系統(tǒng)就緒時(shí)鐘分配芯片的制作方法
【專利說(shuō)明】系統(tǒng)就緒時(shí)鐘分配芯片
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本公開(kāi)根據(jù)35USC§ 119(e)是于2014年2月4日提交、標(biāo)題為“System Ready ina Clock Distribut1n Chip”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/935510的非臨時(shí)申請(qǐng)并請(qǐng)求其權(quán)益，其全部公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]所公開(kāi)的技術(shù)涉及電子系統(tǒng)，更具體地，涉及產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的電子系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]時(shí)鐘產(chǎn)生電路可在通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，以為電子系統(tǒng)提供多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)鎖相環(huán)(PLL)通常用于回收有噪聲基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，也被稱為參考信號(hào)，以及創(chuàng)建穩(wěn)定的低抖動(dòng)信號(hào)。鎖相環(huán)可以用于例如頻率合成器、通信系統(tǒng)、芯片到芯片的通信系統(tǒng)等或它們的任何組合。
[0005]時(shí)鐘產(chǎn)生電路常常包括PLL，以將由PLL的壓控振蕩器產(chǎn)生的輸出時(shí)鐘信號(hào)鎖定到輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘信號(hào)的相位。例如，高精度的可調(diào)諧壓控振蕩器可以鎖相到嘈雜的參考時(shí)鐘信號(hào)，以及PLL可以操作以抑制相位噪聲和衰減抖動(dòng)。時(shí)鐘發(fā)生電路可以在集成電路中提供來(lái)自于嘈雜基準(zhǔn)時(shí)鐘的選擇的多個(gè)低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面是一種裝置，它包括系統(tǒng)就緒電路和分頻器以及相位控制電路。分頻器和相位控制電路被配置為接收參考時(shí)鐘信號(hào)，并提供輸出時(shí)鐘信號(hào)。輸出時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)相對(duì)于所述參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行頻率劃分。當(dāng)他們每一個(gè)都具有相對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的另一個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)的設(shè)置相位時(shí)，所述輸出時(shí)鐘信號(hào)就緒。該系統(tǒng)就緒電路被配置為與分頻器和相位控制電路進(jìn)行通信，并提供指示所有的輸出時(shí)鐘信號(hào)中是否就緒的系統(tǒng)就緒信號(hào)。
[0007]當(dāng)就緒時(shí)，輸出時(shí)鐘信號(hào)可分別具有相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的設(shè)置相位時(shí)，以及系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)可以具有比基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)較低的頻率。
[0008]分頻器和相位控制電路可包括多個(gè)可編程分頻器以及一個(gè)或多個(gè)有限狀態(tài)機(jī)。多個(gè)可編程分頻器可被配置為頻率劃分基準(zhǔn)信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)有限狀態(tài)機(jī)可被配置為控制所述可編程分頻器，使得輸出時(shí)鐘信號(hào)每個(gè)具有所需的頻率，以及每個(gè)具有相對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的另一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸出的設(shè)置相位。
[0009]該一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)機(jī)可以包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸出的單獨(dú)狀態(tài)機(jī)。該系統(tǒng)就緒電路可被配置為響應(yīng)于每個(gè)單獨(dú)狀態(tài)機(jī)處于完成狀態(tài)而切換所述系統(tǒng)就緒信號(hào)?？商鎿Q或另外地，該系統(tǒng)就緒電路可被配置為響應(yīng)于每個(gè)單獨(dú)狀態(tài)機(jī)停止以請(qǐng)求具有比基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)較低的頻率而切換所述系統(tǒng)就緒信號(hào)。
[0010]該一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)機(jī)可被配置為當(dāng)就緒時(shí)至少部分通過(guò)控制多個(gè)可編程分頻器中的一個(gè)或多個(gè)而使得每個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)具有相對(duì)于輸出時(shí)鐘信號(hào)的另一輸出時(shí)鐘信號(hào)的設(shè)置相位。
[0011 ] 分頻器和相位控制電路可包括多個(gè)可編程分頻器和多個(gè)相位控制電路。多個(gè)可編程分頻器可各自被配置為頻率劃分所述參考信號(hào)。所述多個(gè)相位控制電路的每一個(gè)可配置為從可編程分頻器的相應(yīng)一個(gè)接收輸出，并調(diào)整從各分頻器輸出的相位。
[0012]輸出時(shí)鐘信號(hào)可以相對(duì)于所述參考時(shí)鐘信號(hào)以整數(shù)除數(shù)進(jìn)行頻率劃分。
[0013]該系統(tǒng)就緒電路可以體現(xiàn)在通過(guò)總線方式與分頻器和相位控制電路通信的控制器。
[0014]該系統(tǒng)就緒電路和分頻器和相位控制電路可以在單個(gè)芯片內(nèi)實(shí)施。該裝置可被配置為向單芯片的輸出觸點(diǎn)提供系統(tǒng)就緒信號(hào)。
[0015]該裝置還可以包括鎖相環(huán)。該鎖相環(huán)可以向分頻器和相位控制電路提供參考時(shí)鐘信號(hào)。
[0016]該裝置可以包括第二分頻器和相位控制電路以及第二系統(tǒng)就緒電路。第二分頻器和相位控制電路可以被配置為接收來(lái)自相位控制電路的輸出時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘信號(hào)并提供第二輸出時(shí)鐘信號(hào)。第二輸出時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的第一輸出時(shí)鐘信號(hào)分頻，并且當(dāng)就緒時(shí)每個(gè)都具有相對(duì)于另一第二輸出時(shí)鐘信號(hào)的設(shè)置相位。第二系統(tǒng)就緒電路可以被配置為響應(yīng)于每個(gè)第二輸出時(shí)鐘信號(hào)就緒的指示進(jìn)行切換第二系統(tǒng)就緒信號(hào)。
[0017]本公開(kāi)內(nèi)容的另一個(gè)方面是時(shí)鐘分配芯片，包括鎖相環(huán)、分頻器和相位控制電路以及控制器。所述鎖相回路被配置為生成參考時(shí)鐘信號(hào)。所述分頻器和所述相位控制電路被配置為接收來(lái)自鎖相環(huán)的參考時(shí)鐘信號(hào)，并提供相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)分頻的輸出時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)就緒時(shí)，每個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)具有設(shè)置相位。外部于時(shí)鐘分配芯片，所述控制器被配置為提供表示每個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)是否就緒的系統(tǒng)就緒信號(hào)。
[0018]控制器可被配置為從鎖相環(huán)接收鎖定檢測(cè)信號(hào)，并響應(yīng)于鎖定檢測(cè)信號(hào)指示所述鎖相環(huán)被鎖定而向分頻器和相位控制電路提供控制信號(hào)。時(shí)鐘分配芯片可進(jìn)一步包括配置為提供輸入到鎖相環(huán)的其它鎖相環(huán)。
[0019]本公開(kāi)內(nèi)容的另一個(gè)方面是檢測(cè)輸出時(shí)鐘信號(hào)就緒的一種電子實(shí)現(xiàn)方法。所述方法包括:接收請(qǐng)求以提供具有所需頻率和已知相位的輸出時(shí)鐘信號(hào)。所述方法進(jìn)一步包括控制分頻器和相位控制電路，使得所述分頻器和所述相位控制電路產(chǎn)生具有所需頻率和已知相位的輸出時(shí)鐘信號(hào)。所述分頻器和所述相位控制電路使用基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào)。另外，所述方法包括:監(jiān)測(cè)所述輸出時(shí)鐘信號(hào)是否已就緒，并切換系統(tǒng)就緒信號(hào)。響應(yīng)于確定每個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)就緒，所述系統(tǒng)就緒信號(hào)被觸發(fā)。
[0020]所述方法可以進(jìn)一步包括檢測(cè)該鎖相環(huán)被鎖定，其中，所述鎖相環(huán)提供所述基準(zhǔn)信號(hào)，并且其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述鎖相環(huán)被鎖定而啟動(dòng)控制。所述方法可以進(jìn)一步包括檢測(cè)其它鎖相環(huán)被鎖定，其中，所述其它鎖相環(huán)向所述鎖相環(huán)提供輸入，并且其中響應(yīng)于檢測(cè)到鎖相環(huán)以及其他鎖相環(huán)都被鎖定而啟動(dòng)控制。
[0021]監(jiān)測(cè)所述輸出時(shí)鐘信號(hào)是否就緒可以包括:檢測(cè)所述分頻器和所述相位控制電路的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)機(jī)是否處于完成狀態(tài)，和/或檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)機(jī)是否已不再要求系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)具有比基準(zhǔn)信號(hào)較低的頻率。
[0022]為了概括本公開(kāi)的某些方面，已在本文中描述發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和新穎性特征。但是應(yīng)該理解，不一定所有這些優(yōu)點(diǎn)可以按照任何本發(fā)明的特定實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明可體現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)或優(yōu)化如本文所教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)，而不一定實(shí)現(xiàn)如本文所教導(dǎo)或建議的其他優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]這些附圖和本文中所提供的相關(guān)的描述用于提供具體實(shí)施例，并不意在限制。
[0024]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括時(shí)鐘生成電路的通信系統(tǒng)的示意圖。
[0025]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有控制器和分頻器以及相位控制電路的時(shí)鐘產(chǎn)生電路的示意圖。
[0026]圖3是表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例時(shí)鐘產(chǎn)生電路的控制器、分頻器和相位控制電路的示意圖。
[0027]圖4是示出根據(jù)實(shí)施例的時(shí)鐘產(chǎn)生電路的多個(gè)分頻器和相位控制電路的級(jí)聯(lián)實(shí)施方式的示意圖。
[0028]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的時(shí)鐘生成電路的相位控制系統(tǒng)的狀態(tài)圖。
[0029]圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例確定輸出時(shí)鐘信號(hào)就緒的過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例的以下詳細(xì)描述提出了本發(fā)明的具體實(shí)施例的各種描述。然而，本發(fā)明可以以許多不同方式體現(xiàn)，如由權(quán)利要求書(shū)定義和涵蓋。在本說(shuō)明書(shū)中，參考附圖，其中類似的附圖標(biāo)記可以指示相同或功能相似的元件。應(yīng)該理解，在圖中所示的元件不一定按比例繪制。此外，應(yīng)當(dāng)理解，包括本文所討論的創(chuàng)新的系統(tǒng)可包括比示出更多的元件和/或任何附圖中示出元件的子集。
[0031]時(shí)鐘產(chǎn)生電路可在通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，以為電子系統(tǒng)提供多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)鎖相環(huán)(PLL)通常用于回收噪聲參考時(shí)鐘信號(hào)，其也可以被稱為參考信號(hào)，并創(chuàng)建相對(duì)穩(wěn)定的低抖動(dòng)信號(hào)。PLL可用于鎖定基準(zhǔn)信號(hào)到壓控晶體振蕩器(VCXO)或者任何穩(wěn)定的振蕩器。為了增加鎖定信號(hào)的頻率，兩個(gè)PLL可以級(jí)聯(lián)以產(chǎn)生具有頻率高于該晶體振蕩器的輸出時(shí)鐘信號(hào)。
[0032]通信系統(tǒng)通常包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供的同步基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。該網(wǎng)絡(luò)通常分配同步基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)到網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中，所述同步基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)被恢復(fù)，并本地用于同步定時(shí)。
[0033]同步基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)通常局部恢復(fù)為具有相對(duì)較低噪聲和抖動(dòng)的本地參考時(shí)鐘信號(hào)。本地參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)而可提供相對(duì)穩(wěn)定的清潔源，其被PLL鎖相到同步參考時(shí)鐘信號(hào)。這可以提供所希望相位和頻率的參考時(shí)鐘信號(hào)，但具有更好的短期抖動(dòng)和噪聲。
[0034]通信系統(tǒng)內(nèi)的子系統(tǒng)通常比本地參考時(shí)鐘信號(hào)操作更高的頻率，但通常是基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的整數(shù)倍并在已知相位操作。已知相位可以是相對(duì)于參考時(shí)鐘信號(hào)和/或相對(duì)于其它本地參考時(shí)鐘信號(hào)。已知相位可以是確定性的。當(dāng)相位鎖定時(shí)，高頻電壓控制振蕩器可用于為子系統(tǒng)產(chǎn)生其它較高頻率的時(shí)鐘信號(hào)。從高頻壓控振蕩器產(chǎn)生的參考時(shí)鐘信號(hào)可以依次由分頻電路分頻，以提供通常具有在整數(shù)分倍數(shù)的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘頻率的頻率的多個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)。
[0035]用于高頻應(yīng)用的分頻器電路可引入隨機(jī)相位誤差。相應(yīng)地，該多個(gè)輸出時(shí)鐘的相位信號(hào)優(yōu)選地相對(duì)于具有比多個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)較低頻率的系統(tǒng)參考信號(hào)是可以控制并設(shè)置。該系統(tǒng)參考信號(hào)可在通信系統(tǒng)內(nèi)提供。該系統(tǒng)參考信號(hào)，其也可以被稱為黃金參考信號(hào)，通常是基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘頻率的整分倍數(shù)。例如，參考時(shí)鐘信號(hào)可以具有約122.55兆赫的頻率，而該系統(tǒng)的參考信號(hào)可以提供具有大約8kHz的頻率。
[0036]所述多個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)可以由系統(tǒng)控制器來(lái)控制。系統(tǒng)控制器可以是單片集成電路芯片的一部分，其包括分頻器和提供輸出時(shí)鐘信號(hào)的相位控制電路。單片集成電路還可以包括一個(gè)或多個(gè)鎖相環(huán)。提供所述多個(gè)輸出時(shí)鐘信號(hào)的分頻器和相位控制電路可通過(guò)控制器被配置為控制所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的相位和頻率。分頻器和相位控制器可以提供輸出時(shí)鐘信號(hào)具有可編程的頻率和確定相