專利名稱：高頻時(shí)脈產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，尤其有關(guān)一種低功率消耗的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器。
(2)背景技術(shù)時(shí)脈產(chǎn)生器應(yīng)用于各種領(lǐng)域的電路裝置中，在某些需要高頻時(shí)脈的電路應(yīng)用中，高頻時(shí)脈產(chǎn)生器需要提供高頻時(shí)脈信號，以驅(qū)動(dòng)電路于高頻下工作。
請參閱圖1，它是本實(shí)用新型現(xiàn)有技術(shù)的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器的電路方塊圖，由一鎖相回路(phase-locked loop)所組成。讓回路中的壓控振蕩器直接振蕩于高頻，以產(chǎn)生高頻的輸出時(shí)脈信號。該鎖相回路是由一相位檢測器(phasedetector)12、一電荷泵(charge pump)13、一回路濾波器14、一壓控振蕩器(voltagecontrolled oscillator)15、以及一除頻器16所組成。壓控振蕩器15設(shè)定為產(chǎn)生一頻率為輸入頻率11的N倍的輸出時(shí)脈信號17，且該輸出時(shí)脈信號17的相位與輸入頻率fi同步。然而，當(dāng)鎖相回路直接振蕩于高頻時(shí)，壓控振蕩器15將會消耗極大的功率，且其消耗的功率與其工作頻率的平方幾乎是成正比的關(guān)系。因此，當(dāng)壓控振蕩器15的工作頻率提高時(shí)，鎖相回路所消耗的功率幾乎呈現(xiàn)平方型的成長。因此，此種設(shè)計(jì)是一種相當(dāng)消耗功率的做法。
請參閱圖2，它是本實(shí)用新型另一種現(xiàn)有技術(shù)的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器的電路方塊圖，由一鎖相回路(phase-locked loop)25、一延遲鎖定回路(delayed lock loop)26以及一邏輯電路27所組成。它是利用鎖相回路25產(chǎn)生的低頻輸出時(shí)脈信號21，再經(jīng)過延遲鎖定回路26對該低頻輸出時(shí)脈信號21進(jìn)行相位延遲，而產(chǎn)生多個(gè)具不同相位的低頻時(shí)脈信號23。該多個(gè)具不同相位的低頻時(shí)脈信號23作為邏輯電路27的輸入，而受控制時(shí)脈信號24控制以產(chǎn)生高頻的時(shí)脈信號22輸出。與圖1相較，圖2的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器雖然不需讓鎖相回路25于高頻下工作，但是卻多出一個(gè)延遲鎖定回路26，且需要另外再產(chǎn)生一個(gè)控制時(shí)脈信號24。另外，該控制時(shí)脈信號24與該多個(gè)具不同相位的低頻時(shí)脈信號23的關(guān)系，如彎曲度(skew)、任務(wù)周期(duty cycle)、設(shè)定時(shí)間(setup time)、保持時(shí)間(hold time)等參數(shù)之間的關(guān)系亦相當(dāng)難以控制。因此，圖2的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器在電路設(shè)計(jì)上會變得較為復(fù)雜，同時(shí)延遲鎖定回路26中各個(gè)時(shí)脈信號間的相對關(guān)系也較難控制。
(3)實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是提供一種功率消耗小且電路設(shè)計(jì)簡單的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，其特點(diǎn)是，包括一同頻時(shí)脈源，用于提供不同相位的數(shù)個(gè)基頻信號，其中部份該數(shù)個(gè)基頻信號是用作選擇信號；以及一倍頻電路，耦接至該同頻時(shí)脈源，其由至少一級的倍頻器所組成，其中每一級倍頻器至少包括一倍頻單元，且第一級的各該倍頻單元接收二個(gè)基頻信號作為輸入信號以及一個(gè)基頻信號作為該選擇信號，其中該選擇信號的相位差為該兩個(gè)輸入信號相位差的平均值；以及該選擇信號對該兩個(gè)輸入信號進(jìn)行取樣，以產(chǎn)生一具有該輸入信號二倍的一時(shí)脈信號，且輸出至下一級倍頻器的倍頻單元作為該倍頻單元的一輸入信號或一選擇信號，借以產(chǎn)生具有為該第一頻率2n倍數(shù)頻率的一輸出信號，而n為該倍頻器的級數(shù)。
根據(jù)上述構(gòu)想，當(dāng)n大于或等于2時(shí)，各該倍頻單元的輸入信號為該基頻信號或該輸出信號。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該數(shù)個(gè)基頻信號平均分布于一360度的周期內(nèi)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該同頻時(shí)脈源為一鎖相回路。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該鎖相回路包括一電壓控制振蕩器，用于提供這些基頻信號。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電壓控制振蕩器是組態(tài)設(shè)定為由數(shù)個(gè)延遲單一單元胞所組成的一多級差動(dòng)環(huán)狀振蕩器。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該倍頻電路由n級的倍頻器所組成，它包括m個(gè)倍頻單元，且m為(3n-1)/2。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該倍頻單元為一個(gè)2對1多路轉(zhuǎn)換器。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該倍頻單元是根據(jù)該選擇信號高低準(zhǔn)位來選取該兩個(gè)輸入信號其中之一以輸出，而產(chǎn)生該二倍頻信號。
為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
(4)
圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器的電路方塊圖。
圖2是另一種現(xiàn)有技術(shù)的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器的電路方塊圖。
圖3是本實(shí)用新型的電路方塊圖。
圖4是本實(shí)用新型同頻時(shí)脈源內(nèi)的壓控振蕩器的電路組態(tài)示意圖。
圖5是本實(shí)用新型用于產(chǎn)生四倍頻時(shí)脈信號的多級倍頻電路的多路轉(zhuǎn)換器邏輯示意圖。
圖6是本實(shí)用新型圖5中的各個(gè)多路轉(zhuǎn)換器的各個(gè)時(shí)脈信號的時(shí)脈圖。
(5)具體實(shí)施方式
請參閱圖3，它是本實(shí)用新型的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器的電路方塊圖。它包括一同頻時(shí)脈源33及一倍頻電路34。其中該同頻時(shí)脈源33為一鎖相回路，而該倍頻電路34是由至少一級的倍頻器所組成，每一級的倍頻器至少包括一倍頻單元。因?yàn)殒i相回路為一包括壓控振蕩器的模擬電路，其中壓控振蕩器的輸出相位及頻率是與所接收的輸入?yún)⒖夹盘柾?，所以本?shí)用新型利用該鎖相回路來產(chǎn)生不同相位的壓控振蕩時(shí)脈信號(低頻信號)，再將該壓控振蕩時(shí)脈信號輸入該倍頻電路34中。將具有相同頻率但不同相位的兩個(gè)壓控振蕩時(shí)脈信號輸入至倍頻單元，且將另一個(gè)壓控振蕩時(shí)脈信號作為選擇信號，該選擇信號的頻率與該兩個(gè)壓控振蕩時(shí)脈信號頻率相同，但相位差為該兩個(gè)壓控振蕩時(shí)脈信號相位差的平均值。通過利用選擇信號的高低兩種準(zhǔn)位，分別對該兩個(gè)壓控震蕩時(shí)脈信號進(jìn)行取樣，可以得到一個(gè)頻率為該壓控震蕩時(shí)脈信號二倍的時(shí)脈信號，它可直接輸出或是輸入至該倍頻電路34的下一級倍頻器，以產(chǎn)生更高倍數(shù)頻率的時(shí)脈信號。
請參閱圖4，它是本實(shí)用新型同頻時(shí)脈源內(nèi)的壓控振蕩器的電路組態(tài)示意圖。其中該同頻時(shí)脈源為一鎖相回路。包括于該鎖相回路的壓控振蕩器為由延遲單一單元胞(Unit Delay Cell)41、42、43、44所組成的一個(gè)四級差動(dòng)環(huán)狀振蕩器，其相位延遲的控制是通過改變每一級的偏壓所完成，借以決定每個(gè)延遲單一單元胞的相位延遲，而每個(gè)延遲單一單元胞提供二個(gè)反相的相位延遲時(shí)脈信號作為下一級延遲單一單元胞的輸入時(shí)脈信號。在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，鎖相回路中的壓控振蕩器是設(shè)計(jì)為圖4所示的四級差動(dòng)環(huán)狀振蕩器，而其組態(tài)能夠提供各種相位相差45度的壓控震蕩時(shí)脈信號平均分布于一個(gè)周期的內(nèi)。
請參閱圖5及圖6，它們分別是本實(shí)用新型用于產(chǎn)生四倍頻時(shí)脈信號的多級倍頻電路的多路轉(zhuǎn)換器邏輯示意圖及各個(gè)多路轉(zhuǎn)換器的各個(gè)時(shí)脈信號的時(shí)脈圖。在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，該倍頻電路乃是由四個(gè)二對一多路轉(zhuǎn)換器51、52、53、54所組成，其被設(shè)定用來產(chǎn)生一四倍頻的時(shí)脈信號。多路轉(zhuǎn)換器51、52、53形成一第一級倍頻器，而多路轉(zhuǎn)換器54形成一第二級倍頻器。
多路轉(zhuǎn)換器51以A(圖4的四級差動(dòng)環(huán)狀振蕩器所產(chǎn)生具有0度相位的時(shí)脈信號)及C(圖4的四級差動(dòng)環(huán)狀振蕩器所產(chǎn)生具有180度相位的時(shí)脈信號)為其輸入信號，而以B(圖4的四級差動(dòng)環(huán)狀振蕩器所產(chǎn)生具有90度相位的時(shí)脈信號)為其選擇信號。依據(jù)取樣原理，當(dāng)選擇信號B為低準(zhǔn)位時(shí)，選取信號A為其輸出；當(dāng)選擇信號B為高準(zhǔn)位時(shí)，選取信號C為其輸出，所得到的輸出為Y1，其為一個(gè)二倍頻時(shí)脈信號且具有0度的相位。依此類推，多路轉(zhuǎn)換器52所得到的輸出為Y2，其為一個(gè)二倍頻時(shí)脈信號且具有90度的相位。多路轉(zhuǎn)換器53所得到的輸出為YS，其為一個(gè)二倍頻時(shí)脈信號且具有45度的相位。
多路轉(zhuǎn)換器54以Y1及Y2為其輸入，而以YS為其選擇信號，以信號YS的高低兩種準(zhǔn)位作為選取信號Y1或Y2以產(chǎn)生多路轉(zhuǎn)換器的輸出，所得到的輸出為Y0，它為一個(gè)四倍頻時(shí)脈信號且具有0度的相位。
倘若需要更高倍頻的時(shí)脈信號輸出，只需增加壓控振蕩器的級數(shù)以產(chǎn)生更多不同相位的壓控振蕩時(shí)脈信號，并在圖5的二對一多路轉(zhuǎn)換器后再串接由二對一多路轉(zhuǎn)換器所組成的多級倍頻器，便可得到更高倍頻的時(shí)脈信號輸出。
由上可知，假設(shè)m為倍頻電路的二對一多路轉(zhuǎn)換器總數(shù)，而所想要的頻率為2n倍頻，一個(gè)簡單的公式將可由以下的驗(yàn)算推導(dǎo)出當(dāng)n＝1時(shí)，倍頻電路是由一二對一多路轉(zhuǎn)換器所組成的一級倍頻器，則m＝1；當(dāng)n＝2時(shí)，倍頻電路是由二級倍頻器所組成，而第一級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3，第二級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為1，則m＝3×1+1＝31+30＝4；當(dāng)n＝3時(shí)，倍頻電路是由三級倍頻器所組成，而第一級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3×3，第二級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3×1，第三級的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為1，則m＝3×3+3×1+1＝32+31+30＝13；當(dāng)n＝4時(shí)，倍頻電路是由四級倍頻器所組成，而第一級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3×3×3，第二級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3×3，第三級的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3×1，第四級的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為1，則m＝3×3×3+3×3+3×1+1＝33+32+31+30＝40。當(dāng)倍頻電路是由n級倍頻器所組成時(shí)，其中第一級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3n-1，第二級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3n＝2，第三級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為3n-3，…，第n級倍頻器的二對一多路轉(zhuǎn)換器數(shù)目為30，則m＝3n-1+3n-2+3n-3+…+30＝(3n-1)/2。
綜上所述，本實(shí)用新型只需使用一個(gè)鎖相回路以產(chǎn)生低頻時(shí)脈信號，其后再耦接由多路轉(zhuǎn)換器組成的多級倍頻電路以產(chǎn)生高頻時(shí)脈信號，本實(shí)用新型不需使用延遲鎖定回路以產(chǎn)生各種相位的時(shí)脈信號，亦不需讓鎖相回路工作在高頻下，可節(jié)省許多的功率消耗，另外，由于各種不同相位的時(shí)脈信號皆是來自鎖相回路中的壓控振蕩器，因此不需要任何外加的控制時(shí)脈信號來源。在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，僅需要一個(gè)壓控振蕩器工作在所需輸出時(shí)脈頻率的四分之一即可，所以相當(dāng)省電。另外，由于本實(shí)用新型是利用選擇信號的高低準(zhǔn)位取樣的方式對兩個(gè)壓控振蕩時(shí)脈信號進(jìn)行選取，以產(chǎn)生高頻時(shí)脈信號，其對壓控振蕩器的輸出時(shí)脈信號的任務(wù)周期不甚敏感，且每一個(gè)選擇信號皆是來自壓控振蕩器，只要電路布局的控制適當(dāng)，電壓的抖動(dòng)(jitter)可以控制的很小，經(jīng)過長時(shí)間下來的平均頻率也會變得很穩(wěn)定。本實(shí)用新型不僅簡化高頻時(shí)脈產(chǎn)生器的電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度，同時(shí)節(jié)省許多功率消耗，有效改善現(xiàn)有技術(shù)的缺失，因此具有產(chǎn)業(yè)價(jià)值。
當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作為對本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，其特征在于，包括一同頻時(shí)脈源，用于提供不同相位的數(shù)個(gè)基頻信號，其中部份該數(shù)個(gè)基頻信號是用作選擇信號；以及一倍頻電路，耦接至該同頻時(shí)脈源，其由至少一級的倍頻器所組成，其中每一級倍頻器至少包括一倍頻單元，且第一級的各該倍頻單元接收二個(gè)基頻信號作為輸入信號以及一個(gè)基頻信號作為該選擇信號，其中該選擇信號的相位差為該兩個(gè)輸入信號相位差的平均值；以及該選擇信號對該兩個(gè)輸入信號進(jìn)行取樣，以產(chǎn)生一具有該輸入信號二倍的一時(shí)脈信號，且輸出至下一級倍頻器的倍頻單元作為該倍頻單元的一輸入信號或一選擇信號，借以產(chǎn)生具有為該第一頻率2n倍數(shù)頻率的一輸出信號，而n為該倍頻器的級數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，其特征在于，該同頻時(shí)脈源為一鎖相回路。
3.如權(quán)利要求2所述的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，其特征在于，該鎖相回路包括一電壓控制振蕩器，用于提供這些基頻信號。
4.如權(quán)利要求3所述的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，其特征在于，該電壓控制振蕩器是組態(tài)設(shè)定為由數(shù)個(gè)延遲單一單元胞所組成的一多級差動(dòng)環(huán)狀振蕩器。
5.如權(quán)利要求1所述的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，其特征在于，該倍頻電路由n級的倍頻器所組成，它包括m個(gè)倍頻單元，且m為(3n-1)/2。
6.如權(quán)利要求1所述的高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，其特征在于，該倍頻單元為一個(gè)2對1多路轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實(shí)用新型為一種高頻時(shí)脈產(chǎn)生器，它包括一同頻時(shí)脈源，用于提供不同相位的數(shù)個(gè)基頻信號，其中部分該數(shù)個(gè)基頻信號是用作選擇信號，以及一倍頻電路，耦接至該同頻時(shí)脈源，它由至少一級的倍頻器所組成，其中每一級倍頻器至少包括一倍頻單元，且第一級的各該倍頻單元接收二個(gè)基頻信號作為輸入信號以及一個(gè)基頻信號作為該選擇信號，其中該選擇信號的相位差為該兩個(gè)輸入信號相位差的平均值，以及該選擇信號對該兩個(gè)輸入信號進(jìn)行取樣，以產(chǎn)生一具該輸入信號二倍的一時(shí)脈信號，且輸出至下一級倍頻器的倍頻單元作為該倍頻單元的一輸入信號或一選擇信號，借以產(chǎn)生具有為該第一頻率2n倍數(shù)頻率的一輸出信號，而n為該取樣器的級數(shù)。
文檔編號H03L7/06GK2540066SQ02204400
公開日2003年3月12日 申請日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月30日
發(fā)明者林小琪 申請人:威盛電子股份有限公司