專利名稱：時(shí)間誤差檢測裝置與其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子電路，特別涉及一種時(shí)間誤差4企測器。
背景技術(shù)：
當(dāng)鎖相回路能夠產(chǎn)生界限清楚的頻率時(shí)，其將為一關(guān)鍵的電路。已知
技術(shù)利用 一 相位頻率檢測器(phase-frequency detector)與 一 電荷泵(chargepump)擷取一參考時(shí)鐘與 一振蕩器時(shí)鐘間的時(shí)間關(guān)系。此已知方法的本質(zhì)為模擬方法。然而，模擬電路有其缺點(diǎn)，例如易受電路影響、尺寸不易縮小等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明闡述了 一種以時(shí)間誤差檢測器為基礎(chǔ)的非同步計(jì)數(shù)器，該非同步計(jì)數(shù)器可利用一數(shù)字化的實(shí)施裝置取代傳統(tǒng)模擬方式的相位頻率檢測器以及電4肓泵。
本發(fā)明的一實(shí)施例公開了 一種時(shí)間誤差檢測器的裝置。該裝置接收一第一時(shí)鐘， 一第二時(shí)鐘，以及一抖動(dòng)信號(hào)，并且產(chǎn)生一時(shí)間誤差。時(shí)間誤差檢測器包含有 一 邊沿檢測器(edge detector)、 一非同步計(jì)數(shù)器(asynchronous counter), —時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)，以及一時(shí)間誤差估計(jì)器。邊沿檢測器接收第一時(shí)鐘、第二時(shí)鐘REFCLK、及抖動(dòng)信號(hào)，并產(chǎn)生一脈沖信號(hào)、 一抖動(dòng)脈沖信號(hào)、及一延遲抖動(dòng)信號(hào)。抖動(dòng)信號(hào)與第二時(shí)鐘重新同步，以產(chǎn)生延遲抖動(dòng)信號(hào)。邊沿檢測器^r測一第二時(shí)鐘的上升轉(zhuǎn)換緣，并且依據(jù)延遲抖動(dòng)信號(hào)的二進(jìn)制值產(chǎn)生脈沖信號(hào)與抖動(dòng)脈沖信號(hào)。非同步計(jì)數(shù)器接收第一時(shí)鐘，并由邊沿檢測器接收脈沖信號(hào)，且產(chǎn)生一第一數(shù)字輸出。而該第 一數(shù)字輸出是在兩相鄰的脈沖信號(hào)期間的第 一 時(shí)鐘正沿的數(shù)量。時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收第二時(shí)鐘，并由邊沿檢測器接收抖動(dòng)脈沖信號(hào)，且產(chǎn)生一第二數(shù)字輸出。該第二數(shù)字輸出是代表第二時(shí)鐘的正沿與緊接其后的抖動(dòng)脈沖信號(hào)正沿間的時(shí)間差。時(shí)間誤差估計(jì)器利用第一數(shù)字輸出產(chǎn)生 一粗調(diào)時(shí)間誤差，而且也利用延遲抖動(dòng)信號(hào)與第二數(shù)字輸出產(chǎn)生 一微調(diào)時(shí)間誤差。粗調(diào)時(shí)間誤差減去微調(diào)時(shí)間誤差即可決定時(shí)間誤差。


圖1顯示本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)字化鎖相回路的示意圖。 圖2顯示本發(fā)明 一 實(shí)施例的時(shí)間誤差檢測器的示意圖。
圖3A顯示本發(fā)明圖2邊沿檢測器一實(shí)施例的示意圖。 圖3B顯示一當(dāng)延遲抖動(dòng)信號(hào)為一個(gè)二進(jìn)制的0時(shí)的圖3A的邊沿才企測 器時(shí)序圖。
圖3C顯示一當(dāng)延遲抖動(dòng)信號(hào)為一個(gè)二進(jìn)制的1時(shí)的圖3A的邊沿檢測 器時(shí)序圖。
圖4A顯示本發(fā)明一實(shí)施例的非同步計(jì)數(shù)器的示意圖。 圖4B顯示本發(fā)明一實(shí)施例的紋波計(jì)數(shù)器的示意圖。 圖4C顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的非同步計(jì)數(shù)器的時(shí)序圖。 圖5顯示本發(fā)明的一實(shí)施例時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的示意圖。 圖6顯示本發(fā)明 一 實(shí)施例的時(shí)間誤差估計(jì)器的示意圖。主要元件符號(hào)說明
100 全lt字鎖相回路 110 時(shí)間誤差檢測器 120 回^^濾.波器 130數(shù)字控制振蕩器 210 邊沿檢測器 220非同步計(jì)數(shù)器 230 時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器 240 時(shí)間誤差估計(jì)器 410 有限狀態(tài)才幾。 306、 401、 402、 403、 614 多工器 404、 405 紋波計(jì)數(shù)器 303 邏輯門
301、 302、 304、 305、 307、 400-0 400-(N-l)、 411、 412、 502、 602、 611、 612 觸發(fā)器413、 414 與非門
501 延遲單元
503 正沿一企測邏輯
600粗調(diào)時(shí)間誤差估計(jì)器
610微調(diào)時(shí)間誤差估計(jì)器
601、 615、 620 總合器
613 乘法器
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中，公開了數(shù)個(gè)特定的詳細(xì)說明的范例，如電子電路、元件， 以及方法，以令讀者充分了解整個(gè)發(fā)明的實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員 將了解本發(fā)明并不限制在此些實(shí)施例，只要不脫離本發(fā)明的要旨，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可進(jìn)行各種變形或變更。
圖1顯示本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)字鎖相回路的示意圖。數(shù)字鎖相回路 (All-digital phase-locked loop) 100包含有 一 時(shí)間誤差4企測器(Time Error Detector)110、 一回路濾波器(Loop filter)120、以及一凄t字控制振蕩器 (DCO)130。 一實(shí)施例中，時(shí)間誤差檢測器110接收來自數(shù)字控制振蕩器130 傳輸?shù)囊坏谝粫r(shí)鐘DCOCLK、 一第二時(shí)鐘REFCLK、及一抖動(dòng)信號(hào)(Dither signal)DS,并且產(chǎn)生一時(shí)間誤差TE,該時(shí)間誤差TE ^表介于第一時(shí)鐘 DCOCLK與一假設(shè)欲得(FictitiousIy desired)時(shí)鐘間的差異。該假設(shè)欲得時(shí)鐘 由第二參考時(shí)鐘REFCLK而得?；芈窞V波器120利用時(shí)間誤差TE產(chǎn)生一 控制信號(hào)來調(diào)整數(shù)字控制振蕩器130的振蕩頻率。時(shí)間誤差檢測器110的 操作方式為了減少第一時(shí)鐘與假設(shè)欲得時(shí)鐘間的時(shí)間誤差。而抖動(dòng)信號(hào)DS 則為了減少或消除第 一 時(shí)鐘的參考與分?jǐn)?shù)突波(Reference and fraction spurs)。如果電路不需要該抖動(dòng)信號(hào)，則可忽略抖動(dòng)信號(hào)DS或?qū)⑵漕A(yù)設(shè)為 0。
圖2顯示本發(fā)明一實(shí)施例的時(shí)間誤差檢測器的示意圖。時(shí)間誤差檢測 器110包含有一邊沿檢測器210、 一非同步計(jì)數(shù)器220、 一時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換 器(TDC)230、以及一時(shí)間誤差估計(jì)器240。 一實(shí)施例，邊沿沖僉測器210接 收第一時(shí)鐘DCOCLK、第二時(shí)鐘REFCLK、及抖動(dòng)信號(hào)DS，并產(chǎn)生一脈 沖信號(hào)PS、 一抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS，以及一延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS。邊沿檢測器210^r測第二時(shí)鐘REFCLK的正沿以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)PS。抖動(dòng)信號(hào) DS與第二時(shí)鐘REFCLK重新同步(Re-synchronize)以成為延遲抖動(dòng)信號(hào) DDS。抖動(dòng)脈沖信號(hào)DSP依據(jù)該延遲抖動(dòng)信號(hào)的二進(jìn)制值來產(chǎn)生。
一實(shí)施例，非同步計(jì)數(shù)器220接收第一時(shí)鐘DCOCLK與脈沖信號(hào)PS, 并產(chǎn)生一第一數(shù)字值CNT—VAL。其中，第一數(shù)字值CNT—VAL即為脈沖 信號(hào)PS的兩相鄰正沿期間的第一時(shí)鐘的正沿?cái)?shù)目。第一數(shù)字值CNT—VAL 是用以提供給時(shí)間誤差估計(jì)器240決定一粗調(diào)的時(shí)間誤差。
一實(shí)施例中，時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器230接收第二時(shí)鐘REFCLK與抖動(dòng)脈 沖信號(hào)DPS,并且產(chǎn)生一第二數(shù)字值TDC一VAL。其中，第二數(shù)字值 TDC—VAL由估計(jì)第二時(shí)鐘REFCLK的正沿與緊接其后的抖動(dòng)脈沖信號(hào) DPS正沿間的時(shí)間差。第二數(shù)字值TDC—VAL用以提供給時(shí)間誤差估計(jì)器 240來決定一微調(diào)時(shí)間誤差。
一實(shí)施例，時(shí)間誤差估計(jì)器240接收第一數(shù)字值CNT—VAL、第二數(shù)字 值TDC—VAL、延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS、及第二時(shí)鐘REFCLK,并產(chǎn)生時(shí)間誤 差TE。時(shí)間誤差估計(jì)器240利用第一數(shù)字值CNT一VAL產(chǎn)生粗調(diào)時(shí)間誤差， 而利用延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS與第二數(shù)字值TDC—VAL產(chǎn)生微調(diào)時(shí)間誤差。粗 調(diào)時(shí)間誤差減去微調(diào)時(shí)間誤差可決定出時(shí)間誤差TE。
圖3A顯示本發(fā)明圖2邊沿檢測器210 —實(shí)施例的示意圖。 一實(shí)施例中， 邊沿檢測器210接收第一時(shí)鐘DCOCLK、第二時(shí)鐘REFCLK、及抖動(dòng)信號(hào) DS，并產(chǎn)生脈沖信號(hào)PS、抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS,以及延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS。 圖3A例中，邊沿檢測器210利用一觸發(fā)器301、 一觸發(fā)器302，以及一邏 輯門303來檢測第二時(shí)鐘REFCLK的正沿，并且產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)PS。 邊沿檢測器210釆用第一時(shí)鐘DCOCLK作為觸發(fā)器301的控制時(shí)鐘，并依 據(jù)此時(shí)鐘取樣第二時(shí)鐘REFCLK。觸發(fā)器301的輸出耦接至觸發(fā)器302的 數(shù)據(jù)輸入，而觸發(fā)器302亦以第一時(shí)鐘DCOCLK作為其控制時(shí)鐘。觸發(fā)器 301的輸出與觸發(fā)器302的反向輸出(Negated output)經(jīng)過與門的與邏輯運(yùn)算 (AND)后產(chǎn)生脈沖信號(hào)PS。
邊沿檢測器210還利用 一觸發(fā)器304將抖動(dòng)信號(hào)DS重新同步以產(chǎn)生延 遲抖動(dòng)信號(hào)DDS。而觸發(fā)器304由第二時(shí)鐘REFCLK的正沿作為其控制時(shí) 鐘。邊沿檢測器210也利用一觸發(fā)器305、 一多工器306、及一觸發(fā)器307 來產(chǎn)生延遲抖動(dòng)信號(hào)DPS。觸發(fā)器301的輸出耦接至觸發(fā)器305的數(shù)據(jù)輸入，而觸發(fā)器305以第一時(shí)鐘DCOCLK的負(fù)沿作為控制時(shí)鐘。當(dāng)延遲抖動(dòng) 信號(hào)DDS是二進(jìn)制O時(shí)，觸發(fā)器301的輸出耦接至多工器306的輸出；當(dāng) 延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS是二進(jìn)制1時(shí)，則觸發(fā)器305的輸出耦接至多工器306 的輸出。多工器306的輸出耦接至觸發(fā)器307的數(shù)據(jù)輸入，且觸發(fā)器307 以第一時(shí)鐘DCOCLK的負(fù)沿作為其控制時(shí)鐘。觸發(fā)器307用以產(chǎn)生抖動(dòng)脈 沖信號(hào)DPS,本實(shí)施例中，信號(hào)抖動(dòng)的數(shù)目可為第一時(shí)鐘周期的一半，或 為第一時(shí)鐘周期的1.5倍。如果延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS是二進(jìn)制0，則抖動(dòng)的 數(shù)目等于第一時(shí)鐘周期的一半；若延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS是二進(jìn)制l，則抖動(dòng) 的數(shù)目即等于第一時(shí)鐘周期的1.5倍。本發(fā)明中，許多不同的信號(hào)抖動(dòng)次數(shù) 都可適用于本發(fā)明各種不同的實(shí)施例，且信號(hào)抖動(dòng)信號(hào)的數(shù)值不限于二進(jìn) 制，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解如何實(shí)施，因此不再贅述各種詳細(xì)的實(shí)施方 式。另外，抖動(dòng)信號(hào)的目的之一在于減少或消除第一時(shí)鐘的參考與分?jǐn)?shù)突 波。
圖3B顯示當(dāng)延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS為二進(jìn)制0時(shí)的邊沿檢測器210的時(shí) 序圖。圖3C顯示當(dāng)延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS為二進(jìn)制1時(shí)的邊沿檢測器210的 時(shí)序圖。在圖示中，時(shí)間差TD是一介于第二時(shí)鐘REFCLK正沿與緊接其 后的抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS正沿的時(shí)間差。時(shí)間差TD包含有三個(gè)分量第一 分量tdl為第二時(shí)鐘REFCLK正沿與緊接其后第一時(shí)鐘DCOCLK正沿的
時(shí)間差，第二分量td2為抖動(dòng)量，以及第三分量td3為觸發(fā)器的延遲。
圖4A顯示本發(fā)明一實(shí)施例的非同步計(jì)數(shù)器220的示意圖。 一實(shí)施例中， 非同步計(jì)數(shù)器220接收第一時(shí)鐘DCOCLK與脈沖信號(hào)PS，并產(chǎn)生第一數(shù) 字值CNT—VAL。該第一數(shù)字值CNT—VAL是介于脈沖信號(hào)PS的兩相鄰正 沿期間的第一時(shí)鐘DCOCLK正沿的數(shù)目。第一數(shù)字值CNT—VAL是一多位 數(shù)字值，其位寬度(Bit width)取決于脈沖信號(hào)PS的兩相鄰正沿的期間最大 可能的第 一時(shí)鐘DCOCLK正沿?cái)?shù)量。
第一數(shù)字值CNT—VAL的累積大小表示截至目前為止所接收的第一時(shí) 鐘DCOCLK正沿的總數(shù)。將累積的數(shù)值減去一預(yù)期的數(shù)值可得到一粗調(diào)時(shí) 間誤差。本發(fā)明涉及，利用非同步計(jì)數(shù)器以一預(yù)設(shè)方法來估計(jì)全數(shù)字化鎖 相回路100中的時(shí)間誤差。本實(shí)例可稱為一非同步乒乓計(jì)數(shù)器(Ping-pong counter)。本發(fā)明在以下的內(nèi)容公開非同步乒乓計(jì)數(shù)器實(shí)施例的同時(shí)，本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)可了解本發(fā)明內(nèi)容與方法可能的各種變形或變更、且據(jù)以實(shí)施，這些變形變更的實(shí)施方式均不脫離本發(fā)明的要旨與保護(hù)范圍。
圖4A中，非同步乒乓計(jì)數(shù)器220包含一雙紋波計(jì)數(shù)器(Dual ripple counter)400與一有限狀態(tài)機(jī)410。雙紋波計(jì)數(shù)器400包含一多工器401、 一多工器402、 一多工器403、 一第一紋波計(jì)數(shù)器404、及一第二紋波計(jì)數(shù) 器405。雙紋波計(jì)數(shù)器400可以一兵乓模式運(yùn)作。每一介于脈沖信號(hào)兩相鄰 正沿的時(shí)間周期可稱為一時(shí)間間隙(time slot)。當(dāng)其中一紋波計(jì)數(shù)器在目前 時(shí)間間隙中接收第一時(shí)鐘DCOCLK的正沿時(shí)，另 一紋波計(jì)數(shù)器則用于計(jì)算 先前時(shí)間間隙中的第一時(shí)鐘DCOCLK的正沿?cái)?shù)量，并且產(chǎn)生第一數(shù)字值 CNT—VAL，反之亦然。
圖4B顯示本發(fā)明一實(shí)施例的紋波計(jì)凄史器404(或405)的示意圖。紋波 計(jì)數(shù)器404(或405)包含有一觸發(fā)器400-0~400-(N-l)。所需要的觸發(fā)器的總 數(shù)(即N)可視輸入信號(hào)CP正沿的最大可能數(shù)而定。每一觸發(fā)器400具有一 時(shí)鐘輸入引腳、 一數(shù)據(jù)輸入引腳、 一輸出引腳、 一反向輸出引腳、及一重 置引腳。當(dāng)一觸發(fā)器400在其輸入引腳接收到時(shí)鐘的正沿，觸發(fā)器400即 可在數(shù)據(jù)輸入《1腳取樣出 一個(gè)二進(jìn)位數(shù)值并輸出至輸出引腳，而該二進(jìn)位 數(shù)值的反向數(shù)值(Negative value)則輸出至反向輸出引腳。 一個(gè)位于重置引腳 的二進(jìn)位數(shù)值0可重置觸發(fā)器，例如觸發(fā)器400被重置后，位于其輸出引 腳以及反向輸出引腳的數(shù)值將分別成為二進(jìn)制0與二進(jìn)位制1。觸發(fā)器 400-0的時(shí)鐘輸入引腳由輸入信號(hào)CP所驅(qū)動(dòng)，而其他觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入引 腳(400-l至400-(N-l))由先前的觸發(fā)器的反向輸出驅(qū)動(dòng)。由于紋波計(jì)數(shù)器的 特性，輸入信號(hào)CP的正沿通過計(jì)數(shù)器時(shí)將呈現(xiàn)小振幅紋波振蕩(Rippled)。 在紋波振蕩停止后，所有觸發(fā)器的輸出引腳的數(shù)據(jù)代表輸入信號(hào)CP正沿的 數(shù)目。接著，當(dāng)重置信號(hào)RESET變?yōu)槎M(jìn)制0時(shí)，所有的觸發(fā)器將會(huì)被重 置。
非同步計(jì)數(shù)器220中紋波計(jì)數(shù)器的選擇依據(jù)有限狀態(tài)機(jī)410產(chǎn)生的信 號(hào)SEL的二進(jìn)制值而定。當(dāng)信號(hào)SEL為二進(jìn)制1時(shí)，多工器401耦接第一 時(shí)鐘DCOCLK，且將第一時(shí)鐘DCOCLK輸入至第一紋波計(jì)數(shù)器404，以作 為其輸入信號(hào)CP;而第二紋波計(jì)數(shù)器405的輸入信號(hào)CP則通過多工器402 的耦接接地端而為二進(jìn)制的0。在相同的時(shí)間間隙中，第二紋波計(jì)數(shù)器405 的輸出信號(hào)Q通過多工器403耦接輸出CNT—VAL。此配置為了使第一紋 波計(jì)數(shù)器404于目前的時(shí)間間隙接收第一時(shí)鐘DCOCLK，及為了使第二紋波計(jì)數(shù)器405停止接收第一時(shí)鐘DCOCLK，且于先前的時(shí)間間隙中產(chǎn)生出 第 一 時(shí)鐘DCOCLK正沿的數(shù)目。
當(dāng)信號(hào)SEL是二進(jìn)制0時(shí)，多工器402耦接第一時(shí)鐘DCOCLK,且將 第一時(shí)鐘DCOCLK輸入至第二紋波計(jì)數(shù)器405,以作為其輸入信號(hào)CP; 而第一紋波計(jì)數(shù)器404的輸入信號(hào)CP則經(jīng)由多工器401耦接接地端而為 二進(jìn)制0。在相同的時(shí)間間隙中，第 一紋波計(jì)數(shù)器404的輸出信號(hào)Q經(jīng)由 多工器403耦接到輸出CNT—VAL。此配置為了使第二紋波計(jì)數(shù)器405于目 前的時(shí)間間隙接收第一時(shí)鐘DCOCLK，及為了使第一紋波計(jì)數(shù)器404停止 接收第 一時(shí)鐘DCOCLK，且于先前的時(shí)間間隙中產(chǎn)生出第 一時(shí)鐘DCOCLK 正沿的數(shù)目。
有限狀態(tài)機(jī)410接收由邊沿檢測器210所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)PS。有限狀 態(tài)機(jī)410包含有一觸發(fā)器411、 一觸發(fā)器412、 一與非門413、及另一與 非門414。脈沖信號(hào)PS連續(xù)地觸發(fā)觸發(fā)器411。觸發(fā)器411的輸出耦接至 觸發(fā)器412的數(shù)據(jù)輸入，其中觸發(fā)器412以第一時(shí)鐘DCOCLK的負(fù)沿作為 其控制時(shí)鐘。觸發(fā)器412的輸出引腳的二進(jìn)位制數(shù)據(jù)為上述信號(hào)SEL。由 于觸發(fā)器412是以第一時(shí)鐘DCOCLK的負(fù)沿來控制，所以每當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘 DCOCLK為一個(gè)二進(jìn)制0時(shí)，信號(hào)SEL將改變其數(shù)值。如此一來，當(dāng)信號(hào) SEL轉(zhuǎn)換其數(shù)值由二進(jìn)制1至0、或由二進(jìn)制的0至1時(shí)，雙紋波計(jì)數(shù)器 400內(nèi)部的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)CP1與CP0并不會(huì)產(chǎn)生任何脈沖干擾。
信號(hào)SEL切換至二進(jìn)制l之前，與非門413會(huì)產(chǎn)生二進(jìn)制O(RESETl) 以清除第一紋波計(jì)數(shù)器404的先前存儲(chǔ)的內(nèi)容。當(dāng)信號(hào)SEL的數(shù)值變成二 進(jìn)制1時(shí)，第一時(shí)鐘DCOCLK通過多工器401耦接至第一紋波計(jì)數(shù)器404 的輸入，且第 一紋波計(jì)it器404于目前時(shí)間間隙，接收第一時(shí)4f DCOCLK正 沿。同時(shí)，第二紋波計(jì)數(shù)器405通過多工器402耦接其輸入至二進(jìn)制0以 停止接收第一時(shí)鐘DCOCLK的任何信號(hào)正沿，以及通過多工器403耦接其 輸出至輸出信號(hào)CNTJVAL。
信號(hào)SEL切換至二進(jìn)制0之前，與非門414會(huì)產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)位制的 O(RESETO)以清除第二紋波計(jì)數(shù)器405的先前存儲(chǔ)的內(nèi)容。當(dāng)信號(hào)SEL數(shù) 值變成二進(jìn)制0時(shí)，第一時(shí)鐘DCOCLK通過多工器402耦4妻至第二紋波計(jì) 數(shù)器405的輸入，且第二紋波計(jì)數(shù)器405于目前的時(shí)間間隙接收第一時(shí)鐘 DCOCLK正沿。同時(shí)，第一紋波計(jì)數(shù)器404通過多工器401耦接其輸入至二進(jìn)制O以停止接收第一時(shí)鐘DCOCLK的任何信號(hào)正沿，以及通過多工器
403耦接其輸出至信號(hào)CNT一VAL。
圖4C顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的非同步計(jì)數(shù)器220的時(shí)序圖。 一實(shí)施例中，時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器230接收第二時(shí)鐘REFCLK與抖動(dòng)脈
沖信號(hào)DPS，并產(chǎn)生一第二數(shù)字值TDC—VAL，該第二數(shù)字值TDC—VAL介
于第二時(shí)鐘REFCLK的正沿與緊接其后的抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS正沿間的時(shí)間差。
圖5顯示本發(fā)明的一實(shí)施例時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器230的示意圖。時(shí)間至 數(shù)字轉(zhuǎn)換器230包含有多個(gè)延遲單元501、多個(gè)觸發(fā)器502，以及一正沿檢 測邏輯(正沿轉(zhuǎn)換檢測器與編碼器)503。第二時(shí)鐘REFCLK通過多個(gè)延遲單 元501以產(chǎn)生多個(gè)多相位時(shí)鐘。每一延遲單元501具有一預(yù)先定義的 (Nominal)緩沖延遲長度△。該多個(gè)多相位時(shí)鐘用以于多個(gè)觸發(fā)器502中取 樣抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS。所需要的延遲單元501與觸發(fā)器502的分別的總數(shù)(即 M)依據(jù)一最大可能時(shí)間差TD而定。其中，時(shí)間差TD為第二時(shí)鐘REFCLK 與抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS的正沿?cái)?shù)目的差。接著，將多個(gè)觸發(fā)器502的取樣結(jié) 果輸入至正沿檢測邏輯503,以產(chǎn)生第二數(shù)字值TDC一VAL。第二數(shù)字值 TDC—VAL為一多位數(shù)字值，其位寬度取決于第二時(shí)鐘REFCLK的正沿與 抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS正沿間的最大可能時(shí)間差TD。
正沿4企測邏輯503可采用以下演算法決定第二數(shù)字值TDC_VAL:
if (R(O)-1) TDC一VAL = 0,
else if (R(l)==l & R(0)==0) TDC—VAL = 1 ，
else if (R(2)=l & R(1)==0)TDC—VAL = 2,
else if (R(3)= 1 & R(2)==0)TDC一VAL = 3,
else if (R(M畫1 )== 1 & R(M-2)==0) TDC—VAL = M-1, else TDC—VAL =M;
一實(shí)施例中，時(shí)間誤差估計(jì)器240接收延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS、第一數(shù)字 值CNT—VAL、第二數(shù)字值TDC—VAL，以及第二時(shí)鐘REFCLK,并產(chǎn)生時(shí) 間誤差TE。圖6顯示本發(fā)明一實(shí)施例的時(shí)間誤差估計(jì)器240的示意圖。時(shí)間誤差估計(jì)器240用以估計(jì)鎖相回路100的時(shí)間誤差TE。時(shí)間誤差估計(jì)器 240包含有一粗調(diào)時(shí)間誤差估計(jì)器600、 一微調(diào)時(shí)間誤差估計(jì)器610，以及 一總合器(summer) 620。
粗調(diào)時(shí)間估計(jì)器600接收第 一數(shù)字值CNT—VAL與第二時(shí)鐘REFCLK, 并產(chǎn)生一粗調(diào)時(shí)間誤差621 。第 一數(shù)字值CNT_VAL為每一時(shí)間間隙中第一 時(shí)鐘DCOCLK的正沿?cái)?shù)目。 一目前的時(shí)間間隙的時(shí)間誤差可以由第一數(shù)字 值CNT—VAL減去一除比率(divisionratio)603計(jì)算而得，此時(shí)間誤差的累積 值即為粗調(diào)時(shí)間誤差621。由于粗調(diào)時(shí)間誤差621的量化區(qū)間為第一時(shí)鐘的 一個(gè)周期長度，所以粗調(diào)時(shí)間誤差621本質(zhì)上是屬于粗調(diào)性質(zhì)。粗調(diào)時(shí)間 估計(jì)器600包含有一總合器601與多個(gè)觸發(fā)器602以存儲(chǔ)粗調(diào)時(shí)間誤差 621。多個(gè)觸發(fā)器602所需的數(shù)量必須足夠大，而得以存儲(chǔ)粗調(diào)時(shí)間誤差621 的最大值與最小值，且多個(gè)觸發(fā)器602以第二時(shí)鐘REFCLK的負(fù)沿作為其 控制時(shí)鐘。如此一來，第一數(shù)字值CNT一VAL將擁有足夠的時(shí)間來變?yōu)榉€(wěn) 定。
微調(diào)時(shí)間估計(jì)器610接收延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS、第二數(shù)字值TDC一VAL、 及第二時(shí)鐘REFCLK，并產(chǎn)生一微調(diào)時(shí)間誤差622。第二數(shù)字值TDC一VAL 為在一第二時(shí)鐘REFCLK的正沿與緊接其后抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS的正沿期間 估計(jì)時(shí)間差TD所得的值。時(shí)間差TD的量測大小有關(guān)于時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器 230中緩沖延遲長度A的數(shù)目，而量測出時(shí)間差TD即可得到第二數(shù)字值 TDC—VAL。而因?yàn)榈诙?shù)字值TDC—VAL量化區(qū)間只有一個(gè)緩沖延遲長度 △,所以其解析度是屬于微調(diào)性質(zhì)。但第一數(shù)字值CNT—VAL以第一時(shí)鐘 的周期數(shù)目來表示。 一轉(zhuǎn)換增益(Conversion gain)623乘以第二數(shù)字值 TDC—VAL后，可將第二數(shù)字值TDC—VAL轉(zhuǎn)換為與第 一數(shù)字值CNT_VAL 相同的格式。
微調(diào)時(shí)間估計(jì)器610包含有一觸發(fā)器611、多個(gè)觸發(fā)器612、 一乘法器 613、 一多工器614、及一加法器615。觸發(fā)器611與多個(gè)觸發(fā)器612以第 二時(shí)鐘REFCLK的負(fù)沿作為其控制時(shí)鐘。如此一來，第二數(shù)字值TDC—VAL 與延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS將擁有足夠的時(shí)間變?yōu)榉€(wěn)定。通過將多個(gè)觸發(fā)器612 的輸出乘上乘法器613的轉(zhuǎn)換增益623 J吏誤差616可采用第一時(shí)鐘周期的 數(shù)目來表示。
依據(jù)延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS，抖動(dòng)脈沖信號(hào)DPS在邊沿檢測器210中被延遲一預(yù)定的延遲時(shí)間td2。如果延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS為二進(jìn)制0，則延遲量等 于第一時(shí)鐘周期的一半。如果延遲抖動(dòng)信號(hào)DDS為二進(jìn)制1,則延遲量等 于第一時(shí)鐘周期的1.5倍。此倍數(shù)0.5或1.5倍可由多工器614所選擇，并 且在總合器615中減去誤差值616，以估計(jì)出介于第二時(shí)鐘REFCLK正沿 與緊接其后的第一時(shí)鐘DCOCLK正沿的時(shí)間差tdl?？偤掀?15的輸出為 孩i調(diào)時(shí)間誤差622。
總合器620輸出時(shí)間誤差TE,其中時(shí)間誤差TE為粗調(diào)時(shí)間誤差621 減去微調(diào)時(shí)間誤差622的值。
本發(fā)明中，公開了以非同步計(jì)數(shù)器為基礎(chǔ)的時(shí)間誤差檢測器，以令本 領(lǐng)域技術(shù)人員充分了解整個(gè)發(fā)明的實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解 本發(fā)明并不限制于這些實(shí)施例，只要不脫離本發(fā)明的要旨，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可進(jìn)行各種變形或變更。例如，上述各種延遲時(shí)間的長度、信號(hào)延遲量 與時(shí)鐘周期的比例關(guān)系可依據(jù)設(shè)計(jì)者的需求任意調(diào)整，并不限于上述說明。
權(quán)利要求
1.一種裝置，用以接收一第一時(shí)鐘信號(hào)與一第二時(shí)鐘信號(hào)，且輸出一數(shù)字碼，該裝置包含有一取樣電路，用以利用第一時(shí)鐘信號(hào)取樣第二時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生一第一中介時(shí)鐘信號(hào)與一第二中介時(shí)鐘信號(hào)；一非同步計(jì)數(shù)器，用以輸出一第一中介碼，該第一中介碼用以表示在一個(gè)由該第一中介時(shí)鐘信號(hào)所定義的期間內(nèi)該第一時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘邊沿的數(shù)目；一時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以輸出一第二中介碼，該第二中介碼用以表示該第二中介時(shí)鐘信號(hào)與第二時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間關(guān)系；以及一處理器，依據(jù)該第一中介碼與該第二中介碼的加權(quán)和產(chǎn)生該數(shù)字碼。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一中介時(shí)鐘信號(hào)與該第二中介 時(shí)鐘的時(shí)間關(guān)系由一抖動(dòng)信號(hào)所控制。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該第一中介信號(hào)與該第二中介信號(hào) 間的時(shí)間差實(shí)質(zhì)上為該第 一時(shí)鐘信號(hào)周期的一半或一點(diǎn)五倍。
4. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中在該抖動(dòng)信號(hào)為一第一數(shù)值時(shí)的該 第二中介信號(hào)與該抖動(dòng)信號(hào)為一第二數(shù)值時(shí)的該第二中介信號(hào)間的時(shí)間差實(shí)質(zhì)上為該第一時(shí)鐘信號(hào)的一周期。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該處理器依據(jù)該第二時(shí)鐘信號(hào)的時(shí) 序運(yùn)作。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該取樣電路包含有至少一觸發(fā)器， 該觸發(fā)器由該第 一 時(shí)鐘信號(hào)的邊沿觸發(fā)。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該非同步計(jì)數(shù)器包含有兩個(gè)紋波計(jì)數(shù)器。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中該非同步計(jì)數(shù)器包含有一有限狀態(tài)機(jī)。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該取樣電路包含有 一邊沿檢測電路，依據(jù)該第一時(shí)鐘信號(hào)的取樣檢測該第二時(shí)鐘信號(hào)的邊沿，以輸出該第一中介時(shí)鐘信號(hào)；以及一抖動(dòng)電路，用以輸出該第二中介時(shí)鐘信號(hào)，其中該第一中介時(shí)鐘信號(hào)與該第二中介時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間差由 一抖動(dòng)信號(hào)所控制。
10. —種用以預(yù)估 一 第 一 時(shí)鐘信號(hào)與 一 第二時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間差的方法，該方法包含有利用該第 一時(shí)鐘信號(hào)取樣該第二時(shí)鐘信號(hào)，而得以檢測該第二時(shí)鐘信 號(hào)的邊沿，以產(chǎn)生一邊沿信號(hào)；利用該第一時(shí)鐘信號(hào)還進(jìn)一步取樣該第二時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生一延遲邊 沿信號(hào)；在該邊沿信號(hào)定義的期間內(nèi)，利用一非同步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)該第一時(shí)鐘信 號(hào)的時(shí)鐘邊沿?cái)?shù)目，以產(chǎn)生一第一中介碼；利用一時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一第二中介碼，其中該第二中介碼代表 該第二時(shí)鐘信號(hào)與該延遲邊沿信號(hào)間的時(shí)間差；以及利用該第一中介碼與該第二中介碼的加權(quán)和產(chǎn)生一輸出碼。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中該非同步計(jì)數(shù)器包含兩個(gè)紋波 計(jì)數(shù)器。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中該非同步計(jì)數(shù)器還包含一有限 狀態(tài)機(jī)。
13. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中該邊沿信號(hào)與該延遲邊沿時(shí)鐘 間的時(shí)間關(guān)系由一抖動(dòng)信號(hào)所控制。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中在該抖動(dòng)信號(hào)為一第一數(shù)值時(shí) 的延遲邊沿信號(hào)與在該抖動(dòng)信號(hào)為一第二數(shù)值時(shí)的延遲邊沿信號(hào)間的時(shí)間 差實(shí)質(zhì)上該第一時(shí)鐘信號(hào)的一周期。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中該邊沿信號(hào)與該延遲邊沿信號(hào) 間的時(shí)間差實(shí)質(zhì)上為該第 一時(shí)鐘信號(hào)周期的一半或一點(diǎn)五倍。
16. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中產(chǎn)生該延遲邊沿信號(hào)的步驟還 包含利用一正沿觸發(fā)取樣裝置與一負(fù)沿觸發(fā)取樣裝置的組合。
17. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中產(chǎn)生該輸出碼的步驟還包含依 據(jù)該第二時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間來更新該輸出碼。
18. —種依據(jù)據(jù)一輸入時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生一輸出時(shí)鐘信號(hào)的裝置，包含有一時(shí)間誤差4全測器，用以接收該輸入時(shí)鐘信號(hào)與一相對(duì)應(yīng)于該輸出時(shí) 鐘信號(hào)的一第一時(shí)鐘信號(hào)，并輸出一輸出碼；其中該輸出碼代表該輸入時(shí)鐘信號(hào)與該第 一 時(shí)鐘信號(hào)間的估計(jì)時(shí)間差，而該時(shí)間誤差檢測器包含有一非同步計(jì)數(shù)器；一回路濾波器，耦接該時(shí)間誤差^r測器，用以接收該輸出碼以產(chǎn)生一 控制信號(hào)；以及一數(shù)字控制器振蕩器，耦接該回路濾波器，依據(jù)該控制信號(hào)產(chǎn)生該輸 出時(shí)鐘信號(hào)。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，時(shí)間誤差檢測器還包含有 一取樣電路，利用該第一時(shí)鐘信號(hào)取樣該輸入時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生一第一中介時(shí)鐘信號(hào)與一第二中介時(shí)鐘信號(hào)；其中該非同步計(jì)數(shù)器用以輸出一 第一中介碼，該第一中介碼用以表示由該第一中介時(shí)鐘信號(hào)定義的一期間 內(nèi)該第一時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘邊沿的數(shù)目；一時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以輸出一第二中介碼，該第二中介碼用以表 示該第二中介時(shí)鐘信號(hào)與該輸入時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間關(guān)系；以及一邏輯電路，用以輸出該輸出碼，該輸出碼表示依據(jù)該第一中介碼與 該第二中介碼的加權(quán)和估計(jì)該輸入時(shí)鐘信號(hào)與該第 一 時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間差。
20. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其中該第一中介信號(hào)與該第二中介 信號(hào)的時(shí)間差實(shí)質(zhì)上為該第一時(shí)鐘信號(hào)周期的一半或一點(diǎn)五倍。
21. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其中該第一中介時(shí)鐘信號(hào)與該第二 中介時(shí)鐘的時(shí)間關(guān)系由一抖動(dòng)信號(hào)所控制。
22. 如權(quán)利要求21所述的裝置，其中在該抖動(dòng)信號(hào)為一第一數(shù)值時(shí) 的第二中介信號(hào)與該抖動(dòng)信號(hào)為一第二數(shù)值時(shí)的第二中介信號(hào)間的時(shí)間差實(shí)質(zhì)上為該第一時(shí)鐘信號(hào)的一周期。
23. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其中該邏輯電路依據(jù)該第一中介碼、 該第二中介碼、及一抖動(dòng)信號(hào)的加權(quán)和輸出該輸出碼。
24. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其中該非同步計(jì)數(shù)器包含有兩個(gè)紋 波計(jì)數(shù)器。
全文摘要
時(shí)間誤差檢測裝置與其方法。該估計(jì)方法包含有利用第一時(shí)鐘信號(hào)取樣第二時(shí)鐘信號(hào)且檢測一第二時(shí)鐘信號(hào)的邊沿以產(chǎn)生一邊沿信號(hào)；利用第一時(shí)鐘信號(hào)再取樣第二時(shí)鐘信號(hào)以產(chǎn)生一延遲的邊沿信號(hào)；在一由邊沿信號(hào)所定義的期間內(nèi)，使用一非同步計(jì)數(shù)器計(jì)算一第一時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘邊沿的數(shù)量以產(chǎn)生一第一中介碼；使用一時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一第二中介碼以代表一介于第二時(shí)鐘信號(hào)與延遲的邊沿信號(hào)的時(shí)間差；并且使用第一中介碼與第二中介碼的加權(quán)總數(shù)產(chǎn)生一輸出碼。
文檔編號(hào)H03L7/091GK101599763SQ20091014539
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者謝鴻元 申請(qǐng)人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司