專利名稱：相位差檢測(cè)器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相位差檢測(cè)器及其方法，特別是涉及一種具有一電荷泵模塊的相位差檢測(cè)器及其方法。
背景技術(shù)：
在許多電路中，例如時(shí)鐘訊號(hào)產(chǎn)生器或是射頻傳輸接收器(RFtransceiver)，對(duì)于訊號(hào)相位的精確度的要求相當(dāng)高，當(dāng)這些訊號(hào)相位產(chǎn)生偏差時(shí)，會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。當(dāng)相位誤差增加時(shí)，輸出時(shí)鐘訊號(hào)的時(shí)鐘抖動(dòng)(jitter)也會(huì)增加，這對(duì)需要精確的時(shí)鐘訊號(hào)的系統(tǒng)而言，可能會(huì)導(dǎo)致后級(jí)電路的錯(cuò)誤，例如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的取樣點(diǎn)的錯(cuò)誤，或是位錯(cuò)誤率(bit error rate)上升等等。
已知技術(shù)在相位差較小的情況下，可能無(wú)法準(zhǔn)確地檢測(cè)出兩個(gè)輸入訊號(hào)的相位差值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種相位差檢測(cè)器及其方法，在相位差較小的情況下，可檢測(cè)出兩個(gè)輸入訊號(hào)的相位差值。
本發(fā)明的另一目的是利用一電荷泵模塊以增加檢測(cè)相位差值的精確度的方法與裝置，以解決上述已知技術(shù)的問(wèn)題。
依據(jù)本發(fā)明的一種檢測(cè)一第一輸入訊號(hào)與一第二輸入訊號(hào)的相位差值的方法，包含以下步驟對(duì)該第一輸入訊號(hào)與該第二輸入訊號(hào)進(jìn)行一邏輯運(yùn)算，以輸出一輸出訊號(hào)；利用一第一電荷泵，依據(jù)該輸出訊號(hào)的高電平產(chǎn)生一第一電壓值；利用一第二電荷泵，依據(jù)該輸出訊號(hào)的低電平產(chǎn)生一第二電壓值；以及利用一比較電路，比較該第一電壓值與該第二電壓值，以得到該第一輸入訊號(hào)與該第二輸入訊號(hào)的相位差信息。
依據(jù)本發(fā)明的一種相位差檢測(cè)器，用以檢測(cè)一第一輸入訊號(hào)與一第二輸入訊號(hào)的相位差值，該相位差檢測(cè)器包含有一檢測(cè)電路，對(duì)該第一輸入訊號(hào)與該第二輸入訊號(hào)進(jìn)行一邏輯運(yùn)算，以輸出一輸出訊號(hào)；一電荷泵模塊，其包含有一第一電荷泵與一第二電荷泵，該第一電荷泵依據(jù)該輸出訊號(hào)的高電平產(chǎn)生一第一電壓值，該第二電荷泵依據(jù)該輸出訊號(hào)的低電平產(chǎn)生一第二電壓值；以及一比較電路，用以比較該第一電壓值與該第二電壓值，以得到該第一輸入訊號(hào)與該第二輸入訊號(hào)的相位差信息。


圖1為本發(fā)明的一相位差檢測(cè)器的功能方塊圖；圖2為第一與第二輸入訊號(hào)A、B以及輸出訊號(hào)C的時(shí)序圖；圖3為一顯示輸出訊號(hào)C、第一與第二電壓值V1、V2的時(shí)序圖；圖4為本發(fā)明的相位差檢測(cè)的流程圖；和圖5示出了本發(fā)明的實(shí)施例中一電荷泵模塊的示意圖。
附圖符號(hào)說(shuō)明200 相位差檢測(cè)器20檢測(cè)電路21、81電荷泵模塊 22比較電路31第一電荷泵 32第二電荷泵35反向器 41第一電流源42、52、84、85開(kāi)關(guān)43第一電容51第二電流源53第二電容70XOR門(mén)83切換電路具體實(shí)施方式
本發(fā)明所披露的方法與架構(gòu)是以圖1為例。圖1為本發(fā)明的一相位差檢測(cè)器200的功能方塊圖。相位差檢測(cè)器200包含有一檢測(cè)電路20、一電荷泵模塊21以及一比較電路22。在本發(fā)明的實(shí)施例當(dāng)中，檢測(cè)電路20的輸入端接收的一第一輸入訊號(hào)A與一第二輸入訊號(hào)B進(jìn)行一相位差運(yùn)算，以輸出一輸出訊號(hào)C。在本實(shí)施例中，檢測(cè)電路20是利用一XOR門(mén)70實(shí)現(xiàn)。
請(qǐng)參閱圖2，圖2為第一輸入訊號(hào)A與第二輸入訊號(hào)B以及輸出訊號(hào)C的時(shí)序圖。圖2中的第一輸入訊號(hào)A與第二輸入訊號(hào)B為兩個(gè)同頻率但不同相位的輸入訊號(hào)，在進(jìn)行一XOR運(yùn)算之后，輸出訊號(hào)正相關(guān)于第一輸入訊號(hào)A與第二輸入訊號(hào)B的相位差，如圖2所示。在圖2中，第一輸入訊號(hào)A與第二輸入訊號(hào)B的相位差小于90度，輸出訊號(hào)的工作周期小于50％。若第一輸入訊號(hào)A與第二輸入訊號(hào)B的相位差剛好是90度時(shí)，輸出訊號(hào)的工作周期會(huì)正好為50％。上述說(shuō)明只是一實(shí)施例，當(dāng)然本發(fā)明的相位差檢測(cè)器及其方法亦可檢測(cè)不同頻率的兩輸入訊號(hào)的相位差。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，圖1中的電荷泵模塊(charge pump)21包含有一第一電荷泵31、一第二電荷泵32與一反向器35。輸出訊號(hào)C輸入至第一電荷泵31，而反向器35會(huì)將輸出訊號(hào)C反向并輸入至第二電荷泵32。
在本實(shí)施例中，第一電荷泵31依據(jù)輸出訊號(hào)C的高電平產(chǎn)生一第一電壓值V1，其具有一第一電流源41、一第一開(kāi)關(guān)42與一第一電容43。第一電流源41用以提供一電流I1。第一開(kāi)關(guān)42耦接于第一電流源41，用以依據(jù)輸出訊號(hào)C的高電平開(kāi)啟或關(guān)閉。第一電容43耦接于第一開(kāi)關(guān)42，用以依據(jù)該電流進(jìn)行充電，以在第一電容43的一端產(chǎn)生第一電壓值V1。依照?qǐng)D1中的組態(tài)，第一電荷泵31依據(jù)輸出訊號(hào)C的高電平來(lái)控制第一開(kāi)關(guān)42的開(kāi)閉，以利用第一電流源41所輸出的電流對(duì)第一電容43于一預(yù)設(shè)周期數(shù)PC內(nèi)進(jìn)行充電，而產(chǎn)生第一電壓值V1。第二電荷泵32依據(jù)輸出訊號(hào)C的低電平產(chǎn)生一第二電壓值V2，其具有一第二電流源51、一第二開(kāi)關(guān)52與一第二電容53。第二電流源51用以提供一電流I2。第二開(kāi)關(guān)52耦接于第二電流源51，用以依據(jù)輸出訊號(hào)C的低電平(亦即反向器35的輸出端訊號(hào)的高電平)開(kāi)啟或關(guān)閉。第二電容53耦接于第二開(kāi)關(guān)52，用以依據(jù)該電流進(jìn)行充電，以在第二電容53的一端產(chǎn)生第二電壓值V2。依照?qǐng)D1中的組態(tài)，第二電荷泵32依據(jù)輸出訊號(hào)C的低電平來(lái)控制第二開(kāi)關(guān)52的開(kāi)閉，以利用第二電流源51所輸出的電流對(duì)第二電容53于預(yù)設(shè)周期數(shù)PC內(nèi)進(jìn)行充電，而產(chǎn)生第二電壓值V2。
當(dāng)然該第二電荷泵32亦可使用該第一電流源41，可以避免第一電流源41與該第二電流源51本身的誤差。
請(qǐng)參考圖3，圖3為一顯示輸出訊號(hào)C、第一電壓值V1與第二電壓值V2在預(yù)設(shè)周期數(shù)PC內(nèi)的時(shí)序圖。從圖3中可清楚顯示，在預(yù)設(shè)周期數(shù)PC充電時(shí)，第一電壓值V1與第二電壓值V2的差值會(huì)隨著充電周期數(shù)的增加而變大，所以預(yù)設(shè)周期數(shù)PC的長(zhǎng)度可視需要的精確度而定，預(yù)設(shè)周期數(shù)PC越大，代表相位差值的第一電壓值V1與第二電壓值V2的差值就會(huì)愈明顯，則依據(jù)其所檢測(cè)出的相位差值的精確度即會(huì)愈高。
請(qǐng)?jiān)僖淮螀㈤唸D1，圖1中的比較電路22的輸入端所接收的第一電壓值V1與第二電壓值V2進(jìn)行比較操作，以從輸出端輸出第一輸入訊號(hào)A與第二輸入訊號(hào)B的相位差信息。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，比較電路22可用一位比較器(one-bit comparator)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如此則在輸出端的相位差信息為第一輸入訊號(hào)A與第二輸入訊號(hào)B間的領(lǐng)先落后關(guān)系；在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，比較電路22亦可用一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的一數(shù)字?jǐn)?shù)值可代表該第一與第二輸入訊號(hào)A、B的相位差值。
圖4為圖1中所示本發(fā)明的檢測(cè)相位差的流程圖，包含下列步驟步驟200開(kāi)始；步驟202一檢測(cè)電路20分別接收到一第一輸入訊號(hào)A與一第二輸入訊號(hào)B，并輸出一輸出訊號(hào)C；步驟204依據(jù)輸出訊號(hào)C的高電平，產(chǎn)生一第一電壓值V1；步驟206依據(jù)輸出訊號(hào)C的低電平，產(chǎn)生一第二電壓值V2；步驟208比較第一電壓值V1與第二電壓值V2，以得到第一與第二輸入訊號(hào)A、B的相位差信息；以及步驟210結(jié)束。
因?yàn)榈谝浑姾杀?1與第二電荷泵32之間在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，有可能會(huì)因?yàn)橹圃爝^(guò)程中所產(chǎn)生的不匹配(process mismatch)或是其它因素，而存在有某些差異。如欲將上述誤差減至最低，本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中利用一切換電路83，切換第一輸入訊號(hào)A、第二輸入訊號(hào)B與第一電荷泵31、第二電荷泵32的耦接關(guān)系，藉由此切換的操作，以及后續(xù)對(duì)所述相位差檢測(cè)結(jié)果的數(shù)值運(yùn)算，即可將上述提及的可能誤差減至最低以得到較精確的檢測(cè)結(jié)果。
圖5中顯示在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中一電荷泵模塊81的示意圖。圖5中的電荷泵模塊81可以用來(lái)代替圖4中的電荷泵模塊21，其包含有一第一電荷泵31、一第二電荷泵32，以及一切換電路83。
切換電路83具有二輸入端與二輸出端，并包含有一第三開(kāi)關(guān)84及一第四開(kāi)關(guān)85，第三及第四開(kāi)關(guān)84、85的切換操作是由一控制訊號(hào)CTRL所控制。切換電路83耦接在輸出訊號(hào)C、輸出訊號(hào)C的反向訊號(hào)與第一電荷泵31、第二電荷泵32之間，其用以在預(yù)設(shè)周期數(shù)PC之后，利用控制訊號(hào)CTRL切換輸出訊號(hào)C、輸出訊號(hào)C的反向訊號(hào)與第一電荷泵31、第二電荷泵32的耦接關(guān)系，以使得第一電荷泵31依據(jù)輸出訊號(hào)C的低電平，對(duì)第一電容43在下一預(yù)設(shè)周期數(shù)PC內(nèi)進(jìn)行充電，并產(chǎn)生一第三電壓值V3，而第二電荷泵32依據(jù)輸出訊號(hào)C的高電平，對(duì)第二電容53在下一預(yù)設(shè)周期數(shù)PC內(nèi)進(jìn)行充電，并產(chǎn)生一第四電壓值V4。
在該切換操作之后，第一電荷泵31依據(jù)輸出訊號(hào)C的低電平，對(duì)第一電容43在預(yù)設(shè)周期數(shù)PC內(nèi)進(jìn)行充電，并產(chǎn)生一第三電壓值V3，而第二電荷泵32依據(jù)輸出訊號(hào)C的高電平，對(duì)第二電容53在預(yù)設(shè)周期數(shù)PC內(nèi)進(jìn)行充電，并產(chǎn)生一第四電壓值V4。之后再利用比較電路22，比較第三電壓值V3與第四電壓值V4，以得到第一輸入訊號(hào)A與第二輸入訊號(hào)B的相位差信息。如此則綜合相對(duì)應(yīng)于該第一與第二電壓值的相位差信息、以及相對(duì)應(yīng)于該第三與第四電壓值的相位差信息，即可進(jìn)行后續(xù)的數(shù)值運(yùn)算，以得到較精確的檢測(cè)結(jié)果。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明的權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種用以檢測(cè)一第一輸入訊號(hào)與一第二輸入訊號(hào)的相位差的方法，其方法包含有接收該第一與該第二輸入訊號(hào)，并輸出一相位差訊號(hào)；依據(jù)該相位差訊號(hào)的電平，分別產(chǎn)生一第一電壓值及一第二電壓值；以及比較該第一與該第二電壓值，得到一比較值，該比較值代表該第一與該第二輸入訊號(hào)的相位差信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包含有對(duì)該第一與該第二輸入訊號(hào)執(zhí)行一XOR運(yùn)算，以輸出該相位差訊號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包含有在一預(yù)設(shè)周期數(shù)中，分別累加該第一電壓值及該第二電壓值。
4.一種相位差檢測(cè)器，用以檢測(cè)一第一輸入訊號(hào)與一第二輸入訊號(hào)的相位差值，該相位差檢測(cè)器包含有一檢測(cè)電路，接收該第一與該第二輸入訊號(hào)，輸出一相位差訊號(hào)；一電荷泵模塊，依據(jù)該相位差訊號(hào)的電平分別產(chǎn)生一第一電壓值及一第二電壓值；以及一比較電路，用以比較該第一電壓值與該第二電壓值，得到一比較訊號(hào)，該比較訊號(hào)代表該第一與該第二輸入訊號(hào)的相位差信息。
5.如權(quán)利要求4所述的相位差檢測(cè)器，其中該檢測(cè)電路為一XOR門(mén)。
6.如權(quán)利要求4所述的相位差檢測(cè)器，其中在一預(yù)設(shè)周期數(shù)中，該電荷泵模塊分別累加該第一電壓值及該第二電壓值。
7.如權(quán)利要求4所述的相位差檢測(cè)器，其中該電荷泵模塊包含一第一電荷泵包含一第一電流源，用以提供一第一電流；一第一電容，接受該第一電流，以進(jìn)行充電并產(chǎn)生該第一電壓值；以及一第一開(kāi)關(guān)，耦接于該第一電流源及該第一電容之間，并依據(jù)該相位差訊號(hào)，控制該第一電容的充電；以及一第二電荷泵包含一第二電流源，用以提供一第二電流；一第二電容，接受該第二電流，以進(jìn)行充電并產(chǎn)生該第二電壓值；以及一第二開(kāi)關(guān)，耦接于該第二電流源及該第二電容之間，并依據(jù)該相位差訊號(hào)，控制該第二電容的充電。
8.如權(quán)利要求4所述的相位差檢測(cè)器，其中該電荷泵模塊包含一第一電流源，用以提供一第一電流；一第一電容，接受該第一電流，以進(jìn)行充電并產(chǎn)生該第一電壓值；一第一開(kāi)關(guān)，耦接于該第一電流源及該第一電容之間，并依據(jù)該相位差訊號(hào)，控制該第一電容的充電；一第二電容，接受該第一電流，以進(jìn)行充電并產(chǎn)生該第二電壓值；以及一第一開(kāi)關(guān)，耦接于該第一電流源及該第二電容之間，并依據(jù)該相位差訊號(hào)的反向訊號(hào)，控制該第二電容的充電。
9.如權(quán)利要求4所述的相位差檢測(cè)器，其中該相位差檢測(cè)器還包含一切換電路，耦接于該檢測(cè)電路及該電荷泵模塊之間，用以改變?cè)撓辔徊钣嵦?hào)與該電荷泵模塊的相對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得可補(bǔ)償該電荷泵模塊本身的誤差。
10.如權(quán)利要求4所述的相位差檢測(cè)器，其中該比較電路為一比較器或一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測(cè)兩個(gè)輸入訊號(hào)的相位差值的方法。該方法包含有提供一第一輸入訊號(hào)與一第二輸入訊號(hào)；對(duì)該第一輸入訊號(hào)與該第二輸入訊號(hào)進(jìn)行一邏輯運(yùn)算，以輸出一輸出訊號(hào)；利用一第一電荷泵(charge pump)，依據(jù)該輸出訊號(hào)的高電平產(chǎn)生一第一電壓值；利用一第二電荷泵，依據(jù)該輸出訊號(hào)的低電平產(chǎn)生一第二電壓值；以及利用一比較電路，比較該第一電壓值與該第二電壓值，以得到該第一輸入訊號(hào)與該第二輸入訊號(hào)的相位差信息。
文檔編號(hào)H03K5/26GK1642013SQ20041000130
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月6日
發(fā)明者康漢彰, 李朝政 申請(qǐng)人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司