專利名稱：環(huán)路狀態(tài)受控的多頻帶鎖相環(huán)頻率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多頻帶鎖相環(huán)(PLL)頻率合成器，用以在多頻帶上產(chǎn)生頻率信號。
在多頻帶上產(chǎn)生頻率信號的多頻帶PLL頻率合成器是一種已知的裝置。
圖7是已有技術(shù)的多頻帶PLL頻率合成器的框圖。該已有技術(shù)的多頻帶PLL頻率合成器包括三個PLL頻率合成電路313、314和315。PLL頻率合成電路313、314和315分別以不同的頻帶產(chǎn)生頻率信號。圖8是已有技術(shù)的示意圖，它示出了使用圖7所示的多頻帶PLL頻率合成器的一個例子。在圖8中，PLL頻率合成電路313、314和315分別以頻帶f1至f2、f3至f4以及f5至f6產(chǎn)生頻率信號。開關(guān)316輸出PLL頻率合成電路313、314、315中的一個頻率信號。
在這種電路中，使用了許多部件，這是因為使用了三個類似的電路。
本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)良的多頻帶PLL頻率合成器。
根據(jù)本發(fā)明，提供第一種PLL頻率合成器，它包括基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生頻率受基準(zhǔn)頻率控制信號控制的基準(zhǔn)信號；相位比較電路，用于把分頻信號的相位與頻率基準(zhǔn)信號的相位進(jìn)行比較，以輸出相位差信號；低通濾波電路，用于對相位差信號用響應(yīng)于濾波器控制信號從多個截止頻率中選出的一個截止頻率進(jìn)行低通濾波；壓控振蕩電路，用于根據(jù)低通濾波電路的輸出產(chǎn)生并輸出振蕩信號；分頻電路，用于對振蕩信號進(jìn)行分頻，并把分頻信號提供給相位比較電路；控制電路，用于根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率控制信號和濾波器控制信號。
在第一種PLL頻率合成器中，分頻電路根據(jù)分頻控制信號，在第一和第二模式下對振蕩信號進(jìn)行分頻，分頻電路在第一模式下用整數(shù)對振蕩信號進(jìn)行分頻，在第二模式下對振蕩信號分頻成利用控制數(shù)據(jù)以分?jǐn)?shù)除振蕩信號，而且控制電路還根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生分頻信號、整數(shù)和控制數(shù)據(jù)。在這種情況下，分頻電路包括供以整數(shù)的分頻器和在第二模式下控制分頻器使整數(shù)根據(jù)分頻控制信號周期性地變化的分頻控制電路。
在第一種PLL頻率合成器中，低通濾波電路包含對相位差信號表示的相位差時間間隔充放恒定電流的環(huán)路濾波器、受濾波器控制信號控制的開關(guān)以及濾波電路，開關(guān)的一端提供相位差信號，濾波電路包括一端連接到開關(guān)的另一端，而其另一端接地的第一電容器以及包括電阻器和第二電容器的串聯(lián)電路，串聯(lián)電路的一端連接到開關(guān)的另一端，串聯(lián)電路的另一端接地。
在第一種PLL頻率合成器中，壓控振蕩電路包括多個振蕩電路，根據(jù)振蕩控制信號，多個振蕩電路中的一個輸出振蕩信號，而且控制電路還根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生振蕩控制信號。
根據(jù)本發(fā)明，提供第二種PLL頻率合成器，它包括基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生頻率受基準(zhǔn)頻率控制信號控制的基準(zhǔn)信號；相位比較電路，用于把分頻信號的相位與頻率基準(zhǔn)信號的相位比較，以輸出相位差信號；低通濾波電路，用于對相位差信號進(jìn)行低通濾波；壓控振蕩電路，用于根據(jù)低通濾波電路的輸出產(chǎn)生并輸出振蕩信號；分頻電路，用于根據(jù)分頻控制信號在第一和第二模式下對振蕩信號進(jìn)行分頻，分頻電路在第一模式下以整數(shù)對振蕩信號進(jìn)行分頻，在第二模式下對振蕩信號分頻成以分?jǐn)?shù)除振蕩信號，并把分頻信號提供給相位比較電路；控制電路，用于根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率控制信號和分頻控制信號。
在第二種PLL頻率合成器中，分頻電路包括供以整數(shù)的分頻器和在第二模式下控制分頻器使整數(shù)根據(jù)分頻控制信號周期地變化的分頻控制電路。
在第二種PLL頻率合成器中，低通濾波電路用響應(yīng)于濾波器控制信號從多個截止頻率中選出的一個截止頻率對相位差信號進(jìn)行低通濾波，而且控制電路還根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生濾波器控制信號。在這種情況下，低通濾波電路包括對相位差信號表示的相位差時間間隔充放恒定電流的環(huán)路濾波器，受濾波器控制信號控制的開關(guān)以及濾波電路，開關(guān)的一端提供相位差信號，濾波電路包括一端連接到開關(guān)的另一端，而另一端接地的第一電容器以及包括電阻器和第二電容器的串聯(lián)電路，串聯(lián)電路的一端連接到開關(guān)的另一端，串聯(lián)電路的另一端接地。
在第二種PLL頻率合成器中，壓控振蕩電路包括多個振蕩電路，根據(jù)振蕩控制信號，多個振蕩電路中的一個輸出振蕩信號，而且控制電路還根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生振蕩控制信號。
從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的目的和特征將變得更易理解。附圖中

圖1是第一實施例的多頻帶PLL頻率合成器的框圖；圖2是圖1所示的分頻電路的框圖3是第一實施例的時序圖，示出了圖1所示的分頻電路工作情況；圖4是第二實施例的多頻PLL頻率合成器的框圖；圖5是圖4所示壓控振蕩電路的框圖；圖6是第二實施例的示意圖，示出了利用第二實施例多頻帶PLL頻率合成器的例子；圖7是已有技術(shù)的多頻帶PLL頻率合成器的框圖；圖8是已有技術(shù)的示意圖，示出了圖7所示的已有技術(shù)的多頻帶PLL頻率合成器的一個例子。
在所有圖中，相同的元件或部件用相同的參考號表示。
下面將描述本發(fā)明的第一個實施例。
圖1是第一實施例的多頻帶PLL頻率合成器的框圖。
第一實施例的多頻帶PLL頻率合成器包括頻率基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路1，用于產(chǎn)生頻率受基準(zhǔn)頻率控制信號13a控制的頻率基準(zhǔn)信號(時鐘信號)1c；相位比較器2，用于把分頻信號10a的相位與頻率基準(zhǔn)信號1c的相位進(jìn)行比較以輸出相位差信號2a；低通濾波器3，用于用響應(yīng)于濾波器控制信號13b從多個截止頻率中選出的一個截止頻率對相位差信號2a進(jìn)行低通濾波；壓控振蕩器4，用于根據(jù)低通濾波器3的輸出產(chǎn)生并輸出振蕩信號；分頻電路10，用于對振蕩信號進(jìn)行分頻，并向相位比較器2提供分頻信號10a；控制電路13，用于根據(jù)頻率命令信號16產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率控制信號13a和濾波器控制信號13b。
分頻電路10根據(jù)分頻控制信號13c在第一和第二模式下對振蕩信號進(jìn)行分頻。分頻電路10在第一模式下用整數(shù)M對振蕩信號進(jìn)行分頻，在第二模式下則對振蕩信號分頻，成以分?jǐn)?shù)除振蕩信號。即，在第一模式下，進(jìn)行整數(shù)分頻操作，而在第二模式下進(jìn)行分?jǐn)?shù)分頻操作?？刂齐娐?3還根據(jù)頻率命令信號16產(chǎn)生并提供分頻控制信號13c、整數(shù)M和用于分?jǐn)?shù)操作的常數(shù)k作為控制數(shù)據(jù)。更具體地說控制電路13根據(jù)頻率命令信號16，利用包括在其內(nèi)的ROM表，產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率控制信號13a、濾波器控制信號13b以及包括整數(shù)M和常數(shù)k在內(nèi)的分頻控制信號13c。
低通濾波器3包括用于在與由相位差信號2a表示的相位差時間間隔對應(yīng)的間隔時間進(jìn)行充放恒定電流的環(huán)路濾波器12、受濾波器控制信號13b控制的開關(guān)9、濾波電路8。開關(guān)9的一端9a提供相位差信號2a。濾波電路8包括其一端5a連接到開關(guān)9的另一端，而另一端5b接地的第一電容器5以及包括電阻器7和第二電容器6的串聯(lián)電路8a。串聯(lián)電路8a的一端連接到開關(guān)9的另一端9b，而串聯(lián)電路的另一端接地。
圖2是圖1所示分頻電路的框圖。
分頻電路10包括供以整數(shù)M的分頻器15和在第二模式下控制分頻器15使整數(shù)M根據(jù)分頻控制信號13c內(nèi)的常數(shù)k周期性地變化的分頻控制電路11。
下面描述第一實施例的工作情況。
基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路1產(chǎn)生頻率基準(zhǔn)信號(時鐘信號)1c。頻率基準(zhǔn)信號的頻率受基準(zhǔn)頻率控制信號13a的控制。
相位比較器2把分頻信號10a的相位與頻率基準(zhǔn)信號13a的相位進(jìn)行比較，并把相位差信號2a提供給低通濾波器3。
低通濾波器3對相位差信號2a進(jìn)行低通濾波。截止頻率是響應(yīng)于濾波器控制信號13b從多個截止頻率中選出的。更具體地說，低通濾波器3的環(huán)路濾波器12在與由相位差信號2a表示的相位差時間間隔對應(yīng)的間隔時間充放恒定電流，以提供截止頻率，即截止角頻率ωn1。當(dāng)開關(guān)9響應(yīng)于濾波控制信號13b閉合時，把濾波電路8加到環(huán)路濾波器12的輸入端上，所以濾波電路8作為環(huán)路濾波器12的一部分。假設(shè)，濾波電路8的截止頻率低于環(huán)路濾波器12，即，濾波電路8的通帶比環(huán)路濾波器12的通帶窄，則當(dāng)開關(guān)9閉合時，PLL環(huán)路的截止角頻率ωn低于開關(guān)打開時的截止角頻率，所以濾波電路3的通帶可以隨濾波器控制信號13b而變化。
壓控振蕩器4根據(jù)低通濾波器3的輸出產(chǎn)生并輸出振蕩信號，而且輸出本機(jī)振蕩信號作為第一實施例的多頻帶PLL頻率合成器的輸出。
分頻電路10對振蕩信號進(jìn)行分頻，把分頻信號10a提供給相位比較器2，從而提供了PLL反饋回路。
分頻電路10中，在第一模式時進(jìn)行整數(shù)分頻操作，在第二模式時進(jìn)行分?jǐn)?shù)分頻操作，使振蕩信號除以分?jǐn)?shù)。
更具體地說，分頻電路10包括分頻器15和分頻控制電路11。分頻控制電路11包括具有加法器101和鎖存器102的累加器。
為了在第二模式下提供分?jǐn)?shù)分頻操作，分頻控制電路11控制分頻器15的除數(shù)D，使除數(shù)D周期性地變化以等效提供分?jǐn)?shù)除數(shù)。
圖3是第一實施例的時序圖，示出了圖1所示分頻電路10的工作情況。
假設(shè)頻率基準(zhǔn)信號1c的周期1/fr為一個時鐘信號CLK的周期，則每L個時鐘信號周期(間隔T)除數(shù)D從整數(shù)M變到M+1，所以間隔T的除數(shù)D平均值等于M+1/L?？梢园逊?jǐn)?shù)項1/L看作為k/L，k是變化的，例如k＝0，1，2，…，因而可以每1/L步設(shè)置除數(shù)D。則平均除數(shù)Mave由下式給出Mave＝M+k/L(0≤k≤L，k為整數(shù))(1)該運(yùn)算由具有加法器101和鎖存器102的累加器103進(jìn)行。在圖2中，加法器101的值每個時鐘信號CLK增加k，時鐘信號CLK為頻率基準(zhǔn)信號1c，當(dāng)加法器溢出時，加法器101向分頻器提供溢出信號+1，除數(shù)D變?yōu)镸+1。如果加法器不提供溢出信號+1，則除數(shù)D保持整數(shù)M。
該分?jǐn)?shù)分頻操作擴(kuò)展環(huán)路的截止角頻率ωn，所以，第一實施例的多頻帶PLL頻率合成器能以比只有整數(shù)分頻操作時高的速度工作。
此外，組合低通濾波器3中的變化與分頻電路10中的變化，即組合低通濾波器3的窄通帶和寬通帶以及整數(shù)分頻操作和分?jǐn)?shù)分頻操作，如表1所示，可以提供三個環(huán)路截止角頻率ωn。
表1
如表1所示，可以通過僅控制截止頻率和通過轉(zhuǎn)換分頻操作來控制環(huán)路狀態(tài)，也可以進(jìn)行組合。而且，如表1所示，可以從壓控振蕩器以多個頻帶輸出振蕩信號，這些頻帶可以安排成頻率上間斷或者連續(xù)。
如上所述，本振信號的頻率可以通過自適應(yīng)地改變反饋環(huán)路狀態(tài)，在較寬的范圍穩(wěn)定地變化。改變環(huán)路狀態(tài)，也就是改變截止頻率和分頻操作(整數(shù)分頻操作和分?jǐn)?shù)分頻操作)。
下面描述第二實施例。
圖4是第二實施例的多頻帶PLL頻率合成器。
第二實施例的多頻帶頻率合成器基本上與第一實施例相同。其差別在于用壓控振蕩電路14代替了壓控振蕩器4。
圖5是圖4所示的壓控振蕩電路14的框圖。圖6是第二實施例的示意圖，示出了使用第二實施例的多頻帶頻率合成器的一個例子。
壓控振蕩電路14包括多個振蕩電路201和202。根據(jù)控制電路13的振蕩控制信號13d由多個振蕩電路201和202中的一個振蕩電路輸出本振信號。即，控制電路13還根據(jù)頻率命令信號16產(chǎn)生振蕩控制信號13d。
振蕩電路201用于在兩個不同頻帶A和B的范圍上振蕩。振蕩電路202用于在另一個不同的頻帶C上振蕩，其中振蕩電路201和202之一響應(yīng)于通過開關(guān)204提供的電源Vcc而工作。放大器203放大振蕩電路201或202之一的輸出，并輸出本振信號。
振蕩電路201用于在頻帶A或B之一上產(chǎn)生本振信號，振蕩電路202用于在頻帶C上產(chǎn)生本振信號。因此，振蕩電路14的本振信號的頻率為頻帶A、B或C之一。
表2示出了第二實施例多頻帶PLL頻率合成器的設(shè)計數(shù)據(jù)。
表2
如表2所示，在振蕩電路201中，振蕩頻帶寬，則VCO控制靈敏度不同，即在頻帶A時靈敏度為120，在頻帶B時，靈敏度為80，這是因為振蕩電路201內(nèi)所用的可變電容二極管(未圖示)的線性在頻帶A和B之間不是維持不變的。
此外，由于在各頻帶上的環(huán)路增益K彼此不同，如果基準(zhǔn)頻率恒定不變，并且截止頻率也不變，則難以在各頻帶A、B和C上提供相同的特性。
更具體地說，在環(huán)路增益最低的頻帶C上，截止角頻率ωn較低，并以頻帶B和頻帶A的順序增加。與第一實施例相似，每個頻帶，環(huán)路濾波器的通帶是變化的，頻率基準(zhǔn)信號的頻率也是變化的(分頻模式不同)，以便優(yōu)化每個頻帶的PLL回路，僅在一個PLL回路內(nèi)提供三個截止角頻率ωn。
下面描述如何確定第二實施例的多頻帶PLL合成器中的各個常數(shù)。
首先，在圖4中，開關(guān)9打開，使低通濾波器為寬帶，設(shè)置成整數(shù)分頻操作，即，第一模式。在這種情況下，環(huán)路濾波器12的各個常數(shù)確定成，在環(huán)路增益為第二大的頻帶B上獲得所要的特性。然后，保持該分頻模式，閉合開關(guān)9，使低通濾波器3進(jìn)入窄帶模式，則濾波電路8的電容器5和6以及電阻器7的常數(shù)確定成在環(huán)路增益最大的頻帶A上提供所要的特性。最后，打開開關(guān)9，把濾波電路3設(shè)置到寬帶狀態(tài)，然后，在分?jǐn)?shù)分頻操作模式即第二模式下，在環(huán)路增益最小的頻帶C上確定提供給分頻控制電路11的L的值。
如上所述，在環(huán)路增益較大的頻帶上，基準(zhǔn)頻率(分頻模式)和低通濾波器3的通帶確定成使截止角頻率ωn較低。另一方面，在環(huán)路增益較小的頻帶上，把基準(zhǔn)頻率(分頻模式)和低通濾波器3的通帶確定成使截止角頻率ωn較高，這樣，在各頻帶上僅用一個PLL環(huán)路就可以提供基本相同的特性。
權(quán)利要求
1.一種PLL頻率合成器，其特征在于，所述頻率合成器包含基準(zhǔn)信號產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生頻率受基準(zhǔn)頻率控制信號控制的基準(zhǔn)信號；相位比較裝置，用于把分頻信號的相位與所述頻率基準(zhǔn)信號的相位進(jìn)行比較，以輸出相位差信號；低通濾波裝置，用于對所述相位差信號用響應(yīng)于所述濾波器控制信號從多個截止頻率中選出的一個截止頻率進(jìn)行低通濾波；壓控振蕩裝置，用于根據(jù)所述低通濾波裝置的輸出產(chǎn)生并輸出振蕩信號；分頻裝置，用于對所述振蕩信號進(jìn)行分頻，并把所述分頻信號提供給相位比較裝置；控制裝置，用于根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生所述基準(zhǔn)頻率控制信號和所述濾波器控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的PLL頻率合成器，其特征在于，所述分頻裝置根據(jù)分頻控制信號，在第一和第二模式下對所述振蕩信號進(jìn)行分頻，所述分頻裝置在所述第一模式下用整數(shù)對所述振蕩信號進(jìn)行分頻，在所述第二模式下對所述振蕩信號分頻成利用控制數(shù)據(jù)以分?jǐn)?shù)除所述振蕩信號，而且所述控制裝置根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生所述分頻信號、所述整數(shù)和控制數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的PLL頻率合成器，其特征在于，所述分頻裝置包括供以所述整數(shù)的分頻器和在第二模式下控制所述分頻器使所述整數(shù)根據(jù)所述分頻控制信號周期性地變化的分頻控制電路。
4.如權(quán)利要求1所述的PLL頻率合成器，其特征在于，所述低通濾波裝置包含對所述相位差信號表示的相位差時間間隔充放恒定電流的環(huán)路濾波器、受所述濾波器控制信號控制的開關(guān)以及濾波電路，所述開關(guān)的一端提供有所述相位差信號，所述濾波電路包括其一端連接到所述開關(guān)的另一端，而另一端接地的第一電容器以及包括電阻器和第二電容器的串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路的一端連接到所述開關(guān)的另一端，所述串聯(lián)電路的另一端接地。
5.如權(quán)利要1所述的PLL頻率合成器，其特征在于，所述壓控振蕩裝置包括多個振蕩電路，根據(jù)振蕩控制信號，所述多個振蕩電路中一個輸出所述振蕩信號，而且所述控制裝置還根據(jù)所述頻率命令信號產(chǎn)生所述振蕩控制信號。
6.一種PLL頻率合成器，其特征在于，該頻率合成器包含基準(zhǔn)信號產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生其頻率受基準(zhǔn)頻率控制信號控制的基準(zhǔn)信號；相位比較裝置，用于把分頻信號的相位與所述頻率基準(zhǔn)信號的相位比較，以輸出相位差信號；低通濾波裝置，用于對所述相位差信號進(jìn)行低通濾波；壓控振蕩裝置，用于根據(jù)所述低通濾波裝置的輸出產(chǎn)生并輸出振蕩信號；分頻裝置，用于根據(jù)分頻控制信號在第一和第二模式下對所述振蕩信號進(jìn)行分頻，所述分頻裝置在所述第一模式下以整數(shù)對所述振蕩信號進(jìn)行分頻，在所述第二模式下對所述振蕩信號分頻成以分?jǐn)?shù)除所述振蕩信號，并把所述分頻信號提供給所述相位比較裝置；控制裝置，用于根據(jù)頻率命令信號產(chǎn)生所述基準(zhǔn)頻率控制信號和所述分頻控制信號。
7.如權(quán)利要求6所述的PLL頻率合成器，其特征在于，所述分頻裝置包括供以所述整數(shù)的分頻器和在所述第二模式下控制所述分頻器使所述整數(shù)根據(jù)所述分頻控制信號周期性地變化的分頻控制電路。
8.如權(quán)利要求6所述的PLL頻率合成器，其特征在于，低通濾波裝置用響應(yīng)于濾波器控制信號從多個截止頻率中選出的一個截止頻率對所述相位差信號進(jìn)行低通濾波，而且所述控制裝置還根據(jù)所述頻率命令信號產(chǎn)生所述濾波器控制信號。
9.如權(quán)利要求8所述的PLL頻率合成器，其特征在于，所述低通濾波裝置包含對所述相位差信號表示的相位差時間間隔充放恒定電流的環(huán)路濾波器、受濾波器控制信號控制的開關(guān)以及濾波電路，所述開關(guān)的一端提供有所述相位差信號，所述濾波電路包括一端連接到所述開關(guān)的另一端，而另一端接地的第一電容器以及包括電阻器和第二電容器的串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路的一端連接到所述開關(guān)的另一端，所述串聯(lián)電路的另一端接地。
10.如權(quán)利要求6所述的PLL頻率合成器，其特征在于，所述壓控振蕩裝置包括多個振蕩電路，根據(jù)振蕩控制信號，所述多個振蕩電路中的一個輸出所述振蕩信號，而且所述控制裝置還根據(jù)所述頻率命令信號產(chǎn)生所述振蕩控制信號。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種多頻帶PLL頻率合成器,其中包括:基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路,產(chǎn)生頻率受基準(zhǔn)頻率控制信號控制的基準(zhǔn)信號;相位比較電路,產(chǎn)生相位差信號;低通濾波電路,對相位差信號用從多個截止頻率中選出的一個截止頻率進(jìn)行低通濾波;壓控振蕩電路,根據(jù)低通濾波電路的輸出產(chǎn)生并輸出振蕩信號;分頻電路,具有整數(shù)分頻模式和分?jǐn)?shù)分頻模式,向相位比較器提供分頻信號;控制電路,根據(jù)頻率命令信號,向基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路提供基準(zhǔn)頻率控制信號,向低通濾波電路提供濾波器控制信號,向分頻電路提供分頻控制信號(數(shù)據(jù))。根據(jù)頻率命令信號選擇截止頻率和分頻模式以控制環(huán)路狀態(tài)。
文檔編號H03L7/197GK1202042SQ9810735
公開日1998年12月16日 申請日期1998年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月25日
發(fā)明者飛世大介, 足立壽史, 加藤英信 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社