[發明專利]擴頻時鐘系統中帶電源調制的同步時鐘調制的設備和方法

無效

• 申請號: 01124765.7
• 申請日: 2001-08-02
• 公開（公告）號: CN1340917A
• 公開（公告）日: 2002-03-20
• 發明（設計）人: R·D·威克利
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H03K3/00
• 分類號: H03K3/00;H03K3/02;G06F1/08;H04B1/69
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄭立柱,陳景峻

???????????????技術領域

本發明涉及使用高頻時鐘信號的電子電路。本發明更特別涉及隨著擴頻時鐘裝置中的時鐘頻率調制電路供電電壓的設備和方法。

???????????????背景技術

在很多電子電路中使用的高頻時鐘信號會產生伴生的電磁場。這種伴生電磁場或者輻射就是人們所知的電磁干擾，或者稱為“EMI”。特定電路的EMI輻射能量與電路使用的時鐘信號頻率直接成正比。

電子設備的EMI輻射受到政府或其它機構的管制，不能超出最大允許的限度。電子設備生產商必須盡可能減小電磁輻射以保持其輻射在允許的范圍之內。例如電子電路可以封裝在可以阻擋或屏蔽封裝電路EMI輻射的專用電傳導遮蔽盒中。但是隨著時鐘頻率的提高，完全屏蔽EMI變得更為困難，EMI輻射的等級也會提高。

許多制定的EMI限制設置為電路工作期間的最大平均輻射能量等級。減小電路部分工作期間內的時鐘頻率可以減小整個工作期間的平均EMI輻射能量。因此，通過在中心時鐘頻率或正常時鐘頻率的一定范圍內調制特定電路的時間頻率，有時可能會滿足該電路EMI輻射的規定限制。電子電路中的這種已調制時鐘信號頻率通常叫做擴展頻譜時鐘信號。

在時鐘信號控制下運行的所有處理器和其它電子設備都限定在它們可以支持的時鐘頻率以及可以處理數據的速度內。這種運行速度限制是由共用時鐘信號推動的功能模塊之間一定的臨界通路決定的。從一個電路功能模塊取出數據，傳送給接收電路功能模塊，以及在接收電路功能模塊所需的設置時間之前到達接收電路模塊，這些過程所耗的最大時間決定了包含有兩個功能模塊的電子設備中的時鐘信號所允許的最小瞬時周期。這個最小瞬時周期時間可轉換成電路的最高時鐘頻率，絕不會被違犯，不會冒電路對給定輸入產生錯誤結果的這個險。在擴頻時鐘裝置中調制電路時鐘頻率，調制后的頻率必須加以控制，使得任意給定時間的瞬時頻率保持低于電路支持的最大可用時鐘頻率。

在很多電路中通過提高電路的供電電壓可以提高或者減少最小周期時間。因此，可以只通過增加電路供電電壓來提高擴頻時鐘信號的最大允許瞬時頻率。但是，增加電路的供電電壓將會增加電路功耗，這樣增加的功耗所帶來的熱效應會對電路的功能性和可靠性產生有害的影響。因此，在很多系統中，增加供電電壓水平不是一個可行的選擇，不能滿足擴頻時鐘系統的最大瞬時頻率的限制。

????????????????發明內容

本發明的目的是提供一種以一種方式提供擴頻時鐘信號的設備和方法，其能方便地提高電路性能。

這個目的是通過調制與電路時鐘頻率一致或同步的電路供電電壓來達到的。根據本發明，電路供電電壓隨著時鐘頻率的增加而增加。但是在時鐘頻率下降的那部分時鐘頻率調制周期內，電路供電電壓也下降。這種與系統時鐘頻率一致的電路供電電壓水平調制使得擴頻時鐘裝置中的EMI輻射下降到希望的水平，同時也允許電路周期期運行在更高的時鐘頻率，從而全面改善系統性能。

根據本發明，電路供電電壓和時鐘頻率時間的相關調制可以通過幾種不同的方式加以實現。本發明的一種形式就是有效連接調制器，以初始調制電路供電電壓。對應的調制裝置使用已調制供電電壓信號來控制對應的電路時鐘頻率調制。另外一種形式就是調制信號源可以直接用來控制系統時鐘頻率調制和電路供電電壓水平調制。不管用來實現相關供電電壓和時鐘頻率調制的特定電路結構如何，本發明的方法都包含下面的步驟：在一個初始調制頻率上調制電路供電電壓或系統時鐘信號頻率兩者之一，以及在相應的調制頻率上調制供電電壓或時鐘頻率中的另外一個。

如在此說明書和伴隨的權利要求中所使用的，在初始調制波形的峰值至少部分與二次調制波形一致時，初始調制是關于二次調制的“對應調制”。本發明的幾種優選形式中，供電電壓和時鐘頻率都被調制，作為結果的兩種調制波形大致相同。但是要提高系統性能，時鐘頻率調制不必與供電電壓調制完全一致，也不必局限在本發明和伴隨的權利要求的范圍之內。也就是說，根據本發明，兩個調制波形(時間軸上的瞬時頻率和供電電壓水平)可以不必相等，同樣可以提供改善。

本發明的這些目標以及其它的目標、優點和特性會在后面參照附圖描述優選實施方案的時候表現得清楚。

???????????????附圖說明

圖1是體現本發明原理的擴頻時鐘系統的圖解描述。

圖2是說明根據本發明的電路供電電壓和時鐘頻率相關調制的說明性時間圖。

圖3是體現本發明原理的另外一種擴頻時鐘系統的框圖描述。

??????????????具體實施方式