專利名稱：進行多相數(shù)字采樣的裝置和方法
進行多相數(shù)字采樣的裝置和方法發(fā)明領域10001本發(fā)明涉及電子電路中的數(shù)字采樣。具體而言，本發(fā)明涉及測量相對于參考信號的輸入頻率。
技術背景0002]在很多應用中，需要對波形進行采樣，以確定其特性，包括其頻率 或者相位。對于這些問題，現(xiàn)在有多種基本的解決方案。在一種典型的解 決方案中，使用模擬分量來獲得輸入和參考信號的比較結果，包括差異的 大小和正負號。0003但是，這種典型的解決方案有一個缺點，S口模擬分量的比較結果 不夠準確，因為這些分量具有內在的時間限制性，包括不標準的響應和/或 延時。


圖1是用于進行頻率比較的電路的示意性框圖；圖2是用于進行頻率比較的電路的具體示例的示意性框圖；圖3的示意性框圖詳細示出了可以使用的內時機電路的可能實施方式；圖4的示意圖詳細示出了內信號產生器電路的可能實施方式； 圖5是頻率比較器的具體實施例的示意圖； 圖6是使用轉變檢測電路的另一實施例的示意性框圖； 圖7的示意性框圖詳細示出了轉變檢測電路和轉變分析電路之間的 可能的交互；圖8a-b是轉變檢測電路和轉變分析電路的結果之間的交互的實施例的框圖；圖9是結合低通濾波器使用的轉變檢測和分析電路的示意性框圖； 圖10是對輸入頻率進行確定的裝置的具體實施例的示意圖； 圖ll詳細示出了圖IO的示例性輸出；圖12是對輸入頻率進行確定的裝置的另一具體實施例的示意圖；圖13示出了在圖12中描述的七相系統(tǒng)的示例性輸出；圖14是同時使用上下轉變的轉變檢測/頻率比較器的又一實施例的示意圖；圖15是耦合到集成電路的頻率比較器的示意性框圖；圖16是頻率合成器中的頻率比較器的示意性框圖；圖17a-b的示意性框圖詳細示出了位于無線裝置中的電路的使用；圖18a-b示意性框圖詳細示出了位于調制解調器中的電路的使用；圖19的示意圖詳細示出了頻率合成器中的頻率比較器的另一實施例；圖20a-b的示意圖詳細示出了位于無線裝置中的電路的使用的另一實施例；圖21的示意圖詳細示出了位于無線裝置中的電路的使用的又一實施例。
具體實施方式
這里結合用于確定輸入頻率的裝置和方法來描述本發(fā)明的實施例。 本領域技術人員應當認識到，本發(fā)明的以下詳細描述僅僅是示例性的，而 不具有任何方式的局限性。這些技術人員在此公開內容的幫助下將很容易 想到本發(fā)明的其它實施例?，F(xiàn)在將詳細參照附圖中描述的本發(fā)明的實施方 案。貫穿附圖和以下詳細描述，將使用相同的標記，以表示相同或類似的 部件。
根據(jù)本發(fā)明，可以使用包括硬件、軟件或它們的任意組合在內的各 種數(shù)字系統(tǒng)實現(xiàn)部件、方法步驟和/或數(shù)據(jù)結構。此外，本領域普通技術人 員將認識到，在不脫離本文公開的發(fā)明構思的保護范圍和精神下，也可以使用諸如硬線設備、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC) 之類的具有不太通用特性的設備。
然后，每個內時機信號都耦合到電平檢測器電路20a。電平檢測器電 路20a耦合到線路14，輸入信號就出現(xiàn)在線路14上。內時機信號可以用于 對電平檢測器電路20a進行時鐘控制或者使其運作。因此，在圖l所示的 此示例性實施例中，在特定時間t(n)，在每個線路18a-f上都出現(xiàn)信號，其 中，n是內時機信號的個數(shù)，每個t(n)都是不同的時間點。因此，電平檢測 電路20a在每個時間t(n)都對線路14上出現(xiàn)的輸入信號進行采樣。
時間校準電路22的輸出端耦合到相關電路24。時間校準電路22的 一個輸出或多個輸出可以通過一條線路或通過多條線路傳送到相關電路。 相關電路24比較時間校準電路24的各部分的輸出(即，與線路14上隨時間而變的輸入信號相關的電平)。
時間校準電路22的一個輸出或多個輸出耦合到相關聯(lián)的比較器電路 28a-f。在此實施方案中，每個比較器電路28a-f可以比較時間校準的采樣輸 入信號的時間相鄰部分的輸出。因此，在這種情況下，每個比較器電路28a-f 的輸出指示線路14上的輸入信號在采樣時間之間是否轉變或保持相同。
在此實施方案中，可以用觸發(fā)器42a-h的第一電平和觸發(fā)器44a-h的 第二電平進行時間校準。在此實施方案中，使用信號①1對由觸發(fā)器42a-d 構成的第一小組進行時鐘控制，使用信號05對由觸發(fā)器42e-h構成的第一 小組進行時鐘控制。這里，當信號①1的上升邊沿的時間和信號①2、①3及cD4 的上升邊沿的時間之間的間隔用t—lk (k=2、 3禾口4)表示，并且，信號0)5 的上升邊沿的時間和信號①6、 07及08的上升邊沿的時間之間的間隔用 t—5k (k=6、 7和8)時，t—lk和t—5k滿足以下公式(2)和(3)。t一set < (t一lk - t一hld) - (t一meta + t一dly) (2 )t一set < (t—5k - t一hld) - (t一meta + t一dly) (3)
因此，電平檢測電路40a-d的內容存儲在相關聯(lián)的觸發(fā)器42a-d中， 而電平檢測電路40e-h的內容存儲在相關聯(lián)的觸發(fā)器42e-h中，這樣，在不 妨礙系統(tǒng)繼續(xù)工作的情況下保存系統(tǒng)的時間信息。
圖8a-b是轉變檢測電路和轉變分析電路的結果之間的交互的實施例 的示意圖。在這種情況下，轉變分析電路可以獲得具有根據(jù)內時機信號進 行轉變檢測的結果的向量。轉變分析電路60可以導出轉變之間的間隔值。 在圖8a中，分析電路已確定出參考幀內的間隔，并把表示未發(fā)生轉變的單 元的最后數(shù)的余數(shù)存儲起來。0055在圖8b中，可獲得新的向量，并把幀內轉變次數(shù)列出來。此外，對 第一轉變之前的先前單元進行分析，以確定幀幵始和第一轉變之間的"距 離"。此結果與先前幀結束和其中的最后轉變之間的"距離"的先前幀中的 先前確定結果結合起來。因此，可以確定出幀內轉變之間的"距離"和幀 間的轉變距離。0056多相轉變分析電路也可以與濾波器相耦合。此濾波器可以把歷史方 面添加到所獲得的轉變向量、轉變次數(shù)和/或轉變內間隔。在一個實施例中， 在幀內求轉變總和，把此總和提供給產生與參考輸入相關的轉變平均值(或加權平均值)的濾波器。因此，可以隨時間把參考信號與輸入信號之比儲 存起來。這可以與獲取脈沖之間的間隔的實施例一起使用，從而產生關系 的稍微不同的方面。此外，輸入信號與參考信號的比較產生輸入頻率的線 性函數(shù)，因此，此信息使得大小和方向兩者都適用于系統(tǒng)的任何頻率校正。0057圖9是結合低通濾波器使用的轉變檢測和分析電路的示意性框圖。 耦合到轉變檢測和分析電路的低通濾波器的使用使得，輸入信號和參考信 號之間的關系的長期特性成為主導方面。許多類型的濾波器可以與此系統(tǒng)一起使用，從而隨時間產生輸出。均值濾波器、加權均值濾波器和Bartlett抽 頭濾波器是可以用于產生顯示出系統(tǒng)長期特性的輸出的所有類型的濾波 器。當然，這些具體的低通濾波器本質上是示例性的，其它類型的低通濾 波器也處于本說明書的保護范圍內。0058]圖IO是對輸入頻率進行確定的裝置的具體實施例的詳細示意圖。在 此特定實施例中，低通濾波器是256抽頭的Bartlett濾波器，并使用了八個 大約相等間隔的內時機信號。0059j圖11詳細示出了圖10的示例性輸出。請注意，系統(tǒng)的線性相對于 輸出。0060]圖12是對輸入頻率進行確定的裝置的具體實施例的另一詳細示意 圖。在此實施例中，產生七個相位，因而舉例說明了系統(tǒng)不限于偶數(shù)個相 位。10061]圖13是圖12所示的七相系統(tǒng)的輸出數(shù)字字的示圖。這樣，應當顯而易見的是，在不損害總體功能的情況下，對于裝置而言，可以使用許多不同數(shù)量的相位(包括在完整周期中不易劃分的相位)。
圖21的示意圖詳細示出了位于無線裝置中的電路的使用的又一實施 例。在圖21中，VCO的輸出信號經由PA、開關/濾波器和天線發(fā)送出去。 VCO的振蕩頻率作為模擬頻率反饋到差分機。差分機使用頻率比較器檢測 模擬頻率中包括的相位誤差和頻率誤差。根據(jù)差分機的輸出補償VCO的振 蕩頻率。用于執(zhí)行上述頻率比較的電路作為用于差分機的頻率比較器。請 注意，對于頻率比較器，分析電路和低通濾波器都不是必需的。 [0070因此，上面描述并示出了用于確定輸入頻率的裝置和方法。本領域 普通技術人員將認識到，在不脫離本發(fā)明的保護范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出許多修改和變化。當然，可以把每個附圖和所附文本中描述的各 個特征組合起來。當然，應當清楚地理解到，本發(fā)明不是旨在由附圖具體 描述并示出的具體特征來限定，而是，本發(fā)明的構思將由所附的權利要求 書進行確定。應當理解，在不脫離以下所附權利要求書描述的本發(fā)明的精 神和保護范圍的前提下，可以對本發(fā)明做出各種改變、替代和變更。 [0071雖然已經示出并描述了本發(fā)明的實施例和申請，但是，對本領域普 通技術人員顯而易見的是，在此公開內容的幫助下，在不脫離本文的發(fā)明 點的前提下，可以做出比以上所述還要多的修改。因此，除了在所附權利 要求書的精神下之外，本發(fā)明并不受到限制。
權利要求
1、一種用于對輸入信號頻率和參考信號頻率之間的關系進行確定的方法，所述參考頻率具有第一時段，所述方法包括從所述參考信號中導出多個內參考信號，各內參考信號的特征在于各內參考信號在時間上相互偏移，并且都出現(xiàn)在所述第一時段內；將所述多個內參考信號中的每一個都提供給一個電平檢測電路；根據(jù)所述多個內參考信號中任何一個的特性，用所述電平檢測電路在所述第一時段內對所述輸入信號的多個信號電平進行采樣；將表示在所述第一時段內取得的每個采樣電平的值進行存儲；將表示來自前一時段的所述輸入信號的采樣電平的至少一個值進行存儲；將來自所述第一時段的采樣電平在它們之間求相關；將表示來自所述第一時段的采樣電平的至少一個值和表示來自所述前一時段的采樣電平的值進行相關；至少部分地根據(jù)以下兩個步驟導出所述輸入信號頻率和所述參考信號頻率之間的關系a)對來自所述第一時段的采樣信號電平求相關；b)將表示來自所述第一時段的采樣電平的至少一個值和表示來自所述前一時段的采樣電平的值進行相關。
2、 一種用于對輸入端口上的具有第一頻率的輸入信號和參考端口上的 具有第二頻率的參考信號之間的關系進行確定的電路一個內時機信號產生器，耦合到所述參考端口，用于在第一時段內的 多個特定時間點產生多個信號，所述第一時段與所述參考信號頻率有關；多個信號電平檢測器，所述多個信號電平檢測器中的每一個都耦合到 所述內時機信號產生器的輸出端和所述輸入端口，并且都具有第一輸出端， 所述多個信號電平檢測器中的每一個都根據(jù)所述內時機信號產生器的輸 出，在第一時間點對所述輸入信號進行采樣，并輸出與所采樣的輸入信號 相關聯(lián)的第一值，所述第一時間點位于所述第一時段內；一個時間校準電路，耦合到所述多個信號電平檢測器，用于存儲來自所述多個信號檢測器的多個第一值；一個存儲電路，用于存儲與來自第二時間點的采樣輸入信號相關聯(lián)的 值，所述第二時間點先于所述第一時段；一個相關器電路，耦合到所述時間校準電路和所述存儲電路，用于a) 對來自所述第一時段的所述多個第一值在它們之間進行相關；b)將與來自 所述第二時間點的采樣輸入信號相關聯(lián)的值和所述多個第一值之一進行相 關。
3、 一種用于對輸入端口上的具有第一頻率的輸入信號和參考端口上的 具有第二頻率的參考信號之間的關系進行確定的電路，所述電路包括一個信號偏移電路，耦合到所述參考端口，用于在多個端口上生成多 個偏移參考信號，所述偏移參考信號細分第一時段，所述第一時段與所述 第二頻率有關；多個信號檢測電路，每一個信號檢測電路都耦合到所述多個參考偏移 端口中的之一，每一個信號檢測電路都響應于特定的偏移參考信號而在特 定點對所述輸入信號進行采樣，并產生與所述輸入信號在所述特定時間點 的電平相關聯(lián)的第一信號；多個存儲電路，每一個存儲電路都耦合到一個信號檢測電路，每一個 存儲電路都用于存儲來自相關聯(lián)的信號檢測電路的第一信號；一個存留電路，存儲來自所述多個存儲電路之一的與第二時間相關聯(lián) 的第一信號，所述第二時間先于所述第一時段；多個第一轉變檢測電路，每一個第一轉變檢測電路都耦合到所述多個 存儲電路中的一對存儲電路，每一個第一轉變檢測電路都用于檢測這對存 儲電路中存儲的第一信號之間的變化；一個第二轉變檢測電路，耦合到所述多個存儲電路中特定的第一存儲 電路和所述存留電路，用于檢測所述第一存儲電路中存儲的第一信號和所 述存留電路中存儲的信號之間的變化；一個轉變匯總電路，耦合到所述多個第一轉變檢測電路和所述第二轉 變檢測電路，用于產生與所存儲信號的變化次數(shù)有關的信號；一個數(shù)字濾波器，耦合到所述轉變匯總電路，用于對所經歷過的時段
4、 權利要求2所述的電路，其中，所述時間校準電路包括第一觸發(fā)器 組和第二觸發(fā)器組，所述第一觸發(fā)器組包括耦合到所述多個信號電平檢測 器的多個觸發(fā)器，而所述第二觸發(fā)器組則包括耦合到所述第一觸發(fā)器組的 多個觸發(fā)器，所述第一時段至少包括所述第一時間點和第三時間點，所述第三時間 點在所述第 一 時間點之后的預定時間處，所述第一觸發(fā)器組至少包括第一小組和第二小組，所述第一小組用于 在所述第一時間點存儲來自所述多個信號電平檢測器的第一值，而所述第 二小組則用于在所述第三時間點存儲來自所述多個信號電平檢測器的第一 值，所述第二觸發(fā)器組用于在所述第一時間點存儲來自所述第一觸發(fā)器組 的第一值。
5、 權利要求4所述的電路，其中，所述第一時間點和所述第三時間點 之間的預定時間長于所述第一觸發(fā)器組所包括的觸發(fā)器的以下四項時間之和建立時間、保持時間、亞穩(wěn)狀態(tài)的持續(xù)時間和從所述信號電平檢測器 輸入所述第一值之前的延遲時間。
6、 權利要求3所述的電路，其中，所述多個存儲電路包括第一觸發(fā)器組和第二觸發(fā)器組，所述第一觸發(fā) 器組包括耦合到所述多個信號檢測電路的多個觸發(fā)器，而所述第二觸發(fā)器 組則包括耦合到所述第一觸發(fā)器組的多個觸發(fā)器，所述第一時段至少包括所述第一時間點和第三時間點，所述第三時間 點在所述第一時間點之后的預定時間處，所述第一觸發(fā)器組至少包括第一小組和第二小組，所述第一小組用于 在所述第一時間點存儲來自所述多個信號檢測電路的第一信號，而所述第 二小組則用于在所述第三時間點存儲來自所述多個信號檢測電路的第一信 號，所述第二觸發(fā)器組用于在所述第一時間存儲來自所述第一觸發(fā)器組的 第一信號。
7.權利要求7所述的電路，其中，所述第一時間點和所述第三時間點之間的預定時間長于所述第一觸發(fā)器組所包括的觸發(fā)器的以下四項時間之和建立時間、保持時間、亞穩(wěn)狀態(tài)的持續(xù)時間和從所述信號電平檢測器 輸入所述第一值之前的延遲時間。
全文摘要
本文描述了用于對輸入信號頻率(14)和參考信號頻率之間的關系進行確定的方法和裝置。系統(tǒng)從參考信號中導出多個內參考信號。將這些內參考信號提供給一個電平檢測電路(20a)，后者在一段時間內對輸入信號多次進行采樣。存儲與這些采樣值相關聯(lián)的值，同樣存儲來自前一時段的一個采樣值。對所存儲的采樣求相關，從而導出輸入信號頻率和參考信號頻率之間的關系。
文檔編號H03D13/00GK101268376SQ20068003456
公開日2008年9月17日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權日2005年9月23日
發(fā)明者W·桑德 申請人:松下電器產業(yè)株式會社