專(zhuān)利名稱(chēng)：具有增強(qiáng)的信號(hào)穩(wěn)定性的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)。
相關(guān)技術(shù)描述鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代電子系統(tǒng)中(例如，信號(hào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)及通信系統(tǒng)中)，它們需要穩(wěn)定信號(hào)，其頻率可以被容易地選擇(即被合成)并且其近中心的頻譜接近于一穩(wěn)定的基準(zhǔn)振蕩器(例如晶體振蕩器)的頻譜。
這些結(jié)構(gòu)的鎖相環(huán)通常圍繞一壓控振蕩器來(lái)完成，該壓控振蕩器產(chǎn)生一振蕩信號(hào)，其振蕩器頻率響應(yīng)于控制電壓而變化。此振蕩器的頻率可實(shí)質(zhì)上大于基準(zhǔn)振蕩器的頻率但是其近中心的抖動(dòng)(信號(hào)的不穩(wěn)定性)將由反饋回路控制而成為穩(wěn)定的基準(zhǔn)振蕩器的低抖動(dòng)的函數(shù)。因?yàn)榉答伝芈返膸捯酝獾亩秳?dòng)依舊是振蕩器本身的抖動(dòng)并且因?yàn)橥ǔｋS著振蕩器頻率增加抖動(dòng)會(huì)減少，所以環(huán)路結(jié)構(gòu)往往配置成具有較高的振蕩器頻率。
然而減小環(huán)路的抖動(dòng)將因振蕩器的增益(振蕩器頻率與控制電壓之比)的增加而下降。振蕩器增益本身是運(yùn)行條件的函數(shù)(例如溫度、電壓供給的不同)以及在生產(chǎn)中增益也會(huì)在由某些過(guò)程變量所決定的上、下過(guò)程轉(zhuǎn)角之間變化。
因此，傳統(tǒng)的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)一般在信號(hào)穩(wěn)定性上采用折衷辦法，因?yàn)樗鼈冏銐虻卦黾诱袷幤髟鲆嬉源_保在所有運(yùn)行及過(guò)程變化的情況下，鎖相環(huán)都能把振蕩器頻率驅(qū)動(dòng)到它加以鎖相到基準(zhǔn)信號(hào)的位置。也就是說(shuō)，這種鎖相的確保是以環(huán)路輸出信號(hào)穩(wěn)定性的降低為代價(jià)的。
為了維持所希望的環(huán)路帶寬，經(jīng)增加的振蕩器增益通常是通過(guò)改變環(huán)路補(bǔ)償元件來(lái)調(diào)偏，具體地說(shuō)，它是通過(guò)增加從電路區(qū)域除去的環(huán)路補(bǔ)償電容器而加以調(diào)偏，而該電路區(qū)域又總是鎖相環(huán)的集成電路結(jié)構(gòu)中的有限資源。
發(fā)明概述本發(fā)明針對(duì)提供環(huán)路產(chǎn)生的信號(hào)中增強(qiáng)的穩(wěn)定性的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)。
這些結(jié)構(gòu)包括振蕩器網(wǎng)絡(luò)、反饋回路及控制器。該振蕩器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生環(huán)路輸出信號(hào)，其頻率響應(yīng)于控制電壓及頻率確定參數(shù)而變化，該反饋回路響應(yīng)于環(huán)路輸出信號(hào)及基準(zhǔn)信號(hào)而產(chǎn)生控制電壓，并且控制器遞增頻率確定參數(shù)以維持控制電壓在預(yù)定的控制電壓范圍內(nèi)。
這些結(jié)構(gòu)通過(guò)使用低增益的振蕩器結(jié)構(gòu)而增加信號(hào)的穩(wěn)定性，并且它們簡(jiǎn)化及縮短了環(huán)路操作，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)始終在閉合環(huán)路條件下運(yùn)行。
本發(fā)明的新穎特點(diǎn)將在所附權(quán)利要求書(shū)詳細(xì)地描述。當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從以下描述能夠最佳地理解本發(fā)明。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明的鎖相環(huán)系統(tǒng)實(shí)施例的框圖。
圖2是圖1系統(tǒng)的輸出振蕩器中的頻率曲線(xiàn)圖，其示出本發(fā)明鎖定方法的實(shí)施例。
圖3是本發(fā)明的另一鎖相環(huán)系統(tǒng)實(shí)施例的框圖。
圖4是可用于圖3的系統(tǒng)的環(huán)型振蕩器的示意圖。
圖5A～5C是可形成圖4的環(huán)型振蕩器的反相器的示意圖。
圖6是圖3系統(tǒng)的壓控振蕩器中的頻率曲線(xiàn)圖，它示出了本發(fā)明的鎖定方法的實(shí)施例。
發(fā)明詳述本發(fā)明的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)便于使用低增益振蕩器電路以提高信號(hào)的穩(wěn)定性。這些結(jié)構(gòu)在閉合環(huán)路狀態(tài)下運(yùn)行(即，它們不需要打開(kāi)環(huán)路)，它簡(jiǎn)化并縮短了環(huán)路運(yùn)行。圖1及圖4的結(jié)構(gòu)實(shí)施例以及圖2和圖4的運(yùn)行過(guò)程在下面將詳細(xì)地加以敘述。
具體地說(shuō)，圖1示出了鎖相環(huán)系統(tǒng)20，它響應(yīng)與在輸入端口23的基準(zhǔn)振蕩器22的基準(zhǔn)信號(hào)Sref，在輸出端口21上提供環(huán)路輸出信號(hào)Sout。該系統(tǒng)20包括壓控振蕩器(VCO)24，反饋回路26及控制器28。該VCO 24產(chǎn)生振蕩器信號(hào)Sosc，其頻率響應(yīng)于控制電壓Vc而改變，而反饋回路26響應(yīng)于在基準(zhǔn)信號(hào)Sref和環(huán)路反饋信號(hào)Sfdbk之間的相位差產(chǎn)生控制電壓Vc。該反饋回路26包括輸出分頻器30和環(huán)路分頻器32，還包括鑒相器34，電荷泵35及回路濾波器36。
在反饋回路26的操作中，輸出分頻器24具有頻率除數(shù)X并響應(yīng)于VCO 24的振蕩器信號(hào)的振蕩器頻率Fosc在輸出端口21提供具有輸出頻率Fout的環(huán)路輸出信號(hào)Sout(即Fout＝(1/X)Fosc)。該環(huán)路分頻器32具有頻率除數(shù)N并響應(yīng)于環(huán)路輸出信號(hào)Sout的輸出頻率Fout產(chǎn)生具有反饋頻率Ffdbk的環(huán)路反饋信號(hào)Sfdbk(即Ffdbk＝(1/N)Fout)。
該鑒相器34于是響應(yīng)于基準(zhǔn)信號(hào)Sref及環(huán)路反饋信號(hào)Sfdbk之間的相位差而產(chǎn)生誤差信號(hào)Serr。最后，電荷泵35響應(yīng)于誤差信號(hào)Serr提供驅(qū)動(dòng)電流，并且回路濾波器36響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)電流而產(chǎn)生控制電壓Vc。
可選定基準(zhǔn)振蕩器22以選擇特定基準(zhǔn)信號(hào)Srcf。例如，當(dāng)鎖相環(huán)系統(tǒng)20用作產(chǎn)生環(huán)路輸出信號(hào)Sout的范圍的合成器時(shí)，可選擇基準(zhǔn)信號(hào)Sref以在鎖相環(huán)系統(tǒng)20的通道之間提供所需要的間隔( )。然后，每一通道由環(huán)路分頻器32的除數(shù)N的相應(yīng)的選擇而產(chǎn)生。
在反饋回路26的進(jìn)一步的操作中，可初始選擇除數(shù)N以獲得所需的輸出頻率Fout。隨后，控制器28將通過(guò)監(jiān)控路徑37及比較器41監(jiān)控控制電壓Vc，該比較器把控制電壓Vc與預(yù)定的控制電壓范圍Vrng進(jìn)行比較。響應(yīng)于比較器41，控制器(通過(guò)除數(shù)指令路徑38)遞增輸出分頻器的除數(shù)X以使控制電壓Vc維持在預(yù)定的控制電壓范圍之內(nèi)。
這一操作過(guò)程可以參照?qǐng)D2的曲線(xiàn)圖40予以敘述，圖2示出了多條示例性的調(diào)諧曲線(xiàn)。這些調(diào)諧曲線(xiàn)圖示出圖1的輸出振蕩器42的輸出振蕩頻率，它是由VCO 24和輸出分頻器30的組合形成的。具體地說(shuō)，標(biāo)繪的線(xiàn)43示出了作為在預(yù)定控制電壓范圍上的控制電壓VC的函數(shù)的輸出振蕩器頻率。
初始調(diào)諧曲線(xiàn)43圖示對(duì)于輸出分頻器30的除數(shù)X的初始選擇的輸出振蕩器頻率。另外的調(diào)諧曲線(xiàn)44～48示出了當(dāng)除數(shù)X從它的初始選擇連續(xù)遞增(在該實(shí)施例中，是增加)時(shí)的輸出振蕩器頻率。如圖2所示，每一相鄰對(duì)的調(diào)諧曲線(xiàn)在頻域內(nèi)部分重疊，使得該曲線(xiàn)在一大段輸出振蕩器頻率上提供連續(xù)的覆蓋(即，這一段的所有部分可以用這一組頻率曲線(xiàn)產(chǎn)生)。
在圖2中，調(diào)諧曲線(xiàn)具有正的斜率，它們是線(xiàn)性的并且相鄰曲線(xiàn)間的間隔隨著輸出振蕩器頻率的下降而降低。應(yīng)予以指出的是，這些特征是示例性的，選擇它們是供在這里的敘述之用，而在其他VCO/分頻器實(shí)施例中將具有不同的特征。例如，斜率是VCO設(shè)計(jì)的函數(shù)，并且在其他VCO實(shí)施例中可以是負(fù)的。線(xiàn)性也是VCO設(shè)計(jì)的函數(shù)，并且調(diào)諧斜率通常包括一些非線(xiàn)性度。此外，圖2并不一定要示出所顯示的每一條調(diào)諧曲線(xiàn)，因?yàn)樵撜{(diào)諧曲線(xiàn)在除數(shù)X是從它對(duì)于調(diào)諧曲線(xiàn)43的值增加的。例如除數(shù)X的有些值可產(chǎn)生在所示出的曲線(xiàn)間間隔的調(diào)諧曲線(xiàn)。這些中間曲線(xiàn)沒(méi)有示出，因?yàn)閳D2的曲線(xiàn)已經(jīng)提供了在所希望的頻率段上的連續(xù)覆蓋。
圖2示出了本發(fā)明的示例性方法，其中除數(shù)N是先前所選擇的時(shí)，使得NFref位于虛線(xiàn)50處。當(dāng)鎖相環(huán)系統(tǒng)(圖1中的20)被鎖定時(shí)，輸出振蕩器頻率將位于虛線(xiàn)50處。
在圖2中，假定除數(shù)X是初始選擇的，以把輸出振蕩器頻率設(shè)置在調(diào)諧器曲線(xiàn)43上并且還假定控制器(圖1中的28)最初(通過(guò)圖1中的插入路徑39)施加中間范圍的控制電壓(即，接近預(yù)定控制電壓范圍的中間的控制電壓)。此控制電壓把當(dāng)前輸出振蕩頻率定位于圖2的#1圓(控制電壓的插入可以通過(guò)在監(jiān)控路徑37及電壓插入路徑39之間插入小隔離電阻而實(shí)現(xiàn))。
這樣，反饋回路(圖1中的26)就把輸出振蕩器頻率驅(qū)向頻率NFref，在那里，輸出信號(hào)Sout將被鎖定于基準(zhǔn)信號(hào)Sref。該回路驅(qū)動(dòng)控制電壓到#2圓，該圓在預(yù)定控制電壓范圍的極限內(nèi)?？刂破魈綔y(cè)到此過(guò)程(例如在比較器的協(xié)助下)并遞增除數(shù)X以將輸出頻率置于調(diào)諧曲線(xiàn)44上。
再一次，控制器先施加中間范圍的控制電壓，其將當(dāng)前輸出振蕩器頻率置于圖2的#3圓處。該回路然后驅(qū)動(dòng)控制電壓到#4圓，該圓處于預(yù)定控制電壓范圍的極限。再一次，控制器探測(cè)到此過(guò)程，遞增除數(shù)X以把輸出振蕩器頻率置于調(diào)諧曲線(xiàn)45上并施加中間范圍的控制電壓，其將當(dāng)前輸出振蕩器頻率置于#5圓處。
現(xiàn)在反饋回路能夠驅(qū)動(dòng)輸出振蕩器頻率到#6圓，在那里，回路鎖定，使得輸出振蕩器頻率等于虛線(xiàn)50的頻率NFref。在上述示例性的過(guò)程中，控制電壓沿著控制電壓路徑51行進(jìn)，并且由于相位比較器34的傳輸函數(shù)，現(xiàn)在輸出信號(hào)Sout是與基準(zhǔn)信號(hào)Sref相位相干的。
一旦選擇越過(guò)NFref頻率的調(diào)諧曲線(xiàn)，回路的反饋動(dòng)作將自動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制電壓以將輸出振蕩器42鎖定于基準(zhǔn)信號(hào)。作為另一個(gè)操作例，假定NFref在圖2的虛線(xiàn)52處而不是在虛線(xiàn)50處。在此情況下，回路的反饋動(dòng)作將自動(dòng)把輸出振蕩器頻率從#5圓驅(qū)動(dòng)到#7圓，在那里輸出振蕩器頻率等于虛線(xiàn)52的頻率NFref。
在上述過(guò)程中，控制器(圖1中的28)在遞增除數(shù)X之后，施加控制電壓范圍的中間點(diǎn)作為VCO的控制電壓。請(qǐng)注意這是示例性的，在其它實(shí)施例中，可以施加控制電壓范圍內(nèi)的各個(gè)其它點(diǎn)。
在另一示例性的方法中，可以初始選擇除數(shù)X以把輸出振蕩器頻率置于圖2的調(diào)諧曲線(xiàn)48上，并且控制器(圖1中的28)將初始地施加中等范圍的控制電壓，其將把當(dāng)前輸出振蕩頻率定位于#8圓。該反饋回路(圖1中的26)于是將輸出振蕩器頻率驅(qū)動(dòng)到#9圓，該圓處于預(yù)定控制電壓范圍的極限。
控制器(圖1中的28)將探測(cè)到此過(guò)程，減少除數(shù)X以將輸出振蕩器頻率置于調(diào)諧曲線(xiàn)47，并施加中等范圍的控制電壓以將當(dāng)前輸出振蕩器頻率定位于#10圓。此過(guò)程以類(lèi)似的方式繼續(xù)下去直到反饋回路驅(qū)動(dòng)輸出振蕩器頻率到回路自動(dòng)鎖定的#6圓(或者到#7圓)。
圖1的鎖相環(huán)系統(tǒng)20使用VCO，其增益被降低從而可以減少抖動(dòng)噪聲。由于運(yùn)行條件及過(guò)程引發(fā)的變動(dòng)，此低增益的VCO一般不能成功地鎖定于基準(zhǔn)信號(hào)Sref。但系統(tǒng)20監(jiān)控VCO控制電壓并改變頻率確定參數(shù)以把低增益的VCO鎖定于基準(zhǔn)信號(hào)Sref。
在圖1中，參數(shù)箭頭55指明了輸出振蕩器42(VCO 24和輸出分頻器的組合)的頻率確定參數(shù)是輸出分頻器30的除數(shù)X，它是可由控制器28控制。本發(fā)明的其它實(shí)施例具有其它的頻率確定參數(shù)。
例如，圖3示出了鎖相環(huán)系統(tǒng)60，它類(lèi)似于圖1的鎖相環(huán)系統(tǒng)20(同樣的元件都用相同的標(biāo)號(hào)表示)。但該系統(tǒng)60用不同的頻率確定參數(shù)代替了輸出分頻器(圖1中的30)。具體地說(shuō)，參數(shù)箭頭65指的是系統(tǒng)60使用VCO的頻率確定參數(shù)，如反相器、容性負(fù)載、阻性負(fù)載以及電流。控制器68通過(guò)參數(shù)指令路徑69控制這些參數(shù)中至少一個(gè)。
圖3的VCO 24的示例性實(shí)施例是圖4的VCO 70，它是由耦合成環(huán)的反相器72形成的環(huán)型振蕩器。提供開(kāi)關(guān)73，使得響應(yīng)于參數(shù)指令路徑69，可將附加的反相器耦合進(jìn)環(huán)中(或者可以把反相器從環(huán)中去除)。
該路較佳地用奇數(shù)個(gè)反相器形成，使得有一個(gè)反相器始終處在一時(shí)延過(guò)程中，該過(guò)程用于將其輸出轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于其輸入狀態(tài)的狀態(tài)。因?yàn)榄h(huán)型振蕩器的頻率是通過(guò)每一反相器的時(shí)延的函數(shù)，所以控制器68可通過(guò)用開(kāi)關(guān)73選擇當(dāng)前數(shù)量的環(huán)反相器來(lái)從圖6中的示例性調(diào)諧曲線(xiàn)103～108中進(jìn)行選擇。增加反相器通常會(huì)使環(huán)型振蕩器70跳到圖6的曲線(xiàn)圖100中下一較低調(diào)諧曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)圖與圖2相似，但示出的是圖3的VCO 24的頻率而不是圖1的輸出振蕩器42的頻率。圖6與圖2相類(lèi)似(圖中同樣的元件用類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示)，但它用調(diào)諧曲線(xiàn)103～108代替了圖2的調(diào)諧曲線(xiàn)43～48。
圖5A～5C示出了圖4的反相器72的實(shí)施例80A～80C。如圖所示，反相器80A～80C包括晶體管差分對(duì)82，其尾電流由電壓一電流轉(zhuǎn)換器83提供，該轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于控制電壓VC(來(lái)自圖3中的回路濾波器36)。差分對(duì)的控制端(即柵極)形成反相器輸入84，而電流端(即漏極)形成反相器輸出86。負(fù)載以并行電容器88及電阻器89的形式耦合到差分對(duì)的每一個(gè)電流端。
差分對(duì)82響應(yīng)于反相器輸入84的信號(hào)(來(lái)自前面的反相器)對(duì)其電流端之間的尾電流進(jìn)行控制。反相器的輸出86驅(qū)動(dòng)下一個(gè)反相器并將在一段時(shí)間延遲之后(它由容性和阻性負(fù)載的時(shí)間常數(shù)確定)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。該反相器的時(shí)間延遲(即在其輸出狀態(tài)對(duì)應(yīng)于其輸入狀態(tài)之前的時(shí)間)因此是負(fù)載中電容及電阻以及電壓—電流轉(zhuǎn)換器83響應(yīng)于控制電壓Vc所提供的尾電流幅值的函數(shù)。
在圖5A的反相器80A中，多個(gè)電阻89可以通過(guò)響應(yīng)于來(lái)自控制器(圖3中的68)的參數(shù)指令路徑69的開(kāi)關(guān)90而轉(zhuǎn)換到該反相器中。因此，控制器可指令圖4的環(huán)型振蕩器70以在圖6的曲線(xiàn)圖100的調(diào)諧曲線(xiàn)103～108之間轉(zhuǎn)換。
除去電阻通常將會(huì)使環(huán)型振蕩器70跳到圖6中的下一較高調(diào)諧曲線(xiàn)。在調(diào)諧曲線(xiàn)之間的頻率間隔一般將比由輸出分頻器(圖1的30)的除數(shù)X的遞增所產(chǎn)生的頻率間隔更為恒定，后者產(chǎn)生不相等曲線(xiàn)間距，如圖2的曲線(xiàn)圖40所示。
在圖5B的反相器80B中，多個(gè)電容器89可以通過(guò)也響應(yīng)于來(lái)自控制器的參數(shù)指令路徑69的開(kāi)關(guān)90轉(zhuǎn)換到該反相器中。因此，該控制器可指令圖4的環(huán)型振蕩器70以在圖6的曲線(xiàn)圖100的調(diào)諧曲線(xiàn)103～108之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。添加電容器通常會(huì)使環(huán)型振蕩器70跳到圖6中的下一較低調(diào)諧曲線(xiàn)。
在圖5C的反相器80C中，阻性及容性負(fù)載是固定的，但多個(gè)電流源92可通過(guò)也響應(yīng)于來(lái)自控制器的參數(shù)指令路徑69的開(kāi)關(guān)90轉(zhuǎn)換為與電壓到電流轉(zhuǎn)換器83相并行。差分對(duì)82的尾電流因此被改變，從而改變?nèi)菪载?fù)載的充電時(shí)間，因此也改變反相器的時(shí)間延遲。圖3的控制器68從而可指令圖4的環(huán)型振蕩器70以在圖6的曲線(xiàn)圖100的調(diào)諧曲線(xiàn)103～108之間轉(zhuǎn)換。增加電流源通常將使環(huán)型振蕩器70跳到圖6中的下一較高調(diào)諧曲線(xiàn)。
當(dāng)圖3的VCO 24由圖4的環(huán)型振蕩器70形成并且它包含圖5A～圖5C的任意反相器80A～80C時(shí)，VCO可由圖3的控制器68所指令而如先前參照?qǐng)D2所述沿著示例性的控制電壓路徑51及53行進(jìn)。
另一個(gè)VCO實(shí)施例包括諧振電路，它提供反饋給晶體管放大器，其中諧振電路是由電容和電感形成的。在此VCO實(shí)施例中，控制器68獨(dú)立于控制電壓Vc遞增(通過(guò)除數(shù)指令路徑69)電容以產(chǎn)生圖4中的調(diào)諧曲線(xiàn)83～88。
應(yīng)予注意的是，圖3的鎖相環(huán)系統(tǒng)60的輸出信號(hào)Sout的頻率隨后可用圖2的輸出分頻器30對(duì)其處理而加以改變。在此系統(tǒng)實(shí)施例中，通過(guò)定位圖2中的輸出分頻器30以在系統(tǒng)60產(chǎn)生輸出信號(hào)Sout后處理該輸出信號(hào)Sout而增強(qiáng)系統(tǒng)60。
本發(fā)明的分頻器可用多種傳統(tǒng)的分頻器結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)(例如雙模數(shù)預(yù)換算器)。
雖然圖5A～5C的反相器晶體管圖中所示是金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，但是本發(fā)明的其它實(shí)施例可以使用各種其他的晶體管結(jié)構(gòu)加以替代。這種替代的例子示于圖5B，其中雙極結(jié)晶體管120替代了差分對(duì)82的一個(gè)晶體管，如圖中的替代箭頭122所示。
在這里所敘述的本發(fā)明實(shí)施例僅僅是供舉例說(shuō)明用的，種種修改、變化及重新安排都是顯而易見(jiàn)而且可以基本上實(shí)現(xiàn)同樣的結(jié)果，所有這些修改、變化及重新安排均旨在落入所附權(quán)利要求書(shū)中所限定的本發(fā)明的主旨和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種響應(yīng)于基準(zhǔn)信號(hào)提供環(huán)路輸出信號(hào)的鎖相環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含振蕩器網(wǎng)絡(luò)，它產(chǎn)生所述環(huán)路輸出信號(hào)，其頻率響應(yīng)于控制電壓和頻率確定參數(shù)而變化；反饋回路，它響應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)和環(huán)路反饋信號(hào)之間的相位差而產(chǎn)生所述控制電壓，其中所述反饋回路包括環(huán)路分頻器，它具有除數(shù)N并且響應(yīng)于所述環(huán)路輸出信號(hào)而產(chǎn)生所述環(huán)路反饋信號(hào)；以及控制器，它遞增所述頻率確定參數(shù)以維持所述控制電壓在預(yù)定控制電壓范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成監(jiān)控所述控制電壓，并且每次在所述控制電壓達(dá)到所述控制電壓范圍的極限時(shí)遞增所述頻率確定參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩器網(wǎng)絡(luò)包括振蕩器，它產(chǎn)生振蕩器信號(hào)；以及輸出分頻器，它具有頻率除數(shù)X，并響應(yīng)于所述振蕩器信號(hào)提供所述環(huán)路輸出信號(hào)；其中，所述頻率除數(shù)X響應(yīng)于所述控制器，使得所述頻率確定參數(shù)是所述頻率除數(shù)X。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成監(jiān)控所述控制電壓并在每次所述控制電壓達(dá)到所述控制電壓范圍的極限時(shí)遞增所述頻率除數(shù)X。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括比較器，它將所述控制電壓與所述控制電壓范圍相比較。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述反饋回路包括鑒相器，它響應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)與所述環(huán)路反饋信號(hào)之間的相位差而產(chǎn)生誤差信號(hào)；電荷泵，它響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而提供驅(qū)動(dòng)電流；回路濾波器，它響應(yīng)于所述驅(qū)動(dòng)電流而產(chǎn)生所述控制電壓。
7.一種響應(yīng)于基準(zhǔn)信號(hào)而提供環(huán)路輸出信號(hào)的鎖相環(huán)系統(tǒng)，它包括振蕩器，它產(chǎn)生所述環(huán)路輸出信號(hào)，其頻率響應(yīng)于控制電壓和頻率確定參數(shù)而變化；反饋回路，它響應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)和環(huán)路反饋信號(hào)之間的相位差而產(chǎn)生所述控制電壓，其中，所述反饋回路包括環(huán)路分頻器，它具有除數(shù)N并響應(yīng)于所述環(huán)路輸出信號(hào)而產(chǎn)生所述環(huán)路反饋信號(hào)；控制器，它遞增所述頻率確定參數(shù)以維持所述控制電壓在預(yù)定控制電壓的范圍之內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成監(jiān)控所述控制電壓，并在每次所述控制電壓達(dá)到所述控制電壓范圍的極限時(shí)遞增所述頻率確定參數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩器包括多個(gè)反相器；以及多個(gè)開(kāi)關(guān)，每一開(kāi)關(guān)響應(yīng)于所述控制器耦合不同數(shù)量的所述反相器成環(huán)；所述頻率確定參數(shù)從而由所述反相器形成。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器配置成監(jiān)控所述控制電壓并在每次所述控制電壓達(dá)到所述控制電壓范圍的極限時(shí)，指令至少一個(gè)所述開(kāi)關(guān)。
11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩器包括反相器的環(huán)，其中每個(gè)反相器具有多個(gè)阻性負(fù)載，該負(fù)載可由所述控制器選擇，從而所述頻率確定參數(shù)由阻性負(fù)載形成。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成監(jiān)控所述控制電壓并在每次所述控制電壓達(dá)到所述控制電壓范圍的極限時(shí)選擇至少一個(gè)所述阻性負(fù)載。
13.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩器包括反相器的環(huán)，其中每個(gè)反相器具有多個(gè)容性負(fù)載，該負(fù)載可由所述控制器選擇，從而所述頻率確定參數(shù)由所述容性負(fù)載形成。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成監(jiān)控所述控制電壓，并在每次所述控制電壓達(dá)到所述控制電壓范圍的極限時(shí)，選擇至少一個(gè)所述容性負(fù)載。
15.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩器包括反相器的環(huán)，其中每一反相器具有多個(gè)電流源，所述電流源可由所述控制器選擇，從而所述頻率確定參數(shù)由所述電流源形成。
16.權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成監(jiān)控所述控制電壓，并每次在所述控制電壓達(dá)到所述電壓控制范圍的極限時(shí)，選擇至少一個(gè)所述電源源。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述振蕩器包括反相器的環(huán)。
18.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，振蕩器包括反相器的環(huán)，每一反相器包括電壓到電流轉(zhuǎn)換器，它響應(yīng)于所述控制電壓提供尾電流；一對(duì)負(fù)載；以及晶體管差分對(duì)，它響應(yīng)來(lái)自另一所述反相器的信號(hào)控制所述負(fù)載之間的所述尾電流。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述負(fù)載包括并行的阻性和容性負(fù)載。
20.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述反饋回路包括鑒相器，它響應(yīng)于所述基準(zhǔn)信號(hào)和所述環(huán)路反饋信號(hào)之間的相位差產(chǎn)生誤差信號(hào)；電荷泵，它響應(yīng)于所述誤差信號(hào)提供驅(qū)動(dòng)電流；回路濾波器，它響應(yīng)于所述驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生所述控制電壓。
全文摘要
提供一種鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，它提高環(huán)路所產(chǎn)生的信號(hào)的穩(wěn)定性。其包括振蕩器網(wǎng)絡(luò)，反饋回路及控制器。該振蕩器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生環(huán)路輸出信號(hào)，其頻率響應(yīng)于控制電壓頻率確定參數(shù)而變化，該反饋回路響應(yīng)于環(huán)路輸出信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)而產(chǎn)生控制電壓，并且該控制器遞增頻率確定參數(shù)以維持該控制電壓在預(yù)定的控制電壓范圍內(nèi)。這些結(jié)構(gòu)通過(guò)使用低增益的振蕩器結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)信號(hào)的穩(wěn)定性，并且由于這些結(jié)構(gòu)始終是在閉合環(huán)路的條件下運(yùn)行而簡(jiǎn)化和縮短了環(huán)路的操作。
文檔編號(hào)H03L7/10GK1883119SQ200480033563
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月18日
發(fā)明者R·D·米勒, G·F·迪尼茲, E·T·司特勞德 申請(qǐng)人:模擬設(shè)備股份有限公司