專利名稱：使用時(shí)鐘抖動進(jìn)行增益及帶寬控制的數(shù)字控制振蕩器的最佳抖動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字鎖相環(huán)電路，更具體地，涉及控制數(shù)字控制振蕩器內(nèi)抖動 (dither)的電路及方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的核心為數(shù)字控制式振蕩器(DCO)。DCO和常用于模擬鎖相環(huán) (PLL)的傳統(tǒng)VC0(電壓控制振蕩器)之間有本質(zhì)上的差異。VCO受到模擬電壓信號控制， 因此具有連續(xù)調(diào)整范圍。DCO受到具備有限位分辨率的數(shù)字信號所控制，因此產(chǎn)生分散的頻率集合。參照

圖1，DC0 10可模型化為在電壓控制輸入上具有量化器14的VCO 12。DCO 10 的結(jié)果量化噪聲會惡化DPLL輸出跳動(jitter)以及相位噪聲。如圖1內(nèi)所示，Δ f為最小DCO頻率間隔。在線性模型中，可用具有(Af)2/12變化的附加的一致分配的白噪聲的傳統(tǒng)模型，來評估DCO量化噪聲貢獻(xiàn)。相位噪聲的結(jié)果貢獻(xiàn)(假設(shè)環(huán)路濾波器以參考頻率 fKEF運(yùn)作)由下列等式⑴表示
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)，包含可調(diào)整的延遲線，配置為接收參考時(shí)鐘與反饋時(shí)鐘的至少其中之一作為輸入，并且輸出抖動信號；相位與頻率檢測器(PFD)，配置為比較包含參考時(shí)鐘信號與反饋時(shí)鐘信號的時(shí)鐘信號，其中所述時(shí)鐘信號的至少之一為該抖動信號，來決定所述時(shí)鐘信號之間的相位與頻率差異；以及數(shù)字控制振蕩器(DCO)，配置為接收來自該P(yáng)FD的稍早或稍后決定，并據(jù)此調(diào)整輸出， 其中該抖動信號分配跳動響應(yīng)來增強(qiáng)該DPLL的整體操作。
2.如權(quán)利要求1所述的DPLL，其中該P(yáng)FD包含轉(zhuǎn)換函數(shù)，通過使用該延遲線來調(diào)制時(shí)鐘輸入的行為來進(jìn)行線性化。
3.如權(quán)利要求2所述的DPLL，其中所述轉(zhuǎn)換函數(shù)使能該P(yáng)FD增益的控制。
4.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的DPLL，其中調(diào)整該增益，使得噪聲功率形成為超過該DPLL的環(huán)路帶寬的較高頻率。
5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的DPLL，其中在該DPLL內(nèi)注入跳動，讓該DPLL的行為更受控制并且可預(yù)測，同時(shí)改善相關(guān)頻帶內(nèi)該DPLL的跳動性能。
6.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的DPLL，其中該可調(diào)整的延遲線包含多個(gè)階段，使用來自該DCO和該P(yáng)FD的其中至少之一的反饋所導(dǎo)出的延遲線控件來控制。
7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的DPLL，其中每一階段都包含多個(gè)緩沖器，其中根據(jù)延遲范圍信號啟動所述緩沖器。
8.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的DPLL，還包含行列控制區(qū)塊，配置為驅(qū)動該DCO的變?nèi)萜鳎沟迷揇CO配置為利用在相鄰細(xì)調(diào)步階之間抖動，以動態(tài)地建立額外步階來縮放 DCO增益，以匹配DCO步階之間的分離。
9.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的DPLL，還包含抖動控制電路，用于改變對于該DCO 的操作頻率，該抖動控制電路包含連接至輸出的反饋環(huán)路，以反饋控制順序以使能操作頻率，其中該DCO以等于或超過其操作頻率的速率抖動，并且振蕩器頻率分配的頻譜密度被形成，使得抖動能量下降到零或接近零，如此該抖動不會導(dǎo)入額外跳動或相位噪聲。
10.一種控制數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)內(nèi)跳動的方法，包含調(diào)整延遲線內(nèi)的延遲，該延遲線配置為接收參考時(shí)鐘信號與反饋時(shí)鐘信號的其中至少之一作為輸入，并且輸出抖動信號；通過使用配置為決定相位與頻率差異的相位與頻率檢測器(PFD)，比較該參考時(shí)鐘信號與該反饋時(shí)鐘信號，其中該參考時(shí)鐘信號與該反饋時(shí)鐘信號的其中至少之一被抖動；以及根據(jù)來自該P(yáng)FD的稍早或稍后決定，調(diào)整數(shù)字控制振蕩器(DCO)的輸出，其中該抖動信號分配跳動響應(yīng)來增強(qiáng)該DPLL的整體操作。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中調(diào)整延遲包含通過使用該延遲線來調(diào)制時(shí)鐘輸入的行為，而使用轉(zhuǎn)換函數(shù)將該P(yáng)FD線性化。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該轉(zhuǎn)換函數(shù)使能該P(yáng)FD增益的控制。
13.如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中調(diào)整延遲包含調(diào)整該增益，使得噪聲功率形成為至超過該DPLL的環(huán)路帶寬的較高頻率。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中調(diào)整延遲包含在該DPLL內(nèi)注入跳動，讓該DPLL的行為更受控制并且可預(yù)測，同時(shí)改善相關(guān)頻帶內(nèi)該DPLL的跳動性能。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中該可調(diào)整的延遲線包含多個(gè)階段， 并且還包含使用來自該DCO和該P(yáng)FD的其中至少之一的反饋所導(dǎo)出的延遲線控件來控制該延遲線。
16.如權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中每一階段都包含多個(gè)緩沖器，其中根據(jù)延遲范圍信號啟動所述緩沖器。
17.如權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的方法，還包含行列控制區(qū)塊，其配置為驅(qū)動該 DCO的變?nèi)萜鳎沟迷揇CO配置為利用在相鄰細(xì)調(diào)步階之間抖動，以動態(tài)地建立額外步階來縮放DCO增益，以匹配DCO步階之間的分離。
18.一種優(yōu)化數(shù)字控制振蕩器(DCO)內(nèi)抖動的方法，包含以等于或超過DCO的操作頻率的速率抖動該DCO ；以及主動形成振蕩器頻率分配的頻譜密度，使得抖動能量下降至零或接近零，如此在該抖動內(nèi)并未導(dǎo)入額外跳動或相位噪聲。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該頻譜密度表示為
20.如權(quán)利要求18或19中任一項(xiàng)所述的方法，其中抖動包含在振蕩周期的一半于 f+ Δ f，以及在該振蕩周期的另一半于f運(yùn)行該DC0。
21.如權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中該振蕩周期在對應(yīng)至大約f+Δf/2 的值上保持恒定。
22.如權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中抖動包含在振蕩循環(huán)期間控制f和 f+Af頻率之間的該DC0，以在該循環(huán)期間達(dá)成Δ f/2而無額外跳動。
23.一種自抖動數(shù)字控制振蕩器(DCO)電路，包含DCO ；以及抖動控制電路，用于改變對于該DCO的操作頻率，該抖動控制電路包含反饋環(huán)路，其連接至輸出以反饋控制順序以使能操作頻率，其中該DCO以等于或超過其操作頻率的速率抖動，并且振蕩器頻率分配的頻譜密度被形成，使得抖動能量下降到零或接近零，如此該抖動不會導(dǎo)入額外跳動或相位噪聲。
24.如權(quán)利要求23所述的DC0，其中該頻譜密度表示為
25.如權(quán)利要求23或?qū)λ龅腄C0，其中該DCO在以下情況之一下操作在振蕩周期的一半于f+Δ f操作，以及在該振蕩周期的另一半于f操作，并且常數(shù)值對應(yīng)至大約f+Δ f/2。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)及方法，包含可調(diào)整的延遲線，其配置為接收參考時(shí)鐘作為輸入并且輸出抖動參考時(shí)鐘信號。相位與頻率檢測器(PFD)配置為比較抖動參考時(shí)鐘信號與反饋時(shí)鐘信號，來決定抖動參考時(shí)鐘信號與反饋時(shí)鐘信號之間的相位與頻率差異。數(shù)字控制振蕩器(DCO)配置為接收來自PFD的稍早或稍后決定，據(jù)此調(diào)整輸出，其中抖動參考時(shí)鐘信號分配跳動響應(yīng)來增強(qiáng)DPLL的整體操作。
文檔編號H03L7/099GK102273077SQ200980153090
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者A·雷利亞科夫, D·J·弗里德曼, H·A·安斯潘, J·F·布爾扎基利, J·蒂爾諾, Z·T·德尼茲 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司