基于usb設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)的電路結(jié)構(gòu)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及時(shí)鐘恢復(fù)領(lǐng)域，尤其涉及USB設(shè)備時(shí)鐘恢復(fù)領(lǐng)域，具體是指一種基于USB設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)的電路結(jié)構(gòu)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)多為以下解決方案:
[0003](1)采用電路外接晶體振蕩器為電路提供精確的時(shí)鐘；
[0004](2)采用鎖相環(huán)PLL設(shè)計(jì)，產(chǎn)生與串行數(shù)據(jù)頻率和相位一致的時(shí)鐘信號(hào)；
[0005](3)采用延遲鎖定環(huán)DLL設(shè)計(jì)，產(chǎn)生與串行數(shù)據(jù)頻率和相位一致的時(shí)鐘信號(hào)。
[0006]以上方式的缺點(diǎn):
[0007](1)外接晶振，外圍相對復(fù)雜，誤差較大，并且增加了成本；
[0008](2)鎖相環(huán)PLL設(shè)計(jì)使得電路面積相對比較大，設(shè)計(jì)整體難度較大，鎖定時(shí)間較長，對噪聲敏感，存在相差誤差積累等問題；
[0009](3)延遲鎖定環(huán)DLL設(shè)計(jì)抖動(dòng)抑制性能差，鎖定范圍相對有限，功耗較大，不具有頻率跟蹤特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)可產(chǎn)生精確的系統(tǒng)時(shí)鐘、具有頻率跟蹤特性、自動(dòng)將內(nèi)置振蕩器的頻率在低速、中速和高速三個(gè)狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換、兼顧系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性、具有更廣泛應(yīng)用范圍的基于USB設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)的電路結(jié)構(gòu)及方法。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于USB設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)的電路結(jié)構(gòu)具有如下構(gòu)成:
[0012]該基于USB設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)的電路結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是，所述的電路結(jié)構(gòu)包括內(nèi)置振蕩器和數(shù)字控制邏輯模塊，所述的內(nèi)置振蕩器模塊包括:
[0013]電流源產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生并輸出參考電流；
[0014]電流鏡電路，用以將所述的參考電流放大系統(tǒng)預(yù)設(shè)電流放大倍數(shù)后產(chǎn)生振蕩電路電流；
[0015]振蕩器，用以產(chǎn)生與所述的振蕩電路電流頻率成正比的振蕩信號(hào)并輸出至所述的數(shù)字控制邏輯模塊；
[0016]所述的數(shù)字控制邏輯模塊包括:
[0017]USB時(shí)鐘恢復(fù)單元，用以對所述的內(nèi)置振蕩器模塊的振蕩信號(hào)進(jìn)行采樣并進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)；
[0018]頻率調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)主機(jī)發(fā)送的USB同步碼信號(hào)和所述的內(nèi)置振蕩器模塊的振蕩信號(hào)的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述的電流鏡電路的系統(tǒng)預(yù)設(shè)電流放大倍數(shù)。
[0019]較佳地，所述的電流源產(chǎn)生電路包括相互連接的PTAT電流源和具有正溫度系數(shù)的溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻，所述的PTAT電流源用以輸出參考電流至所述的電流鏡電路。
[0020]較佳地，所述的電流鏡電路包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一 NM0S管、第二 NM0S管、第三NM0S管和第四NM0S管，所述的第一開關(guān)用以僅當(dāng)所述的頻率調(diào)節(jié)單元給出加速信號(hào)時(shí)斷開，所述的第二開關(guān)用以僅當(dāng)所述的頻率調(diào)節(jié)單元給出減速信號(hào)時(shí)斷開，所述的第一開關(guān)連接于所述的第一 NM0S管和第二 NM0S管之間，所述的第二開關(guān)連接于所述的第三NM0S管和第四NM0S管之間，所述的第一 NM0S管、第二 NM0S管、第三NM0S管和第四NM0S管共柵極連接，所述的第二 NM0S管輸入所述的電流源電路輸出的參考電流，所述的第四NM0S管輸出振蕩電路電流至所述的振蕩器。
[0021]較佳地，所述的振蕩器為電流饑餓型環(huán)形振蕩器。
[0022]較佳地,所述的USB時(shí)鐘恢復(fù)單元包括:
[0023]主機(jī)波特率捕捉電路，用以基于所述的電流饑餓型環(huán)形振蕩器輸出的高速時(shí)鐘對USB接口同步信號(hào)的采樣位的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)；
[0024]脈沖計(jì)數(shù)器，該脈沖計(jì)數(shù)器的輸入端與所述的內(nèi)置振蕩器模塊的輸出端相連接；
[0025]比較器，用以當(dāng)所述的脈沖計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到所述的主機(jī)波特率捕捉電路的計(jì)數(shù)值的一半時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)至所述的脈沖計(jì)數(shù)器的復(fù)位控制端；
[0026]時(shí)鐘產(chǎn)生電路,該時(shí)鐘產(chǎn)生電路的第一輸入端與所述的內(nèi)置振蕩器模塊的輸出端相連接，該時(shí)鐘產(chǎn)生電路的第二輸入端輸入所述的比較器輸出的復(fù)位信號(hào)。
[0027]更佳地，所述的頻率調(diào)節(jié)單元包括:
[0028]USB同步碼檢測電路，用以檢測主機(jī)發(fā)出的USB同步碼信號(hào)；
[0029]振蕩器頻率控制電路，用以在主機(jī)發(fā)出USB同步碼信號(hào)的系統(tǒng)預(yù)設(shè)控制位期間根據(jù)所述的內(nèi)置振蕩器模塊的位寬計(jì)數(shù)值判斷發(fā)送加速、減速或速度保持信號(hào)至所述的電流鏡電路。
[0030]本發(fā)明還涉及一種通過所述的電路結(jié)構(gòu)基于USB設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)的方法，其特征在于，所述的方法包括USB時(shí)鐘恢復(fù)和內(nèi)置振蕩器模塊頻率調(diào)節(jié)，所述的USB時(shí)鐘恢復(fù)，具體為:
[0031](11)所述的USB時(shí)鐘恢復(fù)單元對所述的內(nèi)置振蕩器模塊的振蕩信號(hào)進(jìn)行采樣并進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)；
[0032]所述的內(nèi)置振蕩器模塊頻率調(diào)節(jié)，包括以下步驟:
[0033](21)所述的頻率調(diào)節(jié)單元根據(jù)主機(jī)發(fā)送的USB同步碼信號(hào)和所述的內(nèi)置振蕩器模塊的振蕩信號(hào)的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述的電流鏡電路的系統(tǒng)預(yù)設(shè)電流放大倍數(shù)；
[0034](22)所述的電流鏡電路根據(jù)所述的頻率調(diào)節(jié)單元的控制信號(hào)將所述的電流源產(chǎn)生電路輸出的參考信號(hào)放大系統(tǒng)預(yù)設(shè)電流放大倍數(shù)后輸出至所述的振蕩器。
[0035]較佳地，所述的頻率調(diào)節(jié)單元包括USB同步碼檢測電路和振蕩器頻率控制電路，所述的頻率調(diào)節(jié)單元根據(jù)主機(jī)發(fā)送的USB同步碼信號(hào)和所述的內(nèi)置振蕩器模塊的振蕩信號(hào)的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述的電流鏡電路的系統(tǒng)預(yù)設(shè)電流放大倍數(shù)包括以下步驟:
[0036](211)所述的振蕩器頻率控制電路判斷在主機(jī)發(fā)出USB同步碼的系統(tǒng)預(yù)設(shè)控制位期間的內(nèi)置振蕩器模塊的位寬計(jì)數(shù)值的大小，如果所述的位寬計(jì)數(shù)值大于系統(tǒng)預(yù)設(shè)高值，則繼續(xù)步驟(212)，如果所述的位寬計(jì)數(shù)值小于系統(tǒng)預(yù)設(shè)低值，則繼續(xù)步驟(213)，如果所述的位寬計(jì)數(shù)值介于所述的系統(tǒng)預(yù)設(shè)高值和系統(tǒng)預(yù)設(shè)低值之間則繼續(xù)步驟(214)；
[0037](212)所述的振蕩器頻率控制電路發(fā)送減速信號(hào)至所述的電流鏡電路；
[0038](213)所述的振蕩器頻率控制電路發(fā)送加速信號(hào)至所述的電流鏡電路；
[0039](214)所述的振蕩器頻率控制電路發(fā)送頻率保持信號(hào)至所述的電流鏡電路。
[0040]更佳地，所述的電流鏡電路包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一 NM0S管、第二 NM0S管、第三NM0S管和第四NM0S管，所述的第一開關(guān)連接于所述的第一 NM0S管和第二 NM0S管之間，所述的第二開關(guān)連接于所述的第三NM0S管和第四NM0S管之間，所述的第一 NM0S管、第二 NM0S管、第三NM0S管和第四NM0S管共柵極連接，所述的第二 NM0S管輸入所述的電流源電路輸出的參考電流，所述的第四NM0S管輸出振蕩電路電流至所述的振蕩器，所述的電流鏡電路根據(jù)所述的頻率調(diào)節(jié)單元的控制信號(hào)將所述的電流源產(chǎn)生電路輸出的參考信號(hào)放大系統(tǒng)預(yù)設(shè)電流放大倍數(shù)，包括以下步驟:
[0041](221)所述的電流鏡電路判斷所述的頻率調(diào)節(jié)單元的控制信號(hào)類型，如果是加速信號(hào)，則繼續(xù)步驟(222)，如果是減速信號(hào)，則繼續(xù)步驟(223)，如果是頻率保持信號(hào)，則繼續(xù)步驟(224)；
[0042](222)所述的第一開關(guān)斷開連接且所述的第二開關(guān)保持閉合；
[0043](223)所述的第一開關(guān)保持閉合且所述的第二開關(guān)斷開連接；
[0044](224)所述的第一開關(guān)和第二開關(guān)均保持閉合。
[0045]采用了該發(fā)明中的基于USB設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)的電路結(jié)構(gòu)及方法，具有如下有益效果