專利名稱：以適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定方法與架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定方法與架構(gòu)。
背景技術(shù)：
在電路設(shè)計(jì)及制造技術(shù)精進(jìn)的今日，電子電路的處理速度亦隨的增快，因此要求一快速鎖定及具有短暫鎖定期間及回復(fù)期間的鎖相電路，而設(shè)計(jì)此一快速鎖定鎖相電路時(shí)，必須考量到快速鎖定及低噪聲的二相對(duì)立的問題，當(dāng)鎖相回路的頻率鎖定處理變得較為快速時(shí)，其濾波器頻寬亦隨的增加，相對(duì)地，電路中所產(chǎn)生的噪聲亦隨的增加；反之，若為解決前述缺失，將濾波器的頻寬變窄以求減少噪聲，便使得鎖相回路的處理速度相對(duì)地變慢。
如圖1所示的傳統(tǒng)電荷泵電路，包括一對(duì)頻率相依的主電流源、一電壓控制振蕩器、一阻抗、一取樣頻率、一固定頻率及一相位檢測(cè)器等組件所構(gòu)成的電路，提供一充電電流源，并與放電電流源為相同的大小，如此便可使一壓控振蕩器(VCO)的控制電壓能夠在控制電壓過高且輸出頻率過快時(shí)，提供一有效的放電的管道，如此便可使控制電壓減小，并使頻率降低，于電路整體的頻率鎖定的過程中，產(chǎn)生鎖定過程的瞬時(shí)現(xiàn)象，該頻率將上上下下來回交替，于一段時(shí)間后方達(dá)到一穩(wěn)定值。此即為一般傳統(tǒng)電荷泵電路的動(dòng)作原理。若假設(shè)頻率的變化大小為一未知狀態(tài)，為獲得一最佳鎖頻效態(tài)，因而必須設(shè)定充電電流與放電電流為相等的大小，如此便可于頻率于向上調(diào)升時(shí)不至過快，而頻率于向下調(diào)降時(shí)不至過慢。但，以此一傳統(tǒng)鎖頻結(jié)構(gòu)中，因電路于鎖頻的過程中仍產(chǎn)生部份的漏電流，該漏電流亦對(duì)該電路產(chǎn)生了干擾噪聲，而使鎖頻的過程所需時(shí)間加長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定方法與架構(gòu)，利用一數(shù)字頻率升降判斷電路及一由定電流源加上一組頻率快、慢改變其數(shù)值的輔助電流源；這個(gè)輔助電流源由一上充輔助電流源及一下充輔助電流源所組成，于原先的集成電路構(gòu)件未大幅增加的情況下，以減少頻率的鎖定時(shí)間。
下面結(jié)合附圖以具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，以便對(duì)本發(fā)明有更深入的了解。


圖1是傳統(tǒng)的電荷泵電路的組成架構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的電荷泵電路的組成架構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的數(shù)字控制電路的控制流程圖；圖4是本發(fā)明的時(shí)鐘控制信號(hào)由零轉(zhuǎn)換成致能信號(hào)的狀態(tài)示意圖；圖5是本發(fā)明的主電源及輔助電流源的動(dòng)作與時(shí)鐘控制變化的關(guān)系圖。
附圖標(biāo)記說明10～電流源；11～固定頻率；12～相位檢測(cè)器；13～阻抗；14～電壓控制振蕩器；15～取樣頻率；20～主電流源；21～輔助電流源；211～上輔助電流源；212～下輔助電流源；22～固定頻率；23～相位檢測(cè)器；231～上信號(hào)線；232～下信號(hào)線；24～數(shù)字控制電路；25～阻抗；26～電壓控制振蕩器；27～取樣頻率；31～電路致能；32～上升觸發(fā)信號(hào)是否產(chǎn)生；33～儲(chǔ)存分配器的M/N比值A(chǔ)；34～儲(chǔ)存(t-1)時(shí)間時(shí)的M/N比值B；35～比較A、B值是否相等；36a～達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間否？；36b～關(guān)閉上下輔助電流源(UAFDCS&DAFDCS)并重置計(jì)數(shù)器；37～比較A＞B或A＜B；38～開啟電流源I(UAFDCS)的控制權(quán)給予上信號(hào)線，并將電流源I(UAFDCS)的開關(guān)關(guān)閉；39～開啟電流源I(UAFDCS)的控制權(quán)給予下信號(hào)線，并將電流源I(UAFDCS)的開關(guān)關(guān)閉；40～當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)至預(yù)定時(shí)間后，保持定時(shí)器于該預(yù)定時(shí)間。
具體實(shí)施例方式
圖2是本發(fā)明的電荷泵電路的組成架構(gòu)圖。該電路包括一對(duì)頻率相依的主電流源20、一對(duì)(上升、下降)頻率相依的輔助電流源21(包括一上輔助電流源211及一下輔助電流源212)、一數(shù)字控制電路24、一電壓控制振蕩器26、一阻抗25、一取樣頻率27、一固定頻率22及一相位檢測(cè)器23，與傳統(tǒng)電荷泵電路不同之處在于至少增加了至少一對(duì)以上的頻率相依的輔助電流源21(本實(shí)施例為一組)，并利用該輔助電流源21使電流加大(通常為主電流源的數(shù)倍或數(shù)十倍之多)，以達(dá)到電源快速上升或下降至使用者所預(yù)定的頻率，然后再利用本發(fā)明所設(shè)置的數(shù)字控制電路24來達(dá)到快速鎖定的目的。且本發(fā)明的架構(gòu)包括一電壓控制振蕩器26，用以產(chǎn)生一交流信號(hào)，其頻率通常正比于其輸入控制信號(hào)的電壓值；一主電流源20，該主電流源20是一對(duì)頻率相依的主電流源；一輔助電流源21，該輔助電流源21的可供應(yīng)電流量至少大于主電流源20；一阻抗25，該阻抗的阻抗值根據(jù)電流源的大小設(shè)置；一數(shù)字控制電路24，對(duì)輸入頻率及電路致能做一判斷，并控制頻率的鎖定動(dòng)作；以及一相位檢測(cè)器23，可針對(duì)一固定頻率22與一取樣頻率27值進(jìn)行比較，得到一比較值，并將該比較值傳送至一數(shù)字控制電路24作動(dòng)作的參數(shù)值。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖2及圖3所示，圖3是為本發(fā)明的數(shù)字控制電路的控制流程圖，其中一數(shù)字控制電路24控制上升與下降的兩個(gè)輔助電流源21，使頻率不論在電路啟動(dòng)時(shí)，或于頻率間的切換皆可藉由判斷出頻率變化后，再針對(duì)于頻率變化所需要的電流，而快速地鎖定預(yù)設(shè)的頻率值，再于達(dá)到預(yù)定頻率時(shí)，關(guān)閉該輔助電流源21，以達(dá)到穩(wěn)定頻率的作用，且該數(shù)字控制電路24包括有下列的處理步驟31～電路致能；32～上升觸發(fā)信號(hào)是否產(chǎn)生；33～儲(chǔ)存相位檢測(cè)器的M/N比值A(chǔ)；34～儲(chǔ)存(t-1)時(shí)間時(shí)的M/N比值B；35～比較A、B值是否相等？若相等時(shí)，則執(zhí)行步驟36；反之，不相等時(shí)，執(zhí)行步驟37；36～是否達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間，若否，重新比較直到達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間；若是，則關(guān)閉上、下輔助電流源(UAFDCS & DAFDCS)，并重置計(jì)數(shù)器；37～比較A＞B或A＜B，若A＞B時(shí)，則執(zhí)行步驟38；若A＜B時(shí)，執(zhí)行步驟39；38～開啟上輔助電流源I(UAFDCS)的控制權(quán)給予上信號(hào)線，并將上輔助電流源I(UAFDCS)的開關(guān)關(guān)閉；
39～開啟上輔助電流源I(UAFDCS)的控制權(quán)給予下信號(hào)線，并將上輔助電流源I(UAFDCS)的開關(guān)關(guān)閉；40～當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)至預(yù)定時(shí)間后，保持定時(shí)器于該預(yù)定時(shí)間。
藉由上述的步驟，該數(shù)字控制電路的處理詳細(xì)步驟分述如下(1)當(dāng)時(shí)鐘(Clock)持續(xù)傳送至電路后，于固定頻率(N)22與取樣頻率(M)27的二比較數(shù)值為固定值的狀態(tài)下，電路由關(guān)機(jī)的狀態(tài)到致能狀態(tài)，數(shù)字控制電路24檢測(cè)到此一致能信號(hào)，因而判斷頻率數(shù)值由0上升，數(shù)字控制電路24因而將上輔助電流源I(UAFDCS)211的開關(guān)控制權(quán)交給上信號(hào)線231，并將上輔助電流源I(UAFDCS)211的開關(guān)關(guān)閉(Turn On)，此時(shí)，頻率開始快速鎖定；待上輔助電流源I(UAFDCS)211作用到預(yù)設(shè)時(shí)間結(jié)束后，數(shù)字控制電路24便把電流源I(UAFDCS)211的開關(guān)開啟(Turn Off)，使頻率更加地穩(wěn)定。
(2)當(dāng)頻率穩(wěn)定時(shí)，若該頻率值為F1，我們欲選擇一新頻率值F2，而F2＞F1時(shí)，必須去改變固定頻率(N)22與取樣頻率(M)27，而使取樣頻率(F2)/固定頻率(F2)的數(shù)值大于取樣頻率(F1)/固定頻率(F1)，數(shù)字控制電路24由固定頻率(N)22與取樣頻率(M)27的比較數(shù)值判斷頻率是否已上升，而開啟上輔助電流源I(UAFDCS)211的控制權(quán)給予上信號(hào)線231，并將上輔助電流源I(UAFDCS)211的開關(guān)關(guān)閉。此時(shí)，頻率開始快速鎖定，待上輔助電流源I(UAFDCS)211作用至預(yù)定時(shí)間結(jié)束后，數(shù)字控制電路24即將上輔助電流源I(UAFDCS)211的開關(guān)開啟(Turn Off)，使頻率更加地穩(wěn)定。
(3)當(dāng)頻率穩(wěn)定時(shí)，若該頻率值為F1，我們欲選擇一新頻率值F3，而F1＞F3時(shí)，必須去改變固定頻率(N)22與取樣頻率(M)27，而使取樣頻率(F3)/固定頻率(F3)的數(shù)值小于取樣頻率(F1)/固定頻率(F1)，數(shù)字控制電路24由固定頻率(N)22與取樣頻率(M)27的比較數(shù)值判斷頻率是否已下降，而開啟上輔助電流源I(UAFDCS)211的控制權(quán)給予下信號(hào)線232，并將上輔助電流源I(UAFDCS)211的開關(guān)關(guān)閉。此時(shí)，頻率開始快速鎖定，待上輔助電流源I(UAFDCS)211作用至預(yù)定時(shí)間結(jié)束后，數(shù)字控制電路即將上輔助電流源I(UAFDCS)211的開關(guān)開啟(Turn Off)，使頻率更加地穩(wěn)定。
圖4及圖5是本發(fā)明的時(shí)鐘控制信號(hào)由零轉(zhuǎn)換成致能信號(hào)的狀態(tài)示意圖，以及本發(fā)明的主電源及輔助電流源的動(dòng)作與時(shí)鐘控制變化的關(guān)系圖，于各項(xiàng)關(guān)系比較圖中，電路在高邏輯時(shí)做信號(hào)觸發(fā)，于定時(shí)器的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，藉由主電流源與輔助電流源的雙重動(dòng)作下，而使頻率可快速爬升或下降至預(yù)定頻率點(diǎn)附近，再藉由數(shù)字控制電路控制上輔助電流源I(UAFDCS)，而達(dá)到快速鎖定預(yù)定頻率的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，當(dāng)不能來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定的架構(gòu)，包括一電壓控制振蕩器，用以產(chǎn)生一交流信號(hào)；一主電流源，該主電流源是一對(duì)頻率相依的主電流源；至少一輔助電流源，該輔助電流源的可供應(yīng)電流量至少大于主電流源；一阻抗，該阻抗的阻抗值根據(jù)電流源的大小設(shè)置；一數(shù)字控制電路，對(duì)輸入頻率及電路致能進(jìn)行判斷，并控制頻率的鎖定動(dòng)作；以及一相位檢測(cè)器，針對(duì)一固定頻率與一取樣頻率值進(jìn)行比較，得到一比較值，并將該比較值傳送至一數(shù)字控制電路作為動(dòng)作的參數(shù)值。
2.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定的架構(gòu)，其中該相位檢測(cè)器的固定頻率與取樣頻率的比值關(guān)系式為(取樣頻率)/(固定頻率)并以上述的關(guān)系式取得數(shù)字控制電路動(dòng)作的參數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定的架構(gòu)，其中該相位檢測(cè)器還包含一上信號(hào)線與一下信號(hào)線，用以控制頻率的上升及下降動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定的架構(gòu)，其中該輔助電流源包括一上輔助電流源及一下輔助電流源。
5.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定的架構(gòu)，其中該輔助電流源大小是主電流源的數(shù)倍至數(shù)十倍。
6.一種適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定的方法，其中該數(shù)字控制電路是包括下列步驟(a)電路致能；(b)上升觸發(fā)信號(hào)是否產(chǎn)生；(c)儲(chǔ)存分配器的固定頻率(N)/取樣頻率(M)比值；(d)儲(chǔ)存(t-1)時(shí)間時(shí)的固定頻率(N)/取樣頻率(M)比值；(e)比較步驟(c)中的比值與步驟(d)中的比值是否相等？(f)是否達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間，若否，重新比較直到達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間；若是，則關(guān)閉上、下輔助電流源(UAFDCS & DAFDCS)，并重置計(jì)數(shù)器；(g)比較步驟(c)中的比值＞步驟(d)中的比值或步驟(c)中的比值＜步驟(d)中的比值；(h)開啟上輔助電流源I(UAFDCS)的控制權(quán)給予上信號(hào)線，并將上輔助電流源I(UAFDCS)的開關(guān)關(guān)閉；(i)開啟上輔助電流源I(UAFDCS)的控制權(quán)給予下信號(hào)線，并將上輔助電流源I(UAFDCS)的開關(guān)關(guān)閉；以及(j)當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)至預(yù)定時(shí)間后，保持定時(shí)器于該預(yù)定時(shí)間。
7.如權(quán)利要求6所述的適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定的方法，其中該步驟(e)的執(zhí)行結(jié)果判斷，若結(jié)果相等時(shí)，則執(zhí)行步驟(f)；反之，結(jié)果為不相等時(shí)，執(zhí)行步驟(g)。
8.如權(quán)利要求6所述的適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定的方法，其中該步驟(g)的執(zhí)行結(jié)果判斷，若結(jié)果相等時(shí)，則執(zhí)行步驟(h)；反之，結(jié)果為不相等時(shí)，執(zhí)行步驟(i)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以適應(yīng)性非對(duì)稱電荷泵電流機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速頻率鎖定方法與架構(gòu)，包括有一對(duì)頻率相依的主電流源、一對(duì)(上升、下降)頻率相依的輔助電流源、一數(shù)字控制電路、一電壓控制振蕩器、一阻抗、一取樣自電壓控制振蕩器輸出的頻率、一固定參考頻率及一相位檢測(cè)器等組件所構(gòu)成的電路。與傳統(tǒng)電荷泵電路不同之處在于至少增加了至少一對(duì)以上的頻率相依的輔助電流源，并利用該輔助電源使電流源加大，以達(dá)到在不同電源電壓下，快速將電壓控制振蕩器的控制電壓上升或下降至使用者所預(yù)定的頻率，然后再利用發(fā)明的數(shù)字控制電路來達(dá)到快速頻率鎖定的目的。
文檔編號(hào)H03L7/08GK1549451SQ0312345
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月17日
發(fā)明者梁逢烈 申請(qǐng)人:盛群半導(dǎo)體股份有限公司