[发明专利]频率估计

说明书

一种用于估计频率的频率估计器，包括：计数器，被配置为对测量时间窗期间的完整时钟周期的整数数目进行计数；时数转换器(TDC)，被配置为对测量时间窗期间的时钟周期分数部分进行测量；以及处理器，被配置为基于所计数的完整时钟周期的数目以及所测量的时钟周期分数部分，来确定估计频率。

背景技术

频率估计一般基于被同步到已知参考频率的计数器。计数器对估计频率在预定测量时间段中的整数周期数目进行计数。计数器的精确度与测量时间段成反比，因此存在校准速度与其精确度之间的平衡。

附图说明

图1示出了根据本公开一方面的频率估计器的示意图。

图2示出了针对图1的频率估计器的信号时序图。

图3示出了针对图1的频率估计器的另一信号时序图。

图4A示出了包括图1的频率估计器100的压控振荡器(VCO)的示意图。

图4B示出了包括图1的频率估计器100的锁相环(PLL)的示意图。

图5示出了根据本公开一方面的频率估计方法的流程图。

具体实施方式

本公开涉及被配置为在预定测量时间段期间对估计频率的完整周期的整数数目进行计数并且对估计频率的周期部分进行测量，以产生更快、更精确的频率估计的频率估计器。

图1示出了根据本公开一方面的频率估计器100的示意图。为了帮助描述频率估计器100，图2和图3分别示出了信号时序图200和300。

频率估计器100包括同步器110、计数器120、第一时数转换器(TDC)130-1、第二TDC130-2、以及处理器140。

如下面详细说明的，频率估计器100通过使用计数器对周期的整数数目进行计数并且使用TDC 130测量周期部分，来确定测量时间窗中的估计频率

同步器110被配置为生成使能同步信号。同步器110接收从参考时钟得出的使能信号和待估计频率f_RF，以通过将使能信号的边缘时刻移位为与待估计频率f_RF的边缘时刻相关来生成使能同步信号。参见图2和图3。使能信号定义测量时间窗，使能同步信号是使能信号的经同步版本。结果是可能在周期中间触发的使能信号在周期开始时被触发。可能出现的任意亚稳态将仅在同步器110中出现。

计数器120被配置为对测量时间窗期间的完整时钟周期的整数数目K进行计数。计数器120可以使用触发器或任何其他适当电路元件的布置实现。

时数转换器(TDC)被配置为对测量时间窗期间的时钟周期分数部分(a fractionof a clock cycle)进行测量。TDC包括第一TDC 130-1和第二TDC 130-2。第二TDC 130-2的使能输入端的圆圈是指示下降沿触发电路(falling edge triggered circuit)的标准符号，尽管本公开不限于这种特定设计。

参考图2和图3，TDC 130比较同步器输入(使能信号)和输出(同步使能信号)之间的时间差。第一TDC 130-1被配置为测量使能信号的起点与同步使能信号的起点之间的第一时间差ε₁；在这种情况下，“起点”是上升沿(rising edge)。第二TDC 130-2被配置为测量使能信号的终点与同步使能信号的终点之间的第二时间差ε₂；在这种情况下，“终点”是下降沿(falling edge)。第二时间差ε₂与第一时间差ε₁之间的差值表示时钟周期分数部分。

TDC 130的动态范围覆盖使能信号与使能同步信号之间的时间差的一个周期，其包括同步器110中存在的任意延时加上亚稳态。