JPH11214990A - フェ−ズ・ロック・ル−プ - Google Patents
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- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
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- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/091—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector using a sampling device
-
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- G11B5/012—Recording on, or reproducing or erasing from, magnetic disks
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
ロックにフェ−ズ・ロックすることができるPLL回路
およびフェ−ズ・ロックする方法を提供する。 【解決手段】 電圧制御発振器12と、電圧制御発振器
の出力信号とタ−ゲット信号の位相差を決定するための
誤差補正回路10と、誤差補正回路によって決定された
初期位相差に応じて、電圧制御発振器の出力信号の初期
遅延を一瞬にして変化させるための可変遅延回路11
と、を含むフェ−ズ・ロック・ル−プ(PLL)回路2
00が提供される。
Description
・ロック・ル−プ回路およびフェ−ズ・ロック方法に関
し、さらに詳しく言えば、デ−タが記憶されている磁気
デイスク等の記憶媒体からデ−タを再生する際に、再生
回路のクロックを、そのクロックにより標本化した再生
信号をモニタしながらビット同期用の信号波形を適正に
標本化するように、フェ−ズ・ロックするためのPLL
回路およびフェ−ズ・ロック方法に関する。
憶装置として、磁気デイスク装置(HDD)、光磁気デ
イスク装置(MO)、デジタル・ビデオ・デイスク(D
VD)などの記憶装置が開発され、現在これらの大容量
化および高速化が進んでいる。
のデ−タを再生(READ)するために、予めデイスク
上に設けられたビット同期検出用のデ−タから同期クロ
ックを抽出し、この同期クロックに再生回路のクロック
を同期させる必要がある。すなわち、いわゆる"ビット
同期"を採る必要がある。このビット同期を採るため
に、一般にフェ−ズ・ロック・ル−プ(以下、"PLL"
と言う)と呼ばれる回路が用いられる。
最初にユ−ザのデ−タが記憶された領域の先頭部分に記
憶されているビット同期用のパタ−ン(シンクパタ−
ン)が読み取られる。再生回路(リ−ドチャネル)は、
このビット同期用パタ−ン信号の予め決められたポイン
トでデ−タのサンプリングをする(標本化をする)。こ
の時、PLLは、リ−ドチャネルが適正なポイントでビ
ット同期用パタ−ン信号のサンプリングをするように、
クロックの位相および周波数をフィ−ドバック回路を用
いて制御する。
図である。
は、リ−ド・ゲ−ト信号5に応じて、略称"VCO"と呼
ばれる電圧制御発振器2の出力クロックで標本化された
標本化再生信号6の標本値と、予め決められたサンプリ
ング・ポイント、すなわち標本点(目標値)を比較す
る。そして、ECL1は、その差に対応する、VCO2
の出力クロックと目標クロック(再生信号を適正に再生
するためのクロック)との位相差を決定する。
略称"電流DAC"と呼ばれる電流デジタル・アナログ・
コンバ−タ3にフィ−ドバックする。電流DAC3の出
力電流はフィ−ドバックされた位相差信号に応じて変化
する。電流DAC3の出力電流は、電圧制御発振器2の
入力端に接続されたル−プ・フィルタ回路4に流れ込
む。そして、ル−プ・フィルタ回路4にかかる電圧に応
じて電圧制御発振器2の発振周波数および位相が制御さ
れる。この一連のフィ−ドバック制御を繰り返す結果、
標本化再生信号6を適正なタイミングで標本化するため
の"目標クロック"とVCO2の"出力クロック"との同期
が採られる。すなわち、いわゆるビット同期が採られ
る。
ド・ゲ−ト信号5は標本化再生信号6と非同期でECL
1に入力される。したがって、VCO2の出力クロック
と目標クロックとは、初期状態において最大で±πの位
相差を有する。PLL回路100は、リ−ド・ゲ−ト信
号5の活性化に応じて、この最大で±πの初期位相差を
ゼロにするべく動作を開始する。その際、ビット同期を
早期に採るためには、この初期位相差をいかに早くゼロ
にするかが重要である。
は、以下に述べる理由により、初期位相差をゼロにする
までに時間がかかる。すなわち、上述したように、VC
O2の発振周波数および位相は、VCO2の入力端に接
続されたル−プ・フィルタ回路4に流れ込む制御電流量
によって変化する端子電圧によって制御される。言いか
えれば、VCO2の発振周波数および位相は、アナログ
的に制御される。そのため、クロックの周波数と位相を
各々独立に制御することができない。例えば、周波数が
タ−ゲット信号の周波数に近づいたとしてもその位相を
合わせるために制御電流量を変えてしまうと、それに応
じて周波数も変化してしまい、タ−ゲット信号の周波数
からずれてしまうことになる。
様子を示した図である。図2では、点線で示されている
ように、ビット同期用パタ−ンをクロック・パルスの立
ち上がりでサンプリングしている。クロックの最初の方
では、PLLクロックの周波数は、ほぼタ−ゲット・ク
ロックの周波数に一致している。しかしながら、PLL
クロックの位相はタ−ゲット・クロックの位相よりも遅
れている。したがって、PLLは位相を進ませるように
制御をおこなう。
にタ−ゲット・クロックの立上りに近づく(図2の
A)。しかしながら、同時に周波数も速くなっているの
で、PLLクロックの次の立上りは、タ−ゲット・クロ
ックの立上りよりも進み過ぎてしまう(図2のB)。P
LLは、今度は逆にこれを遅らせようとして制御をおこ
なう。
ロックの周波数と位相がタ−ゲット・クロックの周波数
と位相に合わされていくが、図3に示すように、周波数
と位相がタ−ゲットに収束するまでに多くの時間を要す
ることになる。特に、この収束時間はPLLクロックと
タ−ゲット・クロックの初期位相差が大きいほど長くな
る。すなわち、初期位相差が大きいほどビット同期に時
間がかかることになる。
にサンプル信号をタ−ゲット信号にフェ−ズ・ロックす
ることができるPLL回路およびフェ−ズ・ロックする
方法を提供することである。
大きい場合においても、サンプル信号の周波数および位
相を短時間にタ−ゲット信号の周波数および位相に合わ
せることができるPLL回路およびフェ−ズ・ロックす
る方法を提供することである。
生において、再生された標本化再生信号を用いて再生回
路のクロックをタ−ゲット・クロックに同期させること
ができるPLL回路を有するデ−タ記憶装置を提供する
ことである。
御発振器(12)と、電圧制御発振器の出力信号とタ−
ゲット信号の位相差を決定するための誤差補正回路(1
0)と、誤差補正回路によって決定された初期位相差に
応じて、電圧制御発振器の出力信号の初期遅延を実行す
るための可変遅延回路(11)と、を含むフェ−ズ・ロ
ック・ル−プ(PLL)回路(200)が提供される。
−ゲット信号にフェ−ズ・ロックするための方法であっ
て、サンプル信号とタ−ゲット信号の初期位相差を決定
するステップと、決定された初期位相差に応じて初期遅
延信号を生成するステップと、初期遅延信号に応じてサ
ンプル信号を初期遅延させるステップと、を含む方法が
提供される。
路(200)を用いた磁気デイスク装置および光デイス
ク装置が提供される。
回路の構成を示す図である。
称"ECL"と呼ばれる誤差補正回路10、略称"CVD"
と呼ばれる可変遅延回路11、略称"VCO"と呼ばれる
電圧制御発振器12、略称電流"DAC"と呼ばれる電流
デジタル・アナログ・コンバ−タ13および電圧制御発
振器12の入力端に接続されたコンデンサと抵抗からな
るル−プ・フィルタ回路14から構成される。
に示した従来のPLL回路100に比べて、新たに可変
遅延回路11が設けられていること、および可変遅延回
路11に誤差補正回路10からのフィ−ドバック信号線
18とリ−ド・ゲ−ト信号15の入力線19が接続され
ていることが新規な点である。
の動作について説明する。
D11に入力される。CVD11は、線19から入力さ
れるリ−ド・ゲ−ト信号15が活性状態である場合、す
なわち記憶媒体からデ−タを読み出す場合、入力された
クロック信号に所定の初期遅延を与える。この初期遅延
量は、後述するように、後段のECL10からフィ−ド
バック信号線18を介して入力される遅延量選択信号に
よって制御される。CVD11は、リ−ド・ゲ−ト信号
15が活性状態でない場合は、常に"ゼロ"遅延を与える
ように設定されている。したがって、CVD11は、リ
−ド・ゲ−ト信号15が活性状態でない場合は、入力さ
れたクロック信号をそのまま後段のECL10へ出力す
る。
活性状態になると、VCO12の出力クロックを用いて
標本化された標本化再生信号16の標本値と、予め決め
られたサンプリング・ポイント、すなわち目標値とを比
較する。そして、ECL10は、この標本値と目標値の
差に対応する、VCO12の出力クロックと目標クロッ
ク(再生信号を適正に再生するためのクロック)との位
相差を求める。求められた位相差は、デジタル量として
電流DAC13にフィ−ドバックされる。また、ECL
10は、リ−ド・ゲ−ト信号15が活性状態になった当
初に求められる"初期"位相差に応じた遅延量選択信号を
CVD11へ出力する。ここで、遅延量選択信号とは、
求められた"初期"位相差をキャンセルするために必要な
遅延量を選択するための信号である。
クロック信号に、ECL10からの遅延量選択信号によ
って選択される遅延量を与える。その結果、最大で±π
の初期位相差をPLL回路が動作を開始したばかりの初
期状態において限りなくゼロにすることができる。すな
わち、周波数を変えることなく一瞬にしてVCO12の
出力クロックの位相を変えることができる。これによ
り、VCO12の出力クロックをタ−ゲット・クロック
へ極めて短時間に同期させることが可能となる。言いか
えれば、従来技術において問題となっている図3に示さ
れる収束時間を大幅に短縮することが可能となる。
ドバックされた位相差に相当するデジタル量をアナログ
電流に変換する。電流DAC13で変換された電流は、
VCO12の入力端に接続されたル−プ・フィルタ回路
14に流れ込む。ル−プ・フィルタ回路14の出力電圧
は流れ込む電流量によって変化し、この出力電圧に応じ
てVCO12の発振周波数が制御される。電圧制御発振
器12で作られたクロック信号は再び可変遅延回路11
に入力される。これにより、一連のフィ−ドバック制御
が行われ。そして、この一連のフィ−ドバック制御を繰
り返す結果、VCO12の出力クロックは、標本化再生
信号16を適正に標本化(サンプリング)することがで
きるクロック(目標クロック)にロックされる。
ある。図5のCVD11は、バッファ回路20と、直列
接続されたFETスイッチ21および電流源24からな
る複数の遅延段とから構成されている。バッファ回路2
0は例えばインバ−タからなる。バッファ回路20に入
力されたクロック信号は、電流源24を流れる電流量に
よって決定される遅延量だけ遅延されて、バッファ回路
20から出力される。FETスイッチ21はゲ−ト22
に入力される遅延量選択信号23によってオン/オフす
る電流スイッチとして動作する。電流源24は単純には
抵抗やトランジスタによって構成することができる。し
かしながら、精度の高い遅延量制御をおこなうために
は、複数のFETからなるカレント・ミラ−回路を用い
ることが望ましい。
図である。図6のCVD11は、複数の並列接続された
遅延回路30と1つのマルチプレクサ31から構成され
ている。各遅延回路30に入力したクロック信号は、所
定の遅延を得てマルチプレクサ31に出力される。すな
わち、図6のCVD11では、図5の場合と違って、複
数の遅延されたクロック信号がマルチプレクサ31に出
力されるようになっている。そして、遅延量選択信号3
2に応じてマルチプレクサ31から遅延制御されたクロ
ック信号が選択的に出力される。各々の遅延回路30
は、例えばインバ−タと電流源から構成される。インバ
−タはある一定の遅延量を有し、電流源は可変な遅延量
を与える働きをする。そして、並列される遅延回路の数
に応じてその可変な遅延量が変わるようになっている。
この場合、図5の場合よりも、より精度の良い、きめの
細かい遅延制御ができるので、特に周波数が高くて遅延
量の絶対値が小さい場合の遅延制御に有効である。
信号にフェ−ズ・ロックするための方法のフロ−を示し
た図である。なお、この方法は上述した本発明のPLL
回路においても採用している方法である。
プル信号の初期位相差が決定される。タ−ゲット信号
は、例えばデ−タが記憶された媒体からデ−タを読み出
すために必要となるビット同期信号を適正なタイミング
で標本化した信号である。また、サンプル信号とは、例
えば、電圧制御発振器の出力信号で標本化された標本化
再生信号である。次に、ステップ41では、決定された
初期位相差に応じて初期遅延信号が生成される。この初
期遅延信号は、決定された初期位相差を取り除くための
遅延量を与える信号である。そして、ステップ42で
は、生成された初期遅延信号に応じてサンプル信号の初
期遅延が変化させられる。なお、ここでいう初期位相差
とは、媒体からデ−タを読み出す場合に、読み出し開始
当初に決定される位相差を意味する。
さらに、ステップ41の後にステップ42と並列に処理
されるステップとして、決定された初期位相差に応じて
サンプル信号発生器(電圧制御発振器)をフィ−ドバッ
ク制御するステップを含めることもできる。
た磁気デイスク装置を示した図である。磁気デイスク装
置300は、磁気デイスク50と、磁気デイスクを回転
させるためのスピンドル・モ−タ52と、スピンドル・
モ−タ52の回転を制御するための回転制御回路54
と、磁気デイスク50にデ−タを読み書きするための磁
気ヘッド56、58と、磁気ヘッドを制御するための磁
気ヘッド制御回路60と、磁気ヘッドからの信号を処理
するための信号処理回路62と、前記3つの回路54、
60、62を制御し、外部とデ−タ信号66の受渡しを
するためのドライブ・コントロ−ラ64を含んでいる。
回路62に図4に記載されたPLL回路200が含まれ
る。すなわち、信号処理回路62中のPLL回路200
によって、磁気デイスクからの再生信号を適正にサンプ
リングするためのクロック(タ−ゲット・クロック)と
電圧制御発振器の出力クロックとの初期位相差が取り除
かれ、両者を極めて短時間にビット同期(ロック)させ
ることが可能となる。
た光デイスク装置を示した図である。光デイスク装置4
00は、光デイスク70と、光デイスクを回転させるた
めのスピンドル・モ−タ72と、スピンドル・モ−タ7
2の回転を制御するための回転制御回路74と、光デイ
スク70に光ビ−ム76を照射するための光ピック・ア
ップ78と、光ピック・アップ78を制御するための光
ピック・アップ制御回路80と、光ピック・アップ78
からの信号を処理するための信号処理回路82と、前記
3つの回路74、80、82を制御し、外部とデ−タ信
号86の受渡しをするためのドライブ・コントロ−ラ8
4を含んでいる。
路82に図4に記載されたPLL回路200が含まれ
る。すなわち、信号処理回路82中のPLL回路200
によって、磁気デイスクからの再生信号を適正にサンプ
リングするためのクロック(タ−ゲット・クロック)と
電圧制御発振器の出力クロックとの初期位相差が取り除
かれ、両者を極めて短時間にビット同期(ロック)させ
ることが可能となる。
信号をタ−ゲット信号にフェ−ズ・ロックする場合に、
両者の初期位相差を最初にデジタル的にゼロにした上
で、フィ−ドバック回路によりサンプル信号をタ−ゲッ
ト信号に一致させるものである。したがって、本発明に
よれば、サンプル・クロックとタ−ゲット・クロックの
周波数差および位相差を極めて短い時間にゼロに収束さ
せることができる。すなわち、本発明によれば、早期に
サンプル・クロックをタ−ゲット・クロックにフェ−ズ
・ロックすることができる。
振器の内部の発振器のパラメ−タを何ら変化させること
なくフェ−ズ・ロックを図るものである。したがって、
本発明のPLL回路は、発振器の発振状態を悪化させる
ことなく短時間にサンプル・クロックをタ−ゲット・ク
ロックにフェ−ズ・ロックすることができる。
クする方法は、磁気デイスク装置、デジタル・ビデオ・
デイスク(DVD)、CD−ROM、光磁気デイスク
(MO)などのあらゆる光デイスク装置に適用できるも
のである。また、磁気テ−プ装置にも適用可能なもので
ある。
てしまう様子を示した図である。
間を示した図である。
である。
ある。
ある。
−ズ・ロックするための方法のフロ−を示した図であ
る。
を示した図である。
示した図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 電圧制御発振器と、 電圧制御発振器の出力信号とタ−ゲット信号の位相差を
決定するための誤差補正回路と、 誤差補正回路によって決定された初期位相差に応じて、
電圧制御発振器の出力信号の初期遅延を変化させるため
の可変遅延回路と、 を含むフェ−ズ・ロック・ル−プ(PLL)回路。 - 【請求項2】 前記可変遅延回路が、電圧制御発振器と
誤差補正回路との間に設けられていることを特徴とする
請求項1記載のPLL回路。 - 【請求項3】 前記可変遅延回路が、ゲ−ト信号を受取
り、該ゲ−ト信号が活性化している間に、誤差補正回路
によって決定された初期位相差に応じて、電圧制御発振
器の出力信号の初期遅延を変化させ、該遅延された出力
信号を誤差補正回路に出力することを特徴とする請求項
2記載のPLL回路。 - 【請求項4】 前記可変遅延回路が、誤差補正回路から
受け取る遅延量選択信号に応じて、電圧制御発振器の出
力信号の初期遅延量を決定することを特徴とする請求項
3記載のPLL回路。 - 【請求項5】 前記可変遅延回路が、 電圧制御発振器の出力信号を受取り、初期遅延された出
力信号を誤差補正回路に出力するためのバッファ回路
と、 バッファ回路に接続された、前記遅延量選択信号に応じ
て制御される少なくとも1つのスイッチング回路と、 スイッチング回路に接続された電流源と、を含むことを
特徴とする請求項4記載のPLL回路。 - 【請求項6】 前記スイッチング回路が、バッファ回路
に並列接続された複数の電界効果トランジスタ(FE
T)からなり、前記遅延量選択信号が各々のFETのゲ
−トに入力されることを特徴とする請求項5記載のPL
L回路。 - 【請求項7】 前記可変遅延回路が、 電圧制御発振器の出力信号を受取る、並列接続された複
数の遅延回路と、 遅延回路の出力を受取り、前記遅延量選択信号に応じ
て、遅延された出力信号を誤差補正回路に出力するため
のマルチプレクサと、を含むことを特徴とする請求項4
記載のPLL回路。 - 【請求項8】 前記並列接続された複数の遅延回路の各
々が、バッファ回路と電流源とを含むことを特徴とする
請求項7記載のPLL回路。 - 【請求項9】 前記誤差補正回路が、ゲ−ト信号を受取
り、該ゲ−ト信号が活性化している間に、電圧制御発振
器の出力信号とタ−ゲット信号との初期位相差を決定
し、該決定された初期位相差に応じて遅延量選択信号を
可変遅延回路に送ることを特徴とする請求項3記載のP
LL回路。 - 【請求項10】 前記誤差補正回路が、遅延量選択信号
を可変遅延回路に送ると共に、電圧制御発振器へ前記初
期位相差に応じた制御信号を送ることを特徴とする請求
項9記載のPLL回路。 - 【請求項11】 前記制御信号が電流デジタル・アナロ
グ・コンバ−タ(DAC)に入力され、該電流DACの
出力信号によって電圧制御発振器が制御されることを特
徴とする請求項10記載のPLL回路。 - 【請求項12】 前記タ−ゲット信号が、デ−タが記憶
された媒体からデ−タを読み出すために必要となるビッ
ト同期信号であることを特徴とする請求項1記載のPL
L回路。 - 【請求項13】前記記憶媒体が、磁気テ−プ、磁気記憶
デイスク(HD)、デジタル・ビデオ・デイスク(DV
D)、光磁気デイスク(MO)、コンパクト・デイスク
(CD)、レ−ザ・デイスク(LD)を含むグル−プか
ら選択されることを特徴とする請求項1記載のデ−タ・
スライス回路。 - 【請求項14】 磁気デイスク装置であって、 磁気デイスクと、 磁気デイスクを回転させるためのスピンドル・モ−タ
と、 スピンドル・モ−タの回転を制御するための回転制御回
路と、 磁気デイスクにデ−タを読み書きするための磁気ヘッド
と、 磁気ヘッドを制御するための磁気ヘッド制御回路と、 磁気ヘッドからの信号を処理するための信号処理回路
と、 前記3つの回路を制御し、外部とデ−タ信号の受渡しを
するためのドライブ・コントロ−ラとを含み、 前記信号処理回路が、 電圧制御発振器と、 電圧制御発振器の出力信号とタ−ゲット信号の位相差を
決定するための誤差補正回路と、 誤差補正回路によって決定された初期位相差に応じて、
電圧制御発振器の出力信号の初期遅延を変化させるため
の可変遅延回路とを含むフェ−ズ・ロック・ル−プ(P
LL)回路を含む、ことを特徴とする磁気デイスク装
置。 - 【請求項15】 光デイスク装置であって、 光デイスクと、 光デイスクを回転させるためのスピンドル・モ−タと、 スピンドル・モ−タの回転を制御するための回転制御回
路と、 光デイスクに光ビ−ムを照射するための光ピック・アッ
プと、 光ピック・アップを制御するための光ピック・アップ制
御回路と、 光ピック・アップからの信号を処理するための信号処理
回路と、 前記3つの回路を制御し、外部とデ−タ信号の受渡しを
するためのドライブ・コントロ−ラとを含み、 前記信号処理回路が、 電圧制御発振器と、 電圧制御発振器の出力信号とタ−ゲット信号の位相差を
決定するための誤差補正回路と、 誤差補正回路によって決定された初期位相差に応じて、
電圧制御発振器の出力信号の初期遅延を変化させるため
の可変遅延回路とを含むフェ−ズ・ロック・ル−プ(P
LL)回路を含む、ことを特徴とする光デイスク装置。 - 【請求項16】 サンプル信号をタ−ゲット信号にフェ
−ズ・ロックするための方法であって、 サンプル信号とタ−ゲット信号の初期位相差を決定する
ステップと、 決定された初期位相差に応じて遅延信号を生成するステ
ップと、 遅延信号に応じてサンプル信号を初期遅延させるステッ
プと、を含む方法。 - 【請求項17】 前記サンプル信号が電圧制御発振器の
出力信号で標本化された標本化再生信号であり、前記タ
−ゲット信号が、デ−タが記憶された媒体からデ−タを
読み出すために必要となるビット同期信号を適正なタイ
ミングで標本化した信号であることを特徴とする請求項
16記載の方法。 - 【請求項18】 さらに、前記決定された位相差に応じ
て電圧制御発振器をフィ−ドバック制御するステップを
含むことを特徴とする請求項16記載の方法。 - 【請求項19】 前記初期位相差が、媒体からデ−タを
読み出す場合に、読み出し開始当初に決定される位相差
であることを特徴とする請求項16記載の方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10009556A JPH11214990A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | フェ−ズ・ロック・ル−プ |
US09/235,128 US6229774B1 (en) | 1998-01-21 | 1999-01-21 | Method and apparatus for a phase locked loop |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10009556A JPH11214990A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | フェ−ズ・ロック・ル−プ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11214990A true JPH11214990A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11723566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10009556A Pending JPH11214990A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | フェ−ズ・ロック・ル−プ |
Country Status (2)
Country | Link |
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US (1) | US6229774B1 (ja) |
JP (1) | JPH11214990A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-01-21 US US09/235,128 patent/US6229774B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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US6229774B1 (en) | 2001-05-08 |
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