用于頻率檢測(cè)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】提供了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于頻率檢測(cè)的方法以及系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，提供了包括響應(yīng)于輸入信號(hào)的二進(jìn)制狀態(tài)而進(jìn)行放電或充電的電容器的頻率檢測(cè)器。
【專利說(shuō)明】用于頻率檢測(cè)的系統(tǒng)和方法
[0001]G.墨菲、J.莊、X.孔、和W.K.拉德
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2014年3月3日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/195,378的申請(qǐng)日的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)通過(guò)援弓I全部納入于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開的各實(shí)施例一般涉及電子電路或系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于在高頻與低頻信號(hào)之間進(jìn)行區(qū)分的方法和系統(tǒng)。
[0004]背景
[0005]通常，串行器/解串行器(SerDes)接收機(jī)不僅檢測(cè)高速串行數(shù)據(jù)，還檢測(cè)各種邊帶較低頻信號(hào)。為此，SerDes接收機(jī)可包括頻率檢測(cè)器以在高速數(shù)據(jù)與邊帶信號(hào)之間進(jìn)行區(qū)分。例如，諸如LC濾波器或RC濾波器之類的頻率檢測(cè)濾波器可被用于執(zhí)行此檢測(cè)。然而，相對(duì)于將邊帶信號(hào)與高速數(shù)據(jù)區(qū)分開來(lái)的“低頻”的定義是取決于標(biāo)準(zhǔn)的并且寬泛地變化著。因此，可能需要三階或甚至更高階的濾波器設(shè)計(jì)以便容適此類在邊帶信令與高速串行數(shù)據(jù)之間的可變頻率截止。但是，多極LC濾波器是體積大且不切實(shí)際的。類似地，RC濾波器還需要顯著的管芯空間并且消耗相當(dāng)大量的功率。替換地，可使用過(guò)采樣電路，但由于在邊帶信令與高速數(shù)據(jù)之間的區(qū)別被推送到諸如PCIE標(biāo)準(zhǔn)中的較高頻率，此類電路也是體積大且功率密集的。
[0006]另外，取決于正被實(shí)現(xiàn)的特定標(biāo)準(zhǔn)，電壓電平(信號(hào)振幅)也是可變的。在一些情形中，現(xiàn)代SerDes接收機(jī)可能需要容適超過(guò)五次的輸入信號(hào)振幅變化。低頻小振幅信號(hào)必須如高頻大振幅信號(hào)一樣通過(guò)此類接收機(jī)中的同一個(gè)頻率檢測(cè)濾波器。此振幅變化使諸如RC濾波器之類的多極頻率檢測(cè)濾波器的設(shè)計(jì)進(jìn)一步復(fù)雜。
[0007]因此，在本領(lǐng)域中存在對(duì)用于改進(jìn)的頻率檢測(cè)的系統(tǒng)和方法的需要。
[0008]概述
[0009]根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供了用于具有改進(jìn)的功率和面積效率的頻率檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。該頻率檢測(cè)器包括響應(yīng)于輸入信號(hào)而根據(jù)經(jīng)電流源控制的電流來(lái)充電和放電的電容器。在一個(gè)實(shí)施例中，響應(yīng)于輸入信號(hào)從低電壓向高電壓轉(zhuǎn)換，該電容器放電。相反地，響應(yīng)于該輸入信號(hào)從高電壓向低電壓轉(zhuǎn)換，該電容器充電。
[0010]對(duì)該電容器進(jìn)行充電和放電的速率由經(jīng)電流源控制的電流限制。例如，電容器可根據(jù)來(lái)自第一電流源的電流來(lái)充電，以及根據(jù)來(lái)自第二電流源的電流來(lái)放電。這些速率確定檢測(cè)器的截止頻率。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率檢測(cè)器可將電容器的端子電壓與至少一個(gè)閾值電壓進(jìn)行比較。如果電容器充電到比該至少一個(gè)閾值電壓更高的電壓，則頻率檢測(cè)器響應(yīng)于觸發(fā)該電容器進(jìn)行充電的輸入信號(hào)中的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)的二進(jìn)制狀態(tài)。類似地，如果電容器放電到比該至少一個(gè)閾值電壓更低的電壓，則頻率檢測(cè)器響應(yīng)于觸發(fā)該電容器放電的輸入信號(hào)中的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)的二進(jìn)制狀態(tài)。
[0011]相對(duì)于該至少一個(gè)閾值電壓對(duì)電容器進(jìn)行充電和放電的速率由此確定截止頻率。這些電流源可以是可調(diào)整的以使得截止頻率也可按需調(diào)整。例如，截止頻率可用在從1MHz到IGHz的范圍中，這允許該電路被用于各種信令標(biāo)準(zhǔn)，諸如USB3、PCIE、SATA或MPHY標(biāo)準(zhǔn)。而且，本文中的實(shí)施例可被容易地適配成檢測(cè)諸如脈沖寬度調(diào)制(PWM)模式之類的唯一性數(shù)據(jù)模式。
[0012]附圖簡(jiǎn)述
[0013]圖1是用于根據(jù)本公開的一實(shí)施例的頻率檢測(cè)器的電路圖。
[0014]圖2解說(shuō)了作為輸入信號(hào)頻率的函數(shù)的示例頻率檢測(cè)器輸出信號(hào)的模擬結(jié)果。
[0015]圖3解說(shuō)了示例頻率檢測(cè)器輸出和輸入信號(hào)的模擬結(jié)果。
[0016]圖4是根據(jù)本公開的實(shí)施例的納入頻率檢測(cè)器的示例接收機(jī)系統(tǒng)的框圖。
[0017]圖5是根據(jù)本公開的實(shí)施例的示例頻率檢測(cè)器的操作方法的流程圖。
[0018]詳細(xì)描述
[0019]公開了如果輸入信號(hào)頻率低于截止頻率，則響應(yīng)于輸入信號(hào)中的二進(jìn)制狀態(tài)轉(zhuǎn)換而驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)以在二進(jìn)制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的頻率檢測(cè)器。如果輸入信號(hào)頻率高于截止頻率，則頻率檢測(cè)器阻止輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如本文中所使用的，“頻率檢測(cè)”是指一種二元決策:傳入信號(hào)被認(rèn)為相對(duì)于截止頻率是低頻信號(hào)或高頻信號(hào)。如本文中所使用的“頻率檢測(cè)器”由此是指被配置成接收輸入信號(hào)并且確定該輸入信號(hào)相對(duì)于在兩個(gè)頻率態(tài)相之間進(jìn)行區(qū)分的截止頻率是低頻信號(hào)還是高頻信號(hào)的電路。此類二元決策在例如相對(duì)于將低頻邊帶信令與高速串行數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分的SerDes接收機(jī)中是非常有用的。替換地，脈寬解調(diào)器可使用此類頻率檢測(cè)器來(lái)有利地解調(diào)經(jīng)脈寬調(diào)制信號(hào)。作為又一示例，時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器可包括此類頻率檢測(cè)器。以下的討論將涉及SerDes接收機(jī)實(shí)施例，但由此將領(lǐng)會(huì)所公開的頻率檢測(cè)器具有諸如以上所討論的那些應(yīng)用的數(shù)個(gè)其他應(yīng)用。
[0020]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1中示出了包括被配置成響應(yīng)于輸入信號(hào)(Sigin)的二進(jìn)制狀態(tài)而使電容器115放電和充電的開關(guān)118的頻率檢測(cè)器100。例如，如果輸入信號(hào)具有足夠高的電壓，則可認(rèn)為其處于第一二進(jìn)制狀態(tài)。相反地，如果輸入信號(hào)具有足夠低的電壓，則可認(rèn)為其處于互補(bǔ)的第二二進(jìn)制狀態(tài)。以下的討論將在不失一般性的情形下假定第一二進(jìn)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制“I”狀態(tài)而第二二進(jìn)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制“O”狀態(tài)。開關(guān)118通過(guò)將電容器115的端子114耦合至在開關(guān)118與接地之間耦合的電流源112來(lái)響應(yīng)輸入信號(hào)為高(二進(jìn)制I)。類似地，開關(guān)118通過(guò)將電容器115的端子114耦合至在開關(guān)118與供應(yīng)供電電壓VDD的電源節(jié)點(diǎn)105之間耦合的電流源108來(lái)響應(yīng)輸入信號(hào)為低(二進(jìn)制零)。
[0021]開關(guān)118由此相對(duì)于輸入信號(hào)的二進(jìn)制狀態(tài)而相反地起作用。如果輸入信號(hào)為高，則開關(guān)118用于使電容器115放電。相反地，如果輸入信號(hào)切換為低，則開關(guān)118用于使電容器115充電。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)118通過(guò)PMOS晶體管104和NMOS晶體管106來(lái)實(shí)例化。PMOS晶體管104的源極通過(guò)電流源108來(lái)耦合至電源節(jié)點(diǎn)105。類似地，NMOS晶體管106的源極通過(guò)電流源112來(lái)耦合至接地。輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)晶體管104和106兩者的柵極。注意，電流源108和112的有利包括控制對(duì)電容器115進(jìn)行充電和放電的速率:例如，如果電流源108不存在，則在輸入信號(hào)切換為低時(shí)PMOS晶體管104將使電容器115直接地耦合至電源節(jié)點(diǎn)105。此類直接耦合將使電容器115的端子114快速地充電到VDD ο類似地，如果電流源112不存在，則在輸入信號(hào)切換為高時(shí)NMOS晶體管106將使電容器115直接地耦合至接地。但是因?yàn)轭l率檢測(cè)器100必須在輸入信號(hào)上的高頻信令(高速數(shù)據(jù))與輸入信號(hào)的低頻操作之間進(jìn)行區(qū)分，所以對(duì)于電容器115的此類快速充電和放電是不期望的。在高頻操作期間，輸入信號(hào)以相對(duì)快的速率在一與零之間進(jìn)行切換。在高頻操作期間(在電流源108不存在的情形中)，如果輸入信號(hào)切換為低，則電容器115將由此被非常快速地充電到VDD。電容器115的此類快速充電可由此足以在高頻操作期間輸入信號(hào)被拉低的相對(duì)短時(shí)段期間使端子114充電到VDD。這是顯然不期望的，因?yàn)樵诟哳l和低頻態(tài)相兩者中，在輸入信號(hào)從高向低切換時(shí)電容器115都將由此被充電到VDD。頻率檢測(cè)器100將隨后無(wú)法在輸入信號(hào)切換為低時(shí)在這些頻率態(tài)相之間進(jìn)行區(qū)分。然而，電流源108控制電容器115的充電速率，以使得電容器115在高頻操作期間輸入信號(hào)被拉低的相對(duì)短時(shí)段期間不能被重新充電。相反地，電流源108在低頻操作期間輸入信號(hào)被拉低的相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)段中提供足夠的電荷，以使得頻率檢測(cè)器100可影響其頻率檢測(cè)以便在兩種頻率態(tài)相之間進(jìn)行區(qū)分。
[0022 ] 可由此領(lǐng)會(huì)電流源108的角色:在PMOS晶體管104導(dǎo)通之后，電流源108控制電容器115的充電速率。類似地，在NMOS晶體管106導(dǎo)通之后電流源112控制電容器115的放電速率。如果電流源112不存在，則端子114將會(huì)在高頻操作期間輸入信號(hào)被驅(qū)動(dòng)為高時(shí)的相對(duì)短時(shí)段期間通過(guò)NMOS晶體管106被直接耦合至接地。在電流源112不存在的情形中，電容器115將由此在此類相對(duì)短時(shí)段期間快速地放電，以使得頻率檢測(cè)器100將無(wú)法響應(yīng)于高頻操作中輸入信號(hào)被驅(qū)動(dòng)為高而作出其頻率檢測(cè)。
[0023]為了在輸入信號(hào)的高頻和低頻態(tài)相之間進(jìn)行區(qū)分，頻率檢測(cè)器100中的反相器120接收電容器115的端子114上的電壓并使此電壓的二進(jìn)制狀態(tài)反相成輸出信號(hào)(Sigout)。此類反相是相對(duì)于至少一個(gè)反相器閾值電壓(例如，方便的反相器閾值電壓是VDD/2)來(lái)執(zhí)行的。為了便于解說(shuō)，以下討論假定在反相器120中沒有滯后以使得將僅有單個(gè)反相器閾值電壓。但如本文中將進(jìn)一步討論的，在使用兩個(gè)閾值電壓的情況下，操作的原理沒有改變。隨著響應(yīng)于NMOS晶體管106由于輸入信號(hào)從低向高切換而導(dǎo)通，開關(guān)118使電容器115放電，端子114將從VDD被拉向閾值電壓。電流源112控制此電壓下降以防止發(fā)生得過(guò)快。由此，如果在端子114上的電壓可下降至反相器閾值電壓之前輸入信號(hào)被拉低(諸如將在高頻操作中發(fā)生的，因?yàn)樵诟哳l操作中快速切換速率導(dǎo)致Sigin保持為高僅達(dá)相對(duì)短的時(shí)段)，則反相器120將不切換輸出信號(hào)的狀態(tài)。但是如果輸入信號(hào)保持為高達(dá)足夠長(zhǎng)歷時(shí)(如將在低頻操作期間發(fā)生的)，則端子114上的電壓可下降到低于反相器閾值電壓，以使得響應(yīng)于該輸入信號(hào)切換為高而將輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高。
[0024]類似的濾波關(guān)于輸入信號(hào)從高向低切換而發(fā)生。隨著PMOS晶體管104由于輸入信號(hào)變低而導(dǎo)通，端子114將從接地向VDD被充電。電流源108防止此電壓增大發(fā)生得過(guò)快。由此，如果在端子114上的電壓可增大到反相器閾值電壓之前輸入信號(hào)被拉高(如將在高頻操作中發(fā)生的)，則反相器120將不切換輸出信號(hào)的狀態(tài)。但是如果輸入信號(hào)保持為低達(dá)足夠長(zhǎng)歷時(shí)(如將在低頻操作期間發(fā)生的)，則端子114上的電壓可增加到高于反相器閾值電壓，以使得輸出信號(hào)由反相器120驅(qū)動(dòng)為低。
[0025]電容器115的充電和放電速率由此確定頻率檢測(cè)器100的截止頻率。充電/放電速率取決于電容器115的電容量以及源自電流源108和112的電流振幅。在一個(gè)實(shí)施例中，為了在對(duì)頻率檢測(cè)器100的截止頻率的設(shè)置中提供附加的靈活性，電容器115可包括可變電容器115。頻率檢測(cè)器100由此用于將輸入信號(hào)的頻率與截止頻率進(jìn)行比較。如果輸入信號(hào)具有快速切換速率(高頻操作)，則輸入信號(hào)將不在足夠長(zhǎng)時(shí)間保持為低，從而電容器115可充電到比反相器閾值電壓更高。類似地，在高頻操作中輸入信號(hào)將不在足夠長(zhǎng)時(shí)間保持為高，以使得電容器115可放電到比反相器閾值電壓更低。相反地，在輸入信號(hào)具有比截止頻率更低的切換速率(低頻操作)時(shí)，輸入信號(hào)將在足夠長(zhǎng)時(shí)間保持為高，以使得電容器115可放電到比反相器閾值電壓更低。類似地，在低頻操作中輸入信號(hào)將在足夠長(zhǎng)時(shí)間保持為低，從而電容器115可充電到比反相器閾值電壓更高。
[0026]先前的討論假定在低頻操作中，在輸入信號(hào)切換為高之前端子114被充電到VDD。類似地，先前討論假定在低頻操作中，在輸入信號(hào)切換為低之前端子114被放電到接地。此類假定是合乎期望的，因?yàn)槎俗?14上的電壓在放電或充電操作之前應(yīng)該處于已知狀態(tài)。換言之，在低頻操作中(或在該輸入信號(hào)的某個(gè)靜默時(shí)段之后)，如果在輸入信號(hào)切換為低之前端子114被充電到VDD，則可確保在端子114上的電壓下降到低于反相器閾值電壓之前將有充分的時(shí)間段發(fā)生。相反地，如果端子114僅被充電到某個(gè)中間電壓(例如，3XVDD/4)，則端子114上的電壓可在充分的時(shí)間歷時(shí)期滿之前下降到低于反相器閾值電壓以排除反相器120對(duì)輸入信號(hào)的高頻操作作出反應(yīng)。類似的自變量適用于端子114被放電到接地且輸入信號(hào)從高向低切換的互補(bǔ)情形中。在此類情形中，可確保在端子114上的電壓上升到高于反相器閾值電壓之前將有充分的時(shí)間段發(fā)生。但是在端子114上的電壓取而代之源自某個(gè)中間電壓(如，VDD/4)的情形下，此類確保將不適用。
[0027]為了在已越過(guò)反相器閾值電壓之后使電容器115完全充電或放電，頻率檢測(cè)器100可包括邏輯電路116。例如，反相器120可驅(qū)動(dòng)邏輯電路116中的或門126以及與門122。除了接收輸出信號(hào)之外，每個(gè)門126和122還接收輸入信號(hào)?；蜷T126控制PMOS晶體管119的柵極，該P(yáng)MOS晶體管119的源極耦合至電源節(jié)點(diǎn)105且漏極耦合至端子114。如果輸入和輸出信號(hào)兩者都為低電平，則或門126將PMOS晶體管119驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)通以使端子114充電到VDD?？捎纱祟I(lǐng)會(huì)，PMOS晶體管119“完成(由PMOS晶體管104開始的)作業(yè)”。換言之，如以上所討論的，PMOS晶體管104將使電容器115非常快速地進(jìn)行充電，如果沒有電流源108的話。例如，考慮在輸入信號(hào)在靜默時(shí)段之后切換為低時(shí)發(fā)生了什么。PMOS晶體管104將導(dǎo)通以使得電流源108開始對(duì)電容器115進(jìn)行充電。在端子114上的電壓經(jīng)過(guò)高于反相器閾值電壓之前，輸出信號(hào)為高以使得或門126將PMOS晶體管119保持為截止。但是一旦端子114上的電壓跨過(guò)反相器閾值電壓，則輸入和輸出信號(hào)兩者都為低，以使得或門126將PMOS晶體管119導(dǎo)通，這使端子114快速地充電到VDD。以此方式，PMOS晶體管119完成了在不存在電流源108的情況下PMOS晶體管104本應(yīng)進(jìn)行的作業(yè)。
[0028]當(dāng)輸入信號(hào)在靜默時(shí)段之后(或在低頻操作中時(shí))切換為高時(shí)的邏輯電路116的操作是類似的。當(dāng)輸入信號(hào)切換為高時(shí)，匪OS晶體管106導(dǎo)通以使得電流源112對(duì)電容器115進(jìn)行放電。在端子114上的電壓經(jīng)過(guò)低于反相器閾值電壓之前，輸出信號(hào)為低以使得與門122將匪OS晶體管124保持為截止。但是一旦端子114上的電壓跨過(guò)反相器閾值電壓，則輸入和輸出信號(hào)兩者都為高，以使得與門122將NMOS晶體管124導(dǎo)通，這使端子114快速地放電到接地。以此方式，在低頻操作中，在輸入信號(hào)變低之前電容器115將被放電到接地。類似地，在低頻操作中，在輸入信號(hào)變高之前電容器115將被充電到VDD。但是如果輸入信號(hào)快速地切換狀態(tài)，如將在高頻切換中發(fā)生的，則輸出信號(hào)將不會(huì)響應(yīng)這些變化，因?yàn)樵诖祟惽樾沃蟹聪嗥鏖撝惦妷簩⒉槐豢邕^(guò)。這是非常有利的，因?yàn)轭l率檢測(cè)器100由此執(zhí)行頻率檢測(cè)而沒有對(duì)管芯面積的需求，該需求原本將在LC或RC濾波器被用于濾除高頻態(tài)相的情況下發(fā)生。如果頻率檢測(cè)指示低頻操作，則頻率檢測(cè)器100有效地將輸入信號(hào)作為輸出信號(hào)通過(guò)。相反地，如果頻率檢測(cè)指示高頻操作，則頻率檢測(cè)器100阻止將輸入信號(hào)作為輸出信號(hào)通過(guò)。此夕卜，此頻率檢測(cè)是在與現(xiàn)有技術(shù)解決方案相比較而言消耗相對(duì)較少功率的同時(shí)完成的。
[0029]使端子114從VDD放電到反相器閾值電壓所要求的時(shí)延確定遵循輸入信號(hào)的上升沿的截止頻率。類似地，使端子114從接地充電到反相器閾值電壓所要求的時(shí)延確定遵循輸入信號(hào)的下降沿的截止頻率。理想地，這兩種時(shí)延相等但他們?cè)谝恍?shí)施例中可不同。注意，反相器120可包括替換實(shí)施例中的施密特觸發(fā)器，以使得反相器閾值電壓取決于電容器115是正被充電還是被放電而不同。在此類實(shí)施例中，此反相器閾值電壓將由此包括放電閾值電壓以及較高的充電閾值電壓。結(jié)果得到的滯后使得反相器的操作更能抵抗輸入信號(hào)上的噪聲，該噪聲可按其他方式觸發(fā)輸出信號(hào)中的不合乎需求的轉(zhuǎn)換。但將會(huì)領(lǐng)會(huì)，無(wú)論反相器120中是否實(shí)現(xiàn)滯后，頻率檢測(cè)器100的操作都基本保持相同。
[0030]為了使得截止頻率可編程，電流源108和112可包括諸如接收可變偏置電壓的晶體管之類的可變電流源。類似地，電容器115可包括諸如變?nèi)莨苤惖目勺冸娙萜饕蕴峁?duì)截止頻率的設(shè)置中的附加靈活性。以此方式，頻率檢測(cè)器100可容適具有不同截止頻率的各種信令標(biāo)準(zhǔn)。
[0031]頻率檢測(cè)器100可用于解調(diào)經(jīng)脈寬調(diào)制的實(shí)施例中的輸入信號(hào)，其中該輸入信號(hào)在相對(duì)窄的脈沖和相對(duì)寬的脈沖中被脈沖調(diào)制。輸入信號(hào)的各相對(duì)窄的脈沖不在足夠長(zhǎng)的時(shí)間保持為高，以使得電容器115放電到低于反相器閾值電壓。輸出信號(hào)將由此響應(yīng)于輸入信號(hào)的此類窄脈沖而不進(jìn)行轉(zhuǎn)換。相反地，輸入信號(hào)的相對(duì)寬的脈沖會(huì)在足夠長(zhǎng)的時(shí)間保持為高，從而電容器115將放電到低于反相器閾值電壓。反相器120將由此響應(yīng)于此類輸入信號(hào)脈沖而將輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到脈沖高。以此方式，通過(guò)阻止輸出信號(hào)響應(yīng)輸入信號(hào)的較窄脈沖而使輸出信號(hào)響應(yīng)于輸入信號(hào)的較寬脈沖而被脈沖調(diào)制，頻率檢測(cè)器100解調(diào)經(jīng)脈寬調(diào)制的輸入信號(hào)。
[0032]在圖2中示出頻率檢測(cè)器100的有利操作的仿真結(jié)果，其示出作為輸入信號(hào)(Sigin)的輸入頻率的函數(shù)的輸出信號(hào)(Sigout)。具體地，Sigin的頻率從300MHz向大約25MHz線性地減少，并且隨后線性地增大回到300MHz。在此實(shí)施例中，截止頻率是92MHz。由此，隨著Sigin的頻率從300MHz向截止頻率92MHz線性地減少，Sigout被阻止。隨著Sigin的頻率從截止頻率(點(diǎn)A)向25MHz減少并且隨后再次增加到截止頻率，響應(yīng)于Sigin的循環(huán)而隨后Sigout開始循環(huán)。隨著Sigin的頻率增加到超過(guò)截止頻率(點(diǎn)B)，Sigout再次被阻止。
[0033]圖3中示出了類似的仿真結(jié)果。示出了具有高速數(shù)據(jù)302a的突發(fā)以及還具有低頻邊帶信號(hào)302b的突發(fā)的Sigin。但是Sigout不響應(yīng)于高速數(shù)據(jù)突發(fā)302a而循環(huán)。相反，Sigout僅在邊帶突發(fā)302b中循環(huán)。
[0034]圖4中示出的示例系統(tǒng)400在信號(hào)檢測(cè)器電路402中納入頻率檢測(cè)器100。系統(tǒng)400還包括接收機(jī)410，后者可包括SerDer、脈沖寬度解調(diào)器、或諸如時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器之類的可結(jié)合頻率檢測(cè)器100有利地運(yùn)行的其他合適的接收機(jī)。信號(hào)檢測(cè)器電路402包括接收輸入信號(hào)(Sigin)并且還從頻率檢測(cè)器100接收輸出信號(hào)(Sigout)的活動(dòng)檢測(cè)器邏輯電路406。因?yàn)榛顒?dòng)檢測(cè)器邏輯電路106接收Sigin，所以它可檢測(cè)何時(shí)在Sigin上存在活動(dòng)，而無(wú)論該活動(dòng)對(duì)應(yīng)于在低于截止頻率還是高于截止頻率的頻率處的信令。但僅在Sigin在低頻態(tài)相中時(shí)才在Sigout上存在活動(dòng)。由此，如果活動(dòng)檢測(cè)器邏輯電路406檢測(cè)到Sigin上的活動(dòng)但沒有檢測(cè)到Sigout上的活動(dòng)，則由信號(hào)檢測(cè)電路402來(lái)指示Sigin的高速操作。相反地，如果活動(dòng)邏輯檢測(cè)器確定在Sigin和Sigout兩者上都存在活動(dòng)，則由信號(hào)檢測(cè)電路402來(lái)指示Sigin的低頻操作。
[0035]接收機(jī)410與信號(hào)檢測(cè)電路402并聯(lián)地接收Sigin。由此，頻率檢測(cè)器100的操作對(duì)由接收機(jī)410接收的Sigin的信號(hào)質(zhì)量不具有影響。取決于由活動(dòng)檢測(cè)器406指示的是高頻還是低頻操作，可激活各種各樣的功能。例如，信號(hào)檢測(cè)電路402可斷言或解除斷言各種信號(hào)，諸如接收機(jī)開啟信號(hào)(RX_0N)、發(fā)射機(jī)開啟信號(hào)(ΤΧ_0Ν)、鎖相環(huán)開啟信號(hào)(PLL_0N)或偏置信號(hào)(Bias_0N)。接收機(jī)410的操作可隨后取決于Sigin上的活動(dòng)對(duì)應(yīng)于低頻還是高速操作來(lái)相應(yīng)地調(diào)整?，F(xiàn)在將解決如本文中討論的頻率檢測(cè)器的示例操作方法。
[0036]示例操作方法
[0037]現(xiàn)在參照?qǐng)D5，提供了根據(jù)本公開的實(shí)施例的解說(shuō)信號(hào)頻率檢測(cè)的方法的流程圖。應(yīng)當(dāng)注意，圖5的實(shí)施例中所解說(shuō)的方法可由圖1的實(shí)施例中解說(shuō)的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。步驟500包括響應(yīng)于輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到第一二進(jìn)制狀態(tài)中而根據(jù)經(jīng)電流源控制的第一電流來(lái)對(duì)電容器進(jìn)行放電。再次參考圖1，響應(yīng)于輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為高而對(duì)電容器115進(jìn)行放電是此類方法動(dòng)作的示例。
[0038]在圖5中，步驟505包括響應(yīng)于輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到互補(bǔ)的第二二進(jìn)制狀態(tài)中而根據(jù)經(jīng)電流源控制的第二電流來(lái)對(duì)電容器進(jìn)行充電。再次參考圖1，響應(yīng)于輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為低而對(duì)電容器115進(jìn)行充電是此類方法動(dòng)作的示例。
[0039]最后，圖5的步驟510包括將電容器上的端子上的電壓與至少一個(gè)閾值電壓進(jìn)行比較，以確定是輸出信號(hào)響應(yīng)于輸入信號(hào)在第一二進(jìn)制狀態(tài)與第二二進(jìn)制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換而在第一二進(jìn)制狀態(tài)與第二二進(jìn)制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，還是輸出信號(hào)被阻止進(jìn)行轉(zhuǎn)換。再次參考圖1，反相器120響應(yīng)于端子114上的電壓的反相而驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)是此類方法動(dòng)作的示例。如果反相器120不具有滯后，則該“至少一個(gè)”反相器閾值電壓是奇異值。但是如果反相器120具有滯后(諸如通過(guò)施密特觸發(fā)器的實(shí)施例)，則該至少一個(gè)反相器閾值電壓包括如以上所討論的一對(duì)閾值電壓。
[0040]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員至此將領(lǐng)會(huì)的并取決于手頭的具體應(yīng)用，可以在本公開的設(shè)備的材料、裝置、配置和使用方法上做出許多修改、替換和變動(dòng)而不會(huì)脫離本公開的精神和范圍。有鑒于此，本公開的范圍不應(yīng)當(dāng)被限定于本文中所解說(shuō)和描述的特定實(shí)施例(因?yàn)槠鋬H是作為本公開的一些示例)，而應(yīng)當(dāng)與所附權(quán)利要求及其功能等同方案完全相當(dāng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電路，包括: 開關(guān)，所述開關(guān)被配置成將電容器耦合至第一電流源以響應(yīng)于接收到具有第一二進(jìn)制狀態(tài)的輸入信號(hào)而使所述電容器放電，所述開關(guān)被進(jìn)一步配置成將所述電容器耦合至第二電流源以響應(yīng)于接收到具有互補(bǔ)的第二二進(jìn)制狀態(tài)的所述輸入信號(hào)而使所述電容器充電； 反相器，所述反向器被配置成響應(yīng)于所述電容器的端子上的電壓與至少一個(gè)反相器閾值電壓的比較而將輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到所述第一二進(jìn)制狀態(tài)和第二二進(jìn)制狀態(tài)中；以及 邏輯電路，所述邏輯電路被配置成響應(yīng)于所述反相器將所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到所述第二二進(jìn)制狀態(tài)中而使所述端子耦合至電源節(jié)點(diǎn)，以及響應(yīng)于所述反相器將所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到所述第一二進(jìn)制狀態(tài)中而將所述端子耦合至接地。2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述反相器包括施密特觸發(fā)器，并且其中所述至少一個(gè)反相器閾值電壓包括第一閾值電壓以及第二閾值電壓。3.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述開關(guān)包括PMOS晶體管以及NMOS晶體管，所述PMOS晶體管以及NMOS晶體管的柵極被配置成接收所述輸入信號(hào)。4.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述PMOS晶體管的源極是通過(guò)所述第一電流源來(lái)耦合至所述電源節(jié)點(diǎn)的，并且所述NMOS晶體管的源極是通過(guò)所述第二電流源來(lái)耦合至接地的，并且其中所述PMOS晶體管的漏極以及所述NMOS晶體管的漏極兩者都耦合至所述電容器的所述端子。5.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一電流源以及所述第二電流源兩者都是可變電流源。6.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電容器是可變電容器。7.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，邏輯電路包括或門以及與門。8.如權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述邏輯電路進(jìn)一步包括具有耦合至所述電源節(jié)點(diǎn)的源極以及耦合至所述端子的漏極的PMOS晶體管，并且其中所述或門被配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)和所述輸出信號(hào)的或操作而驅(qū)動(dòng)所述PMOS晶體管的柵極。9.如權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述邏輯電路進(jìn)一步包括具有耦合至接地的源極以及耦合至所述端子的漏極的NMOS晶體管，其中所述與門被配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)和所述輸出信號(hào)的與操作而驅(qū)動(dòng)所述NMOS晶體管的柵極。10.一種方法，包括: 響應(yīng)于輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到第一二進(jìn)制狀態(tài)中而根據(jù)經(jīng)電流源控制的第一電流來(lái)對(duì)電容器進(jìn)行放電； 響應(yīng)于所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到互補(bǔ)的第二二進(jìn)制狀態(tài)中而根據(jù)經(jīng)電流源控制的第二電流來(lái)對(duì)所述電容器進(jìn)行充電；以及 將所述電容器的端子上的電壓與至少一個(gè)反相器閾值電壓進(jìn)行比較，以確定是輸出信號(hào)響應(yīng)于所述輸入信號(hào)在所述第一二進(jìn)制狀態(tài)與所述第二二進(jìn)制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換而在所述第一二進(jìn)制狀態(tài)與所述第二二進(jìn)制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，還是所述輸出信號(hào)被阻止進(jìn)行轉(zhuǎn)換。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述輸入信號(hào)在所述第一二進(jìn)制狀態(tài)中具有比在所述第二二進(jìn)制狀態(tài)中所述輸入信號(hào)的電壓更高的電壓，所述方法進(jìn)一步包括:響應(yīng)于所述輸出信號(hào)是否響應(yīng)于所述輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換而確定所述輸入信號(hào)是根據(jù)低頻速率還是根據(jù)高頻速率來(lái)在所述第一二進(jìn)制狀態(tài)與第二二進(jìn)制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，對(duì)所述電容器進(jìn)行充電是響應(yīng)于所述輸入信號(hào)的下降沿的，并且其中對(duì)所述電容器進(jìn)行放電是響應(yīng)于所述輸入信號(hào)的上升沿的。13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，確定所述輸入信號(hào)是否根據(jù)所述低頻速率來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換包括:確定所述輸出信號(hào)響應(yīng)于所述輸入信號(hào)在所述第一二進(jìn)制狀態(tài)與第二二進(jìn)制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換而被驅(qū)動(dòng)成在所述第一二進(jìn)制狀態(tài)與所述第二二進(jìn)制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述輸入信號(hào)是至SerDes的輸入信號(hào)，并且其中所述低頻速率對(duì)應(yīng)于低頻邊帶速率。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括:在響應(yīng)于所述輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換而阻止所述輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)根據(jù)所述高頻速率來(lái)檢測(cè)所述輸入信號(hào)的接收。16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述輸入信號(hào)是經(jīng)脈寬調(diào)制信號(hào)，所述輸入信號(hào)根據(jù)第一脈沖寬度并且根據(jù)比所述第一脈沖寬度更窄的第二脈沖寬度來(lái)轉(zhuǎn)換到脈沖中的第一二進(jìn)制狀態(tài)中，所述方法進(jìn)一步包括在所述輸出信號(hào)響應(yīng)于所述輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換而進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)檢測(cè)所述第一脈沖寬度的脈沖的接收，以及在所述輸出信號(hào)根據(jù)所述輸入信號(hào)的所述轉(zhuǎn)換被阻止進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)檢測(cè)所述第二脈沖寬度的脈沖的接收。17.—種電路，包括: 開關(guān)，所述開關(guān)被配置成將電容器耦合至第一電流源以響應(yīng)于接收到具有第一二進(jìn)制狀態(tài)的輸入信號(hào)來(lái)使所述電容器充電，所述開關(guān)被進(jìn)一步配置成將所述電容器耦合至第二電流源以響應(yīng)于接收到具有互補(bǔ)的第二二進(jìn)制狀態(tài)的所述輸入信號(hào)來(lái)使所述電容器放電； 反相器，所述反相器被配置成響應(yīng)于將所述電容器的端子上的電壓與至少一個(gè)反相器閾值電壓進(jìn)行比較而將輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到所述第一二進(jìn)制狀態(tài)和第二二進(jìn)制狀態(tài)中； 用于響應(yīng)于所述反相器將所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到所述第二二進(jìn)制狀態(tài)中而使所述端子放電到接地的第一裝置； 用于響應(yīng)于所述反相器將所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到所述第一二進(jìn)制狀態(tài)中而使所述端子充電到電源電壓VDD的第二裝置。18.如權(quán)利要求17所述的電路，其特征在于，所述第一裝置包括被配置成對(duì)所述輸出信號(hào)和所述輸入信號(hào)進(jìn)行與操作的與門。19.如權(quán)利要求17所述的電路，其特征在于，所述第二裝置包括被配置成對(duì)所述輸出信號(hào)和所述輸入信號(hào)進(jìn)行或操作的或門。20.如權(quán)利要求17所述的電路，其特征在于，所述反相器包括施密特觸發(fā)器，所述至少一個(gè)反相器閾值電壓包括兩個(gè)閾值電壓。21.—種系統(tǒng)，包括: 包括被配置成接收在高速模式和低頻邊帶模式兩者中運(yùn)行的輸入信號(hào)的串行器/解串行器(SerDes)的接收機(jī)；以及 被配置成與所述SerDes接收機(jī)并行地接收所述輸入信號(hào)的頻率檢測(cè)器，所述頻率檢測(cè)器包括被配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)的二進(jìn)制狀態(tài)而進(jìn)行充電或放電的電容器，其中所述電容器被配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到第一二進(jìn)制狀態(tài)中而根據(jù)第一電流源電流來(lái)充電，以及其中所述電容器被配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到互補(bǔ)的第二二進(jìn)制狀態(tài)中而根據(jù)第二電流源電流來(lái)放電，所述頻率檢測(cè)器被進(jìn)一步配置成響應(yīng)于對(duì)所述電容器進(jìn)行的所述充電和放電而檢測(cè)所述輸入信號(hào)是在高速模式中還是在低頻邊帶模式中。22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)包括鎖相環(huán)(PLL)，并且其中所述頻率檢測(cè)器被配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)是在高速模式中還是在低頻邊帶模式中而發(fā)信號(hào)使PLL進(jìn)行操作。23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率檢測(cè)器被配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)是在高速模式中還是在低頻邊帶模式中而發(fā)信號(hào)使所述接收機(jī)進(jìn)行操作。24.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率檢測(cè)器進(jìn)一步包括被配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到所述第一二進(jìn)制狀態(tài)中而將所述電容器的端子耦合至第一電流源以接收第一電流源電流以使所述電容器充電的開關(guān)，并且其中所述開關(guān)被進(jìn)一步配置成響應(yīng)于所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換到所述第二二進(jìn)制狀態(tài)中而將所述端子耦合至第二電流源以使第二電流源電流放電。25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)包括PMOS晶體管以及匪OS晶體管。26.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率檢測(cè)器進(jìn)一步包括被配置成響應(yīng)于所述端子的電壓與反相器閾值電壓的比較而驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)的反相器。27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率檢測(cè)器被進(jìn)一步配置成通過(guò)確定所述輸出信號(hào)響應(yīng)于所述輸入信號(hào)切換二進(jìn)制狀態(tài)而切換二進(jìn)制狀態(tài)來(lái)檢測(cè)所述輸入信號(hào)是否在低頻邊帶模式中。28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率檢測(cè)器被進(jìn)一步配置成通過(guò)確定所述輸出信號(hào)響應(yīng)于所述輸入信號(hào)切換二進(jìn)制狀態(tài)而不切換二進(jìn)制狀態(tài)來(lái)檢測(cè)所述輸入信號(hào)是否在高速模式中。29.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電流源包括可變電流源。30.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電流源包括可變電流源。
【文檔編號(hào)】H04L25/02GK106063207SQ201580011546
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年2月18日 公開號(hào)201580011546.X, CN 106063207 A, CN 106063207A, CN 201580011546, CN-A-106063207, CN106063207 A, CN106063207A, CN201580011546, CN201580011546.X, PCT/2015/16405, PCT/US/15/016405, PCT/US/15/16405, PCT/US/2015/016405, PCT/US/2015/16405, PCT/US15/016405, PCT/US15/16405, PCT/US15016405, PCT/US1516405, PCT/US2015/016405, PCT/US2015/16405, PCT/US2015016405, PCT/US201516405
【發(fā)明人】G·墨菲, J·莊, X·孔, W·K·拉德
【申請(qǐng)人】高通股份有限公司