TW318903B - - Google Patents

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SiS£〇3 A7 B7 五、發明説明'（1 ) 月之範圍 本發明一般係關於用於積體雷政 m體％路（IC)1數位時脈產生 器，特別係關於-種特定之數位時脈產生器，此種產生器 I型式爲可用於-1C中’根據較低已知頻率之時脈信號產 生一高頻内部時脈信號。 相關技術之説明 數位時脈產生器-般應用於1(:中，根據母板系統匯 t似裝置所提供之一輸入參考時脈信號，而產生内部時 L號。時脈產生器之組態_般經設計以其產生頻率實質 上高於輸入信號很多之一内部時脈信號。舉例而言，_ 脈產生器可根據僅有10兆赫之系統匯流排時脈信號，而產 生100兆赫之内部時脈信號。此種產生器經常稱作時脈倍増 器。 61 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 屬於時脈倍增器型式之時脈產生器之組態經常設計成鎖相 環路（PLL)電路。t具體言之，時脈產±器包括以串聯方式 連接於例如爲—系統匯流排時脈線之-輸人參考時脈線與 例如爲核心（core)時脈線路之一内部時脈線路之間之一相位 頻率檢測器’―電㈣，—環㈣波器及_電壓控制振盖 器^vco)。此vc〇之組態經設計以產生_輸出時脈信號，此 信號之頻率爲一輸入時脈信號頻率之一N倍。vco產生—高 頻輸出信號，以其作爲環路濾波器之電容器所產生之電2 信號之-函數及作爲V⑶之輸人…包含被N除電路之回鑽 路徑使VCO之-輸出與相位頻率檢測器之回饋輸人相互連 4- 本紙張尺度適财_家縣（C叫A4規格（2丨Gx297公楚 ^.,8303 五 發明説明（2 接。 號種：置時，相位頻率檢測器接收輸入時脈參考作 ^回饋信號。相位頻率檢測器之组態經設計用 ^ 表輸入參考信號與回饋信號間之 雨生代 路遽波器中之電荷數量>加Η / %何錢包含於環 , 7数重增加或減少，因而使加於VCO之於 入增加或減少。因此由VC〇違；i 士认山 8, 安攻* i 田VL〇產生义輸出，根據輸入參考頻 率及先鈿VC Ο之輸出頻率夕荖&丨 … 钶*頸早〈差別’而以同樣方式增加或減 V、。取後，時脈倍增器之組件完成相位鎖定，此時％ =出頻率以相當精確方式保持於N倍之輸人參考信號頻率。 於後文中，此種時脈倍增PLL將被稱作「閉合環路」時脈倍 增器’因爲可使輸出頻率針對輸人參考頻率而比較之回馈 環路係設計成閉合硬體環路。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 雖然此種閉合時脈倍增器在很多應用方面可以有效操作， 但仍有㈣存在。特別是有關内部時脈信朗期之—重要 時期’在PLL完成相位鎖定之前此種要時期已成過去。在 此段時期，包括例如核心邏輯组件之IC其他組件無法可靠 使用。在此種情況下，在IC可以操作之前，會發生顯著延 遲。對於很多應用言，此種延遲無法接受。pLL在一般情 形下對於包括時脈跳動之輸人雜訊非常敏感，此等雜訊會 =礙相位鎖定之發生，或者如果相位鎖定業已達成，會顯 著干擾相位鎖定，因而產生不能使用之内部時脈信號。 再者，閉合環路時脈倍増器一般其適應能力有限。時脈倍 增器之設計係僅在較窄之輸入頻率範圍内工作，以根據預 定之時脈倍增比率產生較窄範園之輸出頻率。使用此種時 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（21 〇x297公釐 -X 3

五、發明説明（3 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 脈倍增器無法以簡單方式改變例如4至5之時脈倍増器。 實上，如欲提供代替性時脈倍増率或配合不同範圍g之榦入 頻率，此時脈倍增器必須重新設計，可能需對閉合之^ 器之環路濾波器中之電阻器及電容器賦予不同之電阻値2 電容値。因此’-旦1C經以此種時脈倍増器製作時，此Ic 之頻率範圍可受到嚴格限制。 傳統冬閉合環路時脈倍增器仍會發生其他問題。特別是其 中所使用之VCO經常會對溫度，處理程序及其他變動爲 然。此等因素會減少PLL可靠操作，造成對於雜訊及跳動 之更大之敏感及完成相位鎖定所需時間上之進—步延遲。 因此，遂需要能提供一種改良-乏時脈產生方法及裝置，本 發明之諸特點即爲此概括目的而擬定。 發明之提要 根據本發明’係提供一時脈倍增器，此倍增器包括一裝置 用以產生具有未知頻率之一内部信號及包括—裝置用以接 收具有已知頻率之一輸入信號。此倍增器亦包括有裝置用 以根據與輸入信號之已知頻率相比較而決定内部信號之頻 率，及包括一裝置用以自内部信號產生具有已知頻率之一 輸出仏號’且此輸出信號之頻率約等於預定所需頻率。根 據一種安排’此内部信號之頻率遠大於輸入信號頻率及所 需頻率二者之頻率。此用以產生輸出信號之裝置係以一整 數除輸出信號，此整數決定於内部信號之設定頻率與輸出 信號所需頻率之比較。 圖式之簡要説明 -6 尽·-氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I-----------^------.1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 318903 五 、發明説明（ 4 A7 B7

經濟部中央標準局員工消費合作社印 圖1馬一商位準方塊圖，例示本發明之數位時腺產生器之 例示性具體實例。 圖2 1 —方塊圖，例示圖1時脈產生器之具體實例。 ^ 3爲一成程囷，例示由圖2時脈產生器所實施之步驟， k圖4生：及維持具有所需頻率之時脈信號。 \爲方塊圖，例示具有積體電路之一電腦系統之一部 刀，此積體電路包括圖1-3之時脈產生器。 牲具體實例之詳細钱昍 現將參看附㈣本發明之例示性具體實例予以説明。此等 程It具體實例主要參看方塊圖及流程圖予以説明。於流 ‘之—奘泥程圖中每—方塊代表方法步驟及實施此方法步 右良士人^凡件―者。對於方塊圖而言’需瞭解者並非所 説明=施一實用系統所需之組件始終予以例示及詳細 透徹瞭解本發明所需之該等組件經予以例 計及製迭者：二凡傳統及易於根據本說明書中之説明設 τ及版造者均不予以詳細説明。 始：爲:率脈广增:二方塊圖，此倍增器係根據具有-啓 。，—輪出時脈信號。此系統接收-輸入或來去：： 號，此時脈㈣具有-頻率fln，_代表此 f時絲 於此輸出信號之所需頻率及一用於此輸出^數値，一用 頻率範園。時脈倍増器首先決定内部時脈^可 率，然後藉調整内部時脈信號以產生幹頻 之一時脈信號’而產生輸™。輪 -7- I-------.---1------1T------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .尺度適用中國國(CNS) A4規格（ A7 B7 318903 五、發明説明（5 ) 率係使之受到監視，以決定其是否保留於可接受之頻率範 圍之内，如果爲否，即將輸出信號調整使其返回可接受之 範圍。 時脈倍増器包括一控制單元12，輸入時脈接收單元Μ， —内部時脈產生器16，一内部時脈頻率決定單元18，一輸 出時脈產生器20。控制器單元接收所需之輸出頻率，可接 受之頻率範圍，代表已知頻率之數値。控制器單元將已知 輸入頻率値送至内部時脈頻率決定單元，此決定單元亦自 内部時脈產生器接收内部時脈信號及自輸入時脈接收單元 接收輸入時脈信號。當内部時脈頻率決定單元自控制器接 收一啓動信號時，此決定單元蔣内部時脈信號與輸入時脈 信號相比較，並且使用自控制器單元接收之已知頻率値決 定或計算内部信號頻率。此項決定可使用各種不同技術而 實施。例如，決定單元可決定内部信號頻率對於輸入信號 頻率之比値，然後將此比値乘以用於輸入信號之已知頻 率、根據以下參考圖2及3所説明之一具體實例，此比値藉 於輸入時脈信號之一時脈週期期間，對於部時脈信號中發 生之時脈轉變數目計數而決定，但亦可使用其他技術。 一旦内部信號之頻率爲已知，代表内部頻率之一數値即送 至輸出時脈產生器’此產生器亦接收内部時脈信號本身及 .代表用於輸出信號之所需頻率之一數値。時脈產生器藉以 —數量調整内部信號而產生具有約爲所需頻率之輸出信 號’此1周整之數量則係根據内部信號之已知頻率與輸出信 號所需頻率之比較。有關此點，亦有各種不同技術可以使 -8 - I----------^------1T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 太紙法尺度適用中固圃宕择5ft / ~丨《、.…__________ ^ 干 - - Γ I - $ 公 318903 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 2。其中-種技術亦將於後文中所説明者，即輸出時脈波 產生器以-除數除内部時脈信號，此除數係與内部頻率與 所需頻率間之比値相關。 因此最後遂有設定約爲所需頻率之一輸出時脈信號自時脈 倍増器輸出。根據-具體實例，此輸出時脈信號應用於包 :於-IC中之核心邏輯電路（未示出）内，時脈倍増器即包 含於此⑽。此IC本身連同其他1(:應用於例如—電腦系統 (-較大系統中，每-IC亦可能包括圖i之時脈倍増器及每 -1C接收由-系統匯流排所提供之_系統時脈作爲 入 時脈信號。 如上述，時脈倍増器試_崎制器將輸出錢頻率維 於頻率輸人之可接受範圍内。爲達成此”，輸㈣脈產 生器發送-數値予代表輸出信號之眞實頻率之_器。此 控制器將輸出信號之眞實頻率與可接受之頻率範圍相比 較。如果眞實頻率不在可接受範圍内，控制器即重新發送 啓動信號予決定單元，致使決定單元重新計算内部時脈作 號（頻率及將-新頻率値送至輸㈣脈產生器， 然後使用用於内部信號之新頻率連同用於輪出信號之原ί 所需頻率’而開始產生一新輸出時脈信號。在操作 控制器重新調整輸出信號頻率無數次，此二b =度之改變，由内部時脈產生器所提供之信號頻; 控制器在任何時間亦可接收—新且合乎需要之輸出頻率。 若係如此，此新頻率即發送至具有約爲所需頻率之Γ新 -9- --------：---"------訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 3x8903 A7 A7 ___ B7 五、發明説明（7 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ----.--；---«i衣------1T (請先聞靖背面之注意事項再填寫本頁) 出時脈信號之輸出時脈產生器。如果新輸出時脈頻率不同 於可接受之範圍，控制器再度發送啓動信號至決定單元， 以觸發對於内部時脈信號頻率之新決定，最終導致輸出時 脈信號位於可接受之頻率範圍中。同樣，在任何時間均可 使輸入時脈信號之頻率之改變。若係如此，控制器將接收 供輸入信號用之一新已知頻率，此控制器觸發決定單元， 以根據新輸入頻率重新計算内部信號頻率，然後一新輸出 時脈〈s號即產生。供輸入信號用之已知頻率可自外部，可 能經由程式規劃接腳，而提供予包括時脈倍增器之1(：。另 一種代替方式爲可將一頻率決定單元連接至輸入時脈線 路，用以根據傳統之技術決定時脈線之頻率。同樣，由輸 出時脈產生器所作出之輸出信號頻率之決定，可根據傳統 技術實施。根據後文中所説明之一種技術，輸出產生器在 實際上並不計算輸出信號頻率，而係由決定單元包括一計 數器，此計數器對於内部時脈之轉變次數計數並將此計數 直接送至可程式規劃比較器，用以與對應於可接受頻率之 範圍之可接受計數値範圍相比較。此控制器亦可使用任何 其他不同技術而實施。例如，控制器可爲一硬體狀態機 械。根據後述之一具體實例，控制器係當作在可程式規劃 之微處理器邏輯中運行之軟體程式而實施，此處理器邏輯 則係連接至及形成於包括時脈·倍増器本身之1(：中。再者， 亦可使用寬廣範圍之代替性技術。 因此，圖i之時脈倍增器使用具有初始未知頻率之内部時 脈信號而產生具有已知頻率之輸出時脈信號，進而操作以 __________"10- 本紙張尺度適财關家辟（CNS ) A復格（21GX297公釐) G18903 A7 A / I--------B7 五、發明説明（8 ) 將輸出頻率維持於—預定可接受之制内。雖然本 發明之時脈倍増器使用-回積環路，但其輸出信號之眞實 頻率係使其對照可接受之頻率範固而予以比較，因此無需 相鎖;衣路。事實上’不需要vc〇，電荷泵，環路濾波器或 其他相鎖料组件。因此，I之時脈倍增器不會受到前文 發明I背景所述，於某些傳統時脈倍增卩^乙中所發生之缺 點之限制。特別係圖1中之時脈倍增器，可立即輸出-時脈 #號而無需首先完成相鎖環路。輸丨時脈之頻率可於最初 使之設定爲一低數値，此低數値可根據内部時脈信號以可 靠方式產生，即使内邵時脈咚號在初始時有些不穩定時亦 然。當内部時脈信號變爲逐漸更爲穩定時，輸出信號之頻 率可因之增高。在此種情形下，如果應用於微處理器或微 控制器中’微處理器於最初時係以大概爲5_1()兆赫之時脈 率操作，然後快速増加至例如爲3〇·5〇兆赫之更適宜之時脈 率。圖1之時脈倍増器與極爲不具適應性之時脈倍增卩^^不 同，其易於使用新輸入頻率數値重新以程式規劃。事實 t:如果控制器本身係以軟體實施，此由控制器實施之邏 輯亦可以程式重新規劃，亦可能會提供額外特性。例如， 經濟部中央標準局員工消費合作社印裳 —軟體控制器可予以重新程式規劃，以自動將頻率自預置 頻率開始，而使頻率遞增至一最適當之操作頻率。在另、一 J中如果實施之系統在電源供應方面受到限制，軟體f 制器可以程式規劃，以產生低頻率之輸出時脈以保存 源。有關此點，雖然未於圖中示出，但可設置—裝置，用 以檢測尚存之電源數量及用以發送信號至代表電源數量之 ------- - 11 - 本纸伕尺度適用 1¾¾梯準（------ B7 五、發明説明（9 ) 控制器。控制器然後根據尚存之電源數量選擇所需輸出作 號頻率，以確使系統雖然在較低時脈率仍可繼續工作。 圖2例示大致與圖！之配置相對應之時脈倍增器之—特定 具體實例。更具體言之，圖2例示具有一軟體控制單元ιΐ2 心一時脈倍增器1〇〇, 一輸入時脈接收單元114用以接收具 有頻率fin之一輸入時脈信號，及一環形振盪器ii6具有一最 初爲未知之頻率finternal之一内部時脈信號。時脈倍增器亦包 括一計數器118及一計數保持暫存器119,以及—可程式規 劃之除法器120及一可程式規劃之範圍比較器ΐ2ι。於使用 時，時脈倍增器首先將内部頻率與輸入頻率相比較，以決 定二者之間任㈣率差別之㈣，然後使用内部時脈信號 及所決定之比率，產生約爲所需頻率£⑽之_輸出頻率。時 脈倍增討包括有㈣，以其確使輸出信號之頻率維持於 可接受之範圍。圖2之具體實例特別適用於由環形振逢器所 產生<内邵時脈信號遠大於輸出信號之所需頻率及輸入信 號之頻率之情況。 經濟部中央標举局員工消費合作社印裝 ，輸體控料元H2以如下方式協_脈倍增器之其他組件 足操作°首先，控制單％接收代表輸出時脈信號之所需週 期之-輸人値d，可接受之上限及下限漂移變動數値”及 Iv，代表由樣本閘U4所接收之輸入時脈信號之已知週期之 一數値r。此等輸入値，連同一計數値c係由控制單元使 用、，以產生用於規劃可程式規劃除法器12〇之一數値ρ及用 於規劃範圍比較器121之可接受之漂移限制他及十數値 c代表於輸入時脈信號之—週期期間，於内部時脈信號中所 ____ - 12- 本紙張尺度刺巾關家鮮（CNS) 318803 A7 B7 五、發明説明（10 ) 檢測之時脈轉變次數。爯甚& # _ 局產生C値’輸入時脈信號及内部時 装1τ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 脈信號二者均依線路送至計，此計數器ιΐ8對於在 輸入時脈之-時脈週期期間發生之時脈轉變之僅爲 緣或僅爲下降邊緣計數。在其他具體實例中，計數器可對 於在輸入時脈信號之其他部分期間發生之轉變計數，此其 他邵分例如在二個或三個連續時脈週期内之部分。計數値： 傳运至保持計數器U9，用以供软體控制單元112存取。 軟體控制單元自下列方程式計算P : p = (d*c)/r 最初，P可能包括-分數成分。若係如此，即p在傳送至 可程式規劃除法器120之前予以胃四拾五入至最近之整數。 可程式規劃之除法器爲一電路，或其他經設計用以產生具 有内部時脈信號之l/ρ週率之一時脈信號之裝置。此可程式 規劃除法器可爲任何不同型式經常見於邏輯電路中之傳統 可程式規劃除法器，有關此除法器之細節不再詳述。於例 π性I具體實例中，此可程式規劃除法器僅能由—整數p 除。在其他具體實例中，如果可行，可能需要由例如包括由 —整數ι一半之數値之一分數除之一可程式規劃除法器。 輕濟部中央榡準局員工消費合作衽印製 可程式規劃除法器接收數値ρ及自環形振盪器直接接收時 脈k號。可程式規劃除法器以數値ρ除内部時脈信號以產生 輸出信號。藉以上述方式計算p，所得之輸出信號之週期約 等於由軟體控制單元最初所接收之所需週期d。需注意者， 輸出時脈週期可能不完全等於（一般情形下不完全等於）所 *時脈週期d。此種情況主要發生之原因爲可程式規劃除法 1~-___ -13- ...氏張尺度適用巾國國家標準（⑽）Μ;·(卩數所公楚） 經濟部中央插準局員工消費合作社印裝 .A7 ----~~____ B7 五、發明説明（11 ) 器僅由整數値除，及内部信號之頻率與輸入信號之頻率之 比値可包括一分數成分。 因此，輸出信號之眞實週期可能僅約等於所需週期d。 (亦可保證小於或大於確實之頻率d)。輸出信號之週期可被 設精確性，係決定於内部時脈信號之頻率，輸入時脈 頻2輸出時脈信號之所需頻率。爲達成最大精確性，内 :妹' ^頻率必*遠大於輸人時脈信號之頻率及輸出時脈 …所而頻率。在此種情況下，可程式規劃除數p將爲相當 高（數値’因而在選擇輸出信號頻率方面可有相當大程度 之分辨性。現舉一例’如果内部時脈信號約5〇〇兆赫，輸入 時脈信號約&G兆赫，所需讀出之輸㈣率約爲⑼兆 則可使用約爲H^_p値，因而導致在輸出信號之頻率 中約m之精確性。換言之，時脈倍增器將能產生具有5〇 兆赫±1G%頻率之—輸出時脈信號。同樣，如果内部頻 =比率對於所需頻率之比率爲很大時，内部料之變動或 味移可藉如則述万式調整p値而得補償，以將輸出頻率維 =一較窄之可接受之範固。上述之考慮主要應用於使用僅 月匕以整數除信號之-可程式規劃除法器之時脈倍增器内。 如果使用能以分數㈣號之—可程絲劃除法器， 頻率可以相對應之較大精確性予以設定。 、下列之表1提供對應於計數値，P値及結果所得輸出頻率 (一表列之示範性頻率。更具體言之，表Γ提供對應於 3用00'=5 00兆赫之内部頻率範圍之數値，此頻率範園適 1裝《_其所需輸出頻率约爲50兆赫及輸入時脈頻率约爲 -14- 本纸張尺度適财關^^TcNS ) A4MM- ( 210X297^ )" -------'---^------ir____________________ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 8303 五、發明説明（12 10兆赫。因此，用 於輸入信號之已知㈣輪出時脈之所需週期爲2G毫微秒及用 匕知週期1：爲100毫微秒。 表1 -------.---装------訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 經 濟 部 中 央 標 準 局 貝 工 消費 合 作 社 印製 440 450 ^60 470 480 490 ~50〇" ΖΐΖΐ U ~48 ~49~To" 9_TT ~9 10.0 9To"T〇~To" 49To"IT ~52 ~48~ ~49~ ~50 現就表中某些示範例加以考慮，對於3〇〇兆赫之一内部頻 率言’結果所得之計數約爲30，分數p値爲6.0及整數P値

44 0_ 2~ 9_ ~9 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } A4規格（210X297公釐} 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（13) 爲6。因此，可程式規劃之除法器以6除内部頻率3〇〇兆 赫，以產生50兆赫之結果所得之輸出頻率。對於31〇兆赫 内部頻率言，結果所得之計數約爲31，對應之分數p値 爲6.2及整數p値爲6。因此，310兆赫之内部頻率被6除以 產生約52兆赫之輸出頻率。對於33〇兆赫之一内部頻率 言，結果所得之分數p値爲6· 6及整數p値爲7。因此，可程 式規劃冬除法器以7除3 3 0兆赫產生47兆赫之一輸出頻率。 對於表I之數値加以檢視，可看出輸出頻率以典型方式於 約47兆赫與53兆赫之間變動。因此，輸出頻率無需設定恰 好爲5 0兆赫之所需頻率，而係可設定爲稍微不同數値。對 於很多應用言，此種操作不成岗題。例如，一般之微處理 器可高達某一最高臨限値之一很寬頻率範圍操作。舉例而 言，微處理器可於低至4至5兆赫至100兆赫之頻率範圍中 操作。然而，爲能保存電源，以約5 〇兆赫操作微處理器可 能爲適合方式，任何稍微高於或低於5〇兆赫之變動不會對 於微處理器之操作性有顯著影響。 因此，表I例示輸出頻率可保持相當接近所需頻率，即使 環狀振盪器自300兆赫至500兆赫有顯著變動亦然。環狀振 盈器頻率t任何改變或漂移均可由圖2之時脈倍増器以如下 方式予以調適。如上述，軟體控制單元接收爲輸出信號所 用义一可接受之漂移因數n。控制單元使用下述方程式計算 現行c値： ll = c-(l v*c) ul = c + (uv*c) -16- .--.---β------ir (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ® 公 3x8903 A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（14 ) 如上述，lv及uv代表輸出頻率之可接受之變動。變動以 百分比表示。因此，11代表可接受之計數値之下限及“代表 可接受之计數値之上限。如果c等於50，lv及uv分別等於 1 〇 %，則11及u 1將分別等於4 5及5 5。可程式規劃比較器將 每一計數値c與上限及下限ui及u相比較，以決定計數是否 已偏離該等邊界値。 因此.，如果由環形振盛器所產生之内部信號頻率漂移至相 當程度，以致偏離由ul及Π數値所代表之可接受之範圍時， 範圍比較器即產生一中斷信號。軟體控制單元藉自保持暫 存器119而獲取計數c之更，値以響應此中斷，計算新p 値，使用此新p値重新規劃可程-式規劃除法器。舉例而言， 如果環形振盪器最初輸出300兆赫頻率，因而產生—卩値6 及50兆赫之一輸出信號，但是環形振盪器之頻率向上漂移 至3 3 0兆赫，此時範圍比較器檢測此漂移，軟體控制單元計 算新P値7，因而產生47兆赫之一新輸出信號。如無此種 調整’ 33〇兆赫之環形振盪器將會繼續被原來之p因數6 除’因而產生55兆赫之一輸出頻率。因此，藉調整？値，輸 出頻率可保持更靠近所希望之5〇兆赫之頻率。如果在環形 振盪器頻率内發生甚至更大之漂移，例如自3〇〇兆赫至5〇〇 兆赫範圍’在無此種調整設計情況下，所導致之輸出頻率 將大幅偏離所希望有之頻率。-事實上，根據應用情況及環 2振盧k漂移，輸出頻率可能偏移很多，以致不能爲微 處理器或其他接受輸出頻率之電路所使用。 圖根i由圖2之時脈倍增器所實施之方法，於開始 ____ -17- 本紙^-- -------_---料衣------、玎------^ ^ (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（15 ) 於步驟200，時脈倍増器接收輸出時脈之所需週期d，輸入 時脈已知週期Γ，可接受之漂移限制因數丨v及u v。輸入時 脈仏號本身於步裸202所接收及内部時脈於步驟204產生。 於步驟206開始，計數器爲控制器於輸入時脈之一週期期間 開始對於内部時脈内之信號轉變次數c計數。於步驟208， P因數由方程式p = (d*c)/r決定。可程式规劃除法器於步驟 2 1 0使巧p値而依程式規劃，内部時脈循線路送入除法器以 開始產生輸出時鐘信號。 經濟部中央標準局員工消費合作社印 ，步驟2 1 2，可接受之漂移限制U1及11係由方程式u=c_ (lv c)及ul=c+(cu c)決定。於步，214使用漂移限制値以將範 圍比較器程式規劃。於步驟216•開始，最新近之計數^^循線 路進入比較器，如果計數c不對應根據丨丨及“數値之可接受 I計數値，則產生—中斷。於步驟216中所使用之最新近之 計數値可能與步驟2〇8期間所用之原來之計數値不同，原來 之計數値係由於内部時脈信號漂移之結果或由於其他漂遊 源=用以計算可程式規劃之除數。如果於步驟218產生一中 斷信號，執行工作即轉回步驟2〇8，於此步驟中一新可程式 規劃除數p即根據新計數値計算。如果未產生中斷信號，則 ，，工作自步驟218繼續行至步驟22〇，於步驟22〇中即決 定是否業已接收到所需之一新輸出時脈週期4或用於輸入時 脈週期,之_新數値。若係如此，執行工作再度轉移至步驟 20、8以计算-新1)値因數（>若爲否，執行工作於步骤222中 續二於此步壞中決定是否業已接收到可接受之新漂移因 。右係如此’執行工作即轉回至步驟212，漂移限度即於 -18 - 本紙張尺度適用中國®家標準（CNS)以規格（以㈤97公疫） 318903 .A7 ----- B7 五、發明説明（16 ) 此步驟中計算。若爲否，執行工作轉回步驟216，於此步報 中將取新近之計數値c對照先前計算之漂移限度而比較。 如此可以看到，步驟216至222係於一環路中執行，直至 業己接收到新輸入値d，1:或11乂及1乂爲止或直至業已接收到 一中斷信號爲止。雖然未於圖中示出，但是環路之執行亦 可於控制器業已收到一重設値或其他類似之値時而終止。 因此·圖3例示一流程圖，概略説明一種方法，以其根據 内邵產生及具有未知頻率之時脈信號及具有已知頻率之一 輸入信號，而產生具有已知頻率之一輸出時脈信號。本方 法可使用於設計爲圖丨及2中之裝置，亦可使用於代替性裝 置中。圖1及2之裝置可根據其他而非明確例示於圖3中之方 法操作。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ----.--'---裳-- (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁} 圖4例示具有一系統匯流排4〇2及一組IC 4〇4之電腦系統 400，此系統之二實例經示於圖中。系統匯流排4〇2接收一 系統匯流排時脈產生器406所產生一系統時脈信號。每一 1C包括如上述參考圖設計之一數位時脈倍增器。 每一時脈倍增器408接收來自匯流排402之系統時脈，及產 生較高頻率之一内部信號，以供各別IC中之核心邏輯電路 410心用。一般言之，每一 IC中之内部時脈信號可有不 同。例如，由系統時脈產生器406所產生之系統時脈可爲 10兆赫。1C中之一1(：之時脈倍增器可以使系統時脈乘以因 數1〇，以產生具有1〇〇兆赫頻率之一内部時腺信號。^^中 之另一ic之時脈倍增器可使系統時脈僅乘以因數2，以產生 具有20兆赫頻率之—内部時脈信號。典型之方式爲每一分 -19- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（17 A7 B7 別1C係設定以產生最快 ^ΤΓ_^. ^ . 了 〈時脈率之内部時脈信號，以 ;Ab ^并4•〈用。然而’根據以上所説明之技術，亦有 可说需要減少乘數，以遂夺 令 率之m λ ^ pi 具有稍微低於最大容許時脈頻 頻羊二内郅時脈信號，如此可 系統之其他組件相容。 隹汉此興 圖4中所例示之組件可久ή · 开了各自安裝於共同母板上。各種不 之1C可從事不同之操作。冉 不 ms 而言，一1C可用爲―微“ : 為一記憶控制器及另-1C可爲-匯流抑 制器。系統匯流排時脈產生器可構成系統匯流排之—Γ 或構成連接至匯流排之組件之—部分，此部分例如1 匯流排控制器。當可發現，在與本發明之—般土 致之情況下可有很廣範圍之不同組態。 ° 一般言之’本文中所示之具體實例係僅用以例示本發明 原理，而不應解釋爲限制本發明之範圍。更確 月 發明可以很寬廣範圍之具體實例付諸實施，以配：廢： 圍I應用，如此可達成本文中所閣明之目標及其他目標 同 理 分 : (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格7210X297公釐）

Claims (1)

1. 申請專利範圍 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 1 ·—種時脈倍增器： 產生具有未知頻率之内部信號之裝置； 接收具有已知頻率之輸入信號之裝置； 自輸入信號之已知頻率及内部信號與輸入信號之比 較，而決定内部信號之頻率之裝置；及 自内部仏號產生具有已知頻率之輸出信號之裝置，且 此輸·出信號之頻率約等於預先選定之所需頻率。 2·根據申請專利範圍第〗項之時脈倍增器，其中產生具有 未知頻率之内部信號之裝置爲一環形振盪器。 ' ‘根據申請專利範圍第1項令時脈倍增器，其中接收具有 已知頻率之輸入信號之裝置包括連接至—參考時脈輸入 線路之一取樣閘。 4. 根據申請專利範圍第1項之時脈倍增器，其中決定内部 信號頻率之裝置包括： 在輸入信號之一預定部分期間對於時脈轉變次數計數 之裝置；及 口》t算内部信號頻率之裝置，其計算之方式爲使輸入信 號之已知頻率與一比値相乘，此比値爲輸入信號之預定 部分中所發現之時鐘轉變次數對於此預定部分中輸入信 號之時脈週期數之比。 5. 根據申請專利範圍第4項之-時脈倍增器，其中預定部分 包括輸入信號之一時脈週期，及計算内部信號頻率之裝 置使内部信號之已知頻率與在輸入信號之一週期期間内 部信號中所發現之時脈轉變次數相乘。 請 先 閎 讀 背 ιδ 之 注 項 再 寫 本 頁 裝 訂 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A8 B8 C8 D8 經濟部中央標牟局員工消費合作社印製 申請專利範圍 6 ·根據申請專利範圍第4項之時脈倍增器，其中計數裝置 包括一計數器。 7·根據中請專利範圍第1項之時脈倍増器，其中内部信號 具有之頻率實質上高於輸入信號之頻率。 8. 根據申請專利範圍第4項之時脈倍增器，其中產生具有 心頻率之輸出㈣之裝£，包括―可程歧劃之除法 2，-此除法器連接至產生内部信號之裝置之輸出及使用 —數値p而予以程式規劃，又於其中p等於d*c/r及於其中 d爲需產生之信號之—所需週期，e爲外部信號之一週期 期間内部信號中所計之轉考次數，及r爲外部信號之一已 知週期。 ‘ 9. 根據申請專利範圍第i項之時脈倍増器另外包括： 決疋輸出信號之頻率是否偏離可接受之頻率之預定範 固之裝置；及 調整輸出信號頻率之裝置，以使此頻率回返至可 之頻率範圉。 又 10·根據申請專利範圍第9項之時脈倍增器，其中決定所產 生I信號之頻率是否偏離預定可接受之頻率範圍之裝 置，包括一可程式規劃範圍比較單元，此單元連接至計 數器< —輸出，每當計數器所計之轉變次數並非位於對 應於可接受頻率範圍之可接受之計數値之範圍中時，、即 產生一中斷信號；及 、其中《周整裝置包括運行於一可程式規劃微處理器單元中 I軟體，此處理器單元連接至可程式規劃除法器及計數 -22 表紙張尺度適用中國國家標準（CNs )八4·^ ( 2丨Μ297公楚） ---------裝------訂------表 (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 3工83〇3 AS -B8

   訂 ---〜----- D8 :、申請專利範圍 至可接受之頻率範固。 15·根據申請專利_第14項之時脈倍增器， -其中決定單兀包括一可程式規劃範圍比較單元，此單 =接至計數器之-輸出，每當計數器所計之轉變次數 5非位於對應於可接受頻率範園之可接受之計數値之範 圍中時，即產生一中斷信號，及 其·中調整裝置包括運行於—可程式規劃微處理器單元 ，軟肢，此處理器單元連接至可程式規劃除法器及計 器，Μ軟體響應於一中斷信號操作，以調整可程式規 劃除法器之輸入，以將輸今時脈信號頻率重設於可接受 之頻率範圍内。 - 16. 根據申請專利範圍第丨5項之時脈倍增器，其中可接受之 頻率範圍係由等於c_(1 v*c)之一下限與由c+(uv*c)界定之一 上限所界定，式中lv&uv爲可容許之預定漂移因數。 17. —種於時脈倍增器中產生輸出信號之方法，此倍增器使 用一環形振盪器以產生一輸出信號，此輸出信號之頻率 爲輸入彳έ號之頻率若干倍，此方法包括下述步骤： 接收具有已知頻率之輸入信號； 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 使用環形振堡器產生具有未知頻率之内部信號； 根據與具有已知頻率之輸入信號相比較而決定内部信 號之頻率；及 - 根據内部信號，且使用此信號之經決定之頻率，產生 輸出信號。 18. 根據申請專利.範圍第17項之方法，其中決定内部信號頻 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 318903 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 申請專利範圍 率之步驟包括下述步驟·· 計^於發生於外部信號之—時脈週期中信號轉變之次數 計算内部信號之頻率，計算之方式爲使内部 ::週期中經計數之信號轉變次數乘以内部信號之已知 頻率。 19·根據申請專利範圍第18項之方法’其中決定内部信號頻 率及產生具有已知頻率之輸出信號之步驟，共同包括 述步驟： 程式規劃一可程式規劃吝除法器，此除法器經設計以 —因數p除内部信號，式中p~等於d*c/r及式中£1爲需產生 I信號之所需週期，C爲外部信號之一週期期間内部信號 中所計之轉變次數及Γ爲外部信號之已知週期；及 安排内部信號經由可程式規劃之路線。 20. 根據申請專利範圍第17項之方法，包括下述步驟： 決定所產生之信號之頻率是否偏離可接受之頻率之範 圍；及 若係如此，調整所產生信號之頻率使其位於可接受之 頻率範圍内。 21. 根據申請專利範圍第19項之方法進一步包括下述步驟： 決定所產生之信號之頻丰是否偏離預定之可接受之頻 率範圍；及 若係如此，重新程式規劃可程式规劃之除法器，以產 生位於可接受頻率範圍中之輸出信號。 -25- 尽紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2Ι0Χ297公釐 1111.^11111111111 I I» I— u III I: τ 03 、νβ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 -Βδ C8 _________ 六、申請專利範圍 22. 根據申請專利範圍第21項之方法，其中頻率之可接受之 範圍係由等於C_(1V*C)之一下限及由e+(uv*c)5定之一 2限 所界定，其中lv及uv爲可容許之預定漂移因數。 23. :種時脈倍增器用以產生輸出信號，此輸出信號之頻率 爲輸入信號之頻率若干倍，該倍增器包括： 根據與輸入信號之已知頻率相比較而決定内部產生之 信號之頻率之裝置；及 藉使用内部信號之經決定之頻率而決定之一數量以產 生一輸出信號，此信號之頻率約等於預先選擇所需之頻 〇 24. —系統包括： - 一系統匯流排提供具有已知頻率之系統時脈信號； ^個積體電路連接至系統匯流排及接收系統匯流排時 脈信號，每一積體電路包括一時脈倍増器，此倍增器具有 一環形振盪器用以產生具有未知頻率之内部信號； 一取樣閘連接至系統匯流排用以接收具有已知頻率 之系統時脈信號； 一計數器連接至環形振盪器及取樣閘，用以對於系 統時脈之一時脈週期期間發生之在内部信號中之時脈 信號轉變次數計數；及 一可程式規劃之除法||連接至環形振盪器及計數器 之輸出用以產生輸出信號，且此輸出信號之頻率約等 於預先選定之所需頻率。 25.根據申請專利範園第24項之系統，其中每—系統之時脈 -26- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS ) Α4規格（2〖〇χ297公楚） ------Μ — (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A8 -B8 C8 D8 3ϊ8θ〇3 '申請專利範圍 倍增器產生輸出信號，此信號之頻率爲系統時脈信號頻 率之倍數。 26·根據申請專利範圍第2 5項之系統，其中不同積體電路之 時脈倍增器以不同數量乘系統時脈頻率，以產 同頻率之輸出時脈信號。 '有不 27·根據申請專利範圍第24項之系統，其中積體電路中之一 爲一微處理器。 ----------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 -27- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）