專利名稱：數(shù)字相位鑒別器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及一種相位偵測電路，更特別地是涉及一種凄史字 相位鑒別器。
背景技術：
響應兩信號間的相位差的相位鑒別器在無線通訊系統(tǒng)中具有
廣;乏的應用。舉例來i兌，在快速調變鎖才目回路(Phase-Locked Loop, PLL)中，相位鑒別器可用以使回路頻寬最佳化。在此PLL中，為 了使噪聲最小化，回路頻寬應愈小愈好。為快速調變及解調頻道， 回路頻寬必需夠大以利于頻率調變。然而，較寬的回路頻寬將導致 參考突波(reference spur )消除4交差。為了調和PLL中這些對立的 需求，常使用回路頻寬增幅器。在頻率的取得及追蹤的過程中，若 PLL的輸出頻率與參考頻率之間的差異大時，則回路頻寬增幅器將 開啟，使得PLL具有較寬的回路頻寬。當PLL的輸出頻率落在參 考頻率的閉合范圍中，回路頻寬增幅器將關閉。
回^各頻寬增幅器控制傳統(tǒng)上透過如同^吏用多重相4立頻率偵測 器及電荷泵的模擬電路、或透過模擬及數(shù)字電路的混合而實現(xiàn)。傳 統(tǒng)實施的一個問題在于其無法非常精確地區(qū)分參考信號與PLL輸 出信號間的相位差。另一問題，與類似的電^各有關，當用以制造PLL 的制程遷移至不同節(jié)點時，回路頻寬增幅器控制電路需重新設計， 以使新制程最佳化。
因此，需要可精細地偵測相位差異且不受制程遷移影響的相位 鑒別器。相位鑒別器可用以控制前述回路頻寬增幅器，就像在許多 其它應用一樣地成功。

發(fā)明內容
鑒于前述，本發(fā)明提供用于鎖相回路中的 一相位鑒別器電路， 以決定參考信號及目標信號間的相位差是否達到可程序化差距值。
在本發(fā)明的一方面，相位鑒別器電路包括用以接收一參考信號的 一可程序化相位差距選擇器； 一第一相位數(shù)字轉換器，轉換來自可 程序化相位差距選擇器的 一輸出信號為 一 第 一數(shù)字程序代碼； 一 第 二相位數(shù)字轉換器，轉換一 目標信號與此參考信號間的一相位差為 一第二數(shù)字程序代碼；以及一程序代碼比較器，比較第一及第二數(shù) 字程序代碼，并才艮據第 一及第二ft字程序代碼凄t值順序的 一 改變， 產生一第一指令信號。
本發(fā)明的另 一方面，相位鑒別器電路更包括一信號確認才莫塊， 在發(fā)出 一第二指令信號前，來決定程序代碼比較器是否一致地偵測 第 一及第二數(shù)字程序代碼數(shù)值順序的改變。
然而，本發(fā)明的架構及操作方法，及其目標及優(yōu)點，由以下特 定具體實施例的描述，結合所附圖式閱讀時，將可更佳地了解。


圖1為說明利用數(shù)字相位鑒別器(DPD)的鎖相回路(PLL) 電路的方塊圖。
圖2為根據本發(fā)明的一具體實施例，說明實施圖1的DPD的 方塊圖。
圖3為一時序波形，說明用于圖2信號確認模塊的計數(shù)器操作。
圖4為才艮據本發(fā)明另一具體實施例，i兌明圖2的可程序化相位 差距選擇器的實行的方塊圖。
所附隨并形成此i兌明書 一部分的圖式是用以描述本發(fā)明某些 方面。本發(fā)明及本發(fā)明所提供的系統(tǒng)的操作及組件的更清楚概念， 透過參考于圖式中說明的范例及具體實施例將更易顯而易見，且并 不限于此。其中相同的參考標號(若其出現(xiàn)于超過一個圖)代表相 同組件。本發(fā)明可通過參考結合描述于此處的一個或多個這些圖式 而有較佳的了解。應注意的是，圖式中所描述的特征并非必定依比 例繪制。
具體實施例方式
以下將提供可區(qū)別小量相位差的數(shù)字相位鑒別器的詳細說明。 相位差的臨界值是可調整的。此外，所提出的數(shù)字相位鑒別器不受 制程遷移影響。
圖1為i兌明利用凄t字相4立鑒別器(Digital-Phase Discriminator, DPD)的鎖相回路(PLL)電路的方塊圖。PLL為電子4空制系統(tǒng)， 其產生鎖固于輸入或參考(REF)信號的相位信號。PLL—般由相 ^立頻率偵測器(Phase Frequency Detector, PFD )110、電荷泵(Charge Pump， CP )120、回路濾波器130、電壓控制振蕩器(Voltage Controlled Oscillator, VCO) 140，以負反々赍組態(tài)方式建造。為使PLL的OUT 信號達到REF信號的整數(shù)倍，反饋路徑上也許有一分頻器150。
再參考圖1， VCO 140產生周期性的OUT信號，其頻率由輸 入控制電壓控制，且通常與輸入控制電壓成比例。，li殳一開始VCO 140的頻率與REF信號的頻率幾乎相同。接著，若來自振蕩器的相 位落于REF信號之后，則PFD 110將激活電荷泵120以改變控制電
壓，而4吏VCO 140加速。同樣地，若OUT相位前進至超過REF相 位，則PFD 110會激活電荷泵120去改變控制電壓，而使VCO 140 減速?；芈窞V波器130消除來自電荷泵120的突然控制輸入。若一 開始OUT頻率與REF頻率差3巨甚多，則PFD 110也會響應ot匕頻率 差異，以增加允許輸入的鎖定范圍。
再參考圖1 ，為了允許快速收斂OUT頻率及REF頻率，回路 濾波器130使用頻寬增幅器135。當OUT與REF信號之間的頻率 差異大于由數(shù)字相位鑒別器(DPD) 160設定的一預定臨界值時， 頻寬增幅器135將開啟，而當頻率差異變得小于預定臨界值時，頻 寬增幅器135將關閉。DPD 160偵測REF及PFD 110的輸出 PFDOUT兩輸入信號間之相位差異。設定信號"BITCNTL"用于調 整預定的臨界值。DPD160產生輸出信號"PDC"用于開啟或關閉 頻寬增幅器135。
圖2為根據本發(fā)明一具體實施例，說明圖1的DPD 160實施的 方塊圖。DPD 160包括可禾呈序化相位差距選擇器210、 二相4立凄t字 轉換器220及230、程序代碼比較器240、及信號確i^莫塊250。可 程序化相位差距選纟奪器210有調整臨界相位差距i殳定裝置的功能。 臨界相位差距為REF及OUT信號間的相位差，若低于此值，頻寬 增幅器135將仍運作(開啟)以使相位收斂較快，若高于此值，頻 寬增幅器135將關閉以使噪聲減小至最少。顯然地，臨界相位差距 應能夠細^:地調整，且足夠的小。而描述于下文的可程序化相位差 距選擇器210將與如同前面所提及的數(shù)字相位鑒別器160相同以實 施。
回到圖2，信號PFDOUT為脈沖信號，且成比例于REF及OUT 信號間的相位差的脈沖寬度?？沙绦蚧辔徊罹噙x4奪器210接收 REF信號作為一參考，并產生一脈沖信號REFD。 REFD信號的脈 沖寬度成比例于臨界相位差距。信號PFDOUT也為脈沖信號，且成
比例于REF及OUT信號間的相位差的脈沖寬度。接著，PFDOUT 與REFD信號分別通過相位數(shù)字轉換器220及230分別轉換為數(shù)字 程序代碼PFDC及REFC。數(shù)字程序代碼PFDC及REFC在程序代 碼比較器240中比較。若程序代碼PFDC大于程序代碼RFEC，則 程序代碼比較器240將不會輸出任何指令信號。 一旦程序代碼PFDC 小于程序代碼RFEC，則程序代碼比較器240將輸出指令信號CC， 以關閉圖1的頻寬增幅器135。在此，數(shù)字程序代碼PFDC及REFC 可為熱程序代碼。熱程序代碼為可通過增加"1"到4交高階4立的凄t 字的一種程序代碼，例如OOOl、 0011、 0111、 1111，如同線性溫度 計。顯然地，熱程序代碼易用于比較。
參考圖2，指令信號CC在傳送至圖1的頻寬增幅器135前， 實際上是傳送至信號確認模塊250。信號確認模塊250確認指令信 號CC重復地出現(xiàn)于程序代碼比4交器240的輸出，更確i人REF與 OUT信號間的相位差小于預設相位臨界值，且指令信號CC非由偶 發(fā)的噪聲所產生。信號確認模塊250可由一計數(shù)器(圖未顯示)實 施。接著，在此情況下，來自程序代碼比較器的CC信號為一具有 預定頻率的脈沖信號。當計數(shù)器計數(shù)達到一默認值，計數(shù)器將輸出 PDC信號，以關閉圖1的頻寬增幅器135。在達到默認值前的任何 時刻，當CC脈沖信號停止，計數(shù)器將重新i殳定。因而，先前的CC 脈沖信號被視為噪聲引起的信號。顯然地，本領域技術人員可通過 許多其它方式來批j亍信號確iU漠塊250。
圖3為一時序波形，說明用于圖2信號確認模塊的計數(shù)器操作。 在Tl期間，程序代碼比較器240未產生指令信號CC。在T2期間， 程序代碼比較器240開始產生脈沖指令信號CC,其使計數(shù)器向上 或向下計數(shù)。當?shù)竭_一默認值時，計數(shù)器將產生一切換信號PDC 于T3時期的開始。切換信號PDC用以關閉圖1的頻寬增幅器135。圖4為根據本發(fā)明另一具體實施例，說明圖2的可程序化相位 差距選擇器210的實4于的方塊圖?？沙绦?匕相位差距選擇器210具 有一連串延遲單元410
的延遲鏈、可程序化延遲選擇器420、 及SR閂鎖器430。延遲單元410
可由主動閘極(如圖4所示) 或被動組件所構成。雖然圖4僅說明四階延遲單元410
， 4旦本 領域技術人員可了解到，針對其個別應用，可擴大或縮減階凄t為其 它數(shù)目。
可程序化延遲選擇器420于其輸入端DI
接收不同的延遲。 設定信號"BITCNTL"于輸出端DO
決定哪個延遲被激化。SR 閂鎖器430結合原始及延遲的REF信號形成具有欲獲得的脈沖寬度 的4言號REFD。
雖然在以上描述中使用了相位差，但本領域技術人員可了解， 相位及頻率二詞可交替4吏用。當頻率差小于時間^永沖周期(clock cycle)時，則使用相位差來偵測。而在其它時候，使用頻率差本身
來偵測。
以上說明提供許多不同的具體實施例或實施本發(fā)明不同特征 的具體實施例。特定具體實施例的組成及制程的描述用以幫助闡明 本發(fā)明。當然，這些僅為具體實施例，并不會去限制描述于申請專 利范圍中的本發(fā)明。
雖然本發(fā)明以一個或多個特定范例具體化描述及說明于jt匕，然 而其并非用以去限制本發(fā)明于所示詳細il明中，因為在不偏離本發(fā) 明的精神下及在申請專利范圍的均等范疇及范圍內，可做出許多修 改及結構改變。因此，后附申i青專利范圍應以廣義、符合本發(fā)明范 疇的方式來解釋，如以下所提出的申請專利范圍。
符號說明
110相4立頻率偵測器
120電4肓泵
130回^各濾波器
135頻寬增幅器
140電壓控制振蕩器
150分頻器
160數(shù)字相位鑒別器
210可一呈序化相位差^巨選擇器
220相位數(shù)字轉換器
230相位數(shù)字轉換器
240程序代碼比4交器
250信號確認才莫塊
410
延遲單元
420可程序化延遲選4奪器
430 SR閂鎖器
權利要求
1.一種相位鑒別器，包括一可程序化相位差距選擇器，用以接收一參考信號；一第一相位數(shù)字轉換器，用以轉換來自所述可程序化相位差距選擇器的一輸出信號為一第一數(shù)字程序代碼；一第二相位數(shù)字轉換器，用以轉換一目標信號與所述參考信號間的一相位差為一第二數(shù)字程序代碼；以及一程序代碼比較器，用以比較所述第一及所述第二數(shù)字程序代碼，并根據所述第一及所述第二數(shù)字程序代碼數(shù)值順序的一改變，產生一第一指令信號。
2. 根據權利要求1所述的相位鑒別器，其中，所述可程序化相位 差距選擇器包括一延遲鏈，耦合于所述參考信號，用以供應具有不同延 遲的多個延遲參考信號；一可程序化延遲選4奪器，用以選4奪至少其中一個所述延 遲參考信號；以及一閂鎖器，根據所述參考信號及所選擇的所述延遲參考 信號兩者，產生一脈沖信號，所述脈沖信號為來自該可程序化 相位差距選擇器的所述輸出信號。
3. 根據權利要求1所述的相位鑒別器，其中，所述第一及所述第 二數(shù)字程序代碼為熱程序代碼。
4. 根據權利要求1所述的相位鑒別器，更包括一信號確認;漠塊， 自所述程序代碼比較器接收所述第一指令信號，且產生一確認 的第二指令信號。
5. 根據權利要求1所述的相位鑒別器，其中，所述第一及所述第 二凄t字程序^碼的^t值順序的所述改變?yōu)檫x自以下所組成的 群組從所述第一程序代碼大于所述第二程序代碼到所述第一 程序代碼小于所述第二程序代碼的 一改變，以及/人所述第 一禾呈 序代碼小于所述第二程序代碼到所述第 一 程序代碼大于所述 第二程序代碼的 一 改變。
6. 根據權利要求1所述的相位鑒別器，其中，所述目標信號為由 追蹤所述參考信號的 一鎖相回路所產生。
7. —種相位鑒別器，包括一可程序化相位差3巨選4奪器，用以*接收一參考4言號；一第一相位數(shù)字轉換器，用以轉換來自所述可程序化相 位差距選擇器的 一輸出信號為 一第 一數(shù)字程序代碼；一第二相位數(shù)字轉換器，用以轉換一目標信號與所述參 考信號間的一相位差為 一第二數(shù)字程序代碼；一程序代碼比較器，用以比專交所述第一及所述第二凌t字 程序代碼，并才艮據所述第 一及所述第二數(shù)字程序代碼凄t值順序 的一改變，產生一第一指令信號；以及一信號確認模塊，自所述程序代碼比較器接收所述第一 指令信號，且產生一確認的第二指令信號。
8. 根據權利要求7所述的相位鑒別器，其中，所述可程序化相位 差距選擇器包括一延遲鏈，耦合于所述參考信號，用以供應具有不同延遲的多個延遲參考信號；一可程序化延遲選擇器，用以選4奪至少其中一個所述延 遲參考信號；以及一閂鎖器，根據所述參考信號及所選擇之所述延遲參考 信號兩者，產生一脈沖信號，所述脈沖信號為來自該可程序化 相位差距選擇器的該輸出信號。
9. 根據權利要求7所述的相位鑒別器，其中，所述第 一及所述第 二凄t字程序代i碼為熱禾呈序^碼。
10. 根據權利要求7所述的相位鑒別器，其中，所述信號確認模塊 包括一可程序化計數(shù)器，且所述第 一指令信號為具有一預定脈 沖寬度的一脈沖信號。
11. 根據權利要求7所述的相位鑒別器，其中，所述第二指令信號 為一開關切換信號。
12. —種決定一參考信號及一 目標信號間的一相位差是否達到一 可程序化差距值的方法，該方法包括轉變所述可程序化差距值為一"永沖信號的一預定力永沖寬度；轉換所述脈沖信號為 一第 一數(shù)字程序代碼；轉換所述相位差為 一 第二數(shù)字程序代碼；比專交所述第一及所述第二數(shù)字程序代碼；以及基于所述第 一及所述第二數(shù)字程序代碼數(shù)值順序之一 改 變，產生一第一指令信號。
13. 根據權利要求12所述的方法，更包括在釋出一第二指令信號 前，確認順序所述改變是一致的。
14. 才艮據權利要求12所述的方法，其中所述轉變包括由所述參考信號產生多個延遲信號； 選沖奪其中 一個所述延遲^f言號；根據所述參考信號及所選擇的所述延遲信號產生所述脈 沖信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于鎖相回路中的相位鑒別器電路，該數(shù)字相位鑒別電路可程序設定參考信號及目標信號間的相位差，由此判斷是否達到兩信號相位差，進而對PLL頻寬的控制，該電路包括接收一參考信號的可程序化相位差距選擇器；一第一相位數(shù)字轉換器，轉換來自可程序化相位差距選擇器的一輸出信號為一第一數(shù)字程序代碼；一第二相位數(shù)字轉換器，轉換一目標信號與此參考信號間的一相位差為一第二數(shù)字程序代碼；以及一程序代碼比較器，比較第一及第二數(shù)字程序代碼，并根據第一及第二數(shù)字程序代碼數(shù)值順序的一改變，產生一第一指令信號進而控制。
文檔編號H03L7/08GK101350620SQ20081000390
公開日2009年1月21日 申請日期2008年1月14日 優(yōu)先權日2007年7月20日
發(fā)明者劉鳳銘 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司