相位檢測裝置以及相位調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子裝置，且特別是涉及一種相位檢測裝置以及相位調(diào)整方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 在高速串行數(shù)據(jù)的接收端，為了正確取得數(shù)據(jù)，必須有一個時鐘信號做為取樣數(shù) 據(jù)的依據(jù)，這個時鐘信號的頻率與相位必須鎖定接收到的數(shù)據(jù)信號。傳統(tǒng)的接收端是利用 時鐘數(shù)據(jù)回復器以提供這樣的時鐘信號。
[0003] 傳統(tǒng)時鐘數(shù)據(jù)回復器利用電壓控制振蕩器（VCO:voltagecontroloscillator) 提供時鐘信號，藉由相位檢測器根據(jù)時鐘信號取樣數(shù)據(jù)信號，并根據(jù)取樣值控制電荷泵 (chargepump)的充放電，進而控制電壓控制振蕩器調(diào)整時鐘信號的頻率，而使時鐘信號具 有正確的相位。
[0004] 現(xiàn)有的相位檢測器可根據(jù)相鄰兩個數(shù)據(jù)取樣值以及介于此相鄰兩個數(shù)據(jù)信號邊 緣的取樣值來判斷時鐘信號的相位為領(lǐng)先或落后，并據(jù)以控制電荷泵的充放電，以適時地 調(diào)整時鐘信號的相位。然而隨著通信技術(shù)的普及和進步，數(shù)據(jù)的傳輸比特率（bitrate)越 來越高，信號衰減的情形越趨明顯，此相位調(diào)整方式已漸漸地失去其調(diào)整的精確度，而需有 更準確的相位調(diào)整方式，來避免相位差造成的電路不穩(wěn)定以及電路效能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種相位檢測裝置以及相位調(diào)整方法，可正確地調(diào)整取樣時鐘信號的 相位，避免相位差造成的電路不穩(wěn)定以及電路效能下降。
[0006] 本發(fā)明的相位檢測裝置，包括比較單元、儲存單元以及處理單元。其中比較單元接 收取樣數(shù)據(jù)信號而產(chǎn)生的取樣信號，取樣信號包括交替產(chǎn)生的多個數(shù)據(jù)取樣值以及多個數(shù) 據(jù)邊緣取樣值，比較單元比較相鄰的數(shù)據(jù)取樣值與數(shù)據(jù)邊緣取樣值，以產(chǎn)生多個比較值。儲 存單元儲存數(shù)據(jù)取樣值、數(shù)據(jù)邊緣取樣值以及比較值。處理單元耦接儲存單元，依據(jù)接連產(chǎn) 生的第一數(shù)據(jù)取樣值、第二數(shù)據(jù)取樣值以及第三數(shù)據(jù)取樣值判斷是否輸出相位調(diào)整控制信 號，以調(diào)整取樣數(shù)據(jù)信號所依據(jù)的取樣時鐘信號的相位。
[0007] 本發(fā)明的相位調(diào)整方法包括下列步驟。接收取樣數(shù)據(jù)信號而產(chǎn)生的取樣信號，取 樣信號包括交替產(chǎn)生的多個數(shù)據(jù)取樣值以及多個數(shù)據(jù)邊緣取樣值。比較相鄰的數(shù)據(jù)取樣值 與數(shù)據(jù)邊緣取樣值，以產(chǎn)生多個比較值。儲存數(shù)據(jù)取樣值、數(shù)據(jù)邊緣取樣值以及比較值。依 據(jù)接連產(chǎn)生的第一數(shù)據(jù)取樣值、第二數(shù)據(jù)取樣值以及第三數(shù)據(jù)取樣值判斷是否輸出相位調(diào) 整控制信號，以調(diào)整取樣數(shù)據(jù)信號所依據(jù)的取樣時鐘信號的相位。
[0008] 基于上述，本發(fā)明藉由依據(jù)接連產(chǎn)生的第一數(shù)據(jù)取樣值、第二數(shù)據(jù)取樣值以及第 三數(shù)據(jù)取樣值判斷是否輸出相位調(diào)整控制信號，以調(diào)整取樣數(shù)據(jù)信號所依據(jù)的取樣時鐘的 相位，以在電路較穩(wěn)定時進行取樣時鐘信號的相位調(diào)整，而可更正確地調(diào)整取樣時鐘信號 的相位，避免相位差造成電路不穩(wěn)定以及電路效能下降。
[0009] 為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并結(jié)合附圖詳細 說明。
【附圖說明】
[0010] 圖1繪示為本發(fā)明一實施例的相位檢測裝置的示意圖。
[0011] 圖2繪示為對數(shù)據(jù)信號進行過取樣的示意圖。
[0012] 圖3繪示本發(fā)明一實施例的應用相位檢測裝置的時鐘數(shù)據(jù)回復裝置的示意圖。
[0013] 圖4繪示本發(fā)明一實施例的相位調(diào)整方法的流程示意圖。
[0014] 圖5繪示本發(fā)明另一實施例的相位調(diào)整方法的流程示意圖。
[0015] 附圖符號說明
[0016] 102:取樣單元
[0017] 104:比較單元
[0018] 106 :儲存單元
[0019] 108 :處理單元
[0020] 302:相位檢測裝置
[0021] 304、306:電荷泵
[0022] 308:回路濾波器
[0023] 310:電壓控制振蕩器
[0024] 312 :分頻器
[0025]314 :相位頻率檢測器
[0026] 316 :鎖定檢測器
[0027]318 :切換單元
[0028] SF:參考頻率信號
[0029] SC:時鐘信號
[0030] SW :切換控制信號
[0031] Sl :數(shù)據(jù)信號
[0032] S2 :取樣信號
[0033] S3 :相位調(diào)整控制信號
[0034] CLK1、CLK2、CLK3 :取樣時鐘信號
[0035] D^DpD1:數(shù)據(jù)取樣值
[0036] S402~S416、S512 :相位調(diào)整方法的流程步驟
【具體實施方式】
[0037] 圖1繪示為本發(fā)明一實施例的相位檢測裝置的示意圖。請參照圖1，相位檢測裝置 包括取樣單元102、比較單元104、儲存單元106以及處理單元108,其中比較單元104f禹接 取樣單元102與儲存單元106,儲存單元106還親接處理單元108。取樣單元102可例如以 過取樣的方式對數(shù)據(jù)信號Sl進行取樣，亦即以一組相同頻率但不同相位的取樣時鐘信號， 分別對數(shù)據(jù)信號Sl作取樣的動作。圖2繪示為對數(shù)據(jù)信號Sl進行過取樣的示意圖，請參 照圖2。圖2實施例利用三個取樣時鐘信號CLK1、CLK2以及CLK3分別對數(shù)據(jù)信號進行取 樣，以產(chǎn)生取樣信號S2給比較單元104。其中，取樣信號可包括交替產(chǎn)生的多個數(shù)據(jù)取樣值 以及多個數(shù)據(jù)邊緣取樣值，如在圖2中，依據(jù)取樣時鐘信號CLK1、CLK3的上升緣對數(shù)據(jù)信號Sl進行取樣可得到數(shù)據(jù)取樣值（亦即DpD1)，而依據(jù)取樣時鐘信號CLK2的上升緣對數(shù)據(jù)信 號Sl進行取樣可得到介于上述兩個數(shù)據(jù)取樣值之間的數(shù)據(jù)邊緣取樣值。如此持續(xù)地依據(jù) 取樣時鐘信號CLKl、CLK2以及CLK3分別對數(shù)據(jù)信號Sl進行取樣，可交替地產(chǎn)生的多個數(shù) 據(jù)取樣值以及多個數(shù)據(jù)邊緣取樣值。值得注意的是，在部分實施例中，取樣單元102亦可依 據(jù)單一取樣時鐘信號對數(shù)據(jù)信號Sl進行取樣，而不限于以過取樣的方式對數(shù)據(jù)信號Sl進 行取樣。
[0038] 比較單元104可例如以比較器或邏輯電路（如與門、異或門…等）來實施，其依序 地對來自取樣單元102的數(shù)據(jù)取樣值兩兩進行比較，每一個取樣值皆會與其下一個取樣值 進行比較，亦即將相鄰的數(shù)據(jù)取樣值與數(shù)據(jù)邊緣取樣值進行比較，以產(chǎn)生多個比較值。儲存 單元106可儲存數(shù)據(jù)取樣值、數(shù)據(jù)邊緣取樣值以及比較值。此外，處理單元108則可依據(jù)接 連產(chǎn)生的三個數(shù)據(jù)取樣值來判斷是否輸出相位調(diào)整控制信號S3,以調(diào)整取樣單元102取樣 數(shù)據(jù)信號Sl時所依據(jù)的取樣時鐘信號的相位。
[0039] 舉例來說，取樣單元102取樣數(shù)據(jù)信號Sl所接連得到的三個數(shù)據(jù)取樣值D^DpDi 的取樣結(jié)果，且％、D1數(shù)據(jù)取樣值不相同時，可如下表一所示：
[0040]
[0041] 表一
[0042] 表一所示的數(shù)據(jù)取樣值D+ %、D1的取樣結(jié)果為在數(shù)據(jù)取樣值D^與數(shù)據(jù)取樣值D: 不相同的情形下所可能出現(xiàn)的取樣結(jié)果。在本實施例中，當數(shù)據(jù)取樣值Dtl與數(shù)據(jù)取樣值D: 不相同時，處理單元108可判斷數(shù)據(jù)取樣值Dtl的前一個數(shù)據(jù)取樣值（亦即數(shù)據(jù)取樣值DJ 是否與數(shù)據(jù)取樣值Dtl相同。其中當數(shù)據(jù)取樣值D與數(shù)據(jù)取樣值D^相同時，處理單元108 可依據(jù)比較單元104比較數(shù)據(jù)取樣值Dtl、數(shù)據(jù)取樣值D1以及介于數(shù)據(jù)取樣值D^與數(shù)據(jù)取樣 值〇」司的數(shù)據(jù)邊緣取樣值所得到的比較值，來判斷取樣單元102取樣數(shù)據(jù)信號Sl所依據(jù) 的取樣時鐘信號為領(lǐng)先或落后數(shù)據(jù)信號Sl的相位。
[0043] 以取樣結(jié)果A為例，若由介于數(shù)據(jù)取樣值Dtl與數(shù)據(jù)取樣值Di間的數(shù)據(jù)邊緣取樣值 與數(shù)據(jù)取樣值Dtl的比較值得知介于數(shù)據(jù)取樣值D^與數(shù)據(jù)取樣值Di間的數(shù)據(jù)邊緣取樣值與 數(shù)據(jù)取樣值Dtl不同（亦即數(shù)據(jù)邊緣取樣值為1)，代表取樣單元102取樣數(shù)據(jù)信號Sl所依 據(jù)的取樣時鐘信號落后數(shù)據(jù)信號Sl的相位。若由介于數(shù)據(jù)取樣值Dtl與數(shù)據(jù)取樣值D1間的 數(shù)據(jù)邊緣取樣值與數(shù)據(jù)取樣值〇:的比較值得知介于數(shù)據(jù)取樣值D^與數(shù)據(jù)取樣值Di間的數(shù) 據(jù)邊緣取樣值與數(shù)據(jù)取樣值D1不同（亦即數(shù)據(jù)邊緣取樣值為0)，代表取樣單元102取樣數(shù) 據(jù)信號Sl所依據(jù)的取樣時鐘信號領(lǐng)先數(shù)據(jù)信號Sl的相位。而在處理單元108判斷出取樣 時鐘信號為領(lǐng)先或落后數(shù)據(jù)信號SI后，處理單元108便可依據(jù)取樣時鐘信號的領(lǐng)先或落后 調(diào)整取樣時鐘信號的相位，以避免取樣單元102取樣錯誤，而造成的電路不穩(wěn)定以及電路 效能下降。
[0044] 另外，當數(shù)據(jù)取樣值Dtl與數(shù)據(jù)取樣值D:不相同時，且處理單元108判斷出數(shù)據(jù)取 樣值Dtl的前一個數(shù)據(jù)取樣值（亦即數(shù)據(jù)取樣值DJ也與數(shù)據(jù)取樣值Dtl不同時，處理單元 108不調(diào)整取樣時鐘信號的相位。舉例來說，在表一的取樣結(jié)果B、C的情形下，處理單元108 不調(diào)整取樣時鐘信號的相位。
[0045] 此外，上述的儲存單元可例如以暫存器來實施，其可例如用以暫存數(shù)據(jù)取樣值D_p D。、D1W及數(shù)據(jù)取樣值D+DpD1與數(shù)據(jù)邊緣取樣值的比較值。
[0046] 由于在高速的數(shù)據(jù)傳輸應用下（例如5GHz以上的傳輸速率），如例如USB3.0、 USB3. 1、PCIEGen2、PCIEGen3等傳輸技術(shù)，信號衰減的效應將越明顯，如此將造成數(shù)據(jù)信 號Sl在轉(zhuǎn)換其狀態(tài)時（亦即切換其邏輯電平時）出現(xiàn)轉(zhuǎn)態(tài)點偏移的情形，且當數(shù)據(jù)信號 Sl切換其狀態(tài)的頻率越高時，此偏移效應越嚴重，如此將大大地影響取樣時鐘信號的相位 調(diào)整的準確度。為避免此情形上述實施例的處理單元108依據(jù)接連產(chǎn)生的三個數(shù)據(jù)取樣值 D_p%、D1來判斷是否輸出相位調(diào)整控制信號，以調(diào)整取樣時鐘信號的相位，在數(shù)據(jù)取樣值 I1與數(shù)據(jù)取樣值