專(zhuān)利名稱：一種時(shí)鐘信號(hào)同步的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，特別是一種時(shí)鐘信號(hào)同步的電路和方法。
背景技術(shù)：
要得到與數(shù)據(jù)同步的時(shí)鐘，傳統(tǒng)的方法是通過(guò)外掛低頻晶體振蕩器，產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，然后通過(guò)倍頻得到所需頻率的時(shí)鐘。但晶體振蕩器價(jià)格高，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，這必然增加了產(chǎn)品的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種時(shí)鐘信號(hào)同步的電路和方法，利用數(shù)據(jù)脈沖寬度恢復(fù)該數(shù)據(jù)的采樣時(shí)鐘，可以省去了晶體振蕩器，降低產(chǎn)品成本。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種時(shí)鐘信號(hào)同步的電路，其特征在于包括一個(gè)鑒頻/鑒相器(FPD)，電荷泵(CP)和電阻電容振蕩器(RC振蕩器)，所述鑒頻/鑒相器的輸入端接輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)，鑒頻/鑒相器的輸出端連接電荷泵的輸入端，電荷泵的輸出端連接電阻電容振蕩器的輸入端，電阻電容振蕩器的輸出端連接鑒頻/鑒相器的輸入端。
所述反饋的時(shí)鐘信號(hào)由RC振蕩器輸出。
一種時(shí)鐘信號(hào)同步的方法，其特征在于FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行頻率和相位的比較，當(dāng)頻率和相位相同時(shí)，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號(hào)使CP的輸出電壓保持一定的電壓值，當(dāng)頻率和相位不同時(shí)，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號(hào)作為CP的輸入控制信號(hào)改變CP的輸出電壓，通過(guò)改變后的CP輸出電壓使輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)在頻率和相位上相同，此時(shí)CP的輸出電壓保持恒定。
所述FPD產(chǎn)生的數(shù)字電平信號(hào)為"1"或"0"，分別對(duì)應(yīng)高電平和低電平。該數(shù)字電平信號(hào)為CP的控制信號(hào)，控制CP的輸出電壓的改變，而CP的輸出電壓作為RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷?。所述CP的輸出電壓用于提供RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷骸?br> 所述當(dāng)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)相同時(shí)，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷罕３趾愣?；?dāng)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)不同時(shí)，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷焊淖儯撦斎雲(yún)⒖茧妷旱母淖兛偸鞘馆斎氲拿}沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)在頻率和相位上逐漸趨于相同，此時(shí)RC振蕩器的輸出時(shí)鐘頻率等于輸入信號(hào)的時(shí)鐘采樣頻率。
RC振蕩器在所述的輸入?yún)⒖茧妷合庐a(chǎn)生固定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)作為輸出時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)也作為FPD輸入的反饋時(shí)鐘信號(hào)。
本發(fā)明是利用FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的RC振蕩器時(shí)鐘頻率和相位進(jìn)行比較，F(xiàn)PD的輸出作為CP的控制信號(hào)來(lái)調(diào)整CP的輸出，即RC振蕩器的參考電壓。RC振蕩器根據(jù)參考電壓的變化產(chǎn)生與參考電壓相應(yīng)的輸出時(shí)鐘信號(hào)。
當(dāng)FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較時(shí)，如果輸入的脈沖信號(hào)中高電平脈寬大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率，如果輸入的脈沖信號(hào)中高電平脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
或者，當(dāng)FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較時(shí)，如果輸入的脈沖信號(hào)中低電平脈寬大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率，如果輸入的脈沖信號(hào)中低電平脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
當(dāng)輸入信號(hào)脈寬大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào)通過(guò)CP改變RC振蕩器的參考電壓(變化的趨勢(shì)可根據(jù)電路的設(shè)計(jì)而定)。參考電壓的改變迫使RC震蕩周期逐漸向輸入信號(hào)脈寬靠近，最終使兩者相等，即達(dá)到RC震蕩頻率和輸入脈沖信號(hào)的采樣頻率相等。
同理，當(dāng)輸入信號(hào)脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào)通過(guò)CP改變RC振蕩器的參考電壓(變化的趨勢(shì)可根據(jù)電路的設(shè)計(jì)而定)。參考電壓的改變迫使RC震蕩周期逐漸向輸入信號(hào)脈寬靠近，最終使兩者相等。
當(dāng)輸入信號(hào)脈寬和反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期相同時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào)使CP的輸出電壓保持不變，即RC振蕩器的參考電壓不變，RC振蕩器輸出頻率保持不變，即達(dá)到RC震蕩周期和輸入脈沖信號(hào)的脈沖寬度相同。
5因?yàn)檩斎朊}沖信號(hào)的脈寬等于其采樣信號(hào)的采樣周期，所以當(dāng)RC振蕩器的輸出震蕩信號(hào)的周期等于輸入脈沖信號(hào)的脈沖寬度時(shí)，RC振蕩器輸出的時(shí)鐘頻率等于輸入脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率。
本發(fā)明的有益效果如下-
本發(fā)明是利用數(shù)據(jù)脈沖寬度恢復(fù)該數(shù)據(jù)的采樣時(shí)鐘，這樣的原理可以省去了晶體振蕩器，降低產(chǎn)品成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。


圖l為本發(fā)明的電路原理圖
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)'oio'和'ior時(shí)序圖
圖3為本發(fā)明實(shí)例的應(yīng)用示意圖
具體實(shí)施例方式
如圖1所示， 一種時(shí)鐘信號(hào)同步的電路，包括一個(gè)鑒頻/鑒相器(FPD)，電荷泵(CP)和電阻電容振蕩器(RC振蕩器)，所述鑒頻/鑒相器的輸入端接輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)，鑒頻/鑒相器的輸出端連接電荷泵的輸入端，電荷泵的輸出端連接電阻電容振蕩器的輸入端，電阻電容振蕩器的輸出端連接鑒頻/鑒相器的輸
入端o
所述反饋的時(shí)鐘信號(hào)由RC振蕩器輸出。
一種時(shí)鐘信號(hào)同步的方法，F(xiàn)PD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行頻率和相位的比較，當(dāng)頻率和相位相同時(shí)，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號(hào)使CP的輸出電壓保持一定的電壓值，當(dāng)頻率和相位不同時(shí)，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號(hào)作為CP的輸入控制信號(hào)改變CP的輸出電壓，通過(guò)改變后的CP輸出電壓使輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)在頻率和相位上相同，此時(shí)CP的輸出電壓保持恒定。
所述FPD產(chǎn)生的數(shù)字電平信號(hào)為"r'或"O"，分別對(duì)應(yīng)高電平和低電平。該數(shù)字電平信號(hào)為CP的控制信號(hào)，控制CP的輸出電壓的改變，而CP的輸出電壓作為RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷骸?br> 所述CP的輸出電壓用于提供RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷骸?br> 所述當(dāng)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)相同時(shí)，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷罕３趾愣?；?dāng)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)不同時(shí)，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷焊淖儯撦斎雲(yún)⒖茧妷旱母淖兛偸鞘馆斎氲拿}沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)在頻率和相位 上逐漸趨于相同，此時(shí)RC振蕩器的輸出時(shí)鐘頻率等于輸入信號(hào)的時(shí)鐘采樣頻率。
RC振蕩器在所述的輸入?yún)⒖茧妷合庐a(chǎn)生固定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)作為 輸出時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)也作為FPD輸入的反饋時(shí)鐘信號(hào)。
本發(fā)明是利用FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的RC振蕩器時(shí)鐘頻率進(jìn)行比較， FPD的輸出作為CP的控制信號(hào)來(lái)調(diào)整CP的輸出，即RC振蕩器的參考電壓。RC 振蕩器根據(jù)參考電壓的變化產(chǎn)生與參考電壓相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)。
當(dāng)FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較時(shí)，如果輸入的脈沖信號(hào) 中高電平脈寬大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率小于反 饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率，如果輸入的脈沖信號(hào)中高電平脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期， 則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
或者，當(dāng)FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較時(shí)，如果輸入的脈 沖信號(hào)中低電平脈寬大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率 小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率，如果輸入的脈沖信號(hào)中低電平脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的 周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
如圖2所示，當(dāng)FPD檢測(cè)到輸入脈沖信號(hào)出現(xiàn)"OIO"或者"IOI"時(shí)序時(shí)，F(xiàn)PD對(duì) 輸入脈沖信號(hào)和反饋回的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)輸入信號(hào)的"010"時(shí)序中高電平脈寬 大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期時(shí)，說(shuō)明輸入信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻 率，相反，當(dāng)輸入信號(hào)"101"時(shí)序高電平脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期時(shí)，輸入信號(hào) 的采樣時(shí)鐘頻率就大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率。如果輸入信號(hào)"010"時(shí)序高電平脈寬和 反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期相等說(shuō)明輸入信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率等于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
同理，當(dāng)輸入信號(hào)出現(xiàn)"ior時(shí)序的對(duì)比方法相同，此時(shí)只是取"ior時(shí)序的低電平脈 寬與反饋時(shí)鐘信號(hào)周期作比較。
如果信號(hào)中長(zhǎng)期保持恒定高電平或者恒定低電平，則認(rèn)為FPD對(duì)輸入脈沖信號(hào) 和反饋的時(shí)鐘信號(hào)不作比較，F(xiàn)PD失效。此時(shí)CP的輸出電壓恒定，給RC振蕩器提 供恒定參考電壓，RC振蕩器輸出恒定。注意，本發(fā)明在該情況下是沒(méi)有達(dá)到時(shí)種信 號(hào)同步的效果，所以輸入信號(hào)應(yīng)該避免長(zhǎng)期保持恒定高電平或者恒定低電平，這一 點(diǎn)在通信協(xié)議上有一定要求。當(dāng)輸入信號(hào)脈寬(即輸入脈沖信號(hào)出現(xiàn)"oio"或"ior時(shí)高電平或低電平的脈寬)
大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào)通過(guò)CP輸出電壓改變RC振 蕩器的參考電壓(變化的趨勢(shì)可根據(jù)電路的設(shè)計(jì)而定)。參考電壓的改變迫使RC 震蕩周期逐漸向輸入信號(hào)脈寬靠近，最終使兩者相等，即達(dá)到RC震蕩頻率和輸入 脈沖信號(hào)的采樣頻率相等。
同理，當(dāng)輸入信號(hào)脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào) 通過(guò)CP輸出電壓改變RC振蕩器的參考電壓(變化的趨勢(shì)可根據(jù)電路的設(shè)計(jì)而 定)。參考電壓的改變迫使RC震蕩周期逐漸向輸入信號(hào)脈寬靠近，最終使兩者相 等。
當(dāng)輸入信號(hào)脈寬和反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期相同時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào)阻止 CP輸出電壓的改變，即RC振蕩器的參考電壓不變，RC振蕩器輸出頻率保持不 變，即達(dá)到RC震蕩周期和輸入脈沖信號(hào)的脈沖寬度相同。
因?yàn)檩斎朊}沖信號(hào)的脈寬等于其采樣信號(hào)的采樣周期，所以當(dāng)RC振蕩器的輸 出震蕩信號(hào)的周期等于輸入脈沖信號(hào)的脈沖寬度時(shí)，RC振蕩器輸出的時(shí)鐘頻率等于 輸入脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率。
如圖3所示，本發(fā)明發(fā)具體應(yīng)用，其工作原理為當(dāng)兩低速/全速USB (通用串 行總線)收發(fā)器交換數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)據(jù)的采樣時(shí)鐘，達(dá) 到兩收發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)同步傳輸。
圖3中為雙向傳輸，但為了說(shuō)明方便僅給出了從設(shè)備1到設(shè)備2單向傳輸原理 圖。設(shè)備l中收發(fā)器的輸出數(shù)據(jù)D+作為本發(fā)明的輸入信號(hào)，通過(guò)本發(fā)明，輸入信號(hào) 的采樣時(shí)鐘被提取，提取的時(shí)鐘作為設(shè)備2收發(fā)器的輸入時(shí)鐘。
權(quán)利要求
1、一種時(shí)鐘信號(hào)同步的電路，其特征在于包括一個(gè)鑒頻/鑒相器FPD，電荷泵CP和RC振蕩器，所述鑒頻/鑒相器的輸入端接輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)，鑒頻/鑒相器的輸出端連接電荷泵的輸入端，電荷泵的輸出端連接電阻電容振蕩器的輸入端，電阻電容振蕩器的輸出端連接鑒頻/鑒相器的輸入端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種時(shí)鐘信號(hào)同步的電路，其特征在于所述反饋的時(shí)鐘信號(hào)由RC振蕩器輸出。
3、 一種時(shí)鐘信號(hào)同步的方法，其特征在于FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行頻率和相位的比較，當(dāng)頻率和相位相同時(shí)，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號(hào)使CP的輸出電壓保持一定的電壓值，當(dāng)頻率和相位不同時(shí)，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號(hào)作為CP的輸入控制信號(hào)改變CP的輸出電壓，通過(guò)改變后的CP輸出電壓使輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)在頻率和相位上相同，此時(shí)CP的輸出電壓保持恒定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種時(shí)鐘信號(hào)同步的方法，其特征在于FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)比較后送出數(shù)字電平信號(hào)為'T'或"O"，分別對(duì)應(yīng)高電平和低電平。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種時(shí)鐘信號(hào)同步的方法，其特征在于當(dāng)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)相同時(shí)，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷罕３趾愣ǎ划?dāng)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)不同時(shí)，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷焊淖?，該輸入?yún)⒖茧妷旱母淖兛偸鞘馆斎氲拿}沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)在頻率和相位上逐漸趨于相同，此時(shí)RC振蕩器的輸出時(shí)鐘頻率等于輸入信號(hào)的時(shí)鐘采樣頻率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種時(shí)鐘信號(hào)同步的方法，其特征在于所述RC振蕩器在輸入?yún)⒖茧妷合庐a(chǎn)生固定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)作為輸出時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)也作為FPD輸入的反饋時(shí)鐘信號(hào)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種時(shí)鐘信號(hào)同步的方法，其特征在于當(dāng)FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較時(shí)，如果輸入的脈沖信號(hào)中高電平脈寬大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率，如果輸入的脈沖信號(hào)中高電平脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率；或者，當(dāng)FPD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較時(shí)，如果輸入的脈沖信號(hào)中低電平脈寬大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率，如果輸入的脈沖信號(hào)中低電平脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期，則輸入的脈沖信號(hào)的采樣時(shí)鐘頻率大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
8、根據(jù)權(quán)利要求3所述一種時(shí)鐘信號(hào)同步的方法，其特征在于當(dāng)輸入信號(hào)脈寬大于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào)通過(guò)CP對(duì)電容的充放電改變RC振蕩器的參考電壓；當(dāng)輸入信號(hào)脈寬小于反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào)通過(guò)CP對(duì)電容的充放電改變RC振蕩器的參考電壓；當(dāng)輸入信號(hào)脈寬和反饋時(shí)鐘信號(hào)的周期相同時(shí)，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號(hào)阻止CP對(duì)電容充放電以保持電容電壓不變，即RC振蕩器的參考電壓不變，RC振蕩器輸出頻率保持不變，RC振蕩周期和輸入脈沖信號(hào)的脈沖寬度相同。全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的通過(guò)鑒頻/鑒相器、電荷泵和電阻電容振蕩器依次連接，所述鑒頻/鑒相器的輸入端接輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)，F(xiàn)PD對(duì)輸入的脈沖信號(hào)和反饋的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行頻率和相位的比較，當(dāng)頻率和相位相同時(shí)，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號(hào)使與FPD連接的CP的輸出電壓保持一定的電壓值，當(dāng)頻率和相位不同時(shí)，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號(hào)控制CP的輸出電壓的改變；本發(fā)明是利用數(shù)據(jù)脈沖寬度恢復(fù)該數(shù)據(jù)的采樣時(shí)鐘，這樣的原理可以省去了晶體振蕩器，降低產(chǎn)品成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H03L7/06GK101499799SQ20081014800
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者吳召雷, 郭向陽(yáng) 申請(qǐng)人:四川登巔微電子有限公司