本發(fā)明屬于時鐘電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高頻時鐘信號的生成裝置及生成方法，能夠產(chǎn)生頻率為50MHz-200MHz的高頻時鐘信號。

背景技術(shù)：

時鐘信號是時序邏輯的基礎(chǔ)，它用于決定邏輯單元的狀態(tài)何時更新。在各種芯片中時鐘信號通常用于同步電路扮演計數(shù)器的角色，在電路中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

隨著各種處理器和芯片運算速度的提高，電路對時鐘信號的要求也在提高。首先，時鐘頻率在很多芯片的應(yīng)用里要求越來越高，頻率從原來的幾兆提升到幾十兆甚至上百兆。另外，高速處理器以及復(fù)雜的程序算法對時鐘信號的頻率穩(wěn)定度的要求也在不斷提高，從早期的50PPM(百萬分之一)穩(wěn)定度到現(xiàn)在的1PPM穩(wěn)定，有些芯片要求0.1PPM或者更高的頻率穩(wěn)定度。

根據(jù)芯片對時鐘信號的要求，現(xiàn)有在多處理器或芯片設(shè)計方案一直接使用高精度高頻率的晶振產(chǎn)生時鐘信號用來驅(qū)動后端芯片，如圖1所示?，F(xiàn)有方案二采用分頻芯片或用FPGA把時鐘信號一分多然后驅(qū)動后端芯片，如圖2和圖3所示。

如果芯片對驅(qū)動的時鐘信號頻率穩(wěn)定度性能要求較低，可以直接使用低頻晶振驅(qū)動后端芯片。但如果芯片對時鐘信號頻率穩(wěn)定度要求比較高，如若直接使用高精度高頻率晶振成本會比較高；為了有效降低實現(xiàn)成本，通常利用FPGA或倍頻芯片把時鐘信號一分為多使用，但如果后端需要時鐘信號的處理器較多時，時鐘扇出芯片產(chǎn)生的多路時鐘有可能帶載能力不夠，所產(chǎn)生的時鐘能量不足，會對后端一些對時鐘信號要求高的芯片產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高頻時鐘信號的生成裝置及生成方法，能夠產(chǎn)生頻率為50MHz-200MHz的高頻時鐘信號，能夠避免直接選擇高頻率晶振來驅(qū)動后端電路帶來的成本增加；也有效提高了晶振驅(qū)動后端多個器件的驅(qū)動能力和穩(wěn)定度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

技術(shù)方案一：

一種高頻時鐘信號的生成裝置，所述裝置包括：電源、低頻晶體振蕩器、射極跟隨器、倍頻器、時鐘扇出單元；所述電源與所述射極跟隨器的集電極輸入端連接；

所述晶體振蕩器的輸出端與所述射極跟隨器的基極輸入端連接，所述射極跟隨器的射極輸出端與所述倍頻器的輸入端連接，所述倍頻器的輸出端與所述時鐘扇出單元的輸入端連接，所述時鐘扇出單元的各個扇出端作為高頻時鐘信號的輸出端與各個數(shù)據(jù)處理設(shè)備對應(yīng)連接。。

本發(fā)明技術(shù)方案一的特點和進(jìn)一步改進(jìn)為：

(1)所述低頻晶體振蕩器的晶振頻率低于50MHz。

(2)所述低頻晶體振蕩器用于產(chǎn)生低頻振蕩信號，所述低頻振蕩信號作為初始時鐘信號，并將所述初始時鐘信號發(fā)送至所述射極跟隨器；

所述射極跟隨器用于對所述初始時鐘信號進(jìn)行功率放大，并輸出功率放大后的時鐘信號至倍頻器；

所述倍頻器用于對所述功率放大后的時鐘信號的頻率放大N倍，得到具有N倍頻率的時鐘信號，并將所述具有N倍頻率的時鐘信號發(fā)送至?xí)r鐘扇出單元；N為正整數(shù)；

所述時鐘扇出單元用于將所述具有N倍頻率的時鐘信號分為多路時鐘信號輸出到各個扇出端，從而為連接在對應(yīng)扇出端的數(shù)據(jù)處理設(shè)備提供高頻時鐘信號。

技術(shù)方案二：

一種高頻時鐘信號的生成方法，所述方法應(yīng)用于技術(shù)方案一所述的高頻時鐘信號的生成裝置，所述方法包括：

獲取低頻振蕩信號，所述低頻振蕩信號作為初始時鐘信號，將所述初始時鐘信號進(jìn)行功率放大，得到功率放大后的時鐘信號；

將所述功率放大后的時鐘信號的頻率放大N倍，得到具有N倍頻率的時鐘信號；

將所述具有N倍頻率的時鐘信號分為多路時鐘信號輸出到各個數(shù)據(jù)處理設(shè)備。

本發(fā)明技術(shù)方案二的特點和進(jìn)一步的改進(jìn)為：

所述低頻振蕩信號的頻率低于50MHz。

本發(fā)明提出了一種降低時鐘電路成本和提升穩(wěn)定度的高頻時鐘信號的生成裝置。低頻晶振產(chǎn)生的時鐘CLK信號經(jīng)過射極跟隨器進(jìn)行電流和功率放大，先倍頻后分頻處理，然后提供給后端各個芯片。這樣采用單晶振驅(qū)動的方法，相比直接選用高精度晶振，利用運算放大器和倍頻器實現(xiàn)的成本優(yōu)勢明顯，有效降低了電路實現(xiàn)成本。此外，經(jīng)過射極跟隨器的時鐘信號帶載能力明顯得到增強，也使后端使用分頻芯片產(chǎn)生時鐘的處理器和電路工作更加穩(wěn)定。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的現(xiàn)有技術(shù)方案一的晶振產(chǎn)生時鐘直接驅(qū)動芯片示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的現(xiàn)有技術(shù)方案二的晶振產(chǎn)生時鐘直接驅(qū)動芯片示意圖一；

圖3為本發(fā)明實施例提供的現(xiàn)有技術(shù)方案二的晶振產(chǎn)生時鐘直接驅(qū)動芯片示意圖二；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種高頻時鐘信號的生成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種高頻時鐘信號的生成方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實施例提供一種高頻時鐘信號的生成裝置，如圖4所示，所述裝置包括：電源、低頻晶體振蕩器、射極跟隨器、倍頻器、時鐘扇出單元；所述電源與所述射極跟隨器的集電極輸入端連接；

所述晶體振蕩器的輸出端與所述射極跟隨器的基極輸入端連接，所述射極跟隨器的射極輸出端與所述倍頻器的輸入端連接，所述倍頻器的輸出端與所述時鐘扇出單元的輸入端連接，所述時鐘扇出單元的各個扇出端作為高頻時鐘信號的輸出端與各個數(shù)據(jù)處理設(shè)備對應(yīng)連接。

具體的，所述低頻晶體振蕩器的晶振頻率低于50MHz。

進(jìn)一步的，所述低頻晶體振蕩器用于產(chǎn)生低頻振蕩信號，所述低頻振蕩信號作為初始時鐘信號，并將所述初始時鐘信號發(fā)送至所述射極跟隨器；

所述射極跟隨器用于對所述初始時鐘信號進(jìn)行功率放大，并輸出功率放大后的時鐘信號至倍頻器；

需要補充的是，射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)接近于1，沒有電壓放大能力，但由于射極跟隨器的深度負(fù)反饋作用，它輸入電流很小，輸出電流卻得到放大，因此具有電流和功率的放大作用。此外，一般的射極跟隨器的輸出電阻在幾十到幾百歐左右，輸出電阻小帶負(fù)載能力就強，可以帶阻抗比較小的負(fù)載，還可以進(jìn)行阻抗匹配。加入射極跟隨器后使它的高輸入阻抗與前級晶振阻抗匹配，低輸出阻抗和后端芯片處理器低輸入阻抗匹配，起到緩沖作用，減小了前后級之間的影響。

所述倍頻器用于對所述功率放大后的時鐘信號的頻率放大N倍，得到具有N倍頻率的時鐘信號，并將所述具有N倍頻率的時鐘信號發(fā)送至?xí)r鐘扇出單元；N為正整數(shù)；

所述時鐘扇出單元用于將所述具有N倍頻率的時鐘信號分為多路時鐘信號輸出到各個扇出端，從而為連接在對應(yīng)扇出端的數(shù)據(jù)處理設(shè)備提供高頻時鐘信號。

本發(fā)明實施例提供一種高頻時鐘信號的生成方法，所述方法應(yīng)用于上述實施例所述的高頻時鐘信號的生成裝置，如圖5所示，所述方法包括：

獲取低頻振蕩信號，所述低頻振蕩信號作為初始時鐘信號，將所述初始時鐘信號進(jìn)行功率放大，得到功率放大后的時鐘信號；

將所述功率放大后的時鐘信號的頻率放大N倍，得到具有N倍頻率的時鐘信號；

將所述具有N倍頻率的時鐘信號分為多路時鐘信號輸出到各個數(shù)據(jù)處理設(shè)備。

所述低頻振蕩信號的頻率低于50MHz。

本發(fā)明利用射極跟隨器對低頻晶振產(chǎn)生的時鐘CLK信號進(jìn)行電流和功率放大，增強時鐘信號帶載能力和后端電路工作穩(wěn)定；利用單晶振驅(qū)動的方法，相比直接選用高精度晶振，具有明顯的成本優(yōu)勢；同時，相比時鐘直接倍頻分頻的電路，本發(fā)明提供的高頻時鐘生成裝置對時鐘信號對后端驅(qū)動能力和穩(wěn)定度上有一定提高。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。