利用δ-∑调制的信号误差校正的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请总体上涉及频率合成器，并且更具体地，涉及用于在数控振荡器中生成误 差校正信号的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 直接数字合成器(DDS)是如下的一类数字振荡器，该数字振荡器能够从单个固定 频率、参考振荡器，生成在各种可容易调整的频率下的波形的范围。然而，相对于诸如由GPS 提供的这样绝对时间基础或其它这种标准时间基础参考，参考振荡器总是经受精确性和稳 定性的误差。参照图1，图1示出了示例DDS 10的简化框图。DDS 10包括参考时钟振荡器12， 在这个示例中该参考时钟振荡器12示出为压电晶体振荡器。DDS 10包括数控振荡器(NCO) 14。在这个具体示例中，DDS 10包括:数模转换器(DAC) 16和低通滤波器(LPF) 18,该低通滤 波器(LPF)18用于产生模拟输出信号，但是在其它的示例中，来自NCO 14的数字信号输出可 以在不具有模拟转换的情况下进行使用。NCO 14接收来自参考振荡器12的固定频率振荡器 定时信号，并且在所选择的频率下创建具有所需波形（例如，在许多实施方式中，是正弦曲 线)的数字信号。
[0003] 用于生成固定频率振荡器信号的参考振荡器12通常是压电晶体振荡器。压电晶体 振荡器使用振荡晶体(诸如石英）的机械共振，来创建具有非常精确频率的信号。基于晶体 的外形和安装，晶体振荡器的使用是需要的，这是由于它们在生成精确频率的电信号方面 的稳定性。晶体振荡器具有精确性和稳定性，但是有时由环境因素(诸如，温度)和有时由于 晶体的老化，导致了它们容易产生短期和长期漂移。短期和长期漂移影响了使用在NCO 14 中的所生成的时钟信号的相位和/或频率。这个导致了晶体振荡器的标称工作频率的相对 频率偏移。在一些实施方式中，参考振荡器12可以是除了压电晶体之外的定时源。几乎所有 的定时源经受一定量的精确性和稳定性漂移困扰。来自参考振荡器的振荡器信号中的误差 直接地导致了由NC014产生的信号的相位和/或频率中的误差。
[0004]由于来自参考振荡器的信号中的误差，所以已使用各种方法来对由直接数字合成 器生成的信号中的输出误差加以校正。作为示例，在晶体振荡器的情况下，通过输入电压可 以调整晶体共振电容负载。针对晶体电容的调整可以偏置或部分地补偿漂移误差。在另一 个示例中，来自参考振荡器的振荡器信号中的误差的影响，可以NCO中通过改变具有使用在 数控振荡器中的恒定偏置的频率字（即，调整步长)加以校正。不幸的是，这些当前方法可以 是过于复杂和/或缺乏用于调整漂移误差必要的精细的精确性。
【附图说明】
[0005] 通过示例的方法，现将参照示出本申请的示例实施方式的附图，并且其中：
[0006] 图1示出直接数字合成器的简化方框图；
[0007] 图2示出使用直接数字合成器中的数控振荡器的部分方框图；
[0008] 图3示出根据本申请的一方面的数控振荡器的一个示例的简化方框图；
[0009]图4以方框的形式示出与误差测量电路一起的示例数控振荡器;以及
[0010]图5示出具有共享公共参考振荡器和误差测量电路的多个DDS的示例系统的框图；
[0011] 图6以方框的形式示出与误差测量电路一起的数控振荡器的另一个示例。
【具体实施方式】
[0012] 描述了用于参考振荡器的长期相位漂移的补偿的方法、装置和系统。所述参考振 荡器可以在诸如数控振荡器中生成数字输出信号。所述方法包括以下步骤:确定振荡器信 号中的与外部时间基础比较的相位误差；对所述相位误差进行A-Σ调制（Delta-Sigma modulation)，以生成Δ - Σ误差比特流;基于所述Δ - Σ误差比特流，在每个时钟周期中从 相位增量值对误差校正步长进行有条件地相加或相减，以创建调制相位增量值；以及将所 述调制相位增量值相加至相位累加器，以生成误差校正输出数字信号。A-Σ基础误差校正 方法避免了使用乘法器。如果由相同参考振荡器驱动，则相同的A-Σ误差信号能够在被配 置为不同输出频率的多个数控振荡器中加以使用。
[0013] 在一个方面中，本申请公开了一种用于在数控振荡器中产生误差校正定时信号的 方法，所述数控振荡器包括相位累加器，通过振荡器信号在一个时钟周期下对所述相位累 加器加以计时。所述方法包括以下步骤:在每个时钟周期中，基于所存储的相位增量值，通 过如下方式来生成调制相位增量值:将所述相位增量值移位预定比特移位，以创建误差校 正步长;基于A - Σ调制误差信号将符号添加至所述误差校正步长，以产生有符号误差校正 步长；以及将所述有符号误差步长相加至所述相位增量值，以产生所述调制相位增量值。所 述方法还包括:在每个时钟周期中，将所述调制相位增量值相加至在所述相位累加器中的 输出值，以创建更新的输出值，然后所更新的输出值被存储在所述相位累加器中。
[0014] 在另一方面中，本申请公开了一种用于校正数控振荡器中的晶体振荡器的长期相 位漂移的方法，所述数控振荡器具有相位增量值，并且包括相位累加器。由来自所述晶体振 荡器的振荡器信号在时钟周期处加以计时。所述方法包括以下步骤:确定所述振荡器信号 中的与外部时间基础比较的相位误差;对所述相位误差进行A-Σ调制，以生成Δ-Σ误差 比特流;基于所述A-Σ误差比特流，在每个时钟周期中从所述相位增量值对误差校正步长 进行有条件地相加或相减，以创建调制相位增量值；以及将所述调制相位增量值相加至相 位累加器，以生成误差校正输出数字信号。
[0015] 在另一方面中，本申请公开了一种用于基于参考晶体振荡器生成具有一选择频率 的误差校正数字信号的系统，其中，所述振荡器在一振荡器频率下输出振荡器信号。所述系 统包括:存储元件，所述存储元件存储相位增量值;相位累加器，在所述偏振器频率下对所 述相位累加器进行计时；误差测量电路，所述误差测量电路用于确定所述振荡器信号中的 与外部时间基础比较的相位误差；A - Σ调制器，所述△ - Σ调制器用于调制所述相位误差， 并且产生Δ - Σ误差比特流；以及误差校正电路，所述误差校正电路用于基于所述Δ - Σ误 差比特流在每个时钟周期中从所述相位增量值对误差校正步长进行有条件地相加或相减， 以创建调制相位增量值。在每个时钟周期中，将所述调制相位增量值相加至所述相位累加 器，以生成所述误差校正数字信号。
[0016] 在另一方面中，本申请公开了一种数控振荡器，该数控振荡器用于基于参考晶体 振荡器生成具有一选择频率的误差校正数字信号，其中，所述振荡器在振荡器频率下输出 振荡器信号。所述数控振荡器包括:存储元件，所述存储元件存储相位增量值;误差校正电 路，所述误差校正电路包括比特移位器和加法器，所述比特移位器对所述相位增量值移位 预定比特移位，以创建误差步长，其中，基于A - Σ调制误差信号对所述误差步长给出符号， 以产生有符号误差校正步长，并且所述加法器用于从所述相位增量值和所述有符号误差校 正步长的总和，产生调制相位增量值；以及相位累加器，在所述振荡器频率下对所述相位累 加器进行计时，以将所述调制相位增量值相加至输出值，从而更新和存储所述输出值，其 中，所更新的输出值是所述误差校正数字信号。
[0017] 在一个方面中，所述本申请公开了用于在不具有乘法器情况下对数控振荡器中的 长期漂移加以校正的方法和装置。在另一个方面中，本申请公开了用于在具有公共误差测 量电路的情况下，对多个数控振荡器中的长期漂移加以校正的方法和装置，所述多个数控 振荡器具有不同设置频率，并且通过相同参考振荡器加以驱动。
[0018] 从结合附图的示例的以下描述，本申请的其它方面和特征将由本领域普通技术人 员所理解。
[0019] 首先参照图2,图2示出典型数控振荡器14的部分框图。在这个示例中，数控振荡器 14包括相位增量寄存器20和相位累加器22。相位增量寄存器20存储相位增量/步长。相位累 加器22通过时钟信号加以计时，该时钟信号是诸如来自参考振荡器的振荡器信号。在某些 情况下，参考振荡器可以是晶体振荡器。反馈相位累加器22的输出，以具有相位增量，且在 每个时钟周期处将该相位增量相加至相位累加器22的输出。实际上，当保持相位增量恒定 时，相位累加器22的输出是线性数字斜坡（linear digital ramp)。当相位累加器22溢出 时，数值环绕(numerical wraparound)导致了将输出信号有效地转换成具有周期性的数字 锯齿波形，该周期性是向相位累加器22的比特宽度(w)的幂给出2的时钟信号的频率和幅度 的函数。
[0020] 数控振荡器14的这个示例还包括数字波形发生器，其中，在这个示例中数字波形 发生器被示出为相幅转换器(PACdPAC 24被配置为，基于来自相位累加器22的输出信号 生成具有频率集的输出信号（诸如，正弦曲线）。在某些情况中，使用查