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CN106332555B - 环形振荡器的基于正交的注入锁定 - Google Patents

环形振荡器的基于正交的注入锁定 Download PDF

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CN106332555B
CN106332555B CN201480063075.2A CN201480063075A CN106332555B CN 106332555 B CN106332555 B CN 106332555B CN 201480063075 A CN201480063075 A CN 201480063075A CN 106332555 B CN106332555 B CN 106332555B
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frequency
mqe
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California Institute of Technology
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Abstract

一般地描述了用于环形振荡器的基于正交的注入锁定的技术。在一些示例中，外部信号可注入环形振荡器。相位信号可从环形振荡器内测得并且用于确定平均正交误差(MQE)，其表征外部信号与环形振荡器的固有频率之间的频率差。控制信号随后可由MQE生成且用于调节环形振荡器固有频率以减小所述环形振荡器固有频率与外部信号之差。

Description

环形振荡器的基于正交的注入锁定
相关申请的交叉引用
本申请根据专利合作条约(PCT)第8条要求2014年9月5日提交的美国专利申请14/479,269的优先权。美国专利申请14/479,269根据35U.S.C§119(e)要求2013年11月18日提交的、名称为“正交锁相环(Quadrature Locked Loop(QLL))”的美国临时专利申请序号No.61/905,660的权益。所述美国申请和临时申请的公开因为全部目的通过引用方式合并于此。
背景技术
除非在此处另外说明，否则本部分中所描述的资料不是本申请权利要求的现有技术并且不因包含在该部分中而承认其是现有技术。
环形振荡器可以包括可用于为其它电路块产生时钟信号的基于反相器的电路。环形振荡器可以利用奇数个串联耦合的反相器来实现，其中最后一个反相器的输出端与第一个反相器的输入端耦合。反相器输出在符号上与其输入相反的信号，并且可以在施加了输入后的有限时间段内进行。因此，环形振荡器中的反相器的输出可以特定频率切换符号，从而提供适合其它电路块的时钟信号。
发明概述
本公开一般地涉及注入锁定环形振荡器的技术。
根据一些示例，描述了注入锁定具有多个反相器和固有频率的环形振荡器的方法。示例的方法可包括：将具有注入频率的外部信号注入多个反相器；检测来自多个反相器中的第一反相器的第一相位信号，所述第一相位信号由固有频率和注入频率的耦合形成。方法还可以包括：检测来自多个反相器中的第二反相器的第二相位信号，该第二相位信号由固有频率和注入频率的耦合形成；由至少第一相位信号和第二相位信号来确定平均正交误差(MQE)。该方法可进一步包括：由所确定的MQE来生成控制信号，以及基于该控制信号调节环形振荡器的固有频率。
根据其它示例，描述了注入锁定环形振荡器系统。示例的系统可以包括多个反相器，与多个反相器耦合的相位检测器模块；以及与相位检测器模块耦合的控制模块。反相器可被配置为接收具有注入频率的外部信号并且输出振荡信号。相位检测器模块可配置为检测来自多个反相器中的第一反相器的第一相位信号，该第一相位信号由系统的固有频率和注入频率的耦合形成，以及检测来自多个反相器中的第二反相器的第二相位信号，该第二相位信号由系统的固有频率和注入频率的耦合形成。相位检测器模块还可被配置为由至少第一相位信号和第二相位信号确定平均正交误差(MQE)。控制模块可被配置为由所确定的MQE来生成控制信号并且基于控制信号来调节到多个反相器中的至少一个反相器的电源电压。
根据另外的示例，提供了时钟信号分配电路。该电路可包括时钟信号注入级、具有固有频率且与时钟信号注入级耦合的环形振荡器、与环形振荡器耦合的正交相位检测器模块，以及与环形振荡器和正交相位检测器模块耦合的低通滤波器模块。时钟信号注入级可被配置为接收时钟信号并且使用时钟信号来输出具有注入频率的注入信号。环形振荡器可被配置为接收注入信号并且输出多个振荡信号。正交相位检测器模块可被配置为：从环形振荡器检测多个相位信号，所述多个相位信号由固有频率和注入频率的耦合形成；以及由所述多个相位信号确定平均正交误差(MQE)。低通滤波器模块可被配置为由确定的MQE生成控制信号并且将控制信号提供给环形振荡器。
前面的概述仅仅是示例性的，而不意在以任何方式进行限制。通过参考附图以及下面的详细说明，除了上文所描述的示例性的方案、实施例和特征之外，另外的方案、实施例和特征将变得清晰可见。
附图说明
通过下面结合附图给出的详细说明和随附的权利要求，本公开的前述特征以及其它特征将变得更加清晰。应理解的是，这些附图仅描绘了依照本公开的多个实施例，因此，不应视为是对本发明范围的限制，将通过利用附图结合附加的具体描述和细节对本公开进行说明，在附图中：
图1示出了示例环形振荡器；
图2示出了环形振荡器系统中的平均正交误差相对于频率差的示例的图；
图3示出了可实现基于正交的注入锁定的示例环形振荡器系统；
图4示出了可利用基于正交的注入锁定来控制的示例环形振荡器系统的详细图；
图5示出了可实现基于正交的注入锁定的示例环形振荡器系统的详细图；
图6示出了可使用基于正交的注入锁定的示例片上时钟分配系统；
图7示出了可与实现基于正交的注入锁定的环形振荡器相结合使用的通用计算设备；
图8是示出可通过诸如图7的计算设备的计算设备来执行的、用以执行环形振荡器的基于正交的注入锁定的示例方法的流程图；以及
图9示出了示例计算机程序产品的框图，
全部依照本文所描述的至少一些实施例来布置。
发明详述
在下面的详细说明中，将参考附图，附图构成了详细说明的一部分。在附图中，除非上下文指出，否则相似的符号通常表示相似的部件。在详细说明、附图和权利要求中所描述的示例性实施例不意在限制。可以使用其它实施例，并且可以做出其它改变，而不偏离本文呈现的主题的精神或范围。如本文大致描述且如图中所图示的，本公开的方案能够以各种不同配置来布置、替代、组合、分离和设计，所有这些都在本文中明确地被构思出。
本公开一般地尤其涉及与环形振荡器的基于正交的注入锁定有关的方法、装置、系统、设备和/或计算机程序产品。
简言之，一般地描述了用于环形振荡器的基于正交的注入锁定的技术。在一些示例中，外部信号可被注入环形振荡器。相位信号可从环形振荡器内被测得并且被用于确定平均正交误差(MQE)，平均正交误差表征外部信号与环形振荡器的固有频率之间的频率差。控制信号随后可由MQE生成且用于调节环形振荡器固有频率以减小环形振荡器固有频率与外部信号之间的差。
图1示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例环形振荡器100。
环形振荡器100可包括反相器102、104、106和108，具有附加反相器级110。环形振荡器100可被配置为输出多个输出振荡信号130、132、134和136，这些输出振荡信号振荡且分别对应于反相器102、104、106和108的输出。环形振荡器100还可以包括外部信号120(经由一个或多个信号源提供)，外部信号120可作为反相器102的输入而被注入环形振荡器100。
如上所述，环形振荡器可以通过串联耦合的奇数个反相器级来实现。例如，反相器102、104、106和108可以串联地耦合，其中每个反相器的输出端与另一反相器的输入端耦合。反相器级110可被实现为反相器或者可以通过被配置为使输入信号反相的某其它电路来实现。在一些实施例中，反相器级110可被配置为比反相器102-108显著快地运行从而减小其对环形振荡器100的振荡时刻的影响。在环形振荡器100的运行期间，从反相器102-108输出的输出振荡信号130-136可以相同的频率振荡但相位不同。例如，输出信号132可以与输出信号130相同的频率振荡，但是由于来自反相器104的信号延迟而具有滞后于输出信号130的相位的相位。在不存在外部信号的情况下，输出振荡信号130-136可以以环形振荡器100的固有频率振荡，环形振荡器100的固有频率可基于反相器102-110的结构以及供给到反相器102-110的功率(就电压和/或电流而言)和/或基于某其它因素或它们的组合。
虽然环形振荡器100被描绘为包含五个反相器级，但是在其它实施例中，环形振荡器可包括更多的反相器级或更少的反相器级。反相器级的数量可基于环形振荡器的目标固有频率、可能的输出振荡信号的目标数量或任何其它适合的标准来选择。
在一些实施例中，环形振荡器100可用于提供与外部信号同步的输出信号。例如，外部信号120可以是时钟信号，并且环形振荡器100可试图使输出振荡信号130-136与外部信号120的频率同步。结果，输出振荡信号130-136可以外部信号120的频率来振荡。然而，如果外部信号120的频率不匹配环形振荡器100的固有频率，则在输出振荡信号130-136中可能出现相位误差。在一些实施例中，基于正交的注入锁定可被用于通过减小外部信号的频率与环形振荡器的固有频率之差来减小环形振荡器输出信号中的相位误差。
图2示出了根据本文所描述的至少一些实施例布置的环形振荡器系统中的平均正交误差相对于频率差的示例的图。
如图200所示，平均正交误差(MQE)曲线202可以基于环形振荡器的固有频率(由f0表示)和外部注入信号的频率(由finj表示)之差而变化。在一些实施例中，MQE可以是平均正交相位误差(例如，名义上相位偏移90°的两个信号之间的相位差)，并且可由下式确定：
其中
ωinj＝2πfinj且ω0＝2πf0。
如MQE曲线202所示，MQE的量值(例如，绝对值)可以根据锁定状态期间(例如，当(ω0-ωinj)2＜ωl 2时)f0与finj之差而变化。例如，在锁定状态下随着f0变得大于finj，MQE可以变得越来越负(例如，绝对值越来越大，而保持为负值)。类似地，在锁定状态下随着f0变得小于finj，MQE可以变得越来越正(例如，绝对值越来越大，而保持为正值)。因此，测得的MQE值的量值和符号可用于使f0匹配finj。例如，f0可以响应于确定出测得的MQE值为负且系统被锁定而减小。类似地，f0可以响应于确定出测得的MQE值为正且系统被锁定而增大。在任一情况下，f0的调节可以持续，直到测得的MQE值基本上为零(例如，直到f0基本等于finj)，从而减小环形振荡器的输出的相位误差。在环形振荡器系统开始处于未锁定状态的情形下，其中(ω0-ωinj)2≥ωl 2,，固有频率f0和/或注入频率finj可以经由其它适合的技术来调节，直至系统被锁定。
图3示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的可实现基于正交的注入锁定的示例环形振荡器系统。
如环形振荡器系统300中所描绘的，可布置成提供正交输出振荡信号的环形振荡器100可与相位检测器310耦合，相位检测器310又可以与低通滤波器320耦合，低通滤波器320可以输出控制信号330。相位检测器310可被配置为如上所述地确定MQE。相位检测器310可被耦合以接收名义上相位偏移90°的两个正交输出振荡信号。例如，相位检测器310可与反相器102和106的输出端耦合以接收分别源自被反相器104分隔开的反相器102和106的输出振荡信号130和134。在一些实施例中，相位检测器310反而可与反相器104和108的输出端耦合，反相器104和108的输出端分别对应于输出振荡信号132和136。
相位检测器310又可被配置为将确定的MQE输出到低通滤波器320。低通滤波器320可被配置为减小或去除从相位检测器310接收到的MQE中的高频变化以及输出相对低频信号，该相对低频信号可以(例如)与输出振荡信号130和134的相位之差成比例。由低通滤波器320输出的低频信号随后可用作控制信号330来调节环形振荡器100的固有频率f0以减小所确定的MQE的量值(其可表示f0与finj之间的频率差)。
在一些实施例中，控制信号330可以直接用作环形振荡器100的反相器102-108的电源电压。例如，响应于由相位检测器310确定正MQE(例如f0<finj)，低通滤波器320可以增大控制信号330的量值并且因此增大反相器102-108的电源电压。电源电压的增大可导致反相器102-108的运行速度的增大，使得环形振荡器100更快地振荡并且因此增大f0。作为另一示例，响应于相位检测器310确定负MQE(例如，f0>finj)，低通滤波器320可以减小控制信号330的量值并且因此减小反相器102-108的电源电压。电源电压的减小可导致反相器102-108的运行速度的降低，使得环形振荡器100更慢地振荡且因此减小f0。在任一情况下，随着f0接近finj，所确定的MQE的量值会减小直至f0基本上匹配finj。
图4示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的可利用基于正交的注入锁定来控制的示例环形振荡器系统的详细图。
在一些实施例中，环形振荡器系统400可被实现为差分系统来改善噪声抑制。环形振荡器系统400可包括注入部420和虚拟(dummy)部440，它们两个都与差分环形振荡器410耦合。注入部420可以包括晶体管422和晶体管424，两者均与注入电流源426耦合。虚拟部440可以包括晶体管442和晶体管444，两者均与虚拟电流源446耦合且具有与共模电压448耦合的栅极。环形振荡器系统400可进一步包括环形振荡器偏置电路450，其与差分环形振荡器410耦合并且被配置为接收控制电压430且以振荡器升压452和振荡器降压454的形式提供功率给差分环形振荡器410中的反相器。
在一些实施例中，差分环形振荡器410可包括被布置成与虚拟部440一起维持振荡信号且传播振荡信号的多个反相器。注入部420可被配置为接收外部信号(例如，外部信号120)，外部信号可表示为晶体管422和424的栅极处的注入电流源426和电压，并且可以将外部信号注入差分环形振荡器410中。虚拟部440可被配置为经由晶体管442和444提供共模信号给差分环形振荡器410，以用于差分运行。环形振荡器偏置电路450可被配置为基于控制电压430(例如，控制信号330)来调节提供给差分环形振荡器410中的反相器的振荡器升压(up voltage)452和振荡器降压(down voltage)454。
图5示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的可实现基于正交的注入锁定的示例环形振荡器系统的详细图。
如环形振荡器系统500中所描绘的，差分环形振荡器520(类似于差分环形振荡器410)可以从与时钟输入502耦合的差分注入级510接收差分外部信号。时钟输入502可以包括被配置为接收光时钟信号506的光电二极管504。注入级510可包括与单端转差分(singleto differential)级514耦合的跨阻抗放大器512，并且注入级510的输出端之一可与共模电压516耦合。与差分环形振荡器520耦合的差分正交相位检测器530(类似于相位检测器310)可以测量来自差分环形振荡器520的正交输出振荡信号并且由测得的信号确定MQE。正交相位检测器530随后可以将MQE发送到差分电荷泵和滤波器540，其可被实现为低通滤波器(类似于低通滤波器320)。
在一些实施例中，时钟输入502可被配置为利用光电二极管504将光时钟信号506转换成电时钟信号。然后，时钟输入502可以将电时钟信号提供给注入级510作为待注入差分环形振荡器520的注入信号(例如，外部信号120)。在一些实施例中，时钟输入502可提供电时钟信号作为时变电流信号。差分注入级510中的跨阻抗放大器512可以首先将注入信号转换成放大的时变电压注入信号。单端转差分级514可以随后将电压注入信号转换成适合于差分环形振荡器520的差分信号，然后将差分注入信号注入差分环形振荡器520。
差分正交相位检测器530可以测量由差分环形振荡器520输出的两个正交振荡信号的相位并且将测得的相位转换成MQE，如上所述。可以利用电荷泵实现低通滤波器的差分电荷泵和滤波器540可随后接收MQE且通过例如在保持MQE的低频分量的量值的同时减小MQE的高频分量的量值来由MQE生成控制信号Vctrl 550。然后，控制信号Vctrl 550可被用于例如经由诸如环形振荡器偏置电路450的偏置电路来调节差分环形振荡器520的电源电压。
图6示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的可使用基于正交的注入锁定的示例片上时钟分配系统。
根据图600，片上时钟分配系统610可包括基于正交的注入锁定环形振荡器系统616，其被耦合以通过光纤614接收光时钟信号612。环形振荡器系统616可以利用例如类似于注入级510的注入级将光时钟信号612转换成电时钟信号。环形振荡器系统616随后可以如上所述地基于平均正交误差来执行注入锁定并且输出四个正交输出振荡信号618(例如，输出振荡信号130-136)，每个信号与其它信号在相位上偏移至少90°。信号618随后可用于处理进入的数据。例如，信号618首先可在纠偏(de-skew)级632、634、636和638处被纠偏(de-skew)以提供同步。经纠偏后的信号随后可用于分别在数据恢复级641、643、645和647处从调制/编码的数据信号622、624、626和628中恢复数据642、644、646和648。
图7示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的可与实现基于正交的注入锁定的环形振荡器相结合使用的通用计算设备。
例如，计算设备700可用于在计算设备700的利用时钟信号工作的一个或多个组件中实现如本文所描述的环形振荡器的基于正交的注入锁定。可选地，或者另外地，计算设备700可用于控制环形振荡器的运行从而实现基于正交的注入锁定，其中这样的环形振荡器可位于计算设备700之内或之外。在示例的基本配置702中，计算设备700可包括一个或多个处理器704和系统存储器706。存储器总线708可用于在处理器704与系统存储器706之间通信。基本配置702通过内虚线内的那些组件被显示在图7中。
取决于所期望的配置，处理器704可以是任意类型，包括但不限于微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信号处理器(DSP)或其任意组合。处理器704可以包括诸如级别高速缓存712的一级或多级高速缓存、处理器核714和寄存器716。示例的处理器核714可以包括算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核(DSP核)或其任意组合。示例的存储器控制器718还能够与处理器704一起使用，或者在一些实现方式中，存储器控制器718可以是处理器704的内部部件。
根据所需的配置，系统存储器706可以是任意类型，包括但不限于易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪速存储器等)或其任意组合。系统存储器706可以包括操作系统720、控制模块722以及程序数据724。控制模块722可以包括相位检测器模块726和平均正交误差模块728以实现或以其它方式控制与如本文所描述的基于正交的环形振荡器注入锁定相关联的操作。
计算设备700可具有附加的特征或功能，以及附加的接口以便于基本配置702与任何所需的设备和接口之间的通信。例如，总线/接口控制器730可用来利于基本配置702与一个或多个数据存储设备732之间经由存储设备接口总线734的通信。数据存储设备732可以是一个或多个可移除存储设备736、一个或多个非可移除存储设备738或者其组合。可移除存储设备和非可移除存储设备的示例包括诸如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD)的磁盘设备、诸如压缩盘(CD)驱动器或数字多功能盘(DVD)驱动器的光盘驱动器、固态驱动器(SSD)和磁带驱动器，仅列举了几个。示例的计算机存储介质可以包括以用于诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性的、可移除和非可移除的介质。
系统存储器706、可移除存储设备736和非可移除存储设备738是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、固态驱动器、或其它光学存储设备、磁盒、磁带、磁盘存储设备或其它磁存储设备、或者可用于存储所需信息并且可由计算设备700访问的任何其它介质。任意这样的计算机存储介质可以是计算设备700的部件。
计算设备700还可以包括接口总线740，该接口总线用于方便从各接口设备(例如，一个或多个输出设备742、一个或多个外围设备接口744和一个或多个通信设备766)经由总线/接口控制器730到基本配置702的通信。示例的输出设备742中的一些包括图形处理单元748和音频处理单元750，其可被配置为经由一个或多个A/V端口752与诸如显示器或扬声器的各外部设备通信。一个或多个示例的外围设备接口744包括串行接口控制器754或并行接口控制器756，其可被配置为经由一个或多个I/O端口758与诸如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等)或其它外围设备(例如，打印机、扫描仪等)的外部设备通信。示例的通信设备766包括网络控制器760，其可被布置成便于经由一个或多个通信端口764通过网络通信链路与一个或多个其它计算设备762的通信。
网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质通常可通过计算机可读指令、数据结构、程序模块或诸如载波或其它传输机制的调制数据信号中的其它数据来具体化，并且可以包括任何信息输送介质。“调制数据信号”可以是使得其特性中的一个或多个以将信息编码在信号中的方式被设定或改变的信号。通过举例而不是限制的方式，通信介质可以包括诸如有线网络或直接线连接的有线介质，以及诸如声波、射频(RF)、微波、红外(IR)和其它无线介质的无线介质。如本文所使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质两者。
计算设备700可被实现为包括上述任何功能或特征的通用或专用服务器、主机或类似计算机的一部分。计算设备700还可被实现为包括膝上型计算机和非膝上型计算机配置两者的个人计算机。
图8是示出依照本文描述的至少一些实施例布置的可通过诸如图7的计算设备的计算设备执行的、用以执行环形振荡器的基于正交的注入锁定的示例方法的流程图。
示例的方法可包括如框822、824、826、828和/或830中的一个或多个图示的一个或多个操作、功能或动作，并且在一些实施例中可以由诸如图8中的计算设备800的计算设备和/或在该计算设备中来执行(或以其它方式控制)。框822-830所描述的操作还可以作为计算机可执行指令被存储在诸如计算设备810的计算机可读介质820的计算机可读介质中。
用于实现环形振荡器的基于正交的注入锁定的示例过程可开始于框822，“将具有频率finj的外部信号注入具有固有频率f0的环形振荡器中”，其中注入级(例如，注入级510)可以将具有频率finj的诸如时钟信号的外部信号注入可具有不同的固有频率f0的环形振荡器(例如，环形振荡器100)中，如上所述。
框822之后可以是框824，“测量来自环形振荡器中的多个反相器的由finj和f0耦合得到的相位信号”，其中相位检测器模块(例如，相位检测器310)可以测量从环形振荡器输出的正交信号(例如，输出振荡信号130和134)的相位，如上所述。正交信号的频率和相位可由具有频率finj的外部信号和环形振荡器的固有频率f0的耦合而得到。
框824之后可以是框826，“由测得的相位信号确定平均正交误差(MQE)”，其中相位检测器模块可以由在框824处测得的正交信号相位如上所述地确定平均正交误差(MQE)参数。在一些实施例中，MQE参数可直接随着测得的正交信号相位之差而变化。
框826之后可以是框828，“由所确定的MQE生成控制信号”，其中低通滤波器(例如，低通滤波器320)可以由在框826处确定的MQE如上所述地生成控制信号(例如，控制信号330)。在一些实施例中，控制信号可以包括通过使MQE通过低通滤波器而生成的MQE的相对低频分量。
框828之后可以是框830，“基于生成的控制信号调节环形振荡器中的反相器的电源电压”，其中控制信号可用来调节环形振荡器中的一个或多个反相器(例如，反相器102-108)的电源电压，以减小外部信号的finj与环形振荡器的固有频率f0之差，如上所述。在一些实施例中，控制信号本身可用作电源电压值。
图9示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例计算机程序产品的框图。
在一些示例中，如图9所示，计算机程序产品900可以包括信号承载介质902，信号承载介质902也可以包含一条或多条机器可读指令904，响应于由例如处理器的执行，所述指令可提供如本文所描述的功能和特征。因此，例如，参考图7中的处理器704，控制模块722可响应于由介质902传送到处理器704的指令904而执行图9所示的一项或多项任务，从而执行/控制与如本文所述的环形振荡器的基于正交的注入锁定相关联的动作。根据本文描述的一些实施例，那些指令中的一些指令可包括例如如下指令：将具有频率finj的外部信号注入具有固有频率f0的环形振荡器的指令，测量来自环形振荡器中的多个反相器的由finj与f0的耦合得到的相位信号的指令，由所测得的相位信号确定平均正交误差(MQE)的指令，由所确定的MQE生成控制信号的指令，和/或基于生成的控制信号调节环形振荡器中的反相器的电源电压的指令。
在一些实现中，图9所描绘的信号承载介质902可以包含计算机可读介质906，诸如但不限于硬盘驱动器、固态驱动器、压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、数字磁带、存储器等。在一些实施方式中，信号承载介质902可以包含可记录介质907，诸如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD，等等。在一些实现方式中，信号承载介质902可以包含通信介质910，诸如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。因此，例如，程序产品900可以通过RF信号承载介质被传送到处理器704的一个或多个模块，其中信号承载介质902由无线通信介质910(例如，符合IEEE 802.11标准的无线通信介质)来传送。
根据一些示例，描述了对具有多个反相器和固有频率的环形振荡器进行注入锁定的方法。示例的方法可包括：将具有注入频率的外部信号注入多个反相器中；检测来自多个反相器中的第一反相器的第一相位信号，该第一相位信号由固有频率和注入频率的耦合而形成。该方法还可以包括：检测来自多个反相器中的第二反相器的第二相位信号，该第二相位信号由固有频率和注入频率的耦合而形成；由至少第一相位信号和第二相位信号来确定平均正交误差(MQE)。该方法可进一步包括：由确定的MQE生成控制信号；以及基于控制信号来调节环形振荡器的固有频率。
根据一些实施例，注入外部信号可包括将外部信号注入第一反相器的输入端。生成控制信号可包括通过使用低通滤波器由MQE生成控制信号。调节环形振荡器的固有频率可包括调节固有频率从而减小MQE的量值。调节固有频率可进一步包括：响应于所确定的MQE大于零而增大固有频率，以及响应于所确定的MQE小于零而减小固有频率。调节固有频率可包括：利用基于控制信号调节多个反相器中的至少一个反相器的电源电压来调节固有频率。该方法可进一步包括使用控制信号作为电源电压。
根据其它示例，描述了注入锁定的环形振荡器系统。示例的系统可包括多个反相器、与多个反相器耦合的相位检测器模块以及与相位检测器模块耦合的控制模块。反相器可被配置为接收具有注入频率的外部信号并且输出振荡信号。相位检测器模块可被配置为：检测来自多个反相器中的第一反相器的第一相位信号，该第一相位信号由系统的固有频率和注入频率的耦合而形成；以及检测来自多个反相器中的第二反相器的第二相位信号，该第二相位信号由系统的固有频率和注入频率的耦合而形成。相位检测器模块还可被配置为由至少第一相位信号和第二相位信号来确定平均正交误差(MQE)。控制模块可被配置为由所确定的MQE生成控制信号，以及基于控制信号调节多个反相器中的至少一个反相器的电源电压。
根据一些实施例，多个反相器可被配置为在第一反相器的输入端处接收外部信号。控制模块可包括低通滤波器，并且可被配置为利用低通滤波器由确定的MQE来生成控制信号。低通滤波器可包括电荷泵。控制模块可被配置为调节电源电压从而减小MQE的量值。
根据其它实施例，控制模块可被配置为响应于所确定的MQE大于零而增大控制信号的量值以及响应于所确定的MQE小于零而减小控制信号的量值。电源电压可包括控制信号，并且多个反相器可被配置为实现正交环形振荡器。
根据另外的示例，提供了时钟信号分配电路。该电路可包括时钟信号注入级、具有固有频率且与时钟信号注入级耦合的环形振荡器、与环形振荡器耦合的正交相位检测器模块以及与环形振荡器和正交相位检测器模块耦合的低通滤波器模块。时钟信号注入级可被配置为接收时钟信号并且使用时钟信号来输出具有注入频率的注入信号。环形振荡器可被配置为接收注入信号并且输出多个振荡信号。正交相位检测器模块可被配置为从环形振荡器检测由固有频率和注入频率的耦合形成的多个相位信号，以及由多个相位信号来确定平均正交误差(MQE)。低通滤波器模块可被配置为由确定的MQE生成控制信号，以及提供控制信号给环形振荡器。
根据一些实施例，时钟信号可包括光信号，注入信号可包括电信号，并且时钟信号注入级可进一步被配置为将光信号转换成电信号。低通滤波器模块可包括电荷泵，和/或可被配置为提供控制信号给环形振荡器从而减小MQE的量值。低通滤波器模块可被配置为响应于所确定的MQE大于零而增大控制信号的量值以及响应于所确定的MQE小于零而减小控制信号的量值。
根据其它实施例，低通滤波器模块可被配置为将控制信号提供给环形振荡器，作为等于控制信号的电源电压。时钟信号注入级、环形振荡器、正交相位检测器模块和低通滤波器模块可被配置为以差分方式运行。多个振荡信号可包括待分配给数据处理器块的正交信号。
各个实施例可通过硬件、软件或者硬件和软件的组合(或者存储在非暂态计算机可读存储介质上且能够由一个或多个处理器执行的计其它计算机可读指令)来实现；硬件或软件的使用通常是(但并不总是，因为在一些背景下硬件和软件之间的选择会变得重要)表示成本相对于效率权衡的设计选择。存在各种可以实现(例如，硬件、软件和/或固件)本文所描述的过程和/或系统和/或其它技术的媒介物，并且优选的媒介物将随着部署过程和/或系统和/或其它技术的背景而变化。例如，如果实施者判定速度和精度重要，则实施者可以选择主要为硬件和/或固件的媒介物；如果灵活性重要，则实施者可以选择主要为软件的实现；或者，另外可选地，实施者可以选择硬件、软件和/或固件的一些组合。
前面的详细说明已经通过框图、流程图和/或示例的使用阐述了设备和/或过程的各个实施例。在这些框图、流程图和/或示例包含一项或多项功能和/或操作的程度上，本领域技术人员将理解的是，可以通过各种各样的硬件、软件、固件或几乎其任意组合来单独地和/或统一地实现这些框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作。在一个实施例中，本文所描述的主题的多个部分可经由专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其它集成形式来实现。然而，在本文公开的实施例的一些方案可以整体地或部分地等同地被实现为集成电路、在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，实现为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)、在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)、固件、或几乎任何组合，并且根据本公开的内容，设计电路和/或编写用于软件和/或固件的代码将在本领域技术人员的技能范围内。
本公开不受在本申请中所描述的特定实施例限制，这些特定实施例意在为各个方案的示例。能够进行各种改进和变型，而不偏离其精神和范围。根据前面的说明，除了本文列举的那些之外，在本公开范围内的功能上等同的方法和装置根据前面的说明是可能实现的。旨在使这些改进方案和变型例落在随附权利要求书的范围内。本公开仅受随附权利要求书连同这些权利要求书所给予权利的等同方案的整个范围的限制。而且，本文所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而不意在限制。
另外，本文所描述的主题的机制能够作为各种形式的程序产品被分发，并且本文所描述的主题的示例性实施例适用，无论实际上用于实施分布的特定类型的信号承载介质如何。信号承载介质的示例包括但不限于以下：可记录型介质，诸如软盘、硬盘驱动器、压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、数字带、计算机存储器等；以及传输型介质，诸如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。
本领域技术人员将理解的是，在本领域内常见的是以本文阐述的方式来描述设备和/或过程，此后利用工程实践将这些所描述的设备和/或过程集成到数据处理系统中。也即，本文所描述的设备和/或过程的至少一部分可以通过合理量的实验集成到数据处理系统中。数据处理系统通常包括如下中的一种或多种：系统单元壳体、视频显示设备、诸如易失性和非易失性存储器的存储器、诸如微处理器和数字信号处理器的处理器、诸如操作系统的计算实体、驱动器、图形用户接口、和应用程序、诸如触摸板或触摸屏的一个或多个交互设备、和/或包括反馈环和控制电动机(例如，用于移动和/或调整部件和/或量的控制电动机)的控制系统。
数据处理系统可利用任何适合的商业上可获得的部件来实现，诸如在数据计算/通信和/或网络计算/通信系统中常见的部件。本文所描述的主题有时说明了包含在不同的其它部件内的不同部件或与不同的其它部件连接的不同部件。这些所描绘的体系结构仅是示例性的，并且实际上可以实施实现相同功能的许多其它体系结构。在概念意义上，实现相同功能的任何组件的布置有效地“关联”，使得实现期望功能。因此，在此处组合以实现特定功能的任何两个组件可视为彼此“关联”，使得实现期望功能，无论体系结构或中间组件如何。同样，任意两个如此关联的组件还可视为彼此“可操作地连接”、或“可操作地耦合”以实现期望的功能，并且能够如此关联的任意两个组件还可视为彼此“能够可操作地耦合”以实现期望功能。能够可操作耦合的具体示例包括但不限于能够物理上连接和/或物理交互的组件和/或能够无线交互和/或无线交互的组件和/或逻辑上交互和/或能够逻辑上交互的组件。
关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员能够根据上下文和/或应用适当地从复数变换成单数和/或从单数变换成复数。为了清晰的目的，本文中明确地阐明了各单数/复数的置换。
本领域技术人员将理解，一般地，本文所使用的术语，尤其是随附权利要求(例如，随附权利要求的主体)中所使用的术语，通常意在为“开放式”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”，等等)。本领域技术人员还理解，如果意图表达引导性权利要求记述项的具体数量，该意图将明确地记述在权利要求中，并且在不存在这种记述的情况下，不存在这样的意图。例如，为辅助理解，下面的随附权利要求可能包含了引导性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引导权利要求记述项。然而，这种短语的使用不应解释为暗指不定冠词“一”或“一个”引导权利要求记述项将包含该所引导的权利要求记述项的任何特定权利要求局限于仅包含一个该记述项的实施例，即使当同一权利要求包括了引导性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如不定冠词“一”或“一个”时也是这样(例如，“一”和/或“一个”应当解释为表示“至少一个”或“一个或多个”)；这同样适用于对于用于引导权利要求记述项的定冠词的使用。另外，即使明确地记述了被引导的权利要求记述项的具体数量，本领域技术人员将理解到这些记述项应当解释为至少表示所记述的数量(例如，没有其它修饰语的裸记述“两个记述项”表示至少两个记述项或两个以上的记述项)。
此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯用法的那些实例中，通常这样的构造旨在表达本领域技术人员理解该惯用法的含义(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C等等的系统)。本领域技术人员将进一步理解，呈现两个以上可选项的几乎任何分离词和/或短语，无论是在说明书、权利要求或附图中，都应理解为设想包括一项、任一项或两项的可能性。例如，术语“A或B”将理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
本领域技术人员将理解的是，为了任何以及全部的目的，诸如在提供所撰写的说明书方面，本文所公开的全部范围也涵盖了任何和全部的可能的子范围及其子范围的组合。能够容易地认识到任何所列范围都充分地描述了同一范围并且使同一范围分解成至少均等的两半、三份、四份、五份、十份等等。作为非限制示例，本文所论述的每个范围能够容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一，等等。本领域技术人员还将理解的是，诸如“多达”、“至少”、“大于”、“小于”等所有的语言包括所记述的数量并且是指如上文所论述的随后能够分解成子范围的范围。最后，本领域技术人员将理解的是，范围包括每个独立的成员。因此，例如，具有1-3个单元的组是指具有1个、2个或3个单元的组。类似地，具有1-5个单元的组是指具有1个、2个、3个、4个、或5个单元的组，等等。
虽然本文公开了各个方案和实施例，但是其它的方案和实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，本文所公开的各个方案和实施例是为了示例的目的而不意在限制，真正的范围和精神是通过随附的权利要求表示的。

Claims (29)

1.一种用于对环形振荡器进行注入锁定的方法，所述环形振荡器具有多个反相器和固有频率，所述方法包括：
将具有注入频率的外部信号注入所述多个反相器；
检测来自所述多个反相器中的第一反相器的第一相位信号，所述第一相位信号由所述固有频率和所述注入频率的耦合形成；
检测来自所述多个反相器中的第二反相器的第二相位信号，所述第二相位信号由所述固有频率和所述注入频率的耦合形成；
由至少所述第一相位信号和所述第二相位信号确定平均正交误差MQE；
由所确定的MQE生成控制信号；以及
基于所述控制信号调节所述环形振荡器的固有频率。
2.如权利要求1所述的方法，其中注入所述外部信号包括将所述外部信号注入所述第一反相器的输入端。
3.如权利要求1所述的方法，其中生成所述控制信号包括通过使用低通滤波器由所述确定的MQE生成所述控制信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中调节所述环形振荡器的固有频率包括调节所述固有频率从而减小所述MQE的量值。
5.如权利要求4所述的方法，其中调节所述环形振荡器的固有频率还包括：响应于所确定的MQE大于零而增大所述固有频率，以及响应于所确定的MQE小于零而减小所述固有频率。
6.如权利要求1所述的方法，其中调节所述环形振荡器的固有频率包括：利用基于所述控制信号调节所述多个反相器中的至少一个反相器的电源电压来调节所述固有频率。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括使用所述控制信号作为所述电源电压。
8.一种注入锁定环形振荡器系统，包括：
多个反相器，其被配置为接收具有注入频率的外部信号以及输出振荡信号；
相位检测器模块，其与所述多个反相器耦合且被配置为：
检测来自所述多个反相器中的第一反相器的第一相位信号，所述第一相位信号由所述注入锁定环形振荡器系统的固有频率和所述注入频率的耦合形成；
检测来自所述多个反相器中的第二反相器的第二相位信号，所述第二相位信号由所述固有频率和所述注入频率的耦合形成；以及
由至少所述第一相位信号和所述第二相位信号确定平均正交误差MQE；以及
控制模块，其与所述相位检测器模块耦合且被配置为：
由所确定的MQE生成控制信号；以及
基于所述控制信号调节所述多个反相器中的至少一个反相器的电源电压。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述多个反相器被配置为在所述第一反相器的输入端处接收所述外部信号。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述控制模块包括低通滤波器并且被配置为通过使用所述低通滤波器由所确定的MQE来生成所述控制信号。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述低通滤波器包括电荷泵。
12.如权利要求8所述的系统，其中所述控制模块被配置为调节所述电源电压从而减小所述MQE的量值。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述控制模块被配置为：
响应于所确定的MQE大于零而增大所述控制信号的量值；以及
响应于所确定的MQE小于零而减小所述控制信号的量值。
14.如权利要求8所述的系统，其中所述电源电压包括所述控制信号。
15.如权利要求8所述的系统，其中所述多个反相器被配置为实现正交环形振荡器。
16.一种时钟信号分配电路，包括：
时钟信号注入级，其被配置为：
接收时钟信号；以及
使用所述时钟信号输出具有注入频率的注入信号；
环形振荡器，其具有固有频率且与所述时钟信号注入级耦合，并且被配置为接收所述注入信号且输出多个振荡信号；
正交相位检测器模块，其与所述环形振荡器耦合且被配置为：
从所述环形振荡器检测多个相位信号，所述多个相位信号由所述固有频率与所述注入频率的耦合形成；以及
由所述多个相位信号确定平均正交误差MQE；以及
低通滤波器模块，其与所述环形振荡器和所述正交相位检测器模块耦合且被配置为：
由所确定的MQE生成控制信号；以及
将所述控制信号提供给所述环形振荡器。
17.如权利要求16所述的电路，其中所述时钟信号包括光信号，所述注入信号包括电信号，并且所述时钟信号注入级进一步被配置为将所述光信号转换成所述电信号。
18.如权利要求16所述的电路，其中所述低通滤波器模块包括电荷泵。
19.如权利要求16所述的电路，其中所述低通滤波器模块被配置为提供所述控制信号到所述环形振荡器从而减小所述MQE的量值。
20.如权利要求16所述的电路，其中所述低通滤波器模块被配置为：
响应于所确定的MQE大于零而增大所述控制信号的量值；以及
响应于所确定的MQE小于零而减小所述控制信号的量值。
21.如权利要求16所述的电路，其中所述低通滤波器模块被配置为将所述控制信号提供给所述环形振荡器，作为等于所述控制信号的电源电压。
22.如权利要求16所述的电路，其中所述时钟信号注入级、所述环形振荡器、所述正交相位检测器模块和所述低通滤波器模块被配置为以差分方式运行。
23.如权利要求16所述的电路，其中所述多个振荡信号包括要分配给数据处理块的正交信号。
24.一种注入锁定环形振荡器系统，包括：
多个反相器，其被配置为接收具有注入频率的外部信号；
相位检测器模块，其与所述多个反相器耦合，其中所述相位检测器模块被配置为：
检测来自所述多个反相器中的第一反相器的第一相位信号，所述第一相位信号由所述注入锁定环形振荡器系统的固有频率和所述注入频率的耦合形成；
检测来自所述多个反相器中的第二反相器的第二相位信号，所述第二相位信号由所述固有频率和所述注入频率的耦合形成；
检测所述注入频率与所述固有频率之间的不匹配；以及
基于所述不匹配而识别第一相位信号和第二相位信号中的相位误差；以及
控制模块，其与所述相位检测器模块耦合，其中所述控制模块被配置为：
基于所述相位误差而生成控制信号，其中所述控制信号被配置为控制所述注入锁定环形振荡器系统。
25.如权利要求24所述的注入锁定环形振荡器系统，其中所述多个反相器中的至少一个被配置为输出振荡信号，并且其中所述相位检测器模块还被配置为：
通过减小所述注入频率与所述固有频率之间的频率差来减小所述振荡信号中的相位误差。
26.如权利要求24所述的注入锁定环形振荡器系统，其中所述相位检测器模块还被配置为：
由至少所述第一相位信号和所述第二相位信号来确定平均正交误差MQE，其中所述MQE能够用于生成用以控制所述注入锁定环形振荡器系统的所述控制信号。
27.一种时钟信号分配电路，包括：
时钟信号注入级，其中所述时钟信号注入级被配置为：
接收时钟信号；以及
使用所述时钟信号来输出具有注入频率的注入信号；
环形振荡器，其具有固有频率并耦合到所述时钟信号注入级，其中所述环形振荡器被配置为：
接收所述注入信号；以及
输出振荡信号；以及
正交相位检测器模块，其耦合到所述环形振荡器，其中所述正交相位检测器模块被配置为：
检测来自所述环形振荡器的、由所述固有频率和所述注入频率的耦合形成的相位信号；以及
由所述相位信号确定平均正交误差MQE，其中所述MQE能够用于生成用以控制所述环形振荡器的控制信号。
28.一种用以注入锁定环形振荡器的方法，所述环形振荡器包括多个反相器并具有固有频率，所述方法包括：
将具有注入频率的外部信号注入到所述多个反相器中的至少一个中；
检测来自所述多个反相器中的第一反相器的第一相位信号，所述第一相位信号是由所述固有频率和所述注入频率的耦合形成的；
检测来自所述多个反相器中的第二反相器的第二相位信号，所述第二相位信号是由所述固有频率和所述注入频率的耦合形成的；
检测所述注入频率与所述固有频率之间的不匹配；
基于所述不匹配而识别所述第一相位信号和所述第二相位信号中的相位误差；
基于所述相位误差而生成控制信号，其中所述控制信号被配置为控制所述环形振荡器。
29.如权利要求28所述的方法，还包括：
由至少所述第一相位信号和所述第二相位信号确定平均正交误差MQE，其中所述MQE能够用于生成用以控制所述环形振荡器的所述控制信号。
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