[发明专利]基于自参考信号的可校准抖动测量电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路领域，具体地，涉及基于自参考信号的可校准抖动测量电路。

背景技术

随着微电子工艺的不断进步，集成电路性能的不断提高，高速通讯系统的发展越来越快，高速通讯系统芯片对时钟频率的要求也越来越高。锁相环（Phase Locked Loops，简称PLL）是目前较为常用的时钟发生器之一，时钟抖动是锁相环的一个重要参数，高速通讯系统时钟抖动的大小必须在设计规范规定的范围之内，否则会导致系统性能降低等一系列问题，因此抖动测量方法也越显重要。

目前，如图1(a)和图1(b)所示，游标延时链抖动测量方法，是最常用的抖动测量技术之一。该方法的分辨率取决于两个不同延迟单元之间延迟时间的差值，远小于单个门的延迟，如图1(a)所示，该电路由两条包含不同延迟单元的延时链构成，其中一条延时链的延迟单元是τ_s，另一条的延迟单元为τ_r，当时钟信号通过游标延时链的一级延迟单元后，将产生一个微小的时序差值（τ_s-τ_r）。假设参考时钟（ref_clk）是理想的，被测数据时钟（data_clk）包含有抖动，从图1(b)可以看到ref_clk的上升沿领先data_clk的上升沿时间T，经过一级延时单元之后，它们的上升沿之间的差值缩小为T-Δτ，在经过N级之后，ref_clk的上升沿开始滞后于data_clk，抖动值可以通过如下公式计算（假设Δτ =（τ_s-τ_r）：

                                                           

该方法可以实现实时测量。在测量时，信号ref_clk和data_clk的相位先后关系发生变化的延迟级以及该级之后的D触发器的输出都将变为1，该级之前的D触发器的输出仍然保持为0，用计数器记录D触发器输出端的值，然后可以推导并分析累积密度函数（CDF）以及概率密度函数（PDF），从而得到抖动值及其状态分布。但是，由于工艺偏差的存在，无法控制图1(a)中每个延迟单元的延迟时间相等，从而影响测量的准确性；电路中包含多组延时单元，不容易实现校准；在测量信号抖动时都需要输入一个理想信号作为参考时钟；使用了大量的计数器和鉴相器，电路面积较大。

此外，抖动的测量要求在有效降低测量时间的同时节约电路的测试成本，要求能在高频下直接测量锁相环输出信号的周期抖动。因此，有必要设计一种片上电路来测量时钟抖动，这种片上电路应该使用自参考信号，并且能在较大的频率范围内测量抖动，同时也能满足高速以及高分辨率的实际应用要求。

综上所述，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷：

⑴测量准确性差：由于工艺偏差的存在，无法控制图1(a)中每个延迟单元的延迟时间相等，从而影响测量的准确性；

⑵校准困难：电路中包含多组延时单元，不容易实现校准；

⑶测量范围有限：在测量信号抖动时都需要输入一个理想信号作为参考时钟，影响测量范围；

⑷分辨率低、测量速度慢：电路中使用了大量的计数器和鉴相器，电路面积较大，影响分辨率与测量速度。 

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出基于自参考信号的可校准抖动测量电路，以实现测量准确性好、校准方便、测量范围广、分辨率高与测量速度快的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于自参考信号的可校准抖动测量电路，包括单周期采样模块、第一二选一数据选择器MUX1、第二二选一数据选择器MUX2、第一振荡回路、第二振荡回路、鉴相器、复位信号生成模块与计数器，所述单周期采样模块的输出端分别与第一二选一数据选择器MUX1和第二二选一数据选择器MUX2的输入端电连接在一起，所述第一二选一数据选择器MUX1的输出端电连接在第一振荡回路的输入端上，所述第二二选一数据选择器MUX2电连接在第二振荡回路的输入端上，所述第一振荡回路和第二振荡回路的输出端均电连接在鉴相器的输入端，所述鉴相器的输出端电连接在复位信号生成模块上，所述计数器电连接在第二振荡回路上。

进一步的，所述单周期采样模块由三个级联的触发器DFF1、DFF2与DFF3组成。

进一步的，所述复位信号生成模块由复位信号Reset_Cal生成子模块、复位信号Resetn生成子模块、以及第三二选一数据选择器MUX3组成。