具有回路頻寬校正功能的鎖相回路裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種回路頻寬的校正技術(shù)，特別是關(guān)于一種具有回路頻寬校正功能的鎖相回路裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎖相回路(Phase Lock Loop ;PLL)是用來合成頻率信號的典型技術(shù)。凡無線電波的頻率調(diào)諧或是數(shù)字產(chǎn)品的時脈控制，皆可使用鎖相回路來設(shè)計頻率控制回路。
[0003]一般而言，在鎖相回路中，輸入與輸出的周期性信號之間具有特定相位關(guān)系。鎖相回路的電路結(jié)構(gòu)主要包含相頻檢測器(phase frequency detector ;PFD)、電荷泵(chargepump)、回路濾波器(loop filter)、壓控振蕩器(voltage controlled oscillator ;VC0)及反饋單元。
[0004]鎖相回路的一般運作如下。一開始為頻率獲取階段，在頻率獲取階段，內(nèi)部頻率會追至目標(biāo)頻率的百分之九十。當(dāng)內(nèi)部頻率與目標(biāo)頻率相差在百分之十內(nèi)之后，即進入頻率鎖定階段。在頻率鎖定階段，進行相位獲取，最終則達(dá)成相位與頻率鎖定。因為不同的鎖定頻率有不同的控制電壓，對于鎖相回路將反映出不同的回路控制參數(shù)，進而影響穩(wěn)定度。
[0005]鎖相回路的回路頻寬(loop bandwidth)可影響暫態(tài)回應(yīng)、整體相位雜訊(integrated phase noise ;IPN)、殘余相位雜訊(relative phase noise ;RPN)、載波間干擾(inter-carrier interference ;ICI)及鎖相回路的其他效能參數(shù)等。為了達(dá)到鎖相回路的最佳效能，良好地控制鎖相回路的回路頻寬是相當(dāng)重要的。然而，設(shè)定好的回路頻寬通常會受到半導(dǎo)體工藝變化、外部組件變化、電源變化及環(huán)境條件等因素的影響而產(chǎn)生變化，而導(dǎo)致回路頻寬飄移。
[0006]現(xiàn)今已發(fā)展出許多回路頻寬的校正技術(shù)，但其仍存在有校正方式無法響應(yīng)每次回路運行結(jié)果、限制所應(yīng)用的鎖相回路的架構(gòu)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一實施例中，一種具有回路頻寬校正功能的鎖相回路裝置，包括:一鎖相回路電路以及一校正電路。
[0008]鎖相回路電路根據(jù)一參考信號及一反饋信號產(chǎn)生一控制電壓，并依據(jù)控制電壓產(chǎn)生一輸出信號。其中，反饋信號與輸出信號相關(guān)且反饋信號與輸出信號之間具有一反饋系數(shù)。
[0009]校正電路通過調(diào)變反饋系數(shù)以使反饋信號與參考信號解除鎖定、根據(jù)參考信號及反饋信號之間的相位差的二有效交越點計算振蕩頻率以及根據(jù)振蕩頻率調(diào)整鎖相回路電路的控制參數(shù)。
[0010]在一實施例中，一種回路頻寬的校正方法應(yīng)用于一鎖相回路電路。此校正方法包括:利用鎖相回路電路根據(jù)一參考信號及一反饋信號產(chǎn)生一輸出信號、調(diào)變反饋系數(shù)使反饋信號與參考信號解除鎖定、檢測參考信號及反饋信號之間的相位差的二有效交越點、根據(jù)二有效交越點計算振蕩頻率，以及根據(jù)振蕩頻率設(shè)定鎖相回路電路的控制參數(shù)。
[0011]其中，反饋信號與輸出信號相關(guān)且反饋信號與輸出信號之間具有此反饋系數(shù)。
[0012]綜上，根據(jù)本發(fā)明的具有回路頻寬校正功能的鎖相回路裝置及其方法適用于各種鎖相回路裝置，以提供精準(zhǔn)且數(shù)字的回路頻寬校正，并且易于整合在單一芯片中。根據(jù)本發(fā)明的具有回路頻寬校正功能的鎖相回路裝置及其方法提供響應(yīng)校正結(jié)果的校正技術(shù)，以避免諸如環(huán)境條件等相關(guān)因素所造成的效能變化。
【附圖說明】
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的鎖相回路裝置的示意圖。
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的回路頻寬的校正方法的流程圖。
[0015]圖3為一實施例的參考信號、反饋信號、選擇信號及切換信號的時序圖。
[0016]圖4為一實施例的切換信號及相位差的時序圖。
[0017]圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的鎖相回路裝置的示意圖。
[0018]圖6為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的鎖相回路裝置的示意圖。
[0019]圖7為一實施例的步驟S290的具體流程圖。
[0020]圖8為一實施例的設(shè)定單元的示意圖。
[0021]圖9為另一實施例的設(shè)定單元的示意圖。
[0022]圖10為另一實施例的參考信號及反饋信號的時序圖。
[0023]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0024]10 鎖相回路裝置
[0025]110鎖相回路電路
[0026]111相頻檢測器
[0027]113 電荷泵
[0028]115回路濾波器
[0029]117壓控振蕩器
[0030]119除頻器
[0031]130校正電路
[0032]131控制單元
[0033]133設(shè)定單元
[0034]1331 多工器
[0035]1333三角積分調(diào)變器
[0036]Rl 電阻
[0037]Cl 電容
[0038]C2 電容
[0039]Sr 參考信號
[0040]Sf 反饋信號
[0041]Sc 控制信號
[0042]Ic 控制電流
[0043]Vc 控制電壓
[0044]So輸出信號
[0045]Sff開關(guān)
[0046]Ns選擇信號
[0047]EN切換信號
[0048]t0時間點
[0049]tl時間點
[0050]t2 時間點
[0051]Pe 相位差
[0052]Pl 有效交越點
[0053]P2 有效交越點
[0054]P3 有效交越點
[0055]T 一個周期
[0056]T/2 半個周期
[0057]Sb 設(shè)定信號
[0058]SI 設(shè)定信號
[0059]S2 設(shè)定信號
[0060]S201以中間值設(shè)定一控制參數(shù)
[0061]S210比較參考信號與反饋信號并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號
[0062]S220根據(jù)控制信號產(chǎn)生控制電流
[0063]S230根據(jù)控制電流產(chǎn)生控制電壓
[0064]S240根據(jù)控制電壓產(chǎn)生輸出信號
[0065]S250以一反饋系數(shù)處理輸出信號以得到反饋信號
[0066]S260調(diào)變反饋系數(shù)
[0067]S270檢測參考信號及反饋信號之間的相位差的二有效交越點
[0068]S280根據(jù)二有效交越點計算振蕩頻率
[0069]S290根據(jù)振蕩頻率設(shè)定鎖相回路電路的控制參數(shù)
[0070]S291振蕩頻率是否小于既定頻率？
[0071]S293調(diào)整設(shè)定值據(jù)以重設(shè)控制參數(shù)
【具體實施方式】
[0072]參照圖1，鎖相回路裝置10，包含:一鎖相回路電路110以及一校正電路130。校正電路130適用以校正鎖相回路電路110的回路頻寬。須注意，本實施例的鎖相回路電路110可為目前現(xiàn)有的現(xiàn)有鎖相回路或未來發(fā)展出具相近功能的電路，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)者應(yīng)能了解該些裝置的架構(gòu)與運作方式。
[0073]以單回路為例，鎖相回路電路110包括相頻檢測器111、電荷泵113、回路濾波器115、壓控振蕩器117以及除頻器119。
[0074]相頻檢測器111、電荷泵113、回路濾波器115、壓控振蕩器117以及除頻器119依序電性連接成一回路。回路濾波器115包括一電阻Rl以及二電容Cl、C2。電荷泵113的輸出電性連接至電阻Rl的第一端以及電容C2的第一端。電容Cl電性連接在電阻Rl的第二端與接地之間。電容C2的第二端電性連接至接地。
[0075]圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的回路頻寬的校正方法的流程圖。參照圖2，于初始時可以中間值設(shè)定一控制參數(shù)(步驟S201)。相頻檢測器111接收一參考信號Sr與一反饋信號Sf。相頻檢測器111比較參考信號Sr與反饋信號Sf，并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號Sc (步驟 S210)。
[0076]電荷泵113根據(jù)控制信號Sc產(chǎn)生控制電流Ic (步驟S220)?；芈窞V波器115根據(jù)控制電流Ic產(chǎn)生控制電壓Vc (步驟S230)。于此，控制電流Ic會對回路濾波器115的電容Cl和C2充放電，因而在電阻Rl的第一端產(chǎn)生控制電壓Vc。
[0077]壓控振蕩器117根據(jù)控制電壓Vc產(chǎn)生輸出信號So (步驟S240)。除頻器119以一反饋系數(shù)(即，除數(shù))對輸出信號So進行除頻以得到反饋信號Sf，并將反饋信號Sf回饋至相頻檢測器111的輸入端(步驟S250)。
[0078]在進行回路頻寬校正時，校正電路130調(diào)變反饋系數(shù)以使反饋信號Sf與參考信號Sr解除鎖定(步驟S260)。
[0079]在一些實施例中。校正電路130包括一控制單元131、一開關(guān)SW及一設(shè)定單元133。開關(guān)SW跨接在電阻Rl上?？刂茊卧?31電性連接至除頻器119的輸出、開關(guān)SW的控制端及設(shè)定單元133的控制端。設(shè)定單元133電性連接至除頻器119的設(shè)定端。在校正過程中，控制單元131產(chǎn)生選擇信號Ns控制設(shè)定單元133的運作，以及產(chǎn)生切換信號EN控制開關(guān)SW的運作。
[0080]搭配參照圖3，假設(shè)在校正執(zhí)行前，除頻器119的除數(shù)為NI。開始進行校正(時間點tO)后，設(shè)定單元133依據(jù)選擇信號Ns將除頻器119的除數(shù)由NI改設(shè)定成N2，直到時間點tl再將除數(shù)由N2切換回NI。其中，NI不等于N2。其中，時間點tO不同于時間點tl。
[0081]于時間點t2，開關(guān)SW根據(jù)切換信號EN而導(dǎo)通(ON)使電阻Rl短路，以致使控制電壓Vc產(chǎn)生振蕩效應(yīng)。于此，時間點tl不同于時間點t2。但在一些實施例中，時間點tl與時間點t2亦可相同，即除數(shù)切換回NI同時開啟開關(guān)SW。
[0082]接著，搭配參照圖4，控制單元131接收參考信號Sr與反饋信號Sf，并開始