用于环路增益的自动检测及校准的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于环路增益的自动检测及校准的装置。所述装置包括相位检测器、电荷泵电路、采样及保持电路、比较器及控制器。所述相位检测器检测参考信号与输入信号之间的时钟偏移。所述电荷泵电路将所述时钟偏移转变成电压。采样及保持电路在第一时间对所述电压进行采样，并保持所采样的所述电压直到第二时间。所述比较器(i)在所述第二时间基于所采样的所述电压及所述电压检测与所述输入信号相关联的环路增益并(ii)输出用于调整所述输入信号的环路增益信号。所述控制器耦合到相位检测器、比较器及采样及保持电路。所述控制器产生多个控制信号，用于自动控制相位检测器、比较器及采样及保持电路的操作。

【技术实现步骤摘要】
用于环路增益的自动检测及校准的装置
在本专利技术的实施例中阐述的技术大体来说涉及电子系统，且更具体来说，涉及使用环路增益检测器(loopgaindetector)自动校准环路增益的电路系统。
技术介绍
环路增益可用于分析通过例如电路等控制系统的信号流。环路增益是电路行为的数学表示。环路增益为1反映出控制系统正以最佳状态运行。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种用于环路增益的自动检测及校准的装置，包括：第一相位检测器，被配置成检测参考信号与输入信号之间的时钟偏移；电荷泵电路，被配置成将所述时钟偏移转变成电压；采样及保持电路，被配置成在第一时间对所述电压进行采样，并保持所采样的所述电压直到第二时间；比较器，被配置成(i)基于所采样的所述电压及所述电压检测与所述输入信号相关联的所述环路增益，以及(ii)输出用于调整所述输入信号的环路增益信号；以及控制器，耦合到所述第一相位检测器、所述比较器及所述采样及保持电路，所述控制器被配置成产生多个控制信号，用于自动控制所述第一相位检测器、所述比较器及所述采样及保持电路的操作。附图说明结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1示出根据本文阐述的各种实施例的环路增益校准系统的示例性方块图。图2示出根据本文阐述的各种实施例的环路增益检测器的示例性方块图。图3示出根据本文阐述的各种实施例的相位检测器信号的示例性时序图。图4示出根据本文阐述的各种实施例的电荷泵电路的示例性电路示意图。图5示出根据本文阐述的各种实施例的环路增益检测器的示例性控制器及示例性环路增益检测器的信号的示例性时序图。图6示出根据本文阐述的各种实施例的环路增益检测器的信号的另一示例性时序图。图7示出根据本文阐述的各种实施例的环路增益校准系统的示例性方块图。图8示出根据本文阐述的各种实施例的校准控制器的各种调谐(tuning)的示例性流程图。图9示出根据本文阐述的各种实施例的调谐环路增益(tuningloopgain)的示例性曲线图。图10示出根据本文阐述的各种实施例，与图9的曲线图对应的校准控制器的操作的示例性流程图。图11示出根据本文阐述的各种实施例的多级环路增益校准系统的示例性方块图。图12示出根据本文阐述的各种实施例的德尔塔西格玛时间-数字转换器(ΔΣTDC)的环路增益自动校准的工艺流程图。具体实施方式以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及配置形式的具体实例以简化本公开内容。当然，这些仅为实例而并非旨在进行限制。举例来说，在以下说明中将第一特征形成在第二特征“之上”或第二特征“上”可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征以使得所述第一特征与所述第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开内容可能在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而并非自身表示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。实时确定控制系统的环路增益可能是困难的，此需要在特定时帧内进行精确的电压测量(例如，需要微微间隔尺寸(pico-granularity))。环路增益的手动检测可能既困难又耗时。另外，适当修改控制系统以调整增益可能需要手动干预。使用如在本文阐述的环路增益检测器可提供对环路增益的自动测量及恰当调整。图1示出根据本文阐述的各种实施例的环路增益校准系统100的示例性方块图。环路增益校准系统100可包括电路110、环路增益检测器120，且在一些实施例中可包括校准控制器130。电路110在一些实施例中可以是时间-数字转换器(time-to-digitalconverter，TDC)。TDC用于电路装置中，以监测电路事件并输出这些事件发生的相应时间的数字表示。TDC可用于多种应用中，包括检测和/或测量具有例如锁相环路(phase-lockedloop，PLL)的电路的噪声。电路110接收输入信号，例如参考信号Fref及具有各种时钟偏移Δθ的信号(例如，Fref+Δθ，Fref-Δθ)。电路110在时域中检测这些信号之间的相位差。所述相位差由电路110转换成数字输出信号DO(例如，逻辑低‘0’或逻辑高‘1’)。环路增益检测器120耦合到电路110。环路增益检测器120可自动检测与电路110相关联的环路增益。基于检测到的环路增益，环路增益检测器120可产生调整指示符(例如，com_out)，电路110使用所述调整指示符来调整环路增益。在一些实施例中，校准控制器130耦合在环路增益检测器120与电路110之间。校准控制器130可基于调整指示符提供对增益的粗调和/或细调(coarseand/orfinetune)调整。在替代实施例中，可将调整指示符(例如，com_out)提供到电路110以修改环路增益。图2示出根据本文阐述的各种实施例的环路增益检测器200的示例性方块图。环路增益检测器200检测与其耦合的电路110的环路增益，并将指示符信号(例如，com_out)输出回所述电路110。指示符信号指示电路110是否需要被调整以增加增益或减少增益，如在图7中更详细阐述。指示符信号是逻辑输出。当指示符信号是逻辑高时，电路110被调整以降低增益。当指示符信号是逻辑低时，电路110被调整以增加增益。环路增益检测器200包括控制器210、至少两个相位检测器(phasedetector，PD)220、230、电荷泵(chargepump，CP)240、电容器250、采样及保持(sample-and-hold，S/H)组件260及比较器270。控制器210产生各种控制信号，用于控制PD220、230、采样及保持组件260及比较器270。控制器210接收参考信号Fref。使用所述参考信号Fref，控制器210产生多个控制信号，包括用于S/H组件260的S/H控制信号(例如，FSH)、用于PD220的PD控制信号(例如，FUP)、用于PD230的另一PD控制信号(例如，FDN)以及用于比较器270的比较器控制信号(例如，FCOM)。PD220、230检测各种相位误差或时钟偏移(例如，Δθ、Δα及Δβ)，并分别输出上升信号(例如，UP)及下降信号(例如，DN)。如在图3中更详细阐述，CP240接收上升信号或下降信号，并将检测到的时钟偏移转变成电压变化ΔV。采样及保持(S/H)电路260是备用电压保持器。当被输入信号(例如，FSH)触发时，S/H电路260运作。在运作时，S/H电路260在特定时间对环路的电压进行采样，且保持并输出所述电压VSH直到下一次采样。换句话说，在运作时，S/H电路260的输出电压等于在电容器250两端测量的电压(例如，VC)。比较器270比较电容器电压VC与由S/H电路260采样的前一电压VSH。通过此种比较，比较器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于环路增益的自动检测及校准的装置，包括：/n第一相位检测器，被配置成检测参考信号与输入信号之间的时钟偏移；/n电荷泵电路，被配置成将所述时钟偏移转变成电压；/n采样及保持电路，被配置成在第一时间对所述电压进行采样，并保持所采样的所述电压直到第二时间；/n比较器，被配置成(i)基于所采样的所述电压及所述电压检测与所述输入信号相关联的所述环路增益，以及(ii)输出用于调整所述输入信号的环路增益信号；以及/n控制器，耦合到所述第一相位检测器、所述比较器及所述采样及保持电路，所述控制器被配置成产生多个控制信号，用于自动控制所述第一相位检测器、所述比较器及所述采样及保持电路的操作。/n

【技术特征摘要】
20200210 US 16/785,8691.一种用于环路增益的自动检测及校准的装置，包括：
第一相位检测器，被配置成检测参考信号与输入信号之间的时钟偏移；
电荷泵电路，被配置成将所述时钟偏移转变成电压；
采样及保持电路，被配置成在第一时间对所述电压进行采样，并保持所采样的所述电压直...

【专利技术属性】
技术研发人员：周楙轩，张智贤，沈瑞滨，张雅婷，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71