專利名稱：自動環(huán)路控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動環(huán)路控制的方法和裝置。
實現(xiàn)自動環(huán)路控制可以有兩種方式。
第一種方式如在鎖相環(huán)路(PLL)中應(yīng)用例子，利用具有三態(tài)輸出電平的邊沿相位敏感式鑒相器(edgessensitivephasecomparator)給出的環(huán)路控制信號。這種鑒相器的工作原理示于

圖1a和圖1b。在基準(zhǔn)頻率12和22的每一周期內(nèi)，鑒相器的輸出13和23在一段時間內(nèi)為高電平15或低電平25，這取決于所測輸入11和21與基準(zhǔn)輸入12和22之間的相位差的符號，其大小與所述相位差成比例。圖1a中，所測輸入信號導(dǎo)前于基準(zhǔn)輸入信號;圖1b中，所測輸入信號滯后于基準(zhǔn)輸入信號。
在環(huán)路控制電路中，一個外接的電容器經(jīng)由一個電阻器充電或放電，形成一個低通濾波器。當(dāng)鑒相器輸出呈高阻抗時，有關(guān)的控制電壓存儲到該電容器上。由于靜態(tài)相位誤差等于零，故電阻、電容等效于起積分器的作用。若鑒相器的工作連續(xù)地進(jìn)行，此種環(huán)路控制系統(tǒng)的性能是良好的。如果鑒相工作例如只在每一視頻行中進(jìn)行，則為了求得穩(wěn)定性，響應(yīng)時間必須很長。于是，對相位跳變的響應(yīng)將變差。
第二種方式是提供出一個與測得的誤差成比例的控制信號。在數(shù)字誤差測量的情況下，這里需要有數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換功能。這可以例如應(yīng)用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)、脈沖寬度調(diào)制(PWM)或脈沖密度調(diào)制(PDM)來實現(xiàn)。此種方案的缺點是缺乏積分作用。因此，這種鎖相環(huán)路將存在有靜態(tài)相位誤差。
本發(fā)明的一個目的是要揭示一種能綜合已知方法的優(yōu)點且改善自動環(huán)路控制電路的方法。這個目的是通過采用本發(fā)明的自動環(huán)路控制方法來實現(xiàn)的，其中，輸入信號由校正裝置(AD)校正后的相應(yīng)輸出信號與基準(zhǔn)信號之間的誤差被計值，經(jīng)由本地信號發(fā)生器(LSG)去控制所述的校正裝置;其特征在于，所述的誤差(εd)以數(shù)字形式測量出，用來控制緩沖裝置(TB)，緩沖裝置的輸出可以切換到一個高阻抗值，并通過積分裝置(EF)加給所述的本地信號發(fā)生器，其中，所述的切換是由脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)引起的。
本發(fā)明將一個三態(tài)緩沖器與以PDM速率切換的電平組合在一起，提供出平滑的環(huán)路控制信號。當(dāng)相位差小于稱作死區(qū)值的給定值時，緩沖器保持在高阻抗?fàn)顟B(tài)。來自數(shù)字誤差測量的靜態(tài)相位誤差將為零。所以，環(huán)路直流增益可達(dá)到無限。在PLL的情況下，如果使用的鑒相器提供出數(shù)字控制字以代表相位誤差εd(數(shù)字值)，則本發(fā)明能給出與上述第一種方案一樣的環(huán)路性能。誤差測量中的非線性可以由PDM作用來補(bǔ)償或產(chǎn)生。
原理上，本發(fā)明的方法包含有一個自動環(huán)路控制，其中，輸入信號(301)由校正裝置(AD)進(jìn)行校正;有關(guān)輸出信號(303)與基準(zhǔn)信號(304)之間的相位誤差，它被計值后經(jīng)由本地信號發(fā)生器裝置(LSG)去控制所述的校正裝置(AD)，其中，所述的誤差(εd)以數(shù)字形式測量出，并用來控制緩沖裝置(TB)，緩沖裝置(TB)的輸出可切換到高阻抗?fàn)顟B(tài)，它通過積分裝置(EF)到達(dá)所述的本地信號發(fā)生器裝置(LSG)，而所述的切換由PDM作用引起的。
本發(fā)明的方法的附加實施例的諸多優(yōu)點是由于其諸多特征得出的，所述的特征在于在所述的脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)中，應(yīng)用了一個扭轉(zhuǎn)的母線;
在所述的積分裝置(EF)中，包含有一個或多個電阻器和電容器;
所述的誤差(εd，42)的正負(fù)符號對所述的緩沖器裝置(TB)作為其一個輸入信號;
所述輸入信號的極性可以利用一個標(biāo)志信號(41)予以倒相;
一個死區(qū)值(DZV)在所述的脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)內(nèi)實現(xiàn)邏輯組合，用以控制所述的切換;
所述的輸入信號由電視信號行組成，所述的誤差εd是每一電視信號行測量一次;
所述的脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)包括有偏置、非一致增益、非線性功能或這些特性的組合。
本發(fā)明的另一個目的是公開一種利用本發(fā)明所述方法的一種裝置。這個目的是通過采用本發(fā)明的電路裝置來實現(xiàn)的。
原理上，本發(fā)明的電路裝置包含有輸入信號(301)的校正裝置(AD);對所述校正裝置的有關(guān)輸出信號(303)與基準(zhǔn)信號(304)之間的相位誤差進(jìn)行測量的誤差測量裝置(EM)，其中所述的誤差(εd)以數(shù)字形式測量出，并用來控制緩沖裝置(TB)，緩沖裝置的輸出可切換到高阻抗?fàn)顟B(tài)，它通過積分裝置(EF)通到本地信號發(fā)生器裝置(LSG)，而該本地信號發(fā)生器裝置控制所述的校正裝置，又其中所述的切換是由PDM裝置(PDM)引起的。
本發(fā)明裝置所附實施例的諸多優(yōu)點是由于該裝置的諸多特點得到的。其特點是所述的脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)包含一個計數(shù)器，它經(jīng)由一條扭轉(zhuǎn)的母線連接到比較器上。
請參照下附圖來閱讀下面的本發(fā)明的較佳實施例的敘述。
圖1a和圖1b示出已知鑒相器的鑒相情況;
圖2示出采用本發(fā)明平滑環(huán)路控制的一種自動控制環(huán)路;
圖3示出從數(shù)字誤差測量中怎樣接收到環(huán)路控制信號;
圖4示出第一個PDM的實施例;
圖5示出第二個PDM的實施例。
在圖2中，輸入信號301例如是一個傳送的電視信號，它饋送到輸入信號校正電路AD，這校正電路可以包含有一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，供輸入信號用并給出輸出信號303。一個誤差測量電路EM根據(jù)上述輸出信號和一個基準(zhǔn)信號304產(chǎn)生數(shù)字誤差字εd。基準(zhǔn)信號304可以包含例如一個基準(zhǔn)電壓、一個基準(zhǔn)頻率;在MAC電視系統(tǒng)的鎖相環(huán)路情況下，若基準(zhǔn)信號包含在輸出信號303中，則基準(zhǔn)信號也可包含輸入信號301和/或輸出信號303。
在環(huán)路控制電路(SLC)中，數(shù)字誤差字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬誤差值εd，該電路SLC的負(fù)載是一個電阻電容濾波器EF，該負(fù)載連接在集成電路有關(guān)接腳的外面。環(huán)路控制電路(SLC)的工作如圖3中所示。本地信號發(fā)生器(LSG)接收已被濾波的模擬誤差值，依此控制校正電路(AD)。在鎖相環(huán)路的情況下，本地信號發(fā)生器(LSG)是一個壓控振蕩器或壓控晶體振蕩器，它向模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)提供取樣時鐘。誤差測量由鑒相器來完成。
圖3中，數(shù)字誤差字εd饋送到絕對值電路(ABS)，它輸出誤差的正負(fù)符號和絕對值。借助于彬性標(biāo)志41，誤差ε的符號42在異或門中可被反相，并用作為三態(tài)緩沖器(TB)的數(shù)據(jù)輸入。因此，依靠環(huán)路特性，可以容易地使控制反相。誤差ε的絕對值在脈沖密度調(diào)制電路(PDM)中被計值，PDM的輸出信號44去控制三態(tài)緩沖器(TB)。假若輸出信號44例如為零，則緩沖器(TB)呈現(xiàn)高輸出阻抗，它在例如一個電視行的正程期間可保持住一定時間，使模擬值存儲到濾波器EF中。死區(qū)值(DZV)43饋送給脈沖密度調(diào)制電路(PDM)，以使環(huán)路對誤差ε的反應(yīng)松馳到某個確定值，也即借以引入滯后性。當(dāng)(DZV)等于零時，只有由(PDM)轉(zhuǎn)換的誤差ε作用于輸出信號44上。
PDM(脈沖密度調(diào)制)是一種具有一條從計數(shù)器到比較器的反轉(zhuǎn)母線(inverted bus)的PWM(脈沖寬度調(diào)制)。在整個計數(shù)期間產(chǎn)生出有規(guī)律間隔的脈沖。計數(shù)器時鐘的頻率必須高于εd的更新頻率，以在εd的每一前后更新之間的時間內(nèi)，應(yīng)至少能完成一次完整的計數(shù)器工作循環(huán)。
圖4和圖5示出圖3中所用的脈沖密度調(diào)制電路PDM的兩種不同的實施例。圖4中，時鐘CL由一個n比特計數(shù)器C進(jìn)行計數(shù)，例如從一個電視行的起始時刻開始計數(shù)。計數(shù)器的n比特輸出cnt0……cntn-1相對于比較器51的n比特輸入A0……An-1被扭轉(zhuǎn)(twist)。這樣做的優(yōu)點是在計數(shù)器的每個循環(huán)內(nèi)計數(shù)器C的全部2n輸出值均被掃掠到時，可形成較高的脈沖頻率，從而使積分器的時間常數(shù)可以減小。比較器51的第二路n比特輸入B來自誤差ε的絕對值，它同時也饋給第二個n比特比較器52的輸入端A。在線性方式下，誤差n LSB將在計數(shù)器一個工作循環(huán)內(nèi)提供出n個脈沖。比較器52的輸入端B上饋入死區(qū)值(DZV)。計數(shù)器(C)和比較器51完成PDM功能。死區(qū)值和PDM信號在與門53中相“與”，對三態(tài)緩沖器(TB)提供阻抗控制信號44。如果|ε|等于或小于DZV，緩沖器輸出將切換到高阻抗值。如果|ε|大于DZV，緩沖器輸出在誤差符號(若極性端41＝“1”，則為相反的符號)與高阻抗之間以PDM速率進(jìn)行切換;脈沖的個數(shù)等于|ε|。
圖5中，時鐘CL也由n比特計數(shù)器(C)進(jìn)行計數(shù)。計數(shù)器輸出的n比特相對于加法器61的n比特輸入A作相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)。加法器61的n比特輸入B上饋入死區(qū)值DZV。在該加法器的輸出溢出n比特范圍的情況下，在限幅電路(CP)中被限幅。該限幅電路的輸出與誤差ε在比較器62中進(jìn)行比較。只有誤差(DZV+nLSB)將在計數(shù)器一個工作循環(huán)內(nèi)提供出n個輸出脈沖63。
由于數(shù)字編碼的誤差值使環(huán)路的反應(yīng)速度可以容易地依誤差ε的幅度被調(diào)制。通過增設(shè)一個查找表或增加任何的諸如能使PDM作用產(chǎn)生偏置、非一致增益、非線性功能的其它特征或這幾種特性的組合，就可以修改這種調(diào)制，但必須選擇這種功能以滿足穩(wěn)定性準(zhǔn)則;可以知道，電阻電容濾波器與緩沖器高阻抗電平的組合等效于一個積分器。
幾乎全部處理是純數(shù)字式的。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器功能由PDM來實現(xiàn);當(dāng)緩沖器(TB)的輸出切換到高阻抗時，PDM脈沖由起存儲器作用的電阻電容濾波器進(jìn)行濾波。這意味著，本發(fā)明可用于具有無限的環(huán)路直流增益(靜態(tài)誤差等于零)的自動環(huán)路控制。該自動環(huán)路控制可以容易地集成在一塊純數(shù)字的集成電路中。
本發(fā)明可以應(yīng)用于具有數(shù)字誤差測量結(jié)果的任一自動控制環(huán)路中，例如箝位(直流電平再生);
AGC(自動增益控制);
PLL(時鐘再生)。
本發(fā)明可以應(yīng)用于處理電視信號的接收機(jī)或其它設(shè)備中，例如數(shù)字發(fā)射的電視，高級電視標(biāo)準(zhǔn);
MAC家族，包括GDMAC、MUSE;
HDTV;
具有數(shù)字性能的PAL、SECAM、NTSC。
權(quán)利要求
1.一種自動環(huán)路控制方法，其中，輸入信號(301)由校正裝置(AD)校正，相應(yīng)的輸出信號(303)與基準(zhǔn)信號(304)之間的相位誤差被計值，經(jīng)由本地信號發(fā)生器(LSG)來控制所述的校正裝置；其特征在于，所述的誤差(εd)以數(shù)字形式來測量，用來控制緩沖裝置(TB)，緩沖裝置的輸出可以切換到一個高阻抗值，并通過積分裝置(EF)通到所述的本地信號發(fā)生器，其中，所述的切換是由脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)引起的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，在所述的脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)中，應(yīng)用了一個扭轉(zhuǎn)的母線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述的積分裝置(EF)中，包含有一個或多個電阻器和電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任一種方法，其特征在于，所述的誤差(εd、42)的符號所述的緩沖器裝置(TB)的一個輸入信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述輸入信號的極性可以利用一個標(biāo)志(41)予以反相。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，一個死區(qū)值(DZV)在所述的脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)內(nèi)進(jìn)行邏輯組合，用以控制所述的切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述的輸入信號由電視信號行組成，所述的誤差εd在每一電視信號行測量一次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，所述的脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)包括有偏置或非一致增益或非線性功能或這些特性的組合。
9.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法的電路裝置，其特征在于包括供輸入信號(301)用的一個校正裝置(AD)以及對所述校正裝置相應(yīng)的輸出信號(303)與基準(zhǔn)信號(304)之間的相位誤差進(jìn)行測量的一個誤差測量裝置(EM)，其中，所述的誤差(εd)以數(shù)字形式進(jìn)行測量，用來控制緩沖器裝置(TB)，緩沖器的輸出可以切換到一個高阻抗值，并通過積分裝置(EF)通到本地信號發(fā)生器(LSG)，該本地信號發(fā)生器去控制所述的校正裝置，其中，所述的切換是由脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)引起的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路裝置，其特征在于，所述的脈沖密度調(diào)制裝置(PDM)包含有一個計數(shù)器(C)，它經(jīng)由一條扭轉(zhuǎn)的母線連接到比較器(51，61)上。
全文摘要
自動環(huán)路控制有兩種方式第一種例如是鎖相環(huán)路中應(yīng)用的、利用具有三態(tài)輸出電平的邊沿相位敏感式鑒相器給出的環(huán)路控制信號，第二種是提供出一個與測得的誤差成比例的控制信號。本發(fā)明利用的模擬積分器(EF)的功能對測得的數(shù)字形式的誤差(εd)計值和平滑，上述功能由一個以脈沖密度調(diào)制(PDM)速率進(jìn)行切換的三態(tài)緩沖器(TB)來控制。在PDM中應(yīng)用一條扭轉(zhuǎn)的母線，以增大脈沖頻率并減小積分器作用中的時間常數(shù)。
文檔編號H03L7/08GK1079599SQ93102658
公開日1993年12月15日 申請日期1993年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月16日
發(fā)明者菲利普·岡茨伯格, 吉恩-伊未斯·莫雷倫, 克勞德·拉姆鮑特 申請人:湯姆森電子用品公司