專利名稱：控制振蕩器之方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于控制振蕩器之方法及裝置。尤其是，本發(fā)明系關(guān)于控制產(chǎn)生電子電路之時(shí)鐘(clock)用之鎖相回路(phase locked loop)之振蕩器之方法及裝置。
背景技術(shù)：
在今日的芯片架構(gòu)中，高品質(zhì)的時(shí)鐘信號(hào)源通常是基本的先決要求。具有低相位噪聲且因此低抖動(dòng)(jitter)的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)高速傳接器電路或使用高性能模擬/數(shù)字或數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器之取樣應(yīng)用而言是必要的。對(duì)相位噪聲要求最嚴(yán)格的是無(wú)接接收器應(yīng)用的情況中，其中通常使用頻率產(chǎn)生器做為轉(zhuǎn)換被接收RF(無(wú)線頻率)信號(hào)至一較低頻信號(hào)用之本地振蕩器。
在這些情況中所使用的頻率通常相當(dāng)高且位于從數(shù)百M(fèi)Hz至GHz的范圍內(nèi)。此種頻率元法使用石英振蕩器，而其它的低噪聲振蕩器，例如SAW(surface Acoustic Wave，表面聲波)共振器，通常很責(zé)，消耗相當(dāng)大的功率且不能被集成化。因此，通常使用鎖相回路(PLL)中的振蕩器，其中可產(chǎn)生頻率為一參考頻率之?dāng)?shù)倍的時(shí)鐘信號(hào)。此參考頻率通常是由石英振蕩器所產(chǎn)生。
第6圖表示此種典型的鎖相回路。在此例中，一相位偵測(cè)器4，例如一相位頻率偵測(cè)器，比較一參考信號(hào)a之相位與時(shí)鐘信號(hào)f之相位。此時(shí)鐘信號(hào)f系藉由一分頻器14從可控式振蕩器1之輸出信號(hào)e所產(chǎn)生?？煽厥秸袷幤?可以例如是壓控振蕩器(voltage controlledoscillator，VCO)。
相位產(chǎn)生器4產(chǎn)生用以控制充電泵浦5之信號(hào)。此充電泵浦5于此可包含例如可控制或可切換電流源。依此方式，一回路濾波器2接收由充電泵浦5產(chǎn)生的信號(hào)g，此充電與參考信號(hào)a與時(shí)鐘信號(hào)f之間的相位差異成正比?；芈窞V波器2通常具有一個(gè)PI傳輸功能，亦即具有一比例組件以及一積分組件之傳輸功能并被設(shè)計(jì)為低通濾波器的形式?；芈窞V波器2之輸出信號(hào)控制振蕩器1；此輸出信號(hào)于此例中可以是一電流信號(hào)或一電壓信號(hào)。
藉由此電路使振蕩器1整體可被控制，因此參考信號(hào)a及時(shí)鐘信號(hào)f總是具有相同的相位且因此相同的頻率。輸出信號(hào)e具有比時(shí)鐘信號(hào)f之頻率大數(shù)倍的頻率，倍數(shù)依據(jù)分頻器14而定。在此狀態(tài)，此鎖相回路被描述為「鎖定的(locked-in)」或「調(diào)整的(adjusted)」。
此整鎖相回路中的主要噪聲來(lái)源通常是振蕩器1，回路濾波器2以及充電泵浦5。如果參考信號(hào)a是由石英振蕩器產(chǎn)生，參考噪聲對(duì)輸出信號(hào)e之噪聲之貢獻(xiàn)通常可以忽略。
為降低震蕩器1所導(dǎo)致的噪聲，通常使用具有高Q因子之LC壓控振蕩器(LC-VCO)。
降低回路濾波器2之固有噪聲的唯一可能方法是以及極大的電容值的電容實(shí)施之。若以芯片(on-chip)實(shí)施此裝置，則僅為電容的實(shí)施就需要大的區(qū)域。
為降低充電泵浦造成的噪聲，通常使用高電流(數(shù)個(gè)mA的等級(jí))以操作充電泵浦。因?yàn)樵诖朔N充電泵浦中通常被用以當(dāng)成電流源之MOS(Metal Oxide Semiconductor，金氧半導(dǎo)體)晶體管雖然在高電流的情況中也必須被維持在飽和狀態(tài)，此充電泵浦所需之供應(yīng)電壓大于其它鎖相回路之供應(yīng)電壓。有時(shí)候即使是特別高電壓晶體管也被用以實(shí)施充電泵浦中的電流源。
雖然通常較佳者為完全集成的解決方案，由于以上所指之具有極低相位噪聲之鎖相回路的問(wèn)題，PLL的某些組件被實(shí)施在外部，例如振蕩器及回路濾波器之部份，前述的大電容值的電容。不過(guò)為成本考量，希望此種外部組件的使用或特定組件實(shí)施用之特定罩幕可以在芯片上。
以上所指出的可能解決方案主要在于降低PLL之不同組件造成的固有噪聲。第二種可能是使來(lái)自在PLL之輸出產(chǎn)生噪聲之點(diǎn)的功能為最小。
此例中的一種可能性是使PLL的頻寬為最佳。在參考信號(hào)藉由極低噪聲源，例如石英振蕩器所預(yù)定之應(yīng)用中，PLL的頻寬必須盡可能高以便降低振蕩器的噪聲成份。但為了穩(wěn)定性的理由，PLL頻寬必須比參考信號(hào)的參考頻寬低。通常頻寬的上限位于此參考頻率約1/10之上。此外，在不同的應(yīng)用中，PLL的頻寬系由此應(yīng)用所需的規(guī)格決定，且不能改變，以便降低噪聲。
另一種可能是降低振蕩器的放大率Kco。事實(shí)上，對(duì)于一預(yù)定的PLL的頻寬而言，從充電泵浦及從回路濾波器至鎖相回路之輸出的噪聲傳輸功能與振蕩器的放大率Kco成正比。由平衡的充電泵浦所產(chǎn)生的功率頻譜密度與充電泵浦電流成正比，而回路濾波器產(chǎn)生之噪聲的功率頻譜密度與充電泵浦電流無(wú)關(guān)，而僅和回路濾波器中所使用的電阻及電容相關(guān)。
如果放大率Ko被降低一因子M且此充電泵浦電流被增加相同的因子，則PLL的頻寬未改變。然而鎖相回路之輸出的充電泵浦噪聲之功率頻譜密度也被降低相同的因子M，因此回路濾波器所產(chǎn)生之噪聲之功率頻譜密度被降低因子M2，在鎖相回路之輸出。
與此程序相關(guān)之問(wèn)題在于，由于放大率Kco的降低，振蕩器之頻率可被調(diào)整的范圍同時(shí)被降低。此外，每一振蕩器之中心頻率可因?yàn)楣?yīng)電壓，溫度的變化或因?yàn)榱鞒痰淖兓桓淖冎烈惶囟ǔ潭取＿@些變化也被稱為PVT(Process Voltage Temperature)變化。如果此調(diào)整范圍變得太小且因?yàn)镻VT變化所產(chǎn)生的中心頻率之漂移大于可調(diào)整范圍本身，可能發(fā)生鎖相回路不能被鎖定的情況。
為解決此問(wèn)題，已知使用具有模擬控制輸入及一數(shù)字控制輸出之振蕩器。此模擬控制輸入對(duì)應(yīng)振蕩器已知的控制輸入。當(dāng)經(jīng)由此輸入控制振蕩器時(shí)，此振蕩器的表現(xiàn)類似具有低放大率Kco之已知振蕩器，亦即，存在一個(gè)依據(jù)模擬輸入信號(hào)而決定之「平坦的」頻率表現(xiàn)。經(jīng)由數(shù)字輸入，振蕩器可藉由例如驅(qū)動(dòng)不同的電感器而在不同的頻率范圍之間以不連續(xù)的步驟被切換。此方法可實(shí)現(xiàn)具有低放大率之PLL，其可涵蓋大的指定頻率范圍。
此方法的缺點(diǎn)在于數(shù)字控制輸入的調(diào)整范圍是以不連續(xù)的步階而改變。如果假設(shè)對(duì)應(yīng)的數(shù)字控制信號(hào)被選擇，因此在啟動(dòng)期間，此PLL可以被鎖定，且隨后例如溫度供應(yīng)電壓在PLL的操作期間發(fā)生變化，此被選擇的調(diào)整范圍可能改變而不再涵蓋想要的PLL輸出頻率。在此情況中，PLL不再被鎖定，或數(shù)字信號(hào)因?yàn)樽詣?dòng)或半自動(dòng)頻率檢查而改變，這產(chǎn)生不想要的PLL輸出的相位瞬變(transient)或頻率瞬變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的在提供一種控制振蕩器之方法及裝置，其中振蕩器的輸出可在大范圍上改變且振蕩器之輸出信號(hào)存在低噪聲。
此目的依據(jù)權(quán)利要求第1像之方法及權(quán)利要求第16項(xiàng)之裝置而達(dá)成。權(quán)利要求附屬項(xiàng)定義此方法及裝置之較佳及有利之實(shí)施例的實(shí)施。
依據(jù)本發(fā)明，為了控制振蕩器，基于振蕩器之一輸出信號(hào)以及一第一參考信號(hào)而產(chǎn)生一第一控制信號(hào)，基于第一控制信號(hào)以及第二參考信號(hào)產(chǎn)生一第二控制信號(hào)，并以第一控制信號(hào)及第二控制信號(hào)控制該振蕩器，因此該振蕩器在依據(jù)該第一控制信號(hào)及第二控制信號(hào)而定之頻率產(chǎn)生輸出信號(hào)。
該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)可為模擬信號(hào)。由于二控制信號(hào)及二參考信號(hào)的使用，振蕩器可由第一控制信號(hào)來(lái)控制，因此其依據(jù)該第一參考信號(hào)之頻率產(chǎn)生想要的頻率，此外，第一控制信號(hào)接近第二參考信號(hào)所預(yù)定之一想要的數(shù)值。此想要的數(shù)值可特別位于第一控制信號(hào)之一數(shù)值范圍之中間。
較佳者，振蕩器之輸出頻率可由第一控制信號(hào)控制在比第二控制信號(hào)小的范圍上，因此第一控制信號(hào)對(duì)應(yīng)一細(xì)微的調(diào)整，而第二控制信號(hào)對(duì)應(yīng)一粗略的調(diào)整。在此情況中，較佳者，輸出信號(hào)頻率對(duì)第一控制信號(hào)的依賴度比對(duì)第二控制信號(hào)「平坦」，且顯示藉由第一控制信號(hào)之頻率改變之特征之一時(shí)間常數(shù)比顯示藉由第二控制信號(hào)之頻率調(diào)整之特征之時(shí)間常數(shù)小，如果振蕩器的輸出改變的話。在此方式中，經(jīng)由第一控制信號(hào)實(shí)質(zhì)上發(fā)生頻率調(diào)整，且可在低噪聲的方式中執(zhí)行。只有輸出信號(hào)的頻率被大量改變才由第二控制信號(hào)決定。
藉由第一控制信號(hào)及第二控制信號(hào)之頻率調(diào)整，較佳者，為連續(xù)或非步階式。
在一較佳實(shí)施例中，第一控制信號(hào)的使用依據(jù)一個(gè)基于輸出信號(hào)，尤其是一分頻輸出信號(hào)，之一信號(hào)與該第一參考信號(hào)之間之一相位差而于一鎖相回路中產(chǎn)生。第二參考信號(hào)可依據(jù)該第一控制信號(hào)與該第二參考信號(hào)之間之一差異而被產(chǎn)生。該第一控制信號(hào)及第二控制信號(hào)可為電流信號(hào)或電壓信號(hào)。此二控制信號(hào)也可為不同的信號(hào)，亦即，經(jīng)由二條線傳輸?shù)男盘?hào)，其中信號(hào)的等級(jí)由二條線中之信號(hào)的等級(jí)之間的差異而決定。
一振蕩器尤其可使用頻率依據(jù)一LC組件而定之一壓控振蕩器。此LC組件之電容于本文中較佳者可由至少二分離的可控制式電容形成，二電容其中一個(gè)電容由第一控制信號(hào)控制，而二電容之另一個(gè)電容由第二控制信號(hào)控制。
第二控制信號(hào)可由一放大器產(chǎn)生，尤其是一互導(dǎo)放大器(transconductance amplifier)，其放大第一控制信號(hào)與第二參考信號(hào)之間之一差異以便產(chǎn)生該第二控制信號(hào)。為降低第二控制信號(hào)之時(shí)間常數(shù)，可以提供在特定時(shí)間比例關(guān)閉之電路裝置，其中該第二控制信號(hào)僅可于該電路裝置關(guān)閉時(shí)被改變。
本發(fā)明尤其適合用于PLL為基礎(chǔ)之芯片架構(gòu)的頻率合成電路，例如在低噪聲的通訊裝置中，例如無(wú)線接收器，雖然本發(fā)明不受限于后者，但理論上可被使用于想要藉由可控制式振蕩器在大頻率范圍上產(chǎn)生低噪聲輸出信號(hào)變化的情況中。


本發(fā)明將藉由實(shí)施之較佳實(shí)施例及參照附圖而被詳細(xì)說(shuō)明，其中第1圖是依據(jù)本發(fā)明控制振蕩器之裝置之實(shí)施例方塊圖，第2圖系振蕩器之輸出信號(hào)頻率對(duì)控制信號(hào)的依賴性，第3圖表示第1圖實(shí)施例之電路的可能實(shí)施，第4圖表示第3圖所示之振蕩器之輸出信號(hào)之頻率的依賴性的仿真，第5圖表示第1圖及三所示之粗略控制裝置之電路的可能實(shí)施，以及第6圖系依據(jù)已知技術(shù)之鎖相回路之方塊圖。
具體實(shí)施例方式
第1圖表示依據(jù)本發(fā)明控制振蕩器1之裝置的方塊圖。執(zhí)行和參照第6圖所述之鎖相回路之組件相同功能之組件被給予相同的參考標(biāo)號(hào)。關(guān)于此等組件的操作模式，在第6圖的描述中給予其它細(xì)節(jié)。在所示之裝置中，一第一參考信號(hào)a以及一時(shí)鐘信號(hào)f被輸入相位偵測(cè)器4，信號(hào)f可藉由例如一時(shí)鐘分割器從振蕩器1之輸出信號(hào)e而被產(chǎn)生，如已經(jīng)被描述之第6圖所示。第一參考信號(hào)a定義振蕩器1之輸出信號(hào)e想要的頻率。依據(jù)已決定之第一參考信號(hào)a與時(shí)鐘信號(hào)f之間之相位差異而定，相位偵測(cè)器4控制一充電泵浦5。這可包含例如可切換電流源并產(chǎn)生與已決定之相位差成正比之一電流信號(hào)g。此電流信號(hào)g被輸入一回路濾波器2之中，其可以使用第6圖之已知的鎖相回路實(shí)施，并產(chǎn)生一低通濾波第一控制信號(hào)b。
第一控制信號(hào)b在第一控制輸入15被輸入振蕩器1。此外，第一控制信號(hào)b被輸入粗略控制裝置3，藉此該粗略控制裝置3依據(jù)第一控制信號(hào)b及第二參考信號(hào)c產(chǎn)生一第二控制信號(hào)d，其于一第二控制輸入16被輸入該振蕩器。
此振蕩器產(chǎn)生輸出信號(hào)e，其中該輸出信號(hào)e之頻率依據(jù)該第一控制信號(hào)b及該第二控制信號(hào)d而定。
不同的發(fā)生信號(hào)a-f可以是電壓或電流信號(hào)，且可互相獨(dú)立為差動(dòng)信號(hào)或簡(jiǎn)單地經(jīng)由一條線傳輸之信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，此電路被設(shè)計(jì)為這些信號(hào)是模擬信號(hào)。但是在理論上，這些信號(hào)的一些或全部可為數(shù)字信號(hào)。
第2圖表示輸出信號(hào)e之輸出頻率fout對(duì)第一控制信號(hào)b及第二控制信號(hào)d之可能的依賴性。第一控制信號(hào)b(例如第一控制信號(hào)b之一電壓)以任意單位被畫在x軸，而頻率fout同樣以任意單位被畫在y軸。對(duì)于第二控制信號(hào)d之一固定值而言，頻率fout依據(jù)第一控制信號(hào)b而改變，如曲線C所表示。曲線C之傾斜度在本例中相當(dāng)小，其對(duì)應(yīng)振蕩器1之低的放大率Kco，因此如引言中所描述，可達(dá)成低噪聲的輸出信號(hào)。藉由第二控制信號(hào)d，此曲線C可在垂直方向連續(xù)地于一最小曲線Cmin與一最大曲線Cmax之間移動(dòng)，如箭頭A所示。曲線B所示之頻率范圍因此代表頻率fout之整調(diào)整范圍。由于曲線C被連續(xù)的移動(dòng)且不是非連續(xù)的步階，可以避免引言中所提及的瞬變。
較佳者，曲線C可由第二控制信號(hào)d調(diào)整，因此第一控制信號(hào)b粗略地位于曲線C之中間，亦即粗略地位于工作點(diǎn)D。這是可以達(dá)成的，做為第二參考信號(hào)c，提供位于此工作點(diǎn)D之上對(duì)應(yīng)一第一控制信號(hào)b之一信號(hào)。依據(jù)第2圖之不同的方塊的特定結(jié)構(gòu)而定，另一個(gè)工作點(diǎn)D也是有利的且可由第二參考信號(hào)c所調(diào)整。
粗略調(diào)整裝置3之功能包含比較第一控制信號(hào)b之特性(例如電壓或電流)與第二參考信號(hào)之相同或其它特性以及，如果發(fā)現(xiàn)差異，指定第二控制信號(hào)d，因此這個(gè)差異被最小化。如果例如第一控制信號(hào)實(shí)質(zhì)上被維持在對(duì)應(yīng)的調(diào)整范圍中間，則可防止包括第1圖之裝置的鎖相回路由于溫度或電壓波動(dòng)而落入不再被鎖定的范圍內(nèi)。
為了使平坦曲線C有效率地被用以控制輸出信號(hào)e的噪聲，粗略控制裝置3相對(duì)于鎖相的回路必須是慢的或極慢的。換句話說(shuō)，與粗略控制裝置或第二控制信號(hào)d之改變相關(guān)的第二時(shí)間常數(shù)實(shí)質(zhì)上必須大于與第一控制信號(hào)之改變相關(guān)之一第一時(shí)間常數(shù)，其對(duì)應(yīng)鎖相回路之頻寬的相反(inverse)。通常第二時(shí)間常數(shù)是例如1msec，而第一時(shí)間常數(shù)約為1μsec，亦即此時(shí)間常數(shù)相差一個(gè)因子1000。然而，依據(jù)特定的應(yīng)用而定，一個(gè)較小的差異，例因子100，可能是足夠的。
第一控制信號(hào)之工作點(diǎn)可藉由第二參考信號(hào)c被指定的事實(shí)也使得其它的電路方塊，例如充電泵浦5，被最佳化。
第3圖表示第1圖振蕩器電路1及回路濾波器2之可能的實(shí)現(xiàn)。
本文中的回路濾波器2通常被設(shè)計(jì)為具有一運(yùn)算放大器(operational amplifier)，電容及電阻之低通濾波器(low-passfilter)，這些組件如第3圖所示被連結(jié)在一起?；芈窞V波器2被設(shè)計(jì)為一差動(dòng)濾波器，亦即輸入信號(hào)g及第一控制信號(hào)b是差動(dòng)信號(hào)。輸入信號(hào)g被傳輸為二條在線的二部份gp及gn，而信號(hào)g的等級(jí)被表示為部份信號(hào)gp之大小與部份信號(hào)gn之大小之間的差異。此大小在本文中于電壓信號(hào)的情況下是表示電壓，而在電流信號(hào)的情況下是表示電流強(qiáng)度。相同的方式，第一控制信號(hào)b由成份bp及bn構(gòu)成。
在第3圖，參考信號(hào)c也被形成為差動(dòng)信號(hào)，亦即其成份cp及cn與成份bp及bn一起被輸入粗略控制裝置3，其將被詳細(xì)描述于下文。
振蕩器1被供應(yīng)一負(fù)的供應(yīng)電壓VSS，一正的供應(yīng)電壓VDD以及額外的偏壓VB。正供應(yīng)電壓VDD及偏壓經(jīng)由PMOS晶體管而被輸入，如第3圖所示。其核心組件為一LC振蕩電路，包括一電感6以及變?nèi)荻O管(varactor)7，8，9。此變?nèi)荻O管7是一小的NMOS變?nèi)荻O管，亦即，其具有相當(dāng)小的電容及/或可在相當(dāng)小的電容范圍上被調(diào)整。同樣地，變?nèi)荻O管8是小的PMOS變?nèi)荻O管。變?nèi)荻O管9是具有相對(duì)較大電容之大PMOS變?nèi)荻O管以及較大的調(diào)整范圍。
變?nèi)荻O管7及8由第一控制信號(hào)b控制，其經(jīng)由第一控制輸入15被輸入。在本文中，第一控制信號(hào)b之成份bn控制NMOS變?nèi)荻O管7而第一控制信號(hào)b之成份bp控制PMOS變?nèi)荻O管8。PMOS變?nèi)荻O管9由第二控制信號(hào)d控制，其經(jīng)由第二控制輸入16輸入且，對(duì)照第一控制信號(hào)b，經(jīng)由一獨(dú)立線傳輸。此輸出信號(hào)e藉由交互耦合PMOS與NMOS晶體管而被解除耦合。電壓供應(yīng)于此被用以補(bǔ)償振蕩電路的損失。
在本實(shí)施例中，第一控制信號(hào)b及第二控制信號(hào)d為電壓信號(hào)。此外，依據(jù)此實(shí)施例，振蕩器1的個(gè)別組件如第3圖所示地互相連接，雖然在不脫離振蕩器1之操作模式下可對(duì)電路實(shí)施進(jìn)行修改。
第4圖表示依據(jù)第二控制信號(hào)d之電壓Vd及第二控制信號(hào)之差異電壓(Vbp-Vbn)而定之藉此被產(chǎn)生之輸出信號(hào)e之輸出頻率fout，以MHz表示。此三維曲線E表示輸出頻率fout。如由本例可見，輸出頻率fout在第一控制信號(hào)之整體調(diào)整范圍上改變約0.1MHz，而藉由第二控制信號(hào)之大約0.5MHz的調(diào)整是可能的。對(duì)一固定的Vd而言，曲線E具有相當(dāng)小的斜度，而以一固定的(Vbp-Vbn)具有較大的斜度。換句話說(shuō)，在第一控制信號(hào)b之后之頻率fout的(偏)導(dǎo)函數(shù)(derivative)比第二控制信號(hào)d之后之頻率fout的(偏)導(dǎo)函數(shù)(derivative)小。
如所示，在一固定電壓情況中的行為，Vd對(duì)所有電壓Vd不需要是相同的，但可以在調(diào)整范圍上多少有些變化。這對(duì)一固定電壓(Vbp-Vbn)而言也是真的。
第5圖表示第3圖之粗略控制裝置3之電路的可能實(shí)現(xiàn)。粗略控制裝置3于此包含一已知的互導(dǎo)放大器18，其中已經(jīng)基于第3圖討論之信號(hào)bp及cp以及cn與bn被輸入PMOS晶體管之輸入差異對(duì)?；?dǎo)放大器18在其輸出產(chǎn)生與電壓差異(Vcp-Vcn)-(Vbp-Vbn)成正比之電流，其中Vxx代表信號(hào)xx的電壓。藉此產(chǎn)生的輸出電流負(fù)載一電容17，于其上第二控制信號(hào)d可經(jīng)由緩沖器被抽出。在本實(shí)施例中此緩沖器系由被連接為源極隨耦器(source follower)之PMOS晶體管13所形成。
此外還提供開關(guān)10，經(jīng)由該開關(guān)使電容17與互導(dǎo)放大器18的輸出分離。當(dāng)開關(guān)10是開路時(shí)(opened)沒有電荷可被傳輸至電容17，第二控制信號(hào)d維持未改變，而當(dāng)開關(guān)10是閉路時(shí)(closed)，第二控制信號(hào)d可被改變，因此粗略控制裝置3之二不同操作模式之間的切換可在開關(guān)10的協(xié)助下產(chǎn)生。
為防止互導(dǎo)放大器18之輸出的飽和，當(dāng)開關(guān)10為開路時(shí)，提供由一緩沖器12及一開關(guān)11所構(gòu)成之啞電路腳，開關(guān)11以和開關(guān)10互補(bǔ)的方式運(yùn)作。這表示如果開關(guān)10是開路則開關(guān)11是閉路，而反之亦然。啞電路腳的目的在于維持互導(dǎo)放大器18之輸出電位與連接至PMOS晶體管13之閘極之電容17之一端的電位相同，當(dāng)開關(guān)10為開路時(shí)。
如已經(jīng)解釋的內(nèi)容，對(duì)第二控制信號(hào)d之改變而言希望有大的時(shí)間常數(shù)。對(duì)本實(shí)施例而言，這表示需要低集成的放大率。這可藉由二種方式達(dá)到。首先，被輸入信號(hào)b及c之輸入差異對(duì)之MOS晶體管在它們的臨界值之下運(yùn)作，其產(chǎn)生一低本質(zhì)互導(dǎo)且因此一低的放大率。此外，此開關(guān)10在時(shí)間比大約1∶1000的情況下操作，亦即開關(guān)10在1000時(shí)間周期中僅閉路1次。這表示對(duì)電容17充電的有效電流比互導(dǎo)放大器18之輸出電流小1000倍。以此結(jié)構(gòu)，及集成放大率Ki由以下程序決定Ki＝(gm·α)/C其中g(shù)m為MOS差異對(duì)之互導(dǎo)，α是開關(guān)操作的時(shí)間比例，而C是電容17的電容值。例如，集成放大率可選擇為1000rad/sec，因此與依據(jù)第5圖由NMOS晶體管形成之第5圖輸入差異對(duì)連接之互導(dǎo)放大器18之電流準(zhǔn)位的比例是1∶1。
明顯地，以上所述之電路的范例及圖式的說(shuō)明應(yīng)該被認(rèn)為僅做例示之用，而振蕩器及粗略控制裝置之其它的實(shí)施例是可能的。在理論上，對(duì)粗略控制裝置而言任何依據(jù)第一控制信號(hào)b及依據(jù)第二參考信號(hào)產(chǎn)生一第二控制信號(hào)d之電路都可被使用，尤其是以信號(hào)b與c之差異被補(bǔ)償?shù)姆绞?。在振蕩?中，變?nèi)荻O管也可取代PMOS及NMOS變?nèi)荻O管，或電感6可被改變以電容取代。
權(quán)利要求
1.一種控制振蕩器之方法，其中依據(jù)該振蕩器之一輸出信號(hào)及依據(jù)一第一參考信號(hào)產(chǎn)生一第一控制信號(hào)，其中依據(jù)該第一控制信號(hào)及依據(jù)一第二參考信號(hào)產(chǎn)生一第二控制信號(hào)，且其中該振蕩器接收該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)且該振蕩器產(chǎn)生具有依據(jù)該第一控制信號(hào)及依據(jù)該第二控制信號(hào)而定之一頻率之該輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)系模擬信號(hào)。
3.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該第一控制信號(hào)系基于依據(jù)該輸出信號(hào)以及依據(jù)該第一參考信號(hào)而定之一信號(hào)之間之一相位差異而被產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求第3項(xiàng)之方法，其中依據(jù)該輸出信號(hào)而定之該信號(hào)系藉由一分頻器從該輸出信號(hào)產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該輸出信號(hào)之頻率可藉由該第一控制信號(hào)于一第一范圍上改變以及藉由該第二控制信號(hào)于一第二范圍上改變，其中該第二范圍大于該第一范圍。
6.如權(quán)利要求第5項(xiàng)之方法，其中該第二范圍至少比該第一范圍大5倍。
7.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該振蕩器之該輸出信號(hào)之頻率系依據(jù)該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)而產(chǎn)生，以依據(jù)該第一控制信號(hào)之一信號(hào)大小之該輸出信號(hào)頻率之導(dǎo)函數(shù)小于依據(jù)該第二控制信號(hào)之該相同信號(hào)大小之該輸出信號(hào)頻率之導(dǎo)函數(shù)的方式。
8.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)之至少一者為一電流信號(hào)。
9.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)之至少一者為一電壓信號(hào)。
10.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)之至少一者為一差動(dòng)信號(hào)。
11.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中描述該第一控制信號(hào)于該振蕩器之該輸出信號(hào)之一改變下所致之改變率之一第一時(shí)間常數(shù)小于該第二控制信號(hào)于該振蕩器之該輸出信號(hào)之一改變下所致之改變率之一第二時(shí)間常數(shù)。
12.如權(quán)利要求第11項(xiàng)之方法，其中該第一時(shí)間常數(shù)至少比該第二時(shí)間常數(shù)小一因子100。
13.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該第二參考信號(hào)被選擇，因此其實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)該第一控制信號(hào)于與該第一控制信號(hào)相關(guān)之一信號(hào)范圍之中間。
14.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該第二控制信號(hào)系依據(jù)該第一控制信號(hào)與該第二控制信號(hào)之間之一差異而產(chǎn)生。
15.如權(quán)利要求第1項(xiàng)之方法，其中該第一參考信號(hào)系藉由一石英振蕩器產(chǎn)生。
16.一種控制振蕩器之裝置，具有用以依據(jù)該振蕩器之一輸出信號(hào)及依據(jù)一第一參考信號(hào)在一第一控制輸出產(chǎn)生一第一控制信號(hào)之裝置，更包括依據(jù)該第一控制信號(hào)及依據(jù)一第二參考信號(hào)在一第二控制輸出產(chǎn)生一第二控制信號(hào)之裝置，其中該振蕩器之一第一控制輸入連接至該第一控制輸入，而該振蕩器之一第二控制輸入連接至該第二控制輸出，且該振蕩器被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生具有依據(jù)該第一控制信號(hào)及依據(jù)該第二控制信號(hào)而定之一頻率之該輸出信號(hào)。
17.如權(quán)利要求第16項(xiàng)之裝置，其中產(chǎn)生該第一控制信號(hào)之該裝置包括一相位偵測(cè)器，其中該相位偵測(cè)器之一第一輸入連接至該振蕩器之一輸出且該第一參考信號(hào)可被輸入該相位偵測(cè)器之一第二輸入。
18.如權(quán)利要求第17項(xiàng)之裝置，其中產(chǎn)生該第一控制信號(hào)之該裝置更包括一回路濾波器，其中該回路濾波器之一輸入連接至該相位偵測(cè)側(cè)器之一輸入而該回路濾波器之一輸出連接至該振蕩器之該第一控制輸入以及連接至用以產(chǎn)生該第二控制信號(hào)之該裝置。
19.如權(quán)利要求第16項(xiàng)之裝置，其中該裝置包括一分頻器，其中該分頻器之一輸入連接至該振蕩器之一輸出而該分頻器之一輸出連接至用以產(chǎn)生該第一控制信號(hào)之該裝置之一輸入。
20.如權(quán)利要求第16項(xiàng)之裝置，其中用以產(chǎn)生該第二控制信號(hào)之該裝置包括一放大器，其中該放大器之一第一輸入連接至該第一控制輸出而該放大器之一輸出連接至該第二控制輸出，且該第二參考信號(hào)可被輸入該放大器之一第二輸入，且該放大器被設(shè)計(jì)為其放大該第一控制信號(hào)與該第二參考信號(hào)之間之一差異并于其輸出產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該被放大之差異之一信號(hào)。
21.如權(quán)利要求第20項(xiàng)之裝置，其中該放大器系一互導(dǎo)放大器。
22.如權(quán)利要求第20項(xiàng)之裝置，其中產(chǎn)生該第二控制信號(hào)之該裝置包括一電容以整合出現(xiàn)在該放大器之該輸出之信號(hào)的方式被設(shè)計(jì)并連接至該放大器之輸出藉此產(chǎn)生該第二控制信號(hào)。
23.如權(quán)利要求第16項(xiàng)之裝置，其中產(chǎn)生該第二控制信號(hào)之該裝置包括切換裝置，其被設(shè)計(jì)因此用以產(chǎn)生該第二控制信號(hào)之該裝置可以該切換裝置于一第一操作模式與一第二操作模式之間切換，其中于該第一操作模式中，該第二控制信號(hào)可被改變，而于該第二操作模式中，該第二控制信號(hào)不能被改變。
24.如權(quán)利要求第23項(xiàng)之裝置，其中提供該切換裝置控制用之控制裝置，其被設(shè)計(jì)為于該第一操作模式與該第二操作模式之間之一特定時(shí)間比例，切換該切換裝置。
25.如權(quán)利要求第24項(xiàng)之裝置，其中該第一操作模式之一期間與該第二操作模式之一期間之間之該時(shí)間比例為1∶1000的等級(jí)。
26.如權(quán)利要求第22項(xiàng)之裝置，其中產(chǎn)生該第二控制信號(hào)之該裝置包括切換裝置，其被設(shè)計(jì)因此用以產(chǎn)生該第二控制信號(hào)之該裝置可以該切換裝置于一第一操作模式與一第二操作模式之間切換，其中于該第一操作模式中，該第二控制信號(hào)可被改變，而于該第二操作模式中，該第二控制信號(hào)不能被改變，且其中提供連接至該放大器之該輸出以及該電容之一端之一啞電路，其被設(shè)計(jì)為該放大器之該輸出及該電容之該端點(diǎn)可于該切換裝置處于該第二操作模式中時(shí)，被維持在相同的電位。
27.如權(quán)利要求第16項(xiàng)之裝置，其中該振蕩器包括一LC組件用以產(chǎn)生該輸出信號(hào)，其中該LC組件包括一第一可調(diào)整電容以及一第二可調(diào)整電容，其中該第一電容之一調(diào)整輸入連接至該第一控制輸入，而該第二電容之一調(diào)整輸入連接至該第二控制輸入。
28.如權(quán)利要求第27項(xiàng)之裝置，其中該第二可調(diào)整電容具有比該第一可調(diào)整電容大的調(diào)整范圍。
29.如權(quán)利要求第27項(xiàng)之裝置，其中該第一可調(diào)整電容及該第二可調(diào)整電容之至少一者包括一變?nèi)荻O管。
30.如權(quán)利要求第16項(xiàng)之裝置，其中該裝置被設(shè)計(jì)為該振蕩器之該輸出信號(hào)之頻率系依據(jù)該第一控制信號(hào)及該第二控制信號(hào)而產(chǎn)生，以依據(jù)該第一控制信號(hào)之一信號(hào)大小之該輸出信號(hào)頻率之導(dǎo)函數(shù)小于依據(jù)該第二控制信號(hào)之該相同信號(hào)大小之該輸出信號(hào)頻率之導(dǎo)函數(shù)的方式。
31.如權(quán)利要求第16項(xiàng)之裝置，其中該裝置被設(shè)計(jì)為描述該第一控制信號(hào)于該振蕩器之該輸出信號(hào)之一改變下所致之改變率之一第一時(shí)間常數(shù)小于該第二控制信號(hào)于該振蕩器之該輸出信號(hào)之一改變下所致之改變率之一第二時(shí)間常數(shù)。
32.如權(quán)利要求第31項(xiàng)之裝置，其中該第一時(shí)間常數(shù)至少比該第二時(shí)間常數(shù)小一因子100。
33.一種鎖相回路，其中該鎖相回路包括控制振蕩器之裝置，具有用以依據(jù)該振蕩器之一輸出信號(hào)及依據(jù)一第一參考信號(hào)在一第一控制輸出產(chǎn)生一第一控制信號(hào)之裝置，更包括依據(jù)該第一控制信號(hào)及依據(jù)一第二參考信號(hào)在一第二控制輸出產(chǎn)生一第二控制信號(hào)之裝置，其中該振蕩器之一第一控制輸入連接至該第一控制輸出，而該振蕩器之一第二控制輸入連接至該第二控制輸出，且該振蕩器被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生具有依據(jù)該第一控制信號(hào)及依據(jù)該第二控制信號(hào)而定之一頻率之該輸出信號(hào)。
全文摘要
提供一種控制振蕩器(1)之方法及裝置，其中依據(jù)該振蕩器(1)之一輸出信號(hào)(e)及依據(jù)一第一參考信號(hào)(a)產(chǎn)生一第一控制信號(hào)(b)，其中依據(jù)該第一控制信號(hào)(b)及依據(jù)一第二參考信號(hào)(c)產(chǎn)生一第二控制信號(hào)(d)，且其中該振蕩器(1)接收該第一控制信號(hào)(b)及該第二控制信號(hào)(d)且該振蕩器產(chǎn)生具有依據(jù)該第一控制信號(hào)(b)及依據(jù)該第二控制信號(hào)(d)而定之一頻率之該輸出信號(hào)(e)。藉由此種方法及裝置可實(shí)現(xiàn)具有大可能性頻率范圍之低噪聲鎖相回路。
文檔編號(hào)H03L7/18GK1585275SQ20041005785
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者N·達(dá)達(dá)爾特, S·德克森 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司