[发明专利]通用串行总线装置的时钟信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种时钟信号发生器，尤其涉及用于通用串行总线(USB)装置的时钟信号发生器。

背景技术

USB接口已被发展成一种标准化的接口，连接计算机和诸如鼠标、打印机、调制解调器、扫描仪和扬声器等外围设备。USB接口是一种串行端口，随着吸引公众注意的视窗98投放市场，诸如英特尔公司、康柏公司、微软公司、飞利浦公司、IBM、NEC之类的PC制造业联盟开发USB接口。本公开以参考的方式并入2000年4月27日发布的USB规范修正版2.0的内容以做参考。

由于采用USB接口可以避免安装昂贵的复杂适配器，所以大多数标准PC装置都装备有USB端口。当前，USB接口广泛用于从移动电话或数字照相机传递数据到个人计算机(PC)。第一代串行端口(USART)仅能支持最多为100Kbps的数据传输速率。另一方面，全速USB端口可以支持的最大数据传输速率为12Mbps。另外，全速USB可以用集线器或链配置连接最多127个装置。进一步地，即使正在使用一台PC，也可以连接(热交换)和识别全速USB装置。而且，许多全速USB外围装置不需要外部电源。

智能卡是一种具有与信用卡相同尺寸的塑料卡，包括含有微处理器、卡操作系统(软件)、安全模块、存储器(RAM、ROM、EEPROM、闪存等)的集成电路(IC)芯片，从而可执行特殊的处理。典型的智能卡包括与信用卡尺寸和厚度相同的塑料卡，并且在塑料卡的载芯片板(COB)结构中安装有0.5mm厚的半导体芯片。

由于智能卡比磁条卡具有更高的稳定性、数据不可能被消磁、具有更高的安全性，因此智能卡已经作为下一代多媒体信息介质而迅速地崭露头角。

近来，随着智能卡应用的增加，在计算机系统与智能卡之间的快速通讯的需求也在增加。例如，为了对使用智能卡的计算机系统的用户进行认证，智能卡中的信息必须传递到计算机系统。常规智能卡读卡器是一种比较贵的、比较慢的串行装置。因此需要在智能卡和计算机系统之间采用USB接口进行通讯。可是，由于智能卡尺寸薄，因此不能在其中包含典型地应用在外围设备的USB端口上的晶体振荡器。

USB规范要求数据传输速率维持在预定的精确度上。例如，USB1.1的全速模式(12Mbps)要求±0.25％的精确度。此精确度可以通过时钟精确性而达到。由于USB总线不包括时钟线，因此每个装置必须自己能够内部地产生时钟信号。如果装置不能产生精确的时钟信号，则该装置就不是USB兼容的。

通常，RC振荡器有±10％的精确性，但这样是不够的。更加精确的振荡器电路产生的时钟信号通常有±3％的精确性。为了提高振荡器电路的精确性，将晶体连接到半导体芯片。然而，在这种情况下，该半导体芯片必须有至少二个附加的引脚，用来将晶体连接到半导体芯片的外部，这会引起额外的成本。而且，该晶体比较大，因而不能用在诸如智能卡和存储卡之类的芯片卡上。

发明内容

本发明的一个方面提供USB装置的时钟信号发生器。

本发明的另一方面提供时钟信号发生器，即使不用晶体振荡器，也能发生高精确性的时钟信号。

本发明的另一方面也提供时钟信号发生器，可以产生RX时钟信号以精确地恢复通过USB总线接收的数据，以及可以产生适合USB数据传递的TX时钟信号。

本发明的示范性实施例提供的时钟信号发生器包括：控制电路，与在连续输入两个同步信号之间的时段期间的时钟信号同步地进行计数，产生对应于计数值的频率控制信号；时钟发生器，产生具有对应于上述频率控制信号的频率的时钟信号。

在一些示范性实施例中，当计数值在预定范围内时，该控制电路锁定上述频率控制信号。

在另一示范性实施例中，时钟发生器包括：电流控制器，产生对应于频率控制信号的电流；振荡器，产生具有对应于上述电流的频率的时钟信号。

在进一步的示范性实施例中，电流控制器包括：电压发生器，产生控制电压；多个晶体管，分别对应于频率控制信号的位，并由控制电压所控制，每个晶体管具有连接到电源电压的第一接线端；多个开关，分别对应于上述晶体管，并且分别被频率控制信号的对应位所控制，每个开关具有第一接线端，该第一接线端连接到与对应晶体管的第二接线端，以及每个开关具有连接到第一节点的第二接线端。所述多个晶体管的每一个都具有不同的沟道宽度，因而当导通时，具有不同的电阻。因此，通过各个晶体管流到上述第一节点的电流量是彼此互不相同的。振荡器产生具有对应于流向所述第一节点的电流量的频率的时钟信号。