基于usb设备实现时钟恢复的电路结构及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及时钟恢复领域，尤其涉及USB设备时钟恢复领域，具体是指一种基于USB设备实现时钟恢复的电路结构及方法。
【背景技术】
[0002]现有技术多为以下解决方案:
[0003](1)采用电路外接晶体振荡器为电路提供精确的时钟；
[0004](2)采用锁相环PLL设计，产生与串行数据频率和相位一致的时钟信号；
[0005](3)采用延迟锁定环DLL设计，产生与串行数据频率和相位一致的时钟信号。
[0006]以上方式的缺点:
[0007](1)外接晶振，外围相对复杂，误差较大，并且增加了成本；
[0008](2)锁相环PLL设计使得电路面积相对比较大，设计整体难度较大，锁定时间较长，对噪声敏感，存在相差误差积累等问题；
[0009](3)延迟锁定环DLL设计抖动抑制性能差，锁定范围相对有限，功耗较大，不具有频率跟踪特性。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现可产生精确的系统时钟、具有频率跟踪特性、自动将内置振荡器的频率在低速、中速和高速三个状态之间进行转换、兼顾系统的精度和稳定性、具有更广泛应用范围的基于USB设备实现时钟恢复的电路结构及方法。
[0011]为了实现上述目的，本发明的基于USB设备实现时钟恢复的电路结构具有如下构成:
[0012]该基于USB设备实现时钟恢复的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括内置振荡器和数字控制逻辑模块，所述的内置振荡器模块包括:
[0013]电流源产生电路，用以产生并输出参考电流；
[0014]电流镜电路，用以将所述的参考电流放大系统预设电流放大倍数后产生振荡电路电流；
[0015]振荡器，用以产生与所述的振荡电路电流频率成正比的振荡信号并输出至所述的数字控制逻辑模块；
[0016]所述的数字控制逻辑模块包括:
[0017]USB时钟恢复单元，用以对所述的内置振荡器模块的振荡信号进行采样并进行时钟恢复；
[0018]频率调节单元，用以根据主机发送的USB同步码信号和所述的内置振荡器模块的振荡信号的比较结果调节所述的电流镜电路的系统预设电流放大倍数。
[0019]较佳地，所述的电流源产生电路包括相互连接的PTAT电流源和具有正温度系数的温度系数补偿电阻，所述的PTAT电流源用以输出参考电流至所述的电流镜电路。
[0020]较佳地，所述的电流镜电路包括第一开关、第二开关、第一 NM0S管、第二 NM0S管、第三NM0S管和第四NM0S管，所述的第一开关用以仅当所述的频率调节单元给出加速信号时断开，所述的第二开关用以仅当所述的频率调节单元给出减速信号时断开，所述的第一开关连接于所述的第一 NM0S管和第二 NM0S管之间，所述的第二开关连接于所述的第三NM0S管和第四NM0S管之间，所述的第一 NM0S管、第二 NM0S管、第三NM0S管和第四NM0S管共栅极连接，所述的第二 NM0S管输入所述的电流源电路输出的参考电流，所述的第四NM0S管输出振荡电路电流至所述的振荡器。
[0021]较佳地，所述的振荡器为电流饥饿型环形振荡器。
[0022]较佳地,所述的USB时钟恢复单元包括:
[0023]主机波特率捕捉电路，用以基于所述的电流饥饿型环形振荡器输出的高速时钟对USB接口同步信号的采样位的持续时间进行计数；
[0024]脉冲计数器，该脉冲计数器的输入端与所述的内置振荡器模块的输出端相连接；
[0025]比较器，用以当所述的脉冲计数器的计数值达到所述的主机波特率捕捉电路的计数值的一半时，输出复位信号至所述的脉冲计数器的复位控制端；
[0026]时钟产生电路,该时钟产生电路的第一输入端与所述的内置振荡器模块的输出端相连接，该时钟产生电路的第二输入端输入所述的比较器输出的复位信号。
[0027]更佳地，所述的频率调节单元包括:
[0028]USB同步码检测电路，用以检测主机发出的USB同步码信号；
[0029]振荡器频率控制电路，用以在主机发出USB同步码信号的系统预设控制位期间根据所述的内置振荡器模块的位宽计数值判断发送加速、减速或速度保持信号至所述的电流镜电路。
[0030]本发明还涉及一种通过所述的电路结构基于USB设备实现时钟恢复的方法，其特征在于，所述的方法包括USB时钟恢复和内置振荡器模块频率调节，所述的USB时钟恢复，具体为:
[0031](11)所述的USB时钟恢复单元对所述的内置振荡器模块的振荡信号进行采样并进行时钟恢复；
[0032]所述的内置振荡器模块频率调节，包括以下步骤:
[0033](21)所述的频率调节单元根据主机发送的USB同步码信号和所述的内置振荡器模块的振荡信号的比较结果调节所述的电流镜电路的系统预设电流放大倍数；
[0034](22)所述的电流镜电路根据所述的频率调节单元的控制信号将所述的电流源产生电路输出的参考信号放大系统预设电流放大倍数后输出至所述的振荡器。
[0035]较佳地，所述的频率调节单元包括USB同步码检测电路和振荡器频率控制电路，所述的频率调节单元根据主机发送的USB同步码信号和所述的内置振荡器模块的振荡信号的比较结果调节所述的电流镜电路的系统预设电流放大倍数包括以下步骤:
[0036](211)所述的振荡器频率控制电路判断在主机发出USB同步码的系统预设控制位期间的内置振荡器模块的位宽计数值的大小，如果所述的位宽计数值大于系统预设高值，则继续步骤(212)，如果所述的位宽计数值小于系统预设低值，则继续步骤(213)，如果所述的位宽计数值介于所述的系统预设高值和系统预设低值之间则继续步骤(214)；
[0037](212)所述的振荡器频率控制电路发送减速信号至所述的电流镜电路；
[0038](213)所述的振荡器频率控制电路发送加速信号至所述的电流镜电路；
[0039](214)所述的振荡器频率控制电路发送频率保持信号至所述的电流镜电路。
[0040]更佳地，所述的电流镜电路包括第一开关、第二开关、第一 NM0S管、第二 NM0S管、第三NM0S管和第四NM0S管，所述的第一开关连接于所述的第一 NM0S管和第二 NM0S管之间，所述的第二开关连接于所述的第三NM0S管和第四NM0S管之间，所述的第一 NM0S管、第二 NM0S管、第三NM0S管和第四NM0S管共栅极连接，所述的第二 NM0S管输入所述的电流源电路输出的参考电流，所述的第四NM0S管输出振荡电路电流至所述的振荡器，所述的电流镜电路根据所述的频率调节单元的控制信号将所述的电流源产生电路输出的参考信号放大系统预设电流放大倍数，包括以下步骤:
[0041](221)所述的电流镜电路判断所述的频率调节单元的控制信号类型，如果是加速信号，则继续步骤(222)，如果是减速信号，则继续步骤(223)，如果是频率保持信号，则继续步骤(224)；
[0042](222)所述的第一开关断开连接且所述的第二开关保持闭合；
[0043](223)所述的第一开关保持闭合且所述的第二开关断开连接；
[0044](224)所述的第一开关和第二开关均保持闭合。
[0045]采用了该发明中的基于USB设备实现时钟恢复的电路结构及方法，具有如下有益效果