(57)【要約】【課題】  簡単な回路構成によって目標とする周波数を的確に実現する。【解決手段】  第一，第二の水晶発振器２，３の周波数を計測する周波数カウンタ５によって第一，第二の水晶発振器２，３の周波数の偏差であるビート周波数を求め、更に、目標とする周波数ｆ０と，第一の水晶発振器２の周波数ｆ１と，第二の水晶発振器３の周波数ｆ２に基いて、第一，第二の水晶発振器２，３から出力されるクロック信号１１ａ，１２ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合Ａ：Ｂを求め、第一，第二の水晶発振器２，３から出力されるクロック信号１１ａ，１２ａを制御クロック１０として使用する時間割合がＡ：Ｂとなるように、基準時間の１秒内でクロック信号１１ａ，１２ａを切り替えて出力する。【選択図】図１
2014165623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と、
目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器と、
前記第一，第二の水晶発振器の周波数を計測する周波数カウンタと、
前記第一，第二の水晶発振器から出力されるクロック信号の位相を相互に比較する位相比較器と、
前記位相比較器によって１周期分の位相のずれが検出される度にカウントアップする位相差カウンタと、
前記周波数カウンタにより計測された前記第一，第二の水晶発振器の周波数の偏差で表されるビート周波数と，目標とする周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第一の水晶発振器の周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第二の水晶発振器の周波数とに基いて、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合を求め、前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する時期を切り替えタイミングとして、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が前記時間割合となるように、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして基準時間内で切り替え出力する制御部とを備えたことを特徴とする周波数調整回路。
【請求項２】
前記第一，第二の水晶発振器の各々が、前記目標とする周波数を挟んでマイナスの周波数およびプラスの周波数の生成を可能とする負荷容量調整部を備えた同一規格の水晶発振器によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の周波数調整回路。
【請求項３】
前記切り替えタイミングが、前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する前記第一，第二の水晶発振器の矩形波の立ち下がりタイミングと一致することを特徴とした請求項１または請求項２のうち何れか一項に記載の周波数調整回路。
【請求項４】
前記基準時間を規定するＧＰＳ標準周波数発信器を備えたことを特徴とする請求項１，請求項２または請求項３のうち何れか一項に記載の周波数調整回路。
【請求項５】
前記第一，第二の水晶発振器を１セットとする複数組の水晶発振ユニットを併設し、外部からの指令に応じて使用対象とする水晶発振ユニットを選択するようにしたことを特徴とする請求項１，請求項２，請求項３または請求項４のうち何れか一項に記載の周波数調整回路。
【請求項６】
目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器とを同時に作動させて周波数カウンタによって前記第一，第二の水晶発振器の周波数を計測すると共に、
前記第一，第二の水晶発振器から出力されるクロック信号の位相を位相比較器により逐次比較し、
前記位相比較器によって１周期分の位相のずれが検出される度に位相差カウンタをカウントアップし、
前記周波数カウンタにより計測された前記第一，第二の水晶発振器の周波数の偏差で表されるビート周波数と，目標とする周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第一の水晶発振器の周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第二の水晶発振器の周波数とに基いて、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合を求め、
前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する時期を切り替えタイミングとして、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が前記時間割合となるように、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして基準時間内で切り替え出力することを特徴とした周波数調整方法。
【請求項７】
目標とする周波数を挟んでマイナスの周波数およびプラスの周波数の生成を可能とする負荷容量調整部を備えた同一規格の水晶発振器を２つ使用し、各々の水晶発振器の負荷容量調整部を調整することにより、一方の水晶発振器を前記第一の水晶発振器として利用すると共に、他方の水晶発振器を前記第二の水晶発振器として利用するようにしたことを特徴とする請求項６記載の周波数調整方法。
【請求項８】
前記切り替えタイミングを、前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する前記第一，第二の水晶発振器の矩形波の立ち下がりタイミングに一致させるようにしたことを特徴とする請求項６または請求項７のうち何れか一項に記載の周波数調整方法。
【請求項９】
前記基準時間をＧＰＳ標準周波数発信器で規定するようにしたことを特徴とする請求項６，請求項７または請求項８のうち何れか一項に記載の周波数調整方法。
【請求項１０】
前記第一，第二の水晶発振器を１セットとする複数組の水晶発振ユニットを併設し、外部からの指令に応じて使用対象とする水晶発振ユニットを選択するようにしたことを特徴とする請求項６，請求項７，請求項８または請求項９のうち何れか一項に記載の周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標とする周波数を得るための周波数調整回路および周波数調整方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数偏差を調整する機能を備えた周波数調整回路としては、例えば、図９に示すように、水晶振動子Ｘｔａｌ，負性抵抗アンプとして機能するインバータＩＮＶ1，帰還抵抗Ｒ１，振幅制限抵抗Ｒ２，バッファとして機能するインバータＩＮＶ2，負荷容量Ｃｇや負荷容量Ｃｄを備えたものが一般的である。
周波数偏差を調整するための負荷容量調整部としては、複数のキャパシタＣ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎが利用されており、各キャパシタＣ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎに対応して設けられた切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎを操作して水晶振動子Ｘｔａｌに対しての全体的な負荷容量を調整することにより、水晶振動子Ｘｔａｌの周波数を調整できるようになっている。
しかし、負荷容量とするキャパシタＣ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎの選択操作によって周波数を調整する場合、数ｐＦの負荷容量の変化で周波数偏差が目標値に対して±数ｐｐｍも変動してしまうため、目標とする周波数を的確に実現することが難しい。なお、キャパシタに代えて調整抵抗を利用するものが特許文献１に開示されているが、基本的な作用原理は前記と同様であり、やはり、周波数の調整を細かく行なうことができず、前記と同様の不都合がある。
特に、通信装置に制御クロックを提供するために周波数調整回路を利用するような場合にあっては、通信グループを形成する複数の通信装置の間で制御クロックのずれが生じて通信の同期に障害が発生し、クロック偏差の大小の個体差により、同じ通信グループの中でも通信が維持される通信装置と通信が断絶する通信装置が発生するといった問題が発生する。
【０００３】
そこで、特許文献２に開示されるように、発振装置における一次補正の処理において、目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器の周波数の偏差であるビート発生の周波数を求め、更に、第一の水晶発振器の周波数と第二の水晶発振器の周波数とに基いて、目標周波数を実現するために第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合とを求め、第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が、前述のようにして求められた時間割合となるように、第一の水晶発振器と第二の水晶発振器を制御クロックの発生器として排他的に切り替え使用するようにした発振装置が既に提案されている。
しかし、特許文献２に開示される発振装置は、第一の水晶発振器と第二の水晶発振器の出力を切り替えるために位相差検出回路，ビート分周回路，位相差極性判別回路といったものを利用しているため、装置の回路構成が複雑化し、生産コストが割高となる不都合があった。
【０００４】
また、出力周波数を調整された複数の発振回路を設け、それらの出力を切り替えて適切な基本動作クロック、つまり、目標とする周波数のクロックを得ようとしたものが特許文献３として公知である。
但し、特許文献３に開示されるものは単に複数の発振回路の組み合わせによって目標とする周波数のクロックを得ようとしているに過ぎず、前述の特許文献２に開示されるもののように各発振回路の動作時間を調整するとした技術思想を含むものではない。
【０００５】
なお、外部からの指令に応じて使用対象とする水晶発振器を選択することによって単純に発振周波数を変更するようにした装置は例えば特許文献４によって既に公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３０７３４８号公報（図１，図２）
【特許文献２】特公昭６２−３４１６１号公報（第３頁左欄第２１行，第２頁右欄第２７行〜第３０行，第２頁右欄第３７行，第３頁右欄第３行〜第９行）
【特許文献３】特公昭６０−５７０３０号公報（第２頁右欄第２行〜第１４行）
【特許文献４】特開２００４−２２１６６７号公報（段落００１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器に加え、簡単な回路構成によって目標とする周波数を的確に実現することのできる周波数調整回路および周波数調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の周波数調整回路は、前記目的を達成するため、目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と、目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器と、前記第一，第二の水晶発振器の周波数を計測する周波数カウンタと、前記第一，第二の水晶発振器から出力されるクロック信号の位相を相互に比較する位相比較器と、前記位相比較器によって１周期分の位相のずれが検出される度にカウントアップする位相差カウンタと、前記周波数カウンタにより計測された前記第一，第二の水晶発振器の周波数の偏差で表されるビート周波数と，目標とする周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第一の水晶発振器の周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第二の水晶発振器の周波数とに基いて、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合を求め、前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する時期を切り替えタイミングとして、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が前記時間割合となるように、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして基準時間内で切り替え出力する制御部とを備えたことを特徴とする構成を有する。
【０００９】
また、本発明の周波数調整方法は、前記と同様の目的を達成するため、目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器とを同時に作動させて周波数カウンタによって前記第一，第二の水晶発振器の周波数を計測すると共に、前記第一，第二の水晶発振器から出力されるクロック信号の位相を位相比較器により逐次比較し、前記位相比較器によって１周期分の位相のずれが検出される度に位相差カウンタをカウントアップし、前記周波数カウンタにより計測された前記第一，第二の水晶発振器の周波数の偏差で表されるビート周波数と，目標とする周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第一の水晶発振器の周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第二の水晶発振器の周波数とに基いて、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合を求め、前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する時期を切り替えタイミングとして、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が前記時間割合となるように、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして基準時間内で切り替え出力することを特徴とした構成を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の周波数調整回路および周波数調整方法は、第一，第二の水晶発振器の周波数を計測する周波数カウンタによって第一，第二の水晶発振器の周波数の偏差であるビート周波数を求め、更に、目標とする周波数と，第一の水晶発振器の周波数と，第二の水晶発振器の周波数とに基いて、第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合を求めると共に、第一，第二の水晶発振器から出力されるクロック信号の位相を相互に比較する位相比較器が１周期分の位相のずれを検出する度に位相差カウンタの値をカウントアップし、位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する時期を切り替えタイミングとして、第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が前記時間割合となるように、第一の水晶発振器から出力されるクロック信号と第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして基準時間内で切り替え出力するようにしているで、位相差検出回路，ビート分周回路，位相差極性判別回路といった複雑な回路が不要となり、安価な回路構成によって目標とする周波数を的確に実現することができる。
【００１１】
また、特に、位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する時期を切り替えタイミングとして第一の水晶発振器から第二の水晶発振器への切り替え、および、第二の水晶発振器から第一の水晶発振器への切り替えを行なうようにしているので、位相とびを防止して、パルス幅に変動を生じさせることなく、水晶発振器の切り替えを円滑に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した一実施形態の周波数調整回路の構成について示した機能ブロック図である。
【図２】同実施形態の周波数調整回路における位相比較器の構成について示したブロック図である。
【図３】同実施形態の周波数調整回路における第一，第二の水晶発振器の出力１１ａ，１２ａと、周波数調整回路の位相比較器内に設けられた２つのフリップフロップ回路の出力１，２と、周波数調整回路における位相比較器のＯＲ回路から出力される位相差幅パルス１４ａとの対応関係について例示したタイミングチャートであり、このうち、図３（ａ）は第一の水晶発振器のクロック出力１１ａに比べて第二の水晶発振器のクロック出力１２ａが遅れている場合の状況について数周期分の信号変化について示したもの、また、図３（ｂ）は第二の水晶発振器のクロック出力１２ａに比べて第一の水晶発振器のクロック出力１１ａが遅れている場合の状況について数周期分の信号変化について示したものである。
【図４】周波数が２０４７９６０Ｈｚの第一の水晶発振器と周波数が２０４８０６０Ｈｚの第二の水晶発振器から目標とする周波数２０４８０００Ｈｚを得る使用時間割合を比例分配によって求める場合の処理操作について示した概念図である。
【図５】目標とする周波数と現用クロックとして機能する第一の水晶発振器の周波数と予備クロックとして機能する第二の水晶発振器の周波数との関係を例示した概念図である。
【図６】第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合の対応関係を変化させることによって実現され得る幾つかの目標周波数について示した概念図である。
【図７】同実施形態の周波数調整回路における第一，第二の水晶発振器の出力１１ａ，１２ａと、周波数調整回路の位相比較器から出力される位相差幅パルス１４ａと、周波数調整回路における位相差カウンタの値と、周波数調整回路の制御部から出力されるクロック選択信号８ａと、周波数調整回路のマルチプレクサを介して出力される制御クロック１０との対応関係を例示したタイミングチャートである。
【図８】本発明を適用した他の一実施形態の周波数調整回路の構成について示した機能ブロック図である。
【図９】周波数調整回路の一般的な構成例について示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、図面を参照して本発明を実施するための形態について具体的に説明する。
【００１４】
図１は本発明を適用した一実施形態の周波数調整回路の構成について示した機能ブロック図である。
【００１５】
この実施形態の周波数調整回路１は、目標とする周波数ｆ０に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器２、および、目標とする周波数ｆ０に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器３と、ＧＰＳ衛星に搭載されたセシウム周波数標準器に同期して作動するＧＰＳ標準周波数発信器４と、ＧＰＳ標準周波数発信器４からの信号に基いて第一，第二の水晶発振器２，３の周波数を厳密な１秒を基準時間として計測する周波数カウンタ５と、第一，第二の水晶発振器２，３から出力されるクロック信号の位相を相互に比較する位相比較器６と、位相比較器６によって１周期分の位相のずれが検出される度にカウントアップする位相差カウンタ７を備える。
【００１６】
また、周波数調整回路１は、周波数カウンタ５により計測された第一，第二の水晶発振器２，３の周波数ｆ１，ｆ２の偏差で表されるビート周波数（ｆ１−ｆ２）と，目標とする周波数ｆ０と，周波数カウンタ５により求められる第一の水晶発振器２の周波数ｆ１と，周波数カウンタ５により求められる第二の水晶発振器３の周波数ｆ２とに基いて、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合〔（ｆ０−ｆ２）／（ｆ１−ｆ２）〕と第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合〔１−（ｆ０−ｆ２）／（ｆ１−ｆ２）〕を求め、位相差カウンタ７のカウントアップタイミングに対応する時期、より具体的には、位相差カウンタ７のカウントアップタイミングに対応する第一，第二の水晶発振器２，３の矩形波の立ち下がりタイミングを切り替えタイミングとして、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が〔（ｆ０−ｆ２）／（ｆ１−ｆ２）〕：〔１−（ｆ０−ｆ２）／（ｆ１−ｆ２）〕となるように、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号と第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号を制御クロック１０として切り替え出力させるための制御部８を備える。
クロック信号の切り替え制御は、制御部８から出力されたクロック選択信号８ａを受けたマルチプレクサ１５が、第一の水晶発振器２からのクロック信号１１ａと第二の水晶発振器３からのクロック信号１２ａの何れか一方を選択し、選択したクロック信号をマルチプレクサ１５から制御クロック１０として出力することによって行われる。
【００１７】
なお、この制御クロック１０は、例えば、この周波数調整回路１を実装したコンピュータや通信装置等を制御するためのシステムクロック等として利用されるものである。
【００１８】
第一の水晶発振器２および第二の水晶発振器３の構成は図９に示した周波数調整回路と同様であり、何れも、水晶振動子，負性抵抗アンプとして機能するインバータ，帰還抵抗，振幅制限抵抗，バッファとして機能するインバータ、および、固定的な負荷容量と、各水晶発振器の周波数偏差を調整するための負荷容量調整部として機能する複数のキャパシタと、各キャパシタに対応して設けられた切替スイッチによって構成されている（図示略）。
【００１９】
図１においては第一の水晶発振器２の負荷容量調整部と第二の水晶発振器３の負荷容量調整部を纏めて負荷容量調整部９として記載しているが、第一の水晶発振器２の負荷容量調整部と第二の水晶発振器３の負荷容量調整部は負荷容量調整部９内に各々独立して設けられ、第一の水晶発振器２と第二の水晶発振器３の周波数偏差を独立的に調整できるようになっている。
【００２０】
また、各々の負荷容量調整部を含めた第一の水晶発振器２と第二の水晶発振器３の規格は同一仕様であり、各々の水晶発振器の負荷容量調整部を調整することによって、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１は目標とする周波数ｆ０よりも相対的に低くされ、かつ、第二の水晶発振器３の周波数ｆ２は目標とする周波数ｆ０よりも相対的に高くされている。
第一の水晶発振器２の負荷容量調整部も第二の水晶発振器３の負荷容量調整部も、各々の水晶発振器の周波数を目標とする周波数ｆ０よりも相対的に低い周波数たとえば周波数ｆ１に設定すること、および、目標とする周波数ｆ０よりも相対的に高い周波数たとえば周波数ｆ２に設定することが可能である。
つまり、周波数ｆ１，周波数ｆ２は、量産された多数の水晶発振器を選別して得たものではなく、第一の水晶発振器２の負荷容量調整部と第二の水晶発振器３の負荷容量調整部を独立して調整することによって得たものであり、第一の水晶発振器２と第二の水晶発振器３の規格それ自体は完全に同一であって構わない。
このように、水晶発振器の規格が単一でよいこと、および、製造過程で水晶発振器の周波数測定や選別といった作業を行なわなくてよいことから、製造コストの低減化が可能である。
また、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１は単に目標とする周波数ｆ０を下回っていればよく、また、第二の水晶発振器３の周波数ｆ２も単に目標とする周波数ｆ０を上回っていれば構わないので、第一，第二の水晶発振器２，３の夫々の負荷容量調整部を利用した調整作業も極めて容易であり、製造過程の簡略化に貢献できる。
【００２１】
周波数調整回路１の位相比較器６は、図２に示されるように、第一の水晶発振器２の出力１１ａを受けるＤ−ＦＦ型のフリップフロップ回路ｄ１と、第二の水晶発振器３の出力１２ａを受けるＤ−ＦＦ型のフリップフロップ回路ｄ２と、フリップフロップ回路ｄ１の出力１とフリップフロップ回路ｄ２の出力２の論理積を取ってフリップフロップ回路ｄ１，ｄ２にリセット信号を入力するＡＮＤ回路１３と、リセット時におけるフリップフロップ回路ｄ１の出力１とフリップフロップ回路ｄ２の出力２の論理和を取って位相比較器６における最終的な出力信号、つまり、出力１１ａと出力１２ａの位相差に相当する位相差幅パルス１４ａを出力するＯＲ回路１４によって構成されている。
【００２２】
第一，第二の水晶発振器２，３の出力１１ａ，１２ａと、位相比較器６におけるフリップフロップ回路ｄ１，ｄ２の出力１，２と、位相比較器６のＯＲ回路１４から出力される位相差幅パルス１４ａとの対応関係について図３のタイミングチャートに例示する。
このうち、図３（ａ）は現用クロックとして機能する第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａに比べて予備クロックとして機能する第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａが遅れている場合の状況について数周期分の信号変化について示したもの、また、図３（ｂ）は予備クロックとして機能する第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａに比べて現用クロックとして機能する第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａが遅れている場合の状況について数周期分の信号変化について示したものである。
【００２３】
次に、本実施形態における周波数調整回路１の全体的な処理動作について具体的に説明する。
【００２４】
まず、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合と第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合を求めるための校正処理について説明する。
【００２５】
周波数調整回路１を起動して校正処理を実行させると、まず、第一，第二の水晶発振器２，３が同時にクロック信号１１ａ，１２ａの出力を開始する。
【００２６】
次いで、ＧＰＳ標準周波数発信器４から厳密な１秒間隔で出力される基準時間信号が周波数カウンタ５に入力されると、周波数カウンタ５の値が０にリセットされ、周波数カウンタ５による第一，第二の水晶発振器２，３の周波数の計測、つまり、各水晶発振器２，３のクロック信号の立ち上がり回数（もしくは立ち下がり回数）を数える処理が開始される。
【００２７】
そして、ＧＰＳ標準周波数発信器４から出力される次の基準時間信号が周波数カウンタ５に入力されると、周波数カウンタ５が其の現在値をラッチし、これらの値、つまり、基準時間を構成する厳密な１秒の間に求められた第一の水晶発振器２の周波数ｆ１（クロック信号の立ち上がり回数もしくは立ち下がり回数の実測値）と第二の水晶発振器３の周波数ｆ２（クロック信号の立ち上がり回数もしくは立ち下がり回数の実測値）を制御部８に転送し、制御部８が、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１と第二の水晶発振器３の周波数ｆ２に基いて、ビート周波数（ｆ１−ｆ２）を求め、更に、目標とする周波数ｆ０と第一の水晶発振器２の周波数ｆ１と第二の水晶発振器３の周波数ｆ２に基いて、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合〔（ｆ０−ｆ２）／（ｆ１−ｆ２）〕と第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合〔１−（ｆ０−ｆ２）／（ｆ１−ｆ２）〕を求める。
但し、目標とする周波数ｆ０の値は制御部８の不揮発性メモリ（図示略）に記憶されているものとする。
【００２８】
例えば、図４および図５に一例を示すように、目標とする周波数ｆ０が２０４８０００Ｈｚであって、現用クロックとして機能する第一の水晶発振器２の周波数ｆ１が２０４７９６０Ｈｚ（実測値）、また、予備クロックとして機能する第二の水晶発振器３の周波数ｆ２が２０４８０６０Ｈｚ（実測値）であったとすれば、ビート周波数（ｆ１−ｆ２）は１００Ｈｚとなり、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合〔（ｆ０−ｆ２）／（ｆ１−ｆ２）〕は０．４、また、第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合〔１−（ｆ０−ｆ２）／（ｆ１−ｆ２）〕は０．６となるから、結果的に、時間割合は２：３となる。
なお、図４に示される周期は各周波数の単純な逆数、また、ｐｐｍは目標とする周波数を２０４８０００Ｈｚとした場合における各周波数の周波数偏差の百万分率である。
【００２９】
図４および図５に示した例では、ビート周波数（ｆ１−ｆ２）の値は１００Ｈｚ、つまり、厳密な１秒の間に第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａと第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａの位相、より具体的には、各クロック信号の立ち上がり（立ち下がりでも同じ）の瞬間が１００回一致することになるので、基準時間を構成する厳密な１秒の間に、時間の割合が全体として２：３となるように第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａと第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として出力すればよいことになる。
【００３０】
例えば、初期値０の位相差カウンタ７のカウント値が１から２にインクリメントされるまで第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として選択し、位相差カウンタ７のカウント値が１から２にインクリメントされる瞬間に第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として選択し、位相差カウンタ７のカウント値が４から次の値にインクリメントされる瞬間に第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを改めて制御クロック１０として選択して位相差カウンタ７のカウント値を０にリセットするといったシーケンスを繰り返すことによって基準時間を構成する厳密な１秒の間に２：３の時間割合を実現することが可能である。
あるいは、倍数系列を利用し、時間の割合が４：６となるように、つまり、初期値０の位相差カウンタ７のカウント値が３から４にインクリメントされるまで第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として選択し、位相差カウンタ７のカウント値が３から４にインクリメントされる瞬間に第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として選択し、位相差カウンタ７のカウント値が９から次の値にインクリメントされる瞬間に第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを改めて制御クロック１０として選択して位相差カウンタ７のカウント値を０にリセットするといったシーケンスを繰り返すこと、・・・、更には、時間の割合が４０：６０となるように、つまり、初期値０の位相差カウンタ７のカウント値が３９から４０にインクリメントされるまで第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として選択し、位相差カウンタ７のカウント値が３９から４０にインクリメントされる瞬間に第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として選択し、位相差カウンタ７のカウント値が９９から次の値にインクリメントされる瞬間に第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを改めて制御クロック１０として選択して位相差カウンタ７のカウント値を０にリセットするといったシーケンスを繰り返すこと等によっても、基準時間を構成する厳密な１秒の間に２：３の時間割合を実現することが可能である。
【００３１】
但し、時間割合をＡ：Ｂとした場合において、ＡとＢが整数であること、および、〔Ａ＋Ｂ〕の値がビート周波数（ｆ１−ｆ２）の約数となることが必須要件である。
上述の例で言えば、位相差カウンタ７のカウント値２と３は共に整数、かつ、２＋３＝５はビート周波数１００の約数、また、位相差カウンタ７のカウント値４と６は共に整数、かつ、４＋６＝１０はビート周波数１００の約数、また、位相差カウンタ７のカウント値４０と６０は共に整数、かつ、４０＋６０＝１００はビート周波数１００の約数となることから、何れの値も要件を満たしている。
【００３２】
時間割合をＡ：Ｂとした場合、第一の水晶発振器２に替えて第二の水晶発振器３を選択する切り替えタイミングは位相差カウンタ７のカウント値が〔Ａ−１〕からＡに変化する瞬間、また、第二の水晶発振器３に替えて第一の水晶発振器２を選択する切り替えタイミングは位相差カウンタ７のカウント値が〔Ａ＋Ｂ−１〕から〔Ａ＋Ｂ〕に変化する瞬間であり、位相差カウンタ７のカウント値は〔Ａ＋Ｂ−１〕から〔Ａ＋Ｂ〕に変化しようとする瞬間に０にリセットされることになる。
【００３３】
制御部８は、求めた切り替えタイミングの値Ａと切り替えタイミングの値〔Ａ＋Ｂ〕を制御部８の不揮発性メモリに記憶させる。
【００３４】
ここでは、一例として、目標とする周波数ｆ０が２０４８０００Ｈｚである場合について述べたが、実際には、目標とする周波数ｆ０は、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１＝２０４７９６０Ｈｚと第二の水晶発振器３の周波数ｆ２＝２０４８０６０Ｈｚとの間にある限り、何段階かに分けて選択的に設定することが可能である。
第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａ（ｆ１＝２０４７９６０Ｈｚ）を制御クロック１０として使用すべき時間割合Ａと第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａ（ｆ２＝２０４８０６０Ｈｚ）を制御クロック１０として使用すべき時間割合Ｂとの対応関係Ａ：Ｂ、および、その対応関係Ａ：Ｂによって実現される周波数ｆ０の値について幾つかの例を図６の概念図に示す。
例えば、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａ（ｆ１＝２０４７９６０Ｈｚ）を制御クロック１０として使用すべき時間割合を１、第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａ（ｆ２＝２０４８０６０Ｈｚ）を制御クロック１０として使用すべき時間割合を０、つまり、Ａ；Ｂを１：０の時間割合とした場合に実現される周波数ｆ０は、図６の左端のブロックに示されるようにｆ０＝２０４７９６０Ｈｚとなり、そのときの周波数偏差は−１９．５３１ｐｐｍである。また、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａ（ｆ１＝２０４７９６０Ｈｚ）を制御クロック１０として使用すべき時間割合を０、第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａ（ｆ２＝２０４８０６０Ｈｚ）を制御クロック１０として使用すべき時間割合を１、つまり、Ａ；Ｂを０：１の時間割合としたときに実現される周波数ｆ０は、図６の右端のブロックに示されるようにｆ０＝２０４８０６０Ｈｚとなり、そのときの周波数偏差は２９．２９７ｐｐｍである。
目標値として必要とする周波数ｆ０が複数ある場合には、各目標周波数ｆ０に対応させて前記と同様の校正処理を実施し、各目標周波数ｆ０を実現するために必要とされる第一の水晶発振器２の使用時間割合Ａと第二の水晶発振器３の使用時間割合Ｂの対応関係Ａ：Ｂを求め、切り替えタイミングの値Ａと切り替えタイミングの値〔Ａ＋Ｂ〕を、各目標周波数ｆ０に対応させて制御部８の不揮発性メモリに記憶させておくようにする。
【００３５】
次に、前述の校正処理によって求められた時間割合Ａ：Ｂに基いて第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａと第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを切り替えるシステムクロック調整処理について説明する。
【００３６】
このシステムクロック調整処理は、周波数調整回路１をコンピュータや通信装置等のシステムクロックとして利用する際に定常的に実行される処理である。
【００３７】
図７は、システムクロック調整処理において第一，第二の水晶発振器２，３から出力されるクロック出力１１ａ，１２ａと、位相比較器６から出力される位相差幅パルス１４ａと、位相比較器６で１周期分の位相のずれが検出される度にカウントアップされる位相差カウンタ７の値と、制御部８から出力されるクロック選択信号８ａと、マルチプレクサ１５を介して出力される制御クロック１０との対応関係を、位相差カウンタ７の値がｎから〔ｎ＋１〕にインクリメントされる前後の数周期に亘って例示したタイミングチャートである（但し、０≦ｎ＜〔Ａ＋Ｂ〕）。
【００３８】
この段階では、既に、制御部８の不揮発性メモリに記憶された複数の目標周波数ｆ０の中から実際に使用される目標周波数ｆ０が選択され、この目標周波数ｆ０に対応する切り替えタイミングの値Ａと切り替えタイミングの値〔Ａ＋Ｂ〕が選ばれているものとする。
【００３９】
この実施形態においては、周波数調整回路１の起動時点で、制御部８が、第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａを選択するクロック選択信号８ａをマルチプレクサ１５に出力するようにしているので、周波数調整回路１の起動当初においては、まず、第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａがマルチプレクサ１５を介して制御クロック１０として出力される。
また、位相差カウンタ７の値は周波数調整回路１の起動時点で一旦０にリセットされるようになっており、周波数調整回路１の起動と同時に現用クロックとして機能する第一の水晶発振器２と予備クロックとして機能する第二の水晶発振器３が同時に作動を開始し、位相比較器６が第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａと第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａの位相差の検出を開始する。
【００４０】
そして、周波数の異なる第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａと第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａの位相のずれが時間の経過に応じて徐々に増大し、その位相のずれが１周期分に達したこと、つまり、第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａと第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａの位相が改めて一致して２つのクロック信号の立ち上がりが合致したことが位相比較器６によって確認されると（図７の時点Ｘ１参照）、位相差カウンタ７のカウント値がｎから〔ｎ＋１〕に、例えば、０から１にインクリメントされる。
【００４１】
周波数調整回路１の制御部８は、位相差カウンタ７のカウント値がインクリメントされたことを検知し、カウント値ｎからカウント値〔ｎ＋１〕への変化が、切り替えタイミングである〔Ａ−１〕からＡへの変化であるのか、それても、切り替えタイミングである〔Ａ＋Ｂ−１〕から〔Ａ＋Ｂ〕への変化であるのか、あるいは、その何れでもないのかを判定する。
【００４２】
ここで、カウント値ｎからカウント値〔ｎ＋１〕への変化が、切り替えタイミングである〔Ａ−１〕からＡへの変化ではなく、切り替えタイミングである〔Ａ＋Ｂ−１〕から〔Ａ＋Ｂ〕への変化でもないことが確認された場合には、周波数調整回路１の制御部８は、マルチプレクサ１５を操作するクロック選択信号８ａの出力状態をそのままに保持する。
従って、このような状況下では、第一の水晶発振器２から第二の水晶発振器３への切り替えも第二の水晶発振器３から第一の水晶発振器２への切り替えも行なわれない。
【００４３】
また、カウント値ｎからカウント値〔ｎ＋１〕への変化が、切り替えタイミングである〔Ａ−１〕からＡへの変化であった場合には、周波数調整回路１の制御部８は、第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａの立ち下がりや第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａの立ち下がりの時点で（図７の時点Ｘ２参照）、第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａを選択するクロック選択信号８ａをマルチプレクサ１５に出力し、現用クロックとして機能する第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａに代えて予備クロックとして機能する第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａがマルチプレクサ１５を介して制御クロック１０として出力されるように、マルチプレクサ１５の切り替え処理を実行する。
図７は、現用クロックとして機能する第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａから予備クロックとして機能する第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａへの切り替えが行われるときの動作に対応したものである。位相差カウンタ７の値がカウントアップされる位相一致時点Ｘ１に対応した第一，第二の水晶発振器２，３の矩形波の立ち下がり時点Ｘ２つまりクロック出力１１ａ，１２ａの立ち下がり時点Ｘ２においては、第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａの立ち下がりと第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａの立ち下がりとが一致するので、制御クロック１０として出力されていた第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａと制御クロック１０として出力されることになる第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａとの間に位相とびを生じることなく、クロック信号１０の引き継ぎが円滑に行われることがわかる。
【００４４】
また、カウント値ｎからカウント値〔ｎ＋１〕への変化が、切り替えタイミングである〔Ａ＋Ｂ−１〕から〔Ａ＋Ｂ〕への変化であった場合には、周波数調整回路１の制御部８は、第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａの立ち下がりや第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａの立ち下がりの時点で（図７の時点Ｘ２参照）、予備クロックとして機能する第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａに代えて現用クロックとして機能する第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａがマルチプレクサ１５を介して制御クロック１０として出力されるように、マルチプレクサ１５の切り替え処理を実行し、位相差カウンタ７のカウント値ｎを０にリセットする。
この場合も、前段で説明した切り替え処理、つまり、現用クロックとして機能する第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａから予備クロックとして機能する第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａへの切り替えの場合と同様、位相差カウンタ７の値がカウントアップされようとする位相一致時点Ｘ１に対応した第一，第二の水晶発振器２，３の矩形波の立ち下がり時点Ｘ２つまりクロック出力１１ａ，１２ａの立ち下がり時点Ｘ２においては、第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａの立ち下がりと第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａの立ち下がりとが一致するので、制御クロック１０として出力されていた第二の水晶発振器３のクロック出力１２ａと制御クロック１０として出力されることになる第一の水晶発振器２のクロック出力１１ａとの間に位相とびを生じることなく、クロック信号１０の引き継ぎを円滑に行うことができる。
【００４５】
以上のシーケンスを繰り返し実行し、基準時間を構成する厳密な１秒の間に第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合と第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合をＡ：Ｂとすることにより、目標とする周波数ｆ０よりも相対的に低い周波数ｆ１で動作する第一の水晶発振器２と目標とする周波数ｆ０よりも相対的に高い周波数ｆ２で動作する第二の水晶発振器３を併用した状況下で、目標とする周波数ｆ０が的確に実現される。
【００４６】
以上に述べた通り、この実施形態では、第一，第二の水晶発振器２，３の周波数ｆ１，ｆ２を計測する周波数カウンタ５によって第一，第二の水晶発振器２，３の周波数の偏差であるビート周波数（ｆ１−ｆ２）を求め、更に、目標とする周波数ｆ０と，第一の水晶発振器２の周波数ｆ１と，第二の水晶発振器３の周波数ｆ２とに基いて、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合Ａと第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合Ｂを求めると共に、第一，第二の水晶発振器２，３から出力されるクロック信号１１ａ，１２ａの位相を相互に比較する位相比較器６が１周期分の位相のずれを検出する度に位相差カウンタ７の値をカウントアップし、位相差カウンタ７のカウントアップタイミングＸ１に対応する時期Ｘ２、より具体的には、位相差カウンタ７のカウントアップタイミングに対応した第一，第二の水晶発振器２，３の矩形波の立ち下がり時点Ｘ２を切り替えのタイミングとして、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合と第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として使用すべき時間割合が、基準時間となる１秒の間でＡ：Ｂの時間割合となるようにして、第一の水晶発振器２から出力されるクロック信号１１ａと第二の水晶発振器３から出力されるクロック信号１２ａを制御クロック１０として出力するようにしている。
従って、位相差検出回路，ビート分周回路，位相差極性判別回路といった複雑な回路は不要であり、周波数カウンタ５，位相比較器６，位相差カウンタ７といった安価な回路構成で、目標とする周波数ｆ０を的確に実現することができる。
【００４７】
また、位相差カウンタ７のカウントアップタイミングに対応する時期つまり位相差カウンタ７のカウントアップタイミングＸ１に対応した第一，第二の水晶発振器２，３の矩形波の立ち下がり時点Ｘ２を切り替えタイミングとして第一の水晶発振器２から第二の水晶発振器３への切り替え、および、第二の水晶発振器３から第一の水晶発振器２への切り替えを行なうようにしているので、最終出力となる制御クロック１０の位相とびを防止して、パルス幅に変動を生じさせることなく、水晶発振器２，３の切り替えを円滑に行なうことができる。
【００４８】
更に、この実施形態にあっては、特に、目標値として選択可能な複数の周波数ｆ０と各目標周波数ｆ０を実現するために必要とされる第一，第二の水晶発振器２，３の使用時間割合Ａ：Ｂを各目標周波数ｆ０に対応させて校正処理の段階で制御部８の不揮発性メモリに記憶させ、システムクロック調整処理の実行に際して実際に使用すべき目標周波数ｆ０を選択し、この目標周波数ｆ０に対応する切り替えタイミングの値Ａと切り替えタイミングの値〔Ａ＋Ｂ〕を選択するようにしているので（図６参照）、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１と第二の水晶発振器３の周波数ｆ２の間にある幾つかの目標周波数ｆ０の中から任意の目標周波数ｆ０を選択して此の目標周波数ｆ０を制御クロック１０として出力することができる。
【００４９】
目標周波数ｆ０を実現するために必要とされる時間割合Ａ：Ｂを求める校正処理は、温度変化が生じた場合、あるいは、各部の回路に経年変化の予兆が認められたような場合に繰り返し実行することが望ましい。
この実施形態にあっては、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１と第二の水晶発振器３の周波数ｆ２を周波数カウンタ５を利用して実測して求めるようにしているので（段落００２６〜段落００２８参照）、温度変化や経年変化等によって第一の水晶発振器２の周波数ｆ１や第二の水晶発振器３の周波数ｆ２に変動が生じたり各部のキャパシタの状況に変化が生じたりした場合であっても、その影響を受けることなく、目標周波数ｆ０を的確に実現することができる。
更に、校正処理のルーチンをシステムクロック調整処理のルーチンに組み込み、調整処理のルーチンの所定周期毎に校正処理を実施することで、急激な温度変化にも対処することができる。
【００５０】
また、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１と第二の水晶発振器３の周波数ｆ２を周波数カウンタ５を利用して実測して求め、第一，第二の水晶発振器２，３を制御クロック１０として利用する時間割合Ａ：Ｂを調整することによって所望する目標周波数ｆ０を実現するようにしているので、第一，第二の水晶発振器２，３を構成する水晶振動子それ自体に高い精度は要求されない。
従って、廉価な水晶振動子を利用して周波数調整回路１を構成することが可能となる。
【００５１】
次に、図８を参照して本発明を適用した他の一実施形態の周波数調整回路について簡単に説明する。
【００５２】
この実施形態の周波数調整回路１７は、目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器を組み合わせてなる１セットの水晶発振ユニットを複数組併設し、外部からの指令に応じて使用対象とする水晶発振ユニットを選択するようにしたものである。
【００５３】
第一の水晶発振器２と第二の水晶発振器３は１セットの水晶発振ユニットを構成する水晶発振器であり、その共通規格は例えば周波数ｆ０（２０４８０００Ｈｚ）であって、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１は、この水晶発振器２に対応して設けられた負荷容量調整部に対する調整操作によって目標周波数ｆ０よりも低い値ｆ１（２０４７９６０Ｈｚ）に調整され、また、第二の水晶発振器３の周波数ｆ２は、この水晶発振器３に対応して設けられた負荷容量調整部に対する調整操作によって目標周波数ｆ０よりも高い値ｆ２（２０４８０６０Ｈｚ）に調整されている。
以下、第一の水晶発振器２と第二の水晶発振器３からなる水晶発振器のセットを第一の水晶発振ユニットと称する。
【００５４】
また、第一の水晶発振器Ｎと第二の水晶発振器Ｎ＋１は他の１セットの水晶発振ユニットを構成する水晶発振器であり、その共通規格は例えば周波数ｆ０’（６００００００Ｈｚ）であって、第一の水晶発振器Ｎの周波数ｆ１’は、この水晶発振器Ｎに対応して設けられた負荷容量調整部に対する調整操作によって目標周波数ｆ０’よりも低い値ｆ１’（たとえば５９９９９６０Ｈｚ）に調整され、また、第二の水晶発振器Ｎ＋１の周波数ｆ２’は、この水晶発振器Ｎ＋１に対応して設けられた負荷容量調整部に対する調整操作によって目標周波数ｆ０’よりも高い値ｆ２’（たとえば６００００６０Ｈｚ）に調整されている。
以下、第一の水晶発振器Ｎと第二の水晶発振器Ｎ＋１からなる水晶発振器のセットを第二の水晶発振ユニットと称する。
【００５５】
第一の水晶発振器と第二の水晶発振器を組み合わせてなる水晶発振ユニットは、セット間で共通規格が異なる限り何組でも併設してよい。つまり、第三の水晶発振ユニット，第四の水晶発振ユニット，第五の水晶発振ユニット，・・・があっても構わない。
【００５６】
図８においては第一の水晶発振器２の負荷容量調整部，第二の水晶発振器３の負荷容量調整部，第一の水晶発振器Ｎの負荷容量調整部，第二の水晶発振器Ｎ＋１の負荷容量調整部等を纏めて負荷容量調整部９として記載しているが、第一の水晶発振器２の負荷容量調整部と第二の水晶発振器３の負荷容量調整部と第一の水晶発振器Ｎの負荷容量調整部と第二の水晶発振器Ｎ＋１の負荷容量調整部等は負荷容量調整部９内に各々独立して設けられ、各水晶発振器の周波数偏差を独立的に調整できるようになっている。
【００５７】
ＧＰＳ標準周波数発信器４，周波数カウンタ５，位相比較器６，位相差カウンタ７，マルチプレクサ１５等に関するハードウェア構成は最初に図１を参照して説明した実施形態と同様である。
【００５８】
但し、この実施形態では、前述した校正処理を第一の水晶発振ユニット，第二の水晶発振ユニット，・・・毎に実施し、第一の水晶発振ユニットを利用して目標周波数ｆ０を実現するために必要とされる第一の水晶発振器２の使用時間割合Ａと第二の水晶発振器３の使用時間割合Ｂの対応関係Ａ：Ｂを求め、切り替えタイミングの値Ａと切り替えタイミングの値〔Ａ＋Ｂ〕を、第一の水晶発振ユニットおよび目標周波数ｆ０に対応させて制御部８の不揮発性メモリに記憶させ、更に、第二の水晶発振ユニットを利用して目標周波数ｆ０’を実現するために必要とされる第一の水晶発振器Ｎの使用時間割合Ａ’と第二の水晶発振器Ｎ＋１の使用時間割合Ｂ’の対応関係Ａ’：Ｂ’を求め、切り替えタイミングの値Ａ’と切り替えタイミングの値〔Ａ’＋Ｂ’〕を、第二の水晶発振ユニットおよび目標周波数ｆ０’に対応させて制御部８の不揮発性メモリに記憶させるようにしている。
【００５９】
前述した実施形態の場合と同様、第一の水晶発振ユニットにおいて目標値とすべき周波数ｆ０が複数ある場合には、第一の水晶発振ユニットを利用し、各目標周波数ｆ０に対応させて校正処理を実施し、各目標周波数ｆ０を実現するために必要とされる第一の水晶発振器２の使用時間割合Ａと第二の水晶発振器３の使用時間割合Ｂの対応関係Ａ：Ｂを求め、切り替えタイミングの値Ａと切り替えタイミングの値〔Ａ＋Ｂ〕を、第一の水晶発振ユニットおよび各目標周波数ｆ０に対応させて制御部８の不揮発性メモリに記憶させる。
これと同様、第二の水晶発振ユニットにおいて目標値とすべき周波数ｆ０’が複数ある場合には、第二の水晶発振ユニットを利用し、各目標周波数ｆ０’に対応させて校正処理を実施し、各目標周波数ｆ０’を実現するために必要とされる第一の水晶発振器Ｎの使用時間割合Ａ’と第二の水晶発振器Ｎ＋１の使用時間割合Ｂ’の対応関係Ａ’：Ｂ’を求め、切り替えタイミングの値Ａ’と切り替えタイミングの値〔Ａ’＋Ｂ’〕を、第二の水晶発振ユニットおよび各目標周波数ｆ０’に対応させて制御部８の不揮発性メモリに記憶させる。
【００６０】
マルチプレクサ１６は、外部からの指令に応じて使用対象とする水晶発振ユニットを選択するためのスイッチング手段である。マルチプレクサ１６は使用すべき水晶発振ユニットを指示するために外部から入力されるクロック制御信号１６ａを受け、クロック制御信号１６ａで指示された水晶発振ユニットが備える第一，第二の水晶発振器を周波数カウンタ５，位相比較器６，マルチプレクサ１５に接続する。
従って、第一の水晶発振ユニットを選択するクロック制御信号１６ａが入力された場合には第一，第二の水晶発振器２，３がカウンタ５，位相比較器６，マルチプレクサ１５に接続されることになり、その場合の回路構成の状況は図１と同様となる。
また、第二の水晶発振ユニットを選択するクロック制御信号１６ａが入力された場合には第一，第二の水晶発振器Ｎ，Ｎ＋１がカウンタ５，位相比較器６，マルチプレクサ１５に接続される。
【００６１】
そして、この実施形態では、クロック制御信号１６ａに加え、更に、選択した水晶発振ユニットを利用してどの目標周波数を実現するかを指定するための指令を制御部８に入力できるようになっている。
従って、例えば、第一の水晶発振ユニットを選択するクロック制御信号１６ａが入力されて第一の水晶発振ユニットが備える第一，第二の水晶発振器２，３が選択された状況下では、ｆ０系列の目標周波数、つまり、第一の水晶発振器２の周波数ｆ１＝２０４７９６０Ｈｚと第二の水晶発振器３の周波数ｆ２＝２０４８０６０Ｈｚとの間にある幾つかの目標周波数（図６参照）の内の１つを選択することができ、また、第二の水晶発振ユニットを選択するクロック制御信号１６ａが入力されて第二の水晶発振ユニットが備える第一，第二の水晶発振器Ｎ，Ｎ＋１が選択された状況下では、ｆ０’系列の目標周波数、つまり、第一の水晶発振器Ｎの周波数ｆ１’（たとえば５９９９９６０Ｈｚ）と第二の水晶発振器Ｎ＋１の周波数ｆ２’（たとえば６００００６０Ｈｚ）との間にある幾つかの目標周波数（特に図示せず）の内の１つを選択することができる。
【００６２】
この実施形態によれば、外部からのクロック制御信号１６ａによって使用する水晶発振ユニットを切り替えることができるので、例えば、制御クロック１０を利用するコンピュータや通信装置等の稼働率が低い時に低い周波数の水晶発振ユニットを使用することによって消費電力を抑制することができる。
また、制御クロック１０を利用するコンピュータや通信装置等の温度が上昇した際に低い周波数に切り替えて装置の過熱を抑制するといったこともできる。
【００６３】
しかも、水晶発振ユニットの選択に加え、各水晶発振ユニット毎に幾つかの目標周波数を選択できるようにしているので、水晶発振ユニットの選択するクロック制御信号１６ａと各水晶発振ユニット毎の目標周波数を指定する指令との組み合わせによって多数種の目標周波数を実現できるメリットがある。
【００６４】
その他の作用・効果については最初に述べた実施形態の其れと同様である。何れの実施形態においても位相差カウンタ７のカウントアップタイミングに対応する時期つまり位相差カウンタ７のカウントアップタイミングに対応した第一，第二の水晶発振器の矩形波の立ち下がり時点を切り替えタイミングとして第一の水晶発振器から第二の水晶発振器への切り替え、および、第二の水晶発振器から第一の水晶発振器への切り替えを行なうようにしているので、最終出力となる制御クロック１０の位相とびを確実に防止することができるので、第一，第二の水晶発振器の切り替えのために制御クロック１０を使用するコンピュータや通信装置等の処理を停止させる必要はない。
【００６５】
制御部８は各種の論理回路を組み合わせて構成してもよいし、マイクロプロセッサと其の制御プログラムを利用して構成してもよい。
【００６６】
以上に開示した実施形態の一部または全部は、以下の付記に示す記載によって適切に表現され得るが、発明を実施するための形態や発明の技術思想は、これらのものに制限されるものではない。
【００６７】
〔付記１〕
目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と、
目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器と、
前記第一，第二の水晶発振器の周波数を計測する周波数カウンタと、
前記第一，第二の水晶発振器から出力されるクロック信号の位相を相互に比較する位相比較器と、
前記位相比較器によって１周期分の位相のずれが検出される度にカウントアップする位相差カウンタと、
前記周波数カウンタにより計測された前記第一，第二の水晶発振器の周波数の偏差で表されるビート周波数と，目標とする周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第一の水晶発振器の周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第二の水晶発振器の周波数とに基いて、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合を求め、前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する時期を切り替えタイミングとして、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が前記時間割合となるように、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして基準時間内で切り替え出力する制御部とを備えたことを特徴とする周波数調整回路。
【００６８】
〔付記２〕
前記第一，第二の水晶発振器の各々が、前記目標とする周波数を挟んでマイナスの周波数およびプラスの周波数の生成を可能とする負荷容量調整部を備えた同一規格の水晶発振器によって構成されていることを特徴とする付記１記載の周波数調整回路。
【００６９】
〔付記３〕
前記切り替えタイミングが、前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する前記第一，第二の水晶発振器の矩形波の立ち下がりタイミングと一致することを特徴とした付記１または付記２のうち何れか一項に記載の周波数調整回路。
【００７０】
〔付記４〕
前記基準時間を規定するＧＰＳ標準周波数発信器を備えたことを特徴とする付記１，付記２または付記３のうち何れか一項に記載の周波数調整回路。
【００７１】
〔付記５〕
目標とする周波数を前記制御部に複数設定し、目標とする各周波数毎に、ビート周波数と，目標とする周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第一の水晶発振器の周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第二の水晶発振器の周波数とに基いて、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合を求め、選択された周波数に応じて、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が前記時間割合となるように、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして基準時間内で切り替え出力することを特徴とした付記１，付記２，付記３または付記４のうち何れか一項に記載の周波数調整回路。
【００７２】
〔付記６〕
前記第一，第二の水晶発振器を１セットとする複数組の水晶発振ユニットを併設し、外部からの指令に応じて使用対象とする水晶発振ユニットを選択するようにしたことを特徴とする付記１，付記２，付記３，付記４または付記５のうち何れか一項に記載の周波数調整回路。
【００７３】
〔付記７〕
目標とする周波数に対してマイナスの周波数偏差を有する第一の水晶発振器と目標とする周波数に対してプラスの周波数偏差を有する第二の水晶発振器とを同時に作動させて周波数カウンタによって前記第一，第二の水晶発振器の周波数を計測すると共に、
前記第一，第二の水晶発振器から出力されるクロック信号の位相を位相比較器により逐次比較し、
前記位相比較器によって１周期分の位相のずれが検出される度に位相差カウンタをカウントアップし、
前記周波数カウンタにより計測された前記第一，第二の水晶発振器の周波数の偏差で表されるビート周波数と，目標とする周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第一の水晶発振器の周波数と，前記周波数カウンタにより求められる前記第二の水晶発振器の周波数とに基いて、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合を求め、
前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する時期を切り替えタイミングとして、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして使用すべき時間割合が前記時間割合となるように、前記第一の水晶発振器から出力されるクロック信号と前記第二の水晶発振器から出力されるクロック信号を制御クロックとして基準時間内で切り替え出力することを特徴とした周波数調整方法。
【００７４】
〔付記８〕
目標とする周波数を挟んでマイナスの周波数およびプラスの周波数の生成を可能とする負荷容量調整部を備えた同一規格の水晶発振器を２つ使用し、各々の水晶発振器の負荷容量調整部を調整することにより、一方の水晶発振器を前記第一の水晶発振器として利用すると共に、他方の水晶発振器を前記第二の水晶発振器として利用するようにしたことを特徴とする付記７記載の周波数調整方法。
【００７５】
〔付記９〕
前記切り替えタイミングを、前記位相差カウンタのカウントアップタイミングに対応する前記第一，第二の水晶発振器の矩形波の立ち下がりタイミングに一致させるようにしたことを特徴とする付記７または付記８のうち何れか一項に記載の周波数調整方法。
【００７６】
〔付記１０〕
前記基準時間をＧＰＳ標準周波数発信器で規定するようにしたことを特徴とする付記７，付記８または付記９のうち何れか一項に記載の周波数調整方法。
【００７７】
〔付記１１〕
前記第一，第二の水晶発振器を１セットとする複数組の水晶発振ユニットを併設し、外部からの指令に応じて使用対象とする水晶発振ユニットを選択するようにしたことを特徴とする付記７，付記８，付記９または付記１０のうち何れか一項に記載の周波数調整方法。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、長時間に亘って外部装置と通信を行う装置や高速インターフェースを具備する装置に制御クロックを提供する際に利用される周波数調整回路として適する。
【符号の説明】
【００７９】
１  周波数調整回路
２  第一の水晶発振器（現用クロック）
３  第二の水晶発振器（予備クロック）
４  ＧＰＳ標準周波数発信器
５  周波数カウンタ
６  位相比較器
７  位相差カウンタ
８  制御部
８ａ  クロック選択信号
９  負荷容量調整部
１０  制御クロック
１１ａ  第一の水晶発振器の出力（クロック信号）
１２ａ  第二の水晶発振器の出力（クロック信号）
１３  ＡＮＤ回路
１４  ＯＲ回路
１４ａ  位相差幅パルス
１５  マルチプレクサ
１６  マルチプレクサ
１６ａ  クロック制御信号
１７  周波数調整回路
Ｘ１  位相一致時点
Ｘ２  信号切り替え時点
ｄ１，ｄ２  フリップフロップ回路
Ｘｔａｌ  水晶振動子
ＩＮＶ1  負性抵抗アンプ
Ｒ１  帰還抵抗
Ｒ２  振幅制限抵抗
ＩＮＶ2  バッファ
Ｃｄ，Ｃｇ  負荷容量
Ｃ１〜Ｃｎ  キャパシタ
ＳＷ１〜ＳＷｎ  切替スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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