CN100578244C

CN100578244C - 一种环路振荡器启动电路

Info

Publication number: CN100578244C
Application number: CN200610078801A
Authority: CN
Inventors: 陈学君
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Guangdong Huabo Enterprise Management Consulting Co ltd; State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2026-05-08
Also published as: CN101071154A

Abstract

本发明公开了一种环路振荡器启动电路，包括与门、模拟定时单元、计数器和方波发生器电路；所述模拟定时单元，用于接收来自与门的启动信号，和接收计数器输出的第三定时信号，模拟定时单元在启动信号启动下产生第一定时信号和第二定时信号；所述计数器，用于接收来自与门的启动信号，在该启动信号作用下计数器开始计数，计数器接收来环路振荡器输出的时钟信号和方波发生器输出的激励信号作为计数器的时钟，并计数到第三定时时间后输出使能第三定时信号到模拟定时单元。本发明电路通过连接环路振荡器的时钟来判断环路振荡器是否异常，从而根据环路振荡器是否正常输出时钟，有效判断环路振荡器启动电路是否启动不正常。

Description

一种环路振荡器启动电路

技术领域

本发明涉及一种通讯领域的自动检测电路，尤其涉及的是一种集成电路芯片内部的环路振荡器启动电路装置。

背景技术

在集成电路芯片里环路振荡器电路的使用非常广泛，如锁相环、压控振荡器、时钟发生器、定时器等。

环路振荡器电路在电路结构一般有两种：一种是反相器延迟单元结构；另外一种是差分延迟单元结构(“双环”差分环路振荡器)。这两种结构的环路振荡器电路启动的原理是一样的，在启动时，环路振荡器电路的延迟单元都连接成环路，环路细小的微扰电压(绝大部分是电压噪声)通过延迟单元环路形成正反馈，电路就产生振荡信号。

目前，环路振荡器电路在电路结构上保证环路为正反馈电路，所以一般没有在电路上设计启动检测电路来保证正常启动。在外加电源电压过低、过高或者剧烈变化情况、以及芯片外有电磁干扰、芯片有生产中出现的工艺偏差、芯片封装等多种因素情况下，可能导致环路振荡器电路不能正常启动，其几率增加。

当环路振荡器电路不能正常启动时候，会造成整个芯片某些功能失效，更严重的是造成整个芯片失效，对于使用该芯片的系统和整机将造成极其严重的问题。

由于环路振荡器电路出现失效几率较少，一般整机和系统处理环路振荡器电路启动问题采用的是系统软件复位芯片的方法。

由于采用环路振荡器电路的时钟产生电路出现不能启动现象，将影响整个芯片功能，使系统发出的状态信息无法正常反馈回来，系统即认为芯片没有准备好，发送复位信号给芯片，由环路振荡器电路再次启动，芯片才能正常启动。

这种方法处理环路振荡器电路启动问题会增加整个系统资源和系统启动时间，从而造成整个系统性能的下降。而对于芯片功能电路一部份的锁相环、压控振荡器、定时器等，如果采用了环路振荡器电路出现环路振荡器电路启动不正常的问题，这时系统不一定能检测出来。当芯片使用到这些电路时候，就会出现功能故障问题，对于这种情况，系统无法自动解决。

环路振荡器电路启动不正常现象对于时钟产生电路可以容易定位，但对于锁相环、压控振荡器、定时器等就很难定位，测试可重复性很差。

从上面的分析可以看出，环路振荡器电路启动对于芯片来说是一个潜在的故障根源，从整机系统方法解决环路振荡器电路启动问题是不能完全解决问题的。

因此，现有技术还有待于进一步改进和发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种环路振荡器启动电路，以解决现有的环路振荡器可能存在的启动不正常问题。

本发明的技术方案包括：

一种环路振荡器启动电路，其中，包括与门、模拟定时单元、计数器和方波发生器电路；

所述与门，用于接收整机和系统发送过来的复位信号，接收模拟定时单元发送过来的第一定时信号，并对复位信号和第一定时信号进行逻辑与处理，输出启动信号到模拟定时单元和计数器；

所述模拟定时单元，用于接收来自与门的启动信号，和接收计数器输出的第三定时信号，模拟定时单元在启动信号启动下产生第一定时信号和第二定时信号；

所述计数器，用于接收来自与门的启动信号，在该启动信号作用下计数器开始计数，计数器接收来环路振荡器输出的时钟信号和方波发生器输出的激励信号作为计数器的时钟，并计数到第三定时时间后输出第三定时信号到模拟定时单元；

所述方波发生器，用于接收模拟定时单元输出的第二定时信号，在该第二定时信号作用下产生方波信号，所述方波信号满足方波信号个数少于环路振荡电路内部延迟单元的个数。

所述的电路，其中，所述模拟定时单元由第一模拟定时电路和第二模拟定时电路的输入端相连组成，启动信号输入到第一模拟定时电路和第二模拟定时电路，其低脉冲电平信号启动第一模拟定时电路和第二模拟定时电路；所述第三定时信号输入到第一模拟定时电路和第二模拟定时电路，第一模拟定时电路输出第一定时信号，第二模拟定时电路输出第二定时信号。

所述的电路，其中，所述模拟定时单元由第一模拟定时电路和第二模拟定时电路串联组成，启动信号输入到第一模拟定时电路，其低脉冲电平信号启动第一模拟定时电路；所述第一模拟定时电路输出第一定时信号，并输出到第二模拟定时电路，在该第一定时信号作用下第二模拟定时电路输出第二定时信号，第三定时信号输入到第一模拟定时电路和第二模拟定时电路。

所述的电路，其中，所述复位信号对于环路振荡电路和环路振荡器启动电路都为低电平有效。

本发明所提供的一种环路振荡器启动电路，通过连接环路振荡器的时钟来判断环路振荡器是否异常，当出现异常时候，环路振荡器启动电路启动方波发生器产生方波信号，方波信号作用于环路振荡器达到正反馈条件，从而根据环路振荡器是否正常输出时钟，有效判断环路振荡器启动电路是否启动不正常。

附图说明

图1是本发明所述环路振荡器启动电路工作的外围系统框图；

图2是本发明所述环路振荡器启动电路框图；

图3是本发明所述模拟定时单元内部典型并连形式电路框图；

图4是本发明所述模拟定时单元内部典型串连形式电路框图；

图5是本发明所述环路振荡器启动电路工作状态流程图；

图6是本发明所述环路振荡器启动电路在有外部时钟时的工作时序图；

图7是本发明所述环路振荡器启动电路在无外部时钟时的工作时序图；

图8是本发明所述环路振荡器启动电路的典型应用框图；

图9是本发明所述环路振荡器启动电路的差分结构电路典型应用框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的详细描述。

本发明所述环路振荡器启动电路，其包括与门、模拟定时单元、计数器和方波发生器，如图1和图2所示；

所述与门，用于接收整机和系统发送过来的复位信号RSB，接收模拟定时单元发送过来的定时信号YA，并对RSB和YA进行逻辑与处理，输出启动信号RB到模拟定时单元和计数器；

所述模拟定时单元，用于接收与门启动信号RB，和接收计数器输出的定时信号YC，模拟定时单元在RB启动下产生两个定时信号：第一定时信号YA(第一定时时间为TA)和第二定时信号YB(第二定时时间为TB)，其中模拟定时单元满足TA＞TB条件，模拟定时单元在第三定时信号YC作用下复位；

所述计数器，用于接收与门启动信号RB，在RB作用下计数器开始计数，计数器接收来环路振荡器输出时钟CP和方波发生器输出的激励信号SCP作为计数器的时钟，并计数到第三定时时间TC后输出使能信号YC到模拟定时单元，其中，CP和SCP互相连接在一起输出到计数器，满足TA＞TB＞TC和(TA-TB)＜＜TC条件；

所述方波发生器用于接收模拟定时单元输出的第二定时信号YB，在YB作用下产生方波信号SCP，其中没有产生方波时候SCP为高阻状态，方波信号SCP满足方波信号个数少于环路振荡电路内部延迟单元的个数f_SCP*(TA-TB)＜N，f_SCP是方波发生电路产生方波信号SCP的频率，(TA-TB)为方波信号SCP实际存在时间，N环路振荡电路内部延迟单元的个数。SCP与环路振荡电路输出CP直接连接，共同输出到计数器。

如图1所示是本发明所述环路振荡器启动电路工作的外围系统框图，输入复位信号RSB，经环路振荡电路和环路振荡器启动电路处理后输出环路振荡电路输出时钟信号CP。

如图2所示，复位信号RSB输入到与门，输出启动信号RB到模拟定时单元和计数器。模拟定时单元输出定时信号YA，YA输入到与门。当RSB为高电平，并且YA也为高电平时，RB输出高电平，模拟定时单元和计数器维持待机状态；当RSB的复位信号时，RB输出为低脉冲电平信号，模拟定时单元进入工作状态(开始定时操作)，并且计数器也进入工作状态(开始计数)。

时钟信号CP输入到计数器，输出第三定时信号YC，YC输入到模拟定时单元。计数器在待机状态和开始计数到TC时间内输出YC为高电平；计数器在RB低脉冲电平信号启动后，计数到时间TC后，计数器输出YC为低电平。计数器在输出YC为低电平后，电路维持目前状态，不进行计数操作，电路功耗很小。

模拟定时单元在待机状态和开始定时到TA时间内输出YA为高电平。模拟定时单元在RB低脉冲电平信号启动后，定时到第一定时时间TA后，模拟定时单元输出YA为低电平。在TA时间内，YC从高电平转换为低电平输入到模拟定时单元，模拟定时单元停止定时操作并转入待机状态，输出YA为高电平。

本发明所述模拟定时单元在待机状态和开始定时到第二定时时间TB内输出YB为高电平。模拟定时单元在RB低脉冲电平信号启动后，定时到时间TB后，模拟定时单元输出YB为低电平。在TB时间内，YC从高电平转换为低电平输入到模拟定时单元，模拟定时单元停止定时操作并转入待机状态，输出YB为高电平。YB输出到方波发生电路，模拟定时单元满足TA＞TB＞TC条件。

图3是本发明所述模拟定时单元内部典型并连形式电路框图，所述模拟定时单元由第一模拟定时电路A和第二模拟定时电路B组成。启动信号RB输入到第一模拟定时电路A和第二模拟定时电路B，RB低脉冲电平信号启动第一模拟定时电路A和第二模拟定时电路B；第三定时信号YC输入到第一模拟定时电路A和第二模拟定时电路B，第一模拟定时电路A输出第一定时信号YA(第一定时时间TA)和第二模拟定时电路B输出第二定时信号YB(第二定时时间TB)。

图4是本发明所述模拟定时单元内部典型串联形式电路框图，模拟定时单元由第一模拟定时电路A和第二模拟定时电路B组成。启动信号RB输入到第一模拟定时电路A，RB低脉冲电平信号启动第一模拟定时电路A；模拟定时电路A输出第一定时信号YA(第一定时时间TA)，并输出到第二模拟定时电路B，在YA作用下第二模拟定时电路B输出第二定时信号YB(第二定时时间TB)，第三定时信号YC输入到第一模拟定时电路A和第二模拟定时电路B。

第二模拟定时电路B输出YB到方波发生电路。当YB为高电平，方波发生电路不启动，维持待机状态；当YB为低电平，方波发生电路启动产生方波信号SCP，其中为了避免环路振荡电路起振后的CP与SCP相位和电压冲突，方波发生电路产生的SCP需要满足方波信号个数少于环路振荡电路内部延迟单元的个数f_SCP*(TA-TB)＜N，f_SCP是方波发生电路产生方波信号SCP的频率，(TA-TB)为方波信号SCP实际存在时间，N环路振荡电路内部延迟单元的个数。方波发生电路输出方波信号SCP与环路振荡电路产生时钟信号CP直接相连；在待机状态下，方波发生电路输出端口为高阻，不影响环路振荡电路产生时钟信号CP。

本发明电路的工作过程具体为：

如图5所示是本发明所述环路振荡器启动电路工作状态流程图，参考图1所示，复位信号RSB为高电平(数字信号“1”)时，环路振荡电路和环路振荡器启动电路维持原来状态不变。为了启动环路振荡电路，芯片系统向环路振荡电路和环路振荡器启动电路发出一个低脉冲电平的复位信号RSB，RSB对于环路振荡电路和环路振荡器启动电路都为低电平有效(数字信号“0”)。

在低脉冲电平的RSB的作用下，环路振荡电路产生时钟信号CP。同时，环路振荡器启动电路探测环路振荡电路产生的时钟信号CP是否工作正常，如果CP为正常的时钟信号，环路振荡器启动电路进入待机状态，如果CP为非正常的时钟信号(时钟信号CP输出为一固定电平信号，非有频率的时钟)，环路振荡器启动电路产生一段时间的具有一定频率方波信号给环路振荡电路，并继续探测是否CP是否工作正常，这时，环路振荡电路如果还没有产生正常的时钟信号CP，环路振荡器启动电路再产生一段时间的有一定频率方波信号给环路振荡电路，并继续探测环路振荡电路。直至环路振荡电路产生正常的时钟信号CP，环路振荡器启动电路就进入待机状态。整个过程如图5所示。

本发明装置根据环路振荡电路产生时钟信号CP具体情况可有两种工作模式，以下分别说明：

工作模式一：芯片系统向环路振荡电路和环路振荡器启动电路发出一个低脉冲电平的复位信号RSB。在低脉冲电平的RSB的作用下，环路振荡电路产生时钟信号CP，时钟信号CP为正常时钟(环路振荡电路处于正常工作)。

如图6所示，本发明装置环路振荡器启动电路的与门输出启动信号RB为一个低脉冲电平信号，RB同时启动模拟定时单元和计数器。本发明装置设定了TA＞TB＞TC。由于CP为正常时钟，所以到了第三定位时间TC后，第三定位信号YC由高电平转为低电平。模拟定时单元停止定时操作并转入待机状态，输出第二定位信号YB为高电平。方波发生电路一直不启动，处于待机状态。这时本发明装置探测启动电路基本处于待机状态，电路功耗很小。

工作模式二：芯片系统向环路振荡电路和环路振荡器启动电路发出一个低脉冲电平的复位信号RSB。在低脉冲电平的RSB的作用下，环路振荡电路产生时钟信号CP。这时环路振荡电路出现异常，不能产生正常时钟信号(时钟信号CP输出为一固定电平信号，非有频率的时钟)。异常原因为环路振荡不能正常振荡，从原理上主要是电路没有满足振荡条件，如环路振荡没有正反馈等。

在这种情况下，本发明装置探测启动电路产生一段方波信号SCP通过与CP直接输出到环路振荡电路。在方波信号作用下，环路振荡电路满足振荡条件而正常振荡产生正常时钟信号CP。

如图7所示，本发明装置探测启动电路的与门输出RB信号为一个低脉冲电平信号，RB同时启动模拟定时单元和计数器。由于时钟信号CP输出为一固定电平信号，非有频率的时钟，计数器基本无法计数，第三定位信号YC一直为高电平。本发明装置设定了TA＞TB＞TC和(TA-TB)＜＜TC，到了第二定位时间TB后，模拟定时单元输出第二定位信号YB由高电平转为低电平，YB信号启动方波发生电路启动产生方波信号SCP，方波信号SCP满足方波信号个数少于环路振荡电路内部延迟单元的个数f_SCP*(TA-TB)＜N，f_SCP是方波发生电路产生方波信号SCP的频率，(TA-TB)为方波信号SCP实际存在时间，N环路振荡电路内部延迟单元的个数。

在方波信号作用下，环路振荡电路产生正常时钟信号CP。到了时间TA后，模拟定时单元输出YA由高电平转为低电平。SCP同时输入到计数器，计数器开始计数，由于(TA-TB)＜＜TC，当到了时间TA后，YA由高电平转为低电平，计数器就被复位，所以SCP对计数器的计数没有任何输出。当YA输入到与门，与门输出RB为低电平，这时模拟定时单元和计数器再次启动。

YA、YB信号从低电平转成高电平，RB在YA通过与门作用下，也转为高电平。方波发生电路在RB作用下进入待机状态，输出端口为高阻。这时，本发明装置探测启动电路实际进入工作模式一情况下工作。

如图8所示是本发明装置典型应用图，本发明装置的方波发生电路输出信号CP直接与环路振荡器的CP直接相连。环路振荡器由N个延迟单元连接成环路，输出端为CP。环路振荡器启动电路的方波发生电路输出端SCP直接连接计数器的时钟输入端和环路振荡器的CP连接。

本发明装置在“双环”差分环路振荡器如压控振荡器VCO等情况下应用情况下，本发明装置增加一个具有高阻输出的反相器，如图9所示，模拟定时电路B输出YB到具有高阻输出的反相器。在YB为低电平时，具有高阻输出的反相器工作；在YB为高电平时，高阻输出的反相器待机。方波发生电路输出信号CP输出到带使能反相器，高阻输出的反相器输出与CP反相的信号CPB。本发明装置的输出CP和CPB信号直接与“双环”差分环路振荡器环路信号相连。

综上，本发明电路可以有效地解决环路振荡器启动不正常问题。同时应当理解的是，上述针对具体实施方式的描述较为详细，并不能因此而理解为对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1、一种环路振荡器启动电路，其特征在于，包括与门、模拟定时单元、计数器和方波发生器电路；

所述计数器，用于接收来自与门的启动信号，在该启动信号作用下计数器开始计数，计数器接收来自环路振荡器输出的时钟信号和方波发生器输出的激励信号作为计数器的时钟，并计数到第三定时时间后输出第三定时信号到模拟定时单元；

2、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述模拟定时单元由第一模拟定时电路和第二模拟定时电路的输入端相连组成，启动信号输入到第一模拟定时电路和第二模拟定时电路，其低脉冲电平信号启动第一模拟定时电路和第二模拟定时电路；所述第三定时信号输入到第一模拟定时电路和第二模拟定时电路，第一模拟定时电路输出第一定时信号，第二模拟定时电路输出第二定时信号。

3、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述模拟定时单元由第一模拟定时电路和第二模拟定时电路串联组成，启动信号输入到第一模拟定时电路，其低脉冲电平信号启动第一模拟定时电路；所述第一模拟定时电路输出第一定时信号，并输出到第二模拟定时电路，在该第一定时信号作用下第二模拟定时电路输出第二定时信号，第三定时信号输入到第一模拟定时电路和第二模拟定时电路。

4、根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述复位信号对于环路振荡电路和环路振荡器启动电路都为低电平有效。