專利名稱：：使用到達(dá)鎖定環(huán)技術(shù)的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請涉及數(shù)字信號處理，更具體地，本申請涉及改進(jìn)的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在過去的十年中，電子產(chǎn)品，尤其是PC中，非常流行擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘技術(shù)。這個(gè)技術(shù)可有效地降低來自該時(shí)鐘信號的偽輻射以及PC的諧波的峰值強(qiáng)度，從而可采用較少的RF屏蔽來制造PC;也就是更低的成本、更少的重量和時(shí)間，并且仍能滿足由FCC設(shè)定的用于電子產(chǎn)品的電磁場干擾(EMI)要求。這個(gè)技術(shù)的原理是將該時(shí)鐘信號的頻率平均擴(kuò)展到該時(shí)鐘頻率的一小部分帶寬，從而該輻射出的時(shí)鐘信號能量將不會始終停留在一個(gè)固定的頻率。結(jié)果，來自該時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘信號的偽輻射及其諧波的峰值強(qiáng)度被展開，并且其功率密度大大降低。該峰值偽輻射的功率密度減小的量由該時(shí)鐘信號如何在頻率中擴(kuò)展來確定。擴(kuò)展該時(shí)鐘信號頻率最常用的方法是使用具有線性斜向上和斜向下斜面的三角頻率調(diào)制信號以將該時(shí)鐘信號的頻率平均擴(kuò)展到一小部分時(shí)鐘頻率。利用三角頻率調(diào)制信號擴(kuò)展的時(shí)鐘通常的響應(yīng)如圖1所示。該頻率擴(kuò)展可通過擴(kuò)展耗損102有效降低該時(shí)鐘信號輻射的峰值強(qiáng)度，在目前的技術(shù)下，該擴(kuò)展耗損通常僅有8到14db。不幸的是，通過三角頻率調(diào)制擴(kuò)展，該時(shí)鐘信號的能譜總是不可不免地在該時(shí)鐘范圍的兩端達(dá)到峰值，因?yàn)樵摃r(shí)鐘信號在該頻率擴(kuò)展的兩端停留更多時(shí)間。在過去的十年，開發(fā)出了許多技術(shù)以改進(jìn)該擴(kuò)展波形，從而該時(shí)鐘能量將更均勻地?cái)U(kuò)展開，但是所有目前的方法只能做這么多，因?yàn)楫?dāng)今使用的所有擴(kuò)展函數(shù)是確定性的。由于確定性的信號以一定的速率重復(fù)其本身，所以重復(fù)的確定性調(diào)制信號允許該準(zhǔn)峰值檢測器提升該檢測器的輸出以最終等于該時(shí)鐘信號的峰值功率。該確定性調(diào)制信號的重復(fù)性因此極大地限制了可能產(chǎn)生的擴(kuò)展損耗102的量，因?yàn)樵摂U(kuò)展損耗102受限于擴(kuò)展帶寬與FCC設(shè)定的固定測量帶寬的比率。相反，如果該時(shí)鐘信號由隨機(jī)噪聲調(diào)制信號擴(kuò)展；由于隨機(jī)噪聲永遠(yuǎn)都不會重復(fù)其本身，該準(zhǔn)峰值檢測器將再不能規(guī)則地提升該檢測器輸出以達(dá)到該時(shí)鐘信號的峰值功率。結(jié)果，當(dāng)通過該準(zhǔn)峰值檢測器測量利用隨機(jī)噪聲調(diào)制的時(shí)鐘信號的功率密度時(shí)，所測得的功率密度始終等于該時(shí)鐘信號的平均功率而不是峰值功率。由于峰值功率與隨機(jī)噪聲信號的平均功率的比率可以非常大，這取決于該隨機(jī)噪聲信號隨機(jī)的程度，那么隨機(jī)噪聲調(diào)制信號可以大大降低該時(shí)鐘信號的功率密度并且產(chǎn)生大得多的擴(kuò)展損耗161，這個(gè)損耗也比在圖1中所示的擴(kuò)展帶寬與該固定測量帶寬的比大得多。不幸的是，利用目前的技術(shù)，在IC內(nèi)部實(shí)現(xiàn)具有隨機(jī)噪聲調(diào)制信號的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘系統(tǒng)是十分困難的。目前，有許多方法來擴(kuò)展該時(shí)鐘信號；最簡單的方法是高頻振動PLL的可編程除法器以調(diào)制該時(shí)鐘信號的頻率，而最復(fù)雜的方法是使用査詢表來存儲用于時(shí)鐘信號調(diào)制的擴(kuò)展函數(shù)。這兩種方法都產(chǎn)生平滑的確定性頻率調(diào)制信號來擴(kuò)展VCO的頻率。美國專利5610955闡述了第一種方法，而美國專利6377646B1闡述了第二種方法。如之前所解釋的，這些方法產(chǎn)生平滑的確定性函數(shù)來調(diào)制某個(gè)頻率的VC0，從而該偽時(shí)鐘輻射信號的能級仍然非常集中。美國專利5506545提供模擬解決方案以通過使用噪聲源產(chǎn)生隨機(jī)頻率調(diào)制信號以擴(kuò)展VC0的頻率。這個(gè)解決方案提供真正的隨機(jī)噪聲來擴(kuò)展該時(shí)鐘信號的頻率；然而，在集成電路內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這個(gè)模擬設(shè)計(jì)是非常困難的。在PCT申請PCT/US06/060599"Nonlinearfeedbackcontrolloopasspreadspectrumclockgenerator"中闡述的發(fā)明可通過利用非線性反饋控制回路附近的固有噪聲最終產(chǎn)生隨機(jī)噪聲調(diào)制信號來擴(kuò)展該時(shí)鐘信號的頻率，從而具有隨機(jī)噪聲調(diào)制的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器可容易地建立在IC內(nèi)部。有四種可能的方法來建立該非線性反饋控制回路，通過比較該信號的頻率或相位或振幅或到達(dá)，而更有利于產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的非線性反饋控制回路是使用vco作為反饋模塊的回路，如該頻率鎖定回路和到達(dá)鎖定回路，因?yàn)樵搗co能夠產(chǎn)生更大的頻率擴(kuò)展。在這兩種使用vco作為反饋模塊的方法之間，該到達(dá)鎖定回路是優(yōu)選的產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘的方法，因?yàn)樵擃l率鎖定回路具有更大的等待延遲以及由頻率鎖定回路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號的調(diào)制頻率總是低于由到達(dá)鎖定回路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號的調(diào)制頻率。因?yàn)橐笤摃r(shí)鐘的調(diào)制頻率高于30Khz從而在可聽到的頻率范圍之上，該到達(dá)鎖定回路是滿足這個(gè)要求的更好的方案。然而，因?yàn)樵搹姆蔷€性反饋控制回路產(chǎn)生隨機(jī)頻率分布的原理是對于頻率擴(kuò)展每個(gè)循環(huán)將頻率擴(kuò)展循環(huán)間的周期增加較小的隨機(jī)時(shí)間量，直到頻率擴(kuò)展的周期變得非常長而發(fā)生周跳而復(fù)位頻率擴(kuò)展時(shí)間。周跳是該來自VC0的反饋信號的頻率擴(kuò)展變得隨機(jī)的原因。因?yàn)榈竭_(dá)鎖定回路的反饋信號需要經(jīng)過對比時(shí)鐘信號的整個(gè)周期來產(chǎn)生周跳，所以該到達(dá)鎖定回路技術(shù)很難產(chǎn)生更具有小頻率擴(kuò)展的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號。在本公開中闡述的新技術(shù)通過下面方法最終解決了這個(gè)問題，即限制該反饋信號運(yùn)行范圍以產(chǎn)生周跳，從而到達(dá)鎖定回路現(xiàn)在可以很容易產(chǎn)生具有小隨機(jī)頻率擴(kuò)展的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號。還可以從PCT申i青PCT/US2006/060599"Nonlinearfeedbackcontrolloopasspreadspectrumclockgenerator"得矢口，在該非線性反饋控制回路振蕩時(shí)，該誤差比較器的極性可以翻轉(zhuǎn)，因?yàn)樵撜`差比較器在振蕩相位的相等的一半時(shí)間會產(chǎn)生正確以及錯(cuò)誤的判斷。由這個(gè)概念，由隨機(jī)信號生成器602控制的撥動開關(guān)600可用來隨機(jī)反向該誤差比較器118的極性以使得該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的頻率擴(kuò)展更隨機(jī)化。盡管隨機(jī)極性切換是有效提高頻率擴(kuò)展隨機(jī)程度的技術(shù)，但是其需要額外的隨機(jī)信號生成器602并且需要大量的硬件來實(shí)現(xiàn)該隨機(jī)信號生成器602。在這個(gè)專利公開內(nèi)容中闡述了一種新的方法來產(chǎn)生隨機(jī)信號以便控制該極性換向開關(guān)600，具有比隨機(jī)信號生成器602所需少得多的硬件。
發(fā)明內(nèi)容在這個(gè)公開文件中揭示了一種到達(dá)鎖定回路技術(shù)以利用隨機(jī)頻率調(diào)制和精確可變頻率擴(kuò)展產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的新技術(shù)。該到達(dá)鎖定回路154包括三個(gè)模塊，精確擴(kuò)展控制的到達(dá)比較器(330，340,360)，該回路濾波器106和該VC0108。這個(gè)技術(shù)的原理是使到達(dá)鎖定回路154在某個(gè)頻率不穩(wěn)定并且振蕩以在該最終誤差校正輸出115上產(chǎn)生低頻調(diào)制信號來擴(kuò)展來自VC0108的高頻輸出信號332的頻率；該低頻調(diào)制信號每個(gè)循環(huán)的頻率擴(kuò)展的周期也在循環(huán)之間增加較小的隨機(jī)量，直到頻率擴(kuò)展的周期長到在到達(dá)比較器191的輸入產(chǎn)生對該準(zhǔn)時(shí)信號328的周跳以將該頻率擴(kuò)展的周期復(fù)位至較小量。增加和復(fù)位頻率擴(kuò)展周期的過程永遠(yuǎn)重復(fù)，從而對于該頻率擴(kuò)展的每個(gè)循環(huán)，該最終誤差校正輸出115上的低頻調(diào)制信號相位、頻率和幅度完全隨機(jī)以產(chǎn)生理想的該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號332的隨機(jī)頻率擴(kuò)展。需要三個(gè)到達(dá)比較器191來實(shí)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)，準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器，后到達(dá)比較器和在先到達(dá)比較器；和該非線性到達(dá)鎖定回路154使用該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器以生成利用隨機(jī)低頻調(diào)制信號調(diào)制的該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出信號，還是用該在先到達(dá)比較器和該后到達(dá)比較器來生成周跳以限制由該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器生成的該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出信號的頻率擴(kuò)展。利用該在先到達(dá)比較器和該后到達(dá)比較器產(chǎn)生周跳，該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的頻率擴(kuò)展精確地控制，并且值之間的頻率擴(kuò)展的量可通過調(diào)節(jié)該準(zhǔn)時(shí)信號328和該在先信號326之間以及該準(zhǔn)時(shí)信號328和該在后信號316之間的到達(dá)時(shí)間差而很容易調(diào)節(jié)。因?yàn)閺脑摰竭_(dá)鎖定回路154產(chǎn)生的該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出信號不需要行進(jìn)很遠(yuǎn)來產(chǎn)生周跳，所以可以產(chǎn)生在該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出信號332上的較小、可變和精確的頻率擴(kuò)展。因?yàn)楫?dāng)由到達(dá)鎖定回路154產(chǎn)生的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的頻率接近該時(shí)鐘的中間頻率時(shí)，該周跳始終隨機(jī)發(fā)生，所以該周跳信號404可用來切換來自該到達(dá)比較器191的輸出信號的極性以進(jìn)一步隨機(jī)該頻率擴(kuò)展。結(jié)果，使用該周跳信號404作為隨機(jī)信號來切換來自該到達(dá)比較器的輸出信號的極性可節(jié)省大量的隨機(jī)信號生成器602的硬件。盡管該技術(shù)使用具有用于到達(dá)鎖定回路154的精確擴(kuò)展控制的到達(dá)比較器(330，340)可產(chǎn)生具有較小和隨機(jī)頻率擴(kuò)展的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號，但是該到達(dá)鎖定回路154會由于該周跳而被截留。因此，該具有精確擴(kuò)展控制的到達(dá)比較器360需要兩個(gè)看門狗394以總體上防止該回路154被截留。通過參考附圖，詳細(xì)描述本申請的這個(gè)和其他特征。圖1是利用三角信號和隨機(jī)信號調(diào)制的時(shí)鐘信號的頻譜(現(xiàn)有技術(shù))。圖2是使用基本非線性反饋控制回路的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器的框圖。圖3是使用基本到達(dá)鎖定回路的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器的框圖。圖4是使用具有精確擴(kuò)展控制的非線性到達(dá)鎖定回路的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器的框圖。圖5是該數(shù)字到達(dá)鎖定回路的捕獲行為。圖6是到達(dá)閥值的交叉。圖7是具有單端判斷輸出的精確非線性到達(dá)比較器的示意圖。圖8是具有雙端高和低輸出的精確非線性到達(dá)比較器的示意圖。圖9是具有雙端高和低輸出以及具有CLEAR輸入的精確非線性到達(dá)比較器的示意圖。圖10是作為優(yōu)選實(shí)施例的具有精確擴(kuò)展控制和單端輸出的精確到達(dá)比較器的框圖。圖11是周跳信號的生成和反饋信號的時(shí)序圖。圖12是作為可選實(shí)施例的具有精確擴(kuò)展控制和極性翻轉(zhuǎn)撥動開關(guān)的精確到達(dá)比較器的框圖。圖13是使用具有隨機(jī)極性翻轉(zhuǎn)的非線性反饋控制回路的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器的框圖。圖14是具有極性翻轉(zhuǎn)的到達(dá)鎖定回路的捕獲行為。圖15是極性翻轉(zhuǎn)狀態(tài)機(jī)的框圖。圖16是使用周跳信號作為隨機(jī)信號生成器以產(chǎn)生隨機(jī)翻轉(zhuǎn)信號的示意圖。圖17是作為另一替代實(shí)施例的具有精確擴(kuò)展控制和隨機(jī)極性翻轉(zhuǎn)以及監(jiān)視器的精確到達(dá)比較器的框圖。具體實(shí)施例方式圖2所示的非線性反饋控制回路150變成擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器，因?yàn)樵摲蔷€性誤差比較器118由于本身的回路延遲不可避免會產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷；當(dāng)該非線性誤差比較器118所產(chǎn)生的正確判斷與錯(cuò)誤判斷一樣多時(shí)，該非線性反饋控制回路150將發(fā)生振蕩并且該回路的振蕩通過該非線性誤差比較器118的判斷閥值附近的隨機(jī)噪聲來調(diào)制，因?yàn)樵谠撆袛嚅y值附近小的噪聲擾動會改變該非線性誤差比較器118的輸出結(jié)果。一旦該非線性誤差比較器118產(chǎn)生一個(gè)輸出，那么這個(gè)輸出將保持在同樣的狀態(tài)直到在下一個(gè)比較循環(huán)的端點(diǎn)產(chǎn)生新的輸出狀態(tài)。結(jié)果，該非線性誤差比較器118對于最終誤差校正輸出115只能產(chǎn)生數(shù)字H或L輸出狀態(tài)而不管該誤差輸入信號114有多小。該最終誤差校正輸出115比上該誤差輸入信號114的轉(zhuǎn)換函數(shù)因此變?yōu)閿?shù)字的并且僅有兩個(gè)穩(wěn)定的數(shù)字輸出狀態(tài)，以及該最終誤差校正輸出115的輸出狀態(tài)僅由該誤差輸入信號114的極性確定。因?yàn)樵摲答伩刂苹芈返拈_環(huán)增益等于該最終誤差校正輸出115的導(dǎo)數(shù)比上該誤差輸入信號114的導(dǎo)數(shù)，該非線性反饋控制回路150的有效開環(huán)增益是在誤差輸入114等于零的點(diǎn)上具有無窮大增益的脈沖函數(shù)。實(shí)際上，該非線性反饋控制回路150的開環(huán)增益不會是嚴(yán)密的脈沖函數(shù)，而是由于該固有噪聲稍許擴(kuò)展。因?yàn)樵摲答伩刂苹芈返拈_環(huán)增益必須大于零，所以該非線性反饋控制回路150的反饋信號Fnai2將總是圍繞該基準(zhǔn)輸入信號F,110隨機(jī)波動。使用非線性反饋控制回路150作為擴(kuò)展頻譜生成器的原理可通過從下面的方程求解反饋信號而證明，在方程1中，當(dāng)該閉環(huán)增益(PA)為無窮大時(shí)，該反饋信號112將等于該基準(zhǔn)信號110而不管該開環(huán)增益(A)的極性。因?yàn)闈M足一階方程有兩個(gè)不同的解答，正A和負(fù)A;這些解答是不穩(wěn)定的并且該系統(tǒng)將在正的開環(huán)增益A和負(fù)的開環(huán)增益A之間振蕩，因?yàn)閮煞N增益產(chǎn)生同樣的結(jié)果。在傳統(tǒng)的反饋控制回路理論中，反饋控制回路僅當(dāng)PA二-1時(shí)才會振蕩，因?yàn)樵谶@個(gè)條件下可以在沒有基準(zhǔn)輸入的情況下產(chǎn)生反饋輸出信號。然而，PA=-1的條件是嚴(yán)格的，因?yàn)橐驗(yàn)樵撻]環(huán)增益的相位必須精確的等于180度并且該閉環(huán)增益的振幅必須同時(shí)精確地等于1，以便滿足該振蕩條件。當(dāng)振蕩器運(yùn)行在PA=-1條件下時(shí)，來自該振蕩器的振蕩輸出是窄帶的，因?yàn)樵诖蟮膸捝蠞M足PA=-1即便不是不可能的也是非常困難的而且不需要該基準(zhǔn)輸入信號110來產(chǎn)生振蕩輸出信號。相反，當(dāng)該非線性反饋控制回路在PA二條件下振蕩時(shí)，該振蕩是寬帶的，因?yàn)槠湓诖蟮膸捝先菀装l(fā)生。另外，如果沒有該基準(zhǔn)輸入信號110，非線性反饋控制回路150的寬帶振蕩無法持續(xù)并且該回路將被推向且停留在電源軌跡(powersupplyrail)上。圖5可以解釋由基本非線性到達(dá)鎖定回路152使用如圖3所示的精確到達(dá)比較器189或者由改進(jìn)的非線性到達(dá)鎖定回路154使用具有如圖4所示的具有精確頻率擴(kuò)展控制330的精確到達(dá)比較器生成擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的過程。在圖5中，假設(shè)來自VC0的反饋信號112的頻率最初遠(yuǎn)低于該基準(zhǔn)信號110的頻率，該到達(dá)比較器(189、330)提升該反饋信號112的頻率，反饋信號112的頻率將最終等于發(fā)生在1\554的該基準(zhǔn)信號110的頻率。假設(shè)最后的到達(dá)同步發(fā)生在T。552，在該頻率同步發(fā)生在L554之前；由于在T。552的頻率誤差f。530假設(shè)為正的，那么在T。552和T,554之間，該反饋信號112的頻率始終慢于該基準(zhǔn)信號110的頻率。因此，在T。552發(fā)生最后到達(dá)同步后，反饋信號112的到達(dá)將持續(xù)越來越遠(yuǎn)地落后該基準(zhǔn)信號110的到達(dá)，從而該反饋信號112的遲滯在1\554達(dá)到最大值。在L554的頻率同步點(diǎn)之后，由于到達(dá)時(shí)間的巨大差異，該到達(dá)比較器(189、330)將持續(xù)提升該反饋信號112的頻率，從而該頻率差將變成負(fù)的，即該反饋信號112在L554后將變成較快的信號。在較快頻率情況下，該反饋信號112的達(dá)到將提前以趕上該基準(zhǔn)信號110的到達(dá)。該反饋信號112的提前將最終停止，以及在L556再次發(fā)生到達(dá)同步后不久，來自到達(dá)比較器(189、330)的判斷輸出信號123的極性將在T3560翻轉(zhuǎn)。該時(shí)刻T3560因?yàn)榈竭_(dá)比較器(189、330)的正隨機(jī)等待延遲時(shí)間而始終發(fā)生在T2556之后。結(jié)果，盡管該頻率差在L554之后變成負(fù)的，但是該到達(dá)比較器(189、330)由于在時(shí)刻L554的巨大到達(dá)時(shí)間誤差將不會立即反向其判斷123而降低反饋信號112的頻率。當(dāng)該到達(dá)時(shí)間誤差徹底校正并在時(shí)間T2556最終變?yōu)榱銜r(shí)，該到達(dá)比較器(189、330)最終要翻轉(zhuǎn)其判斷123。但是由于來自該精確到達(dá)比較器(189、330)的判斷閥值的不確定窗的該隨機(jī)正等待延遲時(shí)間，來自到達(dá)比較器(189、330)的判斷輸出信號123將最終在T3560—段時(shí)間之后翻轉(zhuǎn)并且該反饋信號112的頻率同時(shí)達(dá)到頻率擴(kuò)展頂部。該到達(dá)比較器(189、330)在T3560翻轉(zhuǎn)該其輸出信號123的極性之后，開始反向的新的循環(huán)，該反饋信號112的頻率將一直升高或降低并且在該到達(dá)同步點(diǎn)之間不斷振動，以及該非線性到達(dá)鎖定回路(152、154)永遠(yuǎn)振蕩。在兩個(gè)到達(dá)同步點(diǎn)T。552和T2556之間反饋信號112的頻率擴(kuò)展的周期總體上取決于在頻率同步點(diǎn)L554的到達(dá)時(shí)間差量，其范圍從0至該基準(zhǔn)信號110的周期。在該頻率同步點(diǎn)L554隨機(jī)到達(dá)時(shí)間差將因此使該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的頻率擴(kuò)展隨機(jī)化。一種使在該頻率同步點(diǎn)L554的到達(dá)時(shí)間差隨機(jī)化是對于該頻率擴(kuò)展每循環(huán)講到達(dá)時(shí)間差在循環(huán)間增加較小的隨機(jī)量，直到頻率擴(kuò)展的周期變得足夠長從而發(fā)生周跳而復(fù)位頻率擴(kuò)展的周期和到達(dá)時(shí)間差量值接近0的微小量。當(dāng)該頻率差為零(這種情況始終發(fā)生在任意兩個(gè)連續(xù)的到達(dá)同步點(diǎn)間的大約一半位置)，頻率擴(kuò)展每個(gè)循環(huán)中的該反饋信號112和基準(zhǔn)輸入信號110之間的到達(dá)時(shí)間差始終在其峰值。不過，該反饋信號112和該基準(zhǔn)輸入信號110之間的到達(dá)時(shí)間差不會比該基準(zhǔn)輸入信號110的周期長，因?yàn)橹芴鴮⒁呀?jīng)發(fā)生而復(fù)位該到達(dá)時(shí)間差。結(jié)果，當(dāng)該頻率差接近零時(shí)始終發(fā)生周跳。精確到達(dá)比較器(189、330)可以產(chǎn)生到達(dá)鎖定回路(152、154)頻率擴(kuò)展所需要的到達(dá)時(shí)間差增量，因?yàn)榫_到達(dá)比較器(189、330)僅在其誤差輸入信號114的極性改變狀態(tài)之后而永遠(yuǎn)不是之前改變其輸出狀態(tài)123。精確到達(dá)比較器(189、330)的輸出123的狀態(tài)改變將始終比該精確到達(dá)比較器(189、330)的輸入114的狀態(tài)改變晚一個(gè)小的隨機(jī)的時(shí)間量，這個(gè)時(shí)間量取決于該精確到達(dá)比較器(189、330)的判斷閥值附近的不確定窗口的大小。如圖5所示，因?yàn)樵摲答佇盘?12的到達(dá)在T。552和L554之間始終落后，該到達(dá)鎖定回路(152、154)需要與T,554到T2556相同的時(shí)間量來提前反饋信號112的到達(dá)而再次達(dá)到該到達(dá)同步點(diǎn)，因?yàn)樵摲答佇盘?12在T。552和T2556之間的整個(gè)時(shí)段以恒定的速率回轉(zhuǎn)(slewing)。不過，該到達(dá)比較器(189、330)將不會翻轉(zhuǎn)其輸出123，直到T2556之后一小段時(shí)間、在T3560，因?yàn)樵摲答佇盘?12必須跨過該判斷閥值以使得該精確到達(dá)比較器(189、330)翻轉(zhuǎn)其輸出123。因此，使用精確到達(dá)比較器(189、330)可該精確到達(dá)比較器(189、330)的輸出123將保持在當(dāng)前狀態(tài)持續(xù)稍長于該輸入114實(shí)際要求的周期。結(jié)果，Ti554和T3560之間的時(shí)間段將比T。552和L554之間的時(shí)間段長一個(gè)較小且隨機(jī)的時(shí)間量。圖6示出該反饋信號112的到達(dá)如何跨越該判斷閥值的放大示意圖。圖6的水平軸是到達(dá)時(shí)間差，而縱軸是基準(zhǔn)信號110的到達(dá)時(shí)間，該基準(zhǔn)信號110以固定的速率到達(dá)，并且三條斜線表示該反饋信號112到達(dá)跨越該基準(zhǔn)信號110到達(dá)之前和之后的三個(gè)可能的到達(dá)對比。線A310表示當(dāng)該到達(dá)時(shí)間差在變更符號附近時(shí)，該反饋信號112到達(dá)發(fā)生在該判斷閥值的不確定窗口(-L304)的負(fù)端附近的情況；線A310的到達(dá)時(shí)間差如下一在t二-L處遠(yuǎn)大于負(fù)的窗口，在t二0處靠近在正的窗口內(nèi)(Tu302)的不確定窗口(-Tu304)的負(fù)的邊沿，以及在t^L處靠近到達(dá)同步并且在1=2*^時(shí)在該正窗口(Tu302)的外面。當(dāng)根據(jù)A310該反饋信號112的到達(dá)跨過該基準(zhǔn)信號110到達(dá)時(shí)，該反饋信號112在0和L302之間進(jìn)入該正的不確定窗口一次。該線B306表示當(dāng)反饋信號112的到達(dá)以與線A310同樣的速率發(fā)生并且該反饋信號112的到達(dá)與該of基準(zhǔn)信號110到達(dá)的幾乎同步的情況。線B306的到達(dá)時(shí)間差如下一在t=-L處恰在該負(fù)窗口(-Tu304)外面，在負(fù)方向一點(diǎn)，并且在t=0處靠近到達(dá)同步，在t二L處靠近正窗口(Tu302)的邊緣，在t=2*TR處在該正窗口(Tu302)外面。當(dāng)該反饋信號112的到達(dá)按照線B306跨過該基準(zhǔn)信號110的到達(dá)，該反饋信號112也將在0和L302之間進(jìn)入該正不確定窗口一次。該線C308表示當(dāng)該基準(zhǔn)信號112的到達(dá)的到達(dá)以比前兩種情況高得多的速率發(fā)生并且該基準(zhǔn)信號112的到達(dá)在-Tu304和Tu302之間跳過整個(gè)不確定窗口的情況。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，該到達(dá)對比的結(jié)果就變得更加可預(yù)測并且和該頻率擴(kuò)展隨機(jī)性更小。當(dāng)反饋信號112和基準(zhǔn)輸入信號110之間的到達(dá)時(shí)間差由負(fù)變?yōu)檎龝r(shí)，該反饋信號112必須在0和Tu302之間訪問該正的不確定窗口至少一次，從而由于該不確定窗口在該判斷閥值附近，該精確到達(dá)比較器(189、330)產(chǎn)生不可預(yù)測的等待延遲時(shí)間一這就是該非線性到達(dá)鎖定回路(152、154)如何利用隨機(jī)頻率調(diào)制產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出信號。類似地，當(dāng)反饋信號112和基準(zhǔn)輸入信號110的到達(dá)時(shí)間差由正變?yōu)樨?fù)，該反饋信號112必須在0和-Tu304之間訪問該負(fù)的不確定窗口至少一次，以便當(dāng)該反饋信號112的到達(dá)跨過到達(dá)同步點(diǎn)時(shí)，該精確到達(dá)比較器(189、330)以產(chǎn)生不可預(yù)測的等待延遲時(shí)間。為了保證該反饋信號112在-L304和L302之間不會跳過該不確定窗口，該到達(dá)鎖定回路(152、154)的轉(zhuǎn)換速率或加速度(a)在一個(gè)到達(dá)對比周期中不能促使該反饋信號112超過該不確定窗口大小的一半，如下，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>方程2其中，TB是該到達(dá)對比循環(huán)的周期。假設(shè)來自該到達(dá)比較器的電荷泵輸出電流是I，單位為Amp，該回路濾波器的電容是C，單位為Famd，該VC0的調(diào)諧靈敏度是K咖，單位為Hz/Volt，該時(shí)鐘除法器的除數(shù)是N，該回路的閉環(huán)增益或反饋信號(a)的該轉(zhuǎn)換速率或加速度等于a=I*KVC0/(C*N)方程3如圖7所示的精確到達(dá)比較器189可在該后面的到達(dá)信號一達(dá)到就產(chǎn)生新的判斷123，到達(dá)對比循環(huán)由兩個(gè)到達(dá)事件、上述兩個(gè)輸入之一組成。該精確到達(dá)比較器189由三個(gè)模塊組成，即PFD133、極性選擇電路142和該輸出閂鎖156。該P(yáng)FD133(其由兩個(gè)觸發(fā)器(122，119)以及一個(gè)與門126組成)產(chǎn)生兩個(gè)用于該極性選擇電路142選擇的到達(dá)信號；該基準(zhǔn)信號110的到達(dá)在該基準(zhǔn)觸發(fā)器122的輸出產(chǎn)生正的到達(dá)信號以及該反饋信號112的到達(dá)在該補(bǔ)償VC0觸發(fā)器119的輸出產(chǎn)生負(fù)的到達(dá)信號。該極性選擇電路142選擇先到達(dá)的到達(dá)信號的極性作為該最終極性輸出信號144，從而當(dāng)該基準(zhǔn)信號110先到達(dá)時(shí)，該最終極性輸出信號144為正，以及當(dāng)該反饋信號112先到達(dá)時(shí)為負(fù)。該最終極性輸出信號144在到達(dá)對比循環(huán)的末端作為升高312和下沉314信號存儲器進(jìn)該輸出閂鎖156中，以激活或關(guān)閉該電荷泵驅(qū)動該回路濾波器106以產(chǎn)生該最終誤差校正輸出115。因?yàn)樵摵蟮竭_(dá)的信號的到達(dá)產(chǎn)生復(fù)位信號128以清除該P(yáng)FD133的觸發(fā)器而結(jié)束到達(dá)對比循環(huán)，該復(fù)位信號128還可以用作該輸出閂鎖156的觸發(fā)信號，從而只能當(dāng)該當(dāng)前到達(dá)對比循環(huán)結(jié)束時(shí)更新該到達(dá)比較器189的判斷輸出123。由于該極性選擇電路142的反饋裝置的判斷鎖定機(jī)制，所以如圖7所示的該精確到達(dá)比較器189是精確的。該極性選擇電路142由兩對AND/0R邏輯門組成;一旦該最終極性輸出144輸出狀態(tài)被先到達(dá)的信號斷言(asserted)，帶有反饋的第一對AND136/0R138邏輯門允許先到達(dá)的信號阻止后到達(dá)信號改變該最終極性輸出144的狀態(tài)，以及該第二對AND141/OR140邏輯門由該第一對AND136/0R138邏輯門的輸出產(chǎn)生該最終極性判斷輸出144。當(dāng)該基準(zhǔn)信號110先到達(dá)時(shí)，該第一對AND136/0R138邏輯門的認(rèn)D門136的輸出將首先變?yōu)檎?，其將產(chǎn)生正的最終極性輸出144并且阻止該第一和第二對認(rèn)D/OR邏輯門兩者的OR門變?yōu)樨?fù)。類似地，當(dāng)該反饋信號112先到達(dá)時(shí)，該第一對AND136/0R138邏輯門的OR門138的輸出將首先變?yōu)樨?fù)，其將產(chǎn)生負(fù)的最終極性輸出144，并且防止該第一和第二對AND/OR邏輯門兩者的OR門變?yōu)檎?。該最終極性輸出144的輸出狀態(tài)將因此保留在由該先到達(dá)的信號所確定的狀態(tài)，直到到達(dá)對比循環(huán)結(jié)束、重置該P(yáng)FD133的兩個(gè)觸發(fā)器。不幸的是，當(dāng)該兩個(gè)輸入信號之間的到達(dá)時(shí)間差小于單個(gè)邏輯門的傳播延遲時(shí)間時(shí)，該反饋機(jī)制產(chǎn)生跳躍判斷，因?yàn)槠湔加眠@么多時(shí)間來產(chǎn)生該反饋信號。如果該后到達(dá)信號在該反饋信號產(chǎn)生之前到達(dá)，該反饋信號將不能徹底阻止該后到達(dá)信號，就會產(chǎn)生跳躍判斷。該精確到達(dá)比較器189因此呈現(xiàn)出+/-判斷不確定窗口(單個(gè)邏輯門的傳播延遲)。幸運(yùn)的是，因?yàn)锳ND141和0R140門的性質(zhì)，該跳躍判斷將不會向精確到達(dá)比較器189產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出。當(dāng)該基準(zhǔn)信號110先到達(dá)，在該第二對AND141/OR140邏輯門的AND141門輸出的最終極性信號144應(yīng)當(dāng)變?yōu)檎?，以最終變?yōu)檎纳咝盘?12，從而在鎖定該最終極性輸出144后激活源電荷泵127;即使由于跳躍判斷而鎖定錯(cuò)誤的負(fù)輸出狀態(tài)，因?yàn)樵谠撴i定的升高輸出312的負(fù)輸出將不會激活該源電荷泵127，所以該跳躍判斷不會產(chǎn)生該源電荷泵127的錯(cuò)誤輸出。在整個(gè)時(shí)間期間，當(dāng)該第二AND141/0R140邏輯門的該AND141門輸出處產(chǎn)生跳躍判斷，該第二對AND141/0R140邏輯門的0R門140輸出恒定保持為正，因?yàn)镺R門140在這些輸出的任意一個(gè)為正時(shí)可以產(chǎn)生正輸出，從而徹底關(guān)閉該下沉電荷泵129，并且也不會產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出。類似地，當(dāng)該反饋信號112先到，在該第二對AND141/OR140門的OR門140輸出處的該最終極性輸出信號144應(yīng)當(dāng)變?yōu)樨?fù)以最終變?yōu)檎南鲁列盘?14以在該最終極性輸出144鎖定后激活該下沉電荷泵129;即使在該最終極性輸出144由于該跳躍判斷而鎖定不正確的正輸出；因?yàn)樵撻V鎖的正輸出變?yōu)樨?fù)下沉信號314(其將不會激活該下沉電荷泵129)，該跳躍判斷也不會從該下沉電荷泵129產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出。在整個(gè)時(shí)間中，當(dāng)在該第二對AND141/OR140邏輯門的OR門140輸出處產(chǎn)生跳躍判斷，該第二對AND141/0R140邏輯門的AND門141輸出恒定保持為負(fù)，因?yàn)楫?dāng)該輸出信號任意一個(gè)為負(fù)時(shí)，OR門產(chǎn)生負(fù)輸出，從而徹底關(guān)閉該源電荷泵127，并且也不產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出。結(jié)果，如圖7所示的精確到達(dá)比較器189只能是產(chǎn)生正確的輸出或根本不產(chǎn)生輸出，但是其永遠(yuǎn)不會產(chǎn)生具有錯(cuò)誤極性的錯(cuò)誤輸出。當(dāng)如圖7所示的精確到達(dá)比較器189的誤差輸入信號114從該正側(cè)轉(zhuǎn)至該負(fù)側(cè)，只要該誤差輸入信號114仍在正側(cè)，該精確到達(dá)比較器189的判斷輸出123將因此永不會變?yōu)樨?fù)。如果該到達(dá)時(shí)間差較小且位于該判斷不確定窗口內(nèi)并且產(chǎn)生跳躍判斷，該精確到達(dá)比較器189的判斷輸出123即使在該誤差輸入信號114移至負(fù)側(cè)后仍保持為正；不過，該精確到達(dá)比較器189判斷輸出123可以在任何時(shí)候變?yōu)樨?fù)。一旦精確到達(dá)比較器189的判斷輸出123是負(fù)，該判斷輸出123將不確定地(indefinitely)保持為負(fù)，并且永遠(yuǎn)不會變?yōu)檎钡皆撜`差輸入信號114的極性再次改變。如圖7所示的精確到達(dá)比較器189可以因此保證在該精確到達(dá)比較器189的判斷輸出123的狀態(tài)改變將總是比在該精確到達(dá)比較器189的誤差輸入114的狀態(tài)改變發(fā)生的晚。可以簡化該精確到達(dá)比較器189單端輸出并且可以利用如圖8所示的雙端升高輸出312和下沉輸出314替換。具有雙端輸出191的到達(dá)比較器在設(shè)計(jì)上更簡單，但是其需要一些手段以將雙端升高312和下沉314輸出最終轉(zhuǎn)換為單端輸出以變成用于該VC0108的最終誤差校正輸出115。如果需要，還可以將CLR317輸入增加到具有如圖9所示雙端輸出的到達(dá)比較器，以將該到達(dá)比較器193返回到默認(rèn)狀態(tài)。因?yàn)閮H當(dāng)該頻率同步點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間差大于基準(zhǔn)信號110的周期才發(fā)生周跳，所以該反饋信號112需要行進(jìn)較長時(shí)間以產(chǎn)生該周跳以及該隨機(jī)頻率調(diào)制信號的周期會非常長。不幸的是，調(diào)制信號的長周期對于擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器是不希望的，因?yàn)檎{(diào)制信號的頻率會落入可聽到的范圍內(nèi)。一種反饋信號112產(chǎn)生周跳所需要的行進(jìn)時(shí)間并且增加隨機(jī)調(diào)制信號的頻率的方法是使用先到達(dá)比較器和后到達(dá)比較器以產(chǎn)生周跳(如圖10所示)從而該反饋信號112(現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)稱為準(zhǔn)時(shí)信號328)不需要行進(jìn)很遠(yuǎn)來產(chǎn)生周跳。在具有如圖10所示的精確擴(kuò)展控制330的精確到達(dá)比較器的設(shè)計(jì)中，在該基準(zhǔn)信號110比該先到信號326之前剛到達(dá)，該先到達(dá)比較器就產(chǎn)生升高信號312以觸發(fā)單觸發(fā)生成器324，以便產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間等于單觸發(fā)生成器324時(shí)鐘周期一半的校正信號，從而提前從該VCO產(chǎn)生的所有三個(gè)反饋信號的到達(dá)，從而該準(zhǔn)時(shí)信號328的下一次到達(dá)將發(fā)生在如果沒有校正時(shí)的在先信號326到達(dá)的時(shí)間。類似的，在該基準(zhǔn)信號110在該在后信號316之后剛到達(dá)，該后到達(dá)比較器就產(chǎn)生下沉信號314以觸發(fā)另一個(gè)單觸發(fā)生成器324，以產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間等于該單觸發(fā)生成器324的時(shí)鐘周期一半的校正信號，以延遲由該VCO產(chǎn)生的全部三個(gè)反饋信號的到達(dá)，從而該準(zhǔn)時(shí)信號328的下一次到達(dá)將發(fā)生在該在后信號316在如果沒有校正時(shí)的到達(dá)時(shí)間之后。全部三個(gè)反饋信號，該在先326，準(zhǔn)時(shí)328和在后316信號，由利用可編程時(shí)鐘除法器334建立的狀態(tài)機(jī)從具有固定的相位偏移的VCO的同樣的高頻時(shí)鐘信號產(chǎn)生，以及全部三個(gè)反饋信號與該基準(zhǔn)輸入信號110同樣的到達(dá)對比。該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334需要兩個(gè)控制輸入信號，提前輸入318和延遲輸入320，以選擇用于該狀態(tài)機(jī)的時(shí)鐘除數(shù)。在運(yùn)行的一般狀態(tài)，當(dāng)該提前輸入318和該延遲輸入320兩者為假，該狀態(tài)機(jī)334僅僅是一個(gè)一個(gè)地順次增加輸出狀態(tài)；在運(yùn)行的調(diào)整狀態(tài)，該狀態(tài)機(jī)334可以在該提前輸入318為真時(shí)將其輸出狀態(tài)增加兩個(gè)量，或者當(dāng)該延遲輸入320為真時(shí)保持當(dāng)前狀態(tài)而不增加。有該時(shí)鐘除法器的狀態(tài)機(jī)334產(chǎn)生的時(shí)鐘信號的到達(dá)可因此如我們所需要的提前或者延遲多個(gè)該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘周期的任意時(shí)間量。該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的時(shí)鐘信號可稱為高頻反饋時(shí)鐘332。在先信號326和準(zhǔn)時(shí)信號328之間以及該準(zhǔn)時(shí)信號328和在后信號316之間的到達(dá)時(shí)間差相同，這些到達(dá)時(shí)間差等于該狀態(tài)機(jī)的時(shí)鐘信號332的一個(gè)周期或多個(gè)周期，并且還等于該單觸發(fā)生成器324的時(shí)鐘信號322的周期(Tcs392)的一半，該生成器產(chǎn)生用于該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的提前318和延遲320信號以產(chǎn)生周跳。具有精確擴(kuò)展控制330的精確到達(dá)比較器的反饋信號的到達(dá)的時(shí)序圖和該周跳時(shí)鐘322的時(shí)序圖以及單發(fā)324的輸出如圖11所示。該單觸發(fā)生成器324的時(shí)鐘信號322理想地應(yīng)當(dāng)具有50%占空因數(shù)。結(jié)果，當(dāng)該基準(zhǔn)信號110比該在先信號326早到時(shí)，該先到達(dá)比較器的升高輸出312將觸發(fā)該單觸發(fā)生成器324以產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間等于該在先信號326和該準(zhǔn)時(shí)信號328之間到達(dá)時(shí)間差的脈沖以通過當(dāng)來自該單觸發(fā)生成器324的輸出的提前輸入318為真時(shí)在整個(gè)時(shí)間中跳過下一個(gè)狀態(tài)而提前所有由狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334產(chǎn)生的反饋時(shí)鐘信號的到達(dá)。類似的，當(dāng)該基準(zhǔn)信號110在該在后信號316之后到達(dá)時(shí)，來自后到達(dá)比較器的下沉輸出314將觸發(fā)另一單觸發(fā)生成器324以產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間等于該在后信號316和該準(zhǔn)時(shí)信號328之間到達(dá)時(shí)間差的脈沖以迫使該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334保持在當(dāng)前狀態(tài)并且當(dāng)單觸發(fā)生成器324的輸出的延遲輸入320為真時(shí)在全部時(shí)間中延遲該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334產(chǎn)生的所有反饋信號的到達(dá)。在該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的一般運(yùn)行中，當(dāng)該提前輸入318和延遲輸入320兩者為假時(shí)，該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334持續(xù)一個(gè)一個(gè)地順次增加該輸出狀態(tài)直到所有的狀態(tài)都被訪問一次，并且整個(gè)過程一次又一次地重復(fù)。例如，16位的頻率除法器可用作該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334以產(chǎn)生16種輸狀態(tài)；該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的輸出狀態(tài)將順次從狀態(tài)1運(yùn)行到狀態(tài)16，并且一旦所有16個(gè)輸出都己經(jīng)訪問一次，就回到狀態(tài)1以再次重新開始整個(gè)過程。該延遲輸入320可以控制該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334以保持在該當(dāng)前狀態(tài)，從而當(dāng)該延遲輸入320為真，來自該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的輸出信號的周期將變得更長。當(dāng)對于至該狀態(tài)機(jī)334時(shí)鐘除法器的該高頻時(shí)鐘輸入信號332的周期，該延遲輸入320為真時(shí)，來自該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的下一個(gè)輸出信號的到達(dá)將發(fā)生在后來的高頻時(shí)鐘輸入332的時(shí)鐘周期。另一方面，該提前輸入318可以迫使該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334跳過該下一個(gè)狀態(tài)，從而當(dāng)該提前輸入318為真時(shí)，來自狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的輸出信號的周期將變短。當(dāng)對于至該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的高頻時(shí)鐘輸入信號332的時(shí)鐘周期，該提前輸入318為真，來自該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的下一個(gè)輸出信號的到達(dá)將在更早的高頻時(shí)鐘輸入332的時(shí)鐘周期到達(dá)。例如，假設(shè)由該高頻反饋信號332定時(shí)的可編程的16位的頻率除法器用作該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334以產(chǎn)生在先326、準(zhǔn)時(shí)328和在后316信號，待與該基準(zhǔn)輸入信號110的到達(dá)對比;那么到達(dá)對比循環(huán)的周期將等于16個(gè)該高頻反饋信號332的時(shí)鐘周期或等于基準(zhǔn)輸入信號110的周期。假設(shè)該在先326和該準(zhǔn)時(shí)328信號之間的到達(dá)時(shí)間差是基準(zhǔn)信號110周期的1/16或是高頻時(shí)鐘信號332的一個(gè)周期，至該單觸發(fā)生成器324的時(shí)鐘輸入信號322d的周期將因此為基準(zhǔn)信號110周期的1/8。因?yàn)樵搯斡|發(fā)生成器324可產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間等于時(shí)鐘輸入信號322周期一半的輸出脈沖，該單觸發(fā)生成器324因此可產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間等于該到達(dá)對比時(shí)鐘周期的1/16或者該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的高頻反饋信號332的全周期的校正信號，從而對該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的校正周期等于該在先信號326和該準(zhǔn)時(shí)信號328之間以及該準(zhǔn)時(shí)328和該在后316信號之間的到達(dá)時(shí)間差。當(dāng)該在先到達(dá)比較器的升高輸出312變?yōu)檎鏁r(shí)，該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334將因此提前該時(shí)鐘除法器的所有輸出信號的到達(dá)，從而如果至該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的提前輸入318不為真時(shí)，準(zhǔn)時(shí)信號328的下一個(gè)到達(dá)將在該在先信號326已經(jīng)到達(dá)的時(shí)間到達(dá)。類似地，當(dāng)該后到達(dá)比較器的下沉輸出314變?yōu)檎?，該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334將延遲來自該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的所有輸出信號的到達(dá)，從而如果至該狀態(tài)機(jī)334時(shí)鐘的延遲輸入320不為真，準(zhǔn)時(shí)信號328的下一個(gè)到達(dá)該在后信號已經(jīng)到達(dá)時(shí)到達(dá)一因此產(chǎn)生周跳。在該先到達(dá)比較器和后到達(dá)比較器產(chǎn)生的周跳內(nèi)，該準(zhǔn)時(shí)信號328僅需要行進(jìn)比該在先326和該準(zhǔn)時(shí)328信號之間或該在后316和該準(zhǔn)時(shí)328信號之間的到達(dá)時(shí)間差長(其可以是該基準(zhǔn)輸入信號110周期的一部分)，來觸發(fā)周跳。因?yàn)樵撛谙刃盘?26和該準(zhǔn)時(shí)信號328之間以及該準(zhǔn)時(shí)信號328和該在后信號之間的到達(dá)時(shí)間差決定該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出的頻率擴(kuò)展量，該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出信號上的頻率擴(kuò)展的量可以很容易調(diào)整。頻率擴(kuò)展的量和振蕩頻率可以如下計(jì)算，假設(shè)來自VC0的信號在周跳發(fā)生前可連續(xù)跳動的最大總時(shí)間等于TP，這也等于該準(zhǔn)時(shí)信號328從該到達(dá)同步點(diǎn)跳動到該頻率同步點(diǎn)的時(shí)間，該Tp因此等于K*a*;2=M/iV方程4上面方程的左邊是該準(zhǔn)時(shí)信號328在Tp跳動時(shí)段內(nèi)行進(jìn)的距離。上面方程的右邊是該在先信號326和該準(zhǔn)時(shí)信號328之間的距離比，其中M是高頻時(shí)鐘信號332時(shí)鐘周期的數(shù)量，該在先信號326在該準(zhǔn)時(shí)信號328之前一個(gè)基準(zhǔn)輸入信號110周期的距離。從上面的方程，我們可以如下計(jì)算峰值之間的頻率擴(kuò)展4/和該振蕩周期T。sc，4^2*Tp*a方程5T0SC=4*TP方程6單觸發(fā)生成器324是非常常見的技術(shù)，其需要兩個(gè)輸入信號，一個(gè)觸發(fā)輸入和時(shí)鐘輸入322，以產(chǎn)生脈沖輸出。該觸發(fā)輸入變?yōu)檎嬷蟛痪貌⑶胰绻撚|發(fā)輸入保持為真超過該時(shí)鐘輸入信號322兩個(gè)周期，那么就能產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出脈沖。該輸出脈沖的持續(xù)時(shí)間可以短到該時(shí)鐘輸入信號322周期的一半，因?yàn)槠淇蓮脑摃r(shí)鐘輸入信號322的非觸發(fā)部分產(chǎn)生。至該單觸發(fā)生成器324的時(shí)鐘輸入信號322可因此稱為周跳時(shí)鐘322(CSclock)，因?yàn)槠浯_定將該狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的輸出信號延遲或提前多長時(shí)間，以及周跳時(shí)鐘信號322理想地應(yīng)當(dāng)具有50%占空因數(shù)以便精確地產(chǎn)生提前318和延遲320信號，該周跳時(shí)鐘應(yīng)當(dāng)從該高頻反饋信號332產(chǎn)生。當(dāng)使用具有精確擴(kuò)展控制330的精確到達(dá)比較器的非線性到達(dá)鎖定回路154振蕩時(shí)，該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器將在該最終誤差校正輸出115上產(chǎn)生隨機(jī)線性頻率跳動調(diào)制信號以調(diào)制VC0108的頻率，這樣隨循環(huán)的持續(xù)，頻率擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間變得越來越長，直到頻率擴(kuò)展的周期長到在該準(zhǔn)時(shí)信號328上產(chǎn)生周跳，復(fù)位該頻率擴(kuò)展至接近零的微小量。理想地，對于線性頻率跳動的每個(gè)周期，頻率擴(kuò)展的周期增加應(yīng)當(dāng)是隨機(jī)的并且小，從而該線性頻率跳動的每個(gè)周期變得不可預(yù)測的、真正隨機(jī)，以及該周跳不會非常頻繁地產(chǎn)生，因?yàn)槠湫枰芏嘌h(huán)的線性頻率跳動來增加該頻率擴(kuò)展的周期到足夠長來產(chǎn)生周跳。然而，因?yàn)榈皖l調(diào)制信號每個(gè)周期中頻率擴(kuò)展的增加由該精確到達(dá)比較器191的隨機(jī)等待延遲時(shí)間確定的，如果該準(zhǔn)時(shí)信號328在該隨機(jī)等待延遲時(shí)間周期內(nèi)行進(jìn)較長距離，該準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率擴(kuò)展的增加會較大。不幸的是，這個(gè)恰巧是該到達(dá)鎖定回路154的情況，因?yàn)楫?dāng)該到達(dá)同步發(fā)生時(shí)，該準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率擴(kuò)展時(shí)鐘在其峰值頻率，而該準(zhǔn)時(shí)信號始終在該隨機(jī)等待延遲周期內(nèi)行進(jìn)較長距離。結(jié)果，該準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率擴(kuò)展的增加始終較大。因此，會非常頻繁地達(dá)到該頻率擴(kuò)展的頂部，由到達(dá)鎖定回路154生成的該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘頻率擴(kuò)展的將不會完全隨機(jī)。.因此，提高由到達(dá)鎖定回路154生成的頻率擴(kuò)展的隨機(jī)性的最佳方案是僅僅降低判斷不確定窗口的尺寸。因?yàn)榕袛嗖淮_定窗口的尺寸是由傳播延遲時(shí)間的量確定的，并且需要先進(jìn)的電路制造工藝；不幸的是，這個(gè)方案不總是可行的。提高由到達(dá)鎖定回路154生成的頻率擴(kuò)展的隨機(jī)性的其他可選方案是隨機(jī)地切換來自到達(dá)比較器191的判斷輸出信號的極性，如圖12所示。因?yàn)樵摲蔷€性反饋控制回路150在相當(dāng)于非線性反饋控制回路150振蕩的一半時(shí)間產(chǎn)生正確的和錯(cuò)誤的輸出，所以，當(dāng)該非線性反饋控制回路150振蕩時(shí)，可以翻轉(zhuǎn)非線性誤差比較器118的判斷輸出信號123的極性。因此，就可能使用由隨機(jī)信號生成器602控制的撥動開關(guān)600以隨機(jī)地翻轉(zhuǎn)該非線性誤差比較器118的判斷輸出信號123的極性以進(jìn)一步隨機(jī)來自該非線性反饋控制回路的該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出112，如圖13中框圖608所示。隨機(jī)信號生成器602是產(chǎn)生隨機(jī)信號的電路。使用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)該隨機(jī)信號生成器的通常方法是使用最大長度序列技術(shù)，通過使用帶有許多觸發(fā)器的反饋回路。理論上，如果觸發(fā)器的數(shù)目是N，那么可由該最大長度序列生成器生成的輸出狀態(tài)的最大數(shù)量是2N-1，以及最長序列生成器的輸出信號在重復(fù)其本身之前具有2N-1個(gè)狀態(tài)。當(dāng)N的數(shù)目變大，該最大長度序列生成器的輸出信號就因此變得接近隨機(jī)。該最大長度序列生成器在擴(kuò)展頻譜通信應(yīng)用中是非常常見的。在這個(gè)應(yīng)用中，每個(gè)數(shù)據(jù)位由該最大長度序列生成器生成的隨機(jī)信號擴(kuò)展以成為2N-1隨機(jī)片段，這樣數(shù)字隨機(jī)信號生成器通常稱為隨機(jī)片段生成器。不管其如何稱呼，隨機(jī)信號生成器或隨機(jī)片段生成器就是產(chǎn)生隨機(jī)輸出信號的裝置。然而，如果我們實(shí)施如圖13所示的用于該到達(dá)鎖定回路(152、154)的隨機(jī)極性切換技術(shù)；因?yàn)樵摰竭_(dá)鎖定回路(152、154)具有存儲器記錄當(dāng)該極性翻轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)的到達(dá)時(shí)間差，隨機(jī)地切換精確到達(dá)比較器(189、330)的判斷輸出信號123的極性，而不切換存儲器的極性，如此可以產(chǎn)生較大的頻率擴(kuò)展，因?yàn)樵摰竭_(dá)鎖定回路(152、154)將不會再次翻轉(zhuǎn)頻率擴(kuò)展的方向，直到產(chǎn)生周跳以后。不幸的是，在極性翻轉(zhuǎn)發(fā)生后，周跳需要非常長的時(shí)間才能到達(dá)，因?yàn)樵摲答佇盘?12的到達(dá)在該極性翻轉(zhuǎn)后接在錯(cuò)誤的方向中，從而該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出的頻率擴(kuò)展變得超乎想象的大。例如，通常的頻率擴(kuò)展循環(huán)如圖14所示，其是圖5在該時(shí)間T3560之后的延續(xù)；假設(shè)該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器將其判斷輸出信號123的極性在T3560翻轉(zhuǎn)為負(fù)，并且開始新的頻率擴(kuò)展循環(huán)?？梢栽O(shè)想在t=T3560后，在這個(gè)當(dāng)前頻率跳動循環(huán)中不會發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)；因?yàn)樵摲答佇盘?12的頻率在T3560之后更快，所以該反饋信號112的到達(dá)將比該基準(zhǔn)信號110的到達(dá)更早到達(dá)，從而到達(dá)比較器(189、330)的判斷輸出123為負(fù)以減慢該反饋信號112的到達(dá)。該反饋信號112的到達(dá)將由于到達(dá)比較器(189、330)的負(fù)校正而開始減慢，但是該反饋信號112的到達(dá)仍早于該基準(zhǔn)信號110的到達(dá)，因?yàn)榉答佇盘?12的頻率仍高得多，從而該到達(dá)時(shí)間差在T3560后繼續(xù)負(fù)向增加。當(dāng)該頻率誤差最終變?yōu)榱銜r(shí)，該到達(dá)時(shí)間差將達(dá)到最大值，發(fā)生在T4562，但是到達(dá)比較器(189、330)的輸出的極性直到T5565，在最終發(fā)生到達(dá)時(shí)間同步之后才翻轉(zhuǎn)。由于該精確到達(dá)比較器(189、330)的隨機(jī)正的等待延遲時(shí)間，T3560和T4562之間的時(shí)段稍短于T4562和T5565之間的時(shí)段。如果極性翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時(shí)間T4562之前的T6566;因?yàn)榈竭_(dá)時(shí)間誤差的極性仍為負(fù)和該反饋信號112的到達(dá)在該基準(zhǔn)輸入信號110的到達(dá)之前，并且該反饋信號112的頻率也仍舊高于該基準(zhǔn)輸入信號110的頻率，在L566的極性翻轉(zhuǎn)將使得該反饋信號112的到達(dá)繼續(xù)在該基準(zhǔn)信號110的到達(dá)更前面到達(dá)。因?yàn)槎虝r(shí)間內(nèi)沒有任何周跳來翻轉(zhuǎn)頻率擴(kuò)展的方向，因?yàn)樵摲答佇盘?12的到達(dá)現(xiàn)在必須跳動該反饋信號112的全部循環(huán)的距離，以到達(dá)先前的對比循環(huán)中的該基準(zhǔn)信號IIO的到達(dá)，從而產(chǎn)生周跳以翻轉(zhuǎn)跳動方向，長頻率擴(kuò)展是不可避免的。避免由于隨機(jī)極性翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致的長頻率擴(kuò)展問題的最簡單的方案是防止該反饋信號112的頻率擴(kuò)展快速改變方向，從而該回路濾波器106需要較大的時(shí)間常數(shù)并且當(dāng)?shù)竭_(dá)比較器(189、330)的判斷輸出信號123的極性隨機(jī)切換而沒有同時(shí)切換回路存儲器的極性時(shí)，該回路的振蕩頻率必須是低的。如先前所解釋的，不幸的是，低頻調(diào)制信號對于擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成器是不希望的，從而這個(gè)方案遠(yuǎn)非理想方案。避免該大頻率擴(kuò)展問題的最佳方案是在切換該到達(dá)比較器(189、330)的判斷輸出信號123的極性時(shí)同時(shí)切換該回路的存儲器的極性。如前面的示例中，如果我們切換回路存儲器的極性，從而在到達(dá)比較器(189、330)的判斷輸出的極性在T6566之后，該存儲器變?yōu)檎?；該極性翻轉(zhuǎn)后，該反饋信號112的到達(dá)現(xiàn)在落后該基準(zhǔn)輸入信號110的到達(dá)后面。結(jié)果，因?yàn)樵赥e566發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)后，該反饋信號112的到達(dá)提前，新的到達(dá)時(shí)間同步會很快發(fā)生(在T7568)，并且避免長頻率擴(kuò)展，T3560和T6566之間的時(shí)間段應(yīng)當(dāng)與L566和T7568之間的時(shí)間段大約相同。因此，到達(dá)比較器(189、330)的判斷輸出123的極性的翻轉(zhuǎn)應(yīng)當(dāng)只持續(xù)很短的時(shí)間并且應(yīng)當(dāng)只持續(xù)當(dāng)前循環(huán)在該極性翻轉(zhuǎn)發(fā)生之前行進(jìn)的時(shí)間段?；谶@個(gè)原理，用于極性翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)機(jī)必須在下面的算法下運(yùn)行。用于極性翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)機(jī)386包括五個(gè)模塊1.計(jì)數(shù)模塊426包括A.由高頻時(shí)鐘390定時(shí)的飽和(saturatable)N位加減計(jì)數(shù)器384具有U/D輸入604、保持輸入428和復(fù)位輸入430和頂部計(jì)數(shù)(topcount)輸出432、底部計(jì)數(shù)(bottomcount)輸出434、默認(rèn)計(jì)數(shù)輸出436、默認(rèn)計(jì)數(shù)-l輸出438和默認(rèn)計(jì)數(shù)+1輸出440;B.OR門442從兩個(gè)AND門444和446產(chǎn)生保持輸入428。當(dāng)最終極性輸出604和頂部計(jì)數(shù)輸出432為真時(shí)，該AND門444的輸出變?yōu)檎?。?dāng)該底部計(jì)數(shù)434為真但是該最終極性輸出604為假時(shí)，該AND門446輸出變?yōu)檎妗?.加減模塊420包括A.由高頻時(shí)鐘390定時(shí)的加減觸發(fā)器374，具有激活輸入、設(shè)置及復(fù)位輸入，以及加減判斷輸出123以存儲該到達(dá)比較器191的加減判斷輸出的當(dāng)前狀態(tài)；B.AND門448產(chǎn)生用于該加減觸發(fā)器374的設(shè)置輸入，以及該到達(dá)比較器191的升高輸出信號312為真和該加減觸發(fā)器374的判斷輸出123為假時(shí)，AND門448的輸出變?yōu)檎?；C.以及AND門450產(chǎn)生用于該加減觸發(fā)器374的復(fù)位輸入，以及當(dāng)該到達(dá)比較器191的下沉輸出信號314和該加減觸發(fā)器374的判斷輸出123兩者都為真時(shí)，該AND門450的輸出變?yōu)檎妗?.切換模塊424包括A.由高頻時(shí)鐘390定時(shí)的、具有激活輸入和設(shè)置及復(fù)位輸入的切換觸發(fā)器382產(chǎn)生用于極性翻轉(zhuǎn)撥動開關(guān)600的切換控制輸出信號454;B.AND門456產(chǎn)生用于該切換觸發(fā)器382的設(shè)置輸入信號，以及當(dāng)該翻轉(zhuǎn)輸入572為真而該計(jì)數(shù)模塊426的切換控制輸出454和默認(rèn)計(jì)數(shù)輸出436都為假時(shí)，AND門456的輸出變?yōu)檎?；C.OR門458組合兩個(gè)AND門460和462的輸出以產(chǎn)生用于該切換觸發(fā)器382的復(fù)位輸入信號。當(dāng)該計(jì)數(shù)模塊426的默認(rèn)計(jì)數(shù)+1440為真但是該最終極性輸出604為假時(shí)，該AND門460變?yōu)檎?，以及?dāng)該默認(rèn)計(jì)數(shù)-1438和該最終極性輸出604都為真時(shí)，該AND門462變?yōu)檎妗?.復(fù)位模塊422包括A.復(fù)位觸發(fā)器380，由高頻時(shí)鐘390定時(shí)，具有激活輸入和數(shù)據(jù)輸入以生成用于該加減計(jì)數(shù)器384的復(fù)位信號430;B.OR門464，通過該加減觸發(fā)器374的狀態(tài)輸入的改變組合以產(chǎn)生用于該復(fù)位觸發(fā)器380的數(shù)據(jù)輸入。5.以及極性換向開關(guān)600，其由該切換控制信號454控制以接收該加減判斷123輸出的一般輸出或該加減模塊420的翻轉(zhuǎn)加減判斷輸出123中的一個(gè)作為該最終極性輸出604。該極性翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)機(jī)386可按如圖15所示實(shí)施，其需要兩個(gè)來自該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的輸入，即該升高信號312和該下沉信號314，以及隨機(jī)信號生成器602或任何隨機(jī)產(chǎn)生輸出信號的源的獨(dú)立的翻轉(zhuǎn)輸入572。來自該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的兩個(gè)輸入信號(升高312和下沉314)可通過使用圖7所示的到達(dá)比較器的判斷輸出123組合為一個(gè)信號來替代升高312和下沉314信號；然而，如果我們這樣做，就再需要兩個(gè)電源。來自該加減觸發(fā)器374的判斷輸出123作為數(shù)據(jù)輸入饋入撥動開關(guān)600，其選擇來自該加減觸發(fā)器374的一般判斷輸出123或翻轉(zhuǎn)判斷輸出中的一個(gè)作為用于該飽和N位加減計(jì)數(shù)器384以及用于驅(qū)動該回路濾波器106的電荷泵輸出驅(qū)動器的最終極性輸出604。當(dāng)加減觸發(fā)器374的當(dāng)前狀態(tài)為真(H)或高電平，來自該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的真值下沉信號314將把該加減觸發(fā)器374復(fù)位至假(L)或低電平；當(dāng)加減觸發(fā)器374的當(dāng)前狀態(tài)為假(L)或低電平，來自該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的真值升高信號312將把該加減觸發(fā)器374設(shè)為真(H)或高電平。該加減觸發(fā)器374的輸出在所有其他條件都保持在當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)加減觸發(fā)器374的當(dāng)前狀態(tài)不等于加減觸發(fā)器的下一個(gè)狀態(tài)時(shí)，該復(fù)位觸發(fā)器380將變?yōu)檎嬉詫⒃擄柡图訙p計(jì)數(shù)器384復(fù)位至默認(rèn)狀態(tài)436。該飽和加減計(jì)數(shù)器384的默認(rèn)狀態(tài)(2N—"436在該飽和N位加減計(jì)數(shù)器384的頂部計(jì)數(shù)432和底部計(jì)數(shù)434中間。該切換觸發(fā)器382將在下面時(shí)間設(shè)置1.該切換觸發(fā)器382的當(dāng)前狀態(tài)沒有設(shè)置以及2.該飽和加減計(jì)數(shù)器384的當(dāng)前狀態(tài)不在該默認(rèn)狀態(tài)并且也不在飽和狀態(tài)，以及3.該翻轉(zhuǎn)輸入572為真。該切換觸發(fā)器382將在下面時(shí)間復(fù)位1.該飽和加減計(jì)數(shù)器384的當(dāng)前狀態(tài)是默認(rèn)計(jì)數(shù)-l[(2N—')-1]438和該加減控制604為真(高)或者2.該飽和加減計(jì)數(shù)器384的當(dāng)前狀態(tài)是默認(rèn)計(jì)數(shù)+1[(2N—"+1]440和該加減控制604為假(低)在設(shè)置狀態(tài)中不允許該加減觸發(fā)器374和該復(fù)位觸發(fā)器380和切換觸發(fā)器382改變該切換觸發(fā)器382的當(dāng)前狀態(tài)。該N位加減計(jì)數(shù)器384是飽和計(jì)數(shù)器，從而該N位加減計(jì)數(shù)器384不能上溢或下溢。當(dāng)該加減計(jì)數(shù)器384的狀態(tài)達(dá)到該頂部計(jì)數(shù)432以及該加減控制604為真時(shí)，該保持輸入428信號將變?yōu)檎?，從而該加減計(jì)數(shù)器384的狀態(tài)將保持在該頂部計(jì)數(shù)432;當(dāng)該加減計(jì)數(shù)器384的狀態(tài)達(dá)到該底部計(jì)數(shù)434并且該加減控制604為假時(shí)，保持輸入428信號也將變?yōu)檎妫瑥亩摷訙p計(jì)數(shù)器384的狀態(tài)將保持在該底部計(jì)數(shù)434。因?yàn)橹灰谠摐?zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191做出新的判斷以翻轉(zhuǎn)頻率擴(kuò)展的方向的同時(shí)該切換觸發(fā)器382不在設(shè)置狀態(tài)，該N位加減計(jì)數(shù)器384就會復(fù)位，所以該N位加減計(jì)數(shù)器384在該極性翻轉(zhuǎn)輸入變?yōu)檎嬷氨３衷摯鎯?，持續(xù)頻率跳動的當(dāng)前循環(huán)的行進(jìn)時(shí)間。當(dāng)該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191產(chǎn)生輸出以翻轉(zhuǎn)該頻率擴(kuò)展的方向并且如果該切換觸發(fā)器382不在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，該加減觸發(fā)器374將改變其輸出狀態(tài)123至新的狀態(tài)并且該加減計(jì)數(shù)器384將在之后立即復(fù)位至該默認(rèn)狀態(tài)436。該加減計(jì)數(shù)器384根據(jù)加減觸發(fā)器374的新的判斷輸出123增加計(jì)數(shù)或減少計(jì)數(shù)。加減計(jì)數(shù)器384的狀態(tài)將持續(xù)向上計(jì)數(shù)或者向下計(jì)數(shù)，直到翻轉(zhuǎn)輸入572變?yōu)檎?，或該加減計(jì)數(shù)器384最終飽和或該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191產(chǎn)生新的輸出以再次翻轉(zhuǎn)該頻率擴(kuò)展的方向。當(dāng)該反向輸入572變?yōu)檎娑撉袚Q觸發(fā)器382還未處于設(shè)置狀態(tài)并且該加減計(jì)數(shù)器384不在該默認(rèn)狀態(tài)436且不飽和時(shí)，該切換觸發(fā)器382將設(shè)為翻轉(zhuǎn)最終極性輸出604的極性。一旦該切換觸發(fā)器382變?yōu)樵O(shè)置狀態(tài)，其將保持在該設(shè)置狀態(tài)直到該加減計(jì)數(shù)器384的狀態(tài)返回該默認(rèn)狀態(tài)436。當(dāng)該切換觸發(fā)器382設(shè)置期間，加減計(jì)數(shù)器384的方向和最終極性輸出604的極性都翻轉(zhuǎn)。該加減計(jì)數(shù)器384需要與當(dāng)前循環(huán)在翻轉(zhuǎn)輸入572變?yōu)檎嬷八掷m(xù)的相同時(shí)間量來將該加減計(jì)數(shù)器384返回為該默認(rèn)狀態(tài)。結(jié)果，該極性翻轉(zhuǎn)只能持續(xù)與當(dāng)前循環(huán)在翻轉(zhuǎn)輸入572變?yōu)檎嬷俺掷m(xù)的時(shí)間一樣長。利用這個(gè)算法，由隨機(jī)信號源602控制的極性翻轉(zhuǎn)將不會產(chǎn)生大的頻率擴(kuò)展同時(shí)仍允許該頻率擴(kuò)展變得更加隨機(jī)。如圖14所示，因?yàn)楫?dāng)準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率擴(kuò)展靠近其峰值時(shí)，始終發(fā)生該到達(dá)同步(在L556)，該準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率跳動由于該精確到達(dá)比較器(330，340)的隨機(jī)正等待延遲時(shí)間而在該頻率跳動翻轉(zhuǎn)在L560轉(zhuǎn)動的方向之前將始終比所需要持續(xù)時(shí)間長。如果L554和T2556之間的時(shí)段等于該在先信號326和該準(zhǔn)時(shí)信號328之間的到達(dá)時(shí)間差，那么L554和T3560之間以及L和T4562之間的時(shí)段必須比該在先信號326和準(zhǔn)時(shí)信號328之間的到達(dá)時(shí)間差長。結(jié)果，在頻率跳動的極性在T3560翻轉(zhuǎn)后，周跳將在準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率擴(kuò)展跨過位于T4562的時(shí)鐘中間頻率之前發(fā)生但是永遠(yuǎn)不會在之后，因?yàn)門3560和T4562之間的時(shí)段比該準(zhǔn)時(shí)信號328和在先信號326之間的到達(dá)時(shí)間差長。因?yàn)橹芴纳墒怯稍撆袛嚅y值附近的隨機(jī)噪聲確定的，周跳的生成是隨機(jī)的，以及該周跳信號404可用來切換該極性換向開關(guān)600以更加隨機(jī)該時(shí)鐘的頻率擴(kuò)展。使用該周跳信號404以切換該極性換向開關(guān)600可以因此節(jié)省隨機(jī)信號生成器602所需的大量硬件。不過，因?yàn)樵撝芴盘?04始終在該準(zhǔn)時(shí)信號328頻率擴(kuò)展跨越該時(shí)鐘中間頻率之前發(fā)生，如果該周跳信號404經(jīng)常切換該極性換向開關(guān)600，該周跳會阻止該準(zhǔn)時(shí)信號328跨過24該時(shí)鐘中間頻率并且將準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率擴(kuò)展限制為只有總的頻率擴(kuò)展的一半。結(jié)果，該周跳信號404—定不會經(jīng)常切換該極性換向開關(guān)600，并且該周跳信號404可以切換該極性換向開關(guān)600的最快速率是交替地(alternatively)或是周跳信號404的速率的一半，從而該周跳信號404必須至少允許該準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率擴(kuò)展交替地通過并且跳出該時(shí)鐘中間步頁率，以及該周跳信號404必須以低于周跳信號404速率一半的任何速率切換該極性換向開關(guān)600。圖16是由該延遲320和提前318輸入生成翻轉(zhuǎn)信號572的示意圖。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，該周跳信號404通過使用OR門402在被頻率除法器398分頻之前結(jié)合該延遲320和提前318輸入而產(chǎn)生。該頻率除法器398的標(biāo)度比M比必須大于2。然后，被分頻的周跳信號觸發(fā)單觸發(fā)生成器324以產(chǎn)生該翻轉(zhuǎn)信號572。使用該周跳信號404來翻轉(zhuǎn)來自準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的輸出信號的極性可節(jié)省建立隨機(jī)信號生成器602所需的大量硬件；然而，因?yàn)樵撝芴?04會有規(guī)律地在該頻率跳動擴(kuò)展的每隔一個(gè)循環(huán)發(fā)生以翻轉(zhuǎn)來自準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的輸出信號的極性，所以該周跳信號404會產(chǎn)生不希望有的該調(diào)制信號的低頻子諧波。如果調(diào)制信號的頻率高，使得該頻率調(diào)制信號的低頻子諧波的頻率仍高于30Khz，該調(diào)制信號的低頻子諧波就不是問題。該當(dāng)該調(diào)制信號的頻率接近30Khz時(shí)，不應(yīng)當(dāng)允許周跳信號404翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的輸出信號的極性。因此，該周跳信號404需要一個(gè)與頻率相關(guān)的約束機(jī)制以避免從該調(diào)制信號產(chǎn)生子諧波。因?yàn)樵擄柡图訙p計(jì)數(shù)器384保持在該當(dāng)前頻率跳動循環(huán)已經(jīng)經(jīng)過的時(shí)刻，所以其可用作閾值(go-no-go)標(biāo)準(zhǔn)以確定當(dāng)前頻率跳動循環(huán)的頻率是否過低并且是否激活該約束機(jī)制以防止該周跳信號404翻轉(zhuǎn)該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的輸出信號的極性。因?yàn)槿绻l率跳動循環(huán)的周期長，該飽和加減計(jì)數(shù)器384的計(jì)數(shù)將較大，因此，我們可以通過檢查該飽和加減計(jì)數(shù)器384是否飽和來確定該調(diào)制信號的頻率是否低于確定的閥值。如果該飽和加減計(jì)數(shù)器384飽和，該頻率跳動循環(huán)的當(dāng)前周期一定過長以及該調(diào)制信號的頻率一定過低，此時(shí)就不應(yīng)當(dāng)允許該周跳信號404翻轉(zhuǎn)該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的判斷輸出信號的極性。因此，該加減計(jì)數(shù)器384的最大計(jì)數(shù)確定允許周跳信號404翻轉(zhuǎn)來自準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的輸出信號的極性的當(dāng)前跳動循環(huán)的最大周期。利用這個(gè)算法，該加減計(jì)數(shù)器384的保持輸入428也可用作該切換觸發(fā)器382的關(guān)閉信號，從而，僅當(dāng)該加減計(jì)數(shù)器384不飽和時(shí)允許切換來自準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器191的輸出信號的極性，并因此避免低頻子諧波。極性翻轉(zhuǎn)386的狀態(tài)機(jī)和該隨機(jī)信號生成器602兩者應(yīng)當(dāng)由高頻時(shí)鐘390利用比該基準(zhǔn)輸入信號110的頻率高得多的頻率定時(shí)，以便降低由于該加減觸發(fā)器374導(dǎo)致的等待延遲。盡管使用具有如圖10和12所述的精確擴(kuò)展控制(330，340)的精確到達(dá)比較器可以產(chǎn)生帶有較小和精確頻率擴(kuò)展的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘；因?yàn)樵摖顟B(tài)機(jī)時(shí)鐘除法器334的提前輸入318和該延遲輸入320實(shí)際上調(diào)制該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號332的頻率，所以，當(dāng)該準(zhǔn)時(shí)328信號的頻率對于該提前輸入318或延遲輸入320移動過快而不能校正時(shí)，該到達(dá)鎖定回路154可以進(jìn)入這兩個(gè)飽和狀態(tài)之一。這個(gè)在該功率上升過程中會成為問題，因?yàn)樵摶鶞?zhǔn)輸入110和準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率會在較大范圍內(nèi)快速移動。當(dāng)該準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率遠(yuǎn)在該基準(zhǔn)輸入信號110的頻率之上時(shí)，該后到達(dá)比較器將激活觸發(fā)該單觸發(fā)生成器324的下沉輸出314以產(chǎn)生校正輸出，作為延遲信號320以延遲準(zhǔn)時(shí)信號328的到達(dá)；同時(shí)，該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器的下沉輸出314也將激活該下沉電荷泵129以產(chǎn)生該最終誤差校正輸出電壓115來降低該準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率。因此，該后到達(dá)比較器和該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器兩者一起運(yùn)轉(zhuǎn)以快速降低該頻率以及延遲該準(zhǔn)時(shí)信號328的到達(dá)。然而，因?yàn)樵谥芴笤摐?zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器的下沉輸出314會變?yōu)榧僖约霸摐?zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器的升高輸出312變?yōu)檎妫摐?zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器會改變該判斷以在周跳之后升高準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率并且產(chǎn)生準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率的錯(cuò)誤校正。如果該準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率上的錯(cuò)誤校正超過來自延遲輸入320的到達(dá)的校正，該準(zhǔn)時(shí)信號328會被截留和該到達(dá)鎖定回路154將失靈。如果該在先和后到達(dá)比較器因?yàn)閬碜詼?zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器的判斷輸出123始終是精確的并且該到達(dá)鎖定回路154獨(dú)自而沒有在先和后到達(dá)比較器僅具有一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)而不會使用，那么該到達(dá)鎖定回路154將永遠(yuǎn)不會被截留。然而，在有在先和后到達(dá)比較器的情況下，該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器會由于在先或后到達(dá)比較器產(chǎn)生的周跳而產(chǎn)生錯(cuò)誤校正，從而該到達(dá)鎖定回路154會被截留。為了解決截留問題，首先，我們需要檢測到截留的發(fā)生；一旦檢測到截留，我們只需要暫時(shí)關(guān)閉產(chǎn)生導(dǎo)致截留的周跳的那個(gè)到達(dá)比較器直到穩(wěn)定鎖定該到達(dá)鎖定回路154。在沒有由該在先或后到達(dá)比較器產(chǎn)生的周跳的干擾下，該準(zhǔn)時(shí)到達(dá)鎖定回路154會將該準(zhǔn)時(shí)信號328的到達(dá)快速鎖定至該基準(zhǔn)輸入信號110的到達(dá)。一旦將該準(zhǔn)時(shí)信號328的鎖定至該基準(zhǔn)輸入信號110的到達(dá)，那么在先和在后到達(dá)比較器會再次激活以調(diào)節(jié)該該擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出信號332的頻率擴(kuò)展。為了檢測截留的發(fā)生，我們需要監(jiān)測來自該單發(fā)發(fā)生器324的提前318和延遲320信號。如果該后到達(dá)比較器生成的延遲信號320不能產(chǎn)生足夠的延遲以減慢準(zhǔn)時(shí)信號328的頻率校正，那么該到達(dá)鎖定回路154將被截留；以及該在先到達(dá)比較器將永遠(yuǎn)不會有機(jī)會激活該升高輸出312以產(chǎn)生該提前信號318。結(jié)果，我們可以使用看門狗電路394通過監(jiān)測該提前輸入318來檢測由于該后到達(dá)比較器導(dǎo)致的截留。如果我們使用該提前輸入信號318作為該看門狗394的該復(fù)位輸入，以及如果該提前信號318在一定時(shí)段內(nèi)不活動，那么該到達(dá)鎖定回路154—定會被該后到達(dá)比較器截留，從而該看門狗電路394必須產(chǎn)生一個(gè)輸出信號來開通該后到達(dá)比較器以關(guān)閉該延遲信號320并去除該截留。一旦再次出現(xiàn)來自該在先到達(dá)比較器的提前信號318，該看門狗394將立即釋放復(fù)位，并且該后到達(dá)比較器將再次變?yōu)榛顒右援a(chǎn)生周跳來調(diào)節(jié)該頻率擴(kuò)展。類似地，如果由于該在先到達(dá)比較器導(dǎo)致發(fā)生截留，我們需要監(jiān)測該延遲輸入信號320和將該延遲輸入信號320作為該復(fù)位輸入連接至另一看門狗電路394以產(chǎn)生用于該在先到達(dá)比較器的開通信號。利用增加到該到達(dá)比較器360的看門狗394，該到達(dá)鎖定回路154將永遠(yuǎn)不會被截留。在該到達(dá)鎖定回路154運(yùn)行的一般狀態(tài)中，此時(shí)利用精確頻率擴(kuò)展產(chǎn)生一般擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘輸出信號332;盡管每個(gè)提前318和延遲320信號是隨機(jī)生成的，但是提前318和延遲320信號的生成在固定的間隔時(shí)間上以某個(gè)恒定速率發(fā)生。然而，如果該到達(dá)鎖定回路154被截留在兩個(gè)截留飽和狀態(tài)任一個(gè)中，那么該提前318或延遲320信號的任意一個(gè)將不存在，從而我們可通過監(jiān)測提前318和延遲320信號的發(fā)生來檢測截留的發(fā)生。該看門狗電路394可由簡單的波紋計(jì)數(shù)器構(gòu)成，該計(jì)數(shù)器具有復(fù)位輸入和時(shí)鐘輸入。低頻時(shí)鐘信號WDclock396可用作該看門狗394的時(shí)鐘輸入信號以節(jié)省大量該波紋計(jì)數(shù)器所需的硬件。如果該復(fù)位輸入有規(guī)律地達(dá)到該看門狗394，那么該看門狗394將被有規(guī)律地復(fù)位至該默認(rèn)負(fù)狀態(tài)并且將永遠(yuǎn)不會有機(jī)會產(chǎn)生正輸出狀態(tài)以及清理該到達(dá)比較器，但是如果該看門狗394的復(fù)位輸入在該看門狗394波紋計(jì)數(shù)器最終產(chǎn)生正輸出狀態(tài)需要的時(shí)間長的時(shí)段內(nèi)都不存在，那么該看門狗394將產(chǎn)生正輸出信號以清理該到達(dá)比較器并去除該截留。當(dāng)至該看門狗394的復(fù)位輸入信號最終再次達(dá)到時(shí)，看門狗394的正輸出狀態(tài)將被立即復(fù)位至該負(fù)默認(rèn)輸出。權(quán)利要求1、一種使用到達(dá)鎖定回路產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的系統(tǒng)，所述到達(dá)鎖定回路包括非線性到達(dá)時(shí)間比較器，具有接受基準(zhǔn)信號的第一比較器輸入端；第二比較器輸入端；和第一比較器輸出端；回路濾波器，具有耦接到所述第一比較器輸出端的回路濾波器輸入端；和回路比較器輸出端；以及電壓控制振蕩器(VCO)具有耦接到所述回路比較器輸出端的VCO輸入端；和耦接到所述第二比較器輸入端的VCO輸出端；由此所述到達(dá)鎖定回路產(chǎn)生具有隨機(jī)頻率調(diào)制和可控變化的頻率擴(kuò)展的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述非線性到達(dá)時(shí)間比較器包括準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器，生成利用隨機(jī)低頻調(diào)制信號調(diào)制的擴(kuò)展頻譜輸出信號；在先到達(dá)比較器；和在后到達(dá)比較器；所述在先到達(dá)比較器和所述后到達(dá)比較器生成周跳，限制所述擴(kuò)展頻譜輸出信號的頻率擴(kuò)展。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于生成具有準(zhǔn)時(shí)信號到達(dá)時(shí)間的準(zhǔn)時(shí)信號的裝置；用于生成具有在先信號到達(dá)時(shí)間的在先信號的裝置；其中當(dāng)所述基準(zhǔn)信號到達(dá)時(shí)間先于所述在先信號到達(dá)時(shí)間時(shí)，所述在先到達(dá)比較器產(chǎn)生升高信號，該升高信號生成校正信號以使得下一個(gè)準(zhǔn)時(shí)信號具有在未校正的在先信號已經(jīng)到達(dá)時(shí)刻出現(xiàn)的準(zhǔn)時(shí)信號到達(dá)時(shí)間。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于生成具有在后信號到達(dá)時(shí)間的在后信號的裝置；其中當(dāng)所述基準(zhǔn)信號到達(dá)時(shí)間在所述在后信號到達(dá)時(shí)間之后時(shí)，所述后到達(dá)比較器產(chǎn)生升高信號，該升高信號生成校正信號以使得下一個(gè)準(zhǔn)時(shí)信號具有在未校正的在后信號已經(jīng)到達(dá)時(shí)刻出現(xiàn)的準(zhǔn)時(shí)信號到達(dá)時(shí)間。5、一種使用到達(dá)鎖定回路產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的方法，包括使用所述到達(dá)鎖定回路產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號，所述擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號具有隨機(jī)頻率調(diào)制和可控的變化的頻率擴(kuò)展。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括使用準(zhǔn)時(shí)到達(dá)比較器生成利用隨機(jī)低頻調(diào)制信號調(diào)制的擴(kuò)展頻譜輸出信號；使用在先到達(dá)比較器和在后到達(dá)比較器產(chǎn)生周跳，其中所述周跳限制所述擴(kuò)展頻譜輸出信號的頻率擴(kuò)展。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括生成具有準(zhǔn)時(shí)信號到達(dá)時(shí)間的準(zhǔn)時(shí)信號；生成具有在先信號到達(dá)時(shí)間的在先信號；其中當(dāng)所述基準(zhǔn)信號到達(dá)時(shí)間在所述在先信號到達(dá)時(shí)間之前時(shí)，所述在先到達(dá)比較器產(chǎn)生升高信號，該升高信號產(chǎn)生校正信號以使得下一個(gè)準(zhǔn)時(shí)信號具有在未校正的在先信號已經(jīng)達(dá)到的時(shí)刻出現(xiàn)的準(zhǔn)時(shí)信號到達(dá)時(shí)間。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括生成具有在后信號到達(dá)時(shí)間的在后信號；其中當(dāng)所述基準(zhǔn)信號到達(dá)時(shí)間在所述在后信號到達(dá)時(shí)間之后時(shí)，所述后到達(dá)比較器產(chǎn)生升高信號，該升高信號生成校正信號以使得下一個(gè)準(zhǔn)時(shí)信號具有在未校正的在后信號已經(jīng)到達(dá)的時(shí)刻出現(xiàn)的準(zhǔn)時(shí)信號到達(dá)時(shí)間。全文摘要說明一種到達(dá)鎖定回路技術(shù)以利用隨機(jī)頻率調(diào)制和精確可變頻率擴(kuò)展產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘信號的新技術(shù)。該到達(dá)鎖定回路包括三個(gè)模塊，精確擴(kuò)展控制具有到達(dá)比較器，該回路濾波器和該VCO。到達(dá)鎖定回路在某個(gè)頻率不穩(wěn)定并且振蕩以產(chǎn)生在最終誤差校正輸出上的低頻調(diào)制信號來擴(kuò)展來自VCO的高頻輸出信號的頻率。該低頻調(diào)制信號每個(gè)循環(huán)中的頻率擴(kuò)展的周期也會循環(huán)之間增加較小的隨機(jī)的時(shí)間量，直到頻率擴(kuò)展的周期長到在到達(dá)比較器輸入產(chǎn)生對該準(zhǔn)時(shí)信號的周跳以將頻率擴(kuò)展的周期復(fù)位至較小量。文檔編號H04B17/00GK101584136SQ200780043898公開日2009年11月18日申請日期2007年9月28日優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日發(fā)明者文·T·林申請人:吉斯通半導(dǎo)體有限公司