[发明专利]时脉信号产生方法以及系统以及锁相电路

说明书

技术领域

本发明是有关于一种在电子装置中执行的扩频时脉产生技术(spread spectrum clock generation，SSCG)，特别是有关于使用一种新的相位调制(phase modulation，PM)方法执行SSCG，以解决上或下扩展(up or down spread)的限制，并且在低花费的情况下与传统调制方法相比可得到较佳的信号扰动表现。

背景技术

在同步数字系统中，用来驱动系统的时脉信号(clocksignal)往往为主要的电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)来源。由于具有周期性的特征，时脉信号具有不可避免的狭窄频谱。实际上，好的时脉信号应将所有的能量集中在单一的频率以及其谐波上，因此辐射出具有无限大频谱密度的能量。实际的同步数字系统将电磁能量辐射在散布于时脉频率以及其谐波的既定数目的狭窄频带上，导致在频谱中的部分频率超过EMI管制限制，例如美国的联邦通讯委员会(FederalCommunication Commission，FCC)、日本的JEITA以及欧洲的IEC的管制，造成需要针对使EMI辐射在允许的限制范围内做额外的设计。

因此，扩频时脉产生技术(spread spectrum clockgeneration，SSCG)可应用于同步数字系统的设计，以降低由这些系统产生的EMI频谱密度，特别是具有微处理器的系统。SSCG通常为宽频频率调制(wide band frequency modulation)的特例，其可有效率地降低时脉信号的基频与谐波，例如降低时脉信号的最大辐射能量，以有效降低EMI的辐射。因此SSCG重新塑造系统的电磁辐射以符合电磁兼容(electromagneticcompatibility，EMC)的规定。

SSCG并不会降低由系统辐射的总能量，但可进一步将能量扩展在一个大的频带上，其可有效地降低在一狭窄频率窗内量测到的电场与磁场的强度。因为被使用于EMC测量实验室的EMI接收器将电磁频谱分割成多个频宽约为120kHz的频带，因此扩频时脉为有效的。若接受测试的系统将所有能量辐射到一个单一频率上，则此能量会落入接收器的单一频带中，因此会在此频率上产生一个很大的高峰值。扩频时脉可将能量分配使得其落入多个接收器频带中，而不会将能量推入任何一个单一频带中使得能量超过频带的饱和限制。

在SSCG中，调制的波形决定被频率调制的时脉的功率频谱(power spectrum)。熟知的非线性调制波形例如由K.B.Hardin，J.T.Fessler，D.R.Bush，于“Spread Spectrum ClockGeneration for the Reduction of Radiated Emissions，”IEEEInternational Symposium on Electro-magnetic Compatibility，pp.227-231，Aug.1994所提出的“Hershey-Kiss”波形，但此非线性波形会使电路设计变得复杂。另一个广为使用的应用波形为对称的三角波形(symmetric triangular profile)。

图1显示一系统架构图，此系统架构图介绍在锁相回路(phase-locked loop，PLL)电路100中多种传统SSCG的方法。第一个方法为在PLL电路100中使用频率调制(frequencymodulation，FM)，一电容器可用于控制振荡器(OSC)102产生一扩频时脉，此扩频时脉具有由PLL电路100追踪锁定的一频率。由于在使用频率调制波形时，三角波可产生最佳的扩展频谱结果，因此第一个方法也可使用一三角波产生频率调制波形，以获得最高衰减与一平坦的频谱。大部分的SSCG规格，例如SATA、PCIE，规范了用于进行频率调制的三角波。在第一方法中，扩频时脉信号通过相位频率检测器(phase frequencydetector，PFD)106与充电泵(charging pump，CP)108进入回路滤波器(LPF)110，LPF 110的频宽范围可介于输入参考频率的1/10倍至调制频率的5到7倍。