[发明专利]使用到达锁定环技术的扩展频谱时钟生成器

说明书

申请的交叉引用

本申请涉及并且要求美国临时申请No.60/827,288(递交于2006年9月28日)，还涉及PCT申请No.PCT/US05/26842(递交于2005年7月28日，以及PCT申请No.PCT/US06/17856(递交于2006年5月4日)，以及PCT申请No.PCT/US06/060599(递交于2006年11月6日)，所有这些申请的全部内容特此通过引用结合在这里。

技术领域

本申请涉及数字信号处理，更具体地，本申请涉及改进的扩展频谱时钟生成的方法、设备和系统。

背景技术

在过去的十年中，电子产品，尤其是PC中，非常流行扩展频谱时钟技术。这个技术可有效地降低来自该时钟信号的伪辐射以及PC的谐波的峰值强度，从而可采用较少的RF屏蔽来制造PC；也就是更低的成本、更少的重量和时间，并且仍能满足由FCC设定的用于电子产品的电磁场干扰(EMI)要求。这个技术的原理是将该时钟信号的频率平均扩展到该时钟频率的一小部分带宽，从而该辐射出的时钟信号能量将不会始终停留在一个固定的频率。结果，来自该时钟频率的时钟信号的伪辐射及其谐波的峰值强度被展开，并且其功率密度大大降低。

该峰值伪辐射的功率密度减小的量由该时钟信号如何在频率中扩展来确定。扩展该时钟信号频率最常用的方法是使用具有线性斜向上和斜向下斜面的三角频率调制信号以将该时钟信号的频率平均扩展到一小部分时钟频率。利用三角频率调制信号扩展的时钟通常的响应如图1所示。该频率扩展可通过扩展耗损102有效降低该时钟信号辐射的峰值强度，在目前的技术下，该扩展耗损通常仅有8到14db。不幸的是，通过三角频率调制扩展，该时钟信号的能谱总是不可不免地在该时钟范围的两端达到峰值，因为该时钟信号在该频率扩展的两端停留更多时间。在过去的十年，开发出了许多技术以改进该扩展波形，从而该时钟能量将更均匀地扩展开，但是所有目前的方法只能做这么多，因为当今使用的所有扩展函数是确定性的。由于确定性的信号以一定的速率重复其本身，所以重复的确定性调制信号允许该准峰值检测器提升该检测器的输出以最终等于该时钟信号的峰值功率。该确定性调制信号的重复性因此极大地限制了可能产生的扩展损耗102的量，因为该扩展损耗102受限于扩展带宽与FCC设定的固定测量带宽的比率。

相反，如果该时钟信号由随机噪声调制信号扩展；由于随机噪声永远都不会重复其本身，该准峰值检测器将再不能规则地提升该检测器输出以达到该时钟信号的峰值功率。结果，当通过该准峰值检测器测量利用随机噪声调制的时钟信号的功率密度时，所测得的功率密度始终等于该时钟信号的平均功率而不是峰值功率。由于峰值功率与随机噪声信号的平均功率的比率可以非常大，这取决于该随机噪声信号随机的程度，那么随机噪声调制信号可以大大降低该时钟信号的功率密度并且产生大得多的扩展损耗161，这个损耗也比在图1中所示的扩展带宽与该固定测量带宽的比大得多。不幸的是，利用目前的技术，在IC内部实现具有随机噪声调制信号的扩展频谱时钟系统是十分困难的。

目前，有许多方法来扩展该时钟信号；最简单的方法是高频振动PLL的可编程除法器以调制该时钟信号的频率，而最复杂的方法是使用查询表来存储用于时钟信号调制的扩展函数。这两种方法都产生平滑的确定性频率调制信号来扩展VCO的频率。美国专利5610955阐述了第一种方法，而美国专利6377646B1阐述了第二种方法。如之前所解释的，这些方法产生平滑的确定性函数来调制某个频率的VCO，从而该伪时钟辐射信号的能级仍然非常集中。美国专利5506545提供模拟解决方案以通过使用噪声源产生随机频率调制信号以扩展VCO的频率。这个解决方案提供真正的随机噪声来扩展该时钟信号的频率；然而，在集成电路内部实现这个模拟设计是非常困难的。