專利名稱：內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置及其方法，尤指一種測試電路設計內(nèi)建于鎖相回路電路是統(tǒng)中進行抖動信號的測試。
背景技術：
在電子相關產(chǎn)品效能日益提升的趨勢下，電子產(chǎn)品中所運用的集成電路(IC)組件其電路設計也就越來越復雜，IC組件置入了更多數(shù)以萬計的晶體管，IC的各項效能測試的條件難度也就越來越嚴格。伴隨著系統(tǒng)單芯片(System ona chip)的推廣與應用，IC測試成本占IC銷售價格的百分比不斷提高下，測試技術一躍成為IC效能價格比(Performance/Price)中一個重要的研究課題。
鎖相回路(PLL)常見運用在芯片時脈合成、串行數(shù)據(jù)流的位符號計時復原(Bit and symbol timing recovery)及通訊系統(tǒng)中分頻多重進接(Frequencydivision multiple access)技術的射頻載波(Radio frequency carrier)等領域。在針對鎖相回路進行測試時最感到困擾的問題即是在輸入信號為高頻信號下，發(fā)生了異常的信號抖動情形，此時鎖相回路中抖動信號的頻率可能數(shù)倍或乃至數(shù)百倍于原先的輸入信號頻率，而造成不易測試出此一高頻抖動信號的困境，或必須使用昂貴的高精密測試儀器進行測試來解決此問題。
如圖1所示，為公知鎖相回路的抖動信號測試電路裝置，是包含有一檢相器11電性連接于一輸入信號01；一濾波器22電性連接在檢相器11；一電壓控制振蕩器33電性連接于濾波器22；一分頻器44電性連接于電壓控制振蕩器33及檢相器11；其中電壓控制振蕩器33輸出一輸出信號02，分頻器44輸出一反饋信號03電性連接至檢相器11。
鎖相回路工作原理為，檢相器11比較輸入信號01與分頻器44輸出的反饋信號03的相位，而輸出一正比于二者相位差的直流電壓。濾波器22濾除自檢相器11所輸出非所需的頻率及噪聲信號。經(jīng)放大的直流電壓輸入電壓控制振蕩器33后，產(chǎn)生一多種頻率輸出的輸出信號02，輸出信號01經(jīng)過分頻器44降頻某一倍數(shù)(假設為N倍)的頻率后輸出一反饋信號03至檢相器11。最后相位鎖定后，反饋信號03頻率幾乎相近于輸入信號01，而輸出信號02為N倍頻率于輸入信號01。
當輸入信號01發(fā)生了信號抖動問題，盡管在抖動頻率范圍極小的情況下，經(jīng)過N倍的放大，在輸出信號02將為顯示出極高頻的信號下，此時測試抖動信號將面臨極嚴峻的高頻測試條件，此一情況，在鎖相回路運用在高頻通訊時將產(chǎn)生更嚴重的高頻的抖動信號。在高頻信號處理不易下，為此，產(chǎn)業(yè)界在高頻條件下，測試鎖相回路時便需要購置昂貴的高頻測試儀器設備與耗費更多的測試時間。
因此，由上可知，上述公知鎖相回路的抖動信號測試電路裝置，在實際使用上，顯然有不便與缺點存在，需加以改善。
所以，發(fā)明人根據(jù)上述缺點，，提出一種設計合理且有效改善上述缺點的發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的用途是為解決測試鎖相回路的抖動信號時所遭遇的高頻信號不易處理與測試的問題，為了達成上述的目的，本發(fā)明提供一種內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置及方法，是包含一鎖相回路單元，用以產(chǎn)生一頻率穩(wěn)定及一多頻輸出的信號；一輸入信號，是電性連接于該鎖相回路單元，用以提供其工作所需的頻率信號；一降頻單元，是電性連接于該鎖相回路單元與該輸入信號，用以降低信號的頻率；一信號轉(zhuǎn)換單元，是電性連接于該降頻單元，用以進行信號轉(zhuǎn)換；一信號運算單元，是電性連接于該信號轉(zhuǎn)換單元，用于取得信號間的差值；以及一自測輸出信號，是電性連接于該信號轉(zhuǎn)換單元，用以呈現(xiàn)該鎖相回路單元的抖動信號發(fā)生問題；借此，該鎖相回路單元輸出一反饋信號與該輸入信號分別輸入該降頻單元；及其中該信號轉(zhuǎn)換單元傳送信號至該信號運算單元進行運算并取得信號間的差值后，該信號運算單元將該差值信號輸出回該信號轉(zhuǎn)換單元。
經(jīng)過信號降頻、信號轉(zhuǎn)換、信號運算等本發(fā)明內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置運行方法后，將可有效降低測試鎖相回路的抖動信號時所遭遇的高頻信號。為了能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內(nèi)容，請參閱本發(fā)明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1是公知鎖相回路的抖動信號測試電路裝置方塊示意圖；圖2是本發(fā)明內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置方塊示意圖；圖3是本發(fā)明內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置的內(nèi)建自我測試電路單元方塊示意圖；圖4是接振蕩電路示意圖；圖5是發(fā)明內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路運行方法流程示意圖。符號說明公知01輸入信號 02輸出信號03反饋信號 11檢相器22濾波器 33電壓控制振蕩器44分頻器本發(fā)明01輸入信號 20自測輸出信號03反饋信號 11檢相器22濾波器 33電壓控制振蕩器44分頻器 55鎖相回路單元66降頻單元 77信號轉(zhuǎn)換單元88信號運算單元 661第一分頻器
662第二分頻器 771第一頻率電壓轉(zhuǎn)換器772第二頻率電壓轉(zhuǎn)換器 773電壓頻率轉(zhuǎn)換器99內(nèi)建自測單元具體實施方式
如圖2所示，為本發(fā)明內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置，是包含有一鎖相回路單元55，鎖相回路單元55用以產(chǎn)生一頻率穩(wěn)定及一多頻輸出的信號，另外提供一輸入信號01電性連接于鎖相回路單元55，用以提供鎖相回路單元55工作所需的頻率信號。接著輸入信號01與該鎖相回路單元55所產(chǎn)生的一反饋信號03電性連接于一降頻單元66，降頻單元66進行降低輸入信號01與反饋信號03的頻率，然后降頻單元66的輸出端電性連接一信號轉(zhuǎn)換單元77，而信號轉(zhuǎn)換單元77主要為進行信號轉(zhuǎn)換工作。
另一信號運算單元88，是電性連接于信號轉(zhuǎn)換單元77，信號轉(zhuǎn)換單元在進行信號轉(zhuǎn)換后將信號傳至信號運算單元88，而信號運算單元88是進行取得信號間的差值的動作，信號運算單元88輸出端連接回信號轉(zhuǎn)換單元77再進行信號轉(zhuǎn)換。最后信號轉(zhuǎn)換單元77輸出一自測輸出信號20，自測輸出信號20用以呈現(xiàn)該鎖相回路單元55的抖動信號情形。
配合圖2，如前述的鎖相回路單元55包含有一檢相器11電性連接于一輸入信號01；一濾波器22電性連接于檢相器11；一電壓控制振蕩器33電性連接于濾波器22；一分頻器44電性連接于電壓控制振蕩器33及檢相器11；其中電壓控制振蕩器33輸出一輸出信號02，分頻器44輸出一反饋信號03電性連接至檢相器11。該濾波器22可為一高通濾波器、環(huán)形濾波器或低通濾波器。
如圖3所示，是須配合圖2作一說明，圖3為本發(fā)明內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置的內(nèi)建自我測試電路單元，降頻單元66包含有第一分頻器661與第二頻器662。第一分頻器661接收輸入信號01，第二分頻器662接收反饋信號03，第一分頻器661與第二分頻器662對各接收的信號進行信號降頻處理，其中第一分頻器661與第二分頻器662應為分頻倍數(shù)相同的分頻器。
如上述的信號轉(zhuǎn)換單元77包含有第一頻率電壓轉(zhuǎn)換器771、第二頻率電壓轉(zhuǎn)換器772及電壓頻率轉(zhuǎn)換器773。第一頻率電壓轉(zhuǎn)換器771接收第一分頻器661所輸出的降頻信號，第二頻率電壓轉(zhuǎn)換器772接收第二分頻器662所輸出的降頻信號，第一頻率電壓轉(zhuǎn)換器771與第二頻率電壓轉(zhuǎn)換器772將各自所接收的降頻信號，由頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。其中第一頻率電壓轉(zhuǎn)換器771與第二頻率電壓轉(zhuǎn)換器772應為轉(zhuǎn)換功效相同的頻率電壓轉(zhuǎn)換器。
如前述的信號運算單元88，接收第一頻率電壓轉(zhuǎn)換器771所輸出的電壓信號與第二頻率電壓轉(zhuǎn)換器772所輸出的電壓信號。信號運算單元88對第一頻率電壓轉(zhuǎn)換器771與第二頻率電壓轉(zhuǎn)換器772所各自輸出的電壓信號進行電壓信號相減的運算，并取得電壓信號間的差值后，將此一電壓差值信號輸出至信號轉(zhuǎn)換單元77中的電壓頻率轉(zhuǎn)換器773，其中信號運算單元88是可為一減法器。而電壓頻率轉(zhuǎn)換器773將此一電壓差值信號由電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，并輸出一自測輸出信號20。
如前述的電壓頻率轉(zhuǎn)換器773可設計如圖4所示的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號的串接振蕩電路，該串接振蕩電路是將奇數(shù)個反相器G串接起來形成一回路，利用每個反相器G的時間延遲關系來達成振蕩信號輸出。其中每個反相器G分別形成一增益級，每一增益級本身內(nèi)部有一等效RC充放電時間特性。該串接振蕩電路的振蕩周期則與每一增益級的時間延遲及其等效RC充放電時間常數(shù)有關。
如圖5所示，為本發(fā)明內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路運行方法，首先提供一頻率信號作為輸入信號輸入至一鎖相回路單元(S100)；而鎖相回路在相位鎖定后，將產(chǎn)生一頻率相近于該輸入信號的反饋信號(S102)；接著將傳送該輸入信號與該反饋信號至一降頻單元(S104)；之后該降頻單元以相同的降頻倍數(shù)降頻處理該輸入信號與該反饋信號(S106)；然后將該輸入信號與該反饋信號由頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號(S108)；緊接著執(zhí)行電壓信號相減運算，以取得信號間的差值(S110)；再將該電壓差值信號由電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，并作為一自測輸出信號(S112)；最后測試該自測輸出信號，以判斷該鎖相回路的抖動信號發(fā)生情形(S114)。
本發(fā)明除了可有效降低測試鎖相回路的抖動信號時所遭遇的高頻信號外，尚包括以下眾多優(yōu)點，首先本發(fā)明內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置不會對鎖相回路造成損壞影響并可得到幾乎真實呈現(xiàn)的鎖相回路的抖動輸出信號，其次本發(fā)明不需要更改鎖相回路的原始設計形狀更不需要增加額外的記憶裝置。
綜上所述，本發(fā)明實為一前所未有的發(fā)明創(chuàng)作電路裝置與方法，極具產(chǎn)業(yè)上利用性、新穎性及進步性，符合發(fā)明專利申請要件。
但以上所述，僅為本發(fā)明的較佳可行實施例的詳細說明與圖式，并非因此局限本發(fā)明的權利要求范圍，凡運用本發(fā)明說明書及圖式內(nèi)容等效變化實施例，均同理都包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)容，任何熟悉該項技術者在本發(fā)明的領域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾都涵蓋本發(fā)明的權利要求中。
權利要求
1.一種內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置，其特征在于包含一鎖相回路單元，是用以產(chǎn)生一頻率穩(wěn)定及一多頻輸出的信號；一輸入信號，是電性連接于該鎖相回路單元，用以提供其工作所需的頻率信號；一降頻單元，是電性連接于該鎖相回路單元與該輸入信號，用以降低信號的頻率；一信號轉(zhuǎn)換單元，是電性連接于該降頻單元，用以進行信號轉(zhuǎn)換；一信號運算單元，是電性連接于該信號轉(zhuǎn)換單元，用于取得信號間的差值；以及一自測輸出信號，是電性連接于該信號轉(zhuǎn)換單元，用以呈現(xiàn)該鎖相回路單元的抖動信號發(fā)生情形；借此，該鎖相回路單元輸出一反饋信號與該輸入信號分別輸入該降頻單元；及其中該信號轉(zhuǎn)換單元傳送信號至該信號運算單元進行運算并取得信號間的差值后，該信號運算單元將該差值信號輸出回該信號轉(zhuǎn)換單元。
2.如權利要求1所述的內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置，其特征在于該鎖相回路單元是包含有一檢相器，是電性連接該輸入信號；一濾波器，是電性連接該檢相器，用于過濾非所需的頻率與噪聲；一電壓控制振蕩器，是電性連接該濾波器，用于產(chǎn)生一頻率某倍數(shù)于該輸入信號的多頻信號；以及一分頻器，是分別電性連接該電壓控制振蕩器及該檢相器以及該降頻單元，用于分頻某倍數(shù)于該電壓控制振蕩器所產(chǎn)生的多頻信號，最后輸出一反饋信號連接至該檢相器與該降頻單元。
3.如權利要求2所述的內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置的鎖相回路單元，其中該濾波器是為一高通濾波器、一環(huán)形濾波器或一低通濾波器。
4.如權利要求1所述的內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置，其特征在于該降頻單元是包含有一第一分頻器，是電性連接該輸入信號，用為分頻該輸入信號的頻率，該第一分頻器是為分頻倍數(shù)相同的分頻器且為轉(zhuǎn)換功效相同的頻率電壓轉(zhuǎn)換器；及一第二分頻器，是電性連接該鎖相回路的分頻器所輸出的反饋信號，用于分頻該反饋信號的頻率，該第二分頻器是為分頻倍數(shù)相同的分頻器且為轉(zhuǎn)換功效相同的頻率電壓轉(zhuǎn)換器。
5.如權利要求1所述的內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置，其特征在于該信號轉(zhuǎn)換單元是包含有一第一頻率電壓轉(zhuǎn)換器，是電性連接該第一分頻器，用于將頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；一第二頻率電壓轉(zhuǎn)換器，是電性連接該第二分頻器，用于將頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；及一電壓頻率轉(zhuǎn)換器，是電性連接該信號運算單元，用于將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號。
6.一種內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路運行方法，其特征在于該方法包含有下列步驟提供一輸入信號至一鎖相回路單元；產(chǎn)生該鎖相回路所輸出的一反饋信號；傳送該輸入信號及該反饋信號至一降頻單元；降頻處理該輸入信號及該反饋信號；轉(zhuǎn)換信號形態(tài)；運算信號間的差值，并輸出一電壓差值信號；轉(zhuǎn)換該電壓差值信號形態(tài)并作為一自測輸出信號；以及測試該自測輸出信號，以判斷該鎖相回路的抖動信號發(fā)生情形。
7.如權利要求6所述的內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路運行方法，其特征在于所述的提供一輸入信號至一鎖相回路單元的步驟中所提供該輸入信號，是為一頻率信號。
8.如權利要求6所述的內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路運行方法，其特征在于所述的降頻處理該輸入信號及該反饋信號的步驟中，該輸入信號與該反饋信號降頻倍數(shù)相同。
9.如權利要求6所述的內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路運行方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換信號型態(tài)的步驟中，是將頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
10.如權利要求6所述的內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路運行方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換該電壓差值信號形態(tài)的步驟中，是將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號。
全文摘要
一種內(nèi)建自我測試(BIST)鎖相回路(PLL)的抖動(Jitter)信號電路裝置及其方法，用以解決測試鎖相回路的抖動信號時所遭遇的高頻信號不易處理與測試的問題。該內(nèi)建自我測試鎖相回路的抖動信號電路裝置，是包含一鎖相回路單元電性連接一降頻單元，該降頻單元電性連接一信號轉(zhuǎn)換單元，另一信號運算單元電性連接該信號轉(zhuǎn)換單元，提供一輸入信號至該鎖相回路單元使其運行后，由該信號轉(zhuǎn)換單元輸出一自測輸出信號，該自測輸出信號可呈現(xiàn)該鎖相回路單元的抖動信號發(fā)生情形。本發(fā)明目的是為降低測試鎖相回路的抖動信號時所遭遇的高頻信號。
文檔編號H03L7/08GK1763552SQ20041008652
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月21日 優(yōu)先權日2004年10月21日
發(fā)明者陳昱辰 申請人:揚智科技股份有限公司