(57)【要約】システム・クロック信号を発生させるためのシステムは、第１のクロック信号を生成するように構成された局部発振器と、局部発振器を含むエリアにおいて臨界値よりも上の温度変化を検出するように構成された温度検出器と、第２のクロック信号を取得するように構成された取得モジュールと、第１の方式では、温度検出器が臨界値よりも上の温度変化を検出しないときの通常モードにおいて、第１のクロック信号を使用することにより、また第１の方式とは異なる第２の方式では、温度検出器が臨界値よりも上の温度変化を検出しているときの逆のホールド・オーバー・モードにおいて、第２のクロック信号を使用することにより、システム・クロック信号を生成するように構成されたクロック発生器とを備えている。
2015527013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム・クロック信号を発生させるためのシステムであって、
第１のクロック信号を生成するように構成された局部発振器と、
前記局部発振器を含むエリアにおいて、臨界値よりも上の温度変化を検出するように構成された温度検出器と、
第２のクロック信号を取得するように構成された取得モジュールと、
第１の方式では、前記温度検出器が、前記臨界値よりも上の温度変化を検出しないときの通常モードにおいて、前記第１のクロック信号を使用することにより、また
前記第１の方式とは異なる第２の方式では、前記温度検出器が、前記臨界値よりも上の温度変化を検出しているときの逆のホールド・オーバー・モードにおいて、前記第２のクロック信号を使用することにより、
前記システム・クロック信号を生成するように構成されたクロック発生器と
を備えるシステム。
【請求項２】
前記取得モジュールは、前記システムにおいて受信される少なくとも１つの外部信号から前記第２のクロック信号を取得するように構成されており、その結果、前記第２のクロック信号は温度変化による影響を受けない、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記局部発振器は、温度制御水晶発振器または温度補償水晶発振器である、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記局部発振器は、第１の温度依存性を有する前記第１のクロック信号を生成するように構成されており、また前記温度検出器は、前記第１の温度依存性よりもかなり高い第２の温度依存性を有するさらなるクロック信号を生成するように適合されたさらなる局部発振器を備えており、また
前記温度検出器は、前記臨界値よりも上の温度変化を検出するために前記さらなるクロック信号と前記第１のクロック信号を比較するためのコンパレータをさらに備えている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記コンパレータは、位相コンパレータである、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムにおいて受信される少なくとも１つの外部信号から第３のクロック信号を抽出するように構成された抽出器をさらに備えており、
前記クロック発生器は、マスタ・クロック信号としての前記第１のクロック信号と、前記システム・クロック信号を発生させるために前記マスタ・クロック信号に対して適用されるエラー・オフセット値を決定するための前記第３のクロック信号とを使用することにより、前記第１の方式で、前記システム・クロック信号を生成するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記クロック発生器は、前記通常モードから前記逆のホールド・オーバー・モードへと切り替えるときに前記エラー・オフセット値を記憶し、また前記逆のホールド・オーバー・モードから前記通常モードへと切り戻すときに前記システム・クロック信号を生成するためのこの記憶されたエラー・オフセット値を使用するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記クロック発生器は、マスタ・クロック信号としての中間クロック信号と、前記システム・クロック信号を発生させるために前記マスタ・クロック信号に対して適用される補正係数を決定するための前記第２のクロック信号または前記第３のクロック信号とを使用して前記システム・クロック信号を生成するデジタルＰＬＬを備えており、前記中間クロック信号は、前記クロック発生器が前記通常モードで動作するか、または逆のホールド・オーバー・モードで動作するかに応じて、前記第１の方式または前記第２の方式で生成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記クロック発生器は、マルチプレクサと直列のＰＬＬを備え、それらは前記抽出器の出力と前記デジタルＰＬＬとの間に結合され、前記マルチプレクサは、前記局部発振器に結合された第１の入力と、ＰＬＬの出力に結合された第２の入力とを有しており、また前記通常モードにおいて前記第１の入力を選択し、前記逆のホールド・オーバー・モードにおいて前記第２の入力を選択するように構成されている、ＰＬＬと、
前記ＰＬＬのためのフィードバック分周器を有するフィードバック・ループであって、前記通常モードにおいて前記第１のクロック信号と、前記ＰＬＬの前記出力との間の位相差に依存する分周器値を有するように適合されており、さらに、前記通常モードから前記逆のホールド・オーバー・モードへと切り替わるときに前記分周器値を一定に保持するように適合されている、フィードバック・ループと
を備えている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記クロック発生器は、マスタ・クロック信号としての前記第１のクロック信号と、前記第１の方式で生成される前記システム・クロック信号を発生させる前記マスタ・クロック信号に対して適用されるべき補正係数を決定するための前記第２のクロック信号とを使用して、前記第１の方式で前記システム・クロック信号を生成するデジタルＰＬＬと、前記第１の方式で生成される前記システム・クロック信号と第２の方式で生成される前記システム・クロック信号との間で切り替わるスイッチオーバー・モジュール（２４２）とを備えている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記スイッチオーバー・モジュールは、ヒットレス・スイッチオーバー・モジュールである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ある環境中の温度変化を検出するためのシステムであって、
第１の発振器であって、前記システムは温度の関数の形で変化する第１の周波数を有する第１のクロック信号を生成するように構成された前記第１の発振器を含む、第１の発振器と、
前記第１の周波数と比べて温度とともにより速く変化する第２の周波数を有する第２のクロック信号を生成するように適合された第２の発振器と、
温度変化を検出するために前記第２のクロック信号と前記第１のクロック信号を比較するためのコンパレータと
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記第１の発振器は、温度制御水晶発振器または温度補償水晶発振器である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コンパレータは、位相コンパレータである、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記位相コンパレータによって決定される位相差が増大または減少する速度の変化を評価するように適合されたウィンドウ・コンパレータをさらに備えている、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、システム・クロックを発生させるためのシステムおよび方法の分野に関する。本発明のさらなる実施形態は、温度勾配検出のシステムおよび方法の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイミング依存のシステムまたはネットワーク、例えば、電気通信ネットワークにおける時刻同期またはクロック分配は、通常、例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８０３、Ｇ８１２、Ｇ８１３、Ｇ８２３、Ｇ８２４、Ｇ８２６２、および／または多くの他の勧告において指定されるような、周波数安定性のための非常に厳しい仕様に準拠している。（電気通信）ネットワークの中のノードは、多くの場合に、外部の、ネットワーク全体に広がる基準からタイミング情報を受信する。これは、非常に安定した周波数を有する専用のクロック信号であったり、あるいは着信するデータ通信リンクから抽出されるデータ・クロックであったりする。このクロック情報は、局部基準発振器からの出力クロック信号と比較されて、この局部基準発振器のエラー・オフセットを決定する。次いで、決定されたエラー・オフセットによって補正されるローカル基準クロック信号を使用して、送信された通信リンクが必要とする望ましい周波数を生成し、また外部基準クロック信号のない間はシステム・クロック信号を保持する（ホールド・オーバーする）。このメカニズムは、システム・クロックの周波数安定性が、外部基準クロック信号の存在下においてさえも、その局部発振器の周波数安定性に密接に組み込まれることを意味している。しかしながら、一般的に使用される局部発振器の出力周波数は、通常、温度変動の影響を受け、これらの温度変動は、必要とされた安定性を脅かすものである。温度変動の影響をほぼ受けないルビジウム時計や原子時計などの発振器が存在しているが、これらの時計は、一般に、例えば、通信ネットワークのノードの中で使用されるにはあまりにも高価すぎ、かつ／またはサイズがあまりにも大きすぎる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８０３
【非特許文献２】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８１２
【非特許文献３】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８１３
【非特許文献４】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８２３
【非特許文献５】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８２４
【非特許文献６】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８２６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態の一目的は、先行技術のシステムよりも安定性があり、また温度変動に対処することができるシステム・クロックを生成するためのシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、本システムは、局部発振器と、取得モジュールと、温度検出器と、クロック発生器とを備えている。局部発振器は、第１のクロック信号を生成するように構成されている。取得モジュールは、第２のクロック信号を取得するように構成されている。温度検出器は、局部発振器を含むエリアにおいて、臨界値よりも上の温度変化を検出するように構成されている。クロック発生器は、第１の方式では、温度検出器が臨界値よりも上の温度変化を検出しないときの通常モードにおいて、第１のクロック信号を使用することにより、また第１の方式とは異なる第２の方式では、温度検出器が臨界値よりも上の温度変化を検出した後の逆のホールド・オーバー・モードにおいて、第２のクロック信号を使用することにより、システム・クロック信号を生成するように構成されている。
【０００６】
取得モジュールは、システムにおいて受信される少なくとも１つの外部信号から第２のクロック信号を抽出するように構成された抽出器とすることもできるが、例えば、システムの近くのエリアから第２のクロック信号を受信するためのモジュールとすることもでき、このエリアは、温度変化による影響を受けない。
【０００７】
そのような実施形態を使用することで、温度変化があまりにも急である場合に、結果として生じるシステム・クロック信号の精度が、許容公差を超えて、選択された外部基準クロックによって規定される公称周波数の精度から逸脱することを回避でき、その結果、本システムが必要とされる仕様書に準拠し、またとりわけ、例えば、時間管理、またはコア・ネットワークに対する無線通信のバックホール・アプリケーション（Ｂａｃｋｈａｕｌｉｎｇ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）に関するＩＴＵ−Ｔ勧告に関連した仕様書に準拠できる。
【０００８】
本発明の実施形態は、本システムのタイミングに関連した部分における温度勾配をタイムリーに検出することと、本システムのタイミングに関連した部分において補償され得ないそのような温度勾配に対して適切に反応することという、対処すべき２つの問題が存在しているという洞察に基づいたものである。
【０００９】
局部発振器は、温度制御水晶発振器（ＯＣＸＯ：ｏｖｅｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、または他の任意の適切な発振器とすることができる。温度制御発振器または温度水晶発振器は、本システムの必要とされる安定性に応じて、局部基準発振器として、熱慣性が向上されている。これらのＯＣＸＯおよびＴＣＸＯは、環境温度が変化する速度が低い、例えば、毎分１°Ｃより低い場合に、広い温度範囲にわたり正確な、また安定性のある周波数出力を提供する。しかしながら、いくつかの故障状態において、例えば、ファンの故障またはファン・トレイの置き換えの場合において、あるいは屋外ユニットにおいては、毎分１°Ｃよりもずっと急な温度勾配が起こる可能性がある。電気通信機器を含むキャビネットのドアを開けることは、より高い温度勾配の別の原因である可能性がある。本発明の実施形態においては、急な温度勾配を伴う問題は、そのような勾配が検出されるときに、逆のホールド・オーバー・モードに切り替えることにより回避される。
【００１０】
好ましい実施形態によれば、局部発振器は、第１の温度依存性を有する第１の周波数を有する第１のクロック信号を生成するように構成されており、また温度検出器は、第１の温度依存性よりもかなり高い第２の温度依存性を有する第２の周波数を有するさらなるクロック信号を生成するように適合されたさらなる局部発振器を備えている。温度検出器は、そのときには、臨界値よりも上の温度変化を検出するために、さらなるクロック信号と第１のクロック信号を比較するためのコンパレータをさらに備えることができる。コンパレータは、位相コンパレータであることが好ましい。さらなる局部発振器は、局部発振器、例えば、安価な水晶発振器に比べて、より低い熱慣性を有する発振器とすることができる。
【００１１】
好ましい実施形態によれば、クロック発生器は、マスタ・クロック信号としての第１のクロック信号と、システム・クロック信号を発生させるためにマスタ・クロック信号に適用されるべきエラー・オフセット値を決定するための第３のクロック信号とを使用することにより、第１の方式で、システム・クロック信号を生成するように構成されている。第３のクロック信号は、第２のクロック信号と同じとすることができ、また一般的に、本システムにおいて受信される少なくとも１つの外部信号から第３のクロック信号を抽出するように構成された抽出器を設けることにより取得される。クロック発生器は、そのときには、通常モードから逆のホールド・オーバー・モードへと切り替えるときに、エラー・オフセット値を記憶し、また逆のホールド・オーバー・モードから通常モードへと切り戻すときにシステム・クロック信号を生成するための、この記憶されたエラー・オフセット値を使用するように構成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、上記手段により、または温度変化を検出する別の手段により検出され得る、またいずれの場合においても、局部発振器の短期間の精度に影響を及ぼす高い温度勾配に対する保護は、上記で考察されたようにエラー・オフセット値によって補正される第１のクロック信号の代わりに、最良の外部基準から直接に抽出される第２のクロック信号を一時的に使用することである。局部発振器が、短期間にわたって使用されないが、外部基準のうちの１つを直接に使用してシステム・クロックを生成する場合のこの状態は、逆のホールド・オーバー・モードに対応する。
【００１３】
クロック発生器は、マスタ・クロック信号としての中間クロック信号と、システム・クロック信号を発生させるためにマスタ・クロック信号に対して適用されるエラー・オフセット値を決定するための第２または第３のクロック信号とを使用して、システム・クロック信号を生成するデジタルＰＬＬを備えることができ、中間クロック信号は、クロック発生器が通常モードで動作するか、または逆のホールド・オーバー・モードで動作するかに応じて、第１の方式または第２の方式で生成される。そのような一実施形態の一例が、図３に開示される。
【００１４】
クロック発生器は、マルチプレクサと直列のＰＬＬを備えることができ、これらは、抽出器の出力とデジタルＰＬＬのマスタ・クロック入力との間に結合される。マルチプレクサは、局部発振器に結合される第１の入力と、ＰＬＬの出力に結合される第２の入力とを有することが好ましく、また通常モードにおいて第１の入力を選択し、また逆のホールド・オーバー・モードにおいて第２の入力を選択するように構成されている。ＰＬＬは、フィードバック分周器を有するフィードバック・ループを備えることが好ましく、前記フィードバック・ループは、通常モードにおいて第１のクロック信号と、ＰＬＬの出力との間の位相差に依存する分周器値を有するように適合されており、前記フィードバック・ループは、さらに、通常モードから逆のホールド・オーバー・モードへと切り替わるときに前記分周器値を一定に保持するように適合されている。
【００１５】
代替的な一実施形態によれば、クロック発生器は、マスタ・クロック信号としての第１のクロック信号と、第１の方式で生成されるシステム・クロック信号を発生させるためにマスタ・クロック信号に対して適用されるエラー・オフセット値を決定するための第２のクロック信号とを使用して、第１の方式で、システム・クロック信号を生成するデジタルＰＬＬと、第１で生成されるシステム・クロック信号と第２の方式で生成されるシステム・クロック信号の間で切り替わるスイッチオーバー・モジュール（ｓｗｉｔｃｈ−ｏｖｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）とを備えている。そのような一実施形態の一例が、図２に示されている。スイッチオーバー・モジュールは、ＰＬＬを備えるヒットレス・スイッチオーバー・モジュールとすることができる。
【００１６】
本システムは、最良の外部基準を見出し選択するために、複数の外部基準を絶えず監視して各基準の品質と有効性とを決定する、内部クロック同期化サブシステムを備えることができる。これは、他の手段のうちでも、外部基準の周波数安定性を監視することに基づいていてもよい。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、第１の発振器を備える環境において温度変化を検出するためのシステムが提供されている。本システムは、温度の関数の形で変化する第１の周波数を有する第１のクロック信号を生成するように構成されている第１の発振器と、第１の周波数に比べて、温度とともにより高速に変化する第２の周波数を有する第２のクロック信号を生成するように適合された第２の発振器とを備えている。さらに、本システムは、温度変化を検出するために第２のクロック信号と第１のクロック信号を比較するためのコンパレータを備えている。第１の発振器は、例えば、温度制御水晶発振器または温度補償水晶発振器とすることができる。コンパレータは、位相コンパレータであることが好ましい。第２の発振器は、第１の発振器と比べてより低い熱慣性を有する発振器とすることができ、また例えば、どのような温度補償もない安価な水晶発振器とすることができる。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、突然の急な温度勾配が、内部タイミング・サブシステムの中心部を形成する、より堅牢であまり温度の影響を受けない普通の第１の発振器に加えて、非常に安価で全く温度補償されていない第２の発振器を使用して検出され、また外部基準クロック信号によって補正されることもある。ＴＣＸＯ（温度補償水晶発振器）またはＯＣＸＯ（温度制御水晶発振器）は、一般的に、低い温度の感度を有する第１の発振器として使用される。この特別に安価な第２の発振器は、普通の第１の発振器が反応する前に、温度変化に対して非常に迅速に反応できる。両方の出力信号を比較することにより、そのような温度変化が、普通の第１の発振器に影響を及ぼし始める前に、温度変化を検出すること、および信号で伝えることが可能となるであろう。
【００１９】
添付図面を使用して、本発明のシステムおよび方法についての現在において好ましい非限定的な例示の実施形態を示している。本発明の特徴および目的についての上記の利点および他の利点はより明らかになり、また本発明は添付図面と併せて読まれるときに、以下の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のシステムについての第１の実施形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明のシステムについての第２の実施形態の概略図である。
【図３】本発明のシステムについての第３の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明による、システム・クロック信号を発生させるためのシステム１００の一実施形態を示すものである。本システム１００は、第１のクロック信号１１１を生成するように構成された局部発振器１１０を備えている。その局部発振器は、例えば、温度制御水晶発振器または温度補償水晶発振器である。さらに、本システムは、第２のクロック信号１２１を取得するように構成されている取得モジュール１２０を備えている。また、システム１００において受信される少なくとも１つの外部信号１２２から第３のクロック信号１８１を抽出する抽出器１８０も設けられている。なお、第２のクロック信号は、第３のクロック信号と同じとすることができ、その場合には、取得モジュール１２０と抽出器１８０とは同じモジュールである。以下で考察する図２および３の例示の実施形態も参照されたい。抽出器は、いくつかの外部信号１２２から外部信号の中に含まれるクロック信号の品質を抽出するように構成されていることもある。この品質を使用して、抽出器は最良の外部信号を抽出し、また第３のクロック信号１８１としてこの最良の外部信号のクロック信号を使用することを決定することができる。
【００２２】
さらに、本システム１００は、局部発振器１１０を含むエリアにおいて、臨界値よりも上の温度変化を検出するように構成されている温度検出器を備えている。顕著な温度変化が検出されないときに、本システムは通常モードで動作し、また大幅な温度変動を検出するとすぐに、本システムは逆のホールド・オーバー・モードへと切り替わる。検出器１３０は、さらに、本システムが通常モードへと切り戻す前に安定している必要がある、すなわち、さらなる大幅な温度変化が検出され得ない最小期間にわたって、逆のホールド・オーバー・モードに留まることを決定するように適合されていることもある。温度検出器１３０は、臨界値よりも上の温度変化が検出されているかどうか、すなわち、通常モードから逆のホールド・オーバー・モードへと変更すべきかどうかを示す検出信号をクロック発生器１４０に対して供給する。
【００２３】
クロック発生器１４０は、局部発振器１１０から第１のクロック信号１１１を、また抽出器１２０から第２のクロック信号１２１を供給される。この第１のクロック信号および第２のクロック信号を使用して、クロック発生器１４０は、システム・クロック信号１４１を生成する。クロック発生器１４０は、臨界値よりも上の温度変化が検出されないときに、第１の方式で、また臨界値よりも上の温度変化が検出されるときに、第２の方式で、システム・クロック信号１４１を生成するように適合されている。第１の方式によれば、第１のクロック信号１１１を使用してシステム・クロック１４１を生成し、そこでは、第２のクロック信号１２１を使用して第１のクロック信号１１１を補正することができる。第２の方式によれば、第２のクロック信号１２１を使用してシステム・クロック信号１４１を生成する。
【００２４】
図２は、本発明のシステム２００についてのより詳細な第２の実施形態を示すものである。本システム２００は、例えば、１０ＭＨｚで実行される局部発振器２１０と外部信号から第２のクロック信号を抽出するための抽出器２２０と、温度検出器２３０とシステム・クロックを生成するためのクロック発生器２４０とを備える。第２のクロック信号は、例えば、１００ＭＨｚで実行されている可能性があるが、システム・クロック信号は２００ＭＨｚで実行されている可能性がある。
【００２５】
温度検出器２３０は、局部発振器２１０と比べて低い熱慣性を有する、さらなる局部発振器２３１を備えている。局部発振器２１０の出力とさらなる発振器２３１との出力は、位相コンパレータ２３２へと供給される。局部発振器２１０とさらなる発振器２３１とは、同じ熱環境２５０の中に配置される。このローカル環境２５０の中の温度が変化するときに、さらなる発振器２３１のより低い熱慣性のために、さらなる発振器２３１によって生成される信号の周波数は、局部発振器２１０と比べてより高速に変化することになる。位相コンパレータ２３１は、時間の関数の形で、局部発振器２１０からの信号とさらなる発振器２３１からの信号との間の位相の差を評価する。時間の関数の形の位相差の傾斜が変化するときに、これは、熱環境２５０の中の温度変化を示している。図２に示されるように、位相コンパレータ２３１の出力から、ウィンドウ・コンパレータ２３３は、熱環境２５０の中の温度変化が臨界値よりも高いかどうかを決定することができる。この結果は、クロック発生器２４０へと伝えられる。局部発振器２１０は、ある程度まで温度変化に対して保護されることもあるが、さらなる発振器２３０は、温度変化に対して保護されない標準の安価な水晶発振器とすることもできる。周波数の差は絶えず位相コンパレータ２３２を使用して監視されており、またこの周波数の差が突然に変化する場合、これは、温度勾配が存在していることを示している。突然の周波数変化の量は温度勾配の尺度であり、また第１のクロック信号の周波数が温度変化によって影響を受けることになるか否かについての評価を可能とする。当業者なら、水晶発振器を使用する代わりに、他の適切な任意の発振器が使用されてもよいことを理解するであろう。
【００２６】
クロック発生器２４０は、所定の係数を用いて第２のクロック信号２２１の周波数を乗算し、または除算するために、かつ／または第２のクロック信号２２１におけるジッターを取り除くために構成されているオプションとしての処理ブロック２４４を備えている。１００ＭＨｚの第２のクロック信号２２１と２００ＭＨｚのシステム・クロック２４１とを有する例においては、乗数「２」が使用されるであろう。さらに、クロック発生器２４０は、マスタ・クロック信号または基本クロックとして第１のクロック信号２１１を使用するデジタルＰＬＬ  ２４２を備えている。このマスタ・クロック信号は、１つまたは複数の外部基準から導き出される第２のクロック信号２２１を使用して決定される補正係数と乗算される。デジタルＰＬＬ  ２４２の出力は、ヒットレス・スイッチオーバーを実行するヒットレス・スイッチオーバー・ブロック２４２へと供給される。ヒットレス・スイッチオーバー・ブロック２４３は、温度検出器２３０の出力を使用して、どのようにしてマルチプレクサ２４５を設定すべきかを決定する。臨界的な温度変化が検出されないときに、ＤＰＬＬ  ２４２の出力は、マルチプレクサ２４５によってＰＬＬ  ２４６へと送られ、またシステム・クロックは、ＤＰＬＬ  ２４２の出力に等しくなる。臨界的な温度変化が、検出されるときに、マルチプレクサは切り替わり、また処理ブロック２４４の出力が、ＰＬＬ  ２４６へと供給されることを可能にする。ＰＬＬ  ２４６は、マルチプレクサ２４５の切り替えが起こるときに、ＤＰＬＬ  ２４２の出力信号から処理ブロック２４４の出力への遷移が位相を調整することによりスムーズに起こり、逆もまた同様であることを補償することになる。ヒットレス・スイッチオーバー・ブロック２４２は、さらに、マルチプレクサ２４５の手動スイッチオーバーを実行するボタンを提供されることもある。そのやり方では、例えば、キャビネットに対するメンテナンス・オペレーションのために、臨界的な温度変化が期待されるときに、局部発振器２１０からの第１のクロック信号２１１の代わりに、外部基準からの第２のクロック信号２２１を使用することが決定される可能性がある。
【００２７】
図３は、本発明のシステム３００についての第３の実施形態を示すものである。本システム３００は、局部発振器３１０と、抽出器３２０と、温度検出器３３０と、クロック発生器３４０とを備えている。温度検出器３３０は、図２を参照して上記で説明される温度検出器２３０と同一であり、したがたってその詳細な説明が省略されている。図２の実施形態におけるように、温度検出器３３０は、局部発振器３１０と比べて低い熱慣性を有する発振器３３１と、位相コンパレータ３３２と、ウィンドウ・コンパレータ３３３とを備えている。
【００２８】
クロック発生器３４０は、臨界的な温度変化が温度検出器３３０によって検出されていないときに、局部発振器３１０の第１のクロック信号３１１をマスタ・クロック信号３７１としてデジタルＰＬＬ  ３４２の入力に送るマルチプレクサ３４５を備えている。クロック発生器３４０は、１つまたは複数の外部基準信号３２２から導き出される第２のクロック信号３２１が、第１のクロック信号３１１と同調していることを保証するように適合されている処理ブロック３４４をさらに備えている。さらに、処理ブロック３４４は、適切な係数で第２のクロック信号３２１を乗算し、または除算するように適合されていることもある。この処理された第２のクロック信号は、マルチプレクサ３４５へと供給され、また検出された温度変化が臨界値よりも上にあるときに、マルチプレクサ３４５によって選択されることになる。また、臨界的な変化を検出すると、処理ブロック３４４のフィードバック・ループの設定は、フリーズされることになり、その結果、第１のクロック信号は、もはや処理された第２のクロック信号に影響を及ぼさなくなることにも注目願いたい。このようにして、ＤＰＬＬ  ３４２へと供給されるマスタ・クロック信号は、臨界的な温度変化が検出されているかどうかに応じて、第１のクロック信号３１１または処理された第２のクロック信号３２１’のいずれかになる。温度が再び安定性のあるものになっているときに、マルチプレクサは第１のクロック信号へと切り戻すこともある。スムーズな逆方向への遷移を保証するために、ブロック３６９において遅延が導入されることもあり、その結果、第１のクロック信号３１１と処理された第２のクロック信号３２１’との間に位相差が存在しないときに切り替えは行われるようになり、この位相差は位相コンパレータ３６８によって検出されるであろう。ＤＰＬＬ  ３４２は、１つまたは複数の外部基準３２２から導き出される第２のクロック信号３２１を使用して決定される補正係数を用いて、臨界的な温度変化が検出されているかどうかに応じて、第１のクロック信号３１１または処理された第２のクロック信号３２１’のいずれかとなるマスタ・クロック信号３７１を補正する。
【００２９】
処理ブロック３４４は、基準分周器３６１と、位相コンパレータ３６２と、高い帯域幅を有するループ・フィルタ３６３と、ＶＣＯ  ３６４と、出力分周器３６５と、フィードバック分周器３６６とを備えている。基準分周器３６１と出力分周器３６５とは、一般的に、固定された値で構成されている。通常のオペレーションにおいては、すなわち、臨界的な温度が検出されないときに、フィードバック分周器３６６は位相コンパレータ３６８と平均化フィルタ３６７とを使用して、第１のクロック信号３１１とＰＬＬ  ３４４の出力３２１’との間の位相差に応じた値を用いて構成されている。このようにして、ＰＬＬの出力３２１’は、第１のクロック信号３１１と位相を合わせることができる。これは、温度勾配の中の、いわゆる、ヒットレス・スイッチオーバーが検出されることを可能にするであろう。さらに、温度勾配が検出されるときに、平均化フィルタ３６７のパラメータは、温度が再び安定するまでフリーズされる。
【００３０】
この第３の実施形態においては、ＤＰＬＬ  ３４２の入り口において、局部発振器３１０からの第１のクロック信号３１１は、同じ周波数と位相とを有するクロック３２１’と置き換えられるが、高い帯域幅を有するＶＣＯ  ３６４を通して、選択された外部基準クロックから直接に導き出される。このＶＣＯ  ３６４の中の発振器は、ローカル基準としての局部発振器３１０を無効にする温度の影響を受けることもあるが、ＶＣＯ出力に対するこの影響はループ・フィルタ３６３の高い帯域幅の商品の恩恵によって中和されることになり、このループ・フィルタはＶＣＯ  ３６４の周波数特性に対する制御電圧の変化にもかかわらず、それが、安定性のある外部基準クロック３２１を正確に追跡するようにさせるであろう。この第３の実施形態は、システム・クロックが各状況で異なる入力基本クロック３７１を使用するだけで、両方の状況においてＤＰＬＬ  ３４２によって生成されたままに留まるので、さらに良好なシステム・クロックの振る舞いを提供することができる。
【００３１】
当業者なら、処理ブロック３４４は、実際に、有害な温度勾配が検出されない限り、局部発振器３１０によって発生させられる第１のクロック信号３１１と同一の周波数と位相とにある処理された第２の信号３２１’を発生させるマスタ・クロックとして第２のクロック信号３２１を使用するＤＰＬＬであることに気が付くであろう。それゆえに、処理ブロック３４４は、類似した機能を有する他の知られている任意のＤＰＬＬによって置き換えられてもよい。
【００３２】
上記で開示される実施形態においては分周器または乗算器について言及したが、当業者なら、この分周器／乗算器は「１」による除算／乗算とすることができ、また分周器は乗算器とすることができ、逆もまた同様であることを理解するであろう。
【００３３】
上記で考察された抽出器とクロック発生器モジュールとは、当業者には明らかになるように、ハードウェア・コンポーネントおよび／またはソフトウェア・コンポーネントを使用して実施される可能性がある。
【００３４】
すべての例証された実施形態では、選択された外部基準クロックの受け入れられない逸脱、ならびにローカル・システム温度における変化の同時に起きる可能性は非常に低く、またシステムについての必要とされた使用可能性またはアップタイム（ｕｐ−ｔｉｍｅ）よりも下にあることが一般的に仮定される。この条件の下では、説明される実施形態は、両方のタイプの失敗のうちのおのおのに対して保護することになるのに対して、先行技術の実施形態は、選択された外部基準クロックにおける逸脱に対して保護するにすぎず、また常に、安定性のある局部発振器クロックを必要とする。
【００３５】
従来の温度センサとスイッチとを含むタイミング依存のシステムは、本発明の実施形態と比べて以下の短所を有する。そのようなセンサとスイッチとは、その冷却を調整するように意図されており、また過熱に対する機器の保護（予防的電源遮断）について意図されている。これらのセンサは、そのうちにそのようなシステムの内部タイミング・ロジックを損なう可能性のあるその種類の温度変動を検出するためにも、またそれゆえに、そのような変動に対して保護するためにも、ほとんど使用されていない。本発明の好ましい実施形態の温度勾配の検出は、１つの低コストの水晶発振器と、位相コンパレータおよびウィンドウ・コンパレータを実施するための非常に小さな追加のシリコン領域のみを必要とするにすぎず、またそれらが、局部発振器に影響を及ぼす前に温度勾配を報告することができる。
【００３６】
本発明の原理は特定の実施形態に関連して上記で詳細に説明されてきているが、本説明は単に例として行われているにすぎず、また添付の特許請求の範囲によって決定される保護の範囲を限定するものとしては、行われていないことを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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