DE102012013169A1

DE102012013169A1 - Verfahren und System zur Jitterreduzierung

Info

Publication number: DE102012013169A1
Application number: DE201210013169
Authority: DE
Inventors: Dietmar König; Harald Schmid; Thomas Steinecke
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2032-07-03
Also published as: DE102012013169B4; CN102857223A; US20130003906A1; US8913704B2; CN102857223B

Abstract

rfahren zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, mit Modulieren der Frequenz des Taktsignals basierend auf einem vorgegebenen Modulationssignal m(t) und Kompensieren eines akkumulierten Jitters J(t), der durch die Frequenzmodulation des Taktsignals verursacht ist, so dass ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) nie eine vorgegebene Jittergrenze Jlim überschreitet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren und ein System zum Reduzieren von Jitter, und insbesondere zum Reduzieren von Jitter in Kraftfahrzeugsystemen im Zusammenhang mit der Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).
In den letzten Jahren hat die EMV den Erfolg von Produkten im Kraftfahrzeugbereich immer mehr beeinflusst. Trotz ständig steigender Erfordernisse hinsichtlich der Leistung solcher Produkte, die normalerweise zu einer erhöhten elektromagnetischen Aktivität führen, müssen auch ihre EMV-Eigenschaften verbessert werden. Zu diesem Zweck besteht ein Bedarf an neuen Verfahren und Systemen zum Verbessern der EMV-Eigenschaften.
Ein herkömmliches und anerkanntes Verfahren zum Verbessern von EMV-Eigenschaften basiert auf Frequenzmodulation des Taktsignals in elektronischen Schaltungen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass – aufgrund der Frequenzmodulation – der Fehler des Taktsignals (Jitter) zunimmt.
Insbesondere nimmt der Jitter für eine Frequenzmodulation des Taktsignals, die wesentlich zu verbesserten EMV-Eigenschaften beiträgt, um einen Betrag zu, der verursachen kann, dass gewöhnliche Kommunikationsschnittstellen nicht mehr korrekt arbeiten.
Akzeptabler Jitter eines Taktsignals für ein System mit einer beispielhaften Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise im Größenbereich von 10 bis 15 ns liegen. Zu diesem Jitterbudget kann schon eine entsprechende herkömmliche Taktquelle, die nicht frequenzmoduliert ist, einen Jitter von 1 bis 5 ns beitragen.
Eine Frequenzmodulation der Taktquelle mit einer relativ niedrigen Modulationsfrequenz f_MOD = 100 kHz verglichen mit der Frequenz des Taktsignals f_CLK = 400 MHz und einer Modulationsamplitude MA = 2% verursacht jedoch einen mittleren zusätzlichen Modulationsjitter von 50 ns, wie ein Beispiel gemäß der Gleichung
für Dreieckmodulation zeigt.
Daher liegt der Gesamtjitter der modulierten Taktquelle zwischen 51 ns und 55 ns, womit das obengenannte akzeptable Jitterbudget von 10 bis 15 ns deutlich überschritten wird. Damit ist ausgeschlossen, dass die modulierte Taktquelle für die beispielhafte Kommunikationsschnittstelle verwendet wird.
Folglich wird bei vielen Anwendungen, wie z. B. Anwendungen bei Kraftfahrzeugen im Massenproduktionsbereich, Frequenzmodulation bisher nicht verwendet.
Stattdessen gibt es verschiedene frühere Lösungen, die auf einem zweiten unabhängigen und präzisen Taktsignal basieren, um den Jitter eines ersten Taktsignals zu reduzieren. Diese Lösungen haben jedoch mehrere Nachteile. Sie benötigen beispielsweise für den genannten Zweck einen weiteren Phasenregelkreis (phase locked loop; PLL). Dieser ist wiederum nur auf Kosten erhöhten Stromverbrauchs und erhöhten Platzbedarfs auf einer integrierten Schaltung verfügbar.
Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf an der vorliegenden Erfindung.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden ein Verfahren und ein System zum Reduzieren von Jitter bereitgestellt, wie sie im Wesentlichen in Zusammenhang mit wenigstens einer der Figuren gezeigt und/oder beschrieben sind, und wie in den Patentansprüchen vollständiger dargelegt ist.
Gemäß einem Aspekt wird ein System bereitgestellt zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, mit:
einer Taktsignalquelle, die das Taktsignal mit einer Frequenz f_CLK erzeugt;
einem Frequenzmodulator, der so ausgelegt ist, dass er die Frequenz des Taktsignals durch Subtrahieren eines vorgegebenen zeitvariierenden nicht negativen Taktperiodenfehlersignals t(t) von einer Taktperiode T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals moduliert, um einen nicht positiven akkumulierten Jitter J(t) des Taktsignals im Zeitverlauf zu erzeugen;
einem Detektor, der so ausgelegt ist, dass er ermittelt, wann ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) eine vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht;
einem Taktsignalmodifizierer, der so ausgelegt ist, dass er das Taktsignal modifiziert, was zu einer positiven Phasenverschiebung des Taktsignals entsprechend der vorgegebenen Jittergrenze J_lim führt, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Vorteilhaft ist die vorgegebene Jittergrenze J_lim gleich einer vorgegebenen ganzzahligen Anzahl von Taktperioden T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals.
Vorteilhaft ist die vorgegebene Jittergrenze J_lim gleich dem Äquivalent einer Taktperiode T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals, und wobei der Taktsignalmodifizierer so ausgelegt ist, dass er eine Taktperiode T_CLK des Taktsignals weglässt, um den akkumulierten Jitter J(t) zu kompensieren, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht, die äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK ist, d. h. immer dann, wenn J(t)| = J_lim = T_CLK.
Vorteilhaft bewirkt das Taktperiodenfehlersignal t(t) eine Frequenzmodulation mit einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsamplitude, einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsfrequenz f_MOD und/oder einer frei wählbaren vorgegebenen Art der Frequenzmodulation.
Vorteilhaft wird das Taktperiodenfehlersignal t(t) durch ein periodisches Dreieckmodulationssignal m(t) mit der Periode T_MOD = 1/f_MOD und zwischen 0- und 2-mal einer Modulationsamplitude MA variierend bestimmt, wobei T_CLK(t) die momentane Periode des Taktsignals ist:
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System bereitgestellt mit:
einer Schaltung, um einen vorgegebenen konstant nicht positiven zusätzlichen akkumulierten Jitter J(t) eines Taktsignals durch Frequenzmodulation des Taktsignals zu verursachen;
einer Schaltung, um einen Taktimpuls wegzulassen, wodurch die Kompensierung eines akkumulierten Jitters, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK des Taktsignals ist, bewirkt wird, immer dann, wenn ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) das Äquivalent der Taktperiode T_CLK erreicht.
Vorteilhaft ist das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses so ausgelegt, dass es Taktimpulse in Abhängigkeit von der Art der Frequenzmodulation weglasst.
Vorteilhaft ist das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses so ausgelegt, dass es Taktimpulse gemäß einer vorgegebenen Funktion d(t) verteilt über einen vorgegebenen Zeitraum weglasst, wobei d(t) bevorzugt eine gleichmäßige Verteilung aufweist.
Vorteilhaft ist das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses so konfigurierbar, dass die effektive Frequenz des Taktsignals nie unter eine minimale Frequenz f_CLK,min fällt.
Vorteilhaft ist das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses im Sinne des Aktivierens oder Deaktivierens der Funktionalität des Weglassens eines Taktimpulses konfigurierbar.
Vorteilhaft ist das System ausgelegt zum:
Modulieren der Frequenz des Taktsignals basierend auf einem vorgegebenen Modulationssignal m(t); und
Kompensieren eines akkumulierten Jitters J(t), der durch die Frequenzmodulation des Taktsignals verursacht ist, durch Modifizieren des Taktsignals, so dass ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) nie eine vorgegebene Jittergrenze J_lim überschreitet.
Vorteilhaft ist die Reduzierung des zusätzlichen Jitters, der durch Frequenzmodulation verursacht ist, von einem weiteren Taktsignal unabhängig.
Vorteilhaft werden die Frequenzmodulation des Taktsignals und das Kompensieren des resultierenden akkumulierten Jitters J(t) so durchgeführt, dass die Eigenschaften des Taktsignals in Bezug zu einem entsprechenden Taktsignal ohne Frequenzmodulation im Wesentlichen unverändert sind.
Vorteilhaft ist das System ausgelegt zum:
Weglassen eines Taktimpulses, was das Kompensieren eines akkumulierten Jitters, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK des Taktsignals ist, bewirkt, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) das Äquivalent der Taktperiode T_CLK erreicht; und
Durchführen der Funktionalität des Weglassens eines Taktimpulses, so dass die Eigenschaften des Taktsignals in Bezug zu einem entsprechenden Taktsignal ohne Frequenzmodulation hinsichtlich einer durchschnittlichen Anzahl von Taktflanken in einem vorgegebenen Zeitraum, Phaseninformationen und analogen Jittereigenschaften des Taktsignals im Wesentlichen unverändert sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Reduzieren von Jitter bereitgestellt, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, wobei das Verfahren umfasst:
Modulieren der Frequenz des Taktsignals basierend auf einem vorgegebenen Modulationssignal m(t); und
Kompensieren eines akkumulierten Jitters J(t), der durch die Frequenzmodulation des Taktsignals verursacht ist, so dass ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) nie eine vorgegebene Jittergrenze J_lim überschreitet.
Vorteilhaft umfasst das Kompensieren des akkumulierten Jitters J(t) das Weglassen eines Taktimpulses, was das Kompensieren eines akkumulierten Jitters, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK des Taktsignals ist, umfasst, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) das Äquivalent der Taktperiode T_CLK erreicht.
Vorteilhaft werden die Taktimpulse in Abhängigkeit von der Art der Frequenzmodulation weggelassen.
Vorteilhaft werden Taktimpulse gemäß einer vorgegebenen Funktion d(t) verteilt über einen vorgegebenen Zeitraum weggelassen, wobei d(t) bevorzugt eine gleichmäßige Verteilung aufweist.
Vorteilhaft umfasst das Verfahren des Weiteren:
Kompensieren eines Fehlers einer Berechnung hinsichtlich des Zeitpunkts des Weglassens eines Taktimpulses, der durch Überschreitungen oder Unterschreitungen der modulierten Frequenz des Taktsignals an Wendepunkten des Modulationssignals m(t) verursacht ist, indem die Berechnung, wann ein Taktimpuls wegzulassen ist, modifiziert wird, oder indem das Modulationssignal m(t) im Sinne einer Dämpfung an den Wendepunkten modifiziert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Reduzieren von Jitter bereitgestellt, das umfasst:
Subtrahieren eines vorgegebenen zeitvariierenden Taktperiodenfehlersignals t(t), das stets dasselbe Vorzeichen hat, von einer Taktperiode T_CLK einer einzigen Taktquelle, um einen akkumulierten Jitter J(t), der stets dasselbe Vorzeichen eines entsprechenden Taktsignals hat, im Zeitverlauf zu verursachen; und
Modifizieren des Taktsignals, was zu einer vorgegebenen Phasenverschiebung des Taktsignals entsprechend einer vorgegebenen Jittergrenze J_lim führt, immer dann, wenn ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Vorteilhaft wird das Modifizieren des Taktsignals gemäß einer vorgegebenen Funktion d(t) verteilt über einen vorgegebenen Zeitraum durchgeführt, wobei d(t) bevorzugt eine gleichmäßige Verteilung aufweist.
Vorteilhaft ist das Reduzieren des zusätzlichen Jitters, der durch Frequenzmodulation verursacht ist, von einem weiteren Taktsignal unabhängig.
Vorteilhaft bewirkt das Taktperiodenfehlersignal t(t) eine Frequenzmodulation mit einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsamplitude, einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsfrequenz f_MOD und/oder einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsart.
Vorteilhaft ist die vorgegebene Jittergrenze J_lim gleich dem Äquivalent einer Periode T_CLK 1/f_CLK des Taktsignals, wobei das Modifizieren des Taktsignals das Weglassen eines Taktimpulses umfasst, was zur Kompensierung eines akkumulierten Jitters, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK ist, führt, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht, die äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK ist, d. h. immer dann, wenn |J(t)| = J_lim = T_CLK.
Vorteilhaft umfasst das Modifizieren des Taktsignals des Weiteren das Durchführen des Weglassens eines Taktimpulses, so dass die Eigenschaften des Taktsignals in Bezug zu einem entsprechenden Taktsignal ohne Frequenzmodulation hinsichtlich einer durchschnittlichen Anzahl von Taktflanken in einem vorgegebenen Zeitraum, Phaseninformationen und analogen Jittereigenschaften des Taktsignals im Wesentlichen unverändert sind.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um ein weitergehendes Verständnis bereitzustellen und sind in der vorliegenden Beschreibung aufgenommen und stellen einen Teil davon dar. Die Zeichnungen beziehen sich auf Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundlagen der Erfindung zu erläutern. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsformen werden ohne weiteres klar werden, wenn sie unter Bezugnahme auf die nachfolgende, detaillierte Beschreibung besser verständlich werden.
1 zeigt einen schematischen Vergleich von Zeitverläufen eines herkömmlichen Signals und eines Signals gemäß einer Ausführungsform, das verwendet wird, um die Frequenz eines Taktsignals zu modulieren;
2 zeigt ein Beispiel des Kompensierens eines akkumulierten Jitters J(t), der zu einer nominellen Taktperiode T_CLK äquivalent ist, durch Weglassen eines Taktimpulses gemäß einer Ausführungsform;
3 zeigt eine Ausführungsform eines Systems zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist; und
4 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, die einen Teil der Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind. Es soll klar sein, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle oder andere Änderungen durchgeführt werden können, ohne dass von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die nachfolgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem beschränkenden Sinne zu betrachten, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die angehängten Ansprüche definiert Bestimmte Ausführungsformen können den zusätzlichen Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, basierend auf einer einzigen Taktquelle, d. h. ohne zusätzliche Taktsignalquelle, reduzieren.
Trotzdem kann der Jitter um einen Betrag reduziert werden, der die Verwendung von Frequenzmodulation in Kommunikationsschnittstellen ermöglicht, insbesondere in Kommunikationsschnittstellen für Anwendungen in Kraftfahrzeugen.
Zu diesem Zweck können Ausführungsformen, die auf digitaler Frequenzmodulation basieren, die Tatsache verwenden, dass – zu jedem Zeitpunkt – ein definiertes und vorhersehbares Taktperiodenfehlersignal t(t) von einer nominalen Taktperiode T_CLK des Taktsignals mit einer entsprechenden Nennfrequenz f_CLK = 1/T_CLK subtrahiert wird.
Im Allgemeinen trägt praktisch jedes Taktsignal eine unvermeidliche Ungenauigkeit der Periodizität seiner Taktflanken. Mit zunehmendem Zeitfortschritt führt dies zu einem ursprünglichen akkumulierten Jitter des Taktsignals, der durch einen Wert ± x definiert werden kann.
Außerdem beinhalten bestimmte Anwendungen – beispielsweise das Verbessern der elektromagnetischen Verträglichkeit elektronischer Schaltungen – eine Modulation der Frequenz des in diesen Schaltungen verwendeten Taktsignals. Anders ausgedrückt, variiert die Dauer der Taktperioden T_CLK zusätzlich und beabsichtigt im Zeitverlauf.
Dadurch wird ein weiterer Fehler zu den Zeitpunkten der Taktflanken, gekennzeichnet durch einen Wert ± y, dem ursprünglichen akkumulierten Jitter hinzugefügt.
Ausführungsformen ermöglichen es, diesen weiteren Fehler von ± y in einen nicht positiven akkumulierten Jitter –2y umzuwandeln und einen Absolutwert des nicht positiven akkumulierten Jitters |–2y| auf einen Maximalwert J_lim zu begrenzen. Dieser Maximalwert J_lim kann gewählt werden, um die Erfordernisse einer bestimmten Anwendung, beispielsweise die Erfordernisse einer Kommunikationsschnittstelle, zu erfüllen.
Die obere Kurve 35 von 1 zeigt einen schematischen Zeitverlauf eines Signals gemäß einer Ausführungsform, auf dem das definierte und vorhersehbare Taktperiodenfehlersignal t(t) basiert, das von der nominalen Taktperiode T_CLK subtrahiert wird, um die Frequenz f_CLK eines Taktsignals zu modulieren.
Das Signal kann als zeitvariierendes Frequenzfehlersignal f(t) interpretiert werden, das dem Taktperiodenfehlersignal t(t) entspricht, welches verwendet wird, um die Taktperiode T_CLK des Taktsignals zu modulieren, um eine Frequenzmodulation des letzteren bereitzustellen.
Gemäß weiteren Ausführungsformen können die in 1 gezeigten Signale auch als zeitvariierende Modulationssignale m(t) oder Modulationsfunktionen interpretiert werden. Diese zeitvariierenden Modulationssignale m(t) können dann mit der Taktperiode T_CLK des Taktsignals multipliziert und von der nominalen Taktperiode T_CLK subtrahiert werden. Dies führt zu zeitvariierenden momentanen Taktperioden T_CLK(t) oder – anders ausgedrückt – zu der beabsichtigten Frequenzmodulation des Taktsignals.
Daher kann die momentane Taktperiode T_CLK(t) als T_CLK(t) = T_CLK – T_CLK·m(t) definiert werden, wobei das Modulationssignal m(t) eine Modulationsamplitude MA aufweist. Bei Ausführungsformen kann diese Modulationsamplitude MA durch einen Prozentsatz der nominalen Taktperiode T_CLK definiert sein und kann typischerweise zwischen 1 und 3% liegen.
Unter Bezug auf 1 bildet die untere Kurve 30 eine periodische Dreieckfunktion und repräsentiert ein Beispielsignal für Frequenzmodulation, das eine herkömmliche Frequenzmodulation bewirkt. Die Ordinate von 1 gibt die Frequenzmodulationsamplitude an, die dem Änderungsbetrag der Frequenz entspricht. Die Abszisse von 1 gibt die Zeit t an.
Dieses Signal für herkömmliche Frequenzmodulation hat eine Frequenzmodulationsamplitude 10 und eine Frequenzmodulationsperiode 15.
Des Weiteren ist das Signal für herkömmliche Frequenzmodulation im Hinblick auf die mittlere Frequenz symmetrisch angeordnet. Die mittlere Frequenz ist als die Frequenz am Kreuzungspunkt der Abszisse und der Ordinate in 1 definiert. Folglich weist sie Zeitabschnitte auf, in denen ihre positiven Werte verursachen, dass die entsprechenden momentanen Taktperioden T_CLK(t) des modulierten Taktsignals kleiner sind, als die nominale Taktperiode T_CLK des modulierten Taktsignals.
Die untere Kurve 30 zeigt jedoch auch Zeitabschnitte, in denen die negativen Werte verursachen, dass die entsprechenden momentanen Taktperioden T_CLK(t) des modulierten Taktsignals größer sind, als die nominale Taktperiode T_CLK des modulierten Taktsignals.
Da der akkumulierte Jitter J(t) durch das Integral der Differenz der momentanen Taktperiode T_CLK(t) und der nominalen Taktperiode T_CLK im Zeitablauf
definiert ist, verursachen diese positiven Werte und diese negativen Werte des Signals für klassische Frequenzmodulation Zeitperioden mit negativem akkumuliertem Jitter 22 J(t) sowie Zeitperioden mit positivem akkumuliertem Jitter 23 J(t).
In dieser Hinsicht repräsentieren die entsprechenden schraffierten Bereiche unter und über der unteren 30 und der oberen Kurve 35 in 1 ein Maß für das Integral, d. h. ein Maß für den negativen akkumulierten Jitter 22 J(t) und den positiven akkumulierten Jitter 23 J(t).
Im Gegensatz zu der unteren Kurve 30 in 1 repräsentiert die obere Kurve 35 ein Signal für Frequenzmodulation gemäß einer Ausführungsform.
Im Hinblick auf diese Ausführungsform bildet die obere Kurve 35 ebenfalls eine periodische Dreieckfunktion, ist jedoch um ein Äquivalent der Modulationsamplitude 10 nach oben verschoben. Folglich ist das Signal für Frequenzmodulation gemäß der oberen Kurve 35 kontinuierlich nicht negativ.
Dies verursacht, dass die momentane Taktperiode T_CLK(t) des modulierten Taktsignals, das gemäß der oberen Kurve 35 moduliert ist, die nominale Taktperiode T_CLK des modulierten Taktsignals nie überschreitet. Folglich ist der akkumulierte Jitter J(t), der durch das modulierte Taktsignal verursacht wird, das gemäß der oberen Kurve 35 moduliert ist, auf nicht positive Werte beschränkt.
Genauer gesagt, erscheinen im Vergleich mit der unteren Kurve 30 in 1 die Abschnitte der letzteren mit negativen Werten des Signals für Frequenzmodulation und entsprechend resultierenden positiven akkumulierten Jitterwerte im Hinblick auf die obere Kurve 35 nicht mehr.
Stattdessen sind die Abschnitte mit positiven Werten des Signals für Frequenzmodulation und entsprechend resultierenden negativen akkumulierten Jitterwerten J(t) im Vergleich mit der unteren Kurve 30 verdoppelt.
Diese Einschränkung des akkumulierten Jitters J(t) auf nicht positive Werte basierend auf nicht negativen Frequenzfehlersignalen, die die Modulation der Taktperiode T_CLK eines Taktsignals verursachen, kann für die Kompensierung, d. h. die Reduzierung von akkumuliertem Jitter J(t), in praktischen Anwendungen von Vorteil sein.
Eine Grundlage dieses Vorteils ist, dass ein nicht positiver akkumulierter Jitter ein Taktsignal beschreibt, dessen Taktflanken nie später, sondern meistens eher auftreten, als die Taktflanken eines Taktsignals mit festen Taktperioden, d. h. eines Taktsignals ohne Jitter.
Anders ausgedrückt, und im Hinblick auf einen nicht positiven akkumulierten Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, ist das modulierte Taktsignal niemals langsamer, sondern meistens schneller, als ein Taktsignal ohne Modulationsjitter.
Außerdem ist es, basierend darauf, dass ein bekanntes nicht negatives Modulationssignal zu einer Modulation der Taktperiode eines Taktsignals rührt und den nicht positiven akkumulierten Jitter J(t) verursacht, möglich, im Voraus zu berechnen, wann der Absolutwert des akkumulierten Modulationsjitters die oben genannte vorgegebene Jittergrenze J_lim überschreitet. Diese Berechnung ist besonders einfach, wenn ein lineares Modulationssignal verwendet wird, um die Taktperiode des Taktsignals zu modulieren, beispielsweise das von der oberen Kurve 35 in 1 repräsentierte Signal.
Daher kann es bei einer Ausführungsform das bekannte nicht negative Modulationssignal, das den nicht positiven akkumulierten Modulationsjitter verursacht, erleichtern, die Zeitpunkte zu ermitteln, an denen die Taktflanken des modulierten Taktsignals als Folge meist kürzerer momentaner Taktperioden T_CLK(t) aufgrund der Frequenzmodulation kontinuierlich verschoben worden sind, um eine nominale Taktperiode T_CLK früher aufzutreten, als die Taktflanken eines entsprechenden Taktsignals ohne Frequenzmodulation.
Anders ausgedrückt, zu diesen Zeitpunkten der nicht positive akkumulierte Modulationsjitter, der eine negative Phasenverschiebung des Taktsignals verursacht, die äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK ist, gleichwertig mit einer zusätzlich erzeugten nominalen Taktperiode T_CLK für das modulierte Taktsignal. Folglich kann zu diesen Zeitpunkten der nicht positive akkumulierte Modulationsjitter, der eine negative Phasenverschiebung des Taktsignals verursacht, die äquivalent zu einer nominalen. Taktperiode T_CLK ist, einfach kompensiert werden, indem eine Taktperiode im Verlauf des modulierten Taktsignals weggelassen wird.
Hinsichtlich des modulierten Taktsignals für die obengenannte Kommunikationsschnittstelle ermöglicht die Kombination des Begrenzens des akkumulierten Jitters auf nicht positive (negative) Werte und des Kompensierens des akkumulierten Jitters durch Weglassen einer Taktperiode, dass der durch Frequenzmodulation verursachte akkumulierte Jitter auf eine Zielfrequenz der entsprechenden Taktquelle skaliert wird.
Obwohl 1 ein Dreieckmodulationssignal zeigt, wird angemerkt, dass andere Arten von Modulationssignalen, beispielsweise sinusförmige, rechteckige oder andere Arten, bei Ausführungsformen verwendet werden können, um die Akkumulation von nur positivem Jitter, wie oben beschrieben, zu erhalten.
In Bezug auf die zu Beginn beschriebene Kommunikationsschnittstelle für Kraftfahrzeuganwendungen unter Verwendung einer Taktquelle mit einer Zielfrequenz f_CLK 400 MHz kann der Modulationsjitter höchstens auf |–2.5| ns = 1/f_CLK = T_CLK anwachsen, wenn das oben beschriebene Jitterreduzierungsverfahren verwendet wird. Dieser zusätzliche Modulationsjitter verursacht einen Gesamtjitter zwischen 3,5 ns und 7,5 ns, was deutlich innerhalb des akzeptierbaren Jitterbudgets von 10 bis 15 ns bezüglich des zu Beginn erwähnten Beispiels liegt. Daher wird durch das beschriebene Jitterreduzierungsverfahren die Verwendung der entsprechenden Taktquelle für die Kommunikationsschnittstelle wieder ermöglicht.
2 zeigt ein Beispiel des Kompensierens eines akkumulierten Jitters J(t), der äquivalent zu einer nominalen Taktperiode T_CLK ist, durch Weglassen eines Taktimpulses gemäß einer Ausführungsform. Insbesondere zeigt der obere Teil von 2 das nominale Taktsignal ohne Frequenzmodulation und mit der nominalen Taktperiode T_CLK.
Um einen einfachen Vergleich mit dem nominalen Taktsignal zu ermöglichen, zeigt der untere Teil von 2 ein vereinfachtes moduliertes Taktsignal. Der Einfachheit halber weist das modulierte Taktsignal einen festen Frequenzversatz auf, der zu festen modulierten Taktperioden führt, die geringfügig kürzer sind, als die nominale Taktperiode T_CLK.
Folglich treten die steigenden Flanken der Taktimpulse des modulierten Taktsignals in Bezug zu den steigenden Flanken der entsprechenden Taktimpulse des nominalen Taktsignals zunehmend früher auf, wobei entsprechende Taktimpulse mit entsprechenden Zahlen bezeichnet sind. Anders ausgedrückt nimmt bei der dargestellten Ausführungsform der akkumulierte Jitter J(t) des modulierten Taktsignals linear mit der Zeit ab.
Bei dem Beispiel von 2 ist die Jittergrenze J_lim auf eine nominale Taktperiode T_CLK eingestellt. Schließlich – genauer gesagt zu dem Zeitpunkt t = t₂ – erreicht der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) diese vorgegebene Jittergrenze J_lim, nämlich bei einer vollen nominalen Taktperiode T_CLK.
In Reaktion auf das Erreichen der Jittergrenze J_lim wird im Verlauf des modulierten Taktsignals ein Taktimpuls, der nach dem fünfzehnten Taktimpuls aufzutreten hätte, weggelassen. Der weggelassene Taktimpuls verursacht, dass die Phasenrelation des Taktimpulszugs des modulierten Taktsignals in Bezug zu dem Taktimpulszug des nominalen Taktsignals bezüglich eines vorgegebenen Zeitpunkts zurückgesetzt wird, hier t = t_j. Anders ausgedrückt wird der durch die Frequenzmodulation verursachte Jitter J(t) durch Weglassen des Taktimpulses auf null zurückgesetzt.
Folglich ist der sechzehnte Taktimpuls des modulierten Taktsignals mit dem sechzehnten Taktimpuls des nominalen Taktsignals bezüglich der Zeit annähernd wieder ausgerichtet.
Beim Beispiel von 2 kann das Weglassen des Taktimpulses, der nach dem fünfzehnten Taktimpuls aufzutreten hätte, durch Maskieren des Taktimpulses 45 des modulierten Taktsignals durch ein Logikgatter, das auf null zu setzen ist, implementiert werden.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Systems 55 zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist. Das System 55 gemäß 3 weist eine Taktsignalquelle 50 auf, die ein nominales Taktsignal 56 mit einer nominalen Frequenz f_CLK oder einer nominalen Taktperiode T_CLK erzeugt. Die Taktsignalquelle 50 liefert das nominale Taktsignal 56 an einen Frequenzmodulator 51 als weiteres Teil des Systems 55.
Der Frequenzmodulator 51 ist so ausgelegt, dass er die Frequenz des nominalen Taktsignals 56 durch Subtrahieren eines vorgegebenen zeitvariierenden Taktperiodenfehlersignals t(t), das stets dasselbe Vorzeichen trägt, von dem nominalen Taktsignal 56 mit der nominalen Taktperiode T_CLK moduliert. Dies führt zu einem modulierten Taktsignal 57 mit momentanen Taktperioden T_CLK(t), das einen akkumulierten Jitter J(t) aufweist, der durch die Frequenzmodulation im Zeitverlauf verursacht wurde und ebenfalls immer dasselbe Vorzeichen trägt.
Bei der Ausführungsform von 3 ist der Frequenzmodulator 51 so ausgelegt, dass er das zeitvariierende Taktperiodenfehlersignal t(t) durch Multiplizieren des nominalen Taktsignals 56 mit einem zeitvariierenden Modulationssignal m(t) erzeugt.
Dann wird das modulierte Taktsignal 57 an einen Detektor 52 als weiteres Teil des Systems 55 weitergeleitet. Der Detektor 52 ist so ausgelegt, dass er ermittelt, wann der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t), der durch die Frequenzmodulation des modulierten Taktsignals 57 verursacht ist, eine vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht. Zu den entsprechenden Zeitpunkten, bei denen dieser Zustand erreicht ist, erzeugt der Generator 52 Steuerimpulse im Steuersignal c(t). Bei Ausführungsformen kann der Detektor 52 als Phasendetektor implementiert sein.
Der Detektor 52 leitet das modulierte Taktsignal 57 zusammen mit dem Steuersignal c(t) an einen Taktsignalmodifizierer 53 als weiteren Teil des Systems 55 weiter. Der Taktsignalmodifizierer 53 ist so ausgelegt, dass er das modulierte Taktsignal 57 moduliert, was zu einer Phasenverschiebung des modulierten Taktsignals 57 bezüglich des nominalen Taktsignals 56 führt, wodurch der akkumulierte Jitter J(t) kompensiert wird, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Bei der Ausführungsform von 3 entspricht die vorgegebene Jittergrenze J_lim einer nominalen Taktperiode T_CLK. Außerdem weist der Taktsignalmodifizierer 53 ein UND-Gatter auf, das das modulierte Taktsignal 57 und eine invertierte Version des Steuersignals c(t) logisch verknüpft, um ein modifiziertes moduliertes Taktsignal 58 zu erzeugen.
Im Betrieb kann das logische Verknüpfen des modulierten Taktsignals 57 und der invertierten Version des Steuersignals c(t) durch das UND-Gatter das Weglassen eines Taktimpulses im Taktimpulszug des modulierten Taktsignals 57 bewirken, um einen akkumulierten Jitter J(t) zu kompensieren, der äquivalent zu der vorgegebenen Jittergrenze J_lim ist, hier die nominale Taktperiode T_CLK.
Bei der Ausführungsform von 3 kann das Weglassen des Taktimpulses durch Maskieren eines Taktimpulses durch das UND-Gatter des Taktsignalmodifizierers 53 implementiert werden, das immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) das Äquivalent der nominalen Taktperiode T_CLK erreicht, auf null zu setzen ist.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist. In Schritt 60 des Verfahrens wird ein nominales Taktsignal mit einer nominalen Taktperiode T_CLK erzeugt.
In Schritt 61 des Verfahrens wird die Frequenz des erzeugten nominalen Taktsignals basierend auf einem Modulationssignal m(t), das stets dasselbe Vorzeichen trägt, moduliert, um ein moduliertes Taktsignal zu erzeugen.
In Schritt 62 des Verfahrens wird ermittelt, wann der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) des modulierten Taktsignals, der durch die Frequenzmodulation verursacht ist, eine vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Außerdem wird in Schritt 63 des in 4 gezeigten Verfahrens das modulierte Taktsignal modifiziert, um eine Phasenverschiebung des modulierten Taktsignals bezüglich des nominalen Taktsignals zu bewirken, um den akkumulierten Jitter J(t) zu kompensieren, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Außerdem haben andere Ausführungsformen ein nicht positives Modulationssignal, das momentane Taktperioden T_CLK(t) bewirkt, die länger sind, als die nominale Taktperiode T_CLK, so dass ein ausschließlich nicht negativer akkumulierter Modulationsjitter J(t) verursacht wird.
In diesem Fall verursacht der nicht negative akkumulierte Jitter eine vorgegebene positive Phasenverschiebung der Taktflanken des modulierten Taktsignals bezüglich der Taktflanken eines Taktsignals ohne Frequenzmodulation im Zeitverlauf. Diese Phasenverschiebung kann durch Bewirken einer komplementären (hier negativen) Phasenverschiebung des Taktsignals kompensiert werden, beispielsweise immer dann, wenn der akkumulierte Jitter J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht hat.
Bei einigen Ausführungsformen verursacht ein vorgegebenes frei wählbares Modulationssignal – das momentane Taktperioden T_CLK(t) bewirkt, die sowohl kleinere als auch größere Werte haben können, als die nominale Taktperiode T_CLK im Zeitverlauf – in der Summe einen resultierenden akkumulierten Modulationsjitter, der – im Zeitverlauf – sowohl negative als auch positive Werte haben kann.
Auch in diesem Fall verursacht das vorgegebene frei wählbare Modulationssignal über den resultierenden akkumulierten Jitter eine vorgegebene resultierende Phasenverschiebung der Taktflanken des modulierten Taktsignals bezüglich der Taktflanken eines Taktsignals ohne Frequenzmodulation im Zeitverlauf. Wieder kann diese resultierende Phasenverschiebung durch Bewirken einer komplementären Phasenverschiebung des Taktsignals kompensiert werden.
Wieder zurückkommend auf die obengenannten Ausführungsformen, die sich auf die Figuren beziehen, wird betont, dass diese Ausführungsformen grundsätzlich dazu dienen, das Verständnis zu steigern. Zusätzlich versuchen die folgenden weiteren Ausführungsformen, ein allgemeineres Konzept darzulegen. Jedoch sind auch die folgenden Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn zu verstehen. Vielmehr wird – wie bereits erwähnt – der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Patentansprüchen definiert.
In dieser Hinsicht bezieht sich eine erste Ausführungsform auf ein System zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, welches eine einzige Taktsignalquelle aufweist, die das Taktsignal mit einer Frequenz f_CLK erzeugt. Dieses System weist des Weiteren einen Frequenzmodulator auf, der so ausgelegt ist dass er die Frequenz des Taktsignals durch Subtrahieren eines vorgegebenen zeitvariierenden nicht negativen Taktperiodenfehlersignals t(t) von einer Taktperiode T_CLK des Taktsignals moduliert, um einen nicht positiven akkumulierten Jitter J(t) des Taktsignals im Zeitverlauf zu erzeugen.
Außerdem weist dieses System einen Detektor auf, der so ausgelegt ist, dass er ermittelt, wann der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) eine vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht. Des Weiteren weist das System einen Taktsignalmodifizierer auf, der so ausgelegt ist, dass er das Taktsignal modifiziert, was eine positive Phasenverschiebung des Taktsignals entsprechend der vorgegebenen Jittergrenze J_lim bewirkt, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Bei einem Beispiel kann ein Phasendetektor – z. B. der Phasendetektor einer verfügbaren Phasenregelschleife – als Detektor verwendet werden, der so ausgelegt ist, dass er ermittelt, warm der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) eine vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht. Beispielsweise kann eine Phasenverschiebung des Phasenfehlers, die vom Phasendetektor ermittelt wird, verwendet werden, um zu ermitteln, wann der Phasenfehler eine volle Taktperiode T_CLK des Taktsignals überschreitet, was dem entspricht, dass der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) eine vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die vorgegebene Jittergrenze J_lim gleich einer vorgegebenen ganzzahligen Anzahl von Taktperioden T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals. Dies kann im Hinblick auf das Kompensieren des durch Frequenzmodulation verursachten akkumulierten Jitters J(t) von Vorteil sein. Dieses Kompensieren kann beispielsweise durch einfaches Weglassen einer entsprechenden ganzzahligen Anzahl von Taktperioden T_CLK durchgeführt werden, um den gesamten akkumulierten Jitter des Taktsignals innerhalb eines vorgegebenen Jitterbudgets zu halten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vorgegebene Jittergrenze J_lim gleich dem Äquivalent einer (nominalen) Taktperiode T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals. Bei dieser Ausführungsform ist der Taktsignalmodifizierer so ausgelegt, dass er eine Taktperiode T_CLK des Taktsignals weglässt, um den akkumulierten Jitter J(t) zu kompensieren, immer dann, wenn ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht, die äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK, ist, d. h. immer dann, wenn |J(t)| = J_lim = T_CLK.
Daher ermöglicht, indem die vorgegebene Jittergrenze J_lim so gewählt wird, dass sie gleich dem Äquivalent einer Taktperiode T_CLK ist, das Taktsignal, dass der Taktsignalmodifizierer vereinfacht werden kann, um nur das Weglassen einer einzigen Taktperiode T_CLK von dem modulierten Taktsignal durchzuführen. Dies kann durch Verwenden eines einfachen Logikgatters, beispielsweise eines UND-Gatters, durchgeführt werden, um das Taktsignal an die entsprechende Schaltung weiterzuleiten.
Bei einer Ausführungsform bewirkt das Taktperiodenfehlersignal t(t) eine Frequenzmodulation mit einer frei wählbaren vorgegebenen Frequenzmodulationsamplitude, einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsfrequenz f_MOD und/oder einer frei wählbaren vorgegebenen Art von Frequenzmodulation. Anders ausgedrückt sind die entsprechenden Systeme zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation verursacht ist, dahingehend von Vorteil, dass sie unabhängig von der Modulationsamplitude, der Modulationsfrequenz f_MOD und der Art der Frequenzmodulation des Signals, das zum Modulieren der Periode des Taktsignals verwendet wird, verwendet werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform entspricht das Taktperiodenfehlersignal t(t) einer periodischen Dreieckfunktion mit der Periode T_MOD = 1/fMOD und zwischen 0- und 2-mal einer Frequenzmodulationsamplitude MA variierend, wobei T_CLK(t) die momentane Periode des Taktsignals ist:
Die obengenannte Ausführungsform ist dahingehend von Vorteil, dass das gleichmäßig periodische Dreieckmodulationssignal m(t) einfach zu erzeugen ist und eine vereinfachte Ermittlung oder Berechnung gestattet, wann der resultierende Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Außerdem kann das obengenannte Modulationssignal m(t) auf die obere Kurve 35 in 1 bezogen werden, wobei die Modulationsamplitude 10 gleich MA ist und die Modulationsperiode 15 gleich T_MOD ist.
Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf Systeme zum Verbessern der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), die Mittel zum Verursachen eines vorgegebenen konstant nicht positiven zusätzlichen akkumulierten Jitters J(t) eines Taktsignals durch Frequenzmodulation des Taktsignals aufweisen. Außerdem weisen diese Systeme Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses auf, wodurch die Kompensierung eines akkumulierten Jitters, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK des Taktsignals ist, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) das Äquivalent der Taktperiode T_CLK erreicht, bewirkt wird.
Das Wählen der Frequenzmodulation des Taktsignals, um einen konstant nicht positiven zusätzlichen akkumulierten Jitter J(t) eines Taktsignals zu bewirken, kann beispielsweise bei Anwendungen von Vorteil sein, bei denen die Modulationsfrequenz f_MOD um eine Größenordnung oder einige Größenordnungen kleiner ist, als die Frequenz f_CLK des modulierten Taktsignals.
Insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, dass in den entsprechenden Systemen der Jitterreduzierungsmechanismus auf einer einzigen Taktquelle basiert, die nie langsamer ist, als eine Taktquelle, die mit der nominalen Frequenz f_CLK läuft, und der konstant nicht positive zusätzliche akkumulierte Jitter J(t) sich auf ein moduliertes Taktsignal bezieht, kann es bei praktischen Systemen einfacher sein, die Phasenrelation des modulierten Taktsignals in Bezug zu dem Taktsignal ohne Frequenzmodulation nachzuverfolgen. Dies resultiert aus der Tatsache, dass diese Phasenrelation durch eine Summe ausschließlich negativer Phasenverschiebungen gekennzeichnet sein kann.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses so ausgelegt, dass es Taktimpulse in Abhängigkeit von der Art der Frequenzmodulation weglasst. Dies kann eine bessere Verteilung der Zeitpunkte über eine vorgegebene Zeitdauer ermöglichen, zu denen Taktimpulse im Hinblick auf die Eigenschaften der Art der Frequenzmodulation weggelassen werden. Es kann ebenso ermöglichen, dass andere Schaltungen, die sich auf die Erzeugung und/oder Verteilung des Taktsignals beziehen, nicht durch das Weglassen der Taktimpulse beeinflusst werden. Gemäß einer Ausführungsform kann eine Steuerung implementiert werden, um sicherzustellen, dass nicht zu viele Taktimpulse nacheinander weggelassen werden. Eine solche Steuerung kann beispielsweise die Anzahl weggelassener Impulse innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums nachverfolgen. Sobald eine vorgegebene Anzahl von Weglassungen in einem bestimmten Zeitraum überschritten wird, schränkt die Steuerung das Weglassen innerhalb dieses Zeitraums ein.
Bei einer anderen der oben genannten Ausführungsformen ist das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses so ausgelegt, dass es Taktimpulse gemäß einer vorgegebenen Funktion d(t) verteilt über einen vorgegebenen Zeitraum weglasst, wobei d(t) bevorzugt eine gleichmäßige Verteilung aufweist. Dies kann wiederum sicherstellen, dass nicht zu viele Taktimpulse nacheinander weggelassen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses so konfigurierbar, dass eine effektive Frequenz des Taktsignals nie unter eine minimale Frequenz f_CLK,min fällt. Auch diese Konfiguration kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass nicht zu viele Taktimpulse nacheinander weggelassen werden.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform ist das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses im Sinne des Aktivierens und Deaktivierens der Funktionalität des Weglassens eines Taktimpulses konfigurierbar. Dies kann in Fällen hilfreich sein, in denen Restwirkungen der Funktionalität des Weglassens eines Taktimpulses wenigstens zeitweise vollständig beseitigt werden sollten.
Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf Systeme zum Reduzieren von zusätzlichem Jitter eines Taktsignals, der durch Frequenzmodulation des Taktsignals verursacht ist, um elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu verbessern. Bei diesen Ausführungsformen ist das System so ausgelegt, dass es die Frequenz des Taktsignals basierend auf einem vorgegebenen entweder nicht negativen oder nicht positiven Modulationssignal m(t) moduliert und einen akkumulierten Jitter J(t), der durch die Frequenzmodulation des Taktsignals verursacht ist, durch Modifizieren des Taktsignals kontinuierlich oder periodisch kompensiert, so dass der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) nie eine vorgegebene Jittergrenze J_lim überschreitet.
Gemäß Ausführungsformen ist die Reduzierung des zusätzlichen Jitters, der durch Frequenzmodulation verursacht ist, von einem weiteren Taktsignal unabhängig. Dies basiert auf der Tatsache, dass der akkumulierte Jitter stets dasselbe Vorzeichen hat und kein weiteres, präziseres Taktsignal benötigt wird, um einen akkumulierten Jitter mit verschiedenen Vorzeichen insbesondere über einen längeren Zeitraum, der einer großen Anzahl von Taktperioden entspricht, zu verfolgen.
Bei einer anderen der obengenannten Ausführungsformen werden die Frequenzmodulation des Taktsignals und die Kompensierung des resultierenden akkumulierten Jitters J(t) so durchgeführt, dass die Eigenschaften des Taktsignals in Bezug zu einem entsprechenden Taktsignal ohne Frequenzmodulation im Wesentlichen unverändert sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das System so ausgelegt, dass es einen Taktimpuls weglässt, was die Kompensierung eines akkumulierten Jitters bewirkt, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK des Taktsignals ist, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) das Äquivalent der Taktperiode T_CLK erreicht. Des Weiteren ist gemäß dieser Ausführungsform das System so ausgelegt, dass es die Funktionalität des Fallenlassens eines Taktimpulses so durchführt, dass die Eigenschaften des Taktsignals in Bezug zu einem entsprechenden Taktsignal ohne Frequenzmodulation hinsichtlich einer durchschnittlichen Anzahl von Taktflanken in einem vorgegebenen Zeitraum, Phaseninformationen und analogen Jittereigenschaften des Taktsignals im Wesentlichen unverändert sind.
Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf Verfahren zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, das das Modulieren der Frequenz des Taktsignals basierend auf einem vorgegebenen Modulationssignal m(t) und das Kompensieren eines akkumulierten Jitters J(t), der durch die Frequenzmodulation des Taktsignals verursacht ist, umfasst, so dass der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) nie eine vorgegebene Jittergrenze J_lim überschreitet.
Gemäß Ausführungsformen umfasst das Kompensieren des akkumulierten Jitters J(t) das Weglassen eines Taktimpulses, was die Kompensierung eines akkumulierten Jitters bewirkt, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK des Taktsignals ist, immer dann, wenn ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) das Äquivalent der Taktperiode T_CLK erreicht.
Bei einer anderen der obengenannten Ausführungsformen werden Taktimpulse in Abhängigkeit von der Art der Frequenzmodulation weggelassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden Taktimpulse über einen vorgegebenen Zeitraum gemäß einer vorgegebenen Funktion d(t) weggelassen, wobei d(t) bevorzugt eine gleichmäßige Verteilung aufweist.
Eine noch weitere Ausführungsform weist das Kompensieren eines Fehlers in einer Berechnung hinsichtlich des Zeitpunkts des Weglassens eines Taktimpulses auf, der durch Überschreitungen oder Unterschreitungen der modulierten Frequenz des Taktsignals an Wendepunkten des Modulationssignals m(t) verursacht ist, indem die Berechnung, wann ein Taktimpuls wegzulassen ist, modifiziert wird, oder indem das Modulationssignal m(t) im Sinne einer Dämpfung an den Wendepunkten modifiziert wird.
Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf Verfahren zur Jitterreduzierung, die das Subtrahieren eines vorgegebenen zeitvariierenden Taktperiodenfehlersignals t(t), das stets dasselbe Vorzeichen hat, von einer Taktperiode T_CLK einer einzigen Taktquelle umfasst, um einen akkumulierten Jitter J(t) zu verursachen, der stets dasselbe Vorzeichen eines entsprechenden Taktsignals im Zeitverlauf hat, und das Modifizieren des Taktsignals, was zu einer vorgegebenen Phasenverschiebung des Taktsignals entsprechend einer vorgegebenen Jittergrenze J_lim führt, immer dann, wenn ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
Gemäß einer der letztgenannten Ausführungsformen wird das Modifizieren des Taktsignals gemäß einer vorgegebenen Funktion d(t) verteilt über einen vorgegebenen Zeitraum durchgeführt, wobei d(t) bevorzugt eine gleichmäßige Verteilung aufweist.
Bei einer anderen der obengenannten Ausführungsformen ist die Reduzierung des zusätzlichen Jitters, der durch Frequenzmodulation verursacht ist, von einem weiteren Taktsignal unabhängig.
Bei einer noch weiteren der obengenannten Ausführungsformen bewirkt das Taktperiodenfehlersignal t(t) eine Frequenzmodulation mit einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsamplitude, einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsfrequenz f_MOD und/oder einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsart.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die vorgegebene Jittergrenze J_lim gleich dem Äquivalent einer Periode T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals, wobei das Modifizieren des Taktsignals das Weglassen eines Taktimpulses umfasst, was die Kompensierung eines akkumulierten Jitters, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK ist, umfasst, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht, die äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK ist, d. h. immer dann, wenn |J(t)| = J_lim = T_CLK.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform umfasst das Modifizieren des Taktsignals des Weiteren das Durchführen des Weglassens eines Taktimpulses, so dass die Eigenschaften des Taktsignals in Bezug zu einem entsprechenden Taktsignal ohne Frequenzmodulation hinsichtlich einer durchschnittlichen Anzahl von Taktflanken in einem vorgegebenen Zeitraum, Phaseninformationen und analogen Jittereigenschaften des Taktsignals im Wesentlichen unverändert sind.
Obwohl hier spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass die spezifischen gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen durch eine Vielzahl anderer und/oder äquivalenter Implementierungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle Anpassungen oder Varianten der hier erörterten spezifischen Ausführungsformen abdeckt. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nur durch die Patentansprüche und deren Äquivalente eingeschränkt wird.

Claims

System zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, mit: einer Taktsignalquelle, die das Taktsignal mit einer Frequenz f_CLK erzeugt; einem Frequenzmodulator, der so ausgelegt ist, dass er die Frequenz des Taktsignals durch Subtrahieren eines vorgegebenen zeitvariierenden nicht negativen Taktperiodenfehlersignals t(t) von einer Taktperiode T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals moduliert, um einen nicht positiven akkumulierten Jitter J(t) des Taktsignals im Zeitverlauf zu erzeugen; einem Detektor, der so ausgelegt ist, dass er ermittelt, wann ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) eine vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht; einem Taktsignalmodifizierer, der so ausgelegt ist, dass er das Taktsignal modifiziert, was zu einer positiven Phasenverschiebung des Taktsignals entsprechend der vorgegebenen Jittergrenze J_lim führt, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.
System nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Jittergrenze J_lim gleich einer vorgegebenen ganzzahligen Anzahl von Taktperioden T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals ist.
System nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Jittergrenze J_lim gleich dem Äquivalent einer Taktperiode T_CLK = 1/f_CLK des Taktsignals ist, und wobei der Taktsignalmodifizierer so ausgelegt ist, dass er eine Taktperiode T_CLK des Taktsignals weglasst, um den akkumulierten Jitter J(t) zu kompensieren, immer dann, wenn der Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht, die äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK ist, d. h. immer dann, wenn |J(t)| = J_lim = T_CLK.
System nach Anspruch 1, wobei das Taktperiodenfehlersignal t(t) eine Frequenzmodulation mit einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsamplitude, einer frei wählbaren vorgegebenen Modulationsfrequenz f_MOD und/oder einer frei wählbaren vorgegebenen Art der Frequenzmodulation bewirkt.
System nach Anspruch 1, wobei das Taktperiodenfehlersignal t(t) durch ein periodisches Dreieckmodulationssignal m(t) mit der Periode T_MOD = 1/f_MOD und zwischen 0- und 2-mal einer Modulationsamplitude MA variierend bestimmt wird, wobei T_CLK(t) die momentane Periode des Taktsignals ist:
System mit: einer Schaltung, um einen vorgegebenen konstant nicht positiven zusätzlichen akkumulierten Jitter J(t) eines Taktsignals durch Frequenzmodulation des Taktsignals zu verursachen; einer Schaltung, um einen Taktimpuls wegzulassen, wodurch die Kompensierung eines akkumulierten Jitters, der äquivalent zu einer Taktperiode T_CLK des Taktsignals ist, bewirkt wird, immer dann, wenn ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) das Äquivalent der Taktperiode T_CLK erreicht.
System nach Anspruch 6, wobei das Mittel zum Weglassen eines Taktimpulses so ausgelegt ist, dass es Taktimpulse in Abhängigkeit von der Art der Frequenzmodulation weglasst.
System zur Frequenzmodulation eines Taktsignals, wobei das System ausgelegt ist zum: Modulieren der Frequenz des Taktsignals basierend auf einem vorgegebenen Modulationssignal m(t); und Kompensieren eines akkumulierten Jitters J(t), der durch die Frequenzmodulation des Taktsignals verursacht ist, durch Modifizieren des Taktsignals, so dass ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) nie eine vorgegebene Jittergrenze J_lim überschreitet.
Verfahren zum Reduzieren von Jitter, der durch Frequenzmodulation eines Taktsignals verursacht ist, wobei das Verfahren umfasst: Modulieren der Frequenz des Taktsignals basierend auf einem vorgegebenen Modulationssignal m(t); und Kompensieren eines akkumulierten Jitters J(t), der durch die Frequenzmodulation des Taktsignals verursacht ist, so dass ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) nie eine vorgegebene Jittergrenze J_lim überschreitet.
Verfahren zum Reduzieren von Jitter, das umfasst: Subtrahieren eines vorgegebenen zeitvariierenden Taktperiodenfehlersignals t(t), das stets dasselbe Vorzeichen hat, von einer Taktperiode T_CLK einer einzigen Taktquelle, um einen akkumulierten Jitter J(t), der stets dasselbe Vorzeichen eines entsprechenden Taktsignals hat, im Zeitverlauf zu verursachen; und Modifizieren des Taktsignals, was zu einer vorgegebenen Phasenverschiebung des Taktsignals entsprechend einer vorgegebenen Jittergrenze J_lim führt, immer dann, wenn ein Absolutwert des akkumulierten Jitters J(t) die vorgegebene Jittergrenze J_lim erreicht.