[发明专利]数字时钟信号发生器、芯片和扩频同步时钟信号产生方法

说明书

本申请公开了一种产生扩频同步时钟信号的电路、芯片和方法。所述电路包括：频率检测器，其包括小数控制器，其被配置为将第一频率的输入信号与反馈回路中的第二频率的反馈信号进行比较，以交替产生第一控制信号和第二控制信号，以确定控制字F的整数部分I用以跟踪所述第一频率；相移控制器，其被配置为寄存所述第一控制信号的n个电平和所述第二控制信号的n个电平，引入n个相位延迟以随机改变所述控制字F的小数部分，从而在频谱上提供加宽的边界。所述电路还包括数控振荡器，其被配置为基于基本时间单元、第一频率和控制字，产生具有第二频率的合成周期信号，所述第二频率被锁定在所述第一频率的加宽边界内。

技术领域

本发明涉及数据传输技术，更具体地，涉及一种数字时钟信号发生器、芯片和扩频同步时钟信号产生方法。

背景技术

对于许多数字电子产品来说，电磁干扰(EMI)成为越来越大的问题。EMI的一个主要来源是IC芯片中的时钟电路，其为整个芯片操作提供驱动核心。为了驱动时序电路，时钟电路需要强的驱动功率，向外部释放很强的辐射能量。使用具有较宽带宽的信号的扩频技术可以用于增加对自然干扰、噪声和人为干扰(jamming)的抵抗力，以防止检测并且限制功率通量密度。但是对于大数据应用，数据传输总是需要很强的时钟信号和对数据对准的大量考虑，由于时钟定时的相位变得不可控制，所以利用扩频的传统时钟信号难以实现数据传输。如图1所示，图1的上部示出了最初用于驱动数据发射器的时钟信号，图1的下部示出了在相位(phase)上扩展的时钟信号。当具有扩展相位的时钟信号被用于驱动数据接收器时，该扩频时钟信号不能确保数据接收器处的每个数据的相应建立时间和维持时间。可能在某一时刻，一些数据可能被多次读取或丢失，从而使得此系统数据传输完全不安全。需要改进的扩频时钟信号发生器。

发明内容

对于许多数字电子产品来说，电磁干扰(EMI)成为越来越大的问题。EMI的一个主要来源是IC芯片中的时钟电路，其为整个芯片操作提供驱动核心。为了驱动时序电路，时钟电路需要强的驱动功率，向外部释放很强的辐射能量。使用具有较宽带宽的信号的扩频技术可以用于增加对自然干扰、噪声和人为干扰(jamming)的抵抗力，以防止检测并且限制功率通量密度。但是对于大数据应用，数据传输总是需要很强的时钟信号和对数据对准的大量考虑，由于时钟定时的相位变得不可控制，所以利用扩频的传统时钟信号难以实现数据传输。如图1所示，图1的上部示出了最初用于驱动数据发射器的时钟信号，图1的下部示出了在相位(phase)上扩展的时钟信号。当具有扩展相位的时钟信号被用于驱动数据接收器时，该扩频时钟信号不能确保数据接收器处的每个数据的相应建立时间和维持时间。可能在某一时刻，一些数据可能被多次读取或丢失，从而使得此系统数据传输完全不安全。需要改进的扩频时钟信号发生器。

发明内容

在一方面中，本发明提供一种用于在频率锁定环中产生扩频同步时钟信号的电路。该电路包括频率检测器，该频率检测器包括小数控制器，该小数控制器被配置为将第一频率的输入信号与反馈回路中的第二频率的反馈信号进行比较，以交替地产生第一控制信号和第二控制信号，用于确定控制字F的整数部分I以跟踪第一频率。该频率检测器还包括相移控制器，其被配置为寄存用于第一控制信号的n个电平和第二控制信号的n个电平，以引入n个相位延迟，用于随机改变控制字F的小数部分r(0＜r＜1)，以提供频谱中的加宽边界。该电路还包括数控振荡器，其被配置为基于基本时间单元Δ、第一频率和控制字F产生具有第二频率的合成周期信号。合成周期信号在反馈回路中作为反馈信号被反馈，并以被锁定在第一频率的加宽边界内的第二频率输出。

可选地，数控振荡器被配置成产生具有等间隔相移Δ的第一频率的K个脉冲，使得在控制字F(2≤F≤2K)的控制下，选择K个脉冲中的一个作为具有平均周期T＝F·Δ和第二频率的合成周期信号，所述第二频率是等于K/F乘以第一频率的时间平均频率。