[發(fā)明專利]時(shí)鐘跟隨電路和時(shí)鐘電路的跟隨方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110261770.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN102347750A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王隆峰;唐仁圣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 邁普通信技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H03K3/017
• 分類號(hào): H03K3/017
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 謝安昆;宋志強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及時(shí)鐘電路領(lǐng)域，尤其涉及一種時(shí)鐘跟隨電路和時(shí)鐘電路的跟隨方法。

背景技術(shù)

時(shí)鐘是任何時(shí)序數(shù)字電路的關(guān)鍵組成部分，特別對(duì)于定時(shí)和頻率要求高的通信設(shè)備、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件等而言更是影響通信質(zhì)量、控制準(zhǔn)確度、計(jì)算效率等指標(biāo)的關(guān)鍵因素。在數(shù)字同步網(wǎng)中，互連設(shè)備需要同步時(shí)鐘來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)同步，但直接使用外部時(shí)鐘來(lái)保持同步，存在時(shí)鐘信號(hào)質(zhì)量差、抖動(dòng)大的問(wèn)題。同步時(shí)鐘源電路一般都采用專用時(shí)鐘跟隨電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在通信網(wǎng)中，同步數(shù)字網(wǎng)設(shè)備占重要地位，它屬于支撐網(wǎng)的范疇，在整個(gè)通信網(wǎng)中為其他數(shù)字通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供高穩(wěn)定度和高精度的時(shí)鐘源，關(guān)系著系統(tǒng)各個(gè)部分的性能及通信質(zhì)量，該設(shè)備的核心技術(shù)就是時(shí)鐘跟隨，即本地的時(shí)鐘源跟隨外部輸入的校準(zhǔn)時(shí)鐘源。這里跟隨的標(biāo)準(zhǔn)即保持兩時(shí)鐘源的頻率相同且相位差恒定，或相位差在一個(gè)較小的范圍浮動(dòng)。時(shí)鐘跟隨電路，一般使用數(shù)字鑒相單元對(duì)外部輸入的校準(zhǔn)時(shí)鐘源和本地時(shí)鐘源的反饋進(jìn)行鑒相，然后根據(jù)數(shù)字鑒相單元輸出的兩者的相位差來(lái)調(diào)整本地時(shí)鐘源，使本地時(shí)鐘源和校準(zhǔn)時(shí)鐘源保持同步。

電路通過(guò)對(duì)數(shù)字鑒相單元的輸出的處理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)校準(zhǔn)時(shí)鐘源的跟蹤，實(shí)現(xiàn)本地時(shí)鐘源和校準(zhǔn)時(shí)鐘源的同步，輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘供對(duì)端數(shù)字設(shè)備使用。

現(xiàn)有技術(shù)中，時(shí)鐘跟隨電路一般由中央處理單元(Central?Process?Unit，簡(jiǎn)稱“CPU”)、邏輯電路模塊、本地時(shí)鐘源、計(jì)數(shù)器、鑒相時(shí)鐘、數(shù)字鎖相環(huán)等組成。時(shí)鐘跟隨原理：邏輯電路模塊對(duì)校準(zhǔn)時(shí)鐘源和本地時(shí)鐘源的相位差計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)通過(guò)計(jì)數(shù)器使用鑒相時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)，由校準(zhǔn)時(shí)鐘源和本地時(shí)鐘源的脈沖觸發(fā)，并將鑒相計(jì)數(shù)結(jié)果發(fā)給CPU，CPU根據(jù)得到的相位差通過(guò)鎖相算法實(shí)現(xiàn)鎖相。最后，將鎖相數(shù)據(jù)送給鎖相環(huán)，由鎖相環(huán)輸出跟隨時(shí)鐘。

圖5示出了邏輯電路模塊對(duì)校準(zhǔn)時(shí)鐘源和本地時(shí)鐘源的相位差計(jì)數(shù)的時(shí)序信號(hào)波形圖。其中鑒相時(shí)鐘信號(hào)表示用于鑒相的高頻時(shí)鐘，它的頻率高于校準(zhǔn)時(shí)鐘源信號(hào)和本地時(shí)鐘源信號(hào)。如圖5所示，校準(zhǔn)時(shí)鐘源信號(hào)的上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器按脈沖的方式對(duì)每個(gè)鑒相時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由本地時(shí)鐘源信號(hào)的上升沿結(jié)束計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，所以這個(gè)時(shí)候的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)著圖中的鑒相時(shí)鐘信號(hào)的脈沖數(shù)。每次計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存并通知CPU，通知方法可是中斷方式或者查詢方式等。CPU根據(jù)得到的計(jì)數(shù)值和鑒相時(shí)鐘信號(hào)、本地時(shí)鐘源信號(hào)的周期算出校準(zhǔn)時(shí)鐘源和本地時(shí)鐘源的相位差，然后根據(jù)鎖相算法實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的輸出的處理，使得設(shè)備的本地時(shí)鐘源始終鎖定校準(zhǔn)時(shí)鐘源。該過(guò)程是一個(gè)實(shí)時(shí)跟隨的過(guò)程，邏輯電路模塊不停的采樣兩個(gè)時(shí)鐘源的相位差，然后CPU根據(jù)相位差不停的調(diào)整，直到完全達(dá)到要求的跟隨狀態(tài)。

在實(shí)際應(yīng)用中，上述電路存在以下問(wèn)題：該電路需要CPU和高頻率的鑒相時(shí)鐘信號(hào)，CPU受其軟件架構(gòu)影響，其響應(yīng)速度具有一定不可控性和不確定性，對(duì)時(shí)鐘跟隨精度造成不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種時(shí)鐘跟隨電路，實(shí)現(xiàn)本地時(shí)鐘與外部時(shí)鐘同步，可提高時(shí)鐘電路的跟隨精度。

本發(fā)明還提出一種時(shí)鐘電路的跟隨方法，實(shí)現(xiàn)本地時(shí)鐘與外部時(shí)鐘同步，可提高時(shí)鐘電路的跟隨精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種時(shí)鐘跟隨電路，包括：數(shù)字鑒相單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、時(shí)鐘生成單元，其中

數(shù)字鑒相單元，用于接收本地時(shí)鐘源信號(hào)和外部輸入的校準(zhǔn)時(shí)鐘源信號(hào)，對(duì)所述本地時(shí)鐘源信號(hào)和校準(zhǔn)時(shí)鐘源信號(hào)進(jìn)行分頻，鑒別出分頻后得到的相同頻率的本地時(shí)鐘源信號(hào)和校準(zhǔn)時(shí)鐘源信號(hào)之間的相位差，根據(jù)所述相位差形成占空比可調(diào)脈沖PWM信號(hào)，對(duì)所述PWM信號(hào)進(jìn)行分頻，并將分頻后的PWM信號(hào)輸出；

數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，用于接收來(lái)自數(shù)字鑒相單元的分頻后的PWM信號(hào)，將所述PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓控制信號(hào)，并將所述模擬電壓控制信號(hào)輸出；

時(shí)鐘生成單元，用于接收來(lái)自數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的模擬電壓控制信號(hào)，根據(jù)所述模擬電壓控制信號(hào)，調(diào)節(jié)時(shí)鐘生成單元輸出頻率，形成本地時(shí)鐘源信號(hào)反饋至數(shù)字鑒相單元。

一種時(shí)鐘電路的跟隨方法，包括以下步驟：

S1、接收本地時(shí)鐘源信號(hào)、和校準(zhǔn)時(shí)鐘源信號(hào)，對(duì)所述本地時(shí)鐘源信號(hào)和校準(zhǔn)時(shí)鐘源信號(hào)進(jìn)行分頻，鑒別出分頻后得到的頻率相同的本地時(shí)鐘源信號(hào)和校準(zhǔn)時(shí)鐘源信號(hào)之間的相位差，根據(jù)所述相位差形成PWM信號(hào)，對(duì)所述PWM信號(hào)進(jìn)行分頻；

S2、將分頻后的PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓控制信號(hào)，根據(jù)所述模擬電壓控制信號(hào)，調(diào)節(jié)時(shí)鐘頻率，并將該時(shí)鐘作為步驟S1所述的本地時(shí)鐘源信號(hào)。