專利名稱：鑒相器電路及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑒相器電路。
背景技術(shù)：
鎖相環(huán)電路在調(diào)制、解調(diào)、頻率合成、載波同步等很多方面具有廣泛 的應(yīng)用。鑒相器是鎖相環(huán)中的一個重要模塊，其功能是比較兩個輸入信號 之間的相位差，產(chǎn)生一個正比于該相位差的信號。
傳統(tǒng)鑒相器電路請參閱圖1。圖1 (a)中兩個輸入信號U卩Vdiv連接 到兩個D觸發(fā)器和一個與非門組成的邏輯電路，得到兩個中間信號Up和Dn， 這兩個中間信號Up和Dn均為脈沖信號，通過控制電流源與輸出信號間開 關(guān)的啟閉，得到輸出信號Vcp，輸出信號Vcp與兩個輸入信號相位差成正比。 圖l (b)中兩個輸入信號VMf和V^連接到兩個D觸發(fā)器和一個與非門組成 的邏輯電路，得到兩個中間信號Up和Upb，這兩個中間信號Up和Upb均為 脈沖信號，用以控制電流源1。給電容C一充電，從而得到與兩個輸入信號 相位差成正比的輸出信號Vcp。
傳統(tǒng)的鑒相器電路存在兩個問題 一是輸入信號是單端的，抗干擾能 力差；二是輸入信號通過邏輯電路比較產(chǎn)生中間脈沖信號進(jìn)而控制電流源， 電路結(jié)構(gòu)較繁瑣，在實(shí)際應(yīng)用中容易造成電路內(nèi)部信號之間的相互干擾
發(fā)明內(nèi)容
.
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鑒相器電路，該鑒相器電路可
以提高鑒相器的輸入信號的抗干擾能力，同時簡化電路結(jié)構(gòu)，有效避免電
路內(nèi)部信號間的干擾；本發(fā)明還要提供一種所述鑒相器電路的實(shí)現(xiàn)方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明鑒相器電路，包括電流源、開關(guān)和輸出 端，每路輸入信號均為一對差分信號；電流源通過兩級開關(guān)連接到輸出端， 其中每級開關(guān)由兩個開關(guān)組成；所述的兩級開關(guān)分別由兩路輸入差分信號 控制。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的鑒相器電路的輸出端有兩個；電流 源通過兩級開關(guān)連接到每一個輸出端；電流源連接到兩個輸出端的兩級開 關(guān)中，第一級開關(guān)是相同的，第二級開關(guān)是不同的。
所述的兩級開關(guān)中，第二級開關(guān)中的兩個開關(guān)均與第一級開關(guān)中的一 個開關(guān)級聯(lián)，電流源通過第一級開關(guān)中的一個開關(guān)與第二級開關(guān)中的一個 開關(guān)所形成的兩個級聯(lián)開關(guān)連接到輸出端。
所述的兩級開關(guān)中，第二級開關(guān)中的兩個開關(guān)均連接到中間電路，該 中間電路再連接到第一級開關(guān)中的一個開關(guān)，該中間電路將第一級開關(guān)中 的一個開關(guān)的輸出信號成正比改變倍率和/或正負(fù)極性后再連接到第二級 開關(guān)中的兩個開關(guān)，電流源通過第一級開關(guān)中的一個開關(guān)、中間電路和第 二級開關(guān)中的一個開關(guān)所形成的通路連接到輸出端。
所述的開關(guān)為MOS管或雙極型晶體管。
所述的鑒相器電路的實(shí)現(xiàn)方法包括如下步驟首先將每路輸入信號均 以一對差分信號的形式表示；然后將兩路輸入差分信號分別控制兩級開關(guān)， 電流源的信號通過所述的兩級開關(guān)輸出到輸出端；最后輸出端的輸出信號
即與兩路輸入信號的相位差成正比。
該方法中，電流源的信號通過第一級幵關(guān)中的一個開關(guān)與第二級開關(guān) 中的一個開關(guān)所形成的兩個級聯(lián)開關(guān)輸出到輸出端。
該方法中，電流源的信號通過第一級開關(guān)中的一個開關(guān)、中間電路和 第二級開關(guān)中的一個開關(guān)所形成的通路輸出到輸出端，該中間電路將第一 級開關(guān)中的一個開關(guān)的輸出信號成正比改變倍率和/或正負(fù)極性后再輸入 到第二級開關(guān)中的兩個開關(guān)。
本發(fā)明采用差分形式的輸入信號，提高了鑒相器的輸入信號的抗干擾
能力；同時僅使用級連的開關(guān)即實(shí)現(xiàn)鑒相邏輯，簡化了電路結(jié)構(gòu)，有效避 免了電路內(nèi)部信號間的干擾。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖l是傳統(tǒng)的鑒相器的示意圖2是本發(fā)明鑒相器電路的示意圖一；
圖3是本發(fā)明鑒相器電路的示意圖二；
圖4是本發(fā)明鑒相器電路實(shí)施例的示意圖一；
圖5是本發(fā)明鑒相器電路實(shí)施例的示意圖二。
圖中附圖標(biāo)記為V f、 Vdiv —輸入信號；乙一電源；Up、 Dn、 Upb—中 間信號；Id—電流源；d。ad—電容；Vcp —輸出信號；clkl_p —第一路輸入差 分信號的正信號；clkl—n—第一路輸入差分信號的負(fù)信號；clk2j —第二 路輸入差分信號的正信號；clk2—n —第二路輸入差分信號的負(fù)信號；Sl、
S2、 S3、 S4-開關(guān)；Ml、 M2、 M3、 M4、 M5、 M6—PM0S管；N3、 N4、 N5、 N6 一麗0S管；Out、 0utl、 0ut2—輸出端。
具體實(shí)施例方式
請參閱圖2，圖2是本發(fā)明鑒相器電路的示意圖一。本發(fā)明鑒相器電路 包括電流源I。，開關(guān)S1、 S2、 S3、 S4和輸出端0ut。其中，每路輸入信號 均為一對差分信號，即兩個等值、反相的信號。例如，第一路輸入差分信 號clkl為正信號clkl_p和負(fù)信號clkl—n的形式，第二路輸入差分信號clk2 為正信號clk2_p和負(fù)信號clk2—n的形式。
圖2所示的鑒相器電路中，電流源I。通過開關(guān)S1、 S2組成的第一級開 關(guān)和開關(guān)S3、 S4組成的第二級開關(guān)連接到輸出端0ut。具體地說，第二級 開關(guān)中的開關(guān)S3和S4均與第一級開關(guān)中的開關(guān)Sl級聯(lián)，電流源1。通過第 一級開關(guān)中的開關(guān)Sl和第二級開關(guān)中的開關(guān)S4所組成的兩個級聯(lián)開關(guān)連 接到輸出端0ut。第一級開關(guān)(Sl、 S2)由第一路輸入差分信號(clkl_p， clkl—n)控制，第二級開關(guān)(S3， S4)由第二路輸入差分信號(clk2_p， clk2_n)控制。
圖2所示的鑒相器電路在實(shí)現(xiàn)時，首先將兩路輸入信號都以差分對的 形式表示，然后將兩路輸入差分信號分別控制兩級級聯(lián)的開關(guān)。這樣，只 在第一路輸入差分信號的正信號clkl一p和第二路輸入差分信號的負(fù)信號 clk2—n均為高的時間段內(nèi)才有電流輸出，即只有在相鄰的兩路輸入信號 clkl和clk2的上升沿(或下降沿)的間隔內(nèi)才有電流輸出，兩路輸入信號 clkl和clk2的上升沿(或下降沿)的間隔即代表他們的相位差，相位差越
大，電流輸出的時間越長，輸出的電荷量越多，從而完成了相位到電荷量 的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了鑒相功能。本發(fā)明通過級連的開關(guān)直接實(shí)現(xiàn)鑒相邏輯并直 接控制電流源，而不需先通過額外的邏輯電路產(chǎn)生中間脈沖信號。
請參閱圖3，圖3是本發(fā)明鑒相器電路的示意圖二。電流源I。通過開關(guān) Sl、 S2組成的第一級開關(guān)和開關(guān)S3、 S4組成的第二級開關(guān)連接到輸出端 0ut。具體地說，第二級開關(guān)中的幵關(guān)S3和S4均與中間電路相連接，該中 間電路再與第一級開關(guān)中的開關(guān)S1級聯(lián)，電流源I。通過第一級開關(guān)中的開 關(guān)Sl、中間電路和第二級開關(guān)中的開關(guān)S4所組成的通路連接到輸出端0ut。 該中間電路在圖3中沒有給出詳細(xì)的電路，只是限定了該中間電路將第一 級開關(guān)中的一個開關(guān)Sl的輸出信號成正比改變倍率和/或正負(fù)極性后再連 接到第二級開關(guān)中的開關(guān)S3和S4。第一級開關(guān)(Sl、 S2)由第一路輸入差 分信號(clkl_p， clkl—n)控制，第二級開關(guān)(S3， S4)由第二路輸入差 分信號(clk2_p， clk2—n)控制。
本發(fā)明鑒相器電路的實(shí)施例一請參閱圖4 (a)，電流源1。通過PM0S管 Ml、 M2所組成的第一級開關(guān)和PM0S管M3、 M4所組成的第二級開關(guān)連接到 輸出端0ut。具體地說，第二級開關(guān)中的開關(guān)M3和M4均與第一級開關(guān)中的 開關(guān)Ml級聯(lián)，電流源1。通過第一級開關(guān)中的開關(guān)Ml和第二級開關(guān)中的開 關(guān)M4所組成的兩個級聯(lián)開關(guān)連接到輸出端0ut。第一級開關(guān)(Ml、 M2)由 第一路輸入差分信號(clkl_p， clkl—n)控制，第二級開關(guān)(M3， M4)由 第二路輸入差分信號(clk2_p， clk2—n)控制。PMOS管Ml在clklj為高 時導(dǎo)通、為低時截止，PM0S管M4在clk2^為低時導(dǎo)通為高時截止，所以
只有在clkl_p為高且clk2—p為低時的時間內(nèi)輸出信號out才有電流輸出， 這段時間即兩路輸入信號clkl和clk2上升沿(或下降沿)的間隔。clkl 和clk2上升沿(或下降沿)的間隔(即clkl和clk2的相位差)越大，輸 出的電荷量也就越多(電流源電流值固定)。
運(yùn)用同樣的原理還可以方便的實(shí)現(xiàn)雙沿檢測(既檢測上升沿又檢測下 降沿)，請參閱圖4 (b)所示的實(shí)施例。圖4 (b)所示的電路實(shí)際上就是 兩個圖4 (a)電路的疊加，電流源I。通過PM0S管M1、 M2所組成的第一級 開關(guān)和PM0S管M3、 M4所組成的第二級開關(guān)連接到輸出端0utl，電流源ID 通過PM0S管Ml、 M2所組成的第一級開關(guān)和PMOS管M5、 M6所組成的第二 級開關(guān)連接到輸出端0ut2。
圖4(b)所示的電路中，具體地說，電流源I。連接第一個輸出端Outl 的兩級級聯(lián)的開關(guān)中，第二級開關(guān)中的開關(guān)M3和M4均與第一級開關(guān)中的 開關(guān)Ml級聯(lián)，電流源1。通過第一級開關(guān)中的開關(guān)Ml和第二級開關(guān)中的開 關(guān)M4所組成的兩個級聯(lián)開關(guān)連接到第一個輸出端0utl。第一級開關(guān)(Ml、 M2)由第一路輸入差分信號(clkl_p， clkl_n)控制，第二級開關(guān)(M3， M4)由第二路輸入差分信號(clk2_p， clk2—n)控制。
圖4(b)所示的電路中，具體地說，電流源I。連接第二個輸出端0ut2 的兩級級聯(lián)的開關(guān)中，第二級開關(guān)中的開關(guān)M5和M6均與第一級開關(guān)中的 開關(guān)M2級聯(lián)，電流源1。通過第一級開關(guān)中的開關(guān)M2和第二級開關(guān)中的開 關(guān)M6所組成的兩個級聯(lián)開關(guān)連接到第一個輸出端0ut2。第一級開關(guān)(Ml、 M2)由第一路輸入差分信號(clkl_p， clkl—n)控制，第二級開關(guān)(M5，
M6)由第二路輸入差分信號(clk2j， clk2_n)控制。
本發(fā)明鑒相器電路的實(shí)施例三請參閱圖5，電流源1。通過PM0S管Ml、 M2所組成的第一級開關(guān)、麗0S管N5、 N6所組成的中間電路和畫0S管N3、 N4所組成的第二級開關(guān)連接到輸出端0ut。具體地說，電流源Id連接瑜出 端Out的兩級開關(guān)中還包括一中間電路，該中間電路由麗OS管N5、 N6所 組成。第二級開關(guān)中的開關(guān)N3和N4均連接到中間電路，中間電路再與第 一級開關(guān)中的開關(guān)M1相連接。電流源1。通過第一級開關(guān)中的開關(guān)M1、中間 電路和第二級開關(guān)中的開關(guān)N4所組成的通路連接到輸出端0ut。中間電路 中，麗0S管N6的電流受到麗0S管N5的控制，即中間電路可以實(shí)現(xiàn)對第一 級開關(guān)中的開關(guān)Ml的輸出信號進(jìn)行成正比的倍率改變和/或正負(fù)極性改變 后再連接到第二級開關(guān)中的開關(guān)N4。第一級開關(guān)(Ml、 M2)由第一路輸入 差分信號(clkl_p， clkl—n)控制，第二級開關(guān)(M3， M4)由第二路輸入 差分信號(clk2_p， clk2_n)控制。
以上各圖的電路既可以采用PMOS管實(shí)現(xiàn)，也可以采用麗OS管或雙極 器件(如PNP型晶體管或NPN型晶體管)實(shí)現(xiàn)。以上各圖所示的電路僅為 示例，將clkl—p、 clkl_n、 clk2_p、 clk2—n簡單地調(diào)換所引起的電路變化 亦屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鑒相器電路，包括電流源、開關(guān)和輸出端，其特征是每路輸入信號均為一對差分信號；電流源通過兩級開關(guān)連接到輸出端，其中每級開關(guān)由兩個開關(guān)組成；所述的兩級開關(guān)分別由兩路輸入差分信號控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鑒相器電路，其特征是: 輸出端有兩個；電流源通過兩級開關(guān)連接到每一個輸出端；電流源連接到兩個輸出端的兩級開關(guān)中，第一級開關(guān)是相同的，第二 級開關(guān)是不同的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑒相器電路，其特征是所述的兩級開 關(guān)中，第二級開關(guān)中的兩個開關(guān)均與第一級開關(guān)中的一個開關(guān)級聯(lián)，電流 源通過第一級開關(guān)中的一個開關(guān)與第二級開關(guān)中的一個開關(guān)所形成的兩個 級聯(lián)開關(guān)連接到輸出端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑒相器電路，其特征是所述的兩級開 關(guān)中，第二級開關(guān)中的兩個開關(guān)均連接到中間電路，該中間電路再連接到 第一級開關(guān)中的一個開關(guān)，該中間電路將第一級開關(guān)中的一個開關(guān)的輸出 信號成正比改變倍率和/或正負(fù)極性后再連接到第二級開關(guān)中的兩個開關(guān)， 電流源通過第一級開關(guān)中的一個開關(guān)、中間電路和第二級開關(guān)中的一個開 關(guān)所形成的通路連接到輸出端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑒相器電路，其特征是所述的開關(guān)為 M0S管或雙極型晶體管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鑒相器電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是該方法 包括如下步驟首先將每路輸入信號均以一對差分信號的形式表示；然后將兩路輸入差分信號分別控制兩級開關(guān)，電流源的信號通過所述 的兩級開關(guān)輸出到輸出端；最后輸出端的輸出信號即與兩路輸入信號的相位差成正比。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑒相器電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是該方法中，電流源的信號通過第一級開關(guān)中的一個開關(guān)與第二級開關(guān)中的一個開 關(guān)所形成的兩個級聯(lián)開關(guān)輸出到輸出端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鑒相器電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是該方法中，電流源的信號通過第一級開關(guān)中的一個開關(guān)、中間電路和第二級開關(guān) 中的一個開關(guān)所形成的通路輸出到輸出端，該中間電路將第一級開關(guān)中的 一個開關(guān)的輸出信號成正比改變倍率和/或正負(fù)極性后再輸入到第二級開 關(guān)中的兩個開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鑒相器電路及其實(shí)現(xiàn)方法，所述的鑒相器電路包括電流源、開關(guān)和輸出端，每路輸入信號均為一對差分信號；電流源通過兩級開關(guān)連接到輸出端，其中每級開關(guān)由兩個開關(guān)組成；所述的兩級開關(guān)分別由兩路輸入差分信號控制。所述的鑒相器電路的實(shí)現(xiàn)方法包括如下步驟首先將每路輸入信號均以一對差分信號的形式表示；然后將兩路輸入差分信號分別控制兩級開關(guān)，電流源的信號通過所述的兩級開關(guān)輸出到輸出端；最后輸出端的輸出信號即與兩路輸入信號的相位差成正比。本發(fā)明采用差分形式的輸入信號，提高了鑒相器的輸入信號的抗干擾能力；同時僅使用級連的開關(guān)即實(shí)現(xiàn)鑒相邏輯，簡化了電路結(jié)構(gòu)，有效避免了電路內(nèi)部信號間的干擾。
文檔編號H03L7/085GK101373970SQ20071009403
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者浩 石, 魏述然, 黃顯洋 申請人:銳迪科創(chuàng)微電子(北京)有限公司