展頻時脈產生方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發明揭示一種展頻時脈產生方法及裝置，該裝置包括：一多相位時脈產生單元，產生一預訂數量的多個第一時脈信號，其中，該多個第一時脈信號具有實質上相同的周期及彼此不同的相位；一展頻時脈控制單元，依據一第一預定展頻頻譜，產生一指令信號；以及一時脈選擇單元，接收該指令信號，并依據該指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第一展頻時脈信號；其中，該第一展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第一預定展頻頻譜。
【專利說明】
展頻時脈產生方法及裝置
技術領域
[0001]本發明關于一種展頻時脈產生方法及裝置，特別是一種使用展頻時脈的電子裝置。
【背景技術】
[0002]時脈電路是許多電子裝置中最重要的元件之一，對系統整體效能的影響相當深遠。然而，時脈信號在其所在的頻率上會產生很強的電磁干擾(ElectromagneticInterference，簡稱EMI)。業界通常會定義一個門濫值，希望時脈信號的電磁干擾都能低于這個門濫值。現今技術常使用展頻時脈(spread-spectrum clock)，動態地改變時脈信號的頻率，使時脈信號的能量分散至不同的頻率上，借以滿足電磁干擾的要求。
[0003]然而，熟知技術是利用具有回路濾波器(loop filter)的鎖相回路(phase lockedloop)所組成，其為封閉式回路(closed loop)的電路結構；當通過一展頻控制器(spreadspectrum controller)來控制該鎖相回路對時脈信號進行展頻處理時，難以得知每一個展頻命令何時開始對該鎖相回路發生作用，亦無法確保該展頻命令能使該鎖相回路產生多少的展頻時脈的相位偏移，但這些信息對于固定產出量(constant throughput)的電路系統卻非常重要。因此，有必要發展新的展頻時脈產生技術以對治及改善之。
【發明內容】
[0004]為達成此目的，根據本發明的一方面，一實施例提供一種展頻時脈產生方法，其包含下列步驟:提供一預訂數量(M)的多個第一時脈信號，其中，該多個第一時脈信號具有實質上相同的周期(T)及彼此不同的相位；依據一第一預定展頻頻譜，產生一指令信號；以及依據該指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第一展頻時脈信號；其中，該第一展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第一預定展頻頻譜。
[0005]根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種展頻時脈產生裝置，其包括:一多相位時脈產生單元，產生一預訂數量的多個第一時脈信號，其中，該多個第一時脈信號具有實質上相同的周期及彼此不同的相位；一展頻時脈控制單元，依據一第一預定展頻頻譜，產生一指令信號；以及一時脈選擇單元，接收該指令信號，并依據該指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第一展頻時脈信號；其中，該第一展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第一預定展頻頻譜。
[0006]根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種使用展頻時脈的裝置，其包括:一多相位時脈產生單元，產生一預訂數量(M)的多個第一時脈信號，其中，該多個第一時脈信號具有實質上相同的周期(T)及彼此不同的相位；一展頻時脈控制單元，依據一第一預定展頻頻譜及一第二預定展頻頻譜，分別產生一第一指令信號及一第二指令信號；一第一時脈選擇單元，接收該第一指令信號，并依據該第一指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第一展頻時脈信號；以及一第二時脈選擇單元，接收該第二指令信號，并依據該第二指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第二展頻時脈信號；其中，該第一展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第一預定展頻頻譜，該第二展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第二預定展頻頻譜。
[0007]在一實施例中，當該多個第一時脈信號依序自I至M編號為η時，編號η與編號I的第一時脈信號之間的相位差為(η-1)ΧΤ/Μ。
[0008]在一實施例中，該第一時脈選擇單元隨機自該多個第一時脈信號選出其中一個，或依序選出編號自I至M遞增的第一時脈信號再依序選出編號自M至I遞減的第一時脈信號。
[0009]在一實施例中，該第二時脈選擇單元隨機自該多個第一時脈信號選出其中一個，或依序選出編號自I至M遞增的第一時脈信號再依序選出編號自M至I遞減的第一時脈信號。
[0010]在一實施例中，該裝置進一步包括一先進先出緩沖器，其中，該第一展頻時脈信號與該第二展頻時脈信號分別作為該先進先出緩沖器的寫入時脈與讀出時脈。
[0011]在一實施例中，該裝置進一步包含一相位差計算單元，其累計該第一展頻時脈信號與依據該第一指令信號而被選擇并輸出的該第一時脈信號之間的相位差、以及該第二展頻時脈信號與依據該第二指令信號而被選擇并輸出的該第一時脈信號之間的相位差。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例的展頻時脈產生方法的流程示意圖。
[0013]圖2為本發明第一實施例的展頻時脈產生裝置的方塊示意圖。
[0014]圖3為本實施例的時脈輸出單元的方塊示意圖。
[0015]圖4為本發明第二實施例的使用兩個展頻時脈的裝置的方塊示意圖。
[0016]其中，附圖標記說明如下:
[0017]200展頻時脈產生裝置
[0018]210多相位時脈產生單元
[0019]220展頻時脈控制單元
[0020]230時脈選擇單元
[0021]300 裝置
[0022]310多相位時脈產生單元
[0023]320展頻時脈控制單元
[0024]330第一時脈選擇單元
[0025]350第二時脈選擇單元
[0026]360先進先出緩沖器
[0027]CKln第一時脈信號
[0028]CK3第一展頻時脈信號
【具體實施方式】
[0029]為使貴審查委員能對本發明的特征、目的及功能有更進一步的認知與了解，現配合附圖詳細說明本發明的實施例如后。在所有的說明書及圖示中，將采用相同的元件編號以指定相同或類似的元件。在各個實施例的說明中，所謂的“第一”、“第二”、及“第三”是用以描述不同的元素，這些元素并不因為此類表述而受到限制。為了說明上的便利和明確，附圖中各元素的尺寸是以夸張或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸并未完全為其實際的尺寸。
[0030]圖1為本發明實施例的展頻時脈產生方法100的流程示意圖，其包含下列步驟:(步驟110)提供多個第一時脈信號，其中，該多個第一時脈信號具有實質上相同的周期及彼此不同的相位；(步驟120)依據一第一預定展頻頻譜，產生一指令信號；以及(步驟130)依據該指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第一展頻時脈信號；其中，該第一展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第一預定展頻頻譜。
[0031]實際上，所述預定展頻頻譜依據應用的產品不同而有所不同，且預定展頻頻譜的相關設定值或程序碼寫入展頻時脈控制單元220中，展頻時脈控制單元220可以由軟件、固件或是硬件所實現。
[0032]舉例來說，電路設計者可以將為一中心頻率為ΙΟΟΚΗζ，展頻范圍為5%的展頻頻譜相關的設定值或程序碼寫進一展頻時脈控制單元220中，再通過指令信號動態地選擇第一時脈信號(第一時脈信號例如為一 10KHz的時脈信號)，來產生第一展頻時脈信號，其頻率范圍為95KHz-105KHz，與展頻時脈控制單元220中的預定展頻頻譜相對應。
[0033]首先，本方法100通過該指令信號，而在相同頻率但不同相位的多個時脈信號(如上所述的第一時脈信號)中，選出欲進行展頻處理的其中一個，并對它進行展頻處理(而得到如上所述的第一展頻時脈信號);接著，由于本方法100在該指令信號被產生之時，就已可得知該時脈信號在展頻處理前后所造成的相位偏移量(Phase offset)，進而借以得知該指令信號的施加對該時脈信號所產生的展頻效果；因此，我們可依據上述的相位偏移量，而精確地設計出一串列的指令信號，故本方法100特別適用于固定產出量(constantthroughput)的電路系統。
[0034]根據上述的方法100，以下提出兩個個實施例，通過電路設計來對本發明加以實施。圖2為本發明第一實施例的展頻時脈產生裝置200的方塊示意圖，該展頻時脈產生裝置200包括:一多相位時脈產生單元210、一展頻時脈控制單元220、以及一時脈選擇單元230。該多相位時脈產生單元210可產生多個第一時脈信號CKln，提供給該時脈選擇單元230作為候選時脈，由該時脈選擇單元230依據一第一預定展頻頻譜，也就是該展頻時脈產生裝置200所欲產生的展頻時脈態樣，而自該多個候選時脈之中選出適當的時脈信號以進行展頻處理；其中，該多個第一時脈信號0(1?具有實質上相同的周期及彼此不同的相位。
[0035]在以下的說明書中，T將用以代表該多個第一時脈信號0(1?的周期，M用以代表該多個第一時脈信號0(1?的數量，η用以代表該多個第一時脈信號CKl η的編號；也就是說，該多個第一時脈信號CKln可編號為自0(11至0(込。在本實施例中，當該多個第一時脈信號依序編號為CKl1' CKl μ時，該多個第一時脈信號CKl ?與CKl:之間的相位差為(η-1) XT/M,也就是相鄰的第一時脈信號的相位差為T/Μ。針對數量M = 4的例子，該多個第一時脈信號的相鄰兩個(例如，□(^與CKl 2、0(12與CKl 3、0(13與CKl 4)之間的相位差皆為T/4，如圖3所示。
[0036]該展頻時脈控制單元220可依據該第一預定展頻頻譜，產生一指令信號給該時脈選擇單元230，用以控制或指示該時脈選擇單元230自該多個第一時脈之中選出適當的一個，以進行展頻處理。該時脈選擇單元230在接收該指令信號之后，會自該多個第一時脈信號之中動態地選擇并輸出其中一個(換言之，時脈選擇單元230輪流地輸出該些不同相位的第一時脈信號)，并依據該指令信號對被選出的該第一時脈信號進行展頻處理，以產生一第一展頻時脈信號CK3(即，展頻處理后的時脈信號)。
[0037]此外，本發明實施例的展頻時脈產生裝置200可進一步包含一相位差計算單元(未圖示)，其可累計該第一展頻時脈信號與被選出的該第一時脈信號之間的相位差。由于該多相位時脈產生單元210所產生的該多個第一時脈信號0(1?的相位為已知的信息，因此當該指令信號被發出之時，該展頻時脈控制單元220就已可得知或計算出被選出的該第一時脈信號與該第一展頻時脈信號CK3之間的相位差(也就是，被選出的第一時脈信號在展頻處理前后的相位差異量)，而該展頻時脈控制單元220又據以產生下一回合的該指令信號，用以控制或指示該時脈選擇單元230。此外，倘若該指令信號包含一序列的指令，該展頻時脈控制單元220亦可對被選出的該第一時脈信號與該第一展頻時脈信號CK3在不同時間的相位差進行累計，其結果亦作為該展頻時脈控制單元220產生下一回合的指令信號的依據，以達到該展頻時脈產生裝置200對于最大相位差累積量的要求。
[0038]圖3為本實施例的時脈輸出單元230的方塊示意圖，其是針對該多個第一時脈信號CKln的數量M = 4作為例子。在該時脈選擇單元230的左方為該多相位時脈產生單元210所提供的該多個第一時脈信號CKlp CKl2, CKl3, CKl4，其相鄰的第一時脈信號((^^與CKl2, 0(12與CKl 3、0(13與CKl 4)之間的相位差皆為T/4。在一實施例中，該時脈選擇單元230可自該多個第一時脈信號CKlp CK12、CK13、CKl4中隨機選出其中的一個，以進行展頻處理。在另一實施例中，該時脈選擇單元230可依序選出編號自I至M遞增的第一時脈信號，再依序選出編號自M至I遞減的第一時脈信號；也就是如圖3所示，該時脈選擇單元230右方的該多個第一時脈信號依序以CKlp CK12、CKl3, CKl4, CKl4, CKl3, CKl2, CKl1被選出以進行展頻處理，但本發明對其存續期間長短并不加以限制，各個第一時脈信號CKlp CKl2, CKl3,CKl4作用的期間長度可以彼此不同或相同。該時脈選擇單元230包含高速的多工選擇器(multiplexer)的功能，可對于該多個第一時脈信號CKl1' CK12、CK13、0(14進行適當的選擇與切換。
[0039]通過本發明的展頻時脈產生方法100及裝置200，對于一個使用展頻時脈的電子裝置而言，倘若它需要兩個以上相互獨立的展頻時脈，則本發明只需要提供與展頻時脈數量相同的時脈輸出單元，而不需要如熟知技術那樣還需要與展頻時脈數量相同的多相位時脈產生單元，此亦可說為本發明技術的成本優勢。舉例來說，對于固定產出量(constantthroughput)的電路系統，其傳送端與接收端(或是讀取端與寫入端)所約定用以收發數據的時脈可能會些許的頻率差異，或是此兩時脈雖然頻率相同但相位卻不同，此系統的介面區域通常需要一個先進先出緩沖器(first-1n first-out buffer，簡稱FIFO)來調節或彈性控制傳送端與接收端(或是讀取端與寫入端)之間的數據流量。而通過本發明，傳送端與接收端(或是讀取端與寫入端)的時脈信號可通過兩組獨立的時脈輸出單元，搭配獨立的展頻時脈控制指令序列即可達成；而因兩時脈之間的相位差異是可被事先預估的，故先進先出緩沖器的深度(cbpth)就可以在電路設計階段先決定好，而達成固定產出量的系統操作方式，且不會導致此兩時脈之間相位差異不斷累積而終致緩沖器滿溢(overflow)。
[0040]圖4為本發明第二實施例的使用兩個展頻時脈的裝置300的方塊示意圖，該裝置300包括:一多相位時脈產生單元310、一展頻時脈控制單元320、一第一時脈選擇單元330、一第二時脈選擇單元350、以及一先進先出緩沖器360。該多相位時脈產生單元310相當于第一實施例的多相位時脈產生單元210，用以產生多個第一時脈信號(^^給該第一時脈選擇單元330與該第二時脈選擇單元350作為候選時脈，由該第一時脈選擇單元330與該第二時脈選擇單元350依據該裝置300所需的展頻時脈態樣的一第一預定展頻頻譜與一第二預定展頻頻譜，而自該多個候選時脈之中選出適當的時脈以進行展頻處理；其中，該多個第一時脈信號□(、具有相同的周期及彼此不同的相位。在本實施例中，該多個第一時脈信號CKln依序為CKl CKl M，該多個第一時脈信號0(1?與CKl i之間的相位差為(η-1) X Τ/Μ，也就是相鄰的第一時脈信號的相位差為TAL
[0041]該展頻時脈控制單元320相當于第一實施例的展頻時脈控制單元220，可依據該裝置300所需的一第一展頻時脈的預定頻譜，而產生一第一指令信號，并依據該裝置300所欲使用的一第二展頻時脈的預定頻譜，而產生一第二指令信號，用以控制或指示該第一時脈選擇單元330與該第二時脈選擇單元350分別自該多個第一時脈CKln之中選出適當的一個，以進行展頻處理。該第一時脈輸出單元330在接收該第一指令信號之后，會自該多個第一時脈信號CKln之中選出其中一個(S卩，欲進行展頻處理的時脈信號)，并依據該第一指令信號對被選出的該第一時脈信號進行展頻處理，以產生一第一展頻時脈信號CK3(即，展頻處理后的時脈信號)。該第二時脈選擇單元350在接收該第二指令信號之后，亦會自該多個第一時脈信號CKln之中選出其中一個(亦為欲進行展頻處理的時脈信號)，并依據該第二指令信號對被選出的該第一時脈信號進行展頻處理，以產生一第二展頻時脈信號CK5(亦為展頻處理后的時脈信號)。
[0042]此外，本發明實施例的展頻時脈產生裝置200可進一步包含一相位差計算單元(未圖示)，其可累計該第一展頻時脈信號與被選出的該第一時脈信號之間的相位差、以及該第二展頻時脈信號與另一被選出的該第一時脈信號之間的相位差。由于該多相位時脈產生單元310所產生的該多個第一時脈信號0(1?的相位為已知的信息，因此當該指令信號被產生之時，該展頻時脈控制單元220就已可得知或計算出被選出的該第一時脈信號與該第一展頻時脈信號CK3之間的第一相位差，以及另一被選出的該第一時脈信號與該第二展頻時脈信號CK5之間的第二相位差(也就是，被選出的第一時脈信號在展頻處理前后的相位差異量)，而該展頻時脈控制單元320又可據以產生下一回合的該第一指令信號與該第二指令信號，用以分別控制或指示該第一時脈選擇單元330與該第二時脈選擇單元350。此夕卜，倘若該指令信號包含一序列的指令，該展頻時脈控制單元320亦可對不同時間的被選出的該第一時脈信號與該第一展頻時脈信號CK3之第一相位差、以及另一被選出的該第一時脈信號與該第二展頻時脈信號CK5的第二相位差進行累計，其結果亦作為該展頻時脈控制單元320產生下一回合的第一指令信號與第二指令信號的依據，以達到該裝置300對于最大相位差累積量的要求。
[0043]當該第一相位差與該第二相位差的差值累加達一預定值時，該展頻時脈控制單元320將產生下一個第一指令信號及下一個第二指令信號，借以作出使該裝置300達成最佳操作的因應措施。該第一時脈選擇單元330與該第二時脈選擇單元350可分別自該多個第一時脈信號CKln中隨機選出其中的一個，以進行展頻處理。在另一實施例中，該第一時脈選擇單元330與該第二時脈選擇單元350亦可分別依序選出CKl1' CKl M編號自I至M遞增的第一時脈信號，再依序選出CKIm?CKl i編號自M至I遞減的第一時脈信號。
[0044]如前所述，該先進先出緩沖器360是達成固定產出量的系統操作所需要的一個介面區域，用以調節其讀取端與寫入端之間的數據流量。在本實施例中，該第一展頻時脈信號CK3與該第二展頻時脈信號CK5分別作為該先進先出緩沖器360的寫入時脈與讀出時脈。由于該第一展頻時脈信號CK3與該第二展頻時脈信號CK5之間的相位差異是會被不斷的累積，若無法精確得知兩時脈信號之間累積相位差異并適當分別調整該第一展頻時脈信號CK3與該第二展頻時脈信號CK5，使累積相位差異不超過緩沖器深度，終將導致該先進先出緩沖器360的內部存儲器空間發生不夠用的滿溢(overflow)狀態。對不同時間的該第一展頻時脈信號CK3與該第二展頻時脈信號CK5的相位差異也會被累計，而當此相位差異累計量達到某一預定值時，該展頻時脈控制單元320會針對此狀況做出對該裝置300能最佳操作的因應措施，例如，該展頻時脈控制單元320產生下一組第一指令信號及第二指令信號，使得該第一時脈選擇單元330與該第二時脈選擇單元350不再繼續產出相同的即時相位差升。
[0045]以上所述，僅為本發明的較佳實施例，當不能以之限制本發明的范圍。即凡依本發明權利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發明的要義所在，亦不脫離本發明的精神和范圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。
【主權項】
1.一種展頻時脈產生方法，其特征在于，包括: 提供一預訂數量M的多個第一時脈信號，其中，該多個第一時脈信號具有實質上相同的周期T及彼此不同的相位； 依據一第一預定展頻頻譜，產生一指令信號；以及 依據該指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第一展頻時脈信號； 其中，該第一展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第一預定展頻頻譜。2.如權利要求1所述的展頻時脈產生方法，其特征在于，其中，當該多個第一時脈信號依序自I至M編號為η時，編號η與編號I的第一時脈信號的相位差為(η_1) ΧΤ/Μ。3.如權利要求2所述的展頻時脈產生方法，其特征在于，其中，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個的步驟是自該多個第一時脈信號之中隨機選出其中一個。4.如權利要求2所述的展頻時脈產生方法，其特征在于，其中，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個的步驟是自該多個第一時脈信號之中，依序選出編號自I至M遞增的第一時脈信號，再依序選出編號自M至I遞減的第一時脈信號。5.一種展頻時脈產生裝置，其包括: 一多相位時脈產生單元，產生一預訂數量M的多個第一時脈信號，其中，該多個第一時脈信號具有實質上相同的周期T及彼此不同的相位； 一展頻時脈控制單元，依據一第一預定展頻頻譜，產生一指令信號；以及一時脈選擇單元，接收該指令信號，并依據該指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第一展頻時脈信號； 其中，該第一展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第一預定展頻頻譜。6.如權利要求5所述的展頻時脈產生裝置，其特征在于，其中，當該多個第一時脈信號依序自I至M編號為η時，編號η與編號I的第一時脈信號之間的相位差為(η_1) ΧΤ/Μ。7.如權利要求6所述的展頻時脈產生裝置，其特征在于，其中，該時脈選擇單元隨機自該多個第一時脈信號選出其中一個。8.如權利要求6所述的展頻時脈產生裝置，其特征在于，其中，該時脈選擇單元依序選出編號自I至M遞增的第一時脈信號，再依序選出編號自M至I遞減的第一時脈信號。9.如權利要求6所述的展頻時脈產生裝置，進一步包含一相位差計算單元，其累計該第一展頻時脈信號與依據該指令信號而被選擇并輸出的該第一時脈信號之間的相位差。10.一種使用展頻時脈的裝置，其包括: 一多相位時脈產生單元，產生一預訂數量M的多個第一時脈信號，其中，該多個第一時脈信號具有實質上相同的周期T及彼此不同的相位； 一展頻時脈控制單元，依據一第一預定展頻頻譜及一第二預定展頻頻譜，分別產生一第一指令信號及一第二指令信號； 一第一時脈選擇單元，接收該第一指令信號，并依據該第一指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第一展頻時脈信號；以及 一第二時脈選擇單元，接收該第二指令信號，并依據該第二指令信號，自該多個第一時脈信號中動態地選擇并輸出其中一個，以產生一第二展頻時脈信號； 其中，該第一展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第一預定展頻頻譜，該第二展頻時脈信號的信號頻譜對應于該第二預定展頻頻譜。11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，其中，當該多個第一時脈信號依序自I至M編號為η時，編號η與編號I的第一時脈信號之間的相位差為(η-1)ΧΤ/Μ。12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，其中，該第一時脈選擇單元隨機自該多個第一時脈信號選出其中一個，或依序選出編號自I至M遞增的第一時脈信號再依序選出編號自M至I遞減的第一時脈信號。13.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，其中，該第二時脈選擇單元隨機自該多個第一時脈信號選出其中一個，或依序選出編號自I至M遞增的第一時脈信號再依序選出編號自M至I遞減的第一時脈信號。14.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，進一步包括一先進先出緩沖器，其中，該第一展頻時脈信號作為該先進先出緩沖器的寫入時脈，該第二展頻時脈信號作為該先進先出緩沖器的讀出時脈。15.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，進一步包含一相位差計算單元，其累計該第一展頻時脈信號與依據該第一指令信號而被選擇并輸出的該第一時脈信號之間的相位差、以及該第二展頻時脈信號與依據該第二指令信號而被選擇并輸出的該第一時脈信號之間的相位差。
【文檔編號】H03K3/02GK105871358SQ201510035651
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月23日
【發明人】曾順得, 翁啟舜
【申請人】瑞昱半導體股份有限公司