專利名稱：具控頻靈敏度補(bǔ)償能力的鎖相回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎖相回路(Phase-Locked Loop，PLL)，特別是涉及具有補(bǔ)償控頻靈敏度(Tuning Sensitivity)能力的PLL，以得到更為平穩(wěn)的回路頻寬(Loop Bandwidth)。
背景技術(shù)：
在通訊系統(tǒng)中，PLL是用以產(chǎn)生具有特定相位與特定頻率輸出信號(hào)的一裝置，并且為達(dá)到此目的，在感興趣的PLL輸入信號(hào)頻率范圍內(nèi)，該P(yáng)LL的回路頻寬W應(yīng)盡可能維持平穩(wěn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其示出了傳統(tǒng)PLL 10的系統(tǒng)方塊圖。傳統(tǒng)PLL 10包括有一相位檢測(cè)器(Pha se Detector)12、一回路濾波器(Loop Filter)14、一電壓控制振蕩器(Voltage Controlled Oscillator，VCO)16、以及一頻率轉(zhuǎn)換器(Frequency Converter)18。相位檢測(cè)器12同時(shí)接收一輸入頻率fI與一參考頻率fR，并比較兩者相位，以得到正比于兩信號(hào)間相位差的一相位差信號(hào)Sp。該相位差信號(hào)Sp輸入至回路濾波器14中，將不需要的噪聲濾掉之后，回路濾波器14輸出一頻率控制信號(hào)Vt輸入至VCO 16中。VCO 16所輸出的一輸出頻率fPLL用以作為PLL 10的輸出，而輸出頻率fPLL則經(jīng)過(guò)頻率轉(zhuǎn)換器18進(jìn)行降頻處理后，輸出參考頻率fR至相位檢測(cè)器12。如一般已知的關(guān)系式，PLL的一回路頻寬值W是一正比于一VCO增益值KVCO與一相位檢測(cè)器增益值KPD乘積的平方根的一數(shù)值，其中，如一般習(xí)慣使用的定義，VCO增益值KVCO定義為輸出信號(hào)fPLL的變化量與輸入的頻率控制信號(hào)Vt的變化量間的比值，VCO增益值KVCO亦稱為控頻靈敏度(Tuning Sensitivity)，而相位檢測(cè)器增益值KPD定義為相位差信號(hào)Sp與相位差的比值。
請(qǐng)參閱圖2、圖3及圖4，圖2是VCO增益值KVCO與頻率控制信號(hào)Vt的關(guān)系圖，圖3是相位檢測(cè)器增益值KPD與頻率控制信號(hào)Vt的關(guān)系圖，圖4是回路頻寬值W與頻率控制信號(hào)Vt的關(guān)系圖。對(duì)傳統(tǒng)的VCO 16而言，VCO增益值KVCO的線性度可以有很好的表現(xiàn)，亦即VCO增益值KVCO在感興趣的頻率控制信號(hào)Vt范圍內(nèi)可近似為一定值。然而，當(dāng)PLL系統(tǒng)整合進(jìn)集成電路(Intergrated Circuit，IC)時(shí)，發(fā)現(xiàn)VCO增益值KVCO的線性度受到嚴(yán)重的影響，造成在感興趣的頻率控制信號(hào)Vt范圍內(nèi)，VCO增益值KVCO(如圖2所示)不能被近似為一定值，此時(shí)，即便相位檢測(cè)器增益值KPD有很好的線性度(如圖3所示)，回路頻寬W仍會(huì)受到VCO增益值KVCO特性的影響，而造成回路頻寬值W平穩(wěn)度的下降，如圖4所示，造成在感興趣的頻率控制信號(hào)Vt范圍內(nèi)的回路頻寬W值變動(dòng)范圍過(guò)大。
請(qǐng)參閱圖5，圖5是另一已知PLL 20的系統(tǒng)方塊圖，披露于美國(guó)專利第2002/0039050A1公告號(hào)。已知PLL 20主要包含VCO 25、一分頻器(Divider)29、相位檢測(cè)器22、一充放電泵浦(Charge Pump)23、一回路濾波器24及一增益控制器26。VCO 25接收一頻率控制信號(hào)Vt，響應(yīng)產(chǎn)生一輸出信號(hào)Fout。分頻器29根據(jù)一選定的除數(shù)，將輸出信號(hào)Fout分頻，產(chǎn)生一第一回授信號(hào)Ffb。相位檢測(cè)器22為一數(shù)字式相位檢測(cè)器，用以檢測(cè)一參考信號(hào)Fref及第一回授信號(hào)Ffb之間的相位差，輸出一相位差信號(hào)Sp。充放電泵浦23接收相位差信號(hào)Sp，以及產(chǎn)生一電流信號(hào)Ifc，其中該充放電泵浦23的一充放電泵浦增益值KC可由一增益控制信號(hào)Sgc調(diào)整?；芈窞V波器24用以將充放電泵浦23所輸出的電流信號(hào)Ifc進(jìn)行濾波處理，產(chǎn)生頻率控制信號(hào)Vt。該頻率控制信號(hào)Vt又連接至一高阻抗緩沖放大器/濾波器27，獲得一第二回授信號(hào)Vfb。增益控制器26接收該第二回授信號(hào)Vfb，該第二回授信號(hào)Vfb首先通過(guò)一包含在增益控制器26中的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog/DigitalConverter)28，將模擬形式的第二回授信號(hào)Vfb轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式后，以數(shù)字形式的第二回授信號(hào)Vfb為一索引，然后對(duì)一預(yù)設(shè)在增益控制器26中的對(duì)照表(圖未顯示)進(jìn)行查表操作，而產(chǎn)生調(diào)整充放電泵浦增益值KC的增益控制信號(hào)Sgc。
已知PLL 20是利用回路頻寬W正比于VCO增益值KVCO與充電泵浦增益值KC乘積的平方根值的關(guān)系，因此可藉由調(diào)整充電泵浦增益值KC來(lái)解決PLL的回路頻寬W會(huì)隨著VCO增益值KVCO變化而變動(dòng)的問(wèn)題。
美國(guó)專利第2002/0039050A1公告號(hào)所披露的已知PLL 20架構(gòu)，只能應(yīng)用在相位檢測(cè)器22為一數(shù)字式相位檢測(cè)器的情形，本發(fā)明則可應(yīng)用于模擬式相位檢測(cè)器的PLL，并且該P(yáng)LL亦可進(jìn)一步作為通信系統(tǒng)的傳送器之用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種具有控頻靈敏度(Tuning Sensitivity)補(bǔ)償能力的PLL，以實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的PLL回路頻寬。
本發(fā)明提供一種PLL，包含一相位檢測(cè)器、一回路濾波器、一增益控制器(Gain Controller)及一VCO。該相位檢測(cè)器用以接收一第一回授信號(hào)、一參考信號(hào)以及一增益控制信號(hào)。該第一回授信號(hào)是關(guān)于由該VCO所輸出的一輸出信號(hào)。該相位檢測(cè)器響應(yīng)該第一回授信號(hào)與該參考信號(hào)之間的一相位差，輸出一相位差信號(hào)。該增益控制信號(hào)是相關(guān)于該相位檢測(cè)器增益值的調(diào)整，其中該相位檢測(cè)器增益值代表該相位差信號(hào)與該相位差的一比值。
該回路濾波器用以對(duì)該相位差信號(hào)進(jìn)行濾波，進(jìn)而輸出一頻率控制信號(hào)。該增益控制器具有一耦合至接收一第二回授信號(hào)的輸入端，該第二回授信號(hào)是關(guān)于該相位差信號(hào)，該增益控制器并且回應(yīng)該第二回授信號(hào)產(chǎn)生該增益控制信號(hào)。該VCO具有一耦合至接收該頻率控制信號(hào)的輸入端，該VCO并且響應(yīng)該頻率控制信號(hào)，輸出該輸出信號(hào)。
該P(yáng)LL的一回路頻寬值為該相位檢測(cè)器增益值與一VCO增益值的一函數(shù)，其中該VCO增益值代表該輸出信號(hào)與該頻率控制信號(hào)的一比值。該相位檢測(cè)器增益值隨著該第二回授信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，以補(bǔ)償VCO增益值的變動(dòng)，致使該回路頻寬值維持穩(wěn)定。
本發(fā)明的該P(yáng)LL利用該回路頻寬值正比于該VCO增益值及該相位檢測(cè)器增益值的乘積的平方根值的關(guān)系，藉由調(diào)整該相位檢測(cè)器增益值來(lái)解決回路頻寬值因VCO增益值變化而變動(dòng)的問(wèn)題，并且可更進(jìn)一步包含一調(diào)制器，使本發(fā)明的PLL應(yīng)用為通信系統(tǒng)的一傳送器。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以藉由以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳述得到進(jìn)一步的了解。


圖1是傳統(tǒng)的PLL的系統(tǒng)方塊圖。
圖2是VCO增益值與頻率控制信號(hào)的關(guān)系圖。
圖3是相位檢測(cè)器增益值與頻率控制信號(hào)的關(guān)系圖。
圖4是回路頻寬值與頻率控制信號(hào)的關(guān)系圖。
圖5是已知PLL的系統(tǒng)方塊圖。
圖6是本發(fā)明第一具體實(shí)施例的PLL系統(tǒng)方塊圖。
圖7為VCO增益值與頻率控制信號(hào)的關(guān)系圖。
圖8為依據(jù)本發(fā)明的相位檢測(cè)器增益值與頻率控制信號(hào)的關(guān)系圖。
圖9為依據(jù)本發(fā)明的回路頻寬值與頻率控制信號(hào)的關(guān)系圖。
圖10A是依據(jù)本發(fā)明的增益控制信號(hào)控制偏壓電流值的示意圖。
圖10B是依據(jù)本發(fā)明的增益控制信號(hào)控制相位檢測(cè)器輸出電流值的示意圖。
圖10C是依據(jù)本發(fā)明的增益控制信號(hào)控制相位檢測(cè)器輸出電壓值的示意圖。
圖11A是依據(jù)本發(fā)明的偏壓電流值與第二回授信號(hào)的關(guān)系圖。
圖11B是依據(jù)本發(fā)明的相位檢測(cè)器輸出電流值與第二回授信號(hào)的關(guān)系圖。
圖11C是依據(jù)本發(fā)明的相位檢測(cè)器輸出電流值與第二回授信號(hào)的關(guān)系圖。
圖12是本發(fā)明第二具體實(shí)施例的傳送器系統(tǒng)方塊圖。
圖13是本發(fā)明第三具體實(shí)施例的傳送器系統(tǒng)方塊圖。
圖14是依據(jù)本發(fā)明的第二回授信號(hào)點(diǎn)與回路濾波器的電路圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明10傳統(tǒng)鎖相回路 12相位檢測(cè)器14回路濾波器 16電壓控制振蕩器18頻率轉(zhuǎn)換器 20已知鎖相回路22相位檢測(cè)器 23充放電泵浦24回路濾波器 25電壓控制振蕩器26增益控制器 27高阻抗緩沖放大器/濾波器28模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器29分頻器30鎖相回路 32相位檢測(cè)器34回路濾波器 36增益控制器38電壓控制振蕩器 40頻率轉(zhuǎn)換器42混頻器 44偏壓電路45第一電流源 46第二電流源
47第三電流源 50第二具體實(shí)施例的傳送器52調(diào)制器 60第三具體實(shí)施例的傳送器62頻率轉(zhuǎn)換器 64調(diào)制器101輸出電流單元 101a第一電流泵模塊101b第二電流泵模塊101c第三電流泵模塊102輸出電壓?jiǎn)卧?04a、104b可調(diào)式負(fù)載 106減法器A第一信號(hào)點(diǎn) B第二信號(hào)點(diǎn)C第三信號(hào)點(diǎn) Fcon降頻信號(hào)Ffb第一回授信號(hào) fI輸入頻率FIF中頻信號(hào) Fout電壓控制振蕩器輸出信號(hào)fPLL輸出頻率 fR參考頻率Fref參考信號(hào) I1第一電流值I2第二電流值 I3第三電流值Ib偏壓電流值 Ifc電流信號(hào)Ip相位檢測(cè)器輸出電流KC充放電泵浦增益值 KPD相位檢測(cè)器增益值W鎖相回路頻寬值 KVCO電壓控制振蕩器增益值Sd數(shù)據(jù)信號(hào) Sgc增益控制信號(hào)Sgc1第一開關(guān)控制信號(hào) Sgc2第二開關(guān)控制信號(hào)Sp相位差信號(hào) Vfb第二回授信號(hào)Vp相位檢測(cè)器輸出電壓 Vt頻率控制信號(hào)具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖6，圖6是本發(fā)明第一具體實(shí)施例的PLL 30的系統(tǒng)方塊圖。本發(fā)明提供了一種PLL 30，包含一相位檢測(cè)器32、一回路濾波器34、一增益控制器36、一VCO 38及一頻率轉(zhuǎn)換器40。
相位檢測(cè)器32為一模擬(Analog)式相位檢測(cè)器，用以接收一第一回授信號(hào)Ffb、一參考信號(hào)Fref及一增益控制信號(hào)Sgc，輸出一相位差信號(hào)Sp，相位差信號(hào)Sp反應(yīng)第一回授信號(hào)Ffb與參考信號(hào)Fref兩信號(hào)之間的相位差。相位檢測(cè)器32的一相位檢測(cè)器增益值KPD定義為相位差信號(hào)Sp與相位差的比值。相位檢測(cè)器增益值KPD可被增益控制信號(hào)Sgc所調(diào)整。
相位檢測(cè)器32的實(shí)施方式非本發(fā)明的重點(diǎn)，由于其為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，此處不詳加探討。僅簡(jiǎn)單舉例而言，相位檢測(cè)器32可包含一混頻器(Mixer)42及一偏壓電路(Bias Circuit)44，通過(guò)調(diào)整偏壓電路44輸出的一偏壓電流(Bias Current)值Ib，可據(jù)以調(diào)整相位檢測(cè)器增益值KPD，因此在本發(fā)明中，增益控制信號(hào)Sgc控制偏壓電流值Ib，其中偏壓電路44響應(yīng)增益控制信號(hào)Sgc，輸出偏壓電流值Ib，偏壓電流值Ib將驅(qū)動(dòng)混頻器42運(yùn)作，并影響相位檢測(cè)器增益值KPD。另外第一回授信號(hào)Ffb是相關(guān)于由VCO 38所輸出的一輸出信號(hào)Fout的回授?；芈窞V波器34用以濾波相位差信號(hào)Sp成為一頻率控制信號(hào)Vt。
VCO 38用以接收頻率控制信號(hào)Vt，并在頻率控制信號(hào)Vt的控制下，響應(yīng)產(chǎn)生輸出信號(hào)Fout，其中頻率控制信號(hào)Vt為電壓形式的信號(hào)。如一般習(xí)慣使用的定義，一VCO增益值KVCO定義為輸出信號(hào)Fout的變化量與輸入的頻率控制信號(hào)Vt的變化量間的比值。頻率轉(zhuǎn)換器40用以接收輸出信號(hào)Fout，將輸出信號(hào)Fout降頻(Down-Convert)成為第一回授信號(hào)Ffb。該頻率轉(zhuǎn)換器40可以是一已知的分頻器(Frequency Divider)，或是一已知的混頻器(FrequencyConversion Mixer)。增益控制器36用以接收一第二回授信號(hào)Vfb，響應(yīng)第二回授信號(hào)Vfb輸出增益控制信號(hào)Sgc。
本發(fā)明調(diào)整相位檢測(cè)器增益值KPD的基本精神為，將頻率控制信號(hào)Vt的范圍切分為幾段，然后對(duì)各區(qū)段頻率控制信號(hào)Vt所對(duì)應(yīng)的VCO增益值KVCO取一代表值，進(jìn)而得出一所期望的相位檢測(cè)器增益值KPD，然后通過(guò)增益控制信號(hào)Sgc，將相位檢測(cè)器增益值KPD調(diào)整至該期望的值。為進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，現(xiàn)舉例如下。
請(qǐng)參閱圖7，圖7為VCO增益值KVCO與頻率控制信號(hào)Vt的關(guān)系圖。此例中，由于VCO組件的特性，使得VCO增益值KVCO并不是一個(gè)平穩(wěn)的值。在圖7中，頻率控制信號(hào)Vt被區(qū)分成數(shù)個(gè)區(qū)段，如三個(gè)區(qū)段，分別為1.2V以下、1.2-1.4V之間、及1.4V以上。在各個(gè)區(qū)段皆用一代表值代表該區(qū)段的VCO增益值KVCO，以圖7為例，分別為1 4、12、10MHz/volt。在這樣的情形下，為了補(bǔ)償VCO增益值KVCO的變動(dòng)情形，我們希望相位檢測(cè)器增益值KPD在各Vt區(qū)段的值分別為K0/14、K0/12、K0/10，如圖8所示，圖8為依據(jù)本發(fā)明的相位檢測(cè)器增益值KPD與頻率控制信號(hào)Vt的關(guān)系圖，其中K0為一正值常數(shù)。依據(jù)圖7、圖8，圖9為所得回路頻寬值W與頻率控制信號(hào)Vt的關(guān)系圖，如此，相較于未補(bǔ)償之前(即如圖4所示)，我們可以得到更為平穩(wěn)的回路頻寬值W。
基于增益控制信號(hào)Sgc對(duì)相位檢測(cè)器增益值KPD的調(diào)整有多種實(shí)施狀態(tài)，現(xiàn)列舉三種說(shuō)明如下圖10A為一實(shí)施例示意圖，是增益控制信號(hào)Sgc通過(guò)控制一偏壓電路44的I偏壓電流值Ib的方式，實(shí)現(xiàn)調(diào)控相位檢測(cè)器增益值KPD的目的。其中，利用相位檢測(cè)器增益值KPD與偏壓電流Ib呈一正比的關(guān)系，因此，欲達(dá)到調(diào)整相位檢測(cè)器增益值KPD如圖8所示的結(jié)果，偏壓電流Ib必須被控制成如圖11A所示，在各第二回授信號(hào)Vfb區(qū)段的值分別為30·I0、35·I0、42·I0(即彼此間的比例為1/14∶1/12∶1/10)，其中I0為一正值常數(shù)。如圖10A所示，增益控制信號(hào)Sgc包含二個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，分別為一第一開關(guān)控制信號(hào)Sgcl及一第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2，偏壓電路44包含三個(gè)電流源，分別為一第一電流源45、一第二電流源46及一第三電流源47，第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1用以控制第一電流源45所提供的一第一電流值I1是否輸入至混頻器42，第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2用以控制第二電流源46所提供的一第二電流值I2是否輸入至混頻器42；第三電流源47持續(xù)提供一第三電流值I3輸入至混頻器42；亦即，偏壓電流值Ib為該第三電流值I3選擇性地加上該第一電流值I1，以及選擇性地加上該第二電流值I2。
結(jié)合圖11A，可推得該第一電流值是設(shè)為5·I0、該第二電流值是設(shè)為7·I0及該第三電流值是設(shè)為30·I0。參考圖11A，當(dāng)?shù)诙厥谛盘?hào)Vfb小于1.2V時(shí)，增益控制信號(hào)Sgc中的第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1及第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2分別控制該第一電流值及該第二電流值皆不輸入至混頻器42，因此，此時(shí)偏壓電流值Ib為30·I0；當(dāng)?shù)诙厥谛盘?hào)Vfb大于或等于1.2V及小于1.4V時(shí)，第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1控制該第一電流值輸入至混頻器42，第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2控制該第二電流值不輸入至混頻器42，因此，此時(shí)偏壓電流值Ib為35·I0。當(dāng)?shù)诙厥谛盘?hào)Vfb大于或等于1.4V時(shí)，第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1及第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2分別控制該第一電流值及該第二電流值皆輸入至混頻器42，因此，此時(shí)偏壓電流值Ib為42·I0。如此實(shí)現(xiàn)如圖11A的效果。
圖10B為一實(shí)施例示意圖，是增益控制信號(hào)Sgc通過(guò)控制相位檢測(cè)器的一輸出電流單元101的一輸出電流值Ip的方式，實(shí)現(xiàn)調(diào)控相位檢測(cè)器增益值KPD的目的。該輸出電流單元101包含三個(gè)(此為該實(shí)施例的情形，可依實(shí)際應(yīng)用調(diào)整個(gè)數(shù))電流泵模塊，分別為第一電流泵模塊101a、第二電流泵模塊101b、第三電流泵模塊101c。利用相位檢測(cè)器增益值KPD與輸出電流值Ip呈一正比的關(guān)系，因此，欲達(dá)到調(diào)整檢測(cè)器增益值KPD如圖8所示的結(jié)果，輸出電流值Ip必須被控制成如圖11B所示，在各第二回授信號(hào)Vfb區(qū)段的值分別為30·I0、35·I0、42·I0(即彼此間的比例為1/14∶1/12∶1/10)，其中I0為一正值常數(shù)。如圖10B所示，增益控制信號(hào)Sgc包含二個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，分別為一第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1及一第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2，相位檢測(cè)器32包含三個(gè)電流泵模塊(pumping module)，分別為一第一電流泵模塊101a、一第二電流泵模塊101b及一第三電流泵模塊101c。第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1用以控制第一電流泵模塊101a，通過(guò)對(duì)第一電流泵模塊101a中的開關(guān)SW1a及SW1b的控制，控制第一電流泵模塊101a所提供的一第一電流值I1是否加入輸出電流Ip。第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2用以控制第二電流泵模塊101b，通過(guò)對(duì)第二電流泵模塊101b中的開關(guān)SW2a及SW2b的控制，控制第二電流泵模塊101b所提供的一第二電流值I2是否加入輸出電流Ip。第三電流泵模塊101c所提供的一第三電流值I3持續(xù)加入輸出電流Ip。綜上所述，輸出電流值Ip為該第三電流值I3選擇性地加上該第一電流值I1，以及選擇性地加上該第二電流值I2。
結(jié)合圖11B，可推得該第一電流值是設(shè)為5·I0、該第二電流值是設(shè)為7·I0及該第三電流值是設(shè)為30·I0。參考圖11B，當(dāng)?shù)诙厥谛盘?hào)Vfb小于1.2V時(shí)，增益控制信號(hào)Sgc中的第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1及第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2分別控制該第一電流值及該第二電流值皆不加入輸出電流Ip，因此，此時(shí)加入輸出電流Ip為30·I0；當(dāng)?shù)诙厥谛盘?hào)Vfb大于或等于1.2V及小于1.4V時(shí)，第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1控制該第一電流值加入輸出電流Ip，第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2控制該第二電流值不加入輸出電流Ip，因此，此時(shí)輸出電流Ip為35·I0。當(dāng)?shù)诙厥谛盘?hào)Vfb大于或等于1.4V時(shí)，第一開關(guān)控制信號(hào)Sgc1及第二開關(guān)控制信號(hào)Sgc2分別控制該第一電流值及該第二電流值皆加入輸出電流Ip，因此，此時(shí)輸出電流Ip為42·I0。如此實(shí)現(xiàn)如圖11B的效果。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，相位檢測(cè)器的輸出結(jié)果除了可以是一電流形式的信號(hào)外，亦可為一電壓形式的信號(hào)。此時(shí)，相位檢測(cè)器增益值KPD將與輸出電壓值Vp呈一正比的關(guān)系。圖10C為一實(shí)施例示意圖，是增益控制信號(hào)Sgc通過(guò)控制相位檢測(cè)器之一輸出電壓?jiǎn)卧?02的一輸出電壓值Vp的方式，實(shí)現(xiàn)調(diào)控相位檢測(cè)器增益值KPD的目的。輸出電壓?jiǎn)卧?02包含可調(diào)式負(fù)載104a、104b及一減法器(如一差動(dòng)放大器)106?；祛l器42的節(jié)點(diǎn)A、B分別經(jīng)由可調(diào)式負(fù)載104a、104b連接至電源線?？烧{(diào)式負(fù)載104a、104b可受增益控制信號(hào)Sgc控制調(diào)整其負(fù)載值。節(jié)點(diǎn)A、B又接至一減法器，得出節(jié)點(diǎn)A電壓VA與節(jié)點(diǎn)B電壓VB的一差值，輸出為相位檢測(cè)器輸出信號(hào)Sp的電壓值Vp。舉例而言，Vp＝VB-VA，當(dāng)流經(jīng)節(jié)點(diǎn)A的電流與流經(jīng)節(jié)點(diǎn)B的電流，大小皆為IM、方向相反時(shí)，此時(shí)可進(jìn)一步得到，Vp＝VB-VA＝IM×(ZB+ZA)，其中ZA、ZB分別為負(fù)載104a、104b的負(fù)載值。由此可見(jiàn)，輸出電壓值Vp與(ZB+ZA)呈正比的關(guān)系。
由于相位檢測(cè)器增益值KPD與輸出電壓值Vp呈一正比的關(guān)系，因此，欲實(shí)現(xiàn)調(diào)整檢測(cè)器增益值KPD如圖8所示的結(jié)果，輸出電壓值Vp必須被控制成如圖11C所示，在各第二回授信號(hào)Vfb區(qū)段的值分別為30·V0、35·V0、42·V0(即彼此間的比例為1/14∶1/12∶1/10)，其中V0為一正值常數(shù)。以此為例，負(fù)載104a、104b的負(fù)載值ZA、ZB可受增益控制信號(hào)Sgc控制調(diào)整其負(fù)載值倍數(shù)于1倍、35/30倍、42/30倍之間。也就是，(ZB+ZA)值，連同最后的輸出電壓值Vp，便受增益控制信號(hào)Sgc控制調(diào)整其倍數(shù)于1倍、35/30倍、42/30倍之間。如此，輸出電壓值Vp即實(shí)現(xiàn)如圖11C的效果。
本發(fā)明所提供的PLL 30，可進(jìn)一步應(yīng)用為通訊系統(tǒng)的傳送器，請(qǐng)參閱圖12，圖12是本發(fā)明第二具體實(shí)施例的傳送器50的系統(tǒng)方塊圖。在第二具體實(shí)施例中，除第一具體實(shí)施例所包含的組件外，進(jìn)一步包含一調(diào)制器52。以下將詳述第二具體實(shí)施例中各組件的運(yùn)作方式，并著重于第二具體實(shí)施例與第一具體實(shí)施例的相異之處。
在第二具體實(shí)施例中，調(diào)制器52用以接收一數(shù)據(jù)信號(hào)Sd及一中頻信號(hào)FIF，并且將數(shù)據(jù)信號(hào)Sd乘上中頻信號(hào)FIF，進(jìn)而輸出參考信號(hào)Fref，其中中頻信號(hào)FIF用以升頻(Up-Convert)數(shù)據(jù)信號(hào)Sd’。其余各組件的功能與第一具體實(shí)施例相同，在此不再贅述。
請(qǐng)參閱圖13，圖13是本發(fā)明第三具體實(shí)施例的傳送器60的系統(tǒng)方塊圖。第三具體實(shí)施例與第二具體實(shí)施例相似，不同之處如下。
在第三具體實(shí)施例中，一頻率轉(zhuǎn)換器62用以接收VCO 38所輸出的輸出信號(hào)Fout，將輸出信號(hào)Fout降頻成為一降頻信號(hào)Fcon。頻率轉(zhuǎn)換器62可以是一已知的分頻器(Frequency Divider)，或是一已知的混頻器(Mixer)。一調(diào)制器64用以接收數(shù)據(jù)信號(hào)Sd以及降頻信號(hào)Fcon，調(diào)制器64依據(jù)降頻信號(hào)Fcon將數(shù)據(jù)信號(hào)Sd進(jìn)行調(diào)制處理，進(jìn)而輸出第一回授信號(hào)Ffb。相位檢測(cè)器32接收第一回授信號(hào)Ffb與一中頻信號(hào)FIF，并比較兩者相位，以得到正比于兩信號(hào)間相位差的一相位差信號(hào)Sp。其余各組件的功能與第二具體實(shí)施例相同，在此不再贅述。
請(qǐng)參閱圖14，圖14是第二回授信號(hào)點(diǎn)與回路濾波器34的電路圖。在第一、第二及第三具體實(shí)施例中，第二回授信號(hào)Vfb為頻率控制信號(hào)Vt的回授，但依據(jù)本發(fā)明，第一、第二及第三實(shí)施例中的第二回授信號(hào)Vfb亦可以是相位差信號(hào)Sp的回授，或?yàn)橄辔徊钚盘?hào)Sp濾波為頻率控制信號(hào)Vt過(guò)程中的一中間信號(hào)，意即為回路濾波器34濾波過(guò)程的一信號(hào)。如圖14所示，第二回授信號(hào)Vfb可以自一第一信號(hào)點(diǎn)A回授(此時(shí)，第二回授信號(hào)Vfb即為相位差信號(hào)Sp)、或自一第二信號(hào)點(diǎn)B回授(此時(shí)，第二回授信號(hào)Vfb即為回路濾波器34濾波過(guò)程的一信號(hào))、或取自一第三信號(hào)點(diǎn)C(此時(shí)，第二回授信號(hào)Vfb即為頻率控制信號(hào)Vt)。
已知PLL 20利用回路頻寬W是正比于VCO增益值KVCO與充電泵浦增益值KC乘積的平方根值的關(guān)系，因此可藉由調(diào)整充電泵浦增益值KC來(lái)解決已知PLL 20的回路頻寬W會(huì)受到VCO增益值KVCO變化而變動(dòng)的問(wèn)題。然而本發(fā)明的PLL 30是利用回路頻寬W正比于VCO增益值KVCO及相位檢測(cè)器增益值KPD的乘積的平方根值的關(guān)系，藉由調(diào)整相位檢測(cè)器增益值KPD來(lái)解決已知的問(wèn)題。
美國(guó)專利第2002/0039050A1公告號(hào)所披露的已知PLL 20所包含的相位檢測(cè)器22為一數(shù)字式相位檢測(cè)器。本發(fā)明所提出的PLL 30包含的相位檢測(cè)器32則為一模擬式相位檢測(cè)器，且本發(fā)明若進(jìn)一步包含調(diào)制器52、64，則可將PLL 30應(yīng)用為通信系統(tǒng)的傳送器50、60。
藉由以上較佳具體實(shí)施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所披露的較佳具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明的權(quán)利要求的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鎖相回路，該鎖相回路的一回路頻寬值為一相位檢測(cè)器增益值(KPD)與一電壓控制震蕩器增益值(KVCO)的一函數(shù)，該鎖相回路包含一相位檢測(cè)器，該相位檢測(cè)器用以接收一第一回授信號(hào)(Ffb)、一參考信號(hào)(Fref)以及一增益控制信號(hào)(Sgc)，該第一回授信號(hào)是關(guān)于由一電壓控制震蕩器所輸出的一輸出信號(hào)(Fout)，該相位檢測(cè)器回應(yīng)該第一回授信號(hào)(Ffb)與該參考信號(hào)(Fref)之間的一相位差，輸出一相位差信號(hào)(Sp)，該增益控制信號(hào)(Sgc)相關(guān)于該相位檢測(cè)器增益值(KPD)的調(diào)整，其中該相位檢測(cè)器增益值(KPD)代表該相位差信號(hào)(Sp)與該相位差的一比值；一回路濾波器，該回路濾波器用以對(duì)該相位差信號(hào)(Sp)進(jìn)行濾波，進(jìn)而輸出一頻率控制信號(hào)(Vt)；一增益控制器，該增益控制器具有一耦合至接收一第二回授信號(hào)(Vfb)的輸入端，該第二回授信號(hào)(Vfb)是關(guān)于該相位差信號(hào)(Sp)，該增益控制器并且回應(yīng)該第二回授信號(hào)(Vfb)產(chǎn)生該增益控制信號(hào)(Sgc)；以及一電壓控制震蕩器，該電壓控制震蕩器具有一耦合至接收該頻率控制信號(hào)(Vt)的輸入端，該電壓控制震蕩器并且響應(yīng)該頻率控制信號(hào)(Vt)，輸出該輸出信號(hào)(Fout)，該電壓控制震蕩器增益值(KVCO)代表該輸出信號(hào)(Fout)的變化量與該頻率控制信號(hào)(Vt)的變化量的一比值；其中該相位檢測(cè)器增益值(KPD)隨著該第二回授信號(hào)(Vfb)進(jìn)行調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中該第二回授信號(hào)(Vfb)為該相位差信號(hào)(Sp)。
3.如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中該第二回授信號(hào)(Vfb)為該頻率控制信號(hào)(Vt)。
4.如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中該第二回授信號(hào)(Vfb)為該相位差信號(hào)(Sp)濾波成該頻率控制信號(hào)(Vt)過(guò)程中的一中間信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中該相位檢測(cè)器為一模擬式相位檢測(cè)器。
6.如權(quán)利要求5所述的鎖相回路，其中該相位檢測(cè)器包含一偏壓電路，該偏壓電路響應(yīng)該增益控制信號(hào)(Sgc)，輸出一偏壓電流值，據(jù)以影響該相位檢測(cè)器增益值(KPD)。
7.如權(quán)利要求6所述的鎖相回路，其中該相位檢測(cè)器進(jìn)一步包含一混頻器，該偏壓電流值將驅(qū)動(dòng)該混頻器運(yùn)作，據(jù)以調(diào)整該相位檢測(cè)器增益值(KPD)。
8.如權(quán)利要求5所述的鎖相回路，其中該相位檢測(cè)器包含一電流調(diào)整單元，該電流調(diào)整單元響應(yīng)該增益控制信號(hào)(Sgc)，調(diào)整該相位檢測(cè)器的一輸出電流值，據(jù)以影響該相位檢測(cè)器增益值(KPD)。
9.如權(quán)利要求5所述的鎖相回路，其中該相位檢測(cè)器包含一電壓調(diào)整單元，該電壓調(diào)整單元響應(yīng)該增益控制信號(hào)(Sgc)，調(diào)整該相位檢測(cè)器的一輸出電壓值，據(jù)以影響該相位檢測(cè)器增益值(KPD)。
10.如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，進(jìn)一步包含一頻率轉(zhuǎn)換器，該頻率轉(zhuǎn)換器用以接收該電壓控制震蕩器所輸出的輸出信號(hào)(Fout)，并且對(duì)該輸出信號(hào)(Fout)進(jìn)行降頻處理，進(jìn)而輸出該第一回授信號(hào)(Ffb)。
11.一種傳送器，該傳送器的一回路頻寬為一相位檢測(cè)器增益值(KPD)與一電壓控制震蕩器增益值(KVCO)的一函數(shù)，該傳送器包含一相位檢測(cè)器，該相位檢測(cè)器用以接收一第一回授信號(hào)(Ffb)、一參考信號(hào)(Fref)以及一增益控制信號(hào)(Sgc)，該第一回授信號(hào)是關(guān)于由一電壓控制震蕩器所輸出的一輸出信號(hào)(Fout)，該相位檢測(cè)器回應(yīng)該第一回授信號(hào)(Ffb)與該參考信號(hào)(Fref)之間的一相位差，輸出一相位差信號(hào)(Sp)，該增益控制信號(hào)(Sgc)相關(guān)于該相位檢測(cè)器增益值(KPD)的調(diào)整，其中該相位檢測(cè)器增益值(KPD)代表該相位差信號(hào)(Sp)與該相位差的一比值；一回路濾波器，該回路濾波器用以對(duì)該相位差信號(hào)(Sp)進(jìn)行濾波，進(jìn)而輸出一頻率控制信號(hào)(Vt)；一增益控制器，該增益控制器具有一耦合至接收一第二回授信號(hào)(Vfb)的輸入端，該第二回授信號(hào)(Vfb)是關(guān)于該相位差信號(hào)(Sp)，該增益控制器并且回應(yīng)該第二回授信號(hào)(Vfb)產(chǎn)生該增益控制信號(hào)(Sgc)；以及一電壓控制震蕩器，該電壓控制震蕩器具有一耦合至接收該頻率控制信號(hào)(Vt)的輸入端，該電壓控制震蕩器并且響應(yīng)該頻率控制信號(hào)(Vt)，輸出該輸出信號(hào)(Fout)，該電壓控制震蕩器增益值(KVCO)代表該輸出信號(hào)(Fout)的變化量與該頻率控制信號(hào)(Vt)的變化量的一比值；其中該相位檢測(cè)器增益值(KPD)隨著該第二回授信號(hào)(Vfb)進(jìn)行調(diào)整。
12.如權(quán)利要求11所述的傳送器，其中該第二回授信號(hào)(Vfb)為該相位差信號(hào)(Sp)。
13.如權(quán)利要求11所述的傳送器，其中該第二回授信號(hào)(Vfb)為該頻率控制信號(hào)(Vt)。
14.如權(quán)利要求11所述的傳送器，其中該第二回授信號(hào)(Vfb)為該相位差信號(hào)(Sp)濾波成該頻率控制信號(hào)(Vt)過(guò)程中的一中間信號(hào)。
15.如權(quán)利要求11所述的傳送器，其中該相位檢測(cè)器為一模擬式相位檢測(cè)器。
16.如權(quán)利要求15所述的傳送器，其中該相位檢測(cè)器包含一偏壓電路，該偏壓電路響應(yīng)該增益控制信號(hào)(Sgc)，輸出一偏壓電流值，據(jù)以影響該相位檢測(cè)器增益值(KPD)。
17.如權(quán)利要求15所述的傳送器，其中該相位檢測(cè)器包含一電流調(diào)整單元，該電流調(diào)整單元響應(yīng)該增益控制信號(hào)(Sgc)，調(diào)整該相位檢測(cè)器的一輸出電流值，據(jù)以影響該相位檢測(cè)器增益值(KPD)。
18.如權(quán)利要求15所述的傳送器，其中該相位檢測(cè)器包含一電壓調(diào)整單元，該電壓調(diào)整單元響應(yīng)該增益控制信號(hào)(Sgc)，調(diào)整該相位檢測(cè)器的一輸出電壓值，據(jù)以影響該相位檢測(cè)器增益值(KPD)。
19.如權(quán)利要求16所述的傳送器，其中該相位檢測(cè)器進(jìn)一步包含一混頻器，該偏壓電流值將驅(qū)動(dòng)該混頻器運(yùn)作，據(jù)以調(diào)整該相位檢測(cè)器增益值(KPD)。
20.如權(quán)利要求11所述的傳送器，進(jìn)一步包含一頻率轉(zhuǎn)換器，該頻率轉(zhuǎn)換器用以接收該電壓控制震蕩器所輸出的輸出信號(hào)(Fout)，并且對(duì)該輸出信號(hào)(Fout)進(jìn)行降頻處理，進(jìn)而輸出該第一回授信號(hào)(Ffb)；以及一調(diào)制器，該調(diào)制器用以接收一數(shù)據(jù)信號(hào)(Sd)以及一中頻信號(hào)(FIF)，該調(diào)制器依據(jù)該中頻信號(hào)(FIF)，將該數(shù)據(jù)信號(hào)(Sd)進(jìn)行調(diào)制處理，進(jìn)而輸出該參考信號(hào)(Fref)。
21.如權(quán)利要求11所述的傳送器，進(jìn)一步包含一頻率轉(zhuǎn)換器，該頻率轉(zhuǎn)換器用以接收該電壓控制震蕩器所輸出的輸出信號(hào)(Fout)，并且對(duì)該輸出信號(hào)(Fout)進(jìn)行降頻處理，進(jìn)而輸出一降頻信號(hào)(Fcon)；一調(diào)制器，該調(diào)制器用以接收一數(shù)據(jù)信號(hào)(Sda)以及該降頻信號(hào)(Fcon)，該調(diào)制器并且依據(jù)該降頻信號(hào)(Fcon)，將數(shù)據(jù)信號(hào)(Sd)進(jìn)行調(diào)制處理，進(jìn)而輸出該第一回授信號(hào)(Ffb)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎖相回路。運(yùn)用該鎖相回路的一回路頻寬值為一相位檢測(cè)器增益值與一電壓控制震蕩器增益值(或稱為控頻靈敏度)的一函數(shù)的關(guān)系，藉由調(diào)整該相位檢測(cè)器增益值，以補(bǔ)償該電壓控制震蕩器增益值的變動(dòng)情形，致使該回路頻寬值更為平穩(wěn)。
文檔編號(hào)H03L7/099GK1677866SQ200410032150
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者郭倉(cāng)甫, 曾柏森, 王守琮, 柯凌維 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司