DE102014016108A1

DE102014016108A1 - Lokaloszillator-frequenzkalibrierung

Info

Publication number: DE102014016108A1
Application number: DE102014016108.0A
Authority: DE
Inventors: c/o CAMBRIDGE SILICON Clapp Timothy Charles; c/o CAMBRIDGE SILICON RADI Story Michael John; c/o CAMBRIDGE SILICON RADI McLeod Duncan Angus
Original assignee: Cambridge Silicon Radio Ltd
Current assignee: Qualcomm Technologies International Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-07-02
Also published as: GB201413945D0; GB201514669D0; US20150185263A1; GB2525797A; GB2521698A; GB2521698B

Abstract

Ein Frequenzregelkreis zum Erzeugen eines Taktsignals, der Folgendes umfasst: einen steuerbaren Oszillator, der ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal ein Oszillatorsignal mit einer Oszillatorsignalfrequenz zu erzeugen; einen Frequenzteiler, der mit dem steuerbaren Oszillator gekoppelt ist und ausgelegt ist, die Oszillatorsignalfrequenz zu verringern, um eine dividierte Oszillatorsignalfrequenz zu bilden; und einen Frequenzdetektor, der mit dem Frequenzteiler gekoppelt ist und ausgelegt ist, das Steuersignal in Abhängigkeit von einer Referenzsignalfrequenz zu erzeugen; wobei der Frequenzteiler einen ersten Zähler und einen zweiten Zähler umfasst, wobei der erste Zähler ausgelegt ist, durch das Oszillatorsignal getaktet zu werden und ein Ausgangssignal des ersten Zählers erzeugt, und der zweite Zähler ausgelegt ist, durch das Ausgangssignal des ersten Zählers getaktet zu werden.

Description

HINTERGRUND
Frequenzregelkreise werden auf integrierten Schaltungschips verwendet, um ein genaues und stabiles Taktsignal zu erzeugen, das von einer Referenzquelle mit einer anderen Frequenz abgeleitet ist.
1 stellt einen typischen Frequenzregelkreis dar. Ein steuerbarer Oszillator 101 erzeugt ein Oszillatorsignal mit einer Oszillatorsignalfrequenz F_OSC. Ein Frequenzteiler 102 dividiert die Oszillatorsignalfrequenz auf einen Wert F_OUT herunter, der zum Takten einer Schaltungsanordnung am Ausgang des Frequenzregelkreises geeignet ist. Ein Frequenzdetektor 104 vergleicht F_OUT mit einer Referenzfrequenz F_REF und gibt ein Signal aus, das das Verhältnis dieser zwei Frequenzen darstellt. Ein Schleifenfilter 106 filtert die Ausgabe des Frequenzdetektors. Die Ausgabe des Schleifenfilters 106 ist ein Steuersignal, das in den Oszillator 101 eingegeben wird, um die Frequenz F_OSC des Oszillatorsignals zu steuern, das vom Oszillator 101 erzeugt wird.
Es ist bekannt, den Frequenzteiler, den Frequenzdetektor und das Schleifenfilter eines Frequenzregelkreises digital zu implementieren. Dies ermöglicht eine größere Anpassungsfähigkeit an die Schaltungsanordnung am Ausgang des Frequenzregelkreises als in Phasenregelkreisen. Der Durchlassbereich des Schleifenfilters kann beispielsweise verringert werden, wenn das Referenzsignal instabil ist. Alternativ kann der Durchlassbereich des Schleifenfilters verbreitert werden, wenn es erwünscht ist, dass der Frequenzregelkreis die Frequenz des Oszillatorsignals schnell an Änderungen im Referenzsignal anpasst. Als weiteres Beispiel kann der Frequenzdetektor dazu programmiert sein, verschiedene Frequenzverhältnisse zu handhaben, wenn sich F_REF aufgrund dessen, dass die Ausgabeschaltungsanordnung in einen anderen Modus wechselt oder in diesem arbeitet, ändert.
Es ist bekannt, den Frequenzteiler 102 unter Verwendung eines synchronen Zählers zu implementieren. Ein typischer synchroner Zähler umfasst eine Reihe von Registern, die mit Logik durchsetzt sind. Typischerweise gibt jede Logikstufe des synchronen Zählers ein Signal mit der halben Frequenz des in ihn eingegebenen Signals aus. Wenn F_OUT um Größenordnungen kleiner ist als F_OSC, sind viele Logikzustände erforderlich. Dies verbraucht viel Leistung.
Mit erhöhtem Marktbedarf an elektronischen Vorrichtungen mit niedrigerer Leistung/längerer Batterielebensdauer ist eine leistungsärmere Implementierung des Frequenzregelkreises erforderlich. Außerdem besteht ein Bedarf, die Genauigkeit und Stabilität des durch den Oszillator erzeugten Taktsignals zu verbessern.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Abschätzen einer Oszillatorsignalfrequenz geschaffen, das umfasst: Erzeugen eines Oszillatorsignals mit der Oszillatorsignalfrequenz; Takten einer Logik mit dem Oszillatorsignal; an der Logik, Reagieren auf einen Taktimpuls durch Vorschieben eines Zustandes in einem vorbestimmten Zyklus von Zuständen; Messen des Zustandes der Logik an beiden Grenzen eines ersten Zeitintervalls; Bestimmen einer Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz aus einer bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im ersten Zeitintervall; Messen des Zustandes der Logik an beiden Grenzen eines zweiten Zeitintervalls, wobei das zweite Zeitintervall länger ist als das erste Zeitintervall; und Bestimmen einer verfeinerten Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz aus einer bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall.
Geeigneterweise umfasst das Verfahren das Bestimmen der Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall durch Bestimmen von Kandidatenanzahlen von abgelaufenen Zuständen, wobei jede Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen auf einer unterschiedlichen Anzahl von Umläufen des vorbestimmten Zyklus von Zuständen während des zweiten Zeitintervalls basiert.
Geeigneterweise wird mindestens eine Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen auf der Basis der Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz verworfen.
Geeigneterweise ist die Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz ein Frequenzbereich und das Verfahren umfasst das Verwerfen von Kandidatenanzahlen von abgelaufenen Zuständen, die dazu führen würden, dass die verfeinerte Abschätzung nicht innerhalb des Frequenzbereichs eingeschlossen ist.
Geeigneterweise ist die Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz ein Frequenzbereich und das Verfahren umfasst das Auswählen einer Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen als die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall nur dann, wenn diese Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen dazu führen würde, dass die verfeinerte Abschätzung innerhalb des Frequenzbereichs eingeschlossen ist.
Geeigneterweise umfasst das Verfahren ferner: Messen des Zustandes der Logik an beiden Grenzen eines dritten Zeitintervalls, wobei das dritte Zeitintervall länger ist als das zweite Zeitintervall; Bestimmen einer weiteren verfeinerten Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz aus einer bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall.
Geeigneterweise umfasst das Verfahren das Bestimmen der Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall durch Bestimmen von Kandidatenanzahlen von abgelaufenen Zuständen, wobei jede Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen auf einer unterschiedlichen Anzahl von Umläufen des vorbestimmten Zyklus von Zuständen während des dritten Zeitintervalls basiert.
Geeigneterweise ist die verfeinerte Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz ein verfeinerter Frequenzbereich, und das Verfahren umfasst das Verwerfen von Kandidatenanzahlen von abgelaufenen Zuständen, die dazu führen würden, dass die weiter verfeinerte Abschätzung nicht innerhalb des verfeinerten Frequenzbereichs eingeschlossen ist.
Geeigneterweise ist die verfeinerte Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz ein verfeinerter Frequenzbereich, und das Verfahren umfasst das Auswählen einer Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen als die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall nur dann, wenn diese Kandidatenanzahl dazu führen würde, dass die weiter verfeinerte Abschätzung innerhalb des verfeinerten Frequenzbereichs eingeschlossen ist.
Geeigneterweise umfasst die Logik einen ersten Zähler und einen zweiten Zähler, und das Verfahren umfasst: Takten des ersten Zählers mit dem Oszillatorsignal; am ersten Zähler, Erzeugen eines Ausgangssignals des ersten Zählers; und Takten des zweiten Zählers mit dem Ausgangssignal des ersten Zählers; wobei der Zustand der Logik ein kombinierter Zustand des ersten Zählers und Zustand des zweiten Zählers ist.
Geeigneterweise ändert das Ausgangssignal des ersten Zählers den Zustand mit einem Bruchteil der Oszillatorsignalfrequenz, so dass der zweite Zähler mit dem Bruchteil der Oszillatorsignalfrequenz getaktet wird.
Geeigneterweise umfasst das Verfahren das Messen des Zustandes der Logik durch: Messen des Zustandes des ersten Zählers; Bestimmen einer Zeit, zu der der Zustand des zweiten Zählers gemessen werden soll, in Abhängigkeit vom Zustand des ersten Zählers; und Messen des Zustandes des zweiten Zählers zur bestimmten Zeit.
Wenn der gemessene Zustand des ersten Zählers darauf hinweist, dass das Ausgangssignal des ersten Zählers in Reaktion auf den jüngsten Taktimpuls, der vom ersten Zähler empfangen wird, den Zustand geändert hat, umfasst das Verfahren geeigneterweise das Auswählen der bestimmten Zeit als ein vorbestimmtes Intervall nach der Messung des Zustandes des ersten Zählers.
Geeigneterweise umfasst das Verfahren ferner das Vorhersagen der Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall in Abhängigkeit von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im ersten Zeitintervall.
Geeigneterweise umfasst das Verfahren ferner: Vergleichen der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall mit der vorhergesagten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall; und wenn die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall und die vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall unterschiedlich sind, Detektieren eines Fehlers in der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall unter Verwendung eines Trellisnetzes.
Geeigneterweise umfasst das Verfahren ferner: Vorhersagen der Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall in Abhängigkeit von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im ersten Zeitintervall und von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall; Vergleichen der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall mit der vorhergesagten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall; und wenn die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall und die vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall unterschiedlich sind, Detektieren eines Fehlers in einer oder beiden der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall und der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall unter Verwendung eines Trellisnetzes.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Frequenzregelkreis zum Erzeugen eines Taktsignals geschaffen, der umfasst: einen steuerbaren Oszillator, der dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal ein Oszillatorsignal mit einer Oszillatorsignalfrequenz zu erzeugen; einen Frequenzteiler, der mit dem steuerbaren Oszillator gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, die Oszillatorsignalfrequenz zu verringern, um eine dividierte Oszillatorsignalfrequenz zu bilden; und einen Frequenzdetektor, der mit dem Frequenzteiler gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, das Steuersignal in Abhängigkeit von einer Referenzsignalfrequenz zu erzeugen; wobei der Frequenzteiler einen ersten Zähler und einen zweiten Zähler umfasst, wobei der erste Zähler dazu ausgelegt ist, durch das Oszillatorsignal getaktet zu werden und ein Ausgangssignal des ersten Zählers zu erzeugen, und der zweite Zähler dazu ausgelegt ist, durch das Ausgangssignal des ersten Zählers getaktet zu werden.
Geeigneterweise ist der erste Zähler ein verdrehter Ringzähler.
Geeigneterweise ist der zweite Zähler ein Schieberegister mit linearer Rückkopplung.
Geeigneterweise umfasst der Frequenzdetektor: ein erstes Zustandsregister für den ersten Zähler; und ein zweites Zustandsregister für den zweiten Zähler; wobei der Frequenzdetektor dazu ausgelegt ist, den Zustand des Frequenzteilers durch Messen des Zustandes des ersten Zählers am ersten Zustandsregister und Messen des Zustandes des zweiten Zählers am zweiten Zustandsregister zu bestimmen, und der Frequenzdetektor dazu ausgelegt ist, das Steuersignal in Abhängigkeit vom Zustand des Frequenzteilers zu erzeugen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Offenbarung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen gilt:
1 stellt einen typischen Frequenzregelkreis dar;
2 stellt einen Frequenzregelkreis mit zwei Zählern dar;
3 stellt eine Implementierung des Frequenzteilers von 2 mit einem verdrehten Ringzähler und einem Schieberegister mit linearer Rückkopplung dar;
4 stellt eine Implementierung des Frequenzdetektors von 2 dar;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Abschätzen der Frequenz des Oszillatorsignals darstellt;
6 stellt ein binäres Zerhackverfahren zum Implementieren des Flussdiagramms von 5 dar;
7 stellt ein weiteres binäres Zerhackverfahren zum Implementieren des Flussdiagramms von 5 dar; und
8 stellt ein Trellisnetz dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung wird als Beispiel dargestellt, um irgendeinem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Beispiele begrenzt und verschiedene Modifikationen an den offenbarten Beispielen sind für den Fachmann auf dem Gebiet leicht ersichtlich.
2 ist eine schematische Darstellung eines Frequenzregelkreises. 3 ist eine schematische Darstellung einer Implementierung des Zählers 1 und des Zählers 2 aus 2. 4 ist eine schematische Darstellung einer Implementierung des Frequenzteilers und des Frequenzdetektors aus 2. Diese Figuren stellen einige Komponenten des Frequenzregelkreises hinsichtlich Funktionsblöcken dar. Einige Funktionsblöcke zum Ausführen von Funktionen, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, wurden stellenweise aus diesen Figuren weggelassen. Funktionsblöcke, die beispielsweise Analog-Digital-Umsetzer darstellen, wurden aus diesen Figuren weggelassen.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Abschätzen der Frequenz eines Oszillatorsignals darstellt. Dieses Flussdiagramm stellt eine Reihenfolge dar, in der das Verfahren des Flussdiagramms durchgeführt werden kann. Das Flussdiagramm soll jedoch das beschriebene Verfahren nicht darauf einschränken, dass es in der dargestellten Reihenfolge implementiert wird. Die Schritte des Verfahrens können in einer alternativen Reihenfolge zu der im Flussdiagramm dargestellten ausgeführt werden.
2 ist eine schematische Darstellung, die die allgemeine Anordnung eines Frequenzregelkreises darstellt. Ein steuerbarer Oszillator 201 ist mit einem Frequenzteiler 202 verbunden. Der Frequenzteiler umfasst einen Zähler 1 203 und einen Zähler 2 204. Der Zähler 1 empfängt die Ausgabe des steuerbaren Oszillators 201 als Eingabe. Der Zähler 2 empfängt die Ausgabe des Zählers 1 als Eingabe. Die Ausgabe des Zählers 2 wird aus dem Frequenzregelkreis ausgegeben. Der Frequenzdetektor 205 ist mit dem Frequenzteiler 202 verbunden. Der Frequenzdetektor 205 empfängt als Eingaben eine Ausgabe vom Frequenzteiler 202 und ein Referenzsignal mit einer Frequenz F_REF. Der Frequenzdetektor 205 ist mit einem Schleifenfilter 206 verbunden. Das Schleifenfilter 206 empfängt als Eingabe die Ausgabe des Frequenzdetektors 205. Die Ausgabe des Schleifenfilters 206 ist ein Steuersignal, das den steuerbaren Oszillator 201 steuert.
Im Betrieb erzeugt der steuerbare Oszillator 201 ein Oszillatorsignal mit einer Oszillatorsignalfrequenz F_OSC. Der Frequenzteiler 202 transformiert das Oszillatorsignal, um ein Taktsignal zu bilden. Der Frequenzteiler 202 dividiert die Oszillatorsignalfrequenz F_OSC auf eine dividierte Oszillatorsignalfrequenz F_OUT, so dass das durch den Frequenzregelkreis aus dem Frequenzteiler 202 ausgegebene Taktsignal eine Frequenz F_OUT aufweist. Der Frequenzteiler 202 dividiert die Oszillatorsignalfrequenz in zwei Stufen: die erste Stufe verwendet den Zähler 1 und die zweite Stufe verwendet den Zähler 2.
Der Zähler 1 wird durch das Oszillatorsignal getaktet. Jedes Mal, wenn das Oszillatorsignal den Zustand ändert, ändert der Zähler 1 geeigneterweise den Zustand. Mit anderen Worten, jeder Übergang von 0 auf 1 und 1 auf 0 des Taktsignals, das vom Oszillator 201 empfangen wird, verursacht, dass der Zähler 1 den Zustand ändert. Somit ändert der Zähler 1 den Zustand bei sowohl der steigenden Flanke als auch der fallenden Flanke des Taktsignals, das vom Oszillator 201 empfangen wird. Der Zustand des Zählers 1 schreitet in einer vorbestimmten Weise voran. Der Zähler 1 weist beispielsweise eine vorbestimmte Sequenz von Zuständen auf, die er in einer vorbestimmten Reihenfolge durchschreitet. Geeigneterweise schreitet der Zähler 1 bei jeder Taktflanke des vom Oszillator 201 empfangenen Taktsignals einen Zustand in der vorbestimmten Sequenz von Zuständen voran. Die vorbestimmte Sequenz von Zuständen umfasst eine begrenzte Anzahl von unterschiedlichen Zuständen. Sobald der Zähler 1 die unterschiedlichen Zustände durchschritten hat, kehrt er geeigneterweise zu einem Zustand zurück, den er vorher gehalten hat, und durchschreitet erneut die unterschiedlichen Zustände. Wenn beispielsweise die vorbestimmte Sequenz von Zuständen n, n + 1, n + 2 ... N – 2, N – 1, N ist, dann ist der N + 1-te Zustand n und der N + 2-te Zustand ist n + 1. Ebenso ist der 2N + 1-te Zustand n und der 2N + 2-te Zustand ist n + 1. Folglich läuft der Zähler 1 im Zyklus um die vorbestimmte Sequenz von Zuständen, wobei jeder Zustandsübergang beim Empfang einer Taktflanke stattfindet.
Der Zähler 1 gibt ein Signal aus, das den Zustand mit einem Bruchteil der Rate ändert, mit der der Zähler 1 getaktet wird. Mit anderen Worten, das Ausgangssignal des Zählers 1 weist eine Frequenz auf, die ein Bruchteil der Oszillatorsignalfrequenz F_OSC ist. Geeigneterweise ist F_OSC ein Vielfaches der Frequenz des Ausgangssignals des Zählers 1.
Der Zähler 2 wird durch das Ausgangssignal des Zählers 1 getaktet. Folglich wird der Zähler 2 mit einem Bruchteil der Oszillatorsignalfrequenz F_OSC getaktet. Jedes Mal, wenn der Zähler 1 durch seine vorbestimmte Sequenz von Zuständen einmal im Zyklus läuft, ändert der Zähler 2 geeigneterweise den Zustand einmal. Mit anderen Worten, der Zähler 2 ändert den Zustand entweder beim Empfang eines Übergangs von 0 auf 1 des Taktsignals, das vom Zähler 1 empfangen wird, oder alternativ beim Empfang eines Übergangs von 1 auf 0 des Taktsignals, das vom Zähler 1 empfangen wird. Somit ändert der Zähler 2 den Zustand bei einer der steigenden Flanke und der fallenden Flanke des Taktsignals, das vom Zähler 1 empfangen wird. Der Zustand des Zählers 2 schreitet in einer vorbestimmten Weise voran. Der Zähler 2 weist beispielsweise eine vorbestimmte Sequenz von Zuständen auf, die er in einer vorbestimmten Reihenfolge durchschreitet. Geeigneterweise schreitet der Zähler 2 während jeder Taktperiode des vom Zähler 1 empfangenen Taktsignals um einen Zustand in der vorbestimmten Sequenz von Zuständen weiter. Die vorbestimmte Sequenz von Zuständen umfasst eine begrenzte Anzahl von unterschiedlichen Zuständen. Sobald der Zähler 2 die unterschiedlichen Zustände durchschritten hat, kehrt er geeigneterweise zu einem Zustand zurück, den er vorher gehalten hat, und durchschreitet die unterschiedlichen Zustände erneut. Wenn beispielsweise die vorbestimmte Sequenz von Zuständen m, m + 1, m + 2 ... M – 2, M – 1, M ist, dann ist der M + 1-te Zustand m und der M + 2-te Zustand ist m + 1. Ebenso ist der 2M + 1-te Zustand m und der 2M + 2-te Zustand ist m + 1. Folglich läuft der Zähler 2 im Zyklus um die vorbestimmte Sequenz von Zuständen, wobei jeder Zustandsübergang beim Empfang entweder der steigenden Taktflanke oder der fallenden Taktflanke stattfindet, in Abhängigkeit davon, wie der Zähler 2 ausgelegt ist.
Der Zähler 2 gibt ein Signal aus, das den Zustand mit einem Bruchteil der Rate ändert, mit der der Zähler 2 getaktet wird. Mit anderen Worten, das Ausgangssignal des Zählers 2 weist eine Frequenz auf, die ein Bruchteil der Ausgangssignalfrequenz des Zählers 1 ist. Geeigneterweise ist F_OSC ein Vielfaches der Frequenz des Ausgangssignals des Zählers 2.
Der Frequenzdetektor 205 schätzt die Oszillatorsignalfrequenz F_OSC ab. Der Frequenzdetektor 205 schätzt F_OSC in Abhängigkeit von einer Reihe von gemessenen Zuständen des Frequenzteilers 202 ab. Der gemessene Zustand des Frequenzteilers 202 ist eine Kombination des gemessenen Zustandes des Zählers 1 und des gemessenen Zustandes des Zählers 2. Ein Verfahren zum Abschätzen der Oszillatorsignalfrequenz F_OSC wird in Bezug auf 5 genauer beschrieben.
Der Frequenzdetektor 205 vergleicht auch eine von F_OSC abgeleitete Frequenz mit einer Referenzfrequenz F_REF und gibt ein Signal aus, das das Verhältnis dieser zwei Frequenzen darstellt. Das Schleifenfilter 206 filtert die Ausgabe des Frequenzdetektors. Die Ausgabe des Schleifenfilters 206 ist ein Steuersignal, das in den Oszillator 201 eingegeben wird, um die Frequenz F_OSC des Oszillatorsignals zu steuern, das durch den Oszillator 201 erzeugt wird. Alternativ ist die Ausgabe des Frequenzdetektors 205 das Steuersignal, das in den Oszillator 201 eingegeben wird, um die Frequenz F_OSC des Oszillatorsignals zu steuern, das durch den Oszillator 201 erzeugt wird.
3 stellt eine beispielhafte Implementierung des Frequenzteilers 202 von 2 dar. Der Zähler 1 303 ist ein verdrehter Ringzähler. Der Zähler 2 304 ist ein Schieberegister mit linearer Rückkopplung (LFSR).
Der verdrehte Ringzähler 303 umfasst zwei Master-Slave-Flip-Flops 305 und 306. Das Master-Slave-Flip-Flop 305 empfängt das Differenz-F_OSC-Taktsignal, das aus dem Oszillator 201 ausgegeben wird, am Takteingang 307. Das Master-Slave-Flip-Flop 306 empfängt auch das F_OSC-Taktsignal, das aus dem Oszillator 201 ausgegeben wird, am Takteingang 308. Die Ausgabe des Master-Slave-Flip-Flops 305 auf der Leitung 309 wird in das Master-Slave-Flip-Flop 306 eingegeben. Die Ausgabe des Master-Slave-Flip-Flops 306 auf der Leitung 310 wird am Inverter 311 invertiert und dann in das Master-Slave-Flip-Flop 305 eingegeben. Die Ausgabe des Master-Slave-Flip-Flops 306 wird aus dem verdrehten Ringzähler 303 auf der Leitung 312 ausgegeben. Die Verwendung von zwei Master-Slave-Flip-Flops in Reihe, wie in 3 gezeigt, führt zu einer Ausgabe des verdrehten Ringzählers 303, die den Zustand einmal für alle vier Taktflanken des F_OSC-Taktsignals ändert. Folglich ändert die Frequenz des aus dem verdrehten Ringzähler ausgegebenen Signals den Zustand mit einem Viertel der Rate des F_OSC-Taktsignals Folglich ist die Frequenz des aus dem verdrehten Ringzähler ausgegebenen Signals ¼F_OSC. Mit anderen Worten, der verdrehte Ringzähler dividiert die Frequenz des Oszillatorsignals durch einen Faktor von vier.
Das aus dem verdrehten Ringzähler ausgegebenen Signal taktet das LFSR 304. Folglich wird das LFSR 304 mit einem Viertel der Rate getaktet, mit der der verdrehte Ringzähler getaktet wird.
Das LFSR 304 umfasst sechs Flip-Flops 313, 314, 315, 316, 317 und 318. Die Flip-Flops sind in Reihe geschaltet. Jedes Flip-Flop empfängt das aus dem verdrehten Ringzähler 312 ausgegebene Signal als Taktsignal an seinem Takteingang. Das Flip-Flop 313 empfängt die Ausgabe 312 des verdrehten Ringzählers am Takteingang 319. Das Flip-Flop 314 empfängt die Ausgabe 312 des verdrehten Ringzählers am Takteingang 320. Das Flip-Flop 315 empfängt die Ausgabe 312 des verdrehten Ringzählers am Takteingang 321. Das Flip-Flop 316 empfängt die Ausgabe 312 des verdrehten Ringzählers am Takteingang 322. Das Flip-Flop 317 empfängt die Ausgabe 312 des verdrehten Ringzählers am Takteingang 323. Das Flip-Flop 318 empfängt die Ausgabe 312 des verdrehten Ringzählers am Takteingang 324. Das erste Flip-Flop in der Reihe, das Flip-Flop 313, empfängt als seine Dateneingabe auf der Leitung 326 die Ausgabe des LFSR, das die Ausgabe des letzten Flip-Flops in der Reihe, des Flip-Flops 318, ist. Die Ausgabe des Flip-Flops 313 wird in ein Exklusiv-Oder-Gatter 325 (XODER) eingegeben. Die andere Eingabe in das XODER-Gatter ist die Ausgabe des LFSR, die die Ausgabe des letzten Flip-Flops in der Reihe, des Flip-Flops 318, ist. Die Ausgabe des XODER-Gatters ist die Eingabe in das nächste Flip-Flop in der Reihe, das Flip-Flop 314. Die Ausgabe des Flip-Flops 314 ist die Eingabe in das nächste Flip-Flop in der Reihe, das Flip-Flop 315. Die Ausgabe des Flip-Flops 315 ist die Eingabe des nächsten Flip-Flops in der Reihe, des Flip-Flops 316. Die Ausgabe des Flip-Flops 316 ist die Eingabe des nächsten Flip-Flops in der Reihe, des Flip-Flops 317. Die Ausgabe des Flip-Flops 317 ist die Eingabe des letzten Flip-Flops in der Reihe, des Flip-Flops 318. Die Ausgabe des Flip-Flops 318 ist die Ausgabe des LFSR. Das XODER-Gatter gibt eine 0 aus, wenn seine zwei Eingaben gleich sind, und gibt eine 1 aus, wenn seine zwei Eingaben unterschiedlich sind.
3, wie vorstehend beschrieben, stellt eine Konfiguration des verdrehten Ringzählers und eine Konfiguration des LFSR dar. Selbstverständlich sind jedoch andere Konfigurationen des verdrehten Ringzählers und des LFSR möglich. Der verdrehte Ringzähler kann beispielsweise weitere Master-Slave-Flip-Flops umfassen, um die Frequenz des Oszillatorsignals weiter zu verringern. Als weiteres Beispiel kann das LFSR weitere Flip-Flops umfassen, um die Anzahl von Zuständen in der vorbestimmten Sequenz von Zuständen des LFSR und daher die Zeit, die zum Wiederholen der vorbestimmten Zustandssequenz benötigt wird, zu erhöhen.
Die Verwendung eines verdrehten Ringzählers und eines LFSR als zwei Zähler des Frequenzteilers 202 von 2 ist eine beispielhafte Implementierung. In einem anderen Beispiel ist der Zähler 1 von 2 ein verdrehter Ringzähler und der Zähler 2 von 2 ist ein asynchroner Zähler.
Die Verwendung von zwei Zählern, um den Frequenzteiler 202 zu implementieren, von denen einer ein verdrehter Ringzähler ist, spart Leistung relativ zu bekannten Implementierungen, die einen einzelnen synchronen Zähler verwenden. Synchrone Zähler beinhalten eine Logik zwischen jedem Flip-Flop. Diese Logik verbraucht eine relativ große Menge an Leistung. Der verdrehte Ringzähler verringert die Frequenz des Oszillatorsignals um einen Faktor von Vier ohne Verwendung irgendeiner Logik abgesehen vom Inverter 311. Folglich verbraucht der verdrehte Ringzähler weniger Leistung als ein synchroner Zähler. Außerdem führt das nachfolgende LFSR den Rest der Frequenzverringerung durch Arbeiten mit einem Viertel der Geschwindigkeit durch, mit der es arbeiten hätte müssen, wenn es das Oszillatorsignal direkt als Takteingang empfangen hätte. Folglich erfordert das LFSR ein Viertel der Leistung, die es benötigt hätte, wenn es das Oszillatorsignal direkt als Takteingang empfangen hätte. Außerdem sind die Logikstufen zwischen den Flip-Flops des LFSR minimiert, um den Leistungsverbrauch des LFSR zu verringern. Diese Lösung mit zwei Zählern spart folglich Leistung.
Jedes Master-Slave-Flip-Flop des verdrehten Ringzählers 303 umfasst zwei Zwischenspeicher in Reihe (Master und Slave). Jeder der Master-Zwischenspeicher ändert den Zustand bei einer Taktflanke des empfangenen Oszillatorsignals. Die Slave-Zwischenspeicher ändern den Zustand bei der anderen Taktflanke des empfangenen Oszillatorsignals. Der Zustand des verdrehten Ringzählers 303 ist die Kombination von Zuständen seiner vier Bestandteilszwischenspeicher. Der Zustand jedes Zwischenspeichers des verdrehten Ringzählers 303 hängt von den Zuständen der anderen Zwischenspeicher des verdrehten Ringzählers 303 ab. Die Weise, in der der Zustand jedes Zwischenspeichers voranschreitet, ist deterministisch. Folglich schreitet der Zustand des verdrehten Ringzählers als Ganzes in einer vorbestimmten Weise voran. Der verdrehte Ringzähler 303, der in 3 gezeigt ist, weist eine Sequenz von acht unterschiedlichen Zuständen auf, die er im Zyklus durchläuft. Sobald er durch diese acht Zustände der Reihe nach fortgeschritten ist, durchläuft er im Zyklus die acht Zustände erneut in derselben Reihenfolge. Mit anderen Worten, der neunte Zustand ist derselbe wie der erste Zustand. Der siebzehnte Zustand ist derselbe wie der erste Zustand.
Jedes Flip-Flop des LFSR 304 ändert den Zustand bei jeder Taktflanke des aus dem verdrehten Ringzähler 303 ausgegebenen Signals. Der Zustand des LFSR ist die Kombination von Zuständen seiner sechs Bestandteils-Flip-Flops. Der Zustand jedes Flip-Flops des LFSR hängt von den Zuständen der anderen Flip-Flops des LFSR ab. Die Weise, in der der Zustand jedes Flip-Flops voranschreitet, ist deterministisch. Folglich schreitet der Zustand des LFSR als Ganzes in einer vorbestimmten Weise voran. Das in 3 gezeigte LFSR weist eine Sequenz von 63 unterschiedlichen Zuständen auf, die es im Zyklus durchläuft. Sobald es durch diese 63 Zustände der Reihe nach fortgeschritten ist, durchläuft es im Zyklus die 63 Zustände erneut in derselben Reihenfolge. Mit anderen Worten, der 64. Zustand ist derselbe wie der erste Zustand. Der 127. Zustand ist derselbe wie der erste Zustand. Der LFSR-Zustand, in dem jedes Flip-Flop sich im gleichen Logikzustand 0 befindet, ist ein illegaler Zustand, der nicht in den vorstehend erwähnten 63 unterschiedlichen Zuständen enthalten ist. Eine zusätzliche Logik ist in das in 3 gezeigte LFSR integriert, um zu vermeiden, dass durch das LFSR in diesen Zustand eingetreten wird.
Der Zustand des Frequenzteilers 202 ist eine Kombination der Zustände des verdrehten Ringzählers 303 und des LFSR 304. Folglich weist der Frequenzteiler 202 8 × 63 = 504 Zustände auf. Der Zustand des Frequenzteilers als Ganzes ändert sich bei jeder Taktflanke des Oszillatorsignals. Folglich ändert sich der Zustand des Frequenzteilers als Ganzes in jedem halben Taktzyklus, mit dem er durch das Oszillatorsignal getaktet wird. Die Weise, in der der Zustand des Frequenzteilers voranschreitet, ist deterministisch. Der Zustand des Frequenzteilers schreitet in einer vorbestimmten Weise durch eine Sequenz von 504 Zuständen fort. Sobald er durch diese 504 Zustände der Reihe nach fortgeschritten ist, durchläuft er die 504 Zustände erneut im Zyklus in derselben Reihenfolge.
4 stellt eine beispielhafte Implementierung des Frequenzdetektors 205 von 2 dar. Der Frequenzdetektor 205 umfasst zwei Zustandsregister 401, 402. Das Zustandsregister 401 empfängt den Zustand des Zählers 1 als Eingabe auf der Leitung 405. Das Zustandsregister 402 empfängt den Zustand des Zählers 2 als Eingabe auf der Leitung 406. Das Zustandsregister 401 wird durch ein Taktsignal F_CLK getaktet, das in den Takteingang 403 eingegeben wird. Das Zustandsregister 402 wird durch dasselbe Taktsignal F_CLK getaktet, das in den Takteingang 404 eingegeben wird. Geeigneterweise weist das Taktsignal eine sehr stabile Frequenz auf. Das Taktsignal kann beispielsweise von einem Kristalloszillator abgeleitet sein. Das Zustandsregister 401 gibt den Zustand des Zählers 1 auf der Leitung 407 an die Logik 409 aus. Das Zustandsregister 402 gibt den Zustand des Zählers 2 auf der Leitung 408 an die Logik 409 aus. Die Logik 409 verwendet den gemessenen Zustand des Zählers 1 und den gemessenen Zustand des Zählers 2, um den Zustand des Frequenzteilers zu bestimmen. Die Logik 409 verwendet den Zustand des Frequenzteilers, um die Frequenz des Oszillatorsignals F_OSC genau zu bestimmen. Die Logik 409 vergleicht dann die Frequenz des Oszillatorsignals F_OSC mit einer Referenzsignalfrequenz F_REF und erzeugt ein Steuersignal in Abhängigkeit von diesem Vergleich, um den Oszillator zu steuern.
Geeigneterweise verwendet die Logik 409 den gemessenen Zustand des Frequenzteilers und die bekannte Sequenz von Zuständen, die der Frequenzteiler im Zyklus durchläuft, um die Frequenz des Oszillatorsignals F_OSC abzuschätzen. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Verfahrensschritte darstellt, die von der Logik 409 unternommen werden, um die Frequenz des Oszillatorsignals F_OSC abzuschätzen.
In Schritt 501 misst der Frequenzdetektor den Zustand des Frequenzteilers am Beginn und am Ende eines ersten Zeitintervalls. Dieses Zeitintervall kann beispielsweise 1 μs sein. Geeigneterweise misst der Frequenzdetektor den Zustand des Frequenzteilers unter Verwendung der mit Bezug auf 4 beschriebenen Zustandsregister.
In Schritt 502 bestimmt der Frequenzdetektor die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im ersten Zeitintervall. Als Beispiel soll der Fall betrachtet werden, in dem sich der Frequenzteiler am Beginn des ersten Zeitintervalls im Zustand 3 von 504 und am Ende des ersten Zeitintervalls im Zustand 245 von 504 befindet. Da der Frequenzteiler die 504 Zustände im Zyklus durchläuft, ist aus diesen Informationen allein nicht bekannt, wie viele abgelaufene Zustände es im ersten Zeitintervall gab. Es könnte sein, dass der Zustand des Frequenzteilers vom Zustand 3 zu 245 in einem Zyklus fortgeschritten ist und folglich 242 Zustände abgelaufen sind. Es könnte jedoch sein, dass der Zustand des Frequenzteilers vom Zustand 3 bis zu 504 in einem Zyklus und dann vom Zustand 1 zu 245 im nächsten Zyklus fortgeschritten ist, in welchem Fall 746 Zustände abgelaufen sind. Ebenso kann der Frequenzteiler durch zwei, drei oder mehr Zyklen der vorbestimmten Sequenz von Zuständen vorangeschritten sein. Geeigneterweise ist die Frequenz des Oszillatorsignals bis auf eine bestimmte Genauigkeit bekannt. Die Frequenz des Oszillatorsignals könnte beispielsweise als AHz ± BHz bekannt sein. Da sich der Zustand jede halbe Taktperiode ändert, ist die Anzahl von abgelaufenen Zuständen zur Frequenz des Oszillatorsignals umgekehrt proportional. Folglich ist die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im ersten Zeitintervall als C Zustände ± D Zustände von der Oszillatorsignalfrequenz AHz ± BHz bekannt. Geeigneterweise wird die Länge des ersten Zeitintervalls derart ausgewählt, dass die Unsicherheit D in der Anzahl von Zuständen, die abgelaufen sind, geringer ist als die Gesamtzahl von Zuständen in der vorbestimmten Sequenz von Zuständen. Folglich ist in dieser Weise bekannt, in welchem Zyklus der 504 Zustände sich die Messung von 245 Zuständen befindet. Folglich wird die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im ersten Intervall aus dem gemessenen Zustand am Beginn des ersten Zeitintervalls, dem gemessenen Zustand am Ende des ersten Zeitintervalls und dem bekannten Wert und der Genauigkeit der Oszillatorsignalfrequenz bestimmt.
6 stellt die Unsicherheit in der Frequenz des Oszillatorsignals F_OSC dar. Die Basislinie 601 stellt die minimale Frequenz des Oszillatorsignals AHz – BHz dar. Die obere Linie 602 stellt die maximale Frequenz des Oszillatorsignals AHz + BHz dar. Der Bereich zwischen der Basislinie 601 und der oberen Linie 602 stellt auch den Bereich von Frequenzteilerzuständen dar, die am Ende des ersten Zeitintervalls in Anbetracht der Zustandsmessung am Beginn des ersten Zeitintervalls und der bekannten Genauigkeit der Oszillatorsignalfrequenz gemessen werden könnten. Geeigneterweise wird die Länge des ersten Zeitintervalls derart gewählt, dass nur ein Zyklus der vorbestimmten Sequenz von Zuständen zwischen der Basislinie 601 und der oberen Linie 602 dargestellt wird.
In Schritt 503 wird die Oszillatorsignalfrequenz aus der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen des Frequenzteilers im ersten Zeitintervall abgeschätzt. Da der Frequenzteiler den Zustand mit jedem halben Taktzyklus des Oszillatorsignals ändert, ist die Anzahl von Perioden des Taktzyklus im ersten Zeitintervall die Hälfte der Anzahl von abgelaufenen Zuständen. Folglich ist eine Abschätzung der Frequenz des Oszillators gegeben durch:
wobei F_OSCi die Abschätzung der Frequenz des Oszillatorsignals in Hz ist, i die Länge des Zeitintervalls in Sekunden ist und s_i die Anzahl von abgelaufenen Zuständen während des Zeitintervalls ist.
Das Kreuz markiert mit 603 in 6 ist die Abschätzung der Frequenz des Oszillators, die aus Gleichung 1 aus dem ersten Zeitintervall bestimmt wird. Die Genauigkeit dieser Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz F_OSC ist begrenzt. Da der Frequenzteiler nur den Zustand jeden halben Taktzyklus ändert, ist die Genauigkeit der Anzahl von abgelaufenen Zuständen über das erste Zeitintervall nur auf einen halben Taktzyklus genau. Folglich ist die Frequenz des Oszillatorsignals nun A'Hz ± B'Hz, wobei B' kleiner ist als B.
In Schritt 504 von 5 geht das Verfahren zum nächsten Zeitintervall weiter. Die Verfahrensschritte 501, 502 und 503 von 5 wiederholen sich dann für das nächste Zeitintervall. In Schritt 501 misst somit der Frequenzdetektor den Zustand des Frequenzteilers am Beginn und am Ende eines zweiten Zeitintervalls. Das zweite Zeitintervall ist länger als das erste Zeitintervall. Dieses zweite Zeitintervall kann beispielsweise 2 μs sein. In einer Beispielimplementierung beginnen das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall gleichzeitig. Mit anderen Worten, die Beginnzustandsmessung des ersten und des zweiten Zeitintervalls sind gleich. Dies verringert die Gesamtzahl von Zustandsmessungen, die durch den Frequenzdetektor durchgeführt werden, und spart folglich Leistung. Dies verringert auch die Zeit, die es dauert, alle Zustandsmessungen durchzuführen, ermöglicht folglich, dass die Oszillatorsignalfrequenz schneller abgeschätzt wird. Geeigneterweise misst der Frequenzdetektor den Zustand des Frequenzteilers unter Verwendung der mit Bezug auf 4 beschriebenen Zustandsregister.
In Schritt 502 bestimmt der Frequenzdetektor die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall. Wie vorstehend mit Bezug auf das erste Zeitintervall beschrieben, ist aus dem Beginn- und Endzustand des zweiten Zeitintervalls allein nicht bekannt, wie viele abgelaufene Zustände im zweiten Zeitintervall vorhanden waren. Die Oszillatorfrequenz ist jedoch nun bis auf eine Genauigkeit von ±B'Hz bekannt, was genauer ist als sie vor dem ersten Zeitintervall bekannt war. In derselben Weise, wie vorstehend mit Bezug auf das erste Zeitintervall beschrieben, wird die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall aus dem gemessenen Zustand am Beginn des zweiten Zeitintervalls, dem gemessenen Zustand am Ende des zweiten Zeitintervalls und dem bekannten Wert und der bekannten Genauigkeit der Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz bestimmt, die aus den Messungen des ersten Zeitintervalls bestimmt ist.
6 stellt ein Verfahren zum Bestimmen, aus welchem Zyklus der vorbestimmten Sequenz von Zuständen die zweite Zustandsmessung für das zweite Zeitintervall gekommen ist, dar. Dieses Verfahren ist ein binäres Zerhackverfahren. Die erste Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz 603, die während der ersten Iteration des Verfahrens von 5 bestimmt wird, befindet sich in der oberen Hälfte des Frequenzbereichs, in dem sie gewesen sein könnte (gemäß der bekannten Genauigkeit der Oszillatorsignalfrequenz vor den Messungen des ersten Zeitintervalls). Für die zweite Iteration des Verfahrens von 5 wird der Frequenzbereich um die Hälfte verringert. Da die erste Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz sich in der oberen Hälfte des Frequenzbereichs befindet, wird die obere Hälfte des Frequenzbereichs für die zweite Iteration des Verfahrens verwendet. Folglich wurde die Basislinie 604 für die zweite Iteration den Frequenzbereich der ersten Iteration den halben Weg nach oben bewegt. Der Frequenzbereich von der Basislinie 604 zur oberen Linie 605 umfasst die abgeschätzte Frequenz der während der ersten Iteration bestimmten Oszillatorsignalfrequenz und ihren zugehörigen Fehler von ±B'Hz.
Kandidaten für die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall werden erzeugt, wobei jeder Kandidat auf einer anderen Anzahl von Umläufen der vorbestimmten Sequenz von Zuständen während des zweiten Zeitintervalls basiert. Zwei von diesen Kandidaten sind durch Punkte 606 und 607 in 6 dargestellt. Der Kandidat 607 liegt innerhalb des Frequenzbereichs der ersten Iteration des Verfahrens von 5, aber außerhalb des Frequenzbereichs der zweiten Iteration des Verfahrens von 5. Folglich wird der Kandidat 607 verworfen. Dies liegt daran, dass die Oszillatorsignalfrequenz, der er entspricht, nicht innerhalb des Frequenzbereichs liegt, der von der Basislinie 604 und der oberen Linie 605 umschlossen ist. Der Oszillatorsignalfrequenzbereich, dem er entspricht, liegt nicht innerhalb der während der ersten Iteration des Verfahrens von 5 bestimmten Oszillatorsignalfrequenz. Der Kandidat 606 liegt innerhalb des Frequenzbereichs sowohl der ersten als auch der zweiten Iteration des Verfahrens von 5. Der Kandidat 606 entspricht einer Oszillatorsignalfrequenz, die von der Basislinie 604 und der oberen Linie 605 umschlossen ist. Der Kandidat 606 entspricht einer Oszillatorsignalfrequenz, die innerhalb der abgeschätzten Oszillatorsignalfrequenz eingeschlossen ist, die während der ersten Iteration des Verfahrens von 5 bestimmt wird. Folglich wird der Kandidat 606 als Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall bestimmt.
In Schritt 503 wird eine verfeinerte Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz aus der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen des Frequenzteilers im zweiten Zeitintervall unter Verwendung von Gleichung 1 bestimmt. Die Kreuzmarkierung 606 in 6 entspricht der verfeinerten Abschätzung der Frequenz des Oszillators, die aus Gleichung 1 bestimmt wird, für das zweite Zeitintervall. Die Genauigkeit dieser verfeinerten Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz F_OSC ist größer als die Genauigkeit der während der ersten Iteration des Verfahrens von 5 erzeugten Abschätzung. Da der Frequenzteiler nur den Zustand jeden halben Taktzyklus ändert, ist die Genauigkeit der Anzahl von abgelaufenen Zuständen über das zweite Zeitintervall nur auf einen halben Taktzyklus genau. Folglich ist die Frequenz des Oszillatorsignals nun A'' Hz ± B'' Hz, wobei B'' kleiner ist als B'.
In Schritt 504 von 5 geht das Verfahren zum nächsten Zeitintervall weiter.
Die Iteration von 5 unter Verwendung eines dritten Zeitintervalls geht vor sich, wie mit Bezug auf das zweite Zeitintervall beschrieben. Das dritte Zeitintervall ist länger als das zweite Zeitintervall. Das dritte Zeitintervall kann beispielsweise 4 μs sein. In einer Implementierung beginnen das erste, das zweite und das dritte Zeitintervall alle gleichzeitig. Die verfeinerte Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz 606, die während der zweiten Iteration des Verfahrens von 5 bestimmt wird, liegt in der unteren Hälfte des Frequenzbereichs, der durch die Basislinie 604 und die obere Linie 605 begrenzt ist. Für die dritte Iteration des Verfahrens von 5 wird der Frequenzbereich wieder um die Hälfte verringert. Da die verfeinerte Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz in der unteren Hälfte des Frequenzbereichs liegt, wird die untere Hälfte des Frequenzbereichs für die dritte Iteration des Verfahrens verwendet. Folglich wurde die obere Linie 609 den Frequenzbereich der zweiten Iteration den halben Weg nach unten bewegt. Der Frequenzbereich von der Basislinie 608 zur oberen Linie 609 umfasst die abgeschätzte Frequenz der Oszillatorsignalfrequenz, die während der zweiten Iteration bestimmt wird, und ihren zugehörigen Fehler von ±B'' Hz.
Die Kandidaten für die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im dritten Zeitintervall sind durch Punkte 610, 611, 612 und 613 in 6 dargestellt. Die Kandidaten 610, 612 und 613 werden verworfen, da sie außerhalb des Frequenzbereichs der dritten Iteration des Verfahrens von 5 liegen. Der Kandidat 611 liegt innerhalb des Frequenzbereichs der dritten Iteration des Verfahrens von 5. Der Kandidat 611 entspricht einer Oszillatorsignalfrequenz, die innerhalb der verfeinerten Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz eingeschlossen ist, die während der zweiten Iteration des Verfahrens von 5 bestimmt wird. Folglich wird der Kandidat 611 als die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im dritten Zeitintervall bestimmt.
In Schritt 503 wird eine weiter verfeinerte Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz aus der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen des Frequenzteilers im dritten Zeitintervall unter Verwendung von Gleichung 1 bestimmt.
Für jede anschließende Iteration des Verfahrens von 5 ist das Zeitintervall länger als das Zeitintervall der letzten Iteration. Je mehr Iterationen des Verfahrens von 5 vollendet werden, desto genauer wird die Oszillatorsignalfrequenz bestimmt.
Das binäre Zerhackverfahren von 6 ist eine Weise zum Implementieren des Verfahrens von 5. Ein einzelner Bitfehler in einer Zustandsmessung könnte jedoch einen großen Fehler in der bestimmten Oszillatorsignalfrequenz verursachen. Wenn die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen in der Mitte des Bereichs liegt, dann könnte ein Ein-Bit-Fehler verursachen, dass die falsche Hälfte des Bereichs für die nächste Iteration verworfen wird. 7 stellt eine andere binäre Zerhackimplementierung dar. In dieser Implementierung wird dann, wenn die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen in der Mitte des Bereichs liegt, wie durch den Punkt 701 dargestellt, der Bereich um die Hälfte zerhackt, so dass die Basislinie 702 um ein Viertel des Bereichs nach oben zur Basislinie 703 bewegt wird.
Ebenso wird die obere Linie 704 um ein Viertel des Bereichs zur oberen Linie 705 nach unten bewegt.
Geeigneterweise wird eine Kombination der in 6 und 7 dargestellten binären Zerhackverfahren verwendet. Das binäre Zerhackverfahren von 6 wird beispielsweise standardmäßig verwendet, wenn jedoch festgestellt wird, dass die Anzahl von abgelaufenen Zuständen für diese Iteration um die Mitte des Frequenzbereichs liegt, wird stattdessen das binäre Zerhackverfahren von 7 für diese Iteration verwendet.
Die Verwendung von zwei Zählern zum Implementieren des Frequenzteilers 202 des Frequenzregelkreises ist eine leistungsärmere Lösung, wie vorstehend beschrieben. Der Zustand des Zählers 2 schreitet nur voran, wenn die Ausgabe des Zählers 1 den Zustand ändert. Die Ausgabe des Zählers 1 ändert den Zustand langsamer als die Rate, mit der er getaktet wird. Im obigen Beispiel des verdrehten Ringzählers und LFSR-Zählers ändert sich die Ausgabe des verdrehten Ringzählers mit einem Viertel der Rate, mit der er getaktet wird. Da jedoch der Zähler 2 durch die Ausgabe des Zählers 1 getaktet wird, aktualisiert sich der Zustand des Zählers 1 vor dem Zustand des Zählers 2 in jenen Taktzyklen, in denen die Ausgabe des Zählers 1 den Zustand ändert. Mit anderen Worten, der Zähler 1 und der Zähler 2 werden asynchron getaktet. Dies kann eine Wettlaufgefahr verursachen. Wenn die Zustände sowohl des Zählers 1 als auch des Zählers 2 gleichzeitig abgetastet werden, direkt nachdem der Zähler 1 den Zustand seines Ausgangssignals geändert hat, dann ist es möglich, dass diese Zustände abgetastet werden können, nachdem der Zähler 1 seinen Zustand aktualisiert hat, jedoch bevor der Zähler 2 seinen Zustand aktualisiert hat. Dies würde zu einem Messfehler von ± 8 Zuständen in der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen im Zeitintervall führen. Ein Fehler von –8 tritt auf, wenn die Zustandsmessung am Beginn des Zeitintervalls durch eine Wettlaufgefahr beeinflusst wurde, aber die Zustandsmessung am Ende des Zeitintervalls korrekt ist. Ein Fehler von +8 tritt auf, wenn die Zustandsmessung am Beginn des Zeitintervalls korrekt ist, aber die Zustandsmessung am Ende des Zeitintervalls durch eine Wettlaufgefahr beeinflusst wurde.
Geeigneterweise wird diese Situation durch Steuern, wann der Zustand des Zählers 2 abgetastet werden soll, in Abhängigkeit vom gemessenen Zustand des Zählers 1 vermieden. Wenn der Zähler 1 als in dem Zustand gemessen wird, der dem entspricht, dass er gerade den Zustand seines Ausgangssignals bei der zuletzt empfangenen Taktflanke geändert hat, dann darf eine Zeit t verstreichen, bevor der Zustand des Zählers 2 gemessen wird. Die Zeit t wird ausreichend lang festgelegt, damit der Zähler 2 seinen Zustand nach dem Empfangen der Taktflanke vom Zähler 1 aktualisiert hat. Wenn andererseits der Zähler 1 als in einem Zustand gemessen wird, der dem entspricht, dass er den Zustand seines Ausgangssignals für mindestens einen halben Taktzyklus nicht geändert hat, dann kann der Zustand des Zählers 2 sofort abgetastet werden.
Geeigneterweise implementiert der Frequenzdetektor ein Trellisnetz, um Fehler in der bestimmten Oszillatorsignalfrequenz zu detektieren und zu korrigieren. Geeigneterweise wird der Zustand des Frequenzteilers zu den Zeiten 0, T, 2T, 4T, 8T usw. gemessen. Das erste Zeitintervall ist durch 0 und T begrenzt. Das zweite Zeitintervall ist durch 0 und 2T begrenzt. Das dritte Zeitintervall ist durch 0 und 4T begrenzt. Und so weiter. Der Zustand des Frequenzteilers wird beispielsweise zu den Zeiten 0, 1 μs, 2 μs, 4 μs, 8 μs usw. gemessen. Folglich sollte die Anzahl von abgelaufenen Zuständen des Frequenzteilers in jedem Zeitintervall das Doppelte der Anzahl von abgelaufenen Zuständen im vorherigen Zeitintervall und viermal die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im Zeitintervall vor diesem sein. s_i = 2[s_i-1modp] (Gleichung 2) s_i = 4[s_i-2modp] (Gleichung 3) wobei s_i die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im Intervall i ist und p die Gesamtzahl von Zuständen in der vorbestimmten Sequenz von Zuständen ist.
Folglich wird nach der Bestimmung der Anzahl von abgelaufenen Zuständen im ersten Zeitintervall eine vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall unter Verwendung von Gleichung 2 erstellt. Ebenso wird eine vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen im dritten Zeitintervall unter Verwendung von Gleichung 3 erstellt. Nach der Bestimmung der Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall wird eine weitere Vorhersage der Anzahl von abgelaufenen Zuständen im dritten Zeitintervall unter Verwendung von Gleichung 2 durchgeführt. Und so weiter.
Sobald die Zählerzustandsmessungen für das zweite Zeitintervall durchgeführt sind und die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall bestimmt ist, wird diese mit der vorhergesagten Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall verglichen. Wenn die vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen im zweiten Zeitintervall verschieden ist, dann weist dies auf einen Fehler in den Zustandsmessungen hin. Sobald die Zählerzustandsmessungen für das dritte Zeitintervall durchgeführt sind und die Anzahl von abgelaufenen Zuständen im dritten Zeitintervall bestimmt ist, wird dies ebenso mit der vorhergesagten Anzahl von abgelaufenen Zuständen im dritten Zeitintervall verglichen. Wenn die vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen im dritten Zeitintervall von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen im dritten Zeitintervall verschieden ist, dann weist dies auf einen Fehler in den Zustandsmessungen hin.
Die wahrscheinlichen Fehler der Messungen sind Bitfehler von ±1 Zuständen und Wettlaufgefahren. Die Wettlaufgefahren verursachen Fehler von plus oder minus die Anzahl von Zuständen im Zähler 1. Für den vorstehend erörterten verdrehten Ringzähler verursacht eine Wettlaufgefahr einen Fehler von ±8. Ein Trellisnetz wird erstellt, das die wahrscheinlichen Fehler umfasst. 8 stellt ein Trellisnetz dar. Jede Reihe entspricht einer Iteration des Verfahrens von 5. 0 ist die vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen im Intervall. Wettlaufgefahrenfehler von –8 und +8 sind dargestellt. Wenn ein Fehler dadurch angegeben wird, dass eine bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen in einem Intervall von einer vorhergesagten Anzahl von abgelaufenen Zuständen in diesem Intervall verschieden ist, wird das Trellisnetz verwendet, um von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen in diesem Intervall zurück zu arbeiten, um herauszufinden, welche Zustandsmessung fehlerhaft war. Das Trellisnetz verwendet die bestimmten und vorhergesagten Anzahlen von abgelaufenen Zuständen in jedem Intervall, um die inkonsistente Zustandsmessung zu detektieren. Es kann mehr als ein Fehler vorhanden sein. In der Darstellung von 8 sind drei 8-Bit-Fehler gezeigt. Ein Fehler von –8 tritt in der dritten Iteration des Verfahrens von 5 auf. Ein Fehler von +8 tritt in der fünften Iteration des Verfahrens von 5 auf. Ein Fehler von +8 tritt in der sechsten Iteration des Verfahrens von 5 auf. Sobald der Fehler oder die Fehler detektiert sind, werden die Zustandsmessungen, die diese Fehler enthalten, korrigiert und die resultierenden Abschätzungen der Oszillatorsignalfrequenz werden auch korrigiert. Das Trellisnetzverfahren wird folglich verwendet, um Wettlaufgefahrenfehler zu detektieren und zu korrigieren. Ein Trellisnetz kann auch in einer ähnlichen Weise verwendet werden, um 1-Bit-Fehler zu detektieren und zu korrigieren.
Ein Fehler von –8 tritt auf, wenn die Zustandsmessung am Beginn des Zeitintervalls durch eine Wettlaufgefahr beeinflusst wurde, aber die Zustandsmessung am Ende des Zeitintervalls korrekt ist. Folglich wird beim Detektieren eines Fehlers von –8 die Zustandsmessung am Beginn des Zeitintervalls durch Weiterbewegen desselben um 8 Zustände in der vorbestimmten Zustandssequenz korrigiert. Ein Fehler von +8 tritt auf, wen die Zustandsmessung am Beginn des Zeitintervalls korrekt ist, aber die Zustandsmessung am Ende des Zeitintervalls durch eine Wettlaufgefahr beeinflusst wurde. Beim Detektieren eines Fehlers von +8 wird folglich die Zustandsmessung am Ende des Zeitintervalls durch Rückwärtsbewegen derselben um 8 Zustände in der vorbestimmten Zustandssequenz korrigiert.
Der hier beschriebene Frequenzregelkreis kann verwendet werden, um einen Lokaloszillator zu implementieren, der einen Frequenzmischer einer Sendekette eines Senders ansteuert. Wenn der Sender gemäß einem Protokoll arbeitet, in dem das gesendete Signal moduliert wird, kann diese Modulation durch Modulieren der Frequenz des Lokaloszillators implementiert werden. Dies verursacht, dass die Frequenz, mit der der Zähler 1 getaktet wird, gemäß der Modulation variiert, und verursacht daher Fehler in den durch den Frequenzdetektor gemessenen Zuständen. Das Sendemodulationsschema ist jedoch bekannt, folglich wird der Effekt, den das Modulationsschema auf die Taktung des Zählers 1 hat, bestimmt. Somit wird der sich ergebende Fehler an den gemessenen Zuständen bestimmt. Unter Verwendung dieser Informationen werden die Fehler durch das Trellisnetz detektiert und korrigiert. Folglich kann der Frequenzregelkreis weiterhin die Drift der Frequenz des Oszillatorsignals korrigieren, selbst während der Sender sendet und daher die Oszillatorsignalfrequenz moduliert.
Das mit Bezug auf 5 beschriebene Frequenzabschätzverfahren ist nicht auf das Abschätzen der Frequenz eines Signals über die Zustände eines Frequenzteilers eingeschränkt. Das beschriebene Frequenzabschätzverfahren gilt für das Abschätzen der Frequenz irgendeines Signals, das verwendet wird, um eine Logik zu takten, die den Zustand in einer deterministischen Weise ändert, wenn sie getaktet wird. Diese Logik kann aus einem einzelnen Zähler bestehen. Beispiele dieses einzelnen Zählers sind ein synchroner Zähler oder ein LFSR oder ein asynchroner Zähler. Alternativ kann diese Logik aus zwei Zählern in Reihe bestehen, wobei der zweite Zähler durch die Ausgabe des ersten Zählers getaktet wird. Die zwei Zähler können ein verdrehter Ringzähler und ein LFSR oder ein verdrehter Ringzähler und ein asynchroner Zähler sein.
In einem Beispiel wird das hier beschriebene Frequenzabschätzverfahren verwendet, um die Störung zu beseitigen, die an einem Lokaloszillator in einem Sender/Empfänger verursacht wird. Geeigneterweise liefert der Lokaloszillator ein Signal des Lokaloszillators, das einen Frequenzmischer in der Sendekette ansteuert und das auch einen Frequenzmischer in der Empfangskette eines Sender/Empfängers ansteuert. Wenn ein Signal gesendet wird, wird der Lokaloszillator durch den Leistungsverstärker der Sendekette gestört. Dies verursacht, dass die Frequenz des durch den Lokaloszillator ausgegebenen Signals geschleppt wird. Dies ist ein spezielles Problem in leistungsarmen Chips, die leistungsarme Lokaloszillatoren verwenden, die leicht gestört werden. Es ist auch zunehmend ein Problem, da Chips kleiner gemacht werden, was dazu führt, dass der Lokaloszillator näher am Leistungsverstärker angeordnet ist.
Das hier beschriebene Frequenzabschätzverfahren wird verwendet, um die Frequenz des Signals des Lokaloszillators zu messen, wenn der Chip nicht sendet. Das hier beschriebene Frequenzabschätzverfahren wird wieder verwendet, um die Frequenz des Signals des Lokaloszillators zu messen, wenn der Chip sendet, und daher der Leistungsverstärker betriebsfähig ist und den Lokaloszillator schleppt. Die Differenz der Frequenz des Lokaloszillators vor und während des Sendens wird bestimmt. Während des Sendens wird dann ein Frequenzregelkreis verwendet, um die Frequenz des Lokaloszillators durch die bestimmte Differenz einzustellen, um das durch den Leistungsverstärker verursachte Schleppen aufzuheben.
Dies ist auf einen Chip anwendbar, der gemäß einem Funkstandard arbeitet, der ein frequenzmoduliertes System verwendet, beispielsweise ein FSK- oder PSK-Protokoll. Als Beispiel ist dieses Verfahren auf ein energiearmes Bluetooth-Protokoll anwendbar.
Geeigneterweise ist der beschriebene steuerbare Oszillator ein stromgesteuerter Oszillator. Alternativ ist der beschriebene steuerbare Oszillator ein spannungsgesteuerter Oszillator.
Geeigneterweise wird der Frequenzteiler digital implementiert. Geeigneterweise wird der Frequenzdetektor digital implementiert. Geeigneterweise wird das Schleifenfilter digital implementiert.
Die beschriebene Frequenzregelkreis-Schaltungsanordnung ist geeigneterweise in eine Vorrichtung auf Rechenbasis integriert. Die Vorrichtung auf Rechenbasis kann eine elektronische Vorrichtung sein. Geeigneterweise umfasst die Vorrichtung auf Rechenbasis einen oder mehrere Prozessoren zum Verarbeiten von computerausführbaren Befehlen, um den Betrieb der Logik 409 des Frequenzdetektors 205 zu steuern, um die Implementierung der hier beschriebenen Verfahren zu steuern. Die computerausführbaren Befehle können unter Verwendung von beliebigen computerlesbaren Medien wie z. B. eines Speichers bereitgestellt werden. Eine weitere Software kann an der Vorrichtung auf Rechenbasis vorgesehen sein, um die hier beschriebenen Verfahren zu implementieren. Die hier beschriebenen Verfahren können durch Software in maschinenlesbarer Form auf einem konkreten Speichermedium durchgeführt werden.
Der Anmelder offenbart hiermit isoliert jedes hier beschriebene einzelne Merkmal und irgendeine Kombination von zwei oder mehr solchen Merkmalen in dem Umfang, in dem solche Merkmale oder Kombinationen auf der Basis der vorliegenden Beschreibung als Ganzes angesichts der üblichen allgemeinen Kenntnis eines Fachmanns auf dem Gebiet ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob solche Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen beliebige hier offenbarte Probleme lösen, und ohne Begrenzung auf den Schutzbereich der Ansprüche. Der Anmelder gibt an, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung aus irgendeinem solchen einzelnen Merkmal oder einer Kombination von Merkmalen bestehen können. Angesichts der vorangehenden Beschreibung ist für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung durchgeführt werden können.

Claims

Verfahren zum Abschätzen einer Oszillatorsignalfrequenz, das umfasst: Erzeugen eines Oszillatorsignals mit einer Oszillatorsignalfrequenz; Takten einer Logik mit dem Oszillatorsignal; an der Logik, Reagieren auf einen Taktimpuls durch Vorschieben eines Zustandes in einem vorbestimmten Zyklus von Zuständen; Messen des Zustandes der Logik an beiden Grenzen eines ersten Zeitintervalls; Bestimmen einer Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz aus einer bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im ersten Zeitintervall; Messen des Zustandes der Logik an beiden Grenzen eines zweiten Zeitintervalls, wobei das zweite Zeitintervall länger ist als das erste Zeitintervall; und Bestimmen einer verfeinerten Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz aus einer bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall.
Verfahren nach Anspruch 1, das das Bestimmen der Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall durch Bestimmen von Kandidatenanzahlen von abgelaufenen Zuständen umfasst, wobei jede Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen auf einer unterschiedlichen Anzahl von Umläufen des vorbestimmten Zyklus von Zuständen während des zweiten Zeitintervalls basiert.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Verwerfen wenigstens einer Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen auf der Basis der Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz ein Frequenzbereich ist und wobei das Verfahren das Verwerfen von Kandidatenanzahlen von abgelaufenen Zuständen umfasst, die dazu führen würden, dass die verfeinerte Abschätzung nicht innerhalb des Frequenzbereichs eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz ein Frequenzbereich ist und wobei das Verfahren das Auswählen einer Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen als die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall nur dann umfasst, wenn diese Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen dazu führen würde, dass die verfeinerte Abschätzung innerhalb des Frequenzbereichs eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Messen des Zustandes der Logik an beiden Grenzen eines dritten Zeitintervalls, wobei das dritte Zeitintervall länger ist als das zweite Zeitintervall; Bestimmen einer weiter verfeinerten Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz aus einer bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall.
Verfahren nach Anspruch 6, das das Bestimmen der Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall durch Bestimmen von Kandidatenanzahlen von abgelaufenen Zuständen umfasst, wobei jede Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen auf einer unterschiedlichen Anzahl von Umläufen des vorbestimmten Zyklus von Zuständen während des dritten Zeitintervalls basiert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die verfeinerte Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz ein verfeinerter Frequenzbereich ist und wobei das Verfahren das Verwerfen von Kandidatenanzahlen von abgelaufenen Zuständen umfasst, die dazu führen würden, dass die weiter verfeinerte Abschätzung nicht innerhalb des verfeinerten Frequenzbereichs eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die verfeinerte Abschätzung der Oszillatorsignalfrequenz ein verfeinerter Frequenzbereich ist und wobei das Verfahren das Auswählen einer Kandidatenanzahl von abgelaufenen Zuständen als die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall nur dann umfasst, wenn diese Kandidatenanzahl dazu führen würde, dass die weiter verfeinerte Abschätzung innerhalb des verfeinerten Frequenzbereichs eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Logik einen ersten Zähler und einen zweiten Zähler umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Takten des ersten Zählers mit dem Oszillatorsignal; am ersten Zähler, Erzeugen eines Ausgangssignals des ersten Zählers; und Takten des zweiten Zählers mit dem Ausgangssignal des ersten Zählers; wobei der Zustand der Logik ein kombinierter Zustand des ersten Zählers und Zustand des zweiten Zählers ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ausgangssignal des ersten Zählers den Zustand mit einem Bruchteil der Oszillatorsignalfrequenz ändert, so dass der zweite Zähler mit dem Bruchteil der Oszillatorsignalfrequenz getaktet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, das das Messen des Zustandes der Logik umfasst durch: Messen des Zustandes des ersten Zählers; Bestimmen einer Zeit, zu der der Zustand des zweiten Zählers gemessen werden soll, in Abhängigkeit vom Zustand des ersten Zählers; und Messen des Zustandes des zweiten Zählers zur bestimmten Zeit.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei, wenn der gemessene Zustand des ersten Zählers darauf hinweist, dass das Ausgangssignal des ersten Zählers in Reaktion auf den jüngsten Taktimpuls, der vom ersten Zähler empfangen wird, den Zustand geändert hat, Auswählen der bestimmten Zeit als ein vorbestimmtes Intervall nach der Messung des Zustandes des ersten Zählers.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Vorhersagen der Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall in Abhängigkeit von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im ersten Zeitintervall umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst: Vergleichen der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall mit der vorhergesagten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall; und wenn die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall und die vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall unterschiedlich sind, Detektieren eines Fehlers in der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall unter Verwendung eines Trellisnetzes.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst: Vorhersagen der Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall in Abhängigkeit von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im ersten Zeitintervall und von der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall; Vergleichen der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall mit der vorhergesagten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall; und wenn die bestimmte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall und die vorhergesagte Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall unterschiedlich sind, Detektieren eines Fehlers in einer oder beiden der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im zweiten Zeitintervall und der bestimmten Anzahl von abgelaufenen Zuständen der Logik im dritten Zeitintervall unter Verwendung eines Trellisnetzes.
Frequenzregelkreis zum Erzeugen eines Taktsignals, der umfasst: einen steuerbaren Oszillator, der dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal ein Oszillatorsignal mit einer Oszillatorsignalfrequenz zu erzeugen; einen Frequenzteiler, der mit dem steuerbaren Oszillator gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, die Oszillatorsignalfrequenz zu verringern, um eine dividierte Oszillatorsignalfrequenz zu bilden; und einen Frequenzdetektor, der mit dem Frequenzteiler gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, das Steuersignal in Abhängigkeit von einer Referenzsignalfrequenz zu erzeugen; wobei der Frequenzteiler einen ersten Zähler und einen zweiten Zähler umfasst, wobei der erste Zähler ausgelegt ist, durch das Oszillatorsignal getaktet zu werden und ein Ausgangssignal des ersten Zählers zu erzeugen, und der zweiten Zähler ausgelegt ist, durch das Ausgangssignal des ersten Zählers getaktet zu werden.
Frequenzregelkreis nach Anspruch 17, wobei der erste Zähler ein verdrehter Ringzähler ist.
Frequenzregelkreis nach Anspruch 17, wobei der zweite Zähler ein Schieberegister mit linearer Rückkopplung ist.
Frequenzregelkreis nach Anspruch 17, wobei der Frequenzdetektor umfasst: ein erstes Zustandsregister für den ersten Zähler; und ein zweites Zustandsregister für den zweiten Zähler; wobei der Frequenzdetektor dazu ausgelegt ist, den Zustand des Frequenzteilers durch Messen des Zustandes des ersten Zählers am ersten Zustandsregister und Messen des Zustandes des zweiten Zählers am zweiten Zustandsregister zu bestimmen, und der Frequenzdetektor dazu ausgelegt ist, das Steuersignal in Abhängigkeit vom Zustand des Frequenzteilers zu erzeugen.