专利名称：时钟产生装置与频率校正方法
技术领域：
本发明关于时钟产生装置以及所述时钟产生装置的频率校正方法，特别是指可应用于具有多通信标准的通信系统内的锁相环与其相关的方法，其中所述通信系统具有较短的频率校正时间。
背景技术：
在无通信系统内，锁相环用来产生具有预定振荡频率的时钟信号，所述时钟信号对应于特定的通信标准。此外，所述锁相环可设计来产生分别对应多个通信标准的不同振荡频率。因此，设置在所述锁相环内的振荡器的可调整范围就必须够宽才能应付不同的通信标准。一般而言，当无线通信系统操作在特定的通信标准时，在初始的阶段，所述振荡器控制为搜寻整个可用的频率范围以将其振荡频率校正到对应所述特定通信标准的目标频率。因此，当越来越多的通信标准都被整合进一个无线通信系统时，传统的无线通信系统可 能就会花很长的时间来搜寻目标频率并将其振荡频率校正到目标频率。因此，如何缩短锁相环产生所述目标频率的校正时间已成为具有多个通信标准的通信系统所急需解决的问题。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供可应用于具有多通信标准的通信系统内的锁相环与其相关的校正方法，其中所述多通信标准的通信系统具有较短的频率校正时间。一种时钟产生装置的范例实施方式，包括时间至数字转换器、校正组件、可控制振荡器以及反馈组件。所述时间至数字转换器用来将参考时钟以及可变时钟之间的时间差转换为数字值；所述校正组件用来依据所述数字值以及所述参考时钟来产生控制信号；所述可控制振荡器用来依据所述控制信号来产生振荡信号；所述反馈组件用来依据所述振荡信号产生所述可变时钟并传送至所述时间至数字转换器；其中所述校正组件用来校正所述可控制振荡器以使得所述振荡信号具有目标振荡频率。一种频率校正方法的范例实施方式，包括将参考时钟以及可变时钟之间的时间差转换为数字值；依据所述数字值以及所述参考时钟来产生控制信号；依据所述控制信号来产生振荡信号；以及依据所述振荡信号来产生所述可变时钟；其中所述振荡信号依据所述控制信号来校正为具有目标振荡频率。采用本发明的上述实施例，可以缩短多通信标准系统中的锁相环产生目标频率的校正时间。对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。
图I为本发明时钟产生装置的实施例示意图。
图2为本发明可控制振荡器可用的总频率范围的实施例示意图。图3为本发明对时钟产生装置所进行的粗调方法的实施例流程图。图4为本发明可控制振荡器的实施例示意图。图5为本发明的参考时钟、振荡信号以及可变时钟的实施例时序图。图6为本发明频率校正方法的实施例流程图。
具体实施例方式在权利要求书及说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本权利要求书及说明书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准贝U。在权利要求书及说明书中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电气连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至所述第二装置。如图I所示，图I为本发明的时钟产生装置100的实施例示意图。时钟产生装置100可以是设置于无线通信系统内的锁相环(phase-locked loop, PLL)。所述无线通信系统可以是具有多个通信标准的通信系统，而时钟产生装置100可以用来产生对应所述多个通信标准的不同的振荡频率。时钟产生装置100包括时间至数字转换器(Time-to-digital Converter,TDC) 102、数字环路滤波器(digital loop filter) 104、可控制振荡器106、反馈组件108、三角积分调制器(sigma-delta modulator) 110以及校正组件112。时间至数字转换器102用来将参考时钟Sr以及可变时钟Sf之间的时间差转换为数字值Sd。数字环路滤波器104用来依据数字值Sd来产生振荡器控制信号Sv。校正组件112用来依据数字值Sd以及参考时钟Sr来产生控制信号Sc。可控制振荡器106用来依据控制信号Sc以及振荡器控制信号Sv来产生振荡信号Sosc。反馈组件108用来依据振荡信号Sosc来产生可变时钟Sf并将其送至时间至数字转换器102。在此实施例中，反馈组件108可以是分频器(frequency divider),所述分频器用来对振荡信号Sosc除以整数M以产生可变时钟Sf,而整数M为最接近目标除数(target divider ratio)的整数。其中所述目标除数会使得所述振荡信号Sosc的频率最接近目标频率，目标除数=round (目标频率/参考时钟)，round是指取最接近的整数。数字环路滤波器104耦接于时间至数字转换器102以及可控制振荡器106之间。三角积分调制器110耦接于反馈组件108。在此实施例中，时钟产生装置100可以是全数字锁相环(all-digital phase-locked loop, ADPLL),而可控制振荡器106可以是数字控制振荡器(digitally controlled oscillator, DC0)或压控振荡器(voltagecontrolled oscillator, VC0)。控制信号Sc、振荡器控制信号Sv可以是数字控制信号。校正组件112用来校正可控制振荡器106，以使得可控制振荡器106所产生的振荡信号Sosc具有目标振荡频率Ft，其中目标振荡频率Ft对应于无线通信系统内的多个通信标准中的其中一个特定的通信标准。当校正组件112在校正可控制振荡器106时，数字环路滤波器104以及三角积分调制器110为禁用(disable)的状态，此时数字环路滤波器104所输出的振荡器控制信号Sv为稳定不变的值。换句话说，当校正组件112正在校正可控制振荡器106时，时钟产生装置100处于开环(open loop)的状态。
依据此实施例，当无线通信系统操作在所述特定的通信标准之前时，时钟产生装置100用来先执行校正操作以产生具有目标振荡频率Ft的振荡信号Sosc，其中目标振荡频率Ft对应于所述特定的通信标准。在所述校正模式中，校正组件112会在初始时依据目标振荡频率Ft来计算出特定信号Styp，其中特定信号Styp对应第一控制信号范围Rl，而无论是否有半导体制程的变异(process variation),第一控制信号范围Rl都可以使得振荡信号Sosc被校正到具有接近于目标振荡频率Ft的振荡频率。接着，校正组件112会依次地利用多个粗调控制信号(coarse control signal)来对可控制振荡器106执行第一渐进式近似操作(Successive Approximation Operation),以判定出第一控制信号Scl给可控制振荡器106,以使得可控制振荡器106产生具有接近于(approximately equal to)目标振荡频率Ft的振荡信号Sosc。第一控制信号Scl会对应于第二控制信号范围R2，其中第二控制信号范围R2会具有多个微调控制信号。在此实施例中，第一控制信号范围Rl小于或等于可控制振荡器106的最大可控制范围，第二控制信号范围R2至少部分重叠于第一控制信号范围R1，以及校正组件112另用来依次地利用多个微调控制信号(fine controlsignal)来对可控制振荡器106执行第二渐进式近似操作以判定出第二控制信号Sc2给可控制振荡器106,以使得可控制振荡器106产生具有大致上相等于(substantially equalto)目标振荡频率Ft的振荡信号Sosc0第一控制信号Scl以及第二控制信号Sc2都可以 是数字控制信号。举例来说，若第一控制信号Scl的总位数为11，以及第二控制信号Sc2的总位数为6，则所述目标控制信号的总位数应为17，其中第一控制信号Scl的11个位为所述目标控制信号中的粗调位(coarse tune bits),而第二控制信号Sc2的6个位为所述目标控制信号中的微调位(fine tune bits)。值得注意的是，在本发明的实施例中，接近于目标振荡频率与大致上相等于目标振荡频率是对应不同的频率准确度，其中大致上相等于目标振荡频率比接近于目标振荡频率的频率准确度要高。如图2所示，图2为本发明的可控制振荡器106可用的总频率范围的实施例示意图。所述总频率范围包括所述通信系统的多个通信标准所需的频率范围。第一控制信号范围Rl内的多个粗调控制信号会映射至所述总频率范围。多个粗调控制信号中的每一个控制信号会包括有预定数目的位，例如N个位。所述总频率范围中的最低频率Fmin所对应的值为2N-1，而所述总频率范围中的最高频率Fmax所对应的值为O。特定信号Styp所对应的值为Codetyp,而Codetyp是用来产生目标振荡频率Ft的理想值。由于半导体制程的变异的关系，当对应至Codetyp的控制信号Sc输入可控制振荡器106时，可控制振荡器106有可能会产生大幅偏离目标振荡频率Ft的振荡信号Sosc。进一步来说，振荡信号Sosc的振荡频率可能会因为制程的变异而具有某种程度的偏移(例如5%)，如图2所示。因此，校正组件112会在一开始就先执行所述第一渐进式近似操作来校正控制信号Sc，以使得可控制振荡器106得以产生具有接近于目标振荡频率Ft的振荡信号SosC，g卩如图3所示，校正组件112会对可控制振荡器106执行粗调操作以取得第一控制信号Scl。图3所示为本发明对时钟产生装置100所进行的粗调方法300的实施例流程图。倘若大体上可达到相同的结果，并不需要一定按照图3所示的流程中的步骤顺序来进行，且图3所示的步骤不一定要连续进行，即其他步骤也可插入其中。粗调方法300包括下列步骤步骤302 :禁用数字环路滤波器104以及三角积分调制器110 ；
步骤306 :设定反馈组件108的除数为最接近所述目标除数的整数(即设定为整数M)；步骤308 :利用以下方程式(I)来计算对应目标振荡频率Ft的特定值Codetyp
权利要求
1.一种时钟产生装置，其特征在于，包括 时间至数字转换器，用来将参考时钟以及可变时钟之间的时间差转换为数字值； 校正组件，用来依据所述数字值以及所述参考时钟来产生控制信号； 可控制振荡器，用来依据所述控制信号来产生振荡信号；以及 反馈组件，用来依据所述振荡信号产生所述可变时钟至所述时间至数字转换器； 其中所述校正组件用来校正所述可控制振荡器以使得所述振荡信号具有目标振荡频率。
2.如权利要求I所述的时钟产生装置，其特征在于，还包括 数字环路滤波器，耦接于所述时间至数字转换器以及所述可控制振荡器之间；以及 三角积分调制器，耦接于所述反馈组件； 其中当所述校正组件正在校正所述可控制振荡器时，所述数字环路滤波器以及所述三角积分调制器为禁用状态。
3.如权利要求I所述的时钟产生装置，其特征在于，所述反馈组件是分频器，所述分频器用来对所述振荡信号除以整数以产生所述可变时钟，以及所述整数为最接近目标值的整数，而所述目标值会使得所述振荡信号的频率最接近目标频率。
4.如权利要求I所述的时钟产生装置，其特征在于，所述时钟产生装置为全数字锁相环，以及当所述校正组件正在校正所述可控制振荡器时，所述全数字锁相环设置为开环状态。
5.如权利要求I所述的时钟产生装置，其特征在于，所述可控制振荡器为数字控制振荡器或压控振荡器。
6.如权利要求I所述的时钟产生装置，其特征在于，所述校正组件用来 依据所述目标振荡频率来计算特定信号，其中所述特定信号对应于第一控制信号范围，所述第一控制信号范围提供多个粗调控制信号；以及 依次地利用所述多个粗调控制信号来对所述可控制振荡器执行第一渐进式近似操作以判定出第一控制信号给所述可控制振荡器，以使得所述可控制振荡器产生所述振荡信号，所述振荡信号具有接近于所述目标振荡频率的振荡频率。
7.如权利要求6所述的时钟产生装置，其特征在于，所述第一控制信号范围小于或等于所述可控制振荡器的最大可控制范围。
8.如权利要求6所述的时钟产生装置，其特征在于，所述反馈组件为分频器，而所述校正组件进一步至少利用所述数字值、所述分频器的除数以及所述参考时钟的时段来运算出所述可控制振荡器的所述振荡频率，其中所述时段为所述校正组件用来运算出对应所述第一控制信号的一个位所需的时间。
9.如权利要求6所述的时钟产生装置，其特征在于，所述第一控制信号对应至第二控制信号范围，所述第二控制信号范围提供多个微调控制信号，所述第二控制信号范围至少部分重叠于所述第一控制信号范围，以及所述校正组件进一步依次地利用所述多个微调控制信号来对所述可控制振荡器执行第二渐进式近似操作以判定出第二控制信号给所述可控制振荡器，以使得所述可控制振荡器来产生所述振荡信号，所述振荡信号的所述振荡频率大致上相等于所述目标振荡频率。
10.如权利要求9所述的时钟产生装置，其特征在于，所述反馈组件包括分频器，而所述校正组件进一步至少利用所述数字值、所述分频器的除数以及所述参考时钟的时段来运算出所述可控制振荡器的所述振荡频率，其中所述时段为所述校正组件用来运算出对应所述第二控制信号的一个位所需的时间。
11.如权利要求9所述的时钟产生装置，其特征在于，用来运算出所述第一控制信号的一个位所需的所述参考时钟的时段小于或等于用来运算出所述第二控制信号的一个位所需的所述参考时钟的时段。
12.如权利要求I所述的时钟产生装置，其特征在于，所述校正组件用来执行以所述特定信号为中心的局部搜寻操作，以搜寻出所述可控制振荡器的所述控制信号，而所述控制信号会控制所述可控制振荡器来产生所述振荡信号，其中所述振荡信号的振荡频率落入包括有所述目标振荡频率的频率范围内。
13.—种频率校正方法，其特征在于，包括 将参考时钟以及可变时钟之间的时间差转换为数字值；、 依据所述数字值以及所述参考时钟来产生控制信号； 依据所述控制信号来产生振荡信号；以及 依据所述振荡信号来产生所述可变时钟； 其中所述振荡信号依据所述控制信号来校正为具有目标振荡频率。
14.如权利要求13所述的频率校正方法，其特征在于，依据所述振荡信号来产生所述可变时钟的步骤包括 对所述振荡信号除以整数以执行分频操作，以产生所述可变时钟，其中所述整数为最接近目标值的整数，而所述目标值会使得所述振荡信号的频率最接近目标频率。
15.如权利要求13所述的频率校正方法，其特征在于，依据所述数字值以及所述参考时钟来产生所述控制信号的步骤包括 依据所述目标振荡频率来计算特定信号，其中所述特定信号对应于第一控制信号范围，所述第一控制信号范围提供多个粗调控制信号；以及 依次地利用所述多个粗调控制信号来执行第一渐进式近似操作以判定出第一控制信号，依据所述第一控制信号可产生所述振荡信号，所述振荡信号具有接近于所述目标振荡频率的振荡频率。
16.如权利要求15所述的频率校正方法，其特征在于，所述第一控制信号范围小于或等于可控制振荡器的最大可控制范围。
17.如权利要求15所述的频率校正方法，其特征在于，依据所述振荡信号来产生所述可变时钟的步骤包括 对所述振荡信号除以整数以执行分频操作，以产生所述可变时钟；以及 依据所述数字值以及所述参考时钟来产生所述控制信号的步骤还包括 至少利用所述数字值、所述整数以及所述参考时钟的时段来运算出所述振荡频率，其中所述时段对应运算出所述第一控制信号的一个位所需的时间。
18.如权利要求15所述的频率校正方法，其特征在于，所述第一控制信号对应至第二控制信号范围，所述第二控制信号范围提供多个微调控制信号，所述第二控制信号范围至少部分重叠于所述第一控制信号范围，以及依据所述数字值以及所述参考时钟来产生所述控制信号的步骤还包括依次地利用所述多个微调控制信号来执行第二渐进式近似操作以判定出第二控制信号，依据所述第二控制信号可产生所述振荡信号，所述振荡信号的所述振荡频率大致上相等于所述目标振荡频率。
19.如权利要求18所述的频率校正方法，其特征在于，依据所述振荡信号来产生所述可变时钟的步骤包括 对所述振荡信号除以整数以执行分频操作，以产生所述可变时钟；以及 依据所述数字值以及所述参考时钟来产生所述控制信号的步骤还包括 至少利用所述数字值、所述整数以及所述参考时钟的时段来运算出所述振荡频率，其中所述时段对应运算出所述第二控制信号的一个位所需的时间。
20.如权利要求18所述的频率校正方法，其特征在于，用来运算出所述第一控制信号的一个位所需的所述参考时钟的时段小于或等于用来运算出所述第二控制信号的一个位所需的所述参考时钟的时段。
21.如权利要求13所述的频率校正方法，其特征在于，依据所述数字值以及所述参考时钟来产生所述控制信号的步骤包括 以所述特定信号为中心执行局部搜寻操作，以搜寻出所述控制信号； 其中，依据所述控制信号，所述振荡信号的振荡频率会被校正到落入包括有所述目标振荡频率的频率范围内。
全文摘要
本发明公开一种时钟产生装置和频率校正方法。时钟产生装置包括时间至数字转换器、校正组件、可控制振荡器以及反馈组件。所述时间至数字转换器用来将参考时钟以及可变时钟之间的时间差转换为数字值；所述校正组件用来依据所述数字值以及所述参考时钟来产生控制信号；所述可控制振荡器用来依据所述控制信号来产生振荡信号；所述反馈组件用来依据所述振荡信号产生所述可变时钟并传送至所述时间至数字转换器；其中所述校正组件用来校正所述可控制振荡器以使得所述振荡信号具有目标振荡频率。采用本发明的时钟产生装置和频率校正方法，可以缩短多通信标准系统中的锁相环产生目标频率的校正时间。
文档编号H04L7/033GK102739246SQ201210090629
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年4月1日
发明者奥古斯托·马奎斯, 李文昶, 郭小川, 陈启宏 申请人:联发科技(新加坡)私人有限公司