展频时脉产生方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明揭示一种展频时脉产生方法及装置，该装置包括：一多相位时脉产生单元，产生一预订数量的多个第一时脉信号，其中，该多个第一时脉信号具有实质上相同的周期及彼此不同的相位；一展频时脉控制单元，依据一第一预定展频频谱，产生一指令信号；以及一时脉选择单元，接收该指令信号，并依据该指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第一展频时脉信号；其中，该第一展频时脉信号的信号频谱对应于该第一预定展频频谱。
【专利说明】
展频时脉产生方法及装置
技术领域
[0001]本发明关于一种展频时脉产生方法及装置，特别是一种使用展频时脉的电子装置。
【背景技术】
[0002]时脉电路是许多电子装置中最重要的元件之一，对系统整体效能的影响相当深远。然而，时脉信号在其所在的频率上会产生很强的电磁干扰(ElectromagneticInterference，简称EMI)。业界通常会定义一个门滥值，希望时脉信号的电磁干扰都能低于这个门滥值。现今技术常使用展频时脉(spread-spectrum clock)，动态地改变时脉信号的频率，使时脉信号的能量分散至不同的频率上，借以满足电磁干扰的要求。
[0003]然而，熟知技术是利用具有回路滤波器(loop filter)的锁相回路(phase lockedloop)所组成，其为封闭式回路(closed loop)的电路结构；当通过一展频控制器(spreadspectrum controller)来控制该锁相回路对时脉信号进行展频处理时，难以得知每一个展频命令何时开始对该锁相回路发生作用，亦无法确保该展频命令能使该锁相回路产生多少的展频时脉的相位偏移，但这些信息对于固定产出量(constant throughput)的电路系统却非常重要。因此，有必要发展新的展频时脉产生技术以对治及改善之。
【发明内容】
[0004]为达成此目的，根据本发明的一方面，一实施例提供一种展频时脉产生方法，其包含下列步骤:提供一预订数量(M)的多个第一时脉信号，其中，该多个第一时脉信号具有实质上相同的周期(T)及彼此不同的相位；依据一第一预定展频频谱，产生一指令信号；以及依据该指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第一展频时脉信号；其中，该第一展频时脉信号的信号频谱对应于该第一预定展频频谱。
[0005]根据本发明的另一方面，另一实施例提供一种展频时脉产生装置，其包括:一多相位时脉产生单元，产生一预订数量的多个第一时脉信号，其中，该多个第一时脉信号具有实质上相同的周期及彼此不同的相位；一展频时脉控制单元，依据一第一预定展频频谱，产生一指令信号；以及一时脉选择单元，接收该指令信号，并依据该指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第一展频时脉信号；其中，该第一展频时脉信号的信号频谱对应于该第一预定展频频谱。
[0006]根据本发明的另一方面，另一实施例提供一种使用展频时脉的装置，其包括:一多相位时脉产生单元，产生一预订数量(M)的多个第一时脉信号，其中，该多个第一时脉信号具有实质上相同的周期(T)及彼此不同的相位；一展频时脉控制单元，依据一第一预定展频频谱及一第二预定展频频谱，分别产生一第一指令信号及一第二指令信号；一第一时脉选择单元，接收该第一指令信号，并依据该第一指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第一展频时脉信号；以及一第二时脉选择单元，接收该第二指令信号，并依据该第二指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第二展频时脉信号；其中，该第一展频时脉信号的信号频谱对应于该第一预定展频频谱，该第二展频时脉信号的信号频谱对应于该第二预定展频频谱。
[0007]在一实施例中，当该多个第一时脉信号依序自I至M编号为η时，编号η与编号I的第一时脉信号之间的相位差为(η-1)ΧΤ/Μ。
[0008]在一实施例中，该第一时脉选择单元随机自该多个第一时脉信号选出其中一个，或依序选出编号自I至M递增的第一时脉信号再依序选出编号自M至I递减的第一时脉信号。
[0009]在一实施例中，该第二时脉选择单元随机自该多个第一时脉信号选出其中一个，或依序选出编号自I至M递增的第一时脉信号再依序选出编号自M至I递减的第一时脉信号。
[0010]在一实施例中，该装置进一步包括一先进先出缓冲器，其中，该第一展频时脉信号与该第二展频时脉信号分别作为该先进先出缓冲器的写入时脉与读出时脉。
[0011]在一实施例中，该装置进一步包含一相位差计算单元，其累计该第一展频时脉信号与依据该第一指令信号而被选择并输出的该第一时脉信号之间的相位差、以及该第二展频时脉信号与依据该第二指令信号而被选择并输出的该第一时脉信号之间的相位差。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例的展频时脉产生方法的流程示意图。
[0013]图2为本发明第一实施例的展频时脉产生装置的方块示意图。
[0014]图3为本实施例的时脉输出单元的方块示意图。
[0015]图4为本发明第二实施例的使用两个展频时脉的装置的方块示意图。
[0016]其中，附图标记说明如下:
[0017]200展频时脉产生装置
[0018]210多相位时脉产生单元
[0019]220展频时脉控制单元
[0020]230时脉选择单元
[0021]300 装置
[0022]310多相位时脉产生单元
[0023]320展频时脉控制单元
[0024]330第一时脉选择单元
[0025]350第二时脉选择单元
[0026]360先进先出缓冲器
[0027]CKln第一时脉信号
[0028]CK3第一展频时脉信号
【具体实施方式】
[0029]为使贵审查委员能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，现配合附图详细说明本发明的实施例如后。在所有的说明书及图示中，将采用相同的元件编号以指定相同或类似的元件。在各个实施例的说明中，所谓的“第一”、“第二”、及“第三”是用以描述不同的元素，这些元素并不因为此类表述而受到限制。为了说明上的便利和明确，附图中各元素的尺寸是以夸张或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸并未完全为其实际的尺寸。
[0030]图1为本发明实施例的展频时脉产生方法100的流程示意图，其包含下列步骤:(步骤110)提供多个第一时脉信号，其中，该多个第一时脉信号具有实质上相同的周期及彼此不同的相位；(步骤120)依据一第一预定展频频谱，产生一指令信号；以及(步骤130)依据该指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第一展频时脉信号；其中，该第一展频时脉信号的信号频谱对应于该第一预定展频频谱。
[0031]实际上，所述预定展频频谱依据应用的产品不同而有所不同，且预定展频频谱的相关设定值或程序码写入展频时脉控制单元220中，展频时脉控制单元220可以由软件、固件或是硬件所实现。
[0032]举例来说，电路设计者可以将为一中心频率为ΙΟΟΚΗζ，展频范围为5%的展频频谱相关的设定值或程序码写进一展频时脉控制单元220中，再通过指令信号动态地选择第一时脉信号(第一时脉信号例如为一 10KHz的时脉信号)，来产生第一展频时脉信号，其频率范围为95KHz-105KHz，与展频时脉控制单元220中的预定展频频谱相对应。
[0033]首先，本方法100通过该指令信号，而在相同频率但不同相位的多个时脉信号(如上所述的第一时脉信号)中，选出欲进行展频处理的其中一个，并对它进行展频处理(而得到如上所述的第一展频时脉信号);接着，由于本方法100在该指令信号被产生之时，就已可得知该时脉信号在展频处理前后所造成的相位偏移量(Phase offset)，进而借以得知该指令信号的施加对该时脉信号所产生的展频效果；因此，我们可依据上述的相位偏移量，而精确地设计出一串列的指令信号，故本方法100特别适用于固定产出量(constantthroughput)的电路系统。
[0034]根据上述的方法100，以下提出两个个实施例，通过电路设计来对本发明加以实施。图2为本发明第一实施例的展频时脉产生装置200的方块示意图，该展频时脉产生装置200包括:一多相位时脉产生单元210、一展频时脉控制单元220、以及一时脉选择单元230。该多相位时脉产生单元210可产生多个第一时脉信号CKln，提供给该时脉选择单元230作为候选时脉，由该时脉选择单元230依据一第一预定展频频谱，也就是该展频时脉产生装置200所欲产生的展频时脉态样，而自该多个候选时脉之中选出适当的时脉信号以进行展频处理；其中，该多个第一时脉信号0(1?具有实质上相同的周期及彼此不同的相位。
[0035]在以下的说明书中，T将用以代表该多个第一时脉信号0(1?的周期，M用以代表该多个第一时脉信号0(1?的数量，η用以代表该多个第一时脉信号CKl η的编号；也就是说，该多个第一时脉信号CKln可编号为自0(11至0(込。在本实施例中，当该多个第一时脉信号依序编号为CKl1' CKl μ时，该多个第一时脉信号CKl ?与CKl:之间的相位差为(η-1) XT/M,也就是相邻的第一时脉信号的相位差为T/Μ。针对数量M = 4的例子，该多个第一时脉信号的相邻两个(例如，□(^与CKl 2、0(12与CKl 3、0(13与CKl 4)之间的相位差皆为T/4，如图3所示。
[0036]该展频时脉控制单元220可依据该第一预定展频频谱，产生一指令信号给该时脉选择单元230，用以控制或指示该时脉选择单元230自该多个第一时脉之中选出适当的一个，以进行展频处理。该时脉选择单元230在接收该指令信号之后，会自该多个第一时脉信号之中动态地选择并输出其中一个(换言之，时脉选择单元230轮流地输出该些不同相位的第一时脉信号)，并依据该指令信号对被选出的该第一时脉信号进行展频处理，以产生一第一展频时脉信号CK3(即，展频处理后的时脉信号)。
[0037]此外，本发明实施例的展频时脉产生装置200可进一步包含一相位差计算单元(未图示)，其可累计该第一展频时脉信号与被选出的该第一时脉信号之间的相位差。由于该多相位时脉产生单元210所产生的该多个第一时脉信号0(1?的相位为已知的信息，因此当该指令信号被发出之时，该展频时脉控制单元220就已可得知或计算出被选出的该第一时脉信号与该第一展频时脉信号CK3之间的相位差(也就是，被选出的第一时脉信号在展频处理前后的相位差异量)，而该展频时脉控制单元220又据以产生下一回合的该指令信号，用以控制或指示该时脉选择单元230。此外，倘若该指令信号包含一序列的指令，该展频时脉控制单元220亦可对被选出的该第一时脉信号与该第一展频时脉信号CK3在不同时间的相位差进行累计，其结果亦作为该展频时脉控制单元220产生下一回合的指令信号的依据，以达到该展频时脉产生装置200对于最大相位差累积量的要求。
[0038]图3为本实施例的时脉输出单元230的方块示意图，其是针对该多个第一时脉信号CKln的数量M = 4作为例子。在该时脉选择单元230的左方为该多相位时脉产生单元210所提供的该多个第一时脉信号CKlp CKl2, CKl3, CKl4，其相邻的第一时脉信号((^^与CKl2, 0(12与CKl 3、0(13与CKl 4)之间的相位差皆为T/4。在一实施例中，该时脉选择单元230可自该多个第一时脉信号CKlp CK12、CK13、CKl4中随机选出其中的一个，以进行展频处理。在另一实施例中，该时脉选择单元230可依序选出编号自I至M递增的第一时脉信号，再依序选出编号自M至I递减的第一时脉信号；也就是如图3所示，该时脉选择单元230右方的该多个第一时脉信号依序以CKlp CK12、CKl3, CKl4, CKl4, CKl3, CKl2, CKl1被选出以进行展频处理，但本发明对其存续期间长短并不加以限制，各个第一时脉信号CKlp CKl2, CKl3,CKl4作用的期间长度可以彼此不同或相同。该时脉选择单元230包含高速的多工选择器(multiplexer)的功能，可对于该多个第一时脉信号CKl1' CK12、CK13、0(14进行适当的选择与切换。
[0039]通过本发明的展频时脉产生方法100及装置200，对于一个使用展频时脉的电子装置而言，倘若它需要两个以上相互独立的展频时脉，则本发明只需要提供与展频时脉数量相同的时脉输出单元，而不需要如熟知技术那样还需要与展频时脉数量相同的多相位时脉产生单元，此亦可说为本发明技术的成本优势。举例来说，对于固定产出量(constantthroughput)的电路系统，其传送端与接收端(或是读取端与写入端)所约定用以收发数据的时脉可能会些许的频率差异，或是此两时脉虽然频率相同但相位却不同，此系统的介面区域通常需要一个先进先出缓冲器(first-1n first-out buffer，简称FIFO)来调节或弹性控制传送端与接收端(或是读取端与写入端)之间的数据流量。而通过本发明，传送端与接收端(或是读取端与写入端)的时脉信号可通过两组独立的时脉输出单元，搭配独立的展频时脉控制指令序列即可达成；而因两时脉之间的相位差异是可被事先预估的，故先进先出缓冲器的深度(cbpth)就可以在电路设计阶段先决定好，而达成固定产出量的系统操作方式，且不会导致此两时脉之间相位差异不断累积而终致缓冲器满溢(overflow)。
[0040]图4为本发明第二实施例的使用两个展频时脉的装置300的方块示意图，该装置300包括:一多相位时脉产生单元310、一展频时脉控制单元320、一第一时脉选择单元330、一第二时脉选择单元350、以及一先进先出缓冲器360。该多相位时脉产生单元310相当于第一实施例的多相位时脉产生单元210，用以产生多个第一时脉信号(^^给该第一时脉选择单元330与该第二时脉选择单元350作为候选时脉，由该第一时脉选择单元330与该第二时脉选择单元350依据该装置300所需的展频时脉态样的一第一预定展频频谱与一第二预定展频频谱，而自该多个候选时脉之中选出适当的时脉以进行展频处理；其中，该多个第一时脉信号□(、具有相同的周期及彼此不同的相位。在本实施例中，该多个第一时脉信号CKln依序为CKl CKl M，该多个第一时脉信号0(1?与CKl i之间的相位差为(η-1) X Τ/Μ，也就是相邻的第一时脉信号的相位差为TAL
[0041]该展频时脉控制单元320相当于第一实施例的展频时脉控制单元220，可依据该装置300所需的一第一展频时脉的预定频谱，而产生一第一指令信号，并依据该装置300所欲使用的一第二展频时脉的预定频谱，而产生一第二指令信号，用以控制或指示该第一时脉选择单元330与该第二时脉选择单元350分别自该多个第一时脉CKln之中选出适当的一个，以进行展频处理。该第一时脉输出单元330在接收该第一指令信号之后，会自该多个第一时脉信号CKln之中选出其中一个(S卩，欲进行展频处理的时脉信号)，并依据该第一指令信号对被选出的该第一时脉信号进行展频处理，以产生一第一展频时脉信号CK3(即，展频处理后的时脉信号)。该第二时脉选择单元350在接收该第二指令信号之后，亦会自该多个第一时脉信号CKln之中选出其中一个(亦为欲进行展频处理的时脉信号)，并依据该第二指令信号对被选出的该第一时脉信号进行展频处理，以产生一第二展频时脉信号CK5(亦为展频处理后的时脉信号)。
[0042]此外，本发明实施例的展频时脉产生装置200可进一步包含一相位差计算单元(未图示)，其可累计该第一展频时脉信号与被选出的该第一时脉信号之间的相位差、以及该第二展频时脉信号与另一被选出的该第一时脉信号之间的相位差。由于该多相位时脉产生单元310所产生的该多个第一时脉信号0(1?的相位为已知的信息，因此当该指令信号被产生之时，该展频时脉控制单元220就已可得知或计算出被选出的该第一时脉信号与该第一展频时脉信号CK3之间的第一相位差，以及另一被选出的该第一时脉信号与该第二展频时脉信号CK5之间的第二相位差(也就是，被选出的第一时脉信号在展频处理前后的相位差异量)，而该展频时脉控制单元320又可据以产生下一回合的该第一指令信号与该第二指令信号，用以分别控制或指示该第一时脉选择单元330与该第二时脉选择单元350。此夕卜，倘若该指令信号包含一序列的指令，该展频时脉控制单元320亦可对不同时间的被选出的该第一时脉信号与该第一展频时脉信号CK3之第一相位差、以及另一被选出的该第一时脉信号与该第二展频时脉信号CK5的第二相位差进行累计，其结果亦作为该展频时脉控制单元320产生下一回合的第一指令信号与第二指令信号的依据，以达到该装置300对于最大相位差累积量的要求。
[0043]当该第一相位差与该第二相位差的差值累加达一预定值时，该展频时脉控制单元320将产生下一个第一指令信号及下一个第二指令信号，借以作出使该装置300达成最佳操作的因应措施。该第一时脉选择单元330与该第二时脉选择单元350可分别自该多个第一时脉信号CKln中随机选出其中的一个，以进行展频处理。在另一实施例中，该第一时脉选择单元330与该第二时脉选择单元350亦可分别依序选出CKl1' CKl M编号自I至M递增的第一时脉信号，再依序选出CKIm?CKl i编号自M至I递减的第一时脉信号。
[0044]如前所述，该先进先出缓冲器360是达成固定产出量的系统操作所需要的一个介面区域，用以调节其读取端与写入端之间的数据流量。在本实施例中，该第一展频时脉信号CK3与该第二展频时脉信号CK5分别作为该先进先出缓冲器360的写入时脉与读出时脉。由于该第一展频时脉信号CK3与该第二展频时脉信号CK5之间的相位差异是会被不断的累积，若无法精确得知两时脉信号之间累积相位差异并适当分别调整该第一展频时脉信号CK3与该第二展频时脉信号CK5，使累积相位差异不超过缓冲器深度，终将导致该先进先出缓冲器360的内部存储器空间发生不够用的满溢(overflow)状态。对不同时间的该第一展频时脉信号CK3与该第二展频时脉信号CK5的相位差异也会被累计，而当此相位差异累计量达到某一预定值时，该展频时脉控制单元320会针对此状况做出对该装置300能最佳操作的因应措施，例如，该展频时脉控制单元320产生下一组第一指令信号及第二指令信号，使得该第一时脉选择单元330与该第二时脉选择单元350不再继续产出相同的即时相位差升。
[0045]以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能以之限制本发明的范围。即凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。
【主权项】
1.一种展频时脉产生方法，其特征在于，包括: 提供一预订数量M的多个第一时脉信号，其中，该多个第一时脉信号具有实质上相同的周期T及彼此不同的相位； 依据一第一预定展频频谱，产生一指令信号；以及 依据该指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第一展频时脉信号； 其中，该第一展频时脉信号的信号频谱对应于该第一预定展频频谱。2.如权利要求1所述的展频时脉产生方法，其特征在于，其中，当该多个第一时脉信号依序自I至M编号为η时，编号η与编号I的第一时脉信号的相位差为(η_1) ΧΤ/Μ。3.如权利要求2所述的展频时脉产生方法，其特征在于，其中，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个的步骤是自该多个第一时脉信号之中随机选出其中一个。4.如权利要求2所述的展频时脉产生方法，其特征在于，其中，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个的步骤是自该多个第一时脉信号之中，依序选出编号自I至M递增的第一时脉信号，再依序选出编号自M至I递减的第一时脉信号。5.一种展频时脉产生装置，其包括: 一多相位时脉产生单元，产生一预订数量M的多个第一时脉信号，其中，该多个第一时脉信号具有实质上相同的周期T及彼此不同的相位； 一展频时脉控制单元，依据一第一预定展频频谱，产生一指令信号；以及一时脉选择单元，接收该指令信号，并依据该指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第一展频时脉信号； 其中，该第一展频时脉信号的信号频谱对应于该第一预定展频频谱。6.如权利要求5所述的展频时脉产生装置，其特征在于，其中，当该多个第一时脉信号依序自I至M编号为η时，编号η与编号I的第一时脉信号之间的相位差为(η_1) ΧΤ/Μ。7.如权利要求6所述的展频时脉产生装置，其特征在于，其中，该时脉选择单元随机自该多个第一时脉信号选出其中一个。8.如权利要求6所述的展频时脉产生装置，其特征在于，其中，该时脉选择单元依序选出编号自I至M递增的第一时脉信号，再依序选出编号自M至I递减的第一时脉信号。9.如权利要求6所述的展频时脉产生装置，进一步包含一相位差计算单元，其累计该第一展频时脉信号与依据该指令信号而被选择并输出的该第一时脉信号之间的相位差。10.一种使用展频时脉的装置，其包括: 一多相位时脉产生单元，产生一预订数量M的多个第一时脉信号，其中，该多个第一时脉信号具有实质上相同的周期T及彼此不同的相位； 一展频时脉控制单元，依据一第一预定展频频谱及一第二预定展频频谱，分别产生一第一指令信号及一第二指令信号； 一第一时脉选择单元，接收该第一指令信号，并依据该第一指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第一展频时脉信号；以及 一第二时脉选择单元，接收该第二指令信号，并依据该第二指令信号，自该多个第一时脉信号中动态地选择并输出其中一个，以产生一第二展频时脉信号； 其中，该第一展频时脉信号的信号频谱对应于该第一预定展频频谱，该第二展频时脉信号的信号频谱对应于该第二预定展频频谱。11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，其中，当该多个第一时脉信号依序自I至M编号为η时，编号η与编号I的第一时脉信号之间的相位差为(η-1)ΧΤ/Μ。12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，其中，该第一时脉选择单元随机自该多个第一时脉信号选出其中一个，或依序选出编号自I至M递增的第一时脉信号再依序选出编号自M至I递减的第一时脉信号。13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，其中，该第二时脉选择单元随机自该多个第一时脉信号选出其中一个，或依序选出编号自I至M递增的第一时脉信号再依序选出编号自M至I递减的第一时脉信号。14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，进一步包括一先进先出缓冲器，其中，该第一展频时脉信号作为该先进先出缓冲器的写入时脉，该第二展频时脉信号作为该先进先出缓冲器的读出时脉。15.如权利要求10所述的装置，其特征在于，进一步包含一相位差计算单元，其累计该第一展频时脉信号与依据该第一指令信号而被选择并输出的该第一时脉信号之间的相位差、以及该第二展频时脉信号与依据该第二指令信号而被选择并输出的该第一时脉信号之间的相位差。
【文档编号】H03K3/02GK105871358SQ201510035651
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】曾顺得, 翁启舜
【申请人】瑞昱半导体股份有限公司