DE102014003662A1

DE102014003662A1 - Spreizspektrum-Vorrichtung für einen Spannungsregler

Info

Publication number: DE102014003662A1
Application number: DE102014003662.6A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schrom; Alexander Lyakhov; Michael W. Rogers; Dawson W. Kesling; Jonathan P. Douglas; J. Keith Hodgson
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-09-18
Also published as: CN104052257B; CN104052257A

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Spreizspektrum für ein Taktsignal. Die Vorrichtung umfasst Folgendes: einen Oszillator zum Erzeugen eines Ausgangstaktsignals, wobei der Oszillator ausgestaltet ist, um ein einstellbares Referenzsignal zum Einstellen der Frequenz des Ausgangstaktsignals zu empfangen; eine erste Schaltung zum Bereitstellen eines ersten Signals, das eine Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals angibt; eine zweite Schaltung zum Erzeugen einer Schaltwellenform zum Bereitstellen von Spreizspektrum für das Ausgangstaktsignal; und eine dritte Schaltung, die an die erste und die zweite Schaltung gekoppelt ist, um das einstellbare Referenzsignal gemäß dem ersten Signal und der Schaltwellenform bereitzustellen.

Description

INANSPRUCHNAHME DER PRIORITÄT
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der vorläufigen US-Anmeldung 61,799,833 mit dem Titel „Integrated Voltage Regulators”, die am 15. März 2013 eingereicht wurde und die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
STAND DER TECHNIK
Rauschen von Schaltreglern kann verursachen, dass ein Teil (z. B. Prozessor) oder eine Plattform Spezifikationen für elektromagnetische Interferenz (EMI) überschreitet, was dazu führen kann, dass das Teil oder die Plattform nicht geliefert oder verkauft werden kann. Rauschen von Schaltreglern kann auch Interferenz mit einer Plattformfunkvorrichtung verursachen, was einen Leistungsverlust verursacht, wenn Oberschwingungen von Schaltrauschen im Funkband vorhanden sind. Eine typische Lösung für das vorhergehende Problem besteht in der Verwendung einer Faraday-Käfigabschirmung für den Schaltspannungsregler. Wenn indes Schaltspannungsregler mit interferierenden Schaltungen auf dem Chip integriert werden, kann der Faraday-Käfig keine machbare Lösung sein.
Endliche Induktivität und begrenzte Ausgangsentkopplungskapazität in einem Gleichstrom-Gleichstrom-Abwärtswandler (z. B. Spannungsregler) bewirkt, dass die Ausgangsspannung des Wandlers abfällt, wenn der Ausgangsstrom plötzlich ansteigt. Dies kann insbesondere für die (durch den Spannungsregler erzeugte) Kernversorgung mit der höchsten di/dt ein Problem sein. Der Spannungsregler (Voltage Regulator – VR) kann die Versorgung für die meisten Spannungsbereiche auf einer Zentraleinheit (Central Processing Unit – CPU) bereitstellen. Das Schalten hoher Ströme in einem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bei hohem di/dt kann zu elektromagnetischen Emissionen an der Grundschwingung und an Oberschwingungen der Schaltfrequenz führen, die elektromagnetische Interferenz (EMI) und Hochfrequenzstörung (Radio Frequency Interference – RFI – die sich bei einer Empfangsfunkvorrichtung in der Plattform bemerkbar macht) verursachen. Unabgeschwächte EMI und RFI von der CPU können zu höheren Plattformkosten und/oder verkürzter Batterielebensdauer führen und können sogar bewirken, dass der Test der EMI der CPU nicht bestanden wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein umfassenderes Verständnis der Ausführungsformen der Offenbarung geht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen von verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung hervor, die indes nicht als Einschränkung der Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen sondern lediglich als Erklärung und zum Verständnis betrachtet werden sollten.
1 ist eine Architektur zur Verwendung von Spreizspektrum für einen oder mehrere Schaltspannungsregler gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung auf hoher Ebene.
2 ist eine Spreizspektrumvorrichtung mit offenem Regelkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
3 ist eine Spreizspektrumvorrichtung mit geschlossenem Regelkreis mit variabler Verfolgung des Ausgangstakts und Kerbfähigkeit gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
4A ist ein Frequenzverlauf, der den Betrieb der Spreizspektrumvorrichtung mit offenem Regelkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt.
4B ist ein Frequenzverlauf, der den Betrieb der Spreizspektrumvorrichtung mit geschlossenem Regelkreis mit langsamer Verriegelung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt.
4C ist ein Frequenzverlauf, der den Betrieb der Spreizspektrumvorrichtung mit geschlossenem Regelkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt.
5A bis D sind Verläufe, die den Betrieb der Spreizspektrumvorrichtung mit offenem Regelkreis und der Spreizspektrumvorrichtung mit geschlossenem Regelkreis mit Kerbe gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigen.
6A zeigt einen Multiplizierer zur Verwendung in der Spreizspektrumvorrichtung mit geschlossenem Regelkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
6B sind Wellenformen, die den Betrieb des Multiplizierers gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigen.
7 ist ein einstellbarer Widerstand zur Verwendung in den Spreizspektrumvorrichtungen mit offenem und geschlossenem Regelkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
8 ist ein Smart-Gerät oder ein Rechnersystem oder ein SoC (System-on-Chip) mit der Spreizspektrumvorrichtung zum Schalten von Spannungsreglern gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der Offenbarung stellen Spreizspektrummodulation bereit, wodurch die Spitzenleistungsspektraldichte verringert wird, um EMI zu verringern. In einer Ausführungsform wird die durchschnittliche Schaltfrequenz eingestellt, um die Spreizoberschwingungen vom Empfangsband der Funkvorrichtung zur RFI-Kontrolle entfernt zu halten. In einer Ausführungsform wird ein freilaufender Weitbereichsoszillator (z. B. ein spannungsgesteuerter Oszillator – Voltage Controlled Oscillator (VCO)) verwendet, um den primären Schalttakt für den Spannungsregler bereitzustellen. In einer Ausführungsform weist der VCO eine Frequenzabstimmungsspannung auf, die moduliert werden kann, um die Frequenz zu ändern.
In einer Ausführungsform wird eine digitale Niedergeschwindigkeitsverfolgungsschleife verwendet, die einen Systemreferenztakt verwendet und die VCO-Spannung moduliert, um die Schaltfrequenz stabil innerhalb eines Schwellenwerts, z. B. 0.2 bis 2%, zu halten. In einer Ausführungsform wird eine Software-Schnittstelle verwendet, um das Einstellen der Zielschaltfrequenz auf einen spezifischen Wert zu ermöglichen, der als die Zielfrequenz für die Verfolgungsschleife verwendet wird. In einer Ausführungsform ermöglicht es die Software-Schnittstelle kombiniert mit der Verfolgungsschleife, die Schaltfrequenz auf einen Frequenzpunkt zu bringen, wo die Oberschwingungen am wenigsten mit den Plattform-Funkvorrichtungen interferieren.
In einer Ausführungsform werden ein digitales Spreizspektrum und ein Kerbfilterblock verwendet, um die Abstimmspannung des VCO zu modulieren. In einer Ausführungsform arbeitet diese digitale Logik kombiniert mit der Verfolgungsschleife. In einer Ausführungsform kann dieser digitale Block herkömmliche Spreizspektrummodulation zur EMI-Endämmung bereitstellen, enthält aber zusätzlich einen Algorithmus, der eine Kerbe im Frequenzspektrum erzeugen kann, die um die Zielschaltfrequenz herum zentriert ist. In einer Ausführungsform ist die Breite dieser Kerbe programmierbar und wird verwendet, um das Rauschen bei spezifischen Frequenzen auf unterhalb des Schwellenwerts zu verringern, wo Funkstörung auftreten kann. In einer Ausführungsform ist die vorhergehende Funktion auch durch Software programmierbar.
Ein technischer Effekt der Ausführungsform ist, dass sie mehrere digitale Algorithmen und Techniken kombiniert, um es der Plattform zu ermöglichen, das Rauschspektrum des Spannungsreglers zu formen, um Funkstörung zu verringern und die EMI-Zertifizierung zu bestehen. Dies ermöglicht die Verwendung von Schalttopologien mit höheren Frequenzen und ermöglicht eine verringerte Verwendung der Plattformabschirmung. Zusätzlich können neue Spannungsreglerschaltungen und -topologien in Betracht gezogen werden, die aufgrund des Schaltrauschens verboten gewesen sein könnten.
In einer Ausführungsform erzeugen digitale Algorithmen für das Spreizspektrum und die Frequenzkerben eine analoge Spannung, die mit der analogen Spannung von der Frequenzverfolgungsschleife gemischt wird. In einer Ausführungsform erzeugt das Mischen dieser analogen Spannungen eine VCO-Frequenz mit Durchschnittsfrequenz gleich der Referenzzielfrequenz. In einer Ausführungsform ist die Momentanfrequenz durch die Kombination von Spreizspektrum und Frequenzkerbalgorithmus geregelt, der bestimmt, wo die VCO-Frequenz zu verschieben ist, um das gewünschte Emissionsprofil bereitzustellen.
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche Einzelheiten erörtert, um eine eingehendere Erklärung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann ist indes ersichtlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Einzelheiten in der Praxis angewandt werden können. In anderen Fällen werden gut bekannte Strukturen und Vorrichtungen anstatt im Detail in der Form von Blockdiagrammen gezeigt, um zu vermeiden, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unverständlich werden.
Es sei erwähnt, dass in den entsprechenden Zeichnungen der Ausführungsformen Signale mit Linien dargestellt sind. Einige Linien können dicker sein, um elementarere Signalwege anzugeben, und/oder Pfeile an einem oder mehreren Enden aufweisen, um die Hauptrichtung des Informationsflusses anzugeben. Solche Angaben sind nicht als einschränkend beabsichtigt. Stattdessen werden die Linien in Verbindung mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen verwendet, um ein einfacheres Verständnis einer Schaltung oder einer Logikeinheit zu erleichtern. Irgendein durch Konstruktionsanforderungen oder Präferenzen bestimmtes dargestelltes Signal kann tatsächlich ein oder mehrere Signale umfassen, die sich in beide Richtungen bewegen können und mit irgendeiner Art von zweckmäßigem Signalschema ausgeführt werden können.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen bedeutet der Begriff „verbunden” durchweg eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, ohne irgendwelche Zwischenvorrichtungen. Der Begriff „gekoppelt” bedeutet entweder eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, oder eine indirekte Verbindung durch ein oder mehrere passive oder aktive Zwischenvorrichtungen. Der Begriff „Schaltung” bedeutet ein oder mehrere passive und/oder aktive Bauteile, die angeordnet sind, um miteinander zusammenzuwirken, um eine gewünschte Funktion bereitzustellen. Der Begriff „Signal” bedeutet mindestens ein Stromsignal, Spannungssignal oder Daten/Taktsignal. Die Bedeutungen von „ein”, „eine” und „der/die/das” umfassen die Mehrzahl. Die Bedeutung von „in” umfasst „in” und „auf”.
Der Begriff „Skalierung” betrifft allgemein das Umwandeln einer Konstruktion (Schema und Anordnung) von einer Verfahrenstechnologie in eine andere Verfahrenstechnologie. Der Begriff „Skalierung” betrifft allgemein auch die Verkleinerung der Anordnung und Vorrichtungen innerhalb desselben Technologieknotens. Der Begriff „Skalieren” kann auch das Einstellen (z. B. Verlangsamen) einer Signalfrequenz in Bezug auf einen anderen Parameter, zum Beispiel den Stromversorgungspegel, betreffen. Die Begriffe „im Wesentlichen”, „in der Nähe von”, „ungefähr” und „um herum” betreffen allgemein einen Wert innerhalb von +/–20% von einem Zielwert.
Wenn nichts anderes angegeben ist, gibt die Verwendung der Ordnungszahlen „erste/r”, „zweite/r” und „dritte/r” usw. zum Beschreiben eines gemeinsamen Gegenstands lediglich an, dass auf verschiedene Exemplare gleicher Gegenstände Bezug genommen wird, und damit wird nicht beabsichtigt, stillschweigend anzudeuten, dass die so beschriebenen Gegenstände in einer gegebenen zeitlichen oder räumlichen Reihenfolge oder Rangordnung oder auf eine andere Art und Weise angeordnet sein müssen.
Zum Zweck der Ausführungsformen sind die Transistoren Metalloxid-Halbleitertransistoren (MOS), die Drain-, Source-, Gate- und Bulk-Anschlüsse umfassen. Die Transistoren umfassen auch Tri-Gate- und FinFet-Transistoren, Gate All Around Cylindrical Transistoren oder andere Vorrichtungen, die Transistorfunktionalitäten ausführen, wie beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhren oder Spintronik-Vorrichtungen. Source- und Drain-Anschlüsse können identische Anschlüsse sein und werden hier miteinander austauschbar verwendet. Der Fachmann wird verstehen, dass andere Transistoren, zum Beispiel bipolare Sperrschichttransistoren – BJT PNP/NPN, BiCMOS, CMOS, eFET usw. verwendet werden können, ohne vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Der Begriff „MN” gibt einen n-Typ-Transistor (z. B. NMOS, NPN BJT usw.) an und der Begriff „MP” gibt einen p-Typ-Transistor (z. B. PMOS, PNP BJT usw.) an.
1 ist eine Architektur 100 zur Verwendung von Spreizspektrum für einen oder mehrere Schaltspannungsregler gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung auf oberer Ebene. In einer Ausführungsform umfasst die Architektur 100 den Spreizspektrum-Referenztaktgenerator 101, einen oder mehrere Phasenregelkreise (Phase Locket Loop – PLL), d. h. PLL-1, PLL-2 und PLL-N, Spannungsregler (VRs), d. h. VR-1, VR-2 und VR-N, wo „N” eine Ganzzahl größer als 2 ist. In einer Ausführungsform weist jeder Spannungsregler seine entsprechende Schaltmatrix, d. h. Schaltmatrix-1, Schaltmatrix-2 und Schaltmatrix-N auf, wo „N” eine Ganzzahl größer als 2 ist.
In einer Ausführungsform erzeugt der Spreizspektrum-Referenztaktgenerator 101 VRClk_ref für andere Taktungseinheiten, die anderen Spannungsreglern zugehörig sind. Durch das Spreizen des Spektrums des Referenztakts (VRClk_ref) spreizen andere PLLs und entsprechende Oszillatoren von anderen Spannungsreglern (z. B. Oszillatoren von Pulsbreitenmodulatoren), die den Referenztakt empfangen, wirksam das Spektrum ihrer Taktsignale, um EMI zu verringern. In einer Ausführungsform wird die Frequenz von VRClk_ref um +/–1% (z. B. 1 MHz zu 100 MHz) gespreizt, um die Spitzenleistungsdichte (Peak Power Density – PPD) um zum Beispiel das 20-fache zu verringern. In anderen Ausführungsformen können andere Spreizungsprozentsätze verwendet werden, z. B. +/–3% bei 3 KHz. In einer Ausführungsform ist der Spreizspektrum-Referenztaktgenerator 101 betriebsfähig, um das Spektrum von VRClk_ref um irgendeinen Prozentsatz zu spreizen, solange die Spannungsregler, die den VRClk_Ref verwenden, weiterhin richtig arbeiten. Zum Beispiel kann das Spektrum von VRClk_ref derart gespreizt werden, dass die PLLs 1 – N die Verriegelung nicht aufgrund eines sich verändernden Referenztakts (VRClk_ref) verlieren.
In einer Ausführungsform werden die PWM verschiedener Spannungsregler auf das Spreizspektrum VRClk_ref phasenverriegelt. In einer Ausführungsform arbeitet der PWM bei einer Frequenz, die 2× die Referenztaktfrequenz (d. h. VRClk_ref) beträgt. In einer Ausführungsform können Kunden oder Anwender des Spannungsreglers den Betrag der Spreizung und die Mittenfrequenz ändern.
In einer Ausführungsform kann der Spreizspektrum-Referenztaktgenerator 101 eine Kerbe in die Spreizoberschwingungen einführen, um die Hochfrequenzstörung (RFI) zu verringern. Für eine bessere Funkkommunikation sollte das Empfangsband der Funkvorrichtung kein Rauschen aufweisen. In einer Ausführungsform werden in das durch den Spreizspektrum-Referenztaktgenerator 101 gespreizte Spektrum Lücken eingeführt, um Spektrum für den Funk zur Verwendung auf eine Art und Weise ohne Rauschen (oder im Wesentlichen ohne Rauschen) übrig zu lassen. In einer Ausführungsform hält der Spreizspektrum-Referenztaktgenerator 101 die durchschnittliche Schaltfrequenz (zum Zweck des Spreizens des Spektrums) des VRClk_ref konstant. In einer Ausführungsform ist der Spreizspektrum-Referenztaktgenerator 101 betriebsfähig, um eine Dreieckwelle zu erzeugen, die zum Einführen von Aufwärtsspreizung und Abwärtsspreizung von Spektrum verwendet wird. In einer Ausführungsform ist der Spreizspektrum-Referenztaktgenerator 101 betriebsfähig, um eine zufällige Spektrumsspreizung in VRClk_ref einzuführen. Zum Beispiel wird eine Zufallsbewegung, die eine lange, steuerbare Periode aufweist, eingeführt, um die Spektrumsspreizung zu randomisieren.
2 ist eine Spreizspektrumvorrichtung 200 mit offenem Regelkreis (z. B. 101) gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Es sei darauf hingewiesen, dass diejenigen Elemente von 2, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur aufweisen, auf irgendeine Art und Weise arbeiten oder funktionieren können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 200 einen Oszillator 201, eine erste Schaltung 202, eine zweite Schaltung 203 und eine dritte Schaltung 204. In der Ausführungsform erzeugt der Oszillator 201 ein Ausgangstaktsignal (VR Clk, das dasselbe ist wie VRClk_ref von 1) gemäß einem einstellbaren Referenzsignal (Vref) zum Einstellen der Frequenz des Ausgangstaktsignals. In einer Ausführungsform ist der Oszillator 201 ein digital gesteuerter Oszillator (DCO), wo das einstellbare Referenzsignal ein digitales Steuerwort ist. In einer Ausführungsform ist der Oszillator 201 ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO), wo das einstellbare Referenzsignal ein Spannungssteuerungssignal ist.
In einer Ausführungsform ist die erste Schaltung 202 betriebsfähig, um ein erstes Signal (z. B. Spannungsregler-Mittenfrequenz) bereitzustellen, das eine Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals angibt. In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung 202 einen ersten Digital-Analog-Wandler (DAC) 206, um eine digitale Darstellung (z. B. Referenzfrequenzcode) der Mittenfrequenz in eine analoge Darstellung als das erste Signal umzuwandeln (d. h. Spannungsregler-Mittenfrequenz). In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung 202 ein Register 207, das an den DAC 206 gekoppelt ist, wobei das Register 207 den durch das Steuersignal bereitgestellten Referenzfrequenzcode speichert. In einer Ausführungsform ist der DAC 206 ein getakteter DAC, der unter Verwendung des Referenztaktsignals arbeitet. In einer Ausführungsform ist der DAC 208 auch ein getakteter DAC, der unter Verwendung des Referenztaktsignals betriebsfähig ist. In anderen Ausführungsformen können der DAC 206 und der DAC 208 asynchron sein.
In einer Ausführungsform ist die zweite Schaltung 203 betriebsfähig, um eine Schaltwellenform 216 (z. B. SS-Modulation) zu erzeugen, um eine Sprektrumspreizung für das Ausgangstaktsignal bereitzustellen. In einer Ausführungsform umfasst die zweite Schaltung 203 einen zweiten DAC 208 und einen Auf- und Abwärtszähler 209, der bei der Referenztaktfrequenz arbeitet. In einer Ausführungsform ist der zweite DAC 208 an den Auf- und Abwärtszähler 209 gekoppelt, wobei der zweite DAC 208 betriebsfähig ist, um die Schaltwellenform 216 gemäß dem Ausgang 215 des Auf- und Abwärtszählers 209 zu erzeugen. In einer Ausführungsform ist der zweite DAC 208 ein 12-Bit-DAC. In anderen Ausführungsformen können andere Größen für den zweiten DAC 208 verwendet werden. In einer Ausführungsform werden DAC mit größeren Bitgrößen verwendet, um einen glatteren Ausgang 216 zu erzeugen, derart, dass Vref glatt moduliert wird. In einer solchen Ausführungsform weist VR Clk eine glatte Spektrumspreizung auf, derart, dass die Folge-PLLs stabil bleiben. In einer Ausführungsform hilft eine steigende DAC-Auflösung (d. h. Anzahl von Bits) bei der Verringerung der Beobachtbarkeit von Spektrallinien im Spreizungsmuster.
In einer Ausführungsform weist der Auf- und Abwärtszähler 209 das Register 211 auf, das an einen Addierer 212 gekoppelt ist, derart, dass der Ausgang 213 des Auf- und Abwärtszählers 209 zum gegenwärtigen Wert vom Addierer 212 addiert wird. In einer Ausführungsform ist das Register 211 ein 12-Bit-Register. In einer Ausführungsform arbeitet der Auf- und Abwärtszähler 209 unter Verwendung des Referenztaktsignals. In einer Ausführungsform weist das Referenztaktsignal eine Frequenz von 100 MHz auf. In anderen Ausführungsformen können andere Frequenzen des Referenztaktsignals verwendet werden. In einer Ausführungsform ist der Auf- und Abwärtszähler 209 ein freilaufender Zähler, der die Zählrichtung umschaltet, wenn er überläuft. In einer solchen Ausführungsform ist der Ausgang 215 des Auf- und Abwärtszählers 209 eine periodische dreieckige Wellenform. Die Frequenz des Referenztaktsignals wirkt sich auf die Periode der Dreieckswelle aus. In einer Ausführungsform wird durch Erhöhen der Zählergröße und Auflösung des DAC 208 eine höhere Höchstgeschwindigkeit erreicht, bevor Spektrallinien auftreten.
In einer Ausführungsform umfasst die zweite Schaltung 203 ferner einen Pseudozufallsgenerator 210, der an den Auf- und Abwärtszähler 209 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist der Pseudozufallsgenerator 210 betriebsfähig, um dem Auf- und Abwärtszähler 209 Zufallsaufwärts- oder Abwärtssignale bereitzustellen (die auch als Zufallsbewegungssignale bezeichnet werden). In einer Ausführungsform ist der Pseudozufallsgenerator 210 ein linear rückgekoppeltes Schieberegister (Linear Feedback Shift Register – LFSR), das unter Verwendung des Referenztaktsignals arbeitet. In einer Ausführungsform ist, wenn der Pseudozufallsgenerator 210 aktiviert ist, der Ausgang von 215 ein digitaler Zufallsbewegungscode. In einer Ausführungsform ist das Aufwärts/Abwärtssignal 214 vom Pseudozufallsgenerator 210 zur ersten Ordnung zufällig. In anderen Ausführungsformen kann durch den Pseudozufallsgenerator 210 eine Zufälligkeit höherer Ordnung in das Aufwärts/Abwärtssignal 214 eingeführt werden.
In einer Ausführungsform stellt die dritte Schaltung 204, die an die erste und die zweite Schaltung (202 und 203) gekoppelt ist, das einstellbare Referenzsignal (Vref) gemäß dem ersten Signal (d. h. Spannungsregler-Mittenfrequenz) und der Schaltwellenform (entweder 216 oder SS-Modulation) bereit. Um die Ausführungsformen nicht unverständlich zu machen, ist Vref eine analoge Spannung. In anderen Ausführungsformen kann ein digitaler Steuercode zur Verwendung durch einen DCO erzeugt werden. In einer Ausführungsform ist die dritte Schaltung 204 ein Potentiometer (POT) auf dem Chip. In einer Ausführungsform ist die Spannungsregler-Mittenfrequenz fest und das SS-Modulationssignal bewirkt das Modulieren von Vref. Eine solche dritte Schaltung 204 ist in 7 veranschaulicht.
7 ist ein einstellbarer Widerstand 700 (z. B. eine dritte Schaltung 204), die in den Spreizspektrumvorrichtungen mit offenem und geschlossenem Regelkreis verwendet werden, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 7, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) aufweisen wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur, auf eine ähnliche Art und Weise wie die beschriebene arbeiten können, aber nicht darauf beschränkt sind.
In einer Ausführungsform umfasst der einstellbare Widerstand 700 mehrere Widerstände R1 bis RN, wo „N” eine Ganzzahl größer als 2 ist. In einer Ausführungsform sind die Widerstände R1 bis RN Polywiderstände. In anderen Ausführungsformen sind R1 bis RN Transistoren, die im linearen Modus arbeiten. In einer Ausführungsform bilden R1 bis RN eine Widerstandsleiter mit einem ersten Anschluss „A” (der z. B. das SS-Modulationssignal bereitstellt) und einem zweiten Anschluss „B” (der z. B. die Spannungsregler-Mittenfrequenz bereitstellt). In einer Ausführungsform interpoliert der einstellbare Widerstand 700 mit Spannungen oder Signalen von ersten und zweiten Anschlüssen.
In einer Ausführungsform ist jeder Anschluss der Widerstände an einen steuerbaren Schalter gekoppelt. Zum Beispiel sind die Schalter S1 bis SN an Anschlüsse der Widerstände R1 bis RN gekoppelt, wie gezeigt. In einer Ausführungsform sind die Schalter S1 bis SN Pass Gates, die aus Vorrichtungen des p-Typs, Vorrichtungen des n-Typs oder Kombinationen von beiden gebildet sind. In einer Ausführungsform bilden die Schalter S1 bis SN einen Multiplexer, um einen Ausgang des Widerstandsteilers (d. h. die Widerstände R1 bis RN) selektiv zu koppeln, um das einstellbare Referenzsignal Vref bereitzustellen.
In einer Ausführungsform sind die Schalter S1 bis SN durch digitale Signale einstellbar, die durch den Decodierer 701 erzeugt werden. In einer Ausführungsform empfängt der Decodierer 701 ein Spreizungssteuersignal, um zu bestimmen, welche Ebene von Spreizung gewünscht wird. Zum Beispiel kann das Spreizungssteuersignal angeben, ob eine Spreizung von 1%, 2% usw. gewünscht wird. In einer Ausführungsform ist das Spreizungssteuersignal ein Fuse-basiertes Signal. In einer anderen Ausführungsform ist das Spreizungssteuersignal durch Software programmierbar. In einer Ausführungsform erzeugt der Decodierer 701 Signale, um zu bestimmen, welcher Schalter eingeschaltet ist und welche Schalter ausgeschaltet sind, um Vref zu erzeugen.
Wieder unter Bezugnahme auf 2 weist die Vorrichtung 200 in einer Ausführungsform ferner die vierte Schaltung 205 auf, die an die zweite und die dritte Schaltung (203 und 204) gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist die vierte Schaltung 205 digital durch Einfügen einer digitalen Skalarschaltung zwischen dem Zähler 209 und dem DAC 208 ausgeführt. In einer Ausführungsform kann die digitale Skalarschaltung als Links/Rechtsverschiebeoperation ausgeführt werden. In einer Ausführungsform skaliert die vierte Schaltung 205 das Signal auf dem Knoten 216, um ein SS-Modulationssignal zu erzeugen, das dann der dritten Schaltung 204 bereitgestellt wird. In einer Ausführungsform ist die vierte Schaltung 205 ein Potentiometer (POT) auf dem Chip. In einer Ausführungsform ist die vierte Schaltung 205 als einstellbarer Widerstand 700 von 7 ausgeführt. In einer Ausführungsform stellt die vierte Schaltung 205 einen zusätzlichen Knopf zum Steuern des Betrags der Spreizung am Spektrum von VR Clk bereit.
4A ist ein Verlauf 400, der den Betrieb der Spreizspektrumvorrichtung 200 mit offenem Regelkreis von 2 im langsamen Verriegelungsmodus gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 4A, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur aufweisen, auf irgendeine Art und Weise arbeiten können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind.
Die x-Achse stellt die Zeit und die y-Achse die Frequenz dar. Die gestrichelte horizontale Linie gibt die Zielspreizfrequenz, d. h. F_setp, an. Die vertikale gestrichelte Linie gibt die Zeit an, wann die Spannungsregler (z. B. die VRs 1 bis N) aktiviert sind. Im Modus mit offenem Regelkreis kann die Spreizung sofort eingeschaltet werden, wie durch die Dreieckwelle 401 gezeigt, aber es kann ein Fehler zwischen dem Frequenz-Sollwert (d. h. F_setp) und der tatsächlichen Betriebsfrequenz bestehen.
3 ist eine Spreizspektrumvorrichtung 300 mit geschlossenem Regelkreis mit variabler Verfolgung und Kerbfähigkeit gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 3, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) aufweisen wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur, auf irgendeine Art und Weise arbeiten oder funktionieren können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind. Um die Ausführungsformen nicht unverständlich zu machen, werden Bauteile und/oder Merkmale, die vorhergehend mit denselben Bezugszeichen erörtert wurden, nicht erneut erörtert.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 300 den Oszillator 201, die erste Schaltung 302, die zweite Schaltung 303 und die dritte Schaltung 204. In einer Ausführungsform ist der Oszillator 201 ein freilaufender Weitbereichsoszillator, der den primären Schalttakt für den integrierten Spannungsregler bereitstellt. In einer Ausführungsform weist der Oszillator 201 eine Frequenzabstimmungsspannung (wenn der Oszillator 201 ein VCO ist) oder digitalen Code (wenn der Oszillator 201 ein DCO ist) auf, der modulieren kann, um die Frequenz von VR Clk zu ändern. Um die Ausführungsform nicht unverständlich zu machen, ist der Oszillator 201 ein VCO. Dieselben Konzepte gelten für DCOs (nicht gezeigt). In einer Ausführungsform arbeitet die Vorrichtung 300 in einer digitalen Verfolgungsschleife mit niedriger Geschwindigkeit, die einen Systemreferenztakt verwendet und die VCO 201 Spannung moduliert, um die Schaltfrequenz innerhalb eines engen Prozentsatzes, zum Beispiel 0.2%, stabil zu halten.
In einer Ausführungsform stellt die erste Schaltung 302 eine Verfolgungsschleife und ein erstes Signal (d. h. Spannungsregler-Mittenfrequenz) bereit, das eine Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals (d. h. VR Clk) angibt. In einer Ausführungsform stellt die erste Schaltung 302 einen Schnellverfolgungsmodus bereit, derart, dass die Spreizungszielfrequenz deutlich vor der Aktivierung der Spannungsregler (z. B. der VRs 1 bis N) erreicht wird. In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung 302 einen Multiplizierer 304 zum Multiplizieren der Frequenz VR Clk mit einer Ganzzahl, die ein Vielfaches von „N” ist.
Ein technischer Effekt des Multiplizierens der Frequenz von VR Clk ist, dass eine schnelle Verfolgung der VR-Clk-Frequenz, d. h. eine schnelle Einstellung der VR-Clk-Mittenfrequenz zum Erreichen einer gewünschten Zielfrequenz, erreicht wird. Während des normalen Modus, d. h. nicht während des Schnellverfolgungsmodus (z. B. Langsamverfolgungsmodus), ist der Multiplikationsfaktor eins. In einer solchen Ausführungsform ist der Multiplizierer 304 betriebsfähig, um zu bewirken, dass die Ausgangstaktsignalfrequenz zur Verwendung durch die erste Schaltung 302 unverändert bleibt, wenn die erste Schaltung 302 betriebsfähig ist, um in einem Langsamverfolgungsmodus zu arbeiten, der sich vom Schnellverfolgungsmodus unterscheidet.
6A zeigt einen Multiplizierer 600 (z. B. 304) zur Verwendung in der Spreizspektrumvorrichtung 300 mit geschlossenem Regelkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 6A, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) aufweisen wie die Elemente irgendeiner anderen Figur, auf irgendeine Art und Weise arbeiten oder funktionieren können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind.
In einer Ausführungsform umfasst der Multiplizierer 600 den Ringoszillator 601 und Exklusiv-ODER-Logik (XOR) Gates 602, 603 und 604. In einer Ausführungsform umfasst der Ringoszillator 601 eine Kette von Verzögerungsstufen, die zusammengekoppelt sind, um einen Ring zu bilden. In einer Ausführungsform ist der Ringoszillator 601 ein VCO (wie der VCO 201). In einer Ausführungsform ist der Ringoszillator ein DCO, der durch ein digitales Steuerwort gesteuert werden kann. In einer Ausführungsform ist jede Verzögerungsstufe eine Invertierungsstufe. In einer Ausführungsform sind Ausgänge von jeder Verzögerungsstufe des Ringoszillators 601 um 45 Grad zueinander phasenverschoben. In einer Ausführungsform sind die Eingänge A und C des XOR-Logik-Gates 602 um 0 beziehungsweise 90 Grad phasenverschoben. In einer Ausführungsform sind die Eingänge B und D der XOR-Logik 603 um 45 beziehungsweise 135 Grad phasenverschoben. In einer Ausführungsform ist die Frequenz von Signalen auf den Eingängen A, B, C und D f₀.
In einer Ausführungsform bilden die Ausgänge der XOR 602 und 603 die Eingänge E und F für die XOR 604. In dieser Ausführungsform beträgt die Frequenz der Signale auf den Eingängen E und F das Zweifache der Frequenz von f₀, d. h. 2f₀. In einer Ausführungsform beträgt der Ausgang G der XOR 604 das Zweifache der Frequenz von Frequenzen von Signalen auf den Eingängen E und F, d. h. 4f₀.
6B sind Wellenformen 620, die den Betrieb des Multiplizierers 600 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigen. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 6A, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) aufweisen wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur, auf irgendeine Art und Weise arbeiten können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind. Der Verlauf 620 zeigt die Wellenformen A, B, C, D, E, F und G, die unter Bezugnahme auf 6A erörtert werden. Die Frequenz des Signals G beträgt das Vierfache der Frequenz des Signals A.
Erneut unter Bezugnahme auf 3 umfasst die erste Schaltung 302 in einer Ausführungsform den Frequenzzähler 305 zum Zählen der Frequenz des Ausgangstaktsignals VR Clk in Bezug zum Referenztaktsignal. In einer Ausführungsform zählt der Frequenzzähler 305 den multiplizierten Takt, d. h. VR Clk × N, wo „N” eine Ganzzahl gleich eins oder größer ist. In einer Ausführungsform wird die Frequenzzählung 312 als ein Frequenzzählcode gespeichert. In einer Ausführungsform ist der Frequenzzähler 305 ein 16-Bit-Zähler. In anderen Ausführungsformen können andere Größen für den Frequenzzähler 305 verwendet werden.
In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung 302 die Logikeinheit 306 (die auch als Skalar bezeichnet wird), um die Frequenzzählung 312 um einen skalierten Betrag zu skalieren. Zum Beispiel wird während des Schnellverfolgungsmodus, wenn der Multiplizierer 304 VR Clk mit einer Ganzzahl multipliziert, die ein Vielfaches von „N” ist, die Frequenzzählung 312 um denselben Betrag wie das Vielfache von „N” skaliert. In einer Ausführungsform ist der Skalierungsfaktor während des normalen Modus (z. B. Langsamverfolgungsmodus) für den Skalar 306 „1”. In einer Ausführungsform wird der Skalar 306 während des normalen Modus umgangen. In einer Ausführungsform ist der Ausgang des Skalars 306 der Frequenzzählungscode. In einer Ausführungsform ist der Skalar 306 ein 10-Bit-Skalar. In anderen Ausführungsformen können andere Größen für den Skalar 306 verwendet werden. In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung 302 ferner die Logik 308 (d. h. Addierer) zum Subtrahieren des Frequenzzählungscodes von einem Referenzfrequenzcode (derselbe wie der Zielfrequenzcode), um einen Frequenzfehlercode zu erzeugen. In einer Ausführungsform gibt der Frequenzfehlercode an, wie weit die gegenwärtige Spreizfrequenz von der Zielspreizfrequenz entfernt ist.
In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung 302 ferner die Proportionalintegrator-Steuereinrichtung (PI) 307, die eine digitale Version der Mittenfrequenz als das Signal 313 erzeugt. In einer Ausführungsform empfängt der erste DAC 206 die digitale Version der Mittenfrequenz 313 und erzeugt eine analoge Version der Spannungsregler-Mittenfrequenz. In einer Ausführungsform wird eine Software-Schnittstelle bereitgestellt, um das Einstellen der Zielschaltfrequenz (d. h. Referenzfrequenzcode) auf einen spezifischen Wert zu ermöglichen, der als die Zielfrequenz für die Verfolgungsschleife verwendet wird. In einer Ausführungsform ist die Verfolgungsschleife aus dem Multiplizierer 304, dem Frequenzzähler 305, dem Skalar 306, dem Addierer 308, der PI-Steuereinrichtung 307, dem DAC 206, der dritten Schaltung 204 und dem VCO 201 gebildet. Ein technischer Effekt der Verfolgungsschleife ist, dass sie es ermöglicht, die Schaltfrequenz an einem Frequenzpunkt unterzubringen, wo die Oberschwingungen am wenigsten mit den Plattform-Funkvorrichtungen interferieren.
In einer Ausführungsform umfasst die PI-Steuereinrichtung 307 einen Integrator (auch als Akkumulator bezeichnet) 309. In einer Ausführungsform umfasst der Integrator 309 einen Zähler, der ein Register 310 aufweist, das an den Addierer 311 gekoppelt ist, wie gezeigt. Ein technischer Effekt des Integrators 309 ist das Akkumulieren von Fehlern über die Zeit, derart, dass der durchschnittliche Frequenzfehler sich auf null reduziert, und zwar sogar, nachdem Faktoren, wie beispielsweise Temperaturdrift im VCO oder Versatz aufgrund eines anderen Bauteils im System, berücksichtigt werden.
In einer Ausführungsform umfasst die PI-Steuereinrichtung 307 eine Verstärkungseinheit 312 mit der Verstärkung K_p, die die proportionale Rückkopplungsverstärkung ist. In einer Ausführungsform umfasst die PI-Steuereinrichtung 307 einen Addierer 313 zum Addieren des Ausgangs des Integrators 309 (der auch als Akkumulator bezeichnet wird) mit dem Ausgang der Verstärkungseinheit 312 zum Erzeugen der durchschnittlichen Mittenfrequenz. In einer Ausführungsform bestimmt das Proportionalbauteil, wie stark die Steuereinrichtung 307 auf vorhandenen Fehler reagiert. Dies hilft beim Bestimmen der Geschwindigkeit, bei der die Steuereinrichtung 307 sich bei null Fehler (in diesem Fall durchschnittlicher Frequenzfehler) einstellen kann und spielt auch eine Rolle bei der Systemstabilität, d. h. das zu hohe Einstellen der Verstärkung K kann bewirken, dass das System instabil wird, während das zu niedrige Einstellen von K_p bewirkt, dass das System sich zu niedrig einstellt.
In einer Ausführungsform ist die zweite Schaltung 303 betriebsfähig, um eine Schaltwellenform (216 oder SS-Modulationssignal) zu erzeugen. Die zweite Schaltung 303 unterscheidet sich dadurch von der zweiten Schaltung 203 von 2, dass die zweite Schaltung 303 betriebsfähig ist, um eine Kerbe in einem Spektrum des Ausgangstaktsignals VR Clk zu bewirken. In einer Ausführungsform umfasst die zweite Schaltung 303 einen Auf- und Abwärtszähler 314, der bei einer Referenztaktfrequenz arbeitet. In einer Ausführungsform erzeugt der Auf- und Abwärtszähler 314 eine Dreieckwelle unter Verwendung des Auf- und Abwärtszählers 209. In einer Ausführungsform ergibt der ansteigende Abschnitt der Dreieckwelle eine Aufwärtsspektrumspreizung, während der abfallende Abschnitt der Dreieckwelle eine Abwärtsspektrumspreizung ergibt.
In einer Ausführungsform umfasst der Auf- und Abwärtszähler 314 das Register 315, das an den Addierer 316 gekoppelt ist, derart, dass der Ausgang des Registers 319 durch den Addierer 316 addiert wird. In einer Ausführungsform umfasst die zweite Schaltung 303 Kerblogik 317, um eine Kerbe in einem Ausgang 320 des Auf- und Abwärtszählers 314 zu bewirken. In einer Ausführungsform wird der Ausgang 318 der Kerblogik 317 durch den Addierer 316 zum Ausgang 319 des Registers 315 addiert. In einer Ausführungsform steuert ein endlicher Automat (Finite State Machine – FSM) (auch als Teil von 317 gezeigt) die Kerblogik.
In einer Ausführungsform verwendet der FSM den gegenwärtigen Wert des Auf- und Abwärtszählerausgangs 319 zum Bestimmen der Schrittgröße und Richtung (aufwärts oder abwärts) der nächsten Zählung. In einer Ausführungsform wird die Schrittgröße durch die konfigurierbare Kerbweiteneinstellung bestimmt, derart, dass der Ausgang die Schritte mit der richtigen Größe in Abhängigkeit von der gegenwärtigen Position der Wellenform ausführt. In einer Ausführungsform kann die Frequenz der Dreieckwelle durch Ändern der Schrittgröße eingestellt werden. In einer Ausführungsform erkennt der FSM einen hohen/niedrigen Überlauf des gegenwärtigen oder nächsten Zustands, um zu bestimmen, wann die Richtung umzukehren ist.
In einer Ausführungsform umfasst die zweite Schaltung 303 den Pseudozufallsgenerator 210, der das Aufwärts/Abwärtssignal (U/D) randomisiert. In einer Ausführungsform umfasst die zweite Schaltung 303 den zweiten DAC 208, der an den Auf- und Abwärtszähler 314 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform wird der Ausgang 320, der entweder eine periodische Dreieckwelle oder ein Zufallsbewegungssignal ist, durch den DAC 208 in das analoge Signal 216 umgewandelt.
In einer Ausführungsform stellt die dritte Schaltung 204 (z. B. der einstellbare Widerstand 700 von 7), der an die erste 302 und die zweite Schaltung 303 gekoppelt ist, das einstellbare Referenzsignal Vref gemäß der Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals VR Clk und der Schaltwellenform (216 oder SS-Modulationssignal) bereit.
In einer Ausführungsform modulieren das digitale Spreizspektrum und der Kerbfilter das Abstimmsignal Vref des Oszillators 201. In einer Ausführungsform arbeitet die digitale Logik kombiniert mit der Verfolgungsschleife. In einer Ausführungsform stellt der Ausgang der zweiten Schaltung 303 (wie der Ausgang der zweiten Schaltung 203 von 2) Spreizspektrummodulation zur EMI-Eindämmung bereit, erzeugt aber zusätzlich eine Kerbe im Frequenzspektrum, die um die Zielschaltfrequenz herum zentriert ist. In einer Ausführungsform ist die Kerblogik 317 im Hinblick auf die Kerbbreite programmierbar und wird verwendet, um das Rauschen bei spezifischen Frequenzen auf unter den Schwellenwert zu verringern, bei dem Funkstörung auftreten kann. In einer Ausführungsform ist die Kerblogik 317 durch Software programmierbar.
Ein technischer Effekt der Vorrichtung 300 ist, dass sie mehrere digitale Algorithmen und Techniken kombiniert, um es der Plattform zu ermöglichen, das Rauschspektrum des integrierten Spannungsreglers zu formen, um Funkstörung zu verringern und die EMI-Zertifizierung zu bestehen. Die Ausführungsformen ermöglichen die Verwendung von Schaltkreistopologien mit höherer Frequenz und ermöglichen auch eine Verringerung der Verwendung von Plattformabschirmung.
In einer Ausführungsform erzeugen digitale Algorithmen für Spreizspektrum und Frequenzkerbung ein Steuersignal (z. B. 216), das mit dem Ausgang (z. B. der Spannungsregler-Mittenfrequenz) von der Frequenzverfolgungsschleife gemischt wird. In einer Ausführungsform erzeugt das Mischen von Signalen (z. B. Spannungsregler-Mittenfrequenzsignal und SS-Modulationssignal), eine Oszillatorfrequenz (des Oszillators 201), die eine Durchschnittsfrequenz aufweist, die im Wesentlichen gleich der Referenzzielfrequenz ist. In einer Ausführungsform wird die Momentanfrequenz durch die kombinierten Spreizspektrum- und Frequenzkerbungsalgorithmen bestimmt, die bestimmen, wo die Frequenz des Oszillators 201 zu verschieben ist, um das gewünschte Emissionsprofil bereitzustellen.
4B ist der Verlauf 420, der den Betrieb der Spreizspektrumvorrichtung 300 mit geschlossenem Regelkreis von 3 im langsamen Verriegelungsmodus gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 4B, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) aufweisen, wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur, auf eine Art und Weise arbeiten oder funktionieren können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind.
Die x-Achse stellt die Zeit und die y-Achse die Frequenz dar. Die gestrichelte horizontale Linie gibt die Zielspreizfrequenz, d. h. F_target, an. Die treppenförmige Wellenform 421 beginnt von einer Ausgangsfrequenz, d. h. F_start, und endet, wenn F_target erreicht ist. An dieser Stelle spreizt die Dreieckwelle 422 das Spektrum. Die vertikale gestrichelte Linie gibt die Zeit an, wann die Spannungsregler (z. B. die VRs 1 bis N) aktiviert sind.
4C ist der Verlauf 430, der den Betrieb der Spreizspektrumvorrichtung mit geschlossenem Regelkreis 300 von 3 im schnellen Verriegelungsmodus gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 4C, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur aufweisen, auf eine Art und Weise arbeiten können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind.
Die x-Achse stellt die Zeit und die y-Achse die Frequenz dar. Die gestrichelte horizontale Linie gibt die Zielspreizfrequenz, d. h. F_target, an. Die treppenförmige Wellenform 431 beginnt von einer Ausgangsfrequenz, d. h. F_start, und endet, wenn F_target erreicht wird. Im Vergleich zur Wellenform 421 von 4B erreicht die Wellenform 431 die Zielfrequenz aufgrund des Schnellverfolgungsmodus schneller, in dem der VR Clk durch den Multiplizierer 304 multipliziert wird, und der Skalar 306 den Ausgang 312 des Frequenzzählers 305 skaliert. Die vertikale gestrichelte Linie gibt die Zeit an, wann die Spannungsregler (z. B. die VRs 1 bis N) aktiviert sind. Mit der Vorrichtung 300 wird das Spektrum von VR Clk bereits gespreizt, bevor die Spannungsregler aktiviert sind.
5A bis D sind Verläufe, die den Betrieb der Spreizspektrumvorrichtung 200 mit offenem Regelkreis von 2 und der Spreizspektrumvorrichtung 300 mit geschlossenem Regelkreis von 3 mit Kerbe gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 5A bis D, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) aufweisen, wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur, auf irgendeine Art und Weise arbeiten oder funktionieren können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind.
5A ist der Verlauf 500 mit der x-Achse als die Zeit und der y-Achse als die Frequenz. Der Verlauf 500 zeigt die Dreieckwelle am Knoten 216 von 2. Hier gibt f₀ die Mittenfrequenz (d. h. die durch die erste Schaltung 202 erzeugte Spannungsregler-Mittenfrequenz) an. 5B ist der Verlauf 520 mit der x-Achse als die Frequenz und der y-Achse als die Leistung. Der Verlauf 520 zeigt die Leistungsspektrumspreizung um die Mittenfrequenz f₀ herum, wie durch die Vorrichtung 200 und/oder 300 erzeugt.
5C ist der Verlauf mit der x-Achse als die Zeit und der y-Achse als die Frequenz. Der Verlauf 500 zeigt die Dreieckwelle am Knoten 216 von 3 mit Kerbe. Hier gibt f₀ die Mittenfrequenz (d. h. durch die erste Schaltung 302 erzeugte Spannungsregler-Mittenfrequenz) an. 5D ist der Verlauf 540 mit der x-Achse als die Frequenz und der y-Achse als die Leistung. Der Verlauf 540 zeigt die eingekerbte Leistungsspektrumsspreizung um die Mittenfrequenz f₀ herum, wie durch die Vorrichtung 300 erzeugt. In einer Ausführungsform verringert die Kerbe an der Mittenfrequenz f₀ die EMI/RFI für Funksignale, die in der Region um f₀ herum arbeiten, oder Oberschwingungen N × f₀, wo „N” eine Ganzzahl größer als „N” ist.
8 ist ein Smart-Gerät oder ein Computersystem 1600 oder ein SoC (System-on-Chip) mit der Spreizspektrumvorrichtung 101 (z. B. 200 und/oder 300) für Schaltspannungsregler gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Es sei erwähnt, dass diejenigen Elemente von 8, die dieselben Bezugszeichen (oder Namen) wie die Elemente von irgendeiner anderen Figur aufweisen, auf irgendeine Art und Weise arbeiten oder funktionieren können, die der beschriebenen ähnlich ist, aber nicht darauf beschränkt sind.
8 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines mobilen Geräts, in dem Schnittstellenverbinder mit ebener Fläche verwendet werden könnten. In einer Ausführungsform stellt das Rechengerät 1600 ein mobiles Rechengerät dar, wie beispielsweise ein Rechen-Tablet, ein Mobiltelefon oder ein Smartphone, ein e-Reader mit Drahtlosfähigkeit oder ein anderes drahtloses mobiles Gerät. Es versteht sich, dass bestimmte Bauteile allgemein gezeigt sind und nicht alle Bauteile eines solchen Geräts im Rechengerät 1600 gezeigt sind.
In einer Ausführungsform umfasst das Rechengerät 1600 einen ersten Prozessor 1610 mit Spreizspektrum 101 gemäß den erörterten Ausführungsformen. Andere Blöcke des Rechensystems 1600 können auch Spreizspektrum 101 umfassen. Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können auch eine Netzschnittstelle innerhalb von 1670, wie beispielsweise eine drahtlose Schnittstelle umfassen, derart, dass eine Systemausführungsform in einem drahtlosen Gerät, zum Beispiel einem Mobiltelefon oder einem persönlichen digitalen Assistenten, enthalten sein kann.
In einer Ausführungsform kann der Prozessor 1610 (und der Prozessor 1690) eines oder mehrere physikalische Geräte, wie beispielsweise Mikroprozessoren, Anwendungsprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare Logik-Geräte oder andere Verarbeitungsmittel umfassen. Die Verarbeitungsoperationen, die durch den Prozessor 1610 durchgeführt werden, umfassen die Ausführung einer Betriebsplattform oder eines Betriebssystems, auf dem Anwendungs- und/oder Gerätefunktionen ausgeführt werden. Die Verarbeitungsarbeitsabläufe umfassen Arbeitsabläufe, die E/A (Eingabe/Ausgabe) mit einem menschlichen Benutzer oder mit anderen Geräten, Arbeitsabläufe, die die Energieverwaltung betreffen, und/oder Arbeitsabläufe umfassen, die das Verbinden des Rechengeräts 1600 mit einem anderen Gerät betreffen. Die Verarbeitungsarbeitsabläufe können auch Arbeitsabläufe umfassen, die Audio-E/A und/oder Anzeige-E/A betreffen.
In einer Ausführungsform umfasst das Rechengerät 1600 das Audio-Teilsystem 1620, das Hardware-Bauteile (z. B. Audio-Hardware und Audio-Schaltungen) und Software-Komponenten (z. B. Treiber, Codecs) darstellt, die dem Bereitstellen von Audiofunktionen für das Rechengerät zugehörig sind. Audiofunktionen können Lautsprecher- und/oder Kopfhörerausgabe sowie Mikrofoneingabe umfassen. Geräte für solche Funktionen können in das Rechengerät 1600 integriert oder mit dem Rechengerät 1600 verbunden sein. In einer Ausführungsform interagiert ein Benutzer mit dem Rechengerät 1600 durch Bereitstellen von Audiobefehlen, die durch den Prozessor 1610 empfangen und verarbeitet werden.
Das Anzeige-Teilsystem 1630 stellt Hardware-Bauteile (z. B. Anzeigegeräte) und Software-Komponenten (z. B. Treiber) bereit, die eine visuelle und/oder taktile Anzeige für einen Benutzer zum Interagieren mit dem Rechengerät 1600 bereitstellen. Das Anzeigeteilsystem 1630 umfasst die Anzeigeschnittstelle 1632, die das bestimmte Bildschirm- oder Hardware-Gerät umfasst, das verwendet wird, um einem Benutzer eine Anzeige bereitzustellen. In einer Ausführungsform umfasst die Anzeigeschnittstelle 1632 Logik, die vom Prozessor 1610 getrennt ist, um zumindest einen Teil der Verarbeitung durchzuführen, der mit der Anzeige verbunden ist. In einer Ausführungsform umfasst das Anzeige-Teilsystem 1630 ein berührungsempfindliches Bildschirmgerät (oder ein Touch Pad), das sowohl Ausgaben als auch Eingaben für einen Benutzer bereitstellt.
Die E/A-Steuereinrichtung 1640 stellt Hardware-Geräte und Software-Komponenten dar, die die Interaktion mit einem Benutzer betreffen. Die E/A-Steuereinrichtung 1640 ist betriebsfähig, um Hardware zu verwalten, die Teil des Audio-Teilsystems 1620 und/oder des Anzeige-Teilsystems 1630 ist. Zusätzlich veranschaulicht die E/A-Steuereinrichtung 1640 einen Verbindungspunkt für zusätzliche Geräte, die mit dem Rechengerät 1600 verbunden sind, durch die ein Benutzer mit dem System interagieren könnte. Zum Beispiel könnten Geräte, die mit dem Rechengerät 1600 verbunden werden können, Mikrofongeräte, Lautsprecher oder Stereosysteme, Videosysteme oder andere Anzeigegeräte, Tastatur- oder Tastenfeld-Geräte oder andere E/A-Geräte zur Verwendung mit spezifischen Anwendungen, wie beispielsweise Kartenleser oder andere Vorrichtungen, umfassen.
Wie vorhergehend erwähnt, kann die E/A-Steuereinrichtung 1640 mit dem Audio-Teilsystem 1620 und/oder dem Anzeigeteilsystem 1630 interagieren. Zum Beispiel kann eine Eingabe durch ein Mikrofon oder ein anderes Audiogerät Eingaben oder Befehle für eine oder mehrere Anwendungen oder Funktionen des Rechengeräts 1600 bereitstellen. Zusätzlich können anstatt von oder zusätzlich zu Bildschirmausgaben Audio-Ausgaben bereitgestellt werden. In einem anderen Beispiel wirkt das Anzeigegerät, wenn das Anzeige-Teilsystem 1630 einen berührungsempfindlichen Bildschirm umfasst, auch als ein Eingabegerät, das zumindest teilweise durch die E/A-Steuereinrichtung 1640 verwaltet werden kann. Auf dem Rechengerät 1600 können auch zusätzliche Knöpfe oder Schalter vorhanden sein, um E/A-Funktionen bereitzustellen, die durch die E/A-Steuereinrichtung 1640 verwaltet werden.
In einer Ausführungsform verwaltet die E/A-Steuereinrichtung 1640 Vorrichtungen, wie beispielsweise Beschleunigungsmesser, Kameras, Lichtsensoren oder andere Umgebungssensoren oder andere Hardware, die in der Rechenvorrichtung 1600 enthalten sein kann. Die Eingabe kann Teil der direkten Benutzerinteraktion sein sowie Umgebungseingaben für das System bereitstellen, um seinen Betrieb zu beeinflussen (wie beispielsweise Filtern für Rauschen, Einstellen von Anzeigen zur Ermittlung der Helligkeit, Anwenden eines Blitzes für eine Kamera oder andere Merkmale).
In einer Ausführungsform umfasst das Rechengerät 1600 Energieverwaltung 1650, die die Verwendung der Batterieleistung, das Laden der Batterie und Merkmale verwaltet, die mit dem Energiesparbetrieb verbunden sind. Das Speicher-Teilsystem 1660 umfasst Speichergeräte zum Speichern von Informationen im Rechengerät 1600. Der Speicher kann nichtflüchtige (Zustand ändert sich nicht, wenn der Strom zum Speichergerät unterbrochen wird) und/oder flüchtige Speichergeräte (Zustand ist unbestimmt, wenn der Strom zum Speichergerät unterbrochen wird) umfassen. Das Speicher-Teilsystem 1660 kann Anwendungsdaten, Benutzerdaten, Musik, Fotos, Dokumente oder andere Daten sowie Systemdaten (entweder langfristige oder vorübergehende) umfassen, die die Ausführung der Anwendungen und Funktionen des Rechengeräts 1600 betreffen.
Elemente von Ausführungsformen werden auch als ein maschinenlesbares Medium (z. B. Speicher 1660) zum Speichern der durch den Rechner ausführbaren Befehle (z. B. Befehle zum Ausführen von irgendwelchen anderen, hierin erörterten Befehlen) bereitgestellt. Das maschinenlesbare Medium (z. B. der Speicher 1660) kann Flash-Speicher, optische Platten, CD-ROMs, DVD ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, magnetische oder optische Karten, Phasenwechselspeicher (Phase Change Memory – PCM) oder andere Typen von maschinenlesbaren Medien umfassen, die sich zum Speichern von elektronischen oder durch Rechner ausführbaren Befehlen eignen. Zum Beispiel können Ausführungsformen der Offenbarung als ein Computerprogramm (z. B. BIOS) heruntergeladen werden, das über Datensignale über eine Kommunikationsverbindung (z. B. ein Modem oder eine Netzverbindung) von einem entfernten Rechner (z. B. einem Server) an einen anfordernden Rechner (z. B. einen Client) übertragen wird.
Die Verbindungsfähigkeit 1670 umfasst Hardware-Geräte (z. B. drahtlose und/oder drahtgebundene Verbinder und Kommunikationshardware) und Software-Komponenten (z. B. Treiber, Protokollstapel), um es einem Rechengerät 1600 zu ermöglichen, mit externen Geräten zu kommunizieren. Das Rechengerät 1600 könnte aus separaten Geräten, wie beispielsweise anderen Rechengeräten, drahtlosen Zugangspunkten oder Basisstationen sowie Pheripheriegeräten, wie beispielsweise Kopfhörern, Druckern oder anderen Geräten, bestehen.
Die Verbindungsfähigkeit 1670 kann mehrere unterschiedliche Arten von Verbindungsfähigkeit umfassen. Verallgemeinert ist das Rechengerät 1600 mit zellularer Verbindungsfähigkeit 1672 und drahtloser Verbindungsfähigkeit 1674 veranschaulicht. Zellulare Verbindungsfähigkeit 1672 betrifft allgemein die Verbindungsfähigkeit mit zellularen Netzen, die durch drahtlose Träger bereitgestellt wird, wie dies beispielsweise über GSM (Global System for Mobile Communications) oder Varianten oder Ableitungen, CDMA (Codemultiplex – Code Division Multiple Access) oder Varianten oder Ableitungen, TDM (Zeitmultiplex – Time Division Multiplexing) oder Varianten oder Ableitungen oder andere zellulare Dienststandards bereitgestellt wird. Drahtlose Verbindungsfähigkeit (oder drahtlose Schnittstelle) 1674 betrifft drahtlose Verbindungsfähigkeit, die nicht zellular ist, und kann Personal Area Networks (wie beispielsweise Bluetooth, Near Field usw.), lokale Netze (Lokal Area Network) (wie beispielsweise Wi-Fi) und/oder Weitverkehrsnetze (Wide Area Networks) (wie beispielsweise WiMax) oder andere drahtlose Kommunikation umfassen.
Die peripheren Verbindungen 1680 umfassen Hardware-Schnittstellen und Verbinder sowie Software-Komponenten (z. B. Treiber, Protokollstapel), um Peripherieverbindungen herzustellen. Es versteht sich, dass das Rechengerät 1600 sowohl ein Peripheriegerät („zu” 1682) oder andere Rechengeräte sein könnte, sowie Peripheriegeräte („von” 1684) aufweisen könnte, die damit verbunden sind. Das Rechengerät 1600 weist allgemein einen „Docking-Verbinder” auf, um sich mit anderen Rechengeräten zu Zwecken, wie beispielsweise dem Verwalten (z. B. Herunter- und/oder Hochladen, Ändern, Synchronisieren) von Inhalt auf dem Rechengerät 1600 zu verbinden. Zusätzlich kann ein Docking-Verbinder es dem Rechengerät 1600 ermöglichen, sich mit bestimmten Peripheriegeräten zu verbinden, die es dem Rechengerät 1600 ermöglichen, die Ausgabe von Inhalten an zum Beispiel audiovisuelle oder andere Systeme zu steuern.
Zusätzlich zu einem proprietären Docking-Verbinder oder anderer proprietärer Verbindungs-Hardware kann das Rechengerät 1600 periphere Verbindungen 1680 über gewöhnliche oder standardbasierte Verbinder herstellen. Gewöhnliche Typen können einen universellen seriellen Bus (USB) Verbinder (der irgendeine von einer Anzahl von unterschiedlichen Hardware-Schnittstellen umfassen kann), DisplayPort einschließlich MiniDisplayPort (MDP), High Definition Multimedia Interface (HDMI), Firewire oder andere Typen, umfassen.
Wenn in der Beschreibung auf „die Ausführungsform”, „eine Ausführungsform”, „einige Ausführungsformen” oder „andere Ausführungsformen” Bezug genommen wird, bedeutet dies, dass ein/e bestimmte/s Merkmal, Struktur oder Eigenschaft, das/die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben wird, mindestens in einigen Ausführungsformen aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen enthalten ist. Wenn an verschiedenen Stellen die Begriffe „die Ausführungsform”, „eine Ausführungsform” oder „einige Ausführungsformen” vorkommen, betreffen diese nicht notwendigerweise alle dieselben Ausführungsformen. Wenn die Beschreibung angibt, dass ein Bauteil, ein Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft enthalten sein „kann” oder „könnte”, ist es nicht erforderlich, dass das/die betreffende Bauteil, Merkmal, Struktur oder Eigenschaft enthalten ist. Wenn die Beschreibung oder Ansprüche „ein” Element erwähnen, bedeutet dies nicht, dass nur eines von den Elementen vorhanden ist. Wenn die Beschreibung oder Ansprüche „ein zusätzliches” Element erwähnen, schließt dies nicht das Vorhandensein von mehr als einem von dem zusätzlichen Element aus.
Ferner können die bestimmten Merkmale, Strukturen, Funktionen oder Eigenschaften in einer oder mehreren Ausführungsformen auf irgendeine geeignete Weise kombiniert werden. Zum Beispiel kann eine erste Ausführungsform irgendwo mit einer zweiten Ausführungsform kombiniert werden, wobei die bestimmten Merkmale, Strukturen, Funktionen oder Eigenschaften, die den zwei Ausführungsformen zugehörig sind, sich nicht gegenseitig ausschließen.
Obgleich die Offenbarung in Verbindung mit spezifischen Ausführungsformen davon beschrieben wurde, sind viele Alternativen, Abwandlungen und Varianten solcher Ausführungsformen für den Fachmann angesichts der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich. Zum Beispiel können andere Speicherarchitekturen, z. B. dynamischer RAM (DRAM) die erörterten Ausführungsformen verwenden. Es wird beabsichtigt, dass die Ausführungsformen der Offenbarung alle solchen Alternativen, Abwandlungen und Varianten umfassen und diese in den breiten Schutzbereich der beigefügen Ansprüche fallen.
Zusätzlich kann es sein, dass allgemein bekannte Strom/Erdungsverbindungen mit integrierten Schaltungschips (IC) und anderen Bauteilen innerhalb der dargestellten Figuren zum Zweck der Einfachheit der Veranschaulichung und Erörterung gezeigt oder nicht gezeigt werden, um die Offenbarung nicht unverständlich zu machen. Ferner können Anordnungen in der Form von Blockdiagrammen gezeigt sein, um zu vermeiden, dass die Offenbarung unverständlich wird, und auch im Hinblick auf die Tatsache, dass Einzelheiten in Bezug auf die Ausführung solcher Blockdiagrammanordnungen in hohem Maße von der Plattform abhängig sind, in der die vorliegende Offenbarung auszuführen ist (d. h. solche Einzelheiten sollten Teil der Kenntnisse des Fachmanns sein). Wo spezifische Details (z. B. Schaltungen) dargelegt werden, um beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung zu beschreiben, wird der Fachmann verstehen, dass die Offenbarung ohne oder mit einer Variante dieser spezifischen Details in der Praxis angewandt werden könnte. Die Offenbarung ist somit als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.
Die folgenden Beispiele gehören zu weiteren Ausführungsformen. Einzelheiten in den Beispielen können an irgendeiner Stelle in einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet werden. Alle wahlfreien Merkmale der hier beschriebenen Vorrichtung können auch in Bezug auf ein Verfahren oder einen Prozess ausgeführt werden.
Zum Beispiel umfasst die Vorrichtung Folgendes: Einen Oszillator zum Erzeugen eines Ausgangstaktsignals, wobei der Oszillator ausgestaltet ist, um ein einstellbares Referenzsignal zum Einstellen der Frequenz des Ausgangstaktsignals zu empfangen; eine erste Schaltung zum Bereitstellen eines ersten Signals, das eine Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals angibt; eine zweite Schaltung zum Erzeugen einer Schaltwellenform zum Bereitstellen von Spreizspektrum für das Ausgangstaktsignal; und eine dritte Schaltung, die an die erste und die zweite Schaltung gekoppelt ist, um das einstellbare Referenzsignal gemäß dem ersten Signal und der Schaltwellenform bereitzustellen.
In einer Ausführungsform ist der Oszillator eines von einem VCO oder einem DCO. In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung einen ersten DAC zum Umwandeln einer digitalen Darstellung der Mittenfrequenz in eine analoge Darstellung als das erste Signal. In einer Ausführungsform umfasst die zweite Schaltung Folgendes: einen Auf- und Abwärtszähler, der bei einer Referenztaktfrequenz arbeitet; und einen zweiten DAC, der an den Auf- und Abwärtszähler gekoppelt ist, wobei der zweite DAC zum Erzeugen der Schaltwellenform ausgestaltet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner einen Pseudozufallsgenerator, der an den Auf- und Abwärtszähler gekoppelt ist, wobei der Pseudozufallsgenerator zum Bereitstellen von Auf- oder Abwärtssignalen für den Auf- und Abwärtszähler ausgestaltet ist. In einer Ausführungsform ist der Auf- und Abwärtszähler zum Erzeugen einer dreieckigen Wellenform für den zweiten DAC ausgestaltet. In einer Ausführungsform ist der Auf- und Abwärtszähler zum Erzeugen eines Zufallsbewegungssignals für den zweiten DAC ausgestaltet.
In einer Ausführungsform umfasst die dritte Schaltung Folgendes: Einen Widerstandsteiler; und einen Multiplexer zum selektiven Koppeln eines Ausgangs des Widerstandsteilers zum Bereitstellen des einstellbaren Referenzsignals. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine vierte Schaltung, die an die zweite Schaltung und die dritte Schaltung gekoppelt ist, wobei die vierte Schaltung Folgendes umfasst: einen Widerstandsteiler; und einen Multiplexer zum selektiven Koppeln eines Ausgangs des Widerstandsteilers zum Bereitstellen der Schaltwellenform. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner einen PWM zum Empfangen des Ausgangstaktsignals. In einer Ausführungsform ist der Oszillator ein nachgebildeter Oszillator eines PWM-Oszillators.
In einem anderen Beispiel umfasst eine Vorrichtung Folgendes: einen Oszillator zum Erzeugen eines Ausgangstaktsignals, wobei der Oszillator ausgestaltet ist, um ein einstellbares Referenzsignal zum Einstellen der Frequenz des Ausgangstaktsignals zu empfangen; eine erste Schaltung zum Bereitstellen eines ersten Signals, das eine Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals angibt; eine zweite Schaltung zum Erzeugen einer Schaltwellenform, wobei die zweite Schaltung betriebsfähig ist, um eine Kerbe in einem Spektrum des Ausgangstaktsignals zu verursachen; und eine dritte Schaltung, die an die erste und die zweite Schaltung gekoppelt ist, um das einstellbare Referenzsignal gemäß der Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals und der Schaltwellenform bereitzustellen.
In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung Folgendes: einen Frequenzzähler zum Zählen der Frequenz des Ausgangstaktsignals in Bezug zu einem Referenztaktsignal, wobei die Frequenzzählung als ein Frequenzcode gespeichert wird; und eine Logikeinheit zum Subtrahieren des Frequenzcodes von einem Referenzfrequenzcode zum Erzeugen eines Frequenzfehlercodes. In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung ferner einen Taktmultiplizierer, der betriebsfähig ist, um die Frequenz des Ausgangstaktsignals zu multiplizieren, wobei der Taktmultiplizierer an den Frequenzzähler gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform ist der Taktmultiplizierer betriebsfähig, um die Frequenz des Ausgangstaktsignals mit einem Faktor zu multiplizieren, der größer als eins ist, wenn die erste Schaltung betriebsfähig ist, um in einem Schnellverfolgungsmodus zu arbeiten, und zu bewirken, dass die Ausgangstakt-Signalfrequenz unverändert bleibt, wenn die erste Schaltung betriebsfähig ist, um in einem Langsamverfolgungsmodus zu arbeiten, der sich vom Schnellverfolgungsmodus unterscheidet. In einer Ausführungsform umfasst die erste Schaltung ferner einen Frequenzskalar zum Skalieren der Frequenzzählung mit einem Faktor, der größer als eins ist, wenn die erste Schaltung betriebsfähig ist, um in einem Schnellverfolgungsmodus zu arbeiten. In einer Ausführungsform ist der Skalar betriebsfähig, um die Frequenzzählung mit einem Faktor gleich eins zu skalieren, wenn die erste Schaltung betriebsfähig ist, um in einem Langsamverfolgungsmodus zu arbeiten, der sich vom Schnellverfolgungsmodus unterscheidet.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner Folgendes: einen ersten Digital-Analog-Wandler (DAC) zum Umwandeln einer digitalen Darstellung der Mittenfrequenz in eine analoge Darstellung als das erste Signal; eine PI-Steuereinrichtung, die an die Logikeinheit und den ersten DAC gekoppelt ist, wobei die PI-Steuereinrichtung ausgestaltet ist, um die digitale Darstellung der Mittenfrequenz gemäß dem Frequenzfehlercode einzustellen.
In einer Ausführungsform umfasst die zweite Schaltung Folgendes: einen Auf- und Abwärtszähler, der bei einer Referenztaktfrequenz arbeitet; eine Kerblogik zum Bewirken einer Kerbe in einem Ausgang des Auf- und Abwärtszählers; einen zweiten Digital-Analog-Wandler (DAC), der an den Auf- und Abwärtszähler gekoppelt ist, wobei der zweite DAC ausgestaltet ist, um die Schaltwellenform gemäß dem Ausgang des Auf- und Abwärtszählers zu erzeugen. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner einen Pseudozufallsgenerator, der an den Auf- und Abwärtszähler gekoppelt ist, wobei der Pseudozufallsgenerator ausgestaltet ist, um Auf- oder Abwärtssignale für den Auf- und Abwärtszähler bereitzustellen.
In einer Ausführungsform umfasst die dritte Schaltung Folgendes: einen Widerstandsteiler; und einen Multiplexer zum selektiven Koppeln eines Ausgangs des Widerstandsteilers zum Bereitstellen des einstellbaren Referenzsignals. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine vierte Schaltung, die an die zweite Schaltung und die dritte Schaltung gekoppelt ist, wobei die vierte Schaltung Folgendes umfasst: einen Widerstandsteiler; und einen Multiplexer zum selektiven Koppeln eines Ausgangs des Widerstandsteilers zum Bereitstellen der Schaltwellenform.
In einem anderen Beispiel umfasst ein System Folgendes: eine Speichereinheit; und einen Prozessor, der an die Speichereinheit gekoppelt ist, mehrere integrierte Spannungsregler (Integrated Voltage Regulator – IVR) und eine Spreizspektrum-Steuereinrichtung aufweist, wobei die Spreizspektrum-Steuereinrichtung Folgendes umfasst: einen Oszillator zum Erzeugen eines Ausgangstaktsignals, wobei der Oszillator ausgestaltet ist, um ein einstellbares Referenzsignal zu empfangen, um die Frequenz des Ausgangstaktsignals einzustellen; eine erste Schaltung zum Bereitstellen eines ersten Signals, das eine Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals angibt; eine zweite Schaltung zum Erzeugen einer Schaltwellenform zum Bereitstellen von Spreizspektrum für das Ausgangstaktsignal; und eine dritte Schaltung, die an die erste und die zweite Schaltung gekoppelt ist, um das einstellbare Referenzsignal gemäß dem ersten Signal und der Schaltwellenform bereitzustellen.
In einer Ausführungsform umfasst das System ferner Folgendes: eine drahtlose Schnittstelle, um es dem Prozessor zu ermöglichen, mit einem anderen Gerät zu kommunizieren; und eine Anzeigeeinheit. In einer Ausführungsform ist die zweite Schaltung betriebsfähig, um eine Kerbe in einem Spektrum des Ausgangstaktsignals zu verursachen.
Es wird eine Zusammenfassung bereitgestellt, die es dem Leser ermöglicht, das Wesen und den Hauptpunkt der technischen Offenbarung zu ermitteln. Die Zusammenfassung wird im Wissen eingereicht, dass sie nicht zur Begrenzung des Schutzbereichs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet werden wird. Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich als eine separate Ausführungsform steht.

Claims

Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Oszillator zum Erzeugen eines Ausgangstaktsignals, wobei der Oszillator ausgestaltet ist, um ein einstellbares Referenzsignal zum Einstellen der Frequenz des Ausgangstaktsignals zu empfangen; eine erste Schaltung zum Bereitstellen eines ersten Signals, das eine Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals angibt; eine zweite Schaltung zum Erzeugen einer Schaltwellenform zum Bereitstellen von Spreizspektrum für das Ausgangstaktsignal; und eine dritte Schaltung, die an die erste und die zweite Schaltung gekoppelt ist, um das einstellbare Referenzsignal gemäß dem ersten Signal und der Schaltwellenform bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Oszillator einer von einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) oder einem digital gesteuerten Oszillator (DCO) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Schaltung einen ersten Digital-Analog-Wandler (DAC) zum Umwandeln einer digitalen Darstellung der Mittenfrequenz in eine analoge Darstellung als das erste Signal umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schaltung Folgendes umfasst: einen Auf- und Abwärtszähler, der bei einer Referenztaktfrequenz arbeitet; einen zweiten Digital-Analog-Wandler (DAC), der an den Auf- und Abwärtszähler gekoppelt ist, wobei der zweite DAC ausgestaltet ist, um die Schaltwellenform zu erzeugen; und einen Pseudozufallsgenerator, der an den Auf- und Abwärtszähler gekoppelt ist, wobei der Pseudozufallsgenerator ausgestaltet ist, um Auf- oder Abwärtssignale für den Auf- und Abwärtszähler bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Auf- und Abwärtszähler ausgestaltet ist, um eine dreieckige Wellenform für den zweiten DAC zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Auf- und Abwärtszähler ausgestaltet ist, um ein Zufallsbewegungssignal für den zweiten DAC zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Schaltung Folgendes umfasst: einen Widerstandsteiler; und einen Multiplexer zum selektiven Koppeln eines Ausgangs des Widerstandsteilers zum Bereitstellen des einstellbaren Referenzsignals.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine vierte Schaltung umfasst, die an die zweite Schaltung und die dritte Schaltung gekoppelt ist, wobei die vierte Schaltung Folgendes umfasst: einen Widerstandsteiler; und einen Multiplexer zum selektiven Koppeln eines Ausgangs des Widerstandsteilers zum Bereitstellen der Schaltwellenform.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Pulsbreitenmodulator (PWM) zum Empfangen des Ausgangstaktsignals umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Oszillator ein nachgebildeter Oszillator eines Pulsbreitenmodulator-Oszillators ist.
Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Oszillator zum Erzeugen eines Ausgangstaktsignals, wobei der Oszillator ausgestaltet ist, um ein einstellbares Referenzsignal zum Einstellen der Frequenz des Ausgangstaktsignals zu empfangen; eine erste Schaltung zum Bereitstellen eines ersten Signals, das eine Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals angibt; eine zweite Schaltung zum Erzeugen einer Schaltwellenform, wobei die zweite Schaltung betriebsfähig ist, um eine Kerbe in einem Spektrum des Ausgangstaktsignals zu verursachen; und eine dritte Schaltung, die an die erste und die zweite Schaltung gekoppelt ist, um das einstellbare Referenzsignal gemäß der Mittenfrequenz des Ausgangstaktsignals und der Schaltwellenform bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Schaltung Folgendes umfasst: einen Frequenzzähler zum Zählen der Frequenz des Ausgangstaktsignals in Bezug zu einem Referenztaktsignal, wobei die Frequenzzählung als ein Frequenzcode gespeichert wird; und eine Logikeinheit zum Subtrahieren des Frequenzcodes von einem Referenzfrequenzcode zum Erzeugen eines Frequenzfehlercodes, wobei die erste Schaltung ferner einen Taktmultiplizierer umfasst, der betriebsfähig ist, um die Frequenz des Ausgangstaktsignals zu multiplizieren, wobei der Taktmultiplizierer an den Frequenzzähler gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Taktmultiplizierer betriebsfähig ist, um die Frequenz des Ausgangstaktsignals mit einem Faktor zu multiplizieren, der größer als eins ist, wenn die erste Schaltung betriebsfähig ist, um in einem Schnellverfolgungsmodus zu arbeiten, und zu bewirken, dass die Ausgangstakt-Signalfrequenz unverändert bleibt, wenn die erste Schaltung betriebsfähig ist, um in einem Langsamverfolgungsmodus zu arbeiten, der sich von dem Schnellverfolgungsmodus unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, die ferner Folgendes umfasst: einen ersten Digital-Analog-Wandler (DAC) zum Umwandeln einer digitalen Darstellung der Mittenfrequenz in eine analoge Darstellung als das erste Signal; eine Proportionalintegrator-Steuereinrichtung (PI), die an die Logikeinheit und den ersten DAC gekoppelt ist, wobei die PI-Steuereinrichtung ausgestaltet ist, um die digitale Darstellung der Mittenfrequenz gemäß dem Frequenzfehlercode einzustellen.
System, das Folgendes umfasst: eine Speichereinheit; einen Prozessor, der an die Speichereinheit gekoppelt ist und mehrere integrierte Spannungsregler (Integrated Voltage Regulator – IVR) und eine Spreizspektrum-Steuereinrichtung aufweist, wobei die Spreizspektrum-Steuereinrichtung nach einem der Vorrichtungsansprüche 1 bis 10 ausgestaltet ist; eine drahtlose Schnittstelle, um es dem Prozessor zu ermöglichen, mit einem anderen Gerät zu kommunizieren.