电压追踪保持方法与流程

1.本发明是关于时钟生成领域，特别是关于一种电压追踪保持方法。


背景技术：

2.在时钟类芯片中，有一个功能叫holdover(失参保持)，就是在参考时钟频率出现大的误差或者丢失后，时钟芯片的输出频率要在一定的时间内继续保持稳定输出，有了合适的参考频率输入后，时钟芯片又可以从holdover状态平滑转换回正常的工作状态，整个过程时钟芯片的输出时钟频率误差需在可接受范围内，一般是几ppm误差以内。
3.如图1所示，在正常工作模式下，开关接通位置1，此时第一电压信号vtune与电压信号vcp是相等的，在失参保持控制模块的控制下，数模转换模块dac的输入会根据比较器comp的电压比较结果进行加1或减1的调整，相应的数模转换模块dac的输出也会进行调整，最终第二电压信号vdac会在第一电压信号vtune附近上下波动。
4.当时钟芯片输出频率锁定稳定后，失参保持控制模块需要尽快控制数模转换模块dac让其输出第二电压信号vdac快速跟踪到第一电压信号vtune，越快跟踪到频率锁定时的第一电压信号vtune，就越快有条件进入holdover(失参保持)状态，也就是越快能应对参考时钟丢失或者出现参考时钟质量不理想的情况，图1中的los[1:0]即为用于表征参考时钟丢失或者质量不理想的表征信号。
[0005]
当输入的参考时钟丢失或者质量太差时，电压信号vcp会漂移，此时数模转换模块dac输出的第二电压信号vdac应该尽快停止变动，如果变动太快而不停止，将可能让数模转换模块dac输出的第二电压信号vdac追踪到错误的电压值，这样进入holdover状态时，时钟芯片输出的时钟频率将会出现较大误差，所以数模转换模块dac的输出第二电压信号vdac的变动速度也在频率锁定状态下不能太快，保证数模转换模块dac的输出电压误差在+2个lsb内。
[0006]
在现有的技术中，不管在上电状态还是正常工作状态，数模转换模块dac的输入电压根据比较器comp的电压比较结果只会进行加1或减1的调整，虽然可以保证数模转换模块dac的输出控制在2个lsb之内，但采用这个处理方法会在上电状态而开始追踪电压时，第二电压信号vdac跟踪到第一电压信号vtune的速度会比较慢。
[0007]
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于提供一种电压追踪保持方法，其能够在上电状态而开始追踪电压时，提高第二电压信号跟踪到第一电压信号的速度。
[0009]
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种电压追踪保持方法，所述时钟芯片包括压控振荡器和失参保持电路，所述失参保持电路包括：失参保持控制模块、数模转换模块和比较器，所述比较器用于对压控振荡器接收到的第一电压信号和数模转换模块输出的
第二电压信号进行比较并产生比较信号，所述失参保持控制模块基于比较信号产生用于控制数模转换模块的控制信号；所述电压追踪保持方法包括：
[0010]
通过失参保持控制模块设定一调节值；
[0011]
上电初始阶段，通过失参保持控制模块给数模转换模块提供一控制信号；
[0012]
当时钟芯片进入频率锁定状态时，基于比较信号通过调节值对控制信号进行调节以控制数模转换模块输出的第二电压信号对第一电压信号进行追踪；
[0013]
追踪结束，则通过失参保持控制模块基于比较信号产生的控制信号来控制数模转换模块。
[0014]
在本发明的一个或多个实施例中，所述在通过调节值对控制信号进行调节时调整调节值。
[0015]
在本发明的一个或多个实施例中，若调节值大于或等于第一预设值，则通过调节值调节控制信号，若调节值小于第一预设值，则通过第二预设值调节控制信号。
[0016]
在本发明的一个或多个实施例中，对调节值进行移位操作以调整调节值。
[0017]
在本发明的一个或多个实施例中，所述移位操作为右移运算操作。
[0018]
在本发明的一个或多个实施例中，所述时钟芯片还包括鉴相器和电荷泵，通过鉴相器基于参考时钟信号对电荷泵进行控制。
[0019]
在本发明的一个或多个实施例中，所述失参保持电路还包括转换开关，通过失参保持控制模块对转换开关进行控制以连通电荷泵的输出端和压控振荡器的输入端、或者连通数模转换模块的输出端和压控振荡器的输入端。
[0020]
在本发明的一个或多个实施例中，所述失参保持电路还包括t分频器，通过t分频器对鉴相器接收的参考时钟信号进行分频并输送至失参保持控制模块。
[0021]
在本发明的一个或多个实施例中，所述时钟芯片还包括低通滤波电路，通过低通滤波电路对压控振荡器接收到的第一电压信号进行滤波。
[0022]
在本发明的一个或多个实施例中，所述低通滤波电路包括第一电容、第二电容和电阻，所述第一电容的第一端和第二电容的第一端相连且与压控振荡器的输入端相连，所述第一电容的第二端与地电压相连，所述第二电容的第二端和电阻的第一端相连，带动电阻的第二端与地电压相连。
[0023]
与现有技术相比，根据本实施例的电压追踪保持方法，通过在上电初始阶段，时钟芯片的频率刚锁定时，基于比较信号通过调节值对控制信号进行调节从而提高第二电压信号对第一电压信号的追踪速度。
[0024]
电压追踪保持方法可以在芯片设计仿真阶段通过提高上电初始阶段的电压追踪速度从而节省仿真时间，从而节省芯片设计时间，同时，在芯片应用时，保证进入失参保持时数模转换模块的输出电压误差在可控范围之内的同时，还能让芯片时钟输出进入频率相位锁定状态时能快速跟踪到第一电压信号，提高了芯片应对参考时钟丢失的能力。
附图说明
[0025]
图1是根据本发明一实施例的时钟芯片的部分电路原理图。
[0026]
图2是根据本发明一实施例的电压追踪保持方法的流程图。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图，对本发明的具体实施例进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。
[0028]
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0029]
应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件，或与另一元件“相连”，或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0030]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0031]
如图1所示，一种电压追踪保持方法，其中，时钟芯片包括鉴相器、电荷泵、压控振荡器vcxo、低通滤波电路和失参保持电路。失参保持电路包括：失参保持控制模块、数模转换模块dac、比较器comp、转换开关10和t分频器。
[0032]
鉴相器具有两个输入端以接收两个参考时钟信号并基于参考时钟信号输出第一控制信号以控制电荷泵，电荷泵基于第一控制信号输出电压信号vcp，低通滤波电路与压控振荡器vcxo的输入端相连，电压信号vcp经低通滤波电路滤波处理而输出第一电压信号vtune至压控振荡器vcxo的输入端。
[0033]
低通滤波器包括第一电容c1、第二电容c2和电阻r，第一电容c1的第一端和第二电容c2的第一端相连且与压控振荡器vcxo的输入端相连，第一电容c1的第二端与地电压相连，第二电容c2的第二端和电阻r的第一端相连，电阻r的第二端与地电压相连。
[0034]
在本实施例中，转换开关10的第一端1与电荷泵的输出端相连，转换开关10的第二端2与数模转换模块dac的输出端相连，转换开关10的公共端3与低通滤波电路和压控振荡器vcxo的输入端相连。转换开关10由失参保持控制模块输出的第二控制信号控制以将转换开关10的第一端1与公共端3相连通以连通电荷泵的输出端和压控振荡器vcxo的输入端、或者将转换开关10的第二端2与公共端3相连通以连通数模转换模块dac的输出端和压控振荡器vcxo的输入端。正常工作模式下，转换开关10的第一端1与公共端3相连通。
[0035]
比较器comp的第一输入端与数模转换模块dac的输出端相连，比较器comp的第二输入端与转换开关10的公共端3、低通滤波电路和压控振荡器vcxo的输入端相连，比较器comp的输出端与失参保持控制模块相连。在本实施例中，比较器comp的第一输入端为负输入端，比较器comp的第二输入端为正输入端。
[0036]
比较器comp用于比较压控振荡器vcxo接收到的第一电压信号vtune和数模转换模块dac输出的第二电压信号vdac并产生比较信号，失参保持控制模块基于比较信号产生用于控制数模转换模块dac的控制信号。
[0037]
t分频器的输入端与鉴相器的输入端相连，t分频器的输出端与失参保持控制模块相连。t分频器基于鉴相器的输入端的参考时钟信号产生失参保持控制模块的工作时钟信号。
[0038]
如图2所示，在本实施例中，电压追踪保持方法具体包括：
[0039]
通过失参保持控制模块设定一调节值；
[0040]
上电初始阶段，通过失参保持控制模块给数模转换模块dac提供一控制信号，该控制信号为初始控制信号，初始控制信号一般选择数模转换模块dac的位数的中间值。
[0041]
当时钟芯片进入频率锁定状态时，基于比较信号通过调节值对控制信号进行调节以控制数模转换模块dac输出的第二电压信号vdac对第一电压信号vtune进行追踪。在需要向上调整控制信号时，则将控制信号加上调节值，在需要向下调整控制信号时，则将控制信号减去调节值，通过设置较大的调节值能够提高第二电压信号vdac对第一电压信号vtune的追踪速度。
[0042]
当时钟芯片进入频率锁定状态时，在通过调节值对控制信号进行调节时调整调节值，在本实施例中，对调节值进行移位操作以调整调节值，具体的，移位操作为右移运算操作且一般将调节值一次右移1位，也可以根据需要右移多位。在其他实施例中，可以通过其他方式调整调节值。在本实施例中，调整调节值直至将调节值调整为零。
[0043]
在本实施例中，若调节值大于或等于第一预设值，则通过调节值调节控制信号，若调节值小于第一预设值，则通过第二预设值调节控制信号。第一预设值和第二预设值通过失参保持控制模块设置，第一预设值和第二预设值可根据需要进行设置。
[0044]
通过在对控制信号进行调节时调整调节值，以及设定调节值和第二预设值的调节条件，从而进一步提高第二电压信号vdac对第一电压信号vtune的追踪速度以及追踪的精准度。
[0045]
追踪结束(即数模转换模块dac输出的第二电压信号vdac接近甚至等于第一电压信号vtune)，则通过失参保持控制模块基于比较信号产生的控制信号来控制数模转换模块dac，此时后续对该控制信号的调整是采用加1或减1的方式进行。
[0046]
现以10bit的数模转换模块dac为例进行说明：
[0047]
上电初始阶段，对数模转换模块dac的输入端dac_v赋于控制信号10’h200，控制信号10’h200也就相当于10bit的数模转换模块dac的中间值，同时通过数模转换模块dac设置一个调节值h_v＝10’h100。
[0048]
一旦监测到时钟芯片进入频率锁定状态，频率锁定状态即为时钟芯片输出稳定频率，此时立即控制数模转换模块dac对第一电压信号vtune进行电压追踪，如需向上调整，则dac_v＝dac_v+h_v，如需要向下调整，则dac_v＝dac_v
–
h_v。
[0049]
同时对h_v进行移位操作，h_v＝h_v’》》1(》》为右移运算符)，如果h_v大于或等于16(16即为第一预设值)，重复上述的如需向上调整，则dac_v＝dac_v+h_v，如需要向下调整，则dac_v＝dac_v
–
h_v；如果h_v小于16，此时如需要向上调整，则dac_v＝dac_v+8(8即为第二预设值)，如需要向下调整，则dac_v＝dac_v-8，对h_v进行移位操作直至h_v＝0为止。
[0050]
上电初始阶段的追踪完成以后，后续对数模转换模块dac的输入端的控制信号的调整，每次只加1或者减1。
[0051]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及
各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种电压追踪保持方法，其特征在于，用于时钟芯片，所述时钟芯片包括压控振荡器和失参保持电路，所述失参保持电路包括：失参保持控制模块、数模转换模块和比较器，所述比较器用于对压控振荡器接收到的第一电压信号和数模转换模块输出的第二电压信号进行比较并产生比较信号，所述失参保持控制模块基于比较信号产生用于控制数模转换模块的控制信号；所述电压追踪保持方法包括：通过失参保持控制模块设定一调节值；上电初始阶段，通过失参保持控制模块给数模转换模块提供一控制信号；当时钟芯片进入频率锁定状态时，基于比较信号通过调节值对控制信号进行调节以控制数模转换模块输出的第二电压信号对第一电压信号进行追踪；追踪结束，则通过失参保持控制模块基于比较信号产生的控制信号来控制数模转换模块。2.如权利要求1所述的电压追踪保持方法，其特征在于，在通过调节值对控制信号进行调节时调整调节值。3.如权利要求2所述的电压追踪保持方法，其特征在于，若调节值大于或等于第一预设值，则通过调节值调节控制信号，若调节值小于第一预设值，则通过第二预设值调节控制信号。4.如权利要求2所述的电压追踪保持方法，其特征在于，对调节值进行移位操作以调整调节值。5.如权利要求4所述的电压追踪保持方法，其特征在于，所述移位操作为右移运算操作。6.如权利要求1所述的电压追踪保持方法，其特征在于，所述时钟芯片还包括鉴相器和电荷泵，通过鉴相器基于参考时钟信号对电荷泵进行控制。7.如权利要求6所述的电压追踪保持方法，其特征在于，所述失参保持电路还包括转换开关，通过失参保持控制模块对转换开关进行控制以连通电荷泵的输出端和压控振荡器的输入端、或者连通数模转换模块的输出端和压控振荡器的输入端。8.如权利要求6所述的电压追踪保持方法，其特征在于，所述失参保持电路还包括t分频器，通过t分频器对鉴相器接收的参考时钟信号进行分频并输送至失参保持控制模块。9.如权利要求1所述的电压追踪保持方法，其特征在于，所述时钟芯片还包括低通滤波电路，通过低通滤波电路对压控振荡器接收到的第一电压信号进行滤波。10.如权利要求9所述的电压追踪保持方法，其特征在于，所述低通滤波电路包括第一电容、第二电容和电阻，所述第一电容的第一端和第二电容的第一端相连且与压控振荡器的输入端相连，所述第一电容的第二端与地电压相连，所述第二电容的第二端和电阻的第一端相连，带动电阻的第二端与地电压相连。

技术总结
本发明公开了一种电压追踪保持方法，电压追踪保持方法包括：通过失参保持控制模块设定一调节值；上电初始阶段，通过失参保持控制模块给数模转换模块提供一控制信号；当时钟芯片进入频率锁定状态时，基于比较信号通过调节值对控制信号进行调节以控制数模转换模块输出的第二电压信号对第一电压信号进行追踪；追踪结束，则通过失参保持控制模块基于比较信号产生的控制信号来控制数模转换模块。本发明的电压追踪保持方法，可以在芯片设计仿真阶段节省仿真时间，从而节省芯片设计时间。从而节省芯片设计时间。从而节省芯片设计时间。


技术研发人员：付先学 唐立田 王超勋
受保护的技术使用者：泛升云微电子（北京）有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/18