專利名稱：用于使因鎖相環(huán)路電路中電荷泵泄漏而造成的控制電壓紋波最小化的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電子電路的領(lǐng)域，且更明確地說，涉及鎖相環(huán)路電路。
背景技術(shù)：
圖1展示使用電荷泵的典型鎖相環(huán)路(PLL)電路的示意圖。典型的PLL電路100 由相位頻率檢測器(PFD) 104組成，所述相位頻率檢測器104經(jīng)由參考時鐘信號(表示為 REF_CLK)與來自N分分頻器124的經(jīng)分頻的輸出時鐘之間的相位比較來檢測相位誤差。PFD 104產(chǎn)生并輸出驅(qū)動電荷泵106的上升和下降信號。電荷泵106將與檢測到的相位誤差成比例的電荷注入到環(huán)路濾波器116中。環(huán)路濾波器116隨后產(chǎn)生控制電壓V。tel(或電流) (即，到壓(流)控振蕩器(VCO) 122的輸入)。所述VCO 122產(chǎn)生VCO輸出信號(表示為 VC0_CLK)，所述VCO輸出信號的頻率與控制電壓火㈣成比例。應(yīng)注意，PFD 104由參考時鐘信號REF_CLK計時，即，相位比較發(fā)生于參考頻率間隔處。參考時鐘信號REF_CLK隨來自外部參考振蕩器(未圖示)的時鐘信號而變，且可為外部參考振蕩器的分?jǐn)?shù)，所述分?jǐn)?shù)由在外部參考振蕩器與PFD 104之間的路徑中的分頻器(未圖示)導(dǎo)出。在鎖定條件下，上升和下降脈沖具有大體上相等的持續(xù)時間，且沒有凈電荷被注入到環(huán)路濾波器116中。因此控制電壓V。tel(或電流)理想上處于恒定值，這確保VCO輸出信號VC0_CLK處于恒定頻率。環(huán)路濾波器116通常積累電荷，以產(chǎn)生調(diào)整VCO 122輸出頻率的經(jīng)過濾的控制電壓。環(huán)路濾波器116經(jīng)展示為包含一階環(huán)路濾波器實施方案，所述實施方案包括與電荷泵106輸出并聯(lián)的電阻器(Rfiu) 118和電容器(Cfiu) 120的一系列組合。環(huán)路濾波器116僅是示范性的，且還可包含其它組件。舉例來說，通常將額外極電容器(未圖示)與電荷泵 106輸出并聯(lián)放置。額外極電容器可為電容器120的值的1/10。額外極電容器不影響PLL 100穩(wěn)定時間或環(huán)路穩(wěn)定性，而是改善VCO 122輸出信號的參考雜散信號抑制。電荷泵106包含電流源108和114，以及開關(guān)110和112。開關(guān)110在閉合時使上升脈沖傳遞到環(huán)路濾波器116。開關(guān)112在閉合時使下降脈沖傳遞到環(huán)路濾波器116。 PFD104的輸出控制電荷泵106，以便增加或減少去往VCO 122輸入的控制電壓Vetel (或電流)。圖2展示針對參考時鐘信號REF_CLK、VC0輸出信號VC0_CLK、上升和下降脈沖、以及與圖1的PLL電路100相關(guān)聯(lián)的控制電壓Vetel “紋波”的一組波形200?？刂齐妷篤ctel 的波形說明因切斷狀態(tài)中的電荷泵泄漏而造成的電壓下降。電壓下降對應(yīng)于控制電壓V。tel 的傾斜(遞減的)波形，所述波形在上升或下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變之后開始，且繼續(xù)下降直到下一 REF_CLK上升沿的開始或上升脈沖的上升轉(zhuǎn)變的開始為止?？刂齐妷篤。tel的波形是在環(huán)路濾波器116的節(jié)點V。tel處測得。為了補償電壓下降，延長上升脈沖以補償因泄漏而造成的電荷損失。上升脈沖的延長部分在波形中以陰影展示。因此，控制電壓Vrtri逐漸增加， 直到下降脈沖的上升轉(zhuǎn)變?yōu)橹?。在下降脈沖的間隔期間，控制電壓Vrtri大體上保持在恒定電平。VCO輸出信號VC0_CLK的波形表示因控制電壓V。tel上的電壓下降或電壓紋波而造成的對VCO 122的輸出頻率(VC0輸出信號)的調(diào)制。在鎖定條件下，控制電壓火&1理想上為恒定或DC電壓。與此DC或平均值的任何周期性的偏離被稱為“紋波”。在當(dāng)前納米工藝中，晶體管的泄漏電流在切斷狀態(tài)可十分顯著。通常使用在上升或下降脈沖的持續(xù)時間內(nèi)接通(且或者切斷)的基于晶體管的電流源來實施PLL 100內(nèi)的電荷泵106。然而，這些處于切斷狀態(tài)的晶體管的泄漏電流可顯著更改積累到環(huán)路濾波器 116上的電荷。PLL電路100必須通過補償因泄漏而造成的此電荷損失來確保維持鎖定條件。通過在每一相位比較的開始處注入相等且相反量的額外電荷來實現(xiàn)所述補償。泄漏電流電荷損失和補償電荷將控制電壓V。tel上的電壓“紋波”引入到壓控振蕩器(VCO)，這表現(xiàn)為時域中的確定性抖動或VCO 122的VCO輸出信號VC0_CLK上的頻域中的參考雜散信號。 根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用，這兩種效應(yīng)可為不合意的。在低電壓設(shè)計中，不合意的效應(yīng)進一步加劇，所述低電壓設(shè)計通常使用高電壓或電流增益VCO架構(gòu)來使調(diào)諧范圍最大化(S卩，從有限的控制電壓或電流范圍來產(chǎn)生范圍較寬的頻率)。在降低泄漏電流的一個解決方案中，在電荷泵中使用厚氧化物晶體管。然而，使用厚氧化物晶體管的選擇在特定集成電路工藝技術(shù)中可能不可用，或可能需要使用昂貴的額外掩蔽工藝步驟。在另一解決方案中，使用較大的環(huán)路電容來使給定泄漏電流的電壓變化最小化，這導(dǎo)致集成電路面積和成本損失。因此，需要在沒有厚氧化物晶體管或芯片上大環(huán)路電容器的情況下減輕電荷泵泄漏電流。還需要一種具有最低集成電路成本和面積損失的減少鎖相環(huán)路中的電荷泵泄漏的效應(yīng)的電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用以自適應(yīng)地控制環(huán)路濾波器取樣間隔以減輕在包含鎖相環(huán)路電路的設(shè)備中的電荷泵泄漏電流的效應(yīng)的技術(shù)。在一個方面中，所述設(shè)備包含壓控振蕩器 (VCO)；相位頻率檢測器(PFD)，其提供相位比較操作；環(huán)路濾波器，其經(jīng)配置以提供用以將所述VCO鎖定到所要操作頻率的控制電壓；以及電荷泵，其經(jīng)配置以響應(yīng)于上升脈沖和下降脈沖中的至少一者而將輸出信號提供給所述環(huán)路濾波器。所述設(shè)備進一步包含取樣開關(guān)，所述取樣開關(guān)耦合在所述環(huán)路濾波器的輸入、所述電荷泵的輸出之間，且以一取樣間隔為特征。取樣開關(guān)控制器經(jīng)配置以通過在所述相位比較操作之前閉合所述取樣開關(guān)和在所述相位比較操作完成時斷開所述取樣開關(guān)，來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的寬度，以便減輕來自所述電荷泵的泄漏電流的效應(yīng)。下文進一步詳細(xì)描述了本發(fā)明的各種其它方面和實施例。發(fā)明內(nèi)容既不希望也不應(yīng)被解釋為表示本發(fā)明的全部程度和范圍，將通過詳細(xì)描述，尤其在結(jié)合附圖時將容易明白這些和額外的方面。


圖1展示使用電荷泵的典型鎖相環(huán)路(PLL)電路的實例示意圖。圖2展示針對參考時鐘、VCO輸出信號、上升和下降脈沖、以及與圖1的PLL電路相關(guān)聯(lián)的控制電壓“紋波”的波形的一組實例。圖3展示具有電荷泵鎖相環(huán)路(PLL)電路的設(shè)備的實例示意圖，所述電荷泵鎖相環(huán)路(PLL)電路自適應(yīng)地控制環(huán)路濾波器取樣間隔，以減輕電荷泵泄漏的效應(yīng)。圖4展示用于自適應(yīng)地控制環(huán)路濾波器的取樣間隔的實例過程的流程圖。圖5展示針對根據(jù)圖3的設(shè)備的參考時鐘、高級參考時鐘、上升和下降脈沖、開關(guān)控制信號PHIl和PHI2、電荷泵輸出電壓Vp以及VCO控制電壓Vctrl的一組波形。為促進理解，已在可能的情況下使用相同的參考數(shù)字來標(biāo)示為圖式所共有的相同元件，但可在適當(dāng)?shù)臅r候添加后綴，以區(qū)分此類元件。圖式中的圖像出于說明目的而被簡化，且不一定按比例描繪。

本發(fā)明的示范性配置，且由此，不應(yīng)被認(rèn)為限制可認(rèn)可其它同等有效的配置的本發(fā)明的范圍。因此，已預(yù)期一些配置的特征可有益地并入其它配置中，而無需進一步的陳述。
具體實施例方式詞語“示范性”在本文中用于指“充當(dāng)實例、例子或說明”。不必將本文中描述為 “示范性”的任何配置或設(shè)計解釋為比其它實施例或設(shè)計優(yōu)選或有利。圖3展示具有電荷泵鎖相環(huán)路(PLL)電路301的設(shè)備300的示意圖，所述電荷泵鎖相環(huán)路(PLL)電路301自適應(yīng)地控制環(huán)路濾波器取樣間隔，以減輕電荷泵泄漏電流的效應(yīng)。設(shè)備300包含電荷泵PLL電路301、可編程延遲302和取樣開關(guān)控制器340?？删幊萄舆t302接收參考時鐘信號的高級版本(表示為REF_CLK_ADV)。參考時鐘信號的高級版本在下文稱為“高級參考時鐘信號”?？删幊萄舆t302的輸出表示參考時鐘信號(表示為REF_ CLK)，所述參考時鐘信號是進入PLL電路301中的輸入。PLL電路301包含相位頻率檢測器(PFD) 304、電荷泵306、環(huán)路濾波器320、壓(或流)控振蕩器(VC0)330以及N分分頻器332。在操作中，PFD 304經(jīng)由參考時鐘信號REF_CLK與來自N分分頻器332的經(jīng)分頻的輸出時鐘之間的相位比較來檢測相位誤差。PFD 304 產(chǎn)生并輸出驅(qū)動電荷泵306的上升和下降脈沖。將高級參考時鐘信號REF_CLK_ADV和高級分頻器時鐘信號DIV_CLK_ADV以及上升和下降脈沖發(fā)送到取樣開關(guān)控制器340。取樣開關(guān)控制器的輸出(表示為PHIl和PHI2)經(jīng)配置以經(jīng)由取樣開關(guān)316和317 (兩者都描繪成處于斷開狀態(tài))來使環(huán)路濾波器320的取樣間隔同步。取樣開關(guān)316定位于電荷泵306輸出與環(huán)路濾波器320輸入之間。在一個配置中，取樣開關(guān)控制器340是狀態(tài)機。在圖3中所示的實例配置中，取樣開關(guān)317定位于單位增益放大器318輸出與電荷泵306輸出之間。取樣開關(guān)317和單位增益放大器318的目的是將電荷泵306輸出電壓 Vp預(yù)充電到環(huán)路濾波器輸出電壓V。tel，以減輕電荷泵306在寄生電容器315 (Cpae)上的輸出泄漏。如圖5中所示，在閉合取樣開關(guān)316之前，斷開取樣開關(guān)317。取樣開關(guān)317、單位增益放大器318和PHI2控制信號是任選的，且對電荷泵306進行預(yù)充電的益處取決于寄生電容器315 (Cpak)的值。電荷泵306在閉合取樣開關(guān)316時將與檢測到的相位誤差成比例的電荷注入到環(huán)路濾波器320中。環(huán)路濾波器320隨后產(chǎn)生控制電壓V。tel(或電流)(S卩，到VCO 330的頻率控制輸入)。VCO 330產(chǎn)生VCO輸出信號(表示為VC0_CLK)，所述VCO輸出信號的頻率與控制電壓V。tel (或電流)成比例。PLL電路301具有鎖定條件和用以實現(xiàn)鎖定條件的鎖相捕獲。在鎖定條件中，上升和下降脈沖具有大體上相等的持續(xù)時間，且沒有凈電荷被注入到環(huán)路濾波器320中。因此控制電壓(或電流)V。tel理想地處于恒定值，這確保VCO 330輸出信號VC0_CLK處于恒定頻率。環(huán)路濾波器320可包含電容器(Cfiu) 324和電阻器(Rfiu) 322，所述環(huán)路濾波器320 積累電荷以產(chǎn)生控制電壓，所述控制電壓對(視需要)在每一相位比較處提供校正電壓的控制頻率進行設(shè)置。應(yīng)注意，PFD 304由參考時鐘信號REF_CLK進行計時，即，相位比較發(fā)生于參考頻率間隔處。設(shè)備300可進一步包含外部參考振蕩器(未圖示)。高級參考時鐘信號REF_CLK_ ADV隨來自外部參考振蕩器(未圖示)的時鐘信號而被，且可為外部參考振蕩器的分?jǐn)?shù)，所述分?jǐn)?shù)由在外部參考振蕩器與可編程延遲302之間的路徑中的分頻器(未圖示)導(dǎo)出。環(huán)路濾波器320僅是示范性的，且還可包含其它組件和其它設(shè)計。舉例來說，通常將額外極電容器(未圖示)添加在環(huán)路濾波器320中。額外極電容器可為電容器3M的值的1/10。額外極電容器不影響PLL 301穩(wěn)定時間或環(huán)路穩(wěn)定性，而是改善VCO 330輸出信號中的參考雜散信號抑制。同樣地，電荷泵配置也僅是示范性的。從泄漏的角度來看，對應(yīng)于環(huán)路濾波器取樣間隔的取樣操作應(yīng)具有最少的持續(xù)時間，即，環(huán)路濾波器320僅在上升或下降脈沖有效(接通)時連接到電荷泵，否則便斷開。 在鎖定條件下，上升和下降脈沖具有最少的持續(xù)時間，即，兩種脈沖總是維持最小的脈沖寬度，以避免出現(xiàn)死區(qū)，借此PFD 304不會響應(yīng)于非常小的相位誤差。然而，在鎖相捕獲期間， 上升和下降脈沖可十分長(參考循環(huán)的較大分?jǐn)?shù))，這也對取樣開關(guān)316進行的取樣操作的持續(xù)時間設(shè)置最小約束。如果取樣開關(guān)316斷開，而上升和下降脈沖仍然有效(接通)，那么誤差電荷中的一些誤差電荷“丟失”且有效環(huán)路增益減小。因此，環(huán)路動態(tài)特性改變且可
10能出現(xiàn)穩(wěn)定性問題。本文中所描述的設(shè)備300可用于各種電子電路(包含通信電路)中。舉例來說， 設(shè)備300可用于(1)發(fā)射器子系統(tǒng)中，以產(chǎn)生用于上變頻的本機振蕩器(LO)信號；(2)接收器子系統(tǒng)中，以產(chǎn)生用于下變頻的LO信號；(3)數(shù)字子系統(tǒng)中，以產(chǎn)生用于同步電路(例如，觸發(fā)器和鎖存器)的時鐘信號；以及(4)其它電路和子系統(tǒng)中。圖4展示用于自適應(yīng)地控制環(huán)路濾波器320的環(huán)路濾波器取樣間隔，以使環(huán)路濾波器320連接到電荷泵306中的任何可能的泄漏路徑的時間最少化的實例過程400的流程圖。過程400可實施于硬件狀態(tài)機或硬件邏輯功能中。取樣間隔受取樣開關(guān)控制器340控制。在示范性實施例中，展示了兩個取樣開關(guān)316和317，所述兩個取樣開關(guān)經(jīng)由開關(guān)控制器340根據(jù)過程400而經(jīng)同步以斷開和閉合。過程400以將高級參考時鐘信號REF_CLK_ADV發(fā)送到框402的取樣開關(guān)控制器 340而開始。在框404處，高級參考時鐘信號REF_CLK_ADV被延遲了可編程延遲302，以產(chǎn)生去往PFD 304的參考時鐘信號REF_CLK。在框406處，PFD 304將上升和下降脈沖發(fā)送到電荷泵306和取樣開關(guān)控制器340。N分分頻器332將高級分頻器時鐘DIV_CLK_ADV發(fā)送到取樣開關(guān)控制器340。在框407處，開關(guān)控制器340閉合取樣開關(guān)317 (PHI2高)，以利用 DIV_CLK_ADV和REF_CLK_ADV信號的組合對電荷泵306輸出進行預(yù)充電，以產(chǎn)生PHI2預(yù)充電脈沖。在框408處，確定相位比較(或下一循環(huán))是否將開始。如果確定為“否”，那么過程400循環(huán)到框408的開始。然而，如果在框408處的確定為“是”，那么在框410處，斷開取樣開關(guān)317 (PHI2低)且閉合取樣開關(guān)316 (PHI1高)，其對應(yīng)于環(huán)路濾波器取樣間隔的開始。在框412處，確定是否已檢測到上升和下降脈沖兩者的下降轉(zhuǎn)變。如果確定為“否”，那么框412循環(huán)回到框412的開始。然而，如果確定為“是”，那么在框414處，斷開取樣開關(guān) 316，其對應(yīng)于環(huán)路濾波器取樣間隔的末尾?？?14循環(huán)回到框402。過程400基于上升和下降脈沖的長度來自適應(yīng)地控制環(huán)路濾波器取樣間隔(閉合取樣開關(guān)316的持續(xù)時間)的寬度，S卩，自動調(diào)整環(huán)路濾波器取樣間隔以適應(yīng)長的上升/下降脈沖(在鎖相捕獲期間)并適應(yīng)最小長度的升/下降脈沖(在鎖定條件下)。PLL電路300的參考時鐘信號REF_CLK被延遲了可編程的量。取樣開關(guān)控制器340 在高級參考時鐘信號REF_CLK_ADV或高級分頻器時鐘信號DIV_CLK_ADV接通時被計時，其中取樣開關(guān)316恰好在相位比較時刻之前閉合。取樣開關(guān)控制器340隨后等待上升和下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變發(fā)生，一旦檢測到這兩個事件，即刻斷開取樣開關(guān)316。因此，過程400確保大體上已將所有誤差電荷取樣到環(huán)路濾波器320上，而同時使環(huán)路濾波器320連接到電荷泵306中的任何可能的泄漏路徑的時間最少化。一旦斷開取樣開關(guān)316，所得的控制電壓V。tel即刻保持恒定，直到其中高級參考時鐘REF_CLK_ADV或高級分頻器時鐘DIV_CLK_ ADV(無論哪個先發(fā)生)接通的下一相位比較為止。在REF_CLK與DIV_CLK之間的相位比較之前，利用單位增益放大器318和取樣開關(guān)317的反饋路徑來對電荷泵306輸出進行預(yù)充電。如果在電荷泵輸出上存在CPAK315，那么便需要反饋電路來防止在取樣開關(guān)316在下一相位比較時刻閉合(PHI1高)時Cfiu與 Cpak之間的電荷共享。圖5展示與圖3的設(shè)備300相關(guān)聯(lián)的參考時鐘信號REF_CLK、高級參考時鐘信號REF_CLK_ADV、上升和下降脈沖、開關(guān)控制PHIl和PHI2、電荷泵306輸出電壓Vp以及控制電
壓Vctrl的一組波形500。開關(guān)控制PHIl是經(jīng)同步的取樣開關(guān)控制，其具有對應(yīng)于高級參考時鐘信號REF_ CLK_ADV或高級分頻器時鐘信號DIV_CLK_ADV (無論哪個先發(fā)生)的上升轉(zhuǎn)變的上升轉(zhuǎn)變。 而且，上升和下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變與開關(guān)控制PHIl—致。在操作中，取樣開關(guān)控制器340 基于高級參考時鐘信號REF_CLK_ADV或高級分頻器時鐘信號DIV_CLK_ADV為接通(無論哪個先發(fā)生)而接通(閉合)取樣開關(guān)316(對應(yīng)于開關(guān)控制PHIl的上升轉(zhuǎn)變)。此外，取樣開關(guān)控制器340關(guān)斷(斷開)取樣開關(guān)316(對應(yīng)于開關(guān)控制PHIl的下降轉(zhuǎn)變)，這經(jīng)同步以對應(yīng)于上升和下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變。因此，取樣開關(guān)316恰好在PFD 304進行相位比較操作發(fā)生之前接通，且一旦相位比較操作完成便切斷。開關(guān)控制PHI2是經(jīng)同步的取樣開關(guān)控制，其具有對應(yīng)于PHIl信號的上升轉(zhuǎn)變的下降轉(zhuǎn)變。PHI2脈沖持續(xù)時間可與PHIl低周期一樣長，或可與對電荷泵306輸出節(jié)點Vp 進行預(yù)充電所需要的時間一樣短。在操作中，取樣開關(guān)控制器340基于高級參考時鐘信號 REF_CLK_ADV和高級分頻器時鐘信號DIV_CLK_ADV為關(guān)斷而接通(閉合)取樣開關(guān)317 (對應(yīng)于開關(guān)控制PHI2的上升轉(zhuǎn)變)。此外，取樣開關(guān)控制器340關(guān)斷(斷開)取樣開關(guān)317 (對應(yīng)于開關(guān)控制PHI2的下降轉(zhuǎn)變)，此經(jīng)同步以對應(yīng)于取樣開關(guān)316的上升轉(zhuǎn)變(PHI1高)。 因此，取樣開關(guān)317在用以對電荷泵306輸出Vp進行預(yù)充電的相位比較操作之前接通，且一旦相位比較操作已開始(PHI1上升轉(zhuǎn)變)即刻切斷。在操作中，來自電荷泵泄漏的由遞減的斜坡(電壓對時間)表示的控制電壓V。tel 的電壓下降實質(zhì)上受限于高級參考時鐘信號REF_CLK_ADV到接通狀態(tài)的上升轉(zhuǎn)變與上升或下降脈沖的上升轉(zhuǎn)變之間的持續(xù)時間。于是，由遞增的斜坡表示的控制電壓升，直到下降脈沖的上升轉(zhuǎn)變?yōu)橹?。此后，控制電壓V—實質(zhì)上恒定，直到高級參考時鐘信號REF_ CLK_ADV到接通狀態(tài)的下一上升轉(zhuǎn)變?yōu)橹?。在圖5的所說明的實例中，假設(shè)電荷泵泄漏電流設(shè)法移除儲存在環(huán)路濾波器電容器3M上的電荷。對于當(dāng)電荷泵泄漏電流極性被顛倒時 (即，泄漏電流設(shè)法將額外的電荷添加到環(huán)路濾波器320上)的情況，可進行另一種分析。本文中所描述的設(shè)備300利用過程400和時序圖500來減輕PLL 300中的電荷泵泄漏的效應(yīng)。另外，設(shè)備300在除了相位比較時刻之外的所有時間將電荷泵306輸出與環(huán)路濾波器320和VCO 330去耦。在電荷泵306 (Vdd節(jié)點)處存在電源噪聲的情況下，PHIl 有效工作循環(huán)(PHI1時鐘周期百分比高的部分)將進一步減輕電源噪聲。本文中所描述的設(shè)備300可用于各種系統(tǒng)和應(yīng)用。舉例來說，設(shè)備300可用于無線通信系統(tǒng)，例如蜂窩式系統(tǒng)、正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)、多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)(WLAN)等。所述蜂窩式系統(tǒng)包含碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、全球移動通信系統(tǒng)(GSM) 系統(tǒng)等。CDMA系統(tǒng)包含IS-95、IS-2000、IS-856以及寬帶CDMA(W-CDMA)系統(tǒng)。設(shè)備300 可嵌入無線裝置以及基站中。對于在不同時間進行發(fā)射和接收的時分雙工(TDD)系統(tǒng)(例如，GSM系統(tǒng)或IEEE 802. 11系統(tǒng))，一個具有PLL電路301的設(shè)備300可用于發(fā)射和接收路徑兩者。對于同時在不同頻帶上進行發(fā)射和接收的頻分雙工(FDD)系統(tǒng)(例如，CDMA系統(tǒng))，一個具有PLL電路301的設(shè)備300可用于發(fā)射路徑，且另一個可用于接收路徑。本文中所描述的設(shè)備300可以各種配置實施。舉例來說，用于設(shè)備300和/或PLL 電路301的電路框中的全部或許多可實施于集成電路(IC)、RF集成電路(RFIC)、專用集成電路(ASIC)等內(nèi)。還可用一個或一個以上IC、離散組件等的組合來實施設(shè)備300。還可用以下各種IC工藝技術(shù)來制造設(shè)備300 例如，互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)、雙極結(jié)晶體管 (BJT)、雙極 CMOS (BiCMOS)、硅鍺(SiGe)、砷化鎵(GaAs)等。 提供對所揭示實施例的先前描述以使得所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠制作或使用本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白對這些實施例的各種修改，且在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本文中所界定的一般原理可應(yīng)用于其它實施例。因此，本發(fā)明無意限于本文中所展示的實施例，而將賦予本發(fā)明與本文所揭示的原理和新穎特征一致的最廣范圍。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包括壓控振蕩器(VCO)；相位頻率檢測器(PFD)，其用以提供相位比較操作；環(huán)路濾波器，其用以產(chǎn)生用以將所述VCO鎖定到所要操作頻率的控制電壓；電荷泵，其用以響應(yīng)于上升脈沖和下降脈沖中的至少一者而產(chǎn)生去往所述環(huán)路濾波器的輸出信號；取樣開關(guān)，其耦合到所述環(huán)路濾波器的輸入和所述電荷泵的輸出，且以一取樣間隔為特征；以及取樣開關(guān)控制器，其用以通過在所述相位比較操作之前閉合所述取樣開關(guān)并在所述相位比較操作完成時斷開所述取樣開關(guān)來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的寬度，以減輕來自所述電荷泵的泄漏電流的效應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以基于去往所述電荷泵的上升和下降脈沖兩者的長度而在一段持續(xù)時間內(nèi)自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以依據(jù)在鎖相捕獲期間去往所述電荷泵的所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長而按照所述上升和下降脈沖任一者的最長長度來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以依據(jù)在鎖定條件下所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長而按照所述上升和下降脈沖任一者的最大長度來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步可操作以檢測所述上升和下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變的發(fā)生；以及響應(yīng)于檢測到所述上升和下降脈沖兩者的所述下降轉(zhuǎn)變而控制所述取樣開關(guān)以使其斷開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步可操作以在相位比較操作之前將電荷泵輸出節(jié)點預(yù)充電到所述環(huán)路濾波器處存在的所述控制電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述PFD進一步經(jīng)配置以產(chǎn)生所述上升和下降脈沖；且進一步包括可編程延遲，其中所述取樣開關(guān)控制器和所述可編程延遲接收高級參考時鐘信號以及高級分頻器時鐘信號，所述可編程延遲經(jīng)配置以延遲所述高級參考時鐘信號，以產(chǎn)生用以起始所述相位比較操作的參考時鐘信號；且所述取樣開關(guān)控制器經(jīng)配置以控制所述取樣開關(guān)，以使其恰好在所述PFD進行所述相位比較操作之前閉合且恰好在所述相位比較操作之后斷開，進而確保已將所有誤差電荷取樣到所述環(huán)路濾波器上，而同時使所述環(huán)路濾波器連接到所述電荷泵中的可能的泄漏路徑的持續(xù)時間最少化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中一旦斷開所述取樣開關(guān)，從所述環(huán)路濾波器到所述VCO的所得控制電壓即刻保持恒定，直到其中所述高級參考時鐘信號或所述高級分頻器時鐘(無論哪個先發(fā)生)接通的下一循環(huán)為止。
9.一種集成電路，其包括壓控振蕩器(VCO)；環(huán)路濾波器，其用以產(chǎn)生用以將所述VCO鎖定到所要操作頻率的控制電壓；電荷泵，其用以響應(yīng)于上升脈沖和下降脈沖中的至少一者而產(chǎn)生去往所述環(huán)路濾波器的輸出信號；取樣開關(guān)，其耦合到所述環(huán)路濾波器的輸入和所述電荷泵的輸出，且以一取樣間隔為特征；以及取樣開關(guān)控制器，其用以通過一下方式自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的寬度以減輕來自所述電荷泵的泄漏電流的效應(yīng)依據(jù)所述上升脈沖和下降脈沖中哪一者先發(fā)生，在所述上升脈沖或所述下降脈沖的接通狀態(tài)之前閉合所述取樣開關(guān)，以及在所述上升和下降脈沖兩者都已返回到切斷狀態(tài)之后斷開所述取樣開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以基于去往所述電荷泵的所述上升和下降脈沖兩者的長度而在一段持續(xù)時間內(nèi)自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以依據(jù)在鎖相捕獲期間去往所述電荷泵的所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長而按照所述上升和下降脈沖任一者的最長長度來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以依據(jù)在鎖定條件下所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長而按照所述上升和下降脈沖任一者的最大長度來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以檢測所述上升和下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變的發(fā)生；以及響應(yīng)于檢測到所述上升和下降脈沖兩者的所述下降轉(zhuǎn)變而控制所述取樣開關(guān)以使其斷開。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以在相位比較操作之前將電荷泵輸出節(jié)點預(yù)充電到所述環(huán)路濾波器處存在的所述控制電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的集成電路，其進一步包括相位頻率檢測器(PFD)，其用以執(zhí)行所述相位比較操作并產(chǎn)生所述上升和下降脈沖；以及可編程延遲，其中所述取樣開關(guān)控制器和所述可編程延遲接收高級參考時鐘信號以及高級分頻器時鐘信號，所述可編程延遲延遲所述高級參考時鐘信號以產(chǎn)生用以起始所述相位比較操作的參考時鐘信號；所述取樣開關(guān)控制器控制所述取樣開關(guān)以使其恰好在所述PFD進行所述相位比較操作之前閉合且恰好在所述相位比較操作之后斷開，進而確保已將所有誤差電荷取樣到所述環(huán)路濾波器上，而同時使所述環(huán)路濾波器連接到所述電荷泵中的可能的泄漏路徑的持續(xù)時間最少化。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的集成電路，其中從所述環(huán)路濾波器到所述VCO的所述控制電壓進一步經(jīng)配置以一旦斷開所述取樣開關(guān)即刻保持恒定，直到其中所述高級參考時鐘信號或所述高級分頻器時鐘(無論哪個先發(fā)生)接通的下一循環(huán)為止。
17.—種經(jīng)配置以與鎖相環(huán)路(PLL)電路一起操作的裝置，所述PLL電路具有環(huán)路濾波器；電荷泵，其用以響應(yīng)于上升脈沖和下降脈沖中的至少一者而提供去往所述環(huán)路濾波器的輸出信號；以及取樣開關(guān)，其耦合在所述環(huán)路濾波器與所述電荷泵之間且以一取樣間隔為特征，所述裝置包括取樣開關(guān)控制器，所述取樣開關(guān)控制器用以通過以下操作來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的寬度以減輕來自所述電荷泵的泄漏電荷的效應(yīng)依據(jù)所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者先發(fā)生，在所述上升或下降脈沖的接通狀態(tài)之前閉合所述取樣開關(guān)；以及在所述上升和下降脈沖兩者都已返回到切斷狀態(tài)之后斷開所述取樣開關(guān)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以基于去往所述電荷泵的上升和下降脈沖兩者的長度而在一段持續(xù)時間內(nèi)自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以依據(jù)在鎖相捕獲期間去往所述電荷泵的所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長而按照所述上升和下降脈沖任一者的最長長度來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以依據(jù)在所述PLL電路的鎖定條件下所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長而按照所述上升和下降脈沖任一者的最大長度來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以檢測所述上升和下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變的發(fā)生；以及響應(yīng)于檢測到所述上升和下降脈沖兩者的所述下降轉(zhuǎn)變而控制所述取樣開關(guān)以使其斷開。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以在相位比較操作之前將電荷泵輸出節(jié)點預(yù)充電到所述環(huán)路濾波器處存在的所述控制電壓。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述PLL電路進一步包含相位頻率檢測器 (PFD)，所述相位頻率檢測器(PFD)用以提供相位比較操作并產(chǎn)生所述上升和下降脈沖；且其中所述裝置進一步經(jīng)配置以與可編程延遲一起操作，其中所述取樣開關(guān)控制器和所述可編程延遲接收高級參考時鐘信號以及高級分頻器時鐘信號，所述可編程延遲經(jīng)配置以延遲所述高級參考時鐘信號，以產(chǎn)生用以起始所述相位比較操作的參考時鐘信號，所述取樣開關(guān)控制器進一步經(jīng)配置以控制所述取樣開關(guān)，以使其恰好在所述PFD進行所述相位比較操作之前閉合且恰好在所述相位比較操作之后斷開，進而確保已將所有誤差電荷取樣到所述環(huán)路濾波器上，而同時使所述環(huán)路濾波器連接到所述電荷泵中的可能的泄漏路徑的持續(xù)時間最少化。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中從所述環(huán)路濾波器到所述VCO的所述控制電壓進一步經(jīng)配置以一旦斷開所述取樣開關(guān)即刻保持恒定，直到其中所述高級參考時鐘信號或所述高級分頻器時鐘(無論哪個先發(fā)生)接通的下一循環(huán)為止。
25.一種鎖相環(huán)路(PLL)電路，其適于與取樣開關(guān)控制器一起操作，所述PLL電路包括 環(huán)路濾波器；電荷泵，其用以響應(yīng)于上升脈沖和下降脈沖中的至少一者而產(chǎn)生去往所述環(huán)路濾波器的輸出信號；以及取樣開關(guān)，其耦合在所述環(huán)路濾波器與所述電荷泵之間且以一取樣間隔為特征，借此所述取樣開關(guān)控制器通過以下方式自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的寬度以減輕來自所述電荷泵的泄漏電流的效應(yīng)依據(jù)所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者先發(fā)生，在所述上升或下降脈沖的接通狀態(tài)之前閉合所述取樣開關(guān)，以及在所述上升和下降脈沖兩者都已返回到切斷狀態(tài)之后斷開所述取樣開關(guān)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的PLL電路，其中所述PLL電路進一步包含相位頻率檢測器(PFD)，其用以提供相位比較操作并產(chǎn)生所述上升和下降脈沖，且適于與可編程延遲一起操作，借此所述取樣開關(guān)控制器和所述可編程延遲接收高級參考時鐘信號，所述可編程延遲經(jīng)配置以延遲所述高級參考時鐘信號，以產(chǎn)生用以起始所述相位比較操作的參考時鐘信號，且借此所述取樣開關(guān)控制器恰好在所述PFD進行所述相位比較操作之前閉合所述取樣開關(guān)且恰好在所述相位比較操作之后斷開所述取樣開關(guān)，進而確保已將所有誤差電荷取樣到所述環(huán)路濾波器上，而同時使所述環(huán)路濾波器連接到所述電荷泵中的可能的泄漏路徑的持續(xù)時間最少化。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的PLL電路，其中從所述環(huán)路濾波器到所述VCO的所述控制電壓進一步經(jīng)配置以一旦斷開所述取樣開關(guān)即刻保持恒定，直到其中所述高級參考時鐘信號或所述高級分頻器時鐘信號(無論哪個先發(fā)生)接通的下一循環(huán)為止。
28.一種設(shè)備，其包括鎖相環(huán)路(PLL)電路；用于依據(jù)從所述PLL電路的相位頻率檢測器(PFD)到電荷泵的上升脈沖和下降脈沖中哪一者先發(fā)生而在所述上升或下降脈沖的接通狀態(tài)之前閉合取樣開關(guān)的裝置；以及用于在所述上升和下降脈沖兩者都已返回到切斷狀態(tài)之后斷開所述取樣開關(guān)以控制所述取樣開關(guān)的取樣間隔的寬度以減輕來自所述電荷泵的泄漏電流的效應(yīng)的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的設(shè)備，其進一步包括用于基于去往所述電荷泵的上升和下降脈沖兩者的長度而在一段持續(xù)時間內(nèi)自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的設(shè)備，其進一步包括用于依據(jù)在鎖相捕獲期間去往所述電荷泵的所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長而按照所述上升和下降脈沖任一者的最長長度來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其進一步包括用于依據(jù)在所述PLL電路的鎖定條件下所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長而按照所述上升和下降脈沖任一者的最大長度來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的所述寬度的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的設(shè)備，其進一步包括用于檢測所述上升和下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變的發(fā)生的裝置；以及用于響應(yīng)于檢測到所述上升和下降脈沖兩者的所述下降轉(zhuǎn)變而控制所述取樣開關(guān)以使其斷開的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的設(shè)備，其進一步包括用于在相位比較操作之前將電荷泵輸出節(jié)點預(yù)充電到環(huán)路濾波器處存在的控制電壓的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其進一步包括用于控制所述取樣開關(guān)以使其恰好在所述PFD進行相位比較操作之前閉合且恰好在所述相位比較操作之后斷開進而確保已將所有誤差電荷取樣到所述PLL電路的環(huán)路濾波器上而同時使所述環(huán)路濾波器連接到所述電荷泵中的可能的泄漏路徑的持續(xù)時間最少化的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其進一步包括用于一旦斷開所述取樣開關(guān)即刻將從所述環(huán)路濾波器到所述VCO的所述控制電壓保持恒定直到其中所述高級參考時鐘信號或所述高級分頻器時鐘(無論哪個先發(fā)生)接通的下一循環(huán)為止的裝置。
36.一種用于減輕來自鎖相環(huán)路(PLL)電路的電荷泵的泄漏電流的效應(yīng)的方法，所述方法包括依據(jù)從所述PLL電路的相位頻率檢測器(PFD)到所述電荷泵的上升脈沖和下降脈沖中哪一者先發(fā)生，在所述上升或下降脈沖的接通狀態(tài)之前閉合取樣開關(guān)；以及在所述上升和下降脈沖兩者都已返回到切斷狀態(tài)之后斷開所述取樣開關(guān)以控制所述取樣開關(guān)的取樣間隔的寬度，以減輕來自所述PLL電路的所述電荷泵的所述泄漏電流的所述效應(yīng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其進一步包括基于去往所述電荷泵的上升和下降脈沖兩者的長度而在一段持續(xù)時間內(nèi)控制所述取樣間隔的所述寬度。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其進一步包括依據(jù)在鎖相捕獲期間去往所述電荷泵的所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長，而按照所述上升和下降脈沖任一者的最長長度來控制所述取樣間隔的所述寬度。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其進一步包括依據(jù)在所述PLL電路的鎖定條件下所述上升脈沖和所述下降脈沖中哪一者最長，而按照所述上升和下降脈沖任一者的最大長度來控制所述取樣間隔的所述寬度。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其進一步包括檢測所述上升和下降脈沖的下降轉(zhuǎn)變的發(fā)生；以及響應(yīng)于所述檢測到所述上升和下降脈沖兩者的所述下降轉(zhuǎn)變而控制所述取樣開關(guān)以使其斷開。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其進一步包括在PFD相位比較操作之前將電荷泵輸出節(jié)點預(yù)充電到環(huán)路濾波器處存在的控制電壓。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其進一步包括控制所述取樣開關(guān)以使其恰好在所述 PFD進行相位比較操作之前閉合且恰好在所述相位比較操作之后斷開，進而確保已將所有誤差電荷取樣到所述PLL電路的環(huán)路濾波器上，而同時使所述環(huán)路濾波器連接到所述電荷泵中的可能的泄漏路徑的持續(xù)時間最少化。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其進一步包括一旦斷開所述取樣開關(guān)即刻將從所述環(huán)路濾波器到所述VCO的所述控制電壓保持恒定，直到其中所述高級參考時鐘信號或所述高級分頻器時鐘(無論哪個先發(fā)生)接通的下一循環(huán)為止。
全文摘要
本發(fā)明提供用于自適應(yīng)地控制環(huán)路濾波器取樣間隔以減輕包含鎖相環(huán)路電路的設(shè)備中的電荷泵泄漏電流的效應(yīng)的技術(shù)。在一個方面中，所述設(shè)備包含壓控振蕩器(VCO)；相位頻率檢測器(PFD)，其提供相位比較操作；環(huán)路濾波器，其提供用以將所述VCO鎖定到所要操作頻率的控制電壓；以及電荷泵，其經(jīng)配置以響應(yīng)于上升脈沖和下降脈沖中的至少一者而將輸出信號提供給所述環(huán)路濾波器。所述設(shè)備進一步包含取樣開關(guān)，所述取樣開關(guān)耦合在所述環(huán)路濾波器的輸入、所述電荷泵的輸出之間，且以一取樣間隔為特征。取樣開關(guān)控制器經(jīng)配置以通過在所述相位比較操作之前閉合所述取樣開關(guān)并在所述相位比較操作完成時斷開所述取樣開關(guān)來自適應(yīng)地控制所述取樣間隔的寬度，以便減輕來自所述電荷泵的泄漏電流的所述效應(yīng)。
文檔編號H03L7/089GK102210102SQ200980145109
公開日2011年10月5日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者阿什溫·拉古納塔恩, 馬爾奇奧·佩德拉里-諾伊 申請人:高通股份有限公司