TWI675280B - 時脈產生電路及其時脈調整方法 - Google Patents
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Abstract
一種時脈產生電路及其時脈調整方法。時脈產生電路包括固定時脈源、可變時脈源、計時調整電路及脈寬信號產生器。固定時脈源產生具有固定頻率的參考時脈信號。可變時脈源接收頻率設定信號，以對應地產生具有可變頻率的操作時脈信號。計時調整電路依據參考時脈信號判斷操作時脈信號的頻率是否為目標頻率的N倍，以設定操作時脈信號的頻率。脈寬信號產生器對操作時脈信號進行除頻，以產生具有目標頻率的脈寬調變信號。
Description
本發明是有關於一種時脈產生電路，且特別是有關於一種時脈產生電路及其時脈調整方法。
在電子裝置中，任何的無線介面都需要準確的操作時脈信號，但是穩定的時脈源（例如石英振盪器）通常具有較高的頻率，並且頻率的可調性較低。或者，透過更動時脈源的振盪電路可以調整時脈信號的振盪頻率，但是電路的重新設計同樣會增加整體的成本。因此，如何在低成本的條件下提供準確的操作時脈成為設計無線介面的一個課題。
本發明提供一種時脈產生電路及其時脈調整方法，可在低成本的條件下提供準確的操作時脈。
本發明的時脈產生電路，包括固定時脈源、可變時脈源、計時調整電路及脈寬信號產生器。固定時脈源產生具有固定頻率的參考時脈信號。可變時脈源接收頻率設定信號，以對應地產生具有可變頻率的操作時脈信號。計時調整電路耦接固定時脈源及可變時脈源，以接收時脈信號及操作時脈信號，並且依據參考時脈信號判斷操作時脈信號的頻率是否為目標頻率的N倍。當操作時脈信號的頻率不為目標頻率的N倍，提供改變的頻率設定信號至可變時脈源，以改變操作時脈信號的頻率。當操作時脈信號的頻率為目標頻率的N倍，維持當下的操作時脈信號的頻率，其中N為大於1的整數。脈寬信號產生器耦接可變時脈源，以接收操作時脈信號，並且對操作時脈信號進行除頻，以產生具有目標頻率的脈寬調變信號。
本發明的時脈產生電路的時脈調整方法，包括一列步驟。透過計時調整電路接收具有固定頻率的參考時脈信號。透過計時調整電路接收依據頻率設定信號產生的具有可變頻率的操作時脈信號。透過計時調整電路依據參考時脈信號判斷操作時脈信號的頻率是否為目標頻率的N倍，其中N為大於1的整數。當操作時脈信號的頻率不為目標頻率的N倍時，透過計時調整電路提供改變的頻率設定信號至可變時脈源，以改變操作時脈信號的頻率。當操作時脈信號的頻率為目標頻率的N倍，透過計時調整電路持續提供當下的頻率設定信號至可變時脈源，以維持操作時脈信號的頻率。透過脈寬信號產生器對操作時脈信號進行除頻，以產生具有目標頻率的脈寬調變信號。
基於上述，本發明實施例的時脈產生電路及其時脈調整方法，依據具有固定頻率的參考時脈信號判斷具有可變頻率的操作時脈信號的頻率是否為目標頻率的N倍，並且當操作時脈信號的頻率為目標頻率的N倍，維持當下的操作時脈信號的頻率，以經由除頻動作產生具有目標頻率的脈寬調變信號。藉此，透過低成本的可變時脈產生具有期望頻率的脈寬調變信號，可在低成本的條件下提供準確的操作時脈。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在本發明的實施例中，時脈產生電路可透過計時器（Timer）將較高頻及高穩定度的時脈信號的頻率作為參考頻率，並且與可變的振盪電路的頻率進行比較，將可變的振盪電路輸出的頻率調整為符合目標頻率（例如無線充電頻率）的整數倍，再經由除頻來達到最終輸出符合的目標頻率之脈寬調變信號。
圖1為依據本發明一實施例的時脈產生電路的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，時脈產生電路100包括固定時脈源110、可變時脈源120、計時調整電路130及脈寬信號產生器140。計時調整電路130耦接於固定時脈源110、可變時脈源120及脈寬信號產生器140之間，並且可變時脈源120耦接至脈寬信號產生器140。
固定時脈源110例如包括石英振盪器，並且用以產生具有固定頻率的參考時脈信號FRC。可變時脈源120例如包括RC振盪器及環振盪器的至少其一，並且接收頻率設定信號RCADJ，用以對應地產生具有可變頻率的操作時脈信號HIRC。計時調整電路130接收參考時脈信號FRC及操作時脈信號HIRC，並且依據參考時脈信號FRC判斷操作時脈信號HIRC的頻率是否為目標頻率的N倍。
換言之，計時調整電路130可依據參考時脈信號FRC計數操作時脈信號HIRC的週期，以確認操作時脈信號HIRC的頻率。當操作時脈信號HIRC的頻率不為目標頻率的N倍時，亦即操作時脈信號HIRC的可變頻率與目標頻率的N倍的誤差大於等於對應容許值，計時調整電路130提供改變的頻率設定信號RCADJ至可變時脈源120，以改變操作時脈信號HIRC的頻率，其中N為大於1的整數。並且，當操作時脈信號HIRC的頻率一直不為目標頻率的N倍時，計時調整電路130可持續改變頻率設定信號RCADJ，以持續改變操作時脈信號HIRC的頻率。其中，當N越大該對應容許值越大。
當操作時脈信號HIRC的頻率為目標頻率的N倍時，亦即操作時脈信號HIRC的可變頻率與目標頻率的N倍的誤差小於對應容許值時，計時調整電路130停止調整操作時脈信號HIRC的可變頻率。此時，脈寬信號產生器140在接收為N倍目標頻率的操作時脈信號HIRC，會對操作時脈信號HIRC進行除頻，以產生具有目標頻率的脈寬調變信號PWM。
在本實施例中，參考時脈信號FRC的固定頻率會高於目標頻率及操作時脈信號HIRC的可變頻率，並且操作時脈信號HIRC的可變頻率是位於參考時脈信號FRC的固定頻率及目標頻率之間。操作時脈信號HIRC的可變頻率可分為多階來調整，並且操作時脈信號HIRC的可變頻率的調整可以是線性或非線性，此依據可變時脈源120的電路設計而定。
換言之，在本發明的實施例中，操作時脈信號HIRC的可變頻率的初始值可設定為可變頻率的變動範圍的最小值，並且接著逐步調高；或者，操作時脈信號HIRC的可變頻率的初始值可設定為可變頻率的變動範圍的最大值，並且接著逐步調低；或者，操作時脈信號HIRC的可變頻率的初始值可設定為可變頻率的變動範圍中任意一階對應的頻率，並且接著可選擇性的調高或調低，使得操作時脈信號HIRC的可變頻率依序設定為多階中的每一階且不重覆。
舉例來說，在設定完成初始值後，因為製程的變數，操作時脈信號HIRC的每一階可能與預期的會有差距，因此在調整頻率的時候，每一階的調整不是線性。接著，可利用每一階不是線性調整的特性，逐階的調整操作時脈信號HIRC的頻率。在調整的過程中，可先行計算調整之後下一階操作時脈信號HIRC的頻率，例如在設定為第2階操作時脈信號HIRC的頻率的時候，可使用參考時脈信號FRC（可具有高準確度但不一定具有目標頻率的倍數）來推算操作時脈信號HIRC的頻率（即速度）。
接著，可使用判斷式((FHIRC % FPWM) / FPWM ) ＜ ±error ratio，推算出操作時脈信號HIRC與目標頻率的N倍之間的差距是否小於對應容許值，其中FHIRC是操作時脈信號HIRC的頻率，%是餘數符號，FPWM是目標頻率，error ratio是對應容許值（在此以百分比為例，但也可以是數值）。例如，FHIRC = 420kHz，FPWM =100kHz，(FHIRC % FPWM) = 20kHz，((FHIRC % FPWM) / FPWM )= (20kHz / 100kHz)。
如果20kHz / 100kHz的百分比沒有小於error ratio的話，代表操作時脈信號HIRC的頻率不為目標頻率的N倍的，就再調整（升或降）一階，使操作時脈信號HIRC的頻率更動，再重新用更動後的頻率來計算，再看看是不是符合目標頻率的倍數。反之，如果20kHz / 100kHz的百分比小於error ratio的話，就用脈寬信號產生器140內部設計的時脈除頻器（divider）或比較器（comparator）來結合以計算出一個經除法運算的數值（即頻率），以產生具有目標頻率的脈寬調變信號PWM。
依據上述，固定時脈源110可包括高頻及高穩定度的振盪電路（例如石英振盪器），而可變時脈源120通常包括較簡易的頻率可變振盪電路（例如RC振盪器或環振盪器），而計時調整電路130透過固定時脈源110的頻率來校正可變時脈源120的頻率，以產生所期望的具有目標頻率的脈寬調變信號PWM。藉此，在低成本的條件下提供具有目標頻率的脈寬調變信號。
圖2為依據本發明一實施例的時脈產生電路的時脈調整方法的流程圖。請參照圖2，在本實施例中，時脈產生電路的時脈調整方法包括下列步驟。在步驟S110中，透過計時調整電路接收具有固定頻率的參考時脈信號，並且透過計時調整電路接收依據頻率設定信號產生的具有可變頻率的操作時脈信號。在步驟S120中，透過計時調整電路依據參考時脈信號判斷操作時脈信號的頻率。
在步驟S130中，判斷操作時脈信號的頻率是否為目標頻率的N倍，其中N為大於1的整數。當操作時脈信號的頻率不為目標頻率的N倍時（亦即步驟的S130的判斷結果為“否”），透過計時調整電路提供改變的頻率設定信號至可變時脈源，以改變操作時脈信號的頻率（步驟S140）；當操作時脈信號的頻率為目標頻率的N倍時（亦即步驟的S130的判斷結果為“是”），透過計時調整電路持續提供當下的頻率設定信號至可變時脈源，以維持操作時脈信號的頻率，並且透過脈寬信號產生器對操作時脈信號進行除頻，以產生具有目標頻率的脈寬調變信號（步驟S150）。其中，步驟S110、S120、S130、S140及S150的順序為用以說明，本發明實施例不此以為限。並且，步驟S110、S120、S130、S140及S150的細節可參照圖1實施例所示，在此則不再贅述。
綜上所述，本發明實施例的時脈產生電路及其時脈調整方法，依據具有固定頻率的參考時脈信號判斷具有可變頻率的操作時脈信號的頻率是否為目標頻率的N倍，並且當操作時脈信號的頻率為目標頻率的N倍，維持當下的操作時脈信號的頻率，以經由除頻動作產生具有目標頻率的脈寬調變信號。藉此，透過低成本的可變時脈產生具有期望頻率的脈寬調變信號，可在低成本的條件下提供準確的操作時脈。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧時脈產生電路
110‧‧‧固定時脈源
120‧‧‧可變時脈源
130‧‧‧計時調整電路
140‧‧‧脈寬信號產生器
FRC‧‧‧參考時脈信號
RCADJ‧‧‧頻率設定信號
HIRC‧‧‧操作時脈信號
PWM‧‧‧脈寬調變信號
S110、S120、S130、S140、S150‧‧‧步驟
圖1為依據本發明一實施例的時脈產生電路的系統示意圖。 圖2為依據本發明一實施例的時脈產生電路的時脈調整方法的流程圖。
Claims (10)
- 一種時脈產生電路，包括：一固定時脈源，產生具有一固定頻率的一參考時脈信號；一可變時脈源，接收一頻率設定信號，以對應地產生具有一可變頻率的一操作時脈信號；一計時調整電路，耦接該固定時脈源及該可變時脈源，以接收該參考時脈信號及該操作時脈信號，並且依據該參考時脈信號判斷該操作時脈信號的頻率是否為一目標頻率的N倍，當該操作時脈信號的頻率不為該目標頻率的N倍，提供改變的該頻率設定信號至該可變時脈源，以改變該操作時脈信號的頻率，當該操作時脈信號的頻率為該目標頻率的N倍，維持當下的該操作時脈信號的頻率，其中N為大於1的整數；以及一脈寬信號產生器，耦接該可變時脈源，以接收該操作時脈信號，並且對該操作時脈信號進行除頻，以產生具有該目標頻率的一脈寬調變信號。
- 如申請專利範圍第1項所述的時脈產生電路，其中該固定頻率高於該目標頻率及該可變頻率。
- 如申請專利範圍第2項所述的時脈產生電路，其中該可變頻率位於該固定頻率及該目標頻率之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的時脈產生電路，其中當該可變頻率與該目標頻率的N倍的誤差大於等於一對應容許值時，該計時調整電路持續改變該可變頻率，當該可變頻率與該目標頻率的N倍的誤差小於一對應容許值時，該計時調整電路停止調整該可變頻率。
- 如申請專利範圍第1項所述的時脈產生電路，其中該可變頻率的一初始值設定為該可變頻率的一變動範圍的一最小值。
- 如申請專利範圍第1項所述的時脈產生電路，其中該可變頻率的一初始值設定為該可變頻率的一變動範圍的一最大值。
- 如申請專利範圍第1項所述的時脈產生電路，其中該可變頻率的一初始值設定為該可變頻率的一變動範圍中任意一階對應的頻率。
- 一種時脈產生電路的時脈調整方法，包括：透過一計時調整電路接收具有一固定頻率的一參考時脈信號；透過該計時調整電路接收依據一頻率設定信號產生的具有一可變頻率的一操作時脈信號；透過該計時調整電路依據該參考時脈信號判斷該操作時脈信號的頻率是否為一目標頻率的N倍，其中N為大於1的整數；當該操作時脈信號的頻率不為該目標頻率的N倍，透過該計時調整電路提供改變的該頻率設定信號至一可變時脈源，以改變該操作時脈信號的頻率；當該操作時脈信號的頻率為該目標頻率的N倍，透過該計時調整電路持續提供當下的該頻率設定信號至該可變時脈源，以維持該操作時脈信號的頻率；以及透過一脈寬信號產生器對該操作時脈信號進行除頻，以產生具有該目標頻率的一脈寬調變信號。
- 如申請專利範圍第8項所述的時脈調整方法，更包括：當該可變頻率與該目標頻率的N倍的誤差大於等於一對應容許值時，該計時調整電路持續改變該可變頻率；以及當該可變頻率與該目標頻率的N倍的誤差小於一對應容許值時，該計時調整電路停止調整該可變頻率。
- 如申請專利範圍第9項所述的時脈調整方法，其中當N越大，該對應容許值越大。
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