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JP3915024B2 - Clock synchronization circuit - Google Patents

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JP3915024B2
JP3915024B2 JP2002152613A JP2002152613A JP3915024B2 JP 3915024 B2 JP3915024 B2 JP 3915024B2 JP 2002152613 A JP2002152613 A JP 2002152613A JP 2002152613 A JP2002152613 A JP 2002152613A JP 3915024 B2 JP3915024 B2 JP 3915024B2
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JP
Japan
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output
clock
reference clock
pulse
selector
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睦 安西
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】
本発明はクロック同期回路に関し、特に複数の参照クロックから一つを選択してそれに同期するクロックを生成するクロック同期回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は従来のクロック同期回路を示し、セレクタ1と、フリップフロップ10と、EX−OR型位相比較器2と、低域フィルタ3と、電圧制御型発振器(VCO)4と、1/2分周器5とを有している。
【0003】
ここで、セレクタ1は、外部から選択信号(SEL)を受けて、入力する複数の参照クロックREF1,REF2のいずれか一つを選択し、フリップフロップ10へ供給する。
【0004】
フリップフロップ10は、セレクタ1により選択された参照クロックおよび反転出力を入力端に受けて1/2分周動作し、選択された参照クロックに位相一致したデューティ比50%のパルスP1を生成し、EX−OR型位相比較器2の一方の入力端へ出力する。
【0005】
また、EX−OR型位相比較器2と、低域フィルタ3と、電圧制御型発振器(VCO)4と、1/2分周器5とでPLLを形成し、選択された参照クロックに同期した出力クロックCLKを生成する。
【0006】
1/2分周器5は、出力クロックCLKを1/2分周してデューティ比50%のパルスP2を生成し、EX−OR型位相比較器2の他方の入力端へ出力する。
【0007】
EX−OR型位相比較器2は、フリップフロップ10の出力P1および1/2分周器5の出力P2をそれぞれ受け、その排他的論理和(EX−OR)を出力する。
【0008】
電圧制御型発振器(VCO)4は、EX−OR型位相比較器2の出力を低域フィルタ3を介し制御信号として受け、選択された参照クロックに同期した出力クロックCLKを生成する。
【0009】
なお、電圧制御型発振器(VCO)4は、EX−OR型位相比較器2の出力デューティの増加に対して周波数が下がる方向の制御特性を持ち、このPLLは、EX−OR型位相比較器2に入力する1/2分周器5の出力P2がフリップフロップ10の出力P1に対して−90°の位相関係に収束する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のクロック同期回路では、複数の参照クロック間の位相差が小さい場合、セレクタ1が別の参照クロックに切替えたとき、フリップフロップ10の出力の位相が180°近く変化するため、PLLの引き込みに時間がかかり、かつ、同期確立までの周波数変動も大きいという問題点を有している。
【0011】
以下、従来のクロック同期回路における参照クロック切替時の動作を説明する。
【0012】
図7は参照クロック切替時の動作例を示すタイミングチャートであり、セレクタ1が外部から選択信号(SEL)(図7(c))を受けて、時点t1に参照クロックREF1(図7(a))から参照クロックREF2(図7(b))へ切替える場合を示している。
【0013】
ここでは、参照クロックREF1と参照クロックREF2との位相差を、例えば10°としている。
【0014】
まず、セレクタ1が参照クロックREF1を選択している状態では、フリップフロップ10の出力P1(図7(e))は、参照クロックREF1に位相一致したデューティ比50%の1/2分周パルスであり、このパルスP1がEX−OR型位相比較器2の一方端に入力している。
【0015】
このPLLは、EX−OR型位相比較器2に入力する2つの信号間の位相差が90°になる状態に収束する。すなわち、EX−OR型位相比較器2の他方端に入力する1/2分周器5の出力P2(図7(f))は、フリップフロップ10の出力P1(図7(e))に対して−90°の位相差に収束している。
【0016】
いま、時点t1において、参照クロックREF1と参照クロックREF2との位相差10°の間で切替えが発生すると、参照クロックREF1および参照クロックREF2の2つの近接した参照クロックがフリップフロップ10に入力するので(図7(d))、フリップフロップ10の出力P1は、時点t1の前後において図7(e)に示すように「L」レベル−「H」レベル−「L」レベルに短時間に変化する。
【0017】
そして、次の参照クロックREF2を受けたときに、参照クロックREF2に同期して「H」レベルに変化する。このとき、EX−OR型位相比較器2に入力するフリップフロップ10の出力P1(図7(e))と1/2分周器5の出力P2(図7(f))との位相差は−280°となる。
【0018】
このため、位相差−280°の状態から位相差−90°のPLL収束状態になるまでに、190°の大きな位相変化が必要であり、参照クロックREF1と参照クロックREF2との位相差が10°であるにもかかわらず、極めて大きな位相変化(190°)が生じ、PLL引き込みに時間がかかり、かつ、同期確立までの周波数変動も大きくなる。
【0019】
本発明の目的は、複数の参照クロックから一つを選択してそれに同期するクロックを生成するクロック同期回路において、複雑な回路を用いることなく、参照クロック切替時の位相変動を最小に抑えることのできるクロック同期回路を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明のクロック同期回路は、複数の参照クロックから一つを選択してそれに同期する出力クロックを生成するクロック同期回路において、外部から選択信号を受けて前記複数の参照クロックの一つを選択するセレクタと、このセレクタにより選択された参照クロックを受けてデューティ比50%の1/2分周パルスを生成するパルス生成手段と、前記出力クロックの1/2分周出力と前記パルス生成手段の出力との位相差に基づき電圧制御型発振器を制御して前記出力クロックを生成する手段とを有し、前記パルス生成手段は、前記セレクタが別の参照クロックを選択したとき、前記別の参照クロックと以前の参照クロックとの位相差だけ出力パルスの位相を変化させる。
【0021】
具体的には、複数の参照クロックから一つを選択してそれに同期する出力クロックをPLLにより生成するクロック同期回路において、外部から選択信号を受けて前記複数の参照クロックの一つを選択するセレクタと、このセレクタにより選択された参照クロックを受けてデューティ比50%の1/2分周パルスを生成するパルス生成手段と、前記出力クロックを1/2分周してデューティ比50%のパルスを生成する1/2分周器と、前記パルス生成手段の出力および前記1/2分周器の出力をそれぞれ受けて排他的論理和を出力するEX−OR型位相比較器と、このEX−OR型位相比較器の出力に応じて発振周波数を制御して前記出力クロックを生成する電圧制御型発振器とを有し、前記パルス生成手段は、前記セレクタが別の参照クロックを選択したとき、前記別の参照クロックと以前の参照クロックとの位相差だけ出力パルスの位相を変化させる。
【0022】
また、前記パルス生成手段は、一方の入力端に前記セレクタの出力を受け、他方の入力端に前記1/2分周器の出力を受けて動作するフリップフロップで構成してもよい。
【0023】
なお、上記構成において前記電圧制御型発振器は、前記EX−OR型位相比較器の出力デューティの増加に対して発振周波数が下がる方向の制御特性を有している。
【0024】
更に、前記電圧制御型発振器が前記EX−OR型位相比較器の出力デューティの増加に対して発振周波数が上がる方向の制御特性を有している場合、前記1/2分周器と前記フリップフロップの他方の入力端との間に信号極性を反転させる反転回路を設ける。または、前記1/2分周器と前記EX−OR型位相比較器との間に前記反転回路を設けるようにしてもよい。
【0025】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【0026】
図1は本発明の一実施形態を示すブロック図であり、選択信号(SEL)に応じて複数の参照クロックREF1,REF2のいずれか一つを選択するセレクタ1と、フリップフロップ6と、EX−OR型位相比較器2と、低域フィルタ3と、電圧制御型発振器(VCO)4と、1/2分周器5とを有している。
【0027】
ここで、EX−OR型位相比較器2と、低域フィルタ3と、電圧制御型発振器(VCO)4と、1/2分周器5とでPLLを形成し、選択された参照クロックに同期した出力クロックCLKを生成する。
【0028】
1/2分周器5は、出力クロックCLKを1/2分周してデューティ比50%のパルスP2を生成し、EX−OR型位相比較器2の一方の入力端へ出力する。
【0029】
EX−OR型位相比較器2は、フリップフロップ6の出力P1および1/2分周器5の出力P2をそれぞれ受け、その排他的論理和(EX−OR)を出力する。
【0030】
電圧制御型発振器(VCO)4は、EX−OR型位相比較器2の出力を低域フィルタ3を介し制御信号として受け、選択された参照クロックに同期した出力クロックCLKを生成する。
【0031】
なお、電圧制御型発振器(VCO)4は、EX−OR型位相比較器2の出力デューティの増加に対して発振周波数が下がる方向の制御特性を持ち、このPLLは、EX−OR型位相比較器2に入力する1/2分周器5の出力P2がフリップフロップ10の出力P1に対して−90°の位相関係に収束する。
【0032】
さて、従来のクロック同期回路との相違点は、フリップフロップ6の2つの入力端にセレクタ1の出力および1/2分周器5の出力P2をそれぞれ供給し、このフリップフロップ6の出力P1および1/2分周器5の出力P2をEX−OR型位相比較器2へそれぞれ供給している点である。
【0033】
ここで、参照クロックを切替えたときに、EX−OR型位相比較器2に入力する2信号の位相変化を最小にする条件を考えてみる。これは、参照クロックを切替えたときのフリップフロップ6の出力パルスP1の位相変化を最小にすることである。
【0034】
例えば図3に示すように、参照クロックREF1(図3(a))から参照クロックREF2(図3(b))に切替えるものとする。
【0035】
切替え前のフリップフロップ6の出力は、図3(g)の実線で示すように、参照クロックREF1に応じて変化する1/2分周されたデューティ比50%のパルスとなっている。なお、破線部分は切替が発生しなかった場合を示している。
【0036】
参照クロックをREF1からREF2へ切り替えたとき、フリップフロップ6の出力の位相変化を最小にするためには、フリップフロップ6の出力波形を参照クロックREF2の1/2分周波形(図3(h))にすればよいことは明らかである。
【0037】
また、参照クロックREF1とREF2との位相差を様々に変えたとき、切替え後のフリップフロップ6の出力波形が切替え前のフリップフロップ6の出力波形(図3(g))に最も近くなる参照クロックREF2の1/2分周波形を考えると、図3(i)に示すような領域分けが考えられる。
【0038】
すなわち、図3(g)の波形の立上りに対して±90°の領域(領域A)に参照クロックREF2の1/2分周波形の立上りエッジがあり、図3(g)の波形の立下りに対して±90°の領域(領域B)に参照クロックREF2の1/2分周波形の立下りエッジがあればよい。
【0039】
このように、切替え後のフリップフロップ6の出力波形が、参照クロックREF2の1/2分周波形(図3(h))になるようにすれば、位相変化を最小にすることができる。
【0040】
ところで、参照クロックの切替え前において、EX−OR型位相比較器2に入力するフリップフロップ6の出力(図3(g))と1/2分周器5の出力(図3(j))とは互いに90°の位相差をもった状態に収束しており、参照クロックの切替が行われてもPLLの応答に時間がかかるので、1/2分周器5の出力の位相はすぐには変化しない。また、図3(i)に示した領域A,Bは、1/2分周器5の出力波形(図3(j))の「H」レベル,「L」レベルにそれぞれ対応している。
【0041】
よって、フリップフロップ6の一方の入力端にセレクタ1の出力を入力し、他方の入力端に前記1/2分周器の出力(図3(j))を入力し、選択された参照クロックで1/2分周器5の出力をサンプリングさせて1/2分周動作させることにより、切替え後のフリップフロップ6の出力波形を参照クロックREF2の1/2分周波形(図3(h))にすることができる。
【0042】
図2は本発明のクロック同期回路の動作を示すタイミングチャートである。
ここで、参照クロックREF1(図2(a))と参照クロックREF2(図2(b))との位相差は10°とし、セレクタ1が外部から選択信号(SEL)(図2(c))を受けて、時点t1に参照クロックREF1からREF2へ切替える場合を示している。
【0043】
参照クロックREF1(図2(a))が選択されているときは、参照クロックREF1に位相一致した出力クロックがVCO4から出力され、この出力クロックが1/2分周器5により1/2分周されて、デューティ比50%の出力パルスP2(図2(f))としてEX−OR型位相比較器2の一方端に入力している。
【0044】
また、EX−OR型位相比較器2の他方端にはフリップフロップ6の出力P1(図2(e))が入力している。このフリップフロップ6の出力P1は、参照クロックREF1に位相一致したデューティ比50%の1/2分周パルスであり、EX−OR型位相比較器2の一方端に入力する1/2分周器5の出力P2とは90°の位相差を有する状態でPLLが収束している。
【0045】
ここで、セレクタ1により選択された参照クロック(図2(d))をフリップフロップ6の一方の入力端に入力し、1/2分周器5の出力P2(図2(f))をフリップフロップ6の他方の入力端に入力し、選択された参照クロックで1/2分周器5の出力P2をサンプリングさせてフリップフロップ6を動作させ、選択された参照クロックの立上りエッジにおける1/2分周器5の出力P2のレベルに基づき、「H」レベルまたは「L」レベルに変化するデューティ比50%の1/2分周出力P1(図2(e))を生成させる。
【0046】
いま、時点t1において参照クロックREF1からREF2へ切替えたとき、フリップフロップ6の一方の入力端の1/2分周器5の出力P2(図2(f))は急激には変化しないが、他方の入力端の参照クロックはREF1からREF2に変化する。
【0047】
すなわち、時点t1直前の参照クロックREF1の立上りエッジによりフリップフロップ6の出力が「L」レベルから「H」レベルに変化し、続いて時点t1から90°の位相範囲内において参照クロックREF2が入力しても、フリップフロップ6の出力は「H」レベルを維持する。
【0048】
そして、次の参照クロックREF2で「H」レベルから「L」レベルに変化し、以後、参照クロックREF2に応じてフリップフロップ6の出力レベルが変化して、参照クロックREF2に位相一致したデューティ比50%の1/2分周出力パルスP1(図2(e))が生成される。
【0049】
この結果、参照クロックREF1からREF2へ切替えたとき、フリップフロップ6の出力は参照クロックREF2に位相一致したデューティ比50%の1/2分周出力となる。
【0050】
従って、EX−OR型位相比較器2に入力する2つの信号の位相差は100°となり、位相変化を最小の10°にすることができるので、従来のように極めて大きな位相変化(190°)が生じることはなく、簡単な回路構成でPLL引き込み時間を短縮でき、同期確立までの周波数変動も抑制できる。
【0051】
図4は他の実施例を示す図である。
【0052】
図1に示したクロック同期回路では、電圧制御型発振器(VCO)4が、EX−OR型位相比較器2の出力デューティの増加に対して周波数が下がる方向の制御特性を有しているものとした。
【0053】
しかし、これとは逆の制御特性の場合、つまり、電圧制御型発振器(VCO)7が、EX−OR型位相比較器2の出力デューティの増加に対して発振周波数が上がる方向の制御特性を有する場合には、例えば図4に示すように、1/2分周器5とフリップフロップ6の入力端との間に信号極性を反転させる反転回路8を挿入すれば、図1に示したものと同様に動作させることができる。
【0054】
または、1/2分周器5とEX−OR型位相比較器2との間に反転回路8を設けるようにしても、同様に動作させることができる。
【0055】
なお、以上の説明では、セレクタ1が選択する参照クロックの数をREF1,REF2の2つとしたが、その数に制限はなく、図5に示すように、n個の参照クロックREF1,REF2,……,REFnから1つを選択するセレクタ9を設けるようにしても、同様に選択された参照クロックに同期するクロックを生成することができる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の参照クロックから一つを選択してそれに同期するクロックをPLLにより生成するクロック同期回路において、複雑な回路を用いることなく、参照クロックの切替時における位相比較器に入力する2信号間の位相変化を参照クロック間の位相差に抑えることにができ、PLL引き込み時間を短縮できると共に、同期確立までの周波数変動も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す図である。
【図2】本発明のクロック同期回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図3】クロック切り替え時の位相変化を説明するための図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す図である。
【図6】従来のクロック同期回路を示す図である。
【図7】従来のクロック同期回路の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1,9 セレクタ
2 EX−OR型位相比較器
3 低域フィルタ
4,7 電圧制御型発振器(VCO)
5 1/2分周器
6,10 フリップフロップ
8 反転回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clock synchronization circuit, and more particularly to a clock synchronization circuit that selects one of a plurality of reference clocks and generates a clock synchronized therewith.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a conventional clock synchronization circuit, which includes a selector 1, a flip-flop 10, an EX-OR type phase comparator 2, a low-pass filter 3, a voltage controlled oscillator (VCO) 4, and a half-minute. And a peripheral 5.
[0003]
Here, the selector 1 receives a selection signal (SEL) from the outside, selects any one of a plurality of reference clocks REF 1 and REF 2 to be input, and supplies the selected clock to the flip-flop 10.
[0004]
The flip-flop 10 receives the reference clock selected by the selector 1 and the inverted output at the input end, and divides the frequency by 1/2, and generates a pulse P1 having a duty ratio of 50% that matches the phase of the selected reference clock. The data is output to one input terminal of the EX-OR type phase comparator 2.
[0005]
Further, a PLL is formed by the EX-OR type phase comparator 2, the low-pass filter 3, the voltage controlled oscillator (VCO) 4, and the 1/2 frequency divider 5, and is synchronized with the selected reference clock. An output clock CLK is generated.
[0006]
The 1/2 divider 5 divides the output clock CLK by 1/2 to generate a pulse P2 having a duty ratio of 50%, and outputs the pulse P2 to the other input terminal of the EX-OR type phase comparator 2.
[0007]
The EX-OR type phase comparator 2 receives the output P1 of the flip-flop 10 and the output P2 of the 1/2 frequency divider 5 and outputs an exclusive OR (EX-OR) thereof.
[0008]
The voltage controlled oscillator (VCO) 4 receives the output of the EX-OR type phase comparator 2 as a control signal through the low-pass filter 3, and generates an output clock CLK synchronized with the selected reference clock.
[0009]
The voltage controlled oscillator (VCO) 4 has a control characteristic in which the frequency decreases with an increase in the output duty of the EX-OR type phase comparator 2, and this PLL is an EX-OR type phase comparator 2. The output P2 of the 1/2 frequency divider 5 that is input to the signal converges to a phase relationship of −90 ° with respect to the output P1 of the flip-flop 10.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional clock synchronization circuit described above, when the phase difference between the plurality of reference clocks is small, the phase of the output of the flip-flop 10 changes nearly 180 ° when the selector 1 switches to another reference clock. There are problems that it takes time to pull in the PLL and that frequency fluctuations until the establishment of synchronization are large.
[0011]
Hereinafter, the operation at the time of reference clock switching in the conventional clock synchronization circuit will be described.
[0012]
FIG. 7 is a timing chart showing an operation example when the reference clock is switched. When the selector 1 receives the selection signal (SEL) (FIG. 7C) from the outside, the reference clock REF1 (FIG. 7A) is received at time t1. ) To the reference clock REF2 (FIG. 7B).
[0013]
Here, the phase difference between the reference clock REF1 and the reference clock REF2 is, for example, 10 °.
[0014]
First, in a state where the selector 1 selects the reference clock REF1, the output P1 (FIG. 7E) of the flip-flop 10 is a ½ frequency-divided pulse with a duty ratio of 50% that matches the phase of the reference clock REF1. Yes, this pulse P <b> 1 is input to one end of the EX-OR type phase comparator 2.
[0015]
This PLL converges to a state where the phase difference between the two signals input to the EX-OR type phase comparator 2 is 90 °. That is, the output P2 (FIG. 7 (f)) of the 1/2 frequency divider 5 input to the other end of the EX-OR type phase comparator 2 is the output P1 of the flip-flop 10 (FIG. 7 (e)). The phase difference converges to -90 °.
[0016]
At time t1, when switching occurs between the phase difference of 10 ° between the reference clock REF1 and the reference clock REF2, two adjacent reference clocks of the reference clock REF1 and the reference clock REF2 are input to the flip-flop 10 ( In FIG. 7D, the output P1 of the flip-flop 10 changes in a short time from “L” level to “H” level to “L” level as shown in FIG.
[0017]
When the next reference clock REF2 is received, it changes to the “H” level in synchronization with the reference clock REF2. At this time, the phase difference between the output P1 (FIG. 7 (e)) of the flip-flop 10 input to the EX-OR type phase comparator 2 and the output P2 (FIG. 7 (f)) of the 1/2 frequency divider 5 is -280 °.
[0018]
Therefore, a large phase change of 190 ° is required from the phase difference of −280 ° to the PLL convergence state of −90 °, and the phase difference between the reference clock REF1 and the reference clock REF2 is 10 °. Nevertheless, an extremely large phase change (190 °) occurs, it takes time to pull in the PLL, and the frequency fluctuation until the synchronization is established also increases.
[0019]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a clock synchronization circuit that selects one of a plurality of reference clocks and generates a clock that is synchronized with the reference clock, and minimizes phase fluctuations when switching the reference clock without using a complicated circuit. An object of the present invention is to provide a clock synchronization circuit that can be used.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The clock synchronization circuit of the present invention selects one of the plurality of reference clocks in response to a selection signal from the outside in a clock synchronization circuit that selects one of a plurality of reference clocks and generates an output clock synchronized with the selected one. A selector, pulse generation means for receiving a reference clock selected by the selector and generating a ½ frequency-divided pulse with a duty ratio of 50%, ½ frequency-divided output of the output clock, and output of the pulse generation means And a means for generating the output clock by controlling a voltage controlled oscillator based on the phase difference between the first reference clock and the second reference clock when the selector selects another reference clock. The phase of the output pulse is changed by the phase difference from the previous reference clock.
[0021]
Specifically, in a clock synchronization circuit that selects one of a plurality of reference clocks and generates an output clock synchronized with the PLL by a PLL, a selector that selects one of the plurality of reference clocks in response to a selection signal from the outside A pulse generating means for receiving a reference clock selected by the selector and generating a ½ frequency-divided pulse with a duty ratio of 50%; and a pulse with a duty ratio of 50% by dividing the output clock by ½. A 1/2 divider to generate, an EX-OR type phase comparator that receives the output of the pulse generator and the output of the 1/2 divider, and outputs an exclusive OR, and this EX-OR A voltage-controlled oscillator that generates an output clock by controlling an oscillation frequency in accordance with an output of the type phase comparator, and the pulse generating means includes a selector that receives another reference clock. When selecting click, only the phase difference between the different reference clock and the previous reference clock changes the phase of the output pulse.
[0022]
Further, the pulse generating means may be constituted by a flip-flop that operates by receiving the output of the selector at one input terminal and receiving the output of the 1/2 frequency divider at the other input terminal.
[0023]
In the above configuration, the voltage-controlled oscillator has a control characteristic in which the oscillation frequency decreases with an increase in output duty of the EX-OR type phase comparator.
[0024]
Further, when the voltage controlled oscillator has a control characteristic in which the oscillation frequency increases with an increase in output duty of the EX-OR type phase comparator, the 1/2 frequency divider and the flip-flop An inverting circuit for inverting the signal polarity is provided between the other input terminal. Alternatively, the inverting circuit may be provided between the ½ frequency divider and the EX-OR type phase comparator.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. A selector 1 for selecting one of a plurality of reference clocks REF1 and REF2 according to a selection signal (SEL), a flip-flop 6, and an EX- An OR type phase comparator 2, a low-pass filter 3, a voltage controlled oscillator (VCO) 4, and a ½ frequency divider 5 are included.
[0027]
Here, a PLL is formed by the EX-OR type phase comparator 2, the low pass filter 3, the voltage controlled oscillator (VCO) 4, and the 1/2 frequency divider 5, and is synchronized with the selected reference clock. The generated output clock CLK is generated.
[0028]
The 1/2 divider 5 divides the output clock CLK by 1/2 to generate a pulse P2 having a duty ratio of 50%, and outputs the pulse P2 to one input terminal of the EX-OR type phase comparator 2.
[0029]
The EX-OR type phase comparator 2 receives the output P1 of the flip-flop 6 and the output P2 of the 1/2 frequency divider 5 and outputs an exclusive OR (EX-OR) thereof.
[0030]
The voltage controlled oscillator (VCO) 4 receives the output of the EX-OR type phase comparator 2 as a control signal through the low-pass filter 3, and generates an output clock CLK synchronized with the selected reference clock.
[0031]
The voltage controlled oscillator (VCO) 4 has a control characteristic in which the oscillation frequency decreases with an increase in the output duty of the EX-OR type phase comparator 2, and this PLL is an EX-OR type phase comparator. The output P2 of the 1/2 frequency divider 5 input to 2 converges to a phase relationship of −90 ° with respect to the output P1 of the flip-flop 10.
[0032]
The difference from the conventional clock synchronization circuit is that the output of the selector 1 and the output P2 of the 1/2 frequency divider 5 are supplied to the two input terminals of the flip-flop 6, respectively. The output P2 of the 1/2 frequency divider 5 is supplied to the EX-OR type phase comparator 2 respectively.
[0033]
Here, let us consider a condition for minimizing the phase change of the two signals input to the EX-OR type phase comparator 2 when the reference clock is switched. This is to minimize the phase change of the output pulse P1 of the flip-flop 6 when the reference clock is switched.
[0034]
For example, as shown in FIG. 3, the reference clock REF1 (FIG. 3A) is switched to the reference clock REF2 (FIG. 3B).
[0035]
The output of the flip-flop 6 before switching is a pulse with a duty ratio of 50%, which is divided by 1/2 and changes according to the reference clock REF1, as indicated by the solid line in FIG. In addition, the broken line part has shown the case where switching has not occurred.
[0036]
When the reference clock is switched from REF1 to REF2, in order to minimize the phase change of the output of the flip-flop 6, the output waveform of the flip-flop 6 is divided by a half of the reference clock REF2 (FIG. 3 (h) It is clear that
[0037]
Further, when the phase difference between the reference clocks REF1 and REF2 is changed variously, the reference clock in which the output waveform of the flip-flop 6 after switching is closest to the output waveform of the flip-flop 6 before switching (FIG. 3 (g)). Considering the ½ frequency waveform of REF2, the region division as shown in FIG.
[0038]
That is, there is a rising edge of the ½ frequency-divided waveform of the reference clock REF2 in a region ± 90 ° (region A) with respect to the rising of the waveform of FIG. 3G, and the falling of the waveform of FIG. In contrast, the falling edge of the ½ frequency-divided waveform of the reference clock REF2 only needs to be in the ± 90 ° region (region B).
[0039]
In this way, if the output waveform of the flip-flop 6 after switching is made to be a 1/2 frequency-divided waveform of the reference clock REF2 (FIG. 3 (h)), the phase change can be minimized.
[0040]
By the way, before switching of the reference clock, the output of the flip-flop 6 (FIG. 3G) input to the EX-OR type phase comparator 2 and the output of the 1/2 frequency divider 5 (FIG. 3J) Have converged to a state having a phase difference of 90 ° from each other, and even if the reference clock is switched, it takes time for the response of the PLL, so the phase of the output of the 1/2 divider 5 is immediately It does not change. Regions A and B shown in FIG. 3 (i) correspond to the “H” level and “L” level of the output waveform of the ½ frequency divider 5 (FIG. 3 (j)), respectively.
[0041]
Therefore, the output of the selector 1 is input to one input terminal of the flip-flop 6, the output of the ½ divider (FIG. 3 (j)) is input to the other input terminal, and the selected reference clock is used. By sampling the output of the 1/2 divider 5 and performing a 1/2 dividing operation, the output waveform of the flip-flop 6 after switching is changed to the 1/2 divided waveform of the reference clock REF2 (FIG. 3 (h)). Can be.
[0042]
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the clock synchronization circuit of the present invention.
Here, the phase difference between the reference clock REF1 (FIG. 2 (a)) and the reference clock REF2 (FIG. 2 (b)) is 10 °, and the selector 1 receives a selection signal (SEL) from the outside (FIG. 2 (c)). In response, the reference clock REF1 is switched to REF2 at time t1.
[0043]
When the reference clock REF1 (FIG. 2 (a)) is selected, an output clock that is in phase with the reference clock REF1 is output from the VCO 4, and this output clock is divided by 1/2 by the 1/2 divider 5. Then, it is input to one end of the EX-OR type phase comparator 2 as an output pulse P2 having a duty ratio of 50% (FIG. 2 (f)).
[0044]
Further, the output P1 (FIG. 2 (e)) of the flip-flop 6 is input to the other end of the EX-OR type phase comparator 2. The output P1 of the flip-flop 6 is a 1/2 frequency-divided pulse with a duty ratio of 50% that is in phase with the reference clock REF1, and is a 1/2 frequency divider that is input to one end of the EX-OR type phase comparator 2. The PLL converges in a state having a phase difference of 90 ° with respect to the output P2 of 5.
[0045]
Here, the reference clock (FIG. 2 (d)) selected by the selector 1 is input to one input terminal of the flip-flop 6, and the output P2 (FIG. 2 (f)) of the 1/2 frequency divider 5 is flip-flopped. Is input to the other input terminal of the group 6, and the output P2 of the 1/2 frequency divider 5 is sampled by the selected reference clock to operate the flip-flop 6, and 1/2 at the rising edge of the selected reference clock. Based on the level of the output P2 of the frequency divider 5, a ½ frequency-divided output P1 (FIG. 2 (e)) with a duty ratio of 50% that changes to the “H” level or the “L” level is generated.
[0046]
Now, when switching from the reference clock REF1 to REF2 at time t1, the output P2 (FIG. 2 (f)) of the 1/2 frequency divider 5 at one input end of the flip-flop 6 does not change abruptly, but the other The reference clock at the input terminal changes from REF1 to REF2.
[0047]
That is, the output of the flip-flop 6 changes from the “L” level to the “H” level by the rising edge of the reference clock REF1 immediately before the time point t1, and then the reference clock REF2 is input within the phase range of 90 ° from the time point t1. Even so, the output of the flip-flop 6 maintains the “H” level.
[0048]
Then, it changes from the “H” level to the “L” level at the next reference clock REF2, and thereafter, the output level of the flip-flop 6 changes in accordance with the reference clock REF2, and the duty ratio 50 matches the phase of the reference clock REF2. % 1 / 2-divided output pulse P1 (FIG. 2 (e)) is generated.
[0049]
As a result, when the reference clock REF1 is switched to REF2, the output of the flip-flop 6 is a ½ frequency-divided output with a duty ratio of 50% that matches the phase of the reference clock REF2.
[0050]
Accordingly, the phase difference between the two signals input to the EX-OR type phase comparator 2 is 100 °, and the phase change can be minimized to 10 °. Therefore, an extremely large phase change (190 °) as in the prior art. The PLL pull-in time can be shortened with a simple circuit configuration, and the frequency fluctuation until the synchronization is established can be suppressed.
[0051]
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment.
[0052]
In the clock synchronization circuit shown in FIG. 1, the voltage controlled oscillator (VCO) 4 has a control characteristic in which the frequency decreases with an increase in the output duty of the EX-OR type phase comparator 2. did.
[0053]
However, in the case of a control characteristic opposite to this, that is, the voltage controlled oscillator (VCO) 7 has a control characteristic in which the oscillation frequency increases with an increase in the output duty of the EX-OR type phase comparator 2. In this case, for example, as shown in FIG. 4, if an inverting circuit 8 for inverting the signal polarity is inserted between the 1/2 frequency divider 5 and the input terminal of the flip-flop 6, the one shown in FIG. It can be operated similarly.
[0054]
Alternatively, even if the inverting circuit 8 is provided between the ½ frequency divider 5 and the EX-OR type phase comparator 2, the same operation can be performed.
[0055]
In the above description, the number of reference clocks selected by the selector 1 is two, REF1 and REF2. However, the number is not limited, and n reference clocks REF1, REF2,. .., REFn can be provided with a selector 9 for selecting one of them, and a clock synchronized with the selected reference clock can be generated.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a clock synchronization circuit that selects one of a plurality of reference clocks and generates a clock synchronized with the PLL by using a PLL, the reference clock can be switched without using a complicated circuit. The phase change between the two signals input to the phase comparator can be suppressed to the phase difference between the reference clocks, the PLL pull-in time can be shortened, and the frequency fluctuation until the synchronization is established can also be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the clock synchronization circuit of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a phase change at the time of clock switching;
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a conventional clock synchronization circuit.
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of a conventional clock synchronization circuit.
[Explanation of symbols]
1, 9 Selector 2 EX-OR type phase comparator 3 Low pass filter 4, 7 Voltage controlled oscillator (VCO)
5 1/2 divider 6, 10 flip-flop 8 inversion circuit

Claims (6)

複数の参照クロックから一つを選択してそれに同期する出力クロックを生成するクロック同期回路において、外部から選択信号を受けて前記複数の参照クロックの一つを選択するセレクタと、このセレクタにより選択された参照クロックを受けてデューティ比50%の1/2分周パルスを生成するパルス生成手段と、前記出力クロックの1/2分周出力と前記パルス生成手段の出力との位相差に基づき電圧制御型発振器を制御して前記出力クロックを生成する手段とを有し、前記パルス生成手段は、前記セレクタが別の参照クロックを選択したとき、前記別の参照クロックと以前の参照クロックとの位相差だけ出力パルスの位相を変化させることを特徴とするクロック同期回路。In a clock synchronization circuit that selects one of a plurality of reference clocks and generates an output clock synchronized with the selected clock, a selector that receives a selection signal from the outside and selects one of the plurality of reference clocks is selected by the selector. A voltage generator based on a phase difference between a half-divided output of the output clock and an output of the pulse generating means, receiving a reference clock and generating a ½ frequency-divided pulse with a duty ratio of 50% And a means for generating the output clock by controlling a type oscillator, and the pulse generating means, when the selector selects another reference clock, a phase difference between the other reference clock and the previous reference clock. A clock synchronization circuit characterized by changing the phase of the output pulse only. 複数の参照クロックから一つを選択してそれに同期する出力クロックをPLLにより生成するクロック同期回路において、外部から選択信号を受けて前記複数の参照クロックの一つを選択するセレクタと、このセレクタにより選択された参照クロックを受けてデューティ比50%の1/2分周パルスを生成するパルス生成手段と、前記出力クロックを1/2分周してデューティ比50%のパルスを生成する1/2分周器と、前記パルス生成手段の出力および前記1/2分周器の出力をそれぞれ受けて排他的論理和を出力するEX−OR型位相比較器と、このEX−OR型位相比較器の出力に応じて発振周波数を制御して前記出力クロックを生成する電圧制御型発振器とを有し、前記パルス生成手段は、前記セレクタが別の参照クロックを選択したとき、前記別の参照クロックと以前の参照クロックとの位相差だけ出力パルスの位相を変化させることを特徴とするクロック同期回路。In a clock synchronization circuit that selects one of a plurality of reference clocks and generates an output clock synchronized with the PLL by a PLL, a selector that receives a selection signal from the outside and selects one of the plurality of reference clocks, and this selector Pulse generation means for receiving the selected reference clock and generating a ½ frequency divided pulse with a duty ratio of 50%, and ½ for generating a pulse with a duty ratio of 50% by dividing the output clock by ½. A frequency divider, an EX-OR type phase comparator that receives the output of the pulse generation means and the output of the 1/2 frequency divider and outputs an exclusive OR, and the EX-OR type phase comparator A voltage-controlled oscillator that generates an output clock by controlling an oscillation frequency according to an output, and the pulse generation unit selects another reference clock by the selector And time, the clock synchronization circuit, characterized in that varying the different reference clock and the phase difference by the output pulse phase with the previous reference clock. 前記パルス生成手段は、一方の入力端に前記セレクタの出力を受け、他方の入力端に前記1/2分周器の出力を受けて動作するフリップフロップであることを特徴とする請求項2記載のクロック同期回路。3. The flip-flop that operates by receiving the output of the selector at one input terminal and the output of the 1/2 frequency divider at the other input terminal. Clock synchronization circuit. 前記電圧制御型発振器は前記EX−OR型位相比較器の出力デューティの増加に対して発振周波数が下がる方向の制御特性を有していることを特徴とする請求項2記載のクロック同期回路。3. The clock synchronization circuit according to claim 2, wherein the voltage-controlled oscillator has a control characteristic in which the oscillation frequency decreases with an increase in output duty of the EX-OR type phase comparator. 前記電圧制御型発振器は前記EX−OR型位相比較器の出力デューティの増加に対して発振周波数が上がる方向の制御特性を有し、前記1/2分周器と前記フリップフロップの他方の入力端との間に信号極性を反転させる反転回路が設けられていることを特徴とする請求項3記載のクロック同期回路。The voltage controlled oscillator has a control characteristic in which the oscillation frequency increases in response to an increase in output duty of the EX-OR type phase comparator, and the other input terminal of the ½ divider and the flip-flop 4. The clock synchronization circuit according to claim 3, wherein an inverting circuit for inverting the signal polarity is provided between the first and second terminals. 前記電圧制御型発振器は前記EX−OR型位相比較器の出力デューティの増加に対して発振周波数が上がる方向の制御特性を有し、前記1/2分周器と前記EX−OR型位相比較器との間に信号極性を反転させる反転回路が設けられていることを特徴とする請求項3記載のクロック同期回路。The voltage controlled oscillator has a control characteristic in which the oscillation frequency increases with an increase in output duty of the EX-OR type phase comparator, and the 1/2 frequency divider and the EX-OR type phase comparator 4. The clock synchronization circuit according to claim 3, wherein an inverting circuit for inverting the signal polarity is provided between the first and second terminals.
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