專利名稱：時鐘產生裝置與頻率校正方法
技術領域：
本發(fā)明關于時鐘產生裝置以及所述時鐘產生裝置的頻率校正方法，特別是指可應用于具有多通信標準的通信系統(tǒng)內的鎖相環(huán)與其相關的方法，其中所述通信系統(tǒng)具有較短的頻率校正時間。
背景技術：
在無通信系統(tǒng)內，鎖相環(huán)用來產生具有預定振蕩頻率的時鐘信號，所述時鐘信號對應于特定的通信標準。此外，所述鎖相環(huán)可設計來產生分別對應多個通信標準的不同振蕩頻率。因此，設置在所述鎖相環(huán)內的振蕩器的可調整范圍就必須夠寬才能應付不同的通信標準。一般而言，當無線通信系統(tǒng)操作在特定的通信標準時，在初始的階段，所述振蕩器控制為搜尋整個可用的頻率范圍以將其振蕩頻率校正到對應所述特定通信標準的目標頻率。因此，當越來越多的通信標準都被整合進一個無線通信系統(tǒng)時，傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)可 能就會花很長的時間來搜尋目標頻率并將其振蕩頻率校正到目標頻率。因此，如何縮短鎖相環(huán)產生所述目標頻率的校正時間已成為具有多個通信標準的通信系統(tǒng)所急需解決的問題。

發(fā)明內容
由此，本發(fā)明的目的在于提供可應用于具有多通信標準的通信系統(tǒng)內的鎖相環(huán)與其相關的校正方法，其中所述多通信標準的通信系統(tǒng)具有較短的頻率校正時間。一種時鐘產生裝置的范例實施方式，包括時間至數字轉換器、校正組件、可控制振蕩器以及反饋組件。所述時間至數字轉換器用來將參考時鐘以及可變時鐘之間的時間差轉換為數字值；所述校正組件用來依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生控制信號；所述可控制振蕩器用來依據所述控制信號來產生振蕩信號；所述反饋組件用來依據所述振蕩信號產生所述可變時鐘并傳送至所述時間至數字轉換器；其中所述校正組件用來校正所述可控制振蕩器以使得所述振蕩信號具有目標振蕩頻率。一種頻率校正方法的范例實施方式，包括將參考時鐘以及可變時鐘之間的時間差轉換為數字值；依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生控制信號；依據所述控制信號來產生振蕩信號；以及依據所述振蕩信號來產生所述可變時鐘；其中所述振蕩信號依據所述控制信號來校正為具有目標振蕩頻率。采用本發(fā)明的上述實施例，可以縮短多通信標準系統(tǒng)中的鎖相環(huán)產生目標頻率的校正時間。對于已經閱讀后續(xù)由各附圖及內容所顯示的較佳實施方式的本領域的技術人員來說，本發(fā)明的各目的是明顯的。


圖I為本發(fā)明時鐘產生裝置的實施例示意圖。
圖2為本發(fā)明可控制振蕩器可用的總頻率范圍的實施例示意圖。圖3為本發(fā)明對時鐘產生裝置所進行的粗調方法的實施例流程圖。圖4為本發(fā)明可控制振蕩器的實施例示意圖。圖5為本發(fā)明的參考時鐘、振蕩信號以及可變時鐘的實施例時序圖。圖6為本發(fā)明頻率校正方法的實施例流程圖。
具體實施例方式在權利要求書及說明書中使用了某些詞匯來指稱特定的組件。所屬領域中的技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本權利要求書及說明書并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準貝U。在權利要求書及說明書中所提及的「包括」為開放式的用語，故應解釋成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一詞在此包括任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電氣連接于所述第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至所述第二裝置。如圖I所示，圖I為本發(fā)明的時鐘產生裝置100的實施例示意圖。時鐘產生裝置100可以是設置于無線通信系統(tǒng)內的鎖相環(huán)(phase-locked loop, PLL)。所述無線通信系統(tǒng)可以是具有多個通信標準的通信系統(tǒng)，而時鐘產生裝置100可以用來產生對應所述多個通信標準的不同的振蕩頻率。時鐘產生裝置100包括時間至數字轉換器(Time-to-digital Converter,TDC) 102、數字環(huán)路濾波器(digital loop filter) 104、可控制振蕩器106、反饋組件108、三角積分調制器(sigma-delta modulator) 110以及校正組件112。時間至數字轉換器102用來將參考時鐘Sr以及可變時鐘Sf之間的時間差轉換為數字值Sd。數字環(huán)路濾波器104用來依據數字值Sd來產生振蕩器控制信號Sv。校正組件112用來依據數字值Sd以及參考時鐘Sr來產生控制信號Sc。可控制振蕩器106用來依據控制信號Sc以及振蕩器控制信號Sv來產生振蕩信號Sosc。反饋組件108用來依據振蕩信號Sosc來產生可變時鐘Sf并將其送至時間至數字轉換器102。在此實施例中，反饋組件108可以是分頻器(frequency divider),所述分頻器用來對振蕩信號Sosc除以整數M以產生可變時鐘Sf,而整數M為最接近目標除數(target divider ratio)的整數。其中所述目標除數會使得所述振蕩信號Sosc的頻率最接近目標頻率，目標除數=round (目標頻率/參考時鐘)，round是指取最接近的整數。數字環(huán)路濾波器104耦接于時間至數字轉換器102以及可控制振蕩器106之間。三角積分調制器110耦接于反饋組件108。在此實施例中，時鐘產生裝置100可以是全數字鎖相環(huán)(all-digital phase-locked loop, ADPLL),而可控制振蕩器106可以是數字控制振蕩器(digitally controlled oscillator, DC0)或壓控振蕩器(voltagecontrolled oscillator, VC0)?？刂菩盘朣c、振蕩器控制信號Sv可以是數字控制信號。校正組件112用來校正可控制振蕩器106，以使得可控制振蕩器106所產生的振蕩信號Sosc具有目標振蕩頻率Ft，其中目標振蕩頻率Ft對應于無線通信系統(tǒng)內的多個通信標準中的其中一個特定的通信標準。當校正組件112在校正可控制振蕩器106時，數字環(huán)路濾波器104以及三角積分調制器110為禁用(disable)的狀態(tài)，此時數字環(huán)路濾波器104所輸出的振蕩器控制信號Sv為穩(wěn)定不變的值。換句話說，當校正組件112正在校正可控制振蕩器106時，時鐘產生裝置100處于開環(huán)(open loop)的狀態(tài)。
依據此實施例，當無線通信系統(tǒng)操作在所述特定的通信標準之前時，時鐘產生裝置100用來先執(zhí)行校正操作以產生具有目標振蕩頻率Ft的振蕩信號Sosc，其中目標振蕩頻率Ft對應于所述特定的通信標準。在所述校正模式中，校正組件112會在初始時依據目標振蕩頻率Ft來計算出特定信號Styp，其中特定信號Styp對應第一控制信號范圍Rl，而無論是否有半導體制程的變異(process variation),第一控制信號范圍Rl都可以使得振蕩信號Sosc被校正到具有接近于目標振蕩頻率Ft的振蕩頻率。接著，校正組件112會依次地利用多個粗調控制信號(coarse control signal)來對可控制振蕩器106執(zhí)行第一漸進式近似操作(Successive Approximation Operation),以判定出第一控制信號Scl給可控制振蕩器106,以使得可控制振蕩器106產生具有接近于(approximately equal to)目標振蕩頻率Ft的振蕩信號Sosc。第一控制信號Scl會對應于第二控制信號范圍R2，其中第二控制信號范圍R2會具有多個微調控制信號。在此實施例中，第一控制信號范圍Rl小于或等于可控制振蕩器106的最大可控制范圍，第二控制信號范圍R2至少部分重疊于第一控制信號范圍R1，以及校正組件112另用來依次地利用多個微調控制信號(fine controlsignal)來對可控制振蕩器106執(zhí)行第二漸進式近似操作以判定出第二控制信號Sc2給可控制振蕩器106,以使得可控制振蕩器106產生具有大致上相等于(substantially equalto)目標振蕩頻率Ft的振蕩信號Sosc0第一控制信號Scl以及第二控制信號Sc2都可以 是數字控制信號。舉例來說，若第一控制信號Scl的總位數為11，以及第二控制信號Sc2的總位數為6，則所述目標控制信號的總位數應為17，其中第一控制信號Scl的11個位為所述目標控制信號中的粗調位(coarse tune bits),而第二控制信號Sc2的6個位為所述目標控制信號中的微調位(fine tune bits)。值得注意的是，在本發(fā)明的實施例中，接近于目標振蕩頻率與大致上相等于目標振蕩頻率是對應不同的頻率準確度，其中大致上相等于目標振蕩頻率比接近于目標振蕩頻率的頻率準確度要高。如圖2所示，圖2為本發(fā)明的可控制振蕩器106可用的總頻率范圍的實施例示意圖。所述總頻率范圍包括所述通信系統(tǒng)的多個通信標準所需的頻率范圍。第一控制信號范圍Rl內的多個粗調控制信號會映射至所述總頻率范圍。多個粗調控制信號中的每一個控制信號會包括有預定數目的位，例如N個位。所述總頻率范圍中的最低頻率Fmin所對應的值為2N-1，而所述總頻率范圍中的最高頻率Fmax所對應的值為O。特定信號Styp所對應的值為Codetyp,而Codetyp是用來產生目標振蕩頻率Ft的理想值。由于半導體制程的變異的關系，當對應至Codetyp的控制信號Sc輸入可控制振蕩器106時，可控制振蕩器106有可能會產生大幅偏離目標振蕩頻率Ft的振蕩信號Sosc。進一步來說，振蕩信號Sosc的振蕩頻率可能會因為制程的變異而具有某種程度的偏移(例如5%)，如圖2所示。因此，校正組件112會在一開始就先執(zhí)行所述第一漸進式近似操作來校正控制信號Sc，以使得可控制振蕩器106得以產生具有接近于目標振蕩頻率Ft的振蕩信號SosC，g卩如圖3所示，校正組件112會對可控制振蕩器106執(zhí)行粗調操作以取得第一控制信號Scl。圖3所示為本發(fā)明對時鐘產生裝置100所進行的粗調方法300的實施例流程圖。倘若大體上可達到相同的結果，并不需要一定按照圖3所示的流程中的步驟順序來進行，且圖3所示的步驟不一定要連續(xù)進行，即其他步驟也可插入其中。粗調方法300包括下列步驟步驟302 :禁用數字環(huán)路濾波器104以及三角積分調制器110 ；
步驟306 :設定反饋組件108的除數為最接近所述目標除數的整數(即設定為整數M)；步驟308 :利用以下方程式(I)來計算對應目標振蕩頻率Ft的特定值Codetyp
權利要求
1.一種時鐘產生裝置，其特征在于，包括 時間至數字轉換器，用來將參考時鐘以及可變時鐘之間的時間差轉換為數字值； 校正組件，用來依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生控制信號； 可控制振蕩器，用來依據所述控制信號來產生振蕩信號；以及 反饋組件，用來依據所述振蕩信號產生所述可變時鐘至所述時間至數字轉換器； 其中所述校正組件用來校正所述可控制振蕩器以使得所述振蕩信號具有目標振蕩頻率。
2.如權利要求I所述的時鐘產生裝置，其特征在于，還包括 數字環(huán)路濾波器，耦接于所述時間至數字轉換器以及所述可控制振蕩器之間；以及 三角積分調制器，耦接于所述反饋組件； 其中當所述校正組件正在校正所述可控制振蕩器時，所述數字環(huán)路濾波器以及所述三角積分調制器為禁用狀態(tài)。
3.如權利要求I所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述反饋組件是分頻器，所述分頻器用來對所述振蕩信號除以整數以產生所述可變時鐘，以及所述整數為最接近目標值的整數，而所述目標值會使得所述振蕩信號的頻率最接近目標頻率。
4.如權利要求I所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述時鐘產生裝置為全數字鎖相環(huán)，以及當所述校正組件正在校正所述可控制振蕩器時，所述全數字鎖相環(huán)設置為開環(huán)狀態(tài)。
5.如權利要求I所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述可控制振蕩器為數字控制振蕩器或壓控振蕩器。
6.如權利要求I所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述校正組件用來 依據所述目標振蕩頻率來計算特定信號，其中所述特定信號對應于第一控制信號范圍，所述第一控制信號范圍提供多個粗調控制信號；以及 依次地利用所述多個粗調控制信號來對所述可控制振蕩器執(zhí)行第一漸進式近似操作以判定出第一控制信號給所述可控制振蕩器，以使得所述可控制振蕩器產生所述振蕩信號，所述振蕩信號具有接近于所述目標振蕩頻率的振蕩頻率。
7.如權利要求6所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述第一控制信號范圍小于或等于所述可控制振蕩器的最大可控制范圍。
8.如權利要求6所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述反饋組件為分頻器，而所述校正組件進一步至少利用所述數字值、所述分頻器的除數以及所述參考時鐘的時段來運算出所述可控制振蕩器的所述振蕩頻率，其中所述時段為所述校正組件用來運算出對應所述第一控制信號的一個位所需的時間。
9.如權利要求6所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述第一控制信號對應至第二控制信號范圍，所述第二控制信號范圍提供多個微調控制信號，所述第二控制信號范圍至少部分重疊于所述第一控制信號范圍，以及所述校正組件進一步依次地利用所述多個微調控制信號來對所述可控制振蕩器執(zhí)行第二漸進式近似操作以判定出第二控制信號給所述可控制振蕩器，以使得所述可控制振蕩器來產生所述振蕩信號，所述振蕩信號的所述振蕩頻率大致上相等于所述目標振蕩頻率。
10.如權利要求9所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述反饋組件包括分頻器，而所述校正組件進一步至少利用所述數字值、所述分頻器的除數以及所述參考時鐘的時段來運算出所述可控制振蕩器的所述振蕩頻率，其中所述時段為所述校正組件用來運算出對應所述第二控制信號的一個位所需的時間。
11.如權利要求9所述的時鐘產生裝置，其特征在于，用來運算出所述第一控制信號的一個位所需的所述參考時鐘的時段小于或等于用來運算出所述第二控制信號的一個位所需的所述參考時鐘的時段。
12.如權利要求I所述的時鐘產生裝置，其特征在于，所述校正組件用來執(zhí)行以所述特定信號為中心的局部搜尋操作，以搜尋出所述可控制振蕩器的所述控制信號，而所述控制信號會控制所述可控制振蕩器來產生所述振蕩信號，其中所述振蕩信號的振蕩頻率落入包括有所述目標振蕩頻率的頻率范圍內。
13.—種頻率校正方法，其特征在于，包括 將參考時鐘以及可變時鐘之間的時間差轉換為數字值；、 依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生控制信號； 依據所述控制信號來產生振蕩信號；以及 依據所述振蕩信號來產生所述可變時鐘； 其中所述振蕩信號依據所述控制信號來校正為具有目標振蕩頻率。
14.如權利要求13所述的頻率校正方法，其特征在于，依據所述振蕩信號來產生所述可變時鐘的步驟包括 對所述振蕩信號除以整數以執(zhí)行分頻操作，以產生所述可變時鐘，其中所述整數為最接近目標值的整數，而所述目標值會使得所述振蕩信號的頻率最接近目標頻率。
15.如權利要求13所述的頻率校正方法，其特征在于，依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生所述控制信號的步驟包括 依據所述目標振蕩頻率來計算特定信號，其中所述特定信號對應于第一控制信號范圍，所述第一控制信號范圍提供多個粗調控制信號；以及 依次地利用所述多個粗調控制信號來執(zhí)行第一漸進式近似操作以判定出第一控制信號，依據所述第一控制信號可產生所述振蕩信號，所述振蕩信號具有接近于所述目標振蕩頻率的振蕩頻率。
16.如權利要求15所述的頻率校正方法，其特征在于，所述第一控制信號范圍小于或等于可控制振蕩器的最大可控制范圍。
17.如權利要求15所述的頻率校正方法，其特征在于，依據所述振蕩信號來產生所述可變時鐘的步驟包括 對所述振蕩信號除以整數以執(zhí)行分頻操作，以產生所述可變時鐘；以及 依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生所述控制信號的步驟還包括 至少利用所述數字值、所述整數以及所述參考時鐘的時段來運算出所述振蕩頻率，其中所述時段對應運算出所述第一控制信號的一個位所需的時間。
18.如權利要求15所述的頻率校正方法，其特征在于，所述第一控制信號對應至第二控制信號范圍，所述第二控制信號范圍提供多個微調控制信號，所述第二控制信號范圍至少部分重疊于所述第一控制信號范圍，以及依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生所述控制信號的步驟還包括依次地利用所述多個微調控制信號來執(zhí)行第二漸進式近似操作以判定出第二控制信號，依據所述第二控制信號可產生所述振蕩信號，所述振蕩信號的所述振蕩頻率大致上相等于所述目標振蕩頻率。
19.如權利要求18所述的頻率校正方法，其特征在于，依據所述振蕩信號來產生所述可變時鐘的步驟包括 對所述振蕩信號除以整數以執(zhí)行分頻操作，以產生所述可變時鐘；以及 依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生所述控制信號的步驟還包括 至少利用所述數字值、所述整數以及所述參考時鐘的時段來運算出所述振蕩頻率，其中所述時段對應運算出所述第二控制信號的一個位所需的時間。
20.如權利要求18所述的頻率校正方法，其特征在于，用來運算出所述第一控制信號的一個位所需的所述參考時鐘的時段小于或等于用來運算出所述第二控制信號的一個位所需的所述參考時鐘的時段。
21.如權利要求13所述的頻率校正方法，其特征在于，依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生所述控制信號的步驟包括 以所述特定信號為中心執(zhí)行局部搜尋操作，以搜尋出所述控制信號； 其中，依據所述控制信號，所述振蕩信號的振蕩頻率會被校正到落入包括有所述目標振蕩頻率的頻率范圍內。
全文摘要
本發(fā)明公開一種時鐘產生裝置和頻率校正方法。時鐘產生裝置包括時間至數字轉換器、校正組件、可控制振蕩器以及反饋組件。所述時間至數字轉換器用來將參考時鐘以及可變時鐘之間的時間差轉換為數字值；所述校正組件用來依據所述數字值以及所述參考時鐘來產生控制信號；所述可控制振蕩器用來依據所述控制信號來產生振蕩信號；所述反饋組件用來依據所述振蕩信號產生所述可變時鐘并傳送至所述時間至數字轉換器；其中所述校正組件用來校正所述可控制振蕩器以使得所述振蕩信號具有目標振蕩頻率。采用本發(fā)明的時鐘產生裝置和頻率校正方法，可以縮短多通信標準系統(tǒng)中的鎖相環(huán)產生目標頻率的校正時間。
文檔編號H04L7/033GK102739246SQ201210090629
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權日2011年4月1日
發(fā)明者奧古斯托·馬奎斯, 李文昶, 郭小川, 陳啟宏 申請人:聯發(fā)科技(新加坡)私人有限公司