專利名稱：一種時鐘信號同步的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，特別是一種時鐘信號同步的電路和方法。
背景技術(shù)：
要得到與數(shù)據(jù)同步的時鐘，傳統(tǒng)的方法是通過外掛低頻晶體振蕩器，產(chǎn)生一定頻率的時鐘信號，然后通過倍頻得到所需頻率的時鐘。但晶體振蕩器價格高，設計周期長，這必然增加了產(chǎn)品的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種時鐘信號同步的電路和方法，利用數(shù)據(jù)脈沖寬度恢復該數(shù)據(jù)的采樣時鐘，可以省去了晶體振蕩器，降低產(chǎn)品成本。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種時鐘信號同步的電路，其特征在于包括一個鑒頻/鑒相器(FPD)，電荷泵(CP)和電阻電容振蕩器(RC振蕩器)，所述鑒頻/鑒相器的輸入端接輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號，鑒頻/鑒相器的輸出端連接電荷泵的輸入端，電荷泵的輸出端連接電阻電容振蕩器的輸入端，電阻電容振蕩器的輸出端連接鑒頻/鑒相器的輸入端。
所述反饋的時鐘信號由RC振蕩器輸出。
一種時鐘信號同步的方法，其特征在于FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行頻率和相位的比較，當頻率和相位相同時，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號使CP的輸出電壓保持一定的電壓值，當頻率和相位不同時，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號作為CP的輸入控制信號改變CP的輸出電壓，通過改變后的CP輸出電壓使輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號在頻率和相位上相同，此時CP的輸出電壓保持恒定。
所述FPD產(chǎn)生的數(shù)字電平信號為"1"或"0"，分別對應高電平和低電平。該數(shù)字電平信號為CP的控制信號，控制CP的輸出電壓的改變，而CP的輸出電壓作為RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷?。所述CP的輸出電壓用于提供RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷骸?br> 所述當輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號相同時，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷罕３趾愣ǎ划斴斎氲拿}沖信號和反饋的時鐘信號不同時，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷焊淖?，該輸入?yún)⒖茧妷旱母淖兛偸鞘馆斎氲拿}沖信號和反饋的時鐘信號在頻率和相位上逐漸趨于相同，此時RC振蕩器的輸出時鐘頻率等于輸入信號的時鐘采樣頻率。
RC振蕩器在所述的輸入?yún)⒖茧妷合庐a(chǎn)生固定頻率的時鐘信號，該時鐘信號作為輸出時鐘信號，同時也作為FPD輸入的反饋時鐘信號。
本發(fā)明是利用FPD對輸入的脈沖信號和反饋的RC振蕩器時鐘頻率和相位進行比較，F(xiàn)PD的輸出作為CP的控制信號來調(diào)整CP的輸出，即RC振蕩器的參考電壓。RC振蕩器根據(jù)參考電壓的變化產(chǎn)生與參考電壓相應的輸出時鐘信號。
當FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行比較時，如果輸入的脈沖信號中高電平脈寬大于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率小于反饋時鐘信號的頻率，如果輸入的脈沖信號中高電平脈寬小于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率大于反饋時鐘信號的頻率。
或者，當FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行比較時，如果輸入的脈沖信號中低電平脈寬大于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率小于反饋時鐘信號的頻率，如果輸入的脈沖信號中低電平脈寬小于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率大于反饋時鐘信號的頻率。
當輸入信號脈寬大于反饋時鐘信號的周期時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號通過CP改變RC振蕩器的參考電壓(變化的趨勢可根據(jù)電路的設計而定)。參考電壓的改變迫使RC震蕩周期逐漸向輸入信號脈寬靠近，最終使兩者相等，即達到RC震蕩頻率和輸入脈沖信號的采樣頻率相等。
同理，當輸入信號脈寬小于反饋時鐘信號的周期時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號通過CP改變RC振蕩器的參考電壓(變化的趨勢可根據(jù)電路的設計而定)。參考電壓的改變迫使RC震蕩周期逐漸向輸入信號脈寬靠近，最終使兩者相等。
當輸入信號脈寬和反饋時鐘信號的周期相同時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號使CP的輸出電壓保持不變，即RC振蕩器的參考電壓不變，RC振蕩器輸出頻率保持不變，即達到RC震蕩周期和輸入脈沖信號的脈沖寬度相同。
5因為輸入脈沖信號的脈寬等于其采樣信號的采樣周期，所以當RC振蕩器的輸出震蕩信號的周期等于輸入脈沖信號的脈沖寬度時，RC振蕩器輸出的時鐘頻率等于輸入脈沖信號的采樣時鐘頻率。
本發(fā)明的有益效果如下-
本發(fā)明是利用數(shù)據(jù)脈沖寬度恢復該數(shù)據(jù)的采樣時鐘，這樣的原理可以省去了晶體振蕩器，降低產(chǎn)品成本，同時實現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)非常簡單。


圖l為本發(fā)明的電路原理圖
圖2為本發(fā)明實施例中數(shù)據(jù)'oio'和'ior時序圖
圖3為本發(fā)明實例的應用示意圖
具體實施例方式
如圖1所示， 一種時鐘信號同步的電路，包括一個鑒頻/鑒相器(FPD)，電荷泵(CP)和電阻電容振蕩器(RC振蕩器)，所述鑒頻/鑒相器的輸入端接輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號，鑒頻/鑒相器的輸出端連接電荷泵的輸入端，電荷泵的輸出端連接電阻電容振蕩器的輸入端，電阻電容振蕩器的輸出端連接鑒頻/鑒相器的輸
入端o
所述反饋的時鐘信號由RC振蕩器輸出。
一種時鐘信號同步的方法，F(xiàn)PD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行頻率和相位的比較，當頻率和相位相同時，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號使CP的輸出電壓保持一定的電壓值，當頻率和相位不同時，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號作為CP的輸入控制信號改變CP的輸出電壓，通過改變后的CP輸出電壓使輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號在頻率和相位上相同，此時CP的輸出電壓保持恒定。
所述FPD產(chǎn)生的數(shù)字電平信號為"r'或"O"，分別對應高電平和低電平。該數(shù)字電平信號為CP的控制信號，控制CP的輸出電壓的改變，而CP的輸出電壓作為RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷骸?br> 所述CP的輸出電壓用于提供RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷骸?br> 所述當輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號相同時，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷罕３趾愣ǎ划斴斎氲拿}沖信號和反饋的時鐘信號不同時，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷焊淖?，該輸入?yún)⒖茧妷旱母淖兛偸鞘馆斎氲拿}沖信號和反饋的時鐘信號在頻率和相位 上逐漸趨于相同，此時RC振蕩器的輸出時鐘頻率等于輸入信號的時鐘采樣頻率。
RC振蕩器在所述的輸入?yún)⒖茧妷合庐a(chǎn)生固定頻率的時鐘信號，該時鐘信號作為 輸出時鐘信號，同時也作為FPD輸入的反饋時鐘信號。
本發(fā)明是利用FPD對輸入的脈沖信號和反饋的RC振蕩器時鐘頻率進行比較， FPD的輸出作為CP的控制信號來調(diào)整CP的輸出，即RC振蕩器的參考電壓。RC 振蕩器根據(jù)參考電壓的變化產(chǎn)生與參考電壓相應的時鐘信號。
當FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行比較時，如果輸入的脈沖信號 中高電平脈寬大于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率小于反 饋時鐘信號的頻率，如果輸入的脈沖信號中高電平脈寬小于反饋時鐘信號的周期， 則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率大于反饋時鐘信號的頻率。
或者，當FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行比較時，如果輸入的脈 沖信號中低電平脈寬大于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率 小于反饋時鐘信號的頻率，如果輸入的脈沖信號中低電平脈寬小于反饋時鐘信號的 周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率大于反饋時鐘信號的頻率。
如圖2所示，當FPD檢測到輸入脈沖信號出現(xiàn)"OIO"或者"IOI"時序時，F(xiàn)PD對 輸入脈沖信號和反饋回的時鐘信號進行比較。當輸入信號的"010"時序中高電平脈寬 大于反饋時鐘信號的周期時，說明輸入信號的采樣時鐘頻率小于反饋時鐘信號的頻 率，相反，當輸入信號"101"時序高電平脈寬小于反饋時鐘信號的周期時，輸入信號 的采樣時鐘頻率就大于反饋時鐘信號的頻率。如果輸入信號"010"時序高電平脈寬和 反饋時鐘信號的周期相等說明輸入信號的采樣時鐘頻率等于反饋時鐘信號的頻率。
同理，當輸入信號出現(xiàn)"ior時序的對比方法相同，此時只是取"ior時序的低電平脈 寬與反饋時鐘信號周期作比較。
如果信號中長期保持恒定高電平或者恒定低電平，則認為FPD對輸入脈沖信號 和反饋的時鐘信號不作比較，F(xiàn)PD失效。此時CP的輸出電壓恒定，給RC振蕩器提 供恒定參考電壓，RC振蕩器輸出恒定。注意，本發(fā)明在該情況下是沒有達到時種信 號同步的效果，所以輸入信號應該避免長期保持恒定高電平或者恒定低電平，這一 點在通信協(xié)議上有一定要求。當輸入信號脈寬(即輸入脈沖信號出現(xiàn)"oio"或"ior時高電平或低電平的脈寬)
大于反饋時鐘信號的周期時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號通過CP輸出電壓改變RC振 蕩器的參考電壓(變化的趨勢可根據(jù)電路的設計而定)。參考電壓的改變迫使RC 震蕩周期逐漸向輸入信號脈寬靠近，最終使兩者相等，即達到RC震蕩頻率和輸入 脈沖信號的采樣頻率相等。
同理，當輸入信號脈寬小于反饋時鐘信號的周期時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號 通過CP輸出電壓改變RC振蕩器的參考電壓(變化的趨勢可根據(jù)電路的設計而 定)。參考電壓的改變迫使RC震蕩周期逐漸向輸入信號脈寬靠近，最終使兩者相 等。
當輸入信號脈寬和反饋時鐘信號的周期相同時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號阻止 CP輸出電壓的改變，即RC振蕩器的參考電壓不變，RC振蕩器輸出頻率保持不 變，即達到RC震蕩周期和輸入脈沖信號的脈沖寬度相同。
因為輸入脈沖信號的脈寬等于其采樣信號的采樣周期，所以當RC振蕩器的輸 出震蕩信號的周期等于輸入脈沖信號的脈沖寬度時，RC振蕩器輸出的時鐘頻率等于 輸入脈沖信號的采樣時鐘頻率。
如圖3所示，本發(fā)明發(fā)具體應用，其工作原理為當兩低速/全速USB (通用串 行總線)收發(fā)器交換數(shù)據(jù)時，可以通過數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)恢復數(shù)據(jù)的采樣時鐘，達 到兩收發(fā)器時鐘信號同步傳輸。
圖3中為雙向傳輸，但為了說明方便僅給出了從設備1到設備2單向傳輸原理 圖。設備l中收發(fā)器的輸出數(shù)據(jù)D+作為本發(fā)明的輸入信號，通過本發(fā)明，輸入信號 的采樣時鐘被提取，提取的時鐘作為設備2收發(fā)器的輸入時鐘。
權(quán)利要求
1、一種時鐘信號同步的電路，其特征在于包括一個鑒頻/鑒相器FPD，電荷泵CP和RC振蕩器，所述鑒頻/鑒相器的輸入端接輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號，鑒頻/鑒相器的輸出端連接電荷泵的輸入端，電荷泵的輸出端連接電阻電容振蕩器的輸入端，電阻電容振蕩器的輸出端連接鑒頻/鑒相器的輸入端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種時鐘信號同步的電路，其特征在于所述反饋的時鐘信號由RC振蕩器輸出。
3、 一種時鐘信號同步的方法，其特征在于FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行頻率和相位的比較，當頻率和相位相同時，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號使CP的輸出電壓保持一定的電壓值，當頻率和相位不同時，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號作為CP的輸入控制信號改變CP的輸出電壓，通過改變后的CP輸出電壓使輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號在頻率和相位上相同，此時CP的輸出電壓保持恒定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種時鐘信號同步的方法，其特征在于FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號比較后送出數(shù)字電平信號為'T'或"O"，分別對應高電平和低電平。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種時鐘信號同步的方法，其特征在于當輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號相同時，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷罕３趾愣ǎ划斴斎氲拿}沖信號和反饋的時鐘信號不同時，RC振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷焊淖?，該輸入?yún)⒖茧妷旱母淖兛偸鞘馆斎氲拿}沖信號和反饋的時鐘信號在頻率和相位上逐漸趨于相同，此時RC振蕩器的輸出時鐘頻率等于輸入信號的時鐘采樣頻率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種時鐘信號同步的方法，其特征在于所述RC振蕩器在輸入?yún)⒖茧妷合庐a(chǎn)生固定頻率的時鐘信號，該時鐘信號作為輸出時鐘信號，同時也作為FPD輸入的反饋時鐘信號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種時鐘信號同步的方法，其特征在于當FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行比較時，如果輸入的脈沖信號中高電平脈寬大于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率小于反饋時鐘信號的頻率，如果輸入的脈沖信號中高電平脈寬小于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率大于反饋時鐘信號的頻率；或者，當FPD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行比較時，如果輸入的脈沖信號中低電平脈寬大于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率小于反饋時鐘信號的頻率，如果輸入的脈沖信號中低電平脈寬小于反饋時鐘信號的周期，則輸入的脈沖信號的采樣時鐘頻率大于反饋時鐘信號的頻率。
8、根據(jù)權(quán)利要求3所述一種時鐘信號同步的方法，其特征在于當輸入信號脈寬大于反饋時鐘信號的周期時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號通過CP對電容的充放電改變RC振蕩器的參考電壓；當輸入信號脈寬小于反饋時鐘信號的周期時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號通過CP對電容的充放電改變RC振蕩器的參考電壓；當輸入信號脈寬和反饋時鐘信號的周期相同時，F(xiàn)PD輸出的數(shù)字電平信號阻止CP對電容充放電以保持電容電壓不變，即RC振蕩器的參考電壓不變，RC振蕩器輸出頻率保持不變，RC振蕩周期和輸入脈沖信號的脈沖寬度相同。全文摘要
本發(fā)明公開的通過鑒頻/鑒相器、電荷泵和電阻電容振蕩器依次連接，所述鑒頻/鑒相器的輸入端接輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號，F(xiàn)PD對輸入的脈沖信號和反饋的時鐘信號進行頻率和相位的比較，當頻率和相位相同時，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號使與FPD連接的CP的輸出電壓保持一定的電壓值，當頻率和相位不同時，F(xiàn)PD產(chǎn)生數(shù)字電平信號控制CP的輸出電壓的改變；本發(fā)明是利用數(shù)據(jù)脈沖寬度恢復該數(shù)據(jù)的采樣時鐘，這樣的原理可以省去了晶體振蕩器，降低產(chǎn)品成本，同時實現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)非常簡單。
文檔編號H03L7/06GK101499799SQ20081014800
公開日2009年8月5日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者吳召雷, 郭向陽 申請人:四川登巔微電子有限公司