相位頻率檢測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明關(guān)于鎖相環(huán)(phase lock loop，PLL)電路的有效使用，尤其關(guān)于一種相位頻率檢測(cè)器(phase frequency detector, PFD)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]鎖相環(huán)電路是提供給壓控振蕩器(voltage controlled oscillator，VC0)及相位/頻率檢測(cè)器的電子電路，該壓控振蕩器和相位/頻率檢測(cè)器產(chǎn)生一輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)的相位與至該鎖相環(huán)的一輸入信號(hào)的相位有關(guān)。通常，鎖相環(huán)試圖藉由一反饋回路基于相位頻率檢測(cè)器的控制信號(hào)來(lái)調(diào)整壓控振蕩器的頻率，以在輸入信號(hào)相位與輸出信號(hào)相位之間提供相位匹配(phase matching)。針對(duì)頻率合成器(frequency synthesis)，鎖相環(huán)可通過(guò)追蹤輸入信號(hào)的頻率提供解調(diào)制，或者鎖相環(huán)可產(chǎn)生為輸入信號(hào)的頻率的倍數(shù)(multiple)的一頻率。
[0003]鎖相環(huán)電路應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，包括收音機(jī)、電腦、通信設(shè)備及其他電子應(yīng)用如微處理器中。鎖相環(huán)電路被廣泛用于同步(synchronizat1n)的目的。在數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)(digital wireless communicat1n system)應(yīng)用中的鎖相環(huán)電路用以提供本地振蕩器(local oscillator)，以用于在微處理器應(yīng)用中發(fā)送(transmiss1n)期間的上轉(zhuǎn)換(up-convers1n)及接收(recept1n)期間的下轉(zhuǎn)換(down-convers1n)。鎖相環(huán)電路也可提供至分配(distributing)時(shí)鐘脈沖(clock pulse)。
[0004]圖1為一鎖相環(huán)倍頻電路(frequency multiple circuit) 100的方塊示意圖。輸入?yún)⒖夹盘?hào)(頻率參考輸入)110用于相位頻率檢測(cè)器120的一第一輸入。相位頻率檢測(cè)器120的一第二輸入接收一計(jì)數(shù)器(counter) 120的信號(hào)輸出115。在平衡運(yùn)作(balancedoperat1n)中，輸入?yún)⒖夹盘?hào)110的頻率與計(jì)數(shù)器輸出115大致接近。相位頻率檢測(cè)器120提供一輸出125至一回路濾波器(loop filter) 130，該輸出125的電壓與相位頻率檢測(cè)器120兩個(gè)信號(hào)輸入(110，115)間的相位差成比例。回路濾波器130通常決定鎖相環(huán)的動(dòng)態(tài)特性并提供一控制信號(hào)135至壓控振蕩器140。理想上，壓控振蕩器140提供一輸出145，其頻率為頻率參考輸入的N倍，其在150作為鎖相環(huán)的頻率輸出。N在此及后續(xù)說(shuō)明書中定義為整數(shù)。壓控振蕩器輸出145也提供至計(jì)數(shù)器120。
[0005]圖2為另一鎖相環(huán)電路200的方塊示意圖。在電路200中，一輸入?yún)⒖夹盘?hào)210提供至相位頻率檢測(cè)器220的一第一輸入。相位頻率檢測(cè)器的一第二輸入由計(jì)數(shù)器290的計(jì)數(shù)輸出291提供。如圖2，相位頻率檢測(cè)器220比較兩個(gè)輸入信號(hào)(210，291)并產(chǎn)生與兩個(gè)輸入信號(hào)(210，291)的相位差成比例的輸出上升脈沖(up pulse) 225以及輸出下降脈沖(down pulse)226。輸出脈沖(225，226)為提供至充電栗230的輸入，并且作為充電栗的控制開關(guān)以調(diào)整流進(jìn)或流出該充電栗的一電容器的電流，有效地導(dǎo)致電容器上的電壓增加或降低，其中傳遞的電荷依賴于相位差。通常在鎖相環(huán)設(shè)計(jì)中的充電栗以集成電路(integrated-circuit，1C)技術(shù)來(lái)構(gòu)造，包括上拉(pull-up)晶體管、下拉(pull-down)晶體管及片上(on-chip)電容器。充電栗的輸出235更好地(preferably)傳遞(pass to)至一回路濾波器(例如，低通濾波器)240，該低通濾波器240接著被用于調(diào)整(tune)或驅(qū)動(dòng)(drive)壓控振蕩器250以產(chǎn)生作為至計(jì)數(shù)器290的反饋(例如一負(fù)反饋回路(negativefeedback loop))的一輸出信號(hào)頻率260。
[0006]在操作上，如果輸出相位漂移(drift)，相位頻率檢測(cè)器的輸出信號(hào)便會(huì)增加，則在相反的方向驅(qū)動(dòng)壓控振蕩器相位，以導(dǎo)致相位漂移的減少。類似的，如果相位超前輸入?yún)⒖夹盘?hào)，相位頻率檢測(cè)器改變至壓控振蕩器的控制信號(hào)以減緩壓控振蕩器下降。因此，輸出相位指的是與輸入?yún)⒖夹盘?hào)的相位鎖定(locked)。
[0007]提高鎖相環(huán)電路的性能需要減少鎖定所需的時(shí)間，而不在噪聲或頻寬限制(frequency breadth limitat1n)上犧牲性能。各種實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的方法已經(jīng)被提出，包括通過(guò)一因子(factor)N增加充電栗電流，同時(shí)通過(guò)因子sqrt(N)減少回路濾波器零電阻(zero-resistor)。然而，這些帶寬延伸的方法通常要求增加(boost)充電栗增益，從而需要額外的及大量的(significant)電路面積。因此，需要一種提供減少的鎖定時(shí)間的解決方案，通過(guò)增加相位頻率檢測(cè)器及充電栗增益來(lái)為鎖相環(huán)電路提供滿意的性能且無(wú)需大量的封裝面積。此外，該解決方案可適用于整數(shù)分頻(integer-N)鎖相環(huán)及小數(shù)分頻(fract1nal-N)鎖相環(huán)，以在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種相位頻率檢測(cè)器。
[0009]在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一相位頻率檢測(cè)器，包含至少一個(gè)第一觸發(fā)器用以提供因應(yīng)一第一時(shí)鐘信號(hào)的一上升信號(hào)；一第一延遲元件耦接于該至少一個(gè)第一觸發(fā)器，其中該第一延遲元件提供多個(gè)延遲上升脈沖；至少一個(gè)第二觸發(fā)器用以提供因應(yīng)一第二時(shí)鐘信號(hào)的一下降信號(hào)；一第二延遲元件耦接于該至少一個(gè)第二觸發(fā)器，其中該第二延遲元件提供多個(gè)延遲下降脈沖；一第一門用以接收該多個(gè)延遲上升脈沖；以及一第二門用以接收該多個(gè)延遲下降脈沖；其中該延遲上升脈沖及延遲下降脈沖輸出至其他電路以提供增加的增益。
[0010]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供另一相位頻率檢測(cè)器，包含一延遲元件，因應(yīng)一參考時(shí)鐘信號(hào)，被設(shè)置為提供多個(gè)延遲的參考脈沖；一反饋分頻器元件，因應(yīng)一輸入時(shí)鐘信號(hào)以及一分頻器輸入，被設(shè)置為提供多個(gè)分頻時(shí)鐘脈沖；一第一門核心電路及一第二門核心電路，因應(yīng)該多個(gè)延遲的參考脈沖及該多個(gè)分頻時(shí)鐘脈沖并被設(shè)置為提供多個(gè)上升脈沖及多個(gè)下降脈沖至其他電路。
[0011]上述相位頻率檢測(cè)器藉由增加相位頻率檢測(cè)器及充電栗的增益來(lái)為鎖相環(huán)電路提供減少的鎖定時(shí)間且無(wú)需大量的封裝面積。
【【附圖說(shuō)明】】
[0012]圖1為一傳統(tǒng)的鎖相環(huán)倍頻器電路的方塊示意圖；
[0013]圖2為另一傳統(tǒng)的鎖相環(huán)電路的方塊不意圖；
[0014]圖3A為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一相位頻率檢測(cè)器電路的示意圖；
[0015]圖3B為依據(jù)本發(fā)明圖3A的相位頻率檢測(cè)器電路的一時(shí)序圖；
[0016]圖4A為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有多個(gè)觸發(fā)器(flip-flop)的一相位頻率檢測(cè)器電路的不意圖；
[0017]圖4B為依據(jù)本發(fā)明圖4A的相位頻率檢測(cè)器電路的一時(shí)序圖；
[0018]圖5A為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有延遲的參考脈沖的一相位頻率檢測(cè)器電路的示意圖；
[0019]圖5B為依據(jù)本發(fā)明圖5A的相位頻率檢測(cè)器電路的一時(shí)序圖；
[0020]圖