位相同期ループ回路及びこの位相同期ループ回路の制御方法
【課題】電圧制御水晶発振器の経年変化による異常が発生しても、この異常を確実に検出できるようにした位相同期ループ回路を提供する。
【解決手段】カウンタ１１１にて外部クロック信号から内部クロック信号に同期した矩形波信号を生成するとともに、カウンタ１１２−２にて内部クロック信号から外部クロック信号の異常を検出するために必要なウインドウ信号Ｗ１を生成し、カウンタ１１５にて内部クロック信号から電圧制御水晶発振器１２の異常を検出するために必要なウインドウ信号Ｗ２を生成し、異常判定制御部１１４−２にて矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かを判定し、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入っていて、ウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入っていない場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常と判定するようにしている。
【解決手段】カウンタ１１１にて外部クロック信号から内部クロック信号に同期した矩形波信号を生成するとともに、カウンタ１１２−２にて内部クロック信号から外部クロック信号の異常を検出するために必要なウインドウ信号Ｗ１を生成し、カウンタ１１５にて内部クロック信号から電圧制御水晶発振器１２の異常を検出するために必要なウインドウ信号Ｗ２を生成し、異常判定制御部１１４−２にて矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かを判定し、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入っていて、ウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入っていない場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常と判定するようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばデジタル放送の放送局に用いられ、外部クロック信号と内部クロック信号とを位相同期させる位相同期ループ回路及びこの位相同期ループ回路で使用される制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地上波放送システムにおいて、デジタル放送が開始されている。このようなデジタル放送システムでは、例えば演奏所（スタジオ）及び送信所をマイクロ波により結ぶＳＴＬ（Studio to Transmitter Link）放送ネットワークの構築が一つの課題となっている。また、送信所及び中継局をマイクロ波により結ぶＴＴＬ（Transmitter to Transmitter Link）放送ネットワークの構築も一つの課題となっている。
【０００３】
ところで、上記送信所または中継局では、高安定な基準周波数を得て、この基準周波数をリファレンスとして電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）の制御入力にＰＬＬ（Phase Locked Loop）をかけることで、高精度の信号処理用周波数信号を生成するＰＬＬ回路を利用することが考えられている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−２７４６７８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記ＰＬＬ回路では、ＶＣＸＯの経年変化等による異常状態に陥ったとしても、このＶＣＸＯの異常をユーザ等は認識することができない。従って、ＰＬＬ回路はＶＣＸＯに異常が発生したまま長時間にわたって放置されることになり、これによりＰＬＬ回路の運用に支障を来すことがあった。これを解決するためには、ＶＣＸＯの制御電圧を監視するアナログ回路が必要であるが、ＰＬＬ回路の大型化及び高価格化を招いてしまうことになる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、電圧制御水晶発振器の経年変化による異常が発生しても、この異常を確実に検出できるようにした位相同期ループ回路及びこの位相同期ループ回路の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
（１）入力される外部クロック信号から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する基準クロック信号と発振器から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する内部クロック信号とを位相比較器にて位相比較し、この位相比較結果に基づいて当該発振器の発振周波数を制御して基準クロック信号と内部クロック信号とを位相同期させる位相同期ループ回路において、基準クロック信号を１／ｍ（ｍは自然数）に分周し第１の分周信号を生成して位相比較器に供給する第１の分周手段と、内部クロック信号を１／ｎ（ｎは自然数）に分周し第２の分周信号を生成して位相比較器に供給する第２の分周手段と、発振器に対し入力する制御信号を一時保持する保持手段と、第１及び第２の分周手段の出力を比較し、この比較結果に基づいて保持手段から制御信号を発振器に入力し、発振器の制御後に第１の分周信号と第２の分周信号との位相差が所定値以上の場合に、発振器の異常を決定する制御手段とを備えるようにしたものである。
【０００７】
（１）の構成によれば、外部クロック信号を１／ｍに分周して第１の分周信号を生成すると共に、内部クロック信号を１／ｎに分周して第１の分周信号とは異なる第２の分周信号を生成し、これら第１の分周信号と第２の分周信号との位相比較結果に対応する制御信号を発振器に供給する前に、当該制御信号を保持部に保持しておくようにし、再度位相比較結果から第１の分周信号と第２の分周信号との位相ずれが許容範囲に入っている場合のみ、保持部から制御信号を読み出して発振器に供給し、発振器の制御後に第１の分周信号と第２の分周信号との位相差が所定値以上の場合に、発振器の異常を決定するようにしている。
【０００８】
従って、簡単な手順により外部クロック信号の異常と発振器の異常とを区別して検出することができ、これにより発振器に異常が発生したまま長時間にわたって放置される不具合はなくなり、位相同期ループ回路を常に安定に運用することが可能となる。
【０００９】
（２）さらに、第２の分周信号から、第２信号レベルの期間が略２ｎクロック長以上及びｎ／２以下に相当する期間となる第１のウインドウ信号を生成して位相比較器に供給する第１のウインドウ生成手段と、第１のウインドウ信号に比して第２信号レベル期間が短い第２のウインドウ信号を生成する第２のウインドウ生成手段とを備え、制御手段は、第１の分周信号の第１信号レベルから第２信号レベルへの変化点または第２信号レベルから第１信号レベルへの変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入っているか否かを判定し、所定回数以上入らないと判定された場合に、第１の分周手段をリセットして変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入るように制御し、第１の分周信号の変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入りかつ第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入らないと判定された場合に、発振器の異常を決定することを特徴とする。
【００１０】
（２）の構成によれば、第２の分周信号から外部クロック信号の異常を検出するために必要な第１のウインドウ信号を生成し、さらに第２の分周信号から発振器の異常を検出するために必要な第２のウインドウ信号を生成し、これら第１及び第２のウインドウ信号をそれぞれ第１の分周信号と比較することで、第１の分周信号の変化点が第１及び第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入っているか否かが判定される。そして、第１及び第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入っていない場合に、第１の分周信号の変化点が第１及び第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入るように保持手段が制御され、第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入っていない場合に、発振器の異常と判定するようにしている。
【００１１】
従って、外部クロック信号の異常と発振器の異常とを区別して検出することができ、これにより発振器に異常が発生したまま長時間にわたって放置される不具合はなくなり、位相同期ループ回路を常に安定に運用することが可能となる。また、発振器モニタ用のアナログ回路を利用する場合に比べ、位相同期ループ回路の消費電力のさらなる低減と、回路構成の簡単小型化を図ることができる。
【００１２】
（３）基準クロック信号と当該基準クロック信号に対する予備用基準クロック信号とを選択的に第１の分周手段に入力する入力切替手段をさらに備え、制御手段は、第１の分周信号の変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入らないと判定された場合に、所定の条件に応じて、予備用基準クロック信号を第１の分周手段に入力するように入力切替手段を切替制御することを特徴とする。なお、所定の条件には、第１の分周信号の変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入った回数を用いる。
（３）の構成によれば、発振器に対する制御信号の供給停止が解除された後、基準クロック信号に異常が発生した場合に、予備用基準クロック信号に切り替えることで、基準クロック信号の異常に対応することができる。
【００１３】
（４）制御手段は、第１の分周信号の変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入り、第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入らない回数を検出し、この検出結果に基づいて、発振器の異常を判定することを特徴とする。
（４）の構成によれば、一時的な動作異常以外の発振器の異常を高確率で検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上詳述したようにこの発明によれば、電圧制御水晶発振器の経年変化による異常が発生しても、この異常を確実に検出できるようにした位相同期ループ回路及びこの位相同期ループ回路の制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図である。この位相同期ループ回路は、例えばデジタル放送の番組情報信号を処理する放送機器等に使用されるものとする。
【００１６】
外部クロック信号は、ＰＬＤ回路１１Ａに入力され、電圧制御水晶発振器１２から出力される内部クロック信号と位相比較される。この位相比較結果に対応する制御信号は、ループフィルタ１４に供給される。そして、ループフィルタ１４にて電圧制御水晶発振器１２の制御電圧に変換されて、サンプルホールド回路１５に一時的に保持される。そしてサンプルホールド回路１５から読み出された制御電圧は、電圧制御水晶発振器１２に供給される。
【００１７】
また、ＰＬＤ回路１１Ａは、カウンタ１１１，１１２と、位相比較部１１３と、制御部１１４と、入力切替器１１７とを備えている。
【００１８】
すなわち、外部クロック信号は、カウンタ１１１に入力されて１／ｍ（ｍは自然数）カウントされることで、信号レベルがハイレベルとローレベルの第１の矩形波信号に生成される。また、内部クロック信号は、カウンタ１１２に入力されて１／ｎ（ｎは自然数）カウントされることで、上記第１の矩形波信号とは異なる第２の矩形波信号に生成される。これら第１及び第２の矩形波信号は、位相比較部１１３及び制御部１１４に供給される。
【００１９】
制御部１１４は、上記第１及び第２の矩形波信号を比較して、図２に示す如く第１の矩形波信号（１／ｍカウンタの値）の１／ｍから（１／ｍ）＋１になる変化点が、第２の矩形波信号（１／ｎカウンタの値）の１／ｎと（１／ｎ）＋１との間であることを確認することで、１つのクロックがロックしているか否かを判定する。ここで、上記変化点が第２の矩形波信号の１／ｎと（１／ｎ）＋１との間に入っていれば、サンプルホールド回路１５に保持されている制御電圧を読み出して電圧制御水晶発振器１２に入力し、入っていなければ入るまでサンプルホールド回路１５に保持されている制御電圧をそのまま保持した状態となるようにサンプルホールド回路１５を制御し、また、カウンタ１１１，１１２を制御する。
【００２０】
さらに、制御部１１４は、第１の矩形波信号（１／ｍカウンタの値）の１／ｍから（１／ｍ）＋１になる変化点が、第２の矩形波信号（１／ｎカウンタの値）の１／ｎと（１／ｎ）＋１との間より短い異常判定基準期間内であることを確認することで、電圧制御水晶発振器１２が正常であるか否かを判定する。ここで、上記変化点が第２の矩形波信号の異常判定基準期間内に入っていない場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常を決定する。
【００２１】
カウンタ１１１の入力端子には入力切替器１１７が接続されている。入力切替器１１７は、ｎ個の外部クロック信号Ｓ１〜Ｓｎのうち１つをカウンタ１１１へ導出する。なお、入力切替器１１７は、制御部１１４により切替制御される。
【００２２】
以上のように上記第１の実施形態では、外部クロック信号をカウンタ１１１にて１／ｍカウントして第１の矩形波信号に生成すると共に、内部クロック信号をカウンタ１１２にて１／ｎカウントして第２の矩形波信号に生成し、これら第１及び第２の矩形波信号との位相比較結果に対応する制御信号を電圧制御水晶発振器１２に供給する前に、当該制御信号をサンプルホールド回路１５に保持しておくようにしている。そして、制御部１１４にて第１の矩形波信号と第２の矩形波信号との位相ずれが許容範囲に入っている場合のみ、サンプルホールド回路１５から制御電圧を電圧制御水晶発振器１２に供給するようにし、上記位相ずれが許容範囲内であっても、異常判定基準期間内に入っていない場合には、電圧制御水晶発振器１２の異常と判定するようにしている。
【００２３】
従って、簡単な手順により外部クロック信号の異常と電圧制御水晶発振器１２の異常とを区別して検出することができ、これにより電圧制御水晶発振器１２に異常が発生したまま長時間にわたって放置される不具合はなくなり、位相同期ループ回路を常に安定に運用することが可能となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図３は、この発明の第２の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図である。
【００２５】
外部クロック信号は、ＰＬＤ回路１１Ｂに入力され、電圧制御水晶発振器１２から出力される内部クロック信号と位相比較される。この位相比較結果に対応する制御信号は、スイッチ１３を介してサンプルホールド回路１５に供給される。そして、サンプルホールド回路１５に保持された電圧制御水晶発振器１２の制御電圧は、電圧制御水晶発振器１２に供給される。また、スイッチ１３は、ＰＬＤ回路１１Ｂによりオン・オフ制御される。これにより、電圧制御水晶発振器１２に供給される制御電圧は、内部クロック信号から生成したウインドウで切り出した外部クロック信号のローレベルとハイレベルの積分により得られることになる。なお、積分処理は、チャージポンプにより行われることになる。
【００２６】
図４は、上記ＰＬＤ回路１１Ｂの具体的構成を示すブロック図である。
ＰＬＤ回路１１Ｂは、カウンタ１１１，１１２−２と、位相比較部１１３と、異常判定制御部１１４−２と、カウンタ１１５とを備えている。
【００２７】
すなわち、外部クロック信号は、カウンタ１１１に入力されてカウントされることで、信号レベルがハイレベルとローレベルの矩形波信号に生成される。また、内部クロック信号は、カウンタ１１２−２に入力されてカウントされることで、矩形波信号の立ち上がりの１クロック前後（カウンタ値０〜２）でハイレベルを示すウインドウ信号Ｗ１に生成される。これら矩形波信号及びウインドウ信号Ｗ１は、位相比較部１１３及び異常判定制御部１１４−２に供給される。また、ウインドウ信号Ｗ１は、カウンタ１１５に入力されてウインドウ信号Ｗ１に比してハイレベル期間（カウンタ値０．５〜１．５）が短いウインドウ信号Ｗ２に生成され、異常判定制御部１１４−２に供給される。
【００２８】
位相比較部１１３は、両入力信号の位相比較を行って位相差を検出し、この位相差を制御信号として出力する。異常判定制御部１１４−２は、矩形波信号とウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２とを比較することで、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かを判定する。そして、ウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間に入らないと判定された場合に、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入るようにカウンタ１１１を制御するとともに、スイッチ１３のオン・オフを制御する。
【００２９】
また、異常判定制御部１１４−２は、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入って、ウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間に入らない場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常と判断して、この異常情報をモニタ部１１６に供給する。すると、モニタ部１１６では、異常情報を含む所定の監視情報が表示される。また、モニタ部１１６では、異常情報を含む所定の監視情報をプリンタにより帳表出力したり、音声等により外部に知らせるようにしてもよい。
【００３０】
次に、上記構成における動作について説明する。
以前の位相同期ループ回路では、電圧制御水晶発振器１２の経年変化などによる異常動作を監視するために、その制御電圧をモニタする専用のアナログ回路が別途必要である。また、アナログ回路自体の経年変化による誤検知を防止するため、図５に示す如く、異常検知と判断するしきい値にマージンを設けており、このことは、電圧制御水晶発振器１２が性能を維持する限界に到達する以前に交換が必要である。
【００３１】
そこで、本実施形態では、１０ＭＨｚの外部クロック信号から図６（ｃ）に示す如く（５１２／６３）ＭＨｚの内部クロック信号を生成する。この場合、１０ＭＨｚを３１５分周、（５１２／６３）ＭＨｚを２５６分周とし、同一周期となるカウンタ１１１を用意する。そして、図６（ａ）に示すように、内部クロック信号のカウンタ値が０〜２の期間だけ開くウインドウ信号Ｗ１を生成するカウンタ１１２−２を用意する。
【００３２】
また、図６（ｃ）に示すように、カウンタ１１１により外部クロック信号のカウンタ値が１の時に立ち上がる矩形波信号を生成する。このウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間だけ、矩形波信号の立ち上がりの位相を比較することでＰＬＬを実現する。
【００３３】
さらに、カウンタ１１５により内部クロック信号のカウンタ値が０．５〜１．５（小数点は反転クロックで生成する）の期間だけ開くウインドウ信号Ｗ２を生成する。
【００３４】
電圧制御水晶発振器１２が経年変化等で制御不能になると、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間のほぼ中心であったものが、その中心から少しずつずれていくことになる。この中心からずれていくことを監視することで、電圧制御水晶発振器１２が制御不能になったことを検出する。具体的には、矩形波信号の立ち上がりが、ウインドウ信号Ｗ２の外かつウインドウ信号Ｗ１の内である場合が連続して発生した場合に、電圧制御水晶発振器１２が制御不能と判断する。
【００３５】
また、外部クロック信号に異常が発生すると、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に矩形波信号の立ち上がりが検出できなくなる。このとき、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間を基準として、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間の中心になるように外部クロック信号のカウンタ１１１を補正し、さらにカウンタ１１１の補正期間ではスイッチ１３をオフにし、補正終了時にスイッチ１３をオンにする。
【００３６】
これにより、外部クロック信号のカウンタ位相差を、外部基準クロックの１クロック以内に調整することができる。
【００３７】
以上のように上記第２の実施形態では、カウンタ１１１にて外部クロック信号から内部クロック信号に同期した矩形波信号を生成するとともに、カウンタ１１２−２にて内部クロック信号から外部クロック信号の異常を検出するために必要なウインドウ信号Ｗ１を生成し、カウンタ１１５にて内部クロック信号から電圧制御水晶発振器１２の異常を検出するために必要なウインドウ信号Ｗ２を生成し、異常判定制御部１１４−２にて矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かを判定し、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入っていない場合に、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入るようにカウンタ１１１を制御すると共に、スイッチ１３のオン／オフを制御するようにしている。
【００３８】
一方、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入っていて、ウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入っていない場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常と判定するようにしている。
【００３９】
従って、外部クロック信号の異常と電圧制御水晶発振器１２の異常とを区別して検出することができ、これにより電圧制御水晶発振器１２に異常が発生したまま長時間にわたって放置される不具合はなくなり、位相同期ループ回路を常に安定に運用することができる。また、別途モニタ用のアナログ回路を利用する場合に比べ、位相同期ループ回路の消費電力のさらなる低減と、回路構成の簡単小型化を図ることができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
図７は、この発明の第３の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図である。
すなわち、ＰＬＤ回路１１Ｃには、２つの外部クロック信号Ｓ１，Ｓ２が入力されることになる。
【００４１】
図８は、上記ＰＬＤ回路１１Ｃの具体的構成を示すブロック図である。なお、図８において、上記図４と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
カウンタ１１１の入力端子には入力切替器１１７が接続されている。入力切替器１１７は、２つの外部クロック信号Ｓ１，Ｓ２のうち１つをカウンタ１１１へ導出する。
カウンタ１１１，１１２−２の各出力は、位相比較部１１３に供給されるとともに、異常判定部１１８に供給される。また、カウンタ１１５の出力も、異常判定部１１８に供給される。
【００４３】
異常判定部１１８は、矩形波信号とウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２とを比較することで、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かを判定する。この判定結果は、スイッチ制御部１１９，切替制御部１２０及びモニタ部１２１に供給される。
【００４４】
スイッチ制御部１１９は、上記判定結果から矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入った回数がＴ秒間にＮ（Ｎは自然数）回以上になったか否かを判定し、Ｎ回以上になった場合のみスイッチ１３をオン状態に切替制御する。
【００４５】
切替制御部１２０は、上記判定結果から入らないと判定された場合に、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号のハイレベル期間内に入るようにカウンタ１１１を制御するとともに、スイッチ１３をオン制御した後、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号のハイレベル期間内に入らない場合に、例えば外部クロック信号Ｓ１をカウンタ１１１に入力している状態から外部クロック信号Ｓ２をカウンタ１１１に入力する状態へ入力切替器１１７を切替制御する。
【００４６】
モニタ部１２１は、異常情報を含む所定の監視情報を表示する。また、モニタ部１２１では、異常情報を含む所定の監視情報をプリンタにより帳表出力したり、音声等により外部に知らせるようにしてもよい。
【００４７】
次に、上記構成において、以下にその処理動作を説明する。
図９及び図１０は、異常判定部１１８、スイッチ制御部１１９及び切替制御部１２０の一連の処理動作を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、起動時にスイッチ制御部１１９のタイマ（図示せず）を起動し、外部クロック信号Ｓ１をカウンタ１１１に入力しているものとする。
【００４９】
スイッチ制御部１１９は、異常判定部１１８からの判定結果に基づいて、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内であるか否かを判定し（ステップＳＴ８ａ）、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入っている場合（Ｙｅｓ）、＋１をカウントしそのカウンタ値がＮ回であるか否かの判断を行い（ステップＳＴ８ｂ）、Ｎ回になるまでステップＳＴ８ａ及びステップＳＴ８ｂの処理を繰り返し実行する。
【００５０】
ここで、Ｎ回になった場合（Ｙｅｓ）、スイッチ制御部１１９はタイマがＴ秒になったか否かの判断を行い（ステップＳＴ８ｃ）、Ｔ秒以内である場合に（Ｎｏ）、スイッチ１３をオン状態に切替制御して異常検知マスクの解除を行う（ステップＳＴ８ｄ）。
【００５１】
なお、上記ステップＳＴ８ｃにおいて、Ｔ秒を超えてしまったならば（Ｙｅｓ）、スイッチ制御部１１９は異常検知マスクが解除済みであるか否かの判断を行い（ステップＳＴ８ｅ）、異常検知マスクが解除済みであるならば（Ｙｅｓ）、起動正常動作継続処理に移行し（ステップＳＴ８ｆ）、異常検知マスクが解除済みでない場合（Ｎｏ）、周知の起動異常切替処理に移行する（ステップＳＴ８ｇ）。
【００５２】
続いて、異常判定部１１８は、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かの判断を行い（ステップＳＴ９ａ）、入っている場合に（Ｙｅｓ）、図示しないＶＣＸＯ制御監視カウンタをリセットする（ステップＳＴ９ｂ）。
【００５３】
一方、ウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入っていない場合（Ｎｏ）、異常判定部１１８は、ＶＣＸＯ制御監視カウンタのカウンタ値を＋１にセットし（ステップＳＴ９ｄ）、そのカウンタ値がＭ（Ｍは自然数）になるか否かの判断を行い（ステップＳＴ９ｅ）、カウンタ値がＭになるまで、上記ステップＳＴ９ａ乃至ステップＳＴ９ｅの処理を繰り返し実行する。
【００５４】
そして、カウンタ値がＭになったならば（Ｙｅｓ）、異常判定部１１８は、異常情報をモニタ部１２１に供給して、モニタ部１２１にて異常メッセージを表示させる（ステップＳＴ９ｆ）。
【００５５】
また、上記ステップＳＴ９ｃにおいて、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入っていない場合（Ｎｏ）、異常判定部１１８は判定結果を切替制御部１２０に供給する。すると、切替制御部１２０は、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間に入るようにカウンタ１１１の補正を行い（ステップＳＴ９ｇ）、再度矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ９ｈ）。
【００５６】
ここで、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入っていない場合（Ｎｏ）、切替制御部１２０はカウンタ１１１に外部クロック信号Ｓ２を入力するように入力切替器１１７を切替制御し、カウンタ１１１の補正を行い（ステップＳＴ９ｉ）、以後ステップＳＴ９ａの処理に移行する。
【００５７】
また、上記ステップＳＴ９ｈにおいて、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入っている場合（Ｙｅｓ）、切替制御部１２０は上記ステップＳＴ９ａの処理に移行する。
【００５８】
以上のように上記第３の実施形態では、異常判定部１１８の判定結果に基づいて矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入らない回数を検出し、こ回数がＭ値になった場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常を判定するようにしている。
従って、電圧制御水晶発振器１２の異常を確実に検出することができる。また、電圧制御水晶発振器１２がその性能を維持する限界まで使用することができる。
【００５９】
また、上記第３の実施形態では、スイッチ制御部１１９において、Ｔ秒内に矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入った回数がＮ回以上、つまり外部クロック信号Ｓ１が正常であると確認されるまで、スイッチ１３をオフ状態に維持するようにしている。
【００６０】
従って、外部クロック信号Ｓ１と内部クロック信号との位相比較処理に先立ち、外部クロック信号Ｓ１が異常であるか否かを確認でき、これにより外部クロック信号Ｓ１の異常が回路全体に波及する恐れを未然に防ぐことができる。
【００６１】
また、上記第３の実施形態では、スイッチ制御部１１９によりスイッチ１３がオン状態に切替制御された後、外部クロック信号Ｓ１に異常が発生した場合に、切替制御部１２０にて外部クロック信号Ｓ２をカウンタ１１１に入力するように入力切替器１１７を切替制御しているので、外部クロック信号Ｓ１の異常に対応することができる。
【００６２】
（その他の実施形態）
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第２の実施形態において、スイッチ１３をオン状態にした状態で、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号のハイレベル期間に入らない回数がＮ回以上である場合に、スイッチ１３をオフ状態に設定するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記第３の実施形態では、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入った回数がＮ回以上である場合に、スイッチ１３をオン状態に設定して、しかる後に、外部クロック信号Ｓ１，Ｓ２の切り替えを行うようにしているが、起動時に矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入らない回数が複数回である場合に、外部クロック信号の異常と判断して、外部クロック信号の切り替えを行うようにしてもよい。
【００６４】
また、上記第２の実施形態では、異常判定部１１８、スイッチ制御部１１９及び切替制御部１２０をハードウェア構成として説明したが、異常判定部１１８、スイッチ制御部１１９及び切替制御部１２０を１つのマイクロコンピュータで実現するようにしてもよい。
【００６５】
さらに、上記各実施形態は放送機器に適用した場合であるが、これに限定されるものではなく、他のデジタル通信系の電子回路における位相同期の補正についても適用可能であることは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の第１の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図。
【図２】同第１の実施形態におけるＰＬＤ回路の各カウンタで生成される第１及び第２の矩形波信号のタイミング波形図。
【図３】この発明の第２の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図。
【図４】図３に示したＰＬＤ回路の具体的構成を示すブロック図。
【図５】以前に、電圧制御水晶発振器の制御電圧にマージンを持たせた場合の例を説明するために示す図。
【図６】同第２の実施形態において、ＰＬＤ回路の各カウンタで生成される矩形波信号及びウインドウ信号のタイミング波形図。
【図７】この発明の第３の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図。
【図８】図７に示したＰＬＤ回路の具体的構成を示すブロック図。
【図９】同第３の実施形態における位相同期ループ回路の制御手順及び制御内容を示すフローチャート。
【図１０】同じく第３の実施形態における位相同期ループ回路の制御手順及び制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６７】
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…ＰＬＤ回路、１２…電圧制御水晶発振器、１３…スイッチ、１４…フィルタ、１５…サンプルホールド回路、１１１，１１２，１１２−２…カウンタ、１１３…位相比較部、１１４…制御部、１１４−２…異常判定制御部、１１５…カウンタ、１１６，１２１…モニタ部、１１７…入力切替器、１１８…異常判定部、１１９…スイッチ制御部、１２０…切替制御部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばデジタル放送の放送局に用いられ、外部クロック信号と内部クロック信号とを位相同期させる位相同期ループ回路及びこの位相同期ループ回路で使用される制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地上波放送システムにおいて、デジタル放送が開始されている。このようなデジタル放送システムでは、例えば演奏所（スタジオ）及び送信所をマイクロ波により結ぶＳＴＬ（Studio to Transmitter Link）放送ネットワークの構築が一つの課題となっている。また、送信所及び中継局をマイクロ波により結ぶＴＴＬ（Transmitter to Transmitter Link）放送ネットワークの構築も一つの課題となっている。
【０００３】
ところで、上記送信所または中継局では、高安定な基準周波数を得て、この基準周波数をリファレンスとして電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）の制御入力にＰＬＬ（Phase Locked Loop）をかけることで、高精度の信号処理用周波数信号を生成するＰＬＬ回路を利用することが考えられている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−２７４６７８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記ＰＬＬ回路では、ＶＣＸＯの経年変化等による異常状態に陥ったとしても、このＶＣＸＯの異常をユーザ等は認識することができない。従って、ＰＬＬ回路はＶＣＸＯに異常が発生したまま長時間にわたって放置されることになり、これによりＰＬＬ回路の運用に支障を来すことがあった。これを解決するためには、ＶＣＸＯの制御電圧を監視するアナログ回路が必要であるが、ＰＬＬ回路の大型化及び高価格化を招いてしまうことになる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、電圧制御水晶発振器の経年変化による異常が発生しても、この異常を確実に検出できるようにした位相同期ループ回路及びこの位相同期ループ回路の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
（１）入力される外部クロック信号から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する基準クロック信号と発振器から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する内部クロック信号とを位相比較器にて位相比較し、この位相比較結果に基づいて当該発振器の発振周波数を制御して基準クロック信号と内部クロック信号とを位相同期させる位相同期ループ回路において、基準クロック信号を１／ｍ（ｍは自然数）に分周し第１の分周信号を生成して位相比較器に供給する第１の分周手段と、内部クロック信号を１／ｎ（ｎは自然数）に分周し第２の分周信号を生成して位相比較器に供給する第２の分周手段と、発振器に対し入力する制御信号を一時保持する保持手段と、第１及び第２の分周手段の出力を比較し、この比較結果に基づいて保持手段から制御信号を発振器に入力し、発振器の制御後に第１の分周信号と第２の分周信号との位相差が所定値以上の場合に、発振器の異常を決定する制御手段とを備えるようにしたものである。
【０００７】
（１）の構成によれば、外部クロック信号を１／ｍに分周して第１の分周信号を生成すると共に、内部クロック信号を１／ｎに分周して第１の分周信号とは異なる第２の分周信号を生成し、これら第１の分周信号と第２の分周信号との位相比較結果に対応する制御信号を発振器に供給する前に、当該制御信号を保持部に保持しておくようにし、再度位相比較結果から第１の分周信号と第２の分周信号との位相ずれが許容範囲に入っている場合のみ、保持部から制御信号を読み出して発振器に供給し、発振器の制御後に第１の分周信号と第２の分周信号との位相差が所定値以上の場合に、発振器の異常を決定するようにしている。
【０００８】
従って、簡単な手順により外部クロック信号の異常と発振器の異常とを区別して検出することができ、これにより発振器に異常が発生したまま長時間にわたって放置される不具合はなくなり、位相同期ループ回路を常に安定に運用することが可能となる。
【０００９】
（２）さらに、第２の分周信号から、第２信号レベルの期間が略２ｎクロック長以上及びｎ／２以下に相当する期間となる第１のウインドウ信号を生成して位相比較器に供給する第１のウインドウ生成手段と、第１のウインドウ信号に比して第２信号レベル期間が短い第２のウインドウ信号を生成する第２のウインドウ生成手段とを備え、制御手段は、第１の分周信号の第１信号レベルから第２信号レベルへの変化点または第２信号レベルから第１信号レベルへの変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入っているか否かを判定し、所定回数以上入らないと判定された場合に、第１の分周手段をリセットして変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入るように制御し、第１の分周信号の変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入りかつ第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入らないと判定された場合に、発振器の異常を決定することを特徴とする。
【００１０】
（２）の構成によれば、第２の分周信号から外部クロック信号の異常を検出するために必要な第１のウインドウ信号を生成し、さらに第２の分周信号から発振器の異常を検出するために必要な第２のウインドウ信号を生成し、これら第１及び第２のウインドウ信号をそれぞれ第１の分周信号と比較することで、第１の分周信号の変化点が第１及び第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入っているか否かが判定される。そして、第１及び第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入っていない場合に、第１の分周信号の変化点が第１及び第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入るように保持手段が制御され、第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入っていない場合に、発振器の異常と判定するようにしている。
【００１１】
従って、外部クロック信号の異常と発振器の異常とを区別して検出することができ、これにより発振器に異常が発生したまま長時間にわたって放置される不具合はなくなり、位相同期ループ回路を常に安定に運用することが可能となる。また、発振器モニタ用のアナログ回路を利用する場合に比べ、位相同期ループ回路の消費電力のさらなる低減と、回路構成の簡単小型化を図ることができる。
【００１２】
（３）基準クロック信号と当該基準クロック信号に対する予備用基準クロック信号とを選択的に第１の分周手段に入力する入力切替手段をさらに備え、制御手段は、第１の分周信号の変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入らないと判定された場合に、所定の条件に応じて、予備用基準クロック信号を第１の分周手段に入力するように入力切替手段を切替制御することを特徴とする。なお、所定の条件には、第１の分周信号の変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入った回数を用いる。
（３）の構成によれば、発振器に対する制御信号の供給停止が解除された後、基準クロック信号に異常が発生した場合に、予備用基準クロック信号に切り替えることで、基準クロック信号の異常に対応することができる。
【００１３】
（４）制御手段は、第１の分周信号の変化点が第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入り、第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間内に入らない回数を検出し、この検出結果に基づいて、発振器の異常を判定することを特徴とする。
（４）の構成によれば、一時的な動作異常以外の発振器の異常を高確率で検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上詳述したようにこの発明によれば、電圧制御水晶発振器の経年変化による異常が発生しても、この異常を確実に検出できるようにした位相同期ループ回路及びこの位相同期ループ回路の制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図である。この位相同期ループ回路は、例えばデジタル放送の番組情報信号を処理する放送機器等に使用されるものとする。
【００１６】
外部クロック信号は、ＰＬＤ回路１１Ａに入力され、電圧制御水晶発振器１２から出力される内部クロック信号と位相比較される。この位相比較結果に対応する制御信号は、ループフィルタ１４に供給される。そして、ループフィルタ１４にて電圧制御水晶発振器１２の制御電圧に変換されて、サンプルホールド回路１５に一時的に保持される。そしてサンプルホールド回路１５から読み出された制御電圧は、電圧制御水晶発振器１２に供給される。
【００１７】
また、ＰＬＤ回路１１Ａは、カウンタ１１１，１１２と、位相比較部１１３と、制御部１１４と、入力切替器１１７とを備えている。
【００１８】
すなわち、外部クロック信号は、カウンタ１１１に入力されて１／ｍ（ｍは自然数）カウントされることで、信号レベルがハイレベルとローレベルの第１の矩形波信号に生成される。また、内部クロック信号は、カウンタ１１２に入力されて１／ｎ（ｎは自然数）カウントされることで、上記第１の矩形波信号とは異なる第２の矩形波信号に生成される。これら第１及び第２の矩形波信号は、位相比較部１１３及び制御部１１４に供給される。
【００１９】
制御部１１４は、上記第１及び第２の矩形波信号を比較して、図２に示す如く第１の矩形波信号（１／ｍカウンタの値）の１／ｍから（１／ｍ）＋１になる変化点が、第２の矩形波信号（１／ｎカウンタの値）の１／ｎと（１／ｎ）＋１との間であることを確認することで、１つのクロックがロックしているか否かを判定する。ここで、上記変化点が第２の矩形波信号の１／ｎと（１／ｎ）＋１との間に入っていれば、サンプルホールド回路１５に保持されている制御電圧を読み出して電圧制御水晶発振器１２に入力し、入っていなければ入るまでサンプルホールド回路１５に保持されている制御電圧をそのまま保持した状態となるようにサンプルホールド回路１５を制御し、また、カウンタ１１１，１１２を制御する。
【００２０】
さらに、制御部１１４は、第１の矩形波信号（１／ｍカウンタの値）の１／ｍから（１／ｍ）＋１になる変化点が、第２の矩形波信号（１／ｎカウンタの値）の１／ｎと（１／ｎ）＋１との間より短い異常判定基準期間内であることを確認することで、電圧制御水晶発振器１２が正常であるか否かを判定する。ここで、上記変化点が第２の矩形波信号の異常判定基準期間内に入っていない場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常を決定する。
【００２１】
カウンタ１１１の入力端子には入力切替器１１７が接続されている。入力切替器１１７は、ｎ個の外部クロック信号Ｓ１〜Ｓｎのうち１つをカウンタ１１１へ導出する。なお、入力切替器１１７は、制御部１１４により切替制御される。
【００２２】
以上のように上記第１の実施形態では、外部クロック信号をカウンタ１１１にて１／ｍカウントして第１の矩形波信号に生成すると共に、内部クロック信号をカウンタ１１２にて１／ｎカウントして第２の矩形波信号に生成し、これら第１及び第２の矩形波信号との位相比較結果に対応する制御信号を電圧制御水晶発振器１２に供給する前に、当該制御信号をサンプルホールド回路１５に保持しておくようにしている。そして、制御部１１４にて第１の矩形波信号と第２の矩形波信号との位相ずれが許容範囲に入っている場合のみ、サンプルホールド回路１５から制御電圧を電圧制御水晶発振器１２に供給するようにし、上記位相ずれが許容範囲内であっても、異常判定基準期間内に入っていない場合には、電圧制御水晶発振器１２の異常と判定するようにしている。
【００２３】
従って、簡単な手順により外部クロック信号の異常と電圧制御水晶発振器１２の異常とを区別して検出することができ、これにより電圧制御水晶発振器１２に異常が発生したまま長時間にわたって放置される不具合はなくなり、位相同期ループ回路を常に安定に運用することが可能となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図３は、この発明の第２の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図である。
【００２５】
外部クロック信号は、ＰＬＤ回路１１Ｂに入力され、電圧制御水晶発振器１２から出力される内部クロック信号と位相比較される。この位相比較結果に対応する制御信号は、スイッチ１３を介してサンプルホールド回路１５に供給される。そして、サンプルホールド回路１５に保持された電圧制御水晶発振器１２の制御電圧は、電圧制御水晶発振器１２に供給される。また、スイッチ１３は、ＰＬＤ回路１１Ｂによりオン・オフ制御される。これにより、電圧制御水晶発振器１２に供給される制御電圧は、内部クロック信号から生成したウインドウで切り出した外部クロック信号のローレベルとハイレベルの積分により得られることになる。なお、積分処理は、チャージポンプにより行われることになる。
【００２６】
図４は、上記ＰＬＤ回路１１Ｂの具体的構成を示すブロック図である。
ＰＬＤ回路１１Ｂは、カウンタ１１１，１１２−２と、位相比較部１１３と、異常判定制御部１１４−２と、カウンタ１１５とを備えている。
【００２７】
すなわち、外部クロック信号は、カウンタ１１１に入力されてカウントされることで、信号レベルがハイレベルとローレベルの矩形波信号に生成される。また、内部クロック信号は、カウンタ１１２−２に入力されてカウントされることで、矩形波信号の立ち上がりの１クロック前後（カウンタ値０〜２）でハイレベルを示すウインドウ信号Ｗ１に生成される。これら矩形波信号及びウインドウ信号Ｗ１は、位相比較部１１３及び異常判定制御部１１４−２に供給される。また、ウインドウ信号Ｗ１は、カウンタ１１５に入力されてウインドウ信号Ｗ１に比してハイレベル期間（カウンタ値０．５〜１．５）が短いウインドウ信号Ｗ２に生成され、異常判定制御部１１４−２に供給される。
【００２８】
位相比較部１１３は、両入力信号の位相比較を行って位相差を検出し、この位相差を制御信号として出力する。異常判定制御部１１４−２は、矩形波信号とウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２とを比較することで、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かを判定する。そして、ウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間に入らないと判定された場合に、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入るようにカウンタ１１１を制御するとともに、スイッチ１３のオン・オフを制御する。
【００２９】
また、異常判定制御部１１４−２は、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入って、ウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間に入らない場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常と判断して、この異常情報をモニタ部１１６に供給する。すると、モニタ部１１６では、異常情報を含む所定の監視情報が表示される。また、モニタ部１１６では、異常情報を含む所定の監視情報をプリンタにより帳表出力したり、音声等により外部に知らせるようにしてもよい。
【００３０】
次に、上記構成における動作について説明する。
以前の位相同期ループ回路では、電圧制御水晶発振器１２の経年変化などによる異常動作を監視するために、その制御電圧をモニタする専用のアナログ回路が別途必要である。また、アナログ回路自体の経年変化による誤検知を防止するため、図５に示す如く、異常検知と判断するしきい値にマージンを設けており、このことは、電圧制御水晶発振器１２が性能を維持する限界に到達する以前に交換が必要である。
【００３１】
そこで、本実施形態では、１０ＭＨｚの外部クロック信号から図６（ｃ）に示す如く（５１２／６３）ＭＨｚの内部クロック信号を生成する。この場合、１０ＭＨｚを３１５分周、（５１２／６３）ＭＨｚを２５６分周とし、同一周期となるカウンタ１１１を用意する。そして、図６（ａ）に示すように、内部クロック信号のカウンタ値が０〜２の期間だけ開くウインドウ信号Ｗ１を生成するカウンタ１１２−２を用意する。
【００３２】
また、図６（ｃ）に示すように、カウンタ１１１により外部クロック信号のカウンタ値が１の時に立ち上がる矩形波信号を生成する。このウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間だけ、矩形波信号の立ち上がりの位相を比較することでＰＬＬを実現する。
【００３３】
さらに、カウンタ１１５により内部クロック信号のカウンタ値が０．５〜１．５（小数点は反転クロックで生成する）の期間だけ開くウインドウ信号Ｗ２を生成する。
【００３４】
電圧制御水晶発振器１２が経年変化等で制御不能になると、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間のほぼ中心であったものが、その中心から少しずつずれていくことになる。この中心からずれていくことを監視することで、電圧制御水晶発振器１２が制御不能になったことを検出する。具体的には、矩形波信号の立ち上がりが、ウインドウ信号Ｗ２の外かつウインドウ信号Ｗ１の内である場合が連続して発生した場合に、電圧制御水晶発振器１２が制御不能と判断する。
【００３５】
また、外部クロック信号に異常が発生すると、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に矩形波信号の立ち上がりが検出できなくなる。このとき、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間を基準として、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間の中心になるように外部クロック信号のカウンタ１１１を補正し、さらにカウンタ１１１の補正期間ではスイッチ１３をオフにし、補正終了時にスイッチ１３をオンにする。
【００３６】
これにより、外部クロック信号のカウンタ位相差を、外部基準クロックの１クロック以内に調整することができる。
【００３７】
以上のように上記第２の実施形態では、カウンタ１１１にて外部クロック信号から内部クロック信号に同期した矩形波信号を生成するとともに、カウンタ１１２−２にて内部クロック信号から外部クロック信号の異常を検出するために必要なウインドウ信号Ｗ１を生成し、カウンタ１１５にて内部クロック信号から電圧制御水晶発振器１２の異常を検出するために必要なウインドウ信号Ｗ２を生成し、異常判定制御部１１４−２にて矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かを判定し、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入っていない場合に、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入るようにカウンタ１１１を制御すると共に、スイッチ１３のオン／オフを制御するようにしている。
【００３８】
一方、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入っていて、ウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入っていない場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常と判定するようにしている。
【００３９】
従って、外部クロック信号の異常と電圧制御水晶発振器１２の異常とを区別して検出することができ、これにより電圧制御水晶発振器１２に異常が発生したまま長時間にわたって放置される不具合はなくなり、位相同期ループ回路を常に安定に運用することができる。また、別途モニタ用のアナログ回路を利用する場合に比べ、位相同期ループ回路の消費電力のさらなる低減と、回路構成の簡単小型化を図ることができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
図７は、この発明の第３の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図である。
すなわち、ＰＬＤ回路１１Ｃには、２つの外部クロック信号Ｓ１，Ｓ２が入力されることになる。
【００４１】
図８は、上記ＰＬＤ回路１１Ｃの具体的構成を示すブロック図である。なお、図８において、上記図４と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
カウンタ１１１の入力端子には入力切替器１１７が接続されている。入力切替器１１７は、２つの外部クロック信号Ｓ１，Ｓ２のうち１つをカウンタ１１１へ導出する。
カウンタ１１１，１１２−２の各出力は、位相比較部１１３に供給されるとともに、異常判定部１１８に供給される。また、カウンタ１１５の出力も、異常判定部１１８に供給される。
【００４３】
異常判定部１１８は、矩形波信号とウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２とを比較することで、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かを判定する。この判定結果は、スイッチ制御部１１９，切替制御部１２０及びモニタ部１２１に供給される。
【００４４】
スイッチ制御部１１９は、上記判定結果から矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入った回数がＴ秒間にＮ（Ｎは自然数）回以上になったか否かを判定し、Ｎ回以上になった場合のみスイッチ１３をオン状態に切替制御する。
【００４５】
切替制御部１２０は、上記判定結果から入らないと判定された場合に、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号のハイレベル期間内に入るようにカウンタ１１１を制御するとともに、スイッチ１３をオン制御した後、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号のハイレベル期間内に入らない場合に、例えば外部クロック信号Ｓ１をカウンタ１１１に入力している状態から外部クロック信号Ｓ２をカウンタ１１１に入力する状態へ入力切替器１１７を切替制御する。
【００４６】
モニタ部１２１は、異常情報を含む所定の監視情報を表示する。また、モニタ部１２１では、異常情報を含む所定の監視情報をプリンタにより帳表出力したり、音声等により外部に知らせるようにしてもよい。
【００４７】
次に、上記構成において、以下にその処理動作を説明する。
図９及び図１０は、異常判定部１１８、スイッチ制御部１１９及び切替制御部１２０の一連の処理動作を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、起動時にスイッチ制御部１１９のタイマ（図示せず）を起動し、外部クロック信号Ｓ１をカウンタ１１１に入力しているものとする。
【００４９】
スイッチ制御部１１９は、異常判定部１１８からの判定結果に基づいて、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内であるか否かを判定し（ステップＳＴ８ａ）、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入っている場合（Ｙｅｓ）、＋１をカウントしそのカウンタ値がＮ回であるか否かの判断を行い（ステップＳＴ８ｂ）、Ｎ回になるまでステップＳＴ８ａ及びステップＳＴ８ｂの処理を繰り返し実行する。
【００５０】
ここで、Ｎ回になった場合（Ｙｅｓ）、スイッチ制御部１１９はタイマがＴ秒になったか否かの判断を行い（ステップＳＴ８ｃ）、Ｔ秒以内である場合に（Ｎｏ）、スイッチ１３をオン状態に切替制御して異常検知マスクの解除を行う（ステップＳＴ８ｄ）。
【００５１】
なお、上記ステップＳＴ８ｃにおいて、Ｔ秒を超えてしまったならば（Ｙｅｓ）、スイッチ制御部１１９は異常検知マスクが解除済みであるか否かの判断を行い（ステップＳＴ８ｅ）、異常検知マスクが解除済みであるならば（Ｙｅｓ）、起動正常動作継続処理に移行し（ステップＳＴ８ｆ）、異常検知マスクが解除済みでない場合（Ｎｏ）、周知の起動異常切替処理に移行する（ステップＳＴ８ｇ）。
【００５２】
続いて、異常判定部１１８は、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入っているか否かの判断を行い（ステップＳＴ９ａ）、入っている場合に（Ｙｅｓ）、図示しないＶＣＸＯ制御監視カウンタをリセットする（ステップＳＴ９ｂ）。
【００５３】
一方、ウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入っていない場合（Ｎｏ）、異常判定部１１８は、ＶＣＸＯ制御監視カウンタのカウンタ値を＋１にセットし（ステップＳＴ９ｄ）、そのカウンタ値がＭ（Ｍは自然数）になるか否かの判断を行い（ステップＳＴ９ｅ）、カウンタ値がＭになるまで、上記ステップＳＴ９ａ乃至ステップＳＴ９ｅの処理を繰り返し実行する。
【００５４】
そして、カウンタ値がＭになったならば（Ｙｅｓ）、異常判定部１１８は、異常情報をモニタ部１２１に供給して、モニタ部１２１にて異常メッセージを表示させる（ステップＳＴ９ｆ）。
【００５５】
また、上記ステップＳＴ９ｃにおいて、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入っていない場合（Ｎｏ）、異常判定部１１８は判定結果を切替制御部１２０に供給する。すると、切替制御部１２０は、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１，Ｗ２のハイレベル期間に入るようにカウンタ１１１の補正を行い（ステップＳＴ９ｇ）、再度矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ９ｈ）。
【００５６】
ここで、ウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入っていない場合（Ｎｏ）、切替制御部１２０はカウンタ１１１に外部クロック信号Ｓ２を入力するように入力切替器１１７を切替制御し、カウンタ１１１の補正を行い（ステップＳＴ９ｉ）、以後ステップＳＴ９ａの処理に移行する。
【００５７】
また、上記ステップＳＴ９ｈにおいて、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入っている場合（Ｙｅｓ）、切替制御部１２０は上記ステップＳＴ９ａの処理に移行する。
【００５８】
以上のように上記第３の実施形態では、異常判定部１１８の判定結果に基づいて矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ２のハイレベル期間内に入らない回数を検出し、こ回数がＭ値になった場合に、電圧制御水晶発振器１２の異常を判定するようにしている。
従って、電圧制御水晶発振器１２の異常を確実に検出することができる。また、電圧制御水晶発振器１２がその性能を維持する限界まで使用することができる。
【００５９】
また、上記第３の実施形態では、スイッチ制御部１１９において、Ｔ秒内に矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間内に入った回数がＮ回以上、つまり外部クロック信号Ｓ１が正常であると確認されるまで、スイッチ１３をオフ状態に維持するようにしている。
【００６０】
従って、外部クロック信号Ｓ１と内部クロック信号との位相比較処理に先立ち、外部クロック信号Ｓ１が異常であるか否かを確認でき、これにより外部クロック信号Ｓ１の異常が回路全体に波及する恐れを未然に防ぐことができる。
【００６１】
また、上記第３の実施形態では、スイッチ制御部１１９によりスイッチ１３がオン状態に切替制御された後、外部クロック信号Ｓ１に異常が発生した場合に、切替制御部１２０にて外部クロック信号Ｓ２をカウンタ１１１に入力するように入力切替器１１７を切替制御しているので、外部クロック信号Ｓ１の異常に対応することができる。
【００６２】
（その他の実施形態）
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第２の実施形態において、スイッチ１３をオン状態にした状態で、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号のハイレベル期間に入らない回数がＮ回以上である場合に、スイッチ１３をオフ状態に設定するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記第３の実施形態では、矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入った回数がＮ回以上である場合に、スイッチ１３をオン状態に設定して、しかる後に、外部クロック信号Ｓ１，Ｓ２の切り替えを行うようにしているが、起動時に矩形波信号の立ち上がりがウインドウ信号Ｗ１のハイレベル期間に入らない回数が複数回である場合に、外部クロック信号の異常と判断して、外部クロック信号の切り替えを行うようにしてもよい。
【００６４】
また、上記第２の実施形態では、異常判定部１１８、スイッチ制御部１１９及び切替制御部１２０をハードウェア構成として説明したが、異常判定部１１８、スイッチ制御部１１９及び切替制御部１２０を１つのマイクロコンピュータで実現するようにしてもよい。
【００６５】
さらに、上記各実施形態は放送機器に適用した場合であるが、これに限定されるものではなく、他のデジタル通信系の電子回路における位相同期の補正についても適用可能であることは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の第１の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図。
【図２】同第１の実施形態におけるＰＬＤ回路の各カウンタで生成される第１及び第２の矩形波信号のタイミング波形図。
【図３】この発明の第２の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図。
【図４】図３に示したＰＬＤ回路の具体的構成を示すブロック図。
【図５】以前に、電圧制御水晶発振器の制御電圧にマージンを持たせた場合の例を説明するために示す図。
【図６】同第２の実施形態において、ＰＬＤ回路の各カウンタで生成される矩形波信号及びウインドウ信号のタイミング波形図。
【図７】この発明の第３の実施形態としての位相同期ループ回路の構成を示すブロック図。
【図８】図７に示したＰＬＤ回路の具体的構成を示すブロック図。
【図９】同第３の実施形態における位相同期ループ回路の制御手順及び制御内容を示すフローチャート。
【図１０】同じく第３の実施形態における位相同期ループ回路の制御手順及び制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６７】
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…ＰＬＤ回路、１２…電圧制御水晶発振器、１３…スイッチ、１４…フィルタ、１５…サンプルホールド回路、１１１，１１２，１１２−２…カウンタ、１１３…位相比較部、１１４…制御部、１１４−２…異常判定制御部、１１５…カウンタ、１１６，１２１…モニタ部、１１７…入力切替器、１１８…異常判定部、１１９…スイッチ制御部、１２０…切替制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される外部クロック信号から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する基準クロック信号と発振器から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する内部クロック信号とを位相比較器にて位相比較し、この位相比較結果に基づいて当該発振器の発振周波数を制御して前記基準クロック信号と前記内部クロック信号とを位相同期させる位相同期ループ回路において、
前記基準クロック信号を１／ｍ（ｍは自然数）に分周し第１の分周信号を生成して前記位相比較器に供給する第１の分周手段と、
前記内部クロック信号を１／ｎ（ｎは自然数）に分周し第２の分周信号を生成して前記位相比較器に供給する第２の分周手段と、
前記発振器に対し入力する制御信号を一時保持する保持手段と、
前記第１及び第２の分周手段の出力を比較し、この比較結果に基づいて前記保持手段から制御信号を前記発振器に入力し、前記発振器の制御後に前記第１の分周信号と前記第２の分周信号との位相差が所定値以上の場合に、前記発振器の異常を決定する制御手段とを具備したことを特徴とする位相同期ループ回路。
【請求項２】
さらに、前記第２の分周信号から、前記第２信号レベルの期間が略２ｎクロック長以上及びｎ／２以下のいずれか１つに相当する期間となる第１のウインドウ信号を生成して前記位相比較器に供給する第１のウインドウ生成手段と、前記第１のウインドウ信号に比して第２信号レベル期間が短い第２のウインドウ信号を生成する第２のウインドウ生成手段とを備え、
前記制御手段は、前記第１の分周信号の第１信号レベルから第２信号レベルへの変化点または第２信号レベルから第１信号レベルへの変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入っているか否かを判定し、所定回数以上入らないと判定された場合に、前記第１の分周手段をリセットして変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入るように制御し、前記第１の分周信号の変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入りかつ前記第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入らないと判定された場合に、前記発振器の異常を決定することを特徴とする請求項１記載の位相同期ループ回路。
【請求項３】
前記基準クロック信号と当該基準クロック信号に対する予備用基準クロック信号とを選択的に前記第１の分周手段に入力する入力切替手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の分周信号の変化点が前記第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入らないと判定された場合に、所定の条件に応じて、前記予備用基準クロック信号を前記第１の分周手段に入力するように前記入力切替手段を切替制御することを特徴とする請求項１記載の位相同期ループ回路。
【請求項４】
前記制御手段は、所定の条件の判断に、前記第１の分周信号の変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に連続して入らなかった回数を用いることを特徴とする請求項３記載の位相同期ループ回路。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の分周信号の変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入り、前記第２のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入らない回数を検出し、この検出結果に基づいて、前記発振器の異常を判定することを特徴とする請求項１記載の位相同期ループ回路。
【請求項６】
デジタル放送の番組情報信号を処理するデジタル放送番組処理装置に用いられ、このデジタル放送番組処理装置の処理に供されることを特徴とする請求項１記載の位相同期ループ回路。
【請求項７】
入力される外部クロック信号から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する基準クロック信号と発振器から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する内部クロック信号とを位相比較器にて位相比較し、この位相比較結果に基づいて当該発振器の発振周波数を制御して前記基準クロック信号と前記内部クロック信号とを位相同期させる位相同期ループ回路で使用される制御方法において、
前記基準クロック信号を１／ｍ（ｍは自然数）に分周し第１の分周信号を生成して前記位相比較器に供給し、
前記内部クロック信号を１／ｎ（ｎは自然数）に分周し第２の分周信号を生成して前記位相比較器に供給し、
前記発振器に対し入力する制御信号を保持部に一時保持し、
前記第１及び第２の分周信号を比較し、この比較結果に基づいて前記保持部から制御信号を前記発振器に入力し、前記発振器の制御後に前記第１の分周信号と前記第２の分周信号との位相差が所定値以上の場合に、前記発振器の異常を決定することを特徴とする位相同期ループ回路の制御方法。
【請求項１】
入力される外部クロック信号から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する基準クロック信号と発振器から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する内部クロック信号とを位相比較器にて位相比較し、この位相比較結果に基づいて当該発振器の発振周波数を制御して前記基準クロック信号と前記内部クロック信号とを位相同期させる位相同期ループ回路において、
前記基準クロック信号を１／ｍ（ｍは自然数）に分周し第１の分周信号を生成して前記位相比較器に供給する第１の分周手段と、
前記内部クロック信号を１／ｎ（ｎは自然数）に分周し第２の分周信号を生成して前記位相比較器に供給する第２の分周手段と、
前記発振器に対し入力する制御信号を一時保持する保持手段と、
前記第１及び第２の分周手段の出力を比較し、この比較結果に基づいて前記保持手段から制御信号を前記発振器に入力し、前記発振器の制御後に前記第１の分周信号と前記第２の分周信号との位相差が所定値以上の場合に、前記発振器の異常を決定する制御手段とを具備したことを特徴とする位相同期ループ回路。
【請求項２】
さらに、前記第２の分周信号から、前記第２信号レベルの期間が略２ｎクロック長以上及びｎ／２以下のいずれか１つに相当する期間となる第１のウインドウ信号を生成して前記位相比較器に供給する第１のウインドウ生成手段と、前記第１のウインドウ信号に比して第２信号レベル期間が短い第２のウインドウ信号を生成する第２のウインドウ生成手段とを備え、
前記制御手段は、前記第１の分周信号の第１信号レベルから第２信号レベルへの変化点または第２信号レベルから第１信号レベルへの変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入っているか否かを判定し、所定回数以上入らないと判定された場合に、前記第１の分周手段をリセットして変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入るように制御し、前記第１の分周信号の変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入りかつ前記第２のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入らないと判定された場合に、前記発振器の異常を決定することを特徴とする請求項１記載の位相同期ループ回路。
【請求項３】
前記基準クロック信号と当該基準クロック信号に対する予備用基準クロック信号とを選択的に前記第１の分周手段に入力する入力切替手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の分周信号の変化点が前記第１のウインドウ信号の第２信号レベル期間に入らないと判定された場合に、所定の条件に応じて、前記予備用基準クロック信号を前記第１の分周手段に入力するように前記入力切替手段を切替制御することを特徴とする請求項１記載の位相同期ループ回路。
【請求項４】
前記制御手段は、所定の条件の判断に、前記第１の分周信号の変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に連続して入らなかった回数を用いることを特徴とする請求項３記載の位相同期ループ回路。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の分周信号の変化点が前記第１のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入り、前記第２のウインドウ信号の前記第２信号レベル期間内に入らない回数を検出し、この検出結果に基づいて、前記発振器の異常を判定することを特徴とする請求項１記載の位相同期ループ回路。
【請求項６】
デジタル放送の番組情報信号を処理するデジタル放送番組処理装置に用いられ、このデジタル放送番組処理装置の処理に供されることを特徴とする請求項１記載の位相同期ループ回路。
【請求項７】
入力される外部クロック信号から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する基準クロック信号と発振器から生成され第１信号レベル及び第２信号レベルを有する内部クロック信号とを位相比較器にて位相比較し、この位相比較結果に基づいて当該発振器の発振周波数を制御して前記基準クロック信号と前記内部クロック信号とを位相同期させる位相同期ループ回路で使用される制御方法において、
前記基準クロック信号を１／ｍ（ｍは自然数）に分周し第１の分周信号を生成して前記位相比較器に供給し、
前記内部クロック信号を１／ｎ（ｎは自然数）に分周し第２の分周信号を生成して前記位相比較器に供給し、
前記発振器に対し入力する制御信号を保持部に一時保持し、
前記第１及び第２の分周信号を比較し、この比較結果に基づいて前記保持部から制御信号を前記発振器に入力し、前記発振器の制御後に前記第１の分周信号と前記第２の分周信号との位相差が所定値以上の場合に、前記発振器の異常を決定することを特徴とする位相同期ループ回路の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２３５５７７（Ｐ２００７−２３５５７７Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５５０２０（Ｐ２００６−５５０２０）
【出願日】平成１８年３月１日（２００６．３．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１日（２００６．３．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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