Brevet FR2952770A1 — publié le 20110520

CIRCUIT DE COMMUTATION D'HORLOGES SANS PARASITES La présente invention concerne un circuit de commutation entre deux horloges de fréquence différentes parmi trois fréquences disponibles en entrée. Une des trois fréquences d'entrée est supprimée par le circuit de commutation qui produit à sa sortie un basculement entre les deux autres fréquences. Le besoin de commutation d'horloges est présent dans la conception de circuits électroniques qui nécessitent au moins deux fréquences de traitement de valeurs distinctes, par exemple une fréquence haute et une fréquence basse. Le plus souvent les circuits de commutation existants permettent de basculer entre deux signaux d'horloge de fréquences distinctes, mais de valeurs fixes F1 et F2 qui ne peuvent pas être modifiées. Dans le cadre d'une évolution d'un produit utilisant un tel circuit de commutation, un nouveau besoin concernant un signal d'horloge de fréquence F3 différente des deux fréquences F1 et F2 disponibles peut apparaitre. Sous la contrainte d'une réutilisation dudit circuit de commutation, le problème à résoudre concerne la mise en oeuvre d'une solution extérieure à ce circuit qui permette, à partir du signal d'horloge de fréquence F1 ou F2 et d'un troisième signal d'horloge de fréquence F3 d'effectuer une commutation entre la fréquence F1 et la fréquence F3. Cette solution de commutation doit présenter un faible encombrement et une consommation minimum et le basculement d'horloges doit se faire sans génération de parasites afin de ne pas perturber le fonctionnement du processeur qui est ensuite piloté par les fréquences FI ou F3. Les solutions existantes ne permettent pas, à partir d'un premier circuit de commutation entre deux horloges de fréquences FI et F2, de remplacer la fréquence F2 par une autre fréquence F3 et d'effectuer un basculement sans parasites. La solution proposée par l'invention consiste en un circuit de commutation d'horloges utilisant un détecteur de la fréquence F2 dont la sortie est resynchronisée par l'intermédiaire d'une bascule D et d'une porte logique NOR ou « Non-ou » en français. A cet effet, l'invention a pour objet un circuit de commutation d'horloges comportant une première entrée destinée à recevoir un premier signal d'horloge à une fréquence alternativement égale à une première valeur F1 ou une deuxième valeur F2, une seconde entrée destinée à recevoir un deuxième signal d'horloge ,synchrone dudit premier signal d'horloge, à une troisième fréquence F3 et une sortie destinée à délivrer un troisième signal d'horloge sans parasites à une fréquence alternativement égale à ladite première valeur F1 ou ladite troisième valeur F3, caractérisé en ce que ledit circuit de commutation comporte en plus : o un commutateur recevant lesdits premier et deuxième signaux d'horloge et délivrant l'un ou l'autre de ces dits signaux de façon à produire ledit troisième signal d'horloge, o une porte logique « Non-Ou » délivrant un signal de synchronisation résultant de la fonction logique « Non-Ou » entre le dit premier signal d'horloge et ledit deuxième signal d'horloge, o un détecteur de fréquence recevant ledit premier signal d'horloge afin de filtrer une des deux fréquences F1 ou F2 dudit signal et de produire un signal présentant un premier niveau A lorsque la fréquence dudit premier signal d'horloge est égale à F1 et un second niveau B lorsque ladite fréquence est égale à F2, o un circuit logique de type bascule D recevant le signal de synchronisation et le signal provenant du détecteur de fréquence et produisant un signal de commande à destination dudit commutateur pilotant la commutation entre lesdits premier et deuxième signaux d'horloge de façon à ce que ledit troisième signal d'horloge est égal ^ audit premier signal d'horloge lorsque la fréquence dudit premier signal d'horloge est égale à FI ^ audit second signal d'horloge lorsque la fréquence dudit premier signal d'horloge est égale à F2. Dans une variante de réalisation de l'invention, ledit détecteur de fréquence comporte au moins les composants suivants : une première résistance dont l'entrée est reliée à l'entrée dudit détecteur de fréquence, un premier condensateur connecté d'une part à ladite première résistance et d'autre part à une deuxième résistance reliée à la masse, une diode dont l'anode est reliée audit premier condensateur et la cathode est connectée à un second condensateur relié à la masse, ainsi qu'à une troisième résistance reliée à la masse et à une quatrième résistance, un transistor dont la base est connectée à ladite quatrième résistance, dont l'émetteur est relié à la masse et le connecteur est relié à une cinquième résistance alimentée par une tension continue et un couple de portes logiques NON reliées en cascade, l'entrée de la première porte logique NON étant reliée au connecteur du transistor et la sortie de la deuxième porte logique NON étant reliée à la sortie dudit détecteur de fréquence, les valeurs desdits composants étant déterminées de façon à réaliser un filtrage d'une des deux fréquences FI ou F2 dudit premier signal d'horloge. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, la valeur F3 de la fréquence dudit deuxième signal d'horloge est égale au double de la deuxième valeur F2 de la fréquence dudit premier signal d'horloge. D'autres caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description détaillée donnée àtitre d'exemple et non limitative qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent La figure 1 un synoptique du circuit de commutation selon l'invention, 30 La figure 2, un exemple de réalisation de la fonction de détection de fréquence mise en oeuvre dans le circuit de commutation selon l'invention, Les figures 3 et 4, deux diagrammes représentant les chronogrammes des signaux mesurés à différents points du circuit selon l'invention. La figure 1 schématise le circuit de commutation selon l'invention. Un premier signal 101 d'horloge est injecté sur une première entrée d'un commutateur d'horloges 103. Ce premier signal 101 présente deux valeurs distinctes de fréquence d'horloge FI et F2, par exemple une fréquence basse et une fréquence haute. A un instant donné, le signal d'horloge 101 est généré à la fréquence FI, puis à un instant ultérieur, il commute sur la fréquence F2 ou inversement. Ce signal 101 provient par exemple d'un circuit générateur d'horloges adapté à délivrer deux signaux à deux fréquences d'horloges distinctes et de commuter de l'un vers l'autre à un instant donné. Un second signal 102 d'horloge généré à une troisième fréquence F3 est injecté sur la seconde entrée du commutateur d'horloges 103. La fréquence F3 est par exemple un multiple de la fréquence F2 mais peut également adopter une valeur quelconque. Les signaux d'horloge 101 et 102 sont synchrones. La fonction du commutateur d'horloges 103 est de délivrer à sa sortie 110 un signal de fréquence FI ou F3 et de commuter de l'un à l'autre en fonction de la consigne donnée par le signal de commande 109. La commutation d'horloges se fait, de plus, sans parasites qui pourraient perturber, par exemple, un microprocesseur piloté par le signal d'horloge 110. Les signaux d'horloge 101,102 sont fournis en entrée d'une porte logique NOR 104 qui produit à sa sortie un signal de synchronisation 105 qui comporte un niveau haut lorsque les deux signaux d'entrée de la porte NOR 104 transitent à une valeur nulle. Le premier signal d'horloge 101 est également fourni en entrée d'un détecteur de fréquence 107 qui a pour fonction de filtrer la fréquence FI et de fournir en sortie un signal 108 de détection de la fréquence F2. Ce signal 108 présente un niveau élevé lorsque le signal d'horloge 101 utilise la fréquence FI et un niveau faible lorsque ce signal 101 utilise la fréquence F2. Le détecteur de fréquence 107 met en oeuvre notamment une fonction de filtrage autour de la fréquence FI suivie d'un redressement simple alternance et d'un second filtrage afin que seul le signal d'horloge de fréquence FI entraine un niveau élevé sur la sortie 108 du détecteur. Cette sortie 108 est ensuite reliée à l'entrée de la bascule D 106 qui réalise une recopie du signal de sortie du détecteur de fréquence 107 vers le signal de commande 109 mais en le synchronisant à l'aide du signal de synchronisation 105. Le commutateur d'horloges 103 délivre donc à sa sortie 110, un signal de fréquence FI si le premier signal d'entrée 101 est de fréquence FI, et un signal de fréquence F3 si le premier signal d'entrée 101 est de fréquence F2. Le moyen utilisé pour cela est la détection de la fréquence F2. Dans une variante de réalisation de l'invention, le détecteur de fréquence 107 peut alternativement filtrer la fréquence F2 de façon à produire en sortie 108 un signal présentant un premier niveau A lorsque la fréquence FI est détectée et un second niveau B lorsque la fréquence F2 est détectée. La figure 2 illustre un exemple de réalisation du détecteur de fréquences 107. La fonction de ce détecteur est de filtrer la fréquence FI afin de produire en sortie un signal qui présente un niveau élevé lorsque le signal d'entrée 101 fonctionne à la fréquence FI et un niveau faible lorsque la fréquence F2 est utilisée. Le but du détecteur 107 est de détecter la présence de la fréquence F2 afin d'indiquer au commutateur d'horloges 103 de commuter vers la fréquence F3 en remplacement de la fréquence F2. Le détecteur de fréquences 107 comprend une première résistance 201 recevant en entrée le signal d'horloge 101 et reliée en sortie à un condensateur 202 lui-même relié à une deuxième résistance 203 et à une diode 204. La deuxième résistance 203 est reliée à son autre extrémité à la masse. La diode 204 est reliée à un condensateur 205 lui-même connecté à la masse, à une troisième résistance 206 également reliée à la masse et à une quatrième résistance 207 reliée à la base d'un transistor 210 dont l'émetteur est relié à la masse et le collecteur est connecté à une alimentation de tension continue 208 à travers une cinquième résistance 209. Le collecteur du transistor 210 est également relié à deux fonctions logiques NON 211,212 enchainées en cascade. Le signal 108 de détection de la fréquence F2 est délivré en sortie de la seconde fonction logique NON 212. La figure 3 représente un exemple de chronogrammes des différents signaux nécessaires au fonctionnement du circuit de commutation selon l'invention tel que décrit à l'appui de la figure 1. Pour illustrer le fonctionnement dudit circuit, l'exemple de la figure 3 utilise une fréquence F1 de valeur faible, par exemple F1= 51 KHz, une fréquence F2 élevée, par exemple F2=9600 kHz et une fréquence F3 égale au double de la fréquence F2, soit F3=19200 kHz. L'exemple illustré correspond à une commutation de F3 vers F1. Le premier signal d'horloge 101 se propage à la fréquence F2, puis à un instant t1 commute sur la fréquence F1, plus faible. Le second signal d'horloge 102 se propage constamment à la fréquence F3. Le signal de synchronisation 105 correspond à la fonction « Non-Ou » appliquée aux deux précédents signaux d'horloge, il présente donc un niveau haut lorsque les deux signaux d'horloge 101,102 présentent simultanément un niveau bas et un niveau bas dans les autres cas. Le signal 108 issu du détecteur de fréquence 107 présente un niveau bas lorsque le premier signal d'horloge 101 utilise la fréquence F2 puis un niveau haut lorsque ce dernier bascule à la fréquence F1. Le signal 109 de commande correspond à un décalage temporel d'un écart oT du signal 108. L'écart oT est dû d'une part à la latence induite par le détecteur de fréquence 107 et d'autre part au fait que le signal de commande 109 est resynchronisé par le niveau haut du signal de synchronisation 105 qui apparait à l'instant t2. Le signal commuté 110 présente donc une fréquence F3 lorsque le premier signal d'horloge 101 présente une fréquence F2 puis ledit signal commuté 110 bascule à la fréquence FI lorsque le signal de commande 109 bascule à un niveau haut lui indiquant par cet intermédiaire que le premier signal d'horloge 101 a lui-même basculé sur la fréquence FI. La figure 4 illustre un autre exemple de chronogrammes dans le cas d'une commutation de la fréquence FI vers la fréquence F3. Le premier signal d'horloge 101 bascule à un instant t3 de la fréquence FI vers la fréquence F2. Le deuxième signal d'horloge 102 présente toujours une fréquence F3 constante égale au double de la fréquence F2. Le signal de synchronisation 105 est créé à partir de la fonction logique « Non-Ou » appliquée aux deux signaux d'horloge 101,102. Le signal 108 issu du détecteur de fréquence bascule d'un niveau haut à un niveau bas à l'instant t3. Le signal de commande 109 bascule d'un niveau haut à un niveau bas à l'instant t4 où le signal de synchronisation 105 repasse à un niveau haut pour la première fois après que la latence induite parle détecteur de fréquence 107 soit écoulée. Le signal commuté 110 suit la valeur du premier signal d'horloge 101 jusqu'à l'instant t4 puis bascule sur la valeur du deuxième signal d'horloge 102. On note ici que la commutation de la fréquence FI vers la fréquence F3 passe par la valeur intermédiaire F2 pendant un cours laps de temps AT' t4-t3 qui correspond au temps qui s'écoule entre le basculement de la fréquence FI à la fréquence F2 et l'instant où le signal 109 de commande passe à un niveau bas. Pendant ce temps, le commutateur d'horloges 103 délivre toujours en sortie le premier signal d'horloge 101 dont la fréquence a déjà basculé vers sa valeur F2. Ce comportement n'est pas pénalisant car la latence induite par le détecteur de fréquence 107 est faible. Dans une variante de réalisation, les signaux 108 et 109 issus du détecteur de fréquence 107 peuvent présenter des niveaux inversés à ceux mentionnés à l'appui des figures 3 et 4. Dans un cas plus général, ces deux signaux transitent d'un premier niveau A vers un second niveau B lorsqu'il y a basculement de la fréquence F1 vers F2 (ou inversement) en entrée du dispositif. Le circuit de commutation selon l'invention présente notamment l'avantage d'être peu encombrant et peu consommateur ce qui est essentiel pour des applications embarquées dans des équipements portatifs comme par exemple un téléphone mobile. REVENDICATIONS1. Circuit de commutation d'horloges comportant une première entrée destinée à recevoir un premier signal d'horloge (101) à une fréquence alternativement égale à une première valeur FI ou une deuxième valeur F2, une seconde entrée destinée à recevoir un deuxième signal d'horloge (102), synchrone dudit premier signal d'horloge, à une troisième fréquence F3 et une sortie destinée à délivrer un troisième signal d'horloge (110) sans parasites à une fréquence alternativement égale à ladite première valeur FI ou à ladite troisième valeur F3, caractérisé en ce que ledit circuit de commutation comporte au moins: o un commutateur (103) recevant lesdits premier et deuxième signaux d'horloge (101,102) et délivrant l'un ou l'autre de ces dits 15 signaux (101,102) de façon à produire ledit troisième signal d'horloge (110), o une porte logique « Non-Ou » (104) délivrant un signal (105) de synchronisation résultant de la fonction logique « Non-Ou » entre le dit premier signal d'horloge (101) et ledit deuxième signal 20 d'horloge (102), o un détecteur de fréquence (107) recevant ledit premier signal d'horloge (101) afin de filtrer une des deux fréquences FI ou F2 dudit signal (101) et de produire un signal (108) présentant un premier niveau A lorsque la fréquence dudit premier signal 25 d'horloge (101) est égale à FI et un second niveau B lorsque ladite fréquence est égale à F2, o un circuit logique (106) de type bascule D recevant le signal de synchronisation (105) et le signal (108) provenant du détecteur de fréquence (107) et produisant un signal de commande (109) à 30 destination dudit commutateur (103) pilotant la commutation entrelesdits premier et deuxième signaux d'horloge (101,102) de façon à ce que ledit troisième signal d'horloge (110) soit égal : ^ audit premier signal d'horloge (101) lorsque la fréquence dudit premier signal d'horloge est égale à FI ^ audit second signal d'horloge (102) lorsque la fréquence dudit premier signal d'horloge est égale à F2. 2. Circuit de commutation d'horloges selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit détecteur de fréquence (107) comporte au moins les 1 o composants suivants : une première résistance (201) dont l'entrée est reliée à l'entrée dudit détecteur de fréquence (107), un premier condensateur (202) connecté d'une part à ladite première résistance (201) et d'autre part à une deuxième résistance (203) reliée à la masse, une diode (204) dont l'anode est reliée audit premier condensateur (202) 15 et la cathode est connectée à un second condensateur (205) relié à la masse, ainsi qu'à une troisième résistance (206) reliée à la masse et à une quatrième résistance (207), un transistor (210) dont la base est connectée à ladite quatrième résistance (207), dont l'émetteur est relié à la masse et le connecteur est relié à une cinquième résistance (209) 20 alimentée par une tension continue (208) et un couple de portes logiques NON (211,212) reliées en cascade, l'entrée de la première porte logique NON (211) étant reliée au connecteur du transistor (210) et la sortie de la deuxième porte logique NON (212) étant reliée à la sortie dudit détecteur de fréquence (107), les valeurs desdits composants étant déterminées de 25 façon à réaliser un filtrage d'une des deux fréquences FI ou F2 dudit premier signal d'horloge (101). 3. Circuit de commutation d'horloges selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la valeur F3 de la fréquence dudit 30 deuxième signal d'horloge (102) est égale au double de la deuxième valeur F2 de la fréquence dudit premier signal d'horloge (101).