專利名稱：使用2－pi滑動(dòng)檢測(cè)粗調(diào)鎖相環(huán)(pll)合成器的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及鎖相環(huán)(PLL)，更具體來(lái)說(shuō)，涉及將壓控振蕩器(VCO)調(diào)節(jié)到PLL合成器運(yùn)行范圍內(nèi)。
背景技術(shù)：
在鎖相環(huán)(PLL)設(shè)計(jì)中使用壓控振蕩器(VCO)是本領(lǐng)域熟知的，并且其還使用于許多不同類型的射頻(RF)工業(yè)和用戶電子電路應(yīng)用設(shè)備中。通常，PLL用于控制VCO是為了提供優(yōu)選具有低漏電流的高度穩(wěn)定的射頻能源。使用壓控振蕩器(VCO)相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，存在許多不同類型的因素來(lái)影響改變和/或變化振蕩器的中心運(yùn)行頻率。這些因素包括VCO元件的變化、限制PLL的動(dòng)態(tài)范圍的電源限制以及降低VCO頻率增益限制PLL范圍的需求。許多環(huán)境條件也會(huì)改變中心頻率，比如周圍溫度的大范圍起伏。通常，中心頻率的這些偏差導(dǎo)致最極端的后果是，由于該頻率偏差和PLL的設(shè)計(jì)限制，PLL不再運(yùn)行。
此外，現(xiàn)代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)裝置需要低成本實(shí)現(xiàn)，并要求快速調(diào)節(jié)集成VCO范圍的方法。這些方法通常需要盡可能的簡(jiǎn)單，以減少在裝置中實(shí)現(xiàn)該集成VCO的成本?！罢{(diào)節(jié)”所需的時(shí)間對(duì)于減小能量消耗和裝置中的總體漏電流是非常重要的。裝置需要處于“運(yùn)行”狀態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，平均漏電流就會(huì)越大。在比如由電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IEEE802.15.4WPAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)定義的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，低能耗是至關(guān)重要的。因此，任何用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)裝置的現(xiàn)代VCO調(diào)節(jié)方法都應(yīng)當(dāng)具有低復(fù)雜度并具有快速調(diào)節(jié)速度。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種通常使用的相位頻率檢測(cè)器(PFD)電路100的電路圖。雖然有許多可選的PFD電路設(shè)計(jì)，但是包括兩個(gè)觸發(fā)器和一個(gè)AND門的結(jié)構(gòu)是最普通的，因此在此描述作為示例。PFD100利用多個(gè)觸發(fā)器(101，103，105，107)來(lái)比較第一輸入端111和第二輸入端113的相位。然后PFD100確定輸入信號(hào)的運(yùn)行頻率需要增加還是降低來(lái)匹配這些輸入信號(hào)的相位。該信息在上輸出端115和輸出端117輸出。
本領(lǐng)域眾所周知，如果輸入到輸入端111和輸入端113的信號(hào)在頻率和相位上顯著不同，則PFD100具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。如果指向輸入端111和輸入端113的信號(hào)異相大于360度(2pi或2π弧度)，則PFD100能夠提供相位滑動(dòng)。本領(lǐng)域公知，“相位滑動(dòng)”是檢測(cè)頻率校正所需量的能力，其中該頻率校正所需量將被施加以保持兩個(gè)輸入信號(hào)同相。觸發(fā)器105和觸發(fā)器107以及OR門119提供了測(cè)量該相位滑動(dòng)的能力。
因此，PFD100提供了這樣的能力，確定在存在“下降”頻率校正之前是否存在兩個(gè)“上升”頻率校正，或者確定在存在“上升”頻率校正之前是否存在兩個(gè)“下降”頻率校正。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，PFD100能夠確切地確定提供到輸入端111、113的信號(hào)異相大于360度。如果兩個(gè)輸入信號(hào)頻率過(guò)低，則在上升滑動(dòng)輸出端121將出現(xiàn)一個(gè)高脈沖。相反，如果兩個(gè)輸入信號(hào)頻率過(guò)高，則在下降滑動(dòng)輸出端123將產(chǎn)生一個(gè)高脈沖。一旦脈沖提供到上升滑動(dòng)輸出端121或下降滑動(dòng)輸出端123，OR門119用于去除該脈沖。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)非常明顯的是，PFD100用于提供進(jìn)行頻率校正的方向。轉(zhuǎn)讓給摩托羅拉公司的美國(guó)專利4764737詳細(xì)描述了該發(fā)明，并在此結(jié)合作為參考。
用于調(diào)節(jié)VCO的現(xiàn)有技術(shù)采用了PLL的“閉環(huán)”運(yùn)行來(lái)提取信息，以決定VCO的運(yùn)行范圍。例如，轉(zhuǎn)讓給摩托羅拉公司的、題為“用于控制頻率合成器中壓控振蕩器調(diào)節(jié)范圍的方法和裝置”的美國(guó)專利5686864基于VCO的控制電壓電平來(lái)決定移位。利用這種技術(shù)的缺點(diǎn)之一是，VCO控制電壓范圍的閉環(huán)運(yùn)行范圍將受到“鎖定檢測(cè)(lockdetect)”電路設(shè)置的電平限制。另一個(gè)缺點(diǎn)是進(jìn)行這種確定需要較大的時(shí)間常數(shù)。由于PLL閉環(huán)運(yùn)行，所以該時(shí)間常數(shù)可以非常大。這具有限制“調(diào)節(jié)”VCO的最小時(shí)間的效果。
進(jìn)一步，還有其它的利用閉環(huán)運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)VCO范圍的專利，轉(zhuǎn)讓給摩托羅拉公司的、題為“鎖相環(huán)中的受控振蕩器的自動(dòng)微調(diào)”的美國(guó)專利US5736904，該申請(qǐng)?jiān)诖私Y(jié)合作為參考，它說(shuō)明這種類型的調(diào)節(jié)操作。這種技術(shù)作為存儲(chǔ)調(diào)節(jié)值的方法，通過(guò)結(jié)合模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。也轉(zhuǎn)讓給摩托羅拉公司的、題為“具有多個(gè)可選擇的壓控振蕩器的鎖相環(huán)”美國(guó)專利申請(qǐng)5389898也以閉環(huán)運(yùn)行的PLL運(yùn)行。這些類型的系統(tǒng)需要VCO具有非重疊的范圍。
因此，需要提供一種更少限制VCO重疊范圍的PLL合成器和方法。該P(yáng)LL合成器應(yīng)當(dāng)?shù)统杀静⒛軌蚩焖僮饔茫允沟肰CO的自由運(yùn)行頻率粗調(diào)到預(yù)定范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)要來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于在鎖相環(huán)(PLL)合成器中粗調(diào)壓控振蕩器(VCO)的系統(tǒng)和方法。在粗調(diào)模式中，通過(guò)從PLL電路中去除電荷泵并為VCO自由運(yùn)行頻率設(shè)置期望的目標(biāo)偏置，VCO輸入端上的電壓被控制在預(yù)定標(biāo)定值。本發(fā)明的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用了環(huán)路濾波器，該環(huán)路濾波器由也驅(qū)動(dòng)VCO輸入的相同參考電壓所驅(qū)動(dòng)。當(dāng)PLL從“粗調(diào)”模式切換到普通閉環(huán)跟蹤模式時(shí)，這具有最小化瞬變過(guò)程和設(shè)定運(yùn)行頻率的效果。預(yù)定頻率劃分后，VCO的輸出和參考頻率進(jìn)行比較。只要2π滑動(dòng)發(fā)生在參考頻率和劃分下降VCO之間，則設(shè)計(jì)相位檢測(cè)器輸出脈沖。2π滑動(dòng)脈沖被監(jiān)視器和控制電路利用，以估算VCO運(yùn)行中心頻率中的誤差。本發(fā)明提供了監(jiān)視和控制頻率的一些方法。監(jiān)視器和控制電路的輸出然后用于控制VCO中的第二端口，該端口用于粗調(diào)VCO而不影響其調(diào)節(jié)靈敏度。本發(fā)明提供了一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即，粗調(diào)系統(tǒng)不需要PLL閉環(huán)運(yùn)行。因此，PLL快速實(shí)現(xiàn)最終頻率調(diào)整方案，并能夠用于具有重疊和非單調(diào)的調(diào)節(jié)范圍的VCO。


本發(fā)明的特征具體地在所附屬權(quán)利要求中提出，其中這些特征被確信是新穎的。通過(guò)參照結(jié)合附圖的下面描述，將能夠最佳理解本發(fā)明以及本發(fā)明進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)，在一些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中示出顯示實(shí)現(xiàn)典型的2π滑動(dòng)檢測(cè)器的普通相位頻率檢測(cè)器(PFD)電路的電路圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的鎖相環(huán)(PLL)合成器的方塊圖，該鎖相環(huán)合成器使用具有監(jiān)視和控制器的能夠進(jìn)行2π滑動(dòng)檢測(cè)的相位頻率檢測(cè)器(PFD)。
圖3示出監(jiān)視器和控制電路運(yùn)行的優(yōu)選實(shí)施例，其利用用于調(diào)整VCO范圍的2π弧度頻率滑動(dòng)。
圖4和圖5示出圖2所示的監(jiān)視器和控制電路的可選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
雖然本說(shuō)明書以權(quán)利要求結(jié)束，權(quán)利要求限定了本發(fā)明被認(rèn)為是的新穎的特征，但是相信，通過(guò)考慮下面結(jié)合附圖的描述，將能夠更加清楚地理解本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記繼續(xù)采用。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，圖2是示出鎖相環(huán)(PLL)200的方塊圖，該鎖相環(huán)利用了根據(jù)本發(fā)明的2π滑動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)以及方法?？傮w來(lái)說(shuō)，本發(fā)明包括將相位頻率檢測(cè)器201產(chǎn)生的2π弧度滑動(dòng)信息傳送給監(jiān)視和控制器215?；趤?lái)自PFD201的輸入，然后監(jiān)視和控制器215經(jīng)粗調(diào)數(shù)字總線對(duì)一個(gè)或多個(gè)VCO進(jìn)行增加或減少頻率校正。由于VCO的輸出直接饋送給PFD201的輸入，所以VCO調(diào)節(jié)更接近正確的校正，從而需要更少的滑動(dòng)校正。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯的是，本發(fā)明所利用的系統(tǒng)和方法和現(xiàn)有技術(shù)形成直接對(duì)照，這是由于PFD201提供的信息直接用于調(diào)節(jié)VCO211的頻率，而不是要經(jīng)過(guò)電荷泵203來(lái)調(diào)節(jié)。
PLL合成器200被示為“電荷泵”PLL，并包括相位頻率檢測(cè)器201，該檢測(cè)器使用頻率參考輸入(Fref)并用于確定出現(xiàn)在PLL中的頻率誤差。雖然示為電荷泵PLL，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其它類型的PLL電路。電荷泵203由PFD201控制，其中“上升”頻率或“下降”頻率脈沖用于沿某個(gè)方向給環(huán)路濾波器209充電，該方向?yàn)镻FD201指示它移動(dòng)的方向。如果PFD201表示電荷泵203頻率上升，則電壓電荷被傳送給環(huán)路濾波器使其在頻率上增量增加。相反，如果PFD201表示頻率下降，則電荷泵提供合適的電荷給環(huán)路濾波器209，以使得頻率增量減少。
在本發(fā)明中，多路復(fù)用器(MUX)205位于電荷泵203和環(huán)路濾波器209之間。在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法運(yùn)行期間，MUX205執(zhí)行至少兩個(gè)重要功能。第一，通過(guò)使環(huán)路濾波器209從電荷泵203斷開，MUX205用作在粗調(diào)期間斷開了PLL200的連續(xù)性。因此，本發(fā)明能夠在“開環(huán)”狀態(tài)下運(yùn)行，其中該狀態(tài)給出了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)節(jié)速度優(yōu)點(diǎn)。第二，MUX205選擇偏置點(diǎn)，該點(diǎn)能夠用作VCO211自由運(yùn)行頻率的參考點(diǎn)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯的是，VCO211可以表示一個(gè)或多個(gè)VCO(VCOn)?？删幊虆⒖茧妷?07用于對(duì)MUX205進(jìn)行編程，以調(diào)整VCO211的自由運(yùn)行頻率，從而在“閉環(huán)”狀態(tài)，最終的VCO控制電壓輸入接近可編程參考電壓207。這是本發(fā)明的一個(gè)重要特征，因?yàn)樗兄谠鰪?qiáng)VCO211的總體運(yùn)行范圍。然后用戶能夠通過(guò)在可編程電壓源207對(duì)數(shù)值進(jìn)行編程來(lái)選擇最優(yōu)的VCO范圍。
在粗調(diào)模式完成之后，電荷泵203經(jīng)MUX205連接到環(huán)路濾波器209，以重新開始閉環(huán)PLL運(yùn)行。施加到環(huán)路濾波器209的電荷脈沖然后由環(huán)路濾波器進(jìn)行平滑，以消除VCO211的噪音和穩(wěn)定性問(wèn)題。利用任意的壓控振蕩器，平滑電壓輸入施加到VCO211，它在預(yù)定頻率輸出進(jìn)行振蕩。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚的是，當(dāng)環(huán)路處于封閉狀態(tài)時(shí)，VCO的頻率微調(diào)完成。
VCO211的輸出提供給除法器213，以劃分或降低VCO輸出頻率?？梢钥吹?，該除法器可以是整數(shù)除法器也可以是分?jǐn)?shù)除法器。這使得VCO211在一些預(yù)定頻率而不是參考頻率(Fref)運(yùn)行。這允許較低的VCO輸出頻率和參考頻率由PFD201進(jìn)行比較。由于PFD201的功能是試圖匹配這些頻率，所以它產(chǎn)生“上升滑動(dòng)”和“下降滑動(dòng)”脈沖給監(jiān)視和控制器215中的誤差累加，試圖匹配PFD201VCO輸入頻率(Fo)與參考頻率(Fref)。當(dāng)Foperating和Fref高于360度，也就是，2π的相位偏移時(shí)，在監(jiān)視和控制器215中處理“上升滑動(dòng)”和“下降滑動(dòng)”脈沖。這被稱為2π滑動(dòng)檢測(cè)。監(jiān)視和控制器215包括計(jì)時(shí)器(未示出)、誤差累加器(未示出)以及控制器(未示出)。當(dāng)PLL處于粗調(diào)模式時(shí)，監(jiān)視和控制器215提供信號(hào)給MUX205以改變PLL到“開環(huán)”狀態(tài)?！吧仙瑒?dòng)”和“下降滑動(dòng)”由監(jiān)視和控制器215中的誤差累加器跟蹤。因此，這是本發(fā)明用于在VCO211提供粗調(diào)端口的一個(gè)新穎之處，其允許監(jiān)視和控制器215粗調(diào)VCO自由運(yùn)行頻率。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)得到的粗調(diào)方法，“m”比特的導(dǎo)線總線可以用于控制一個(gè)或多個(gè)VCO211的自由運(yùn)行頻率。
總之，在粗調(diào)期間，通過(guò)從PLL去除電荷泵203并設(shè)置用于VCO自由運(yùn)行頻率的期望目標(biāo)偏置，MUX205施加電壓到VCO211輸入端上。這里示出的該實(shí)施方案具有環(huán)路濾波器209，該濾波器由驅(qū)動(dòng)到VCO211的輸入的相同參考電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。這易于最小化PLL200從粗調(diào)模式切換到微調(diào)或普通閉環(huán)跟蹤模式時(shí)的瞬變過(guò)程和穩(wěn)定時(shí)間。
在所需的頻率除法之后，VCO211的輸出和參考頻率(Fref)進(jìn)行比較。由于開啟PLL的MUX205，來(lái)自PFD201的上升和下降脈沖在粗調(diào)期間被忽略，其中PFD201運(yùn)行電荷泵203。然而，2π滑動(dòng)脈沖能夠用于增加或減小誤差累加，以調(diào)整VCO211自由運(yùn)行頻率接近期望的目標(biāo)頻率。該2π滑動(dòng)脈沖以大約等于1/(Fref-Foperating)的速率出現(xiàn)。當(dāng)Foperating的頻率低于Fref時(shí)，該滑動(dòng)脈沖僅出現(xiàn)在PFD201的上升滑動(dòng)輸出端。當(dāng)頻率Fo高于Fref時(shí)，脈沖僅出現(xiàn)在PFD201的下降滑動(dòng)輸出端。因此，所需頻率調(diào)整的方向能夠被容易獲知，而該方向能夠用于指導(dǎo)VCO211調(diào)節(jié)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，監(jiān)視和控制器215可以以多種方式實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，優(yōu)選實(shí)施例采用計(jì)時(shí)器302來(lái)控制定時(shí)，根據(jù)該定時(shí)誤差累加器303將啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)時(shí)序。其它的方法包括監(jiān)視2π滑動(dòng)之間的時(shí)間，并基于該時(shí)間來(lái)啟動(dòng)和停止計(jì)時(shí)器。此外，誤差累加器303可以通過(guò)檢測(cè)調(diào)節(jié)頻率極性中的變化而停止。本發(fā)明的系統(tǒng)和調(diào)節(jié)方法從這一點(diǎn)講是非常靈活的，在一些系統(tǒng)可能期望當(dāng)PLL200關(guān)閉以進(jìn)行監(jiān)視時(shí)跟蹤粗調(diào)更新。由于2π滑動(dòng)以大約等于1/(fref-fo)的速率出現(xiàn)，所以，滑動(dòng)脈沖之間的時(shí)間越長(zhǎng)，從除法器213輸出的除過(guò)之后的VCO輸出和參考頻率的關(guān)系就越緊密。通過(guò)測(cè)量2π滑動(dòng)脈沖之間的時(shí)間，一旦它進(jìn)入期望的頻率范圍，則該特征就能夠用于自動(dòng)終止調(diào)節(jié)時(shí)序。
因此，圖3還示出用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制器215的方法的例子，從而，在VCO211調(diào)節(jié)到特定和/或預(yù)定頻率范圍內(nèi)之后粗調(diào)能夠停止。來(lái)自PFD201的上升滑動(dòng)和下降滑動(dòng)脈沖用作誤差累加器303的輸入，該累加器處理2π滑動(dòng)信息。該誤差累加器將進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的線性計(jì)數(shù)，迫使非線性計(jì)數(shù)或者任何用戶調(diào)節(jié)時(shí)序到“m”比特，從而改變VCO211自由運(yùn)行頻率。來(lái)自PFD201的上升滑動(dòng)和下降滑動(dòng)脈沖(圖2)也輸入至OR門301。該OR門301在出現(xiàn)任何2π滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生信號(hào)輸出，并觸發(fā)計(jì)時(shí)器302以清除和重啟計(jì)數(shù)時(shí)序。如果2π滑動(dòng)之間的時(shí)間量對(duì)于計(jì)時(shí)器302超時(shí)來(lái)說(shuō)足夠長(zhǎng)，則輸出信號(hào)發(fā)送到誤差累加器303的輸入端，以保持當(dāng)前調(diào)節(jié)條件發(fā)送到VCO211。來(lái)自計(jì)時(shí)器302的相同輸出信號(hào)發(fā)送到MUX205，作為關(guān)閉PLL環(huán)路的環(huán)路控制，以允許在閉環(huán)條件下進(jìn)行微調(diào)。
圖4示出了監(jiān)視和控制器215的一個(gè)可選實(shí)施例，其能夠利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中，在調(diào)節(jié)頻率校正的極性首次改變方向之后，使用粗調(diào)停止。使能信號(hào)“en”輸入到邏輯反相器406，該反相器保持?jǐn)?shù)字觸發(fā)器電路401和402于重設(shè)狀態(tài)。當(dāng)調(diào)節(jié)開始時(shí)，使能信號(hào)“en”改變狀態(tài)，從而觸發(fā)器401和402上的重設(shè)條件不再執(zhí)行。來(lái)自PFD201的上升滑動(dòng)和下降滑動(dòng)脈沖輸入到誤差累加器404，該累加器具有2π滑動(dòng)信息。然后該誤差累加器進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的線性計(jì)數(shù)，非線性計(jì)數(shù)或者任何用戶調(diào)節(jié)時(shí)序到“m”比特，從而改變VCO211自由運(yùn)行頻率。來(lái)自PFD201的上升滑動(dòng)脈沖也輸入到數(shù)字觸發(fā)器電路401。該觸發(fā)器電路401以某種方式連接，以使得該上升滑動(dòng)脈沖經(jīng)該觸發(fā)器傳遞一個(gè)使能信號(hào)將其從重設(shè)狀態(tài)改變到設(shè)定狀態(tài)。
類似地，來(lái)自PFD201的下降滑動(dòng)脈沖也作為第二數(shù)字觸發(fā)器電路402的輸入。該觸發(fā)器電路402以某種方式連接，以使得該上升滑動(dòng)脈沖經(jīng)該觸發(fā)器傳遞一個(gè)使能信號(hào)將其從重設(shè)狀態(tài)改變到設(shè)定狀態(tài)。觸發(fā)器401的輸出輸入到NAND門403，而觸發(fā)器403的輸出輸入到NAND門403的第二輸入端。當(dāng)兩個(gè)觸發(fā)器401和402處于設(shè)定狀態(tài)，NAND門403的輸出改變其狀態(tài)。NAND門403的輸出是AND門405的輸入，而如果AND門405第二輸入上的使能信號(hào)“en”處于使能狀態(tài)時(shí)，AND門405將NAND門403的輸出狀態(tài)傳送到AND門405的輸出。AND門405的輸出然后發(fā)送到誤差累加器404，以保持發(fā)送給VCO211的當(dāng)前調(diào)節(jié)條件。來(lái)自AND門405的相同輸出信號(hào)發(fā)送到MUX205作為環(huán)路控制，以關(guān)閉PLL環(huán)路，允許在閉環(huán)條件下進(jìn)行微調(diào)處理。
圖5是監(jiān)視和控制器215的另一個(gè)實(shí)施例，其可以實(shí)現(xiàn)為允許在固定時(shí)間間隔之后停止粗調(diào)。來(lái)自PFD201的上升滑動(dòng)和下降滑動(dòng)脈沖輸入到誤差累加器501，該累加器具有2π滑動(dòng)信息。該誤差累加器然后進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的線性計(jì)數(shù)，執(zhí)行非線性計(jì)數(shù)或者任何用戶調(diào)節(jié)時(shí)序到“m”比特，從而改變VCO211自由運(yùn)行頻率。使能信號(hào)“en”輸入到時(shí)間調(diào)節(jié)振蕩器502，其建立進(jìn)行調(diào)節(jié)所分配的時(shí)間量。時(shí)間調(diào)節(jié)振蕩器的輸出發(fā)送到MUX205作為環(huán)路控制，以開啟PLL環(huán)路，允許粗調(diào)時(shí)序開始。一旦分配的調(diào)節(jié)時(shí)間屆滿，該時(shí)間調(diào)節(jié)振蕩器的輸出發(fā)送到MUX205作為環(huán)路控制，以關(guān)閉PLL環(huán)路，允許微調(diào)在閉環(huán)條件下進(jìn)行。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)理解，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即，2π滑動(dòng)以和頻率差值成比例的速率發(fā)生，該優(yōu)點(diǎn)能夠用于抑制以任何數(shù)目的方式的粗調(diào)。這大大增強(qiáng)了PLL合成器避免現(xiàn)有技術(shù)的電路和環(huán)境異常的能力，從而允許VCO快速調(diào)節(jié)，以使其保持在其預(yù)定運(yùn)行范圍內(nèi)。
雖然已經(jīng)闡述和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是，顯然本發(fā)明并不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行許多修改、改變、變形、替代和等價(jià)替換，而不會(huì)脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在鎖相環(huán)(PLL)合成器中粗調(diào)至少一個(gè)壓控振蕩器(VCO)的系統(tǒng)，包括相位頻率檢測(cè)器(PFD)，用于確定VCO頻率和參考頻率之間的相位差，且如果VCO頻率和參考頻率至少具有2π弧度的相位差則提供誤差信號(hào)；監(jiān)視器，用于跟蹤PFD所產(chǎn)生的誤差信號(hào)的數(shù)量；以及其中VCO的自由運(yùn)行頻率可以在監(jiān)視器電路到達(dá)某一預(yù)定水平時(shí)被粗調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于粗調(diào)至少一個(gè)VCO的系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)多路復(fù)用器(MUX)，其由監(jiān)視器控制，以便改變PLL到開環(huán)狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于粗調(diào)至少一個(gè)VCO的系統(tǒng)，還包括可編程電壓源，其連接到MUX，以便當(dāng)運(yùn)行在閉環(huán)狀態(tài)時(shí)調(diào)整該至少一個(gè)VCO的自由運(yùn)行頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的用于粗調(diào)至少一個(gè)VCO的系統(tǒng)，其中VCO包括可編程粗調(diào)控制器，用于重疊該至少一個(gè)VCO的調(diào)節(jié)范圍。
5.如權(quán)利要求4所述的用于粗調(diào)至少一個(gè)VCO的系統(tǒng)，其中該可編程粗調(diào)控制對(duì)于多個(gè)設(shè)定來(lái)說(shuō)是非單調(diào)的。
6.如權(quán)利要求1所述的用于粗調(diào)至少一個(gè)VCO的系統(tǒng)，其中監(jiān)視器包括計(jì)時(shí)器、誤差累加器以及控制器。
7.一種鎖相環(huán)(PLL)合成器，包括用于基于VCO自由運(yùn)行頻率和預(yù)定參考頻率之間的相位差來(lái)粗調(diào)至少一個(gè)壓控振蕩器(VCO)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括相位頻率檢測(cè)器(PFD)，用于檢測(cè)VCO頻率和參考頻率之間的相位差，且如果VCO自由運(yùn)行頻率和參考頻率至少具有360度的相位差則提供校正信號(hào)；至少一個(gè)控制器，用于監(jiān)視PFD所產(chǎn)生的校正信號(hào)的數(shù)量；多路復(fù)用器(MUX)，用于將PLL引向開環(huán)狀態(tài)或閉環(huán)狀態(tài)；以及其中該至少一個(gè)控制器控制MUX，以將PLL改變到開環(huán)狀態(tài)，并當(dāng)該至少一個(gè)控制器上的校正信號(hào)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定水平時(shí)粗調(diào)該至少一個(gè)VCO的自由運(yùn)行頻率。
8.一種用于在鎖相環(huán)(PLL)合成器中以粗調(diào)模式粗調(diào)至少一個(gè)壓控振蕩器(VCO)的方法，包括測(cè)量該至少一個(gè)VCO的運(yùn)行頻率和預(yù)定參考頻率之間的相位差；響應(yīng)于大于2π弧度的相位差提供誤差校正信號(hào)；監(jiān)視使用至少一個(gè)控制器產(chǎn)生的誤差信號(hào)的數(shù)量；響應(yīng)于達(dá)到預(yù)定數(shù)量的誤差信號(hào)數(shù)量開啟PLL合成器；以及粗調(diào)VCO以基本匹配VCO的運(yùn)行頻率到參考頻率。
9.如權(quán)利要求8所述的用于粗調(diào)至少一個(gè)VCO的方法，還包括以下步驟在粗調(diào)之后關(guān)閉PLL，從而PLL可以進(jìn)入微調(diào)模式。
10.如權(quán)利要求8所述的用于粗調(diào)至少一個(gè)VCO的方法，其中PLL使用電荷泵和環(huán)路濾波器進(jìn)行微調(diào)。
全文摘要
提供了一種用于在鎖相環(huán)(PLL)合成器(200)中粗調(diào)至少一個(gè)壓控振蕩器(VCO)(211)的系統(tǒng)，包括相位頻率檢測(cè)器(PFD)，用于確定VCO頻率和參考頻率之間的相位差，如果VCO頻率和參考頻率至少具有2π弧度的相位差則提供誤差信號(hào)。然后一個(gè)監(jiān)視器(215)用于跟蹤PFD所產(chǎn)生的誤差信號(hào)的數(shù)量。VCO的自由運(yùn)行頻率可以在監(jiān)視器電路到達(dá)某一預(yù)定水平時(shí)被粗調(diào)。在使得PLL能夠被粗調(diào)方面本發(fā)明提供了很大的好處，以使得PLL的VCO不管影響電路運(yùn)行的運(yùn)行因素如何都能夠保持在運(yùn)行范圍以內(nèi)。
文檔編號(hào)H03L7/10GK1748368SQ200480004058
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月14日
發(fā)明者大衛(wèi)·B·哈尼施費(fèi)格爾, 丹尼爾·E·布魯斯基, 弗雷德里克·L·馬丁 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司