專利名稱：：基于電流控制振蕩器(cco)的pll的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本文中論述的實(shí)施例涉及鎖相環(huán)(PPL)，更具體而言，涉及基于電流控制振蕩器(CCO)的PLL。
背景技術(shù)：
：鎖相環(huán)用于各種應(yīng)用，諸如時(shí)鐘恢復(fù)、頻率和相位調(diào)制、和頻率合成器。設(shè)計(jì)采用具有隨附的電壓電流(V2I)轉(zhuǎn)換器的電壓控制振蕩器(VCO)或者電流控制振蕩器(CCO)作為鎖相環(huán)的中心設(shè)計(jì)元件，從而振蕩器產(chǎn)生與其輸入電壓(在VCO的情況下)或者輸入電流(在CCO的情況下)成比例的輸出頻率。需要寬頻率范圍來涵蓋現(xiàn)代CPU和片上系統(tǒng)(SOC)應(yīng)用的鎖定要求的寬頻率范圍。振蕩器的典型缺點(diǎn)是由于集成電路工藝變化而造成的所施加輸入的輸出頻率的不確定性。這導(dǎo)致需要具有較大增益(Kvc0)的振蕩器以提供期望的頻率。但是，較大增益還具有響應(yīng)于所施加輸入電壓的任何噪聲在輸出頻率中產(chǎn)生較大變化的效應(yīng)，其也被稱為相位噪聲或抖動(dòng)。振蕩器輸出端的相位噪聲是不期望的，這是因?yàn)樗拗屏溯敵鲂盘?hào)的純度。需要較低Kvco，以最小化來自輸入端(即，參考時(shí)鐘)的噪聲傳遞?；贑CO的PLL已經(jīng)被提出但也具有很高的Kvco(例如，lOGHz/V或者更大)，其不良的傳遞噪聲同樣也需要較大的環(huán)路濾波電容器(這具有面積較大的缺點(diǎn))或者用于PLL帶寬范圍要求的較低電荷泵電流。較低電荷泵電流使振蕩器對(duì)與電荷注入、位移電流、器件泄漏等不匹配的電荷泵電流更敏感。期望改進(jìn)的基于CCO的PLL電路。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鎖相環(huán)(PLL)電路，包括:相位頻率檢測(cè)器；可編程電荷泵，連接至所述相位頻率檢測(cè)器的輸出端；環(huán)路濾波器，連接至所述電荷泵的輸出端，所述環(huán)路濾波器提供微調(diào)電壓；第一電壓電流轉(zhuǎn)換器，所述第一電壓電流轉(zhuǎn)換器提供對(duì)應(yīng)于所述微調(diào)電壓的微調(diào)電流；電流控制振蕩器(CCO);反饋除法器，連接至所述CCO的輸出端和所述相位頻率檢測(cè)器的輸入端；以及模擬校準(zhǔn)電路，用于提供粗調(diào)電流，所述粗調(diào)電流用于粗調(diào)所述CCO的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)，其中，所述CCO響應(yīng)于所述粗調(diào)電流和所述微調(diào)電流在輸出端處生成頻率信號(hào)，其中，所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)是連續(xù)可調(diào)的。在該P(yáng)LL電路中，所述模擬校準(zhǔn)電路被配置為響應(yīng)于在預(yù)定參考電壓對(duì)之間限定的范圍之外的微調(diào)電壓來自動(dòng)調(diào)整所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)。在該P(yáng)LL電路中，第一個(gè)預(yù)定參考電壓是低參考電壓，第二個(gè)預(yù)定參考電壓是高參考電壓，其中，所述模擬校準(zhǔn)電路包括:第二電壓電流轉(zhuǎn)換器，具有用于接收粗調(diào)電壓的連接至粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)的輸入端和用于提供所述粗調(diào)電流的輸出端；感測(cè)電路，用于感測(cè)所述微調(diào)電壓是否高于所述高參考電壓或者低于所述低參考電壓；電容器，連接至所述粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)；以及電荷泵電路，響應(yīng)所述感測(cè)電路，如果所述微調(diào)電壓低于所述低參考電壓，則對(duì)所述電容器進(jìn)行充電以增加所述粗調(diào)電壓，而如果所述微調(diào)電壓高于所述高參考電壓，則對(duì)所述電容器進(jìn)行放電以降低所述粗調(diào)電壓。在該P(yáng)LL電路中，所述感測(cè)電路包括:具有連接至所述低參考電壓的輸入端的第一比較器和具有連接至所述高參考電壓的輸入端的第二比較器。在該P(yáng)LL電路中，所述電荷泵電路包括:上拉電流源、連接至所述第一比較器的輸出端并且連接在所述粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)和所述上拉電流源之間的PMOS晶體管、下拉電流源以及連接至所述第二比較器的輸出端并且連接在所述粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)和所述下拉電流源之間的NMOS晶體管。在該P(yáng)LL電路中，還包括:用于預(yù)充電所述粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)以設(shè)置所述CCO的預(yù)定初始振蕩頻率的預(yù)充電電路。在該P(yáng)LL電路中，所述預(yù)充電電路響應(yīng)于控制信號(hào)以在初始啟動(dòng)階段后關(guān)斷。在該P(yáng)LL電路中，所述模擬校準(zhǔn)電路包括:用于提供用于設(shè)置所述CCO的預(yù)定初始振蕩頻率的啟動(dòng)電流的電流源。在該P(yáng)LL電路中，所述電流源包括:用于響應(yīng)于預(yù)定輸入電壓提供所述啟動(dòng)電流的第三電壓電流轉(zhuǎn)換器。在該P(yáng)LL電路中，所述粗調(diào)電流是手動(dòng)可調(diào)的。在該P(yáng)LL電路中，所述模擬校準(zhǔn)電路還包括:第二電壓電流轉(zhuǎn)換器和用于調(diào)整所述第二電壓電流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的可變電流或偏壓。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種鎖相環(huán)(PLL)電路，包括:相位頻率檢測(cè)器；可編程電荷泵，連接至所述相位頻率檢測(cè)器的輸出端；環(huán)路濾波器，連接至所述電荷泵的輸出端，所述環(huán)路濾波器提供微調(diào)電壓；第一電壓電流轉(zhuǎn)換器，所述第一電壓電流轉(zhuǎn)換器提供對(duì)應(yīng)于所述微調(diào)電壓的微調(diào)電流；電流控制振蕩器(CCO);反饋除法器，連接至所述CCO的輸出端和所述相位頻率檢測(cè)器的輸入端；以及數(shù)字校準(zhǔn)電路，用于自動(dòng)提供粗調(diào)電流，所述粗調(diào)電流用于粗調(diào)所述CCO的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)，其中，所述CCO響應(yīng)于所述粗調(diào)電流和所述微調(diào)電流在輸出端處生成頻率信號(hào)，其中，所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)是遞增可調(diào)的。在該P(yáng)LL電路中，所述數(shù)字校準(zhǔn)電路被配置為響應(yīng)于在預(yù)定參考電壓對(duì)之間限定的范圍之外的所述微調(diào)電壓來自動(dòng)調(diào)整所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)。在該P(yáng)LL電路中，所述第一個(gè)預(yù)定參考電壓是低參考電壓，所述第二個(gè)預(yù)定參考電壓是高參考電壓，其中，所述數(shù)字校準(zhǔn)電路包括:感測(cè)電路，用于感測(cè)所述微調(diào)電壓是否高于所述高參考電壓或者低于所述低參考電壓；以及狀態(tài)機(jī)，用于響應(yīng)于所述感測(cè)電路的輸出提供數(shù)字控制信號(hào)，其中，所述數(shù)字控制信號(hào)用于設(shè)置所述粗調(diào)電流。在該P(yáng)LL電路中，所述感測(cè)電路包括:具有連接至所述低參考電壓的輸入端的第一比較器、具有連接至所述高參考電壓的輸入端的第二個(gè)比較器以及響應(yīng)于來自所述第一比較器和所述第二比較器的輸出的狀態(tài)機(jī)。在該P(yáng)LL電路中，所述狀態(tài)機(jī)被配置為如果所述微調(diào)電壓低于所述低參考電壓，則調(diào)整所述數(shù)字控制信號(hào)以增大所述粗調(diào)電流，而如果所述微調(diào)電壓高于所述低參考電壓，則減小所述粗調(diào)電流。在該P(yáng)LL電路中，所述數(shù)字控制信號(hào)包括多個(gè)校準(zhǔn)位，所述PLL電路包括:用于響應(yīng)于所述校準(zhǔn)位提供所述粗調(diào)電流的粗調(diào)模塊，所述粗調(diào)模塊包括多個(gè)可選擇的電壓電流轉(zhuǎn)換器，能夠利用所述校準(zhǔn)位來選擇所述可選擇的電壓電流轉(zhuǎn)換器以分別向所述粗調(diào)電流貢獻(xiàn)電流。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種使基于電流控制振蕩器(CCO)的鎖相環(huán)(PLL)鎖定的方法，所述CCO響應(yīng)于與來自環(huán)路濾波器的微調(diào)電壓相對(duì)應(yīng)的微調(diào)電流在輸出端處生成頻率信號(hào)，包括以下步驟:提供粗調(diào)電流，所述粗調(diào)電流用于粗調(diào)所述CCO的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)；利用感測(cè)電流來感測(cè)所述微調(diào)電壓是否在預(yù)定參考電壓對(duì)之間限定的范圍之外；如果所述微調(diào)電壓在所述范圍之外，則調(diào)整所述粗調(diào)電流，以移動(dòng)所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)，從而令所述微調(diào)電壓處于所述范圍內(nèi)。在該方法中，所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)是連續(xù)可調(diào)的。在該方法中，還包括以下步驟:將所述粗調(diào)電流設(shè)置為對(duì)應(yīng)于所述CCO的預(yù)定初始振蕩器頻率的初始值。附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，以及與本發(fā)明有關(guān)的其他信息，其中:圖1是具有I吳擬自動(dòng)校準(zhǔn)電路的基于CCO的PLL電路的實(shí)施例的不意圖；圖2是示出圖1的環(huán)路濾波器、環(huán)路電壓至電流轉(zhuǎn)換器和模擬自動(dòng)校準(zhǔn)電路的電路不意圖；圖3是圖1的PLL電路的頻率與電壓關(guān)系的圖表；圖4是具有I旲擬自動(dòng)校準(zhǔn)電路的基于CCO的PLL電路的可選實(shí)施例的不意圖；圖5是示出圖4的環(huán)路濾波器、環(huán)路電壓至電流轉(zhuǎn)換器和模擬自動(dòng)校準(zhǔn)電路的電路不意圖；圖6是圖4的PLL電路的頻率對(duì)電壓的圖表；圖7是具有數(shù)字自動(dòng)校準(zhǔn)電路的基于CCO的PLL電路的實(shí)施例的不意圖；圖8A是示出圖7的環(huán)路濾波器、環(huán)路電壓至電流轉(zhuǎn)換器和數(shù)字自動(dòng)校準(zhǔn)電路的電路不意圖；圖8B是示出數(shù)字自動(dòng)校準(zhǔn)電路的其他部件的圖8的校準(zhǔn)；圖9是圖7的PLL電路的頻率與電壓的關(guān)系的圖表；圖10是具有手動(dòng)連續(xù)可調(diào)I旲擬校準(zhǔn)電路的基于CCO的PLL電路的實(shí)施例的不意圖；圖1lA和圖1lB是示出圖1的手動(dòng)連續(xù)可調(diào)模擬校準(zhǔn)電路的實(shí)施例的電路示意圖；以及圖12是圖10的PLL電路的頻率與電壓的關(guān)系的圖表；圖13示出了使基于CCO的PLL自動(dòng)鎖定的方法。具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖閱讀示例性實(shí)施例的描述，其應(yīng)被視為整個(gè)書面說明書的一部分。在說明書中，除非明確說明外，關(guān)于電連接等諸如“耦合”、“連接”、“互連”的術(shù)語指的是其中的結(jié)構(gòu)通過介入結(jié)構(gòu)直接地或者非直接地與另一結(jié)構(gòu)的關(guān)系。圖1示出具有模擬粗調(diào)校準(zhǔn)的基于CCO的PLL電路100的實(shí)施例。PLL電路100包括連接至參考時(shí)鐘信號(hào)(refclk)的輸入除法器105。來自輸入除法器105的分頻輸出信號(hào)Fkef被提供給相位頻率檢測(cè)器110。相位頻率檢測(cè)器110還具有連接至由反饋除法器135提供的反饋信號(hào)Fbcx的輸入端。相位頻率檢測(cè)器110的輸出被提供給可編程的電荷泵(chargepump)115。將電荷泵115的輸出端連接至環(huán)路濾波器120，其為電壓電流轉(zhuǎn)換器125提供微調(diào)電壓Vtune。電壓電流轉(zhuǎn)換器125為電流控制振蕩器(CCO)130提供微調(diào)電流Itune0CCO130的輸出被提供給反饋除法器135。還示出了鎖定檢測(cè)器145用于確定是否已經(jīng)達(dá)到頻率鎖定(frequencylock)。到目前為止，PLL電路100具有常規(guī)設(shè)計(jì)并且使用與本領(lǐng)域的PLL設(shè)計(jì)中類似的常規(guī)元件。在示出的實(shí)施例中，PLL電路包括模擬自動(dòng)校準(zhǔn)電路140，其提供粗調(diào)CCO130的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)(frequencypivotpoint)的標(biāo)記為Ipivot的粗調(diào)電流。自動(dòng)校準(zhǔn)電路140連接至環(huán)路濾波器120。將基準(zhǔn)電流Ipivot與調(diào)整電流Itune相加，并且組合電流控制CCO130。自動(dòng)校準(zhǔn)電路140設(shè)計(jì)為具有可校準(zhǔn)且自動(dòng)可調(diào)的粗調(diào)基準(zhǔn)點(diǎn)。通過粗調(diào)電壓電流電路(結(jié)合圖2更詳細(xì)地論述)實(shí)現(xiàn)粗調(diào)，以調(diào)整CCO振蕩器頻率的基準(zhǔn)點(diǎn)。圖2更詳細(xì)地示出了自動(dòng)校準(zhǔn)電路140。在圖2中還更詳細(xì)地示出了環(huán)路濾波器120和電壓電流轉(zhuǎn)換器125。校準(zhǔn)電路包括第二電壓電流轉(zhuǎn)換器141，其響應(yīng)于粗調(diào)電壓Vpivot提供粗調(diào)電流Ipivot。將電壓電流轉(zhuǎn)換器125、141連接至模擬電壓源(AVDD)或者用于模擬電路的穩(wěn)壓器(VRA)。通過感測(cè)電路142提供基準(zhǔn)電壓(pivotvoltage)Vpivot。感測(cè)電路142包括一對(duì)比較器CMPl、CMP2，每一個(gè)都具有連接至環(huán)路濾波器的內(nèi)節(jié)點(diǎn)的輸入端，其具有對(duì)應(yīng)于電壓Vtune但(比Vtune)小得多的紋波的電壓值。將第一比較器CMPl的第二輸入端連接至低參考電壓Vref_lo，并且將第二比較器的第二輸入端連接至高參考電壓Vref_hi。校準(zhǔn)電壓140還包括電荷泵電路146，其包括開關(guān)晶體管的堆疊件(包括與上拉電流源Il和下拉電流源12串聯(lián)連接的PMOSPl和NMOSNI)。將比較器CMPl的輸出端連接至晶體管Pl的柵極端，并且將比較器CMP2的輸出端連接至晶體管NI的柵極端。在粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)處，將晶體管N1、Pl的公共漏極端連接至第二電壓電流變換器電路141的輸入端，以提供電壓Vpivot。校準(zhǔn)電路140還包括預(yù)充電電路143(包括PMOS晶體管P2)，其具有連接至電源節(jié)點(diǎn)的源極端、連接至預(yù)置電壓(Preset)的柵終端和連接至Vpivot節(jié)點(diǎn)的漏極端。還將電容器Cl連接至Vpivot節(jié)點(diǎn)。晶體管P2和電容器Cl相配合，以預(yù)充電粗調(diào)電壓(即，Vpivot)至使C00能夠在用于鎖定PLL的預(yù)定初始CCO頻率處振蕩的電壓。具體來說，在啟動(dòng)時(shí)，電壓Preset變?yōu)榈?，其?dǎo)通PMOSP2以對(duì)電容器Cl進(jìn)行充電，使得節(jié)點(diǎn)Vpivot呈現(xiàn)初始值。然后Preset變?yōu)楦?，截止PMOSP2。在這個(gè)時(shí)候，當(dāng)設(shè)置Vpivot的初始值時(shí)，第二電壓電流轉(zhuǎn)換器141提供基于電壓Vpivot的粗調(diào)電流Ipivot。通過組合電流Itune+Ipivot來設(shè)置CC0130的初始頻率。其后，響應(yīng)于電荷泵115的輸出，以常規(guī)方式操作PLL以修正微調(diào)電壓Vtune(從而還修正了Itune)。校準(zhǔn)電路140操作如下。當(dāng)CCO輸出端的頻率低于PLL的目標(biāo)頻率并且Vtune低于Vref_lo時(shí),該電路用于通過基準(zhǔn)電流Ipivot將電流加至CCO。具體來說,在這種情況下，從環(huán)路濾波器輸入至比較器CMPl和CMP2的電壓都將低于Vref_lo和Vref_hi。該兩個(gè)比較器的輸出是邏輯“0”，其導(dǎo)通PMOSPl并且截止NMOSNI。由于PMOSP1，將上拉電流源11連接至粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)，對(duì)電容器Cl充電并且增加電壓Vpivot，這樣轉(zhuǎn)而增加基準(zhǔn)電流Ipivot0從根本上說，此操作移動(dòng)了CCO的基準(zhǔn)點(diǎn)。相反地，當(dāng)CCO的頻率過高(即，高于PLL的目標(biāo)頻率)并且Vtune高于Vref_hi時(shí),校準(zhǔn)電路140用于通過基準(zhǔn)電流Ipivot降低COO的電流。具體來說，當(dāng)環(huán)路濾波器120提供給比較器的電壓高于Vref_hi時(shí)，這兩個(gè)比較器輸出邏輯“1”，其截止PMOSPl并且導(dǎo)通NMOSNI。NMOSNI將下拉電流源12連接至電容器，將電容器Cl放電并且降低電壓Vpivot。這樣轉(zhuǎn)而降低了基準(zhǔn)電流Ipivot。當(dāng)PLL的頻率位于目標(biāo)頻率處于目標(biāo)頻率或者在目標(biāo)頻率附近時(shí)(即，在僅需要調(diào)整微調(diào)電壓Vtune的范圍內(nèi))，來自環(huán)路濾波器的電壓將降至Vref_lo和Vref_hi之間。在此情況下，比較器CMPl輸出邏輯“I”并且比較器CMP2輸出邏輯“O”。兩個(gè)晶體管Pl和NI都處于截止?fàn)顟B(tài)，并且基準(zhǔn)點(diǎn)仍是通過由電容器Cl的電荷提供的電壓的電流值來設(shè)置。如上所述，自動(dòng)校準(zhǔn)電路140感測(cè)對(duì)應(yīng)于CCO微調(diào)電壓的電壓并且將其與預(yù)定電壓閾值對(duì)進(jìn)行比較。在該電壓閾值對(duì)之間，Kvco保持相對(duì)恒定。如果微調(diào)電壓落在由預(yù)定電壓閾值對(duì)限定的范圍之外，則自動(dòng)校準(zhǔn)電路充電或者放電粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)，以增加或減小頻率基準(zhǔn)點(diǎn)。S卩，當(dāng)微調(diào)電壓不能使PLL電路鎖定時(shí)，自動(dòng)校準(zhǔn)電路移動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)。微調(diào)Kvco相對(duì)恒定但仍然可以具有一些斜坡(slope)，而在微調(diào)電壓(Vtune)的高電平值和低電平值附近變平。在實(shí)施例中，可以選擇Vref_lo和Vref_hi值以接近微調(diào)Kvco的拐點(diǎn)。圖3是來自其示例性模擬的圖1的PLL電路的頻率與微調(diào)電壓Vtune和粗調(diào)電壓Vpivot的關(guān)系的圖表。從圖表中可以看出，可以連續(xù)地(即，不以離散遞增)向上或向下移動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)，并且通過預(yù)充電電路設(shè)置初始基準(zhǔn)點(diǎn)。具有模擬自動(dòng)校準(zhǔn)電路140的PLL電路的優(yōu)勢(shì)是其提供了連續(xù)范圍的基準(zhǔn)點(diǎn)，在較寬的頻率范圍內(nèi)，使微調(diào)Kvco能夠具有較小的變化。具有可用的連續(xù)范圍的基準(zhǔn)點(diǎn)意味著沒有PPL不能鎖定的頻率死區(qū)(frequencydeadzone)。在該范圍內(nèi)的低Kvco降低了噪聲傳遞。圖4示出使用模擬粗調(diào)校準(zhǔn)的基于CCO的PLL電路IOOA的可選實(shí)施例。除了對(duì)自動(dòng)校準(zhǔn)電路140A稍做修改，PLL電路IOOA與PLL電路100相同。具體來說，如關(guān)于圖5中更詳細(xì)地示出，自動(dòng)校準(zhǔn)電路140A提供了基準(zhǔn)電流Ipivot和啟動(dòng)基準(zhǔn)電流(start-uppivotcurrent)lpivot_0ο除了沒有預(yù)充電電路143(S卩，PMOSP2已經(jīng)被去除)并且增加了第三電壓電流轉(zhuǎn)換器電路144，圖5示出校準(zhǔn)電路140A與校準(zhǔn)電路140相同。在該實(shí)施例中，由固定的CCO電流lpivot_0設(shè)置初始CCO頻率。第三電壓電流轉(zhuǎn)換器電路144提供來自啟動(dòng)基準(zhǔn)電壓Vpivot_0的固定啟動(dòng)基準(zhǔn)電流lpivot_0。因?yàn)闆]有預(yù)充電電路，所以電容器Cl其中沒有儲(chǔ)存初始電荷。因此，在啟動(dòng)時(shí)，電壓Vpivot等于零伏特，基準(zhǔn)電流Ipivot是零安培。但是，當(dāng)啟動(dòng)Vpivot是預(yù)定正電壓時(shí),其使I_pivot為預(yù)定正電流。lpivot_0被設(shè)置為初始基準(zhǔn)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)設(shè)置此基準(zhǔn)點(diǎn)從而使CCO的初始啟動(dòng)頻率低于目標(biāo)頻率,這是因?yàn)樵趩?dòng)時(shí)電容器不充電因此Vpivot可以僅隨著電容器被充電而增加。如果初始頻率設(shè)置得太高，則校準(zhǔn)電路將不能降低該頻率。同圖3—樣，圖6是來自其示例性模擬的圖4的PLL電路的頻率與微調(diào)電壓Vtune和粗調(diào)電壓Vpivot的關(guān)系的圖表。從圖表中可以看出，可以連續(xù)地向上或向下移動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)，并且通過lpivot_0設(shè)置初始基準(zhǔn)點(diǎn)。具有自動(dòng)校準(zhǔn)電路140A的PLL電路的優(yōu)勢(shì)是其提供了連續(xù)范圍的基準(zhǔn)點(diǎn)，在較寬的頻率范圍內(nèi)，使微調(diào)Kvco能夠具有較小的變化。具有可用的連續(xù)范圍的基準(zhǔn)點(diǎn)意味著沒有PLL不能鎖定的頻率死區(qū)。下面論述的圖7至圖9的實(shí)施例采用數(shù)字控制環(huán)路以自動(dòng)調(diào)整校準(zhǔn)位，使CCO能夠在鎖定PLL的期望頻率處振蕩。具體來說，圖7示出采用數(shù)字粗調(diào)校準(zhǔn)的基于CCO的PLL電路200的可選實(shí)施例。除了使用數(shù)字自動(dòng)校準(zhǔn)電路240，PLL電路200與PLL電路100相同。來自圖1的相同元件用相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)記但增加了100，例如，反饋除法器235等同于反饋除法器135。如有關(guān)圖8A、圖8B和圖9更詳細(xì)地示出，數(shù)字自動(dòng)校準(zhǔn)電路240提供標(biāo)記為Ipivotjot的基準(zhǔn)電流，其與調(diào)整電流Itune相加。電流Ipivot_tot是“η”個(gè)基準(zhǔn)電流Ipivot的總和。不同于一些傳統(tǒng)的基于COO的PLL，在生產(chǎn)或者硅測(cè)試期間，PLL不依賴手動(dòng)試錯(cuò)法控制來調(diào)整用于設(shè)置鎖定基于CCO的PLL的正確的基準(zhǔn)電流的校準(zhǔn)位。使用自動(dòng)校準(zhǔn)減少勞動(dòng)力以及測(cè)試和生產(chǎn)成本。參考圖8A，如果微調(diào)電壓(Vtune)落在預(yù)定的電壓閾值對(duì)之外，則自動(dòng)校準(zhǔn)電路240采用連接至環(huán)路濾波器220的感測(cè)電路241和狀態(tài)機(jī)243以響應(yīng)于感測(cè)電路輸出調(diào)整校準(zhǔn)位，從而增加或者減小粗調(diào)基準(zhǔn)(電流)點(diǎn)。如圖2和圖5中示出的實(shí)施例一樣，感測(cè)電路241包括分別連接至參考電壓Vref_lo和Vref_hi以及連接至環(huán)路濾波器220的比較器CMPl和CMP2。增益Kvco在電壓閾值對(duì)之間保持恒定。圖8B是圖8A的附加部分并且示出在準(zhǔn)備基準(zhǔn)電流Ipivot_tot中校準(zhǔn)位bit_l至bit_n的使用方式。電路包括連接至恒流源的NMOS晶體管N3，該恒流源利用NMOS晶體管N4提供相應(yīng)的電流鏡250[1:n]。電路包括“η”個(gè)電壓電流轉(zhuǎn)換器260和對(duì)應(yīng)的“η”個(gè)開關(guān)電路262。每個(gè)開關(guān)電路均包括連接在Vpivot節(jié)點(diǎn)(S卩，電流鏡250的上半部分)和每一個(gè)NMOS晶體管N4(S卩，電流鏡250的下半部分)之間的PMOS晶體管Ρ3以及連接在NMOS晶體管Ν4的柵極和地電位之間的NMOS晶體管Ν5。PMOSΡ3和NMOSΝ5的柵極由對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)位的邏輯反轉(zhuǎn)(即通過相應(yīng)的bit_[l:n]_bar)來控制。通過實(shí)例，當(dāng)校準(zhǔn)位“η”是邏輯低時(shí)，bit_n_bar是邏輯高。PMOS晶體管P3截止，斷開電流鏡250[n]的兩半部分。NMOSN5導(dǎo)通，將N4的柵極連接至地電位，從而截止N4。轉(zhuǎn)而，電流Ipivot_n是零并且沒有對(duì)Ipivot_tot起到貢獻(xiàn)，Ipivot_tot是所有Ipivot電流Ipivot_l至Ipivot_n的總和。當(dāng)校準(zhǔn)位“η”是邏輯高時(shí)，bit_n_bar是邏輯低。PMOS晶體管P3導(dǎo)通，將電流鏡250[η]的兩半部分和NMOSΝ4的柵極連接至Vpivot。NM0SN5截止。圖9是來自其示例性模擬的圖7的PLL電路200的頻率與微調(diào)電壓Vtune的關(guān)系的圖表。不同于先前的實(shí)施例，從圖表中可以看到，基準(zhǔn)點(diǎn)不是沿光滑曲線連續(xù)可調(diào)而是以向上或向下離散遞增移動(dòng)。如該圖表中示出，該實(shí)施例提供以多頻帶形式的寬頻率范圍，其中增益(Kvco)在位于單波段內(nèi)的電壓閾值對(duì)之間保持相對(duì)恒定。圖10示出了基于CCO的PLL電路300的另一實(shí)施例。除了使用用于提供基準(zhǔn)電流Ipivot的手動(dòng)連續(xù)可調(diào)校準(zhǔn)電路340，PLL電路300與PLL電路100相同。來自圖10中的元件用相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)記但增加了200，例如，反饋除法器335與反饋除法器135相同，第一電壓至電流轉(zhuǎn)換器325與電壓至電流轉(zhuǎn)換器125相同。圖1lA和圖1lB分別示出手動(dòng)連續(xù)可調(diào)校準(zhǔn)電路340A、340B的實(shí)施例。每個(gè)實(shí)施例均包括電壓電流轉(zhuǎn)換器344。校準(zhǔn)電路340A使用電流鏡341和手動(dòng)可變電流源342，諸如與可變電阻器串聯(lián)的外部可變電流源或者外部電壓源，以提供連續(xù)可變基準(zhǔn)電壓Vpivot作為電壓電流轉(zhuǎn)換器344的輸入。校準(zhǔn)電路340B使用可變電壓源343，諸如外部可變電壓源，以提供連續(xù)可變基準(zhǔn)電壓Vpivot作為電壓電流轉(zhuǎn)換器344的輸入。轉(zhuǎn)而，基準(zhǔn)電流Ipivot在值范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的。同圖3和圖6—樣，圖12是來自其示例性模擬的圖10的PLL電路300的頻率與微調(diào)電壓Vtune和粗調(diào)電壓Vpivot的關(guān)系的圖表。從圖表中可以看出，可以連續(xù)地向上或向下移動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)。通過來自電流源342的預(yù)定初始電流源值或者來自電壓源343的預(yù)定初始電壓值來設(shè)置初始基準(zhǔn)點(diǎn)，從而使初始CCO頻率接近PLL的鎖定頻率。如該圖表中所示出的，PLL電路的優(yōu)勢(shì)是其提供連續(xù)范圍的基準(zhǔn)點(diǎn)，在較寬的頻率范圍內(nèi)，具有大Kvco，也具有小Kvco。具有可用的連續(xù)范圍的基準(zhǔn)點(diǎn)意味著沒有PLL不能鎖定的頻率死區(qū)。采用具有離散(即，遞增)手動(dòng)校準(zhǔn)控制的基于CCO的PLL得到用于使PLL鎖定設(shè)置的正確基準(zhǔn)電流設(shè)置是困難的。如前所述的，Kvco和頻率覆蓋范圍可以隨著工藝變化而顯著變化，從而，采用離散設(shè)置，每個(gè)鄰近的頻帶是不能彼此重疊的。由于這些頻率死區(qū)，PLL將無法鎖定?？梢允褂酶?xì)的步驟緩解該問題但需要更多的校準(zhǔn)位并因此具有硬件危害以及更高的測(cè)試/生產(chǎn)成本。圖10的實(shí)施例采用連續(xù)可調(diào)外部電流或者偏壓使用模擬控制從而手動(dòng)更改基準(zhǔn)電流，這樣消除了頻率死區(qū)。該方法非常適合電路評(píng)價(jià)和低容量女口廣叩ο圖13示出使基于CCO的PLL自動(dòng)鎖定的方法，其中CCO響應(yīng)于對(duì)應(yīng)來自環(huán)路濾波器的微調(diào)電流，在輸出端處產(chǎn)生頻率信號(hào)?？梢酝ㄟ^例如圖1、圖4或者圖7的校準(zhǔn)電路來實(shí)施該方法。在步驟SI中，提供粗調(diào)電流用于粗調(diào)CCO的振蕩頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)，并且PLL提供用于CCO的微調(diào)電流。在步驟S2中，感測(cè)電路感測(cè)微調(diào)電壓是否在預(yù)定參考電壓對(duì)之間限定的范圍之外。在步驟S4中，如果微調(diào)電壓在該范圍之外，則調(diào)整粗調(diào)電流，以移動(dòng)頻率基準(zhǔn)點(diǎn)使微調(diào)電壓處于該范圍內(nèi)。在步驟S3中，如果微調(diào)電壓在該范圍之內(nèi)，則允許PLL微調(diào)環(huán)路提供鎖定工作。重復(fù)步驟以保持微調(diào)電壓處于預(yù)定義的范圍內(nèi)，直到達(dá)到鎖定。如本文中所述，各種基于CCO的PLL電路的實(shí)施例提供較小的增益(Kvco)但較寬的頻帶。更平坦的Kvco提供了更好的PLL抖動(dòng)性能。采用連續(xù)可調(diào)的基準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)施例還能夠防止由于工藝(和/或電壓源)變化造成的校準(zhǔn)環(huán)路失敗。具有自動(dòng)校準(zhǔn)的實(shí)施例提供了顯著的生產(chǎn)/測(cè)試成本節(jié)約。在鎖相環(huán)(PLL)電路的一個(gè)實(shí)施例中，PLL電路包括相位頻率檢測(cè)器；連接至相位頻率檢測(cè)器的輸出端的可編程電荷泵；連接至電荷泵的輸出端的環(huán)路濾波器，環(huán)路濾波器提供微調(diào)電壓；第一電壓至電流轉(zhuǎn)換器，第一電壓至電流轉(zhuǎn)換器提供對(duì)應(yīng)微調(diào)電壓的微調(diào)電流；電流控制振蕩器(CCO);連接至COO的輸出端和相位頻率檢測(cè)器的輸入端的反饋除法器；和模擬校準(zhǔn)電路。模擬校準(zhǔn)電路提供用于粗調(diào)CCO的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)的粗調(diào)電流，其中CCO響應(yīng)于粗調(diào)和微調(diào)電流，在輸出端處產(chǎn)生頻率信號(hào)，其中頻率基準(zhǔn)點(diǎn)是連續(xù)可調(diào)的。在另一實(shí)施例中，PLL電路包括相位頻率檢測(cè)器；連接至相位頻率檢測(cè)器的輸出端的可編程電荷泵；連接至電荷泵的輸出端的環(huán)路濾波器，環(huán)路濾波器提供微調(diào)電壓;第一電壓至電流轉(zhuǎn)換器，第一電壓至電流轉(zhuǎn)換器提供對(duì)應(yīng)微調(diào)電壓的微調(diào)電流；電流控制振蕩器(CCO);連接至CCO的輸出端和相位頻率檢測(cè)器的輸入端的反饋除法器；和數(shù)字校準(zhǔn)電路。數(shù)字校準(zhǔn)電路自動(dòng)地提供用于粗調(diào)CCO的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)的粗調(diào)電流，其中CCO響應(yīng)于粗調(diào)和微調(diào)電流，在輸出端處生成頻率信號(hào)，其中頻率基準(zhǔn)點(diǎn)是遞增可調(diào)的(incrementallyadjustable)。在將基于CCO的PLL鎖定的方法的實(shí)施例中，其中CCO響應(yīng)于對(duì)應(yīng)來自環(huán)路濾波器的微調(diào)電流，在輸出端處生成頻率信號(hào)。該方法包括以下步驟:提供粗調(diào)電流，該粗調(diào)電流用于粗調(diào)CCO的振蕩頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)；如果微調(diào)電壓在預(yù)定的參考電壓對(duì)之間限定的范圍之外，則利用感測(cè)電路進(jìn)行感測(cè)；如果微調(diào)電壓在該范圍之外，則調(diào)整粗調(diào)電流以移動(dòng)頻率基準(zhǔn)點(diǎn)使微調(diào)電壓處于該范圍內(nèi)。雖然已經(jīng)以示例性實(shí)施例的形式描述了本發(fā)明，但是它不限于此。相反，所附權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)廣泛存在以包括其他變化并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明等同物的范圍內(nèi)可以制造本發(fā)明的實(shí)施例。權(quán)利要求1.一種鎖相環(huán)(PLL)電路，包括:相位頻率檢測(cè)器；可編程電荷泵，連接至所述相位頻率檢測(cè)器的輸出端；環(huán)路濾波器，連接至所述電荷泵的輸出端，所述環(huán)路濾波器提供微調(diào)電壓；第一電壓電流轉(zhuǎn)換器，所述第一電壓電流轉(zhuǎn)換器提供對(duì)應(yīng)于所述微調(diào)電壓的微調(diào)電流；電流控制振蕩器(CCO)；反饋除法器，連接至所述CCO的輸出端和所述相位頻率檢測(cè)器的輸入端；以及模擬校準(zhǔn)電路，用于提供粗調(diào)電流，所述粗調(diào)電流用于粗調(diào)所述CCO的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)，其中，所述CCO響應(yīng)于所述粗調(diào)電流和所述微調(diào)電流在輸出端處生成頻率信號(hào)，其中，所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)是連續(xù)可調(diào)的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLL電路，其中，所述模擬校準(zhǔn)電路被配置為響應(yīng)于在預(yù)定參考電壓對(duì)之間限定的范圍之外的微調(diào)電壓來自動(dòng)調(diào)整所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PLL電路，其中，第一個(gè)預(yù)定參考電壓是低參考電壓，第二個(gè)預(yù)定參考電壓是高參考電壓，其中，所述模擬校準(zhǔn)電路包括:第二電壓電流轉(zhuǎn)換器，具有用于接收粗調(diào)電壓的連接至粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)的輸入端和用于提供所述粗調(diào)電流的輸出端；感測(cè)電路，用于感測(cè)所述微調(diào)電壓是否高于所述高參考電壓或者低于所述低參考電壓；電容器，連接至所述粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)；以及電荷泵電路，響應(yīng)所述感測(cè)電路，如果所述微調(diào)電壓低于所述低參考電壓，則對(duì)所述電容器進(jìn)行充電以增加所述粗調(diào)電壓，而如果所述微調(diào)電壓高于所述高參考電壓，則對(duì)所述電容器進(jìn)行放電以降低所述粗調(diào)電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PLL電路，其中，所述感測(cè)電路包括:具有連接至所述低參考電壓的輸入端的第一比較器和具有連接至所述高參考電壓的輸入端的第二比較器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PLL電路，其中，所述電荷泵電路包括:上拉電流源、連接至所述第一比較器的輸出端并且連接在所述粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)和所述上拉電流源之間的PMOS晶體管、下拉電流源以及連接至所述第二比較器的輸出端并且連接在所述粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)和所述下拉電流源之間的NMOS晶體管。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PLL電路，還包括:用于預(yù)充電所述粗調(diào)電壓節(jié)點(diǎn)以設(shè)置所述CCO的預(yù)定初始振蕩頻率的預(yù)充電電路。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PLL電路，其中，所述預(yù)充電電路響應(yīng)于控制信號(hào)以在初始啟動(dòng)階段后關(guān)斷。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PLL電路，其中，所述模擬校準(zhǔn)電路包括:用于提供用于設(shè)置所述CCO的預(yù)定初始振蕩頻率的啟動(dòng)電流的電流源。9.一種鎖相環(huán)(PLL)電路，包括:相位頻率檢測(cè)器；可編程電荷泵，連接至所述相位頻率檢測(cè)器的輸出端；環(huán)路濾波器，連接至所述電荷泵的輸出端，所述環(huán)路濾波器提供微調(diào)電壓；第一電壓電流轉(zhuǎn)換器，所述第一電壓電流轉(zhuǎn)換器提供對(duì)應(yīng)于所述微調(diào)電壓的微調(diào)電流；電流控制振蕩器(CCO)；反饋除法器，連接至所述CCO的輸出端和所述相位頻率檢測(cè)器的輸入端；以及數(shù)字校準(zhǔn)電路，用于自動(dòng)提供粗調(diào)電流，所述粗調(diào)電流用于粗調(diào)所述CCO的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)，其中，所述CCO響應(yīng)于所述粗調(diào)電流和所述微調(diào)電流在輸出端處生成頻率信號(hào)，其中，所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)是遞增可調(diào)的。10.一種使基于電流控制振蕩器(CCO)的鎖相環(huán)(PLL)鎖定的方法，所述CCO響應(yīng)于與來自環(huán)路濾波器的微調(diào)電壓相對(duì)應(yīng)的微調(diào)電流在輸出端處生成頻率信號(hào)，包括以下步驟:提供粗調(diào)電流，所述粗調(diào)電流用于粗調(diào)所述CCO的振蕩器頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)；利用感測(cè)電流來感測(cè)所述微調(diào)電壓是否在預(yù)定參考電壓對(duì)之間限定的范圍之外；如果所述微調(diào)電壓在所述范圍之外，則調(diào)整所述粗調(diào)電流，以移動(dòng)所述頻率基準(zhǔn)點(diǎn)，從而令所述微調(diào)電壓處于所述范圍內(nèi)。全文摘要一種PLL電路包括相位頻率檢測(cè)器；可編程電荷泵，連接至相位頻率檢測(cè)器的輸出端；環(huán)路濾波器，連接至電荷泵的輸出端，環(huán)路濾波器提供微調(diào)電壓；第一電壓電流轉(zhuǎn)換器，第一電壓至電流轉(zhuǎn)換器提供對(duì)應(yīng)微調(diào)電壓的微調(diào)電流；電流控制振蕩器(CCO)；反饋除法器，連接至CCO的輸出端和相位頻率檢測(cè)器的輸入端；和模擬校準(zhǔn)電路。模擬校準(zhǔn)電路提供用于粗調(diào)CCO的振蕩頻率的頻率基準(zhǔn)點(diǎn)的粗調(diào)電流，其中，CCO響應(yīng)于粗調(diào)電流和微調(diào)電流在輸出端處生成頻率信號(hào)，其中，頻率基準(zhǔn)點(diǎn)是連續(xù)可調(diào)的。本發(fā)明還提供了一種基于電流控制振蕩器(CCO)的PLL。文檔編號(hào)H03L7/085GK103199857SQ20121018742公開日2013年7月10日申請(qǐng)日期2012年6月7日優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日發(fā)明者陳建宏,黃明杰,鐘道文,林志昌,隋彧文,薛福隆申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司