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HINTERGRUND
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Auf dem Gebiet der Frequenzerzeugung können Frequenzteiler benutzt werden, um die Frequenz eines Taktsignals eines gesteuerten Oszillators zu teilen. Die geteilte Taktausgabe des Teilers kann dann einem Phasendetektor zum Vergleichen mit einem Referenztakt zugeführt werden. Die Ausgabe des Phasendetektors kann benutzt werden, um den gesteuerten Oszillator zu steuern, bis das geteilte Taktsignal und der Referenztakt hinsichtlich der Frequenz eingeregelt sind. Bei dieser Anordnung kann die Ausgabefrequenz (FO) des gesteuerten Oszillators gleich der Referenztaktfrequenz (Fr) multipliziert mit dem Teilerfaktor N sein: FO = N × Fr. Für Standardfrequenzteiler kann N auf einen ganzzahligen Wert beschränkt sein, so dass F0 ein ganzzahliges Vielfaches von Fr ist.
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Für Anwendungen einschließlich der Erzeugung von Trägerfrequenzen für Kanäle in drahtlosen Anwendungen, Erzeugung von Spreizspektrumtakten bei drahtgebundenen Anwendungen und der Erzeugung von mehreren Frequenzen aus einem gemeinsamen gesteuerten Oszillator bei allgemeinen Takterzeugungseinheiten kann es wünschenswert sein, dass F0 ein nicht ganzzahliges Vielfaches von Fr ist, so dass N eine Bruchzahl sein kann.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Vorrichtung zu schaffen, bei welchen eine Ausgangsfrequenz eines Oszillators nicht auf ganzzahlige Vielfache einer Referenzfrequenz beschränkt ist oder, mit anderen Worten, womit eine nicht ganzzahlige Frequenzteilung ermöglicht wird. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen zum fraktionalen Frequenzteilen bereitzustellen.
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KURZBESCHREIBUNG
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein System nach Anspruch 1 bereitgestellt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren nach Anspruch 15 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
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Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein Oszillator Signale mit verschiedenen Phasen an einen Phaseninterpolator ausgeben, welcher eingerichtet ist, ein einstellbares Ausgangstaktsignal zu erzeugen, welches einen Phasenversatz relativ zu mindestens einem der von dem Oszillator empfangenen Signale mit verschiedenen Phasen aufweist. Ein Teiler kann dann die Frequenz des Ausgangssignals, welches durch den Phaseninterpolator erzeugt wurde, durch einen ganzzahligen Faktor teilen.
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Die vorstehende Kurzbeschreibung der Erfindung dient nur zur Veranschaulichung und ist nicht als einschränkend auszulegen. Zusätzlich zu den veranschaulichenden Aspekten, Ausführungsbeispielen und Merkmalen, welche oben beschrieben wurden, ergeben sich weitere Aspekte, Ausführungsbeispiele und Merkmale unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorstehenden und andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher. Ausführungsbeispiele werden nun mit zusätzlichen Details unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei zu verstehen ist, dass diese Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele darstellen und daher nicht als den Bereich der Erfindung einschränkend anzusehen ist.
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1 ist ein Blockdiagramm, welches Darstellungen von Komponenten zum Implementieren einer fraktionalen Frequenzteilung bei einem System gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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2 ist ein Blockdiagramm, welches Darstellungen von Komponenten zum Implementieren einer fraktionalen Frequenzteilung bei einem System gemäß mindestens einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt.
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2A ist ein Blockdiagramm, welches Darstellungen von Komponenten zum Implementieren einer fraktionalen Frequenzteilung bei einem System gemäß mindestens einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt.
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3 zeigt ein Blockdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur fraktionalen Frequenzteilung zeigt.
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4 zeigt Wellenformen von Signalen vor, während und nach einer Implementierung mindestens eines Ausführungsbeispiels einer fraktionalen Frequenzteilung wie hier beschrieben.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, welche ebenso einen Teil der Offenbarung bilden. Sofern nichts anderes angegeben ist, kann bei der Beschreibung aufeinanderfolgender Figuren auf Merkmale von einer oder mehreren der vorhergehenden Figuren Bezug genommen werden, um einen klareren Kontext und eine substantiellere Beschreibung des jeweiligen Ausführungsbeispiels zu ermöglichen. Nichtsdestoweniger sind die in der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht als einschränkend auszulegen. Andere Ausführungsbeispiele können benutzt werden, und andere Veränderungen können vorgenommen werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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1 ist ein Blockdiagramm, welches Darstellungen von Komponenten zum Implementieren einer fraktionalen Frequenzteilung bei einem System 100 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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Ein gesteuerter Oszillator (CO) 102 kann zumindest zwei mit verschiedenen Phasen behaftete Signale erzeugen und ausgeben.
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Ein Phaseninterpolator 104 kann die phasenbehafteten Signale von dem gesteuerten Oszillator 102 empfangen und daraus weiter ein einstellbares Ausgangstaktsignal 106 erzeugen. Bezogen auf mindestens eines der phasenbehafteten Signale von dem gesteuerten Oszillator 102 kann das einstellbare Ausgangstaktsignal 106 die gleiche Frequenz und zudem einen Phasenversatz, welcher in dem Bereich von 0 bis 360° feineingestellt werden kann, aufweisen.
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Ein Steuersignal 108 kann ein dem Phaseninterpolator 104 zugeführtes Signal sein, um die Erzeugung des einstellbaren Ausgangstaktsignals 106 digital zu steuern. Genauer gesagt kann das Steuersignal 108 die Phasenposition des Ausgangstaktsignals 106 steuern. Hierzu kann die Anzahl von verfügbaren Phasenpositionen auf 2N b(2^Nb) festgesetzt sein, wobei Nb die Anzahl von Steuerbits für den Phaseninterpolator 104 ist.
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Weiterhin kann das Steuersignal 108 derart gewählt sein, dass das phaseneinstellbare Ausgangstaktsignal 106 jedem Taktzyklus eines geteilten Ausgangstaktsignals 102 um einen bestimmten Bruchteil der Periode „T“ des gesteuerten Oszillators 102 vorauslaufen oder hinterhereilen kann.
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Ein ganzzahliger Teiler 110 mit einem Teilungsfaktor N kann das einstellbare Ausgangstaktsignal 106 empfangen, um es um eine ganze Zahl frequenzzuteilen, um das geteilte Ausgangstaktsignal 112 zu erzeugen. Der ganzzahlige Teiler kann das einstellbare Ausgangstaktsignal 106 durch einen ganzzahligen Faktor teilen; daher kopple weiterhin dazu die Phase des einstellbaren Ausgangstaktsignals 106, welche in dem Phaseninterpolator 105 feinverschoben wird, und ein fein einstellbarer fraktionaler Teilerfaktor wird hierdurch implementiert.
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2 ist ein Blockdiagramm, welches Darstellungen von Komponenten zum Implementieren einer fraktionalen Frequenzteilung bei einem System 200 gemäß mindestens einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt.
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Das in Verbindung mit 2 beschriebene Ausführungsbeispiel des Systems 200 ist eine Modifizierung des Systems 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1. Daher weist es ebenso den gesteuerten Oszillator 102, den Phaseninterpolator 104 und den Teiler 110 auf. Statt jedoch lediglich ein Steuersignal 108, welches dem Phaseninterpolator 104 über einen Bus zugeführt wird, umfasst das System 200 weiterhin eine Steuereinrichtung 208. Die Beschreibung der Komponenten folgt.
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Der gesteuerte Oszillator 102 kann mindestens zwei mit verschiedenen Phasen behaftete Signale erzeugen und ausgeben.
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Der Phaseninterpolator 104 kann die phasenbehafteten Signale von dem gesteuerten Oszillator 102 empfangen und weiter ein einstellbares Ausgangstaktsignal 106 erzeugen. Bezogen auf mindestens eines der phasenbehafteten Signale von dem gesteuerten Oszillator 102 kann das einstellbare Ausgangstaktsignal 106 die gleiche Frequenz aufweisen und zudem einen Phasenversatz aufweisen, welcher in dem Bereich von 0 bis 360° feineingestellt werden kann.
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Die Steuereinrichtung 208 kann externe Einstellungen 212 empfangen, um so das Steuersignal 108 dynamisch zu verändern. Als ein Beispiel derartiger externer Einstellungen kann bei dem Ausführungsbeispiel der 2 die Steuereinrichtung 208 durch das geteilte Ausgangstaktsignal von dem Teiler 110 getaktet werden; alternativ kann die Steuereinrichtung 208 durch andere in dem System 200 verfügbare Taktsignale getaktet werden, was dadurch eine dynamische Veränderung des Steuersignals 108 ermöglicht. Bei mindestens einem Ausführungsbeispiel des Systems 200 kann die Steuereinrichtung 208 als Delta-Sigma-Modulator implementiert sein.
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Unabhängig hiervon kann das Steuersignal 108, welches allgemein von einer entsprechenden Steuerung erzeugt werden kann, die Phasenposition des einstellbaren Ausgangstaktsignals 106 steuern. Hierzu kann die Anzahl verfügbarer Phasenpositionen auf 2N b festgesetzt sein, wobei Nb die Anzahl von Steuerbits für den Phaseninterpolator 104 ist. Weiterhin kann das Steuersignal 108 derart eingestellt werden, dass das phaseneinstellbare Ausgangstaktsignal 106 jedem Taktzyklus des geteilten Ausgangstaktsignals 102 um einen bestimmten Bruchteil der Periode „T“ des gesteuerten Oszillators 102 vorauslaufen oder nacheilen kann.
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Der ganzzahlige Teiler 110 mit Teilungsfaktor N kann das Ausgangstaktsignal 106 empfangen, um damit eine ganzzahlige Teilung durchzuführen. Der ganzzahlige Teiler 110 kann das einstellbare Ausgangstaktsignal 106 durch einen ganzzahligen Faktor frequenzteilen, aber, da die Phase des einstellbaren Ausgangstaktsignals 106 in dem Phaseninterpolator 150 feinverschoben wurde, kann ein feiner fraktionaler Teilerfaktor implementiert werden.
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2A ist ein Blockdiagramm, welches Darstellungen von Komponenten zum Implementieren einer fraktionalen Frequenzteilung bei einem System 200A gemäß mindestens einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt. Das in Verbindung mit 2A beschriebene Ausführungsbeispiel des Systems 200A ist eine Abwandlung der Systeme 100 und 200 gemäß den Ausführungsbeispielen der 1 und 2. Daher weist das System 200A ebenso den gesteuerten Oszillator 102, den Phaseninterpolator 104, den Teiler 110 und die Steuereinrichtung 208 auf.
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Zusätzlich zu dem Vorstehenden veranschaulicht die 2A die Benutzung eines weiteren Steuersignals 109. Die Steuereinrichtung 208 kann externe Einstellungen 212 empfangen, um das weitere Steuersignal 109 dynamisch zu verändern. Als Beispiel für derartige externe Einstellungen kann bei dem Ausführungsbeispiel der 2A die Steuereinrichtung 208 durch das geteilte Ausgangstaktsignal von dem Teiler 110 getaktet werden; alternativ kann die Steuereinrichtung 208 durch andere in dem System 200A verfügbare Taktsignale getaktet werden, wodurch zudem eine dynamische Änderung des weiteren Steuersignals 109 ermöglicht ist. Bei einer Implementierung ist das weitere Steuersignal 109 in der Lage, den ganzzahligen Teiler 110 zu programmieren, um damit den fraktionalen Teilbereich des Teilers 110 zu variieren. Beispielsweise kann das weitere Steuersignal 109 benutzt werden, um den dem Teiler 110 zugeordneten Teilerfaktor zu modifizieren. Bei einer Implementierung kann das weitere Steuersignal 109 benutzt werden, um den Teilerfaktor des Teilers 110 zu modifizieren, um so einen größeren fraktionalen Gesamtteilerbereich zu erreichen.
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3 zeigt ein Blockdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel für ein fraktionales Frequenzteilerverfahren zeigt.
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Ein Block 302 kann sich auf den gesteuerten Oszillator 102 beziehen, welcher zwei oder mehr Phasen erzeugt.
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Ein Block 303 kann sich auf den Phaseninterpolator 104 beziehen, welcher das Steuersignal 108 entweder von einem Bus oder von der Steuereinrichtung 208 empfängt. Wie oben beschrieben kann in dem Kontext des Beispielsystems 200 die Steuereinrichtung 208 externe Einstellungen 212 empfangen, um so das Steuersignal 108 dynamisch zu ändern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 208 durch das geteilte Ausgangstaktsignal von dem Teiler 110 getaktet werden; alternativ kann die Steuereinrichtung 208 durch andere in dem System 200 verfügbare Taktsignale getaktet werden. Bei mindestens einem Ausführungsbeispiel des Systems 200 kann die Steuereinrichtung 208 als ein Delta-Sigma-Modulator implementiert sein.
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Ein Block 304 kann sich auf den Phaseninterpolator 104 beziehen, welcher die zwei oder mehr Phasen von dem gesteuerten Oszillator 102 empfängt und weiter die empfangenen Phasen interpoliert, um ein einstellbares Ausgangstaktsignal zu erzeugen, welches einen Phasenversatz relativ zu den zugeführten zwei oder mehr Phasen aufweist.
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Ein Block 306 kann sich auf den ganzzahligen Teiler 110 beziehen, welcher das einstellbare Ausgangstaktsignal 106 empfangen kann, um eine ganzzahlige Teilung durchzuführen. Der ganzzahlige Teiler 110 kann das einstellbare Ausgangstaktsignal 106 durch einen ganzzahligen Faktor teilen, aber da die Phase des einstellbaren Ausgangstaktsignals 106 in dem Phaseninterpolator 105 feinverschoben wurde, kann ein feiner fraktionaler Teilerfaktor implementiert werden.
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4 zeigt Wellenformen von Signalen vor, während und nach der Implementierung von mindestens einem Ausführungsbeispiel fraktionaler Frequenzteilung wie hier beschrieben.
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Der ganzzahlige Teiler 110 teilt das einstellbare Ausgangstaktsignal 106 durch die Anzahl von Phasen, welche von dem Phaseninterpolator 104 von dem gesteuerten Oszillator 102 empfangen werden. In den Beispielen der 1 und 2 teilt der ganzzahlige Teiler 110 durch vier, entsprechend den vier Eingängen „Phase 0“, „Phase 1“, „Phase 2“ und „Phase 3“.
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Bevor irgendeine folgende ansteigende Flanke des geteilten Ausgangstaktsignals 112 erzeugt werden kann, kann die Phase des einstellbaren Ausgangstaktsignals 106 um einen Schritt, zum Beispiel ein Zehntel der Periode des steuerbaren Oszillators, vorgerückt werden, indem die Programmierung des Steuersignals 108 von einer digitalen Null auf eine digitale Eins geändert wird. Auf diese Weise kann ein Teilerfaktor von vier plus (eins/zehn), d. h. eine fraktionale Frequenzteilung, erreicht werden.
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Bei anderen Anwendungen, zum Beispiel Takt- und Datenrückgewinnungsschaltungen, kann ein Phaseninterpolator 104 mit einer Auflösung von 5 Bit implementiert sein. In diesem Kontext kann eine Quantisierungsrauschenergie für die Ausgabe 112 des fraktionalen Teilers auf 1/(25 × 25) = 1/1024 der ursprünglichen Herangehensweise verringert werden.
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Somit kann die Steuerung des Phaseninterpolators 104 derart implementiert sein, dass Quantisierungsrauschen geformt werden kann, um seinen Effekt auf das System 100 oder 200 zu minimieren, beispielsweise durch Benutzung eines Delta-Sigma-Modulators.
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Während verschiedene Aspekte und Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, ist der Bereich der Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt.
