專利名稱：校準用于數(shù)字鎖相回路(dpll)的時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(tdc)的通電門控窗口的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及鎖相回路(PLL)，且明確地說，涉及校準用于數(shù)字鎖相回路 (DPLL)的時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)的通電門控窗口的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通信裝置通常包括用于同時將信號發(fā)射到其它遠程通信裝置和從其它遠程通信 裝置接收信號的本機振蕩器(LO)。這些信號常經(jīng)由經(jīng)界定的頻道發(fā)送或接收。為了選 擇特定頻道，通常改變LO的頻率以便經(jīng)由選定信道適當?shù)匕l(fā)射或接收信號。常使用鎖 相回路(PLL)(例如，數(shù)字PLL(DPLL))執(zhí)行LO頻率上的改變。典型的DPLL包括若干數(shù)字裝置，例如輸入累加器、相位誤差求和裝置、低通 濾波器(LPF)(常被稱為“回路濾波器”)、數(shù)字控制振蕩器(DCO)、包括鎖存器的DCO 累加器、時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)、反饋相位求和裝置和其它數(shù)字裝置。輸入累加器產(chǎn) 生輸入相位信號。相位誤差求和裝置產(chǎn)生指示輸入相位信號與反饋相位信號之間的相位 差的相位誤差信號?；芈窞V波器通過對相位誤差信號濾波而產(chǎn)生用于DCO的控制信號。 當DPLL鎖定時，DCO產(chǎn)生具有與輸入相位信號相關(guān)的相位的輸出信號。包括鎖存器的 DCO累加器產(chǎn)生指示DCO的輸出信號的相位的粗略測量的信號。TDC產(chǎn)生指示DCO的 輸出信號的相位的精細測量的信號。且反饋求和裝置對粗略與精細相位信號求和以產(chǎn)生 反饋相位信號。TDC通常包含延遲元件(例如，反相器)鏈、多個D觸發(fā)器和一解碼器。將來 自DCO的輸出信號的輸出時鐘或從DCO的輸出信號導出的輸出時鐘施加到所述延遲元件 鏈的輸入端。延遲元件耦合到相應D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端。將參考時鐘施加到D觸發(fā) 器的時鐘輸入端。D觸發(fā)器的Q輸出端耦合到解碼器(例如，溫度計到二進制解碼器) 的輸入端。將經(jīng)反相的參考時鐘施加到解碼器的時鐘輸入端。且解碼器的輸出端產(chǎn)生表 示輸出時鐘與參考時鐘之間的相位差的分數(shù)相位的二進制輸出。通常，所述輸出的頻率大體上比參考時鐘的頻率高(例如)10倍或10倍以上。 一般來說，當?shù)竭_參考時鐘的邊沿時，相位測量發(fā)生。在參考時鐘的相鄰邊沿之間，仍 將輸出時鐘施加到所述延遲元件鏈。這使延遲元件在不在執(zhí)行相位測量的時間期間不必 要地消耗相當大量的功率。因此，已開發(fā)用于TDC的通電門控以僅在參考時鐘的邊沿周 圍的相對較小窗口將輸出時鐘施加到所述延遲元件鏈。然而，歸因于制造工藝、環(huán)境溫 度和電源電壓的變化，用于操作和功率消耗目的的門控窗口的適當尺寸一般難以確定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種關(guān)于校準用于數(shù)字鎖相回路(DPLL)的時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC) 的通電門控窗口的系統(tǒng)和方法。校準所述門控窗口以確保所述DPLL的適當操作，同時 以功率有效方式操作所述TDC。明確地說，所述技術(shù)要求將所述TDC門控窗口的寬度設(shè)定為默認值；操作所述DPLL直到控制回路大體上鎖定為止；將所述TDC門控窗口的所 述寬度減少預定量，同時監(jiān)測由所述DPLL的相位誤差裝置產(chǎn)生的相位誤差信號；確定 大體上在相位誤差到達或跨越預定閾值時所述TDC門控窗口的當前寬度；且將所述TDC 門控窗口的所述當前寬度增加預定量以對所述TDC門控窗口的操作寬度加入誤差容限。本發(fā)明的另一方面涉及一種設(shè)備，其包含控制單元，所述控制單元適于接收來 自鎖相回路(PLL)(例如，數(shù)字PLL(DPLL))的相位誤差裝置的相位誤差信號，且基于 所述相位誤差信號將用于時間-數(shù)字(TDC)轉(zhuǎn)換器的受門控時鐘信號的寬度設(shè)定為操作 值。在另一方面中，所述控制單元適于將所述受門控時鐘信號的所述寬度設(shè)定為默認 值，監(jiān)測來自所述相位誤差裝置的所述相位誤差信號，且減少所述受門控時鐘信號的所 述寬度直到所述相位誤差信號大體上到達或跨越預定閾值為止。在又一方面中，所述控 制單元進一步適于在所述相位誤差信號大體上到達或跨越所述預定閾值時增加所述受門 控時鐘信號的所述寬度以便將誤差容限提供到所述受門控時鐘信號的所述寬度的所述操 作值。在本發(fā)明的另一方面中，所述控制單元包含第一產(chǎn)生器，其適于產(chǎn)生第一門 控信號；以及第二產(chǎn)生器，其適于產(chǎn)生第二門控信號，其中所述第一門控信號和所述第 二門控信號包括控制所述受門控時鐘信號的所述寬度的相應邊沿。在又一方面中，所述 控制單元包含邏輯，所述邏輯適于從所述第一門控信號與所述第二門控信號和輸出時鐘 信號產(chǎn)生所述受門控時鐘信號，所述輸出時鐘信號具有與所述DPLL的輸出的相位相關(guān) 的相位。在又一方面中，所述第一產(chǎn)生器包含具有耦合到第一多路復用器的輸入端的相 應輸出端的第一延遲元件鏈，且其中所述第一延遲元件鏈適于接收原始參考時鐘。在另 一方面中，所述第二產(chǎn)生器包含具有耦合到第二多路復用器的輸入端的相應輸出端的第 二延遲元件鏈，且其中所述第二延遲元件鏈耦合到所述第一延遲元件鏈的輸出端。在本發(fā)明的另一方面中，所述控制單元進一步包含控制器，所述控制器適于產(chǎn) 生第一選擇信號，所述第一選擇信號用以使所述第一多路復用器選擇所述第一延遲元件 鏈的輸出信號中的一者作為所述第一門控信號。類似地，在另一方面中，所述控制器適 于產(chǎn)生第二選擇信號，所述第二選擇信號用以使所述第二多路復用器選擇所述第一延遲 元件鏈的輸出信號中的一者作為所述第二門控信號。在又一方面中，所述控制單元進一 步包含適于響應于所述控制器產(chǎn)生所述第一選擇信號的第一可編程計數(shù)器，和適于響應 于所述控制器產(chǎn)生所述第二選擇信號的第二可編程計數(shù)器。上文論述的設(shè)備可用于數(shù)字鎖相回路(DPLL)中。在此方面，所述設(shè)備進一步 包含濾波器，其適于基于所述相位誤差信號產(chǎn)生振蕩器控制信號；振蕩器，其適于基 于所述振蕩器控制信號產(chǎn)生輸出信號，其中所述受門控時鐘信號的相位與所述輸出信號 的相位相關(guān)；第一累加器，其適于產(chǎn)生與所述輸出信號的粗略相位測量相關(guān)的第一反饋 相位信號，其中所述TDC產(chǎn)生與所述輸出信號的精細相位測量相關(guān)的第二反饋相位信 號；求和裝置，其適于通過組合所述第一反饋相位信號與所述第二反饋相位信號而產(chǎn)生 總反饋相位信號；以及第二累加器，其適于產(chǎn)生輸入相位信號，其中由所述相位誤差裝 置產(chǎn)生的所述相位誤差信號同所述輸入相位信號與所述總反饋相位信號之間的差相關(guān)。當結(jié)合附圖考慮時，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點和新穎特征將從本發(fā)明的以下詳 細描述中變得顯而易見。


圖1說明根據(jù)本發(fā)明的一方面的示范性數(shù)字鎖相回路(DPLL)的示意/框圖。圖2說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性DPLL的示范性時鐘控制單元的示意/ 框圖。圖3說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性時鐘控制單元內(nèi)產(chǎn)生的示范性信號的 時序圖。圖4說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的校準用于示范性DPLL的示范性時間_數(shù)字轉(zhuǎn) 換器(TDC)的通電門控窗口的示范性方法的流程圖。圖5說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)的示意/框 圖。圖6說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)內(nèi)產(chǎn)生的示 范性信號的時序圖。圖7說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性通信裝置的示意/框圖。
具體實施例方式圖1說明根據(jù)本發(fā)明的一方面的示范性數(shù)字鎖相回路(DPLL)IOO的示意/框 圖?？偟膩碚f，DPLL提供用于校準時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)的通電門控窗口以實現(xiàn) DPLL的適當操作同時以功率有效方式操作TDC的技術(shù)。明確地說，所述技術(shù)涉及將通 電門控窗口設(shè)定為默認值，操作DPLL直到控制回路大體上鎖定為止，遞減通電門控窗 口同時監(jiān)測來自相位誤差求和裝置的相位誤差信號，選擇大體上在相位誤差跨越預定閾 值時的當前通電窗口，且將誤差容限施加到當前通電窗口。更具體來說，所述DPLL包含輸入累加器102、第一(相位誤差)求和裝置104、 低通濾波器(LPF)或回路濾波器106、數(shù)字控制振蕩器(DCO) 108、分頻器110、時鐘控 制單元112、包括鎖存器116的DCO累加器114、時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC) 118和第二 (反饋相位)求和裝置120。所述輸入累加器102接收PLL輸入和參考時鐘REF2，且產(chǎn)生輸入相位信號。本 質(zhì)上，輸入累加器102包含計數(shù)器，所述計數(shù)器通過PLL輸入所指定的數(shù)目而對參考時 鐘REF2的周期計數(shù)。舉例來說，如果PLL輸入為10，那么計數(shù)器間隔數(shù)為10 (例如， 0、10、20、30等)。PLL輸入同DCO輸出的頻率與參考時鐘REF2的頻率的比率相關(guān)。 舉例來說，如果參考時鐘REF的頻率為IOOMHz且PLL輸入為10，那么DCO輸出的頻 率(當回路鎖定時)可為大致1GHz。第一(相位誤差)求和裝置104接收來自輸入累加器102的輸入相位信號和來自 第二(反饋相位)求和裝置120的反饋相位信號，且產(chǎn)生同輸入相位信號與反饋相位信號 之間的相位差相關(guān)的相位誤差信號。出于時序和誤差校正目的，第一求和裝置104可接 收參考時鐘REF2。舉例來說，第一求和裝置104可在其已接收來自輸入累加器102和第 二求和裝置120的相位信號之后參考時鐘REF2的一(1)個時鐘周期產(chǎn)生相位誤差信號。 由于可編程REF2時鐘的頻率(即，時鐘周期)，所以第一求和裝置104出于設(shè)定用于輸 出相位誤差信號的適當延遲的目的而接收參考時鐘REF2。
7
LPF或回路濾波器106對來自第一求和裝置104的相位誤差信號濾波以產(chǎn)生用于 DCO 108的頻率控制信號?；芈窞V波器106的轉(zhuǎn)移函數(shù)可取決于參考時鐘REF2的頻率。 因此，回路濾波器106還接收參考時鐘REF2以通知其參考時鐘REF2的當前頻率?；芈?濾波器106使用此信息以根據(jù)參考時鐘REF2的當前頻率調(diào)整其轉(zhuǎn)移函數(shù)。DCO 110接收來自回路濾波器106的頻率控制信號和參考時鐘REF2，且產(chǎn)生當 控制回路鎖定時與輸入相位信號具有指定相位關(guān)系的PLL輸出信號。視情況，可提供分 頻器110以對DCO 108的輸出信號進行分頻，從而產(chǎn)生具有減少的頻率的輸出時鐘，以 較好地促進處理。DCO累加器114產(chǎn)生指示輸出時鐘的相位的粗略測量的信號，其與 PLL輸出信號的相位相關(guān)。本質(zhì)上，DCO累加器114包含對輸出時鐘的周期遞增地計數(shù) 的計數(shù)器。鎖存器116響應于參考時鐘REF2的觸發(fā)邊沿而輸出粗略相位信息。如下文更詳細地論述，時鐘控制單元112接收來自分頻器110的輸出時鐘和原 始參考時鐘REF0，且產(chǎn)生用于DPLL的各種組件的參考時鐘REF2和用于TDC 118的受 門控時鐘。受門控RF時鐘包括適時地位于參考時鐘REF2的每一觸發(fā)邊沿的兩側(cè)上的 RF時鐘信號的一個或一個以上周期。時鐘控制單元112進一步執(zhí)行校準程序以確定輸 出時鐘的寬度(通電門控窗口)以確保DPLL 100的適當操作，同時以功率有效方式操作 TDC118。明確地說，所述技術(shù)涉及將通電門控窗口設(shè)定為默認值，操作DPLL 100直到 控制回路大體上鎖定為止，遞減通電門控窗口同時監(jiān)測來自第一求和裝置104的相位誤 差信號，選擇大體上在相位誤差信號跨越預定閾值時的當前通電窗口，且將誤差容限施 加到當前通電窗口。TDC 118產(chǎn)生指示輸出時鐘的相位的精細測量的信號，其如先前論述與PLL輸 出信號的相位相關(guān)。明確地說，TDC 118包含接收受門控時鐘的延遲元件鏈。所述延遲 元件的輸出端分別耦合到D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端。D觸發(fā)器由參考時鐘REF2計時。D 觸發(fā)器的Q輸出端耦合到溫度計到二進制解碼器，所述溫度計到二進制解碼器產(chǎn)生指示 RF時鐘的相位與參考時鐘REF2的相位之間的分數(shù)差的信號。TDC 118的功率消耗與通 電門控窗口的寬度相關(guān)。因此，通電門控窗口越寬，TDC消耗的功率越多。相反，通 電門控窗口越窄，TDC消耗的功率越少。再次，如上文論述，時鐘控制單元112校準通 電門控窗口的寬度以確保DPLL 100的適當操作，同時以功率有效方式操作TDC 118。第二求和裝置120接收分別來自鎖存器116和TDC 118的粗略和精細相位信號， 且產(chǎn)生與PLL輸出信號的相位相關(guān)的反饋相位信號。出于時序和誤差校正的目的，第二 求和裝置120可接收參考時鐘REF2。舉例來說，第二求和裝置120可在其已接收來自鎖 存器116和TDC 118的相位信息之后參考時鐘REF2的一(1)個時鐘周期產(chǎn)生反饋相位信 號。由于參考時鐘REF2的頻率(即，時鐘周期)可為可編程的，所以第二求和裝置120 接收參考時鐘REF2以通知其參考時鐘REF2的當前頻率。第二求和裝置120使用此信息 以選擇用于輸出反饋相位信號的適當延遲。圖2說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性時鐘控制單元200的示意/框圖。時 鐘控制單元200僅為先前論述的時鐘控制單元112的詳細實施方案的一個實例。明確地 說，時鐘控制單元200包括用以產(chǎn)生用于TDC 118的受門控時鐘的電路。時鐘控制單元 200進一步包括用于校準受門控時鐘的寬度以確保DPLL 100的適當操作且還以功率有效 方式操作TDC 118的電路。另外，相同電路還產(chǎn)生如先前論述由DPLL 100的所述組件中的許多者使用的參考時鐘REF2。更具體來說，時鐘控制單元200包含第一延遲元件鏈202、第一多路復用器 (MUX) 204、第二延遲元件鏈206、第二 MUX 208、反相器210、第一和第二與(AND)門 212和214、TDC門控校準控制器216、第一可編程計數(shù)器218和第二可編程計數(shù)器220。 第一延遲元件鏈202包括適于接收原始參考時鐘REFO的輸入端。所述鏈202的延遲元 件的輸出端分別耦合到第一 MUX 204的輸入端。所述第二延遲元件鏈206直接地或經(jīng)由 一個或一個以上延遲元件分別耦合到第一延遲元件鏈202的輸出端。所述鏈206的延遲 元件的輸出端分別耦合到第二 MUX 206的輸入端。響應于從第一可編程計數(shù)器218接收的選擇信號，第一 MUX 204選擇來自所述 鏈202的延遲元件中的一者的輸出端的時鐘信號中的一者以產(chǎn)生第一門控時鐘REF1。如 下文更詳細地論述，第一門控時鐘REFl的邊沿(例如，上升沿)界定通電門控窗口的開 始。另外，響應于從第二可編程計數(shù)器220接收的選擇信號，第二 MUX 208選擇來自所 述鏈206的延遲元件中的一者的輸出端的時鐘信號中的一者以產(chǎn)生第二門控時鐘REF3。 如下文更詳細地論述，第二門控時鐘REF3的邊沿(例如，上升沿)界定通電門控窗口的 結(jié)束。用于DPLL的參考時鐘REF2可由第一延遲元件鏈202與第二延遲元件鏈206之 間的延遲元件產(chǎn)生。參考時鐘REF2可經(jīng)選擇以使得其觸發(fā)邊沿大體上位于第一門控時 鐘REFl的邊沿與第二門控時鐘REF3的邊沿之間的中途處。第一MUX 204的輸出端耦合到與門212的輸入端，且第二MUX 208的輸出端經(jīng) 由反相器210耦合到與門212的另一輸入端。與門212在其輸出端處產(chǎn)生界定通電門控 窗口的寬度的啟用(ENABLE)信號。舉例來說，ENABLE信號包括界定通電門控窗口的 開始的上升沿和界定通電門控窗口的結(jié)束的下降沿。與門212的輸出端耦合到與門214 的輸入端。與門214的另一輸入端適于從分頻器110接收輸出時鐘，或直接從DCO 108 接收輸出時鐘(如果未使用分頻器)。本質(zhì)上，ENABLE信號對輸出時鐘實行門控，使 得在與門214的輸出端處產(chǎn)生受門控時鐘。圖3說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性時鐘控制單元200內(nèi)產(chǎn)生的示范性信號 的時序圖。所說明的頂部信號為第一門控時鐘REF1，所說明的中間信號為用于DPLL的 參考時鐘REF2，且所說明的下部信號為第二門控時鐘REF3。如所述圖展示，基于由第 一 MUX 204實施的選擇，第一門控時鐘REFl的時序可選擇性地延遲以界定通電門控窗 口的開始。在此實例中，通電門控信號的開始由第一門控時鐘REFl的上升沿設(shè)定。類 似地，基于由第二 MUX 208實施的選擇，第二門控時鐘REF3的時序可選擇性地延遲以 界定通電門控窗口的結(jié)束。在此實例中，通電門控信號的結(jié)束由第二門控時鐘REF3的 上升沿設(shè)定。并且，如所述圖中標示，參考時鐘REF2的觸發(fā)邊沿(例如，上升沿)可經(jīng)配置 以大體上位于第一門控時鐘REFl的邊沿與第二門控時鐘REF2的邊沿之間的中途處。在 所述圖中另外標示，當?shù)谝婚T控時鐘REFl延遲最少且第二門控時鐘REF3延遲最多時， 最大門控發(fā)生。類似地，當?shù)谝婚T控時鐘REFl延遲最多且第二門控時鐘REF3延遲最少 時，最小門控發(fā)生。圖4說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的校準用于示范性DPLL的示范性時間_數(shù)字 轉(zhuǎn)換器(TDC)的通電門控窗口的示范性方法400的流程圖。TDC 118的通電門控窗口的
9寬度可由TDC門控控制器216按方法400來校準。根據(jù)方法400，控制器216將通電門 控窗口設(shè)定為默認值(框402)。舉例來說，控制器216可將門控窗口設(shè)定為由門控時鐘 REFl和REF3提供的最寬門控窗口。這可通過以下方式來實現(xiàn)控制器216發(fā)送使得 第一可編程計數(shù)器218產(chǎn)生指導第一 MUX 204選擇所述鏈202的第一延遲元件(最左延 遲元件)的輸出的選擇信號的控制信號，且發(fā)送使得第二可編程計數(shù)器220產(chǎn)生指導第二 MUX 204選擇所述鏈206的最后一個延遲元件(最右延遲元件)的輸出的選擇信號的控 制信號。接著，操作DPLL 100直到控制回路大體上鎖定為止(框404)。接著，控制器 216使通電門控窗口的寬度減少預定量(框406)。這可通過以下方式來實現(xiàn)控制器216 發(fā)送使得第一可編程計數(shù)器218產(chǎn)生指導第一 MUX 204選擇所述鏈202的下一(例如， 第二)延遲元件的輸出的選擇信號的控制信號，且發(fā)送使得第二可編程計數(shù)器220產(chǎn)生指 導第二 MUX 204選擇所述鏈206的前一(例如，倒數(shù)第二)延遲元件的輸出的選擇信號 的控制信號?？刂破?16接著監(jiān)測由第一求和裝置104產(chǎn)生的相位誤差信號(框408)?？刂?器216接著將相位誤差與預定閾值進行比較(框410)。如果控制器216確定所述相位誤差 低于(例如，已跨越)所述預定閾值，那么控制器重復框406、408和410。另一方面， 如果控制器216確定所述相位誤差大于所述預定閾值，那么控制器216接著確定TDC門 控窗口的當前寬度(框412)。接著，控制器216增加TDC門控窗口的當前寬度以施加預 定誤差容限(框414)。以此方式，TDC門控窗口足夠?qū)捯源_保DPLL的正確操作，且足 夠窄而以功率有效方式操作TDC。盡管在此實例中，時鐘控制單元200包括其自身的校 準控制器216，但應理解控制器216可位于DPLL 100的外部，例如測試設(shè)施中用于校準 通電門控窗口的測試設(shè)備的一部分。圖5說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性時間_數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC) 500的示意/ 框圖。TDC 500為先前論述的TDC 118的一個示范性詳細實施方案?？偟膩碚f，TDC 500將受門控時鐘的相位與參考時鐘REF2的相位進行比較，且提供具有多個位的分辨率 的檢測到的相位差。TDC 500包括N個延遲元件502-1到502-N、D觸發(fā)器504_1到504-N、反相器 506和溫度計到二進制解碼器508。延遲元件502-1到502-N串聯(lián)耦合，其中延遲元件 502-1接收受門控時鐘。每一延遲元件可用反相器和/或其它類型的邏輯元件實施以獲 得所要延遲分辨率。延遲元件502-1到502-N可提供大致一個輸出時鐘循環(huán)的總延遲。 舉例來說，如果輸出時鐘頻率為2GHz，那么輸出時鐘的一個周期為500微微秒(ps)，且 每一延遲元件可提供大致500/Nps的延遲。D觸發(fā)器504-1到504-N使其D輸入端分別耦合到延遲元件502-1到502-N， 且其時鐘輸入端接收參考時鐘REF2。每一 D觸發(fā)器對相關(guān)聯(lián)延遲元件的輸入取樣，且 將經(jīng)取樣的輸出提供到轉(zhuǎn)換器508。處于邏輯高的D觸發(fā)器的數(shù)目對處于邏輯低的D觸 發(fā)器的數(shù)目指示受門控時鐘與參考時鐘REF2之間的相位差。此相位差可具有1/N輸出 時鐘循環(huán)的分辨率。所述反相器506接收參考時鐘REF2且將經(jīng)反相的參考時鐘REF2提 供到解碼器508。解碼器508接收來自D觸發(fā)器504-1到504-N的N個輸出，在由經(jīng)反 相的參考時鐘REF2的邊沿觸發(fā)時將這N個輸出轉(zhuǎn)換成二進制值，且提供所述二進制值作為TDC輸出。圖6說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)內(nèi)產(chǎn)生的示 范性信號的時序圖。在所述圖的頂部展示輸出時鐘和ENABLE信號供參考。受門控時 鐘展示于ENABLE信號的下方。分別來自延遲元件502-1到502-N的N個經(jīng)延遲的信號 Djj Dn展示于受門控時鐘的下方。Djj DiJf號由參考時鐘REF2的前導邊沿鎖存，其 在由ENABLE界定的通電門控窗口期間發(fā)生。將分別來自D觸發(fā)器504-1到504-N的 N個經(jīng)鎖存的信號Ci1到dN提供到解碼器508。如圖6中展示，TDC 500的功能性不受輸出時鐘的門控開啟/關(guān)閉的影響，因為 僅在一短時間周期內(nèi)需要振蕩器108的相位信息。受門控時鐘和D1到Dn信號在參考時 鐘REF2的每一前導邊沿周圍在一持續(xù)時間內(nèi)有效。一般來說，依據(jù)先前論述的校準程 序，受門控時鐘可在參考時鐘REF2的前導邊沿之前的任何數(shù)目的輸出時鐘循環(huán)內(nèi)且在前 導邊沿之后的任何數(shù)目的輸出時鐘循環(huán)內(nèi)有效。然而，可能需要使受門控時鐘中的時鐘 循環(huán)的數(shù)目最小化以便減少功率消耗?？僧a(chǎn)生ENABLE信號以僅通過一個或兩個輸出時 鐘循環(huán)。在一種設(shè)計中，如由校準程序指定，ENABLE信號可通過參考時鐘REF2的前 導邊沿之前的大致一個輸出時鐘循環(huán)以及前導邊沿之后的大致一個輸出時鐘循環(huán)。通過 動態(tài)地控制TDC 500且僅在必要時啟用TDC，關(guān)于TDC 500可節(jié)省大部分(例如，90%) 的功率。圖7說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的示范性通信裝置700(例如，收發(fā)器)的框 圖。總的來說，收發(fā)器700充當先前論述的DPLL的一個示范性應用。明確地說，收發(fā) 器700包括提供用于功率消耗目的的TDC門控的DPLL。DPLL可進一步包括一裝置， 例如先前論述的時鐘控制單元，所述時鐘控制單元如先前論述能夠校準通電門控窗口的 寬度以便確保DPLL的適當操作，且同時以功率有效方式操作TDC。更具體來說，收發(fā)器700包含天線702、發(fā)射/接收(TX/RX)隔離裝置704、接 收器706、包括如先前論述的DPLL的本機振蕩器(LO) 708和發(fā)射器712。天線702用以 經(jīng)由無線媒體從一個或一個以上遠程通信裝置接收射頻(RF)信號，且由所述無線媒體將 RF信號發(fā)射到一個或一個以上遠程通信裝置。TX/RX隔離裝置704用以將所接收的信 號路由到接收器706，且將發(fā)射信號路由到天線702，同時大體上隔離接收器706的輸入 與發(fā)射信號。接收器706用以將所接收的RF信號降頻轉(zhuǎn)換到中頻(IF)或基帶信號。發(fā) 射器712用以將IF或基帶出站信號升頻轉(zhuǎn)換到RF信號。包括如上文論述的DPLL的本 機振蕩器(L0)708提供用于接收器706的所接收的本機振蕩源LOr，因此其可執(zhí)行其降頻 轉(zhuǎn)換功能。類似地，本機振蕩器(LO) 708提供用于發(fā)射器712的發(fā)射本機振蕩源LOT， 因此其可執(zhí)行其升頻轉(zhuǎn)換功能。盡管使用收發(fā)器700來例示DPLL的一個應用，但應理 解DPLL可用于其它應用中，例如接收器、發(fā)射器、時鐘和數(shù)據(jù)恢復電路等中。在一個或一個以上示范性實施例中，所描述的功能可以硬件、軟件、固件或其 任何組合來實施。如果以軟件實施，那么所述功能可作為一個或一個以上指令或代碼存 儲于計算機可讀媒體上或經(jīng)由計算機可讀媒體發(fā)射。計算機可讀媒體包括計算機存儲媒 體和通信媒體兩者，其包括促進將計算機程序從一個位置傳送到另一位置的任何媒體。 存儲媒體可為可由通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C存取的任何可用媒體。借助實例而非限制，此類計 算機可讀媒體可包含RAM、ROM、EEPROM, CD-ROM或其它光盤存儲裝置、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或任何其它可用于攜載或存儲呈指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式的 所需程序代碼構(gòu)件且可由通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C存取的媒體。并且，任何連接適當?shù)乇环Q作 計算機可讀媒體。舉例來說，如果軟件使用同軸電纜、光纖電纜、雙扭線、數(shù)字訂戶線 (DSL)或例如紅外線、無線電和微波等無線技術(shù)從網(wǎng)站、服務(wù)器或其它遠程源發(fā)射，那 么同軸電纜、光纖電纜、雙扭線、DSL或例如紅外線、無線電和微波等無線技術(shù)包括于 媒體的定義內(nèi)。如本文所使用的磁盤(Disk)與光盤(disc)包括緊密光盤(CD)、激光光 盤、光學光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟性磁盤和藍射線光盤，其中磁盤通常利用磁 再生數(shù)據(jù)，而光盤利用光(用激光)再生數(shù)據(jù)。上述內(nèi)容的組合也應包括于計算機可讀 媒體的范圍內(nèi)。 雖然已結(jié)合各個方面而描述本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明能夠具有進一步修改。 本申請案希望涵蓋本發(fā)明的任何變化、使用或調(diào)適，其一般遵循本發(fā)明的原理且包括如 在本發(fā)明所屬的領(lǐng)域內(nèi)的已知和通常實踐內(nèi)的從本發(fā)明的此類偏離。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包含控制單元，所述控制單元適于接收來自鎖相回路(PLL)的相位 誤差裝置的相位誤差信號，且基于所述相位誤差信號將用于時間-轉(zhuǎn)換器(TDC)的受門 控時鐘信號的寬度設(shè)定為操作值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制單元適于將所述受門控時鐘信號的所述寬度設(shè)定為默認值；監(jiān)測來自所述相位誤差裝置的所述相位誤差信號；減少所述受門控時鐘信號的所述寬度使其低于所述默認值；以及響應于所述相位誤差信號大體上到達或跨越預定閾值而將所述受門控時鐘信號的所 述寬度設(shè)定為所述操作值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述控制單元適于在所述相位誤差信號大體上到 達或跨越所述預定閾值時增加所述受門控時鐘信號的所述寬度，以便將誤差容限提供到 所述受門控時鐘信號的所述寬度的所述操作值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制單元包含第一產(chǎn)生器，其適于產(chǎn)生第一門控信號；以及第二產(chǎn)生器，其適于產(chǎn)生第二門控信號，其中所述第一門控信號的第一邊沿和所述 第二門控信號的第二邊沿控制所述受門控時鐘信號的所述寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述控制單元進一步包含邏輯，所述邏輯適于從 所述第一門控信號與所述第二門控信號和輸出時鐘信號產(chǎn)生所述受門控時鐘信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述第一產(chǎn)生器包含第一延遲元件鏈，所述第一 延遲元件鏈具有耦合到第一多路復用器的輸入端的相應輸出端，且其中所述第一延遲元 件鏈適于接收第一參考時鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述第二產(chǎn)生器包含第二延遲元件鏈，所述第二 延遲元件鏈具有耦合到第二多路復用器的輸入端的相應輸出端，且其中所述第二延遲元 件鏈耦合到所述第一延遲元件鏈的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述控制單元進一步包含控制器，所述控制器適 于產(chǎn)生第一選擇信號，所述第一選擇信號用以使所述第一多路復用器選擇所述第一鏈的 一個延遲元件的輸出信號以用作所述第一門控信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述控制器進一步適于產(chǎn)生第二選擇信號，所述 第二選擇信號用以使所述第二多路復用器選擇所述第二鏈的一個延遲元件的輸出以用作 所述第二門控信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述控制單元進一步包含第一可編程計數(shù) 器，所述第一可編程計數(shù)器適于響應于所述控制器而產(chǎn)生所述第一選擇信號；以及第 二可編程計數(shù)器，所述第二可編程計數(shù)器適于響應于所述控制器而產(chǎn)生所述第二選擇信 號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進一步包含濾波器，其適于基于所述相位誤差信號產(chǎn)生振蕩器控制信號；振蕩器，其適于基于所述振蕩器控制信號產(chǎn)生輸出信號，其中所述受門控時鐘信號 的相位與所述輸出信號的相位相關(guān)；第一累加器，其適于產(chǎn)生與所述輸出信號的所述相位的粗略測量相關(guān)的第一反饋相位信號，其中所述TDC適于產(chǎn)生與所述輸出信號的所述相位的精細測量相關(guān)的第二反饋 相位信號；求和裝置，其適于通過組合所述第一反饋相位信號與所述第二反饋相位信號而產(chǎn)生 反饋相位信號；以及第二累加器，其適于產(chǎn)生輸入相位信號，其中所述相位誤差信號同所述輸入相位信 號與所述反饋相位信號之間的差相關(guān)。
12.—種校準用于時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)的門控窗口的寬度的方法，其包含 接收來自鎖相回路的相位誤差裝置的相位誤差信號；以及基于所述相位誤差信號校準用于所述TDC的所述門控窗口的所述寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中校準用于所述TDC的所述門控窗口的所述寬 度包含將所述門控窗口的所述寬度設(shè)定為默認值； 操作所述鎖相回路直到其大體上鎖定為止； 減少所述門控窗口的所述寬度； 監(jiān)測所述相位誤差信號；以及響應于所述相位誤差信號大體上到達或跨越預定閾值而將所述門控窗口的所述寬度 設(shè)定為操作值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中校準用于所述TDC的所述門控窗口的所述寬 度進一步包含在所述相位誤差信號大體上到達或跨越所述預定閾值時增加所述門控窗 口的所述寬度，以便將誤差容限施加到所述門控窗口的所述寬度的所述操作值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進一步包含 產(chǎn)生第一門控信號；以及產(chǎn)生第二門控信號，其中所述第一門控信號的第一邊沿和所述第二門控信號的第二 邊沿控制所述門控窗口的所述寬度。
16.—種設(shè)備，其包含用于接收來自鎖相回路(PLL)的相位誤差裝置的相位誤差信號的構(gòu)件； 用于基于所述相位誤差信號將用于時間-轉(zhuǎn)換器(TDC)的受門控時鐘信號的寬度設(shè) 定為操作值的構(gòu)件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述寬度設(shè)定構(gòu)件包含 用于將所述受門控時鐘信號的所述寬度設(shè)定為默認值的構(gòu)件； 用于監(jiān)測來自所述相位誤差裝置的所述相位誤差信號的構(gòu)件；用于減少所述受門控時鐘信號的所述寬度使其低于所述默認值的構(gòu)件；以及 用于響應于所述相位誤差信號大體上到達或跨越預定閾值而將所述受門控時鐘信號 的所述寬度設(shè)定為所述操作值的構(gòu)件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述寬度設(shè)定構(gòu)件進一步包含用于在所述相位 誤差信號大體上到達或跨越所述預定閾值時增加所述受門控時鐘信號的所述寬度以便將 誤差容限提供到所述受門控時鐘信號的所述寬度的所述操作值的構(gòu)件。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述寬度設(shè)定構(gòu)件包含 用于產(chǎn)生第一門控信號的第一構(gòu)件；以及用于產(chǎn)生第二門控信號的第二構(gòu)件，其中所述第一門控信號的第一邊沿和所述第二 門控信號的第二邊沿控制所述受門控時鐘信號的所述寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述寬度設(shè)定構(gòu)件進一步包含用于從所述第一 門控信號與所述第二門控信號和輸出時鐘信號產(chǎn)生所述受門控時鐘信號的構(gòu)件。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述第一產(chǎn)生構(gòu)件包含用于產(chǎn)生相異的經(jīng)延遲時鐘信號的第一集合的構(gòu)件；以及用于選擇所述第一集合的這些相異的經(jīng)延遲時鐘信號中的一者作為所述第一門控信 號的構(gòu)件。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述第二產(chǎn)生構(gòu)件包含用于產(chǎn)生相異的經(jīng)延遲時鐘信號的第二集合的構(gòu)件；以及用于選擇所述第二集合的這些相異的經(jīng)延遲時鐘信號中的一者作為所述第二門控信 號的構(gòu)件。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其進一步包含用于基于所述相位誤差信號產(chǎn)生振蕩器控制信號的構(gòu)件；用于基于所述振蕩器控制信號產(chǎn)生輸出信號的構(gòu)件，其中所述受門控時鐘信號的相 位與所述輸出信號的相位相關(guān)；用于產(chǎn)生與所述輸出信號的所述相位的粗略測量相關(guān)的第一反饋相位信號的構(gòu)件， 其中所述TDC適于產(chǎn)生與所述輸出信號的所述相位的精細測量相關(guān)的第二反饋相位信 號；用于通過組合所述第一反饋相位信號與所述第二反饋相位信號而產(chǎn)生反饋相位信號 的構(gòu)件；以及用于產(chǎn)生輸入相位信號的構(gòu)件，其中所述相位誤差信號同所述輸入相位信號與所述 反饋相位信號之間的差相關(guān)。
24.—種通信裝置，其包含接收器或發(fā)射器；以及本機振蕩器(LO)，其適于產(chǎn)生用于所述接收器或發(fā)射器的本機振蕩源，其中所述本 機振蕩器包含控制單元，所述控制單元適于接收來自鎖相回路(PLL)的相位誤差裝置的 相位誤差信號，且基于所述相位誤差信號將用于時間-轉(zhuǎn)換器(TDC)的受門控時鐘信號 的寬度設(shè)定為操作值。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種關(guān)于校準用于數(shù)字鎖相回路(DPLL)的時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)的通電門控窗口的系統(tǒng)和方法。校準所述門控窗口以確保所述DPLL的適當操作，同時以功率有效方式操作所述TDC。明確地說，所述技術(shù)要求將所述TDC門控窗口的寬度設(shè)定為默認值；操作所述DPLL直到控制回路大體上鎖定為止；將所述TDC門控窗口的所述寬度減少預定量，同時監(jiān)測由所述DPLL的相位誤差裝置產(chǎn)生的相位誤差信號；確定大體上在相位誤差到達或跨越預定閾值時所述TDC門控窗口的當前寬度；且將所述TDC門控窗口的所述當前寬度增加預定量以針對所述TDC門控窗口的操作寬度加入誤差容限。
文檔編號H03L7/085GK102017421SQ200980114110
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者古爾坎瓦爾·辛格·薩霍塔, 孫博, 楊茲翔 申請人:高通股份有限公司