倍頻器與相關(guān)方法
【專利摘要】一種倍頻器與相關(guān)方法，倍頻器包括一波形產(chǎn)生器與一截波器。波形產(chǎn)生器響應(yīng)一輸入信號(hào)據(jù)以產(chǎn)生一波形，截波器則在波形跨越多個(gè)參考位準(zhǔn)的其中任一個(gè)時(shí)于一輸出信號(hào)中引入轉(zhuǎn)態(tài)，以使輸出信號(hào)頻率為輸入信號(hào)頻率的倍數(shù)。
【專利說(shuō)明】倍頻器與相關(guān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種倍頻器與相關(guān)方法，且特別是關(guān)于一種可將一輸入頻率倍頻為奇數(shù)倍、任意倍及/或可編程倍率的倍頻器與相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頻率操控,包括頻率/頻率的產(chǎn)生與合成(synthesize)等等,是現(xiàn)代電子裝置的關(guān)鍵重點(diǎn)。舉例而言，順序邏輯(sequential logic)電路，如處理器與控制器等，便需以頻率來(lái)觸發(fā)其正常運(yùn)作；通訊、網(wǎng)絡(luò)、廣播及/或定位系統(tǒng)的發(fā)射器及/或接收器亦需要具有特定頻率的信號(hào)以進(jìn)行信號(hào)處理、調(diào)變及/或解調(diào)變等等。
[0003]倍頻(乘頻)技術(shù)對(duì)頻率操控而言是十分有用的；倍頻的目的是使一輸出信號(hào)的頻率成為一輸入頻率的倍數(shù)；亦即，使輸出信號(hào)的頻率等于輸入頻率乘以一個(gè)倍率。若輸入頻率可呈現(xiàn)于一同相相位(in-phase )信號(hào)與一正交相位(quadrature phase )信號(hào),則一種習(xí)知的倍頻技術(shù)可運(yùn)用數(shù)字運(yùn)算提供2或4/3的倍率；然而，此種習(xí)知技術(shù)無(wú)法提供任意數(shù)值的倍率，缺乏運(yùn)用上的彈性。另一種習(xí)知技術(shù)可提供偶數(shù)倍率，但無(wú)法提供奇數(shù)倍率。
[0004]另一種習(xí)知技術(shù)是利用模擬混波(analog mixing)以實(shí)現(xiàn)倍頻,但會(huì)產(chǎn)生許多不必要的諧波(harmonics)。低頻諧波或互調(diào)(inter-modulation)是相當(dāng)難以濾除的，且會(huì)在電路中形成突波干擾(spur)。高頻諧波雖能用電感-電容槽(inductor-capacitortank)或電阻-電容槽濾除，但會(huì)增加布局面積與成本。再者，電感-電容槽的輸出頻率為電感-電容共振頻率，十分容易受到電感、電容值影響，且難以編程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服習(xí)知技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種倍頻器與相關(guān)方法，可提供任意值的倍率，包括奇數(shù)值。并且，倍頻的倍率是可編程的，以優(yōu)化運(yùn)用的彈性。
[0006]本發(fā)明的目的之一是提供一倍頻器，響應(yīng)一輸入頻率的輸入信號(hào)而提供一輸出信號(hào)，其包括一波形產(chǎn)生器與一截波器；波形產(chǎn)生器用以響應(yīng)輸入信號(hào)以產(chǎn)生一波形，截波器則耦接波形產(chǎn)生器，每當(dāng)該波形跨越多個(gè)參考位準(zhǔn)中的每一參考位準(zhǔn)時(shí)，截波器會(huì)于輸出信號(hào)中引入轉(zhuǎn)態(tài)(transit ion)。
[0007]—實(shí)施例中，波形產(chǎn)生器在輸入信號(hào)為一第一邏輯位準(zhǔn)時(shí)于該波形中形成一上升斜坡，并在輸入信號(hào)為一第二邏輯位準(zhǔn)時(shí)于該波形中形成一下降斜坡。
[0008]一實(shí)施例中，倍頻器還包括多個(gè)比較器。各比較器耦接于波形產(chǎn)生器與截波器之間，用以對(duì)該波形與該些參考位準(zhǔn)的其中之一進(jìn)行比較，并據(jù)以提供一比較結(jié)果；截波器則依據(jù)這多個(gè)比較器的多個(gè)比較結(jié)果而于輸出信號(hào)中引入轉(zhuǎn)態(tài)。一實(shí)施例中，該些參考位準(zhǔn)中的數(shù)個(gè)或全部為可編程的，截波器則可依據(jù)該些比較結(jié)果中的一可編程子集而于輸出信號(hào)中引入轉(zhuǎn)態(tài)。一實(shí)施例中，輸入信號(hào)的周期為輸出信號(hào)的周期乘以一倍率，且該些參考位準(zhǔn)與該子集依據(jù)該倍率而被編程。一實(shí)施例中，倍頻器還包括多個(gè)選擇電路與一電壓供應(yīng)器，各選擇電路耦接于該些比較器的其中之一，用以由多個(gè)候選參考位準(zhǔn)中選出其中之一以作為該些參考位準(zhǔn)的其中之一。電壓供應(yīng)器則用以為各選擇電路提供該些候選參考位準(zhǔn)。
[0009]一實(shí)施例中，倍頻器還包括一轉(zhuǎn)換器，用以周期性地分別將該波形的一取樣值轉(zhuǎn)換為一數(shù)字碼；當(dāng)相鄰數(shù)字碼跨越該些參考位準(zhǔn)的其中之一時(shí)，截波器于輸出信號(hào)中引入轉(zhuǎn)態(tài)。
[0010]一實(shí)施例中，各參考位準(zhǔn)為該波形的峰間振幅(peak-to-peak magnitude)的一分?jǐn)?shù)(fraction);舉例而言，該些參考位準(zhǔn)可均分(等分)該波形的峰間振幅。
[0011]本發(fā)明的目的之一是提供一種用于倍頻的方法，可因應(yīng)一輸入信號(hào)而提供一輸出信號(hào)，包含:響應(yīng)輸入信號(hào)而產(chǎn)生一波形；以及，每當(dāng)該波形與多個(gè)參考位準(zhǔn)的其中之一相交時(shí)，將輸出信號(hào)反相。一實(shí)施例中，波形的產(chǎn)生包括:當(dāng)輸入信號(hào)為一第一邏輯位準(zhǔn)時(shí)，于該波形中形成一上升斜坡，以及，當(dāng)輸入信號(hào)為一第二邏輯位準(zhǔn)時(shí)，于該波形中形成一下降斜坡。
[0012]一實(shí)施例中，本發(fā)明方法還包括:以多個(gè)比較器的其中之一對(duì)該波形與該些參考位準(zhǔn)的其中之一進(jìn)行比較，并響應(yīng)該些比較器的該些比較結(jié)果以將輸出信號(hào)反相。
[0013]一實(shí)施例中，本發(fā)明方法還包括:決定一倍率，依據(jù)該倍率決定該些參考位準(zhǔn)的數(shù)目，并且，依據(jù)該倍率設(shè)定該些參考位準(zhǔn)的數(shù)值，以使輸入信號(hào)的周期等于該倍率乘以該輸出信號(hào)的周期。
[0014]一實(shí)施例中，各該參考位準(zhǔn)依據(jù)該波形的峰間振幅除以該倍率之商的倍數(shù)而設(shè)定。一實(shí)施例中，本發(fā)明方法還包括:測(cè)量該波形的峰間振幅。
[0015]一實(shí)施例中，本發(fā)明方法還包括:以一轉(zhuǎn)換器周期性地將該波形的一取樣值轉(zhuǎn)換為一數(shù)字碼，以在相鄰數(shù)字碼相交于該些參考位準(zhǔn)的其中之一時(shí)將輸出信號(hào)反相。
[0016]為了對(duì)本發(fā)明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻器。
[0018]圖2示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻器。
[0019]圖3示意的是第2圖倍頻器的運(yùn)作實(shí)施例。
[0020]圖4示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻器。
[0021]圖5示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻流程。
[0022]圖6示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻器應(yīng)用。
[0023]圖7示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例而將一倍頻器運(yùn)用于一鎖相回路。
【具體實(shí)施方式】
[0024]請(qǐng)參考圖1，其所示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻器10。倍頻器10接收一信號(hào)Fref作為一輸入信號(hào)，提供一信號(hào)Fout作為一輸出信號(hào)，并使信號(hào)Fout的頻率(或頻率速率，clock rate)是信號(hào)Fref的頻率的倍數(shù)。在圖1的例子中，倍頻器10提供的倍率等于3，亦即，信號(hào)Fout的頻率會(huì)是信號(hào)Fref的頻率的3倍，或等效地，信號(hào)Fref的周期Tref會(huì)等于信號(hào)Fout的周期Tout乘以3。[0025]倍頻器10包括一波型產(chǎn)生器12、兩比較器M[l]與M[2]，以及一截波器14。波形產(chǎn)生器12用以接收信號(hào)Fref以產(chǎn)生一波形Sw。舉例而言，信號(hào)Fref可以是一個(gè)50%工作周期(duty cycle)的頻率，周期性地在兩邏輯位準(zhǔn)H與L之間交替，波形產(chǎn)生器12則可包括一電荷泵(charge pump)CP與一電容Cv,于節(jié)點(diǎn)n0 f禹接電荷泵CP。電荷泵CP依據(jù)信號(hào)Fref而對(duì)電容Cv充電及放電，以在節(jié)點(diǎn)n0建立波形Sw。舉例而言，當(dāng)信號(hào)Fref為位準(zhǔn)H時(shí)，電荷泵CP可對(duì)電容Cv充電，使波形產(chǎn)生器12于波形Sw中形成一上升斜坡；另一方面，當(dāng)信號(hào)Fref為位準(zhǔn)L時(shí)，電荷泵CP則使電容Cv放電，故波形產(chǎn)生器12會(huì)于波形Sw中形成下降斜坡。如此，波形Sw便呈現(xiàn)一鋸齒波形，其周期等于信號(hào)Fref的周期Tref。
[0026]比較器M[l]與M[2]均耦接于波形產(chǎn)生器12與截波器14之間。比較器M[l]對(duì)波形Sw與一參考位準(zhǔn)Vr [I]進(jìn)行比較，據(jù)以提供一比較結(jié)果C[l]。類似地，比較器M[2]比較波形Sw與另一參考位準(zhǔn)Vr [2]，并對(duì)應(yīng)地提供一比較結(jié)果C [2]。一實(shí)施例中，參考位準(zhǔn)Vr[l]與Vr[2]皆為波形Sw的峰間振幅A的分?jǐn)?shù)。舉例而言，參考位準(zhǔn)Vr [I]與Vr[2]可以分別為(1/3) *A與(2/3) *A，兩者均分峰間振幅A。
[0027]依據(jù)比較結(jié)果C[l]與C[2]，每當(dāng)波形Sw跨越參考位準(zhǔn)Vr[l]與Vr[2]中的任一個(gè)時(shí)點(diǎn)，截波器14便會(huì)在輸出信號(hào)Fout中引入轉(zhuǎn)態(tài)。舉例而言，在時(shí)點(diǎn)t0，波形Sw與參考位準(zhǔn)Vr[l]相交，比較器M[l]的比較結(jié)果C[l]就會(huì)在時(shí)點(diǎn)t0后反相；據(jù)此，截波器14便會(huì)使信號(hào)Fout由邏輯位準(zhǔn)H轉(zhuǎn)態(tài)為邏輯位準(zhǔn)L。類似地，在時(shí)點(diǎn)tl，原本低于參考位準(zhǔn)Vr [2]的波形Sw上升而超過參考位準(zhǔn)Vr[2]，故比較器M[2]的比較結(jié)果C[2]會(huì)在時(shí)點(diǎn)tl后反相，而截波器14便會(huì)據(jù)此而使信號(hào)Fout由邏輯位準(zhǔn)L轉(zhuǎn)態(tài)至邏輯位準(zhǔn)H。
[0028]如圖1所示，因?yàn)閰⒖嘉粶?zhǔn)Vr [I]與Vr [2]是被設(shè)定來(lái)等分線性上升斜坡與線性下降斜坡的峰間振幅A，故截波器14在信號(hào)Fout中引入的轉(zhuǎn)態(tài)會(huì)將周期Tref均分為6等分，等效上就是3個(gè)周期Tout ;如此，便可達(dá)成倍率為3的倍頻。
[0029]由圖1的例子可知，本發(fā)明倍頻器可推廣以提供任意倍率。如要提供一個(gè)數(shù)值N的倍率，倍頻器可包括(N-1)個(gè)比較器M[l]至M[N-1]，各比較器M[n]比較波形Sw與參考位準(zhǔn)Vr [η]，而參考位準(zhǔn)Vr [η]則是依據(jù)η*(Α/Ν)所設(shè)定，其中η = I至(N-1)。如此，每當(dāng)波形Sw與任一參考位準(zhǔn)Vr [η]相交,截波器便可使信號(hào)Fout的位準(zhǔn)轉(zhuǎn)態(tài),使信號(hào)Fout的周期 Tout 等于(l/N)*Tref。
[0030]請(qǐng)參考圖2與圖3，圖2示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻器20，圖3示意的則是倍頻器20的運(yùn)作實(shí)施例。倍頻器20可在信號(hào)Fref與Fout間提供一可編程的倍頻倍率，其包括一波形產(chǎn)生器22、比較器M[I]至M[Nx]、一截波器24、選擇電路SL[I]至SL[Nx]，與一電壓供應(yīng)器26。類似于圖1波形產(chǎn)生器12，波形產(chǎn)生器22響應(yīng)信號(hào)Fref而提供一鋸齒波形Sw,使波形Sw的周期等于信號(hào)Fref的周期Tref。
[0031]比較器M[l]至M[Nx]中的各比較器M[n]耦接于波形產(chǎn)生器22與截波器24之間，用以比較波形Sw與一關(guān)聯(lián)的參考位準(zhǔn)Vr [η]，并提供一比較結(jié)果C [η]。選擇電路SL[1]至SL[Nx]中的各個(gè)選擇電路SL[η]耦接于比較器Μ[η]，用以由多個(gè)候選參考位準(zhǔn)Vc [η，I]至Vc [n, J [η]]中選出一個(gè)作為參考位準(zhǔn)Vr[n]。如此，參考位準(zhǔn)Vr[n]便是可編程的，因?yàn)槠淇杀痪幊?選擇)為候選參考位準(zhǔn)V[n，I]至V[n，J[n]]中的任何一個(gè)。如圖2所示，各選擇電路SL [η]可包括開關(guān)S [η，I]至S [n，J[n]]，各開關(guān)S [n，j]可選擇性地將一候選參考位準(zhǔn)Vc [n, j]導(dǎo)通為參考位準(zhǔn)Vr [η]。電壓供應(yīng)器26耦接于選擇電路SL [I]至SL [Nx]，用以替各選擇電路SL[n]提供候選參考位準(zhǔn)Vc[n，I]至Vc[n，J[n]]。
[0032]當(dāng)要提供一倍率參數(shù)N時(shí)，(N-1)個(gè)選擇電路SL[n[l]]至SL[n[N_l]]分別提供參考位準(zhǔn)Vr [η[I]]至Vr[n[N-l]]到關(guān)聯(lián)的比較器M[n[I]]至M[n[N_l]];針對(duì)波形Sw在極小位準(zhǔn)Amin與極大位準(zhǔn)Amax間的峰間振幅A(圖3),這些參考位準(zhǔn)Vr [η [I]]至Vr [η[Ν_1]]會(huì)均分此峰間振幅A ;亦即，參考位準(zhǔn)Vr [η [I]]至Vr[n[N_l]]中的任一參考位準(zhǔn)Vr [n [i]]可以等于(Amin+i*(A/N))。響應(yīng)比較器M[n[l]]至M[n[N_l]]的比較結(jié)果C[n[l]]至C [η [N-1]],每當(dāng)波形Sw相交于參考位準(zhǔn)Vr [η [I]]至Vr[n[N_l]]的其中任一時(shí),截波器24便會(huì)使信號(hào)Fout轉(zhuǎn)態(tài)，使信號(hào)Fref的周期Tref被均分為信號(hào)Fout中的N個(gè)周期Tout。亦即，信號(hào)Fout的周期Tout可被表示為Tout = Tref/No等效而言，信號(hào)Fout即等于信號(hào)Fref與比較結(jié)果C[n[l]]至C[n[N_l]]的互斥或運(yùn)算結(jié)果，如圖3所示。
[0033]舉例而言，假設(shè)倍頻器20包括有7個(gè)比較器M[l]至M[7]，以及關(guān)聯(lián)的7個(gè)選擇電路SL[I]至SL[7]。當(dāng)倍頻器20被編程來(lái)提供倍率參數(shù)為3時(shí)，選擇電路SL[I]至SL[7]中的2個(gè)選擇電路SL[nl]與SL[n2]會(huì)向比較器M[l]至M[7]中的兩關(guān)聯(lián)比較器M[nl]與M[n2]分別提供參考位準(zhǔn)Vr[nl] = (Amin+A/3)與Vr[n2] = (Amin+2*A/3);響應(yīng)比較結(jié)果C [ηI]與C [η2]，截波器24會(huì)在波形Sw跨越參考位準(zhǔn)Vr [ηI]與Vr[n2]的任一時(shí)使信號(hào)Fout轉(zhuǎn)態(tài),或等效地,依據(jù)Fref ? C[nl] ? C[n2]產(chǎn)生信號(hào)Fout。在產(chǎn)生信號(hào)Fout時(shí)，除了比較結(jié)果C[nl]與C[n2]之外，由于其它比較結(jié)果不需被參照，故這些比較結(jié)果可被截波器24忽略；以及/或者，除了比較器M[nl]與M[n2]的其它比較器可被失能(disable)或斷電(powered down)狀態(tài)。
[0034]若設(shè)有7個(gè)比較器與7個(gè)選擇電路的倍頻器20，當(dāng)被編程來(lái)提供倍率參數(shù)為5使用，選擇電路SL[I]至SL[7]中的4個(gè)選擇電路SL[kl]、SL[k2]、SL[k3]與SL[k4]會(huì)受控(被編程)以分別提供參考位準(zhǔn)Vr[kl] = (Amin+A/5)、Vr[k2] = (Amin+2*(A/5))、Vr[k3] = (Amin+3*(A/5))與 Vr[k4] = (Amin+4*(A/5))給比較器 M[l]至 M[7]中的4個(gè)關(guān)聯(lián)比較器M[kl]、M[k2]、M[k3]與M[k4]。依據(jù)比較器M[kl]、M[k2]、M[k3]與M[k4]的比較結(jié)果C[kl]、C[k2]、C[k3]與C[k4]，截波器24會(huì)在波形Sw跨越參考位準(zhǔn)Vr[kl]、Vr[k2]、Vr[k3]與Vr[k4]時(shí)使信號(hào)Fout轉(zhuǎn)態(tài)。等效地，截波器24即是依據(jù)(Fref ? C[kl] ? C[k2] ? C[k3] ? C[k4])產(chǎn)生信號(hào) Fout。
[0035]換言之，當(dāng)以倍頻器20提供一可編程的倍率時(shí)，截波器24依據(jù)比較結(jié)果中的一個(gè)可編程子集產(chǎn)生信號(hào)Fout，例如倍率參數(shù)為3時(shí)的比較結(jié)果C[nl]與C[n2]，或是當(dāng)倍率參數(shù)為5時(shí)所參照的比較結(jié)果C[kl]、C[k2]、C[k3]與C[k4];可編程子集中的比較結(jié)果是依據(jù)適當(dāng)選擇的參考位準(zhǔn)比對(duì)所得，而這些參考位準(zhǔn)則是被編程來(lái)以倍率等分峰間振幅A，例如倍率參數(shù)為3時(shí)的參考位準(zhǔn)(V[nl]，V[n2]) = (Amin+A/3，Amin+2*A/3)，或是當(dāng)倍率參數(shù)等于 5 時(shí)的參考位準(zhǔn)(V[kl],V[k2],V[k3],V[k4]) = (Amin+A/5, Amin+2*A/5, Amin+3*A/5，Amin+4*A/5)。利用7個(gè)比較器與適當(dāng)選擇的參考位準(zhǔn)，倍頻器20可被編程來(lái)提供倍率數(shù)值2至8的倍率。電壓供應(yīng)器26可用電阻分壓器實(shí)現(xiàn)。
[0036]請(qǐng)參考圖4，其所示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻器30。倍頻器30依據(jù)信號(hào)Fref提供一信號(hào)Fout，使信號(hào)Fout的頻率(頻率速率)為信號(hào)Fref的倍數(shù)。倍頻器30包括一波形產(chǎn)生器32、一轉(zhuǎn)換器33與一截波器34。類似于波形產(chǎn)生器12與22，波形產(chǎn)生器32依據(jù)信號(hào)Fref提供一鋸齒波形Sw，使波形Sw的周期等于信號(hào)Fref的周期；在信號(hào)Fref的各個(gè)周期Tref中，波形Sw在半周期內(nèi)由一極小值線性上升至一極大值，并在另一半周期內(nèi)由該極大值線性下降回該極小值。
[0037]轉(zhuǎn)換器33，例如一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，耦接于波形產(chǎn)生器32與截波器34之間，并在一頻率CK的觸發(fā)下周期性地在頻率CK的每一周期中將波形Sw的一取樣值轉(zhuǎn)換為一數(shù)字碼D，使截波器34可在相鄰數(shù)字碼跨越數(shù)個(gè)參考位準(zhǔn)的其中之一時(shí)在信號(hào)Fout中引入轉(zhuǎn)態(tài)，其中，該數(shù)個(gè)參考位準(zhǔn)依據(jù)一倍率而均分波形Sw的峰間振幅。如此，信號(hào)Fout的頻率就會(huì)等于該倍率乘以信號(hào)Fref的頻率。對(duì)參考位準(zhǔn)進(jìn)行編程，倍頻器30就可以提供可編程的倍頻倍率。一實(shí)施例中，頻率CK的頻率速率大于信號(hào)Fref的頻率。一實(shí)施例中，頻率CK的頻率速率亦大于信號(hào)Fout的頻率。
[0038]請(qǐng)參考圖5，其所示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的流程100，其可用以依據(jù)一信號(hào)Fref提供一信號(hào)Fout，使信號(hào)Fout的頻率等于一個(gè)倍率乘以信號(hào)Fref的頻率。流程100的主要步驟可描述如下。
[0039]步驟102:依據(jù)信號(hào)Fref產(chǎn)生一波形Sw，例如圖1與圖3所示的鋸齒波形Sw。一實(shí)施例中，步驟102是在信號(hào)Fref為一第一邏輯位準(zhǔn)時(shí)于波形Sw中形成一上升斜坡，并在信號(hào)Fref為一第二邏輯值時(shí)于波形Sw中形成一下降斜坡。
[0040]步驟104:取得波形Sw的峰間振幅A ;舉例而言，峰間振幅A可以是設(shè)計(jì)者預(yù)先定義的，或是由內(nèi)建自動(dòng)測(cè)試或測(cè)量機(jī)制所量測(cè)而得的。
[0041]步驟106:決定倍率數(shù)值N后，依據(jù)倍率參數(shù)設(shè)定數(shù)個(gè)參考位準(zhǔn)Vr [.]。舉例而言，若欲設(shè)定倍率參數(shù)N，可準(zhǔn)備(N-1)個(gè)參考位準(zhǔn)，這(N-1)個(gè)參考位準(zhǔn)的數(shù)值被設(shè)定成可將波形Sw的峰間振幅A均分為N份；換言之，可依據(jù)峰間振幅A除以倍率參數(shù)N的商的倍數(shù)，即η* (Α/Ν)，來(lái)設(shè)定各參考位準(zhǔn)Vr [η]，對(duì)η = I至(N-1)。
[0042]步驟108:進(jìn)行截波以提供信號(hào)Fout，也就是當(dāng)波形Sw相交于任一參考位準(zhǔn)時(shí)將信號(hào)Fout轉(zhuǎn)態(tài)。一實(shí)施例中，步驟108是配合多個(gè)比較器來(lái)進(jìn)行，各比較器將波形Sw與一參考位準(zhǔn)相互比較以提供一比較結(jié)果，使信號(hào)Fout可依據(jù)諸比較器的諸比較結(jié)果而被轉(zhuǎn)態(tài)。一實(shí)施例中，步驟108是配合一轉(zhuǎn)換器而進(jìn)行；轉(zhuǎn)換器周期性地將波形Sw的各取樣值轉(zhuǎn)換為各數(shù)字碼，每當(dāng)相鄰數(shù)字碼相交于任一參考位準(zhǔn)，就使信號(hào)Fout轉(zhuǎn)態(tài)。
[0043]請(qǐng)參考圖6，其所示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倍頻器應(yīng)用。本發(fā)明的一倍頻器40可與一除頻器42搭配運(yùn)作。倍頻器40可以是倍頻器10 (圖1)、20 (圖2)或30 (圖4)，其可將一信號(hào)Fref的頻率(或頻率速率)乘以倍率數(shù)值N，據(jù)以提供信號(hào)Fout。除頻器42則將信號(hào)Fout的頻率除以一除頻比M，據(jù)以產(chǎn)生一信號(hào)Fo。因此，信號(hào)Fo的頻率會(huì)等于信號(hào)Fref的頻率乘以一合成比(N/Μ)。
[0044]—實(shí)施例中，信號(hào)Fref可由一鎖相回路(未繪不)的振蕩器提供，而信號(hào)Fo則用以產(chǎn)生一本地振蕩信號(hào)(或載波信號(hào))，其可用于信號(hào)混波(mixing)，如發(fā)射器中的信號(hào)調(diào)變或接受器中的信號(hào)解調(diào)。適當(dāng)?shù)卦O(shè)定倍率的數(shù)值N與除頻比的數(shù)值M，合成比(N/Μ)可以是一非整數(shù)而非一整數(shù)；如此，本地振蕩信號(hào)的諧波頻率便不會(huì)與信號(hào)Fref的頻率重迭，而本地振蕩信號(hào)與振蕩器信號(hào)Fref間的干擾(例如拉頻,frequency pulling)就可被有效抑制。
[0045]請(qǐng)參考圖7，其所示意的是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一鎖相回路60。鎖相回路60包括一倍頻器50、一相位/頻率誤差偵測(cè)器52、一電荷泵54、一振蕩器56 (如一壓控振蕩器)與一除頻器58。倍頻器50可用倍頻器10 (圖1)、20 (圖2)或30 (圖4)實(shí)現(xiàn)，其可將一信號(hào)Fref的頻率(頻率速率)乘以倍率數(shù)值N，據(jù)以提供一信號(hào)Fout。誤差偵測(cè)器52偵測(cè)信號(hào)Fout與Fb間的頻率/相位差異，據(jù)以提供一信號(hào)SE。電荷泵54依據(jù)信號(hào)SE對(duì)一電容充放電以提供一信號(hào)SC。振蕩器56則依據(jù)信號(hào)SC調(diào)整信號(hào)Fo的頻率。除頻器58將信號(hào)Fo的頻率除以數(shù)值Nd的除頻比以形成信號(hào)Fb。因此，當(dāng)鎖相回路60達(dá)成頻率/相位鎖定時(shí)，信號(hào)Fo的頻率會(huì)等于一合成比(N*Nd)乘以信號(hào)Fref的頻率。在維持合成比(N*Nd)不變的情形下，于鎖相回路60中應(yīng)用倍頻器50提供額外的倍率N，便可將除頻比Nd設(shè)定為一較小的數(shù)值；如此，鎖相回路的頻帶內(nèi)(in-band)噪聲表現(xiàn)可得以改善,并可避免除頻比Nd所導(dǎo)致的刺波問題。
[0046]再者，本發(fā)明倍頻器可被單獨(dú)運(yùn)用，以由一低頻輸入信號(hào)產(chǎn)生一高頻輸出信號(hào)，而此高頻輸出信號(hào)便可用來(lái)當(dāng)作頻率，供應(yīng)給任何需要頻率的電路。
[0047]總結(jié)來(lái)說(shuō)，相較于習(xí)知技術(shù)，本發(fā)明倍頻技術(shù)可實(shí)現(xiàn)任意數(shù)值的倍頻倍率，不限于偶數(shù)或少數(shù)幾種特定數(shù)值，亦不需要高成本的組件來(lái)濾除混波倍頻的諧波。再者，本發(fā)明倍頻的倍率可以由軟件、固件及/或硬件予以編程。
[0048]綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【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)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種倍頻器，用以響應(yīng)輸入信號(hào)而提供輸出信號(hào)，包含: 波形產(chǎn)生器，用以響應(yīng)該輸入信號(hào)而產(chǎn)生波形；以及 截波器，耦接該波形產(chǎn)生器，用以在該波形跨越多個(gè)參考位準(zhǔn)中的每一該些參考位準(zhǔn)時(shí)，于該輸出信號(hào)中引入多個(gè)轉(zhuǎn)態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，該波形產(chǎn)生器在該輸入信號(hào)為第一邏輯位準(zhǔn)時(shí)于該波形中形成上升斜坡，并在該輸入信號(hào)為第二邏輯位準(zhǔn)時(shí)于該波形中形成下降斜坡。
3.如權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，還包含: 多個(gè)比較器，每一該些比較器耦接于該波形產(chǎn)生器與該截波器之間，用以對(duì)該波形與該些參考位準(zhǔn)的其中之一進(jìn)行比較，并據(jù)以提供比較結(jié)果；該截波器依據(jù)該些比較器的該些比較結(jié)果而于該輸出信號(hào)中引入該些轉(zhuǎn)態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的倍頻器，其特征在于，該些參考位準(zhǔn)是可編程的，且該截波器可依據(jù)該些比較結(jié)果中的可編程子集，而于該輸出信號(hào)中引入該些轉(zhuǎn)態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的倍頻器，其特征在于，該輸入信號(hào)的周期為該輸出信號(hào)的周期乘以倍率參數(shù)，且該些參考位準(zhǔn)與該子集依據(jù)該倍率參數(shù)而被編程。
6.如權(quán)利要求3所述的倍頻器，其特征在于，還包含: 多個(gè)選擇電路，每一該些選擇電路耦接于該些比較器的其中之一，用以由多個(gè)候選參考位準(zhǔn)中選出其中之一作為該些參考位準(zhǔn)的其中之一。
7.如權(quán)利要求6所述的倍頻器，其特征在于，還包含: 電壓供應(yīng)器，用以為每一該些選擇電路提供該些候選參考位準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，還包含: 轉(zhuǎn)換器，用以周期性地分別將該波形的取樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼，且該截波器當(dāng)相鄰的該數(shù)字碼跨越該些參考位準(zhǔn)的其中之一時(shí)于該輸出信號(hào)中引入該些轉(zhuǎn)態(tài)。
9.如權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，各該參考位準(zhǔn)為該波形的峰間振幅的分?jǐn)?shù)。
10.如權(quán)利要求1所述的倍頻器，其特征在于，該些參考位準(zhǔn)均分該波形的峰間振幅。
11.一種用以倍頻的方法，用以響應(yīng)輸入信號(hào)而提供輸出信號(hào)，包含: 響應(yīng)該輸入信號(hào)而產(chǎn)生波形；以及 每當(dāng)該波形與多個(gè)參考位準(zhǔn)的其中之一相交時(shí)，將該輸出信號(hào)轉(zhuǎn)態(tài)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，當(dāng)產(chǎn)生該波形時(shí)，包含: 當(dāng)該輸入信號(hào)為第一邏輯位準(zhǔn)時(shí)，于該波形中形成上升斜坡，以及，當(dāng)該輸入信號(hào)為第二邏輯位準(zhǔn)時(shí)，于該波形中形成下降斜坡。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包含: 以多個(gè)比較器的其中之一對(duì)該波形與該些參考位準(zhǔn)的其中之一進(jìn)行比較，并響應(yīng)該些比較器的該些比較結(jié)果以將該輸出信號(hào)轉(zhuǎn)態(tài)。
14.如權(quán)利要求11 所述的方法，其特征在于，還包含: 決定倍率參數(shù)； 依據(jù)該倍率參數(shù)決定該些參考位準(zhǔn)的數(shù)目；以及 依據(jù)該倍率參數(shù)設(shè)定該些參考位準(zhǔn)的數(shù)值，以使該輸入信號(hào)的周期為該倍率參數(shù)乘以該輸出信號(hào)的周期。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，依據(jù)該波形的峰間振幅除以該倍率參數(shù)之商的倍數(shù)而設(shè)定各該參考位準(zhǔn)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包含: 測(cè)量該波形的該峰間振幅。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包含: 以轉(zhuǎn)換器周期性地將該波形的取樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼，以在相鄰數(shù)字碼相交于該些參考位準(zhǔn)的其中之一時(shí)將該輸出信號(hào)轉(zhuǎn)態(tài)。
【文檔編號(hào)】H03B19/00GK103812446SQ201310534539
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】丁建裕, 顏仕杰, 謝明諭, 王耀祺 申請(qǐng)人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司