用于频率检测的系统和方法技术方案

提供了根据一个或多个实施例的用于频率检测的方法以及系统。在一实施例中，提供了包括响应于输入信号的二进制状态而进行放电或充电的电容器的频率检测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】G·墨菲、J·庄、X·孔、和W·K·拉德相关申请的交叉引用本申请要求于2014年3月3日提交的美国专利申请序列号14/195,378的申请日的优先权，该申请通过援引全部纳入于此。
本公开的各实施例一般涉及电子电路或系统，并且更具体地涉及用于在高频与低频信号之间进行区分的方法和系统。背景通常，串行器/解串行器(SerDes)接收机不仅检测高速串行数据，还检测各种边带较低频信号。为此，SerDes接收机可包括频率检测器以在高速数据与边带信号之间进行区分。例如，诸如LC滤波器或RC滤波器之类的频率检测滤波器可被用于执行此检测。然而，相对于将边带信号与高速数据区分开来的“低频”的定义是取决于标准的并且宽泛地变化着。因此，可能需要三阶或甚至更高阶的滤波器设计以便容适此类在边带信令与高速串行数据之间的可变频率截止。但是，多极LC滤波器是体积大且不切实际的。类似地，RC滤波器还需要显著的管芯空间并且消耗相当大量的功率。替换地，可使用过采样电路，但由于在边带信令与高速数据之间的区别被推送到诸如PCIE标准中的较高频率，此类电路也是体积大且功率密集的。另外，取决于正被实现的特定标准，电压电平(信号振幅)也是可变的。在一些情形中，现代SerDes接收机可能需要容适超过五次的输入信号振幅变化。低频小振幅信号必须如高频大振幅信号一样通过此类接收机中的同一个频率检测滤波器。此振幅变化使诸如RC滤波器之类的多极频率检测滤波器的设计进一步复杂。因此，在本领域中存在对用于改进的频率检测的系统和方法的需要。概述根据本公开的一个或多个实施例，提供了用于具有改进的功率和面积效率的频率检测的系统和方法。该频率检测器包括响应于输入信号而根据经电流源控制的电流来充电和放电的电容器。在一个实施例中，响应于输入信号从低电压向高电压转换，该电容器放电。相反地，响应于该输入信号从高电压向低电压转换，该电容器充电。对该电容器进行充电和放电的速率由经电流源控制的电流限制。例如，电容器可根据来自第一电流源的电流来充电，以及根据来自第二电流源的电流来放电。这些速率确定检测器的截止频率。在一个实施例中，频率检测器可将电容器的端子电压与至少一个阈值电压进行比较。如果电容器充电到比该至少一个阈值电压更高的电压，则频率检测器响应于触发该电容器进行充电的输入信号中的二进制转换而转换输出信号的二进制状态。类似地，如果电容器放电到比该至少一个阈值电压更低的电压，则频率检测器响应于触发该电容器放电的输入信号中的二进制转换而转换输出信号的二进制状态。相对于该至少一个阈值电压对电容器进行充电和放电的速率由此确定截止频率。这些电流源可以是可调整的以使得截止频率也可按需调整。例如，截止频率可用在从10MHz到1GHz的范围中，这允许该电路被用于各种信令标准，诸如USB3、PCIE、SATA或MPHY标准。而且，本文中的实施例可被容易地适配成检测诸如脉冲宽度调制(PWM)模式之类的唯一性数据模式。附图简述图1是用于根据本公开的一实施例的频率检测器的电路图。图2解说了作为输入信号频率的函数的示例频率检测器输出信号的模拟结果。图3解说了示例频率检测器输出和输入信号的模拟结果。图4是根据本公开的实施例的纳入频率检测器的示例接收机系统的框图。图5是根据本公开的实施例的示例频率检测器的操作方法的流程图。详细描述公开了如果输入信号频率低于截止频率，则响应于输入信号中的二进制状态转换而驱动输出信号以在二进制状态之间进行转换的频率检测器。如果输入信号频率高于截止频率，则频率检测器阻止输出信号进行转换。如本文中所使用的，“频率检测”是指一种二元决策：传入信号被认为相对于截止频率是低频信号或高频信号。如本文中所使用的“频率检测器”由此是指被配置成接收输入信号并且确定该输入信号相对于在两个频率态相之间进行区分的截止频率是低频信号还是高频信号的电路。此类二元决策在例如相对于将低频边带信令与高速串行数据进行区分的SerDes接收机中是非常有用的。替换地，脉宽解调器可使用此类频率检测器来有利地解调经脉宽调制信号。作为又一示例，时间-数字转换器可包括此类频率检测器。以下的讨论将涉及SerDes接收机实施例，但由此将领会所公开的频率检测器具有诸如以上所讨论的那些应用的数个其他应用。现在转到附图，图1中示出了包括被配置成响应于输入信号(Sigin)的二进制状态而使电容器115放电和充电的开关118的频率检测器100。例如，如果输入信号具有足够高的电压，则可认为其处于第一二进制状态。相反地，如果输入信号具有足够低的电压，则可认为其处于互补的第二二进制状态。以下的讨论将在不失一般性的情形下假定第一二进制状态对应于二进制“1”状态而第二二进制状态对应于二进制“0”状态。开关118通过将电容器115的端子114耦合至在开关118与接地之间耦合的电流源112来响应输入信号为高(二进制1)。类似地，开关118通过将电容器115的端子114耦合至在开关118与供应供电电压VDD的电源节点105之间耦合的电流源108来响应输入信号为低(二进制零)。开关118由此相对于输入信号的二进制状态而相反地起作用。如果输入信号为高，则开关118用于使电容器115放电。相反地，如果输入信号切换为低，则开关118用于使电容器115充电。在一个实施例中，开关118通过PMOS晶体管104和NMOS晶体管106来实例化。PMOS晶体管104的源极通过电流源108来耦合至电源节点105。类似地，NMOS晶体管106的源极通过电流源112来耦合至接地。输入信号驱动晶体管104和106两者的栅极。注意，电流源108 和112的有利包括控制对电容器115进行充电和放电的速率：例如，如果电流源108不存在，则在输入信号切换为低时PMOS晶体管104将使电容器115直接地耦合至电源节点105。此类直接耦合将使电容器115的端子114快速地充电到VDD。类似地，如果电流源112不存在，则在输入信号切换为高时NMOS晶体管106将使电容器115直接地耦合至接地。但是因为频率检测器100必须在输入信号上的高频信令(高速数据)与输入信号的低频操作之间进行区分，所以对于电容器115的此类快速充电和放电是不期望的。在高频操作期间，输入信号以相对快的速率在一与零之间进行切换。在高频操作期间(在电流源108不存在的情形中)，如果输入信号切换为低，则电容器115将由此被非常快速地充电到VDD。电容器115的此类快速充电可由此足以在高频操作期间输入信号被拉低的相对短时段期间使端子114充电到VDD。这是显然不期望的，因为在高频和低频态相两者中，在输入信号从高向低切换时电容器115都将由此被充电到VDD。频率检测器100将随后无法在输入信号切换为低时在这些频率态相之间进行区分。然而，电流源108控制电容器115的充电速率，以使得电容器115在高频操作期间输入信号被拉低的相对短时段期间不能被重新充电。相反地，电流源108在低频操作期间输入信号被拉低的相对较长时段中提供足够的电荷，以使得频率检测器100可影响其频率检测以便在两种频率态相之间进行区分。可由此领会电流源108的角色：在PMOS晶体管104导通之后，电流源108控制电容器115的充电速率。类似地，在NMO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：开关，所述开关被配置成将电容器耦合至第一电流源以响应于接收到具有第一二进制状态的输入信号而使所述电容器放电，所述开关被进一步配置成将所述电容器耦合至第二电流源以响应于接收到具有互补的第二二进制状态的所述输入信号而使所述电容器充电；反相器，所述反向器被配置成响应于所述电容器的端子上的电压与至少一个反相器阈值电压的比较而将输出信号驱动到所述第一二进制状态和第二二进制状态中；以及逻辑电路，所述逻辑电路被配置成响应于所述反相器将所述输出信号驱动到所述第二二进制状态中而使所述端子耦合至电源节点，以及响应于所述反相器将所述输出信号驱动到所述第一二进制状态中而将所述端子耦合至接地。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.03 US 14/195,3781.一种电路，包括：开关，所述开关被配置成将电容器耦合至第一电流源以响应于接收到具有第一二进制状态的输入信号而使所述电容器放电，所述开关被进一步配置成将所述电容器耦合至第二电流源以响应于接收到具有互补的第二二进制状态的所述输入信号而使所述电容器充电；反相器，所述反向器被配置成响应于所述电容器的端子上的电压与至少一个反相器阈值电压的比较而将输出信号驱动到所述第一二进制状态和第二二进制状态中；以及逻辑电路，所述逻辑电路被配置成响应于所述反相器将所述输出信号驱动到所述第二二进制状态中而使所述端子耦合至电源节点，以及响应于所述反相器将所述输出信号驱动到所述第一二进制状态中而将所述端子耦合至接地。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述反相器包括施密特触发器，并且其中所述至少一个反相器阈值电压包括第一阈值电压以及第二阈值电压。3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关包括PMOS晶体管以及NMOS晶体管，所述PMOS晶体管以及NMOS晶体管的栅极被配置成接收所述输入信号。4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述PMOS晶体管的源极是通过所述第一电流源来耦合至所述电源节点的，并且所述NMOS晶体管的源极是通过所述第二电流源来耦合至接地的，并且其中所述PMOS晶体管的漏极以及所述NMOS晶体管的漏极两者都耦合至所述电容器的所述端子。5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电流源以及所述第二电流源两者都是可变电流源。6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电容器是可变电容器。7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，逻辑电路包括或门以及与门。8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述逻辑电路进一步包括具有耦合至所述电源节点的源极以及耦合至所述端子的漏极的PMOS晶体管，并且其中所述或门被配置成响应于所述输入信号和所述输出信号的或操作而驱动所述PMOS晶体管的栅极。9.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述逻辑电路进一步包括具有耦合至接地的源极以及耦合至所述端子的漏极的NMOS晶体管，其中所述与门被配置成响应于所述输入信号和所述输出信号的与操作而驱动所述NMOS晶体管的栅极。10.一种方法，包括：响应于输入信号转换到第一二进制状态中而根据经电流源控制的第一电流来对电容器进行放电；响应于所述输入信号转换到互补的第二二进制状态中而根据经电流源控制的第二电流来对所述电容器进行充电；以及将所述电容器的端子上的电压与至少一个反相器阈值电压进行比较，以确定是输出信号响应于所述输入信号在所述第一二进制状态与所述第二二进制状态之间进行转换而在所述第一二进制状态与所述第二二进制状态之间进行转换，还是所述输出信号被阻止进行转换。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述输入信号在所述第一二进制状态中具有比在所述第二二进制状态中所述输入信号的电压更高的电压，所述方法进一步包括：响应于所述输出信号是否响应于所述输入信号进行转换而确定所述输入信号是根据低频速率还是根据高频速率来在所述第一二进制状态与第二二进制状态之间进行转换。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，对所述电容器进行充电是响应于所述输入信号的下降沿的，并且其中对所述电容器进行放电是响应于所述输入信号的上升沿的。13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述输入信号是否根据所述低频速率来进行转换包括：确定所述输出信号响应于所述输入信号在所述第一二进制状态与第二二进制状态之间进行转换而被驱动成在所述第一二进制状态与所述第二二进制状态之间进行转换。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述输入信号是至SerDes的输入信号，并且其中所述低频速率对应于低频边带速率。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在响应于所述输入信号的转换而阻止所述输出信号进行转换时根据所述高频速率来检测所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·墨菲，J·庄，X·孔，W·K·拉德，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US