專利名稱：展頻時(shí)鐘系統(tǒng)及其展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，且特別涉及一種可調(diào)整頻率的展頻時(shí)鐘產(chǎn)生
O
背景技術(shù)：
在高速電子系統(tǒng)當(dāng)中，例如無線電話系統(tǒng)、光纖網(wǎng)路系統(tǒng)、微電腦系統(tǒng)，以及高階系統(tǒng)單芯片(System on a chip ；SOC)，其操作速度均已達(dá)到十億赫茲(GHZ)的水準(zhǔn)。因此， 與這些系統(tǒng)配合的電子裝置亦需提升其操作頻率來跟上這些高速系統(tǒng)。此外，由于許多電路均整合于同一顆芯片上，使時(shí)鐘信號(hào)遍布整個(gè)晶片，導(dǎo)致時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生偏差現(xiàn)象(Clock skew)ο舉例來說，當(dāng)輸入時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)晶片，輸入時(shí)鐘信號(hào)與內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)之間會(huì)存在變動(dòng)而不固定的延遲時(shí)間，這個(gè)變動(dòng)不固定的延遲時(shí)間會(huì)造成芯片工作不正常。為了同步系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)，許多高速電路系統(tǒng)已采用鎖相回路(Phase locked loop ；PLL)與延遲鎖定回路(Delay-locked loop)來消除時(shí)鐘信號(hào)偏差現(xiàn)象。當(dāng)轉(zhuǎn)換速率的增加，會(huì)影響或破壞周邊電子元件效能的電磁干擾效應(yīng) (Electromagnetic interference)也隨之加劇，造成這些周邊電子元件無法被使用。由于時(shí)鐘信號(hào)是造成電磁干擾效應(yīng)的主因，所以如何減少時(shí)鐘信號(hào)所造成的電磁干擾效應(yīng)實(shí)為當(dāng)務(wù)之急。近來，展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器(Spread Spectrum Clock Generator)已被廣泛地應(yīng)用來減少電磁干擾效應(yīng)。恰如其名，“展頻”代表將時(shí)鐘信號(hào)的中心頻率作些微的展開，將能量分散至其他頻率上而降低主要頻率上的能量。由于主要頻率上的能量被減少，因而可降低電磁干擾效應(yīng)。換句話說，“展頻”即是使時(shí)鐘信號(hào)的頻率產(chǎn)生些微的變化，從而減少電磁干擾效應(yīng)?？v然展頻的作法可以減少電磁干擾效應(yīng)，時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)現(xiàn)象(Jitter)卻會(huì)惡化，使用者必須在降低電磁干擾效應(yīng)與降低時(shí)鐘抖動(dòng)現(xiàn)象之間做出取舍與妥協(xié)?？上У氖?，傳統(tǒng)的展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器僅以倍增的方式來擴(kuò)展時(shí)鐘信號(hào)的頻率，無法連續(xù)且彈性地調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)的展頻量，因而無法在降低電磁干擾效應(yīng)與降低時(shí)鐘抖動(dòng)現(xiàn)象之間做出取舍，導(dǎo)致整體效能下降。因此，需要一個(gè)新的展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，能更彈性地調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，可連續(xù)且彈性地調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)的頻率。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器含有三角波產(chǎn)生器、數(shù)字波形調(diào)變器、三角調(diào)變器以及選擇器。三角波產(chǎn)生器將多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一轉(zhuǎn)換成為原始三角波信號(hào)，其中輸入時(shí)鐘信號(hào)具有相同的頻率與彼此相異的相位。數(shù)字波形調(diào)變器依照輸入控制信號(hào)調(diào)整原始三角波信號(hào)的波形，來產(chǎn)生調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)與相應(yīng)于調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的第一方波信號(hào)。三角調(diào)變器電連接至數(shù)字波形調(diào)變器，三角波調(diào)變器以累加調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的數(shù)值來產(chǎn)生第二方波信號(hào)。選擇器依據(jù)第二方波信號(hào)與第一方波信號(hào)的電壓準(zhǔn)位，選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一作為輸出時(shí)鐘信號(hào)，其中輸出時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率與輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率相異。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種展頻時(shí)鐘系統(tǒng)，可連續(xù)且彈性地調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)的頻率。依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，展頻時(shí)鐘系統(tǒng)含有振蕩器、鎖相回路、三角波產(chǎn)生器、數(shù)字波形調(diào)變器、三角調(diào)變器以及選擇器。振蕩器產(chǎn)生周期信號(hào)，鎖相回路調(diào)變周期信號(hào)的頻率，來產(chǎn)生多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)，其中輸入時(shí)鐘信號(hào)具有相同的頻率以及彼此相異的相位。三角波產(chǎn)生器將多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一轉(zhuǎn)換成為原始三角波信號(hào)。數(shù)字波形調(diào)變器依照輸入控制信號(hào)調(diào)整原始三角波信號(hào)的波形，來產(chǎn)生調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)與相應(yīng)于調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的第一方波信號(hào)。三角調(diào)變器電連接至數(shù)字波形調(diào)變器，此三角波調(diào)變器以累加調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的數(shù)值來產(chǎn)生第二方波信號(hào)。選擇器依據(jù)第二方波信號(hào)與第一方波信號(hào)的電壓準(zhǔn)位，選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一作為輸出時(shí)鐘信號(hào)，其中輸出時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率與輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率相異。以上實(shí)施例的展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器與展頻時(shí)鐘系統(tǒng)，能夠彈性地調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)的頻率，以妥切地降低電磁干擾效應(yīng)并與時(shí)鐘抖動(dòng)現(xiàn)象。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，附圖的說明如下圖1繪示本發(fā)明實(shí)施方式展頻時(shí)鐘系統(tǒng)的方塊圖。圖2A至2D繪示本發(fā)明實(shí)施方式展頻時(shí)鐘系統(tǒng)的信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1以及圖2A至2D，其繪示本發(fā)明實(shí)施方式展頻時(shí)鐘系統(tǒng)的方塊圖與信號(hào)波形圖，其中圖2A繪示輸入時(shí)鐘信號(hào)201d、201e、201f，圖2D則繪示輸出時(shí)鐘信號(hào) 207a、207b與207c的時(shí)間與頻率關(guān)系。展頻時(shí)鐘系統(tǒng)115含有振蕩器113、鎖相回路111 (Wiase locked loop)與展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器101。振蕩器113產(chǎn)生周期信號(hào)Si。鎖相回路111調(diào)變周期信號(hào)Sl的頻率/相位來產(chǎn)生數(shù)個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)S5(也就是圖2A所繪示的輸入時(shí)鐘信號(hào)201d、201e與201f)， 其中這些輸入時(shí)鐘信號(hào)S5具有相同的頻率以及彼此相異的相位。展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器101執(zhí)行選擇的動(dòng)作選出輸入時(shí)鐘信號(hào)S5的其中之一，來產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào)S7(也就是圖2D當(dāng)中的輸出時(shí)鐘信號(hào)207a、207b或207c)，這些輸入時(shí)鐘信號(hào)S5具有相同的頻率與彼此相異的相位，輸出時(shí)鐘信號(hào)S7的瞬時(shí)頻率則會(huì)隨著時(shí)間而變化。舉例來說，在不同的時(shí)間點(diǎn)上，輸出時(shí)鐘信號(hào)S7的瞬時(shí)頻率可分別為2IOMHz、21 IMHz 與209MHz，如圖2D的207b所繪示。展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器101內(nèi)含三角波產(chǎn)生器103、數(shù)字波形調(diào)變器105、三角調(diào)變器(Sigma delta modulator) 107以及選擇器109。圖2B繪示原始三角波信號(hào)203a與兩調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)20;3b、203c的波形，圖2C則繪示具有各種工作周期(Duty cycle)的方波信號(hào) 205a,205b與205c，這些方波信號(hào)分別對(duì)應(yīng)至原始三角波信號(hào)203a與兩調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào) 203b,203co三角波產(chǎn)生器103將多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)S5的其中之一轉(zhuǎn)換成為原始三角波信號(hào)S3 (也就是圖2B的203a)。數(shù)字波形調(diào)變器105依照使用者所調(diào)整的輸入控制信號(hào)CS，調(diào)整原始三角波信號(hào) S3 (也就是圖2B的203a)的波形來產(chǎn)生調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)S4、相應(yīng)于調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的第一方波信號(hào)S2 (也就是圖2C的20 或205c)。倘若當(dāng)前所選中的輸入時(shí)鐘信號(hào)須要被改變， 選擇器109可以第一方波信號(hào)S2為索引(Index)，來選擇具有特定相位(也就是領(lǐng)先相位 Leading phase或是落后相位lagging phase)的輸入時(shí)鐘信號(hào)S5。舉例來說，使用者可先依照當(dāng)前輸出時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率與展頻量，調(diào)整輸入控制信號(hào)CS，之后再由數(shù)字波形調(diào)變器105依據(jù)調(diào)整后的輸入控制信號(hào)CS，調(diào)整原始三角波信號(hào)S3 (也就是圖2B的203a)的頻率及/或振幅，來產(chǎn)生調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)S4(圖2B的203c)與第一方波信號(hào)S2(圖2C的 205c)。三角調(diào)變器107電連接至數(shù)字波形調(diào)變器105，此三角調(diào)變器107累加調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)S4的數(shù)值，來產(chǎn)生數(shù)值為邏輯1或邏輯0的第二方波信號(hào)S6。選擇器109可以第二方波信號(hào)S6為索引，來決定是否需要調(diào)變目前的輸入時(shí)鐘信號(hào)。在此實(shí)施例當(dāng)中，反饋后的輸出時(shí)鐘信號(hào)S7會(huì)觸發(fā)三角調(diào)變器107來產(chǎn)生第二方波信號(hào)S6。選擇器109依據(jù)所接收到的第二方波信號(hào)S6與第一方波信號(hào)S2的電壓準(zhǔn)位，選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)S5的其中之一，作為輸出時(shí)鐘信號(hào)S7。以下表一顯示了選擇器109的運(yùn)作，并顯示第一方波信號(hào)S2、第二方波信號(hào)S6 (三角調(diào)變器107所輸出)，以及被選擇的輸入時(shí)鐘信號(hào)S5三個(gè)信號(hào)之間的關(guān)系。根據(jù)表一， 選擇器109會(huì)依照第一方波信號(hào)S2與第二方波信號(hào)S6來選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)S5的其中之一。更詳細(xì)地說，可先依據(jù)第二方波信號(hào)S6來決定是否需要調(diào)變目前所選擇的輸入時(shí)鐘信號(hào)S5。倘若第二方波信號(hào)S6顯示需要調(diào)變當(dāng)前已選中的輸入時(shí)鐘信號(hào)S5(也就是表一的狀態(tài)2與狀態(tài)4)，接著就可依據(jù)第一方波信號(hào)S2來決定要選擇前一輸入時(shí)鐘信號(hào)201d (落后相位)或是后一輸入時(shí)鐘信號(hào)201f (領(lǐng)先相位)作為往后的輸出時(shí)鐘信號(hào)S7。舉例來說，若當(dāng)前所選擇的輸入時(shí)鐘信號(hào)為201e且第二方波信號(hào)S6為邏輯1，那么選擇器109就會(huì)依據(jù)第一方波信號(hào)S2的邏輯準(zhǔn)位，重新選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)S5的其中之一，來取代當(dāng)前所選中的輸入時(shí)鐘信號(hào)201e。在此情況當(dāng)中，若第一方波信號(hào)S2為邏輯0 則會(huì)選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)201d，若第一方波信號(hào)S2為邏輯1則會(huì)選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)201f。此外，當(dāng)?shù)诙讲ㄐ盘?hào)S6為邏輯0 (也就是表一當(dāng)中的狀態(tài)1與幻，則選擇器109會(huì)維持當(dāng)前已選中的輸入時(shí)鐘信號(hào)201e，作為輸出時(shí)鐘信號(hào)S7。表 I
權(quán)利要求
1.一種展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，包含三角波產(chǎn)生器，以將多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一轉(zhuǎn)換成為原始三角波信號(hào)，其中所述多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)具有相同的頻率與彼此相異的相位；數(shù)字波形調(diào)變器，以依照輸入控制信號(hào)調(diào)整所述原始三角波信號(hào)的波形，來產(chǎn)生調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)與相應(yīng)于所述調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的第一方波信號(hào)；以及三角調(diào)變器，電連接至所述數(shù)字波形調(diào)變器，所述三角調(diào)變器以累加所述調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的數(shù)值來產(chǎn)生第二方波信號(hào)；以及選擇器，以依據(jù)所述第二方波信號(hào)與所述第一方波信號(hào)的電壓準(zhǔn)位，選擇所述多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一作為輸出時(shí)鐘信號(hào)，其中所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率與所述輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率相異。
2.如權(quán)利要求1所述的展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，其中，所述數(shù)字波形調(diào)變器進(jìn)一步調(diào)整所述原始三角波信號(hào)的頻率，來產(chǎn)生所述調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，其中，所述數(shù)字波形調(diào)變器進(jìn)一步調(diào)整所述原始三角波信號(hào)的振幅，來產(chǎn)生所述調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，其中，所述輸出時(shí)鐘信號(hào)反饋至所述三角調(diào)變器，以觸發(fā)所述三角調(diào)變器來產(chǎn)生所述第二方波信號(hào)。
5.如權(quán)利要求5所述的展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，其中，當(dāng)所述三角調(diào)變器尚未被觸發(fā)之前，所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率會(huì)等于所述輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
6.一種展頻時(shí)鐘系統(tǒng)，包含 振蕩器，以產(chǎn)生周期信號(hào)；鎖相回路，以調(diào)變所述周期信號(hào)的頻率，來產(chǎn)生多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)，其中所述多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)具有相同的頻率以及相異的相位；三角波產(chǎn)生器，以將所述多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一轉(zhuǎn)換成為原始三角波信號(hào)； 數(shù)字波形調(diào)變器，以依照輸入控制信號(hào)調(diào)整所述原始三角波信號(hào)的波形，來產(chǎn)生調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)與相應(yīng)于所述調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的第一方波信號(hào)；以及三角調(diào)變器，電連接至所述數(shù)字波形調(diào)變器，所述三角波調(diào)變器以累加所述調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的數(shù)值來產(chǎn)生第二方波信號(hào)；以及選擇器，以依據(jù)所述第二方波信號(hào)與所述第一方波信號(hào)的電壓準(zhǔn)位，選擇所述多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一作為輸出時(shí)鐘信號(hào)，其中所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率與所述輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率相異。
7.如權(quán)利要求6所述的展頻時(shí)鐘系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字波形調(diào)變器進(jìn)一步調(diào)整所述原始三角波信號(hào)的頻率，來產(chǎn)生所述調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的展頻時(shí)鐘系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字波形調(diào)變器進(jìn)一步調(diào)整所述原始三角波信號(hào)的振幅，來產(chǎn)生所述調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)。
9.如權(quán)利要求7所述的展頻時(shí)鐘系統(tǒng)，其中，所述輸出時(shí)鐘信號(hào)反饋至所述三角調(diào)變器，以觸發(fā)所述三角調(diào)變器來產(chǎn)生所述第二方波信號(hào)。
10.如權(quán)利要求7所述的展頻時(shí)鐘系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述三角調(diào)變器尚未被觸發(fā)之前，所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率會(huì)等于所述輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
全文摘要
一種展頻時(shí)鐘產(chǎn)生器，含三角波產(chǎn)生器、數(shù)字波形調(diào)變器、三角調(diào)變器以及選擇器。三角波產(chǎn)生器將多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一轉(zhuǎn)換成為原始三角波信號(hào)，其中輸入時(shí)鐘信號(hào)具有相同的頻率與彼此相異的相位。數(shù)字波形調(diào)變器依照輸入控制信號(hào)調(diào)整原始三角波信號(hào)的波形，來產(chǎn)生調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)與相應(yīng)于調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的第一方波信號(hào)。三角調(diào)變器累加調(diào)變?nèi)遣ㄐ盘?hào)的數(shù)值來產(chǎn)生第二方波信號(hào)，選擇器依據(jù)第二方波信號(hào)與第一方波信號(hào)的電壓準(zhǔn)位，選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)的其中之一作為輸出時(shí)鐘信號(hào)，其中輸出時(shí)鐘信號(hào)的平均頻率與輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率相異。
文檔編號(hào)H03K3/02GK102377413SQ201010251270
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者張耿毓 申請(qǐng)人:奇景光電股份有限公司