用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路以及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路以及方法。所述方法包含以下步驟：產(chǎn)生參考時(shí)鐘信號(hào)以及時(shí)鐘信號(hào)。通過N分頻器饋送參考時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生頻率為參考時(shí)鐘信號(hào)的1/N的輸出時(shí)鐘信號(hào)。在相位頻率檢測(cè)器中，根據(jù)輸出時(shí)鐘信號(hào)與耦接到相位頻率檢測(cè)器的壓控振蕩器所產(chǎn)生的反饋信號(hào)之間的相位差以及頻率差而產(chǎn)生控制信號(hào)。接著，通過電荷泵以及環(huán)路濾波器饋送控制信號(hào)，以根據(jù)控制信號(hào)而產(chǎn)生電壓控制信號(hào)。此外，在可調(diào)整延遲元件中，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)。
【專利說明】用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎖相環(huán)路(phase-locked loop ;簡(jiǎn)稱PLL),且更明確地說,涉及用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，具有輸入/輸出(input-output ;簡(jiǎn)稱I/O)電路的高速數(shù)字I/O系統(tǒng)成為諸如電信以及信息處理的應(yīng)用中所使用的許多電子裝置中的關(guān)鍵組件。一般來說，當(dāng)需要測(cè)試諸如圖形雙倍數(shù)據(jù)速率版本5 (Graphics Double Data Rate, version 5 ;簡(jiǎn)稱 GDDR5)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Synchronous Dynamic Random Access Memory ;簡(jiǎn)稱SDRAM)的電子裝置的高速1/0電路時(shí)，需要能夠產(chǎn)生具有大于6Gbps數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)形式的測(cè)試設(shè)備。
[0003]然而，這些測(cè)試設(shè)備傾向于昂貴，且通常與被測(cè)裝置分離。此外，測(cè)試電路的單位延遲單元通常與制程、電壓和/或溫度(process, voltage,and/or temperature ;簡(jiǎn)稱PVT)相關(guān)。因此，可通過提供用于測(cè)試與PVT無關(guān)的高速1/0電路的改進(jìn)的系統(tǒng)以及方法來實(shí)現(xiàn)多個(gè)益處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路，包含N分頻器、相位頻率檢測(cè)器、電荷泵、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器，以及可調(diào)整延遲元件。N分頻器接收參考時(shí)鐘信號(hào)并產(chǎn)生頻率為參考時(shí)鐘信號(hào)的1/N的輸出時(shí)鐘信號(hào)。相位頻率檢測(cè)器根據(jù)輸出時(shí)鐘信號(hào)與反饋信號(hào)之間的相位差以及頻率差而產(chǎn)生控制信號(hào)。電荷泵接收相位頻率檢測(cè)器的控制信號(hào)，且環(huán)路濾波器耦接到電荷泵，以用于根據(jù)相位頻率檢測(cè)器的控制信號(hào)而產(chǎn)生電壓控制信號(hào)。壓控振蕩器耦接到相位頻率檢測(cè)器，以用于將反饋信號(hào)傳輸?shù)较辔活l率檢測(cè)器。此外，可調(diào)整延遲元件根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)。
[0005]另一方面，本發(fā)明提供一種用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的方法，包含以下步驟。產(chǎn)生參考時(shí)鐘信號(hào)以及時(shí)鐘信號(hào)。通過N分頻器饋送參考時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生頻率為參考時(shí)鐘信號(hào)的I/N的輸出時(shí)鐘信號(hào)。在相位頻率檢測(cè)器中，根據(jù)輸出時(shí)鐘信號(hào)與耦接到相位頻率檢測(cè)器的壓控振蕩器所產(chǎn)生的反饋信號(hào)之間的相位差以及頻率差而產(chǎn)生控制信號(hào)。接著，通過電荷泵以及環(huán)路濾波器饋送控制信號(hào)，以根據(jù)控制信號(hào)而產(chǎn)生電壓控制信號(hào)。此外，在可調(diào)整延遲元件中，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)。
[0006]總體來說，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路以及其方法，使得除了鎖相環(huán)路中所觀察到的可忽略抖動(dòng)(jitter)以外，實(shí)施例中所描述的鎖相環(huán)路以及方法的可調(diào)整延遲僅與參考時(shí)鐘信號(hào)相關(guān)。換句話說，本發(fā)明中的鎖相環(huán)路與制程、電壓和/或溫度(即，PVT)無關(guān)。因此，因?yàn)榭烧{(diào)整延遲與PVT無關(guān)，所以可通過本文所述的鎖相環(huán)路以及方法來實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用，諸如測(cè)試高速1/0電路。
[0007]下文詳細(xì)描述附有圖的若干示范性實(shí)施例，以進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例提供的用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路的示意性框圖；
[0009]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例提供的可調(diào)整延遲元件的示意圖；
[0010]圖3A是本發(fā)明的實(shí)施例提供的可調(diào)整延遲元件中的延遲混合器(delayblender)的示意圖；
[0011]圖3B是本發(fā)明的實(shí)施例提供的圖3A所描繪的延遲混合器的時(shí)序圖；
[0012]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例提供的用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的方法的流程圖。
[0013]附圖標(biāo)記說明:
[0014]10:N 分頻器；
[0015]11:相位頻率檢測(cè)器；
[0016]12:電荷泵；
[0017]13:環(huán)路濾波器；
[0018]14:壓控振蕩器；
[0019]15:可調(diào)整延遲元件；
[0020]16:M 分頻器；
[0021]20:延遲陣列；
[0022]21:延遲混合器；
[0023]100:鎖相環(huán)路；
[0024]REF_CLK:參考時(shí)鐘信號(hào)；
[0025]fref/N:輸出時(shí)鐘信號(hào)；
[0026]Ctrl:控制信號(hào)；
[0027]fvco:反饋信號(hào)；
[0028]Vctrl:電壓控制信號(hào)；
[0029]PLL_out:輸出信號(hào)；
[0030]CLKl:時(shí)鐘信號(hào)；
[0031]DB:混合延遲信號(hào)；
[0032]Dl:延遲信號(hào)；
[0033]Cp:電容器；
[0034]UD:單位延遲單元；
[0035]MUX:復(fù)用器；
[0036]Select〈0:n+l>:選擇信號(hào)；
[0037]bl、bn:輸入信號(hào)；
[0038]S401、S402、S403、S404、S405、S405-1、S405-2、S405-3:步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例提供的用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路的示意性框圖。參看圖1，用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路100包含N分頻器10、相位頻率檢測(cè)器11、電荷泵12、環(huán)路濾波器13、壓控振蕩器14、可調(diào)整延遲元件15，以及M分頻器16。[0040]在本實(shí)施例中，N分頻器10接收參考時(shí)鐘信號(hào)REF_CLK并產(chǎn)生頻率為參考時(shí)鐘信號(hào)REF_CLK的1/N的輸出時(shí)鐘信號(hào)fref/N。相位頻率檢測(cè)器11根據(jù)輸出時(shí)鐘信號(hào)fref/N與反饋信號(hào)fvco之間的相位差以及頻率差而產(chǎn)生控制信號(hào)Ctrl。電荷泵12接收相位頻率檢測(cè)器11的控制信號(hào)Ctrl。此外，環(huán)路濾波器13耦接到電荷泵12，且環(huán)路濾波器13根據(jù)相位頻率檢測(cè)器11的控制信號(hào)Ctrl而產(chǎn)生電壓控制信號(hào)Vctrl。舉例來說，電壓控制信號(hào)Vctrl耦接到可調(diào)整延遲元件15以及電容器Cp，所述電容器Cp連接到接地端子。
[0041]壓控振蕩器14耦接到相位頻率檢測(cè)器11，且壓控振蕩器14將反饋信號(hào)fvco通過M分頻器16傳輸?shù)较辔活l率檢測(cè)器11。然而，無論是N分頻器10或是M分頻器16，均不是鎖相環(huán)路100中的必需元件。S卩，N以及M可均等于I，或者在鎖相環(huán)路100中，可省略N分頻器10以及M分頻器16中的一者或兩者。在圖1中描繪N分頻器10以及M分頻器16以便于描述。壓控振蕩器14還可將輸出信號(hào)PLL_out傳輸?shù)搅硪浑娐穳K(未不出)。在本實(shí)施例中，反饋信號(hào)fvco的頻率為來自壓控振蕩器14的輸出信號(hào)PLL_out的頻率的1/M。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，壓控振蕩器14可包含串聯(lián)連接的至少一個(gè)單位延遲單元UD。舉例來說，壓控振蕩器14中的單位延遲單元可以是反相器，但本發(fā)明不限于此。舉例來說，根據(jù)本申請(qǐng)案，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可將壓控振蕩器14中的單位延遲單元調(diào)整為由電阻器以及電容器組成的RC延遲單元(未示出)。此外，單位延遲單元UD在圖中繪示為反相器以便于描述，但不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。
[0042]可調(diào)整延遲元件15根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLKl以及電壓控制信號(hào)Vctrl而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)DB，以鎖存數(shù)據(jù)隊(duì)列(data queue ;簡(jiǎn)稱DQ)回送數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輸入信號(hào)REF_CLK以及CLKl可具有適于使用存儲(chǔ)器電路(未圖示)中的鎖相環(huán)路100的頻率。舉例來說，在圖形雙倍數(shù)據(jù)速率版本5 (GDDR5)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)電路中，時(shí)鐘信號(hào)CLKl可在3.2GHz下操作。
[0043]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例提供的可調(diào)整延遲元件的示意圖。由圖說明的實(shí)施例中的類似組件在下文描述中用相同數(shù)字來表示。參看圖1以及圖2，可調(diào)整延遲元件15包含延遲陣列20以及延遲混合器21。在本實(shí)施例中，延遲陣列20接收時(shí)鐘信號(hào)CLKl且根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLKl以及電壓控制信號(hào)Vctrl而產(chǎn)生延遲信號(hào)D1。延遲混合器21從延遲陣列20接收延遲信號(hào)D1，且根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLKl以及延遲信號(hào)Dl而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)DB。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，延遲陣列20可包含壓控振蕩器14中串聯(lián)連接的單位延遲單元UD中的至少一個(gè)。舉例來說，如圖2所示，延遲陣列20具有壓控振蕩器14中串聯(lián)連接的單位延遲單元UD中的M個(gè)級(jí)，且用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路100的最大可調(diào)整延遲表示為MxTUD,其中TUD表示單位延遲單元UD中的每一個(gè)的延遲周期。如圖1以及圖2所示，因?yàn)閴嚎卣袷幤?4的單位延遲單元UD用于可調(diào)整延遲元件15的延遲陣列20中，所以最大可調(diào)整延遲與參考時(shí)鐘信號(hào)REF_CLK的周期成比例。即，除了鎖相環(huán)路100中所觀察到的可忽略抖動(dòng)以外，用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路100僅與參考時(shí)鐘信號(hào)REF_CLK相關(guān)，且因此鎖相環(huán)路100與制程、電壓和/或溫度(PVT)無關(guān)。
[0045]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，由延遲混合器21產(chǎn)生的混合延遲信號(hào)DB具有時(shí)鐘信號(hào)CLKl與延遲信號(hào)Dl之間的相位差。在一個(gè)實(shí)施例中，由延遲混合器21產(chǎn)生的混合延遲信號(hào)DB所具有的時(shí)鐘信號(hào)CLKl與延遲信號(hào)Dl之間的相位差可在偶數(shù)個(gè)實(shí)質(zhì)上相等的階躍之間進(jìn)行選擇。舉例來說，延遲混合器21中可選擇的階躍的數(shù)量可以是16，但本發(fā)明不限于此。圖3A是本發(fā)明的實(shí)施例提供的可調(diào)整延遲元件中的延遲混合器(daley blender)的示意圖。參看圖3A，可由切換機(jī)制，諸如采用圖3A所示的復(fù)用器，來實(shí)施混合延遲信號(hào)DB的相位選擇，但在延遲混合器21中，可通過所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的其他方案來實(shí)施相位選擇。在圖3A所示的選擇信號(hào)Select〈0:n+1>的一個(gè)實(shí)例中，如果選擇信號(hào)Select〈0>=I且Select〈l:n+1> = O，那么時(shí)鐘信號(hào)CLKl連接到混合延遲信號(hào)DB。其他輸入信號(hào)
bl、.......bn以及Dl也可根據(jù)選擇信號(hào)Select〈0:n+1>連接到混合延遲信號(hào)DB。圖3B
是本發(fā)明的實(shí)施例提供的圖3A所描繪的延遲混合器的時(shí)序圖。在圖3B中，時(shí)鐘信號(hào)CLKl與延遲信號(hào)Dl之間的相位差的可選擇延遲間隔繪示為垂直虛線。
[0046]另一方面，參考前文描述，可實(shí)現(xiàn)一種用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的方法。圖4是本發(fā)明的實(shí)施例提供的用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的方法的流程圖。參看圖4，在步驟S401中，產(chǎn)生參考時(shí)鐘信號(hào)以及時(shí)鐘信號(hào)。通過N分頻器饋送參考時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生頻率為參考時(shí)鐘信號(hào)的I/N的輸出時(shí)鐘信號(hào)(步驟S402)。在相位頻率檢測(cè)器中，根據(jù)輸出時(shí)鐘信號(hào)與耦接到相位頻率檢測(cè)器的壓控振蕩器所產(chǎn)生的反饋信號(hào)之間的相位差以及頻率差而產(chǎn)生控制信號(hào)(步驟S403)。接著，通過電荷泵以及環(huán)路濾波器饋送控制信號(hào)，以根據(jù)控制信號(hào)而產(chǎn)生電壓控制信號(hào)(步驟S404)。此外，在可調(diào)整延遲元件中，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)(步驟S405)。
[0047]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在可調(diào)整延遲元件中根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及延遲信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)的步驟還包含:在延遲陣列中根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生延遲信號(hào)(步驟S405-1);以及在延遲混合器中，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及延遲信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)(步驟S405-3)。
[0048]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及延遲信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)的步驟還包含:在時(shí)鐘信號(hào)與延遲信號(hào)之間的偶數(shù)個(gè)實(shí)質(zhì)上相等的階躍之間選擇混合延遲信號(hào)的相位(步驟S405-2)。雖然步驟S405-2中的相位選擇如圖4所示可在步驟S405-1與S405-3之間執(zhí)行，但本發(fā)明中的用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的方法不限于此。舉例來說，混合延遲信號(hào)的相位可在在步驟S405中產(chǎn)生混合延遲信號(hào)之前預(yù)定或選定。因?yàn)樵谠缦日撌鲦i相環(huán)路100時(shí)已描述用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的方法的其他方面的詳細(xì)描述，所以下文省略其進(jìn)一步闡述。
[0049]鑒于前述內(nèi)容，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路以及其方法，使得除了鎖相環(huán)路中所觀察到的可忽略抖動(dòng)以外，實(shí)施例中所描述的鎖相環(huán)路以及方法的可調(diào)整延遲僅與參考時(shí)鐘信號(hào)相關(guān)。換句話說，本發(fā)明中的鎖相環(huán)路與制程、電壓和/或溫度無關(guān)。因此，因?yàn)榭烧{(diào)整延遲與PVT無關(guān)，所以可通過本文所述的鎖相環(huán)路以及方法來實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用，諸如測(cè)試高速I/O電路。
[0050]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的鎖相環(huán)路，其特征在于，包括: N分頻器，其接收參考時(shí)鐘信號(hào)并產(chǎn)生頻率為所述參考時(shí)鐘信號(hào)的1/N的輸出時(shí)鐘信號(hào); 相位頻率檢測(cè)器，其根據(jù)所述輸出時(shí)鐘信號(hào)與反饋信號(hào)之間的相位差以及頻率差而產(chǎn)生控制信號(hào)； 電荷泵，其接收所述相位頻率檢測(cè)器的所述控制信號(hào)； 環(huán)路濾波器，其耦接到所述電荷泵，以用于根據(jù)所述相位頻率檢測(cè)器的所述控制信號(hào)而產(chǎn)生電壓控制信號(hào)； 壓控振蕩器，其耦接到所述相位頻率檢測(cè)器且將所述反饋信號(hào)傳輸?shù)剿鱿辔活l率檢測(cè)器；以及 可調(diào)整延遲元件，其根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及所述電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)路，其特征在于，所述壓控振蕩器包括串聯(lián)連接的至少一個(gè)單位延遲單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎖相環(huán)路，其特征在于，所述可調(diào)整延遲元件包括: 延遲陣列，其接收所述時(shí)鐘信號(hào)且根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)以及所述電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生延遲信號(hào)；以及 延遲混合器，其從所述延遲陣列接收所述延遲信號(hào)，且根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)以及延遲信號(hào)而產(chǎn)生混合延 遲信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎖相環(huán)路，其特征在于，所述延遲陣列包括所述壓控振蕩器中串聯(lián)連接的所述單位延遲單元中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎖相環(huán)路，其特征在于，由所述延遲混合器產(chǎn)生的所述混合延遲信號(hào)具有所述時(shí)鐘信號(hào)與所述延遲信號(hào)之間的相位差。
6.一種用于時(shí)鐘延遲調(diào)整的方法，其特征在于，包括: 產(chǎn)生參考時(shí)鐘信號(hào)以及時(shí)鐘信號(hào)； 通過N分頻器饋送所述參考時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生頻率為所述參考時(shí)鐘信號(hào)的1/N的輸出時(shí)鐘信號(hào)； 在相位頻率檢測(cè)器中，根據(jù)所述輸出時(shí)鐘信號(hào)與耦接到所述相位頻率檢測(cè)器的壓控振蕩器所產(chǎn)生的反饋信號(hào)之間的相位差以及頻率差而產(chǎn)生控制信號(hào)； 通過電荷泵以及環(huán)路濾波器饋送所述控制信號(hào)，以根據(jù)所述控制信號(hào)而產(chǎn)生電壓控制信號(hào); 在可調(diào)整延遲元件中，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)以及所述電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生混合延遲信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述壓控振蕩器包括串聯(lián)連接的至少一個(gè)單位延遲單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述可調(diào)整延遲元件中根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)以及延遲信號(hào)而產(chǎn)生所述混合延遲信號(hào)的所述步驟包括: 在延遲陣列中，根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)以及所述電壓控制信號(hào)而產(chǎn)生延遲信號(hào)；以及 在延遲混合器中，根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)以及延遲信號(hào)而產(chǎn)生所述混合延遲信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述延遲陣列包括所述壓控振蕩器中串聯(lián)連接的所述單位延遲單元中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，由所述延遲混合器產(chǎn)生的所述混合延遲信號(hào)具有所述 時(shí)鐘信號(hào)與所述延遲信號(hào)之間的相位差。
【文檔編號(hào)】H03L7/183GK103633999SQ201210393710
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月20日
【發(fā)明者】鄭文昌 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司