鎖相回路電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鎖相回路電路。鎖相回路電路包含一相位頻率檢測(cè)器、一第一充電泵、一第二充電泵、一第一回路元件組、一第二回路元件組、一壓控振蕩器以及一除頻器。第一充電泵及第二充電泵耦接相位頻率檢測(cè)器。第一回路元件組耦接于第一充電泵與壓控振蕩器間。第二回路元件組耦接于第二充電泵與壓控振蕩器間。除頻器耦接于相位頻率檢測(cè)器與壓控振蕩器間。第一回路元件組產(chǎn)生一補(bǔ)償電流，調(diào)整第一充電泵及第二充電泵的工作區(qū)間。第二回路元件組產(chǎn)生一補(bǔ)償電流及一直流調(diào)整電壓，以控制其輸出至壓控振蕩器的控制電壓。
【專利說(shuō)明】鎖相回路電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種鎖相回路電路，尤有關(guān)于具有補(bǔ)償電流的二 回路鎖相回路電路?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來(lái)，鎖相回路電路普遍采用雙回路設(shè)計(jì)來(lái)取代傳統(tǒng)單回路設(shè)計(jì)，以減少回路元件中電容所占據(jù)的面積。然而，基于雙回路所設(shè)計(jì)的鎖相回路電路仍存在其充電泵無(wú)法有效地操作于良好的線性工作區(qū)間而產(chǎn)生寄生基調(diào)(spurious tone)的問(wèn)題。另一方面，由于各回路上輸出至壓控振蕩器的控制電壓會(huì)隨著鎖相回路電路的運(yùn)作不斷大幅度的變動(dòng)，因此無(wú)法有效地使壓控振蕩器保持操作于較線性的工作區(qū)間。
[0003]有鑒于此，在基于雙回路所設(shè)計(jì)的鎖相回路電路中，如何有效地使充電泵操作于具良好線性度的工作區(qū)間，并更進(jìn)一步控制輸出至壓控振蕩器的控制電壓，以使得壓控振蕩器也能保持操作于具良好線性度的工作區(qū)間，乃是業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種鎖相回路電路，以解決上述的問(wèn)題。本發(fā)明的鎖相回路電路采用雙回路，于一回路中產(chǎn)生一補(bǔ)償電流以使充電泵操作在較佳線性的工作區(qū)間，并進(jìn)一步于另一回路中產(chǎn)生另一補(bǔ)償電流及一直流調(diào)整電壓，以控制輸出至壓控振蕩器的控制電壓，進(jìn)而使壓控振蕩器也操作于較佳的線性工作區(qū)間。如此一來(lái)，通過(guò)使充電泵及壓控振蕩器兩者皆操作在較線性的工作區(qū)間，本發(fā)明可有效地降低寄生基調(diào)。
[0005]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種鎖相回路電路，其包含一相位頻率檢測(cè)器、一第一充電泵、一第一回路元件組、一第二充電泵、一第二回路元件組、一壓控振蕩器以及一除頻器。該相位頻率檢測(cè)器用以根據(jù)一參考信號(hào)以及一反饋信號(hào)，產(chǎn)生一校正信號(hào)。該第一充電泵，耦接該相位頻率檢測(cè)器，且用以根據(jù)該校正信號(hào)，產(chǎn)生一第一電流。該第一回路元件組，耦接該第一充電泵，用以接收該第一電流，并產(chǎn)生一第一補(bǔ)償電流，以根據(jù)該第一電流及該第一補(bǔ)償電流，產(chǎn)生一第一控制電壓。該第二充電泵，耦接該相位頻率檢測(cè)器，且用以根據(jù)該校正信號(hào)，產(chǎn)生一第二電流。該第二回路元件組，耦接該第二充電泵，用以接收該第二電流，并產(chǎn)生一第二補(bǔ)償電流及一直流調(diào)整電壓，以根據(jù)該第二電流、該第二補(bǔ)償電流及該直流調(diào)整電壓，產(chǎn)生一第二控制電壓。該壓控振蕩器，耦接該第一回路元件組及該第二回路元件組，用以接收該第一控制電壓以及該第二控制電壓，并根據(jù)該第一控制電壓以及該第二控制電壓，產(chǎn)生一振蕩信號(hào)。該除頻器，耦接該壓控振蕩器及該相位頻率檢測(cè)器，用以接收該振蕩信號(hào)，并除頻該振蕩信號(hào)以產(chǎn)生該反饋信號(hào)。
[0006]在參閱圖式及隨后描述的實(shí)施方式后，此【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員便可了解本發(fā)明的技術(shù)手段及實(shí)施態(tài)樣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的鎖相回路電路I的示意圖；[0008]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的鎖相回路電路2的示意圖；
[0009]圖3為本發(fā)明第一回路濾波器的示意圖；以及
[0010]圖4為本發(fā)明第二回路濾波器的示意圖。
[0011]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0012]101相位頻率檢測(cè)器
[0013]103第一充電泵
[0014]105第一回路元件組
[0015]105a第一補(bǔ)償電流源
[0016]105b第一回路濾波器
[0017]107第二充電泵
[0018]109第二回路元件組
[0019]109a第二補(bǔ)償電流源
[0020]109b第二回路濾波器
[0021]109c直流調(diào)整電壓源
[0022]111壓控振蕩器
[0023]113除頻器
[0024]100參考信號(hào)
[0025]102反饋信號(hào)
[0026]104校正信號(hào)
[0027]112振蕩信號(hào)
[0028]I1第一電流
[0029]I1；off第一補(bǔ)償電流
[0030]I2第二電流
[0031]I2；off第二補(bǔ)償電流
[0032]Vdc直流調(diào)整電壓
[0033]Vi第一控制電壓
[0034]Vp第二控制電壓
[0035]Ci積分電容
[0036]Cp比例電容
[0037]Rp比例電阻
【具體實(shí)施方式】
[0038]本發(fā)明的一實(shí)施例如圖1所示，其描繪一鎖相回路電路I。鎖相回路電路I可應(yīng)用于一射頻通信芯片中，或任何用以產(chǎn)生一特定高頻信號(hào)的芯片中。鎖相回路電路I包含一相位頻率檢測(cè)器101、一第一充電泵103、一第一回路兀件組105、一第二充電泵107、一第二回路元件組109、一壓控振蕩器111以及一除頻器113。
[0039]相位頻率檢測(cè)器101例如可自一石英振蕩器(圖未繪示)接收一參考信號(hào)100，并自除頻器113接收一反饋信號(hào)102，以根據(jù)參考信號(hào)100以及反饋信號(hào)102的相位頻率差，產(chǎn)生校正信號(hào)104。第一充電泵103與一第二充電泵107分別耦接至相位頻率檢測(cè)器101。于接收校正信號(hào)104后,第一充電泵103與第二充電泵107分別根據(jù)校正信號(hào)104產(chǎn)生一第一電流I1及一第二電流12。第二電流I2可為第一電流I1乘上一比例常數(shù)β，如公式I所示。
[0040]I2 = β I1 (公式 I)
[0041]具體而言，校正信號(hào)104包含一充電信號(hào)以及一放電信號(hào)。當(dāng)?shù)谝怀潆姳?03接收充電信號(hào)時(shí)，第一電流I1為一正電流，而當(dāng)?shù)谝怀潆姳?03接收放電信號(hào)時(shí),第一電流I1為一負(fù)電流。類似地，當(dāng)?shù)诙潆姳?07接收充電信號(hào)時(shí)，第二電流I2為一正電流，而當(dāng)?shù)诙潆姳?07接收放電信號(hào)時(shí)，第二電流I2為一負(fù)電流。換言之，第一充電泵103及第二充電泵107分別根據(jù)校正信號(hào)104所包含的充電信號(hào)及放電信號(hào)來(lái)產(chǎn)生不同狀態(tài)的第一電流I1及第二電流12。
[0042]第一回路元件組105耦接至第一充電泵103。第一回路元件組105接收第一電流I1，并產(chǎn)生一第一補(bǔ)償電流(圖未繪示)，以根據(jù)第一電流I1及第一補(bǔ)償電流，產(chǎn)生一第一控制電壓第二回路元件組109耦接至第二充電泵107。第二回路元件組109接收第二電流12，并可進(jìn)一步產(chǎn)生一第二補(bǔ)償電流(圖未繪示)及一直流調(diào)整電壓(圖未繪示)，以根據(jù)第二電流I2，以及進(jìn)一步根據(jù)第二補(bǔ)償電流及直流調(diào)整電壓，來(lái)產(chǎn)生一第二控制電壓Vp。第一充電泵103與第一回路元件組105構(gòu)成鎖相回路電路15的積分路徑(integral path),而第二充電泵107與第二回路元件組109構(gòu)成鎖相回路電路I的比例路徑(proportionalpath)。
[0043]進(jìn)一步言，第一回路元件組105固定地持續(xù)產(chǎn)生第一補(bǔ)償電流，而第二回路元件組109固定地持續(xù)產(chǎn)生第二補(bǔ)償電流。第一補(bǔ)償電流的大小可調(diào)整第一充電泵103的響應(yīng)(即相位頻率檢測(cè)器101所檢測(cè)的相位頻率差與第一充電泵103所輸出的第一電流I1間的關(guān)系)以及第二充電泵107的響應(yīng)(即相位頻率檢測(cè)器101所檢測(cè)的相位頻率差與第二充電泵107所輸出的第二電流I2間的關(guān)系)，因此當(dāng)鎖相回路電路I操作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，第一充電泵103與第二充電泵107得以操作在較線性的工作區(qū)間。
[0044]須說(shuō)明者，當(dāng)相位頻率檢測(cè)器101未提供校正信號(hào)104(即充電信號(hào)以及放電信號(hào))時(shí)，則第一充電泵103停止提供第一電流I1,以及第二充電泵107停止提供第二電流12。在此情況下，第一回路元件組105僅根據(jù)第一補(bǔ)償電流，產(chǎn)生第一控制電壓Vi,而第二回路元件組109僅根據(jù)第二補(bǔ)償電流及直流調(diào)整電壓，產(chǎn)生第二控制電壓\。
[0045]壓控振蕩器111耦接至第一回路元件組105及第二回路元件組109，并接收第一控制電壓Vi及第二控制電壓Vp。壓控振蕩器111根據(jù)第一控制電壓Vi以及第二控制電壓vp，產(chǎn)生一振蕩信號(hào)112。由于第二回路元件組109所產(chǎn)生的第二補(bǔ)償電流及直流調(diào)整電壓，可控制第二控制電壓Vp，因此當(dāng)鎖相回路電路I操作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，第二控制電Svp實(shí)質(zhì)上被控制為定值(即具有小幅度的變動(dòng)，但平均值實(shí)質(zhì)上固定)，且第一控制電壓\也相應(yīng)地被控制。如此一來(lái)，相較于先前技術(shù)，因鎖相回路電路I的第一控制電壓Vi及第二控制電壓Vp的變動(dòng)幅度受到控制，故本發(fā)明的壓控振蕩器111可操作在較線性的工作區(qū)間(于此區(qū)間，壓控振蕩器111的輸入電壓與輸出頻率的響應(yīng)具較佳的線性度)。
[0046]除頻器113耦接至壓控振蕩器111及相位頻率檢測(cè)器101。除頻器113接收振蕩信號(hào)112，并除頻振蕩信號(hào)112以產(chǎn)生較低頻的反饋信號(hào)102。此外，除頻器113可包含一調(diào)變器(圖未繪示)，其用以改變除頻器119的一除數(shù)。于本實(shí)施例中除頻器113的除數(shù)為一分?jǐn)?shù)(即除頻器113為分?jǐn)?shù)型的除頻器)；然而，在其他實(shí)施例中，除頻器113的除數(shù)也可為一整數(shù)(即除頻器113為整數(shù)型的除頻器)；而在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，鎖相回路電路I也可不具有除頻器。
[0047]本發(fā)明的第二實(shí)施例如圖2所示，其描繪一鎖相回路電路2。于本實(shí)施例中，第一回路元件組105包含一第一補(bǔ)償電流源105a及第一回路濾波器105b。第二回路元件組109可包含一第二補(bǔ)償電流源109a、一第二回路濾波器109b及一直流調(diào)整電壓源109c。積分路徑包含第一充電泵103、第一補(bǔ)償電流源105a與第一回路濾波器105b，而比例路徑包含第二充電泵107、第二補(bǔ)償電流源109a、第二回路濾波器109b與直流調(diào)整電壓源109c。
[0048]第一補(bǔ)償電流源105a產(chǎn)生第一補(bǔ)償電流I1,。?。第一回路濾波器105b耦接至第一充電泵103及第一補(bǔ)償電流源105a。第一回路濾波器107接收第一電流I1及第一補(bǔ)償電流Iyff，并根據(jù)第一電流I1及第一補(bǔ)償電流Iyff，產(chǎn)生第一控制電壓Vitl第二補(bǔ)償電流源108a產(chǎn)生第二補(bǔ)償電流12，。?，而直流調(diào)整電壓源109c產(chǎn)生直流調(diào)整電壓VDC。第二回路濾波器10%耦接至第二充電泵107、第二補(bǔ)償電流源109a及直流調(diào)整電壓源109c。第二回路濾波器109b接收第二電流I2及第二補(bǔ)償電流12，。?，并根據(jù)第二電流I2、第二補(bǔ)償電流
I2,off及直流調(diào)整電壓VDC，產(chǎn)生第二控制電壓vp。
[0049]請(qǐng)參考圖3及圖4，其分別描繪第一回路濾波器105b及第二回路濾波器10%的示意圖。第一濾波器105b包含一積分電容C”第二回路濾波器113包含比例電容Cp及比例電阻Rp。直流調(diào)整電壓源109c可與比例電阻Rp串接，以輸入直流調(diào)整電壓Vdc，其中該直流調(diào)整電壓源109c可以為一固定電壓或地電位(接地)。
[0050]須說(shuō)明者，第一補(bǔ)償電流源103a的第一補(bǔ)償電流I1^ff與第一充電泵103的第一電流I1的比例會(huì)產(chǎn)生一補(bǔ)償相位，以增加鎖相回路電路的線性度，即第一補(bǔ)償電流I1Jff^第一電流I1可根據(jù)所希望的補(bǔ)償相位來(lái)設(shè)置；而第一補(bǔ)償電流源103a所產(chǎn)生的第一補(bǔ)償電流Iyff也會(huì)影響比例路徑的第二控制電壓Vp，使得比例路徑更具有另一等效補(bǔ)償電流源(圖未繪示)，而等效補(bǔ)償電流源 所產(chǎn)生的等效補(bǔ)償電流如公式2所示。
[0051]Ieq2,off = ^ Ii(-1i,off/Ii) = - ^ Ii,off (公式 2)
[0052]其中，Irai2,。?代表等效補(bǔ)償電流。據(jù)此，第二回路濾波器113所產(chǎn)生的第二控制電壓Vp可如下列公式3所表示。
[0053]Vp = VDC+(I2j0ff-^ Ilj0ff)Rp (公式 3)
[0054]有上述公式2和公式3可見(jiàn)，該第一補(bǔ)償電流Iyff愈大，該第二控制電壓Vp愈小。此外，振蕩信號(hào)112的頻率與第一控制電壓Vi與第二控制電壓Vp可由公式4表不。
[0055]fvco = ^+KvcojPVp+KvcojiVi (公式 4)
[0056]其中，fvco代表振蕩信號(hào)122的頻率，f0代表壓控振蕩器117的中心頻率，Kveai代表相對(duì)于第一控制電壓Vi的增益，Kvco；P代表相對(duì)于第二控制電壓Vp的增益。
[0057]第一控制電壓Vi與第二控制電壓Vp總和雖為定值，但其仍會(huì)隨著鎖相回路電路I的運(yùn)作不斷變動(dòng)且變動(dòng)幅度較大，因此壓控振蕩器的工作區(qū)間無(wú)法受到控制，而無(wú)法保持操作于較線性的工作區(qū)間。為克服此問(wèn)題，鎖相回路電路2中進(jìn)一步加入第二補(bǔ)償電流源109a及直流調(diào)整電壓源109c，通過(guò)產(chǎn)生第二補(bǔ)償電流12，。?及直流調(diào)整電壓VD。，控制第二控制電壓Vp (即如公式3所示)，因此當(dāng)鎖相回路電路I操作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，第二控制電壓Vp實(shí)質(zhì)上被控制為定值。[0058]綜上所述，本發(fā)明的鎖相回路電路通過(guò)于一回路中產(chǎn)生一補(bǔ)償電流(例如加入補(bǔ)償電流源)，使充電泵操作于具有線性度的工作區(qū)間，以降低寄生基調(diào)。同時(shí)，本發(fā)明的射頻通信芯片及其鎖相回路電路更可進(jìn)一步通過(guò)加入補(bǔ)償電流源及直流調(diào)整電壓，控制輸出至壓控振蕩器的控制電壓，以使壓控振蕩器可保持操作于具有良好線性度的工作區(qū)間，進(jìn)而更降低寄生基調(diào)。
[0059]上述的實(shí)施例僅用來(lái)例舉本發(fā)明的實(shí)施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范疇。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以申請(qǐng)專利的權(quán)利要求范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎖相回路電路,包含: 一相位頻率檢測(cè)器，用以根據(jù)一參考信號(hào)以及一反饋信號(hào)產(chǎn)生一校正信號(hào)； 一第一充電泵，用以根據(jù)該校正信號(hào)產(chǎn)生一第一電流； 一第一回路元件組，用以產(chǎn)生一第一補(bǔ)償電流，并根據(jù)該第一電流及該第一補(bǔ)償電流來(lái)產(chǎn)生一第一控制電壓； 一第二充電泵，用以根據(jù)該校正信號(hào)產(chǎn)生一第二電流； 一第二回路元件組，用以產(chǎn)生一第二補(bǔ)償電流及一直流調(diào)整電壓，并根據(jù)該第二電流、該第二補(bǔ)償電流及該直流調(diào)整電壓來(lái)產(chǎn)生一第二控制電壓； 一壓控振蕩器，用以根據(jù)該第一控制電壓以及該第二控制電壓來(lái)產(chǎn)生一振蕩信號(hào)；以及 一除頻器，用以除頻該振蕩信號(hào)以產(chǎn)生該反饋信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1的鎖相回路電路，其中該第一回路元件組包含: 一第一補(bǔ)償電流源，用以產(chǎn)生該第一補(bǔ)償電流；以及 一第一回路濾波器，耦接該第一充電泵及該第一補(bǔ)償電流源，用以接收該第一電流及該第一補(bǔ)償電流，并根據(jù)該第一電流及該第一補(bǔ)償電流，產(chǎn)生該第一控制電壓。
3.如權(quán)利要求2的鎖相回路電路，其中該第二回路元件組包含: 一第二補(bǔ)償電流源，用以產(chǎn) 生該第二補(bǔ)償電流； 一直流調(diào)整電壓源，用以產(chǎn)生該直流調(diào)整電壓；以及 一第二回路濾波器，耦接該第二充電泵、該第二補(bǔ)償電流源以及該調(diào)整電壓源，用以接收該第二電流及該第二補(bǔ)償電流，并根據(jù)該第二電流、該第二補(bǔ)償電流及該直流調(diào)整電壓，產(chǎn)生該第二控制電壓。
4.如權(quán)利要求3的鎖相回路電路，其中該第一回路濾波器包含一積分電容，該第一充電泵、該第一補(bǔ)償電流源與該第一回路濾波器構(gòu)成一積分路徑，該第二回路濾波器包含一比例電容以及一比例電阻，該第二充電泵、該第二補(bǔ)償電流源、該直流調(diào)整電壓源與該第二回路濾波器構(gòu)成一比例路徑。
5.如權(quán)利要求1的鎖相回路電路，其中該第二電流為該第一電流乘上一比例常數(shù)。
6.如權(quán)利要求1的鎖相回路電路，其中該第一補(bǔ)償電流愈大，該第二控制電壓愈小。
7.如權(quán)利要求1的鎖相回路電路，其中該校正信號(hào)包含一充電信號(hào)以及一放電信號(hào)，當(dāng)該第一充電泵接收該充電信號(hào)時(shí)，該第一電流為一正電流，當(dāng)該第一充電泵接收該放電信號(hào)時(shí)，該第一電流為一負(fù)電流，當(dāng)該第二充電泵接收該充電信號(hào)時(shí)，該第二電流為一正電流，以及當(dāng)該第二充電泵接收該放電信號(hào)時(shí)，該第二電流為一負(fù)電流。
8.如權(quán)利要求1的鎖相回路電路，其中該第一補(bǔ)償電流根據(jù)該第一電流與一補(bǔ)償相位來(lái)設(shè)置。
9.一種鎖相回路電路,包含: 一相位頻率檢測(cè)器，用以根據(jù)一參考信號(hào)以及一振蕩信號(hào)產(chǎn)生一校正信號(hào)； 一第一充電泵，用以根據(jù)該校正信號(hào)產(chǎn)生一第一電流； 一第一回路元件組，用以產(chǎn)生一第一補(bǔ)償電流，并根據(jù)該第一電流及該第一補(bǔ)償電流來(lái)產(chǎn)生一第一控制電壓； 一第二充電泵，用以根據(jù)該校正信號(hào)產(chǎn)生一第二電流；一第二回路元件組，用以根據(jù)該第二電流來(lái)產(chǎn)生一第二控制電壓；以及 一壓控振蕩器，用以根據(jù)該第一控制電壓以及該第二控制電壓來(lái)產(chǎn)生該振蕩信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9的鎖相回路電路，其中該第二回路元件組更用以產(chǎn)生一第二補(bǔ)償電流及一直流調(diào)整電壓，并進(jìn)一步根據(jù)該第二電流、該第二補(bǔ)償電流及該直流調(diào)整電壓來(lái)產(chǎn)生該第二控制電壓。
11.如權(quán)利要求10的鎖相回路電路，其中該第二電流為該第一電流乘上一比例常數(shù)。
12.如權(quán)利要求10的鎖相回路電路，其中該第一補(bǔ)償電流愈大，該第二控制電壓愈小。
13.如權(quán)利要求10的鎖相回路電路，其中該第一補(bǔ)償電流根據(jù)該第一電流與一補(bǔ)償相位來(lái)設(shè)置?！?br> 【文檔編號(hào)】H03L7/099GK103427834SQ201210160455
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月22日
【發(fā)明者】楊育哲, 康漢彰 申請(qǐng)人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司