用于时钟信号恢复的装置及方法、NFC芯片

摘要

本申请涉及无线通信技术领域，公开一种用于时钟信号恢复的装置。包括：差分输入信号模块，用于获取天线电压并根据天线电压生成差分输入信号；预放大模块，第一端与差分输入信号模块的一端电连接；预放大模块用于对差分输入信号进行放大；比较器，一端与预放大模块的第二端电连接，比较器用于将放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号；负反馈模块，第一端与差分输入信号模块的另一端电连接，负反馈模块的第二端与预放大模块的第三端电连接，负反馈模块的第三端与比较器的另一端电连接；负反馈模块用于根据时钟信号对差分输入信号的放大参数进行调整，实现对时钟信号的恢复。本申请还公开一种用于时钟信号恢复的方法及NFC芯片。

权利要求

1.一种用于时钟信号恢复的装置，其特征在于，包括：差分输入信号模块，用于获取天线电压并根据所述天线电压生成差分输入信号；

预放大模块，第一端与所述差分输入信号模块的一端电连接；所述预放大模块用于对所述差分输入信号进行放大；

比较器，一端与所述预放大模块的第二端电连接，所述比较器用于将放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号；

负反馈模块，第一端与所述差分输入信号模块的另一端电连接，所述负反馈模块的第二端与所述预放大模块的第三端电连接，所述负反馈模块的第三端与所述比较器的另一端电连接；所述负反馈模块用于根据所述时钟信号对所述差分输入信号的放大参数进行调整，实现对所述时钟信号的恢复；

所述负反馈模块包括：

相位控制电压模块，第一端与所述差分输入信号模块电连接，所述相位控制电压模块的第二端与相位调整模块的一端电连接，所述相位控制电压模块的第三端与所述比较器电连接，所述相位控制电压模块用于根据所述时钟信号生成相位控制电压；

相位调整模块，另一端与所述预放大模块的第三端电连接，所述相位调整模块用于根据所述相位控制电压对所述差分输入信号的放大参数进行调整，实现对所述时钟信号的恢复；

所述相位控制电压模块包括：

包络检波模块，一端与所述差分输入信号模块电连接，所述包络检波模块的另一端与放大器的第一输入端电连接，所述包络检波模块用于根据所述差分输入信号生成包络检波电压；

混频器模块，第一端与所述差分输入信号模块电连接，所述混频器模块的第二端与所述放大器的第二输入端电连接，所述混频器模块的第三端与所述比较器电连接，所述混频器模块用于根据所述时钟信号对所述差分输入信号进行采样，获得采样电压；

放大器，输出端与所述相位调整模块电连接，所述放大器用于对所述包络检波电压和所述采样电压之间的差值进行放大，获得相位控制电压；相位控制电压与时钟信号的相位变化成正比。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述差分输入信号模块包括：天线，用于接收天线电压；

高通滤波模块，与所述天线连接；所述高通滤波模块用于对所述天线电压进行高通滤波，获得差分输入信号。

3.一种用于时钟信号恢复的方法，其特征在于，包括：获取天线电压，并根据所述天线电压生成差分输入信号；

对所述差分输入信号进行放大，获得放大后的差分输入信号；

将所述放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号；

根据所述时钟信号对所述差分输入信号的放大参数进行调整，实现对所述时钟信号的恢复；

根据所述时钟信号对所述差分输入信号的放大参数进行调整，包括：根据所述时钟信号生成相位控制电压；

根据所述相位控制电压对所述差分输入信号的放大参数进行调整；

根据所述时钟信号生成相位控制电压，包括：根据所述差分输入信号生成包络检波电压；

根据所述时钟信号对所述差分输入信号进行采样，获得采样电压；

对所述包络检波电压和所述采样电压之间的差值进行放大，获得相位控制电压；相位控制电压与时钟信号的相位变化成正比。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述天线电压生成差分输入信号，包括：

对所述天线电压进行高通滤波，获得差分输入信号。

5.一种NFC芯片，其特征在于，包括如权利要求1至2任一项所述的用于时钟信号恢复的装置。

6.根据权利要求5所述的NFC芯片，其特征在于，所述NFC芯片还包括：接收装置，与所述用于时钟信号恢复的装置电连接，所述接收装置用于利用所述时钟信号对发送机发送的信号进行转换并将转换后的信号发送给数字基带模块。

说明书

用于时钟信号恢复的装置及方法、NFC芯片

技术领域

[0001] 本申请涉及无线通信技术领域，例如涉及一种用于时钟信号恢复的装置及方法、NFC芯片。

背景技术

[0002] 目前，随着无线通信芯片应用日益广泛，特别是带有无线通信芯片功能的小尺寸手环、手表等消费品的普及，终端系统对无线通信芯片性能要求也越来越高，其中接收灵敏
度是无线通信芯片最重要的指标之一。而在影响接收灵敏度指标的因素中，时钟信号的恢
复占主要成分。

[0003] 在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

[0004] 现有技术通过对差分输入信号进行放大，对放大后的差分输入信号进行比较，实现时钟信号的恢复。但是这样的时钟信号恢复的方式无法做到差分输入信号和时钟信号相
位同步。

发明内容

[0005] 为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作
为后面的详细说明的序言。

[0006] 本公开实施例提供一种用于时钟信号恢复的装置及方法、NFC芯片，以能够解决时钟信号和差分输入信号的相位同步问题。

[0007] 在一些实施例中，所述用于时钟信号恢复的装置包括：差分输入信号模块，用于获取天线电压并根据所述天线电压生成差分输入信号；预放大模块，第一端与所述差分输入
信号模块的一端电连接；所述预放大模块用于对所述差分输入信号进行放大；比较器，一端
与所述预放大模块的第二端电连接，所述比较器用于将放大后的差分输入信号进行比较，
获得时钟信号；负反馈模块，第一端与所述差分输入信号模块的另一端电连接，所述负反馈
模块的第二端与所述预放大模块的第三端电连接，所述负反馈模块的第三端与所述比较器
的另一端电连接；所述负反馈模块用于根据所述时钟信号对所述差分输入信号的放大参数
进行调整，实现对所述时钟信号的恢复。

[0008] 在一些实施例中，所述用于时钟信号恢复的方法包括：获取天线电压，并根据所述天线电压生成差分输入信号；对所述差分输入信号进行放大，获得放大后的差分输入信号；
将所述放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号；根据所述时钟信号对所述差分输
入信号的放大参数进行调整，实现对所述时钟信号的恢复。

[0009] 在一些实施例中，所述NFC芯片，包括如上述的用于时钟信号恢复的装置。

[0010] 本公开实施例提供的用于时钟信号恢复的装置及方法、NFC芯片，可以实现以下技术效果：通过差分输入信号模块获取天线电压并根据天线电压生成差分输入信号；预放大
模块对差分输入信号进行放大；比较器将放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号；
负反馈模块根据时钟信号对差分输入信号的放大参数进行调整，实现对时钟信号的恢复。
这样，根据差分输入信号获得时钟信号，再根据时钟信号对差分输入信号的放大参数进行
调整，这种时钟信号恢复方式实现了时钟信号和差分输入信号的相位同步。

[0011] 以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

[0012] 一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不
构成比例限制，并且其中：

[0013] 图1是本公开实施例提供的一个用于时钟信号恢复的装置的结构示意图；

[0014] 图2是本公开实施例提供的一个差分输入信号模块的结构示意图；

[0015] 图3是本公开实施例提供的一个相位控制电压和时钟信号相位关系的示意图；

[0016] 图4是本公开实施例提供的另一个用于时钟信号恢复的装置的结构示意图；

[0017] 图5是本公开实施例提供的一个用于对差分输入信号进行包络检波的示意图；

[0018] 图6是本公开实施例提供的一个用于时钟信号对差分输入信号进行采样的示意图；

[0019] 图7是本公开实施例提供的一个用于时钟信号恢复的方法的示意图。

[0020] 附图标记：

[0021] 1：差分输入信号模块；2：预放大模块；3：比较器；4：负反馈模块；5：天线；6：第一电容；7：第二电容；8：第三电容；9：第一电阻；10：第二电阻；11：相位调整模块；12：包络检波模
块；13：混频器模块；14：放大器；15：接收装置。

具体实施方式

[0022] 为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。
在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。
然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化
附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

[0023] 本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在
适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”
以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

[0024] 本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例
及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方
位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用
于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。
对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体
含义。

[0025] 另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间
媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术
人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

[0026] 除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

[0027] 本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

[0028] 术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

[0029] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0030] 结合图1所示，本公开实施例提供一种用于时钟信号恢复的装置，包括差分输入信号模块1、预放大模块2、比较器3和负反馈模块4。差分输入信号模块1用于获取天线电压并
根据天线电压生成差分输入信号；预放大模块2的第一端与差分输入信号模块1的一端电连
接；预放大模块用于对差分输入信号进行放大；比较器3的一端与预放大模块2的第二端电
连接，比较器用于将放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号；负反馈模块4的第一
端与差分输入信号模块1的另一端电连接，负反馈模块4的第二端与预放大模块2的第三端
电连接，负反馈模块4的第三端与比较器的另一端电连接；负反馈模块用于根据时钟信号对
差分输入信号的放大参数进行调整，实现对时钟信号的恢复。

[0031] 采用本公开实施例提供的用于时钟信号恢复的装置，通过差分输入信号模块获取天线电压并根据天线电压生成差分输入信号；预放大模块对差分输入信号进行放大；比较
器将放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号；负反馈模块根据时钟信号对差分输
入信号的放大参数进行调整，实现对时钟信号的恢复。这样，根据差分输入信号获得时钟信
号，再根据时钟信号对差分输入信号的放大参数进行调整，这种时钟信号恢复方式实现了
时钟信号和差分输入信号的相位同步。

[0032] 可选地，预放大模块为可调节增益放大器。

[0033] 结合图2所示，可选地，差分输入信号模块1包括天线5和高通滤波模块。天线用于接收天线电压；高通滤波模块与天线连接；高通滤波模块用于对天线电压进行高通滤波，获
得差分输入信号。

[0034] 可选地，高通滤波模块包括第一电容6、第二电容7、第三电容8、第一电阻9和第二电阻10。天线5的第一接收端与第二电容7的一端电连接，天线5的第二接收端与第三电容8
的一端电连接；第一电容6的一端与天线5的第一接收端电连接，第一电容6的另一端与天线
5的第二接收端电连接；第二电容7的另一端分别连接第一电阻9的一端、预放大模块2的第
一输入端和负反馈模块4；第三电容8的另一端分别连接第二电阻10的一端、预放大模块2的
第二输入端和负反馈模块4；第一电阻9的另一端与第二电阻10的另一端电连接；第二电阻
10的另一端连接VCM，VCM为电源。差分输入信号模块通过天线接收天线电压，第二电容、第
三电容、第一电阻和第二电阻对天线电压进行高通滤波，获得差分输入信号。

[0035] 可选地，负反馈模块包括相位控制电压模块和相位调整模块。相位控制电压模块的第一端与差分输入信号模块电连接，相位控制电压模块的第二端与相位调整模块的一端
电连接，相位控制电压模块的第三端与比较器电连接，相位控制电压模块用于根据时钟信
号生成相位控制电压；相位调整模块的另一端与预放大模块的第三端电连接，相位调整模
块用于根据相位控制电压对差分输入信号的放大参数进行调整，实现对时钟信号的恢复。

[0036] 通过相位控制电压模块根据时钟信号生成相位控制电压，相位调整模块根据相位控制电压对差分输入信号的放大参数进行调整，实现了时钟信号和差分输入信号的相位同
步。

[0037] 可选地，放大参数为增益和带宽等。

[0038] 在一些实施例中，相位调整模块根据相位控制电压VP_ADJ改变预放大模块PreAMP的增益和带宽，根据改变后的预放大模块对差分输入信号进行放大，实现对差分输入信号
的放大参数进行调整。比较器对放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号CLK_REC。
由此，相位调整模块根据相位控制电压改变时钟信号的相位。结合图3所示，相位控制电压
VP_ADJ与时钟信号的相位Phase变化成正比，在相位控制电压VP_ADJ为VCC的情况下，时钟
信号的相位Phase线性变化360度。通过相位调整模块根据相位控制电压对差分输入信号的
放大参数进行调整，比较器对放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号，这种时钟信
号恢复方式实现了时钟信号和差分输入信号的相位同步。

[0039] 可选地，相位控制电压模块包括包络检波模块、混频器模块和放大器。

[0040] 包络检波模块的一端与差分输入信号模块电连接，包络检波模块的另一端与放大器的第一输入端电连接，包络检波模块用于根据差分输入信号生成包络检波电压；混频器
模块的第一端与差分输入信号模块电连接，混频器模块的第二端与放大器的第二输入端电
连接，混频器模块的第三端与比较器电连接，混频器模块用于根据时钟信号对差分输入信
号进行采样，获得采样电压；放大器的输出端与相位调整模块电连接，放大器用于对包络检
波电压和采样电压之间的差值进行放大，获得相位控制电压。

[0041] 这样，根据差分输入信号生成包络检波电压；根据时钟信号对差分输入信号进行采样，获得采样电压；对包络检波电压和采样电压之间的差值进行放大，获得相位控制电
压。这样，根据相位控制电压对差分输入信号的放大参数进行调整，以能够实现时钟信号和
差分输入信号的相位同步。

[0042] 结合图4所示，用于时钟信号恢复的装置包括差分输入信号模块1、预放大模块2、比较器3和负反馈模块4。差分输入信号模块1包括天线5和高通滤波模块。高通滤波模块包
括第一电容6、第二电容7、第三电容8、第一电阻9和第二电阻10。负反馈模块4包括相位控制
电压模块和相位调整模块11。相位控制电压模块包括包络检波模块12、混频器模块13和放
大器14。天线5的第一接收端与第二电容7的一端电连接，天线5的第二接收端与第三电容8
的一端电连接；第一电容6的一端与天线5的第一接收端电连接，第一电容6的另一端与天线
5的第二接收端电连接；第二电容7的另一端分别连接第一电阻8的一端、预放大模块2的第
一输入端、包络检波模块12的第一端和混频器模块13的第一端；第三电容8的另一端分别连
接第二电阻10的一端、预放大模块2的第二输入端、包络检波模块12的第二端和混频器模块
13的第二端；第一电阻9的另一端与第二电阻10的另一端电连接；第二电阻10的另一端连接
VCM，VCM为电源；预放大模块2的第一输出端与比较器3的第一输入端电连接，预放大模块2
的第二输出端与比较器3的第二输入端电连接；比较器3的第一输出端分别连接混频器模块
13的第三端和接收装置15；包络检波模块12的第三端与放大器14的第一输入端电连接；混
频器模块13的第四端与放大器14的第二输入端电连接；放大器14的输出端与相位调整模块
11的一端电连接；相位调整模块11的另一端与预放大模块2的第三输入端电连接。

[0043] 在一些实施例中，包络检波模块对差分输入信号进行包络检波，获得包络检波电压，并将包络检波电压输出至放大器；混频器模块根据时钟信号对差分输入信号进行采样，
获得采样电压，并将采样电压输出至放大器；放大器对包络检波电压和采样电压之间的差
值进行放大，获得相位控制电压，并将相位控制电压输出至相位调整模块；相位调整模块根
据相位控制电压对差分输入信号的放大参数进行调整，改变放大后的差分输入信号的相
位，并将改变相位的差分输入信号输出给比较器；比较器对该改变相位的差分输入信号进
行比较，获得时钟信号。通过相位调整模块实现对时钟信号的相位进行调节，通过包络检波
模块实现跟踪差分输入信号的幅度，通过相位调整模块、包络检波模块、混频器模块和放大
器构造相位调整系统，使得输出的时钟信号自动锁定输入的时钟信号相位，从而不仅能够
恢复时钟信号的频率，还能自动恢复时钟信号的相位。

[0044] 在一些实施例中，包络检波模块对差分输入信号进行包络检波，获得包络检波电压。可选地，包络检波模块为二极管包络检波。结合图5所示，图5为横坐标为时间t，纵坐标
为电压V的用于对差分输入信号进行包络检波的示意图。二极管包络检波对差分输入信号
RXP/RXN进行包络检波，获得差分输入信号的峰值电压，即包络检波电压Vpeak。

[0045] 在一些实施例中，混频器模块MIX根据时钟信号CLK_REC对差分输入信号RXP/RXN进行采样，获得采样电压Vsamp。可选地，混频器模块通过开关电容和模拟乘法器等实现根
据时钟信号对差分输入信号进行采样。Vsamp的值取决于时钟信号CLK_REC的采样点，结合
图6所示，图6为横坐标为时间t，纵坐标为电压V的用于时钟信号对差分输入信号进行采样
的示意图。在CLK_REC与RXP/RXN的相位同步的情况下，时钟信号的采样点落在差分输入信
号峰值上，Vsamp达到最大，差分输入信号也最大；在CLK_REC与RXP/RXN相位相差90度的情
况下，Vsamp最小，差分输入信号为零。

[0046] 可选地，通过计算 ，获得相位控制电压，其中VP_ADJ为相位控制电压，Gain为放大器AMP的增益。在CLK_REC的采样点偏离RXP/
RXN的峰值点的情况下，采样电压Vsamp小于包络检波电压Vpeak，放大器AMP对采样电压和
包络检波电压的差值进行放大，获得相位控制电压。相位控制电压与时钟信号的相位变化
成正比，由于Gain增益很大，使得获得的相位控制电压VP_ADJ很大，相位控制电压VP_ADJ控
制CLK_REC相位向前移动，直到CLK_REC的相位与RXP/RXN的相位同步，此时CLK_REC的采样
点都在RXP/RXN的峰值点处，Vsamp达到最大，使得Vpeak=Vsamp。这样，根据相位控制电压对
差分输入信号的放大参数进行调整，实现了差分输入信号与时钟信号的相位同步，使得在
芯片系统中CLK_REC可以作为锁相环电路的参考时钟，产生更多相位的时钟。

[0047] 结合图7所示，本公开实施例提供一种用于时钟信号恢复的方法，包括：

[0048] 步骤S101，获取天线电压，并根据天线电压生成差分输入信号；

[0049] 步骤S102，对差分输入信号进行放大，获得放大后的差分输入信号；

[0050] 步骤S103，将放大后的差分输入信号进行比较，获得时钟信号；

[0051] 步骤S104，根据时钟信号对差分输入信号的放大参数进行调整，实现对时钟信号的恢复。

[0052] 本公开实施例提供的用于时钟信号恢复的方法，根据差分输入信号获得时钟信号，再根据时钟信号对差分输入信号的放大参数进行调整，这种时钟信号恢复方式实现了
时钟信号和差分输入信号的相位同步。

[0053] 可选地，根据天线电压生成差分输入信号，包括：对天线电压进行高通滤波，获得差分输入信号。

[0054] 可选地，根据时钟信号对差分输入信号的放大参数进行调整，包括：根据时钟信号生成相位控制电压；根据相位控制电压对差分输入信号的放大参数进行调整。这样，根据相
位控制电压对差分输入信号的放大参数进行调整，实现了差分输入信号与时钟信号的相位
同步。

[0055] 可选地，根据时钟信号生成相位控制电压，包括：根据差分输入信号生成包络检波电压；根据时钟信号对差分输入信号进行采样，获得采样电压；对包络检波电压和采样电压
之间的差值进行放大，获得相位控制电压。

[0056] 本实施例提供一种NFC芯片，包括如上述的用于时钟信号恢复的装置。该NFC芯片根据差分输入信号获得时钟信号，再根据时钟信号对差分输入信号的放大参数进行调整，
这种时钟信号恢复方式实现了时钟信号和差分输入信号的相位同步。

[0057] 可选地，NFC芯片还包括接收装置。接收装置与用于时钟信号恢复的装置电连接，接收装置用于利用时钟信号对发送机发送的信号进行转换并将转换后的信号发送给数字
基带模块。根据差分输入信号获得时钟信号，再根据时钟信号对差分输入信号的放大参数
进行调整，这种时钟信号恢复方式实现了时钟信号和差分输入信号的相位同步，从而在配
合接收装置使用的情况下，提高了NFC芯片的接收灵敏度。

[0058] 以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要
求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征
可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述
并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅
由所附的权利要求来限制。