專利名稱：鎖相環(huán)路的充電泵和用于控制這種充電泵的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鎖相環(huán)路(Phasenregelschleife)的充電泵，其具有一個第一電流源，它提供第一加的部分電流給節(jié)點，還具有第一電流阱，它將第一減的部分電流從節(jié)點中引出，還具有第二電流源，它提供第二加的部分電流給節(jié)點，以及具有第二電流阱，它將第二負電流從節(jié)點中引出。
此外本方面還涉及用于控制鎖相環(huán)路的充電泵的方法，其中充電泵具有一個第一電流源，它提供第一加的部分電流給節(jié)點，第一電流阱，它將第一減的部分電流從節(jié)點中引出，第二電流源，它提供第二加的部分電流給節(jié)點，以及第二電流阱，它將第二負電流從節(jié)點中引出。
背景技術：
這種又被稱為“差動的充電泵(differential change pump)”的充電泵以及這種方法在US 6 011 822中被公開。
為了理解本發(fā)明，以下首先定性地解釋鎖相環(huán)路的功能。通常鎖相環(huán)路具有壓控振蕩器VCO(voltage controlled oscillator)，它提供交變電壓。交變電壓的頻率是直流控制電壓的函數，它由環(huán)路濾波器(Schleifenfilter)被輸送給VCO，該濾波器具有電容性器件。在這個環(huán)境中，充電泵用于為該環(huán)路濾波器提供脈沖狀的充電電流和放電電流。
為了實現閉合的鎖相環(huán)路，VCO交變電壓的頻率通過具有分頻因子N的分頻器向下分頻至參考頻率的水平，該參考頻率例如由石英振蕩器提供。相位頻率檢測器PFD將向下分頻的VCO頻率與參考頻率比較。根據比較結果，PFD在參考信號的超前的相位中給出充電脈沖(UP Impuls)，并且在被分頻的VCO信號的超前的相位中給出放電脈沖(DOWN Impuls)。充電和放電脈沖通過觸發(fā)器開關控制，它們在兩個開關都閉合的時刻被復位。觸發(fā)器開關的復位延遲地進行，這樣在相位平衡的時候會出現被抹掉的(auslschende)充電和放電脈沖。
不但充電電流脈沖，而且放電電流脈沖也會通過環(huán)路濾波器被平滑，這樣從環(huán)路濾波器向VCO的輸出直流控制電壓通過充電電流脈沖(UP-Impuls)被升高，并且通過放電電流脈沖(DOWN Impuls)被減小。總之，在VCO頻率太低時，充電電流脈沖占主要部分，這樣直流控制電壓升高并且VCO以頻率升高作出反應。類似的，在VCO頻率太高時，放電電流脈沖占主要部分，這樣直流控制電壓降低，VCO以其頻率的降低回應。
在這種關聯中，所提到的US 6 011 822涉及所謂的靜態(tài)相位誤差，在實際的鎖相環(huán)路中，這種相位誤差在起振了的狀態(tài)中的出現是由于不可避免的在電流源中的不同、由于電流源和電流阱的不同開關時間、由于在充電泵中所涉及的開關的不希望的電荷注入、以及由于對于這種效應的補償的措施不足夠。根據US 6 011 822，這種不希望的效應通過差動的充電泵，即通過這樣的充電泵，其中電流源和電流阱彼此相對地工作，而解決。
除了在US 6 011 822中涉及的、在對于VCO有不同的控制電壓時不同的靜態(tài)相位誤差之外，，在具有可切換的、通過充電泵的充電電流控制的環(huán)路帶寬的鎖相環(huán)路中出現隨電流強度變化的相位誤差。VCO頻率通過直流控制電壓(調整電壓)的改變而被轉換，其中該電壓的改變通過在環(huán)路濾波器中的電容性器件的再充電進行。根據再充電是快，即有大的環(huán)路帶寬，或者是慢，即有小的環(huán)路帶寬，充電泵必須輸出不同大小的電流強度。若VCO頻率由于在環(huán)路中分頻因子N的變化而改變了，則環(huán)路帶寬通過接入充電泵的高充電電流而增大。所希望的結果是位于環(huán)路濾波器中的電容性器件被很快地再充電，這樣VCO很快地達到其額定頻率。因為在這種情況下環(huán)路帶寬很大，所以在環(huán)路中的噪聲對VCO的輸出頻率進行了“調制”，這是不希望的。為了把這種噪聲降低到最低限度，并且以此實現干凈的載波信號(VCO的輸出信號)，在通過具有高帶寬的起振過程達到額定頻率之后，系統(tǒng)的環(huán)路帶寬通過充電泵或放電泵的電流強度的降低而減小。
另外在理想的充電泵中，UP和DOWN脈沖在起振了的狀態(tài)里被消除。然而在實際的充電泵中，由于泄漏電流、所使用的元件的不對稱和制造偏差，導致在參考頻率發(fā)生器的信號和1/N分頻器的信號之間的相位偏移。該相位偏移對充電泵的不同電流強度是不同的，這使得在暫態(tài)中在通過電流強度對環(huán)路帶寬進行切換時形成一個調節(jié)過程，它糾正出現的相位偏移。該偏移以鎖相環(huán)路的窄帶寬而被調整，這相對而言持續(xù)時間長。通過系統(tǒng)帶寬擴展而贏得的時間通過在環(huán)路帶寬的切換之后緩慢進行的相位再調節(jié)又被消除。
如已經提及的那樣，對于VCO的直流控制電壓依賴于在環(huán)路濾波器中的電容性器件的充電狀態(tài)。為了很快地調整被改變的VCO頻率，因此電容性器件的快速再充電是值得期望的，這例如可以通過相較而言高的電流強度用于充電和放電而實現。另一方面環(huán)路帶寬通過充電泵的高電流強度被擴大，并且由此許多噪聲被調制到VCO上。

發(fā)明內容
由于這個背景，本發(fā)明任務在于，提供一種用于鎖相環(huán)路的充電泵以及用于控制這種充電泵的方法，它既能夠通過大電流強度和由此的大環(huán)路帶寬又能通過在充電泵的低的和高的電流強度之間轉換時的小的相位偏移差別而實現在頻率改變時鎖相環(huán)路的快速起振，以便能夠將鎖相環(huán)路的帶寬無需附加調節(jié)過程地切換。另外還應該避免在充電泵的很小的電流強度時的滯后時間。
本發(fā)明任務在開始提及類型的充電泵中通過第一電流控制元件和第二電流控制器件解決，其中該第一電流控制器件控制電流源和電流阱的第一部分集合(Teilmenge)的共同作用(Zusammenwirken)，并且該第二電流控制元件這樣控制與第一部分集合互補的、電流源和電流阱的第二部分集合的共同作用，使得在第一控制狀態(tài)中形成充電泵的比在第二控制狀態(tài)中小的有效充電及放電電流強度。
此外，本發(fā)明任務在開始提及類型的方法中這樣解決，即電流源和電流阱的第一部分集合的共同作用被一個第一電流控制器件控制，并且與第一部分集合互補的、電流源和電流阱的第二部分集合的共同作用被一個第二電流控制器件這樣控制，使得在第一控制狀態(tài)中形成充電泵的比在第二控制狀態(tài)中小的有效電流強度。
本發(fā)明任務通過這些特征被完全解決。通過借助電流控制器件的電流源和電流阱的共同作用的這些變化方案，充電泵可以在起振過程期間以大的有效電流強度，并且在起振了的狀態(tài)中以低的有效電流強度工作，而依賴于電流源和電流阱的各個電流的、電流源和電流阱的特征在兩個狀態(tài)中沒有區(qū)別。通過作為本發(fā)明的結果而省略的、該依賴電流依賴的特征的變化，在具有低電流強度的起振了的狀態(tài)和具有高電流強度的起振過程之間的可能的相位差被有效地避免了。
根據本發(fā)明，充電泵的不同器件不依賴于有效的、由充電泵提供的電流強度地，以各個器件相同的電流強度流過。因此，在充電泵的單個電流源/電流阱處的關系只是不明顯地改變。相位誤差(相位偏差)因此不依賴于在充電泵的輸出端的有效電流強度地保持不變。在電流源和/或開關中使用的半導體元件的寄生電容如基極電容以及空間電荷區(qū)被分別快速地再充電，這樣總是形成清晰定義的脈沖。在充電泵的輸出端，在起振了的狀態(tài)(窄的剩余脈沖(Restpulse))中和低的有效電流強度中也沒有出現滯后時間。由此可以附加地也為充電泵的小電流強度的情況小地保持通過觸發(fā)器開關被延遲的復位在PFD中所產生的剩余脈沖寬度。通過CP的窄剩余脈沖，主要在具有充電泵的高的電流強度的情況下，附加地減少了干擾線(假脈沖)的出現，它們可能在參考信號的間隔中以及反復在VCO輸出信號周圍出現。
充電泵的構型優(yōu)選的是，第一部分集合由第一和第二電流源構成，并且互補的第二部分集合由第一電流阱和第二電流阱構成，其中有效充電電流是第一和第二電流源的貢獻之和，并且其中有效的放電電流是第一電流阱和第二電流阱的貢獻之和。
該構型對應于兩個充電泵的并聯電路，其一可從它們中間根據要求地被接入或斷開。
也優(yōu)選的是，在第一控制狀態(tài)中，對充電泵的有效電流強度的、第二電流源的貢獻和第二電流阱的貢獻至少比在第二控制狀態(tài)中小。
在這種構型中，第二電流源和第二電流阱在低電流情況下可以單獨工作，并且在高電流情況下可以通過第一電流源和第一電流阱為快速的頻率切換而暫時接入足夠大的電流。
對于部分集合的上述的構型的變換方案優(yōu)選的是，第一部分集合由第二電流源和第一電流阱構成，并且互補的第二部分集合由第二電流阱和第一電流源構成。
在這種構型中，電流源和電流阱在一定程度上通過交叉(Kreuz)互相連接，這樣低電流情況可以通過電流的差分結構(Differenzbildung)實現，而高電流情況可以通過去除要扣除的部分而實現。
另外優(yōu)選的是，第一電流控制器件影響由第一電流源對該節(jié)點提供的第一加的部分電流，并且第二電流控制器件影響第一負的、被第二電流阱從節(jié)點引走的部分電流。
通過這種構型，在充電泵的兩個有效電流強度之間轉換時，電流源和電流阱的特征以及特別是工作點不被改變。有效的充電電流通過從一個節(jié)點流出的電流的變化被改變，并且有效的放電電流通過流向節(jié)點的充電電流的變化而被改變。
另外一種優(yōu)選的構型的特征在于，第一電流控制器件數字地接通或斷開第一加的部分電流，并且第二電流控制器件數字地接通或斷開第一減的部分電流。在此數字接通或斷開的概念表示將第一加的部分電流和第一減的部分電流完全接入或斷開。
這種數字的接通及/或斷開，例如與電流強度的持續(xù)的轉換相比，在兩種開關狀態(tài)中以更小的花費產生這些關系的高重復性。然而自然的是，除了這些優(yōu)選的構型之外，本發(fā)明也允許持續(xù)的轉換過程。
另外優(yōu)選的是第一電流源提供和第一電流阱引走相同的電流強度，并且第二電流阱引走和第二電流源提供一樣的電流強度。
類似優(yōu)選的是，第二電流源和第二電流阱的電流強度(在不同的符號下)在數值上是相同的。
通過這種具有對稱的充電和放電電流的構型，環(huán)路濾波電容的再充電通過對彼此所配置的充電和放電電流脈沖的時間積分的差而確定，并且由此完美地與連接在前面的相位頻率檢測器的輸出信號的特性相匹配。對充電電流脈沖和放電電流脈沖的時間積分的差決定了由環(huán)路濾波器向VCO輸出的直流控制電壓的變化以及由此決定了VCO的輸出頻率。
另外優(yōu)選的是，由第一電流源提供的電流強度比被第二電流阱引走的電流強度小。
通過這種構型，對于通過差分結構實現低電流情況的構型始終提供有一個有效的放電電流，其有效值可以通過由第一電流源提供的電流強度的控制或開關而被改變。在極端情況下，第一電流源和第一電流阱在穩(wěn)定狀態(tài)中被完全接入，并且在極端情況下為快速的起振而被完全斷開。對于該起振，以此在總和上獲得了高的充電和放電電流強度，該電流強度由第二電流源和第二電流阱單獨決定，而對于穩(wěn)定狀態(tài)的較小的放電電流強度調整為第二減的部分電流和第一加的部分電流的差，并且較小的充電電流強度調整為第一減的部分電流和第二加的部分電流的差?？傊谝患拥牟糠蛛娏骱偷谝粶p的部分電流的強度取決于系統(tǒng)的所希望的帶寬和穩(wěn)定性。
充電泵的優(yōu)選的構型的特征在于控制裝置，該裝置并行地控制第一電流控制器件和第二電流控制器件。
因為第一電流控制器件影響放電電流總和，并且第二電流控制器件影響充電電流總和，所以通過兩個電流控制器件的并行控制以及由此通過一個另外的源和另外的阱的并行控制實現對節(jié)點的同步影響，它導致在該節(jié)點上的總電流的同步變化。因為在該節(jié)點上分別形成有效的充電電流脈沖和有效的放電電流脈沖，所以這種構型一方面允許在高充電電流和放電電流之間同步的轉換，另一方面允許在低充電電流和放電電流之間同步的轉換。
對于該方法的構型，優(yōu)選的是第二電流源和第一電流阱的電流之和為鎖相環(huán)路的環(huán)路濾波器提供了充電電流，并且第二電流阱和第一電流源的電流之和為環(huán)路濾波器提供了放電電流，其中放電電流通過第一電流控制元件而被改變，并且其中充電電流通過第二電流控制元件而被改變。
另外優(yōu)選的是，對于起振過程電流之和被提高到鎖相環(huán)路的被改變了的頻率上，并且在鎖相環(huán)路的穩(wěn)態(tài)中被減小。
通過這種構型，實現了在頻率變換時快速的起振，并且在穩(wěn)態(tài)中在VCO信號中具有低噪聲成分。
在這種關聯中，優(yōu)選的還有，第一電流控制元件和第二電流控制元件并行地被控制。
另外優(yōu)選的是，第一減的部分電流被數字地接通或斷開，并且第二加的部分電流被數字地接通或斷開。
對于本方法的這些構型，產生了充電泵的相應構型的優(yōu)點。
其它優(yōu)點在描述中以及附圖中說明。
不言而喻的是，前面提及的以及后面要闡述的特征不僅可用在各個被說明的組合中，而且可用在其它的組合或單獨被應用中，而沒有脫離前述發(fā)明的范圍。


本發(fā)明的實施例在附圖中示出，并且在隨后的描述中詳細闡述。圖中分別以概要的形式示出了圖1在鎖相環(huán)路形式中的本發(fā)明的技術背景；圖2相位一頻率檢測器的功能，該檢測器為充電泵提供輸入信號；圖3由圖2中得出的相位頻率檢測器的輸入信號和輸出信號；圖4根據本發(fā)明的充電泵的第一實施例；圖5在從第一頻率過渡到第二頻率時，控制充電泵的控制信號的時間變化；圖6與根據圖4的實施例的開關狀態(tài)相關的、環(huán)路放大的關于頻率的變化；以及圖7根據本發(fā)明的充電泵的第二實施例。
具體實施例方式
圖1示出了相位調節(jié)回路10的整體，其具有VCO12，分頻器14，參考頻率發(fā)生器16，相位頻率檢測器PFD18，充電泵20(charge pumpCP)，環(huán)路濾波器22和控制裝置24。VCO12例如包括具有電感L和電容C的LC振蕩回路，其值取決于直流控制電壓。電感和可控電容確定了特征頻率，并且由此確定了VCO的頻率F_out。被1/N分頻器14向下分頻了的VCO頻率與由參考頻率發(fā)生器16輸出的參考頻率一同輸送給相位頻率檢測器18。相位頻率檢測器以脈沖“UP”和“DOWN”控制充電泵20，它將相應的充電電流脈沖和放電電流脈沖輸送給環(huán)路濾波器22。環(huán)路濾波器22至少具有電容性元件25、26，它們的總電荷Q由充電和放電電流脈沖決定，其中總電荷Q與環(huán)路濾波電容的值共同地確定了對VCO12的控制電壓U的值。另外環(huán)路濾波器還可選地具有電阻23，它在大的帶寬差時被接入，并且由此為環(huán)路的穩(wěn)定特性作出貢獻。控制裝置24通過在以下詳細闡述的方式以控制信號I_CP_SW控制充電泵20。在此I_CP_SW信號通過連接25優(yōu)選地與參考信號和/或被分頻了的VCO信號同步，這樣控制干涉不會在UP或DOWN脈沖活動時進行。
圖2示出了相位頻率檢測器18的細節(jié)。相位頻率檢測器18具有分別帶有一個控制輸入端32、34的兩個觸發(fā)開關28、30，供電電壓端子36、38，復位端子40、42以及輸出端44、46。在第一觸發(fā)器28的控制輸入端32處有在圖3中示出的、參考頻率發(fā)生器16的信號48。類似地，在第二觸發(fā)器30的控制輸入端34處同樣有在圖3示出的、1/N分頻器14的信號50。在所示的情況中，鎖相環(huán)路10已經起振，并且信號48，50的頻率和相位相同。為了清楚，相位偏移沒有示出。在信號48、50中的各個上升沿將在觸發(fā)器28、30的輸出端44、46處的信號設置為高電平，其中輸出端44觸發(fā)放電電流脈沖“DOWN”，并且輸出端46觸發(fā)充電電流脈沖“UP”，如圖3中所示那樣。
另外，兩個輸出端44、46都與UND部分相連，當最小脈沖寬度delta_t過去時，該部分通過延遲電路部分54將觸發(fā)器28、30復位。結果是相位頻率檢測器18在已經起振的狀態(tài)產生對稱的脈沖“UP”，“DOWN”，借助它們，充電泵20被控制。
圖4示出了根據本發(fā)明的的充電泵20的第一實施例，其具有第一電流源56，該電流源為第一節(jié)點58提供第一加的部分電流I_1+，還具有第一電流阱60，它將第一減的部分電流I_1-從第一節(jié)點58引走，還具有第二電流源62，它為第二節(jié)點64提供第二加的部分電流I_2+，以及第二電流阱66，它將第二減的部分電流I_2-從第二節(jié)點64引走，其中電流I_2+和I_1-之和為鎖相環(huán)路的環(huán)路10濾波器22提供充電電流，并且電流I_1+和I_2-之和為環(huán)路濾波器22提供放電電流。第一節(jié)點58可以與第二節(jié)點64相同。
該構型對應于上面提及的電流源56、62和電流阱60、66的交叉連接(ber-Kreuz-Verbindung)。另外，根據圖4該構型還具有一個I_1+開關68、一個I_1-開關70、一個I_2+開關72、一個I_2-開關74、一個第一電流控制元件76和一個第二電流控制元件78。兩個電流控制元件76、78由鎖相環(huán)路10的控制裝置24控制。在根據圖4的實施例中，電流控制元件76、78被作為斷開的開關示出。在這種開關狀態(tài)中，只有開關72和74，而沒有開關68和70，通過UP脈沖、或者是DOWN脈沖被控制。在電流控制元件76、78的這種對應于高電流情況的開關狀態(tài)中，開關68和70是被持續(xù)地斷開的。對于低電流情況，電流控制元件相反地被導通地控制或接通，這樣開關68和70也被DOWN脈沖、或者是UP脈沖控制。
電流源56和62以及電流阱60和66優(yōu)選地這樣被選擇參數，使得第一電流源56對第一節(jié)點58提供的電流強度I_1+與第一電流阱60從第一節(jié)點58所引走的電流強度I_1-相同。對于第一節(jié)點58，在這種優(yōu)選的構型中也有I_1+＝-I_1-其中I_1+的數值例如為4.SmA。類似的，第二電流源62和第二電流阱66優(yōu)選這樣地來選擇參數，使得I_2+＝-I_2-，其中I_2+的數值例如為5mA?？傊谠摌嬓偷姆秶?，電流源和電流阱被選擇參數，使得具有標記1的這些電流強度比具有標記2的電流強度小。
首先考慮在導通控制的電流控制元件76、78時的低電流情況。在UP脈沖時，第二電流源62在該特定例子的范圍內提供5mA給節(jié)點64，并且第一電流阱60從節(jié)點58引走4.SmA。在這種具有這些電流強度的低電流情況中，電流強度差5mA-4.5mA＝0.5mA被作為充電電流強度有效地提供給該環(huán)路濾波器22。類似的，在低電流情況中，環(huán)路濾波器22的電容在DOWN脈沖時被有效地以0.SmA放電。
在根據圖4的構型中對應于具有斷開的電流控制元件的所示的開關狀態(tài)的高電流的情況中，不但第一電流源56，而且第一電流阱60都與節(jié)點58分離，因為開關68、70在沒有通過DOWN脈沖或者UP脈沖觸發(fā)時是持續(xù)地斷開的。在這種情況中，環(huán)路濾波器22被充電或放電的、有效的電流強度只是由第二電流源62和第二電流阱66的值組成，以所提及的特定的示例值，它對應于+/-5mA的有效值。
對于起振過程，控制裝置24這樣控制電流控制元件76、78，使得鎖相環(huán)路10以高帶寬振蕩到一個新的頻率，并且由此以充電泵20的高充電電流工作，即以斷路的第一電流源56和斷路的第一電流阱60工作。其中I_CP_SW信號優(yōu)選地與參考信號和/或被分頻的VCO信號這樣同步，使得轉換不在活動的UP或DOWN脈沖時進行。電流強度僅僅通過第二電流源62和第二電流阱66的電流確定。在達到通過分頻因子N調整的目標頻率，并且在環(huán)路濾波器22中的電容性元件被再充電之后，環(huán)路的帶寬被通過接入第一電流源56和第一電流阱60而被減小，它們和第二電流源62與第二電流阱66一樣，被來自相位頻率檢測器18的同樣的UP和DOWN信號觸發(fā)。而觸發(fā)裝置本身是交叉的，即在UP脈沖時，I_2+和I_1-被同時接入，并且在DOWN脈沖時I_2-和I_1+被同時接入。由此，在接入第一電流源56和第一電流阱60時，加入了帶有符號的正的或負的部分電流到更小的有效充電/放電電流中。在此，電流源56和62以及電流阱60和66一直提供了相同的電流供應能力或者電流吸收能力，并且由此一直以各自恒定的電流強度工作。換而言之，電流源56和62以及電流阱60和66一直被大致相同的電流流過。作為所希望的結果，它們的工作點和動態(tài)特性由此只是不顯著地改變。在高電流情況和低電流情況中，第一電流源56和第一電流阱60的電流大小以及由此的電流差的大小必須足夠大，以保證源的好的動態(tài)特性以及由此保證在各個工作狀態(tài)中的清晰的脈沖波形。
電流控制元件76、78優(yōu)選的是被同步地、并且由此并行地通過控制信號I_CP_SW被控制，該信號由控制裝置24輸出。電流控制元件76、78和開關68、70、72、74可以例如通過晶體管而實現。
當在起振時在“UP”和“DOWN”脈沖中不對稱時，即當它們的作用不互相抵消時，在高電流情況中就有5mA的電流強度并且在低電流情況中有0.5mA電流強度可用于對環(huán)路濾波器22的電容25、26再充電。
在本發(fā)明的范圍中，電流控制元件76、78這樣工作，即在已經起振的狀態(tài)中，在閉合(導通的)電流控制元件76、78中在節(jié)點58和64上在總和上只出現小電流，而在轉換中以斷開的電流控制元件工作，這提高了在節(jié)點58和64上的電流總和。
圖5a示出了在鎖相環(huán)路10的頻率改變前、改變期間和改變之后，控制信號I_CP_SW的時間變化，該控制信號控制充電泵20并且由在圖1中的控制裝置24輸出。在第一時間區(qū)域82中，信號電平低，這對應于在頻率改變之前閉合的電流控制元件74、76和第一起振狀態(tài)。
圖5b示出了在該第一時間范圍82內的鎖相環(huán)路10的相較而言低的頻率。接著當新的頻率被編程之后，在圖1的方塊14中的分頻因子N改變之后進行環(huán)路濾波器電容25、26的再充電。為了快速地達到新頻率，以及快速地將環(huán)路濾波器再充電，充電泵的充電電流通過由在第二時間區(qū)域84中的高的I_CP_SW電平將電流控制元件74、76打開以及隨之出現的充電/放電電流強度的增大而被提高。
在圖5b中的所屬的頻率變化示出了具有頻率帶寬的相應的擴大的(從區(qū)段84的頻率變化向縱坐標投影)、時間上受限的起振過程。在以更高的充電泵電流強度進行的起振之后，控制信號I_CP_SW的電平在第三時間區(qū)域86內又被設置為低，這又將電流控制元件76和78閉合，并且這樣在節(jié)點58和64上的電流強度降低。
圖6定性地示出了在起振區(qū)域84(圖6a)中的和在區(qū)域82、84(圖6b)中的已經起振狀態(tài)中的、鎖相環(huán)路的關于對數頻率的環(huán)路放大系數G。在圖6a中相對而言寬的曲線對于在頻率轉換時快速的起振是很有幫助的，并且在圖6b中的相對而言窄的曲線表示在已經起振狀態(tài)中系統(tǒng)的好的噪聲特性，因為在由曲線覆蓋的頻率范圍28之外，濾波器的衰減抑制了噪音分量。
圖7示出了根據本發(fā)明的充電泵20的第二實施例，其對應于上面提及的兩個充電泵的并聯電路。在該構型的范圍中，電流源56和62以及電流阱60和66例如這樣被選擇參數，使得第一電流源56提供4.5mA的電流強度，第一電流阱60引走4.5mA的電流強度，第二電流源62提供0.5mA的電流強度并且第二電流阱66引走0.5mA的電流強度。除了這些特定的示例值，作了必要修正的、上面和交叉構型一同說明的關系對于提及的電流強度的參數選擇也是適用的。在根據圖7的實施例的范圍中，低電流情況通過斷開(Wegschalten)第一電流源56和第一電流阱60實現，這樣充電泵給環(huán)路濾波器22輸出例如數值分別為0.5mA的充電電流脈沖和放電電流脈沖。相應地，高電流情況通過接入第一電流源56和第一電流阱60實現，這樣充電泵20在高電流情況下輸出數值分別為4.5+0.5＝5mA的充電電流脈沖和放電電流脈沖。
由此，各個電流源和電流阱對可以被確定至各個動態(tài)特征，以便為每個電流情況在圖1中的充電泵20的輸出端獲得清晰的脈沖。
權利要求
1.鎖相環(huán)路(10)的充電泵(20)，其具有一個第一電流源(56)，它為一個節(jié)點(58)提供一個第一加的部分電流(I_1+)；具有一個第一電流阱(60)，它將一個第一減的部分電流(I_1-)從該節(jié)點(58)引走；具有一個第二電流源(62)，它為一個節(jié)點(64)提供一個第二加的部分電流(I_2+)；還具有一個第二電流阱(66)，它將一個第二減的部分電流(I_2-)從該節(jié)點(64)引走，其特征在于，設有一個第一電流控制元件(76)和一個第二電流控制元件(78)，其中該第一電流控制元件(76)控制這些電流源(56，62)和電流阱(60，66)的一個第一部分集合的共同作用，并且該第二電流控制元件(78)這樣控制與該第一部分集合互補的、這些電流源(56，62)和電流阱(60，66)的第二部分集合的共同作用，使得在一個第一控制狀態(tài)中形成該充電泵(20)的比在一個第二控制狀態(tài)中小的有效電流強度。
2.根據權利要求1的充電泵(20)，其特征在于，該第一部分集合由該第一電流源(56)和該第二電流源(62)構成，并且該互補的第二部分集合由該第一電流阱(60)和該第二電流阱(66)構成，其中作為該第一電流源(56)和該第二電流源(62)的貢獻的和形成一個有效的充電電流，并且其中作為該第一電流阱(60)和該第二電流阱(66)的貢獻的和形成一個有效的放電電流。
3.根據權利要求2的充電泵(20)，其特征在于，對于該充電泵(20)的有效的電流強度，該第一電流源(56)的貢獻和該第一電流阱(60)的貢獻在該第一控制狀態(tài)中至少比在該第二控制狀態(tài)中小。
4.根據權利要求1的充電泵(20)，其特征在于，該第一部分集合由該第二電流源(62)和該第一電流阱(60)構成，并且該互補的第二部分集合由該第二電流阱(66)和該第一電流源(56)構成。
5.根據權利要求1的充電泵(20)，其特征在于，該第一電流控制元件(76)影響由該第一電流源(56)對該第一節(jié)點(58)提供的該第一加的部分電流(I_1+)，并且該第二電流控制元件(78)影響由該第二電流阱(60)從該第一節(jié)點(58)引走的該第一減的部分電流(I_1-)。
6.根據權利要求5的充電泵(20)，其特征在于，該第一電流控制元件(76)數字地接通或斷開該第一加的部分電流(I_1+)，并且該第二電流控制元件(78)數字地接通或斷開該第一減的部分電流(I_1-)。
7.根據前述權利要求之一的充電泵(20)，其特征在于，該第一電流源(56)提供和該第一電流阱(60)引走的相同的電流強度，并且該第二電流阱(66)引走和該第二電流源(62)提供的一樣的電流強度。
8.根據權利要求4至8之一的充電泵(20)，其特征在于，由該第一電流源(56)提供的電流強度比被該第二電流阱(66)引走的電流強度小，或者相反。
9.根據前述權利要求之一的充電泵(20)，其特征在于，設有一個控制裝置(24)，該控制裝置并行地控制該第一電流控制元件(76)和該第二電流控制元件(78)。
10.用于控制鎖相環(huán)路(10)的充電泵(20)的方法，其中該充電泵(20)具有一個第一電流源(56)，它為一個節(jié)點(58)提供一個第一加的部分電流(I_1+)；一個第一電流阱(60)，它將一個第一減的部分電流(I_1-)從該節(jié)點(58)引走；一個第二電流源(62)，它為一個節(jié)點(64)提供一個第二加的部分電流(I_2+)；以及一個第二電流阱(66)，它將一個第二減的部分電流(I_2-)從該節(jié)點(64)引走，其特征在于，這些電流源(56，62)和電流阱(60，66)的一個第一部分集合的共同作用由一個第一電流控制元件(76)控制，并且與該第一部分集合互補的、這些電流源(56，62)和電流阱(60，66)的第二部分集合的共同作用由一個第二電流控制元件(78)這樣控制，使得在一個第一控制狀態(tài)中形成該充電泵(20)的比在一個第二控制狀態(tài)中小的有效電流強度。
11.根據權利要求10的方法，其特征在于，該第二電流源(62)和該第一電流阱(60)的電流(I_2+，I_1-)的和為該鎖相環(huán)路(10)的一個環(huán)路濾波器(22)提供一個充電電流，并且該第二電流阱(66)和該第一電流源(56)的電流(I_2-，I_1+)的和為該環(huán)路濾波器(22)提供一個放電電流，其中該放電電流通過所述控制這些電流(I_2-，I_1+)的和的該第一電流控制元件(76)而被改變，并且其中該充電電流通過所述控制這些電流(I_2+，I_2-)的和的該第二電流控制元件(78)而被改變。
12.根據權利要求11的方法，其特征在于，對于一個起振過程，這些電流的和被提高至該鎖相環(huán)路(10)的一個被改變了的頻率上，并且在該鎖相環(huán)路(10)的一個穩(wěn)態(tài)中被減小。
13.根據權利要求11的方法，其特征在于，該第一電流控制元件(76)和該第二電流控制元件(78)并行地被控制。
14.根據權利要求11的方法，其特征在于，該第一減的部分電流(I_1-)數字地被接通或斷開，并且該第二加的部分電流(I_2+)數字地被接通或斷開。
全文摘要
本發(fā)明涉及鎖相環(huán)路的充電泵，其具有第一電流源，它為節(jié)點(58)提供第一加的部分電流，還具有第一電流阱，它將第一減的部分電流從節(jié)點(58)引走，具有第二電流源，它為節(jié)點(64)提供第二加的部分電流，還具有第二電流阱，它將第二減的部分電流從節(jié)點(64)引走，其中電流的和為鎖相環(huán)路的環(huán)路濾波器提供充電電流，并且電流的和為環(huán)路濾波器提供放電電流。充電泵的特征在于第一電流控制元件和第二電流控制元件，其中第一電流控制元件控制第一加的部分電流和第二減的部分電流的和，并且第二電流控制元件控制第一減的部分電流和第二加的部分電流。此外還提出了用于控制這種充電泵的方法。
文檔編號H03L7/107GK1713528SQ20051007867
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月21日 優(yōu)先權日2004年6月21日
發(fā)明者安德烈亞斯·汗?jié)蔂柭?申請人:Atmel德國有限公司