一种信号处理系统及其方法技术方案

一种信号处理系统及其方法，是应用于提供精准频率输出的环境中，利用本发明专利技术的信号处理系统以进行信号处理方法时，误差放大器(Error Amplifier)的稳定输出电压(AMP OUT)将输入至压控振荡器VCO(Voltage Controlled Oscillator)的输入端，压控振荡器VCO的输出的频率信号(Fvco)将提供至分数N型除频器输入端以便进行数字除频.经数字除频处理后的分数N型除频器输出端的输出的频率信号(Fo)将提供至频率对电压转换器(Frequency to Voltage Converter)的输入端以便进行频率/电压转换，再通过低通滤波器(Low Pass Filter)滤除频率对电压转换器的输出的电压(V1)的纹波(ripple)与分数N型除频器输出的时脉抖动(jitter)。本发明专利技术的信号处理系统及方法，利用压锁回路(Voltage Locked Loop)的特性以及数字除频的方式，达到精准频率的输出。

【技术实现步骤摘要】
一种信号处理系统及其方法
本专利技术涉及信号处理系统及方法，更详而言之，涉及一种应用于提供精准频率输出的环境的信号处理系统及方法，利用压锁回路(VoltageLockedLoop)的特性以及数字除频的方式，达到精准频率的输出。
技术介绍
在电子产品的发展当中，由于半导体制程技术的快速演进，出现了功能强大、复杂的超大规模集成电路，一些电子商品，例如，手机，平板电脑，USB周边产品，皆需要单晶片的应用，而在复杂的超大规模集成电路中，更需要精确的同步时脉信号以实现高规格的处理效能，是故，时脉产生器，即锁相回路PLL，被广泛的运用在频率合成器与时脉数据回复器等。就目前现有的锁相回路PLL(PhaseLockedLoop)而言，输入至相位频率检测PFD(PhaseFrequencyDetect)电路的参考频率Fref往往是由外挂的石英振荡器(CrystalOscillator)或是MEMS振荡器所产生出来，而此种方式，会造成功耗的增加，增加外部PCB的面积与体积，将不利于电子产品微型化，且造成成本的增加。对于USB时脉产生器而言，常见于USB系统的应用的一种架构是，为了省去12MHz石英震荡器，芯片内部会设计一个振荡器，通常是电感电容共振腔(LC-Tank,forlowPhasenoiseandlowjitter)，或是Ring振荡器，或是RC振荡器(RC-Oscillator)；然而，电感电容共振腔型式会增加元件面积与功耗，而Ring振荡器或是RC振荡器无法避免过多的相位噪声与抖动(Phasenoiseandjitter)并可能不具有温度补偿效应(temperaturecompensation)。一般的USB系统时脉产生器，利用USBHOST送过来的通用串行总线USB讯框开始栏位SOF(SOF,StartOfFrame)给数字锁相回路PLL锁出精准的频率，再经由线性锁相回路LPLL(LinearPhaseLockedLoop)滤掉数字锁相回路PLL产生的时脉抖动。最大的缺点是，若为非通用串行总线USB的系统应用，则就不具有讯框开始栏位SOF，无法给数字锁相回路PLL进行锁频校正，而无法得到所需的精准频率；而当数字锁相回路PLL进行锁频校正时会增加数据接收的延迟时间，这会造成系统应用的限制。于非专利文献的”Amonolithicandself-referencedRFLCclockgeneratorcompliantwithUSB2.0”，ArticleinIEEEJournalofSolid-StateCircuits，March2007，作者MichaelSMcCorquodale所公开的是，如何解决因为环境的变化(例如温度)造成的石英晶体振荡器(XTAL)的频率变化所造成锁相回路PLL锁出的频率变化的问题；而所使用的方式是，利用锁相回路PLL在回授除频电路前多加一个相位内差电路(phaseinterpolation)，藉以在不同的温度下，运用跳相位(phase)的方式来达到调整锁相回路PLL输出频率。然，于此非专利文献，电感电容共振腔(LC-tankOscillator)型式会增加元件面积与功耗，温度补偿是利用电容阵列与开关((IPTAT+ICTAT))，此模拟的方式易受制程偏移的影响，中心频率的校正也是利用二进位加权(binaryweighting)电容阵列与开关，而面积相当庞大；因电感电容共振腔高频输出的时脉，而需要利用耗电的电流模式(CurrentMode)除频电路。于2013年1月印度所举行的第26届VLSI国际研讨会(26thInternationalConferenceonVLSI,Jan2013,India)中，AbhirupLahiri于30MHzclockoscillatorin28nmCMOSbulkprocess讨论中提出CMOS时脉振荡器(clockoscillator)，然而，其最大的缺点在于，CMOS时脉振荡器所提供的时脉信号频率是固定频率。台湾公开/公告号I558095「时脉产生电路与方法」是公开一种时脉产生电路与时脉产生方法，用来产生一时脉。时脉产生电路包含：一参考时脉产生电路，设置于一晶片中，用来独立地产生一参考时脉；一温度感测器，用来感测环境温度以产生一温度信息；一温度补偿模块，耦接该温度感测器，用来依据该温度信息产生一温度补偿系数；以及一时脉调整电路，耦接该参考时脉产生电路，用来依据该参考时脉及该温度补偿系数产生该时脉；其中，该温度补偿模块动态产生该温度补偿系数，以使该时脉的频率趋近一目标频率，且实质上不随温度变化。而，台湾公开/公告号I558095「时脉产生电路与方法」的温度补偿模块依据基准值及斜率来产生各温度所对应的温度补偿系数，是利用内插法而求得于某一温度时的设定值N.F，以便反推温度补偿系数。台湾公开/公告号I485986「时脉信号合成的方法与装置」是公开一种调整输出时脉信号的频率至要求的振荡频率的准确度内的方法与其装置。该方法的一实施例包含有下列步骤：进入一校正模式；产生一第一控制字元，以控制一时脉信号合成器的时序；调整该第一控制字元直到该合成器的时序实质上落入一参考时脉时序的一预设范围内；利用一温度感测器感测一温度；将第一控制字元的输出预设值储存至一非易失性存储器；离开该校正模式；利用该感测器感测该温度；以及依据该非易失性存储器的输出与该温度感测器的输出产生一第二控制字元，以控制该时脉信号合成器的时序。而，台湾公开/公告号I485986「时脉信号合成的方法与装置」是在制程、电压、与温度的变动影响下，利用单点校正与温度补偿机制来维持时脉信号的频率至指定频率要求的精确度范围内。所以，如何能在芯片内建一个振荡器，用以取代外挂的石英晶体振荡器(XTAL)，于数据传输时能降低数据传收延迟，可节省系统的成本，用数字方式调整压控振荡器VCO的中心频率，能应用于不具有讯框开始栏位SOF的非USB的数据传输系统，均是待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的便是在于提供一种信号处理系统及其方法，能在芯片内建一个振荡器，用以取代外挂的石英晶体振荡器(XTAL)，能应用于不具有讯框开始栏位SOF的非USB的数据传输系统，于数据传输时能降低数据传收延迟。本专利技术的再一目的便是在于提供一种信号处理系统及其方法，利用数字方式，以分数N型除频器来调整压控振荡器VCO的中心频率，能应用于不具有讯框开始栏位SOF的非USB的数据传输系统。本专利技术的另一目的便是在于提供一种信号处理系统及其方法，不具有外部石英振荡器且不具有外部电阻，能减少封装PIN数，而能于PCB板上节省元件面积与体积，并节省功率消耗与节省系统的成本。本专利技术的又一目的便是在于提供一种信号处理系统及其方法，在温度补偿与中心频率调整完成的情况下，可以有不同的输出频率，例如，6MHz，12MHz，14.31818MHz，24MHz等等；可取代外挂的石英振荡器而应用在不同的系统，例如，可取代12MHz石英晶体于USB1.1的应用(12MHzCrystal(+-2500ppm)inUSB1.1)，或是，可取代12MHz石英晶体于USB2.0的应用(12MHzCrystal(+-500ppm)inUSB2.0)。本专利技术的再一目的便本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理方法，是应用于提供精准频率输出的环境中，包含以下程序:进行电压/频率转换动作；输出一稳定输出电压，而当接收该稳定输出电压之后，将产生出一时脉信号，而该时脉信号为一频率信号；进行数字除频动作；对该频率信号进行数字除频处理；经该数字除频处理后所输出的一频率信号将予以输出；以及进行频率/电压转换动作；经该数字除频处理后所输出的该频率信号将进行频率/电压转换，再滤除所输出的一电压的纹波与时脉抖动。

【技术特征摘要】
1.一种信号处理方法，是应用于提供精准频率输出的环境中，包含以下程序:进行电压/频率转换动作；输出一稳定输出电压，而当接收该稳定输出电压之后，将产生出一时脉信号，而该时脉信号为一频率信号；进行数字除频动作；对该频率信号进行数字除频处理；经该数字除频处理后所输出的一频率信号将予以输出；以及进行频率/电压转换动作；经该数字除频处理后所输出的该频率信号将进行频率/电压转换，再滤除所输出的一电压的纹波与时脉抖动。2.如权利要求1所述的信号处理方法，还包含:温度补偿效能动作；提供具有温度补偿效能的不随温度改变的稳定的参考电压、以及参考电流，利用该参电压、以及该参考电流而得出该稳定输出电压。3.如权利要求1所述的信号处理方法，其中，该频率信号为6MHz、12MHz、14.31818MHz、以及24MHz的至少其中之一。4.如权利要求2所述的信号处理方法，其中，该频率信号为6MHz、12MHz、14.31818MHz、以及24MHz的至少其中之一。5.如权利要求3项或第4所述的信号处理方法，其中，于该进行频率/电压转换将利用开关电容电路。6.一种信号处理系统，是应用于提供精准频率输出的环境中，包含:误差放大器，该误差放大器将输出一稳定输出电压；压控振荡器，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏德，
申请(专利权)人：芯籁半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71