基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路及其运行方法

基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路及其运行方法
【专利摘要】本发明涉及电子电路，公开了一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路及其运行方法。本发明中，根据ILRO的输出信号对注入信号进行采样，并根据采样结果改变ILRO的注入点位置和相位插值的输出点位置，可以以相对简单的电路结构低成本地实现高分辨率的相位插值，且功耗适中，同时还可以改善时钟噪声性能和占空比失真。此外，通过两个并行ILRO的切换，来实现ILRO的注入点位置和相位插值的输出点位置的改变，可以最大限度地减小ILRO的注入点位置和相位插值的输出点位置改变时导致的输出不稳定问题。
【专利说明】
基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路及其运行方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电子电路，特别涉及基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路及其运 行方法。
【背景技术】
[0002] 在使用相位插值（phase interpolator，PI)电路的很多领域，如 Fractional-PLL/DLL (小数分频锁相环/延迟锁相环）、CDR (Clock Data Recovery，时钟数 据恢复）、sampling/sub-sampling circuit (采样/亚采样电路）等，常常要求时钟相位插 值器分辨率高、线性度好，最好还能对输入时钟噪声进行抑制以及对占空比失真进行纠正。 传统相位插值技术里，模拟乘法器结构的相位插值电路因为面积较小、结构简单常常使用 在PLL、CDR等领域，然而因其存在线性度、分辨率、功耗等问题，也有设计者采用延迟单元 通过交叉延迟技术获得更多的相位输出，配以相位旋转电路（rotator)，这样的相位插值器 线性度较高、功耗低，缺点是插值单元只能工作在很小频率范围，影响其分辨率扩展以及宽 范围频率下应用。
[0003] 此外，在亚采样等技术领域还有将数模转换器（DAC)信号和斜坡信号（ramp wave)同时输入比较器，通过DAC输入来控制比较器输出时钟相位的插值技术。这种相位插 值技术能实现较好的线性度和分辨率，但相位插值区间和分辨率受斜坡信号斜率和DAC的 最大/最小输出限制，要做到〇~360 °全区间相位插值需要额外校准电路准确保证这两个 设计因子，同时由于受到这三个模块的速度限制，电路通常只应用在频率为兆赫兹级的时 钟频率范围里，由于低速和高分辨率的特点，这类技术在亚采样领域使用较多。
[0004] 因此，本发明的发明人发现，以上传统插值技术各自都有或线性度低、或分辨率 低、或功耗高、或工作频率范围窄等缺陷，更没有对输入时钟的噪声进行抑制和占空比失真 进行纠正的功能。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路及其运行 方法，可以低成本地实现高线性度和高分辨率的相位插值，且功耗适中，同时还可以改善时 钟噪声性能和占空比失真。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种基于注入锁定环形振荡器的 相位插值电路，包括：至少一个注入锁定环形振荡器ILR0、采样器和控制器，其中，
[0007] ILR0的输入端接收注入信号，并输出经相位插值的输出信号；
[0008] 采样器用于根据ILR0的输出信号对注入信号进行采样，得到采样结果；
[0009] 控制器用于根据采样结果，判断注入信号和ILR0的自由振荡信号的相位差是否 在预先设定的范围内，如果是，则改变ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置，使注 入信号和ILR0的自由振荡信号的相位差落在预先设定的范围之外。
[0010] 本发明的实施方式还公开了一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值装置的运 行方法，装置包括至少一个注入锁定环形振荡器ILRO、采样器和控制器；
[0011] 方法包括以下步骤：
[0012] ILR0的输入端接收注入信号，并输出经相位插值的输出信号；
[0013] 采样器根据ILR0的输出信号对注入信号进行采样，得到采样结果；
[0014] 控制器根据采样结果，判断注入信号和ILR0的自由振荡信号的相位差是否在预 先设定的范围内，如果是，则改变ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置，使注入信 号和ILR0的自由振荡信号的相位差落在预先设定的范围之外。
[0015] 本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
[0016] 根据ILR0的输出信号对注入信号进行采样，并根据采样结果改变ILR0的注入点 位置和相位插值的输出点位置，可以以相对简单的电路结构低成本地实现高线性度和高分 辨率的时钟相位插值，且功耗适中，同时还可以改善时钟噪声性能和占空比失真。
[0017] 进一步地，通过两个并行ILR0的切换，来实现ILR0的注入点位置和相位插值的输 出点位置的改变，可以最大限度地减小ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置改变 时导致的输出不稳定问题。
[0018] 进一步地，采用两个相邻注入点同时注入信号并调节注入信号强度的比例关系， 可以增加注入锁定范围和提高分辨率。
[0019] 进一步地，虽然采用K路温度计码控制的支路电流就可以体现两个相邻注入点位 置之间的各种电流比例关系，但会导致注入点位置变化时相位插值线性度不好的问题，采 用K+1路支路电流后，两个相邻注入点位置的总电流大小可以维持不变，从而提高了相位 插值线性度。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明第一实施方式中一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的 结构示意图；
[0021] 图2是本发明第二实施方式中一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路中 控制器的结构示意图；
[0022] 图3是本发明第三实施方式中一种8级注入锁定环形振荡器的结构示意图；
[0023] 图4A和4B是本发明第三实施方式中采用DAC型插值技术的示意图。
[0024] 图5A和5B是本发明第三实施方式中线性度恶化且可能失锁的区域示意图。
[0025] 图6是本发明第三实施方式中一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的 结构示意图。
[0026] 图7是本发明第三实施方式中一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路中 判决器输出信号的状态跳转示意图
[0027] 图8是本发明第三实施方式中一种6bit注入锁定环形振荡器的结构示意图。
[0028] 图9是本发明第四实施方式中一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的 运行方法的流程示意图；
[0029] 图10是本发明第五实施方式中一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路中 控制器的运行方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0030] 在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本 领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化 和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施 方式作进一步地详细描述。
[0032] 本发明第一实施方式涉及一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路。图1是 该基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的结构示意图。如图1所示，该电路包括至少 一个注入锁定环形振荡器（injection-locked ring oscillator，ILR0)、采样器和控制器。
[0033] 其中，ILR0的输入端接收注入信号，并输出经相位插值的输出信号。
[0034] 采样器用于根据ILR0的输出信号对注入信号进行采样，得到采样结果。
[0035] 控制器用于根据采样结果，判断注入信号和ILR0的自由振荡信号的相位差是否 在预先设定的范围内，如果是，则改变ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置，使注 入信号和ILR0的自由振荡信号的相位差落在预先设定的范围之外。
[0036] 在本实施方式中，根据ILR0的输出信号对注入信号进行采样，并根据采样结果改 变ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置，可以以相对简单的电路结构低成本地实 现高线性度的相位插值，且功耗适中，同时还可以改善时钟噪声性能和占空比失真。
[0037] 本发明第二实施方式涉及一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路。图2是 该基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路中控制器的结构示意图。
[0038] 第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：通过两 个并行ILR0的切换，来实现ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置的改变，可以最大 限度地减小ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置改变时导致的输出不稳定问题。 具体地说：
[0039] ILR0有两个，分别为第一 ILR0和第二ILR0,两个ILR0的注入点位置和相位插值 的输出点位置不同。优选地，第一 ILR0和第二ILR0的相位插值的输出点位置的输出信号 之间的相位差是π/2。
[0040] 此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以根据预先设定的范围来相应 地选择其他值作为第一 ILR0和第二ILR0的相位插值的输出点位置的输出信号之间的相位 差。
[0041] 控制器通过在两个ILR0之间切换，实现改变ILR0的注入点位置和相位插值的输 出点位置的功能，使注入信号和ILR0的自由振荡信号的相位差落在预先设定的范围之外。 更具体地说，如图2的虚线框所示，该控制器包括：
[0042] 第一加法器，用于将米样器输出的米样结果与第一选择信号相加后输出，该第一 选择信号用于控制第一 ILR0的注入点位置。
[0043] 判决器，用于根据第一加法器的输出判断ILR0的注入信号和自由振荡信号的相 位差是否在预先设定的范围内，并根据判断结果输出两个ILR0的使能信号和相位插值的 输出点位置选择信号。可以理解，此处的ILR0为第一 ILR0和第二ILR0中的一个。
[0044] 第二加法器，用于将第一选择信号与判决阈值信号相加后输出，判决阈值信号表 示预先设定的范围。
[0045] 组合器，用于将第二加法器的输出与第一选择信号相组合以形成第二选择信号， 该第二选择信号用于控制第二ILR0的注入点位置。以及
[0046] 选择器，用于根据判决器输出的相位插值的输出点位置选择信号在第一 ILR0和 第二ILR0之间切换。
[0047] 可以理解，在本发明的其它某些实例中，控制器也可以使用一个处理器来实现，相 关的控制功能可以通过软件代码来实现。
[0048] 此外，可以理解，也可以只有一个ILR0,控制器直接控制该ILR0的注入点位置和 相位插值的输出点位置。如果只用一个ILR0,当ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位 置改变时，ILR0的输出会有一段时间不太稳定。
[0049] 本发明第三实施方式涉及一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路。第三实 施方式在第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：采用两个相邻注入点同 时注入信号并调节注入信号强度的比例关系，可以增加注入锁定范围和提高分辨率。具体 地说：
[0050] 每个ILR0有两个相邻注入点位置，每个选择信号的m位最高有效位表示ILR0的 两个相邻注入点位置，每个选择信号的n-m位最低有效位表示两个相邻注入点位置的注入 信号强度之间的比例关系，其中m，η为整数并且n>m。可以理解，m、η可以根据设计需要进 行选择。
[0051] 优选地，每个注入点位置采用Κ+1路支路电流控制两个相邻注入点位置的注入信 号强度之间的比例关系，其中Κ是相邻注入点温度计码控制的电路支流数目（即所用控制 信号采用K bit温度计码加 lbit注入控制位），每个支路电流是相同的，两个相邻注入点位 置注入的总电流大小是不变的。
[0052] 虽然采用K路温度计码控制的支路电流就可以体现两个相邻注入点位置之间的 各种电流比例关系，但会导致注入点改变时相位插值线性度不好的问题，采用K+1路支路 电流后，改变两个相邻注入点位置时电流可按1LSB流转且总电流大小可以维持不变，从而 提高了相位插值线性度
[0053] 以下将进一步对上述方法进行详细描述。
[0054] 本发明基于ILR0的PI技术的基本原理如图3所示（以8级ILR0为例）。在注入 锁定理论里，环形振荡器自由振荡频率接近注入信号频率时，环形振荡器振荡频率会向注 入信号频率偏移并最终锁定在注入信号频率上。注入锁定技术可以对输入时钟噪声根据注 入锁定带宽进行带外噪声抑制，注入锁定技术同时还因为时钟"在振荡器内重建输出"对注 入时钟占空比进行纠正。
[0055] 图3固定输出节点ck_out，改变ph_code从而改变注入节点位置S[x]，以实现ck_ out相对输入信号ck_in的相差以π/8的分辨率变化的相位输出功能。采用相邻两个节 点S[x]/S[x+1]同时注入而不是一个注入点（如图3中S[1]、S[2])的方式，其一，可以使 注入强度加倍来增加注入锁定范围，其二，可以通过调节两个注入点的注入强度加权（a和 Ι-a，其中a = 0~1)来进一步提升分辨率（即DAC型插值技术），从而使采用8级ILR0结 构的PI分辨率不止为η/8。可以理解，在对注入锁定范围和分辨率要求不高的情况下，也 可以只采用一个注点注入信号。图3中的8个三角形的器件是8个延时单元，标为一 1的 方形部件代表相位取反。可以理解，在本发明的其他实施例中，可以根据需要使用其他级数 的ILRO,不限于上述的8级。
[0056] 采用DAC (数据转换器）型插值技术实现精细相位插值（fine phase interpolation)如图4A和413所示，假设ILR0注入节点S[7]~S[0]的相位为Φ7~Φ〇， 若设计Φ0为ILR0_PI输出相位，当在Φ 1、Φ2之间做加权注入时，ck_in到ck_out的相 差可以在Φ1、Φ2之间做到更精细的相位插值。例如，如图4A所示，a = 0时，由于注入信 号只从S[2] (1. 0倍）注入，设Φ2相对自由振荡时的相位以大小为爭的作相位调整，为了 满足Barkhausen定律，总相位需保持2 π，所以其他注入点相位按-φ/8调整以实现了注入 锁定。如图4Β所示，a = 0. 5时，由于S[1]、S[2]以相同（0. 5倍）强度注入，此时Φ1、Φ2 相对自由振荡时的相位都以大小为Φ/2:的作相位调整，同样为了满足Barkhausen定律，总 相位需保持2 π，所以其他注入点相位仍按-φ/8调整以实现了注入锁定。理想情况下a在 0~1内均匀变化，Φ1、Φ2可在仏-屯范围内均匀调整。图4A和4B中，Θ表示注入信号 和自由振荡信号的相位差。
[0057] 当Θ接近90°时，由复数矢量三角原理，a在0~1内均匀变化时可以获得较好 的线性度（Aa+(p)。实际应用中任意（S[7]~S[0])两相邻注入点注入时，怎样保证随 着注入位置变化注入点到Φ0的相差改变量Φ等于π /8,以及a在0~1内加权时分辨率 等于Δ a+φ，这其实就是我们要考虑的基于两点注入锁定环形振荡器的相位插值器线性度 问题。
[0058] 除了线性度问题，本发明的两点加权注入技术在某些情况下也有单点注入的场景 (a = 0/1)，当注入总强度很小且Θ非常小（接近0/180° )时锁定范围则非常小，这就需 要在PI电路设计中非常小心对待这种潜在的注入锁定失锁问题。图5A和5B显示了线性 度恶化和可能失锁的"风险区域"（阴影部分）。
[0059] 在本发明的一个优选例子中，如图6所示，提出基于采样器对注入信号源和自由 振荡信号之间的相差采集，再加上PI输入code决定的注入点，得到了注入信号和自由振荡 信号的相位关系，将这个相差关系按照图5A和5B所示的四个区域进行对照（arbiter即判 决器），如果此相差落入阴影区域（相当于预先设定的范围），就同时改变注入点位置和PI 输出点位置（优选地，靠近y轴的阴影区域旋转到旋转90°到靠近X轴的安全区域，但是 也可以旋转其他角度，只要落在预先设定的范围之外即可），反之则保持注入点和输出点不 变，这样保持输入输出信号相位关系不变的同时，可以避开从Θ夹角较小的注入点注入， 从而避免了线性度恶化区域和潜在的失锁风险。
[0060] 当注入点切换时，由于同一个ILR0内大步进地改变注入点位置，注入锁定需要重 新建立，这在ck_out上会反映出毛刺（glitch)和短暂相位失锁，为了避免这个问题，在本 实施例中优选地采用两个ILR0协同工作：ILR0_UP(即第一 ILR0)输出点固定为ck[0]，注 入点由ph_c〇de[n-l:n-m]决定；ILR0_DN(即第二ILR0)输出点固定为ck' [4]，注入点由 ph_code [n_l :n_m]+arb_th_code决定。图6中ph_code (即第一选择信号）表不PI的输 入 code，ph_code[n-l:n_m]决定 ILR0 注入位置，ph_code[n-m_l:0]表不产生 fine phase interpolation的IDAC(电流数模转换器）输入。arb_th_code( 即判决阈值信号）表示"阴 影区域"边界阈值定义和注入点改变角度，inj_ph_code为inj_sampler (即采样器）输出， 表不 ck_in 和 Φ0 的相差，至此可知 Θ 表达为 inj_ph_code+ph_code〈n-l:m-n>，arbiter 对Θ作出界定以后输出的ph_arb_sel (即相位插值的输出点位置选择信号）对ck_out 选择输出，并选择inj_sampler采样信号来源（ILRO_UP/ILRO_DN)。优选地，这里的8级 ILRO在arb_th_code定义90°为判决边界阈值时（即按图5阴影区定义），ILRO_DN输出 为ck' [4]。图6中，符号&(即组合器）被定义为将m bit和（n-m)bit按MSBs+LSBs(最 高有效位+最低有效位）的方式组合成n bit数据（即{[m-1:0]，[η-m-l: 0]})。与现有技 术比起来，Θ不需要严格限制在一个固定值，而是设置在一个合理区间，这个区间的线性度 和锁定范围满足对PI的设计需求即可，以此降低电路设计和实现的复杂程度。
[0061] 图6中类似于<x:y>的表达式是表示有χ-y+l个比特的信号，编号从y -直到X， 其中X和y都是整数，例如，ph_code〈n_l :0>表示选择信号共有η比特，编号从0-直到 η-1。η给出ΡΙ分辨率，m给出ILR0级数，η大于等于m。arbiter是判决器，用于判断Θ 是否在风险区中。&表示组合操作，即将输入的m bit和ph_code〈n-m-l:0>两组信号组合 成n bit信号。
[0062] 图 7 描述了 arbiter 的输出信号 ph_arb_sel、ilro_up_en、ilro_dn_en 的状态 跳转示意，状态S00, SOI, S10, SI 1定义了它们的四种输出结果（0表示逻辑低，1表示逻辑 高），其中S0X/S1X之间的跳转决定ph_arb_sel输出，SX0/SX1之间的跳转决定ilro_up_ en、ilro_dn_en输出，SX0/SX1的状态跳转使协同ILR0在靠近阈值边界时才使能，进而降低 功耗。图7中的X表不是任意值，即可以是0也可以是1。
[0063] 为了得到更好的线性度，Θ越靠近90° (注入点越靠近X轴，图5)越好，所以 arbiter的"阴影避开区域"可以定义的更大。图8是一种6bit ILR0电路结构，采用四支路 电流（IDAC，3bit温度计码控制位+lbit注入点控制位）可以获得二进制2bit的精细相位 插值。例如，IDAC控制信号DAC[3:0]在第S[x]相邻节点如表1变化，DAC[3:1]表示3bit 的精细相位插值温度计输入码，DAC[0]表示注入点控制位，当选择第S[x]/S[x+1]注入时， S[x]注入点的所有DAC[0] == 1，采用注入点控制位DAC[0]可以保证从S[x-1]/S[x]到 S[x]/S[x+1]注入位置切换时能有一个合理的精细相位跳变（如虚线框所标示），从而优化 PI线性度。这里DAC[0]由ph_code〈4:2>译码产生，DAC[3:1]由ph_code〈l:0>译码产生。
[0064] 表 1
[0065]
[0066] 基于图6-8所设计的6bit的ILR0_PI电路，在不使能arbiter校准时INL和DNL 为 1. 138LSB 和 1. 079LSB，使能 arbiter 校准时 INL 和 DNL 为 1. 106LSB 和 0· 242LSB。若 arbiter校准阴影区定义扩大50%，INL和DNL可以达到0. 834LSB和0. 232LSB。
[0067] 基于图6-8的相位插值分辨率η可以通过增加 ILR0级数和相邻注入加权电流支 路数目Κ来提升，相应带来功耗和设计复杂度等需要折中的制约。对于任意Κ依然增加 lbit 注入点控制位以实现更好的线性度（K+1输入IDAC结构），关于注入锁定的低通滤噪特性和 占空比失真校正特性，业内有很多分析，此处不予赘述。
[0068] 需注意的是，ILR0的自由振荡频率需要在锁定之前校准到目标频率，基于数字计 数器（counter)的频率校准电路实现简单且面积很小，由于ILR0具有较大的锁定范围，频 率校准电路引起的小频率偏差并不影响电路性能，但ILR0_PI工作频率每次改变均需校准 其自由振荡频率。
[0069] 由上可以看到，上述方法提出了一种基于ILR0的360°相位插值的实现方法，其 线性度好、分辨率高、实现简单、功耗适中，同时还可以改善时钟噪声性能和占空比失真。
[0070] 可以理解，以上各改进组合后形成本发明的较佳实施方式，但各改进也可以分别 使用。
[0071] 本发明第四实施方式涉及一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行 方法。图9是该基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行方法的流程示意图。该电 路包括至少一个注入锁定环形振荡器ILR0、采样器和控制器。
[0072] 如图9所示，该方法包括以下步骤：
[0073] 在步骤901中，ILR0的输入端接收注入信号，并输出经相位插值的输出信号。
[0074] 此后进入步骤902,采样器根据ILR0的输出信号对注入信号进行采样，得到采样 结果。
[0075] 此后进入步骤903,控制器根据采样结果，判断注入信号和ILR0的自由振荡信号 的相位差是否在预先设定的范围内，如果是，则进入步骤904,否则结束本流程。
[0076] 在步骤904中，改变ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置，使注入信号和 ILR0的自由振荡信号的相位差落在预先设定的范围之外。
[0077] 此后结束本流程。
[0078] 在本实施方式中，根据ILR0的输出信号对注入信号进行采样，并根据采样结果改 变ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置，可以以相对简单的电路结构低成本地实 现高分辨率的相位插值，且功耗适中，同时还可以改善时钟噪声性能和占空比失真。
[0079] 本实施方式是与第一实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施 方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了 减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施 方式中。
[0080] 本发明第五实施方式涉及一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行 方法。图10是该基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路中控制器的运行方法的流程示 意图。
[0081] 第五实施方式在第四实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：通过两 个并行ILR0的切换，来实现ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位置的改变，可以最大 限度地减小ILRO的注入点位置和相位插值的输出点位置改变时导致的输出不稳定问题。 具体地说：
[0082] ER0有两个，分别为第一 ER0和第二ER0,两个ER0的注入点位置和相位插值 的输出点位置不同。优选地，第一 ILR0和第二ILR0的相位插值的输出点位置的输出信号 之间的相位差是π/2。
[0083] 此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以根据预先设定的范围来相应 地选择其他值作为第一 ILR0和第二ILR0的相位插值的输出点位置的输出信号之间的相位 差。
[0084] 在步骤904中，控制器通过在两个ILR0之间切换，实现改变ILR0的注入点位置和 相位插值的输出点位置的功能，使注入信号和ILR0的自由振荡信号的相位差落在预先设 定的范围之外。更具体地说，控制器包括第一加法器、判决器、第二加法器、组合器和选择 器，其中，第一选择信号用于控制第一 ILR0的注入点位置，第二加法器将第一选择信号与 判决阈值信号相加后输出，组合器将第二加法器的输出与第一选择信号相组合以形成第二 选择信号，该第二选择信号用于控制第二ILR0的注入点位置，判决阈值信号表示预先设定 的范围。
[0085] 如图10所示，步骤903和904中包括以下子步骤：
[0086] 在子步骤1001中，第一加法器将米样器输出的米样结果与第一选择信号相加后 输出。
[0087] 此后进入子步骤1002,判决器根据第一加法器的输出判断ILR0的注入信号和自 由振荡信号的相位差是否在预先设定的范围内，并根据判断结果输出两个ILR0的使能信 号和相位插值的输出点位置选择信号。
[0088] 此后进入子步骤1003,选择器根据判决器输出的相位插值的输出点位置选择信号 在第一 ILR0和第二ILR0之间切换。
[0089] 此后结束本流程。
[0090] 可以理解，在本发明的其它某些实例中，控制器也可以使用一个处理器来实现，相 关的控制功能可以通过软件代码来实现。
[0091] 此外，可以理解，也可以只有一个ILR0,控制器直接控制该ILR0的注入点位置和 相位插值的输出点位置。如果只用一个ILR0,当ILR0的注入点位置和相位插值的输出点位 置改变时，ILR0的输出会有一段时间不太稳定。
[0092] 本实施方式是与第二实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施 方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了 减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施 方式中。
[0093] 本发明第六实施方式涉及一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行 方法。第六实施方式在第五实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：采用两个相 邻注入点同时注入信号并调节注入信号强度之间的比例关系，可以增加注入锁定范围和提 高分辨率。具体地说：
[0094] 每个ILR0有两个相邻注入点位置，每个选择信号的m位最高有效位表示ILR0的 两个相邻注入点位置，每个选择信号的n-m位最低有效位表示两个相邻注入点位置的注入 信号强度之间的比例关系，其中m，η为整数并且n>m。
[0095] 此外，可以理解，在分辨率要求不高的情况下，也可以只采用一个注入点注入信 号。
[0096] 优选地，每个注入点位置采用K+1路支路电流控制两个相邻注入点位置的注入信 号强度之间的比例关系，其中K是相邻注入点温度计码控制的支路数目，每个支路电流是 相同的，两个相邻注入点位置注入的总电流大小是不变的。
[0097] 虽然采用K路支路电流就可以体现两个相邻注入点位置之间的各种电流比例关 系，但会导致注入点位置变化时相位插值线性度不好的问题，采用K+1路支路电流后，两个 相邻注入点位置的总电流大小可以维持不变，从而提高了相位插值线性度。
[0098] 本实施方式是与第三实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第三实施 方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了 减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施 方式中。
[0099] 需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系 术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其 任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者 设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、 方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个"限定的 要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0100] 虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但 本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发 明的精神和范围。
【主权项】
1. 一种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路，其特征在于，包括：至少一个注入 锁定环形振荡器ILRO、采样器和控制器，其中， 所述ILRO的输入端接收注入信号，并输出经相位插值的输出信号； 所述采样器用于根据所述ILRO的输出信号对所述注入信号进行采样，得到采样结果； 所述控制器用于根据所述采样结果，判断所述注入信号和所述ILRO的自由振荡信号 的相位差是否在预先设定的范围内，如果是，则改变所述ILRO的注入点位置和相位插值的 输出点位置，使所述注入信号和所述ILRO的自由振荡信号的相位差落在预先设定的范围 之外。2. 根据权利要求1所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路，其特征在于，所 述ILRO有两个，分别为第一 ILRO和第二ILR0,两个ILRO的注入点位置和相位插值的输出 点位置不同； 所述控制器通过在所述两个ILRO之间切换，实现改变所述ILRO的注入点位置和相位 插值的输出点位置的功能，使所述注入信号和所述ILRO的自由振荡信号的相位差落在预 先设定的范围之外。3. 根据权利要求2所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路，其特征在于，所 述控制器包括： 第一加法器，用于将所述米样器输出的米样结果与第一选择信号相加后输出，该第一 选择信号用于控制第一 ILRO的注入点位置； 判决器，用于根据所述第一加法器的输出判断ILRO的注入信号和自由振荡信号的相 位差是否在预先设定的范围内，并根据判断结果输出两个ILRO的使能信号和相位插值的 输出点位置选择信号； 第二加法器，用于将所述第一选择信号与判决阈值信号相加后输出，所述判决阈值信 号表示所述预先设定的范围； 组合器，用于将所述第二加法器的输出与所述第一选择信号相组合以形成第二选择信 号，该第二选择信号用于控制第二ILRO的注入点位置；以及 选择器，用于根据所述判决器输出的相位插值的输出点位置选择信号在第一 ILRO和 第二ILRO之间切换。4. 根据权利要求3所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路，其特征在于，每 个ILRO有两个相邻注入点位置，每个选择信号的m位最高有效位表示ILRO的两个相邻注 入点位置，每个选择信号的n-m位最低有效位表示两个相邻注入点位置的注入信号强度之 间的比例关系，其中m，η为整数并且n>m。5. 根据权利要求2所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路，其特征在于，第 一 ILRO和第二ILRO的相位插值的输出点位置的输出信号之间的相位差是π /2。6. 根据权利要求4所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路，其特征在于，每 个所述注入点位置采用Κ+1路支路电流控制所述两个相邻注入点位置的注入信号强度之 间的比例关系，其中Κ是相邻注入点温度计码控制的电路支流数目，每个支路电流是相同 的，所述两个相邻注入点位置注入的总电流大小是不变的。7. -种基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行方法，其特征在于，所述电路 包括至少一个注入锁定环形振荡器ILR0、采样器和控制器； 所述方法包括以下步骤： 所述ILRO的输入端接收注入信号，并输出经相位插值的输出信号； 所述采样器根据所述ILRO的输出信号对所述注入信号进行采样，得到采样结果； 所述控制器根据所述采样结果，判断所述注入信号和所述ILRO的自由振荡信号的相 位差是否在预先设定的范围内，如果是，则改变所述ILRO的注入点位置和相位插值的输出 点位置，使所述注入信号和所述ILRO的自由振荡信号的相位差落在预先设定的范围之外。8. 根据权利要求7所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行方法，其特 征在于，所述ILRO有两个，分别为第一 ILRO和第二ILR0,两个ILRO的注入点位置和相位插 值的输出点位置不同； 所述"改变所述ILRO的注入点位置和相位插值的输出点位置"的步骤具体包括，所述 控制器通过在所述两个ILRO之间切换，实现改变所述ILRO的注入点位置和相位插值的输 出点位置的功能，使所述注入信号和所述ILRO的自由振荡信号的相位差落在预先设定的 范围之外。9. 根据权利要求8所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行方法，其特 征在于，所述控制器包括第一加法器、判决器、第二加法器、组合器和选择器，其中，第一选 择信号用于控制第一 ILRO的注入点位置，所述第二加法器将所述第一选择信号与判决阈 值信号相加后输出，所述组合器将所述第二加法器的输出与所述第一选择信号相组合以形 成第二选择信号，该第二选择信号用于控制第二ILRO的注入点位置，所述判决阈值信号表 示所述预先设定的范围； "所述控制器根据所述采样结果，判断所述注入信号和所述ILRO的自由振荡信号的相 位差是否在预先设定的范围内"的步骤中包括以下子步骤： 所述第一加法器将所述采样器输出的采样结果与第一选择信号相加后输出； 所述判决器根据所述第一加法器的输出判断ILRO的注入信号和自由振荡信号的相位 差是否在预先设定的范围内，并根据判断结果输出两个ILRO的使能信号和相位插值的输 出点位置选择信号； 所述选择器根据所述判决器输出的相位插值的输出点位置选择信号在第一 ILRO和第 二ILRO之间切换。10. 根据权利要求9所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行方法，其 特征在于，每个ILRO有两个相邻注入点位置，每个选择信号的m位最高有效位表示ILRO的 两个相邻注入点位置，每个选择信号的n-m位最低有效位表示两个相邻注入点位置的注入 信号强度之间的比例关系，其中m，η为整数并且n>m。11. 根据权利要求8所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行方法，其 特征在于，第一 ILRO和第二ILRO的相位插值的输出点位置的输出信号之间的相位差是 π /2。12. 根据权利要求10所述的基于注入锁定环形振荡器的相位插值电路的运行方法，其 特征在于，每个所述注入点位置采用Κ+1路支路电流控制所述两个相邻注入点位置的注入 信号强度之间的比例关系，其中Κ是相邻注入点温度计码控制的电流支路数目，每个支路 电流是相同的，所述两个相邻注入点位置注入的总电流大小是不变的。
【文档编号】H03L7/08GK105991129SQ201510056637
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】陈领
【申请人】上海炬力集成电路设计有限公司