するだけであり、アクティブ化した出力信号Pbをラッチする機能に変わりはない。
【0055】
NANDラッチ回路から出力されるリセット信号Peは、Lowアクティブであり、Lowレベルに変化したときに、カウンタ21およびD−FF回路8の出力がリセットされる。すなわち、図4および図5に示すようにロック検出信号SLがアクティブ化していた場合(ロック検出信号SLはHiアクティブとする)、リセット信号Peの遷移によりロック検出信号SLは非アクティブ化する。
【0056】
また、カウンタ21は、入力信号f1の発振の数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化する。よって、D−FF回路8は図3に示すように、N周期の間、リセットが生じなかったときに初めて、カウンタ21からの出力信号Pfを得てロック検出信号SLをアクティブ化することができる。
【0057】
次に、図2のPLL回路の動作の説明であるが、この場合は、ロック検出回路20に対する入力信号f1と帰還信号f2の機能が入れ替わっているだけである。よって、図3〜図5のタイミングチャートにおいては、入力信号f1の信号変化に起因して生じる各遷移が帰還信号f2の信号変化に起因して生じ、帰還信号f2の信号変化に起因して生じる各遷移が入力信号f1の信号変化に起因して生じる点のみ入れ替わるだけである。
【0058】
<特徴的な機能>
さて、以上をまとめると、まず、ロック検出回路20は、発振を繰り返す2つのパルス信号(すなわち入力信号f1、帰還信号f2)に所定値以上の位相差があるときに、リセット信号Peをアクティブ化する▲1▼リセット信号出力部と、そのリセット信号がアクティブ化されたときには、上記2つのパルス信号が同期していることを示すロック検出信号SLをアクティブ化しない▲2▼信号出力部と、2つのパルス信号のうちいずれか一方の発振の回数をカウントし、カウント数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、リセット信号がアクティブ化されたときには、カウントの数をリセットする▲3▼カウンタとに分けて考えられる。
【0059】
ここで、▲1▼リセット信号出力部はさらに、上記2つのパルス信号の間で位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、位相差検出信号を所定の期間ラッチしてリセット信号として出力するラッチ回路とに分けることができる。なお、上記の位相差検出部は、排他的NOR回路6、遅延回路7、OR回路22で構成され、上記のラッチ回路は、NAND回路23,24で構成されるNANDラッチ回路である。そして、上記の位相差検出信号とは出力信号Pbのことであり、リセット信号は出力信号Peのことである。
【0060】
また、▲2▼信号出力部はD−FF回路8であり、▲3▼カウンタはカウンタ21である。
【0061】
<効果>
このように考えたとき、本実施の形態に係るPLL回路中のロック検出回路20は以下の効果を有する。
【0062】
すなわち、2つのパルス信号に所定値以上の位相差があるときに、リセット信号Peがアクティブ化されてロック検出信号SLがアクティブ化されない。よって、本実施の形態においてD−FF回路8の信号入力端Dに常時、アクティブの信号Vddが加えられているように、リセット信号Peがアクティブ化されない限りは、信号出力部が原則的にロック検出信号をアクティブ化するようにしておけば、両パルス信号の位相が同期した場合に、誤ってロック検出信号の内容を非同期として出力してしまうことがない。
【0063】
よって、両パルス信号の位相差が微小になったとしても、発明が解決しようとする課題の(1)に記載したような、D−FF回路8が、ロック検出信号SLをLowレベルに保ってロック検出信号として誤った内容を出力することがない。
【0064】
また、2つのパルス信号の少なくとも一方が、途切れることなく発振を繰り返す継続的パルス信号であって、リセット信号のアクティブ化が継続的パルス信号の信号変化に基づいておれば、2つのパルス信号の一方が継続的パルス信号ではない場合であって、その信号が突然停止してしまい、両パルス信号の位相差が拡大を続ける場合であっても、確実にリセット信号のアクティブ化を行うことができる。その結果、誤ってロック検出信号の内容を同期として出力し続けることがない。
【0065】
このことを図1のPLL回路を用いて説明する。帰還信号f2は電圧制御発振回路4で生成されるパルス信号であるので、途切れることなく発振を繰り返す継続的パルス信号である。よって、帰還信号f2がNANDラッチ回路の入力端に入力されておれば、例えば図4のタイミングチャートにおいて入力信号f1が突然停止した場合であっても、位相差検出信号Pbが帰還信号f2の信号変化に基づいて確実に出力し、ロック検出信号SLを非アクティブ化することができる。
また、図5のタイミングチャートの場合であっても、入力信号f1が突然停止した場合には、結局、入力信号f1の位相が帰還信号f2の位相に無限大の位相差で遅れるのと同視できることから、結局、図4の場合と同様になる。
【0066】
すなわち、確実にリセット信号Peのアクティブ化を行うことができ、誤ってロック検出信号の内容を同期であると出力し続けることがない。
【0067】
なお、図4および図5のタイミングチャートを見れば分かるように、本実施の形態の構成によれば、一周期の間で、リセット信号Peを帰還信号f2の立ち下がりにより再び非アクティブ状態に戻すことができる。これにより、停止していた入力信号f1が復帰したときに、即座にロック検出の再開を行うことも可能となる。
【0068】
また、ロック検出回路20においては、ラッチ回路が位相差検出部からの位相差検出信号(Pb)を所定の期間ラッチする。よって、位相差が微小で位相差検出部からわずかの期間しか位相差検出信号がアクティブ化されない場合であっても、位相差検出信号のアクティブ化期間をラッチして拡大することができ、信号出力部がリセット信号を認識できないことを防止できる。
【0069】
また、ロック検出回路20においては、上記2つのパルス信号のうち一方の、所定の方向への信号変化(立ち上がりまたは立ち下がり)に起因してアクティブ化し、他方の、同じ方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号が位相差検出部に入力される。
【0070】
ここでいう位相差入力信号とは、排他的NOR回路6に入力される出力信号Pu,Pdのうちパルス幅の長い方を指す。なお、排他的NOR回路6は実質的には、出力信号Pu,Pdのうちパルス幅の大きい方を選択しているに過ぎないので、パルス信号Pcが上記の位相差入力信号に相当すると考えられる。
【0071】
そして、位相差入力信号であるパルス信号Pcのアクティブ期間Pw2が遅延時間Td2よりも短い場合には、図4および図5から分かるように位相差検出信号(Pb)がアクティブ化されることはない。
【0072】
よって、位相差入力信号であるパルス信号Pcのアクティブ期間が遅延時間Td2よりも短い程度(両パルス信号が同期しているとみなせる程度)に微小な場合には、位相差検出信号をアクティブ化しない。よって、両パルス信号の位相が同期した場合に、リセット信号がアクティブ化されることはなく、誤ってロック検出信号の内容を非同期であると出力してしまうことがない。
【0073】
また、ロック検出回路20においては、カウンタ21の出力信号PfがD−FF回路のクロックとして入力されているために、カウンタの出力がアクティブ化されたときに、信号出力部におけるロック検出信号のアクティブ化が可能となる。
【0074】
よって、N周期に達しないうちにリセット信号がアクティブ化してしまった場合には、ロック検出信号がアクティブ化されることはない。その結果、上記2つのパルス信号が振動しながら同期に近づき、その過程で周波数と位相とが瞬時的に一致する場合には、ロック検出信号のアクティブ化を防止することができる。
よって、同期が完了していない段階で、同期しているとの誤った内容のロック検出信号を出力しない。
【0075】
<実施の形態2>
本実施の形態は、実施の形態1に係るPLL回路の変形例であり、図18に示した従来のPLL回路と同様、ループフィルタ3から出力されるアナログ電圧信号Vcを、ロック検出回路20の遅延回路7に入力するようにしたものである。
図6は本実施の形態に係るPLL回路を示す図である。なお、図6においては実施の形態1に係るPLL回路と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
【0076】
なお、遅延回路7は例えばリングカウンタで構成され、リングカウンタにループフィルタ3の出力するアナログ電圧信号Vcが与えられる。そして、リングカウンタを構成する各遅延段の遅延量が、アナログ電圧信号Vcの値に応じて変化する。
【0077】
その他の構成は実施の形態1に係るPLL回路と同様のため、説明を省略する。
【0078】
このように、遅延回路7の各遅延段の遅延量をアナログ電圧信号Vcで制御すると、遅延回路7における遅延量と入力信号f1との間に適当な相関関係を設定することにより、ロック検出の基準を入力信号f1の周波数に対して一定割合に設定することができる。すなわち例えば、入力信号f1の周波数が高い場合に遅延回路7における遅延量を少なくし、入力信号f1の周波数が低い場合に遅延回路7における遅延量を多くするようにしておけば、周波数が高い入力信号f1に対しては、位相差の検出をより厳密に行うことができる。
【0079】
<実施の形態3>
本実施の形態も、実施の形態1に係るPLL回路の変形例であり、実施の形態1における排他的NOR回路6およびOR回路22をそれぞれ、OR回路およびNAND回路に変更したものである。
【0080】
図7は本実施の形態に係るPLL回路を示す図である。なお、図7でも実施の形態1に係るPLL回路と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。このPLL回路においては、排他的NOR回路6に代わってOR回路26を設け、OR回路22に代わってNAND回路25を設けている。なお、OR回路26の出力信号はPc2とし、それに伴って遅延回路7の出力信号もPa2としている。その他の構成は実施の形態1に係るPLL回路と同様のため、説明を省略する。
【0081】
次に、本実施の形態に係るPLL回路の動作を、図8〜図10を用いて説明する。図8〜図10は、このPLL回路の各部における信号のタイミングチャートを示す図である。
【0082】
図8〜図10を見れば分かるように、各図は、実施の形態1におけるタイミングチャートを示す図3〜図5のそれぞれに対応しており、相違点は、パルス信号Pc,Paが、Hi,Lowの逆転したパルス信号Pc2,Pa2に変わっている点のみである。
【0083】
よって、本実施の形態に係るPLL回路も、実施の形態1に係るPLL回路と同様の効果を有する。
【0084】
なお、排他的NOR回路6よりもOR回路26の方が少ないトランジスタ数で構成できるので、ロック検出回路20を回路基板に形成する際に占有面積を小さくすることができる。
【0085】
<実施の形態4>
本実施の形態は、実施の形態3に係るPLL回路の変形例であり、帰還信号f2を出力するか否かを制御することが可能な出力制御部たるAND回路と、NAND回路23に与えられる信号を、入力信号f1および帰還信号f2のいずれかから選択するスイッチとを設けたものである。
【0086】
スタンバイモードやテスト等の目的で、出力信号foを一時的にLowレベルに固定するようにしたPLL回路はしばしば用いられる。本実施の形態は、そのような機能を実施の形態3に係るPLL回路に持たせたものである。
【0087】
図11は、本実施の形態に係るPLL回路を示す図である。なお、図11では実施の形態3に係るPLL回路と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
【0088】
図11においては、電圧制御発振回路4から出力される出力信号foが一方の入力端に与えられるAND回路14を設けて、出力信号foを分周回路5に与えるか否かを、AND回路14の他方の入力端に与えられる出力制御信号Eにより決定することができるようにしている。
【0089】
また、入力信号f1および帰還信号f2のいずれかを制御信号Sにより選択して出力可能なスイッチ15を設け、その出力をNAND回路23に与えることにより、NAND回路23に与えられる信号を、入力信号f1および帰還信号f2のいずれかから選択できるようにしている。
【0090】
その他の構成は実施の形態3に係るPLL回路と同様のため、説明を省略する。
【0091】
本実施の形態においては、AND回路14が出力制御信号EのHi状態(Hiアクティブとする)を受けて出力信号foを分周回路に与え、帰還信号f2を出力する場合には、スイッチ15は出力制御信号Eと連動した制御信号Sにより帰還信号f2を出力する。
【0092】
一方、AND回路14が出力制御信号EのLow状態を受けて出力信号foを分周回路に与えず、帰還信号f2を出力しない場合には、スイッチ15は出力制御信号Eと連動した制御信号Sにより入力信号f1を出力する。
【0093】
このようにすれば、NANDラッチ回路におけるリセット信号Peの信号変化は、スイッチ15の出力である入力信号f1または帰還信号f2のいずれかにより制御される。
【0094】
よって、例えばPLL回路の通常動作時には、スイッチ15から帰還信号f2が出力されるようにしておいて、途切れることなく発振を繰り返す継続的パルス信号である帰還信号f2をリセット信号Peの信号変化に利用することができる。
【0095】
一方、動作テストやスタンバイモード等のためにPLL回路の動作をユーザが停止させたい場合には、ユーザが出力制御信号Eを与えられるようにしておくことで、出力制御信号Eおよび制御信号Sにより入力信号f1をリセット信号Peの信号変化に利用することができる。
【0096】
<実施の形態5>
本実施の形態も、実施の形態3に係るPLL回路の変形例であり、カウンタ21を省略して、PLL回路に出力信号foを分周するための分周回路がさらに設けられている場合に、その分周回路にカウンタ21の代用をさせようとするものである。
【0097】
図12は本実施の形態に係るPLL回路を示す図である。図12に示すように本実施の形態に係るPLL回路においては、カウンタ21に代わってNAND回路28が設けらており、また、出力信号foを分周するための分周回路16がさらに設けられている。そして、NAND回路28の一方の入力端にはリセット信号Peが与えられ、他方の入力端には分周回路16の出力信号fo2が与えられている。
【0098】
なお、図12では実施の形態3に係るPLL回路と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。その他の構成は実施の形態3に係るPLL回路と同様のため、説明を省略する。
【0099】
このような構成をとることの利点を以下に説明する。クロックシンセサイザ等の用途では、分周回路5以外の新たな分周回路を設けて電圧制御発振回路4の信号を分周して出力する構成のPLL回路がしばしば用いられる。そこで、新たに設けられた分周回路をカウンタ21として機能させ、カウンタ21として形成すべき基板上の領域を省略して、回路の占有面積の低減を図るのである。
【0100】
さて、分周回路5の分周比をM、分周回路16の分周比をLとすると、N×M≦L(但し、Nは図7におけるカウンタ回路21のカウント数)を満たす分周比を分周回路16が有している場合に、図1および図7に示したPLL回路と同様の動作が実現可能となる。
【0101】
例えば、出力信号foの周波数が100MHzであり、分周回路16の分周比が100、分周回路5の分周比が10、カウンタ回路21で求められるカウント数が10であった場合、出力信号fo2の周波数は1MHz、帰還信号f2の周波数は10MHzとなる。このとき、リセット信号Peが各周期を通じて連続してアクティブ化を繰り返しているとすれば、その周波数は帰還信号f2の周波数に応じた10MHzとなる。このことから、NAND回路28において、周波数1MHzの出力信号fo2と周波数10MHzのリセット信号Peとの論理積が演算されて反転出力されて、合計10個分のパルスがD−FF回路8に入力されることになる。
【0102】
ここで、D−FF回路8のクロック入力端が10MHzのパルス10回分(この数字はカウント数10を反映している)以上のパルス幅の信号を検知したときに、D−FF回路8からロック検出信号SLが出力されるとしておけば、リセット信号Peが連続して非アクティブの状態(Hiレベル)をパルス10回分以上のパルス幅で保つことにより、はじめてロック検出信号SLが出力されることになる。
【0103】
すなわち、上記のN×M≦Lの条件を満たしておれば、図1および図7に示したPLL回路と同様の動作を実現できることになる。
【0104】
このように、分周回路16の出力とリセット信号Peとが入力され、両者の論理演算を行うゲート回路たるNAND回路28が、信号出力部たるD−FF回路8におけるロック検出信号SLのアクティブ化を制御するようにしておけば、分周回路16をカウンタとして流用することができる。
【0105】
その結果、カウンタとして形成すべき基板上の領域を省略することができ、回路の占有面積の低減を図ることができる。
【0106】
<実施の形態6>
本実施の形態も、実施の形態3に係るPLL回路の変形例であり、位相差の出力信号Pu,Pdを出力していた位相比較回路1に代わって、パルス幅の異なる2種類の比較結果信号を出力するように構成したものである。
【0107】
図13は本実施の形態に係るPLL回路を示す図である。なお、図13では実施の形態3に係るPLL回路と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
【0108】
図13に示すように、このPLL回路においては、位相比較回路1に代わって、2組の出力信号Pu,PdおよびPu2,Pd2が出力される位相比較回路11が採用されている。そして、実施の形態3に係るPLL回路と同様の出力信号Pu,PdはPLL回路のチャージポンプ回路2にのみ入力され、ロック検出回路20には入力されず、一方、出力信号Pu2,Pd2はロック検出回路20のOR回路26の両入力端にのみ入力され、チャージポンプ回路2には入力されていない。なお、その他の構成は実施の形態3に係るPLL回路と同様のため、説明を省略する。
【0109】
次に、本実施の形態に係るPLL回路の動作を、図14〜図16を用いて説明する。図14〜図16は、このPLL回路の各部における信号のタイミングチャートを示す図である。
【0110】
図14〜図16を見れば分かるように、各図は、実施の形態3におけるタイミングチャートを示す図8〜図10のそれぞれに対応しており、相違しているのは、出力信号Pu,Pdとはパルス幅の異なる出力信号Pu2,Pd2の信号変化がパルス信号Pc2(およびPa2)の信号生成に寄与しているという点である。
【0111】
このような構成をとることの利点を以下に説明する。図15および図16に示されているように、出力信号Pu2,Pd2のパルス幅を出力信号Pu,Pdのパルス幅より短く設定しておけば、パルス信号Pc2のパルス幅Pw3を短くすることができる。よって、OR回路26、遅延回路7、およびNAND回路25から構成される位相差検出部において位相差検出信号たる出力信号Pbを生成する際に、遅延回路7における遅延量Td3を小さく設定して、より高精度の位相差検出を行うことが可能となる。また、遅延回路7における遅延量Td3を小さく設定することは、チャージポンプ回路2への入力信号の位相特性を変えることなく、遅延回路7の有する遅延段の段数を少なくできることを意味するので、遅延回路を形成すべき基板上の領域を少なくすることができ、回路の占有面積の低減を図ることができる。
【0112】
なお、位相比較回路11の構成例を図17に示す。図17に示されているように、ここでは図21に示した位相比較回路に加えて、インバータ回路42,43、3入力NAND回路52,53、および、4入力NAND回路56と同様の入出力構成の、インバータ回路44,45、3入力NAND回路54,55、および、4入力NAND回路57が設けられている。
【0113】
そして、3入力NAND回路54,55は3入力NAND回路52,53と同一の論理動作をし、インバータ回路44,45はインバータ回路42,43と同一の論理動作をし、4入力NAND回路57は4入力NAND回路56と同一の論理動作をする。そして、インバータ回路44,45は、位相比較回路11の出力信号Pu2,Pd2を発生させている。
【0114】
出力信号Pu2,Pd2のパルス幅を出力信号Pu,Pdのパルス幅より短く設定するためには、例えば4入力NAND回路57の入力から出力までの遅延時間を、4入力NAND回路56の入力から出力までの遅延時間よりも小さく設定すればよい。
【0115】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、第1および第2のパルス信号に所定値以上の位相差があるときに、リセット信号がアクティブ化されてロック検出信号がアクティブ化されない。よって、例えば、リセット信号がアクティブ化されない限り、信号出力部は原則的にロック検出信号をアクティブ化するようにしておけば、両パルス信号の位相が同期した場合に、誤ってロック検出信号の内容を非同期であると出力してしまうことがない。
【0117】
さらに、請求項1に記載の発明によれば、ラッチ回路が位相差検出部からの位相差検出信号を所定の期間ラッチする。よって、位相差が微小で位相差検出部においてわずかの期間しか位相差検出信号がアクティブ化されない場合であっても、位相差検出信号のアクティブ化期間をラッチして拡大することができ、信号出力部がリセット信号を認識できないことを防止できる。
【0118】
さらに、請求項1に記載の発明によれば、位相差入力信号のアクティブ期間が位相差の所定値よりも短い程度(両パルス信号が同期しているとみなせる程度)に微小な場合には、位相差検出信号をアクティブ化しない。よって、両パルス信号の位相が同期した場合に、リセット信号がアクティブ化されることはなく、誤ってロック検出信号の内容を非同期であると出力してしまうことがない。
【0119】
請求項1に記載の発明によれば、第1および第2のパルス信号のいずれかの発振がN周期連続して、カウンタの出力がアクティブ化されたときに、信号出力部におけるロック検出信号のアクティブ化が可能となる。よって、第1および第2のパルス信号が振動しながら同期に近づき、その過程で周波数と位相とが瞬時的に一致する場合には、ロック検出信号のアクティブ化を防止することができ、同期が完了していない段階で、同期しているとの誤った内容のロック検出信号を出力しない。
【0120】
請求項2から請求項5のいずれかに記載の発明によれば、請求項1に記載のロック検出回路と同様に、誤った内容のロック検出信号を出力しない位相同期ループ回路を得ることができる。
【0121】
請求項2に記載の発明によれば、制御信号が、遅延回路にも入力され、遅延回路における遅延量を制御する。よって、遅延回路における遅延量と入力信号との間に適当な相関関係を設定することにより、ロック検出の基準を入力信号の周波数に対して一定割合に設定することができる。
【0122】
請求項3に記載の発明によれば、ラッチ回路におけるリセット信号の信号変化は、スイッチの出力により制御される。よって、出力制御部が帰還信号を出力する場合は、途切れることなく発振を繰り返す継続的パルス信号である帰還信号をリセット信号の信号変化に利用することができ、また、出力制御部が帰還信号を出力しない場合は、入力信号をリセット信号の信号変化に利用することができる。
【0123】
請求項4に記載の発明によれば、分周回路の出力とリセット信号との論理演算出力が、信号出力部におけるロック検出信号のアクティブ化を制御する。よって、分周回路をカウンタとして流用することができる。その結果、カウンタとして形成すべき基板上の領域を省略することができ、回路の占有面積の低減を図ることができる。
【0124】
請求項5に記載の発明によれば、パルス幅の異なる少なくとも2種類の比較結果信号の一方はフィルタに入力され、他方は位相差検出部への位相差入力信号として入力される。よって、例えばフィルタ側への比較結果信号のパルス幅とは独立して、それよりも小さい値に、位相差検出部への比較結果信号のパルス幅を設定できる。その結果、位相差検出部において位相差検出信号を生成する際に、遅延回路における遅延量を小さく設定して、より高精度の位相差検出を行うことが可能となる。また、遅延回路における遅延量を小さく設定することは、フィルタ側への入力信号の位相特性を変えることなく、遅延回路の有する遅延段の段数を少なくできることを意味するので、遅延回路を形成すべき基板上の領域を少なくすることができ、回路の占有面積の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1に係る位相同期ループ回路を示す図である。
【図2】 実施の形態1に係る位相同期ループ回路の変形例を示す図である。
【図3】 実施の形態1に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図4】 実施の形態1に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、非同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図5】 実施の形態1に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、非同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図6】 実施の形態2に係る位相同期ループ回路を示す図である。
【図7】 実施の形態3に係る位相同期ループ回路を示す図である。
【図8】 実施の形態3に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図9】 実施の形態3に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、非同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図10】 実施の形態3に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、非同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図11】 実施の形態4に係る位相同期ループ回路を示す図である。
【図12】 実施の形態5に係る位相同期ループ回路を示す図である。
【図13】 実施の形態6に係る位相同期ループ回路を示す図である。
【図14】 実施の形態6に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図15】 実施の形態6に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、非同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図16】 実施の形態6に係る位相同期ループ回路における各部の信号の、非同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図17】 実施の形態6に係る位相同期ループ回路の位相比較回路を示す図である。
【図18】 従来の位相同期ループ回路を示す図である。
【図19】 従来の位相同期ループ回路における各部の信号の、非同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図20】 従来の位相同期ループ回路における各部の信号の、同期時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図21】 従来の位相同期ループ回路の位相比較回路を示す図である。
【図22】 従来の位相同期ループ回路の問題を示すタイミングチャートを示す図である。
【図23】 従来の位相同期ループ回路における入力信号と帰還信号との同期の過程を示す図である。
【符号の説明】
1,11 位相比較回路、2 チャージポンプ回路、3 ループフィルタ、4電圧制御発振回路、5 分周回路、6 排他的NOR回路、7 遅延回路、8D−FF回路、14 AND回路、15 スイッチ、16 分周回路、20 ロック検出回路、21 カウンタ、22,26 OR回路、23〜25,28 NAND回路。
Claims (5)
- 発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、
2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、
前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、
前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備え、
前記位相差検出部には、前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号が入力され、
前記ラッチ回路は、前記位相差検出信号がアクティブ化された場合に、前記第1パルス信号が前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するとき、もしくは前記第2パルス信号が前記第2の方向へ変化するときのいずれかまで前記位相差検出信号をラッチし、
前記入力信号のアクティブ期間が前記位相差の前記所定値よりも短い場合には、前記位相差検出部は前記位相差検出信号をアクティブ化しないロック検出回路。 - 発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、
2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、
前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、
前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備えるロック検出回路と、
前記第1および第2のパルス信号の一方を入力信号とし、他方を帰還信号として、両信号の位相を比較する位相比較回路と、
前記位相比較回路の比較結果に基づいて制御信号を出力するフィルタと、
前記制御信号を受けて前記帰還信号を出力する発振回路とを備え、
前記位相差検出部は、
前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号を遅延させる遅延回路と、
前記位相差入力信号および前記遅延回路の出力の論理和を演算して、または、両者の論理積を反転させて、前記位相差検出信号として出力するゲート回路と、を含み、
を含み、
前記ラッチ回路は、前記位相差検出信号がアクティブ化された場合に、前記第1パルス信号が前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するとき、もしくは前記第2パルス信号が前記第2の方向へ変化するときのいずれかまで前記位相差検出信号をラッチし、
前記制御信号は、前記遅延回路にも入力され、前記遅延回路における遅延量を制御する位相同期ループ回路。 - 発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、
2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、
前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、
前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備えるロック検出回路と、
前記第1および第2のパルス信号の一方を入力信号とし、他方を帰還信号として、両信号の位相を比較する位相比較回路と、
前記位相比較回路の比較結果に基づいて制御信号を出力するフィルタと、
前記制御信号を受けて前記帰還信号を出力する発振回路と、
前記帰還信号を出力するか否かを制御することが可能な出力制御部と、
前記入力信号および前記帰還信号のいずれかを出力するスイッチと、を備え、
前記出力制御部が前記帰還信号を出力する場合は、前記スイッチは前記帰還信号を出力し、
前記出力制御部が前記帰還信号を出力しない場合は、前記スイッチは前記入力信号を出力し、
前記位相差検出部には、前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号が入力され、
前記ラッチ回路における前記リセット信号の信号変化は、前記スイッチからの出力信号により制御され、前記ラッチ回路は、前記位相差検出信号がアクティブ化された場合に、前記出力信号が前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するときまで、前記位相差検出信号をラッチする、位相同期ループ回路。 - 発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、
2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、
前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、
前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備えるロック検出回路と、
前記第1および第2のパルス信号の一方を入力信号とし、他方を帰還信号として、両信号の位相を比較する位相比較回路と、
前記位相比較回路の比較結果に基づいて制御信号を出力するフィルタと、
前記制御信号を受けて前記帰還信号を出力する発振回路と、
前記帰還信号を分周する分周回路と、
前記分周回路の出力と前記リセット信号とが入力され、両者の論理演算を行うゲート回路と、を備え、
前記位相差検出部には、前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号が入力され、
前記ラッチ回路は、前記位相差検出信号がアクティブ化された場合に、前記第1パルス信号が前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するとき、もしくは前記第2パルス信号が前記第2の方向へ変化するときのいずれかまで前記位相差検出信号をラッチし、
前記ゲート回路の出力は、前記信号出力部における前記ロック検出信号のアクティブ化を制御する、位相同期ループ回路。 - 発振を繰り返す第1および第2のパルス信号の間で所定値以上の位相差を検出したときに位相差検出信号をアクティブ化する位相差検出部と、
2つのNAND回路で構成され、前記位相差検出信号をラッチした信号をリセット信号として出力するラッチ回路と、
前記第1および第2のパルス信号のうちいずれか一方の前記発振の回数をカウントし、前記カウントの数がN(>0)に達したときに出力をアクティブ化し、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記カウントの数をリセットするカウンタと、
前記カウンタの前記出力がアクティブ化されたときに、前記第1および第2のパルス信号が同期していることを示すロック検出信号のアクティブ化が可能となり、前記リセット信号がアクティブ化されたときには、前記ロック検出信号をアクティブ化しない信号出力部と、を備えるロック検出回路と、
前記第1および第2のパルス信号の一方を入力信号とし、他方を帰還信号として、両信号の位相を比較する位相比較回路と、
前記位相比較回路の比較結果に基づいて制御信号を出力するフィルタと、
前記制御信号を受けて前記帰還信号を出力する発振回路と、を備え、
前記位相差検出部は、
前記第1および第2パルス信号のうち一方の、第1論理値から第2論理値となる第1の方向への信号変化に起因してアクティブ化し、前記第1および第2パルス信号のうち他方の、前記第1の方向への信号変化に起因して非アクティブ化する位相差入力信号を遅延させる遅延回路と、
前記位相差入力信号および前記遅延回路の出力の論理和を演算して、または、両者の論理積を反転させて、前記位相差検出信号として出力するゲート回路と、を含み、
前記ラッチ回路は、前記位相差検出信号がアクティブ化された場合に、前記第1パルス信号が前記第2論理値から前記第1論理値となる第2の方向へ変化するとき、もしくは前記第2パルス信号が前記第2の方向へ変化するときのいずれかまで前記位相差検出信号をラッチし、
前記位相比較回路の前記比較結果は、パルス幅の異なる2種類の比較結果信号として出力され、
前記比較結果信号の一方は前記フィルタに入力され、
前記比較結果信号の他方は前記位相差検出部への前記位相差入力信号として入力される、
位相同期ループ回路。
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