R-S觸發(fā)器的鑒相原理

R-S觸發(fā)器又名復(fù)位-置位觸發(fā)器(R-復(fù)位RESET，S-置位SET。)，基本結(jié)構(gòu)是由兩個與非門(or或非門)的輸入、輸出端交叉連接而成。本人曾經(jīng)做過一個項目，為半周期鎖定的DLL(即鎖相誤差為π)。這個DLL使用R-S觸發(fā)器當做鑒相器，來鑒別參考時鐘和反饋時鐘的相位差。

具體結(jié)構(gòu)如下所示：

圖1 鑒相器

其中，R-S觸發(fā)器真值表如下，置位信號和復(fù)位信號都是低有效。

Note：當置位端和復(fù)位端都為0，當同時撤掉0之后，輸出狀態(tài)是不確定的。

圖1所示鑒相器電路。REF信號經(jīng)過3級反相延時后的信號和初始信號進行邏輯或運算，得到R-S觸發(fā)器的置位信號。另一邊，F(xiàn)BK信號經(jīng)過3級反相延時后的信號和初始信號進行邏輯或運算，得到R-S觸發(fā)器的復(fù)位信號。R-S觸發(fā)器在置位信號和復(fù)位信號控制下輸出Q和QN。而Q和QN可以作為UP、DN信號驅(qū)動后級的電荷泵電路。

鑒相原理：

圖2 ：信號的邊沿提取

如上圖所示，以REF為例，可以看到置位信號在REF的下降沿處產(chǎn)生負脈沖，負脈沖的寬度約等于3級反相器的延時大小。同理，復(fù)位信號將在FBK下降沿處同樣產(chǎn)生負脈沖。

對于DLL而言，REF和FBK的頻率相同，所不同的只是相位的差別。用上面提到的方法，REF和FBK所對應(yīng)的每個下降沿處將產(chǎn)生負脈沖，因此兩個負脈沖之間的寬度可以表示為相位誤差。進一步利用R-S觸發(fā)器的鎖存特性，可以用Q的高電平寬度代表相位誤差。這一點可以從下面的圖片直觀地表示出來。

圖3：相位誤差為π時

圖4：相位誤差<π時

圖5：相位誤差>π時

總結(jié)：

本文提到的鑒相器用在半周期鎖定的DLL中，也就是說在半周期鎖定的應(yīng)用中，環(huán)路鎖定狀態(tài)下相位誤差等于π。這一點和大多數(shù)的鎖相電路不同。對于常規(guī)的DLL，一般都是整周期延時鎖定，理論上鎖定時的相位誤差等于0。