專利名稱：使時鐘信號對稱化的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使時鐘信號對稱化的方法和裝置。
微處理器等各種元器件對所使用的時鐘信號占空比的對稱性有嚴格的質(zhì)量要求，特別是在工作接近于元器件所規(guī)定的頻率上限時。
可以通過采用包含一反饋環(huán)的調(diào)節(jié)器來自動實現(xiàn)時鐘信號的對稱化。在一已知的裝置(例如美國專利US-4,959,557)中，將時鐘信號通過一低通濾波器交流耦合到一個緩沖電路上，從該電路的輸出端可獲得一對稱的時鐘信號。通過該緩沖電路的輸出信號饋送到一積分器中來調(diào)節(jié)占空比，從該積分器中可獲得正比于信號占空比的直流電壓。在一放大器中對該電壓和希望的占空比設(shè)定值電壓進行比較，以根據(jù)所測量的電壓與設(shè)定值電壓產(chǎn)生一控制電壓。將該控制電壓作為一偏置電壓施加到緩沖電路的一輸入端上，而在該輸入端上已施加了待被對稱化的時鐘信號。由所述偏置電壓來控制緩沖電路在輸入的時鐘信號中檢測到的觸發(fā)電平。
由于輸入時鐘信號的前沿與后沿已由低通濾波器平滑化，所以緩沖電路輸出信號的占空比隨偏置電壓變化而變化?？刂破鲝妮斎霑r鐘信號中尋求這樣一種觸發(fā)電平高于和低于該電平的時鐘信號狀態(tài)維持相等的時間。
商業(yè)上可獲得的傳統(tǒng)的晶體振蕩器的占空比通?？蛇_到大約40/60。如果想獲得較佳的占空比，則振蕩器的價格就要高出許多。如果由從工來調(diào)節(jié)占空比，則制造該裝置的生產(chǎn)測試成本就會增加。
基于反饋控制環(huán)的現(xiàn)有的這種裝置的缺點在于-它限制了輸入信號的占空比，以借此從輸入信號中找到這樣的觸發(fā)電平高于和低于該電平的信號周期相等。如果輸入信號的占空比非常不好，就無法找到這種觸發(fā)電平。
-調(diào)節(jié)的準確性與輸入信號的占空比相關(guān)。
-就輸入時鐘信號的各沿相位來說，由該裝置產(chǎn)生的時鐘信號的兩個沿都處于隨機相位，即不可能將該裝置用在必須保持輸入時鐘信號兩沿之一的相位的非集中式應(yīng)用中。
本發(fā)明的目的旨在提供一種能使時鐘信號對稱化的方法和裝置，它沒有以上限制和缺點。為此，本發(fā)明方法的特征在于使用欲被對稱化的時鐘信號的每一脈沖的前沿或后沿來形成相應(yīng)的對稱化時鐘信號的脈沖第一沿；檢測對稱化時鐘信號的占空比；并且，基于該所測得的占空比，借助于控制環(huán)來調(diào)節(jié)用于確定對稱化時鐘信號脈沖第二沿位置的時間常數(shù)電路，以使對稱化時鐘信號脈沖的第二沿落在對稱化時鐘信號的所希望位置上。
根據(jù)本發(fā)明的這種方法，甚至可以對稱化一具有不良占空比的時鐘信號，以使其能夠適用于具有嚴格定時要求的應(yīng)用中。本發(fā)明的裝置實現(xiàn)起來非常簡單。通過直接從欲被對稱化的時鐘信號中形成對稱化時鐘信號的第一沿，并借助于可獨立調(diào)節(jié)的時間常數(shù)電路來形成另一沿，于是消除了已知控制器方案的局限性。
所附的權(quán)利要求書體現(xiàn)了本發(fā)明裝置和本發(fā)明其他優(yōu)選實施例的特征。
下面借助于附圖中的實施例來詳細描述本發(fā)明，其中

圖1示出了用于對稱化一時鐘信號的本發(fā)明的裝置，以及圖2示出了與圖1所示電路相關(guān)的時序圖。
在圖1中，將欲被對稱化的輸入時鐘信號Fin作為一時鐘送到D-觸發(fā)器電路IC。在時鐘信號Fin的前沿，從IC的輸出端Q獲得1-狀態(tài)信號。同時，在IC的輸出端Q獲得“0”-狀態(tài)信號，借此使二極管D1的電壓變成反相。
D-觸發(fā)器IC的信號端R與時間常數(shù)電路R1和C1相連。通過電壓Vadj，電容器C1的電壓放電直到IC檢測到信號R。此時，D-觸發(fā)器的輸出端Q變?yōu)闋顟B(tài)“0”，而Q端變?yōu)椤?”，借此電容器C1通過二極管D1充電至一恒定電壓，并且信號R變?yōu)闊o效。
在輸入信號的每個前沿之后都重復(fù)上述相位關(guān)系。于是可以從D-觸發(fā)器IC的輸出端獲得時鐘信號Fout，該時鐘信號的前沿與待被對稱化的輸入時鐘信號Fin的前沿相一致，并且可由時間常數(shù)電路R1與C1來確定該時鐘信號的后沿位置。
通過使用反饋控制環(huán)使得所形成的Fout信號對稱化。將該時鐘信號Fout加到積分電路R6和C2上；并將從此積分電路R6和C2的輸出端獲得的與Fout信號的占空比成正比的直流電壓Vd施加到一運算放大器A的反相輸入端。也通過分壓器R4和R5將相應(yīng)于該占空比的設(shè)定值的電壓Vref加到運算放大器A上。
運算放大器A對電壓Vd(該電壓正比于所形成的時鐘信號Fout的占空比)和設(shè)定值電壓Vref進行比較并形成控制電壓Vadj，借此來控制時間常數(shù)電路R1和C1。如果對于0狀態(tài)的長度來說，所形成的時鐘信號的1狀態(tài)長度太長，運算放大器A就降低控制電壓Vadj。于是電容器C1放電更快，信號R提前有效，由此來校正占空比。如果時鐘信號Fout的0狀態(tài)太長，運算放大器A就增高控制電壓Vadj，這樣信號R就晚些有效。
最終結(jié)果是，從D觸發(fā)器IC獲得對稱化的時鐘信號Fout。根據(jù)所使用的時鐘信號的頻率來選擇時間常數(shù)電路R1和C1的值。選擇值的精度還將影響所獲得的調(diào)節(jié)精度。
本發(fā)明的裝置可用于數(shù)字電話交換機的對稱化時鐘；例如，由Nokia DX200交換機同步單元的晶體振蕩器形成的頻率為16.384MHz的時鐘信號。以下根據(jù)圖1列出適用于該用途的本裝置部件表。
Fin＝16.384MHz，Vref＝2.5VIC 74AC74R51KΩA LF356 R61KΩR1 270Ω C147pFR2 10Ω C2100nFR3 1Ω D11N4153R4 10KΩ上述部件表中的所有元件都是標準元件，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚地知道如何獲取并使用這些部件。此外很顯然還必須基于欲被對稱化的頻率，根據(jù)特定的用途來選擇時間常數(shù)電路的元件值。
在本例中，將運算放大器A的增益選擇成-10。該運算放大器對設(shè)定占空比的參考電壓Vref(+2.5V)與電壓Vd(該電壓正比于所形成的時鐘信號的占空比)進行比較。運算放大器A試圖將電壓Vd調(diào)整至設(shè)定值Vref。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說得明顯，本發(fā)明的不同實施例不局限于上述的例子，其可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種使時鐘信號對稱化的方法，其特征在于使用欲被對稱化的時鐘信號(Fin)每一脈沖的前沿或后沿來形成相應(yīng)的對稱時鐘信號(Fout)脈沖的第一沿；測量對稱時鐘信號的占空比；以及，根據(jù)所測得的占空比，借助于一個控制環(huán)(R6、C2、A)來調(diào)節(jié)用于確定對稱化時鐘信號脈沖第二沿位置的時間常數(shù)電路(R1、C1)，使對稱化時鐘信號脈沖第二沿落在對稱化時鐘信號的一個所希望位置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于將表示在控制環(huán)(R6、C2、A)中被對稱化的時鐘信號(Fout)的占空比的測量結(jié)果的電壓(Vd)與一個預(yù)設(shè)電壓(Vref)進行比較并形成一個用于時間常數(shù)電路(R1、C1)的控制電壓(Vadj)，該控制電壓的幅值與相對于所形成的時鐘信號(Fout)的“0”狀態(tài)長度的“1”狀態(tài)長度相關(guān)。
3.一種使時鐘信號對稱化的裝置，其特征在于該裝置包括借助于欲被對稱化的時鐘信號(Fin)每一脈沖的邊沿形成對稱化時鐘信號(Fout)脈沖第一沿的裝置(IC)；用于測量所述對稱化時鐘信號的占空比；并形成控制信號(Vadj)的控制環(huán)(R6、C2、A)；以及，用于根據(jù)所述控制信號將對稱化時鐘信號(Fout)脈沖的第二沿設(shè)置在對稱化時鐘信號的一個所希望位置上的時間常數(shù)電路(R1、C1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于控制環(huán)(R6、C1、A)中的放大器(A)被設(shè)置成將表示對稱化時鐘信號(Fout)占空比測量結(jié)果的電壓(Vd)與預(yù)設(shè)電壓(Vref)進行比較，并形成用于時間常數(shù)電路(R1、C1)的控制電壓(Vadj)，該控制電壓的幅值與相對于所形成的時鐘信號(Fout)的“0”狀態(tài)長度的“1”狀態(tài)長度相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可以使時鐘信號對稱化的方法和裝置?？梢允褂么粚ΨQ化的時鐘信號(Fin)的每一脈沖的前沿或后沿來形成相應(yīng)的對稱時鐘信號(Fout)脈沖第一沿。檢測對稱時鐘信號的占空比；并根據(jù)所檢測到的占空比，借助于控制環(huán)(R6、C2、A)來調(diào)節(jié)用于確定對稱時鐘信號脈沖第二沿位置的時間常數(shù)電路(R1、C1)，使對稱時鐘信號(Fout)脈沖第二沿落在對稱時鐘信號的所希望位置上。
文檔編號H03K5/156GK1136371SQ94194273
公開日1996年11月20日 申請日期1994年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月24日
發(fā)明者瑪克庫·魯斯卡南 申請人:諾基亞電信公司