一種相位插值擴(kuò)頻時鐘產(chǎn)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種利用相位插值技術(shù)實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)頻時鐘的產(chǎn)生電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎖相環(huán)是一種用來產(chǎn)生參考信號的相位有固定關(guān)系的電子控制系統(tǒng)。作為電子系統(tǒng)和設(shè)備的精確頻率源，鎖相環(huán)響應(yīng)于輸入信號的頻率與相位，并自動提高或降低被控制的振蕩器的頻率，直至鎖相環(huán)電路與參考信號在相位上符合為止?，F(xiàn)代模擬鎖相環(huán)一般包含相位比較器、電荷栗、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器以及分頻器，如圖1所示。通過環(huán)路反饋，壓控振蕩器的輸出信號頻率被降低后，在相位比較器的輸入端與參考信號的相位進(jìn)行比較。經(jīng)過環(huán)路作用，二者最終達(dá)到相位一致。環(huán)路濾波器連接于相位比較器之后，用于濾除電荷栗開關(guān)動作產(chǎn)生的電流中的高頻分量，并將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，控制壓控振蕩器輸出信號的頻率。
[0003]現(xiàn)如今，串行數(shù)據(jù)傳輸已成為高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹髁鞣绞?，而隨之而產(chǎn)生的電磁干擾成為限制這種技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的主要瓶頸之一。為了降低系統(tǒng)時鐘對周圍其他模塊的影響，一般會采取減小時鐘信號功率輻射的辦法。而在此中的諸多方案里，對鎖相環(huán)輸出進(jìn)行擴(kuò)頻處理是一種兼顧性能和系統(tǒng)開銷的方法，得到了廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。
[0004]鎖相環(huán)擴(kuò)頻時鐘的實(shí)現(xiàn)方式主要分為四種:
[0005]1]調(diào)制輸入?yún)⒖紩r鐘，如圖2所示；
[0006]2]調(diào)制壓控振蕩器控制電壓，如圖3所示；
[0007]3]對反饋回路中的時鐘進(jìn)行相位插值，如圖4所示；
[0008]4]調(diào)制反饋回路的分頻比，如圖5所示。
[0009]第一種方式的缺點(diǎn)在于數(shù)字調(diào)制的噪聲將反映在輸出上，產(chǎn)生難以濾除的時鐘抖動。第二種方式的不足在于，受工藝因素的影響，所產(chǎn)生的調(diào)制電壓不精確，降低了擴(kuò)頻調(diào)制的精度。第三種方式在振蕩器與分頻器間插入一個相位插值器，通過選擇振蕩器的輸出信號相位，再經(jīng)過分頻反饋給相位比較器。由于插相的非線性，使其不易達(dá)到抑制電磁干擾的要求。第四種方式4通過調(diào)制分頻器的分頻比達(dá)到調(diào)頻的目的，能輕易用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，易于集成，是一種常用的時鐘擴(kuò)頻方法，其分頻功能多用整數(shù)分頻器結(jié)合Sigma-delta調(diào)制完成。但是，這種結(jié)構(gòu)會不可避免地因量化噪聲而產(chǎn)生小數(shù)雜散，并傳導(dǎo)于時鐘輸出端，表現(xiàn)為一定程度的抖動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決現(xiàn)有的鎖相環(huán)擴(kuò)頻時鐘的實(shí)現(xiàn)方式不可避免地因量化噪聲而產(chǎn)生小數(shù)雜散的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種相位插值的擴(kuò)頻時鐘電路及產(chǎn)生方法，利用相位插值器代替分頻器來達(dá)到調(diào)整分頻比的目的，產(chǎn)生的雜散和抖動更低。
[0011 ] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0012]—種相位插值擴(kuò)頻時鐘產(chǎn)生電路，其特殊之處在于:包括相位比較器Ml、電荷栗M2、環(huán)路濾波器M3、壓控振蕩器M4、相位插值器M5、擴(kuò)頻時鐘調(diào)制器M6以及隨機(jī)序列發(fā)生器M7，其中相位比較器Ml的兩個輸入端分別連接參考時鐘信號和相位插值器M5的輸出端，相位比較器Ml的輸出端連接電荷栗M2的輸入端；電荷栗M2的輸出端連接環(huán)路濾波器M3的輸入端；環(huán)路濾波器M3的輸出端連接壓控振蕩器M4的輸入端；相位插值器M5的輸入端連接壓控振蕩器的輸出端；隨機(jī)序列發(fā)生器M7的輸出端連接擴(kuò)頻時鐘調(diào)制器M6的輸入端，擴(kuò)頻時鐘調(diào)制器M6的輸出端連接相位插值器M5的輸入端，所述隨機(jī)序列發(fā)生器M7通過擴(kuò)頻時鐘調(diào)制器對相位插值器的相位控制信號進(jìn)行隨機(jī)化處理。
[0013]一種相位插值的擴(kuò)頻時鐘產(chǎn)生方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0014]1)相位比較器比較相位插值器的輸出信號和參考時鐘的相位誤差，電荷栗將這個相位誤差轉(zhuǎn)化為電流形式，經(jīng)過環(huán)路濾波器后又轉(zhuǎn)換為電壓信號，進(jìn)而控制壓控振蕩器的輸出信號頻率；
[0015]2)壓控振蕩器輸出信號作為鎖相環(huán)的輸出信號，同時壓控振蕩器輸出信號經(jīng)過相位插值器實(shí)現(xiàn)分頻后反饋給相位比較器；
[0016]分頻具體為:
[0017]以相位插值器輸入擴(kuò)頻時鐘信號的一個周期為單位，進(jìn)行多相位的平均劃分；
[0018]3)在控制相位插值器相位的過程中，通過擴(kuò)頻時鐘調(diào)制器向相位的控制信號中加入偽隨機(jī)序列，實(shí)現(xiàn)對插值相位的隨機(jī)化處理。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0020]1、本發(fā)明提供的相位插值擴(kuò)頻時鐘產(chǎn)生方法，通過相位插值實(shí)現(xiàn)小數(shù)分頻，并對相位控制信號進(jìn)行隨機(jī)化處理。這種方法產(chǎn)生的擴(kuò)頻時鐘具有高精度和低抖動的特點(diǎn)，適用于高速率串行總線，能有效降低系統(tǒng)時鐘的電磁干擾，提高系統(tǒng)可靠性。
[0021]2、本發(fā)明所提供的一種基于鎖相環(huán)相位插值的擴(kuò)頻時鐘產(chǎn)生方法，在控制相位插值器相位的過程中，向相位的控制信號中加入偽隨機(jī)序列，實(shí)現(xiàn)對插值相位的隨機(jī)化處理，減小雜散。
【附圖說明】
[0022]圖1為鎖相環(huán)的示意圖；
[0023]圖2為調(diào)制輸入?yún)⒖紩r鐘的擴(kuò)頻時鐘的示意圖；
[0024]圖3為調(diào)制壓控振蕩器控制電壓的擴(kuò)頻時鐘的示意圖；
[0025]圖4為對反饋回路中的時鐘進(jìn)行相位插值的擴(kuò)頻時鐘的示意圖；
[0026]圖5為調(diào)制反饋回路的分頻比的擴(kuò)頻時鐘的示意圖；
[0027]圖6為相位插值分頻原理的示意圖；
[0028]圖7為Sigma-delta小數(shù)分頻原理的示意圖；
[0029]圖8為擴(kuò)頻調(diào)制時分頻器的分頻比變化的示意圖；
[0030]圖9為擴(kuò)頻調(diào)制時鎖相環(huán)輸出信號的頻譜示意圖；
[0031]圖10為根據(jù)本發(fā)明概念的擴(kuò)頻時鐘產(chǎn)生方法的一個實(shí)施例框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地表述。顯然，所表述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]本發(fā)明提供一種相位插值的擴(kuò)頻時鐘產(chǎn)生方法，如圖10所示，包括:相位比較器M1、電荷栗M2、環(huán)路濾波器M3、壓控振蕩器M4、相位插值器M5、擴(kuò)頻時鐘調(diào)制器M6、隨機(jī)序列發(fā)生器M7。其中相位比較器Ml的兩個輸入端分別連接參考時鐘信號和相位插值器M5的輸出端，Ml的輸出端連接電荷栗