[发明专利]对参考时钟信号进行展频的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种用于对参考时钟信号进行展频的装置和方法。 

背景技术

当一个电子系统在某单一频率下工作时，由于在这一频率的能量很高，因此就会产生在这一频率下的很强的电磁脉冲干扰(Electromagnetic Interference，简称EMI)。这种电磁干扰会对其他电子设备，或人体产生影响。目前对电子产品，尤其是对消费类电子设备，都有很严格的EMI量化规定，以减少EMI。目前对于减小EMI的基本方法是通过时钟或信号的展频(spreading spectrum)以减小特定频率的能量。 

目前在利用浮点N锁相环(fractional N PLL)产生恢复时钟的同时展频时钟的方法是通过控制锁相环(Phase Lock Loop，简称PLL)中低通滤波器的电容或电阻值，由此影响压控振荡器(VoltageControl Oscillator，简称VCO)的输出时钟相位，来达到展频的目的。如图1所示，为该方法的具体实例。 

该方法需要在模拟设计中设计比较复杂的可调电容和可调电阻，并且由于工艺和设计的因素，很难做到精确。另一方面，要做到展频的变化频率和幅度都可改变，代价会比较大。第三，由于产 生展频功能是在锁相环的滤波器中实现的，因此需要额外的电路来滤除由于频率调制而引入的高频噪声。 

如图2所示，为另一种常用的方法的具体实例。该方法首先对输入信号相位进行处理，通过多相位时钟产生器生成多相位的时钟信号送入相位选择电路。扩频控制电路控制扩频的频率和频率的幅度，并通过累加器对相位选择进行控制，通过选择合适的相位输出展频信号。 

该方法的缺点主要包括以下两点： 

第一，展频的精度低。展频的精度取决于多相位时钟产生器所能产生的相位个数，和相位间隔的精度。一般情况下相位数目为2的指数倍，意味着每增加1比特(bit)控制，相位产生和相位选择都要增加大量的硬件开销。这一特点使产生相位的个数收到限制，从而限制了展频的精度。展频的精度低不利于在接收端恢复信号，同时增加展频时钟的噪声。 

第二，展频时钟信号会有杂散(spur)。累加器控制的相位选择会在输出的展频信号中产生能量较大的杂散。这是由累加器的特性决定的。这种杂散在需要高质量时钟信号的系统中非常有害。 

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提出了一种用于对参考时钟信号进行展频的装置和方法。通过利用成熟的浮点N锁相环技术，在恢复特定准确的时钟的同时通过数字方法产生时钟调制的信息，并且展频的频率和幅度可以轻松配置，以达到产生展频的时钟信号，最终降低整个系统的EMI的目的。 

根据本发明的实施例的用于对参考时钟信号进行展频的装置包括：除法器(Divider)302，用于接收M值和N值，并根据M值和N值生成第一浮点小数并将第一浮点小数发送给展频控制发生器；展频控制发生器(SSC generator)304，用于接收来自除法器的第一浮点小数和来自模拟电路的参考时钟信号，根据第一浮点小数、参考时钟信号、及调制频率生成用于展频的第二浮点小数并将第二浮点小数发送给Δ∑调制器(∑Δ Modulator)；Δ∑调制器306，用于根据第二浮点小数生成第一整数分布并将其发送给模拟电路；以及模拟电路，用于将来自外部的参考时钟信号发送给展频控制发生器，以及用于根据第一整数分布生成第一分频时钟信号，并对第一分频时钟信号和参考时钟信号进行相位比较和相位调整以对参考时钟信号进行展频。 

其中，展频控制发生器304包括：可配置的展频幅度计算发生器，用于接收来自除法器的第一浮点小数和来自模拟电路的参考时钟信号，根据第一浮点小数和参考时钟信号生成峰值频率幅度并将其发送给可配置的三角波发生器，以及用于根据可配置的三角波发生器生成的三角波生成第二浮点小数并将第二浮点小数发送给Δ∑调制器；以及可配置的三角波发生器，用于根据峰值频率幅度和调制频率生成三角波并将三角波发送给可配置的展频幅度计算发生器。 

其中，Δ∑调制器306还用于根据用于在展频时加入噪声信号的随机的第三浮点小数生成第二整数分布，并将第二整数分布发送给模拟电路；以及模拟电路根据第二整数分布生成第二分频时钟信号，并对第二分频时钟信号和参考时钟信号进行相位比较和相位调整以对参考时钟信号进行展频。 

三角波的周期为调制频率的倒数。展频包括以下至少一种：中央展频(central spreading)、上展频(up spreading)、及下展频(down spreading)。