[发明专利]一种抑制参考杂散的注入锁定时钟倍频器

说明书

本发明属于集成电路技术领域，具体为一种抑制参考杂散的注入锁定时钟倍频器。本发明包括：频率锁定单元、相位锁定单元、延时校正单元、注入脉冲产生电路、注入锁定数控振荡器和时钟与快照产生电路；频率锁定单元用于控制输出时钟信号的频率；相位锁定单元用于锁定输出时钟信号的频率和相位；延时校正单元用于降低相位误差路径上的延时；注入锁定数控振荡器用于产生输出高频时钟信号；时钟与快照产生电路用于将振荡器的高频时钟信号转换成低频率的快照信号。本发明由参考时钟信号生成脉冲信号，通过向振荡器中注入该稳定的低频脉冲信号，相位锁定和延时校正，使振荡器锁定在目标频率，输出时钟信号具有较低的相位噪声和参考杂散。

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，具体涉及注入锁定时钟倍频器。

背景技术

时钟产生电路广泛应用于各种电路系统中。注入锁定时钟倍频器（Injection-Locked Clock Multiplier, ILCM）是一种时钟产生电路，通过向振荡器中注入清洁稳定的低频脉冲信号，它可以锁定在该低频信号的倍频处，并且抑制振荡器低频部分的相位噪声，可以在简单的系统复杂度，低功耗低成本的设计下，实现极佳的抖动/相位噪声性能。ILCM的输出信号可以锁定在低频脉冲信号的整数倍频率，因此需要辅助的频率控制环路保证其锁定在目标频率。在ILCM中，振荡器的自由振荡频率和目标频率之间存在误差，注入脉冲信号的时刻，注入锁定时钟倍频器的输出会发生相位的突变，在时域表现为确定性抖动，在频域表现为参考杂散，限制了ILCM在很多场景下的应用。由于振荡器的自由振荡频率和目标频率之间的误差对工艺、电源电压和温度（PVT）的变化非常敏感，注入锁定时钟倍频器的性能也极易受到PVT的影响而恶化。为了解决上述频率误差引起的问题，辅助的频率控制环路需要准确锁定振荡器的频率。现有技术通常通过相位锁定来实现频率锁定，即检测输出信号与输入参考时钟信号的相位误差，由负反馈环路将振荡器的频率调整至目标频率。若相位锁定环路中的反馈信号为分频后信号，误差检测电路工作在参考时钟频率，系统带内噪声较大；若环路中使用了亚采样鉴频器，可以降低系统带内噪声，但误差检测电路需要处理高频率的振荡器输出信号，通常高达数吉赫兹以上，设计难度较高。另一方面，辅助频率控制环路中不同信号路径之间可能有延时误差，也会导致注入时刻的相位突变，恶化性能。

为了解决注入锁定时钟倍频器中频率误差引入的抖动/参考杂散问题，优化系统性能，扩展注入锁定时钟倍频器的应用场景，降低误差检测电路的设计难度，提高系统工作效率，相关领域技术人员希望设计出能够准确的频率控制环路，同时避免该控制环路引入额外的延时误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抑制参考杂散的注入锁定时钟倍频器，用于产生参考时钟的倍频时钟，并提供一种控制方法，通过控制振荡器频率和校正信号路径的延时，实现输出时钟信号频率和相位的准确锁定，抑制参考杂散。

本发明提供的注入锁定时钟倍频器，至少包括：

频率锁定单元，用于比较输出时钟输出时钟频率和频率控制字，初步控制输出时钟信号的频率；

相位锁定单元，用于比较不同延时的输出相位信号，准确锁定输出时钟信号的频率和相位，抑制参考杂散；

延时校正单元，用于降低注入锁定数控振荡器输出到相位锁定单元，不同信号路径上的延时误差；

注入脉冲产生电路，用于从参考时钟中产生脉冲信号，并注入至注入锁定数控振荡器，抑制振荡器的低频噪声；

注入锁定数控振荡器，用于产生输出高频时钟信号；

时钟与快照产生电路，用于将振荡器的高频时钟信号转换成低频率的快照信号，并且产生系统所需的时钟与控制信号。