專利名稱：校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益的方法以及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(time-to-digital converter, TDC),其可以是全數(shù)字鎖相回路(all-digital phase-locked loop, ADPLL)的一部分，尤指一種校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益的方法以及相關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
在多重射頻(mult1-radio)系統(tǒng)單芯片(system on chip, SoC)中，全數(shù)字鎖相回路(all-digital phase-locked loop, ADPLL)是一種非常受歡迎的技術(shù),特別是相較于傳統(tǒng)的模擬鎖相回路電路，全數(shù)字鎖相回路的電路占用較小的芯片面積和功率消耗。舉例來說，全數(shù)字鎖相回路包含有一數(shù)字控制振蕩器(digitally-controlledoscillator, DC0)、一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(time-to-digital converter, TDC)以及一數(shù)字回路濾波器(digitalloop filter)。該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器是用來測量時(shí)戳(timestamp)的一個(gè)重要電路模塊，且該量測結(jié)果為一有限長度的數(shù)字字符(word)。該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器在該全數(shù)字鎖相回路中被當(dāng)作如同模擬鎖相回路中的一相位/頻率偵測器以及一電荷泵(charge pump)來使用。數(shù)字電路的好處就是可以輕易地 對(duì)該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行程式化和校準(zhǔn)，因此該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器相當(dāng)適合被應(yīng)用在該全數(shù)字鎖相回路中。近來隨著深次微米互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體(deep-submicron CMOS)技術(shù)的發(fā)展,可以使用一個(gè)簡單的反向器鏈(inverter chain)來實(shí)現(xiàn)該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中每一反向器提供一穩(wěn)定的延遲時(shí)間。當(dāng)該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器成為該全數(shù)字鎖相回路的一主要元件時(shí)，該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益和線性度都會(huì)顯著地影響該全數(shù)字鎖相回路的品質(zhì)。因此有需要提出一個(gè)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)來精確地校準(zhǔn)該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益和非線性度，且該設(shè)計(jì)不會(huì)增加過多額外的偵測和補(bǔ)償電路。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提出校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益的方法以及裝置。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提出一種校準(zhǔn)一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的示范性方法，包含有:擷取一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣；計(jì)算因應(yīng)該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣的一梯度(gradient);以及基于該計(jì)算的梯度來調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正規(guī)化增益(normalizing gain)。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提出一種校準(zhǔn)一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的示范性方法，包含有:擷取一相位誤差，其來自于一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣、一參考相位以及一可變相位；計(jì)算因應(yīng)該相位誤差的一梯度；以及基于該計(jì)算的梯度來調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正規(guī)化增益。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，提出一種校準(zhǔn)一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的示范性裝置。該示范性裝置包含有一擷取電路以及一增益調(diào)整電路。該擷取電路用來擷取一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣。該增益調(diào)整電路用來計(jì)算因應(yīng)該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣的一梯度，并且基于該梯度來調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正規(guī)化增益。
根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，提出一種校準(zhǔn)一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的示范性裝置。該示范性裝置包含有一擷取電路以及一增益調(diào)整電路。該擷取電路用來擷取一相位誤差，其來自于一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣、一參考相位以及一可變相位。該增益調(diào)整電路用來計(jì)算因應(yīng)該相位誤差的一梯度，并且基于該計(jì)算的梯度來調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正規(guī)化增益。上述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法及裝置提出使用熟知的全數(shù)字鎖相回路電路來處理時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的校準(zhǔn)，換句話說，熟知的全數(shù)字鎖相回路電路的一部分可被重復(fù)利用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益，如此一來，可節(jié)省芯片面積和功率消耗。

圖1為依據(jù)本發(fā)明第一示范性實(shí)施例的全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。圖2為時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差的影響的示意圖。圖3為依據(jù)本發(fā)明第二示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。圖4為依據(jù)本發(fā)明第三示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。圖5為依據(jù)本發(fā)明第四示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。圖6為頻率參考時(shí)鐘的時(shí)鐘周期與時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼的數(shù)字值之間關(guān)系的示意圖。圖7為本發(fā)明依據(jù)第五示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。圖8為本發(fā)明依據(jù)第六示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式在說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，制造商可能會(huì)用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)別的基準(zhǔn)。在通篇說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中所提及的“包含”為一開放式之用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接于該第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。
圖1為依據(jù)本發(fā)明第一示范性實(shí)施例的全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。示范性的全數(shù)字鎖相回路100包含有一累加器102、一加法器(用來作一減法運(yùn)算)104、一回路濾波器 106、一數(shù)字控制振蕩器(digitally-controlled oscillator, DC0) 108、一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器110以及一校準(zhǔn)塊(calibration block) 112，其中時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器110包含有一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器核心(TDC core) 122、一乘法器124、一取樣器126以及一累加器128,而校準(zhǔn)塊112包含有一擷取電路(capturing circuit) 114以及一增益調(diào)整電路(gain adjustingcircuit) 1160應(yīng)注意的是，圖1中僅顯示和本發(fā)明相關(guān)的元件。全數(shù)字鎖相回路100視實(shí)際上電路設(shè)計(jì)的需求/考量，可能包含有額外的元件在其中。累加器102由具有一固定頻率fREF(例如26MHz)的一頻率參考時(shí)鐘FREF所驅(qū)動(dòng)(clocked)，累加器102用來依據(jù)頻率參考時(shí)鐘FREF來累加一頻率控制字符(frequency command word)FCW。如圖1所示,累加器102由頻率參考時(shí)鐘FREF的下降沿(falling edge)來驅(qū)動(dòng)，而頻率控制字符FCW是由fVfKEF設(shè)定，其中f。為數(shù)字控制振蕩器108的輸出時(shí)鐘CKV的一額定載波頻率(nominalcarrier frequency),因此,每當(dāng)累加器102被頻率參考時(shí)鐘FREF的一下降沿所驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，參考相位Rk會(huì)以一增量值fVfKEF遞增。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器110用來產(chǎn)生一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣(即一正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼)ε以及一可變相位(variable phase)Rv。具體地說，累加器128是由輸出時(shí)鐘CKV所驅(qū)動(dòng)來計(jì)數(shù)輸出時(shí)鐘CKV的時(shí)鐘周期的數(shù)目，并據(jù)此產(chǎn)生一累加結(jié)果。在此實(shí)施例中，取樣器126是由頻率參考時(shí)鐘FREF的上升沿(rising edge)所驅(qū)動(dòng)，因此，每當(dāng)取樣器126被頻率參考時(shí)鐘FREF的一上升沿所驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，取樣器126對(duì)累加器128產(chǎn)生的累加結(jié)果進(jìn)行取樣并輸出取樣值來作為可變相位Rv。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器核心122會(huì)依據(jù)輸出時(shí)鐘CKV以及頻率參考時(shí)鐘FREF來產(chǎn)生一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼(TDC output code)，舉例來說，可以使用包含多個(gè)作為時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(TDC cell)的串接的反向器的一反向器延遲鏈(inverterdelay chain)來實(shí)作出時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器核心122。乘法器124用來將該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼與時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129相乘，并且據(jù)此產(chǎn)生一正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼ε。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129需要是時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的步長(step size)或是時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益(其為時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的物理參數(shù)，單位為ps)的倒數(shù)乘上一常數(shù)，使得乘法器124輸出對(duì)于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入的全范圍(即O-Tv)來說會(huì)是介于0.0到1.0之間的一定點(diǎn)數(shù)字(fixed point number)。因此,既然該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益以及該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129的最佳值互為倒數(shù)關(guān)系，故這些名詞可以交互使用:知道該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益便可設(shè)定乘法器(時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益)129的精確值，以及該正規(guī)化增益(乘法器(時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益)129)的估計(jì)值亦可估計(jì)該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益。從操作的觀點(diǎn)來看，正規(guī)化該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益的流程如下:一開始的時(shí)候，無法得知該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益(即此流程所要解決的主要課題)，故使用一預(yù)估值來作為校準(zhǔn)流程的起點(diǎn)，該校準(zhǔn)流程可以估算該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的步長大小，接著計(jì)算出該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的步長的倒數(shù)以計(jì)算該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正規(guī)化增益。在一設(shè)計(jì)變化中，該校準(zhǔn)流程可以用迭代的方式(iteratively)來算出該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益乘法器的最佳值，此方法可以不需要預(yù)設(shè)最佳值的倒數(shù)值(即該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益)?；芈窞V波器106依據(jù)由加法器104所產(chǎn)生的一相位誤差Θ e來產(chǎn)生一數(shù)字控制值至數(shù)字控制振蕩器108，具有離散時(shí)間(discrete-time)索引值k的相位誤差9e可表示如下:Θ e[k] =Re[k] -Rv [k] - ε [k](I)由于本發(fā)明著重于校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129，故對(duì)于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器110的細(xì)節(jié)便不多做描述。應(yīng)注意的是，圖1所示的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)僅作為范例說明之用，并非用以作為本發(fā)明的限制。例如可以采用一重定時(shí)(retiming)機(jī)制來利用輸出時(shí)鐘CKV的上升沿來對(duì)頻率參考時(shí)鐘FREF進(jìn)行取樣，以產(chǎn)生一重定時(shí)頻率參考時(shí)鐘，因此，該重定時(shí)頻率參考時(shí)鐘便可用來取代驅(qū)動(dòng)取樣器126以及累加器102的頻率參考時(shí)鐘FREF。傳統(tǒng)的全數(shù)字鎖相回路的詳細(xì)說明可以參閱:R.B.Staszewski andP.T.Balsara, “All-Digital FrequencySynthesizer in Deep-Submicron CMOS，，，NewJersey:John ffiley&Sons, Inc., 261pages, ISBN:978-0471772552, Sept.2006。 校準(zhǔn)塊112中的擷取電路114用來擷取參考相位Rk、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε和可變相位Rv，且校準(zhǔn)塊112中的增益調(diào)整電路116用來調(diào)整時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129以因應(yīng)所擷取的參考相位Rk、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε和可變相位Rv。具體地說，校準(zhǔn)塊112的增益調(diào)整電路116經(jīng)由計(jì)算時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣的一斜率(例如slope ( ε [k]- ε [k_l]))及參考相位與可變相位之間的差值的一斜率(例如slope ((RK[k]-Rv[k])-(RE[k-l]-Rv[k-l])))之間的一差值來輸出一梯度(gradient)，并且依據(jù)該計(jì)算出的梯度來以連續(xù)/迭代的方式更新時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129。由于該梯度被用來當(dāng)作一誤差函數(shù)(error function),因此校準(zhǔn)塊112將會(huì)隨機(jī)地(stochastically)減少時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129的誤差。請(qǐng)參考圖2，其為時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益的誤差的影響的示意圖。圖2中繪示了數(shù)字相位誤差的兩個(gè)組成部分(ε和Rk-Rv)對(duì)上以額定數(shù)字控制振蕩器周期(Tv)為單位的輸入時(shí)間差(input time difference)A t。圖2亦說明了相位誤差的消除,其為第二型全數(shù)字鎖相回路(type-1I ADPLL-loop) 一期望的長時(shí)間操作。如前所述，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129用來對(duì)由時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器核心122所產(chǎn)生的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼進(jìn)行正規(guī)化，因此，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129會(huì)改變時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε的斜率。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益的誤差會(huì)導(dǎo)致輸出時(shí)鐘CKV的頻率變動(dòng)，然而，由于取樣器126的取樣率低于輸出時(shí)鐘CKV的時(shí)鐘頻率，可藉由累加器128來進(jìn)行累加以減緩/消除可變相位Rv的變動(dòng)。如上所述，數(shù)字控制振蕩 器108會(huì)因應(yīng)相位誤差Θ e(例如Θ e=RE-Rv- ε )來調(diào)整輸出時(shí)鐘CKV。若假設(shè)全數(shù)字鎖相回路被設(shè)置并操作在第二型，當(dāng)設(shè)定時(shí)間數(shù)字控制器正規(guī)化增益129為KTDC，且Ktdc相等于一正確值(即一理想值)K~TDC時(shí)，則時(shí)間數(shù)字控制器輸出取樣ε的斜率應(yīng)匹配于Rk-Rv的斜率。在時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε的斜率大于Re-Rv的斜率的情況下，意味著時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129的值Ktd。被設(shè)定為大于正確值K~TD。；相反的，在時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε的斜率小于Rk-Rv的斜率的情況下，表示時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129的值Kto被設(shè)定為小于正確值K~TD。。換句話說，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差和Rk-Rv的小數(shù)部分彼此之間為正相關(guān)，且Rk-Rv的斜率和Rk-Rv的小數(shù)部分也有關(guān)聯(lián)。藉由監(jiān)測由slope( ε )-slope (Rr-Rv)所計(jì)算出的梯度，校準(zhǔn)塊112中的增益調(diào)整電路116可以很容易得知要如何調(diào)整時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129。舉例來說，當(dāng)該梯度為一正值的時(shí)候，增益調(diào)整電路116從目前的增益值Ktd。減去一調(diào)整步長值(adjustmentstep value)來減少時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129，而當(dāng)該梯度為一負(fù)值的時(shí)候，增益調(diào)整電路116將目前的增益值Ktd。增加一調(diào)整步長值來增加時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129。關(guān)于以上的范例，校準(zhǔn)塊112中的增益調(diào)整電路116使用擷取到的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε、擷取到的參考相位Rk以及擷取到的可變相位Rv來估算該梯度，而該梯度可用來控制該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益的校準(zhǔn)。在本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)當(dāng)中，可直接設(shè)定該參考相位以及該可變相位為一期望值(expected value)，換句話說，既然期望的參考相位以及期望的可變相位之間的差異是事先得知，因此上述斜率slope (Rr-Rv)可以被視為一預(yù)定值。請(qǐng)參考圖3，其為依據(jù)本發(fā)明第二示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。全數(shù)字鎖相回路300中的校準(zhǔn)塊312中的一擷取電路314擷取由時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器110所產(chǎn)生的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε，而校準(zhǔn)塊312中的一增益調(diào)整電路316使用所擷取的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε、參考相位的期望值Rk以及可變相位的期望值Rv來得到該梯度。由以下的方程式⑵可以很容易地了解由Slope( ε )-slope (Re-Rv)可計(jì)算出該梯度，其中slope (Re-Rv)為一預(yù)定(計(jì)算出來)的動(dòng)態(tài)變化值，且slope(e)會(huì)因應(yīng)所擷取的多個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣而動(dòng)態(tài)地被計(jì)算出來。根據(jù)計(jì)算出來的梯度來迭代地調(diào)整時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129可同樣達(dá)到隨機(jī)地減少時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差的目的。在自適應(yīng)性信號(hào)處理(adaptive signal processing)的領(lǐng)域中有許多熟知的迭代方法(例如最小均方(least mean square, LMS)演算法)可以被應(yīng)用于此。舉例來說，校準(zhǔn)塊112/312中的增益調(diào)整電路116/316可以使用一正負(fù)號(hào)-正負(fù)號(hào)最小均方演算法(sign-sign LMS algorithm)。如上所述，相位誤差θε相等于Rr-Rv-ε，因此該梯度(即連續(xù)的相位誤差取樣(例如θεω和ee[k-1]))之間的差異)可使用以下的方程式表示:Θ e[k]- Θ e[k-l]= (Re[k]-Rv[k]- ε [k])-(Rr[k_l]-Rv[k_l]- ε [k_l])=[ (RR[k]-Rv [k]) - (RK[k_l]-Rv[k_l]) ] - ( ε [k] - ε [k_l])(2) 因此，相位誤差Θ e也提供相關(guān)于該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差的信息，并且可以用來控制該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益的校準(zhǔn)。請(qǐng)參考圖4，其為依據(jù)本發(fā)明第三示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。全數(shù)字鎖相回路400中的校準(zhǔn)塊412中的一擷取電路414擷取相位誤差Θ e,而校準(zhǔn)塊412中的一增益調(diào)整電路416計(jì)算出因應(yīng)所擷取的相位誤差的一梯度。當(dāng)該梯度為一正值的時(shí)候，意味著時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε的斜率小于Rk-Rv的斜率，且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益 129的值Ktdc小于正確值K~TDC，因此，校準(zhǔn)塊412中的增益調(diào)整電路416將目前的增益值KTD。增加一調(diào)整步長值來增加時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129，而當(dāng)該梯度為一負(fù)值的時(shí)候，意味著時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣ε的斜率大于Rk-Rv的斜率，且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129的值Ktdc大于正確值K~TDC，因此，校準(zhǔn)塊412中的增益調(diào)整電路416從目前的增益值Ktd。減去一調(diào)整步長值來減少時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129。根據(jù)計(jì)算出來的梯度來迭代地調(diào)整時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益129的方式可同樣達(dá)到隨機(jī)地減少時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差的目的。自然地，該隨機(jī)迭代的方法亦可以為正負(fù)號(hào)-數(shù)值(sign-value)或是正負(fù)號(hào)-正負(fù)號(hào),其為自適應(yīng)性信號(hào)處理領(lǐng)域中著名的迭代方法。在自適應(yīng)性信號(hào)處理的領(lǐng)域中有許多熟知的迭代方法(例如最小均方演算法)可以被應(yīng)用于此，舉例來說，校準(zhǔn)塊412中的增益調(diào)整電路416可以使用一正負(fù)號(hào)-正負(fù)號(hào)最小均方演算法。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的線性度也會(huì)影響全數(shù)字鎖相回路的品質(zhì)，因此，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元不匹配(TDC cell mismatch)也需要被仔細(xì)地控制以免降低全數(shù)字鎖相回路的效能。本發(fā)明另外提出一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性校準(zhǔn)(TDCnonlinearity calibration)機(jī)制。請(qǐng)參考圖5，其為依據(jù)本發(fā)明第四示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。示范性的全數(shù)字鎖相回路500包含有一累加器502、一加法器504、一回路濾波器506、一數(shù)字控制振蕩器508、一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510以及一校準(zhǔn)塊512。應(yīng)注意的是，圖5中僅顯不和本發(fā)明相關(guān)的元件。全數(shù)字鎖相回路500視實(shí)際上電路設(shè)計(jì)的需求/考量，可能包含有額外的元件在其中。累加器502由具有一固定頻率fKEF(例如26MHz)的一頻率參考時(shí)鐘FREF所驅(qū)動(dòng)，且累加器502用來累加由fe/fKEF所設(shè)定的一頻率控制字符FCW，其中f。為數(shù)字控制振蕩器508的輸出時(shí)鐘CKV的一額定載波頻率，且頻率控制字符FCW為包含一整數(shù)部分以及一小數(shù)部分(例如1/1000或是1/10000)的一固定值，因此，每當(dāng)累加器502被頻率參考時(shí)鐘FREF所驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，累加輸出會(huì)以一固定值fe/fKEF遞增。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510用來產(chǎn)生一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出(例如一正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼)至加法器504，其中時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510具有包含有多個(gè)串接的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(例如多個(gè)反向器)513的一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器核心511，且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器核心511產(chǎn)生一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEtdc。依據(jù)頻率控制字符FCW的小數(shù)部分的設(shè)定，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEitc的數(shù)字值被預(yù)期會(huì)逐漸地由一最小值增加到一最大值，且當(dāng)溢流(overflow)發(fā)生時(shí),數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEtdc的數(shù)字值會(huì)被鉗制(clip)于最大值。圖6為頻率參考時(shí)鐘FREF的時(shí)鐘周期與時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEitc的數(shù)字值之間關(guān)系的示意圖。假設(shè)頻率控制字符FCW的小數(shù)部分被設(shè)定為1/1000，則在多個(gè)FREF時(shí)鐘周期會(huì)產(chǎn)生一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEtdc,且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEtdc每隔1000個(gè)頻率參考時(shí)鐘FREF時(shí)鐘周期都會(huì)由一最小值增加至一最大值?；芈窞V波器506依據(jù)由累加器502與正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的輸出所產(chǎn)生的一相位誤差，來產(chǎn)生一數(shù)字控制值至數(shù)字控制振蕩器508。一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的單元延遲時(shí)間(cell delay)可能會(huì)異于另一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的單元延遲時(shí)間，此一不匹配可來自于系統(tǒng)(由于布局/幾何)及/或隨機(jī)(雜質(zhì)滲染擾動(dòng)(impurity dopingfluctuation),邊緣不平整(edge roughness)),因此導(dǎo)致時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的非線性。該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元不匹配會(huì)降低時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEto的精準(zhǔn)度，因此，校準(zhǔn)塊512便用來通過處理時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510中每一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的單元延遲時(shí)間，來對(duì)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行非線性度校準(zhǔn)，具體實(shí)施方式
可使用一小量的加法的或是乘法的調(diào)整方式基于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元來計(jì)算，舉例來說(但不限于此范例)，此實(shí)施例中的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510可被設(shè)計(jì)為含有42個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513，校準(zhǔn)塊512中的擷取電路521擷取每一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼取樣(即時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEto挾帶的一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器值)，并且使用42個(gè)多比特寄存器(mult1-bitregister)522來分別記錄累加值，其中每一累加值表示時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼CODEtd。挾帶一特定取樣的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)值的次數(shù)。舉例來說，被標(biāo)記為“I”的寄存器522用來紀(jì)錄該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼取樣的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)值等于I的次數(shù)，被標(biāo)記為“2”的寄存器522用來紀(jì)錄該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼取樣的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)值等于2的次數(shù)，依此類推。該累加值反映了相對(duì)應(yīng)數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲長度。當(dāng)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入是以固定斜率而線性地變動(dòng)時(shí)，這是簡單明了的；而當(dāng)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入是具有平坦統(tǒng)計(jì)分布(flat statisticaldistribution)的隨機(jī)變化時(shí)，這也可同樣被推測了解。校準(zhǔn)塊512包含有一計(jì)算電路(例如一平均電路524)，其是用來計(jì)算寄存器522所儲(chǔ)存的累加值的一平均值。若在適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的單元延遲之后，每個(gè)累加值都會(huì)等于相同的平均值，那就表示每個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元都具有相同的單元延遲，也就是說時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元之間的不匹配已經(jīng)被消除。如圖5所示，校準(zhǔn)塊512另包含有一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路(TDCnonlinearity adjusting circuit) 526,用來藉由參考該平均值以及一相對(duì)應(yīng)累加值來調(diào)整/負(fù)責(zé)處理(account for)—時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的一單元延遲。舉例來說，該平均值以及儲(chǔ)存在寄存器522中被編號(hào)為“I”的累加值之間的差異被時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路526用來調(diào)整/負(fù)責(zé)處理該反向器延遲鏈(inverter delaychain)中一開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(即第一個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元)的一單元延遲。應(yīng)注意的是，閉合回路(closed loop)會(huì)試著用接下來的比特(即接下來的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元)來補(bǔ)償一個(gè)比特(即一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元)的不匹配所造成的誤差，且該不匹配誤差會(huì)傳遞到接下來數(shù)個(gè)比特，故應(yīng)該依序地由開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(即圖5所示最左邊的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513)開始校準(zhǔn)反向器延遲鏈中的串接的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513，直到最后一個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(即圖5所示最右邊的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513)為止。因此，如圖6所示，在第一迭代運(yùn)算結(jié)束的時(shí)候，寄存器522分別儲(chǔ)存各自的累加值，該平均值可以經(jīng)由平均電路524計(jì)算出來，且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路526可調(diào)整開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的一單元延遲以使儲(chǔ)存在寄存器522中被編號(hào)為“I”的累加值接近該平均值，如此一來可降低或是消除下一次迭代(即第二迭代運(yùn)算)時(shí)不匹配誤差傳遞到后續(xù)的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的機(jī)會(huì)。如圖6所示，在第二迭代運(yùn)算結(jié)束的時(shí)候，寄存器522分別儲(chǔ)存各自的累加值，且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路526可調(diào)整串接至開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的下一個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的一單元延遲，以使儲(chǔ)存在寄存器522中被編號(hào)為“2”的累加值接近該相同的平均值，如此一來可降低或是消除下一次迭代(即第三迭代運(yùn)算)時(shí)不匹配誤差傳遞到后續(xù)的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的機(jī)會(huì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可輕易地理解有關(guān)于繼續(xù)調(diào)整該反向器延遲鏈中后續(xù)的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲的操作，故在此不作更詳細(xì)的敘述。在校準(zhǔn)過所有的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513之后，可以重新計(jì)算一平均值以重復(fù)上述的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器不匹配校準(zhǔn)流程。如此一來，校準(zhǔn)塊512便可隨機(jī)地降低時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的不匹配。

對(duì)于圖5中所示的校準(zhǔn)塊512來說，其能夠調(diào)整正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的校正增益。在一示范性設(shè)計(jì)中，可通過對(duì)一正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行加法性調(diào)整(additive adjustment)來調(diào)整正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的校正增益。在另一示范性設(shè)計(jì)中，可通過調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的一單元延遲來調(diào)整正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的校正增益。舉例來說，該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有多個(gè)串接的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元，且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路526可被設(shè)定為必須在調(diào)整接下來的一第二時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲之前先調(diào)整一第一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲，或必須在調(diào)整接下來的一第二時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出之前先調(diào)整一第一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出。請(qǐng)參考圖7，其為依據(jù)本發(fā)明第五示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。全數(shù)字鎖相回路500和全數(shù)字鎖相回路700之間主要的差異在于:全數(shù)字鎖相回路700的校準(zhǔn)塊712是用來擷取相位誤差取樣。因此，校準(zhǔn)塊712的擷取電路721使用42個(gè)寄存器722來記錄多個(gè)相位誤差取樣，其中每一個(gè)相位誤差取樣都對(duì)應(yīng)到多個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的其中之一。舉例來說，被標(biāo)記為“I”的寄存器722用來紀(jì)錄目前的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)值等于I時(shí)所擷取到的一相位誤差取樣，被標(biāo)記為“2”的寄存器722用來紀(jì)錄目前的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出碼的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)值等于2時(shí)所擷取到的一相位誤差取樣，依此類推。該相位誤差取樣代表了相對(duì)應(yīng)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲時(shí)間。如圖7所示，校準(zhǔn)塊712另包含了一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路724，其可藉由參考所擷取的相位誤差取樣和所擷取的相位誤差取樣的期望值θ EXP之間的差異，來調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲。在此實(shí)施例中，是基于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的一未調(diào)整輸出(unadjusted output)來設(shè)定期望值θ EXP，舉例來說，在時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差以及時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的單元延遲的不匹配尚未補(bǔ)償?shù)那闆r下設(shè)定期望值θ Εχρ，因此，期望值θ ΕΧΡ包含有來自時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差的預(yù)期相位誤差結(jié)果，換句話說，期望值ΘΕΧΡ不等于零。若在校準(zhǔn)完時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513中的單元延遲時(shí)間之后，每一擷取相位誤差取樣都會(huì)等于同一期望值θ ΕΧΡ，表示每一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513都具有相同的單元延遲時(shí)間，且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元之間的不匹配都已經(jīng)完全被消除。因此，期望值ΘΕΧΡ和儲(chǔ)存在寄存器722中被編號(hào)為“I”的相位誤差取樣之間的差異被時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路724用來調(diào)整該反向器延遲鏈中一開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(即第一個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元)的一單元延遲。同樣地，閉合回路會(huì)試著用接下來的比特(即接下來的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元)來補(bǔ)償一比特(即一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元)的不匹配所造成的誤差，且該不匹配誤差會(huì)傳遞到接下來數(shù)個(gè)比特。故應(yīng)該依序地由該開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(即圖7所示最左邊的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513)開始校準(zhǔn)反向器延遲鏈中的串接的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513，直到最后一個(gè)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(即圖7所示最右邊的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513)為止。因此，當(dāng)對(duì)應(yīng)到該開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元(即圖7所示最左邊的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513)的相位誤差取樣被擷取時(shí)，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路724會(huì)調(diào)整該開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲時(shí)間來使所擷取的相位誤差接近期望值θ ΕΧΡ，如此一來可降低或是消除同一次迭代(例如圖6中的第一次迭代)中不匹配誤差傳遞到后續(xù)的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的機(jī)會(huì)；且當(dāng)對(duì)應(yīng)到該開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元之后的下一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的相位誤差取樣被擷取時(shí)，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路724會(huì)調(diào)整該開頭的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元之后的下一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲時(shí)間來使所擷取的相位誤差接近相同的期望值ΘΕΧΡ，如此一來可降低或是消除同一次迭代(例如圖6中的第一迭代)中不匹配誤差傳遞到后續(xù)的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的機(jī)會(huì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可輕易地理解有關(guān)于繼續(xù)調(diào)整后續(xù)的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲的操作，故在此不作更詳細(xì)的敘述。如圖7所示，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路724可在一迭代操作周期中調(diào)整所有的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的單元延遲，且在另一迭代操作周期中再次調(diào)整所有的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元513的單元延遲，這樣一來，校準(zhǔn)塊712便能夠隨機(jī)地降低時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的不匹配。圖7中的范例是基于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的一未調(diào)整輸出來設(shè)定期望值θ Εχρ。另外，亦可基于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的一調(diào)整后輸出(adjusted output)來設(shè)定期望值θ EXP。舉例來說，在該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差已被補(bǔ)償?shù)那闆r下設(shè)定期望值ΘΕΧΡ’，因此，當(dāng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定期望值θΕχρ’后，最后的期望值θΕχρ’不包含由該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差所造成的預(yù)期相位誤差。請(qǐng)參考圖8，圖8為本發(fā)明依據(jù)第六示范性實(shí)施例的一種全數(shù)字鎖相回路的架構(gòu)圖。全數(shù)字鎖相回路800的校準(zhǔn)塊812包含有一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路824、一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益調(diào)整電路828以及前述的寄存器722、522與平均電路524。在此實(shí)施例中，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器增益調(diào)整電路828使用由平均電路524計(jì)算出的平均值來設(shè)定時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的正規(guī)化增益KTDC，因此，可在不需考慮由時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益誤差所造成的預(yù)期相位誤差之下來設(shè)定期望值ΘΕΧΡ’，舉例來說，可將期望值ΘΕΧΡ’設(shè)定為零。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路824是用來通過參考寄存器722中所儲(chǔ)存的所擷取的相位誤差取樣和所擷取的相位誤差取樣的期望值ΘΕΧΡ’之間的差異，來調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲時(shí)間。由于時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路824的功能和時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路724相同，故進(jìn)一步的說明在此省略以求簡潔。使用校準(zhǔn)塊812同樣可達(dá)到隨機(jī)地減少時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器不匹配的目的。在上述范例中，校準(zhǔn)塊712/812能夠調(diào)整正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的校正增益。在一示范性設(shè)計(jì)中，可通過調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器正規(guī)化增益來調(diào)整正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的校正增益。在另一示范性設(shè)計(jì)中，可通過對(duì)一正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行加法性調(diào)整來調(diào)整正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的校正增益。在又一示范性設(shè)計(jì)中，可通過調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的一單元延遲來調(diào)整正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器510的校正增益。舉例來說，該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有多個(gè)串接的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元，且時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器非線性調(diào)整電路724/824可被設(shè)定為必須在調(diào)整接下來的一第二時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲之前先調(diào)整一第一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的單元延遲，或必須在調(diào)整接下來的一第二時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出之前先調(diào)整一第一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元的正規(guī)化時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出。本發(fā)明提出使用現(xiàn)有的全數(shù)字鎖相回路電路來處理時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的非線性和增益的校準(zhǔn)，換句話說，現(xiàn)有全數(shù)字鎖相回路電路的一部份被重復(fù)利用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的非線性和增益，如此可節(jié)省芯片面積和功率消耗。具體來說，所有誤差信息都擷取自部分的數(shù)字塊，且在數(shù)字域(digital domain)上修正了所有的非理想效應(yīng)(non-1dealeffect)，此外，校準(zhǔn)操作十分快速并且可在線上即時(shí)地運(yùn)作或是動(dòng)態(tài)地在接收到數(shù)據(jù)脈沖(burst)的一開始才啟動(dòng)運(yùn)作。相較于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由于采用步長較小的迭代操作，本發(fā)明所揭露的校準(zhǔn)機(jī)制在每個(gè)接收/傳送封包之前并未呈現(xiàn)出相位誤差干擾(hit)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施 例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等同變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該方法包含有: 擷取該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一輸出取樣； 計(jì)算因應(yīng)該輸出取樣的一梯度；以及 基于該計(jì)算的梯度來調(diào)整該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一正規(guī)化增益。
2.如權(quán)利要求1所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該調(diào)整正規(guī)化增益的步驟包含隨機(jī)地減少該正規(guī)化增益的誤差。
3.如權(quán)利要求1所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該梯度另因應(yīng)一參考相位以及一可變相位。
4.如權(quán)利要求3所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該參考相位以及該可變相位是分別以期望值來直接設(shè)定。
5.如權(quán)利要求3所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該方法另包含有: 擷取該參考相位；以及 擷取該可變相位。
6.如權(quán)利要求3所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該梯度是藉由參考該輸出取樣的一斜率以及該參考相位與該可變相位之間的一差值的斜率來計(jì)算。
7.如權(quán)利要求1所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器是一全數(shù)字鎖相回路的一部分。
8.如權(quán)利要求1所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該正規(guī)化增益藉由使用一最小均方演算法來調(diào)整。
9.如權(quán)利要求8所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該最小均方演算法是一正負(fù)號(hào)-正負(fù)號(hào)最小均方演算法。
10.一種校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該方法包含有: 擷取一相位誤差，其中該相位誤差來自于一參考相位、一可變相位以及該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一輸出取樣； 計(jì)算出因應(yīng)該相位誤差的一梯度；以及 基于該計(jì)算的梯度來調(diào)整該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一正規(guī)化增益。
11.如權(quán)利要求10所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該調(diào)整正規(guī)化增益的步驟包含隨機(jī)地減少該正規(guī)化增益的誤差。
12.如權(quán)利要求10所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器是一全數(shù)字鎖相回路的一部分。
13.如權(quán)利要求10所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該正規(guī)化增益藉由使用一最小均方演算法來調(diào)整。
14.如權(quán)利要求13所述校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，其特征在于，該最小均方演算法是一正負(fù)號(hào)-正負(fù)號(hào)最小均方演算法。
15.一種用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該裝置包含有: 一擷取電路，用來擷取該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一輸出取樣；以及 一增益調(diào)整電路， 用來計(jì)算因應(yīng)該輸出取樣的一梯度，并且基于該梯度來調(diào)整該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一正規(guī)化增益。
16.如權(quán)利要求15所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該增益調(diào)整電路包含隨機(jī)地減少該正規(guī)化增益的誤差。
17.如權(quán)利要求15所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該梯度另因應(yīng)一參考相位以及一可變相位。
18.如權(quán)利要求17所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該參考相位以及該可變相位分別以期望值來直接設(shè)定。
19.如權(quán)利要求17所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該擷取電路另被用來擷取該參考相位以及該可變相位。
20.如權(quán)利要求17所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，增益調(diào)整電路是藉由參考該輸出取樣的一斜率與該參考相位以及該可變相位之間的一差值的斜率來計(jì)算該梯度。
21.如權(quán)利要求15所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器是一全數(shù)字鎖相回路的一部分。
22.如權(quán)利要求15所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該增益調(diào)整電路藉由使用一最小均方演算法來調(diào)整該正規(guī)化增益。
23.如權(quán)利要求22所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該最小均方演算法是一正負(fù)號(hào)-正負(fù)號(hào)最小均方演算法。
24.一種用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該裝置包含有: 一擷取電路，用來擷取一相位誤差，其中該相位誤差來自于一參考相位、一可變相位以及該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一輸出取樣；以及 一增益調(diào)整電路，用來計(jì)算出因應(yīng)該相位誤差的一梯度，并且基于該計(jì)算的梯度來調(diào)整該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一正規(guī)化增益。
25.如權(quán)利要求24所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該增益調(diào)整電路包含隨機(jī)地減少該正規(guī)化增益的誤差。
26.如權(quán)利要求24所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器是一全數(shù)字鎖相回路的一部分。
27.如權(quán)利要求24所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該增益調(diào)整電路藉由使用一最小均方演算法來調(diào)整該正規(guī)化增益。
28.如權(quán)利要求27所述用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置，其特征在于，該最小均方演算法是一正負(fù)號(hào)-正負(fù)號(hào)最小均方演算法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種校準(zhǔn)一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法及裝置，該校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法包含有擷取一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣；計(jì)算因應(yīng)該時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣的一梯度；以及基于該計(jì)算的梯度來調(diào)整一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正規(guī)化增益。另一種校準(zhǔn)一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的方法，包含有擷取一相位誤差，其是來自于一時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出取樣、一參考相位以及一可變相位；計(jì)算因應(yīng)該相位誤差的一梯度；以及基于該計(jì)算的梯度來調(diào)整時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的正規(guī)化增益。本發(fā)明還提供一種用來校準(zhǔn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的增益的裝置。本發(fā)明可節(jié)省芯片面積和功率消耗。
文檔編號(hào)H03M1/10GK103219993SQ201310016749
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者王琦學(xué), 羅伯·伯根·史塔斯魏奇, 卓宜賢 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司