DE102006003390B3 - Method for forming clock signals e.g. for communication installations, involves comparing clock frequency information of clock signal with given clock frequency information - Google Patents
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Abstract
Description
In Kommunikationseinrichtungen sind aufgrund ständig steigender Informationsvolumen und einer damit verbundenen ständig steigenden Verarbeitungs- und Übertragungsgeschwindigkeit meist mehrere digitale Taktsignale mit hohen und unterschiedlichen Taktfrequenzen vorzusehen. Hierfür sind mehrere Taktgeneratoren erforderlich, mit deren Hilfe mehrere hinsichtlich ihrer Phasenlage bzw. Taktfrequenz geregelte Taktsignale gebildet werden. Diese Regelung der Phasenlage und der Taktfrequenz für Taktsignale ist nur mit erheblichem schaltungs- und programmtechnischen. Aufwand zur realisieren.In Communication facilities are due to constantly increasing volumes of information and an associated constantly increasing processing and transmission speed usually several digital clock signals with high and different To provide clock frequencies. Therefor Several clock generators are required, with the help of several formed with respect to their phase position or clock frequency controlled clock signals become. This control of the phase position and the clock frequency for clock signals is only with considerable circuit and program technical. Effort to realize.
Aus der WO 2005/109643 A1 ist ein Taktsignalgenerator bekannt, bei dem aus einem Referenztaktsignal jeweils unterschiedliche Phasenlagen aufweisende Grundtaktsignale gebildet werden, aus denen das Taktsignal generiert wird.Out WO 2005/109643 A1 discloses a clock signal generator in which each of a reference clock signal different phase angles having basic clock signals are formed, from which the clock signal is generated.
In
der
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Bilden von Taktsignalen zu verbessern. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.The The object underlying the invention is to form of clock signals to improve. The task is characterized by the features the claims 1 and 8 solved.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass für das Bilden von Taktsignalen nur ein ungeregelter Oszillator bzw. Quarzoszillator erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Bildung eines Taktsignals oder von mehreren Takteinrichtungen vollständig in integrierten Schaltkreisen realisiert werden kann, wodurch der schaltungs- und programmtechnische Aufwand minimiert wird.One An essential advantage of the invention is the fact that for the forming of clock signals only an unregulated oscillator or quartz oscillator is required. Another advantage is that the formation of a Clock signal or of several clock devices completely in integrated circuits can be realized, whereby the switching and programming effort is minimized.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Takteinrichtung sind den weiteren Patentansprüchen zu entnehmen.advantageous Further developments of the method according to the invention and an embodiment of the invention a clock device are the other claims too remove.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von vier zeichnerischen Darstellungen näher erläutert. Dabei zeigenin the The invention is based on four drawings explained in more detail. Show
In
Die Funktion der Steuereineinheit STE besteht in der Verkürzung und Verlängerung der Periode des zu bildenden Taktsignals ts in Abhängigkeit von einem der Steuereinheit STE zugeführten Steuersignal ctr, wobei die Verlängerung oder Verkürzung der Periode des zu bildenden Taktsignals dadurch erreicht wird, dass ausgehend von einem aktuell als Taktsignal ts geschalteten Generatortaktsignal clk1..clk4 ein Generatorsignal clk1..clk4 geschaltet wird, das eine gegenüber dem aktuell geschalteten Generatortaktsignal clk1..clk4 eine um 90° nacheilende oder um 90° voreilende Phase aufweist.The function of the control unit STE consists in shortening and lengthening the period of the clock signal ts to be formed as a function of a control signal ctr fed to the control unit STE, where is achieved in the extension or shortening of the period of the clock signal to be formed in that, starting from a currently connected as a clock signal ts generator clock signal clk1..clk4 a generator signal clk1..clk4 is switched, the one compared to the currently switched generator clock signal clk1..clk4 a 90 ° lagging or 90 ° leading phase.
Die
Funktion der Steuereinheit STE wird nach der Erläuterung der prinzipiellen Anordnung
gemäß
Das am Ausgang A der Steuereinheit STE vorliegende Taktsignal ts wird an einen in einer Vergleichseinheit VE angeordneten Zähler Z übermittelt. In dem Zähler werden die Taktimpulse des Taktsignals ts periodisch gezählt und am Ende der jeweiligen Zählperiode wird der Zählerstand ZSZ des Zählers Z an einen Vergleicher V übergeben. Des Weiteren ist ein vorgegebener, in einem Register R gespeicherter Zählerstand ZSR an den Vergleicher V geschaltet. Der Zählerstand ZSR im Register R repräsentiert die vorgegebene Taktfrequenzinformation eines hinsichtlich seiner Taktfrequenz ideal gebildeten Taktsignals ts. Bei jedem Vergleich der beiden Zählerstände ZSR, ZSZ im Vergleicher V wird folglich der Unterschied der die Taktfrequenzen repräsentierenden Zählerstände ZSR, ZSZ ermittelt und daraus ein Steuersignal ctr gebildet.The at the output A of the control unit STE present clock signal ts is transmitted to a arranged in a comparison unit VE counter Z. In the counter the clock pulses of the clock signal ts are periodically counted and at the end of the respective counting period becomes the counter reading ZSZ of the meter Z passed to a comparator V. Furthermore, a predetermined, stored in a register R is meter reading ZSR connected to the comparator V. The counter reading ZSR in register R represents the predetermined clock frequency information one in terms of his Clock frequency ideally formed clock signal ts. At each comparison of the both counter readings ZSR, ZSZ in comparator V thus becomes the difference of the clock frequencies representing Counter readings ZSR, ZSZ determined and formed therefrom a control signal ctr.
In
An die Takteingänge der Verzögerungsglieder V1..V5
- – der ersten Steuerlogik LS1 ist das erste Generatortaktsignal clk1,
- – der zweiten Steuerlogik LS2 ist das zweite Generatortaktsignal clk2,
- – der dritten Steuerlogik LS2 ist das dritte Generatortaktsignal clk3, und
- – der vierten Steuerlogik LS4 ist das vierte Generatortaktsignal clk4
- The first control logic LS1 is the first generator clock signal clk1,
- The second control logic LS2 is the second generator clock signal clk2,
- The third control logic LS2 is the third generator clock signal clk3, and
- The fourth control logic LS4 is the fourth generator clock signal clk4
Ein Ausgang des ersten Verzögerungsglieds V1 ist mit einem Dateneingang des zweiten Verzögerungsglieds V2, dessen Ausgang ist mit einem Dateneingang D des dritten Verzögerungsglieds V3 und dessen Ausgang und der Ausgang des zweiten Verzögerungsglieds V2 ist jeweils mit einem Eingang einer ersten Und-Logik &1 verbunden. Der Ausgang der ersten Und-Logik &1 ist auf einen Eingang einer Logiktabelle LT und dessen Ausgang auf einen Dateneingang D des vierten Verzögerungsglieds V4 geschaltet.One Output of the first delay element V1 is connected to a data input of the second delay element V2 whose output is connected to a data input D of the third delay element V3 and its output and the output of the second delay element V2 is connected to an input of a first AND logic & 1 respectively. Of the Output of the first AND logic & 1 is on an input of a logic table LT and its output a data input D of the fourth delay element V4 connected.
Der Ausgang des vierten Verzögerungsglieds V4 ist sowohl mit einem weiteren Eingang der Logiktabelle LT als auch mit dem Dateneingang D des fünften Verzögerungsglieds V5 verbunden. Der Ausgang des fünften Verzögerungsgliedes V5 ist auf einen Eingang einer zweiten UND-Logik &2 und das jeweilige Generatortaktsignal clk1..clk4 ist auf einen invertierenden Eingang der zweiten UND-Logik &2 geführt. Ein weiterer Eingang der Logiktabelle LT der dritten Steuerlogik SL3 ist mit dem Ausgang des fünften Verzögerungsglieds – nicht dargestellt – der zweiten Steuerlogik SL2 verbunden. Analog hierzu ist jeweils der Ausgang des fünften Verzögerungsglieds V5 der weiteren Steuerlogiken SL1, SL3, SL4 zusätzlich mit der Logiktabelle LT der jeweils folgenden Steuerlogiken SL2, SL4, SL1 verbunden, wobei über diese Verbindungen jeweils ein Logiksteuer signal cen1..cen4 übermittelt wird. Die Ausgänge A der vier Steuerlogiken SL1..SL4 sind auf eine Oder-Logik 1 geführt, d.h. das an einem Ausgänge A der Steuerlogiken SL1..SL4 anliegende Generatorsignal clk1..clk4 wird an den Ausgang der ODER- Logik 1 geschaltet und stellt das aktuell gebildete Taktsignal ts dar.Of the Output of the fourth delay element V4 is both with another input of the logic table LT as also connected to the data input D of the fifth delay element V5. The output of the fifth delay element V5 is on an input of a second AND logic & 2 and the respective one Generator clock signal clk1..clk4 is on an inverting input the second AND logic & 2 guided. Another input of the logic table LT of the third control logic SL3 is with the output of the fifth Delay element - not presented - the second control logic SL2 connected. Analogous to this is in each case the Output of the fifth delay element V5 of the other control logics SL1, SL3, SL4 additionally with the logic table LT of the respective following control logics SL2, SL4, SL1, being over these connections each a logic control signal cen1..cen4 transmitted becomes. The exits A of the four control logics SL1..SL4 are routed to an OR logic 1, i. that at an exit A of the control logic SL1..SL4 applied generator signal clk1..clk4 is switched to the output of the OR logic 1 and provides the currently formed clock signal ts.
Anschließend kann mit einer nicht dargestellten Teileinheit die Taktfrequenz des gebildeten Taktsignals ts reduziert werden. Die Reduzierung bzw. ein ganzzahliges Teilungsverhältnis der Taktfrequenz wird vorteilhaft nahe liegend an der gewünschten Taktfrequenz eines zu bildenden Taktsignals ts mit reduzierter Taktfrequenz gewählt. Es können auch mit mehreren Teilern mehrere Taktsignale mit unterschiedlichen Taktfrequenz gebildet werden, wobei eines der Taktsignale an die Vergleichseinheit VE gesteuert wird.Then you can with a subunit, not shown, the clock frequency of the formed Clock signal ts be reduced. The reduction or an integer division ratio the clock frequency is advantageously close to the desired Clock frequency of a clock signal to be formed ts with reduced clock frequency selected. It can even with several dividers several clock signals with different Clock frequency are formed, wherein one of the clock signals to the Comparative unit VE is controlled.
Wie
bereits angegeben, ist in
Für das Ausführungsbeispiel
sei zur Erläuterung
der Funktion der in
Aufgrund der weiteren Information, die vom Ausgang des vierten Verzögerungsglieds V4 an einen Eingang der Logiktabelle LT gesteuert wird, ergibt sich folgende Tabelle T, die in der Logiktabelle LT realisiert ist, wobei das Steuersignal ctr das an der Logiktabelle LT der dritten Steuerlogik SL3 vorliegende Steuersignal ctr3 repräsentiert und der Ausgang V4 den Ausgang des vierten Verzögerungsgliedes V4 und Ausgang V5 den Ausgang des fünften Verzögerungsgliedes V5 anzeigt. Durch die Bezeichnungen tn und tn+1 ist angedeutet, dass die Signale ctr3, cen2 und V4 in einer n-ten Taktperiode an der Logikta belle LT anliegen und das Signal am Ausgang des fünften Verzögerungsgliedes um eine Taktperiode später auftritt.On the basis of the further information, which is controlled by the output of the fourth delay element V4 to an input of the logic table LT, the following table T results, which is realized in the logic table LT, wherein the control signal ctr is the control signal present at the logic table LT of the third control logic SL3 ctr3 and the output V4 indicates the output of the fourth delay element V4 and output V5 indicates the output of the fifth delay element V5. The designations t n and t n + 1 indicate that the signals ctr3, cen2 and V4 are applied to the logic gate LT in an n-th clock period and the signal at the output of the fifth delay element occurs one clock period later.
Tabelle T Table T
Die mit < * bestimmten Zeilen der Tabelle sind erfindungsgemäß nicht möglich, da die Logiksteuersignale cen2, V4 nicht gleichzeitig auftreten dürfen.The with <* determined Rows of the table are not possible according to the invention, since the logic control signals cen2, V4 must not occur simultaneously.
Eine logische 1 am Ausgang des vierten Verzögerungsgliedes V5 wird durch das fünfte Verzögerungsglied V5 um eine Taktperiode verzögert, an den invertierten Eingang der zweiten UND-Logik &2 an die Oder-Logik 1 geschaltet. Hierdurch wird das dritte Generatortaktsignal clk3 and den Ausgang der Oder-Logik 1 geleitet und repräsentiert temporär das Taktsignal ts.A logical 1 at the output of the fourth delay element V5 is delayed by the fifth delay Delayed V5 by one clock period, connected to the inverted input of the second AND logic & 2 to the OR logic 1. As a result, the third generator clock signal clk3 is passed to the output of the OR logic 1 and temporarily represents the clock signal ts.
Aus der Tabelle ist zu ersehen, dass die dritte Steuerlogik SL3 nur in zwei Zuständen sein drittes Generatortaktsignal clk3 als Taktsignal ts durchschaltet. Im ersten Zustand zeigt das zweite Logiksteuersignal cen2 und das dritte Steuersignal ctr3 die logische 1 an, wobei durch das dritte verzögerte Steuersignal ctr3 angezeigt wird, dass ein Einfügen bzw. ein Anschalten des dritten Generatortaktsignals clk3 durch die dritte Steuerlogik SL3 stattfinden soll und durch das zweite Logiksteuersignal cen2 angezeigt wird, dass zur Zeit das zweite Generatortaktsignal clk2 als aktuelles Taktsignal ts geschaltet ist und dass mit dem nächsten Steuersignal ctr das dritte Generatortaktsignal clk3 der dritten Steuerlogik SL3 als aktuelles Taktsignal zu schalten ist. Beim zweiten Fall zeigt das dritte verzögerte Steuersignal ctr3 eine logische 0 und das zweite Logiksteuersignal cen2 eine logische 1 an, wobei durch das dritte Steuersignal ctr3 angezeigt wird, das kein Verlängern der Taktperiode stattfinden soll, jedoch durch das dritte Logiksteuersignal cen3 angezeigt wird, dass die dritte Steuerlogik SL3 aktuell das dritte Generatortaktsignal clk3 als Taktsignal ts liefert und auch bis zu einer logischen 1 des verzögerten, dritten Steuersignals ctr3 liefert. Dies bedeutet, dass durch das dritte verzögerte Steuersignal ctr3 angezeigt wird, dass das Taktsignal ts weiterhin von der dritten Steuerlogik SL3 geliefert wird.Out From the table it can be seen that the third control logic SL3 only in two states its third generator clock signal clk3 turns on as a clock signal ts. In the first state, the second logic control signal cen2 and the third control signal ctr3 the logical 1, where by the third delayed Control signal ctr3 is displayed that an insertion or turning on the third generator clock signal clk3 by the third control logic SL3 should take place and indicated by the second logic control signal cen2 is that currently the second generator clock signal clk2 as the current Clock signal ts is switched and that with the next control signal ctr the third generator clock signal clk3 of the third control logic SL3 as is to switch the current clock signal. In the second case this shows third delayed Control signal ctr3 a logic 0 and the second logic control signal cen2 a logical 1, wherein by the third control signal ctr3 is displayed, which does not extend the clock period is to take place, but by the third logic control signal cen3 indicates that the third control logic SL3 is currently the third generator clock signal clk3 as clock signal ts supplies and also up to a logical 1 of the delayed, third control signal ctr3 delivers. This means that the third delayed control signal ctr3 is displayed, that the clock signal ts continues from the third Control logic SL3 is delivered.
Diese Zusammenhänge gelten ebenso für die erste, zweite und vierte Steuerlogik SL1, SL2, SL4 und bedeuten, dass sofern ein Verlängern der Periode des zu bildenden Taktsignal ts durch das in der Vergleichseinheit VE gebildete Steuersignal ctr angezeigt wird, die der aktuell das Taktsignal ts liefernde Steuerlogik SL1..SL4 in der Reihenfolge folgende Steuerlogik SL1..SL4 das Taktsignal ts liefert. Die Verlängerung der Periode des Taktsignals ts wird dadurch bewirkt, dass das Generatortaktsignal clk1..clk4 jeweils eine um 90° gegenüber dem aktuellen Taktsignal ts nacheilende Phase aufweist und beim Anschalten des Generatortaktsignal clk1..clk4 eine Periode des aktuellen Taktsignals ts um 90° verlängert wird.These relationships apply equally to the first, second and fourth control logic SL1, SL2, SL4 and mean that provided an extension the period of the clock signal ts to be formed by that in the comparison unit VE formed control signal ctr is displayed, which is currently the Clock signal ts supplying control logic SL1..SL4 in order following control logic SL1..SL4 supplies the clock signal ts. The extension the period of the clock signal ts is caused by the generator clock signal clk1..clk4 one each at 90 ° to the current clock signal ts lagging phase and when turned on of the generator clock signal clk1..clk4 a period of the current clock signal ts extended by 90 °.
In
Die vorhergehend beschriebene Verfahrensweise kann auch für das Verkürzen der Perioden eines zu bildenden Taktsignal ts benutzt werden, wobei hierzu die logische Tabelle LT um einen Eingang zu erweitern ist, wobei an diesen Eingang auch das Steuerlogiksignal cen der in der Reihenfolge nachfolgenden Steuerlogik SL gesteuert wird. Zusätzlich ist ein verzögertes, entstörtes und hinsichtlich seiner Impulsbreite angepasstes Steuersignal ctr an einen weiteren Eingang der logischen Tabelle zu führen. Durch dieses verzögerte Steuersignal ctr wird der jeweiligen Steuerlogik SL taktgerecht angezeigt, dass eine Periode des Taktsignals verkürzt werden soll. In diesem Fall wird nicht das Generatortaktsignal clk der folgenden Steuerlogik SL sondern der vorhergehenden Steuerlogik SL als Taktsignal ts gesteuert, da hierbei Phase der vorhergehenden Generatortaktsignals clk nacheilt und somit eine Periode des Taktsingals verkürzt und folglich die durchschnittliche Taktfrequenz des Taktsignals erhöht wird.The previously described procedure can also for shortening the Periods of a clock signal to be formed ts be used, wherein for this, the logical table LT is to be extended by an input, wherein at this input and the control logic signal cen in the Order subsequent control logic SL is controlled. In addition is a delayed, entstörtes and with respect to its pulse width adapted control signal ctr to lead to another input of the logical table. By this delayed Control signal ctr is the clock control of the respective control logic SL indicated that a period of the clock signal are shortened should. In this case, the generator clock signal clk is not the following control logic SL but the previous control logic SL controlled as a clock signal ts, since this phase of the previous Generator clock signal clk lags and thus a period of the clocking signal shortened and hence the average clock frequency of the clock signal elevated becomes.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann in allen Situationen eingesetzt werden, bei denen die Takteinrichtungen vollständig mit geringstem Aufwand in integrierte Schaltkreise wie ASIC oder FPGA zu implementieren sind und mehrere Taktsignale gleichzeitig gebildet werden müssen, wobei das Oszillatortaktsignal und die zu bildenden Taktsignale auf die gewünsch ten Taktfrequenzen abzustimmen sind. Auch können mit digital in den integrierten Schaltkreisen ebenfalls realisierbaren PLL- Schaltungen weitere Taktsignale abgeleitet werden.The Invention is not on the embodiment limited, but can be used in all situations where the Clock devices completely with minimal effort in integrated circuits such as ASIC or FPGA are to implement and several clock signals simultaneously must be formed, where the oscillator clock signal and the clock signals to be formed on the desired Clock frequencies are tuned. Also, with digital in the integrated Circuits also realizable PLL circuits more Clock signals are derived.
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2006
- 2006-01-24 DE DE200610003390 patent/DE102006003390B3/en active Active
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