JP2001331236A - Digital type programmable spectrum clock generator - Google Patents

Digital type programmable spectrum clock generator

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JP2001331236A
JP2001331236A JP2000329296A JP2000329296A JP2001331236A JP 2001331236 A JP2001331236 A JP 2001331236A JP 2000329296 A JP2000329296 A JP 2000329296A JP 2000329296 A JP2000329296 A JP 2000329296A JP 2001331236 A JP2001331236 A JP 2001331236A
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JP
Japan
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input
output
adder
frequency
clock
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP2000329296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
E Jennings Richard
イー、ジェニングス リチャード
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Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Filing date
Publication date
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Abandoned legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital type spread spectrum clock generator capable of reducing jitter. SOLUTION: This generator is constituted of a digital waveform generator (20) adapted for generating the sequence of digital words indicating a preliminarily decided variable waveform and an accumulator (21). The accumulator includes a first two-input adder and a second two-input adder, and the second adder is provided with an output stored so as to be supplied to the first input of the second adder, and the first two-input adder is adapted for receiving a control word by the first input, and for receiving the sequence of the digital words by the second input, and for providing the added output, and the output is supplied to the second input of the second adder. One of the output bits of the second adder is made available as a spread spectrum clock.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は非常に低い雑音とジ
ッタで電磁干渉を低減するために、定められたより低い
スペクトル密度を具備したクロック信号を生成する、デ
ィジタル式プログラム可能拡散スペクトル・クロック発
生器の実現に関する。
The present invention relates to a digital programmable spread spectrum clock generator for generating a clock signal with a defined lower spectral density to reduce electromagnetic interference with very low noise and jitter. Regarding the realization of.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日の電子製品は新たな個々のディジタ
ル式技術が導入される度に益々高い性能を示し、消費者
およびビジネス側の両方に問題をもたらしている。製品
がより高速で更に複雑になるに伴い、電磁干渉(EM
I:Electromagnetic Interference)の形で放射電磁波
の量が増加する。ある型式またはその他の型式のプロセ
ッサがしばしば電子器具または機器の1部品となってい
る。プロセッサがマイクロプロセッサ(μP)、ディジ
タル信号処理装置(DSP:Digital Signal Processo
r)、またはマイクロ制御装置(μC:Microcontrolle
r)のいずれであっても、各々は1つまたは複数の同期
用クロック信号を必要とする。
2. Description of the Related Art Today's electronic products exhibit increasingly higher performance as new and individual digital technologies are introduced, causing problems for both consumers and businesses. As products become faster and more complex, electromagnetic interference (EM
The amount of radiated electromagnetic waves increases in the form of I (Electromagnetic Interference). One type or another type of processor is often an integral part of an electronic device or device. The processor is a microprocessor (μP) and a digital signal processor (DSP)
r) or microcontroller (μC: Microcontrolle
Regardless of r), each requires one or more synchronization clock signals.

【0003】これらのプロセッサを用いた機器の性能が
非常に急速に向上し、現在最新技術の機器、例えば高機
能パーソナル・コンピュータ(PC)は200MHzま
たはそれ以上の性能を具備したプロセッサを使用してい
る。この型式の機器に対しては60−100MHzのク
ロック速度が必要とされる。しかしながら、30−40
MHzの範囲のクロック速度のμPでさえ、今日ディジ
タル式電子機器として一般的である。
The performance of devices using these processors has increased very rapidly, and currently state-of-the-art devices, such as high-performance personal computers (PCs), use processors with performance of 200 MHz or higher. I have. Clock speeds of 60-100 MHz are required for this type of equipment. However, 30-40
Even μP with clock speeds in the MHz range are common today for digital electronics.

【0004】米国内で連邦通信委員会(FCC:Federa
l Communications Commission)は最大許容EMIレベ
ルを設定し施行している。これらの規制は1GHzを超
えると予想される新たな機器と共に更に厳しくなって来
ている。独国において、独国連合電子技術会(VDE:V
erband Deutscher Elektroyechniker)はEMI限界値
を設定している。世界の趨勢(balance of the world)
はComite International Special Des Pertabations Ra
dioelectriques(CISPR)が設定した放射基準に従っ
ている。電子機器製造者にとってこれらの基準に適合さ
せて、これらの組織で管理されている市場で販売できる
ようにする必要がある。
In the United States, the Federal Communications Commission (FCC)
l Communications Commission) sets and enforces maximum allowable EMI levels. These regulations are becoming more stringent with new equipment expected to exceed 1 GHz. In Germany, the German Association of Electronics Engineers (VDE: V
erband Deutscher Elektroyechniker) has set EMI limits. Balance of the world
Is Comite International Special Des Pertabations Ra
It follows the radiation standards set by dioelectriques (CISPR). Electronics manufacturers need to meet these standards to be able to sell in markets controlled by these organizations.

【0005】EMI放射に関する政府の制限値に適合す
るために、EMIレベルを最小化するためにいくつかの
方法が使用されてきている。遮蔽を行う、信号経路を注
意深く配慮する、クロックの立ち上がりおよび立ち下が
り時間を遅くするそしてフィルタをかける等が電子機器
のEMIを削減する一般的な方法である。しかしなが
ら、各々は価格、必要なスペースおよび必要なエンジニ
アリング時間等の問題を有する。
[0005] In order to meet governmental limits on EMI emissions, several methods have been used to minimize EMI levels. Common methods of reducing EMI in electronic devices include providing shielding, careful signal path considerations, slowing clock rise and fall times, and filtering. However, each has issues such as price, required space and required engineering time.

【0006】「スペクトル拡散」(SS)、水晶制御発
振は、放射が低減された信頼性の高いクロックを現行お
よび新たな高性能電子機器に提供するための効果的な解
決策であることが明らかになっている。スペクトル拡散
技術は通常狭帯域である信号を意図的に「広帯域」と
し、その信号内に含まれるエネルギーをより広い帯域幅
に拡散している。変調無しの狭帯域入力クロックと、変
調された「拡散」広帯域出力クロック信号の周波数領域
表現が図1に示されている。米国特許第5,491,4
58号、名称「信号のスペクトルを拡散させるための装
置およびその方法」(APPARATUS FOR SPREADING THE SP
ECTRUM OF A SIGNAL AND METHOD THEREFOR)、1996
年2月13日発行を参照すると、クロック信号の放出さ
れた放射のスペクトルを拡散するための位相変調が記述
されている。
[0006] Spread-spectrum (SS), a crystal-controlled oscillation, proves to be an effective solution for providing a reliable clock with reduced emissions to current and new high-performance electronics. It has become. Spread-spectrum techniques intentionally "broadband" a signal, which is usually narrowband, and spread the energy contained in the signal over a wider bandwidth. A frequency domain representation of an unmodulated narrowband input clock and a modulated "spread" wideband output clock signal is shown in FIG. US Patent No. 5,491,4
No. 58, entitled "Apparatus and method for spreading signal spectrum" (APPARATUS FOR SPREADING THE SP
ECTRUM OF A SIGNAL AND METHOD THEREFOR), 1996
With reference to the February 13, 2008 publication, a phase modulation for spreading the spectrum of the emitted radiation of a clock signal is described.

【0007】スペクトル拡散発振器はフェイズロックル
ープ(PLL)技術を用いて広い分散と135MHzの
様な高い周波数での水晶精度を得ている。周波数変調
(FM)がクロック信号を拡散するために使用されてい
る。この方法の議論に関しては「放出される放射を削減
するためのスペクトル拡散クロック発生」、ハーディン
(Hardin)、フェスラ(Fessler)およびブッシュ(Bus
h)著、1994年電磁融和性に関するIEEE国際シ
ンポジウム、227−231ページ、カタログ番号#9
4CH3347−2,ISBN0−7803−1398
−4を参照されたい。EMIはクロック信号の帯域幅を
「拡散」することにより中心周波数で削減され、指定さ
れた周波数で測定されるEMIを効果的に削減する。全
放射エネルギ、すなわちEMIは変わらず残っているこ
とに注意されたい、しかしながら元の狭帯域信号より
も、より広い帯域幅に「拡散」されている。
The spread spectrum oscillator uses a phase lock loop (PLL) technique to obtain a wide dispersion and crystal accuracy at a high frequency such as 135 MHz. Frequency modulation (FM) has been used to spread the clock signal. For a discussion of this method, see "Spread Spectrum Clock Generation to Reduce Emitted Radiation," Hardin, Fessler, and Bush.
h) Author, IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, pp. 227-231, Catalog No. # 9
4CH3347-2, ISBN0-7803-1398
-4. EMI is reduced at the center frequency by "spreading" the bandwidth of the clock signal, effectively reducing the EMI measured at the specified frequency. Note that the total radiant energy, or EMI, remains unchanged, however, being "spread" over a wider bandwidth than the original narrowband signal.

【0008】信号のスペクトル分散、または拡散スペク
トルを実施するにはいくつかの方法がある。周波数およ
び位相変調の両方が使用される。しかしながら、低ジッ
タが必要とされるところでは周波数変調が好適な解決策
をもたらす。電子機器に対して、これらはクロック性能
を低下させることなくEMIを削減するための拡散スペ
クトル発振に対して周波数変調を使用する2つの一般的
に使用される技術が存在する:1)分割器変調、および
2)電圧制御発振器(VCO)の直接変調。両技術とも
PLLを使用し、周波数変調されたクロックを発生す
る。
There are several ways to implement the spectral variance, or spread spectrum, of a signal. Both frequency and phase modulation are used. However, where low jitter is required, frequency modulation provides a preferred solution. For electronics, there are two commonly used techniques that use frequency modulation on spread spectrum oscillation to reduce EMI without degrading clock performance: 1) Divider modulation And 2) direct modulation of the voltage controlled oscillator (VCO). Both techniques use a PLL to generate a frequency modulated clock.

【0009】これらの技術は共にPLLを使用してお
り、当業分野では良く知られているのでここでは簡単に
説明するにとどめる。PLLは出力信号を入力信号を基
準として周波数および位相で同期させる回路である。P
LLの更に詳しい説明は、「線形PLL」ローランド・
イー・ベスト(Roland E.Best)著、第2章、フェイズ
ロックループ:設計、シミュレーションおよび応用、マ
グローヒル(McGraw-Hill)第3版、1997年に記載
されている。
Both of these techniques use a PLL and are well known in the art and will only be briefly described here. The PLL is a circuit that synchronizes an output signal with a frequency and a phase with reference to an input signal. P
For a more detailed description of LL, see Linear PLL, Roland
Roland E. Best, Chapter 2, Phase-Locked Loops: Design, Simulation and Application, McGraw-Hill, Third Edition, 1997.

【0010】先に述べた2つの技術を示す拡散スペクト
ル・クロック発生器(SSCG:spread spectrum cloc
k generator)の機能ブロック図が、比較の意味で図2
に示されている。両技術ともVCO10を使用してい
る。両方の技術に於いてクロック入力12は位相検出器
(PD:phase detector)14の入力に供給されてい
る。位相検出器14の出力はループ・フィルタ(F)1
6に供給されている。第1技術においてループ・フィル
タ16の出力はVCO18に供給されている。第2技術
においてループ・フィルタ16の出力は加算器20に供
給され、加算器20のもう一方の入力は周波数変調器2
2の出力であり、これはVCO18の周波数変調に対応
する可変電圧を供給し、加算器20の出力と共にVCO
18の入力に供給されている。両方の場合において、V
CO18の出力はSSCGの出力であり、割り算器(D
IV)24の入力に供給され、割り算器24の出力は位
相検出器14のもう1つの入力に供給されている。しか
しながら第2技術において、周波数変調器26が割り算
器24の出力周波数を変調している。PD14は入力ク
ロック波形の周波数と位相をVCO18からの出力波形
と比較し、エラー信号をフィードバック信号が基準入力
信号から遅れているかまたは進んでいるかを示し、2つ
の信号の間の位相差に比例した幅を有する一連のパルス
の形式で生成する。
A spread spectrum clock generator (SSCG) showing the two techniques described above.
k generator) is shown in Fig. 2 in the sense of comparison.
Is shown in Both technologies use a VCO 10. In both techniques, a clock input 12 is provided to an input of a phase detector (PD) 14. The output of the phase detector 14 is a loop filter (F) 1
6. In the first technique, the output of the loop filter 16 is supplied to the VCO 18. In the second technique, the output of the loop filter 16 is supplied to an adder 20, and the other input of the adder 20 is a frequency modulator 2
2 which provides a variable voltage corresponding to the frequency modulation of VCO 18 and, together with the output of adder 20,
18 inputs. In both cases, V
The output of CO18 is the output of SSCG, and the divider (D
IV) The input of the phase detector 14 is supplied to an input of the phase detector 14, and the output of the divider 24 is supplied to another input of the phase detector 14. However, in the second technique, the frequency modulator 26 modulates the output frequency of the divider 24. PD 14 compares the frequency and phase of the input clock waveform with the output waveform from VCO 18 and indicates whether the error signal indicates that the feedback signal is behind or ahead of the reference input signal and is proportional to the phase difference between the two signals. Generated in the form of a series of pulses having a width.

【0011】F16は続いて不要な高調波成分をPDエ
ラー信号からフィルタで除去し、入力信号の電圧レベル
を積分する。その結果の出力信号は続いてVCO18に
制御信号として供給される。VCO18制御信号は正ま
たは負信号で調整され、これはVCO18の出力が入力
クロック信号と一致するまで繰り返される。VCO18
は指定された周波数で発振するように設定されており、
これはシステムが必要とする出力クロック周波数に依存
する。この周波数が入力または基準周波数より大きい場
合、PLLは周波数をその出力に掛け算するように出現
する。この場合、割り算器はVCO出力からPDへのフ
ィードバック回路の中で必要とされ、これはその周波数
を元の入力信号に戻すように低減させるためである。
In step F16, unnecessary harmonic components are removed from the PD error signal by a filter, and the voltage level of the input signal is integrated. The resulting output signal is then provided to VCO 18 as a control signal. The VCO 18 control signal is adjusted with a positive or negative signal, which is repeated until the output of VCO 18 matches the input clock signal. VCO18
Is set to oscillate at the specified frequency,
This depends on the output clock frequency required by the system. If this frequency is greater than the input or reference frequency, the PLL will appear to multiply the output by its frequency. In this case, a divider is needed in the feedback circuit from the VCO output to the PD, to reduce its frequency back to the original input signal.

【0012】従って、SSCG出力をPLLからまた低
減された放射を実現するために信号を変調する、2つの
一般的な従来技術による電子技術は、1)PLLおよび
周波数変調およびVCO入力信号の加算を用いたSSC
G、と2)PLLおよび割り算器の周波数変調を用いた
SSCGとである。これら2つの技術の第1番目の詳細
な説明が、米国特許第5,488,627号、名称「拡
散スペクトル・クロック発生器および関連する方法」、
1996年1月30日発行に記載されている。この技術
はこれ以降、VCOの直接変調(DIR.MOD.)法
と呼ぶ。
Therefore, two common prior art electronics techniques that modulate the SSCG output from the PLL and also to achieve reduced emissions are: 1) PLL and frequency modulation and summing of the VCO input signal. SSC used
G, and 2) SSCG using frequency modulation of a PLL and a divider. The first detailed description of these two techniques is found in U.S. Pat. No. 5,488,627, entitled "Spread Spectrum Clock Generator and Related Methods",
It is described in the January 30, 1996 issue. This technique is hereafter referred to as the direct modulation of the VCO (DIR.MOD.) Method.

【0013】これら2つの技術の第2番目の更に詳細な
説明が、文献名称「EMI削減のためのシステム・クロ
ックの周波数変調」、コーネリス・ディ・フクストラ
(Cornelis D. Hoekstra)、ヒューレット・パッカード
・ジャーナル(Hewlett-Packard Journal)、1997
年8月号、文献13、ページ1−7に記載されている。
この技術はこれ以降、割り算器変調(DIV.MO
D.)法と呼ぶ。
A second, more detailed description of these two techniques is found in the literature titled "Frequency Modulation of the System Clock for EMI Reduction", Cornelis D. Hoekstra, Hewlett-Packard Journal (Hewlett-Packard Journal), 1997
August issue, Reference 13, pages 1-7.
This technique has since become known as divider modulation (DIV.MO).
D. ) Called the law.

【0014】本発明の背景を理解するために、拡散スペ
クトルを生成するDIR.MOD.法は容量的に変調信
号をVCOへの入力信号の上に加算することを注意する
ことは有益である。この方法は変調周波数が自然ループ
PLLループ帯域幅の2X倍を超えたときに有効に働
く。変調周波数がPLLの帯域幅を大幅に超えた時は、
出力周波数偏差(スペクトル幅)は次のように近似でき
る:
In order to understand the background of the present invention, DIR. MOD. It is instructive to note that the method capacitively adds the modulating signal onto the input signal to the VCO. This method works effectively when the modulation frequency exceeds 2X times the natural loop PLL loop bandwidth. When the modulation frequency greatly exceeds the PLL bandwidth,
The output frequency deviation (spectral width) can be approximated as:

【0015】[0015]

【数1】 ここでKvはHz/v単位のVCOの感度、FFTERは電
圧/電圧単位のVCO入力ラインへの変調ポートの伝達
関数、そしてVFMODは電圧単位の変調信号である。
(Equation 1) Where K v is the sensitivity of the VCO in Hz / v, F FTER is the transfer function of the modulation port to the VCO input line in voltage / voltage, and V FMOD is the modulation signal in voltage.

【0016】変調周波数がループ帯域幅の1/2より小
さい場合、ループは適用された変調の大きな部分を調整
して除去する。従って、希望するピーク偏差は低減され
る。また、温度、半導体製造工程およびその他の変数は
出力に悪影響を与える。これはこの型式の拡散スペクト
ル法に関する重大な欠点であり、何故ならばSSCG設
計は典型的に30から200KHzの範囲の変調周波数
を使用するからである。この範囲は複雑なLSI集積回
路に含まれる多くのPLLのループ帯域幅の内側にあ
る。1MHzまたはそれ以上の典型的なループ帯域幅は
低位相ノイズ集積回路PLLでは一般的である。DI
R.DIR.技術は対称変調を生成し、タイミングが重
要な回路内でセットアップを維持し余裕を確保する上で
必要な片側FMを生成することは出来ない。この制約は
オフセット中心周波数をずらすことで解決される。しか
しながら、多くの場合これはシステム要求による選択肢
ではなく、またユニークな周波数を生成するには高いコ
ストが掛かる。これはまたジッタを増す傾向にある。
If the modulation frequency is less than one half of the loop bandwidth, the loop adjusts and removes a large portion of the applied modulation. Therefore, the desired peak deviation is reduced. Also, temperature, semiconductor manufacturing process, and other variables have an adverse effect on output. This is a significant drawback with this type of spread spectrum method because SSCG designs typically use modulation frequencies in the range of 30 to 200 KHz. This range is inside the loop bandwidth of many PLLs included in complex LSI integrated circuits. Typical loop bandwidths of 1 MHz or more are common in low phase noise integrated circuit PLLs. DI
R. DIR. The technique produces symmetric modulation and cannot produce the one-sided FM needed to maintain set-up and margin in timing-critical circuits. This restriction is solved by shifting the offset center frequency. However, in many cases this is not an option due to system requirements, and generating unique frequencies is expensive. This also tends to increase jitter.

【0017】割り算器変調(DIV.MOD.)法はP
LL内の割り算器を変調して希望する拡散スペクトルを
得る。1例として、割り算器が元々N=10に設定され
ていて、入力基準周波数が1MHzとすると、出力周波
数は10MHzとしてVCOに設定されるはずである。
ここで割り算器を9に変更すると、周波数出力は11.
11MHzとなるはずである。従って割り算器をN=1
0とN=9の間で、100KHzの矩形波で前後に変調
させると、PLLの出力は10および11.11MHz
の間で100KHzの速度で循環するはずである。生成
されたスペクトルは10.555MHzを中心とし、多
数の100KHzのオフセットの間隔の側帯波を有す
る。希望する周波数出力を選択するこの方法の柔軟性が
問題である。分かる通り、変調は2つの整数、この場合
はすなわち9と10の間に制限されている。これらの整
数で得ることの出来ない別の周波数が指定されると、別
のPLLが必要となり不要な価格増を招く。
The divider modulation (DIV.MOD.) Method is P
The divider in LL is modulated to obtain the desired spread spectrum. As an example, if the divider is originally set to N = 10 and the input reference frequency is 1 MHz, then the output frequency should be set to the VCO as 10 MHz.
Here, if the divider is changed to 9, the frequency output becomes 11.
It should be 11 MHz. Therefore, the divider N = 1
When modulated back and forth with a 100 KHz square wave between 0 and N = 9, the output of the PLL is 10 and 11.11 MHz.
Should circulate at a rate of 100 KHz. The generated spectrum is centered at 10.555 MHz and has a number of 100 KHz offset sidebands. The flexibility of this method of selecting the desired frequency output is a problem. As can be seen, the modulation is limited to two integers, in this case between 9 and 10. If another frequency that cannot be obtained by these integers is specified, another PLL is required, which causes an unnecessary increase in price.

【0018】しばしば、拡散スペクトル・クロック・シ
ステムは安価な水晶発振器で決定される入力クロック周
波数と、それと同程度では無いかまたはDIV.MO
D.法で容易に得られる特定の拡散スペクトル出力周波
数を必要とする。1例として、要求される拡散スペクト
ル・クロック出力が66MHzで、入力が1MHzピー
ク間周波数偏差が4MHzの場合、PLL割り算器で整
数変更してこれらの要求を実現することは出来ない。
[0018] Often, spread spectrum clock systems have input clock frequencies that are determined by inexpensive crystal oscillators, and are not comparable or DIV. MO
D. Requires a specific spread spectrum output frequency that is easily obtained by the method. As an example, if the required spread spectrum clock output is 66 MHz and the input is 1 MHz and the peak-to-peak frequency deviation is 4 MHz, the PLL divider cannot change the integers to fulfill these requirements.

【0019】DIV.MOD.法は矩形波変調と考える
ことが出来るが、それはPLLが1つの周波数から別の
周波数へ瞬時に飛ぶことを要求されるためである。しか
しながら実際のPLLは瞬時には応答しない。周波数変
調波形は結果として矩形波周波数変調よりもスペクトル
的に平らとなる。
DIV. MOD. The method can be thought of as a square wave modulation because the PLL is required to jump from one frequency to another instantaneously. However, the actual PLL does not respond instantaneously. The resulting frequency modulation waveform is spectrally flatter than square wave frequency modulation.

【0020】知られているように、周期間ジッタは実際
の設計では0.5%から2%の範囲を有する。これでは
高すぎるシステムもある。従って矩形波変調ではなくて
三角波変調が試みられて、ジッタを減らす点でいくつか
の成功を収めている。
As is known, inter-period jitter has a range of 0.5% to 2% in practical designs. This is too expensive for some systems. Thus, triangular wave modulation, rather than square wave modulation, has been attempted with some success in reducing jitter.

【0021】SSCGクロック出力の目的は0%ジッタ
に近づくことである。SSCG法でジッタが少なくなる
ほど、設計者がシステムに再クロックを掛ける前に許容
出来る遅延時間が長くなる。DIV.MOD.法で0.
5%より小さなジッタが実現できるとしても、本発明で
示されるような大きな改善が望ましい。
The purpose of the SSCG clock output is to approach 0% jitter. The less jitter in the SSCG method, the longer the designer can tolerate the delay before re-clocking the system. DIV. MOD. Modulo 0.
Even if jitter less than 5% can be achieved, a significant improvement as shown in the present invention is desirable.

【0022】[0022]

【発明の概要】本発明はディジタル式拡散スペクトル・
クロック発生器を提供する。この発生器は予め定められ
た可変波形を表すディジタル・ワードのシーケンスを生
成するように適合されたディジタル式波形発生器と累積
器を含む。累積器は第1の2入力加算器と第2の2入力
加算器を含み、第2加算器はその出力を格納し第2加算
器の第1入力に供給している。第1の2入力加算器はそ
の第1入力に制御ワードを受け、第2入力にディジタル
・ワードのシーケンスを受け、そして加算出力を提供す
るように適合されており、これは第2加算器の第2入力
に提供される。第2加算器の出力ビットの1つは、拡散
スペクトル・クロックとして使用可能であり、またジッ
タを減らすためにフェーズロックループに供給される場
合もある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a digital spread spectrum
Provide a clock generator. The generator includes a digital waveform generator and an accumulator adapted to generate a sequence of digital words representing a predetermined variable waveform. The accumulator includes a first two-input adder and a second two-input adder, the second adder storing its output and supplying it to a first input of the second adder. The first two-input adder is adapted to receive a control word at its first input, receive a sequence of digital words at a second input, and provide an added output, which is the second adder. A second input is provided. One of the output bits of the second adder is available as a spread spectrum clock and may be provided to a phase locked loop to reduce jitter.

【0023】従って、本発明はディジタル式プログラム
可能拡散スペクトル・クロック発生器(SSCG)を提
供しており、これは非常に低いノイズまたはジッタのE
MI低減用低スペクトル密度を具備した正確な出力波形
を生成する。加えて、プログラム可能であることは実時
間正確、独立設定、または出力中心周波数、ピーク偏差
および変調周波数の変更をハードウェアまたはソフトウ
ェアを変更することなくソフトウェアを介して可能とす
る。多くのディジタル・システムにおいて、本発明のい
くつかの実施例は−40℃から+150℃の広い温度範
囲に渡って動作可能である。
Accordingly, the present invention provides a digitally programmable spread spectrum clock generator (SSCG), which has a very low noise or jitter E
Generate an accurate output waveform with low spectral density for MI reduction. In addition, being programmable allows real time accuracy, independent settings, or changes in output center frequency, peak deviation and modulation frequency via software without changing hardware or software. In many digital systems, some embodiments of the present invention are operable over a wide temperature range from -40C to + 150C.

【0024】本発明のこれらの特徴およびその他の特徴
は、当業者には以下の添付図を参照して本発明の詳細な
説明から明らかとなろう。
[0024] These and other features of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

【0025】[0025]

【好適な実施例の詳細な説明】本発明の好適な実施例は
EMIを低減し、一方ジッタの増加は極僅かなディジタ
ル式拡散スペクトル・クロック発生器システムを提供す
る。このシステムはディジタル式であり、実時間で正確
にプログラムする事が可能である。中心周波数、ピーク
偏差および変調は独立に設定可能であるかまたはハード
ウェアまたはその他の構成部品を変更することなく、ソ
フトウェアを介して変更することが出来る。このシステ
ムの、それがディジタル式であったとしても、その他の
手法を圧倒する特長は: 1.SSCG出力中心周波数、ピーク偏差および変調周
波数を更に正確に設定できる能力。 2.拡散スペクトル・クロックを非常に低いジッタで生
成する能力。 3.中心周波数、ピーク偏差および変調周波数を独立に
実時間でディジタル的にプログラムする能力。 4.広い温度範囲(最大150℃)に渡って動作する能
力、これは記述されているSSCGがD/A変換器およ
び再構築フィルタを使用していないからである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The preferred embodiment of the present invention provides a digital spread spectrum clock generator system that reduces EMI while increasing jitter. The system is digital and can be accurately programmed in real time. The center frequency, peak deviation and modulation can be set independently or can be changed via software without changing hardware or other components. The advantages of this system, even if it's digital, stand out from other approaches: The ability to more accurately set the SSCG output center frequency, peak deviation and modulation frequency. 2. Ability to generate spread spectrum clocks with very low jitter. 3. The ability to digitally program the center frequency, peak deviation and modulation frequency independently in real time. 4. Ability to operate over a wide temperature range (up to 150 ° C.) because the described SSCG does not use D / A converters and reconstruction filters.

【0026】好適な実施例の簡略化されたブロック図が
図3に示されている。SSCGは3つの基本機能ブロッ
クで構成されている:変調器(M)20、累積器(AC
C)21およびフェーズロックループ(PLL)22で
ある。入力クロックFCLKとして参照されている基準源
23は水晶発振器のような外部源、または別のPLLか
ら発生される。この入力クロックFCLKは変調器20と
累積器21の両方に供給される。変調器20は入力クロ
ックFCLKから三角波形を表すディジタル・ワードのシ
ーケンスを生成し、その周波数は周波数変調制御ワード
でプログラムされる。その他の波形も本発明の原理に基
づいて生成出来るが、三角波形は比較的簡単に発生さ
れ、好ましい拡散スペクトル性能を提供する。例えば、
その他の波形としては矩形波、または中心軸に対称な台
形などが可能である。その様にその他の波形を生成する
ために、変調器20は好適に修正変更される必要がある
が、その様な修正変更は通常の技量を有する当業者には
自明の事であろう。この様な全てのケースに関して、そ
の目的は定期的に変化する波形を得ることである。
A simplified block diagram of the preferred embodiment is shown in FIG. SSCG is composed of three basic functional blocks: a modulator (M) 20 and an accumulator (AC).
C) 21 and a phase lock loop (PLL) 22. Reference source 23, referred to as input clock FCLK , is generated from an external source, such as a crystal oscillator, or from another PLL. This input clock FCLK is supplied to both the modulator 20 and the accumulator 21. Modulator 20 generates a sequence of digital words representing a triangular waveform from input clock FCLK , the frequency of which is programmed with a frequency modulation control word. Although other waveforms can be generated in accordance with the principles of the present invention, triangular waveforms are relatively easy to generate and provide favorable spread spectrum performance. For example,
As other waveforms, a rectangular wave or a trapezoid symmetrical to the central axis can be used. In order to generate such other waveforms, the modulator 20 needs to be suitably modified, but such modifications will be obvious to those of ordinary skill in the art. In all such cases, the purpose is to obtain a periodically changing waveform.

【0027】変調器20出力は次に出力周波数制御およ
び出力周波数偏差制御ワードが結合される。その結果は
累積器21に供給され、これはフィルタを掛けられてい
ない拡散スペクトル・クロックをKビット・ワードのシ
ーケンスの形式で生成する。最後に各々のKビット・ワ
ードの最上位ビット(MSB)、これは累積器21から
必要とされる周波数情報を含む、がPLL22に供給さ
れ、これは信号からジッタを除去するように作動し、シ
ステムに対して拡散スペクトル信号を低いEMIおよび
非常に小さなジッタで供給する。
The modulator 20 output is then combined with the output frequency control and output frequency deviation control words. The result is provided to an accumulator 21 which produces an unfiltered spread spectrum clock in the form of a sequence of K-bit words. Finally, the most significant bit (MSB) of each K-bit word, which contains the required frequency information from accumulator 21, is supplied to PLL 22, which operates to remove jitter from the signal, Provides a spread spectrum signal to the system with low EMI and very low jitter.

【0028】(基準源)先に述べたように、基準源2
3、すなわち入力クロックFCLKはシステム内のその他
の機能、例えば水晶発振器、別のPLL等からの入力信
号である。これは一般的に高価ではなくシステム内で既
に利用できる信号を使用するのが更に実際的である。基
準源23の周波数は希望する拡散スペクトル出力の中心
周波数の4倍以上であるのが好適である。これはサンプ
リング速度が不十分であることに起因する歪みを最小化
する。
(Reference Source) As described above, the reference source 2
3, or input clock FCLK, is an input signal from another function in the system, such as a crystal oscillator, another PLL, or the like. This is generally less expensive and it is more practical to use signals already available in the system. The frequency of the reference source 23 is preferably at least four times the center frequency of the desired spread spectrum output. This minimizes distortion due to insufficient sampling rate.

【0029】(変調器)変調器20の機能ブロック図が
図4に示されている。変調器20は3つの機能ブロッ
ク、プログラム可能Nビット計数器30、固定Mビット
計数器31および三角アドレス発生器32、で構成され
ている。プログラム可能計数器30は入力クロックF
CLKに応答して、従ってその速度で計数する。これはま
た入力クロックFCLKの周波数を定義されたより低い周
波数に分割し、分割された結果のクロックが続いて固定
計数器31に供給される。プログラム可能計数器出力の
正確な周波数は周波数変調制御入力に供給される4ビッ
ト・ディジタル式周波数変調制御ワードで制御される。
このワードはNビット計数器の計数ステップの強度、従
って結果として生成される出力の周波数を決定する。周
波数分割器の典型的な値は2から16の範囲である。し
かしながら、高い周波数クロック入力に対しては、希望
する周波数を得るためにより大きな分周器が必要とされ
る。
(Modulator) A functional block diagram of the modulator 20 is shown in FIG. Modulator 20 comprises three functional blocks: a programmable N-bit counter 30, a fixed M-bit counter 31, and a triangular address generator 32. Programmable counter 30 receives input clock F
Count in response to CLK and therefore at that rate. It also divides the frequency of the input clock FCLK to a lower defined frequency, and the resulting divided clock is subsequently provided to the fixed counter 31. The exact frequency of the programmable counter output is controlled by a 4-bit digital frequency modulation control word provided to the frequency modulation control input.
This word determines the intensity of the counting step of the N-bit counter, and thus the frequency of the resulting output. Typical values of the frequency divider range from 2 to 16. However, for high frequency clock inputs, a larger divider is required to obtain the desired frequency.

【0030】変調器20の第2セクションは固定計数器
31であり、これはプログラム可能計数器30からのシ
リアル・クロックをパラレル・ディジタル・バイナリ・
ワードに変換する。このバイナリ・ワードは最小値から
最大値までをプログラム可能計数器30からの入力シリ
アル・クロックを固定計数器31内の状態数で除算した
値に比例した速度で計数する。更に、固定計数器ディジ
タル・ワードは次の状態が1計数値だけ前回の状態より
も大きくなるように変化する。このディジタル・パター
ンは固定計数器内で最大値に達するまで繰り返され、最
大値に達すると計数器は最小値にリセットされる。固定
計数器で生成されたディジタル・バイナリ・シーケンス
の値は一般的に鋸歯状波パターンとして知られている。
The second section of modulator 20 is a fixed counter 31, which converts the serial clock from programmable counter 30 into a parallel digital binary signal.
Convert to word. This binary word counts from a minimum to a maximum at a rate proportional to the input serial clock from programmable counter 30 divided by the number of states in fixed counter 31. In addition, the fixed counter digital word changes so that the next state is one count greater than the previous state. This digital pattern repeats in the fixed counter until it reaches a maximum value, at which point the counter is reset to a minimum value. The value of the digital binary sequence generated by the fixed counter is commonly known as a sawtooth pattern.

【0031】最終セクションの三角アドレス発生器32
は鋸歯バイナリ・ワード・シーケンスを三角バイナリ・
ワード・シーケンスに変換する。動作は排他論理和ゲー
トの配列で実現され、個々の回路実装方式に依存して最
大値または最小値のいずれかで生じる。三角アドレス発
生器32の出力は変調器20の出力であり、図3の累積
器21に供給される。
The final section triangular address generator 32
Converts a sawtooth binary word sequence to a triangular binary
Convert to word sequence. The operation is implemented with an array of exclusive-OR gates and occurs at either a maximum or minimum value depending on the particular circuit implementation. The output of the triangular address generator 32 is the output of the modulator 20 and is supplied to the accumulator 21 in FIG.

【0032】三角バイナリ・ワード・シーケンスを生成
するには種々の方法がある。図4に示された特定の変調
器実施例は基準源入力、すなわち基準クロックFCLK
有しこれはNビットプログラム可能計数器30に供給さ
れる。プログラム可能計数器30の周波数変調制御ピン
S0,S1,S2およびS3はFMCと命名された数値
を有するバイナリ・ワードに設定される。固定計数器3
1はMビット計数器である。
There are various ways to generate a triangular binary word sequence. The particular modulator embodiment shown in FIG. 4 has a reference source input, a reference clock FCLK , which is provided to an N-bit programmable counter 30. The frequency modulation control pins S0, S1, S2 and S3 of the programmable counter 30 are set to a binary word having a numerical value designated FMC. Fixed counter 3
1 is an M-bit counter.

【0033】結果として生成される変調周波数は下記の
式で決定される:
The resulting modulation frequency is determined by the following equation:

【0034】[0034]

【数2】 一例として、FCLK=132MHz,M=6,N=4,
FMC=9;FMOD=149,659Hzである。
(Equation 2) As an example, F CLK = 132 MHz, M = 6, N = 4
FMC = 9; F MOD = 149,659 Hz.

【0035】(累積器)図3の累積器21の簡略化され
た機能ブロック図が図5に示されている。累積器21は
3つの基本機能ブロックで作られている:第1Kビット
加算器40、第2Kビット加算器41、およびクロック
式レジスタ42である。累積器21は変調器20から出
力され入力周波数、すなわちFCLKの周波数を分割し
た、Mビット三角ワード出力で動的に駆動されている。
累積器21の1出力は2Kの状態で作られている、従っ
て累積器21の出力信号FOUTの最小周波数FOUT(mi
n.)は:
(Accumulator) A simplified functional block diagram of the accumulator 21 of FIG. 3 is shown in FIG. The accumulator 21 is made up of three basic functional blocks: a first K-bit adder 40, a second K-bit adder 41, and a clocked register 42. The accumulator 21 is dynamically driven by an M-bit triangular word output obtained by dividing the input frequency output from the modulator 20, that is, the frequency of FCLK .
1 the output of the accumulator 21 is made in the form of 2 K, thus the minimum frequency F OUT of the output signal F OUT of accumulator 21 (mi
n. ) Is:

【0036】[0036]

【数3】 (Equation 3)

【0037】累積器21は予め指定された数の状態をF
CLKの各クロック端でスキップするようにディジタル・
ワードでプログラムされている。スキップ状態は累積器
出力FOUTの各サイクルに対する状態の数を少なくする
ので、従って累積器出力周波数は増加する。この様にし
て累積器出力周波数は制御可能でプログラム可能な様に
変化する。
The accumulator 21 stores a predetermined number of states in F
Digital skip so as to skip at each clock edge of CLK.
Word programmed. The skip state reduces the number of states for each cycle of the accumulator output F OUT , thus increasing the accumulator output frequency. In this way, the accumulator output frequency changes in a controllable and programmable manner.

【0038】累積器21への入力は:変調器出力
MOD;基準クロック、FCLK,周波数分割制御ワード、
および出力周波数制御ワードである。出力周波数制御ワ
ードは加算器40の第1入力に供給される。加算器40
のもう一方の入力に入力を接続しないかまたは零値が供
給されると、出力周波数制御ワードは加算器40の出力
である。従って、出力周波数制御ワードはFOUTの最低
周波数を決定する。各クロック周期において、加算器4
0のもう1つの入力にはこの出力周波数制御ワードが加
算されて加算器40の出力を生成する。この様にして、
次に詳細に説明する方法で希望する偏差が実現される。
The inputs to the accumulator 21 are: modulator output F MOD ; reference clock, F CLK , frequency division control word,
And an output frequency control word. The output frequency control word is provided to a first input of adder 40. Adder 40
The output frequency control word is the output of adder 40 when no input is connected to the other input of or when a zero value is provided. Accordingly, the output frequency control word determines the lowest frequency of the F OUT. In each clock cycle, the adder 4
This output frequency control word is added to the other input of 0 to produce the output of adder 40. In this way,
The desired deviation is then achieved in the manner described in more detail.

【0039】変調器出力は三角波形を定義するMビット
・ワードのシーケンスであること、すなわち定期的に0
00000から111111まで増加し111111か
ら000000まで減少して計数することが想起される
であろう。一般的にM<Kである。例えば、Mは6であ
ると想定する。またKは16であると想定する。6ビッ
ト変調器出力ワードは、加算器40への第2入力の可変
ビット重みの任意の連続する6ビット位置に供給出来
る。従って加算器40の出力、従って出力クロック信号
OUT、の分散(偏差)量、は加算器40への第2入力
部のこれら6ビットの配置で制御可能である。例えば、
最低ビット重みの位置に配置されると、変調器出力の6
ビットは0から5のビット位置に置かれ、一方最高ビッ
ト重みの位置に配置されると変調器出力の6ビットは1
0から15のビット位置に置かれる。同様にこれらのビ
ットは任意の中間位置に配置することができる。これら
のビットがより高い重みビット位置に配置されると偏差
の量が、加算器40の第2入力でのビット位置がシフト
する毎に2を計数として増加する。
The modulator output is a sequence of M-bit words that define a triangular waveform, ie, periodically
It will be recalled that counting increases from 00000 to 111111 and decreases from 111111 to 000000. Generally, M <K. For example, assume that M is 6. Also assume that K is 16. The 6-bit modulator output word can be provided to any consecutive 6-bit positions of variable bit weights at the second input to adder 40. Accordingly, the output of the adder 40, and thus the amount of dispersion (deviation) of the output clock signal F OUT , can be controlled by the arrangement of these 6 bits at the second input to the adder 40. For example,
When placed at the position of the lowest bit weight, 6
The bits are placed in bit positions from 0 to 5, while when placed in the position of the highest bit weight, 6 bits of the modulator output become 1
Bits 0 to 15 are placed. Similarly, these bits can be located at any intermediate position. When these bits are placed in higher weight bit positions, the amount of deviation is incremented by 2 each time the bit position at the second input of adder 40 shifts.

【0040】周波数偏差制御ワードは出力クロック信号
OUTの偏差に対して別の制御を提供する、すなわち周
波数偏差制御ビットは加算器40の第2入力の残りのビ
ット位置を「充填」する。
The frequency deviation control word provides another control over the deviation of the output clock signal F OUT , ie, the frequency deviation control bit “fills” the remaining bit positions of the second input of adder 40.

【0041】従って、6ビット変調器出力FMODは加算
器40への第2入力に選択的に配置され、周波数偏差制
御ワードと結合されて累積器出力の希望するピーク間偏
差を設定する。その結果が第1加算器40の出力、PG
M、でこれは第2加算器41の1つの入力である。第2
加算器41の出力は累積器出力およびレジスタ42の入
力として動作する。レジスタ42内容は第2加算器41
への第2入力として供給される。従って、加算器41の
出力は加算器41の第2入力にフィードバックされる。
Thus, the 6-bit modulator output F MOD is selectively placed at the second input to summer 40 and is combined with the frequency deviation control word to set the desired peak-to-peak deviation of the accumulator output. The result is the output of the first adder 40, PG
M, which is one input of the second adder 41. Second
The output of the adder 41 operates as the output of the accumulator and the input of the register 42. The contents of the register 42 are the second adder 41
As a second input to Therefore, the output of the adder 41 is fed back to the second input of the adder 41.

【0042】加算器41の動作を理解する際に、レジス
タ42内に格納されている値が零で、加算器40の出力
が1の一定値の第1の場合を考える。フィードバックの
ため、Kビット加算器41は各クロック周期毎に零から
2Kまで計数し、続いて零に「戻り」前と同じように再
び計数し、周期的に繰り返して累積器の最低周波数を確
立する。加算器40の出力が1より大きな値の場合、加
算器41内で計数をスキップし、従って計数周期を加速
し累積器の出力周波数が対応して増加する。この様にし
て、先に詳細に説明したように加算器40の出力の中に
組み込まれた偏差が加算器41の出力に供給される。
In understanding the operation of the adder 41, consider the first case where the value stored in the register 42 is zero and the output of the adder 40 is a constant value of one. For feedback, the K-bit adder 41 counts from zero to 2K every clock cycle, then counts back to zero as before, and repeats periodically to establish the lowest frequency of the accumulator. I do. If the output of adder 40 is a value greater than one, counting is skipped in adder 41, thus accelerating the counting cycle and increasing the output frequency of the accumulator. In this manner, the deviation incorporated in the output of adder 40 as described in detail above is provided to the output of adder 41.

【0043】累積器21はこの様にして周波数偏差制御
入力へ入力されたディジタル・ワードと累積器21の出
力周波数制御入力に入力されたディジタル・ワードでプ
ログラム可能である。累積器出力は次のように定義出来
る:
The accumulator 21 is thus programmable with a digital word input to the frequency deviation control input and a digital word input to the output frequency control input of the accumulator 21. The accumulator output can be defined as:

【0044】[0044]

【数4】 (Equation 4)

【0045】FOUTの中心周波数は実時間で高い精度で
制御および変更出来る。目標中心周波数は式3で定義さ
れる+/−値以内で得られる。
The center frequency of F OUT can be controlled and changed with high accuracy in real time. The target center frequency is obtained within +/- value defined by Equation 3.

【0046】FOUTのピーク偏差は実時間で係数2の範
囲内で制御および変更出来る。後に説明するSSCGシ
ミュレーションは中心周波数、すなわち累積器の出力周
波数制御入力用に16ビットを組み込み、変調制御用に
16ビットを組み込んでいる。16変調ビットの10個
は固定で6が可変である。6個の可変ビットは三角F
MODワードを含み、加算器40の第2入力の変調バイナ
リ・ワード内の任意の位置に配置される。従って、ピー
ク偏差は実時間で係数2の範囲内で制御および変更出来
る。例えば、ピーク偏差が100KHzの場合、得るこ
との出来る次に低いピーク偏差は50KHzであり、次
に可能なより高いピーク偏差は200KHzである。
FOUTThe peak deviation of
Can be controlled and changed within the box. SSCG system described later
The simulation is the center frequency, that is, the output frequency of the accumulator.
Built-in 16 bits for wave number control input, for modulation control
It incorporates 16 bits. 10 of 16 modulation bits
Is fixed and 6 is variable. 6 variable bits are triangle F
MODThe modulation binar of the second input of the adder 40, including the word
It can be placed anywhere in the Reword. Therefore,
The deviation can be controlled and changed in real time within the range of coefficient 2.
You. For example, if the peak deviation is 100 kHz,
The next lowest peak deviation that can be obtained is 50 KHz.
The highest possible peak deviation is 200 KHz.

【0047】本発明の好適な実施例の柔軟性および正確
な設定により、変調されていないクロックよりも低いま
たは高い周波数の拡散スペクトル周波数包絡を設定する
能力がある。この能力は変調中に最大周波数を制限する
特長を有し、これはクロックで起動されているシステム
内での「セットアップおよびホールド」侵害を防止す
る。従来技術のシステムではこの「帯域降下」または
「帯域上昇」変調は不可能であったが、それは変調が中
心周波数を基準として対称であったからである。従来技
術のシステムは新たな基準周波数、FCLKが無変調とし
て使用される場合にのみ同様の変調を実施出来る。
The flexibility and precise setting of the preferred embodiment of the present invention provides the ability to set a lower or higher frequency spread spectrum frequency envelope than the unmodulated clock. This ability has the feature of limiting the maximum frequency during modulation, which prevents "setup and hold" violations in clocked systems. In prior art systems, this "band drop" or "band rise" modulation was not possible because the modulation was symmetric about the center frequency. Prior art systems can perform similar modulation only if the new reference frequency, FCLK, is used as unmodulated.

【0048】その他の実施例は修正変更された目的を実
現するように、望みに応じて式4を変更するであろう。
しかしながらこの式は累積器出力の一般的なクラスを表
している。
Other embodiments will modify Equation 4 as desired to achieve the modified purpose.
However, this equation represents a general class of accumulator output.

【0049】(フェーズロックループ)フェイズロック
ループ(PLL)回路は当業者には良く知られている。
この実施例の中でPLLは累積器21出力信号のジッタ
を平滑化するために使用されている。累積器出力信号F
OUTの最上位ビット(MSB)は必要な全ての情報と周
波数精度とを有するので、関心の対象はこれ1つであ
る。しかしながら、MSBは位相エラーを累積したため
に生じる大量の位相変調を含む。その結果累積器出力の
MSB内の周期間(C2C)ジッタが重要である。従っ
てトラッキングPLLがこのジッタをほぼ除去するため
に望ましい。累積器出力のMSB内の周期間(C2C)
ジッタは累積器クロックの周期の2Xである。従って、
累積器クロックが高くなるとMSBのC2Cジッタが低
くなる。
(Phase Locked Loop) Phase locked loop (PLL) circuits are well known to those skilled in the art.
In this embodiment, the PLL is used to smooth the jitter of the output signal of the accumulator 21. Accumulator output signal F
Since the most significant bit (MSB) of OUT has all the necessary information and frequency accuracy, it is of single interest. However, the MSB contains a large amount of phase modulation caused by accumulating phase errors. As a result, the inter-cycle (C2C) jitter in the MSB of the accumulator output is important. Therefore, a tracking PLL is desirable to substantially eliminate this jitter. Between cycles in the MSB of the accumulator output (C2C)
Jitter is 2X the period of the accumulator clock. Therefore,
The higher the accumulator clock, the lower the MSB C2C jitter.

【0050】(好適な実施例のシミュレーション)図3
の回路機能がシミュレーションされ、その結果このSS
CGの動作がここに記述するように確認された。
(Simulation of Preferred Embodiment) FIG.
Is simulated, and as a result this SS
The operation of the CG has been confirmed as described herein.

【0051】シミュレーション用の機能設定は下記の通
りである: 入力クロックの周波数(FCLK): 132MHz PLL出力の周波数(FSSC): 33MHz 累積器ビット長: 16ビット 周波数偏差: +/−1.8MHz 変調器周波数(FMOD): 147KHz 変調器ビット長 6ビット
The function settings for the simulation are as follows: Input clock frequency (F CLK ): 132 MHz PLL output frequency (F SSC ): 33 MHz Accumulator bit length: 16 bits Frequency deviation: +/− 1. 8 MHz modulator frequency (F MOD ): 147 KHz modulator bit length 6 bits

【0052】このシミュレーションの結果が図6,図7
および図8に示されている。
FIGS. 6 and 7 show the results of this simulation.
And in FIG.

【0053】図6は拡散スペクトルクロック(SSC)
出力のヒストグラムを示す。x軸はSSC出力信号の周
波数であり、y軸はSSC出力信号の入力クロック信号
CL Kを基準とした抑制をdBで示す。変調されていな
い入力クロック信号はほぼ30dBで抑制されまたその
希望する中心周波数が33MHzであることが分かるで
あろう。更に、出力スペクトルは定められた147KH
zの偏差を有し、希望通りに本質的に平坦である。
FIG. 6 shows a spread spectrum clock (SSC).
3 shows an output histogram. x-axis is the frequency of the SSC output signal, y-axis shows the inhibition relative to the input clock signal F CL K of SSC output signal in dB. It will be seen that the unmodulated input clock signal is suppressed at approximately 30 dB and its desired center frequency is 33 MHz. Further, the output spectrum is the specified 147 KH
It has a deviation of z and is essentially flat as desired.

【0054】図7は対累積器の出力に対するMSB周期
対クロック周期数のグラフである。出力周期は平均で正
しく33MHzである。しかしながら、変調器が累積器
の入力をFMOD速度(147KHz)で掃引する周期で
大きな変動が存在する。またこの時点で大きな周期間ジ
ッタが出力上に存在しておりこれは満足できないので、
ジッタを削減するためにPLLが使用される。
FIG. 7 is a graph of MSB period versus number of clock periods versus output of the accumulator. The output period is correctly 33 MHz on average. However, there are large fluctuations in the period in which the modulator sweeps the input of the accumulator at F MOD speed (147 KHz). Also, at this point, a large period-to-period jitter exists on the output, which cannot be satisfied.
A PLL is used to reduce jitter.

【0055】図8はシミュレーションされたPLLの出
力を示す。これはSSC周波数対時間のグラフである。
PLLが図7に示す累積器MSB信号の周期変動を平滑
化して、FMOD速度で変動し三角形周波数帯時間軌跡を
有する周波数変調されたクロックを生成することが分か
るであろう。
FIG. 8 shows the simulated PLL output. This is a graph of SSC frequency versus time.
It will be seen that the PLL smoothes the periodic variation of the accumulator MSB signal shown in FIG. 7 and produces a frequency modulated clock that varies at F MOD speed and has a triangular frequency band time trajectory.

【0056】クロック信号のパワー・スペクトル密度を
下げることに加えて、SSCGはその出力にジッタを加
えることなく動作を実行しなければならない。図9はS
SCG PLL出力のシミュレーションされた周期間
(C2C)ジッタを示す。これは非常に低いほぼ+/−
100psジッタを示し、ほとんどのアプリケーション
で許容可能であり従来知られていたSSCGシステムよ
りも更に小さい。
In addition to reducing the power spectral density of the clock signal, the SSCG must perform its operation without adding jitter to its output. FIG. 9 shows S
Figure 4 shows simulated inter-cycle (C2C) jitter of the SCG PLL output. This is very low, approximately +/-
It exhibits 100 ps jitter, is acceptable for most applications and is even smaller than previously known SSCG systems.

【0057】本発明およびその特長を詳細に説明してき
たが、種々の変更、挿入および代替を添付の特許請求の
範囲で定義された本発明の精神および範囲から逸脱する
ことなく実施できることを理解されたい。
Having described the invention and its features in detail, it will be understood that various modifications, insertions and substitutions can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. I want to.

【0058】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)ディジタル式拡散スペクトル・クロック発生器で
あって、予め定められた可変波形を表すディジタル・ワ
ードのシーケンスを発生するように適合されたディジタ
ル波形発生器と、第1の2入力加算器と第2の2入力加
算器とを含む累積器で、前記第2加算器は格納され前記
第2加算器の第1入力に供給される出力を有し、前記第
1の2入力加算器はその第1入力に制御ワードを受け、
第2入力に前記ディジタル・ワードのシーケンスを受
け、加算出力を提供するように適合されており、その出
力は前記第2加算器の第2入力に提供されて、前記第2
加算器の前記出力ビットの1つが拡散スペクトルクロッ
クとして使用可能である累積器とを含む、前記ディジタ
ル式拡散スペクトル・クロック発生器。
With respect to the above description, the following items are further disclosed. (1) a digital spread spectrum clock generator, adapted to generate a sequence of digital words representing a predetermined variable waveform, a first two-input adder; A second two-input adder, the second adder having an output stored and applied to a first input of the second adder, wherein the first two-input adder has Receiving a control word at a first input;
A second input adapted to receive the sequence of digital words and to provide a summed output, the output of which is provided to a second input of the second adder for receiving the second word;
An accumulator wherein one of said output bits of an adder is usable as a spread spectrum clock.

【0059】(2)第(1)項記載のディジタル式拡散
スペクトル・クロック発生器において、前記第2加算器
の前記出力の最上位ビットが拡散スペクトルクロックと
して使用可能である、前記ディジタル式拡散スペクトル
・クロック発生器。
(2) The digital spread spectrum clock generator according to (1), wherein the most significant bit of the output of the second adder is usable as a spread spectrum clock. -Clock generator.

【0060】(3)第(1)項記載のディジタル式拡散
スペクトル・クロック発生器において、前記予め定めら
れた可変波形が三角波である、ディジタル式拡散スペク
トル・クロック発生器。
(3) The digital spread spectrum clock generator according to (1), wherein the predetermined variable waveform is a triangular wave.

【0061】(4)第(1)項記載のディジタル式拡散
スペクトル・クロック発生器において、前記予め定めら
れた可変波形のワード内のビット数が前記第1加算器の
ビット数よりも少なく、前記予め定められた可変波形の
前記複数のワードが、前記第1加算器の前記第1入力の
可変ビット重みの複数位置の任意の場所に供給できる、
前記ディジタル式拡散スペクトル・クロック発生器。
(4) In the digital spread spectrum clock generator according to (1), the number of bits in the word of the predetermined variable waveform is smaller than the number of bits of the first adder, and The plurality of words having a predetermined variable waveform can be supplied to any of a plurality of positions of the variable bit weights of the first input of the first adder.
The digital spread spectrum clock generator.

【0062】(5)第(4)項記載のディジタル式拡散
スペクトル・クロック発生器が更に、前記第1加算器の
前記予め定められた可変波形の前記ワードが供給されて
いない前記第2入力のビット値を決定するための手段を
含む、ディジタル式拡散スペクトル・クロック発生器。
(5) The digital spread spectrum clock generator according to item (4) further comprises a second input of the first adder to which the word of the predetermined variable waveform is not supplied. A digital spread spectrum clock generator including means for determining a bit value.

【0063】(6)第(1)項記載のディジタル式拡散
スペクトル・クロック発生器が更に、前記第2加算器の
前記出力の前記ビットの前記1つを受けるように適合さ
れたフェーズロックループを含む、ディジタル式拡散ス
ペクトル・クロック発生器。
(6) The digital spread spectrum clock generator of (1) further comprises a phase locked loop adapted to receive the one of the bits of the output of the second adder. Includes digital spread spectrum clock generator.

【0064】(7)ディジタル式拡散スペクトル・クロ
ック発生器である。この発生器は予め定められた可変波
形を表すディジタル・ワードのシーケンスを生成するよ
うに適合されたディジタル波形発生器(20)と、累積
器(21)とを含む。累積器は第1の2入力加算器と第
2の2入力加算器とを含み、第2加算器は、格納されて
第2加算器の第1入力に供給される出力を有する。第1
の2入力加算器は第1入力に制御ワードを受け、第2入
力にディジタル・ワードのシーケンスを受け、加算出力
を提供するように適合され、この出力が第2加算器の第
2入力に供給されている。第2加算器の出力ビットの1
つが拡散スペクトル・クロックとして使用可能である
か、またはジッタを低減するためにフェーズロックルー
プに提供される。
(7) A digital spread spectrum clock generator. The generator includes a digital waveform generator (20) adapted to generate a sequence of digital words representing a predetermined variable waveform, and an accumulator (21). The accumulator includes a first two-input adder and a second two-input adder, the second adder having an output stored and provided to a first input of the second adder. First
Is adapted to receive a control word at a first input, a sequence of digital words at a second input, and provide an added output, which output is provided to a second input of the second adder. Have been. 1 of the output bit of the second adder
One can be used as a spread spectrum clock or provided to a phase locked loop to reduce jitter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は「SSCG付きおよびSSCG無しのク
ロック信号の周波数領域表現」である。
FIG. 1 is “frequency domain representation of a clock signal with and without SSCG”.

【図2】図2はPLLおよび検討された従来技術を使用
した基本的拡散スペクトル・クロック発生器の機能ブロ
ック図である。このブロック図は「VCOの直接変調」
(DIR.MOD)法と、「割り算器変調」(Div.
Mod.)法とを示し、どちらも検討された従来技術で
ある。
FIG. 2 is a functional block diagram of a basic spread spectrum clock generator using a PLL and the considered prior art. This block diagram is "Direct modulation of VCO"
(DIR.MOD) method and “divider modulation” (Div.
Mod. ) Method, both of which are considered prior art.

【図3】図3は本発明のSSCGの機能ブロック図であ
る。これはディジタル式で実時間でプログラム可能であ
る。
FIG. 3 is a functional block diagram of the SSCG of the present invention. It is digitally programmable in real time.

【図4】図4は本発明の変調器の機能ブロック図であ
る。
FIG. 4 is a functional block diagram of a modulator according to the present invention.

【図5】図5は本発明の累積器の機能ブロック図であ
る。
FIG. 5 is a functional block diagram of an accumulator according to the present invention.

【図6】図6はシミュレーションされた拡散スペクトル
クロック出力波形で、強度対周波数を示す。強度基準は
基準源または入力クロックである。
FIG. 6 is a simulated spread spectrum clock output waveform showing intensity versus frequency. The intensity reference is a reference source or input clock.

【図7】図7はシミュレーションされた累積器の最上位
ビット(MSB)出力で周期対クロック周期を示す。
FIG. 7 shows the period versus clock period at the most significant bit (MSB) output of the simulated accumulator.

【図8】図8はPLLからのシミュレーションされた三
角形出力を示す。これはまたSSCGの出力である。軸
は周波数と時間である。
FIG. 8 shows a simulated triangle output from a PLL. This is also the output of SSCG. The axes are frequency and time.

【図9】図9はSSCG(およびPLL)からのシミュ
レーションされた出力を示し、周期間(C2C:cycle-
to-cycle)ジッタを示す
FIG. 9 shows the simulated output from SSCG (and PLL), showing the cycle-to-period (C2C: cycle-
to-cycle) jitter

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 PLL 12 クロック入力 14 位相検出器 16 ループ・フィルタ 18 VCO 20 変調器 (加算器:図1) 21 累積器 22 PLL (周波数変調器:図1) 26 基準源 24 割り算器 26 周波数変調器 32 三角アドレス発生器 40、41 加算器 42 レジスタ Reference Signs List 10 PLL 12 Clock input 14 Phase detector 16 Loop filter 18 VCO 20 Modulator (adder: FIG. 1) 21 Accumulator 22 PLL (Frequency modulator: FIG. 1) 26 Reference source 24 Divider 26 Frequency modulator 32 Triangle Address generator 40, 41 Adder 42 Register

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディジタル式拡散スペクトル・クロック
発生器であって、予め定められた可変波形を表すディジ
タル・ワードのシーケンスを発生するように適合された
ディジタル波形発生器と、 第1の2入力加算器と第2の2入力加算器とを含む累積
器で、前記第2加算器は格納され前記第2加算器の第1
入力に供給される出力を有し、前記第1の2入力加算器
はその第1入力に制御ワードを受け、第2入力に前記デ
ィジタル・ワードのシーケンスを受け、加算出力を提供
するように適合されており、その出力は前記第2加算器
の第2入力に提供されて、前記第2加算器の前記出力ビ
ットの1つが拡散スペクトルクロックとして使用可能で
ある累積器とを含む、前記ディジタル式拡散スペクトル
・クロック発生器。
1. A digital spread spectrum clock generator adapted to generate a sequence of digital words representing a predetermined variable waveform, and a first two-input summation. An accumulator that includes an adder and a second two-input adder, wherein the second adder is stored and a first one of the second adder.
An output provided at an input, wherein the first two-input adder receives a control word at a first input, receives the sequence of digital words at a second input, and provides an added output. An accumulator whose output is provided to a second input of the second adder, wherein one of the output bits of the second adder is usable as a spread spectrum clock. Spread spectrum clock generator.
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