本發(fā)明屬于集成電路，具體涉及一種雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)及模式切換方法。

背景技術(shù)：

1、在復(fù)雜soc系統(tǒng)中，需要高速時(shí)鐘信號來傳輸和接收信息。在典型的時(shí)鐘生成電路中，鎖相環(huán)pll接收同步輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘信號，并產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)高速時(shí)鐘信號，適用于發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。鎖相環(huán)pll一般由鑒相器、濾波器、分頻器和壓控振蕩器組成，將輸入信號的相位與振蕩器的輸出相位進(jìn)行比較，再通過調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸出實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘倍頻。一般包含鎖相環(huán)的簡易的時(shí)鐘系統(tǒng)如圖1所示，芯片啟動完成并開始正常工作后，主時(shí)鐘會通過時(shí)鐘選擇多路復(fù)用器clk?sel?mux從片上振蕩器(on-chip-osc，oco)切換至外部晶振并提供給數(shù)字邏輯電路(digital?logic?circuit)以獲得更高的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率和更好的時(shí)鐘性能。

2、在某些成本或外形規(guī)格受限的應(yīng)用當(dāng)中，相比于鎖相環(huán)，片上振蕩器避免了鎖相環(huán)對參考時(shí)鐘的要求，且需要的面積更小。然而片上振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號受限于工藝、電壓和溫度的變化，難以實(shí)現(xiàn)高速和高穩(wěn)定性的系統(tǒng)時(shí)鐘。為減小頻率變化，可使用負(fù)反饋環(huán)路將頻率鎖定至一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，因此一定時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)的鎖頻環(huán)fll成為系統(tǒng)中鎖相環(huán)的可接受替代方案，對相位噪聲和頻率變化具有足夠的容差。如圖2所示，鎖頻環(huán)fll通常由頻率電壓轉(zhuǎn)換器f2v、濾波器、壓控振蕩器vco、分頻器和鎖定檢測電路ldc組成，在穩(wěn)態(tài)下，頻率電壓轉(zhuǎn)換器f2v輸出電壓經(jīng)過濾波后鎖定至基準(zhǔn)電壓，再同樣通過調(diào)節(jié)壓控振蕩器vco實(shí)現(xiàn)輸出高精度的倍頻時(shí)鐘。

3、然而在一般高速、高精度要求的時(shí)鐘系統(tǒng)中，只包含鎖相環(huán)pll或鎖頻環(huán)fll，這對參考時(shí)鐘的形式和外形規(guī)格具有一定限制，例如只包含鎖頻環(huán)fll的系統(tǒng)無法支持外接參考時(shí)鐘源的工作模式；而只包含鎖相環(huán)pll的系統(tǒng)在缺少高質(zhì)量的參考時(shí)鐘源時(shí)，頻率精度、抖動等指標(biāo)又受到片上振蕩器on-chip-osc限制，無法獲得高質(zhì)量的時(shí)鐘輸出，如果同時(shí)集成如圖1和圖2所示的鎖相環(huán)pll和鎖頻環(huán)fll又需要將近兩倍的芯片面積代價(jià)，因此上述傳統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)無法靈活支持不同應(yīng)用場景的工作需求。

4、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)及模式切換方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)相結(jié)合的雙環(huán)路系統(tǒng)，靈活支持不同應(yīng)用場景的工作需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一具體實(shí)施例提供了一種雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，包括：鑒相器、濾波器、壓控振蕩器、分頻器和時(shí)鐘產(chǎn)生單元；所述鑒相器的第一輸入端用于接收參考時(shí)鐘信號，所述濾波器的輸出端與壓控振蕩器的輸入端相連，所述壓控振蕩器的輸出端與分頻器的輸入端相連，所述壓控振蕩器的輸出端輸出工作時(shí)鐘信號；

3、其中，在第一模式下，所述濾波器的輸入端與鑒相器的輸出端相連，且所述分頻器的輸出端與鑒相器的第二輸入端相連；在第二模式下，所述濾波器的輸入端與時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸出端相連，且所述分頻器的輸出端與時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸入端相連。

4、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括電荷泵，所述電荷泵的輸入端與鑒相器的輸出端相連，在第一模式下，所述濾波器的輸入端與電荷泵的輸出端相連，且所述分頻器的輸出端與鑒相器的第二輸入端相連。

5、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元包括頻率電壓轉(zhuǎn)換器或振蕩器。

6、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元包括振蕩器，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括時(shí)鐘選擇模塊，所述時(shí)鐘選擇模塊的第一輸入端與外部晶振相連，所述外部晶振用于產(chǎn)生參考時(shí)鐘信號，所述時(shí)鐘選擇模塊的第二輸入端與振蕩器的輸出端相連，所述時(shí)鐘選擇模塊的輸出端與鑒相器的第一輸入端相連。

7、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在第一模式下，所述濾波器為2/3階環(huán)路濾波器，在第二模式下，所述濾波器為1階環(huán)路濾波器。

8、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在第一模式下，所述分頻器為整數(shù)/小數(shù)分頻器，在第二模式下，所述分頻器為整數(shù)分頻器。

9、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括ssc展頻模塊，在第一模式下，所述ssc展頻模塊與分頻器相連，在第二模式下，所述分頻器為非交疊輸出的整數(shù)分頻器。

10、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括時(shí)鐘檢測電路，在第一模式下，所述時(shí)鐘檢測電路基于參考時(shí)鐘信號和分頻器產(chǎn)生的分頻信號輸出時(shí)鐘鎖定表征信號，在第二模式下，所述時(shí)鐘檢測電路基于分頻器產(chǎn)生的分頻信號輸出時(shí)鐘穩(wěn)定表征信號。

11、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括第一選擇器和第二選擇器，所述濾波器的輸入端通過第一選擇器與鑒相器的輸出端以及時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸出端相連，所述分頻器的輸出端通過第二選擇器與鑒相器的第二輸入端以及時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸入端相連，所述第一選擇器和第二選擇器基于控制信號的控制進(jìn)行第一模式和第二模式的切換。

12、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括模式選擇電路，所述模式選擇電路基于自身的配置或者基于參考時(shí)鐘信號產(chǎn)生控制信號以進(jìn)行第一模式和第二模式的切換。

13、本發(fā)明還包括了一種雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)的模式切換方法，基于所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，所述模式切換方法包括：

14、將濾波器的輸出端與壓控振蕩器的輸入端相連，將壓控振蕩器的輸出端與分頻器的輸入端相連，通過鑒相器的第一輸入端接收參考時(shí)鐘信號，通過壓控振蕩器的輸出端輸出工作時(shí)鐘信號；

15、選擇將所述濾波器的輸入端與鑒相器的輸出端相連，且將所述分頻器的輸出端與鑒相器的第二輸入端相連以進(jìn)入第一模式；

16、選擇將所述濾波器的輸入端與時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸出端相連，且將所述分頻器的輸出端與時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸入端相連以進(jìn)入第二模式。

17、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述模式切換方法包括：通過信號配置以選擇在第一模式下或者在第二模式下產(chǎn)生工作時(shí)鐘信號，和/或，通過是否有參考時(shí)鐘信號和/或?qū)⒖紩r(shí)鐘信號的判斷以選擇在第一模式下或者在第二模式下產(chǎn)生工作時(shí)鐘信號，和/或，通過優(yōu)先級選擇在第一模式下或者在第二模式下產(chǎn)生工作時(shí)鐘信號。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)及模式切換方法，通過復(fù)用壓控振蕩器，同時(shí)包含雙模的濾波器、分頻器、時(shí)鐘檢測電路等雙模式電路結(jié)構(gòu)，以及通過模式選擇電路可自動或者手動進(jìn)行模式切換，從而在最大程度地節(jié)省面積和減少設(shè)計(jì)難度的基礎(chǔ)上，靈活實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)相結(jié)合的雙環(huán)路系統(tǒng)，且在不同的應(yīng)用條件下可切換接入不同的時(shí)鐘環(huán)路，以保證系統(tǒng)可靈活輸出高精度的高頻系統(tǒng)時(shí)鐘。本發(fā)明的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)不受參考時(shí)鐘規(guī)格限制，在有無外界高質(zhì)量參考時(shí)鐘的應(yīng)用條件下，都可以更靈活且低成本地獲得高速、高質(zhì)量的系統(tǒng)時(shí)鐘。

技術(shù)特征：

1.一種雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，包括：鑒相器、濾波器、壓控振蕩器、分頻器和時(shí)鐘產(chǎn)生單元；所述鑒相器的第一輸入端用于接收參考時(shí)鐘信號，所述濾波器的輸出端與壓控振蕩器的輸入端相連，所述壓控振蕩器的輸出端與分頻器的輸入端相連，所述壓控振蕩器的輸出端輸出工作時(shí)鐘信號；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括電荷泵，所述電荷泵的輸入端與鑒相器的輸出端相連，在第一模式下，所述濾波器的輸入端與電荷泵的輸出端相連，且所述分頻器的輸出端與鑒相器的第二輸入端相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元包括頻率電壓轉(zhuǎn)換器或振蕩器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元包括振蕩器，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括時(shí)鐘選擇模塊，所述時(shí)鐘選擇模塊的第一輸入端與外部晶振相連，所述外部晶振用于產(chǎn)生參考時(shí)鐘信號，所述時(shí)鐘選擇模塊的第二輸入端與振蕩器的輸出端相連，所述時(shí)鐘選擇模塊的輸出端與鑒相器的第一輸入端相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，在第一模式下，所述濾波器為2/3階環(huán)路濾波器，在第二模式下，所述濾波器為1階環(huán)路濾波器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，在第一模式下，所述分頻器為整數(shù)/小數(shù)分頻器，在第二模式下，所述分頻器為整數(shù)分頻器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括ssc展頻模塊，在第一模式下，所述ssc展頻模塊與分頻器相連，在第二模式下，所述分頻器為非交疊輸出的整數(shù)分頻器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括時(shí)鐘檢測電路，在第一模式下，所述時(shí)鐘檢測電路基于參考時(shí)鐘信號和分頻器產(chǎn)生的分頻信號輸出時(shí)鐘鎖定表征信號，在第二模式下，所述時(shí)鐘檢測電路基于分頻器產(chǎn)生的分頻信號輸出時(shí)鐘穩(wěn)定表征信號。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括第一選擇器和第二選擇器，所述濾波器的輸入端通過第一選擇器與鑒相器的輸出端以及時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸出端相連，所述分頻器的輸出端通過第二選擇器與鑒相器的第二輸入端以及時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸入端相連，所述第一選擇器和第二選擇器基于控制信號的控制進(jìn)行第一模式和第二模式的切換。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘系統(tǒng)還包括模式選擇電路，所述模式選擇電路基于自身的配置或者基于參考時(shí)鐘信號產(chǎn)生控制信號以進(jìn)行第一模式和第二模式的切換。

11.一種雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)的模式切換方法，基于權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)，其特征在于，所述模式切換方法包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模式切換方法，其特征在于，所述模式切換方法包括：通過信號配置以選擇在第一模式下或者在第二模式下產(chǎn)生工作時(shí)鐘信號，和/或，通過是否有參考時(shí)鐘信號和/或?qū)⒖紩r(shí)鐘信號的判斷以選擇在第一模式下或者在第二模式下產(chǎn)生工作時(shí)鐘信號，和/或，通過優(yōu)先級選擇在第一模式下或者在第二模式下產(chǎn)生工作時(shí)鐘信號。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)及模式切換方法，系統(tǒng)包括：鑒相器、濾波器、壓控振蕩器、分頻器和時(shí)鐘產(chǎn)生單元；濾波器的輸出端與壓控振蕩器的輸入端相連，壓控振蕩器的輸出端與分頻器的輸入端相連；在第一模式下，濾波器的輸入端與鑒相器的輸出端相連，且分頻器的輸出端與鑒相器的第二輸入端相連；在第二模式下，濾波器的輸入端與時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸出端相連，且分頻器的輸出端與時(shí)鐘產(chǎn)生單元的輸入端相連。根據(jù)本發(fā)明的雙模式時(shí)鐘系統(tǒng)及模式切換方法，通過復(fù)用壓控振蕩器，同時(shí)包含雙模的濾波器、分頻器、時(shí)鐘檢測電路等雙模式電路結(jié)構(gòu)，從而在最大程度的節(jié)省面積和減少設(shè)計(jì)難度的基礎(chǔ)上，靈活實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)相結(jié)合的雙環(huán)路系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：紀(jì)鑌姣,張林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：思瑞浦微電子科技（上海）有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21