TWI307221B - Apparatus and method for generating spread spectrum clock signal with constant spread ratio - Google Patents
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Description
1307221 14397twf.doc/y 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種展頻時脈產生器,且特別是有 於一種具有固定展頻比例的展頻時脈產生器。 哥 【先前技術】 近幾年來,電磁干擾(EleCtr〇-Magnetic Interference, 簡稱EMI)的問題逐漸受到重視。在電腦主機板上的時脈產 生器,往往就是電腦主機中電磁干擾的主要來源。因^, # 為使一般鎖相迴路(Phase Lock L卿,簡稱PLL)具有抑制 電磁干擾的功能’通常會對鎖相迴路作一些變化,而使其 具有展頻功能來抑制電磁干擾。 圖1係緣示一種習知具有展頻時脈產生器之鎖相迴路 的電路方塊圖。請參照圖1,在習知的鎖相迴路1〇〇中, 參考時脈訊號CLK0被分別送至相位比較器101和除頻器 103。其中,相位比較器1〇1的輸出係耦接至電荷泵電路 105’而電荷泵電路105則依據相位比較器的輸出而產生電 • 壓訊號VI至迴路濾波器107。電壓控制振盪器(Voltage Controlled 〇Scmator’以下簡稱vC0) 1〇9則依據迴路濾波 器107的輸出’而產生輸出時脈訊號CLKOUT。除頻器in 則接收輸出時脈訊號CLK0UT而產生比較時脈訊號 CLKCAP至相位比較器1〇卜 當參考時脈訊號CLK0和比較時脈訊號CLKCAP同時 被送至相位比較器101時,相位比較器101會將參考時脈 訊號CLK0和比較時脈訊號CLKCAP的相位進行比較,然 5 I3072^L,〇c/y 後將比較結果送至電荷泵雷 依據相位比較器ι〇1所產=;。而“栗電路105係 位絲雪屏T考V1 #比較結果’而產生不同電屢 位準的電壓减V1至迴路渡波器敗 夠依據迴路濾波器107沾私山:行V⑶ γτ^πτττ 的輪出而產生輸出時脈訊號 示以111會將輸出時脈訊號CLKOUT的頻 率進行除頻,並且產生比較時脈訊號,再反=
至相位比較器101。依攄以μ ' V ㈣γτKmrr从, 的迴路,就可以讓輸出時脈 afl唬CLKOUT的相位保持一定。 此外,虽參考時脈訊號CLK〇送至除頻器⑽時,除 頻器KB會將參考時脈訊號CLK〇的頻率進行除頻,缺後 輸出至展頻電荷泵電路113。因此,展舰躲電路山 會依,除_ 1G3的輸出,而產生展㈣流_以對迴路 f波器107交替進行充、放電的動作。利用上述的機制, 就會讓迴路遽波器1()7產生三角波來調變vc〇⑽,而使 得VCO 109輸出三角波調變的輸出時脈訊號CLK〇UT。 圖2係繪示迴路濾波器所產生之三角波訊號的波带 圖。請合併參照圖2,其中Vp代表峰值電壓,而Vav代 表平均值電壓。此外,三角波的週期tl表示展頻週期。 若是輸入除頻器103的參考時脈訊號CLK0屬於寬頻 段的訊號時,不同頻率的參考時脈訊號CLK〇會導致不同 的展,週期ti,進而導致峰值電壓Vp也會變動。若是峰 值黾壓vp產生變動,則△ v也會產生變動。 【發明内容】 因此,本發明的目的就是在提供一種展頻比例固定電 ^397twf.doc/y l3〇722 流轉換電路和電流控制振盪器。其中,電壓電流轉換電路 用來將控制電壓轉換成電流訊號,而電流控制振4器則θ =據電《電流轉換電路輸出之電流訊號而產生展_脈= 此外,迴心慮波器包括了第一電容和第二電限。 f 一電容的第―端接地,其第二端則與第二電阻的第^ 彼此祕。另外,迴路濾波器還包括第—電而 同樣地,^餘㈣-端也是祕,其第一谷雷 =的第:知彼此互相耦接’而第一電阻的第—端二 電阻端互她接,並·^共_接至展頻電荷粟電路— =來,展頻電荷泵電路會包括第一開關和’ 關。其中’弟一開關的第一端係透過— ’ 地,並且第一開關導通盥否係依據上、f 卫屯,瓜源接 決定。而第-開丨、=弟―時脈訊號來 相耦接,而第二開關的第:端則耦的:-端彼此互 其中,第:電流源和第二電流源所輪出; 此外,反向ϋ會接《 —雜訊號,目專, 是否導通。 用木控制弟二開關 在較佳的情況下,時脈產生器包括 從另一觀點來看,本發明提供—\电谷振盛器。 生方法,可以適用於—鎖相迴路,,脈訊號之產 迴路遽波器。本發明之實施步驟包括Z細路會具有-號,然後依據此參考時脈訊號與展 ^生―參考時脈訊 對迴路濾波器進行充放電。接著、脈讯唬的相位差而 有固又頻率的第一 8 I30722u,oc/y 1脈訊號,然後依據第-時脈訊號的頻率,同樣 遽f進行充電或放電,以在迴轉波諸出之控制電ί 三纽減。最後再依據㈣電壓而產生展頻時 在^的情況下,本發明還包括將控制電壓轉換為_ Λ#υ,再依據電流訊號而振靈出展頻時脈訊號。 也包括將電流訊號反饋以控制三角波訊號的振幅。’、
綜上所述於本發魏荷泵電路細路滅波哭 =輪出上載人依據有固錢率的三角波訊號。因此4; 月Ρ具有狱的展麵率_,並錢而使得本發㈣ 3時間可以有效地脑。另外,本發也可以在不同 的參考時脈訊號之下,域夠保持展頻比_固定。、 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 明如下下文特舉較佳實施例’並配合所_式,作詳細說 【實施方式】 圖3Α係緣示依照本發明之一較佳實施例的一種具有 頻比例S]定電路之鎖相迴路的電路錢圖。請參照圖 相位比較器、3〇1接收參考時脈訊號CLK〇和一回授時 2號CLK3 ’而其輸出職接至電荷录電路3G3。而電荷 2路303則依據相位比較器3〇1的輪出,而將不同流向 =電電流送至迴路濾、波器3〇5内。迴路遽波器3〇5會依 =電荷泵電路303送出之充電電流的流向,產生一控制電 以遽㈣至電1控制㈣器31G’以使得麵控制誠 9 130721— 中,電流源π和12所產生之電流的大小可以相同。
請繼續參照圖3Β,開關31和33的導通與否,係依據 電阻電容振盪$ 3G1所產生的第—時脈訊號CLKi來決 定。然而’由於電阻電容«器31的輸出係透過反向器 35而控侧關33是否導通,因此開關%的動作會與與開 關31的動作相反。例如’當第一時脈訊號CLKl在第一位 準時,就會使開關31導通,而相對地,開關%會呈現跳 脫的狀態。此時,迴路遽波器305會產生展頻電至 展頻電荷泵電路323,也就是說迴喊波器3()5會進行放 電的動作。相對地,若是第一時脈訊號CLK1在第二位準, 則開關31會跳脫,而開關33則會導通。此時,展頻電荷 泵電路323 ’則會輸出展頻電流iSSp至迴路濾波器3仍: 以對迴路濾波器305進行充電的動作。而由於電阻電容振 盪盗321會產生固定頻率的第一時脈訊號CL{^,因此, 展頻電荷泵電路323對迴路濾波器3〇5之充放電動作的頻 率也會固定。藉此,就會使迴路濾波器3〇5在產生控制電 壓Vctrl的同時,也會載入具有固定頻率的三角波訊號广 圖3B所繪示的電路也適用於圖3A的電荷泵電路 3〇3。而電荷泵電路303中兩個開關的動作,是依據相位比 較器301比較參考時脈訊號CLK0和回授時脈訊號clk3 所產生的比較結果來決定是否導通。而在電荷泵電路3〇3 中兩個開關切換的同日夺’電荷果電路3 〇 3就會對迴路爐、波 器孙5進行充放電的動作,以使迴路濾波器能夠產生g制 電麼5孔〗虎Vctrl。 1307221 14397twf,doc/y 凊再夢照圖3A,-般來說,迴路據波器3〇5可以分為 一階迴路濾波器、二階迴路濾波器和三階迴路滤波器。其 中’-F皆迴路濾波器為-個電容,其可以在系統中提供一 個零點。而二階迴路濾波器則除了提供零點之外,還可以 再提供-個極點。在本實施例中所使用的迴路遽波器 305,係二階迴路濾、波器。因此,以下僅以二階迴路滤波器 為例敘述。但是熟習此技藝者當知,本發明所使用的迴路 據波器305,並不限定非要使用二階迴路遽波器來實現。 在迴路濾波器305内,包括了電容C1和C2。其中, 電容ci的第-端接地,第二端則與電阻R2的第一端彼此 互她接。地’電容C2的第—端接地,第二端則與 電阻R1的第彼此互相編妾,並且偏妾至電荷栗電路 303和電壓控制振盪器31〇。當電荷泵電路3〇3產生不同方 =的充電電流從電阻幻的第二端輸入迴路濾波器305 %,迴路滤波器305也會將控制電壓犯虎Vctrl從電容C2 的第二端送至電壓控制振堡器31〇。此外,電阻Rl與電阻 幻的第二端則彼此互相並且共同輕接至展頻電荷栗 電路303,以接收展頻電流Issp。 圖3C係繪示依照本發明之一較佳實施例的一種電壓 控制振盪器310之電路方塊圖。請參照圖3C,在電麗控制 振盛器310中’包括了電壓電流轉換電路312,其^接 ,迴路濾、波器3。5所產生的控制電· Vetrl,並且將控制電 壓Vctrl轉換成電流訊號Ictrl而輸出至電流控制振盪器 314 ’使其能產生展頻時脈訊號CLK2。另外,電壓電流轉 12 1307221 H397twf.doc/y 時脈訊號CLK3進行比較。然後相位比較器301依據比較 的結果而控制電荷泵電路3〇3對迴路濾波器3〇5進行充放 電’以產生控制電壓Vctrl,也就是步驟S403所述之内容。 在進行上述之步驟的同時,電阻電容振蘯器321會如 步驟S405所述’產生具有固定頻率的第一時脈訊號 CLK1,然後展頻電荷泵電路323會如步驟S407所述,依 據第一時脈訊號CLK1的頻率對迴路濾波器305進行充放 電’以產生一三角波訊號來調變控制電壓Vctrl,就是步驟 籲 S4〇9所述之内容。 接著,電壓控制振盪器310内的電壓電流轉換電路 312(如圖3C所示)會進行步驟S411,就是將控制電壓Vctrl 轉換為電流訊號Ictrl,然後電流控制振盪器314(如圖3C 所示)就會如步驟S413所述,依據電流訊號!ctr丨而產生展 頻時脈訊號CLK2。此時,電壓控制振盪器31〇也會如步 驟S413所述,將電流訊號Ictrl反饋至展頻電荷泵電路 323 ’以控制上述之三角波訊號的振幅。 • 綜上所述,本發明至少有以下優點: 1. 由於本發明以電阻電容振盪器所產生之穩定的時脈 訊號來代替參考時脈訊號輸入至展頻電荷泵電路,並且將 電壓電流轉換電路所產生的控制電流反饋至迴路濾波器, 因而使得電流控制振盪器所產生之時脈訊號的展頻比例和 振幅都會維持固定。 2. 承上述,由於本發明是以穩定的時脈訊號來代替參 考時脈訊號,並且參考鎖相迴路之控制電流來決定展頻電 15 13072¾ 97twf.d〇c/y 流’因此本MM在不__參 能夠保持展頻比例的固^。 ♦脈汛唬下’仍然 3.透過上述數學式推導可知,該 :值和電容值的絕對值無關,而僅的 關。其中,電阻值與電容值有可能因製 有 但相對值則容易保持—定、移而有所受動’ 將不易受製程漂移的影響而產^變動^固疋的展頻比例值 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上, :=明:任何熟習此技藝者,在不脫離 ^圍内,當可作些許之更動與潤飾,=之精神 乾圍當視後附之申請專利範圍所界 $之保護 【圖式簡單卿】 貧為丰。 的電示一種習知具有展頻時脈產生器之鎖相姆路 圖。圖2_示迴路遽波器所產生之三角波訊號的波形 圖3A係緣示依照本發明之 展頻比例固定電路之稍相、⑽6A币則土貝施例的—種具有 圖犯^ 編迴_電財塊®。 + #囷 係、會示依照本發明之— 毛何泵電路之電路示意圖。 貝關的-種展頻 抛妇圖3C係繪示依照本發明之-較抨與m沾 &制振盛器之電路方塊圖。 4貝關的-種電壓 圖4係繪示依照本發明之一較 脈訊號之產生方法的步驟流程圖。心例的—種展頻時 16 '7twf.doc/y 【主要元件符號說明】 31、33 :開關 35 :反向器 100 :鎖相迴路 101、301 :相位比較器 103、111、307 :除頻器 105、303 :電荷泵電路 107 :迴路濾波器 109 :電壓控制振盪器(VCO) 113、303 :展頻電荷泵電路 301 :電阻電容振盪器 305 :迴路濾波器 310 :電壓控制振盪器 312 :電壓電流轉換電路 314 :電流控制振盪器 320 :展頻比例固定電路 a、C2 :電容 CLK0 :參考時脈訊號 CLK1 :第一時脈訊號 CLK2 :展頻時脈訊號 CLKCAP :比較時脈訊號 CLKOUT :輸出時脈訊號
Ictrl :控制電流
Issp :展頻電流 17 130722丄97 twf.doc/y 11、12、13 :比例常數 R2、R1 :電阻
Rv21、Rose :等效電阻 11 ·展頻週期 VI :電壓訊號
Vavg :平均值電壓
Vctrl :控制電壓
Vctrlpeak :控制電壓之峰值電壓
Vctrlavg :控制電壓之平均值電壓
Vp :峰值電壓 S401 :產生一參考時脈訊號 S403 :依據參考時脈訊號的頻率而對迴路濾波器進行 充放電 S405 :產生具有固定頻率的第一時脈訊號 S407 :依據低一時脈訊號的頻率而對迴路濾波器進行 充放電 S409 :產生具有三角波訊號調變的控制電壓 S411 :轉換控制電壓為一電流訊號 S413 :依據電流訊號而產生展頻時脈訊號 S415 :將電流訊號反饋以控制三角波訊號之振幅 18
Claims (1)
1307221 97-07-31 十、申請專利範固: 1. 一種展頻比例固定電路, 訊號之—鎖相迴路,並令致^輪出一展頻時脈 而該展頻比_定電路迴路滤波器, 訊號7:=產生器’用以產生具有固定頻率之-第-時脈 第-時===路以放『依:該 =r 一 _上載入=:率:= 2.如申請專利範圍第1項所述 其中該鎖相迴路更包括: 之展頻比_定電路, 相位比較器,用以依據一回授 一 脈訊號而輸出-比較結果; "^和-多考時 一充路’係依據該比較結果而產生不同方向之 充電電k ’並將該充電電流送至該迴 之 刚尸f歸器儒迴路據波;,二依齡 控制電壓而產生-電流訊號和該展頻時脈 電流訊號反饋至該展頻電綱= 控制6亥二角波訊號之振幅;以及 頻㈣縣展頻時脈喊進行除頻後而產生 該回授時脈訊號至該相位比較器。 展生 並中專利範圍第2項所述之展頻比例固定電路, 其中該電壓控制振盪器包括: 19 ,1307221 乃年月3丨日修正替換頁 97-07-31 流訊號電:!流轉換電路’用以將該控制電㈣換成讓電 頻時脈^控制振,用以依據該電流訊號而產生該展 其中第1躺叙展舰卿定電路, 二第—電容,其第一端接地; 二電容,其第一端接地; 第 、端ί接’其第—她接該展頻電荷泵電路,而其 接該弟二電容之第二端;以及 其第二j第-端耦接該第-電容之第二端,而 料―電阻之第—端彼此輕接。 其中專利範圍第4項所述之展頻比例固定電路, 係等於該第該第二電容之電容值的乘積, 積。第—電阻之電阻值與該第1容之電容值的乘 其中^展項觀之展頻_定電路, ,:班;:仏==’ 相執接,而該^二’門n與^—開關之第二端彼此互 溽,其中抑了’之-端則耦接-第二控制電产 ^大小相等,且電流方向相同;=制電所輪出之 20 130722 i —— 97年?月3 ’曰修正替換頁 97-07-31 反向态,接收該第一時脈訊號,用以控制該第 .開 關是否導通。 7.如t請翻範圍第1項所述之展齡_定電路, 、中該時脈產生器包括—電阻電容振盈器。 略8·-種展頻時脈訊號之產生方法’適用於一鎖相迴 二其中該鎖相迴路包括―迴㈣波器,而誠生方法包 F列步驟: 產生一參考時脈訊號; 讀i回該參考時脈訊賴觀頻時脈訊號之相位差而對 、路濾、波器進行充電或放電’以產生—控制電壓; 產生具有固定頻率之一第一時脈訊號; 或放i據時脈訊號的解對該迴路m進行充電 ;电卩該迴路濾波器輪出之一控制一二 角波訊號;以及 軾八一 俊據該控制電壓而產生該展頻時脈訊號。 方法利,第8項㈣之展㈣脈訊號之產生 乃取更包括下列步驟: 將該控制電壓轉換為一電流訊號;以及 ,據該電流訊號而振1出該展頻時脈訊號。 10·如中請專利範圍第9項所述之展頻時脈訊號之產 振幅去’更包括賴電流訊號反仙控_1波職之 ^如申請專利範圍第8項所述之展頻時脈 生。…其中該第-時脈訊號係由―電阻電容顧器所產 21 1307221 9〇年1¾丨曰修正替換頁 97-07-31 七、指定代表圖: (一) 本案指定代表圖為:圖(3A )。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: 301 :電阻電容振盪器 303 :展頻電荷泵電路 305 :迴路濾波器 .310:電壓控制振盪器 321、323 :開關 CLK0 :參考時脈訊號 CLK1 :第一時脈訊號 CLK2 .展頻時脈訊號 Issp :展頻電流 Vctrl :控制電壓 八、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵 的化學式: 無 4
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| TWI733472B (zh) * | 2020-03-25 | 2021-07-11 | 大陸商矽恩微電子(廈門)有限公司 | 展頻時脈產生系統 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20070133729A1 (en) | 2007-06-14 |
| TW200723704A (en) | 2007-06-16 |
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