利用Δ-∑调制的信号误差校正的方法和装置制造方法及图纸

描述了一种用于校正数控振荡器中的晶体振荡器的长期相位漂移的方法。该方法包括以下步骤：确定振荡器信号中的与外部时间基础比较的相位误差；对所述相位误差进行Δ-∑调整，以生成Δ-∑误差比特流；基于所述Δ-∑误差比特流，在每个时钟周期中从所述相位增量值对误差校正步长进行有条件地相加或相减，以创建调制相位增量值；以及将所述调制相位增量值相加至相位累加器，以生成误差校正输出数字信号。Δ-∑基础的误差校正方法避免了乘法器的使用。如果由相同参考振荡器进行驱动，则能够在被配置为不同输出频率的多个数控振荡器中使用相同的Δ-∑误差信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及频率合成器，并且更具体地，涉及用于在数控振荡器中生成误差校正信号的方法和装置。
技术介绍
直接数字合成器(DDS)是如下的一类数字振荡器，该数字振荡器能够从单个固定频率、参考振荡器，生成在各种可容易调整的频率下的波形的范围。然而，相对于诸如由GPS提供的这样绝对时间基础或其它这种标准时间基础参考，参考振荡器总是经受精确性和稳定性的误差。参照图1，图1示出了示例DDS10的简化框图。DDS10包括参考时钟振荡器12，在这个示例中该参考时钟振荡器12示出为压电晶体振荡器。DDS10包括数控振荡器(NCO)14。在这个具体示例中，DDS10包括：数模转换器(DAC)16和低通滤波器(LPF)18，该低通滤波器(LPF)18用于产生模拟输出信号，但是在其它的示例中，来自NCO14的数字信号输出可以在不具有模拟转换的情况下进行使用。NCO14接收来自参考振荡器12的固定频率振荡器定时信号，并且在所选择的频率下创建具有所需波形(例如，在许多实施方式中，是正弦曲线)的数字信号。用于生成固定频率振荡器信号的参考振荡器12通常是压电晶体振荡器。压电晶体振荡器使用振荡晶体(诸如石英)的机械共振，来创建具有非常精确频率的信号。基于晶体的外形和安装，晶体振荡器的使用是需要的，这是由于它们在生成精确频率的电信号方面的稳定性。晶体振荡器具有精确性和稳定性，但是有时由环境因素(诸如，温度)和有时由于晶体的老化，导致了它们容易产生短期和长期漂移。短期和长期漂移影响了使用在NCO14中的所生成的时钟信号的相位和/或频率。这个导致了晶体振荡器的标称工作频率的相对频率偏移。在一些实施方式中，参考振荡器12可以是除了压电晶体之外的定时源。几乎所有的定时源经受一定量的精确性和稳定性漂移困扰。来自参考振荡器的振荡器信号中的误差直接地导致了由NCO14产生的信号的相位和/或频率中的误差。由于来自参考振荡器的信号中的误差，所以已使用各种方法来对由直接数字合成器生成的信号中的输出误差加以校正。作为示例，在晶体振荡器的情况下，通过输入电压可以调整晶体共振电容负载。针对晶体电容的调整可以偏置或部分地补偿漂移误差。在另一个示例中，来自参考振荡器的振荡器信号中的误差的影响，可以NCO中通过改变具有使用在数控振荡器中的恒定偏置的频率字(即，调整步长)加以校正。不幸的是，这些当前方法可以是过于复杂和/或缺乏用于调整漂移误差必要的精细的精确性。附图说明通过示例的方法，现将参照示出本申请的示例实施方式的附图，并且其中：图1示出直接数字合成器的简化方框图；图2示出使用直接数字合成器中的数控振荡器的部分方框图；图3示出根据本申请的一方面的数控振荡器的一个示例的简化方框图；图4以方框的形式示出与误差测量电路一起的示例数控振荡器；以及图5示出具有共享公共参考振荡器和误差测量电路的多个DDS的示例系统的框图；图6以方框的形式示出与误差测量电路一起的数控振荡器的另一个示例。具体实施方式描述了用于参考振荡器的长期相位漂移的补偿的方法、装置和系统。所述参考振荡器可以在诸如数控振荡器中生成数字输出信号。所述方法包括以下步骤：确定振荡器信号中的与外部时间基础比较的相位误差；对所述相位误差进行Δ-∑调制(Delta-Sigmamodulation)，以生成Δ-∑误差比特流；基于所述Δ-∑误差比特流，在每个时钟周期中从相位增量值对误差校正步长进行有条件地相加或相减，以创建调制相位增量值；以及将所述调制相位增量值相加至相位累加器，以生成误差校正输出数字信号。Δ-∑基础误差校正方法避免了使用乘法器。如果由相同参考振荡器驱动，则相同的Δ-∑误差信号能够在被配置为不同输出频率的多个数控振荡器中加以使用。在一个方面中，本申请公开了一种用于在数控振荡器中产生误差校正定时信号的方法，所述数控振荡器包括相位累加器，通过振荡器信号在一个时钟周期下对所述相位累加器加以计时。所述方法包括以下步骤：在每个时钟周期中，基于所存储的相位增量值，通过如下方式来生成调制相位增量值：将所述相位增量值移位预定比特移位，以创建误差校正步长；基于Δ-∑调制误差信号将符号添加至所述误差校正步长，以产生有符号误差校正步长；以及将所述有符号误差步长相加至所述相位增量值，以产生所述调制相位增量值。所述方法还包括：在每个时钟周期中，将所述调制相位增量值相加至在所述相位累加器中的输出值，以创建更新的输出值，然后所更新的输出值被存储在所述相位累加器中。在另一方面中，本申请公开了一种用于校正数控振荡器中的晶体振荡器的长期相位漂移的方法，所述数控振荡器具有相位增量值，并且包括相位累加器。由来自所述晶体振荡器的振荡器信号在时钟周期处加以计时。所述方法包括以下步骤：确定所述振荡器信号中的与外部时间基础比较的相位误差；对所述相位误差进行Δ-∑调制，以生成Δ-∑误差比特流；基于所述Δ-∑误差比特流，在每个时钟周期中从所述相位增量值对误差校正步长进行有条件地相加或相减，以创建调制相位增量值；以及将所述调制相位增量值相加至相位累加器，以生成误差校正输出数字信号。在另一方面中，本申请公开了一种用于基于参考晶体振荡器生成具有一选择频率的误差校正数字信号的系统，其中，所述振荡器在一振荡器频率下输出振荡器信号。所述系统包括：存储元件，所述存储元件存储相位增量值；相位累加器，在所述偏振器频率下对所述相位累加器进行计时；误差测量电路，所述误差测量电路用于确定所述振荡器信号中的与外部时间基础比较的相位误差；Δ-∑调制器，所述Δ-∑调制器用于调制所述相位误差，并且产生Δ-∑误差比特流；以及误差校正电路，所述误差校正电路用于基于所述Δ-∑误差比特流在每个时钟周期中从所述相位增量值对误差校正步长进行有条件地相加或相减，以创建调制相位增量值。在每个时钟周期中，将所述调制相位增量值相加至所述相位累加器，以生成所述误差校正数字信号。在另一方面中，本申请公开了一种数控振荡器，该数控振荡器用于基于参考晶体振荡器生成具有一选择频率的误差校正数字信号，其中，所述振荡器在振荡器频率下输出振荡器信号。所述数控振荡器包括：存储元件，所述存储元件存储相位增量值；误差校正电路，所述误差校正电路包括比特移位器和加法器，所述比特移位器对所述相位增量值移位预定比特移位，以创建误差步长，其中，基于Δ-∑调制误差信号对所述误差步长给出符号，以产生有符号误差校正步长，并且所述加法器用于从所述相位增量值和所述有符号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在数控振荡器中产生误差校正定时信号的方法，所述数控振荡器包括相位累计器，在时钟周期下通过振荡器信号对所述相位累加器进行计时，所述方法包括以下步骤：在每个时钟周期中，基于所存储的相位增量值，通过如下方式来生成调制相位增量值：将所述相位增量值移位预定比特移位，以创建误差校正步长，基于Δ‑∑调制误差信号将符号添加至所述误差校正步长，以产生有符号误差校正步长，以及将所述有符号误差校正步长相加至所述相位增量值，以产生所述调制相位增量值；以及在每个时钟周期中，将所述调制相位增量值相加至所述相位累加器中的输出值，以创建更新的输出值，然后所更新的输出值被存储在所述相位累加器中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在数控振荡器中产生误差校正定时信号的方法，所述数控振荡器包
括相位累计器，在时钟周期下通过振荡器信号对所述相位累加器进行计时，所述方法
包括以下步骤：
在每个时钟周期中，基于所存储的相位增量值，通过如下方式来生成调制相位增
量值：
将所述相位增量值移位预定比特移位，以创建误差校正步长，
基于Δ-∑调制误差信号将符号添加至所述误差校正步长，以产生有符号误差
校正步长，以及
将所述有符号误差校正步长相加至所述相位增量值，以产生所述调制相位增
量值；以及
在每个时钟周期中，将所述调制相位增量值相加至所述相位累加器中的输出值，
以创建更新的输出值，然后所更新的输出值被存储在所述相位累加器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述调制相位增量值的步骤不需要
相乘。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述Δ-∑调制误差信号包括二进制比特
流，所述二进制比特流对振荡器信号中的、与外部时间基础进行比较的误差测量进行
脉冲密度调制。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，添加所述符号的步骤包括如下步骤：根
据所述Δ-∑调制误差信号的二进制值，使所述误差校正步长为正或负。
5.根据权利要求1的所述方法，所述方法还包括通过以下方式生成所述Δ-∑调
制误差信号：
将所述振荡器信号与外部时间基础进行比较，以产生误差测量；以及
对所述误差测量进行Δ-∑调制，以产生所述Δ-∑调制误差信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，比较步骤包括如下步骤：利用所述振荡
器信号在与所述外部时间基础相同的频率下生成定时信号，以及在锁相回路中将所述
定时信号与所述外部时间基础进行比较。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，晶体振荡器产生所述振荡器信号。
8.一种用于校正数控振荡器中的晶体振荡器的长期相位漂移的方法，所述数控
振荡器具有相位增量值，并包括相位累加器，在时钟周期下通过来自所述晶体振荡器
的振荡器信号对所述相位累加器进行计时，所述方法包括以下步骤：
确定所述振荡器信号中的与外部时间基础比较的相位误差；
对所述相位误差进行Δ-∑调制，以生成Δ-∑误差比特流；
基于所述Δ-∑误差比特流，在每个时钟周期中从所述相位增量值对误差校正步
长进行有条件地相加或相减，以创建调制相位增量值；以及
将所述调制相位增量值相加至所述相位累加器，以生成误差校正输出数字信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，有条件地相加或相减的步骤不需要相乘。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在不需要相乘的情况下实现所述方法。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，有条件地相加或相减的步骤包括如下步
骤：设置所述误差校正步长的符号，以及将有符号的误差校正步长相加至所述相位增
量值。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述相位误差的步骤包括以下步骤：
在与所述外部时间基础相同的频率下使用所述振荡器信号来生成定时信号；以及
在锁相回路中将所述定时信号与所述外部时间基础进行比较，以确定所述相位误
差。
13.一种用于基于参考晶体振荡器生成具有一选择频率的误差校正数字信号的系

【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·迪翁，B·L·W·豪斯，J·M·麦卡恩，
申请(专利权)人：智能能源仪器公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA