TWI744857B

TWI744857B - 多通道傳輸裝置

Info

Publication number: TWI744857B
Application number: TW109112162A
Authority: TW
Inventors: 彥中陳; 張家祥; 玟瓏杜
Original assignee: 創意電子股份有限公司; 台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2021-11-01
Also published as: TW202131631A; US10892794B1; CN113225150A; CN113225150B

Abstract

本發明提供一種多通道傳輸裝置。多通道傳輸裝置包括時脈產生器和多個發送器。時脈產生器產生輸入時脈。發送器分別基於展頻時脈操作。發送器中的每一個包括相位旋轉器。相位旋轉器提供多個位元的選擇信號和內插信號。相位旋轉器依據選擇信號選擇輸入時脈中的兩個作為第一選定輸入時脈和第二選定輸入時脈，且依據內插信號、第一選定輸入時脈以及第二選定輸入時脈產生展頻時脈。

Description

多通道傳輸裝置

本發明大體上涉及一種傳輸裝置。具體地說，本發明涉及一種具有低電磁干擾（electromagnetic interference，EMI）的多通道傳輸裝置。

一般來說，傳輸裝置基於時脈執行資料傳輸。在某些情況下，關於傳輸裝置具有多個發送器，例如數十個發送器或數百個發送器。當多個發送器基於相同時脈執行資料傳輸時，可對由發送器的同步操作引起的電磁干擾（EMI）的功率輻射進行求和。來自EMI的功率輻射量與發送器的數目正相關。因此，當發送器基於時脈的相同時序執行資料傳輸時，EMI的功率輻射可高於美國聯邦傳播委員會（Federal Communications Commission，FCC）規定。

因此，如何降低具有多個發送器的傳輸裝置的EMI的功率輻射是目前在技術上需要研究的重要主題。

本發明提供一種具有低電磁干擾（EMI）的多通道傳輸裝置。

本發明提供一種多通道傳輸裝置。多通道傳輸裝置包括時脈產生器和多個發送器。時脈產生器經配置以產生多個輸入時脈。發送器耦接到時脈產生器，且經配置以分別基於展頻時脈操作。多個發送器中的每一個包括相位旋轉器。相位旋轉器經配置以提供多個位元的選擇信號和內插信號。相位旋轉器依據選擇信號選擇多個輸入時脈中的兩個作為第一選定輸入時脈和第二選定輸入時脈，且依據內插信號、第一選定輸入時脈以及第二選定輸入時脈產生展頻時脈。由多個發送器產生的多個展頻時脈的頻率偏移範圍彼此並不完全相同。

相應地，發送器分別提供展頻時脈。另外，由發送器產生的展頻時脈的頻率偏移範圍彼此並不完全相同。發送器並不同步地執行資料傳輸。因此，多通道傳輸裝置的EMI的功率輻射低於美國聯邦傳播委員會（FCC）規定。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

為了使本發明更易於理解，下文描述實施例作為展示本公開實際上可以實現的實例。本文所提供的實施例僅用於說明性目的，而非限制本發明的範圍。此外，只要可能，相同附圖標號在附圖和實施例的描述中用以指示相同或相似部分。

參看圖1，圖1示出依據本發明的實施例的多通道傳輸裝置的框圖。在本實施例中，多通道傳輸裝置100包括時脈產生器110和發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n。在本實施例中，時脈產生器110可由鎖相迴路（phase-locked loop，PLL）電路實施。時脈產生器110產生輸入時脈CK1、輸入時脈CK2、輸入時脈CK3以及輸入時脈CK4。發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n耦接到時脈產生器110。發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n分別基於展頻時脈SSC1、展頻時脈SSC2、…以及展頻時脈SSCn操作。舉例來說，傳輸器120_1基於展頻時脈SSC1操作。傳輸器120_2基於展頻時脈SSC2操作，依此類推。在本實施例中，時脈產生器110產生四個輸入時脈（輸入時脈CK1、輸入時脈CK2、輸入時脈CK3以及輸入時脈CK4）。在一些實施例中，輸入時脈的數目可大於四個。本發明的輸入時脈的數目並不以本實施例為限。

在本實施例中，發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n中的每一個包括相位旋轉器。在本實施例中，發送器120_1包括相位旋轉器121_1。傳輸器120_2包括相位旋轉器121_2，依此類推。舉例來說，關於相位旋轉器121_1，相位旋轉器121_1提供多個位元的選擇信號SSEL1和內插信號SITP1。相位旋轉器121_1依據選擇信號SSEL1選擇輸入時脈CK1、輸入時脈CK2、輸入時脈CK3以及輸入時脈CK4中的兩個作為第一選定輸入時脈和第二選定輸入時脈。相位旋轉器121_1依據內插信號SITP1、第一選定輸入時脈以及第二選定輸入時脈產生展頻時脈SSC1。在本實施例中，由發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n產生的展頻時脈SSC1、展頻時脈SSC2、…以及展頻時脈SSCn的頻率偏移範圍彼此並不完全相同。在一些實施例中，由發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n產生的展頻時脈SSC1、展頻時脈SSC2、…以及展頻時脈SSCn的頻率偏移範圍彼此不同。因此，發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n並不同步地執行資料傳輸，以便使得多通道傳輸裝置100的EMI的功率輻射低於美國聯邦傳播委員會（Federal Communications Commission，FCC）規定。

參看圖2，圖2示出依據本發明的實施例的相位旋轉器的框圖。在本實施例中，相位旋轉器121適用於圖1中的相位旋轉器121_1、相位旋轉器121_2、…以及相位旋轉器121_n中的至少一個。相位旋轉器121包括多工器（MUX）1212、相位內插器1214以及狀態控制器1216。多工器1212接收多個輸入時脈CK1、輸入時脈CK2、輸入時脈CK3以及輸入時脈CK4。多工器1212依據選擇信號SSEL依序提供輸入時脈CK1、輸入時脈CK2、輸入時脈CK3以及輸入時脈CK4中的兩個作為第一選定輸入時脈SCK1和第二選定輸入時脈SCK2。舉例來說，多工器1212在第一時間區間依據選擇信號SSEL提供輸入時脈CK1以作為第一選定輸入時脈SCK1，且提供輸入時脈CK2以作為第二選定輸入時脈SCK2。多工器1212在第一時間區間之後的第二時間區間處依據選擇信號SSEL提供輸入時脈CK2以作為第一選定輸入時脈SCK1且提供輸入時脈CK3以作為第二選定輸入時脈SCK2，依此類推。在本實施例中，輸入時脈CK1、輸入時脈CK2、輸入時脈CK3以及輸入時脈CK4的時序彼此不同。在本實施例中，輸入時脈CK1的時序領先輸入時脈CK2的時序90°。輸入時脈CK2的時序領先輸入時脈CK3的時序90°，依此類推。因此，第一選定輸入時脈SCK1與第二選定輸入時脈SCK2之間的相位差實質上等於90°。

在一些實施例中，輸入時脈的數目可大於4。舉例來說，輸入時脈的數目為5，因此輸入時脈CK1的時序可領先輸入時脈CK2的時序72°。輸入時脈CK2的時序可領先輸入時脈CK3的時序72°，依此類推。因此，第一選定輸入時脈SCK1與第二選定輸入時脈SCK2之間的相位差可為72°。

在本實施例中，相位內插器1214耦接到多工器1212。相位內插器1214接收內插信號SITP、第一選定輸入時脈SCK1以及第二選定輸入時脈SCK2。相位內插器1214依據內插信號SITP、第一選定輸入時脈SCK1以及第二選定輸入時脈SCK2產生展頻時脈SSC。此外，相位內插器1214藉由改變內插信號SITP來調整展頻時脈SSC的相位。

在本實施例中，狀態控制器1216將選擇信號SSEL提供到多工器1212且將內插信號SITP提供到相位內插器1214。在本實施例中，狀態控制器由有限狀態機（finite state machine，FSM）實施。狀態控制器1216可將關於選擇信號SSEL的變化的時變選擇信號串流提供到多工器1212，且將關於內插信號SITP的變化的時變內插信號串流提供到相位內插器1214。

詳細來說明，選擇信號SSEL為2位元信號。內插信號SITP為(n-2)位元信號。數目n可以是5到7。本發明的數目n並不以本實施例為限。舉例來說，選擇信號具有2 ²種變化。內插信號SITP具有2 ³個到2 ⁵種變化。因此，狀態控制器1216可將選擇信號SSEL的2 ²種變化進行排列以提供時變選擇信號串流。狀態控制器1216可將內插信號SITP的2 ⁵種變化進行排列以提供時變內插信號串流。

為了進一步解釋，參看圖2和圖3，圖3示出依據本發明的實施例的相位偏移的圖。在本實施例中，多工器1212依據選擇信號SSEL選擇第一象限Q1、第二象限Q2、第三象限Q3以及第四象限Q4。圖3中的第一象限Q1是由輸入時脈CK1和輸入時脈CK2定義的相位象限。圖3中的第二象限Q2是由輸入時脈CK2和輸入時脈CK3定義的相位象限。圖3中的第三象限Q3是由輸入時脈CK3和輸入時脈CK4定義的相位象限。圖3中的第四象限Q4是由輸入時脈CK4和輸入時脈CK1定義的相位象限。在本實施例中，基於時變選擇信號串流，多工器1212可控制象限Q1、象限Q2、象限Q3以及象限Q4的逆時針旋轉以降低展頻時脈SSC的頻率。另一方面，基於其它時變選擇信號串流，多工器1212可控制象限Q1、象限Q2、象限Q3以及象限Q4的順時針旋轉以增大展頻時脈SSC的頻率。

在本實施例中，多工器1212依據選擇信號SSEL提供輸入時脈CK1以作為第一選定輸入時脈SCK1，且提供輸入時脈CK2以作為第二選定輸入時脈SCK2。選擇第一象限Q1。在第一象限Q1中，相位內插器1214依據內插信號SITP對第一選定輸入時脈SCK1和第二選定輸入時脈SCK2執行內插流程以產生展頻時脈SSC。相位內插器1214藉由改變內插信號SITP來調整展頻時脈SSC的相位。

舉例來說，相位內插器1214依據內插信號SITP提供常數α。常數α小於1且大於0。在第一時間點，相位內插器1214依據內插信號SITP的第一數位代碼值提供常數α= 0.95以產生展頻時脈SSC，且展頻時脈SSC的相位略微落後於輸入時脈CK1的相位。在第二時間點，相位內插器1214依據第二時間點處的內插信號SITP的第二數位代碼值提供常數α= 0.05以產生展頻時脈SSC，且展頻時脈SSC的相位略微領先於輸入時脈CK2的相位。換句話說，常數α用於判定展頻時脈SSC的轉態點（上升沿和/或下降沿）。在本實施例中，展頻時脈SSC的頻率可隨著常數α減小而下降。換句話說，相位內插器1214依據內插信號SITP產生展頻時脈SSC，且依據內插信號串流（不同內插信號SITP）調整展頻時脈SSC的頻率。

基於以上教示內容，相位旋轉器121可藉由改變來自狀態控制器1216的時變選擇信號串流和時變內插信號串流來產生不同展頻時脈SSC。

參看圖1和圖4，圖4示出依據本發明的實施例的展頻時脈的時序圖。在本實施例中，發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n的狀態控制器彼此並不完全相同。舉例來說，由傳輸器120_1的狀態控制器所提供的內插信號SITP的位元數不同於由傳輸器120_2的狀態控制器所提供的內插信號SITP的位元數。舉例來說，由發送器120_1的狀態控制器所提供的時變選擇信號串流不同於由傳輸器120_n的狀態控制器所提供的時變選擇信號串流。舉例來說，由傳輸器120_2的狀態控制器所提供的時變內插信號串流不同於由傳輸器120_n的狀態控制器所提供的時變內插信號串流。在一些實施例中，發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n的狀態控制器彼此不同。

在本實施例中，由於發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n的狀態控制器時變選擇信號串流和時變內插信號串流彼此並不完全相同，因此展頻時脈SSC1、展頻時脈SSC2、…以及展頻時脈SSCn彼此並不完全相同。舉例來說，頻率FC是輸入時脈CK1、輸入時脈CK2、輸入時脈CK3以及輸入時脈CK4的中心頻率。頻率FC可為1千兆赫（GHz）。展頻時脈SSC1的頻率偏移範圍為百萬分之50（即，50 ppm）。展頻時脈SSC1的擴頻時段為2.5微秒。展頻時脈SSC2的頻率偏移範圍為百萬分之75（即，75 ppm）。展頻時脈SSC2的擴頻時段為4微秒。展頻時脈SSC3的頻率偏移範圍為百萬分之65（即，65 ppm）。展頻時脈SSC3的擴頻時段為1.82微秒。因此，發送器120_1、發送器120_2、…以及發送器120_n並不同步地執行資料傳輸。多通道傳輸裝置的EMI的功率輻射低於FCC規定。

綜上所述，多通道傳輸裝置的發送器分別提供展頻時脈。由發送器所產生的展頻時脈的頻率偏移範圍彼此並不完全相同。發送器並不同步地執行資料傳輸。因此，多通道傳輸裝置的EMI的功率輻射低於FCC規定。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:多通道傳輸裝置 110:時脈產生器 120_1、120_2、120_n:發送器 121、121_1、121_2、121_n:相位旋轉器 1212:多工器 1214:相位內插器 1216:狀態控制器 CK1、CK2、CK3、CK4:輸入時脈 f、FC:頻率 n:數目 Q1、Q2、Q3、Q4:象限 SCK1:第一選定輸入時脈 SCK2:第二選定輸入時脈 SITP、SITP1、SITP2、SITPn: 內插信號 SSC1、SSC2、SSCn:展頻時脈 SSEL、SSEL1、SSEL2、SSELn:選擇信號 t:時間 α:常数

包括附圖以提供對本公開的進一步理解，且附圖併入在本說明書中並且構成本說明書的一部分。附圖說明本公開的示範性實施例，並與描述一起用於解釋本發明的原理。圖1示出依據本發明的實施例的多通道傳輸裝置的框圖。圖2示出依據本發明的實施例的相位旋轉器的框圖。圖3示出依據本發明的實施例的相位偏移的圖。圖4示出依據本發明的實施例的展頻時脈的時序圖。

100:多通道傳輸裝置 110:時脈產生器 120_1、120_2、120_n:發送器 121_1、121_2、121_n:相位旋轉器 CK1、CK2、CK3、CK4:輸入時脈 SITP1、SITP2、SITPn: 內插信號 SSC1、SSC2、SSCn:展頻時脈 SSEL1、SSEL2、SSELn:選擇信號

Claims

一種多通道傳輸裝置，包括：時脈產生器，經配置以產生多個輸入時脈；以及多個發送器，耦接到所述時脈產生器，且經配置以分別基於展頻時脈操作，其中所述多個發送器中的每一個包括：相位旋轉器，經配置以依據選擇信號選擇所述多個輸入時脈中的兩個作為第一選定輸入時脈和第二選定輸入時脈，以及依據內插信號、所述第一選定輸入時脈以及所述第二選定輸入時脈產生展頻時脈，其中所述相位旋轉器包括：狀態控制器，經配置以提供所述選擇信號和所述內插信號，組合所述選擇信號的多個變化以提供時變選擇信號串流，且組合所述內插信號的多個變化以提供時變內插信號串流，其中所述相位旋轉器藉由改變所述時變選擇信號串流和所述時變內插信號串流來產生不同的所述展頻時脈，其中由所述多個發送器產生的多個展頻時脈的頻率偏移範圍彼此並不完全相同。
如請求項1所述的多通道傳輸裝置，其中所述多個展頻時脈的頻率偏移範圍彼此不同。
如請求項1所述的多通道傳輸裝置，其中所述第一選定輸入時脈與所述第二選定輸入時脈之間的相位差小於或等於90°。
如請求項1所述的多通道傳輸裝置，其中所述時脈產生器是由鎖相迴路電路來實施。
如請求項1所述的多通道傳輸裝置，其中所述狀態控制器是由有限狀態機來實施。
如請求項1所述的多通道傳輸裝置，其中由所述多個發送器中的第一發送器的第一狀態控制器所提供的第一內插信號的位元數不同於由所述多個發送器中的第二發送器的第二狀態控制器所提供的第二內插信號的位元數。
如請求項1所述的多通道傳輸裝置，其中由所述多個發送器中的第一發送器的第一狀態控制器提供的時變選擇信號串流不同於由所述多個發送器中的第二發送器的第二狀態控制器提供的時變選擇信號串流。
如請求項1所述的多通道傳輸裝置，其中由所述多個發送器中的第一發送器的第一狀態控制器提供的時變內插信號串流不同於由所述多個發送器中的第二發送器的第二狀態控制器提供的時變內插信號串流。
如請求項1所述的多通道傳輸裝置，所述相位旋轉器包括：多工器，經配置以接收所述多個輸入時脈，且依據所述選擇信號依序提供所述輸入時脈中的兩個作為所述第一選定輸入時脈和所述第二選定輸入時脈。
如請求項9所述的多通道傳輸裝置，其中所述相位旋轉器更包括：相位內插器，耦接到所述多工器，經配置以接收所述內插信號、所述第一選定輸入時脈以及所述第二選定輸入時脈，依據所述內插信號、所述第一選定輸入時脈以及所述第二選定輸入時脈產生所述展頻時脈，且藉由改變所述內插信號來調整所述展頻時脈的所述相位。