專利名稱：展頻時鐘系統及其展頻時鐘產生器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種展頻時鐘產生器，且特別涉及一種可調整頻率的展頻時鐘產生
O
背景技術：
在高速電子系統當中，例如無線電話系統、光纖網路系統、微電腦系統，以及高階系統單芯片(System on a chip ；SOC)，其操作速度均已達到十億赫茲(GHZ)的水準。因此， 與這些系統配合的電子裝置亦需提升其操作頻率來跟上這些高速系統。此外，由于許多電路均整合于同一顆芯片上，使時鐘信號遍布整個晶片，導致時鐘信號產生偏差現象(Clock skew)ο舉例來說，當輸入時鐘信號驅動晶片，輸入時鐘信號與內部時鐘信號之間會存在變動而不固定的延遲時間，這個變動不固定的延遲時間會造成芯片工作不正常。為了同步系統內部的時鐘信號，許多高速電路系統已采用鎖相回路(Phase locked loop ；PLL)與延遲鎖定回路(Delay-locked loop)來消除時鐘信號偏差現象。當轉換速率的增加，會影響或破壞周邊電子元件效能的電磁干擾效應 (Electromagnetic interference)也隨之加劇，造成這些周邊電子元件無法被使用。由于時鐘信號是造成電磁干擾效應的主因，所以如何減少時鐘信號所造成的電磁干擾效應實為當務之急。近來，展頻時鐘產生器(Spread Spectrum Clock Generator)已被廣泛地應用來減少電磁干擾效應。恰如其名，“展頻”代表將時鐘信號的中心頻率作些微的展開，將能量分散至其他頻率上而降低主要頻率上的能量。由于主要頻率上的能量被減少，因而可降低電磁干擾效應。換句話說，“展頻”即是使時鐘信號的頻率產生些微的變化，從而減少電磁干擾效應。縱然展頻的作法可以減少電磁干擾效應，時鐘信號的抖動現象(Jitter)卻會惡化，使用者必須在降低電磁干擾效應與降低時鐘抖動現象之間做出取舍與妥協。可惜的是，傳統的展頻時鐘產生器僅以倍增的方式來擴展時鐘信號的頻率，無法連續且彈性地調整時鐘信號的展頻量，因而無法在降低電磁干擾效應與降低時鐘抖動現象之間做出取舍，導致整體效能下降。因此，需要一個新的展頻時鐘產生器，能更彈性地調整時鐘信號的平均頻率。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種展頻時鐘產生器，可連續且彈性地調整時鐘信號的頻率。依據本發明實施例，展頻時鐘產生器含有三角波產生器、數字波形調變器、三角調變器以及選擇器。三角波產生器將多個輸入時鐘信號的其中之一轉換成為原始三角波信號，其中輸入時鐘信號具有相同的頻率與彼此相異的相位。數字波形調變器依照輸入控制信號調整原始三角波信號的波形，來產生調變三角波信號與相應于調變三角波信號的第一方波信號。三角調變器電連接至數字波形調變器，三角波調變器以累加調變三角波信號的數值來產生第二方波信號。選擇器依據第二方波信號與第一方波信號的電壓準位，選擇輸入時鐘信號的其中之一作為輸出時鐘信號，其中輸出時鐘信號的平均頻率與輸入時鐘信號的頻率相異。因此，本發明的目的在于提供一種展頻時鐘系統，可連續且彈性地調整時鐘信號的頻率。依據本發明另一實施例，展頻時鐘系統含有振蕩器、鎖相回路、三角波產生器、數字波形調變器、三角調變器以及選擇器。振蕩器產生周期信號，鎖相回路調變周期信號的頻率，來產生多個輸入時鐘信號，其中輸入時鐘信號具有相同的頻率以及彼此相異的相位。三角波產生器將多個輸入時鐘信號的其中之一轉換成為原始三角波信號。數字波形調變器依照輸入控制信號調整原始三角波信號的波形，來產生調變三角波信號與相應于調變三角波信號的第一方波信號。三角調變器電連接至數字波形調變器，此三角波調變器以累加調變三角波信號的數值來產生第二方波信號。選擇器依據第二方波信號與第一方波信號的電壓準位，選擇輸入時鐘信號的其中之一作為輸出時鐘信號，其中輸出時鐘信號的平均頻率與輸入時鐘信號的頻率相異。以上實施例的展頻時鐘產生器與展頻時鐘系統，能夠彈性地調整時鐘信號的頻率，以妥切地降低電磁干擾效應并與時鐘抖動現象。
為讓本發明的上述和其他目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，附圖的說明如下圖1繪示本發明實施方式展頻時鐘系統的方塊圖。圖2A至2D繪示本發明實施方式展頻時鐘系統的信號波形圖。
具體實施例方式請同時參照圖1以及圖2A至2D，其繪示本發明實施方式展頻時鐘系統的方塊圖與信號波形圖，其中圖2A繪示輸入時鐘信號201d、201e、201f，圖2D則繪示輸出時鐘信號 207a、207b與207c的時間與頻率關系。展頻時鐘系統115含有振蕩器113、鎖相回路111 (Wiase locked loop)與展頻時鐘產生器101。振蕩器113產生周期信號Si。鎖相回路111調變周期信號Sl的頻率/相位來產生數個輸入時鐘信號S5(也就是圖2A所繪示的輸入時鐘信號201d、201e與201f)， 其中這些輸入時鐘信號S5具有相同的頻率以及彼此相異的相位。展頻時鐘產生器101執行選擇的動作選出輸入時鐘信號S5的其中之一，來產生輸出時鐘信號S7(也就是圖2D當中的輸出時鐘信號207a、207b或207c)，這些輸入時鐘信號S5具有相同的頻率與彼此相異的相位，輸出時鐘信號S7的瞬時頻率則會隨著時間而變化。舉例來說，在不同的時間點上，輸出時鐘信號S7的瞬時頻率可分別為2IOMHz、21 IMHz 與209MHz，如圖2D的207b所繪示。展頻時鐘產生器101內含三角波產生器103、數字波形調變器105、三角調變器(Sigma delta modulator) 107以及選擇器109。圖2B繪示原始三角波信號203a與兩調變三角波信號20;3b、203c的波形，圖2C則繪示具有各種工作周期(Duty cycle)的方波信號 205a,205b與205c，這些方波信號分別對應至原始三角波信號203a與兩調變三角波信號 203b,203co三角波產生器103將多個輸入時鐘信號S5的其中之一轉換成為原始三角波信號S3 (也就是圖2B的203a)。數字波形調變器105依照使用者所調整的輸入控制信號CS，調整原始三角波信號 S3 (也就是圖2B的203a)的波形來產生調變三角波信號S4、相應于調變三角波信號的第一方波信號S2 (也就是圖2C的20 或205c)。倘若當前所選中的輸入時鐘信號須要被改變， 選擇器109可以第一方波信號S2為索引(Index)，來選擇具有特定相位(也就是領先相位 Leading phase或是落后相位lagging phase)的輸入時鐘信號S5。舉例來說，使用者可先依照當前輸出時鐘信號的平均頻率與展頻量，調整輸入控制信號CS，之后再由數字波形調變器105依據調整后的輸入控制信號CS，調整原始三角波信號S3 (也就是圖2B的203a)的頻率及/或振幅，來產生調變三角波信號S4(圖2B的203c)與第一方波信號S2(圖2C的 205c)。三角調變器107電連接至數字波形調變器105，此三角調變器107累加調變三角波信號S4的數值，來產生數值為邏輯1或邏輯0的第二方波信號S6。選擇器109可以第二方波信號S6為索引，來決定是否需要調變目前的輸入時鐘信號。在此實施例當中，反饋后的輸出時鐘信號S7會觸發三角調變器107來產生第二方波信號S6。選擇器109依據所接收到的第二方波信號S6與第一方波信號S2的電壓準位，選擇輸入時鐘信號S5的其中之一，作為輸出時鐘信號S7。以下表一顯示了選擇器109的運作，并顯示第一方波信號S2、第二方波信號S6 (三角調變器107所輸出)，以及被選擇的輸入時鐘信號S5三個信號之間的關系。根據表一， 選擇器109會依照第一方波信號S2與第二方波信號S6來選擇輸入時鐘信號S5的其中之一。更詳細地說，可先依據第二方波信號S6來決定是否需要調變目前所選擇的輸入時鐘信號S5。倘若第二方波信號S6顯示需要調變當前已選中的輸入時鐘信號S5(也就是表一的狀態2與狀態4)，接著就可依據第一方波信號S2來決定要選擇前一輸入時鐘信號201d (落后相位)或是后一輸入時鐘信號201f (領先相位)作為往后的輸出時鐘信號S7。舉例來說，若當前所選擇的輸入時鐘信號為201e且第二方波信號S6為邏輯1，那么選擇器109就會依據第一方波信號S2的邏輯準位，重新選擇輸入時鐘信號S5的其中之一，來取代當前所選中的輸入時鐘信號201e。在此情況當中，若第一方波信號S2為邏輯0 則會選擇輸入時鐘信號201d，若第一方波信號S2為邏輯1則會選擇輸入時鐘信號201f。此外，當第二方波信號S6為邏輯0 (也就是表一當中的狀態1與幻，則選擇器109會維持當前已選中的輸入時鐘信號201e，作為輸出時鐘信號S7。表 I
權利要求
1.一種展頻時鐘產生器，包含三角波產生器，以將多個輸入時鐘信號的其中之一轉換成為原始三角波信號，其中所述多個輸入時鐘信號具有相同的頻率與彼此相異的相位；數字波形調變器，以依照輸入控制信號調整所述原始三角波信號的波形，來產生調變三角波信號與相應于所述調變三角波信號的第一方波信號；以及三角調變器，電連接至所述數字波形調變器，所述三角調變器以累加所述調變三角波信號的數值來產生第二方波信號；以及選擇器，以依據所述第二方波信號與所述第一方波信號的電壓準位，選擇所述多個輸入時鐘信號的其中之一作為輸出時鐘信號，其中所述輸出時鐘信號的平均頻率與所述輸入時鐘信號的頻率相異。
2.如權利要求1所述的展頻時鐘產生器，其中，所述數字波形調變器進一步調整所述原始三角波信號的頻率，來產生所述調變三角波信號。
3.如權利要求1所述的展頻時鐘產生器，其中，所述數字波形調變器進一步調整所述原始三角波信號的振幅，來產生所述調變三角波信號。
4.如權利要求1所述的展頻時鐘產生器，其中，所述輸出時鐘信號反饋至所述三角調變器，以觸發所述三角調變器來產生所述第二方波信號。
5.如權利要求5所述的展頻時鐘產生器，其中，當所述三角調變器尚未被觸發之前，所述輸出時鐘信號的平均頻率會等于所述輸入時鐘信號的頻率。
6.一種展頻時鐘系統，包含 振蕩器，以產生周期信號；鎖相回路，以調變所述周期信號的頻率，來產生多個輸入時鐘信號，其中所述多個輸入時鐘信號具有相同的頻率以及相異的相位；三角波產生器，以將所述多個輸入時鐘信號的其中之一轉換成為原始三角波信號； 數字波形調變器，以依照輸入控制信號調整所述原始三角波信號的波形，來產生調變三角波信號與相應于所述調變三角波信號的第一方波信號；以及三角調變器，電連接至所述數字波形調變器，所述三角波調變器以累加所述調變三角波信號的數值來產生第二方波信號；以及選擇器，以依據所述第二方波信號與所述第一方波信號的電壓準位，選擇所述多個輸入時鐘信號的其中之一作為輸出時鐘信號，其中所述輸出時鐘信號的平均頻率與所述輸入時鐘信號的頻率相異。
7.如權利要求6所述的展頻時鐘系統，其中，所述數字波形調變器進一步調整所述原始三角波信號的頻率，來產生所述調變三角波信號。
8.如權利要求7所述的展頻時鐘系統，其中，所述數字波形調變器進一步調整所述原始三角波信號的振幅，來產生所述調變三角波信號。
9.如權利要求7所述的展頻時鐘系統，其中，所述輸出時鐘信號反饋至所述三角調變器，以觸發所述三角調變器來產生所述第二方波信號。
10.如權利要求7所述的展頻時鐘系統，其中，當所述三角調變器尚未被觸發之前，所述輸出時鐘信號的平均頻率會等于所述輸入時鐘信號的頻率。
全文摘要
一種展頻時鐘產生器，含三角波產生器、數字波形調變器、三角調變器以及選擇器。三角波產生器將多個輸入時鐘信號的其中之一轉換成為原始三角波信號，其中輸入時鐘信號具有相同的頻率與彼此相異的相位。數字波形調變器依照輸入控制信號調整原始三角波信號的波形，來產生調變三角波信號與相應于調變三角波信號的第一方波信號。三角調變器累加調變三角波信號的數值來產生第二方波信號，選擇器依據第二方波信號與第一方波信號的電壓準位，選擇輸入時鐘信號的其中之一作為輸出時鐘信號，其中輸出時鐘信號的平均頻率與輸入時鐘信號的頻率相異。
文檔編號H03K3/02GK102377413SQ201010251270
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月9日 優先權日2010年8月9日
發明者張耿毓 申請人:奇景光電股份有限公司