(57)【要約】【課題】ディジタル同期網を構成する伝送装置等において用いられる位相同期発振器に係わり、特に位相同期発振器が備えるＬＰＦを、基準となる入力クロックに重畳される雑音を除去するフィルタとしても利用する場合において高速位相同期を実現する位相同期発振器を提供することを目的とする。【解決手段】位相同期発振器が備えるＬＰＦとして、第一のコンデンサと、該第一のコンデンサと比較してコンデンサ容量が大なる第二のコンデンサと、該第一のコンデンサ電位に応じて該第二のコンデンサを充電する充電回路と、該第二のコンデンサを切り換えるスイッチを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となる入力クロックと比較するクロックとの位相を比較して該比較結果となる位相差を発生する位相比較器と、該位相差に応じた制御電圧を発生するローパスフィルタと、該制御電圧に応じた周波数のクロックを発生する電圧制御発振器と、該電圧制御発振器が発生するクロックを分周する分周器を備える位相同期発振器において、
前記ローパスフィルタとして、
第一のコンデンサと、
該第一のコンデンサと比較してコンデンサ容量が大なる第二のコンデンサと、
該第一のコンデンサ電位に応じて該第二のコンデンサを充電する充電回路と、
該第二のコンデンサを切り換えるスイッチと、
を備えることを特徴とする位相同期発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の位相同期発振器において、
基準となる入力クロックと比較するクロックとの位相を比較することにより、前記第二のコンデンサを切り換えるスイッチを制御する位相同期検出部を備えることを特徴とする位相同期発振器。
【請求項３】
請求項１に記載の位相同期発振器において、
基準となる入力クロックと比較するクロックとの位相を比較することにより、位相同期外れから自律したタイミングで、前記、第二のコンデンサを切り換えるスイッチを制御するタイマー部を備えることを特徴とする位相同期発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル同期網を構成する伝送装置等において用いられる位相同期発振器に係わり、特に位相同期発振器を、基準となる入力クロックに重畳される雑音を除去するフィルタとしても利用する場合において、高速位相同期を実現する位相同期発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相同期発振器において、ジッタを抑圧するために雑音除去フィルタとしての機能を備えるためには、カットオフ周波数を低くすることが必要となり、そのために同期引き込み時間の長大化を招き、伝送システムにおける信号伝達に障害を来たす要因となっている。
【０００３】
低カットオフ周波数の伝達特性を有する位相同期発振器を構成する場合、該位相同期発振器が備えるローパスフィルタ（ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ、以降、ＬＰＦと記載する。）を構成するコンデンサが大容量化し、該コンデンサの電流チャージに時間を要するために位相同期引き込み時間が長大化することから、該コンデンサに固定電圧を印加することで高速位相同期を実現することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。本概要を以下に説明する。
【０００４】
図６は、従来の位相同期発振器であり、基準となる入力クロック（ＩＮ）と比較するクロックとの位相を比較して該比較結果となる位相差を発生する位相比較器（ｐｈａｓｅ  ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ、以降、ＰＣと記載する。）１２、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２とコンデンサＣ１１により構成され該位相差に応じた制御電圧を発生するＬＰＦ１１、該制御電圧に応じた周波数のクロックを発生する電圧制御発振器（ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、以降、ＶＣＯと記載する。）１３、該ＶＣＯ１３が発生する出力クロック（ＯＵＴ）をＮ分周する分周器（以降、１／Ｎと記載する。）１４、抵抗Ｒ１３を介して該コンデンサＣ１１を充電する充電電源部１６により構成する。該ＶＣＯ１３は入力電圧が基準制御電圧Ｖｒｅｆの場合に中心周波数ｆｏを出力するものとし、ｆｏは入力クロックのＮ倍とする。
【０００５】
図５は、位相同期特性の概念図であり、位相同期発振器の位相同期過程を表しており、時間（ｔ）に対する出力クロック（ＯＵＴ）の周波数（ｆ）の関係を示しており、ｆｏは該ＶＣＯ１３の中心周波数、ｆｏ＋△ｆは位相同期した周波数
を示している。
【０００６】
図５の（Ａ）は、図６において、充電電源部１６が抵抗Ｒ１３を介してコンデンサＣ１１に接続されていない場合の位相同期発振器が有する位相同期特性を表しており、ｔ１〜ｔ５の期間が位相同期引き込み中を示している。
図５の（Ｂ）は、図６の位相同期発振器が有する位相同期特性を表しており、ｔ１〜ｔ４の期間が位相同期引き込み中を示している。
【０００７】
図６の位相同期発振器は、位相同期引き込み過程に入る（ｔ１）と、該ＶＣＯ１３の入力電圧を基準制御電圧ＶｒｅｆにするべくコンデンサＣ１１を充電することで、該コンデンサＣ１１の電位をある固定電圧にし、該ＶＣＯ１３の出力クロックを中心周波数ｆｏに制御する（ｔ２）ことで高速位相同期を可能としている。
【０００８】
図５の（Ｃ）は、本発明の位相同期発振器が有する位相同期特性を示しており、詳細は後記にて説明する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−３４２３１３号公報「ＰＬＬ回路」
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上記載したように、ＬＰＦのコンデンサの電位を制御することは、高速位相同期に有効な手段であるが、基準となる入力クロックの周波数の変動、温度や電源変動によるＶＣＯの周波数の変動が生じた場合、充電電源による固定電圧の印加では同期引き込み時間に変動が発生する課題がある。
【００１１】
本発明は、ディジタル同期網を構成する伝送装置等において用いられる位相同期発振器に係わり、特に位相同期発振器を構成するＬＰＦを、基準となる入力クロックに重畳される雑音を除去するフィルタとしても利用する場合において高速位相同期を実現する位相同期発振器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、基準となる入力クロックと比較するクロックとの位相を比較して該比較結果となる位相差を発生するＰＣと、該位相差に応じた制御電圧を発生するＬＰＦと、該制御電圧に応じた周波数のクロックを発生するＶＣＯと、該ＶＣＯが発生するクロックを分周する１／Ｎを備える位相同期発振器において、前記ＬＰＦとして、第一のコンデンサと、該第一のコンデンサと比較してコンデンサ容量が大なる第二のコンデンサと、該第一のコンデンサ電位に応じて該第二のコンデンサを充電する充電回路と、該第二のコンデンサを切り換えるスイッチを備えることを特徴とする位相同期発振器である。
【００１３】
第一の発明によれば、位相同期発振器が備えるＬＰＦを、基準となる入力クロックに重畳される雑音を除去するフィルタとしても利用する場合において、高速位相同期を実現することが可能となる。
第二の発明は、第一の発明に記載の位相同期発振器において、基準となる入力クロックと比較するクロックとの位相を比較することにより、前記第二のコンデンサを切り換えるスイッチを制御する位相同期検出部を備えることを特徴とする位相同期発振器である。
【００１４】
第二の発明によれば、前記のスイッチを位相同期発振器として切り換え制御することが可能となる。
第三の発明は、第一の発明に記載の位相同期発振器において、基準となる入力クロックと比較するクロックとの位相を比較することにより、位相同期外れから自律したタイミングで、前記、第二のコンデンサを切り換えるスイッチを制御するタイマー部を備えることを特徴とする位相同期発振器である。
【００１５】
第三の発明によれば、前記のスイッチを位相同期発振器として切り換え制御することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以降、図面を併用して本発明の詳細を説明する。
図１は、第一の発明の構成図であり、ＬＰＦ１、ＰＣ２、ＶＣＯ３、１／Ｎ４により構成する。
ＬＰＦ１は、ラグリードフィルタを構成する抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１、そして、該コンデンサＣ１より大なる容量を持つコンデンサＣ２、該コンデンサＣ２を該コンデンサＣ１のコンデンサ電位に応じて充電する充電回路部５、該コンデンサＣ２を制御信号（ＣＯＮＴ）によって切り換えるＳＷ１、ＳＷ２を備える。
【００１７】
ＰＣ２は、基準となる入力クロック（ＩＮ）と前記１／Ｎ４が出力するクロックとの位相を比較し、該比較結果となる位相差を発生する。
ＬＰＦ１は、前記ＰＣ２が発生する位相差に応じた制御電圧を発生する。
ＶＣＯ３は、前記ＬＰＦ１が発生する制御電圧に応じた周波数のクロックを発生する。
【００１８】
１／Ｎ４は、前記ＶＣＯ３が発生する出力クロック（ＯＵＴ）をＮ分周したクロックを発生する。
次に、ＬＰＦ１について説明する。
抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１から構成されるラグリードフィルタは、時定数τ１＝ｃ１（ｒ１＋ｒ２）となり、ここでｃ１はコンデンサＣ１の容量、ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値、ｒ２は抵抗Ｒ２の抵抗値を示し、該時定数τ１は、前記入力クロック（ＩＮ）に重畳される雑音が存在しない場合に実現される位相同期発振器を構成するＬＰＦの時定数となる。
【００１９】
抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ２から構成されるラグリードフィルタは、時定数τ２＝ｃ２（ｒ１＋ｒ２）となり、ここでｃ２はコンデンサＣ２の容量、ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値、ｒ２は抵抗Ｒ２の抵抗値を示し、該時定数τ２は、前記入力クロック（ＩＮ）に雑音が重畳される場合に実現される位相同期発振器を構成するＬＰＦの時定数となり、τ１＜τ２の関係を有する。
【００２０】
本発明の位相同期発振器が搭載された装置が動作開始した時、もしくは入力クロック（ＩＮ）が入力された時等の、該位相同期発振器の位相同期が引き込まれていない場合は、該装置が発生する制御信号（ＣＯＮＴ）によりスイッチＳＷ１は開放（以降、ｏｆｆと記載する）、スイッチＳＷ２は接続（以降、ｏｎと記載する）となり、ＬＰＦ１のラグリードフィルタは時定数τ１にて位相同期引き込みを行い、該位相同期引き込み動作と共に、電圧フォロア回路等で実現される充電回路部５は前記コンデンサＣ１のコンデンサ電位（ｖ１）に応じて前記コンデンサＣ２をスイッチＳＷ２を介して充電する。
【００２１】
前記のＳＷ１：ｏｆｆ、ＳＷ２：ｏｎで位相同期が引き込まれたと前記装置が判断すると前記制御信号（ＣＯＮＴ）によりＳＷ１はｏｎ、スイッチＳＷ２はｏｆｆとなり、該ＬＰＦ１は時定数τ２を有することになり、基準となる入力クロック（ＩＮ）に重畳される雑音を除去するフィルタとしても動作することが可能となる。ただし、ここで位相同期が引き込まれたと前記装置が判断する場合、基準となる入力クロック（ＩＮ）に重畳される雑音により発生するジッタは許容される状態である。
【００２２】
以上記載した本発明の位相同期発振器の同期特性の概念図については、図５の（Ｃ）に示すように、ｔ１〜ｔ３の期間はＳＷ１：ｏｆｆ、ＳＷ２：ｏｎであり位相同期引き込み過程にあり、ｔ３において上記ジッタが許容された状態での位相同期引き込みが完了し、ｔ３以降、ＳＷ１：ｏｎ、ＳＷ２：ｏｆｆとなり、該ジッタが抑圧された状態で位相同期が引き込まれている。
【００２３】
図２は、第二の発明の構成図であり、第一の発明と同じＬＰＦ１、ＰＣ２、ＶＣＯ３、１／Ｎ４により構成され、ＬＰＦ１のスイッチＳＷ１、ＳＷ２が位相同期検出部６によって制御される。
図４は、ＳＷ１、ＳＷ２の制御動作図であり、本発明の位相同期発振器の位相同期状態、第二の発明にて使用する位相同期検出部６が出力する位相同期検出部出力、次に記載する第三の発明にて使用するタイマー部７が出力するタイマー部出力を表している。
【００２４】
図２に示すように、該位相同期検出部６は、該ＰＣ２と同じく入力される入力クロック（ＩＮ）と該１／Ｎ４の出力クロックの位相を監視し位相同期引き込み状態を検出し、図４に示すように、位相同期引き込み中である位相同期過程（Ｔ１、Ｔ２）を検出した位相同期検出部出力を発生し、ＳＷ１、ＳＷ２を制御する。Ｔ１、Ｔ２の期間はＳＷ１：ｏｆｆ、ＳＷ２：ｏｎ、それ以外の期間はＳＷ１：ｏｎ、ＳＷ２：ｏｆｆとなる。
【００２５】
なお、本機能はＰＣ２に備えることも可能である。
図３は、第三の発明の構成図であり、第一の発明と同じＬＰＦ１、ＰＣ２、ＶＣＯ３、１／Ｎ４により構成され、ＬＰＦ１のスイッチＳＷ１、ＳＷ２がタイマー部７によって制御される。
図３に示すように、タイマー部７は、該ＰＣ２と同じく入力される入力クロック（ＩＮ）と該１／Ｎ４が出力するクロックとの位相を監視し位相同期外れを検出し、図４に示すように、位相同期中から位相同期引き込み過程に移行する時点つまり位相同期外れになったことを契機に、前記抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１で構成されるラグリードフィルタの時定数τ１より大なる期間Ｔ３を示すタイマー部出力を発生し、ＳＷ１、ＳＷ２を制御する。Ｔ３の期間はＳＷ１：ｏｆｆ、ＳＷ２：ｏｎ、それ以外の期間はＳＷ１：ｏｎ、ＳＷ２：ｏｆｆとなる。
【００２６】
なお、本機能はＰＣ２に備えることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上記載したように、第一の発明によれば、位相同期発振器が備えるＬＰＦを、基準となる入力クロックに重畳される雑音を除去するフィルタとしても利用する場合において、ＬＰＦとして、第一のコンデンサと、該第一のコンデンサと比較してコンデンサ容量が大なる第二のコンデンサと、該第一のコンデンサ電位に応じて該第二のコンデンサを充電する充電回路と、該第二のコンデンサを切り換えるスイッチを備えることで、高速位相同期を実現する位相同期発振器を提供することが可能となる。
【００２８】
第二、三の発明によれば、前記のスイッチを位相同期発振器として切り換え制御する位相同期発振器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の発明の構成図
【図２】第二の発明の構成図
【図３】第三の発明の構成図
【図４】ＳＷ１、ＳＷ２の制御動作図
【図５】位相同期特性の概念図
【図６】従来例の位相同期発振器
【符号の説明】
１、１１                                  ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
２、１２                                  ＰＣ（位相比較器）
３、１３                                  ＶＣＯ（電圧制御発振器）
４、１４                                  １／Ｎ（分周器）
５                                        充電回路部
６                                        位相同期検出部
７                                        タイマー部
１６                                      充電電源部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３        抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１                        コンデンサ
ＳＷ１、ＳＷ２                            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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