專利名稱：振蕩器電路及門控振蕩器的校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于校準(zhǔn)技術(shù)，且特別有關(guān)于振蕩器電路及門控振蕩器的校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
因?yàn)殚T控振蕩器(gated osci 1 lator)可對輸入信號執(zhí)行實(shí)時(shí)相位重對準(zhǔn) (instantaneous phase realignment)，最近其需求有較大增長。門控振蕩器的應(yīng)用包括 突發(fā)模式時(shí)鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)(Burst Mode Clock and Data Recovery,以下簡稱為BMCDR)、 低噪聲時(shí)鐘產(chǎn)生(low-noise clock generation)等。BMCDR電路是從格式化數(shù)據(jù)突發(fā)中 同步或恢復(fù)時(shí)間信息的電路或者電路元件，其中，格式化數(shù)據(jù)應(yīng)用或者輸入至?xí)r鐘與數(shù)據(jù) 恢復(fù)(Clock and Data Recovery, CDR)電路。然而，門控振蕩器的一個(gè)不利點(diǎn)是門控振 蕩器與輸入信號之間的固有頻率偏移量(inherent frequency offset)導(dǎo)致誤碼率(Bit Error Rate,以下簡稱為BER)惡化或不希望的邊頻(spur)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，可使用帶復(fù)制 門控振蕩器的鎖相環(huán)(Phase Locked Loop, PLL)以追蹤片上(on-chip)進(jìn)程、電壓及溫度 (Process, Voltage and Temperature, PVT)的變化。然而，此方式需要額外的用于復(fù)制的 電路面積，且難免會發(fā)生門控振蕩器與復(fù)制之間的失配(mismatch)。 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一方法，包括本地參考頻率以校準(zhǔn)門控振蕩器與輸入信號之間 的頻率偏移量。然而，本地參考時(shí)鐘與輸入數(shù)據(jù)率之間的失配依然存在，這意味著需要高精 度本地時(shí)鐘源，而高精度本地時(shí)鐘源會造成電路成本大幅增加。因此，業(yè)界強(qiáng)烈需要有效的 背景校準(zhǔn)技術(shù)(background calibration technique)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明特提供振蕩器電路及門控振蕩器的校準(zhǔn)方法。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種振蕩器電路，包括門控振蕩器以及校準(zhǔn)電
路。門控振蕩器用于根據(jù)控制信號產(chǎn)生振蕩器信號，其中門控振蕩器還接收門控信號以使
振蕩器信號的邊沿與門控信號的邊沿對準(zhǔn)。校準(zhǔn)電路耦接至門控振蕩器，用于接收第一時(shí)
鐘信號與第二時(shí)鐘信號，根據(jù)第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號檢測門控振蕩器的對準(zhǔn)操作，
并根據(jù)已檢測的對準(zhǔn)操作產(chǎn)生控制信號。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種振蕩器電路，包括門控振蕩器以及校準(zhǔn) 電路。門控振蕩器用于根據(jù)控制信號產(chǎn)生振蕩器信號。校準(zhǔn)電路，耦接至門控振蕩器，用于 接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，根據(jù)第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號檢測振蕩器信號的 頻率或者周期的變化，并根據(jù)已檢測的變化產(chǎn)生控制信號，其中第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘 信號至少其中之一從振蕩器信號取得，且第二時(shí)鐘信號是第一時(shí)鐘信號的延遲形式。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，包括根據(jù)由門 控振蕩器產(chǎn)生的振蕩器信號的多個(gè)相位檢測門控振蕩器的對準(zhǔn)操作；以及根據(jù)已檢測的對 準(zhǔn)操作產(chǎn)生控制信號以調(diào)整門控振蕩器。 在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，包括根據(jù)控制信號產(chǎn)生振蕩器信號；接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)第一時(shí)鐘信號與第二時(shí) 鐘信號檢測振蕩器信號的頻率或者周期的變化；以及根據(jù)已檢測的變化產(chǎn)生控制信號；其 中第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號至少其中之一從振蕩器信號取得，且第二時(shí)鐘信號是第一 時(shí)鐘信號的延遲形式。 在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種振蕩器電路，包括門控振蕩器以及校準(zhǔn) 電路。門控振蕩器用于根據(jù)控制信號執(zhí)行操作。校準(zhǔn)電路，耦接至門控振蕩器，用于從門控 振蕩器接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號產(chǎn)生控制 信號。 在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種振蕩器電路，包括門控振蕩器以及校準(zhǔn) 電路。門控振蕩器用于根據(jù)控制信號執(zhí)行操作。校準(zhǔn)電路，耦接至門控振蕩器，用于從門控 振蕩器接收第一時(shí)鐘信號且另接收與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號 產(chǎn)生控制信號，其中第一時(shí)鐘信號接收自門控振蕩器，且第二時(shí)鐘信號是第一時(shí)鐘信號的 延遲形式。 在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，包括根據(jù)控制 信號控制門控振蕩器的操作；以及從門控振蕩器接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根 據(jù)第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號產(chǎn)生控制信號。 在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，包括根據(jù)控制 信號控制門控振蕩器的操作；以及接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)第一時(shí)鐘信 號與第二時(shí)鐘信號產(chǎn)生控制信號，其中第一時(shí)鐘信號接收自該門控振蕩器，且第二時(shí)鐘信 號是第一時(shí)鐘信號的延遲形式。 通過本發(fā)明所提供的振蕩器電路及門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，改善振蕩器的BER與 抖動(jitter)性能。與現(xiàn)有技術(shù)的校準(zhǔn)方法相比較，在本發(fā)明的校準(zhǔn)機(jī)制中不必需要復(fù)制 振蕩器與本地參考時(shí)鐘，可得到減小電路面積與產(chǎn)品成本的效果且具有更高精度。


圖1A顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的門控振蕩器的示意圖。 圖1B顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有目標(biāo)頻率的目標(biāo)時(shí)鐘信號、振蕩器
時(shí)鐘信號與門控信號的時(shí)序圖。 圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的可降低對準(zhǔn)操作導(dǎo)致的效應(yīng)的振蕩器電 路示意圖。 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的振蕩器電路的方塊圖。 圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的振蕩器電路的方塊圖。 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有預(yù)先校準(zhǔn)技術(shù)的BMCRD電路的示意圖。 圖6A與圖6B是監(jiān)視器根據(jù)第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號檢測對準(zhǔn)操作的一個(gè)實(shí)
例的示意圖。 圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的范例相位重對準(zhǔn)檢測器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施
6方式，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。應(yīng)注意，以下所述實(shí)施方式僅用以例示本發(fā)明的目的， 其并非本發(fā)明的限制。本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。 圖1A顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的門控振蕩器101的示意圖。圖1B顯示 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有目標(biāo)頻率的目標(biāo)時(shí)鐘信號、振蕩器時(shí)鐘信號與門控信號 (gating signal)的時(shí)序圖。如圖IB所示，振蕩器具有與目標(biāo)頻率并不相同的共振頻率或 者自由振蕩頻率(free-run frequency)。為使振蕩器時(shí)鐘的平均頻率接近目標(biāo)頻率，使用 波形相應(yīng)于目標(biāo)時(shí)鐘信號的門控信號。在tl時(shí)刻，門控信號的脈沖輸入至振蕩器，門控信 號迫使振蕩器時(shí)鐘信號與門控信號對準(zhǔn)(例如，將振蕩器時(shí)鐘信號的邊沿與門控信號的邊 沿對準(zhǔn))。然而，由于振蕩器自由振蕩頻率與目標(biāo)頻率之間的固有頻率偏移，振蕩器時(shí)鐘信 號可能會逐漸偏離，導(dǎo)致振蕩器時(shí)鐘信號的時(shí)鐘邊沿偏離目標(biāo)時(shí)鐘信號的時(shí)鐘邊沿。為校 正該頻率偏移，在t2時(shí)刻，門控信號的另一脈沖輸入至振蕩器以使振蕩器時(shí)鐘信號與門控 信號重對準(zhǔn)，以保持振蕩器時(shí)鐘信號的平均頻率等于目標(biāo)頻率。這種振蕩器被稱為門控振 蕩器。每當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可產(chǎn)生門控信號。然而，對準(zhǔn)操作導(dǎo)致輸出抖動與BER惡化。為 提高性能，圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的可降低對準(zhǔn)操作導(dǎo)致的影響的振蕩器電 路的示意圖。 振蕩器電路200包括門控振蕩器201與校準(zhǔn)電路202。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式， 門控振蕩器201可為門控電壓控制振蕩器(Gated Voltage ControlledOscillator，以下 簡稱為GVCO)、門控電流控制振蕩器(Gated Current ControlledOscillator,以下簡稱為 GIC0)、門控?cái)?shù)字控制振蕩器(Gated Digital ControlledOscillator,以下簡稱為GDC0) 等。門控振蕩器201以共振頻率產(chǎn)生振蕩器信號，其中共振頻率可根據(jù)控制信號Sctrl進(jìn) 行調(diào)整。門控振蕩器201還接收門控信號SG以將振蕩器信號的邊沿與門控信號的邊沿對 準(zhǔn)。校準(zhǔn)電路202檢測門控振蕩器201或振蕩器時(shí)鐘信號的特性(behavior)，并決定門控 振蕩器201的共振頻率是否需要調(diào)整。例如，如果發(fā)生對準(zhǔn)操作或發(fā)生振蕩器時(shí)鐘信號的 周期/頻率的瞬時(shí)變化，校準(zhǔn)電路202產(chǎn)生控制信號Sctrl以降低共振頻率與目標(biāo)頻率之 間的頻率偏移量(通常地，目標(biāo)頻率相應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)率或輸入數(shù)據(jù)頻率的倍數(shù))。當(dāng)頻率偏 移量變小，對準(zhǔn)操作引起的振蕩器時(shí)鐘信號的干擾(disturbance)變小，因此，輸出抖動性 能可得到改善。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，校準(zhǔn)電路202根據(jù)振蕩器信號的一個(gè)或多個(gè)相位檢 測對準(zhǔn)操作或振蕩器時(shí)鐘信號周期/頻率的瞬時(shí)變化。請參考圖3，圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方式的振蕩器電路300的方塊圖。校準(zhǔn)電路302包括監(jiān)視器303(監(jiān)視器303可 實(shí)施為時(shí)間至數(shù)字轉(zhuǎn)換器或相位檢測器)及反饋控制器304。監(jiān)視器303接收第一時(shí)鐘信 號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，第一時(shí)鐘信號CK1從門控振蕩器 301取得，第二時(shí)鐘信號CK2是第一時(shí)鐘信號CK1的延遲形式。例如，第一時(shí)鐘信號CK1可 為從門控振蕩器301的輸出節(jié)點(diǎn)的輸出信號，或者通過修改或處理從門控振蕩器301的輸 出節(jié)點(diǎn)的輸出信號而產(chǎn)生的信號。第二時(shí)鐘信號CK2可為延遲單元305的輸出信號，其中， 延遲單元305接收第一時(shí)鐘信號CK1。延遲單元305可實(shí)施為延遲元件(delay cell)、延 遲線(delay line)或任何其他可產(chǎn)生延遲的電路。監(jiān)視器303檢測第一時(shí)鐘信號CK1與 第二時(shí)鐘信號CK2的相位或者第一時(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2之間的相位差，并根 據(jù)檢測結(jié)果產(chǎn)生指示信號SInd。檢測結(jié)果指示門控振蕩器與輸入數(shù)據(jù)之間的正頻率偏移
7量或負(fù)頻率偏移量(即門控振蕩器的共振頻率高于還是低于目標(biāo)頻率)，且指示信號SInd 對應(yīng)地調(diào)整共振頻率。作為選擇地，監(jiān)視器303可根據(jù)第二時(shí)鐘信號CK2采樣第一時(shí)鐘信 號CK1或根據(jù)第一時(shí)鐘信號CK1采樣第二時(shí)鐘信號CK2，以檢測門控振蕩器與輸入數(shù)據(jù)之間 的正頻率偏移量或負(fù)頻率偏移量，并據(jù)此產(chǎn)生指示信號SInd。詳細(xì)說明在后續(xù)段落予以描 述。反饋控制器304接收指示信號SInd并根據(jù)指示信號SInd產(chǎn)生控制信號Sctrl。門控 振蕩器301還調(diào)整其共振頻率，例如根據(jù)反饋控制信號Sctrl，通過調(diào)整每一振蕩節(jié)點(diǎn)上的 變電容器(varactor)以校準(zhǔn)頻率偏移量。應(yīng)可注意，盡管圖3所示的門控振蕩器301是與 非型(NAND-type)GVCO，然而本發(fā)明并不僅限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可了解，門控振蕩器 301可為與本發(fā)明的實(shí)施方式描述的門控振蕩器執(zhí)行大體相同的功能或達(dá)到大體相同的效 果的任何類型的門控振蕩器。當(dāng)門控振蕩器301是電壓控制時(shí)，控制信號是電壓形式；當(dāng)門 控振蕩器301是電流控制時(shí)，控制信號是電流形式；當(dāng)門控振蕩器301是數(shù)字控制時(shí)，控制 信號是數(shù)字形式。此外，盡管在本實(shí)施方式中反饋控制器304將指示信號SInd轉(zhuǎn)換為控制 信號Sctrl，在其他實(shí)施方式中，如果指示信號SInd可直接用作控制信號Sctrl，反饋控制 器304可省略，或者反饋控制器304可集成于門控振蕩器301中。 請參考圖6A與圖6B，圖6A與圖6B是監(jiān)視器303根據(jù)第一時(shí)鐘信號CK1與第二 時(shí)鐘信號CK2檢測對準(zhǔn)操作的一個(gè)實(shí)例的示意圖。如圖6A與圖6B所示，根據(jù)第二時(shí)鐘信 號CK2采樣第一時(shí)鐘信號CK1。因?yàn)榈谝粫r(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2之間存在預(yù)設(shè) 延遲(時(shí)間差)，引起邊沿移動其位置的對準(zhǔn)操作首先在第一時(shí)鐘信號CK1上被觀察到，然 后在預(yù)設(shè)時(shí)間延遲之后在第二時(shí)鐘信號CK2上被觀察到，其中，在本實(shí)施方式中，預(yù)設(shè)延遲 是180° 。因此，在某一段時(shí)期內(nèi)，第一時(shí)鐘信號CK1已重對準(zhǔn)而第二時(shí)鐘信號CK2尚未重 對準(zhǔn)。當(dāng)監(jiān)視器303檢測第一時(shí)鐘信號CK1的當(dāng)前采樣值(currently sampled value)與 期望值(e鄧ected value)不同時(shí)，監(jiān)視器303根據(jù)采樣值的轉(zhuǎn)換(transition)產(chǎn)生指示 信號以調(diào)整共振頻率，其中，期望值可例如先前采樣值(previous sampledvalue)。例如，在 圖6A中，對準(zhǔn)操作發(fā)生于Tl時(shí)刻，且第一時(shí)鐘信號CK1的邊沿被延后(lagged)。監(jiān)視器 303采樣值'O'，意味著門控振蕩器的共振頻率快于目標(biāo)頻率，監(jiān)視器303產(chǎn)生指示信號以 減小共振頻率。在另一方面，如圖6B所示，如果發(fā)生于T2時(shí)刻的對準(zhǔn)操作使得第一時(shí)鐘信 號CK1的邊沿超前時(shí)，則將采樣值'1'，監(jiān)視器303產(chǎn)生指示信號以增大共振頻率?？芍付?較小采樣偏移量以避免亞穩(wěn)定性(metastability)。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，根據(jù)第一時(shí)鐘信號CK1相對于第二時(shí)鐘信號CK2 之間的相位差的變化也可檢測門控振蕩器301的對準(zhǔn)操作。因?yàn)榈谝粫r(shí)鐘信號CK1與第二 時(shí)鐘信號CK2之間具有預(yù)設(shè)相位差，所以當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2之間的 當(dāng)前相位差已偏離預(yù)設(shè)相位差時(shí)，可檢測出門控振蕩器301的對準(zhǔn)操作。例如，假設(shè)第一時(shí) 鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2之間的預(yù)設(shè)相位差是180。。當(dāng)監(jiān)視器503檢測到第一時(shí) 鐘信號CK1相對于第二時(shí)鐘信號CK2的附加相位超前時(shí)，例如，當(dāng)前相位差變?yōu)?20° ，監(jiān)視 器503產(chǎn)生指示信號SInd以增加共振頻率。在另一方面，當(dāng)監(jiān)視器503檢測到第一時(shí)鐘信 號CK1相對于第二時(shí)鐘信號CK2的附加相位延后時(shí)，例如，當(dāng)前相位差變?yōu)?40° ，監(jiān)視器 503產(chǎn)生指示信號SInd以減小共振頻率。 圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的振蕩器電路400的方塊圖。根據(jù)本發(fā)明 的本實(shí)施方式，校準(zhǔn)電路402包括監(jiān)視器403與反饋控制器404。監(jiān)視器403接收第一時(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2。與圖3所示的實(shí)施方式相比，在本實(shí)施方式中，第一時(shí)鐘信 號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2是由門控振蕩器401的兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)取得，且第二時(shí)鐘信號 CK2是第一時(shí)鐘信號CK1的延遲形式。通過門控振蕩器401的固有延遲而產(chǎn)生第一時(shí)鐘信 號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2之間的延遲。例如，第一時(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2可 為從門控振蕩器301的輸出節(jié)點(diǎn)的輸出信號，或者通過修改或處理從門控振蕩器301的輸 出節(jié)點(diǎn)的輸出信號而產(chǎn)生的信號，其中第一時(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2之間存在預(yù) 設(shè)時(shí)間差。監(jiān)視器403檢測第一時(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2的相位或者二者之間相 位差，并根據(jù)檢測結(jié)果產(chǎn)生指示信號SIND。反饋控制器404接收指示信號SIND并根據(jù)指示 信號SIND產(chǎn)生控制信號Sctrl。門控振蕩器401還調(diào)整其共振頻率，例如通過根據(jù)反饋控 制信號Sctrl調(diào)整每一振蕩節(jié)點(diǎn)上的變電容器以較準(zhǔn)頻率偏移量。應(yīng)可注意，盡管圖4所 示的門控振蕩器401是GVCO，本發(fā)明并不僅限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可了解，門控振蕩器 401可為與本發(fā)明的實(shí)施方式描述的門控振蕩器執(zhí)行大體相同的功能或達(dá)到大體相同的效 果的任何類型的門控振蕩器。類似地，如果指示信號SInd可直接用作控制信號Sctrl，反饋 控制器404可省略，或者反饋控制器404可集成于門控振蕩器401中。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有提出的校準(zhǔn)技術(shù)的BMCRD電路的示意 圖。BMCDR 500包括門控振蕩器501與邊沿檢測器506，實(shí)時(shí)地將門控振蕩器501的邊沿與 輸入數(shù)據(jù)的邊沿對準(zhǔn)。每當(dāng)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時(shí)，邊沿檢測器506產(chǎn)生T/2的脈沖，其中，T相應(yīng) 于一個(gè)比特周期。D觸發(fā)器(D Flip-Flop，以下簡稱為DFF)508從門控振蕩器501接收恢 復(fù)時(shí)鐘(recovered clock)并根據(jù)恢復(fù)時(shí)鐘從輸入數(shù)據(jù)中恢復(fù)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方 式，校準(zhǔn)電路502可包括監(jiān)視器503、計(jì)數(shù)器504與轉(zhuǎn)換器505。監(jiān)視器503從門控振蕩器 501的兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)接收第一時(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2，其中第二時(shí)鐘信號CK2 是第一時(shí)鐘信號CK1的延遲形式。例如，第一時(shí)鐘信號CK1與第二時(shí)鐘信號CK2之間的預(yù) 設(shè)延遲可是180° 。應(yīng)可注意，第二時(shí)鐘信號CK2也可從如圖3所示的延遲單元得到，且本 發(fā)明并不僅限于此。應(yīng)可注意，盡管如圖5所示的門控振蕩器501是GVC0，然而本發(fā)明并不 僅限于此。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，監(jiān)視器503根據(jù)第二時(shí)鐘信號CK2采樣第一時(shí)鐘信 號CK1和/或根據(jù)第一時(shí)鐘信號CK1采樣第二時(shí)鐘信號CK2以檢測對準(zhǔn)操作。例如，每當(dāng) 有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時(shí)，在一個(gè)門延遲(gate delay)后，在輸出第一時(shí)鐘信號CK1的節(jié)點(diǎn)發(fā)生相位 對準(zhǔn)/重對準(zhǔn)。然后，延遲T/2之后，在輸出第二時(shí)鐘信號CK2的節(jié)點(diǎn)發(fā)生相位對準(zhǔn)/重對 準(zhǔn)。監(jiān)視器503根據(jù)已檢測的對準(zhǔn)操作產(chǎn)生指示信號SInd。計(jì)數(shù)器504與轉(zhuǎn)換器505共 同提供與上述反饋控制器大體相同的功能。例如，指示信號SInd可包括相應(yīng)于已檢測的 對準(zhǔn)操作的可變數(shù)字值。當(dāng)檢測到正向或負(fù)向?qū)?zhǔn)操作時(shí)，數(shù)字值可為'l'或'0'。計(jì)數(shù) 器504保持計(jì)數(shù)值，且轉(zhuǎn)換器505將所述計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為控制信號SCtrl，以調(diào)整門控振蕩器 501的共振頻率。在一個(gè)實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)換器505實(shí)施為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digital-to-analog converter，DAC)，用于將數(shù)字計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓或控制電流。以這種方式，降低門 控振蕩器501與輸入數(shù)據(jù)率之間的頻率偏移量，因此，降低BMCDR 500的BER或輸出抖動。 BMCDR 500可設(shè)計(jì)為不使用本地參考時(shí)鐘或復(fù)制振蕩器，且可被背景校準(zhǔn)。此外，當(dāng)如圖5 所示的輸入數(shù)據(jù)被替換為周期性交換信號(periodical switching signal)時(shí)(也即，當(dāng) 邊沿檢測器506根據(jù)周期性交換信號產(chǎn)生門控信號SG時(shí))，BMCDR 500可用作時(shí)鐘產(chǎn)生器。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，監(jiān)視器可為相位檢測器，例如相位重對準(zhǔn)檢測器、繼電型 相位檢測器(bang-bang phase detector)或者與本發(fā)明的實(shí)施方式描述的監(jiān)視器執(zhí)行大 體相同的功能或達(dá)到大體相同的效果的任何類型的監(jiān)視器。應(yīng)可注意，當(dāng)監(jiān)視器能夠檢測 相位差/頻率偏移量的數(shù)量而非決定相位差/頻率偏移量的極性(例如正或者負(fù))時(shí)，可 省略計(jì)數(shù)器。圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的范例相位重對準(zhǔn)檢測器的示意圖。相 位重對準(zhǔn)檢測器700可包括兩組DFF， DFF 701與DFF 702。 DFF 701由時(shí)鐘信號CK2—A時(shí) 控且采樣時(shí)鐘信號CK1_A，其中時(shí)鐘信號CK1_A與時(shí)鐘信號CK2_A分別是第一時(shí)鐘信號CK1 與第二時(shí)鐘信號CK2的反轉(zhuǎn)形式。引入DFF 701以檢測振蕩器信號的速率(共振頻率)是 否慢于輸入數(shù)據(jù)率(以信號SLOW表示)。在另一方面，DFF 702由時(shí)鐘信號CK1_B時(shí)控且 采樣時(shí)鐘信號CK2_B，其中時(shí)鐘信號CK1_B與時(shí)鐘信號CK2_B分別是時(shí)鐘信號CK1_A與時(shí)鐘 信號CK2—A的反轉(zhuǎn)形式。引入DFF 702以檢測振蕩器信號的速率(共振頻率)是否快于輸 入數(shù)據(jù)率(以信號FAST表示)。應(yīng)可注意，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可指定較小采樣偏 移量以采樣相位重對準(zhǔn)檢測器700中的DFF以避免亞不穩(wěn)定問題，且本發(fā)明并不僅限于此。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出用于門控振蕩器的背景校準(zhǔn)技術(shù)。此方式降低或消 除門控振蕩器與輸入數(shù)據(jù)/參考時(shí)鐘之間的頻率偏移量以降低BER或輸出抖動。本發(fā)明 的實(shí)施方式展示了對于231-1偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(Pseudo RandomBinary Sequence,PRBS) 的無誤操作(error-free operation)，并可容忍多于253個(gè)連續(xù)相同數(shù)字(Consecutive Identical Digits, CID)。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化和修 飾，均應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種振蕩器電路，包括門控振蕩器，用于根據(jù)控制信號產(chǎn)生振蕩器信號，其中該門控振蕩器還接收門控信號以使該振蕩器信號的邊沿與該門控信號的邊沿對準(zhǔn)；以及校準(zhǔn)電路，耦接至該門控振蕩器，用于接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，根據(jù)該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號檢測該門控振蕩器的對準(zhǔn)操作，并根據(jù)該已檢測的對準(zhǔn)操作產(chǎn)生該控制信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器電路，其特征在于，該校準(zhǔn)電路還包括 監(jiān)視器，用于接收該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號，根據(jù)該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號檢測該對準(zhǔn)操作，并根據(jù)該已檢測的對準(zhǔn)操作產(chǎn)生指示信號；以及 反饋控制器，用于接收該指示信號并根據(jù)該指示信號產(chǎn)生該控制信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器電路，其特征在于，該校準(zhǔn)電路通過根據(jù)該第二時(shí)鐘 信號采樣該第一時(shí)鐘信號以檢測該對準(zhǔn)操作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的振蕩器電路，其特征在于，該校準(zhǔn)電路還根據(jù)該第一時(shí)鐘信 號采樣該第二時(shí)鐘信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的振蕩器電路，其特征在于，當(dāng)采樣值不同于期望值時(shí)，該校準(zhǔn) 電路產(chǎn)生該控制信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器電路，其特征在于，該第二時(shí)鐘信號是該第一時(shí)鐘信 號的延遲形式。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的振蕩器電路，其特征在于，該第二時(shí)鐘信號通過至少一延遲 單元以延遲該第一時(shí)鐘信號而產(chǎn)生。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的振蕩器電路，其特征在于，該第二時(shí)鐘信號通過該門控振蕩 器的固有延遲來延遲該第一時(shí)鐘信號而產(chǎn)生。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的振蕩器電路，其特征在于，該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信 號具有預(yù)設(shè)相位差，且當(dāng)檢測到該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號之間的當(dāng)前相位差偏離 該預(yù)設(shè)相位差時(shí)，該校準(zhǔn)電路產(chǎn)生該控制信號以調(diào)整該門控振蕩器的共振頻率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器電路，其特征在于，該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信 號至少其中之一從該門控振蕩器取得。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器電路，其特征在于，該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信 號從該門控振蕩器的兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)取得。
12. —種振蕩器電路，包括門控振蕩器，用于根據(jù)控制信號產(chǎn)生振蕩器信號；以及校準(zhǔn)電路，耦接至該門控振蕩器，用于接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，根據(jù)該第一 時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號檢測該振蕩器信號的頻率或者周期的變化，并根據(jù)該已檢測的 變化產(chǎn)生該控制信號，其中該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號至少其中之一從該振蕩器信 號取得，且該第二時(shí)鐘信號是該第一時(shí)鐘信號的延遲形式。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的振蕩器電路，其特征在于，該校準(zhǔn)電路通過根據(jù)該第二時(shí)鐘信號采樣該第一時(shí)鐘信號或者根據(jù)該第一時(shí)鐘信號采樣該第二時(shí)鐘信號而檢測該變化。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的振蕩器電路，其特征在于，該第二時(shí)鐘信號通過至少一延 遲單元以根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間差延遲該第一時(shí)鐘信號而產(chǎn)生。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的振蕩器電路，其特征在于，該第二時(shí)鐘信號通過該門控振 蕩器的固有延遲以延遲該第一時(shí)鐘信號而產(chǎn)生。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的振蕩器電路，其特征在于，當(dāng)該校準(zhǔn)電路檢測到該第一時(shí) 鐘信號相對于該第二時(shí)鐘信號發(fā)生附加相位超前時(shí)，該校準(zhǔn)電路產(chǎn)生該控制信號以增加該 共振頻率，且其中當(dāng)該校準(zhǔn)電路檢測到該第一時(shí)鐘信號相對于該第二時(shí)鐘信號發(fā)生附加相 位延后時(shí)，該校準(zhǔn)電路產(chǎn)生該控制信號以減小該共振頻率。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的振蕩器電路，其特征在于，該校準(zhǔn)電路包括 監(jiān)視器，用于根據(jù)該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號檢測該振蕩器信號的該變化，并根據(jù)該已檢測的變化產(chǎn)生指示信號；計(jì)數(shù)器，用于接收該指示信號并由此保持計(jì)數(shù)值；以及 轉(zhuǎn)換器，用于將該計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為該控制信號。
18. —種門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，包括根據(jù)由該門控振蕩器產(chǎn)生的振蕩器信號的多個(gè)相位檢測該門控振蕩器的對準(zhǔn)操作；以及根據(jù)該已檢測的對準(zhǔn)操作產(chǎn)生控制信號以調(diào)整該門控振蕩器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，其特征在于，該門控振蕩器的校 準(zhǔn)方法還包括接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，其中該第二時(shí)鐘信號是該第一時(shí)鐘信號的延遲形式；根據(jù)該第二時(shí)鐘信號采樣該第一時(shí)鐘信號； 檢測該第一時(shí)鐘信號的采樣值是否與期望值不同；以及 根據(jù)檢測結(jié)果產(chǎn)生該控制信號。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，其特征在于，該門控振蕩器的校 準(zhǔn)方法還包括接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，其中該第二時(shí)鐘信號是該第一時(shí)鐘信號的延遲形式；根據(jù)該第一時(shí)鐘信號采樣該第二時(shí)鐘信號； 檢測該第二時(shí)鐘信號的采樣值是否與期望值不同；以及 根據(jù)檢測結(jié)果產(chǎn)生該控制信號。
21. —種門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，包括 根據(jù)控制信號產(chǎn)生振蕩器信號；接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號檢測該 振蕩器信號的頻率或者周期的變化；以及 根據(jù)該已檢測的變化產(chǎn)生該控制信號；其中該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號至少其中之一從該振蕩器信號取得，且該第二 時(shí)鐘信號是該第一時(shí)鐘信號的延遲形式。
22. —種振蕩器電路，包括 門控振蕩器，用于根據(jù)控制信號操作；以及校準(zhǔn)電路，耦接至該門控振蕩器，用于從該門控振蕩器接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號產(chǎn)生該控制信號。
23. —種振蕩器電路，包括 門控振蕩器，用于根據(jù)控制信號操作；以及校準(zhǔn)電路，耦接至該門控振蕩器，用于接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)該 第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號產(chǎn)生該控制信號，其中該第一時(shí)鐘信號接收自該門控振蕩 器，且該第二時(shí)鐘信號是該第一時(shí)鐘信號的延遲形式。
24. —種門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，包括 根據(jù)控制信號控制該門控振蕩器的操作；以及從該門控振蕩器接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)該第一時(shí)鐘信號與該第二 時(shí)鐘信號產(chǎn)生該控制信號。
25. —種門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，包括 根據(jù)控制信號控制該門控振蕩器的操作；以及接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，并根據(jù)該第一時(shí)鐘信號與該第二時(shí)鐘信號產(chǎn)生該 控制信號，其中該第一時(shí)鐘信號接收自該門控振蕩器，且該第二時(shí)鐘信號是該第一時(shí)鐘信 號的延遲形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及振蕩器電路及門控振蕩器的校準(zhǔn)方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，一種振蕩器電路包括門控振蕩器以及校準(zhǔn)電路。門控振蕩器用于根據(jù)控制信號產(chǎn)生振蕩器信號，其中門控振蕩器還接收門控信號以使振蕩器信號的邊沿與門控信號的邊沿對準(zhǔn)。校準(zhǔn)電路耦接至門控振蕩器，用于接收第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號，根據(jù)第一時(shí)鐘信號與第二時(shí)鐘信號檢測門控振蕩器的對準(zhǔn)操作，并根據(jù)已檢測的對準(zhǔn)操作產(chǎn)生控制信號。通過本發(fā)明所提供的振蕩器電路及門控振蕩器的校準(zhǔn)方法，改善振蕩器的誤碼率與抖動性能。與現(xiàn)有技術(shù)的校準(zhǔn)方法相比較，在本發(fā)明的校準(zhǔn)機(jī)制中不必需要復(fù)制振蕩器與本地參考時(shí)鐘，可得到減小電路面積與產(chǎn)品成本的效果且具有更高精度。
文檔編號H03K3/03GK101795125SQ20101000111
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者杜宇軒, 梁哲夫, 胡思全 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司