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Gebiet der
Erfindung
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Ein
einstellbarer Spreizspektrum-Taktgenerator und ein Verfahren dafür.
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Hintergrund
der Erfindung
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Viele
elektronische Geräte
erfordern wenigstens ein Taktsignal zur Synchronisierung. Die Erzeugung von
Hochfrequenz-Taktsignalen verursacht elektromagnetische Interferenzen,
welche Spitzenamplituden bei der Taktfrequenz und deren Harmonischen
aufweisen.
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Spreizspektrum-Taktgeneratoren
reduzieren die Amplitude der elektromagnetischen Interferenzkomponenten
durch Spreizen der Taktfrequenz innerhalb eines vorgegebenen Bereichs
von Frequenzen. Einige Spreizspektrum-Taktgeneratoren nach dem Stand der Technik
sind in den folgenden US-Patenten illustriert: 5,561,035 von Tozan
et al.; 6,014,063 von Liu et al.; 5,872,807 von Booth et al.; 5,812,590
von Black et al.
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Lösungen nach
dem Stand der Technik sind angepasst, ein festes Taktsignal mit
einer vorbestimmten Taktfrequenz zu handhaben. Weiter sind Spreizspektrum-Taktgeneratoren
gemäß dem Stand
der Technik durch feste Parameter gekennzeichnet. Beispielsweise
schlägt
Liu vor, einen Spreizspektrum-Taktgeber dadurch zu erzeugen, dass
ein Taktsignal einer Mehrzahl von Verzögerungsleitungen zur Verfügung gestellt
wird, das Erzeugen einer Mehrzahl von verzögerten Taktsignalen und das
Auswählen
verschiedener verzögerter
Signale. Die Verzögerung
der Verzögerungsleitungen
ist fest. Diese Lösung
ist auch energieaufwendig, weil viele Verzögerungsleitungen aktiviert
sind, selbst wenn sie nicht an der Bereitstellung eines verzögerten Taktsignals teilnehmen.
Liu schlägt
weiter einen Spreizspektrum-Taktgenerator
vor, der einen stromgesteuerten Oszillator ("Current Controlled Oscillator") aufweist, wobei
der Strom für
den CCO um einen festen Betrag entweder erhöht oder erniedrigt wird. Booth
beschreibt einen Spreizspektrum-Generator,
der ebenfalls sehr komplex und auf relativ langsame Änderungen
der Taktfrequenz limitiert ist.
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Lösungen gemäß dem Stand
der Technik sind nicht geeignet, Änderungen der Taktfrequenz
und/oder des Verhaltens des Spreizspektrum-Taktgenerators zu kompensieren.
Die Taktfrequenz kann entweder willentlich oder nicht willentlich
geändert
werden. Eine Taktfrequenz kann von einem Betriebsmodus des Gerätes abhängen. Die
Taktfrequenz kann erniedrigt werden, um Energie zu sparen, wenn
das Gerät
in einem Leerlaufmodus oder in einem Niederenergieverbrauchsmodus
arbeitet. Änderungen
der Temperatur eines Gerätes können die
Taktfrequenz und das Verhalten des Spreizspektrum-Taktgenerators
verändern.
Weiter führen Komponententoleranzen
und Prozessvariationen häufig
zu großen Änderungen
der Taktfrequenz und der Eigenschaften des Spreizspektrum-Taktgenerators.
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Viele
moderne Geräte
werden von wenigstens zwei Taktsignalen angesteuert. Beispielsweise
kann ein einzelnes Mobiltelefon eine Mehrzahl von zellularen Telefonsystemen,
wie etwa GSM, JDC, PCN, PCS, AMPS, DECT und CDMA handhaben. Jedes
System hat seine eigene Betriebsfrequenz. Solch ein zellulares Telefon
wird daher von verschiedenen Taktsignalen mit unterschiedlichen
Frequenzen angesteuert. Das Entwerfen eines separaten Spreizspektrum-Taktgenerators
für jede
Frequenz ist zeitaufwendig und kompliziert das Design des Gerätes. Daher
besteht ein Bedarf, einen einzelnen, mehrfach verwendbaren Spreizspektrumtakt-Generatorblock
zur Verfügung
zu stellen.
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Es
besteht ein Bedarf, einen einstellbaren Spreizspektrum-Taktgenerator
und ein Verfahren dafür
zur Verfügung
zu stellen. Es besteht weiter ein Bedarf, einen selbst-kalibrierten
Spreizspektrum-Generator zur Kompensation von Variationen in der
Taktfrequenz oder in dem Verhalten des Spreizspektrum-Taktgenerators zur
Verfügung
zu stellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Obgleich
die Erfindung insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, werden
weitere Merkmale der Erfindung durch die nachfolgende detaillierte
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offenbart,
in denen:
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1 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals
gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3 eine
schematische Beschreibung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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4 eine
schematische Beschreibung einer variablen Verzögerungseinheit gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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Man
sollte beachten, dass spezielle verwendete Begriffe und Ausdrücke und
die speziellen strukturellen und operationalen Details, die in der
detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen offenbart sind,
lediglich illustrativen Zwecken dienen und nicht gedacht sind, den
Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen beschrieben ist, in irgendeiner
Weise zu limitieren.
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Die
Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zur Verfügung, welches
die Nachteile von Verfahren nach dem Stand der Technik überwindet,
indem ein Taktsignal über
eine variable Verzögerungsperiode
verzögert
wird, wobei die Verzögerungsperiode
eingestellt ist, verschiedene Taktsignalfrequenzen zu handhaben und
um Änderungen
in verschiede nen Parametern, welche die variable Verzögerungsperiode
beeinflussen, zu kompensieren.
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Die
Ziele der Erfindung werden erreicht durch das Verfahren und die
Vorrichtung zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals, wie in
den Ansprüchen
1 bzw. 11 definiert.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Erzeugen von Spreizspektrum-Taktsignalen
zur Verfügung,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (1.a) Bestimmen eines
Verhältnisses
R zwischen einer Fundamentalperiode T eines Taktsignals und eines
Perioden-Offsets DT; (1.b) Empfangen eines Taktsignals mit der Fundamentalperiode
T; (1.d) Bestimmen von DT und Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals
mit einer Periode, die im Bereich zwischen (T–DT) und (T+DT) liegt. DT beruht
auf T und R. Das Taktsignal wird um eine variable Verzögerungsperiode
verzögert.
Die variable Verzögerungsperiode
kann (a) in jedem Taktzyklus, (b) zufällig, (c) in vorbestimmter
Weise, (d) um einen Verzögerungsschritt
DS, (e) durch Vielfache des Verzögerungsschritts
DS verändert
werden. DS ist im Allgemeinen kleiner als der Perioden-Offset DT
und ist viel kleiner als die Fundamentalperiode T. Günstigerweise
umfasst die Erzeugung des Spreizspektrum-Taktes das Weiterreichen
bzw. Leiten des Taktsignals durch eine variable Verzögerungsleitung,
um das Taktsignal um eine variable Verzögerungsperiode zu verzögern.
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Die
Erfindung stellt weiter ein Verfahren zum Erzeugen von Spreizspektrum-Taktsignalen
zur Verfügung,
wobei das Verfahren weiter den Schritt (1.c) des Einstellens
des Verzögerungsschrittes
DS umfasst, so dass das während
Schritt (1.d) zu erzeugende Spreizspektrum-Taktsignal eine Periode
aufweist, die im Bereich zwischen (T–DT) und (T+DT) liegt. Die
Schritte (1.c) und (1.d) können
entweder konstant oder in einer Weise wiederholt werden, die entweder
Variationen in dem Verzögerungsschritt,
in der variablen Verzögerungsperiode
und/oder Änderungen
in der Fundamentalperiode kompensiert. Der Verzögerungsschritt und/oder das
Verhalten des Spreizspektrum-Taktgenerators können variieren, wenn die Temperatur
des Spreizspektrum-Generators oder des Gerätes, welches mit ihm verbunden
ist, variiert.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals
zur Verfügung,
wobei das Verfahren eine Anpassungsstufe umfasst, in welcher Schritt
(1.c) weiter die Schritte umfasst: (1.c.1) Liefern eines
Taktsignals an eine einstellbare Verzögerungsleitung und Erzeugen
eines verzögerten
Taktsignals und (1.c.2) Vergleichen des Taktsignals und des verzögerten Taktsignals
und entsprechendes Ändern
von DS. Günstigerweise
wird das verzögerte
Taktsignal an einen ersten Zähler
geliefert, und das Taktsignal wird an einen zweiten Zähler geliefert.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen
eines Spreizspektrum-Taktsignals zur Verfügung. Das Taktsignal läuft durch
eine variable Verzögerungsleitung
mit einer variablen Verzögerungsperiode.
Die variable Verzögerungsperiode
der variablen Verzögerungsleitung
wird durch ein Steuerwort gesteuert, und Schritt (1.c)
umfasst weiter die Schritte: (1.c.1) Lernen wenigstens eines Steuerwortes
CW ("control word"), welches die variable
Verzögerungsleitung
veranlasst, das Taktsignal um wenigstens einen Verzögerungsschritt
DS zu verzögern;
und (1.c.2) Speichern des wenigstens einen Steuerwortes CW, so dass wenigstens
ein Steuerwort während
Schritt (1.d) an die variable Verzögerungsleitung geliefert werden
kann. Schritt (1.c.1) kann das Lernern eines Satzes von
Steuerworten um fassen, welche die variable Verzögerungsleitung veranlassen,
das Taktsignal um Vielfache von DS zu verzögern.
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Günstigerweise
wird die variable Verzögerungsperiode
durch eine Kombination eines Basissatzes von Steuersignalen gesteuert.
Schritt (1.b) wird gefolgt von Schritt (1.c) des
Lernens und Speicherns des Basissatzes von Steuersignalen. Schritte
(1.c) und (1.d) können
entweder konstant oder in einer Weise wiederholt werden, die entweder
Variationen in dem Verzögerungsschritt,
in der variablen Verzögerungsperiode
und/oder die Änderungen
in der Fundamentalperiode kompensieren.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen
eines Spreizspektrum-Taktsignals zur Verfügung. Die variable Verzögerungsperiode
kann die Summe einer Mehrzahl von Verzögerungs-Subperioden sein. Die
Länge jeder
Verzögerungs-Subperiode
wird von wenigstens einem Basissteuersignal aus dem Basissatz von
Steuersignalen gesteuert. Die Kombination des Basissatzes von Steuersignalen kann
entweder in jedem Taktzyklus, zufällig oder in einer vorbestimmten
Weise variieren.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals
zur Verfügung, wobei
die Vorrichtung umfasst: eine variable Verzögerungsleitung zum Empfangen
eines Taktsignals mit einer Fundamentalperiode T, zum Verzögern des
Taktsignals für
eine variable Verzögerungsperiode
und zum Bereitstellen des Spreizspektrum-Taktes. Eine Steuereinheit, die mit
der variablen Verzögerungsleitung
verbunden ist, zum Empfangen eines Steuerparameters R, wobei R ein
Verhältnis
zwischen der Fundamentalperiode und einem Perioden-Offset DT definiert,
wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die variable Verzögerungs periode der
variablen Verzögerungsleitung
so zu steuern, dass der Spreizspektrum-Takt eine Periode aufweist,
die im Bereich zwischen (T–DT)
und (T+DT) liegt. Günstigerweise
ist DT sehr viel kleiner als T und DT ist gleich T*R.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals
zur Verfügung, wobei
die Vorrichtung weiter eine mit der Steuereinheit verbundene Lerneinheit
zum Empfangen des Taktsignals und zum Einstellen des Verzögerungsschrittes
DS umfasst, so dass das während
Schritt (1.d) zu erzeugende Spreizspektrum-Taktsignal eine
Periode aufweist, die im Bereich zwischen (T–DT) und (T+DT) liegt. Die Lerneinheit
kann entweder konstant aktiviert sein oder in einer Weise, die entweder
Variationen in dem Verzögerungsschritt,
in der variablen Verzögerungsperiode
und/oder Änderungen
in der Fundamentalperiode kompensiert.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktes
zur Verfügung,
bei der die Steuereinheit der variablen Verzögerungsleitung eine Mehrzahl
von Steuersignalen zum Bestimmen der variablen Verzögerungsperiode
sendet. Die Lerneinheit ist eingerichtet, wenigstens ein Steuerwort
CW, welches die variable Verzögerungsleitung
veranlasst, das Taktsignal um wenigstens einen Verzögerungsschritt DS
zu verzögern,
zu lernen und zu speichern. Das Steuerwort CW wird außerdem an
die Steuereinheit und die variable Verzögerungsleitung geliefert. Günstigerweise
ist die Lerneinheit eingerichtet, einen Satz von Steuerworten, welche
die variable Verzögerungsleitung
veranlassen, die Taktsignale um Vielfache von DS zu verzögern, zu
lernen.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktes
zur Verfügung,
wobei die variable Verzögerungsperiode
von einer Kombination eines Basissatzes von Steuersignalen gesteuert wird.
Die Lerneinheit ist eingerichtet, den Basissatz von Steuersignalen
zu lernen und zu speichern. Die Steuereinheit empfängt den
Basissatz von Steuersignalen von der Lerneinheit und stellt die
Kombination des Basissatzes von Steuersignalen der variablen Verzögerungsleitung
zur Verfügung.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktes
bereit, wobei die variable Verzögerungsleitung
eine Mehrzahl von seriell verbundenen variablen Verzögerungseinheiten
umfasst, wobei jede variable Verzögerungseinheit ein Signal um
eine Verzögerungs-Subperiode verzögert. Die
Länge jeder
Verzögerungs-Subperiode wird von
wenigstens einem Basissteuersignal aus dem Basissatz von Steuersignalen
gesteuert. Die Kombination des Basissatzes von Steuersignalen wird
entweder konstant variiert oder in einer Weise, die entweder Variationen
in dem Verzögerungsschritt,
in der variablen Verzögerungsperiode und/oder Änderungen
in der Fundamentalperiode kompensiert.
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1 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 10 zum Erzeugen eines
Spreizspektrum-Taktsignals gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 Schritte 20, 30 und 50,
die alle durch Blöcke
illustriert sind. Durchgezogene Linien 29 und 39,
welche die Schritte verbinden, zeigen einen bevorzugten Verfahrensfluss
an.
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Das
Verfahren 10 zum Erzeugen von Spreizspektrum-Taktsignalen umfasst
die Schritte: den Schritt 20 des Bestimmens eines Verhältnisses
R zwischen einer Fundamentalperiode T eines Taktsignals und einem Perioden-Offset
DT. Den Schritt 30 des Empfangens eines Taktsignals mit
der Fundamentalperiode T; den Schritt 50 des Erzeugens
eines Spreizspektrum-Taktsignals mit einer Periode, die im Bereich
zwischen (T–DT) und
(T+DT) liegt, wobei DT aus der Fundamentalperiode T und dem zuvor
bestimmten Verhältnis
R abgeleitet ist. Das Verfahren 10 erlaubt es, ein Spreizspektrum-Taktsignal
für verschiedene
Taktfrequenzen zu erzeugen. Das Verfahren 10 erlaubt es,
einen wiederverwendbaren Spreizspektrum-Taktgenerator zu entwerfen.
Schritt 50 kann zu Schritt 30 springen, um die
Takt-Fundamentalperiode zu überprüfen, und
um die variable Verzögerungsperiode
einzustellen, um Variationen in der Takt-Fundamentalperiode zu kompensieren.
Günstigerweise ist
DT viel kleiner als T, um einen genauen Betrieb einer Vorrichtung,
welche den Spreizspektrum-Takt empfängt, zu gestatten. DT ist typischerweise
kleiner als 0,01*T.
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Schritt 50 umfasst
das Verzögern
des Taktsignals um eine variable Verzögerungsperiode. Die variable Verzögerungsperiode
wird variiert, um die Energie des Taktsignals und seiner Harmonischen über einen
Frequenzbereich zu spreizen. Die variable Verzögerungsperiode kann variiert
werden (a) in jedem Taktzyklus, (b) zufällig, (c) in einer vorbestimmten
Weise, (d) um einen Verzögerungsschritt
DS, (e) um Vielfache des Verzögerungsschrittes
DS. DS ist üblicherweise
kleiner als der Perioden-Offset DT. Günstigerweise umfasst Schritt 50 das
Leiten des Taktsignals durch eine variable Verzögerungsleitung, um das Taktsignal
um eine variable Verzögerungsperiode
zu verzögern.
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2 ist
ein Flussdiagramm des Verfahrens 11 zum Erzeugen eines
Spreizspektrum-Taktsignals gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 Schritte 20, 30, 40 und 50,
die alle als Blöcke
illustriert sind. Durchgezogene Linien 29, 39, 49 und 59,
welche die Schritte verbinden, zeigen einen bevorzugten Verfahrensfluss
an.
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Das
Verfahren 11 gestattet es, Variationen der Taktfrequenz
und/oder in den Verhaltenseigenschaften des Spreizspektrum-Taktgenerators
zu kompensieren. Das Verfahren 11 ist analog dem Verfahren 10,
weist jedoch einen zusätzlichen
Schritt 40 zum Einstellen des Verzögerungsschrittes DS auf, so
dass das während Schritt 50 zu
erzeugende Spreizspektrum-Taktsignal eine Periode aufweist, welche
im Bereich zwischen (T–DT)
und (T+DT) liegt. Schritt 40 erlaubt es, Variationen der
Taktfrequenz und/oder in den Verhaltenseigenschaften des Spreizspektrum-Taktgenerators
zu kompensieren. Günstigerweise
werden die Schritte 40 und 50 konstant wiederholt, so dass
das Verfahren 11 konstante Kompensationen erlaubt. Falls
die Variationen in dem Verzögerungsschritt
oder der Fundamentalperiode einem vorbestimmten Muster folgen oder
detektiert werden können,
sind die Schritte 40 und 50 entsprechend zu wiederholen.
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Schritt 40 umfasst
weiter die Schritte 42 und 44. Der Schritt 42 des
Erzeugens eines Emulationssignals durch einen Emulator der variablen
Verzögerungsleitung
vergleicht das Taktsignal und das Emulationssignal und ändert DS
entsprechend.
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Günstigerweise
wird das Emulationssignal einem ersten Zähler und das Taktsignal einem
zweiten Zähler
zugeleitet. Schritt 44 soll gemäß 3 weiter
erläutert
werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Erfindungsschritt 50 das Leiten des Taktsignals
durch eine variable Verzögerungsleitung
mit einer variablen Verzögerungsperiode.
Die variable Verzögerungsperiode
der variablen Verzögerungsleitung
wird durch ein Steuerwort gesteuert. Schritt 42 umfasst
das Lernen wenigstens eines Steuerwortes CW, welches die variable
Verzögerungsleitung
veranlasst, das Taktsignal um wenigstens einen Verzögerungsschritt
DS zu verzögern.
Schritt 44 umfasst das Speichern des wenigstens eines Steuerwortes
CW, so dass der variablen Verzögerungsleitung
während
Schritt 50 das wenigstens eine Steuerwort bereitgestellt
wird. Schritt 42 kann auch durch Lernen eines Satzes von
Steuerworten, welche die variable Verzögerungsleitung veranlassen,
das Taktsignal um Vielfache von DS zu verzögern, implementiert werden.
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Bei
einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
die variable Verzögerungsperiode
durch eine Kombination eines Basissatzes von Steuersignalen gesteuert.
Schritt 40 umfasst das Lernen und Speichern des Basissatzes
von Steuersignalen. Günstigerweise
werden die Schritte 40 und 50 konstant wiederholt,
so dass das Verfahren 11 konstante Kompensationen erlaubt.
Falls die Variationen in dem Verzögerungsschritt oder der Fundamentalfrequenz
einem vorbestimmten Muster folgen oder detektiert werden können, sind
die Schritte 40 und 50 entsprechend zu wiederholen.
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Bei
einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die variable Verzögerungsperiode
die Summe einer Mehrzahl von Verzögerungs-Subperioden. Die Länge jeder
Verzögerungs-Subperiode wird
durch wenigstens ein Basissteuersignal aus dem Basissatz von Steuersignalen
ge steuert. Die Kombination des Basissatzes von Steuersignalen kann
entweder in jedem Taktzyklus, zufällig oder in einer vorbestimmten
Weise variieren.
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3 ist
eine schematische Beschreibung einer Vorrichtung 100 zum
Erzeugen eines Spreizspektrum-Taktsignals. Die Vorrichtung 100 umfasst:
(A) eine variable Verzögerungsleitung 110 zum
Empfangen eines Taktsignals mit einer Fundamentalperiode T, zum
Verzögern
des Taktsignals um eine variable Verzögerungsperiode und zum Bereitstellen
des Spreizspektrum-Taktes. Günstigerweise
wird die Taktverzögerung
um mindestens einen Verzögerungsschritt
DS verändert.
(B) Eine mit der variablen Verzögerungsleitung 110 verbundene
Steuereinheit 120 zum Empfangen eines Steuerparameters
R, wobei R ein Verhältnis
zwischen der Fundamentalperiode T und einem Perioden-Offset DT definiert.
Die Steuereinheit 120 ist eingerichtet, die variable Verzögerungsperiode
der variablen Verzögerungsleitung
derart zu steuern, dass der Spreizspektrum-Takt eine Periode aufweist,
die im Bereich zwischen (T–DT)
und (T+DT) liegt. Günstigerweise
ist DT sehr viel kleiner als T und DT ist gleich T*R.
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Die
Vorrichtung 100 umfasst weiter eine mit der Steuereinheit 120 verbundene
Lerneinheit 130 zum Empfangen des Taktsignals und zum Einstellen
des Verzögerungsschrittes
DS, so dass das während
des Schrittes (1.d) zu erzeugende Spreizspektrum-Taktsignal eine
Periode aufweist, welche im Bereich zwischen (T–DT) und (T+DT) liegt. Die
Lerneinheit 130 kann entweder konstant aktiviert sein,
so dass die Vorrichtung 100 konstante Kompensationen von
Variationen in ihrem Verhalten oder in dem Taktsignal gestattet.
Falls die Variationen in dem Verzögerungsschritt oder in der
Fundamentalfrequenz einem vorbestimmten Muster folgen oder de tektiert
werden können,
kann die Lerneinheit 130 entsprechend aktiviert werden.
Die Lerneinheit 130 lernt die Variationen in dem Taktsignal
oder in dem Verhaltender Vorrichtung 100 und ändert den
Verzögerungsschritt
DS entsprechend.
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Die
Steuereinheit 120 sendet der variablen Verzögerungsleitung 110 eine
Mehrzahl von Steuersignalen, um die variable Verzögerungsperiode
zu bestimmen. Die Lerneinheit 110 ist eingerichtet, wenigstens
ein Steuerwort CW, welches die variable Verzögerungsleitung 110 veranlasst,
das Taktsignal um mindestens einen Verzögerungsschritt DS zu verzögern, zu
lernen und zu speichern. Das Steuerwort CW wird weiter an die Steuereinheit 120 und
an die variable Verzögerungsleitung 110 geliefert.
Günstigerweise
ist die Steuereinheit 130 eingerichtet, einen Satz von
Steuerworten, welche die variable Verzögerungsleitung 110 veranlassen,
das Taktsignal um Vielfache von DS zu verzögern, zu lernen.
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Die
Steuereinheit 120 umfasst weiter einen Mustergenerator 121 und
eine Übersetzungstabelle 122. Der
Mustergenerator 121 erzeugt eine Sequenz von Signalen,
welche ein vorbestimmtes Muster aufweisen. Diese Sequenz wird an
die Übersetzungstabelle 122 geliefert,
welche die Sequenz in ein Steuerwort übersetzt, welches die Verzögerung der
variablen Verzögerungsleitung
definiert. Günstigerweise
wird die Übersetzungstabelle 122 durch
die Lerneinheit 130 aktualisiert. Diese Aktualisierungen
gestatten es der Vorrichtung 100, Variationen in T, DS
oder in dem Verhalten der Vorrichtung 100 zu kompensieren.
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Vorzugsweise
umfasst der Mustergenerator 121 einen Zufallszahlengenerator 129 und
einen Musterzähler 128.
Der Zufallszahlengenerator 129 liefert eine zufällige oder
eine pseudo-zufällige
Sequenz von Zahlen an den Musterzähler 128. Solch ein
Generator kann durch ein Multi-Bit-Register, welches mit einer Mehrzahl
von XOR-Logikeinheiten verbunden ist, implementiert sein. Der Kontext
des Musterzählers 128 wird
entsprechend entweder erniedrigt oder erhöht.
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Günstigerweise
wird die variable Verzögerungsperiode
durch eine Kombination eines Basissatzes von Steuersignalen gesteuert.
Die Lerneinheit 130 ist eingerichtet, den Basissatz von
Steuersignalen zu lernen und zu speichern. Die Steuereinheit 120 empfängt den
Basissatz von Steuersignalen von der Lerneinheit 130 und liefert
die Kombination des Basissatzes von Steuersignalen an die variable
Verzögerungsleitung 110.
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Vorzugsweise
umfasst die variable Verzögerungsleitung 110 eine
Mehrzahl von seriell verbundenen variablen Verzögerungseinheiten 111–118,
wobei jede variable Verzögerungseinheit
ein Signal um eine Verzögerungs-Subperiode
verzögert.
Die Länge
jeder Verzögerungs-Subperiode
wird durch mindestens ein Basissteuersignal aus dem Basissatz von
Steuersignalen, welche von der Steuereinheit 120 geliefert
werden, gesteuert.
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Es
sei beispielsweise angenommen, dass Basis-Steuersignale BSC1, BSC2, BSC3 und BSC4
eine Verzögerungseinheit
veranlassen, ein Signal um DS, 2*DS, 3*DS bzw. 4*DS zu verzögern. Das
Bereitstellen des Steuerwortes BSC1 an alle Verzögerungseinheiten veranlasst
die variable Verzögerungsleitung 110,
ein Taktsignal um eine Verzögerungsperiode
von 8*DS(DS+DS+DS+DS+DS+DS+DS+DS+DS) zu verzögern. Das Bereitstellen von
zwei Steuersignalen von jeweils BSC1, BSC2, BSC4 und BSC4 an die
Verzögerungseinheiten 111–118,
veranlasst die variable Verzögerungsleitung 110 ein
Takt signal um eine Verzögerungsperiode
von 22*DS 2*(DS+2*DS+4*DS+4*DS) zu verzögern.
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Unten
ist ein Bereich einer beispielhaften Übersetzungstabelle 122 angegeben:
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Die
Lerneinheit 130 stellt BSC1, BSC2, BSC3, BSC4 so ein, dass
die Bereitstellung von BSC1, BSC2, BSC3 und BSC4 an die variable
Verzögerungsleitung 110 in
einer Änderung
der Verzögerung
um Vielfache des Verzögerungsschrittes
DS resultiert, selbst wenn das Verhalten der Vorrichtung 100 oder
der Fundamentalperiode T variieren.
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Die
Lerneinheit 130 umfasst eine Emulationsvorrichtung 141,
welche die variable Verzögerungsleitung 110 emuliert, so
dass die Lerneinheit 130 Variationen in den Eigenschaften
der Verzögerungsleitung 110 verfolgen
kann. Die Emulationsvorrichtung 141 erzeugt ein emuliertes
Signal, welches eine Periode aufweist, die von einem Steuerwort
gesteuert wird, das an die Emulationsvorrichtung geliefert wird.
Die Lerneinheit 130 umfasst auch eine Vergleichseinheit 142,
welche das Taktsignal und das emulierte Signal empfängt, diese
Signale vergleicht und Steuerworte zur Verfügung stellt, die an die variable
Verzögerungsleitung 110 zu
liefern sind, so dass Variationen des Taktsignals oder des Verhaltens
der Vorrichtung 100 nicht das vorbestimmte Verhältnis R
zwischen einer Fundamentalperiode T eines empfangenen Taktsignals
und einem Verzögerungs-Offset
DT ändern.
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Die
Korrelation zwischen der Lerneinheit 130, der variablen
Verzögerungsleitung 110 und
der Steuereinheit 120 wird anhand des folgenden Beispiels
besser verstanden werden:
Die Verzögerungsleitung 110 umfasst
acht Verzögerungseinheiten 111–118,
welche jeweils von einem 16-Bit-Steuerwort
gesteuert werden. Die Basissteuersignale BSC1, BSC2, BSC3 und BSC4
veranlassen eine Verzögerungseinheit,
ein Signal um DS, 2*DS, 3*DS bzw. 4*DS zu verzögern. Die Lerneinheit 130 lernt
BSC1, BSC2, BSC3 und BSC4 konstant und ändert diese in einer Weise,
welche Variationen in dem Verhalten der Vorrichtung 100 kompensiert.
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Ein
Zufallszahlengenerator 129 liefert eine Sequenz von 16-Bit-Zahlen
an den Musterzähler 128.
Der Musterzähler 128 ist
ein 5-Bit-Up/Down-Zähler,
welcher "aufwärts" (up) zählt, wenn
ein vorbestimmtes Bit der von dem Mustergenerator 121 gelieferten
Zahl "1" ist und zählt "abwärts" ("down"), wenn das Bit "0" ist. Das Ausgangssignal des Mus terzählers 128 wird
an die Übersetzungstabelle 128 geliefert,
welche das Ausgabesignal in ein Steuerwort übersetzt, welches aus Basis-Steuersignalen
besteht. Wenn die Ausgabe des Mustergenerators 128 11111
ist, empfängt
die Verzögerungsleitung 110 ein
Steuerwort von BSC4, BSC4, BSC4, BSC4, BSC4, BSC4, BSC4, BSC4, was
anzeigt, dass die Verzögerung
16 Verzögerungsschritte
betragen wird. Wenn die Ausgabe des Mustergenerators 128 gleich
00000 ist, empfängt
die Verzögerungsleitung
ein Steuerwort 0,0,0,0,0,0,0,0, was andeutet, dass das Taktsignal
nicht wesentlich verzögert
werden wird.
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Die
Vergleichseinheit 142 umfasst einen ersten Zähler 143,
einen zweiten Zähler 144,
erste und zweite Register 145 und 146 und eine
Subtraktionseinheit 147. Die Lerneinheit 130 wird
von Steuersignalen aus der Steuereinheit 120 gesteuert,
kann aber auch durch eine interne Steuereinheit (nicht dargestellt)
gesteuert werden.
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Die
Emulationsvorrichtung 141 ist ein Ringoszillator, welcher
eine steuerbare Verzögerungsperiode ED
aufweist. Günstigerweise
umfasst die Emulationsvorrichtung 141 eine ungerade Anzahl
von Verzögerungseinheiten,
wie etwa Verzögerungseinheiten 111, 112, 113 oder 114,
die seriell miteinander verbunden sind, wobei der Ausgang wenigstens
einer Verzögerungseinheit
mit dem Eingang der ersten Verzögerungseinheit
verbunden ist, um einen Ring zu bilden. Bevorzugterweise ist eine
einzelne Verzögerungseinheit
ausreichend.
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Die
steuerbare Verzögerungsperiode
ED wird von einem Steuerwort gesteuert, welches von der Steuereinheit 120 bereitgestellt
wird. Die Emulationsvorrichtung 141 wird durch Setzen von
ED auf einen ersten Wert ED1 initialisiert. Der Ausgang der Emulationsvorrichtung 141 ist
mit einem Eingang des ersten Zählers 143 verbunden.
Der erste Zähler 143 ist
programmiert, alle N0 Zählwerte überzulaufen.
N0 ist eine programmierbare Variable, die dem ersten Zähler 143 von
der Steuereinheit 120 geliefert wird. Der Ausgang des ersten Zählers ist
mit einem Enable-Eingang des zweiten Zählers 144 verbunden.
Der zweite Zähler 144 empfängt das
Taktsignal über
einen weiteren Eingang. Der erste Zähler 143 läuft nach
einer Periode von ED1*N0 über, und
wenn er überläuft, sendet
er ein Signal an den zweiten Zähler 144,
welches den zweiten Zähler 144 veranlasst,
das Zählen
zu beenden und seinen Inhalt N1 an das Register 145 zu
senden. Nachdem N1 gespeichert ist, sendet die Steuereinheit 120 ein
Steuersignal, welches die Verzögerung
der Emulationsvorrichtung 141 auf einen zweiten Wert ED2 ändert. Der
erste Zähler 143 beginnt
zu zählen
und läuft
nach einer Periode von ED2*N0 über.
Wenn der erste Zähler überläuft, sendet
er ein Signal an den zweiten Zähler,
welches diesen veranlasst, das Zählen
einzustellen und seinen Inhalt N2 an die Subtraktionseinheit 147 zu
senden. Die Subtraktionseinheit 147 empfängt N1 aus
dem Register 145, N2 aus dem zweiten Zähler 144 und R*N0
aus dem Register 146 und subtrahiert N0 und N0*R von N1.
Das Produkt wird an die Steuereinheit 120 geliefert, welche entsprechend
ED entweder erhöht
oder erniedrigt. Wenn beispielsweise die steuerbare Verzögerungsleitung 110 durch
eine Kombination des Basissteuersatzes BSC1, BSC2, BSC3 und BSC4
gesteuert wird, wird der Lernprozess vier Mal wiederholt. Während BSC1,
BSC2, BSC3 und BSC4 gelernt werden, speichert das Register 146 entsprechend
N0*R, 2*N0*R, 3*N0*R und 4*N0*R.
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BSC1,
BSC2, BSC3 und BSC4 werden in einer Registerdatei gespeichert und
werden verwendet, um die Übersetzungstabelle 122 der
Steuereinheit 120 zu aktualisieren.
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4 ist
eine schematische Beschreibung der Verzögerungseinheit 111 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
Verzögerungseinheit 111 umfasst
eine Mehrzahl von Stromquellen 161–166, eine Mehrzahl
von Stromsenken 171-176,
einen Invertierer 181, eine Mehrzahl von geschalteten Kondensatoren 191–193 und eine
Treibereinheit 200. Die Treibereinheit 200 umfasst
vorzugsweise einen Messinvertierer 210 und einen seriell
verbundenen Puffer 222, wobei der Messinvertierer 210 mit
dem Ausgang des Invertierer sowie mit einem Ende der parallel angeschlossenen,
geschalteten Kondensatoren 191–193 verbunden ist,
um die Spannungsdifferenz zwischen ihnen zu erfassen.
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Der
Invertierer 181 empfängt
ein Eingangssignal und lädt
oder entlädt
eine Mehrzahl von geschalteten Kondensatoren, welche in paralleler
Weise zwischen dem Ausgang des Invertierers 181 und Masse
angeschlossen sind, entsprechend einem Bereich eines Steuerwortes.
Vorzugsweise ist der messende Invertierer 210 an den Ausgang
des Invertierers 181 angeschlossen, so dass, wenn das Spannungspotential über den geschalteten
Kondensatoren über
einem ersten Schwellenwert liegt, der Messinvertierer ein verzögertes Signal
mit einem ersten logischen Wert ausgibt. Wenn die Spannung unterhalb
eines zweiten Schwellenwertes liegt, gibt der Messinvertierer 210 ein
verzögertes
Signal mit einem zweiten logischen Wert aus.
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Die
Stromquellen 161–166 sind
durch P-Kanal-MOS-Transistoren
implementiert, die Stromsenken 171–176 sind als N-Kanal-MOS-Transistoren
implementiert. Der Invertierer 181 ist als ein P-Kanal-
und als ein N-Kanal-Transistor 182 und 183 implementiert.
Die geschalteten Kondensatoren 191-193 sind implementiert als
eine Mehrzahl von Transfergattern 194–196, welche mit einer
Mehrzahl von MOS-Kondensatoren 197–199 verbunden
sind. Ein Transfergatter umfasst einen P-Kanal und einen N-Kanal-Transistor,
die es dem Strom entweder gestatten, durch das Transfergatter zu
fließen
oder den Eingang des Transfergatters von seinem Eingang zu isolieren.
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Die
Stromquellen 161, 166 sind in paralleler Weise
zwischen der Energieversorgung Vcc und dem Drain des Transistors 182 angeschlossen.
Die Stromsenken 171–176 sind
in paralleler Weise zwischen Masse und dem Drain des Transistors 183 angeschlossen.
Die Gates der Transistoren 161–166 und 171–176 empfangen
einen Bereich eines Steuerwortes. Die Steuerbits des Bereichs des
Steuerwortes aktivieren oder deaktivieren den Transistor und bestimmen,
welche Stromquellen dem Invertierer 181 Strom liefern und
welche Stromsenken dem Invertierer 181 Strom "rauben". Die Transistoren 161–166 und 171–176 bestimmen
die Stärke
des Stroms, der entweder die geschalteten Kondensatoren 191–193,
welche mit dem Ausgang des Invertierers 181 verbunden sind,
auflädt
oder entlädt.
Ein weiterer Teil des Steuerwortes bestimmt, welche Kondensatoren
isoliert werden und welche geschalteten Kondensatoren von dem Invertierer 181 entweder
geladen oder entladen werden. Ist BS beispielsweise 15 Bit breit,
werden 6 Bits verwendet, um die Stromquellen 161–166 zu
steuern, 6 Bits werden verwendet, um 6 Strom-Drains 171–176 zu
steuern, und 3 Bits werden verwendet, um die geschalteten Kondensatoren 191–193 zu
steuern.
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Das
Steuerwort steuert die Verzögerungsperiode
durch Definition einer zu ladenden/entladenden Kapazität und der
Stromstärke,
welche verwendet wird, um sie zu laden/entladen.
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Es
wurde hier daher eine Ausführungsform
beschrieben, welche wenigstens eine bevorzugte Ausführungsform
eines verbesserten Verfahrens und einer verbesserten Vorrichtung
zur Erzeugung eines Spreizspektrum-Taktes umfasst. Für den Fachmann
wird es offensichtlich sein, dass der offenbarte Gegenstand in vielfältiger Weise
modifiziert werden und viele Ausführungsformen annehmen kann,
die sich von der bevorzugten Form, die insbesondere oben dargestellt
und beschrieben wurde, unterscheiden. Entsprechend wird der offenbarte
Gegenstand als illustrativ und nicht restriktiv betrachtet und es
ist bis zum dem maximalen, gesetzlich erlaubten Maß beabsichtigt,
mittels der beigefügten
Ansprüche
all solche Modifikationen und weiteren Ausführungsformen abzudecken, welche
in den wahren Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
