專利名稱：鎖相回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎖相回路，并特別涉及一種具有自動(dòng)調(diào)整參數(shù)功 能的鎖相回路。
背景技術(shù)：
鎖相回路(Phase-Locked Loop, PLL)是一種比較輸出相位和輸入 相位的回路系統(tǒng)，現(xiàn)今鎖相的概念被廣泛地應(yīng)用在電子和通信領(lǐng)域里。 其應(yīng)用包括調(diào)頻(FM)與調(diào)幅(AM)解調(diào)制器、頻率合成器、頻率 倍頻器、時(shí)脈恢復(fù)電路等等。圖1為熟知的鎖相回路的基本結(jié)構(gòu)圖。鎖相回路100包含了相位 比較器101、充放電單元103、低通濾波器105、電壓控制振蕩器107 以及回授單元109。 一般鎖相回路在工作過程中， 一開始為頻率獲取， 內(nèi)部頻率會(huì)追至目標(biāo)頻率的百分之九十，當(dāng)內(nèi)部頻率與目標(biāo)頻率相差 在百分之十內(nèi)之后，即進(jìn)入頻率鎖定階段。接著為相位獲取，最終則 達(dá)成相位與頻率鎖定。因?yàn)椴煌逆i定頻率有不同的控制電壓，對(duì)于 鎖相回路將反映出不同的回路控制參數(shù)，進(jìn)而影響穩(wěn)定度。若要穩(wěn)定輸出頻率，熟知的一種方式是先增加一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器，將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器連接低通濾波器，去偵測(cè)低通濾波器上的電壓， 再將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所輸出的數(shù)值，經(jīng)處理器判斷后，輸出一組數(shù)據(jù) 給數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，再轉(zhuǎn)成模擬信號(hào)，直接去控制鎖相回路的模擬部 分，或是直接以處理器輸出的控制信號(hào)對(duì)電壓控制振蕩器或其它部分 作回路參數(shù)的調(diào)變，使回路穩(wěn)定度能保持一致，進(jìn)而達(dá)成最佳化。詳 細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見美國(guó)專利號(hào)6,661,267 B2 。另一種方式則是除了在低通濾波器加上模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，對(duì)其控 制電壓作偵測(cè)之外，另外再加上數(shù)字頻率偵測(cè)器以偵測(cè)輸出頻率大小， 將二種偵測(cè)結(jié)果，經(jīng)由處理器判斷后，輸出一組控制信號(hào)，對(duì)電壓控 制振蕩器和其它回路參數(shù)作調(diào)變。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見美國(guó)專利號(hào)6,426,680 Bl。然而，以上所述的熟知技術(shù)雖然以自動(dòng)調(diào)整鎖相回路的方式，改 善了輸出頻率穩(wěn)定的問題，但是因?yàn)榻员仨氃黾幽M數(shù)字轉(zhuǎn)換器及復(fù) 雜的數(shù)字控制器，因此增加了芯片面積與消耗功率，不但造成成本提 高而降低競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也增加了設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種鎖相回路，以鎖相回路內(nèi)的一個(gè)功能 區(qū)塊，去微調(diào)另一功能區(qū)塊，采取直接以模擬方式進(jìn)行控制，去除模 擬與數(shù)字信號(hào)間的轉(zhuǎn)換，達(dá)到改善輸出頻率穩(wěn)定性的目的。本發(fā)明的另 一 目的是提供一種鎖相回路，通過鎖相回路中的一個(gè) 模擬信號(hào)，直接對(duì)其它模擬區(qū)塊作調(diào)變，達(dá)成簡(jiǎn)化電路、減小芯片面 積與消耗功率的目的?；谏鲜黾捌渌康模景l(fā)明提出一種鎖相回路，包括相位比較 器、充放電單元、低通濾波器、受控振蕩器以及回授單元。其中相位 比較器用以接收輸入信號(hào)與回授信號(hào)，并比較二者的相位。充放電單 元電性連接相位比較器，并根據(jù)相位比較器的比較結(jié)果輸出控制信號(hào)， 其中充放電單元包含補(bǔ)償單元，用以依據(jù)第一補(bǔ)償值來補(bǔ)償控制信號(hào)。 低通濾波器則電性連接充放電單元。受控振蕩器電性連接低通濾波器， 其用以接收經(jīng)低通濾波器過濾的控制信號(hào)以決定輸出信號(hào)的頻率并輸 出輸出信號(hào)，其中受控振蕩器包含復(fù)制單元，復(fù)制單元電性連接于補(bǔ) 償單元，用以依據(jù)受控振蕩器的內(nèi)部電流而決定第一補(bǔ)償值?；厥趩?元電性連接至受控振蕩器，用以依據(jù)輸出信號(hào)提供回授信號(hào)給相位比 較器。依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的鎖相回路，上述的補(bǔ)償單元還包 括第一轉(zhuǎn)換電路，用以將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為回饋電流，并將回饋電流傳 送至第二電流源的第一端。從另一觀點(diǎn)來看，本發(fā)明提出了一種鎖相回路，包括相位比較器、 充放電單元、低通濾波器、受控振蕩器以及回授單元。其中充放電單 元包括充放電控制器及補(bǔ)償單元。充放電控制器電性連接相位比較器， 并根據(jù)相位比較器的比較結(jié)果輸出控制信號(hào)。補(bǔ)償單元電性連接充放 電控制器并接收控制信號(hào)，用以決定充放電控制器所輸出控制信號(hào)的 補(bǔ)償量。本發(fā)明乃是以鎖相回路的一個(gè)模擬信號(hào)，直接對(duì)其它模擬區(qū)塊作調(diào) 變，達(dá)成自動(dòng)調(diào)變的功能，去除了原先技術(shù)中模擬與數(shù)字信號(hào)間的轉(zhuǎn) 換，可節(jié)省線路面積及所消耗的功率。為了使本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下 文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1為熟知的鎖相回路的基本結(jié)構(gòu)圖。圖2為依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的鎖相回路的結(jié)構(gòu)圖。 圖3為圖2中鎖相回路的部分結(jié)構(gòu)圖。圖4A 4D為圖2的復(fù)制單元輸出的不同實(shí)施方式的電路圖。圖5A是依據(jù)本發(fā)明說明的另一種鎖相回路的實(shí)施例。圖5B為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例說明的圖5A的鎖相回路的部分電路圖。圖5C為依照本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的鎖相回路的部分結(jié)構(gòu)圖。 圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例中受控振蕩器的控制電壓與輸出信號(hào)頻 率關(guān)系圖。圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例中受控振蕩器的控制電壓與增益關(guān)系圖。 圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例中控制電壓與輸出電流關(guān)系圖。 圖9為熟知的控制電壓與回路參數(shù)變化量的曲線圖。 圖IO為本發(fā)明較佳實(shí)施例中充放電控制器電流與控制電壓的變化 曲線圖。圖11為本發(fā)明較佳實(shí)施例中控制電壓與回路參數(shù)變化量的曲線圖。附圖標(biāo)記的說明 100:鎖相回路 101:相位比較器 103:充放電單元105:低通濾波器 107:電壓控制振蕩器 109:回授單元 200、 500:鎖相回路210、 510:相位比較器220、 520:充放電控制單元222、 322、 522:補(bǔ)償單元224、 324、 524:充放電控制器230、 330、 530:低通濾波器240、 340、 540:受控振蕩器242、 342、 542:第二轉(zhuǎn)換電路244、 344、 544:復(fù)制單元246、 346、 546:流控振蕩電路250、 550:回授單元326、 526:第一開關(guān)328、 528:第二開關(guān) 523:第一轉(zhuǎn)換電路Cl:第一電容 C2:第二電容11:第一電流源 12:第二電流源 13:第三電流源 14:第四電流源 15:第五電流源 16:第六電流源Ip:充電電流源 IN:放電電流源 R:電阻 Sc:控制信號(hào) Sf:回授信號(hào)Sim輸入信號(hào)S0Ut:輸出信號(hào)
VCC:電、源電壓具體實(shí)施方式
鎖相回路的設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括有相位比較器的增益、輸入低通濾 波器的電流、低通濾波器的增益、電壓控制振蕩器的增益等，而這些 參數(shù)中，以低通濾波器的增益，對(duì)回路穩(wěn)定度影響最大，因此應(yīng)盡量 保持低通濾波器的增益穩(wěn)定性。圖2為依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的鎖相回路的結(jié)構(gòu)圖。請(qǐng)參見圖 2，鎖相回路200包含相位比較器210、充放電控制單元220、低通濾 波器230、受控振蕩器240以及回授單元250。其中充放電控制單元220 包含補(bǔ)償單元222及充放電控制器224，受控振蕩器240包含轉(zhuǎn)換電路 242、復(fù)制單元244以及流控振蕩電路246。相位比較器210用以接收 輸入信號(hào)Sin以及回授信號(hào)Sf，并比較二者的相位。充放電控制單元 220連接相位比較器210，并根據(jù)相位比較器210的比較結(jié)果輸出控制 信號(hào)Sc，其中補(bǔ)償單元222依據(jù)補(bǔ)償值補(bǔ)償控制信號(hào)Sc。低通濾波器230電性連接充放電單元220。受控振蕩器240電性連 接低通濾波器230。受控振蕩器240接收經(jīng)低通濾波器230過濾后的控 制信號(hào)Sc，以決定輸出信號(hào)Sout的頻率并輸出輸出信號(hào)Sout，其中復(fù) 制單元244電性連接于補(bǔ)償單元222，依據(jù)受控振蕩器240的內(nèi)部電流 而決定出補(bǔ)償值給補(bǔ)償單元222。而回授單元250則電性連接至受控振 蕩器240，并依據(jù)輸出信號(hào)Sout提供回授信號(hào)Sf給相位比較器210。 因此，復(fù)制單元244可根據(jù)控制信號(hào)Sc轉(zhuǎn)換后的內(nèi)部電流，決定出補(bǔ) 償值，將補(bǔ)償值傳送給補(bǔ)償單元222，進(jìn)而視需要來調(diào)整充放電單元 220輸出的控制信號(hào)Sc，達(dá)成自動(dòng)調(diào)變的功能。與熟知技術(shù)相比較，本實(shí)施例以鎖相回路中受控振蕩器的一個(gè)模 擬信號(hào)，直接對(duì)充放電控制器的輸出作調(diào)變，達(dá)成自動(dòng)調(diào)變的功能。 自動(dòng)調(diào)變可使鎖相回路在不同的操作頻率下，有相同的穩(wěn)定度，有時(shí) 為了特殊功能亦可針對(duì)所需來改變調(diào)變結(jié)果。在特殊的設(shè)計(jì)下，不同 的操作頻率需要不同的穩(wěn)定度，可通過此方法改變穩(wěn)定度，以符合不 同的需求。此外，本發(fā)明與熟知技術(shù)不同，因?yàn)椴恍柙黾幽M數(shù)字轉(zhuǎn) 換器及復(fù)雜的數(shù)字控制器，因此減小了芯片面積與消耗功率，不但降 低成本而提高競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性。圖3為圖2的鎖相回路的部分結(jié)構(gòu)圖。請(qǐng)參見圖3，本結(jié)構(gòu)中包含 補(bǔ)償單元322、充放電控制器324、低通濾波器330以及受控振蕩器340。 補(bǔ)償單元322包含多個(gè)電流源，在本實(shí)施例中以第一電流源I,、第二 電流源12、第三電流源13及第四電流源14為例，實(shí)際上可視需要做不 同設(shè)計(jì)。充放電控制器324則包含第一開關(guān)326、第二開關(guān)328及充電電 流源Ip與放電電流源IN，其中第一開關(guān)326的一端連接至電源電壓Vcc， 第二開關(guān)328的一端接地。充放電控制器324電性連接于相位比較器 (未示出)、補(bǔ)償單元322與低通濾波器330。低通濾波器330則包含 電阻R、第一電容Cl及第二電容C2，低通濾波器330電性連接于受 控振蕩器340。受控振蕩器340則包含轉(zhuǎn)換電路342、復(fù)制單元344以 及流控振蕩電路346，并且受控振蕩器340產(chǎn)生輸出信號(hào)Sout。其中轉(zhuǎn) 換電路342以包含第五電流源15為例，復(fù)制單元344以包含第六電流 源16為例，實(shí)際上可視需要做不同設(shè)計(jì)。請(qǐng)繼續(xù)參見圖3，首先，充放電單元324根據(jù)相位比較器(未示出， 可參考圖2)的比較結(jié)果，決定第一開關(guān)326、第二開關(guān)328的連接狀 態(tài)，并以充電電流源Ip或放電電流源IN的電流作為控制信號(hào)Sc的輸出。 低通濾波器330接收控制信號(hào)Sc并過濾掉高頻的噪聲。經(jīng)低通濾波器 330過濾的控制信號(hào)Sc再經(jīng)由轉(zhuǎn)換電路342轉(zhuǎn)換為控制電流，在本實(shí) 施例中轉(zhuǎn)換電路342以包含第五電流源15為例，實(shí)際上可視需要做不 同設(shè)計(jì)。第五電流源15的一端連接至電源電壓Vcc，其電流值則是依 據(jù)控制信號(hào)Sc而決定。流控振蕩電路346便依據(jù)轉(zhuǎn)換電路342的轉(zhuǎn)換 結(jié)果來決定輸出信號(hào)Sout的頻率，并將輸出信號(hào)Sout輸出。而流控振 蕩電路346例如可以是由奇數(shù)個(gè)非門組成，這些非門相互串接成非門 串，非門串的輸入端電性連接至非門串的輸出端，而非門串的輸出端 提供輸出信號(hào)Sout，且這些非門的操作速度由控制電流決定。復(fù)制單元344則對(duì)第五電流源15做復(fù)制，在本實(shí)施例中轉(zhuǎn)換電路 344以包含第六電流源16為例，實(shí)際上可視需要做不同設(shè)計(jì)。根據(jù)第 五電流源15，來決定第六電流源16的電流值大小，也就是補(bǔ)償值，將 此補(bǔ)償值輸入補(bǔ)償單元322，進(jìn)而補(bǔ)償充放電控制器324所輸出的控制
信號(hào)Sc，進(jìn)而達(dá)成自動(dòng)調(diào)變的功能。在本實(shí)施例中，調(diào)整第六電流源16大小的方式，例如可以通過將復(fù)制單元344與轉(zhuǎn)換電路342組合為一個(gè)電流鏡，如此便可根據(jù)第五 電流源15來調(diào)整第六電流源16的大小，然而實(shí)際上調(diào)整方式并不以此 為限。第六電流源16的電流將輸入至補(bǔ)償單元322。在補(bǔ)償單元322 中，第一電流源I,可以是一個(gè)參考電流，也就是其電流值可以依需要 設(shè)計(jì)，而第一電流源I,與第六電流源16的電流總和即為第二電流源12 的電流。第三電流源13的電流值依據(jù)第二電流源12的電流值而決定。 在本實(shí)施例中亦可通過將第三電流源13與第二電流源12組合為一個(gè)電 流鏡的方式來實(shí)施。而第四電流源14的一端連接至電源電壓Vcc，另 一端連接至第三電流源13。而充電電流源Ip電性連接至第四電流源14，放電電流源Iw電性連接至第二電流源12。例如，電流源Ip與l4可以參照?qǐng)D4A來實(shí)施，亦即使用N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管40K 403來實(shí)施電流源Ip與14。在此將充電電流源Ip與第四電流源l4組合為一個(gè)電流鏡結(jié)構(gòu)。另外，電流源12、 13與Iw可以參照?qǐng)D4B來實(shí)施，亦即使用P型金屬 氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管405、 407、 409，將第二電流源12、第 三電流源l3與放電電流源Iw組合為另一個(gè)電流鏡結(jié)構(gòu)。由此可知，充 電電流源Ip依據(jù)第四電流源14的電流值來決定其電流值，而放電電流 源IN則是依據(jù)第二電流源12的電流值來決定其電流值。由于低通濾波器330上的電壓，將經(jīng)由受控振蕩器340中的轉(zhuǎn)換 電路342轉(zhuǎn)換成控制電流，再提供給流控振蕩電路，因此可直接將此 控制電流復(fù)制出另一電流，再以此復(fù)制出的電流控制鎖相回路其它部 分，進(jìn)而調(diào)整鎖相回路的回路參數(shù)，以對(duì)受控振蕩器340及低通濾波 器330的增益作自動(dòng)補(bǔ)償，使回路在不同狀態(tài)下都能輸出受控制的穩(wěn) 定頻率，同時(shí)也不會(huì)影響低通濾波器330上的控制電壓。值得一提的是，復(fù)制單元344所輸出電流值的大小除了可以利用 上述的電流鏡結(jié)構(gòu)來調(diào)整以外，第二種實(shí)施方式請(qǐng)參見圖4C，在此將 復(fù)制單元344設(shè)計(jì)為由多個(gè)電流源所組成，而且可通過控制信號(hào)來決 定要選擇哪一個(gè)電流源，因此復(fù)制單元344中電流源16的大小便有多 種選擇，因而增加了選擇的空間。第三種實(shí)施方式請(qǐng)參見圖4D，復(fù)制 單元344除了由多個(gè)電流源所組成外，并經(jīng)由各自的開關(guān)控制每一個(gè) 電流源，因此可通過控制信號(hào)來決定要選擇哪幾個(gè)電流源，而復(fù)制單 元344所輸出電流值的大小便為這些被選出的電流值之和，因此也能 增加輸出電流的變化性。然而上述復(fù)制單元344中的不同組成方式， 僅為舉例方便說明之用，實(shí)際上自當(dāng)不以此為限。本發(fā)明的實(shí)施并不限于上述方式。例如，圖5A是依據(jù)本發(fā)明說明 的另一種鎖相回路的實(shí)施例。請(qǐng)參見圖5A，鎖相回路500包含相位比 較器510、充放電控制單元520、低通濾波器530、受控振蕩器540以 及回授單元550。其中充放電控制單元520包含補(bǔ)償單元522及充放電 控制器524，另外受控振蕩器540則包含轉(zhuǎn)換電路542以及流控振蕩電 路546。相位比較器510用以接收輸入信號(hào)Sin以及回授信號(hào)Sf，并比 較二者的相位。充放電控制單元520連接相位比較器510，并根據(jù)相位 比較器510的比較結(jié)果輸出控制信號(hào)Sc，其中補(bǔ)償單元522依據(jù)補(bǔ)償 值來補(bǔ)償控制信號(hào)Sc。低通濾波器530電性連接充放電單元520，用 以過濾充放電單元520所輸出的控制信號(hào)Sc。上述充放電控制器524電性連接于相位比較器510與低通濾波器 530，并根據(jù)相位比較器510的比較結(jié)果輸出控制信號(hào)Sc給低通濾波 器530。補(bǔ)償單元522電性連接充放電控制器524與低通濾波器530， 并依據(jù)經(jīng)低通濾波器530過濾的控制信號(hào)來決定出補(bǔ)償值給補(bǔ)償單元 522。補(bǔ)償單元522依據(jù)補(bǔ)償值而對(duì)充放電控制器524所輸出的控制信 號(hào)Sc進(jìn)行補(bǔ)償。受控振蕩器540電性連接低通濾波器530。受控振蕩 器540接收經(jīng)低通濾波器530過濾后的控制信號(hào)，以決定輸出信號(hào)Sout 的頻率并輸出輸出信號(hào)Sout。轉(zhuǎn)換電路542將經(jīng)低通濾波器530過濾的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制電 流。流控振蕩電路546電性連接轉(zhuǎn)換電路542，并依據(jù)前述控制電流來 決定輸出信號(hào)Sout的頻率?；厥趩卧?50則電性連接于受控振蕩器540 與相位比較器510之間，并依據(jù)輸出信號(hào)Sout提供回授信號(hào)Sf給相位 比較器510。與熟知技術(shù)相比較，在本實(shí)施例的鎖相回路500中通過補(bǔ)償單元 522，而以低通濾波器530的一個(gè)模擬信號(hào)直接對(duì)充放電控制器524的 輸出作調(diào)變，達(dá)成自動(dòng)調(diào)變的功能。此外，本發(fā)明因?yàn)椴恍柙黾幽M 數(shù)字轉(zhuǎn)換器及復(fù)雜的數(shù)字控制器，因此減小了芯片面積與消耗功率， 不但降低成本而提高競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性。圖5B為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例說明的圖5A的鎖相回路的部分電路 圖。請(qǐng)參見圖5B，補(bǔ)償單元522包含多個(gè)電流源，在本實(shí)施例中以第 一電流源I,、第二電流源12、第三電流源13及第四電流源14為例，實(shí) 際上可視需要做不同設(shè)計(jì)。在本實(shí)施例中，充放電控制器524與低通 濾波器530可以參照?qǐng)D3的充放電控制器324與低通濾波器330來實(shí) 施，故不再贅述。充放電控制器524電性連接于相位比較器(未示出)、 補(bǔ)償單元522與低通濾波器530。低通濾波器530電性連接于受控振蕩 器540。受控振蕩器540則包含第二轉(zhuǎn)換電路542以及流控振蕩電路 546。其中轉(zhuǎn)換電路542以包含第五電流源Is為例，實(shí)際上可視需要做 不同設(shè)計(jì)。首先，充放電單元524根據(jù)相位比較器(未示出，可參考圖5A) 的比較結(jié)果，決定第一開關(guān)526、第二開關(guān)528的連接狀態(tài)，并以充電 電流源Ip或放電電流源^的電流作為控制信號(hào)Sc的輸出。低通濾波器 530接收控制信號(hào)Sc并過濾掉高頻的噪聲。經(jīng)低通濾波器530過濾的 控制信號(hào)Sc再經(jīng)由轉(zhuǎn)換電路542轉(zhuǎn)換為控制電流。第五電流源15所輸 出的控制電流值依據(jù)控制信號(hào)Sc而決定。流控振蕩電路546便依據(jù)轉(zhuǎn) 換電路542的轉(zhuǎn)換結(jié)果來決定輸出信號(hào)Sout的頻率，并將輸出信號(hào)Sout 輸出。在本實(shí)施例中，流控振蕩電路546可以參照?qǐng)D3的流控振蕩電 路346來實(shí)施，故不再贅述。在補(bǔ)償單元522中，第一轉(zhuǎn)換電路523將控制信號(hào)Sc轉(zhuǎn)換為回饋 電流并將其輸出。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換電路523包含第七電流源17。 第一電流源I,可以是一個(gè)參考電流，也就是其電流值可以依需要設(shè)計(jì)。 第一電流源I,與第七電流源17的電流總和即為第二電流源12的電流。 第三電流源13的電流值依據(jù)第二電流源12的電流值而決定。在本實(shí)施 例中亦可通過將第三電流源13與第二電流源12組合為一個(gè)電流鏡的方 式來實(shí)施。而第四電流源14的一端連接至電源電壓Vcc，另一端連接 至第三電流源13。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D5B，充電電流源Ip電性連接至第四電流源l4,放電 電流源IN電性連接至第二電流源12。電流源Ip與14可以參照?qǐng)D4A來
實(shí)施。在此將充電電流源Ip與第四電流源14組合為一個(gè)電流鏡結(jié)構(gòu)。另外，電流源12、 13與Iw可以參照?qǐng)D4B來實(shí)施。由此可知，充電電流源Ip依據(jù)第四電流源14的電流值來決定其電流值，而放電電流源L則 依據(jù)第二電流源12的電流值來決定其電流值。低通濾波器530上的電壓，將經(jīng)由受控振蕩器540中的轉(zhuǎn)換電路 542轉(zhuǎn)換成控制電流，再提供給流控振蕩電路546。在本實(shí)施例中低通 濾波器530上的電壓直接控制第七電流源17，因此我們可直接依據(jù)經(jīng) 低通濾波器530過濾的控制信號(hào)來決定第七電流源17的電流量，再以 此電流決定對(duì)充放電控制器524所輸出控制信號(hào)Sc的補(bǔ)償量，進(jìn)而調(diào) 整鎖相回路500的回路參數(shù)，以對(duì)受控振蕩器540及低通濾波器530 的增益作自動(dòng)補(bǔ)償，使回路在不同狀態(tài)下都能輸出受控制的穩(wěn)定頻率， 同時(shí)也不會(huì)影響低通濾波器530上的控制電壓。圖5C為依照本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的鎖相回路的部分結(jié)構(gòu)圖。本 實(shí)施例與之前圖3實(shí)施例的主要差異在于補(bǔ)償單元522還包括第一轉(zhuǎn) 換電路523。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換電路523包含第七電流源17。轉(zhuǎn)換電 路523電性連接于低通濾波器，并將低通濾波器所過濾的控制信號(hào)轉(zhuǎn) 換為回饋電流，即本實(shí)施例中的第七電流源17。因此第二電流源12的 電流即為第一電流源I,、第六電流源16及第七電流源17的電流總和。 如此一來影響第二電流源12電流值的大小的因素，除了復(fù)制單元544 輸出的第六電流源l6之外，另外還包括轉(zhuǎn)換電路523的第七電流源17， 因此增加了自動(dòng)調(diào)變的調(diào)變函數(shù)，使回路在不同狀態(tài)下都能輸出受控 制的穩(wěn)定頻率。圖6為受控振蕩器對(duì)不同輸入控制電壓的頻率變化曲線圖。理論 上我們可以近似歸納出，當(dāng)控制電壓越高時(shí)，頻率與電壓比的斜率越 小。圖7為受控振蕩器對(duì)不同輸入控制電壓的增益變化曲線圖，可簡(jiǎn) 單地歸納出控制電壓與受控振蕩器的增益呈現(xiàn)近似于反比的關(guān)系。圖8 為受控振蕩器對(duì)不同輸入控制電壓的輸出電流變化，我們使用控制電 壓與輸出電流約略成正比的電壓電流轉(zhuǎn)換電路。圖9為低通濾波器上 不同控制電壓，相對(duì)于開回路參數(shù)的變化，我們可依所需作初略修正， 或分為各區(qū)段使用不同校正參數(shù)。由圖7可知電壓控制振蕩器增益高低的變化約為1.8倍，由圖8
可知輸出電流為0至35毫安，如果充放電控制器的電流目標(biāo)值為10 毫安，本實(shí)施例可將充放電控制器電流改為7.14毫安，受控振蕩器中 輸出復(fù)制電流為0至5.71毫安，因此，充放電控制器電流變動(dòng)于7.14 毫安至12.85毫安之間，如此就可完成自動(dòng)補(bǔ)償。圖10為依照本發(fā)明 的較佳實(shí)施例的充放電控制器電流，相對(duì)于不同控制電壓的變化。圖 11為依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的低通濾波器上，不同控制電壓相對(duì)于 回路參數(shù)的變化。將圖9與圖U做比對(duì)，可以發(fā)現(xiàn)回路參數(shù)從原本圖 9的大約百分之三十的變化量，降低至圖11的大約百分之八的變化量， 由此可見本發(fā)明確實(shí)可使回路的穩(wěn)定度大幅改善。綜上所述，本發(fā)明在鎖相回路(PLL)內(nèi)加入自動(dòng)偵測(cè)線路，能自 動(dòng)調(diào)整鎖相回路操作，這種自動(dòng)控制方式簡(jiǎn)潔，不需增加模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器(ADC)、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)及復(fù)雜的數(shù)字控制電路，即可 達(dá)成自動(dòng)控制的功能，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)問題。另一方面由于采取模擬控制 方式，還可減小數(shù)字信號(hào)造成的干擾。雖然本發(fā)明已經(jīng)以較佳實(shí)施例公開如上，然而其并非用以限定本 發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神 和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以后 附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種鎖相回路，包括相位比較器，用以接收輸入信號(hào)與回授信號(hào)并比較二者的相位-充放電單元，其電性連接該相位比較器，并根據(jù)該相位比較器的 比較結(jié)果輸出控制信號(hào)，其中，該充放電單元包含補(bǔ)償單元，用以依 據(jù)第一補(bǔ)償值來補(bǔ)償該控制信號(hào)；低通濾波器，其電性連接該充放電單元，用以過濾該充放電單元 所輸出的該控制信號(hào)；受控振蕩器，其電性連接該低通濾波器，用以接收經(jīng)該低通濾波 器過濾的該控制信號(hào)，以決定輸出信號(hào)的頻率并輸出該輸出信號(hào)，其 中該受控振蕩器包含復(fù)制單元，該復(fù)制單元電性連接于該補(bǔ)償單元， 并用以依據(jù)該受控振蕩器的內(nèi)部電流來決定該第一補(bǔ)償值；以及回授單元，其電性連接至該受控振蕩器，用以依據(jù)該輸出信號(hào)提 供該回授單元而產(chǎn)生該回授信號(hào)給該相位比較器。
2. 如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中，該充放電單元還包含充 放電控制器，其電性連接該補(bǔ)償單元、該相位比較器與該低通濾波器， 用以根據(jù)該相位比較器的比較結(jié)果與該補(bǔ)償單元的輸出來決定并產(chǎn)生 該控制信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求2所述的鎖相回路，其中，該充放電控制器包含 第一開關(guān)，該第一開關(guān)的第一端電性連接至第一電壓，其中該第一開關(guān)依據(jù)該相位比較器的比較結(jié)果來決定該第一開關(guān)的連接狀態(tài)； 充電電流源，該充電電流源的第一端連接至該第一開關(guān)的第二端，而該充電電流源的第二端的信號(hào)作為該控制信號(hào)，其中，該充電電流源依據(jù)該補(bǔ)償單元的輸出來決定其電流值；放電電流源，該放電電流源的第一端連接至該充電電流源的第二端，其中，該放電電流源依據(jù)該補(bǔ)償單元的輸出來決定其電流值；以及第二開關(guān)，其第一端電性連接至該放電電流源的第二端，而該第 二開關(guān)的第二端電性連接至第二電壓，其中該第二開關(guān)依據(jù)該相位比 較器的比較結(jié)果來決定其連接狀態(tài)。
4. 如權(quán)利要求3所述的鎖相回路，其中，該第一電壓為電源電壓，而該第二電壓為接地電壓。
5. 如權(quán)利要求3所述的鎖相回路，其中，該補(bǔ)償單元包含 第一電流源，該第一電流源的第一端連接至該第一電壓；第二電流源，該第二電流源的第一端連接至該第一電流源的第二 端與該復(fù)制單元的輸出，而該第二電流源的第二端電性連接至該第二電壓；第三電流源，該第三電流源的第二端電性連接至該第二電壓，其 中，該第三電流源依據(jù)該第二電流源來決定其電流值；以及第四電流源，該第四電流源的第一端連接至該第一電壓，而該第四電流源的第二端電性連接至該第三電流源的第一端；其中，該充電電流源依據(jù)該第四電流源來決定其電流值，而該放 電電流源則依據(jù)該第二電流源來決定其電流值。
6. 如權(quán)利要求5所述的鎖相回路，其中，該補(bǔ)償單元還包括 第一轉(zhuǎn)換電路，其電性連接于該第二電流源的第一端與該低通濾波器之間，用以將經(jīng)該低通濾波器過濾的該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為回饋電流， 并將該回饋電流傳送至該第二電流源的第一端。
7. 如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中，該低通濾波器包含 電阻，該電阻的第一端電性連接于該充放電單元與該受控振蕩器之間；第一電容，該第一電容的第一端電性連接至該電阻的第二端，而 該第一電容的第二端電性連接至第三電壓；以及第二電容，該第二電容的第一端電性連接至該電阻的第一端，而 該第二電容的第二端電性連接至該第三電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的鎖相回路，其中，該第三電壓為接地電壓。
9. 如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中，該受控振蕩器還包含 第二轉(zhuǎn)換電路，用以將經(jīng)該低通濾波器所過濾的該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制電流；以及流控振蕩電路，其電性連接該第二轉(zhuǎn)換電路，用以依據(jù)該控制電流決定該輸出信號(hào)的頻率，并輸出該輸出信號(hào)；其中，該復(fù)制單元電性連接至該第二轉(zhuǎn)換電路，用以復(fù)制該控制 電流以作為該第一補(bǔ)償值。
10. 如權(quán)利要求9所述的鎖相回路，其中，該第二轉(zhuǎn)換電路包括 第五電流源，該第五電流源的第一端電性連接至第四電壓，其用以輸出該控制電流，其中，該第五電流源依據(jù)該控制信號(hào)來決定其電 流值。
11. 如權(quán)利要求IO所述的鎖相回路，其中，該第四電壓為電源電壓。
12. 如權(quán)利要求9所述的鎖相回路，其中，該流控振蕩電路包括奇數(shù)個(gè)非門，該些非門相互串接成非門串，該非門串的輸入端電 性連接至該非門串的輸出端，而該非門串的輸出端提供該輸出信號(hào)， 其中該些非門的操作速度由該控制電流所決定。
13. 如權(quán)利要求9所述的鎖相回路，其中，該復(fù)制單元包括 多個(gè)候選電流源，其耦接至該第二轉(zhuǎn)換電路，其中該每一候選電流源依據(jù)該控制電流來各自決定其本身的輸出電流值；以及多工器，其電性連接該些候選電流源，其中該多工器根據(jù)控制信號(hào)選擇該些候選電流源的輸出電流值的其中之一作為該第一補(bǔ)償值。
14. 如權(quán)利要求9所述的鎖相回路，其中，該復(fù)制單元包括 多個(gè)候選電流源，其耦接至該第二轉(zhuǎn)換電路，其中該每一候選電流源依據(jù)該控制電流來各自決定其本身的輸出電流值；以及 多個(gè)候選開關(guān)，分別電性連接于該些候選電流源的其中之一，其 中，該每一候選開關(guān)各自根據(jù)控制信號(hào)來決定其本身的導(dǎo)通狀態(tài)；其中，通過該些候選開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)來決定該復(fù)制單元選擇至少 一個(gè)該候選電流源的輸出，并以被選擇的候選電流源的輸出的總和作 為該第一補(bǔ)償值。
15. —種鎖相回路，包括 低通濾波器；相位比較器，用以接收輸入信號(hào)與回授信號(hào)并比較二者的相位；充放電單元，包括充放電控制器，其電性連接于該相位比較器與該低通濾波器， 并根據(jù)該相位比較器的比較結(jié)果輸出控制信號(hào)給該低通濾波器；以及 補(bǔ)償單元，其電性連接該充放電控制器與該低通濾波器，并 依據(jù)經(jīng)該低通濾波器過濾的控制信號(hào)來決定對(duì)該充放電控制器所輸出 該控制信號(hào)的補(bǔ)償量；受控振蕩器，其電性連接該低通濾波器，用以接收經(jīng)該低通濾波 器過濾的該控制信號(hào)以產(chǎn)生輸出信號(hào)并決定該輸出信號(hào)的頻率；以及回授單元，其電性連接至該受控振蕩器，用以依據(jù)該輸出信號(hào)來 產(chǎn)生該回授信號(hào)給該相位比較器。
16. 如權(quán)利要求15所述的鎖相回路，其中，該充放電控制器包括: 第一開關(guān)，該第一開關(guān)的第一端電性連接至第一電壓，其中，該第一開關(guān)依據(jù)該相位比較器的比較結(jié)果來決定其連接狀態(tài)；充電電流源，該充電電流源的第一端連接至該第一開關(guān)的第二端，而該充電電流源的第二端的信號(hào)作為該控制信號(hào)，其中，該充電電流源依據(jù)該補(bǔ)償單元的輸出來決定其電流值；放電電流源，該放電電流源的第一端連接至該充電電流源的第二端，其中，該放電電流源依據(jù)該補(bǔ)償單元的輸出來決定其電流值；以及第二開關(guān)，該第二開關(guān)的第一端電性連接至該放電電流源的第二 端，而該第二開關(guān)的第二端電性連接至第二電壓，其中，該第二開關(guān) 依據(jù)該相位比較器的比較結(jié)果來決定其連接狀態(tài)。
17. 如權(quán)利要求16所述的鎖相回路，其中，該第一電壓為電源電壓，而該第二電壓為接地電壓。
18. 如權(quán)利要求16所述的鎖相回路，其中，該補(bǔ)償單元包括 第一轉(zhuǎn)換電路，用以將該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為回饋電流并將其輸出； 第一電流源，該第一電流源的第一端連接至該第一電壓； 第二電流源，該第二電流源的第一端連接至該第一電流源的第二端與該第一轉(zhuǎn)換電路的輸出，而該第二電流源的第二端電性連接至該 第二電壓；第三電流源，該第三電流源的第二端電性連接至該第二電壓，其 中，該第三電流源依據(jù)該第二電流源的電流值來決定其電流值；以及第四電流源，該第四電流源的第一端連接至該第一電壓，而該第 四電流源的第二端電性連接至該第三電流源的第一端；其中，該充電電流源依據(jù)該第四電流源的電流值來決定其電流值， 而該放電電流源則依據(jù)該第二電流源的電流值來決定其電流值。
19. 如權(quán)利要求15所述的鎖相回路，其中，該低通濾波器包含 電阻，該電阻的第一端電性連接于該充放電單元與該受控振蕩器之間；第一電容，該第一電容的第一端電性連接至該電阻的第二端，而 該第一電容的第二端電性連接至第三電壓；以及第二電容，該第二電容的第一端電性連接至該電阻的第一端，而 該第二電容的第二端電性連接至該第三電壓。
20. 如權(quán)利要求19所述的鎖相回路，其中，該第三電壓為接地電壓。
21. 如權(quán)利要求15所述的鎖相回路，其中，該受控振蕩器包含 第二轉(zhuǎn)換電路，用以將經(jīng)該低通濾波器過濾的該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制電流；以及流控振蕩電路，其電性連接該第二轉(zhuǎn)換電路，用以輸出該輸出信 號(hào)，其中，該輸出信號(hào)的頻率依據(jù)該控制電流來決定。
22. 如權(quán)利要求21所述的鎖相回路，其中，該第二轉(zhuǎn)換電路包括 第五電流源，該第五電流源的第一端電性連接至第四電壓，其第二端輸出該控制電流，其中，該第五電流源依據(jù)該控制信號(hào)來決定其 電流值。
23. 如權(quán)利要求22所述的鎖相回路，其中，該第四電壓為電源電壓。
24. 如權(quán)利要求21所述的鎖相回路，其中，該流控振蕩電路包括: 奇數(shù)個(gè)非門，該些非門相互串接成非門串，該非門串的輸入端電性連接至該非門串的輸出端，而該非門串的輸出端提供該輸出信號(hào)， 其中，該些非門的操作速度由該控制電流所決定。
全文摘要
一種鎖相回路，包括相位比較器、充放電單元、低通濾波器、受控振蕩器以及回授單元。充放電單元根據(jù)相位比較器的結(jié)果輸出控制信號(hào)。充放電單元包含補(bǔ)償單元，用以依據(jù)補(bǔ)償值來補(bǔ)償控制信號(hào)。受控振蕩器電性連接低通濾波器并輸出輸出信號(hào)。受控振蕩器包含復(fù)制單元，該復(fù)制單元電性連接于補(bǔ)償單元，用以依據(jù)受控振蕩器的內(nèi)部電流來決定補(bǔ)償值。
文檔編號(hào)H03L7/10GK101123433SQ20061011571
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者童彥彰 申請(qǐng)人:凌陽科技股份有限公司