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Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen eines Zeitintervalls auf der Grundlage eines ersten Signals, eines zweiten Signals und eines Jitters des ersten Signals.
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Hintergrund der Erfindung
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Es gibt viele Anwendungen, bei welchen eine hochauflösende Messung von einem Zeitintervall nützlich ist. Zum Beispiel wird eine genaue Zeitintervallmessung häufig bei verschiedenen Anwendungen mit einer hochauflösenden Messung und Instrumentierung, bei Analog-Digital-Wandlern, welche auf einer Pulsbreitenmodulation basieren, bei Phasendetektoren von digitalen Phasenregelkreisen und bei Massenspektrometerflugzeitmessungen verwendet. Der industrieweite Trend, zunehmend analoge Funktionalität, Funktionalität mit gemischten Signalen und Funktionalitat mit Hochfrequenzsignalen durch zunehmend schnellere digitale Lösungen zu ersetzen, verstärkt den Bedarf an einer hochauflösenden Zeitmessung zusätzlich.
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Zeit-Digital-Wandler (Time-to-Digital Converters, TDCs) werden haufig fur derartig genaue Zeitmessungen verwendet. Die Auflösung gemäß dem Stand der Technik bei einer heutigen integrierten Schaltkreistechnologie mit 90 nm erreicht Werte in der Größenordnung von Picosekunden.
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Das Stoppsignal eines TDC ist typischerweise ein periodisches Referenztaktsignal, welches zwangsläufig durch Jitter gestort ist. Wenn der Jitter in der Größenrdnung der Zeitauflösung des TDC ist oder sogar großer, wird somit die effektive Auflösung durch den Taktjitter begrenzt. Es wird erwartet, dass sich die Auflosung mit einer weiteren Technologieskalierung, welche zu verringerten Gatterverzögerungen fuhrt, verbessern kann. Unglücklicherweise skaliert sich jedoch der Taktjitter nicht mit der Technologie. Somit erhöht sich relativ der begrenzende Effekt des Jittertaktes, wenn sich die mögliche Auflösung von TDCs bessert.
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Prinzipiell ist es möglich, den Taktjitter zum Teil zu verringern (obwohl es Beschränkungen gibt, dass der Jitter nicht auf Null reduziert werden kann). Allerdings haben Maßnahmen, um den Jitter zu verringern, üblicherweise erhebliche zusätzliche Kosten zur Folge, sowohl bezüglich einer verwendeten Fläche eines integrierten Schaltkreises als auch bezüglich eines Energieverbrauchs. Daher sind Jitter tolerantere TDCs nicht nur wünschenswert, um die absolute Auflösungsgrenze eines TDCs voranzutreiben, sondern auch um die Jitteranforderungen an den Referenztaktgenerator zu verringern.
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Die
US 2005/0031004 A1 betrifft ein Lasersystem mit einer Präzisionszeitsteuerung. Bei einer derartigen Zeitsteuerung ist ein zeitlicher Jitter typischerweise in einem Bereich unterhalb von Nanosekunden zu steuern. Langsame Abweichungen können durch eine Rückkopplungsschleife kompensiert werden, welche die tatsächliche Zeitverzögerung zwischen Oszillator- und Verstärkerentladungspulsen misst und welche eine relative Verzögerung für den nächsten Puls einstellt. Beispielsweise kann ein geschlossener PID-Schaltkreis verwendet werden, um die Zeitabstimmung von Pulsen zu messen, die Zeitabstimmung mit mindestens einem Sollwert zu vergleichen und ein Fehlersignal auf der Grundlage der Differenz zwischen der Zeitabstimmung und dem Sollwert zu erzeugen.
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Die Veröffentlichung Nelson, B.; Soma, M., „On-chip calibration technique for delay line based BIST jitter measurement”, Circuits and Systems 2004. ISCAS '04. Proceedings of the 2004 International Symposium on, vol. 1, no., Seiten I-944-7 Vol. 1, 23–26 Mai 2004 beschreibt eine On-Chip-Kalibrierungstechnik für verzögerungsleitungsbasierte Zeit-/Digitalwandler (TDC), welche bei einer Jittermessung bei einem eingebauten Selbsttest (BIST) verwendet werden. Damit das TDC-Design einen Jitter misst, wird ein Start-/Stopperzeugungsblock im Vorfeld eines jeden TDC-Designs hinzugefügt.
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Die
US 6 983 394 B1 betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Messung eines Jitters oder Versatzes eines Taktsignals. Gemäß einer Ausführungsform werden ein Paar von digitalen Verzögerungsschaltkreisen verwendet, um kontinuierlich die Verzögerung zwischen einem Referenztaktsignal und einem Eingangstaktsignal zu messen. Somit wird eine Messung des Versatzes des Eingangstaktsignals über der Zeit bereitgestellt.
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Die
WO 2005/119379 A1 betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Genauigkeit einer Zeitmessung basierend auf einem von Jitter beeinflussten Taktsignal. Die Differenz zwischen einem gemessenen Wert einer zeitabhängigen Referenzvariablen zu einem ersten Ereignis in dem Taktsignal und dem erwarteten Wert der Variablen zu den gemessenen Zeitdaten, welche dem ersten Ereignis zugeordnet sind, wird bestimmt und die Zeitmessung in Abhängigkeit von der Differenz korrigiert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Jittertoleranz bei einem TDC zu verbessern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt daher eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 20 bereit. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen der Erfindung.
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Verschiedene Aspekte werden hierin beschrieben. Beispielsweise werden verschiedene veranschaulichende Ausführungsformen einer Vorrichtung beschrieben, welche einen Schaltkreis aufweist, welcher dazu ausgestaltet ist, einen Jitter eines ersten Signals zu bestimmen und ein Zeitintervall zwischen einem Merkmal in einem zweiten Signal und einem Merkmal in dem ersten Signal auf der Grundlage des bestimmten Jitters zu bestimmen. Verschiedene veranschaulichende Ausführungsformen von Verfahren, welche von derartigen Vorrichtungen ausgeführt werden, werden weiterhin beschrieben.
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Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden bei Betrachtung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von veranschaulichenden Aspekten ersichtlich werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ein vollstandigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung unter Beachtung der beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale anzeigen, erlangt werden.
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1 ist eine schematische Darstellung einer veranschaulichenden Ausführungsform einer Vorrichtung fur eine Zeit-Digital-Wandlung, welche eine Taktjitterkompensation ausfuhrt;
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2 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung der 1, welche eine veranschaulichende Ausfuhrungsform von Details der Jitternachführungs- und Schätzeinheit zeigt;
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3 ist eine schematische Darstellung einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Zeit-Digital-Wandlers; und
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4 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung der 2, welche eine veranschaulichende Ausfuhrungsform von Details der Jitterschätzeinheit zeigt.
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5 ist eine schematische Darstellung einer veranschaulichenden Variation der Vorrichtung der 4, wobei derselbe TDC verwendet wird, um sowohl eine Eingangssignalmessung als auch eine Jitternachführung auszuführen.
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6 ist eine schematische Darstellung einer veranschaulichenden Variation der Vorrichtung der 1, wobei zusatzliche TDCs verwendet werden, welche von der Art sind, dass sie nicht mehrere Zeitintervalle in der Vergangenheit ermitteln, und/oder dass sie nicht ausgestaltet sind, gleichzeitig gestartet und gestoppt zu werden.
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Detaillierte Beschreibung
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Die verschiedenen hierin beschriebenen Aspekte können in verschiedenen Ausgestaltungen ausgefuhrt werden. Die nachfolgende Beschreibung zeigt in Form einer Darstellung verschiedene Beispiele, in welchen die Aspekte ausgeführt werden können. Es ist klar, dass weitere Beispiele verwendet werden können, und dass strukturelle und funktionale Modifikationen durchgeführt werden konnen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Außer dort, wo es explizit anders angegeben ist, sollen alle Bezüge hierin auf zwei oder mehr Elemente, welche miteinander „gekoppelt”, „verbunden” und „zusammengeschaltet” sind, sowohl (a) die Elemente, welche direkt miteinander verbunden sind oder auf andere Art und Weise ohne irgendwelche dazwischen liegenden Elemente in einer direkten Verbindung miteinander stehen, als auch (b) die Elemente, welche indirekt miteinander verbunden sind oder auf andere Art und Weise mit einem oder mehreren dazwischen liegenden Elementen in einer indirekten Verbindung miteinander stehen, allgemein einbezogen sein.
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1 zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform einer Vorrichtung, welche in der Lage ist, Zeitintervalle eines Signals unter Verwendung eines Referenztaktes zu messen, während sie einen Referenztaktjitter zumindest teilweise kompensiert. In dem Beispiel der 1 weist die Vorrichtung einen Haupt-TDC 101 und eine Jitternachführungs- und Schätzeinheit 102 auf. Der Haupt-TDC 101 weist einen Starteingang, welcher mit einem Signal X gekoppelt ist, und einen Stoppeingang, welcher mit einem Referenztaktsignal gekoppelt ist, auf. Die Jitternachfthrungs- und Schätzeinheit weist einen Eingang auf, welcher mit dem Referenztaktsignal gekoppelt ist, muss aber nicht notwendigerweise das Signal K empfangen.
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Der Ausgang des Haupt-TDC 101 stellt ein Zeitintervall dar, welches zumindest ein Zeitintervall zwischen einem Merkmal des Signals X und dem Auftreten eines später auftretenden Referenztaktzyklus aufweist. Der Ausgang der Jitternachführungs- und Schatzeinheit 102 stellt einen bestimmten Betrag eines Jitters in dem Referenztaktsignal dar. Demzufolge wird ein beliebiger Jitter in dem Referenztaktsignal einen Fehler in dem von dem Haupt-TDC 101 bestimmten Zeitintervall einbringen. Wenn der Taktzyklus zu kurz ist, wird das gemessene Zeitintervall irrtümlich kurz sein, und wenn der Referenztaktzyklus zu lang ist, wird das gemessene Zeitintervall irrtümlich lang sein.
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Das Merkmal in dem Signal X kann zum Beispiel ein Ubergang (wie zum Beispiel ein Ubergang von einer logischen Null zu einer logischen Eins oder umgekehrt), eine Spitze (Spike), das überschreiten eines vorbestimmten Referenzpegels und/oder das Auftreten eines Signalwechsels mit mindestens einer vorbestimmten Wechselgeschwindigkeit oder Wechselfrequenz (Rate of Change) sein. Die Ausgabe des Haupt-TDC 101 kann in einem beliebigen Format erfolgen, zum Beispiel wie ein Pseudothermometercode formatiert. Die Ausgaben des Haupt-TDC 101 und der Jitternachführungs- und Schätzeinheit 102 werden von einem Kombinierer 103 kombiniert, so dass der bestimmte Jitterbetrag näherungsweise das bestimmte Zeitintervall ausgleicht. Dieses Ausgleichen kann die gesamte Genauigkeit der endgültigen Zeitintervallbestimmung verbessern, indem zumindest teilweise der Jitter des Referenztaktsignals kompensiert wird.
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Zwecks dieser Erfindung ist ein Kombinierer (wie zum Beispiel der Kombinierer 103) eine beliebige Art von Schaltkreis oder weiterer Vorrichtung, welcher/welche mindestens zwei Werte darstellende Signale empfangt und welche/welcher die von diesen Signalen dargestellten Werte kombiniert und den kombinierten Wert als ein Signal ausgibt. Ein Kombinierer kann diese Signale in einer beliebigen gewunschten Art und Weise kombinieren, zum Beispiel durch Addieren der Werte, Subtrahieren eines Wertes von einem anderen, Teilen der Werte, Multiplizieren der Werte und/oder Ausführen einer weiteren mathematischen Kombination der Werte. Die geeignete Kombination der Signale hängt davon ab, was jedes Signal konzeptionell darstellt. In der Ausführungsform der 1 subtrahiert beispielsweise der Kombinierer 103 den Wert, welcher die Signalausgabe von der Jitternachführungs- und Schätzeinheit 102 darstellt, von dem Wert, welcher die Signalausgabe von dem Haupt-TDC 101 darstellt. In diesem Fall wird angenommen, dass der Wert von der Jitternachführungs- und Schätzeinheit 102 verlängerte Referenztaktperioden als positiven Jitter und verkürzte Referenztaktperioden als negative Jitter darstellt. Wenn jedoch das Gegenteil gilt, kann es für den Kombinierer 103 geeignet sein, die Werte zu summieren anstatt die Werte zu subtrahieren.
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Weitere Details der Jitternachführungs- und Schätzeinheit 102 sind in der veranschaulichenden Ausführungsform der 2 gezeigt. In diesem Beispiel weist die Jitternachführungs- und Schätzeinheit 102 einen zusätzlichen TDC 201 und eine Jitterschätzeinheit 202 auf. Der zusätzliche TDC 201 kann dieselbe Art von TDC wie der Haupt-TDC 101 oder eine unterschiedliche Art sein. Der zusätzliche TDC 201 weist einen Starteingang und einen Stoppeingang auf, welche beide verbunden sind, um das Referenztaktsignal wie gezeigt aufzunehmen. Somit kann der zusätzliche TDC 201 ein Zeitintervall anzeigen, welches zwischen zwei Ereignissen in dem Referenztaktsignal definiert ist. Zum Beispiel kann der zusätzliche TDC 201 die augenblickliche Periode des Referenztaktsignals anzeigen. Aufgrund des Jitters kann sich die Periode des Referenztaktsignals über der Zeit verändern.
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Die Jitterschätzeinheit 202 empfängt die Ausgabe des zusatzlichen TDC 201 (welche zum Beispiel ein Pseudothermometercode sein kann) und bestimmt den Jitter des Referenztaktsignals aus dieser Ausgabe. Der bestimmte Jitter kann den tatsächlichen Jitter des Referenztaktsignals genau darstellen oder auch nicht, und daher kann der bestimmte Jitter als ein geschätzter Jitter betrachtet werden. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben werden wird, kann die Jitterschätzeinheit 202 den Jitter nicht nur auf der Grundlage der augenblicklichen Ausgabe des zusätzlichen TDC 201, sondern auch auf einer oder mehreren vorhergehenden Ausgaben des zusätzlichen TDC 201 bestimmen. Zum Beispiel kann die Jitterschatzeinheit 202 den Jitter in der Referenztaktsignalperiode auf der Grundlage einer oder mehrerer Ausgaben über der Zeit von dem zusätzlichen TDC 201, welche eine Periode des Referenztaktsignals anzeigen, bestimmen. Der bestimmte Jitter kann dann von der Jitterschätzeinheit 202 ausgegeben werden und in der zuvor beschriebenen Art und Weise kombiniert werden.
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Eine veranschaulichende Ausführungsform eines TDC ist in 3 gezeigt, welche als Haupt-TDC 101 und/oder zusätzlicher TDC 201 verwendet werden kann. Bei diesem Beispiel breitet sich des Signal von dem Starteingang durch eine Verzögerungskette aus, welche aus mehreren L Knoten D(1), D(2), ... D(L) in Reihe und von Verzogerungselementen 301-1, 301-2, ... 301-L getrennt aufgebaut ist. Jedes Verzögerungselement kann ein beliebiges Schaltkreiselement sein, welches das Ausbreiten des Signals verzögert, wie zum Beispiel ein oder mehrere Logikgatter (zum Beispiel ein ODER-Gatter oder ein oder mehrere Inverter), Puffer, Verstärker oder Ausbreitungsverzögerungsleitungen. Jedes Verzögerungselement kann eine vorbestimmte bekannte Verzögerung herstellen.
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Jeder Knoten in der Kette ist ferner mit dem Dateneingang eines entsprechenden Signalspeichers (Latch) 302-1, 302-2, ... 302-L wie gezeigt verbunden. Jeder Signalspeicher 302 wird mit dem an dem Stoppeingang empfangenen Signal getaktet und jeder Signalspeicher 302 weist einen entsprechenden Datenausgang Q(1), Q(2), ... Q(L) auf. Während sich das Signal von dem Starteingang durch die Verzögerungskette ausbreitet, kann im Betrieb das Signal von dem Stoppeingang somit als ein Auslöser verwendet werden, um eine Momentaufnahme der Signalwerte an jedem Knoten aufzunehmen, welche auf Leitungen Q in Abhängigkeit von dem Signal an dem Stoppeingang ausgegeben werden. Somit wirkt das Signal an dem Starteingang gewissermaßen als ein „Start”-Signal fur eine Zeitintervallmessung und das Signal an dem Stoppeingang wirkt gewissermaßen als ein „Stopp”-Signal.
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Die Ausgänge Q(1) bis Q(L) stellen gemeinsam eine Reihe von Datenbits dar, welche zusammen das gemessene Zeitintervall (bezogen auf einen Pseudothermometercode) darstellen können. Eine geeignete Interpretation der Ausgänge Q(1) bis Q(L) ist ein bekanntes Verfahren und braucht somit hierin nicht im Detail beschrieben werden.
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Es gibt viele bekannte Variationen der Art des in 3 gezeigten TDC. Zum Beispiel können Verzögerungsketten wie gezeigt linear oder in Form einer Endlosschleife sein. Ferner sind andere Arten von TDCs bekannt, wie zum Beispiel TDCs mit parallel skalierten Verzögerungsketten, TDCs mit gleichmäßigen und gefalteten Vernier-Verzögerungsketten (regular and folded Vernier delay-Chain TDCs, Hybrid-TDCs, pulsschrumpfende TDCs (Pulse-shrinking TDCs) und TDCs mit lokaler passiver Interpolation. Obwohl 3 eine spezielle Art eines Verzögerungsketten-TDCs zeigt, kann eine beliebige Art von TDC als TDC 101 und/oder 201 in den verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen soweit angemessen verwendet werden.
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Wiederum Bezug nehmend auf 2 kann die darin dargestellte Vorrichtung folgendermaßen arbeiten. Ein erstes Merkmal (zum Beispiel ein Signalübergang oder eine Spitze) des Signals X kann an dem Starteingang des Haupt-TDC 101 empfangen werden. Dieses erste Merkmal kann sich durch den Haupt-TOC 101 zum Beispiel durch Knoten D ausbreiten. Nachher kann ein zweites Merkmal des Signals X an dem Starteingang des Haupt-TDC 101 empfangen werden. Dieses zweite Merkmal breitet sich auch durch den Haupt-TDC 101 in der gleichen Art und Weise wie das erste Merkmal aus. Bei dem nächsten Referenztaktzyklus werden die Signalpegel an den Knoten D an den Ausgängen Q ausgegeben. Durch geeignetes Interpretieren der Ausgänge Q kann das Zeitintervall zwischen dem ersten Merkmal des Signals X und dem Referenztaktzyklus, welcher dem zweiten Merkmal des Signals X unmittelbar folgt, und/oder das Zeitintervall zwischen dem zweiten Merkmal und dem unmittelbar folgenden Referenztaktzyklus bestimmt werden, da jeder Referenztaktzyklus bewirkt, dass die Ausgange Q aktualisiert werden.
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Zum Beispiel erzeugen viele TDCs einen Pseudothermometercode (welcher an Ausgängen Q erzeugt werden kann), bei welchen die Null-Eins und Eins-Null Signalübergänge die Position einer Signalflanke anzeigen. Die Stellen dieser Signalübergänge innerhalb der Ausgänge Q können verwendet werden, um für das gemessene Zeitintervall zu bestimmen, ob sich das Zeitintervall aus einer Messung des Signals X oder einer Messung des Referenztaktsignals ergibt.
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Ungeachtet der speziellen herangezogenen Intervallmessung hängt die Genauigkeit der Zeitintervallmessung von der Stabilität der Referenztaktsignalperiode ab. Daher empfängt der zusatzliche TDC 201 parallel zu dem Haupt-TDC 101 das Referenztaktsignal an sowohl seinem Start- als auch seinem Stoppeingang. Somit kann auf die gleiche Art und Weise, wie zuvor in Bezug auf den Haupt-TDC 101 beschrieben, der zusatzliche TDC 201 ein Zeitintervall zwischen einem ersten und einem zweiten Merkmal des Referenztaktsignals bestimmen. Zum Beispiel kann der zusatzliche TDC 201 ein Zeitintervall zwischen zwei Signalübergangen, zwei Spitzen oder zwischen zwei beliebigen anderen Merkmalen des Referenztaktsignals bestimmen.
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Dieses Zeitintervall, welches auf dem Referenztaktsignal basiert, wird wiederholt und/oder kontinuierlich von dem zusätzlichen TDC 201 bestimmt und Signale, welche diese mehreren bestimmten Zeitintervalle darstellen, werden in die Jitterschätzeinheit 202 eingegeben, welche wiederum die Ausgabe des zusätzlichen TDC 201 auswertet und eine Abweichung der bestimmten Zeitintervalle bestimmt.
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4 zeigt die zuvor beschriebene Vorrichtung mit einer veranschaulichenden detaillierten Ausführungsform der Jitterschätzeinheit 202. In diesem Beispiel weist die Jitterschätzeinheit 202 einen Flankendetektor 401, einen Flankendetektor 402, ein Filter 403 und einen Integrierer 404 auf.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass der zusätzliche TDC 201 von einer Art ist, welche einen Pseudothermometercode ausgibt, worin Null-Eins und Eins-Null Übergänge die Position einer Signalflanke in dem Eingangssignal X anzeigen. Somit werden die zwei Flankendetektoren 401, 402 und ein Kombinierer 405 in diesem Beispiel als Reformatierungsschaltkreis verwendet, um die Ausgabe des zusätzlichen TDC 201 durch Extrahieren der Position von zwei aufeinander folgenden steigenden (oder fallenden) Flanken auszuwerten und zu reformatieren. Überdies können weitere Arten eines Schaltkreises verwendet werden, welcher von der Art des zusätzlichen TDC abhängt. Zum Beispiel wird ein Flankendetektor nicht benötigt, wenn der zusätzliche TDC 201 die Position eines Übergangs direkt in einer binären Form liefert, und ein anderer TDC kann stattdessen verwendet werden.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann der TDC 201 ein zyklischer TDC sein, zum Beispiel ein pulsschrumpfender TDC. Bei derartigen Ausführungsformen kann dann eine zusätzliche Logik an den Eingängen des zusätzlichen TDC 201 angebracht werden, welche eine erste steigende (oder fallende) Flanke des Stopp-Signals zu dem Starteingang des zusätzlichen TDC 201 und eine nachfolgende steigende (oder fallende) Flanke zu dem Stoppeingang des zusätzlichen TDC 201 multiplext. Überdies können in derartigen Ausführungsformen zwei zusätzliche TDCs fur eine kontinuierliche Messung der Referenztakperiode verwendet werden, wie in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf 6 erörtert werden wird.
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Zuruckkehrend zu der speziellen in 4 gezeigten Ausfuhrungsform stellt die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Flankenposition in der Pseudothermometercodeausgabe des zusätzlichen TDC 201 digital die aktuelle Periode des Referenztaktsignals dar. Somit können, wie in 4 gezeigt, die dargestellten Positionen mit einem Kombinierer 405 kombiniert werden, zum Beispiel indem eine Position von der anderen abgezogen wird, um die Positionsdifferenz zu gewinnen, welche die aktuelle Referenztaktperiode darstellt.
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Als nachstes wird die sich ergebende Kombination von Ausgaben der Flankendetektoren 401 und 402 (welche die gegenwärtig bestimmte oder momentane Taktperiode darstellen) durch das Filter 403 gefiltert. Das Filter 403 kann eine beliebige Art eines digitalen und/oder analogen Filters sein. Soweit jedoch das Filter 403 ein Tiefpassfilter ist, kann dann die endgultige Jitterbestimmung geglättet werden. Unter der Annahme, dass in diesem Beispiel das Filter 403 ein digitales Tiefpassfilter ist, berücksichtigt dann das Filter 403 tatsächlich nicht nur das aktuelle Positionsdifferenzdatum, sondern auch ein oder mehrere vorherige Positionsdifferenzen. Zum Beispiel kann das Filter 403 für jeden empfangenen ungefilterten Taktperiodenwert einen gefilterten Taktperiodenwert auf der Grundlage eines sich bewegenden Fensters von ungefilterten Eingabetaktperiodenwerten ausgeben.
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Eine Mittelwertbildung der momentanen Taktperiode kann zu einem geschatzten Wert der eigentlichen (d. h. nominalen) Taktperiode, welche nicht von einem Jitter überlagert ist, fuhren. Der Grund dafur ist die Tatsache, dass der Jitter selbst einen Mittelwert von Null aufweist. Das Subtrahieren der durchschnittlichen Taktperiode von dem momentanen Messwert der Taktperiode stellt den momentanen Taktperiodenfehler bereit. Wie in 4 gezeigt, wird die zeitgemittelte Ausgabe des Filters 403 somit von dem momentanen Periodenwert mit einem Kombinierer 406 subtrahiert (oder auf einer andere Art und Weise damit kombiniert), was zu dem momentanen Taktperiodenfehler führt.
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Dieser momentane Taktperiodenfehler wird dann in einen Integrierer 404 eingegeben, welcher die momentanen Taktperiodenfehler integriert, was zu dem momentanen Jitterwert fuhrt. Der Integrierer 404 kann auch als ein Tiefpassfilter betrachtet werden, welches eine Dämpfungswirkung auf die momentanen Taktperiodenfehler bereitstellt, indem nicht nur der vorliegende momentane Taktperiodenfehler, sondern auch ein oder mehrere vergangene momentane Taktperiodenfehler betrachtet werden. Eine kleine Dämpfung durch den Integrierer 404 kann die Moglichkeit von Anfangswert- oder Extremzeitmessungsfehlern, welche einen anhaltenden Einfluss auf die Jitterbestimmung aufweisen, verringern oder sogar vermeiden.
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Die in 3 gezeigte Ausführungsform kann sowohl für zufälligen Jitter als auch nicht zufälligen Jitter verwendet werden. Im Allgemeinen kann Jitter als zufallig betrachtet werden. Dies gilt insbesondere, wenn sich die Referenztaktperiode von Taktperiode zu Taktperiode ändert, da der Jitter für jede Taktperiode unvorhersehbar sein kann und somit nicht mit dem Jitter einer beliebigen anderen Taktperiode korreliert ist.
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Wenn jedoch der Jitter aufgrund einer niederfrequenten Ursache auftritt, dann ändert sich der Jitter für eine Referenztaktperiode, wenn überhaupt, nicht sehr viel verglichen mit dem Jitter für die nächste Referenztaktperiode. Anders ausgedruckt kann der Jitter für eine gegebene Taktperiode einigermaßen korreliert (und somit einigermaßen vorhersagbar) auf der Grundlage des Jitters von einer oder mehreren vorhergehenden Taktperioden sein. Dies liegt daran, dass sich der Jitterwert langsam bezogen auf die Referenztaktfrequenz ändert.
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In derartigen Situationen, in denen der Jitter von Zyklus zu Zyklus mit dem Referenztakt korreliert ist, kann es wunschenswert sein, den Haupt-TDC 101 zu verwenden, um die Funktionen von sowohl dem Haupt-TDC 101 als auch dem zusätzlichen TDC 201 auszufuhren. Dies kann bewerkstelligt werden, indem der Starteingang des Haupt-TDC 101 gemultiplext wird, um zum Beispiel zwischen dem Signal X und dem Referenztaktsignal zu wechseln. Ebenso kann der Ausgang des TDC 101 gemultiplext werden, um zum Beispiel zwischen einer Ausgabe zu dem Kombinierer 103 und einer Ausgabe zu den Flankendetektoren 401 und 402 zu wechseln. Ein Beispiel davon ist in 5 gezeigt, worin ein Multiplexer 501 und ein Multiplexer 502 verwendet werden. In einem derartigen Beispiel wird ein Zeitintervall in einem Signal X während einer ersten Taktperiode gemessen und während einer nachfolgenden zweiten Taktperiode wird der Jitter gemessen. Da der Jitter langsam veränderlich sein kann, kann angenommen werden, dass der Jitter für die erste Referenztaktperiode der gleiche wie der für die zweite Referenztaktperiode gemessene Jitter ist oder auf andere Art und Weise von dem aus der zweiten Referenztaktperiode gemessenen Jitter (und/oder aus dem während einer oder mehrerer weiterer Referenztaktperioden gemessener Jitter) vorhersagbar ist. Alternativ kann das Umgekehrte ausgeführt werden, worin der Jitter während der ersten Referenztaktperiode gemessen wird und das Intervall des Signals X während der nachfolgenden zweiten Referenztaktperiode gemessen wird. In einem derartigen Fall kann angenommen werden, dass der Jitter gleich dem während der ersten Referenztaktperiode gemessenen Jitter (und/oder dem wahrend einer oder mehrerer anderer Referenztaktperioden gemessenen Jitter) ist oder auf andere Art und Weise daraus vorhersagbar ist.
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In jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind die verschiedenen Elemente in den Figuren schematisch als getrennte Einheiten, welche eindeutige Funktionen ausführen, gezeigt. Eine derartige Aufteilung dient jedoch nur dem Zweck der Erklärung der verschiedenen von den Vorrichtungen ausgeführten Funktionen. Beliebige dieser Funktionen können kombiniert werden, um von denselben Einheiten ausgeführt zu werden, und/oder können weiter unterteilt werden, um von mehreren Einheiten ausgeführt zu werden. Überdies können die verschiedenen Signale, welche zwischen den verschiedenen funktionalen Blöcken und/oder Einheiten ausgetauscht werden, eine beliebige Form und ein beliebiges Format aufweisen und können von dem Sender und dem Empfänger als digitale oder analoge Signale ausgewertet werden. Obwohl spezielle Signale als darstellende Werte beschrieben wurden, können überdies die von derartigen Signalen dargestellten Werte direkt oder indirekt von diesen Signalen dargestellt werden, zum Beispiel indem die Signale codiert werden. Ein Beispiel einer derartigen Codierung ist, dass ein Pseudothermometercode verwendet werden kann, um Zeiten und/oder Zeitintervalle darzustellen. Als ein weiteres Beispiel können geschleifte TDCs ein binäres Wort, welches den signifikantesten Abschnitt des Zeitintervalls darstellt, und einen Rest, welcher von einem Pseudothermometercode beschrieben wird, welcher den am wenigsten signifikanten Abschnitt darstellt, erzeugen.
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Eine weitere veranschaulichende Ausführungsform ist in 6 gezeigt. In diesem Beispiel weist die Jitternachführungs- und Schätzeinheit 102 einen Teiler 601, einen Signalspeicher 602, zwei UND-Gatter 603 und 604, einen ersten zusätzlichen TDC 605, einen zweiten zusätzlichen TDC 606, einen Multiplexer 607, ein Filter 608 (zum Beispiel ein Tiefpassfilter) und einen Integrierer 609 auf. Bei diesem Beispiel misst, wie in den anderen hierin beschriebenen, die Jitternachführungs- und Schätzeinheit 102 das Zeitintervall zwischen zwei Merkmalen des Referenztaktsignals (zum Beispiel einer steigenden Flanke und der nachfolgenden steigenden Flanke). Im Betrieb wird die erste steigende Flanke des Referenztaktsignals als das Startsignal des ersten zusatzlichen TDC 605 verwendet, und die nachfolgende steigende Flanke des Referenztaktsignals wird als das Stoppsignal verwendet. Der zweite zusätzliche TDC 606 arbeitet in der gleichen Art und Weise wie der erste zusätzliche TDC 605, außer dass die Start- und Stoppsignale umgedreht sind. Der Multiplexer 607 wechselt zwischen einem Weiterleiten der Ausgabe des ersten zusätzlichen TDC 605 und der Ausgabe des zweiten zusatzlichen TDC 606. Dieses gemultiplexte Signal wird dann durch das Filter 608 und den Integrierer 609 in der gleichen Art und Weise wie in der 5 gesendet (in diesem Beispiel stellt das Filter 608 das Filter 403 plus die Filterumgehungsleitung und den Kombinierschaltkreis 406 dar).
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Somit wurden verschiedene veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben, welche eine Zeitintervallmessung auf der Grundlage eines Referenztaktes ausfuhren, und welche weiterhin die Messung in einer derartigen Art und Weise ausführen, dass ein beliebiger Jitter in dem Referenztakt zumindest teilweise kompensiert wird.
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Es wird weiterhin angemerkt, dass die obigen Ausfuhrungsformen nur Beispiele sind. Es liegt im Umfang dieser Offenbarung, verschiedene Aspekte der unterschiedlichen Ausführungsformen zu kombinieren, um Variationen davon herzustellen. Zum Beispiel konnen verschiedene Arten von TDCs in den hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden. In Abhängigkeit der Art des verwendeten TDCs können für diese Ausführungsformen geringfügige Modifikationen erforderlich sein, um zum Beispiel codierte Signale auszuwerten, welche von den verschiedenen funktionalen Einheiten empfangen und/oder erzeugt werden. Diese Modifikationen liegen im Bereich fachmannischen Handelns ohne ubermaßige Versuchsdurchführungen zu erfordern.
