[發(fā)明專(zhuān)利]相位旋轉(zhuǎn)器電路及其實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710167183.6
• 申請(qǐng)日: 2007-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101179259A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史蒂文·J·鮑姆加特納;安東尼·R·博納奇奧;約翰·F·布爾扎凱利;丹尼爾·M·德雷普斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03H7/18
• 分類(lèi)號(hào): H03H7/18;H03H7/21;H03H7/01
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 周少杰;黃小臨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，并且更具體地，涉及用于實(shí)現(xiàn)相位旋轉(zhuǎn)器電路的方法和具有嵌入的多相濾波器網(wǎng)絡(luò)級(jí)的相位旋轉(zhuǎn)器電路。

背景技術(shù)

在許多應(yīng)用中，存在將第一電信號(hào)波形的相位和第二電信號(hào)波形的相位精確地對(duì)準(zhǔn)(align)的需要。通常該任務(wù)由某些形式的鎖相環(huán)(PLL)電路執(zhí)行。在現(xiàn)有技術(shù)中描述了許多這樣的PLL電路。一些電路具有匹配兩個(gè)信號(hào)的相位和頻率的能力。其它這樣的PLL電路被優(yōu)化為只匹配相位；這樣的電路經(jīng)常用在第一和第二信號(hào)各自的頻率另外控制和匹配的應(yīng)用中。

存在對(duì)用于在第二種類(lèi)型的PLL電路中進(jìn)行相位調(diào)整的增強(qiáng)的方法和裝置的需要，該第二種類(lèi)型的PLL電路被優(yōu)化為只匹配相位。其中這樣的電路是有用的一個(gè)示例性應(yīng)用是被稱(chēng)為源同步數(shù)據(jù)接口的系統(tǒng)，其中傳輸隨機(jī)二進(jìn)制信息的第一信號(hào)波形(或信號(hào)波形組)，伴隨傳輸規(guī)律地交替二進(jìn)制信息的第二信號(hào)波形，1和0分別代表高和低電壓或電流。第二信號(hào)波形被稱(chēng)為時(shí)鐘信號(hào)，并且在許多實(shí)現(xiàn)中它的周期是由第一波形傳輸?shù)亩M(jìn)制狀態(tài)的各改變之間的最小允許間隔的兩倍。第二信號(hào)波形的周期和第一波形中各改變之間的最小間隔由其它機(jī)制控制和匹配。

用于傳輸這樣的第一和第二信號(hào)波形的信號(hào)信道遭受多種衰減(impairment)。一些衰減不利地影響信號(hào)的相位或幅度但不影響頻率。在一些源同步數(shù)據(jù)接口中，必須在接收端恢復(fù)兩個(gè)信號(hào)之間的適當(dāng)相位。例如，一個(gè)信號(hào)可能比另一個(gè)在傳輸網(wǎng)絡(luò)中遭受更多延遲。一些衰減也可能是時(shí)間變量，使得需要對(duì)兩個(gè)信號(hào)的各自相位連續(xù)監(jiān)控和調(diào)整。使用鎖相環(huán)(PLL)電路可能獲得這樣的行為。PLL電路包括相位探測(cè)器以確定兩個(gè)信號(hào)之間的相位差，并且刺激環(huán)路中的剩余組件來(lái)驅(qū)動(dòng)該相位差為零。這通過(guò)調(diào)整兩個(gè)信號(hào)中一個(gè)或另一個(gè)的相位完成。

相位調(diào)整通常以?xún)煞N方式之一執(zhí)行。在一種方法中，PLL能夠配置有局部壓控振蕩器，用進(jìn)入的時(shí)鐘波形強(qiáng)迫該振蕩器相位和頻率鎖定；振蕩器的輸出取代進(jìn)入的時(shí)鐘。這樣的系統(tǒng)中的相位調(diào)整通過(guò)非常短暫地改變振蕩器的頻率小的量、然后將它改變回它的原始值進(jìn)行。由于相位和頻率之間的關(guān)系，通過(guò)一系列這樣的校正，振蕩器的相位被強(qiáng)迫改變。

現(xiàn)有技術(shù)中還已知的另一個(gè)方法是放置與接收的時(shí)鐘波形串聯(lián)的電路，該電路具有基于由相位探測(cè)器生成的數(shù)字代碼，將波形延遲可調(diào)整的時(shí)間量的能力。在該方式中，探測(cè)器能夠從延遲電路中選擇最優(yōu)相位以便使原始的兩個(gè)信號(hào)的相位相同、或者成為一些其它期望的關(guān)系。一個(gè)能夠提供這樣的可編程相位移動(dòng)的電路被稱(chēng)為相位旋轉(zhuǎn)器。這樣的電路也通常被稱(chēng)為相位混頻器或相位內(nèi)插器(interpolator)。

相位旋轉(zhuǎn)器電路通過(guò)將時(shí)鐘信號(hào)的可用相位的加權(quán)形式(version)混頻到一起操作。這要求時(shí)鐘信號(hào)的額外相位在第一位置可用。生成這樣的相位的一種方式稱(chēng)為多相濾波器，其是能夠創(chuàng)建輸入信號(hào)的正交(quadrature)相位的無(wú)源(passive)電網(wǎng)絡(luò)，該正交相位即相位移動(dòng)90度或四分之一周期的信號(hào)形式。一旦生成該四分之一相位，就能夠使用其它已知的技術(shù)來(lái)創(chuàng)建原始信號(hào)的相反相位和它的正交信號(hào)。這基本上提供了原始(0度相位)時(shí)鐘信號(hào)的0、90、180(從0創(chuàng)建)、以及270(從90創(chuàng)建)度相位。

相位旋轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中已知。在現(xiàn)有技術(shù)安排中，一些相位旋轉(zhuǎn)器電路已經(jīng)由多相濾波器經(jīng)由寬帶或平衡緩沖器驅(qū)動(dòng)。該相位旋轉(zhuǎn)器電路安排反映分段的方法，在該方法中多相濾波器和相位旋轉(zhuǎn)器相互完全獨(dú)立。在一些實(shí)現(xiàn)中已經(jīng)加入了平衡緩沖器，試圖在由相位旋轉(zhuǎn)器混頻電路處理之前直接地控制波形的頻率內(nèi)容。

混頻電路通過(guò)應(yīng)用唯一的權(quán)重因素到每個(gè)進(jìn)入相位、并將加權(quán)的分量求和以產(chǎn)生期望的相位的合量(resultant)來(lái)操作。混頻權(quán)重由多個(gè)模擬控制信號(hào)或多個(gè)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)結(jié)合的數(shù)字控制總線(xiàn)控制。該混頻動(dòng)作能夠創(chuàng)建信號(hào)的任何數(shù)量的中間相位，例如每個(gè)360/64＝5.625度的64個(gè)可能相位。注意對(duì)于單個(gè)混頻電路，在任何給定時(shí)間只能選擇這些相位之一。

能夠容易地示出：這種應(yīng)用到正弦波形的加權(quán)混頻非常準(zhǔn)確和可預(yù)計(jì)地獲得期望的合量相位移動(dòng)。然而，當(dāng)信號(hào)是方波時(shí)則不相同。在源同步數(shù)據(jù)接口中，因?yàn)殡娐沸阅艿脑蚋冻鼍薮笈σ员３中盘?hào)方波。從混頻器的觀點(diǎn)，這實(shí)際上是將各頻率分量引入輸入信號(hào)而不是那些期望的中。這對(duì)混頻電路的性能有有害的影響。特別地，用方波激勵(lì)混頻器影響整個(gè)相位旋轉(zhuǎn)器的相位控制到輸出相位傳遞函數(shù)的線(xiàn)性，在一些相位控制點(diǎn)產(chǎn)生無(wú)偏差靈敏點(diǎn)(flat?spot)。這改變了鎖相環(huán)的增益，其能夠降低環(huán)路性能和穩(wěn)定性。