一種用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，包括時(shí)鐘產(chǎn)生單元、周期采樣單元，充放電控制單元，相位頻率探測(cè)單元；其中時(shí)鐘產(chǎn)生單元，從參考信號(hào)產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)鐘控制信號(hào)，不再需要片外的測(cè)試控制信號(hào)，節(jié)約輸入控制引腳；周期采樣單元，采用D觸發(fā)器完成不同的周期延時(shí)，以產(chǎn)生充電測(cè)試和放電測(cè)試信號(hào)，節(jié)省了來自片外的充放電測(cè)試信號(hào)資源；充放電控制單元，控制電路工作狀態(tài)以及測(cè)試流程，使測(cè)試工作能夠片上自動(dòng)完成；相位頻率探測(cè)單元，完成對(duì)參考信號(hào)和測(cè)試信號(hào)額的鑒頻鑒相。本發(fā)明提供的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)，具有全數(shù)字、自動(dòng)測(cè)試、低成本的特點(diǎn)。
【專利說明】一種用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，屬于鎖相環(huán)電路 的片上測(cè)試技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎖相環(huán)（PLL)被廣泛應(yīng)用于頻率合成、相位解調(diào)、時(shí)鐘分配和時(shí)間恢復(fù)，是無線通 信、光纖鏈路和微型計(jì)算機(jī)必不可少的部分，需正確驗(yàn)證。然而，由于鎖相環(huán)的閉環(huán)反饋和 混合信號(hào)特性，使其成為最難測(cè)試的電路之一，對(duì)其的測(cè)試在國(guó)際范圍內(nèi)成為一個(gè)亟待解 決的難題，因此，研究鎖相環(huán)電路的片上測(cè)試方案具有重大意義。
[0003] PLL故障測(cè)試方法主要征對(duì)電路的結(jié)構(gòu)中存在的缺陷所引起的故障，鎖相環(huán)電路 中隱藏的故障往往會(huì)影響鎖相環(huán)的性能。通過檢測(cè)電路中是否存在故障可以快速判斷鎖相 環(huán)是否合格。且由于檢測(cè)電路通?？梢岳面i相環(huán)中已經(jīng)存在的電路結(jié)構(gòu)，因此一般測(cè)試 成本較低。批量測(cè)試時(shí)，災(zāi)難性故障檢測(cè)成為快速低成本測(cè)試鎖相環(huán)的一種有效方法。
[0004] 鎖相環(huán)的片上故障測(cè)試方法必須解決好以下幾個(gè)問題：1、片上自檢且輸出結(jié)果便 于觀看；無需外部高端測(cè)試儀器產(chǎn)生的高額測(cè)試費(fèi)用，僅通過片上測(cè)試完成自檢，以降低測(cè) 試的成本。2、對(duì)鎖相環(huán)的性能影響較小；額外添加的測(cè)試電路對(duì)已有鎖相環(huán)電路性能的影 響一方面會(huì)影響合格鎖相環(huán)的正常工作，另一方面也會(huì)降低測(cè)試的準(zhǔn)確率。3、模擬節(jié)點(diǎn)難 加載的問題，盡量不要打開環(huán)路，盡量不要在模擬節(jié)點(diǎn)打開環(huán)路。4、全數(shù)字測(cè)試電路和測(cè)試 輸出，以保證測(cè)試的結(jié)果更加可靠。5、在測(cè)試時(shí)間、測(cè)試成本和測(cè)試準(zhǔn)確率之間達(dá)成平衡； 鎖相環(huán)作為大多數(shù)片上系統(tǒng)上唯一的混合信號(hào)電路，其測(cè)試時(shí)間，測(cè)試成本，直接轉(zhuǎn)換為電 子產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，而其測(cè)試準(zhǔn)確率也可能會(huì)影響整個(gè)電子產(chǎn)品的性能，因此三者之間必 須協(xié)調(diào)好。
[0005] 而傳統(tǒng)的應(yīng)用于鎖相環(huán)的鑒頻鑒相器，只能在鎖相環(huán)正常工作時(shí)檢測(cè)參考信號(hào)和 反饋信號(hào)的相位差或者頻率差。為滿足鎖相環(huán)的災(zāi)難性故障測(cè)試，越來越多的測(cè)試工程師 開始關(guān)注對(duì)具有全數(shù)字、自動(dòng)測(cè)試、低成本的能夠應(yīng)用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒 相器的研究。首先，鑒頻鑒相器作為鎖相環(huán)電路的數(shù)字部分，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)對(duì)鎖相環(huán)的性能 影響較?。黄浯?，具有全數(shù)字測(cè)試特性的鑒頻鑒相器，使得測(cè)試結(jié)果更加可靠；再次，自動(dòng) 測(cè)試的測(cè)試能夠降低測(cè)試時(shí)間；最后，低成本的測(cè)試非常適合鎖相環(huán)的批量測(cè)試。因此，研 究適用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的，具有全數(shù)字、自動(dòng)測(cè)試、低成本的鑒頻鑒相器具有重大 的研究意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種用于鎖相環(huán)片上災(zāi) 難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，具有全數(shù)字、自動(dòng)測(cè)試、低成本的特點(diǎn)，能夠自動(dòng)完成鎖相環(huán) 的充放電測(cè)試，完成對(duì)鎖相環(huán)的災(zāi)難性故障的檢測(cè)。
[0007] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0008] -種用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，將參考信號(hào)和測(cè)試信號(hào)之間 的時(shí)間差轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出并能自動(dòng)對(duì)鎖相環(huán)進(jìn)行充放電測(cè)試，具體包括時(shí)鐘產(chǎn)生單 元、周期采樣單元、充放電控制單元和相位頻率探測(cè)單元：
[0009] 參考信號(hào)同時(shí)接時(shí)鐘產(chǎn)生單元的時(shí)鐘輸入端CLK、周期采樣單元的時(shí)鐘輸入端 CLK和充放電控制單元的參考時(shí)鐘輸入端clk_ref，測(cè)試信號(hào)接充放電控制單元的測(cè)試信 號(hào)輸入端clk_test，開始信號(hào)接充放電控制單元的測(cè)試控制輸入端test ;
[0010] 時(shí)鐘產(chǎn)生單元的三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1接周期采樣單元的復(fù)位端！ CLR，時(shí)鐘 產(chǎn)生單元的六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2接充放電控制單元的控制信號(hào)輸入端control ;
[0011] 周期采樣單元的第一周期采樣輸出信號(hào)cycleO接充放電控制單元的第一周期信 號(hào)輸入端cycleO,周期采樣單元的第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel接充放電控制單元的第 二周期信號(hào)輸入端cyclel，周期采樣單元的第三周期采樣輸出信號(hào)cycle2接充放電控制 單元的第三周期信號(hào)輸入端 cycle2 ;
[0012] 充放電控制單元的第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_0Utl接相位頻率探測(cè)單元的第一信號(hào) 輸入端ref，充放電控制單元的第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2接相位頻率探測(cè)單元的第二信 號(hào)輸入端var ;
[0013] 相位頻率探測(cè)單兀輸出充電信號(hào)U和放電信號(hào)D ;
[0014] 由時(shí)鐘產(chǎn)生單元產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)分別自動(dòng)啟動(dòng)周期采樣單元和充放電控制單元， 從而在充放電控制單元的輸出端輸出具有不同延時(shí)的提前或滯后信號(hào)，以此作為相位頻率 探測(cè)單元的輸入來產(chǎn)生交替的充放電信號(hào)，用于對(duì)鎖相環(huán)災(zāi)難性故障進(jìn)行檢測(cè)。
[0015] 所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元包括兩部分：
[0016] 第一部分，產(chǎn)生三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1 :包括第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器 DFF2和第三觸發(fā)器DFF3,參考信號(hào)同時(shí)接第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器DFF2和第三觸發(fā)器 DFF3的時(shí)鐘輸入端，輸入電源電壓Vdd同時(shí)接第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器DFF2和第三觸 發(fā)器DFF3的復(fù)位輸入端；第一觸發(fā)器DFF1的D1輸入端接第三觸發(fā)器DFF3的/Q3輸出端， 第一觸發(fā)器DFF1的Q1輸出端接第二觸發(fā)器DFF2的D2輸入端，第一觸發(fā)器DFF1的/Q1輸 出端懸空；第二觸發(fā)器DFF2的Q2輸出端接第三觸發(fā)器DFF3的D3輸入端，第二觸發(fā)器DFF2 的/Q2輸出端懸空；第三觸發(fā)器DFF3的Q3輸出端輸出三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1 ;
[0017] 第二部分，產(chǎn)生六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2 :包括第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā)器 DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器DFF8和第九觸發(fā)器DFF9,參考信號(hào) 同時(shí)接第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā)器DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器 DFF8和第九觸發(fā)器DFF9時(shí)鐘輸入端，輸入電源電壓Vdd同時(shí)接第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā) 器DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器DFF8和第九觸發(fā)器DFF9的復(fù)位 輸入端；第四觸發(fā)器DFF4的D4輸入端接第九觸發(fā)器DFF9的/Q9輸出端，第四觸發(fā)器DFF4 的Q4輸出端接第五觸發(fā)器DFF5的D5輸入端，第四觸發(fā)器DFF4的/Q4輸出端懸空；第五觸 發(fā)器DFF5的Q5輸出端接第六觸發(fā)器DFF6的D6輸入端，第五觸發(fā)器DFF5的/Q5輸出端懸 空；第六觸發(fā)器DFF6的Q6輸出端接第七觸發(fā)器DFF7的D7輸入端，第六觸發(fā)器DFF6的/ Q6輸出端懸空；第七觸發(fā)器DFF7的Q7輸出端接第八觸發(fā)器DFF8的D8輸入端，第七觸發(fā)器 DFF7的/Q7輸出端懸空；第八觸發(fā)器DFF8的Q8輸出端接第九觸發(fā)器DFF9的D9輸入端， 第八觸發(fā)器DFF8的/Q8輸出端懸空；第9觸發(fā)器DFF9的Q9輸出端輸出六分頻時(shí)鐘輸出信 號(hào) CLK2。
[0018] 所述周期采樣單元包括第十觸發(fā)器DFF10、第十一觸發(fā)器DFF11和第十二觸發(fā)器 DFF12,參考信號(hào)同時(shí)接第十觸發(fā)器DFF10、第i^一觸發(fā)器DFF11和第十二觸發(fā)器DFF12的時(shí) 鐘輸入端，三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1同時(shí)接第十觸發(fā)器DFF10、第i^一觸發(fā)器DFF11和第 十二觸發(fā)器DFF12的復(fù)位輸入端；第十觸發(fā)器DFF10的D10輸入端接輸入電源電壓Vdd，第 十觸發(fā)器DFF10的Q10輸出端接第i^一觸發(fā)器DFF11的D11輸入端，同時(shí)第十觸發(fā)器DFF10 的Q10輸出端輸出第一周期米樣輸出信號(hào)cycleO,第十觸發(fā)器DFF9的/Q9輸出端懸空；第 i^一觸發(fā)器DFF11的Q11輸出端接第十二觸發(fā)器DFF12的D12輸入端，同時(shí)第i^一觸發(fā)器 DFF11的Q11輸出端輸出第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel，第i^一觸發(fā)器DFF11的/Q11輸出 端懸空；第十二觸發(fā)器DFF12的Q12輸出端輸出第三周期采樣輸出信號(hào)cycle2,第十二觸 發(fā)器DFF12的/Q12輸出端懸空。
[0019] 所述充放電控制單元包括三個(gè)由全數(shù)字電路組成的多選開關(guān)，三個(gè)多選開關(guān)的結(jié) 構(gòu)相同，每個(gè)多選開關(guān)包括一個(gè)非門NOT和三個(gè)與非門NAND，復(fù)位輸入信號(hào)接非門NOT的輸 入端，信號(hào)A和非門NOT的輸出端分別連接第一與非門NAND1的兩個(gè)輸入端，復(fù)位輸入信號(hào) 和信號(hào)B分別連接第二與非門NAND2的兩個(gè)輸入端，第一與非門NAND1的輸出端和第二與 非門NAND2的輸出端分別連接第三與非門NAND3的兩個(gè)輸入端，第三與非門NAND3的輸出 端輸出信號(hào)out,記錄信號(hào)A的輸入端為A輸入端，B信號(hào)輸入端為B輸入端，復(fù)位信號(hào)輸入 端為set輸入端，out信號(hào)輸出端為輸出端out ;
[0020] 分別稱三個(gè)多選開關(guān)為第一多選開關(guān)MUX1、第二多選開關(guān)MUX2和第三多選開關(guān) MUX3 :第一周期米樣輸出信號(hào)cycleO接第一多選開關(guān)MUX1的A1輸入端，第三周期米樣輸 出信號(hào)cycle2接第一多選開關(guān)MUX1的B1輸入端，六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2接第一多選開 關(guān)MUX1的setl輸入端，第一多選開關(guān)MUX1的輸出端outl接第二多選開關(guān)的B2輸入端； 參考信號(hào)接第二多選開關(guān)MUX2的A2輸入端，開始信號(hào)接第二多選開關(guān)MUX2的set2輸入 端，第二多選開關(guān)MUX2的輸出端out2輸出第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl ;測(cè)試信號(hào)接第三 多選開關(guān)MUX3的A3輸入端，第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel接第三多選開關(guān)MUX3的B3輸 入端，開始信號(hào)接第三多選開關(guān)MUX3的set3輸入端，第三多選開關(guān)MUX3的輸出端out3輸 出第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2。
[0021] 所述相位頻率探測(cè)單元為常規(guī)鑒頻鑒相器，用于檢測(cè)第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl 和第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2的相位、頻率差，從而獲得對(duì)應(yīng)的充放電信號(hào)；相位頻率探 測(cè)單兀的輸入端分別接第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl和第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2,輸出 端輸出充電信號(hào)U和放電信號(hào)D。
[0022] 有益效果：本發(fā)明提供的用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，具有全 數(shù)字、自動(dòng)測(cè)試、低成本的特點(diǎn)：首先，由時(shí)鐘產(chǎn)生單元將參考信號(hào)分頻產(chǎn)生的三分頻時(shí)鐘 信號(hào)能夠自動(dòng)控制周期采樣的時(shí)間，六分頻信號(hào)自動(dòng)選擇測(cè)試輸入信號(hào)，從而自動(dòng)控制充 放電測(cè)試的過程，因此該鑒頻鑒相器具有自動(dòng)測(cè)試的特點(diǎn)；其次，時(shí)鐘產(chǎn)生單元、周期采樣 單元、充放電控制單元和相位頻率探測(cè)單元都是由全數(shù)字電路組成的，因此該鑒頻鑒相器 具有全數(shù)字的特點(diǎn)，使得測(cè)試的結(jié)果更加可靠；最后，由于整個(gè)電路只需要幾個(gè)D觸發(fā)器和 多選開關(guān)，且無需外部時(shí)鐘測(cè)試信號(hào)，對(duì)于鎖相環(huán)的災(zāi)難性故障檢測(cè)來說，硬件開銷和面積 開銷都較少，因此該鑒頻鑒相器具有低成本的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)框圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)原理圖，
[0025] 圖3為本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的測(cè)試流程圖；
[0026] 圖4為基于本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的時(shí)序圖，其中4(a)為正常模 式，4(b)測(cè)試模式。
[0027] 圖5為基于本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的測(cè)試結(jié)果，其中5(a)為待測(cè)鎖 相環(huán)，5 (b)為對(duì)待測(cè)鎖相環(huán)鎖定時(shí)間的影響。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0029] 如圖1、圖2所示為一種用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，將參考信 號(hào)和測(cè)試信號(hào)之間的時(shí)間差轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出并能自動(dòng)對(duì)鎖相環(huán)進(jìn)行充放電測(cè)試，具體 包括時(shí)鐘產(chǎn)生單元、周期采樣單元、充放電控制單元和相位頻率探測(cè)單元，具體連接結(jié)構(gòu)如 下：
[0030] 參考信號(hào)同時(shí)接時(shí)鐘產(chǎn)生單元的時(shí)鐘輸入端CLK、周期采樣單元的時(shí)鐘輸入端 CLK和充放電控制單元的參考時(shí)鐘輸入端clk_ref，測(cè)試信號(hào)接充放電控制單元的測(cè)試信 號(hào)輸入端clk_test，開始信號(hào)接充放電控制單元的測(cè)試控制輸入端test ;
[0031] 時(shí)鐘產(chǎn)生單元的三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1接周期采樣單元的復(fù)位端！ CLR，時(shí)鐘 產(chǎn)生單元的六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2接充放電控制單元的控制信號(hào)輸入端control ;
[0032] 周期采樣單元的第一周期采樣輸出信號(hào)cycleO接充放電控制單元的第一周期信 號(hào)輸入端cycleO,周期采樣單元的第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel接充放電控制單元的第 二周期信號(hào)輸入端cyclel，周期采樣單元的第三周期采樣輸出信號(hào)cycle2接充放電控制 單元的第三周期信號(hào)輸入端 Cycle2 ;
[0033] 充放電控制單元的第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl接相位頻率探測(cè)單元的第一信號(hào) 輸入端ref，充放電控制單元的第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2接相位頻率探測(cè)單元的第二信 號(hào)輸入端var ;
[0034] 相位頻率探測(cè)單兀輸出充電信號(hào)U和放電信號(hào)D ;
[0035] 由時(shí)鐘產(chǎn)生單元產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)分別自動(dòng)啟動(dòng)周期采樣單元和充放電控制單元， 從而在充放電控制單元的輸出端輸出具有不同延時(shí)的提前或滯后信號(hào)，以此作為相位頻率 探測(cè)單元的輸入來產(chǎn)生交替的充放電信號(hào)，用于對(duì)鎖相環(huán)災(zāi)難性故障進(jìn)行檢測(cè)。
[0036] 下面就各個(gè)單元的具體電路結(jié)構(gòu)給出說明。
[0037] 所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元包括兩部分，主要功能為周期采樣單元和充放電控制單元提供 控制時(shí)鐘信號(hào)：第一部分用于產(chǎn)生三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1，第二部分用于產(chǎn)生六分頻時(shí) 鐘輸出信號(hào)CLK2。
[0038] 第一部分，產(chǎn)生三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1 :包括第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器 DFF2和第三觸發(fā)器DFF3,參考信號(hào)同時(shí)接第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器DFF2和第三觸發(fā) 器DFF3的時(shí)鐘輸入端，輸入電源電壓Vdd同時(shí)接第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器DFF2和第 三觸發(fā)器DFF3的復(fù)位輸入端；第一觸發(fā)器DFF1的D1輸入端接第三觸發(fā)器DFF3的/Q3輸 出端，第一觸發(fā)器DFF1的Q1輸出端接第二觸發(fā)器DFF2的D2輸入端，第一觸發(fā)器DFF1的 /Q1輸出端懸空；第二觸發(fā)器DFF2的Q2輸出端接第三觸發(fā)器DFF3的D3輸入端，第二觸發(fā) 器DFF2的/Q2輸出端懸空；第三觸發(fā)器DFF3的Q3輸出端輸出三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1。
[0039] 第二部分，產(chǎn)生六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2 :包括第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā)器 DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器DFF8和第九觸發(fā)器DFF9,參考信號(hào) 同時(shí)接第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā)器DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器 DFF8和第九觸發(fā)器DFF9時(shí)鐘輸入端，輸入電源電壓Vdd同時(shí)接第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā) 器DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器DFF8和第九觸發(fā)器DFF9的復(fù)位 輸入端；第四觸發(fā)器DFF4的D4輸入端接第九觸發(fā)器DFF9的/Q9輸出端，第四觸發(fā)器DFF4 的Q4輸出端接第五觸發(fā)器DFF5的D5輸入端，第四觸發(fā)器DFF4的/Q4輸出端懸空；第五觸 發(fā)器DFF5的Q5輸出端接第六觸發(fā)器DFF6的D6輸入端，第五觸發(fā)器DFF5的/Q5輸出端懸 空；第六觸發(fā)器DFF6的Q6輸出端接第七觸發(fā)器DFF7的D7輸入端，第六觸發(fā)器DFF6的/ Q6輸出端懸空；第七觸發(fā)器DFF7的Q7輸出端接第八觸發(fā)器DFF8的D8輸入端，第七觸發(fā)器 DFF7的/Q7輸出端懸空；第八觸發(fā)器DFF8的Q8輸出端接第九觸發(fā)器DFF9的D9輸入端， 第八觸發(fā)器DFF8的/Q8輸出端懸空；第9觸發(fā)器DFF9的Q9輸出端輸出六分頻時(shí)鐘輸出信 號(hào) CLK2。
[0040] 所述周期采樣單元分別采集參考信號(hào)的時(shí)鐘上升沿、延時(shí)了一個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘 周期的參考信號(hào)的上升沿、延時(shí)了兩個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期的參考信號(hào)的上升沿，從而為充 放電控制單元提供三個(gè)具有不同延時(shí)的輸入信號(hào)；包括第十觸發(fā)器DFF10、第十一觸發(fā)器 DFF11和第十二觸發(fā)器DFF12,參考信號(hào)同時(shí)接第十觸發(fā)器DFF10、第i^一觸發(fā)器DFF11和第 十二觸發(fā)器DFF12的時(shí)鐘輸入端，三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1同時(shí)接第十觸發(fā)器DFF10、第 i^一觸發(fā)器DFF11和第十二觸發(fā)器DFF12的復(fù)位輸入端；第十觸發(fā)器DFF10的D10輸入端 接輸入電源電壓Vdd，第十觸發(fā)器DFF10的Q10輸出端接第i^一觸發(fā)器DFF11的D11輸入 端，同時(shí)第十觸發(fā)器DFF10的Q10輸出端輸出第一周期米樣輸出信號(hào)cycleO (參考信號(hào)的 時(shí)鐘上升沿信號(hào)cycleO)，第十觸發(fā)器DFF9的/Q9輸出端懸空；第i^一觸發(fā)器DFF11的Q11 輸出端接第十二觸發(fā)器DFF12的D12輸入端，同時(shí)第i^一觸發(fā)器DFF11的Q11輸出端輸出 第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel (延了一個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期的參考信號(hào)上升沿cyclel)， 第i^一觸發(fā)器DFF11的/Q11輸出端懸空；第十二觸發(fā)器DFF12的Q12輸出端輸出第三周期 采樣輸出信號(hào)cycle2 (延了兩個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期的參考信號(hào)上升沿cyCle2)，第十二觸 發(fā)器DFF12的/Q12輸出端懸空。
[0041] 所述充放電控制單元在六分頻時(shí)鐘信號(hào)CLK2的作用下，每六個(gè)時(shí)鐘周期交替將 第一周期采樣輸出信號(hào)cycleO、第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel或者第三周期采樣輸出信 號(hào) cycle2和第一周期采樣輸出信號(hào)cyclel，從而為相位頻率檢測(cè)單元提供具有滯后延時(shí) 或者提前延時(shí)的兩個(gè)輸入信號(hào)。包括三個(gè)由全數(shù)字電路組成的多選開關(guān)，三個(gè)多選開關(guān)的 結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)多選開關(guān)包括一個(gè)非門NOT和三個(gè)與非門NAND，復(fù)位輸入信號(hào)接非門NOT的 輸入端，信號(hào)A和非門NOT的輸出端分別連接第一與非門NAND1的兩個(gè)輸入端，復(fù)位輸入信 號(hào)和信號(hào)B分別連接第二與非門NAND2的兩個(gè)輸入端，第一與非門NAND1的輸出端和第二 與非門NAND2的輸出端分別連接第三與非門NAND3的兩個(gè)輸入端，第三與非門NAND3的輸 出端輸出信號(hào)out,記錄信號(hào)A的輸入端為A輸入端，B信號(hào)輸入端為B輸入端，復(fù)位信號(hào)輸 入端為set輸入端，out信號(hào)輸出端為輸出端out。
[0042] 分別稱三個(gè)多選開關(guān)為第一多選開關(guān)MUX1、第二多選開關(guān)MUX2和第三多選開關(guān) MUX3 :第一周期米樣輸出信號(hào)cycleO接第一多選開關(guān)MUX1的A1輸入端，第三周期米樣輸 出信號(hào)cycle2接第一多選開關(guān)MUX1的B1輸入端，六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2接第一多選開 關(guān)MUX1的setl輸入端，第一多選開關(guān)MUX1的輸出端outl接第二多選開關(guān)的B2輸入端； 參考信號(hào)接第二多選開關(guān)MUX2的A2輸入端，開始信號(hào)接第二多選開關(guān)MUX2的set2輸入 端，第二多選開關(guān)MUX2的輸出端out2輸出第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl ;測(cè)試信號(hào)接第三 多選開關(guān)MUX3的A3輸入端，第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel接第三多選開關(guān)MUX3的B3輸 入端，開始信號(hào)接第三多選開關(guān)MUX3的set3輸入端，第三多選開關(guān)MUX3的輸出端out3輸 出第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2。
[0043] 所述相位頻率探測(cè)單元為常規(guī)鑒頻鑒相器，用于檢測(cè)第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl 和第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2的相位、頻率差，從而獲得對(duì)應(yīng)的充放電信號(hào)；相位頻率探 測(cè)單兀的輸入端分別接第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl和第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2,輸出 端輸出充電信號(hào)U和放電信號(hào)D。
[0044] 下面就本發(fā)明的各個(gè)單元的工作原理加以具體說明。
[0045] 由時(shí)鐘產(chǎn)生單兀產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK1和CLK2分別每三個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘復(fù)位一個(gè) 周期采樣單元提供具有時(shí)間差的兩個(gè)輸入信號(hào)和每四個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期啟動(dòng)一次充放 電控制單元選擇有不同延時(shí)的提前或滯后測(cè)試信號(hào)，以此作為相位頻率探測(cè)單元的輸入來 產(chǎn)生交替的充放電信號(hào)，用于對(duì)鎖相環(huán)災(zāi)難性故障的檢測(cè)。
[0046] 時(shí)鐘產(chǎn)生單元的第一部分，產(chǎn)生參考信號(hào)的三分頻時(shí)鐘信號(hào)CLK1作為周期采樣 單元的復(fù)位信號(hào)，包括第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器DFF2和第三觸發(fā)器DFF3。即每三個(gè)參 考信號(hào)時(shí)鐘周期對(duì)周期采樣單元復(fù)位一次，下一個(gè)三分頻時(shí)鐘的上升沿，周期采樣單元再 重新開始采樣，從而不斷為后續(xù)電路提供測(cè)試信號(hào)輸出。
[0047] 時(shí)鐘產(chǎn)生單元的第二部分，產(chǎn)生參考信號(hào)的六分頻時(shí)鐘信號(hào)CLK2作為充放電控 制單元的控制信號(hào)，包括第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā)器DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器 DFF7、第八觸發(fā)器DFF8和第九觸發(fā)器DFF9。即每六個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期啟動(dòng)充放電控制單 元一次，下一個(gè)六分頻時(shí)鐘的上升沿，充放電控制單元根據(jù)輸入信號(hào)的相位頻率差進(jìn)行充 放電。
[0048] 周期采樣單元中包括第十觸發(fā)器DFF10、第十一觸發(fā)器DFF11和第十二觸發(fā)器 DFF12;分別采樣輸出參考信號(hào)的上升沿cycleO,延時(shí)了一個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期的參考信 號(hào)的上升沿cyclel，延時(shí)了兩個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期的參考信號(hào)上升沿cyclel。
[0049] 充放電控制單元包括第一多選開關(guān)MUX1、第二多選開關(guān)MUX2和第三多選開關(guān) MUX3。充電時(shí)，選擇第一周期輸入信號(hào)cycleO和第三周期輸入信號(hào)cyclel。第一周期輸入 信號(hào)cycleO比第二周期輸入信號(hào)cyclel提前一個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期。放電時(shí)，選擇第三 周期輸入信號(hào)cycle2和第二周期輸入信號(hào)cyclel。第三周期輸入信號(hào)cycle2比第二周期 輸入信號(hào)cyclel滯后一個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期。充放電控制單元由時(shí)鐘產(chǎn)生單元的六分頻 輸出信號(hào)CLK2進(jìn)行控制，每六個(gè)參考信號(hào)時(shí)鐘周期重新選擇一次相位頻率探測(cè)單元的輸 入信號(hào)。
[0050] 相位頻率探測(cè)單元與常規(guī)三態(tài)鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)相同，用作檢測(cè)第一輸出信號(hào) clkl_out和第二輸出信號(hào)clk2_out的相位及頻率差，從而獲得對(duì)應(yīng)的充放電信號(hào)。
[0051] 本案的鑒頻鑒相器有兩種工作模式。正常工作模式時(shí)，相位頻率檢測(cè)單元探測(cè)參 考信號(hào)和鎖相環(huán)反饋信號(hào)之間的相位頻率差，提供系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)。測(cè)試模式時(shí)，由時(shí)鐘產(chǎn) 生單元產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)分別自動(dòng)周期采樣單元和充放電控制單元，以產(chǎn)生具有不同相位 頻率差的充放電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)的災(zāi)難性故障檢測(cè)。
[0052] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0053] 圖1為本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā) 明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)原理圖。圖3為本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi) 難性故障檢測(cè)的測(cè)試流程圖。圖4為基于本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的測(cè)試時(shí)的 時(shí)序圖。圖5為基于本發(fā)明的用于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的測(cè)試結(jié)果。表1為本發(fā)明的用 于鎖相環(huán)災(zāi)難性故障檢測(cè)的測(cè)試結(jié)果。
[0054] 表1本發(fā)明的新型全數(shù)字鎖相環(huán)內(nèi)建自測(cè)試結(jié)構(gòu)的故障測(cè)試結(jié)果
[0055]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，其特征在于：將參考信號(hào)和測(cè) 試信號(hào)之間的時(shí)間差轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出并能自動(dòng)對(duì)鎖相環(huán)進(jìn)行充放電測(cè)試，具體包括時(shí) 鐘產(chǎn)生單元、周期采樣單元、充放電控制單元和相位頻率探測(cè)單元： 參考信號(hào)同時(shí)接時(shí)鐘產(chǎn)生單元的時(shí)鐘輸入端CLK、周期采樣單元的時(shí)鐘輸入端CLK和 充放電控制單元的參考時(shí)鐘輸入端clk_ref，測(cè)試信號(hào)接充放電控制單元的測(cè)試信號(hào)輸入 端clk_test，開始信號(hào)接充放電控制單元的測(cè)試控制輸入端test ; 時(shí)鐘產(chǎn)生單元的三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1接周期采樣單元的復(fù)位端！ CLR，時(shí)鐘產(chǎn)生 單元的六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2接充放電控制單元的控制信號(hào)輸入端control ; 周期采樣單元的第一周期采樣輸出信號(hào)cycleO接充放電控制單元的第一周期信號(hào)輸 入端cycleO,周期采樣單元的第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel接充放電控制單元的第二周 期信號(hào)輸入端cyclel，周期采樣單元的第三周期采樣輸出信號(hào)cycle2接充放電控制單元 的第三周期信號(hào)輸入端cycle2 ; 充放電控制單元的第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl接相位頻率探測(cè)單元的第一信號(hào)輸入 端ref，充放電控制單元的第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2接相位頻率探測(cè)單元的第二信號(hào)輸 入端var ; 相位頻率探測(cè)單元輸出充電信號(hào)U和放電信號(hào)D ; 由時(shí)鐘產(chǎn)生單元產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)分別自動(dòng)啟動(dòng)周期采樣單元和充放電控制單元，從而 在充放電控制單元的輸出端輸出具有不同延時(shí)的提前或滯后信號(hào)，以此作為相位頻率探測(cè) 單元的輸入來產(chǎn)生交替的充放電信號(hào)，用于對(duì)鎖相環(huán)災(zāi)難性故障進(jìn)行檢測(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，其特征在 于：所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元包括兩部分： 第一部分，產(chǎn)生三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1 :包括第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器DFF2和 第三觸發(fā)器DFF3,參考信號(hào)同時(shí)接第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器DFF2和第三觸發(fā)器DFF3 的時(shí)鐘輸入端，輸入電源電壓Vdd同時(shí)接第一觸發(fā)器DFF1、第二觸發(fā)器DFF2和第三觸發(fā)器 DFF3的復(fù)位輸入端；第一觸發(fā)器DFF1的D1輸入端接第三觸發(fā)器DFF3的/Q3輸出端，第一 觸發(fā)器DFF1的Q1輸出端接第二觸發(fā)器DFF2的D2輸入端，第一觸發(fā)器DFF1的/Q1輸出端 懸空；第二觸發(fā)器DFF2的Q2輸出端接第三觸發(fā)器DFF3的D3輸入端，第二觸發(fā)器DFF2的 /Q2輸出端懸空；第三觸發(fā)器DFF3的Q3輸出端輸出三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1 ; 第二部分，產(chǎn)生六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2 :包括第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā)器DFF5、 第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器DFF8和第九觸發(fā)器DFF9,參考信號(hào)同時(shí)接 第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā)器DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器DFF8 和第九觸發(fā)器DFF9時(shí)鐘輸入端，輸入電源電壓Vdd同時(shí)接第四觸發(fā)器DFF4、第五觸發(fā)器 DFF5、第六觸發(fā)器DFF6、第七觸發(fā)器DFF7、第八觸發(fā)器DFF8和第九觸發(fā)器DFF9的復(fù)位輸入 端；第四觸發(fā)器DFF4的D4輸入端接第九觸發(fā)器DFF9的/Q9輸出端，第四觸發(fā)器DFF4的Q4 輸出端接第五觸發(fā)器DFF5的D5輸入端，第四觸發(fā)器DFF4的/Q4輸出端懸空；第五觸發(fā)器 DFF5的Q5輸出端接第六觸發(fā)器DFF6的D6輸入端，第五觸發(fā)器DFF5的/Q5輸出端懸空；第 六觸發(fā)器DFF6的Q6輸出端接第七觸發(fā)器DFF7的D7輸入端，第六觸發(fā)器DFF6的/Q6輸出 端懸空；第七觸發(fā)器DFF7的Q7輸出端接第八觸發(fā)器DFF8的D8輸入端，第七觸發(fā)器DFF7的 /Q7輸出端懸空；第八觸發(fā)器DFF8的Q8輸出端接第九觸發(fā)器DFF9的D9輸入端，第八觸發(fā) 器DFF8的/Q8輸出端懸空；第9觸發(fā)器DFF9的Q9輸出端輸出六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，其特征在 于：所述周期采樣單元包括第十觸發(fā)器DFF10、第十一觸發(fā)器DFF11和第十二觸發(fā)器DFF12， 參考信號(hào)同時(shí)接第十觸發(fā)器DFF10、第i^一觸發(fā)器DFF11和第十二觸發(fā)器DFF12的時(shí)鐘輸入 端，三分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK1同時(shí)接第十觸發(fā)器DFF10、第i^一觸發(fā)器DFF11和第十二觸 發(fā)器DFF12的復(fù)位輸入端；第十觸發(fā)器DFF10的D10輸入端接輸入電源電壓Vdd，第十觸發(fā) 器DFF10的Q10輸出端接第i^一觸發(fā)器DFF11的D11輸入端，同時(shí)第十觸發(fā)器DFF10的Q10 輸出端輸出第一周期米樣輸出信號(hào)cycleO,第十觸發(fā)器DFF9的/Q9輸出端懸空；第^ 觸 發(fā)器DFF11的Q11輸出端接第十二觸發(fā)器DFF12的D12輸入端，同時(shí)第i^一觸發(fā)器DFF11 的Q11輸出端輸出第二周期米樣輸出信號(hào)cyclel，第^ 觸發(fā)器DFF11的/Q11輸出端懸 空；第十二觸發(fā)器DFF12的Q12輸出端輸出第三周期采樣輸出信號(hào)cyCle2,第十二觸發(fā)器 DFF12的/Q12輸出端懸空。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，其特征在 于：所述充放電控制單元包括三個(gè)由全數(shù)字電路組成的多選開關(guān)，三個(gè)多選開關(guān)的結(jié)構(gòu)相 同，每個(gè)多選開關(guān)包括一個(gè)非門NOT和三個(gè)與非門NAND，復(fù)位輸入信號(hào)接非門NOT的輸入 端，信號(hào)A和非門NOT的輸出端分別連接第一與非門NAND1的兩個(gè)輸入端，復(fù)位輸入信號(hào)和 信號(hào)B分別連接第二與非門NAND2的兩個(gè)輸入端，第一與非門NAND1的輸出端和第二與非 門NAND2的輸出端分別連接第三與非門NAND3的兩個(gè)輸入端，第三與非門NAND3的輸出端 輸出信號(hào)out,記錄信號(hào)A的輸入端為A輸入端，B信號(hào)輸入端為B輸入端，復(fù)位信號(hào)輸入端 為set輸入端，out信號(hào)輸出端為輸出端out ; 分別稱三個(gè)多選開關(guān)為第一多選開關(guān)MUX1、第二多選開關(guān)MUX2和第三多選開關(guān)MUX3 : 第一周期米樣輸出信號(hào)cycleO接第一多選開關(guān)MUX1的A1輸入端，第三周期米樣輸出信 號(hào)cycle2接第一多選開關(guān)MUX1的B1輸入端，六分頻時(shí)鐘輸出信號(hào)CLK2接第一多選開關(guān) MUX1的setl輸入端，第一多選開關(guān)MUX1的輸出端outl接第二多選開關(guān)的B2輸入端；參考 信號(hào)接第二多選開關(guān)MUX2的A2輸入端，開始信號(hào)接第二多選開關(guān)MUX2的set2輸入端，第 二多選開關(guān)MUX2的輸出端out2輸出第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl ;測(cè)試信號(hào)接第三多選開 關(guān)MUX3的A3輸入端，第二周期采樣輸出信號(hào)cyclel接第三多選開關(guān)MUX3的B3輸入端， 開始信號(hào)接第三多選開關(guān)MUX3的set3輸入端，第三多選開關(guān)MUX3的輸出端out3輸出第 二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鎖相環(huán)片上災(zāi)難性故障檢測(cè)的鑒頻鑒相器，其特征在 于：所述相位頻率探測(cè)單元為鑒頻鑒相器，用于檢測(cè)第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl和第二時(shí) 鐘輸出信號(hào)clk_out2的相位、頻率差，從而獲得對(duì)應(yīng)的充放電信號(hào)；相位頻率探測(cè)單元的 輸入端分別接第一時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_outl和第二時(shí)鐘輸出信號(hào)clk_out2,輸出端輸出充 電信號(hào)U和放電信號(hào)D。
【文檔編號(hào)】H03L7/085GK104270146SQ201410487847
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】吳建輝, 閤蘭花, 黃成 , 李紅, 陳超, 田茜 申請(qǐng)人:東南大學(xué)