專利名稱：具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鎖相環(huán)，具體涉及一種具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)。
技術背景隨著電子科學技術的快速進步，多樣化的應用已可由各種電子產(chǎn)品所提 供，由于各種電子產(chǎn)品的應用日趨復雜，所以需要有各種不同的時序，以提 供不同的應用。為了滿足節(jié)省成本及提供不同時序的需求，鎖相環(huán)成為最佳的選擇.。圖1為現(xiàn)有技術鎖相環(huán)100的結(jié)構(gòu)圖，如圖l所示，該鎖相環(huán)由鑒 相器110、電荷泵浦(CP, Charge Pump) 120、低通濾波器130、壓控振蕩 器140(VCO， Voltage Control Oscillator )、及分頻器150所組成。鎖相環(huán) 100接收一頻率為Fin的輸入信號，并產(chǎn)生頻率為Fout的輸出信號，其中， Fout-YXFin， Y可為整凄史或分lt。由于輸出信號的頻率Fout遠大于輸入信 號的頻率Fin,故經(jīng)常無法通過電磁輻射檢測，同時也容易干擾到其它電子 組件。為解決上述問題，美國專利公告第6377646號(名稱Spread Spectrum at Phase Lock Loop Feedback Path )提供一個將鎖相環(huán)輸出信號擴頻的方法， 該方法利用一只讀存儲器(ROM)記錄分頻器的修正值，以改變分頻器的 除數(shù)，并在現(xiàn)有的分頻器上利用相位吞噬(phase swallow )方法，以對鎖相輸出頻率，對于輸出頻率等于輸入頻率的鎖相環(huán)，其擴頻方法就不可行，或 者當分頻器的除數(shù)過小時，其鑒相器所輸出的錯誤信號會很大，進而影響擴 頻效果。由此可知，現(xiàn)有的鎖相環(huán)仍有改善的空間。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供一種具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)，減少電磁輻射， 并避免干擾到其它電子組件。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)，包含一鑒相器、 一電荷泵浦、 一濾波器、 一壓控振蕩器及一選擇器。該鑒相器接收一參考時序信號及一反饋時序信號， 以產(chǎn)生一錯誤信號；該電荷泵浦連接至該鑒相器，以將該錯誤信號轉(zhuǎn)換為一電 流信號；該濾波器連接至該電荷泵浦，將該電流信號轉(zhuǎn)換成一電壓信號；該壓 控振蕩器連接至該濾波器，用以依據(jù)該電壓信號產(chǎn)生N個具有相同頻率的時序 信號，其中，該N個時序信號的相位依序為&、《、&..... ,， 0,較^+1超前^, j=0，l,2，...，N-2;該選擇器連接至該壓控振蕩器，以依據(jù)一預定次序由該N個時序信號選取其中一個時序信號，而產(chǎn)生一目標時序信號。


圖1為現(xiàn)有技術鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明無源低通濾波器的電路圖。圖4為本發(fā)明有源低通濾波器的電路圖。圖5為本發(fā)明壓控振蕩器及選擇器的示意圖。圖6為本發(fā)明未執(zhí)行擴頻的示意圖。圖7為本發(fā)明執(zhí)行向上擴頻的示意圖。圖8為本發(fā)明執(zhí)行向下擴頻的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖2是本發(fā)明具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)200的結(jié)構(gòu)圖，包含一鑒相器210、 一電荷泵浦220、 一濾波器230、 一壓控振蕩器240、 一選擇器250及 一分頻器260。該鑒相器210用于接收一參考時序信號Vref及一反饋時序信號Vfbk, 以產(chǎn)生一錯誤信號，該錯誤信號是一相位誤差信號。該電荷泵浦220連接至該鑒相器210,以將該錯誤信號轉(zhuǎn)換為一電流信號。該濾波器230連接至該電荷泵浦220，將該電流信號轉(zhuǎn)換成一電壓信號， 其中，該濾波器230為一低通濾波器。該低通濾波器可為一無源濾波器(passive filter)。圖3是該無源低通 濾波器的電路圖，其可為一三階低通濾波器，是由一第一電阻Rl、第一電 容C1、'第二電容C2、第二電阻R2及第三電容C3所組成。該第一電阻Rl的一端連接至該電荷泵浦220,另一端連接至該第一電 容Cl,該第一電容C1的另一端連接至一低電位。該第二電容C2的第一端 連接至該電荷泵浦220，其另一端連接至一低電位。該第二電阻R2的第一 端連接至該電荷泵浦220,其另一端連接至該第三電容C3及該壓控振蕩器 240，該第三電容C3的另一端連接至一低電位。該第一電阻R1及該第一電容C1提供一第一極點及一零點(zero)。該 第二電容C2提供一第二極點。該第二電阻R2及該第三電容C3提供一第三 極點。該濾波器230也可為一有源低通濾波器(active filter )。圖4是該有源 低通濾波器的電路圖，其是一二階低通濾波器，其是由一第三電阻R3、第 四電容C4、第五電容C5及一運算放大器0P1所組成。該第三電阻R3的第一端連接至該電荷泵浦220及該運算放大器0P1的 反相輸入端(-),其另一端連接至該第四電容C4，該第四電容C4的另一 端連接至該運算放大器OP1的非反相輸出端(+ )。該第五電容C5的第一 端連接至該電荷泵浦220及該運算放大器0P1的反相輸入端(-)，其另一 端連接至該運算放大器0P1的非反相輸出端(+ )。該運算放大器0P1的非反相l(xiāng)餘入端(+ )連接至-H氐電位。圖4的有源低通濾波器使用運算放大器0P1，可增加輸出電壓的擺幅范 圍(voltage swing )，同時也更容易調(diào)整極點及零點的位置，進而得到更好 的頻率響應。圖5是壓控振蕩器240及選擇器250的示意圖。該壓控振蕩器240連接 至該濾波器230，以依據(jù)該電壓信號產(chǎn)生N個具有相同頻率的時序信號。該 壓控振蕩器240較佳為環(huán)振蕩(ring oscillation)型式的振蕩器，可提供N個相位依序為&、《、《..... ，的時序信號，其中，《較0,+|超前^,j=0，l，2,...，N-2。該選擇器250連接至該壓控振蕩器240，以依據(jù)一預先設定的次序由該 N個時序信號選取其中的一個時序信號，進而產(chǎn)生一目標時序信號。該選擇 器250為一相位旋轉(zhuǎn)及多路控制邏輯251及一 N對一多路選擇器252所組成。該分頻器260連接至該選擇器250，以將該目標時序信號分頻而產(chǎn)生該 反饋時序信號Vfbk。該分頻器260是對該目標時序信號Vtar進行整數(shù)分頻 而產(chǎn)生該反饋時序信號Vfbk。在其它實施例中，該分頻器260也可以對該 目標時序信號Vtar進行分數(shù)分頻而產(chǎn)生該反饋時序信號Vfbk。圖6是本發(fā)明未執(zhí)行擴頻的示意圖。多路選擇器252選擇相位為e。的信 號CLK0作為該目標時序信號Vtar。該目標時序信號Vtar經(jīng)由該分頻器260 進行分頻而產(chǎn)生該反饋時序信號Vfbk (此例中除數(shù)=1 )。由于未執(zhí)行擴頻， 故當相位鎖住后，該反饋時序信號Vfbk與該參考時序信號Vref的相位差為 0。圖7是本發(fā)明執(zhí)行向上擴頻(up spreading)的示意圖。當本發(fā)明具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)執(zhí)行向上擴頻時，該多路選擇器252依序選取具有相 位《、《、《、…、^一相對應的時序信號CLK0、 CLK1.....CLKN-l,以作為該目標時序信號Vtar。該目標時序信號Vtar經(jīng)由該分頻器260進行分頻(此例中除數(shù)-l)而產(chǎn)生該反饋時序信號Vfbk。由圖7可知，由于該反 饋時序信號Vfbk的相位持續(xù)落后該參考時序信號Vref的相位，故該鑒相器 210會持續(xù)產(chǎn)生一相位誤差信號，進而提高該目標時序信號Vtar的頻率，達 到向上擴頻的目的。圖8是本發(fā)明執(zhí)行向下擴頻(down spreading)的示意圖。當本發(fā)明具 有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)執(zhí)行向下擴頻時，該多路選擇器252依序選取具有 相位A、 一、、…、6>2、《相對應的時序信號CLKO、 CLKN-1、 CLKN-2、...、 CLK1，作為該目標時序信號Vtar。該目標時序信號Vtar經(jīng)由該分頻器260 進行分頻(此例中除數(shù)=1)而產(chǎn)生該反饋時序信號Vfbk。由圖8可知，由 于該反饋時序信號Vfbk的相位持續(xù)超前該參考時序信號Vref的相位，故該 鑒相器210會持續(xù)產(chǎn)生一相位誤差信號，進而降低該目標時序信號Vtar的 頻率，達到向下擴頻的目的。同樣地，當以該目標時序信號Vtar的頻率為中心而擴頻時，該選擇器依序選取&、《、《.....~_,、 e。、 ~—,、 —2、...、《、《相對應的時序信號，作為該目標時序信號。相較之下，美國專利公告第6377646號改變分頻器的除數(shù)，并在分頻器 上利用相位吞噬(phase swallow)方法，以對鎖相環(huán)輸出信號進行擴頻。然 而，此種方式基本上乃是利用改變分頻器的除數(shù)以改變輸出頻率，對于輸出 頻率需等于輸入頻率的鎖相環(huán)，其擴頻方法就不可行?；蛘弋敺诸l器的除數(shù) 過小時，其鑒相器所輸出的錯誤信號會很大而影響擴頻效果。而本發(fā)明只需 新增相位旋轉(zhuǎn)及多路控制邏輯251及N對一多路選擇器252,即可克服所述 限制及達到相同的擴頻功效。同時，由于其擴頻不需要通過改變分頻器的除 數(shù)來達成，所以對于輸出頻率等于輸入頻率的鎖相環(huán)，或是因分頻器的除數(shù) 過小，而造成的擴頻效果不佳均可避免。由上述說明可知，本發(fā)明利用相位旋轉(zhuǎn)及多路控制邏輯251及N對一 多路選擇器252互相搭配的方式，依據(jù)一預先設定的次序選擇該壓控振蕩器輸出的N個相位依序為&、《、《.....^-,的時序信號，即可達到擴頻的目的。同時可以減少組件的使用量，而達到降低成本的目的。上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍應 以權(quán)利要求所述為準，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1. 一種具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)，其特征在于，該鎖相環(huán)包括鑒相器、電荷泵浦、濾波器、壓控振蕩器和選擇器，所述鑒相器，用于接收一參考時序信號及一反饋時序信號，進而產(chǎn)生一錯誤信號；一電荷泵浦，連接至該鑒相器，用于將該錯誤信號轉(zhuǎn)換為一電流信號；一濾波器，連接至該電荷泵浦，用于將該電流信號轉(zhuǎn)成一電壓信號；一壓控振蕩器，連接至該濾波器，用于依據(jù)該電壓信號產(chǎn)生N個時序信號，該N個時序信號具有相同頻率，其中，該N個時序信號的相位依序為θ0、θ1、θ2、...、θN-1，θj較θj+1超前id="icf0001" file="A2007100035350002C1.gif" wi="7" he="8" top= "105" left = "79" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>j＝0，1，2，...，N-2；以及一選擇器，連接至該壓控振蕩器，用于依據(jù)一預先設定的次序由該N個時序信號選取其中一個所述時序信號，進而產(chǎn)生一目標時序信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該鎖相環(huán)進一步包括 一分頻器，連接至該選擇器，用于將該目標時序信號分頻，進而產(chǎn)生該反饋時序信號。
3、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述壓控振蕩器是環(huán)振蕩型 式的振蕩器，用于提供該N個相位依序為e。、《、《、...、6^,的時序信號。
4、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，當向上擴頻時，該選擇器依 序選取《、《、《.....^一的時序信號，作為該目標時序信號。
5、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，當向下擴頻時，該選擇器依 序選取《、 —,、 —2、 ...、 6>2、《的時序信號，作為該目標時序信號。
6、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，當以該目標時序信號的頻率 為中心進行擴頻時，該選擇器依序選取&、《、《、...、~_,、 &、 —,、6V2 、…、 6>2、《的時序信號，作為該目標時序信號。
7、 如權(quán)利要求2所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該錯誤信號是一相位誤差信號。
8、 如權(quán)利要求2所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該濾波器為一低通濾波器。
9、 如權(quán)利要求8所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該低通濾波器為一無源濾波 器或者一有源低通濾波器。
10、 如權(quán)利要求9所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該無源低通濾波器為一三 階低通濾波器。
11、 如權(quán)利要求IO所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該三階低通濾波器是由一 第一電阻、 一第一電容、 一第二電容、 一第二電阻及一第三電容所組成，該第 一電阻的第一端連接至該電荷泵浦，該第一電阻的第二端連接至該第一電容的 第一端，該第一電容的第二端連接至一低電位，該第二電容的第一端連接至該 電荷泵浦，該第二電容的第二端連接至所述低電位，該第二電阻的第一端連接 至該電荷泵浦，該第二電阻的第二端連接至該第三電容的第一端及該壓控振蕩 器，該第三電容的第二端連接至所述低電位。
12、 如權(quán)利要求9所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該有源低通濾波器為一二 階低通濾波器。
13、 如權(quán)利要求12所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該二階低通濾波器是由一 第三電阻、 一第四電容、 一第五電容及一運算放大器所組成，該第三電阻的第 一端連接至該電荷泵浦及該運算放大器的反相輸入端，該第三電阻的第二端連 接至該第四電容的第一端，該第四電容的第二端連接至該運算放大器的一非反 相輸出端，該第五電容的第一端連接至該電荷泵浦及該運算放大器的一反相輸 入端，該第五電容的第二端連接至該運算放大器的該非反相輸出端，該運算放 大器的一非反相輸入端連接至一低電位。
14、 如權(quán)利要求2所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該分頻器是對該目標時序 信號進行整數(shù)分頻或者分數(shù)分頻，進而產(chǎn)生該反饋時序信號。
15、 如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)，其特征在于，該選擇器為一N對一多路 選擇器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有相位旋轉(zhuǎn)擴頻的鎖相環(huán)。鑒相器接收一參考時序信號及一反饋時序信號，以產(chǎn)生一錯誤信號。電荷泵浦將該錯誤信號轉(zhuǎn)換為一電流信號。濾波器將此電流信號轉(zhuǎn)換成一電壓信號。壓控振蕩器依據(jù)該電壓信號產(chǎn)生N個具有相同頻率的時序信號，其中，該N個時序信號的相位依序為θ₀、θ₁、θ₂、...、θ_N-1，θ_j較θ_j+1超前2π/N，j＝0，1，2，...，N-2。選擇器依據(jù)一預先設定的次序由該N個時序信號選取一個時序信號，進而產(chǎn)生一目標時序信號，并微調(diào)目標時序信號的頻率，以對目標時序信號進行擴頻。
文檔編號H03L7/08GK101242182SQ20071000353
公開日2008年8月13日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者周明忠 申請人:凌陽科技股份有限公司