CN101826858B - 一种展频装置、生成展频时钟信号的方法及数字电路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种展频装置、生成展频时钟信号的方法及数字电路系统，该装置包括：干扰检测电路模块，用于检测数字电路系统中至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号并输出至展频电路模块；调整信号的电压值表征电磁干扰源对数字电路系统的电磁干扰信号强度；展频电路模块，用于接收干扰检测电路模块的输出的调整信号，使用调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。本发明在系统EMI较大时，展频时钟信号在较宽的频率范围内摆动，使EMI得到较好的抑制；在系统EMI较小时，展频时钟信号在较窄的频率范围内摆动，使得展频时钟信号的频率抖动对系统可靠性带来的影响较小。
Description
技术领域
本发明涉及展频技术，尤其涉及一种展频装置、生成展频时钟信号的方法及数字电路系统。
背景技术
展频(spread spectrum clock)技术，能够有效地抑制电子产品工作时产生的电磁干扰(EMI)，展频技术作为一种有效的EMI抑制手段，其原理是将单频率点的能量分散开至某一个展频范围内的能量，从而降低单点的峰值能量，使得干扰测试结果变小。
但是由于展频后的时钟信号(以下简称为展频时钟信号)的频率会在一定范围内漂移也即产生时钟抖动，例如时钟频率在100.001MHz到100.02MHz的范围内以扫频移动的速率反复改变，这种时钟抖动，严重的时候，会对数字电路系统的可靠性带来负面影响，甚至导致系统无法正常地工作。
现有的数字电路系统中的展频电路常使用压控振荡源实现展频，一种现有的展频电路的例子如图1所示，包括三角波发生器和压控振荡器，压控振荡器接收扫频电压控制信号A和三角波发生器输出的三角波信号f(x)，将扫频电压控制信号A与f(x)相乘之后生成展频时钟信号sin(w0+Af(x)t)并输出。
发明人在实现本发明的过程中发现，上述现有的展频电路，一旦确定了展频的宽度及幅度，不论EMI的大小如何，都会产生同样的展频时钟信号，也就是说，其抖动特性是固定的，实际上，对于数字电路系统来说，在EMI较小的情况下(例如手机终端处于待机情况下)，为了保证数字电路系统的可靠性，需要展频范围(幅度和宽度)较小甚至不需要展频，现有展频电路设计显然无法满足这一要求。
发明内容
本发明实施例提供了一种展频装置、生成展频时钟信号的方法及数字电路系统，用以实现按照数字电路实际产生的EMI的大小对展频时钟信号的频率带宽进行控制。
本发明实施例提供的一种展频装置，包括：
干扰检测电路模块，用于检测数字电路系统中至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号并输出；所述调整信号的电压值表征所有所述电磁干扰源的电磁干扰信号对所述数字电路系统的电磁干扰强度；
展频电路模块，用于接收所述干扰检测电路模块的输出的所述调整信号，使用所述调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。
本发明实施例提供的一种生成展频时钟信号的方法，包括：
检测数字电路系统中至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号，所述调整信号的电压值表征所有所述电磁干扰源的电磁干扰信号对所述数字电路系统的电磁干扰强度；
使用所述调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。
本发明实施例提供的一种数字电路系统，包括：至少一路电磁干扰源和展频装置；
所述至少一路电磁干扰源，用于向展频装置输出电磁干扰信号；
所述展频装置，用于检测所述至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号，所述调整信号的电压值表征所有所述电磁干扰源的电磁干扰信号对所述数字电路系统的电磁干扰强度；使用所述调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的展频装置、生成展频时钟信号的方法及数字电路系统，对数字电路系统中的各干扰源的电磁干扰信号进行检测，根据检测到的电磁干扰信号的强度生成调整信号，使用调整信号对展频时钟信号的频率带宽进行控制，实现了在数字电路系统的EMI较大(也即调整信号的电压值较大)的情况下，展频时钟信号在较宽的频率范围内摆动，使得系统的EMI得到较好的抑制；在数字电路系统的EMI较小(也即调整信号的电压值较小)的情况下，展频时钟信号在较窄的频率范围内摆动，展频时钟信号的频率抖动对系统稳定性带来的影响较小，提升了系统的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中展频电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的展频装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种使用该展频装置的数字电路系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的生成展频时钟信号的方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的数字电路系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的一种展频装置及生成展频时钟信号的方法进行详细的说明。
本发明实施例提供的展频装置，如图2所示，该装置包括：干扰检测电路模块201和展频电路模块202；其中：
干扰检测电路模块201，用于检测数字电路系统中至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号并输出至展频电路模块202；该调整信号的电压值表征数字电路系统所有电磁干扰源的电磁干扰信号对数字电路系统的电磁干扰强度；
展频电路模块202，用于接收干扰检测电路模块201的输出的调整信号，使用调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。
干扰检测电路模块201检测的电磁干扰源，可以根据实际电磁干扰的情况选择检测一路或者多路，在数字电路系统中，常见的电磁干扰源例如时钟芯片、中央处理器CPU或应用该时钟信号的数字电路模块等。
本发明实施例提供的干扰检测电路模块，可以具体包括：加权电路和至少一个积滤波器；
为了清楚地表示本发明实施例提供的展频装置的内部结构，在本发明实施例中，以两路电磁干扰源为例，对应地，干扰检测电路模块中包含两个积分滤波器，为了区分，下面分别称为第一积分滤波器和第二积分滤波器。
如图2所示，干扰检测电路模块中包括加权电路2011、第一积分滤波器2012和第二积分滤波器2013；
对于第一积分滤波器2012来说，其一端与数字电路系统中某一路电磁干扰源相连，其另一端与加权电路2011的输入端相连，用于接收其连接的电磁干扰源输出的所有电磁干扰信号，对接收的所有电磁干扰信号的电压值进行积分求和运算之后得到第一干扰信号(用其电压值b1表示)，并且向加权电路2011输出该第一干扰信号。
对于第二积分滤波器2013来说，与第一积分滤波器2011类似，其一端与数字电路系统中另一路电磁干扰源相连，其另一端与加权电路2011的输入端相连，用于接收其连接的电磁干扰源输出的所有电磁干扰信号，对接收的所有电磁干扰信号的电压值进行积分求和运算之后得到第一干扰信号(用其电压值b2表示)，并且向加权电路2011输出该第一干扰信号。
加权电路2011，用于接收第一积分滤波器2012和第二积分滤波器2013分别输出的第一干扰信号b1和第一干扰信号b2，对两者的电压值进行加权求和运算得到调整信号(用其电压值y(b1，b2...bn)表示)；并将调整信号输出至展频电路模块202。
对各第一干扰信号来说，对其进行加权运算的权值，可以根据其来源的电磁干扰源对正常工作信号的影响程度来确定，例如可以使得影响程度较大的电磁干扰源对应的第一干扰信号的权重值稍大一些，影响程度较小的电磁干扰源对应的第一干扰信号的权重值稍小些；也可以使得各第一干扰信号的权重值均相等(也就是将各第一干扰信号的电压值进行算术平均)。
各第一干扰信号的权重值预先通过加权电路的设计来实现，加权电路的具体实现方式属于现有技术，在此不再赘述。
本发明实施例提供的展频电路模块，如图2所示，包括三角波发生器2021和压控振荡器2022；其中：
三角波发生器2021，与压控振荡器2022的输入端相连，用于向压控振荡器2022输出三角波信号；
压控振荡器2022，分别与与干扰检测电路模块201的输出端、三角波发生器2021的输出端和扫频电压控制信号相连，用于将扫频电压控制信号(其电压值用A表示)、干扰检测电路模块201输出的调整信号(其电压值用y(b1，b2...bn)表示)和三角波发生器2022输出的三角波信号(其电压值用f(x)表示)的电压值进行乘积运算，得到电压值为Ay(b1，b2...bn)f(x)的中间控制信号，再根据该中间控制信号进一步生成表达式为sin(w0t+Ay(b1，b2，...bn)f(x)t)的信号作为展频时钟信号。
上述三角波发生器2021与现有技术中的三角波发生器的结构及功能与现有技术中的三角波发生器相同，在此不再赘述。
上述压控振荡器2022，与现有压控振荡器的功能类似，其主要工作原理是利用输入的控制电压，控制电路的振荡频率与该控制电压有对应关系，也称为调频器，输出的展频时钟信号表达式为sin(w0t+Ay(b1，b2，...bn)f(x)t)，其中：w0为展频时钟信号的角频率；t为时间变量；A为所述扫频电压控制信号的电压值；y(b1，b2...bn)为所述调整信号的电压值；f(x)为所述三角波信号的电压值。
在扫频电压控制信号和三角波信号不变的前提下，调整信号的电压值y(b1，b2...bn)越大，展频时钟信号在较宽的频率范围内摆动，反之，调整信号的电压值y(b1，b2...bn)越小，展频时钟信号在较窄的频率范围内摆动。
本发明实施例提供的展频装置，使用数字电路系统中各电磁干扰源的电磁干扰信号的强度来控制展频时钟信号的频率带宽，实现了在数字电路系统EMI较大的情况下，通过展频时钟信号使得EMI得到较好的抑制；在数字电路系统EMI较小的情况下，展频时钟信号的频率抖动对系统稳定性带来的影响较小，提升了系统的可靠性。
图3是一种是用本发明实施例提供的展频装置的数字电路系统的实际连接示意图，干扰源包括时钟芯片301和CPU302，分别输入干扰电平信号(干扰电平信号1和2)至展频装置303，展频装置303根据输入的干扰电平信号的电压值，控制输出的展频时钟信号的频率带宽。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种展频装置生成展频时钟信号的方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种展频装置相似，因此该方法的实施可以参见装置的实施，重复之处不在赘述。
本发明实施例提供的一种生成展频时钟信号的方法，如图4所示，包括下述步骤：
S401、检测数字电路系统中至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号；该调整信号的电压值表征所有电磁干扰源的电磁干扰信号对该数字电路系统的电磁干扰强度；
S402、使用调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出该展频时钟信号。
上述步骤S401中，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号，具体包括：
接收电磁干扰源输出的电磁干扰信号；对接收的电磁干扰信号的电压值进行积分求和运算之后得到第一干扰信号；
对各第一干扰信号的电压值进行加权求和运算得到调整信号。
干扰检测电路模块检测至少从下述干扰源之一输出的电磁干扰信号：时钟芯片、中央处理器CPU和应用时钟信号的数字电路模块。
上述步骤S402中，使用调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，具体包括：
将干扰检测电路模块输出的调整信号的电压值、三角波信号的电压值和给定的扫频电压控制信号的电压值进行乘积运算，得到电压值为Ay(b1，b2...bn)f(x)的中间控制信号，根据中间控制信号，进一步生成表达式为sin(w0t+Ay(b1，b2，...bn)f(x)t)的信号作为展频时钟信号；其中：
w0为展频时钟信号的角频率；
t为时间变量；
A为所述扫频电压控制信号的电压值；
y(b1，b2...bn)为所述调整信号的电压值；
f(x)为所述三角波信号的电压值。
本发明实施例还提供了一种数字电路系统，如图5所示，包括：至少一路电磁干扰源501和展频装置502；
至少一路电磁干扰源501，用于向展频装置输出电磁干扰信号；
展频装置502，用于检测所述至少一路电磁干扰源501输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号，调整信号的电压值表征所有电磁干扰源的电磁干扰信号对所述数字电路系统的电磁干扰强度；使用调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。
发明实施例提供的数字电路系统中的电磁干扰源501包括但不限于时钟芯片、中央处理器CPU和应用时钟信号的数字电路模块中的至少一个。
本发明实施例提供的展频装置、生成展频时钟信号的方法及数字电路系统，对数字电路系统中的各干扰源的电磁干扰信号进行检测，根据检测到的电磁干扰信号的强度生成调整信号，使用调整信号对展频时钟信号的频率带宽进行控制，使得在数字电路系统的EMI较大(也即调整信号的电压值较大)的情况下，展频时钟信号在较宽的频率范围内摆动，通过展频时钟信号使得EMI得到较好的抑制；在数字电路系统的EMI较小(也即调整信号的电压值较小)的情况下，展频时钟信号在较窄的频率范围内摆动，展频时钟信号的频率抖动对系统稳定性带来的影响较小，提升了系统的可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种展频装置，其特征在于，包括：
干扰检测电路模块，其包括加权电路和至少一个积分滤波器，用于检测数字电路系统中至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号；所述调整信号的电压值表征所有所述电磁干扰源的电磁干扰信号对所述数字电路系统的电磁干扰强度；
展频电路模块，其包括三角波发生器和压控振荡器，用于接收所述干扰检测电路模块的输出的所述调整信号，使用所述调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述积分滤波器，一端与数字电路系统中一路电磁干扰源相连，其另一端与所述加权电路输入端相连，用于接收所述电磁干扰源输出的电磁干扰信号；对接收的电磁干扰信号的电压值进行积分求和运算之后得到第一干扰信号，向所述加权电路输出第一干扰信号；
所述加权电路，用于对各积分滤波器输出的各第一干扰信号的电压值进行加权求和运算得到所述调整信号；并将所述调整信号输出。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三角波发生器，用于向所述压控振荡器输出三角波信号；
所述压控振荡器，用于接收所述干扰检测电路模块输出的所述调整信号、三角波发生器输出的三角波信号以及给定的扫频电压控制信号，并将所述扫频电压控制信号的电压值、所述调整信号的电压值和所述三角波信号的电压值进行乘积运算，得到中间控制信号，并根据所述中间控制信号进一步生成展频时钟信号。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述展频时钟信号的表达式为sin(w0t+Ay(b1，b2，...bn)f(x)t)；
其中：w0为展频时钟信号的角频率；
t为时间变量；
A为所述扫频电压控制信号的电压值；
y(b1，b2...bn)为所述调整信号的电压值；
f(x)为所述三角波信号的电压值。
5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述干扰检测电路模块检测的电磁干扰源包括时钟芯片、中央处理器CPU和应用时钟信号的数字电路模块中的至少一个。
6.一种生成展频时钟信号的方法，其特征在于，包括：
提供包括加权电路和至少一个积分滤波器的干扰检测电路模块，检测数字电路系统中至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号，所述调整信号的电压值表征所有所述电磁干扰源的电磁干扰信号对所述数字电路系统的电磁干扰强度；
提供包括三角波发生器和压控振荡器的展频电路模块，使用所述调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号，包括：
接收所述电磁干扰源输出的电磁干扰信号，对接收的电磁干扰信号的电压值进行积分求和运算之后得到第一干扰信号；
对各第一干扰信号的电压值进行加权求和运算得到所述调整信号。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，使用所述调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，包括：
将所述调整信号的电压值、三角波信号的电压值以及给定扫频电压控制信号的电压值进行乘积运算，得到中间控制信号；
并根据所述中间控制信号进一步生成展频时钟信号。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述展频时钟信号的表达式为sin(w0t+Ay(b1，b2，...bn)f(x)t)，其中：
w0为展频时钟信号的角频率；
t为时间变量；
A为所述扫频电压控制信号的电压值；
y(b1，b2...bn)为所述调整信号的电压值；
f(x)为所述三角波信号的电压值。
10.如权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述电磁干扰源包括时钟芯片、中央处理器CPU和应用时钟信号的数字电路模块中的至少一个。
11.一种数字电路系统，其特征在于，包括：至少一路电磁干扰源和展频装置；
所述至少一路电磁干扰源，用于向展频装置输出电磁干扰信号；
所述展频装置包括：包括加权电路和至少一个积分滤波器的干扰检测电路模块和包括三角波发生器和压控振荡器的展频电路模块；其中，所述干扰检测电路模块用于检测所述至少一路电磁干扰源输出的电磁干扰信号，根据检测到的电磁干扰信号生成调整信号，所述调整信号的电压值表征所有所述电磁干扰源的电磁干扰信号对所述数字电路系统的电磁干扰强度；所述展频电路模块使用所述调整信号的电压值控制展频时钟信号的频率带宽，并输出展频时钟信号。
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 523808 Southern Factory Building (Phase I) Project B2 Production Plant-5, New Town Avenue, Songshan Lake High-tech Industrial Development Zone, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: Huawei Device Co., Ltd. Address before: 523808 Southern Factory Building (Phase I) Project B2 Production Plant-5, New Town Avenue, Songshan Lake High-tech Industrial Development Zone, Dongguan City, Guangdong Province Patentee before: HUAWEI terminal (Dongguan) Co., Ltd. |
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