專利名稱：鎖相環(huán)路電路以及運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎖相環(huán)路(Phase-Locked Loop, PLL)電路。
技術(shù)背景PLL電路在許多方面被廣泛應(yīng)用，包括例如時(shí)鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)、時(shí) 鐘合成、頻率合成、調(diào)制解調(diào)器等。 一般而言，PLL電路通常被用來(lái) 提供一個(gè)與輸入時(shí)鐘接近的輸出時(shí)鐘。如圖1所示是一個(gè)傳統(tǒng)的PLL電路100，包括一個(gè)相頻檢測(cè)器 (Phase Frequency Detector, PFD) 103，一個(gè)電荷泵105， 一個(gè)環(huán)路濾波 器107, —個(gè)壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator, VCO) 109和一 個(gè)分頻器111。所述分頻器111將輸出時(shí)鐘Fvco除以一個(gè)除法因子N 得到一個(gè)反饋時(shí)鐘102。 所述PFD 103檢測(cè)一個(gè)參考時(shí)鐘Fref 101與 反饋時(shí)鐘102之間的一個(gè)相差。所述電荷泵105依據(jù)參考時(shí)鐘Fref 101 是先于或落后于反饋時(shí)鐘102的情況，產(chǎn)生一個(gè)正向或反向傳輸?shù)碾?荷泵電流ICP給環(huán)路濾波器107。所述環(huán)路濾波器107整合這些電荷脈 沖并產(chǎn)生一個(gè)振蕩器控制電壓Vctrl.。所述振蕩器控制電壓Vctrl升高 或者降低所述VCO 109的輸出時(shí)鐘Fvco直到參考時(shí)鐘Fref 101與反饋 時(shí)鐘102的相位同步。所述環(huán)路濾波器107進(jìn)一步包括串聯(lián)的一個(gè)環(huán) 路電阻器113和一個(gè)環(huán)路電容器115。所述除法因子N由所述輸出時(shí)鐘 Fvco的一個(gè)預(yù)期頻率決定。由于所述除法因子N為常數(shù)，所述PLL電 路100能使輸出時(shí)鐘Fvco精確地為參考時(shí)鐘Fref 101的N倍。請(qǐng)參考下列公式計(jì)算一個(gè)PLL電路100的阻尼因子S和固有頻率<formula>formula see original document page 9</formula>(2)其中Kvco是所述VCO 109根據(jù)弧度與電壓的比值得出的調(diào)諧靈 敏度，Icp是電荷泵電流，N是除法因子，Rp是環(huán)路電阻113的阻值， CP是環(huán)路電容115的電容。所述固有頻率am表征所述PLL電路100的響應(yīng)性能。所述阻尼 因子S用來(lái)檢測(cè)所述PLL電路100的瞬態(tài)性能。如果采用不合適的阻 尼因子5，電路的波動(dòng)不能被阻滯，令所述PLL電路IOO變得不穩(wěn)定。 一般而言，阻尼因子越小響應(yīng)性能越好，瞬態(tài)性能越差。較大的阻尼 因子具有更好的動(dòng)作頻率響應(yīng)但是在時(shí)間反應(yīng)方面它們顯得遲滯。最 佳的阻尼因子S是0.707，其常被用來(lái)作為獲得時(shí)間響應(yīng)和頻率響應(yīng)之 間的均衡值。由公式(1)和(2)可見所述PLL電路100的阻尼因子S和固有 頻率con依賴于其他物理參數(shù)，比如電阻、電容、電流等，它們根據(jù)不 同的制造工藝和運(yùn)行環(huán)境而具有明顯的變化。此外，為了減少獨(dú)立元 器件的使用，所述環(huán)路電阻113和環(huán)路電容115會(huì)嵌入芯片。然而，經(jīng) 過(guò)集成電路加工，假如這些PLL參數(shù)的變化超過(guò)了特定的范圍和冗余， 所有的PLL參數(shù)將會(huì)在一定范圍內(nèi)變化并且影響所述PLL電路100的 性能。例如，在最差條件下生產(chǎn)的芯片，片上電阻和電容變化超過(guò)±25%。 因此，阻尼因子S和固有頻率om不能保持其各自生產(chǎn)過(guò)程和運(yùn)行環(huán)境 中的恒定設(shè)計(jì)值。類似的，其他重要的PLL規(guī)格，例如環(huán)路頻寬、相 位噪聲、開關(guān)瞬變和環(huán)路穩(wěn)定性，也會(huì)偏離設(shè)計(jì)值。例如，阻尼因子S 與PLL電路的穩(wěn)定性和相位余量是本質(zhì)相關(guān)的。環(huán)路頻寬也是阻尼因 子S的一個(gè)性能。 一些應(yīng)用需要一個(gè)覆蓋整個(gè)輸出頻率范圍的恒定環(huán) 路頻寬，并且最佳的環(huán)路頻寬應(yīng)所述大于最大的頻寬頻譜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的設(shè)備 和方法，其環(huán)路主要參數(shù)與環(huán)路元件的變化無(wú)關(guān)，為恒定的常數(shù)。本發(fā)明提供了一種鎖相環(huán)路電路，所述鎖相環(huán)路電路包括一個(gè)環(huán) 路，所述環(huán)路包括 一個(gè)電荷泵，所述電荷泵包含一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生電荷泵電流的電荷電阻部分； 一個(gè)環(huán)路濾波器，所述環(huán)路濾波器包含連接 到所述電荷泵的一個(gè)濾波器電阻部分和一個(gè)濾波器電容部分，所述環(huán) 路濾波器基于所述電荷泵電流產(chǎn)生一個(gè)振蕩器控制電壓； 一個(gè)壓控振 蕩器，所述壓控振蕩器包含一個(gè)振蕩器電阻部分和一個(gè)振蕩器電容部 分，所述壓控振蕩器連接到所述環(huán)路濾波器，并在所述振蕩器控制電 壓控制下產(chǎn)生一個(gè)輸出時(shí)鐘；其中，所述濾波器電阻部分的電阻值與 所述電荷電阻部分及所述振蕩電阻部分的阻值呈比例變化，并且所述 濾波器電容部分的電容值與所述振蕩器電容部分的電容值呈比例變 化，使所述鎖相環(huán)路電路的阻尼因子保持大體上恒定。本發(fā)明所述的鎖相環(huán)路電路環(huán)路其中所述壓控振蕩器更進(jìn)一步包 括 一個(gè)電流源，所述電流源用來(lái)產(chǎn)生一組電流； 一組振蕩器電容， 所述組振蕩器電容連接到所述電源，通過(guò)所述一組電流對(duì)所述一組振 蕩器電容選擇性充電，產(chǎn)生一組振蕩器電壓； 一個(gè)比較器，所述比較 器連接到所述一組振蕩器電容，用以將所述一組振蕩器電壓和一個(gè)參 考電壓進(jìn)行比較； 一個(gè)觸發(fā)器，所述觸發(fā)器連接到所述比較器，基于 所述比較結(jié)果以產(chǎn)生所述輸出時(shí)鐘，其中所述輸出時(shí)鐘還控制一組振 蕩器電容的充電。本發(fā)明還提供一種運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，包括把一個(gè)參考 時(shí)鐘與一個(gè)反饋時(shí)鐘進(jìn)行比較，并產(chǎn)生一個(gè)基于所述比較結(jié)果的控制 信號(hào)；基于包括一組電阻元件和一組電容元件的環(huán)路中的所述控制信 號(hào)產(chǎn)生一個(gè)輸出時(shí)鐘，其中所述電阻元件的阻值相互呈比例變化，所 述電容元件的電容值相互呈比例變化，通過(guò)利用所述一組電阻元件和 所述一組電容元件，使所述鎖相環(huán)路電路的阻尼因子保持大體上恒定； 并且通過(guò)一個(gè)除法因子除所述輸出時(shí)鐘產(chǎn)生一個(gè)反饋時(shí)鐘。本發(fā)明還提供一種運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的系統(tǒng)，包括 一個(gè)頻率相 位檢測(cè)器，所述頻率相位檢測(cè)器用來(lái)把一個(gè)參考時(shí)鐘和一個(gè)反饋時(shí)鐘 進(jìn)行比較，并且基于所述比較結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)； 一個(gè)環(huán)路，所 述環(huán)路具有連接到所述頻率相位探測(cè)器的一組電阻元件和一組電容元 件，基于所述控制信號(hào)以產(chǎn)生一個(gè)輸出時(shí)鐘，其中所述電阻元件的阻 值相互呈比例變化，所述電容元件的電容值相互呈比例變化，通過(guò)利用所述一組電阻元件和所述一組電容元件，所述鎖相環(huán)路電路的阻尼 因子保持大體上恒定； 一個(gè)分頻器，所述分頻器連接到所述環(huán)路，利 用一個(gè)除法因子除所述輸出時(shí)鐘，以產(chǎn)生所述反饋時(shí)鐘。通過(guò)采用以上技術(shù)方案，可以得到一個(gè)參數(shù)穩(wěn)定的鎖相環(huán)路電路， 以及相關(guān)設(shè)備及其運(yùn)行的方法，在于實(shí)際運(yùn)行和使用中，相較于現(xiàn)有 技術(shù)而言，不僅簡(jiǎn)潔、容易實(shí)施并且有效、穩(wěn)定，采用本發(fā)明的鎖相 環(huán)路電路，可以達(dá)到對(duì)被調(diào)節(jié)電路更精確的控制，特別適于應(yīng)用在 10MHz到200MHz的環(huán)境中。


本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以明顯根據(jù)如下所述具體實(shí)施例的詳細(xì)描述得之，其描述可以結(jié)合相應(yīng)附圖考慮，其中圖1所示是一個(gè)傳統(tǒng)PLL電路。 圖2所示是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的PLL電路。 圖3所示是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的環(huán)路示意圖。 圖4所示是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的VCO時(shí)序圖。 圖5所示是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)諧電路示意圖。 圖6所示是本發(fā)明的一個(gè)調(diào)諧電路的時(shí)鐘示意圖。 圖7所示是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一列可開關(guān)電阻示意圖。 圖8所示一列可開關(guān)電阻的阻值與諧振信號(hào)的對(duì)比圖。 圖9所示是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中電荷泵示意圖。 圖IO所示是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的VCO示意圖。 圖ll所示是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的環(huán)路濾波器示意圖。 圖12所示是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)行一個(gè)鎖相環(huán)路電 路方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下將參考本發(fā)明的具體實(shí)施方式
描述本發(fā)明，雖然本發(fā)明可以 根據(jù)所述具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，可以理解的是，本發(fā)明并不僅僅限 于所述的具體實(shí)施方式
。相反，本發(fā)明覆蓋其他所有可以被包括在本12發(fā)明權(quán)利要求書定義的主旨和范圍內(nèi)的改變，修改和等同的方式。圖2所示是本發(fā)明一個(gè)PLL電路200的方框圖。為了簡(jiǎn)潔明了， 在此對(duì)與圖1中標(biāo)示相同編號(hào)具有類似功能的元件，將不會(huì)重復(fù)描述。 PLL電路200中包括一個(gè)環(huán)路，所述環(huán)路還包括一組電阻元件和一組 電容元件，其中所述兩組元件分別為一個(gè)電荷泵205、 一個(gè)環(huán)路濾波器 207和一個(gè)VCO 209的電阻部分和電容部分，例如，電荷泵205可以 包括一個(gè)充電電阻部分211，環(huán)路濾波器207可以包括一個(gè)濾波電阻部 分213和一個(gè)濾波電容部分215， VCO 209可以包括一個(gè)振蕩器電阻部 分217和一個(gè)振蕩器電容部分219。當(dāng)所述組電阻元件是同一類型或者 材料時(shí)，所述組電阻元件的阻值彼此之間按一定比例變化，并且其任 何兩個(gè)電阻元件之間的電阻值之比保持大體上恒定，與制造流程和運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)。此處所說(shuō)的"大體上恒定的阻尼因子"意味著所述阻尼因子 能變化，但是其變化是保持在一個(gè)范圍內(nèi)，使得輸出時(shí)鐘Fvco能被鎖 在一個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)，所述預(yù)設(shè)的時(shí)間部分取決于設(shè)計(jì)的阻尼因子的 值，例如0.707。與此類似，當(dāng)所述組電容元件是同樣的類型或材料時(shí)， 所述組電容元件的電容彼此之間按一定比例變化，并且其任何兩個(gè)電 容元件之間的電容值之保持大體上恒定，與制造流程和運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)。 此處所說(shuō)的術(shù)語(yǔ)"大體上恒定固有頻率"意味著所述固有頻率能變化，但 是其變化是保持在一個(gè)范圍內(nèi)，使得輸出時(shí)鐘Fvco能被鎖定一個(gè)預(yù)設(shè) 的時(shí)間內(nèi)，所述預(yù)設(shè)的時(shí)間部分取決于設(shè)計(jì)的固有頻率。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，PLL電路200的阻尼因子S是電阻比 和電容比的一個(gè)函數(shù)，因而保持大體上恒定，使所述PLL電路200性 能穩(wěn)定，與制造工藝和運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)。更進(jìn)一步而言，為了實(shí)現(xiàn)固有 頻率"n的穩(wěn)定，加入一個(gè)調(diào)諧電路203，通過(guò)調(diào)整這組電阻元件或者 這組電容元件，使所述調(diào)諧電路203能保持所述PLL電路200的一個(gè) RC值大體上恒定，所述PLL電路200的固有頻率am是所述RC值的 一個(gè)函數(shù)，因而保持大體上恒定，與制造工藝和運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)。圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的二階PLL電路300的示意圖。為了 簡(jiǎn)潔明了，對(duì)于和圖l、圖2中標(biāo)示相同編號(hào)具有類似功能的元件，將 不會(huì)重復(fù)描述。所述PLL電路300中的環(huán)路包括一個(gè)電荷泵301， 一個(gè)環(huán)路濾波器303和一個(gè)VCO 305。所述電荷泵301包括一個(gè)運(yùn)算放 大器311、 一個(gè)參考電阻313、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管M1A 至M1E和開關(guān)315、 317。通過(guò)運(yùn)算放大器311和M0S晶體管M1A， 將一個(gè)參考電壓Vref加至參考電阻313以產(chǎn)生一個(gè)參考電流Iref。所 述參考電流Iref經(jīng)過(guò)參考電阻313和MOS晶體管，其可以通過(guò)如下公 式得到其中Rref是參考電阻313的阻值，MOS晶體管M1A至M1E基 于參考電流Iref產(chǎn)生一個(gè)電荷泵電流Icp，其分別經(jīng)過(guò)MOS晶體管M1C 和M0S晶體管M1E，形成一個(gè)電流鏡。根據(jù)所述電流鏡的鏡參數(shù)，例 如，寬與長(zhǎng)的比值，可以得到一個(gè)電荷泵電流Icp與參考電流Iref之間 的鏡增益Acp，所述電荷泵電流Icp可以通過(guò)如下公式得到開關(guān)315和317分別連接到MOS晶體管M1C和M1E，可以選擇 性地對(duì)電流的接收或發(fā)出。當(dāng)開關(guān)315被開關(guān)使能信號(hào)SW1接通時(shí)， 電荷泵301將作為電流源提供經(jīng)過(guò)MOS晶體管M1C至環(huán)路濾波器303 的電荷泵電流Icp。相反地，當(dāng)開關(guān)317被開關(guān)使能信號(hào)SW2接通時(shí)， 電荷泵301將作為電流阱接收經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器303至MOS晶體管M1E 的電荷泵電流Icp。另外，選擇開關(guān)使能信號(hào)SW1或SW2取決于由 PFD103所檢測(cè)到的相位差。響應(yīng)于電荷泵301發(fā)送或接收電荷泵電流Icp，環(huán)路濾波器303產(chǎn) 生一個(gè)振蕩器控制電壓Vctrl。所述環(huán)路濾波器303能具有多種形態(tài)， 例如由一個(gè)濾波器電阻331和一個(gè)濾波器電容333串聯(lián)的環(huán)路濾波器 303。當(dāng)開關(guān)315接通，電荷泵電流Icp從MOS晶體管M1C經(jīng)過(guò)開關(guān) 315和環(huán)路電阻331流至環(huán)路電容333。在這種情況下，所述環(huán)路電容 333被充電并且隨后所述振蕩器控制電壓Vctrl將會(huì)升高。當(dāng)開關(guān)317 接通，所述電荷泵電流Icp自環(huán)路電容333經(jīng)過(guò)環(huán)路電阻331和開關(guān) 317流至MOS晶體管M1E。在這種情況下，所述環(huán)路電容333被放電 并且隨后振蕩器控制電壓Vctrl將會(huì)降低。根據(jù)振蕩器控制電壓Vctrl的變化，所述VCO305向上或向下調(diào)整 輸出時(shí)鐘頻率Fvco。如圖3所示，所述VCO305可能包括一個(gè)運(yùn)算放 大器351、 一個(gè)參考電阻353、 MOS晶體管M2A至M2C、振蕩電容 355和357、比較器359和361和一個(gè)觸發(fā)器363。通過(guò)與MOS晶體管M2A連接的運(yùn)算放大器351在參考電阻353 上施加所述振蕩器控制電壓Vctrl，產(chǎn)生一個(gè)電流，所述電流同時(shí)流過(guò) 參考電阻353和MOS晶體管M2A?；谒鲭娏鳎蒑OS晶體管 M2A至M2C組成的電流鏡產(chǎn)生一個(gè)分別流經(jīng)M2B和M2C的振蕩電流 Ivco。根據(jù)所述電流鏡的鏡參數(shù)，例如寬與長(zhǎng)度的比值，可以在振蕩電 流Ivco與經(jīng)過(guò)MOS晶體管M2A的電流之間得到一個(gè)鏡增益Avco。所 述振蕩電流Ivco能夠根據(jù)如下公式得到其中，為了簡(jiǎn)化相關(guān)公式，把其中AR*Rref定義為參考電阻353 的阻值。所述振蕩電容355和357被分別連接到MOS晶體管M2B和M2C 以便被交替充電。為了控制振蕩電容355和357的充放電過(guò)程，例如 MOS晶體管M2D和M2E的開關(guān)設(shè)備分別與振蕩電容355和357并聯(lián)。 當(dāng)MOS晶體管M2D被開關(guān)斷開并且MOS晶體管M2E被開關(guān)閉合， 所述振蕩電容355通過(guò)接收來(lái)自MOS晶體管M2E的振蕩電流Ivco充 電，同時(shí)所述振蕩電容357通過(guò)MOS晶體管M2E放電。相反地，當(dāng) 所述MOS晶體管M2D被開關(guān)接通并且MOS晶體管M2E被開關(guān)斷開， 所述振蕩電容357通過(guò)接收來(lái)自MOS晶體管M2C的振蕩電流Ivco充 電，同時(shí)所述振蕩電容357通過(guò)MOS晶體管M2D放電。此外，加在振蕩電容355和357兩端的振蕩電壓VI和V2被分別 加在比較器359和361的正極，用來(lái)與比較器359和361負(fù)極的一個(gè) 參考電壓進(jìn)行比較。為簡(jiǎn)化相關(guān)公式，所述參考電壓在此被定義為 Aamp與參考電壓Vref的乘積(Aamp*Vref)。比較器359和361的輸 出分別被觸發(fā)器363的輸入設(shè)置(S)和輸入重設(shè)(R)端接收。響應(yīng) 于接收到的信號(hào)，所述觸發(fā)器363在輸出端Qp和Qn產(chǎn)生輸出時(shí)鐘 Fvco。所述MOS晶體管M2D和M2E被觸發(fā)器363輸出信號(hào)控制，以便階段性轉(zhuǎn)換振蕩電容355和357的充放電過(guò)程。以這種方式，所述 VCO305得以連續(xù)工作。圖4所示是圖3中VCO305的一個(gè)定時(shí)圖。在圖4中，假定振蕩 電容355的電容值Cvcol與振蕩電容357的電容值Cvco2相同，為了 方便說(shuō)明，可以設(shè)為Cvco。首先，假設(shè)MOS晶體管M2D被開關(guān)斷開 并且MOS晶體管M2E被開關(guān)接通，振蕩電容355被振蕩電流Ivco充 電并且振蕩電容357通過(guò)MOS晶體管M2E放電。如波形403所示， 放電過(guò)程很快完成。如波形401所示，當(dāng)振蕩電壓VI在Tvco/2時(shí)刻 達(dá)到Aamp*Vref時(shí)，充電過(guò)程結(jié)束。所述時(shí)間Tvco/2可以通過(guò)下式得 到2 — /在Tvco/2時(shí)刻，比較器359輸出一個(gè)邏輯高電平值。觸發(fā)器363 輸入端S響應(yīng)于所述邏輯高電平值，在輸出端Qp出現(xiàn)一個(gè)上升沿并在 輸出端Qn出現(xiàn)一個(gè)下降沿。在來(lái)自輸出端Qp和Qn的信號(hào)控制下， MOS晶體管M2E從接通轉(zhuǎn)換到斷開，而MOS晶體管M2D從斷開轉(zhuǎn) 換到接通。g卩，如波形405所示，觸發(fā)振蕩電容355的放電過(guò)程，同 時(shí)如波形407所示，觸發(fā)振蕩電容357的充電過(guò)程。與此類似，當(dāng)振 蕩電壓V2在Tvco時(shí)刻達(dá)到Aamp*Vref，充電過(guò)程結(jié)束。在Tvco時(shí)刻， 比較器361輸出一個(gè)邏輯高電平值。觸發(fā)器363的輸入端R響應(yīng)于所 述邏輯高電平值，在輸出端Qp處出現(xiàn)一個(gè)下降沿并且在輸出端Qn處 出現(xiàn)一個(gè)上升沿。在來(lái)自輸出端Qp和Qn的信號(hào)控制下，MOS晶體管 M2E從斷開轉(zhuǎn)換到接通，而MOS晶體管M2D在從接通轉(zhuǎn)換到斷開。 以這種方式，所述振蕩循環(huán)連續(xù)自激。根據(jù)公式(5)和(6)，輸出頻率信號(hào)Fvco能從如下公式得出々co&。=丄=_^ = A^li_^ (7)訪t^廣i ^^ i9廣I力y J因此，所述VC0305的調(diào)諧靈敏度Kvco能從下式中得出<formula>formula see original document page 16</formula>把公式(8)代入公式(1)和(2)，可以得出<formula>formula see original document page 17</formula>(10)其中Rref是參考電阻313的阻值，AR*Rref是參考電阻353的阻 值，Rp是濾波器電阻331的阻值，Cp是濾波器電容333的電容值， Cvco是振蕩電容355 (357)的電容值。參考公式(9)可以推導(dǎo)出阻尼因子S將會(huì)保持一個(gè)大體上恒定 值，假如電阻值Rp相對(duì)于電阻值Rref和A^Rref成比例變化，并且電 容值Cp相對(duì)于電容值Cvco成比例變化。這一結(jié)果可以通過(guò)讓參考電 阻313,參考電阻353和濾波器電阻331使用相同的類型或材料，并且 讓濾波器電容333和振蕩器電容355和357使用相同的類型或材料來(lái) 得到。另外，假如除法因子N為了調(diào)整輸出頻率Fvco而改變，通過(guò)調(diào) 整鏡增益Acp和/或Avco，阻尼因子S能夠仍舊保持大體上恒定。參考公式(10)，可以推導(dǎo)出固有頻率con將會(huì)保持一個(gè)大體上恒 定值，假如由電阻Rref、電阻A^Rref、電容Cp和電容Cvco組成的 RC組件被保持大體上恒定。所述結(jié)果可以通過(guò)使用調(diào)諧電路203得到， 所述調(diào)諧電路通過(guò)調(diào)節(jié)參考電阻313和參考電阻353或者濾波器電容 333和振蕩電容355和357，使得RC組件大體上恒定。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，假如濾波器電容333和振蕩電容355 和357被調(diào)諧電路203的一個(gè)調(diào)諧信號(hào)調(diào)整，電容值Cp仍舊相對(duì)于電 容值Cvco變化，因?yàn)槠涫怯上嗤愋突虿牧现瞥傻?。因此，根?jù)公式 (9)，阻尼因子S將不會(huì)受到影響。假如參考電阻313和參考電阻353 被圖3所示的調(diào)諧信號(hào)調(diào)整，濾波器電阻331能被同樣的調(diào)諧信號(hào)調(diào) 整，以便確保電阻值Rp始終相對(duì)于電阻值Rref和AR*Rref兩者成比例 變化。因此，根據(jù)公式(9)阻尼因子5將不會(huì)受到影響。其結(jié)果是， 阻尼因子5和固有頻率an能各自同時(shí)保持大體上恒定，與制造工藝和運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)。參考圖2和圖3，可以理解，參考電阻313對(duì)應(yīng)電荷電阻部分211， 濾波器電阻331對(duì)應(yīng)濾波器電阻部分213，參考電阻353對(duì)應(yīng)振蕩電阻 部分217，濾波器電容333對(duì)應(yīng)濾波器電容部分215，振蕩電容355和 357對(duì)應(yīng)振蕩電容部分219,圖3是圖2中框圖的一個(gè)實(shí)施例，其目的 是為了進(jìn)行演示，而不是對(duì)本發(fā)明的限定。本文如下部分會(huì)對(duì)本發(fā)明 更多實(shí)施例進(jìn)行描述，以便演示多種可選擇的PLL電路結(jié)構(gòu)。圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)諧電路203的示意圖。所述調(diào)諧 電路203可以包括一個(gè)運(yùn)算放大器501、 一個(gè)調(diào)諧電阻503、 一個(gè)調(diào)諧 電容505、MOS晶體管M3A和M3B，以及由開關(guān)507, —個(gè)比較器509 和一個(gè)數(shù)字模塊511組成一個(gè)調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器510。與MOS晶體管M3A連接的運(yùn)算放大器501在調(diào)諧電阻503兩端 施加一個(gè)參考電壓Vrefl，從而產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)諧電阻503和MOS晶 體管M3A的電流?；谒鲭娏鳎琈OS晶體管M3A和M3B形成一 個(gè)電流鏡，產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)MOS晶體管M3B的調(diào)諧電流Itune。根據(jù)電 流鏡的鏡參數(shù)，例如，寬度與長(zhǎng)度的比值，在調(diào)諧電流Itune和經(jīng)過(guò) MOS晶體管M3A的電流之間可以得到一個(gè)鏡增益Atunel。所述調(diào)諧 電流Itune可以通過(guò)如下公式得到其中Rtune是調(diào)諧電阻503的阻值。調(diào)諧電容505連接到MOS晶體管M3B以便用來(lái)充電，為了控制 調(diào)諧電容505的充放電過(guò)程，開關(guān)507并聯(lián)到調(diào)諧電容505。當(dāng)開關(guān) 507斷開時(shí)，調(diào)諧電容505通過(guò)接收來(lái)自MOS晶體管M3B的調(diào)諧電流 Itune充電。作為對(duì)比，當(dāng)開關(guān)507接通時(shí)，調(diào)諧電容505通過(guò)開關(guān)507 放電；在充放電過(guò)程中，在調(diào)諧電容505兩端產(chǎn)生一個(gè)調(diào)諧電壓Vtune。在調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器510中，調(diào)諧電容505兩端的調(diào)諧電壓Vtune 被進(jìn)一步提供給比較器509的一個(gè)正極，用來(lái)與比較器509負(fù)極的一 個(gè)參考電壓進(jìn)行比較。為簡(jiǎn)化相關(guān)公式，所述負(fù)極的參考電壓在此定 義為Atunev*Vrefl。數(shù)字模塊511接收一個(gè)來(lái)自比較器509的輸出信號(hào)CMPout，所述數(shù)字模塊還接收一個(gè)參考時(shí)鐘信號(hào)CLK_Tref并產(chǎn)生 所述調(diào)諧信號(hào)和一個(gè)時(shí)序信號(hào)CLK—Tune。所述數(shù)字模塊511可以用來(lái) 構(gòu)成多種數(shù)字電路，例如一個(gè)5位數(shù)計(jì)算器。所述時(shí)序信號(hào)CLK—Tune 加在開關(guān)507上用來(lái)控制開關(guān)507的斷開和接通期間并隨之控制電容 505的充放電期間。一個(gè)調(diào)諧信號(hào)(如3比特代碼)被加在圖5所示調(diào)諧電阻503上， 同時(shí)加在圖3所示參考電阻313、參考電阻353和濾波器電阻331上。 在被調(diào)諧信號(hào)調(diào)整的情況下，調(diào)諧電阻503的電阻值Rtime相對(duì)于調(diào)諧 電容505的電容值Ctune成反比變化，以便保持一個(gè)恒定的RtuneCtune 組件，下文將會(huì)對(duì)其詳細(xì)描述。當(dāng)調(diào)諧電阻503與參考電阻313具備 相同的類型或材料時(shí)，參考電阻353和濾波器電阻331和調(diào)諧電容505 與濾波器電容333和振蕩器電容355和357具備相同的類型或材料時(shí)， 電阻值Rref、電阻值A(chǔ)產(chǎn)Rref、電容值Cp和電容值Cvco組成的RC組 件將會(huì)由于同樣的調(diào)諧信號(hào)而保持大體上恒定。隨后，根據(jù)公式(IO)， 固有頻率om保持大體上恒定。除了同時(shí)把調(diào)諧信號(hào)施加到調(diào)諧電阻503、參考電阻313、參考電 阻353和濾波器電阻331上，所述調(diào)諧信號(hào)也能被同時(shí)施加到調(diào)諧電 容505、濾波器電容333、振蕩電容355和357上，以調(diào)整相應(yīng)的電容 值。類似地，根據(jù)公式(10)，由電阻值Rref、電阻值A(chǔ) Rref、電容 值Cp和Cvco組成的RC組件也能被保持大體上恒定，以使固有頻率am 維持恒定。圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)諧電路時(shí)序圖，在T0時(shí)刻，數(shù)字 時(shí)鐘511發(fā)出時(shí)序信號(hào)CLKJTune。響應(yīng)于時(shí)序信號(hào)CLK_Tune，開關(guān) 507被斷開以啟動(dòng)調(diào)諧電容505的充電過(guò)程，在Ttune時(shí)刻，在調(diào)諧電 容505兩端的調(diào)諧電壓值達(dá)到AR*Rref， Ttune能從下式得到進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，開關(guān)507的斷開時(shí)間超過(guò)Ttune，例如時(shí)序信號(hào) CLK一Tune可以持續(xù)2*Ttune的期間，同樣地，Ttune也可以從下式得到7iune = Mune 7"ref (13)其中Tref為參考時(shí)鐘信號(hào)CLK—Tref的周期，Ntune為周期Ttune 的循環(huán)次數(shù)，參考公式(11)， (12)和(13)可以得到如下公式(14):<formula>formula see original document page 20</formula>她eK如前所述，根據(jù)公式(14)，調(diào)諧電路203的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能夠得到恒 定的RtuneCtune組件。在此，對(duì)循環(huán)次數(shù)Ntune預(yù)設(shè)一個(gè)恒定的目標(biāo) 值，例如，假設(shè)數(shù)字模塊511制成的5比特計(jì)數(shù)器，循環(huán)次數(shù)Ntune 設(shè)定的目標(biāo)值為16以獲得一個(gè)更寬的調(diào)諧范圍。在調(diào)諧過(guò)程中，數(shù)字 模塊511計(jì)算循環(huán)次數(shù)Ntune，根據(jù)計(jì)算的循環(huán)次數(shù)Ntune和預(yù)設(shè)的目 標(biāo)值16的差別，數(shù)字模塊511增加或者減少所述調(diào)諧信號(hào)，其可以是 一個(gè)3比特代碼。隨著調(diào)諧信號(hào)被增加或減小，調(diào)諧電阻503和參考 電阻313、參考電阻353和濾波器電阻331隨之調(diào)整，直到循環(huán)次數(shù) Ntune的計(jì)數(shù)等于16。因此，所述RtuneCtune組件被保持在恒定的 16*，,*^值。如前所述，基于同樣的信號(hào)，所述由電阻值Rref、電阻值A(chǔ)R*Rref，電容值Cp和Cvco組成的RC組件也將會(huì)保持大體上恒 定。圖6中所示的圖(a)、 (b)和(c)顯示了三種調(diào)諧圖形。在圖(a) 中，當(dāng)調(diào)諧電容505上的調(diào)諧電壓達(dá)到參考電壓Atunev*Vrefl時(shí)，比 較器509的輸出信號(hào)CMPout出現(xiàn)一個(gè)上升沿；在上升沿出現(xiàn)前，數(shù)字 模塊511計(jì)算14個(gè)時(shí)鐘循環(huán)，其說(shuō)明調(diào)諧信號(hào)應(yīng)該被增加，以便獲得 一個(gè)更大的調(diào)諧電阻503并隨之獲得一個(gè)更大的循環(huán)次數(shù)Ntime。在圖 (b)中，當(dāng)調(diào)諧電容505兩端的調(diào)諧電壓達(dá)到參考電壓Atunev*Vrefl 時(shí)，比較器509的輸出信號(hào)CMPout出現(xiàn)一個(gè)上升沿；在出現(xiàn)上升沿前， 數(shù)字模塊511計(jì)算18個(gè)時(shí)鐘循環(huán)，其說(shuō)明所述調(diào)諧信號(hào)應(yīng)該被減小以便得到一個(gè)更小的調(diào)諧電阻503并隨之獲得一個(gè)更小的循環(huán)次數(shù)Ntune。在圖(c)中，當(dāng)調(diào)諧電容505兩端的調(diào)諧電壓達(dá)到參考電壓 Atunev*Vrefl時(shí)，比較器509的輸出信號(hào)CMPout出現(xiàn)一個(gè)上升沿；在 出現(xiàn)上升沿前，數(shù)字模塊511計(jì)算16個(gè)時(shí)鐘循環(huán)，其說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到一 個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)RtuneCtune組件和周期數(shù)Ntune預(yù)設(shè)的目標(biāo)值16保持大體上恒定。圖7所示一個(gè)開關(guān)電阻陣列的示意圖。例如調(diào)諧電阻503、參考 電阻313、參考電阻353和濾波器電阻331之類的電阻元件，可以采用 這種開關(guān)電阻陣列結(jié)構(gòu)，使調(diào)諧信號(hào)能以數(shù)字化方式控制相應(yīng)的電阻 值，所述調(diào)諧信號(hào)可以是數(shù)字代碼。假設(shè)調(diào)諧信號(hào)是一個(gè)3比特代碼， B2B1B0，所述開關(guān)電阻陣列700可以包括一個(gè)最小的電阻701、 一個(gè) 電阻703、 一個(gè)電阻705、 一個(gè)電阻707、 一個(gè)開關(guān)709、 一個(gè)開關(guān)711、 一個(gè)開關(guān)713。電阻701至707依次串聯(lián)，開關(guān)709至713分別與電阻 703至707中的一個(gè)并聯(lián)，使得當(dāng)相應(yīng)的開關(guān)在3比特代碼B2B1B0的 控制下接通時(shí)，預(yù)先設(shè)定的電阻會(huì)出現(xiàn)短路。另外，根據(jù)一個(gè)預(yù)先設(shè) 定的電阻值范圍，各個(gè)電阻之間的關(guān)系可以被設(shè)定，例如，最小的電 阻701的電阻值可以被設(shè)為Rmin，電阻703的電阻值被設(shè)為AR，電 阻705的電阻值被設(shè)為2AR，電阻707的電阻值被設(shè)為4AR。作為本 發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)調(diào)諧代碼使用更多的比特時(shí)，開關(guān)電阻陣列700 可以用相似的方式擴(kuò)展，并獲得更好的性能。圖8中顯示的圖800是開關(guān)電阻陣列的電阻值與調(diào)諧代碼的對(duì)應(yīng) 關(guān)系。比特B0至B2分別控制開關(guān)709至713的狀態(tài)。當(dāng)調(diào)諧代碼 B2B1B0被設(shè)置為000時(shí)，開關(guān)電阻陣列得到最小的電阻Rmin。當(dāng)調(diào) 諧代碼B2B1B0被設(shè)為111時(shí)，開關(guān)電阻陣列得到最大的電阻 Rmin+7AR。為了得到比較大的電阻值偏差，開關(guān)電阻陣列的設(shè)計(jì)值可 以從下式得出i designed=i min+4 * AR (15) 如果AR為Rdesigned的10%并且以Rdesigned為 一個(gè)單元，對(duì)于實(shí)施例的開關(guān)電阻陣列700，可以得到一個(gè)-40%至+30%的電阻值偏差。換 句話說(shuō)，假如開關(guān)電阻陣列的設(shè)計(jì)值是預(yù)先設(shè)定的，最小電阻值Rmin可以從下式得出Rmin = Rdesigned-4*AR (16)另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道的是，諸如調(diào)諧電容505、濾波 器電容333、、振蕩電容355和357之類的電容元件，可以選用相似的 結(jié)構(gòu)，以便相應(yīng)的電容可以被調(diào)諧信號(hào)以數(shù)字化的方式控制，為了簡(jiǎn) 單明了，其示意圖在此不再贅述。圖9是本發(fā)明一個(gè)電荷泵900的示意圖。為簡(jiǎn)潔明了，在圖3中 標(biāo)示相同編號(hào)具有類似功能的元件，將不會(huì)重復(fù)描述。如圖9所示， 電荷泵900包括一組鏡單元，其結(jié)構(gòu)相同，但具有不同的鏡增益，用 來(lái)產(chǎn)生一個(gè)可編程的鏡增益Acp。例如鏡單元903具有鏡增益2.5，鏡 單元905具有鏡增益3.0，鏡單元907具有鏡增益3.5。所述可編程鏡 增益Acp被一個(gè)數(shù)字選擇信號(hào)決定。數(shù)字選擇信號(hào)的每個(gè)比特通過(guò)一 個(gè)相關(guān)聯(lián)的選擇設(shè)備連接到所述組鏡單元中的一個(gè)。例如，比特AO經(jīng) 過(guò)通道909和911組成的選擇設(shè)備連接到鏡單元903。當(dāng)比特AO被設(shè) 為O時(shí)，通道卯9和911被接通，鏡單元903被選中并根據(jù)鏡增益2.5 產(chǎn)生電荷泵電流Icp。相似地，基于數(shù)字選擇信號(hào)，其他鏡單元也可以 被選中并根據(jù)對(duì)應(yīng)的鏡增益產(chǎn)生電荷泵電流Icp。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道的是，所述組鏡單元可以很容易應(yīng)用到VCO305中，以便得到一個(gè)可編程的鏡增 益Avco。參考公式(9)，當(dāng)除法因子N改變以調(diào)整輸出頻率Fvco時(shí)， 通過(guò)調(diào)整鏡增益Acp和/或Avco，阻尼因子S仍舊可以保持大體上恒定。 在此處，數(shù)字選擇信號(hào)能根據(jù)除法因子N得到相應(yīng)的Acp和/或Avco， 并根據(jù)相應(yīng)的Acp和/或Avco，所述阻尼因子S能被保持大體上恒定。圖IO所示為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的VCO1000的示意圖。為簡(jiǎn) 潔明了，圖3中標(biāo)示相同編號(hào)具有類似功能的元件，將不會(huì)重復(fù)描述。 VCOIOOO，即環(huán)形振蕩器，包括一組級(jí)聯(lián)式反相單元，例如反相單元 1001、 1003和1005。該組反相單元具有相同的結(jié)構(gòu)。例如反相單元1001 包括一個(gè)MOS晶體管1007、由一個(gè)MOS晶體管1009和1011組成的 差分輸入、振蕩電容1013和1015、 MOS晶體管1017和1019。MOS晶體管1007和MOS晶體管M2A組成一個(gè)電流鏡。通過(guò)所述電流鏡，產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)MOS晶體管1007的振蕩電流Ivco。所述MOS 晶體管1007進(jìn)一步連接到MOS晶體管1009和1011，其可以被在輸入 端INP1和INN1的輸入信號(hào)交替接通。振蕩電容1013連接到MOS晶 體管1009的柵極端，當(dāng)輸入端INP1的電壓變化時(shí)充電或放電。與此 類似地，振蕩電容1015連接到MOS晶體管1011的柵極端，當(dāng)輸入端 INN1的電壓變化時(shí)充電或放電。MOS晶體管1017和1019分別連接到 MOS晶體管1009和1011,用來(lái)設(shè)定環(huán)形振蕩器1000的一個(gè)電壓值。 在此處，MOS晶體管1007與MOS晶體管M2B相同，并且MOS晶體 管1017與MOS晶體管1023相同。由于這些元件的相同，當(dāng)MOS晶 體管1009接通后，節(jié)點(diǎn)1004與1002的電壓相同。由于在節(jié)點(diǎn)1002 的電壓被一個(gè)運(yùn)算放大器1021穩(wěn)定在Aamp*Vref，當(dāng)MOS晶體管1009 接通時(shí)，在節(jié)點(diǎn)1004位置的電壓也被穩(wěn)定在Aamp*Vref。類似地，當(dāng) MOS晶體管1011接通時(shí)，節(jié)點(diǎn)1006的電壓為Aamp*Vref?；蛘哒f(shuō)， 輸出端OUTN1和OUTP1的電壓值被設(shè)定為Aamp*Vref。假設(shè)反相單元1001的輸入端INP1和INN1的初始電壓分別為邏 輯低電平和邏輯高電平，MOS晶體管1007即將接通，同時(shí)MOS晶體 管1009即將斷開。在這種情況下，所有的振蕩電流Ivco將流經(jīng)MOS 晶體管1007到達(dá)MOS晶體管1017。由于節(jié)點(diǎn)1004的電壓為 Aamp*Vref，輸出端OUTNl和OUTN2的電壓將會(huì)分別為邏輯高電平 和邏輯低電平，輸出端OUTN1和OUTN2的電壓隨后被反相單元1003 和1005以同樣的方式進(jìn)一步處理，直到反相單元1005的輸出端OUTN3 和OUTP3的電壓分別為邏輯高電平和邏輯低電平，輸出端OUTN3進(jìn) 一步連接到振蕩電容1013和輸入端INP1。由于在輸出端OUTN3位置 的邏輯高電平值，振蕩電容1013被充電至Aamp*Vref并且MOS晶體 管1009被斷開。類似地，由于輸出端OUTP3位置的邏輯低電平值， 振蕩電容器1015被放電直到放完并且MOS晶體管1011被接通。以這 種方式，振蕩循環(huán)過(guò)程自發(fā)并連續(xù)地進(jìn)行。所述環(huán)形振蕩器1000振蕩頻率Fvco可以從下式得到f =《 jpro^vco 二《 _" c,_n 了、Amy ,膨 :A,e"， /Lj/cO其中Kconstant是一個(gè)恒定值，其依賴于多個(gè)因素，諸如在環(huán)形振蕩器1000中的反相器數(shù)量，Cvco是振蕩電容1013 (1015)的電容值。 最佳Kconstant可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)環(huán)形振蕩器1000的仿真得出。根 據(jù)公式(17)，調(diào)諧敏靈敏度可以通過(guò)下式得出 <formula>formula see original document page 2</formula>公式(18)與公式(8)具有類似的特性，其意味著所述環(huán)形振蕩 器1000可以替換圖3中的VCO305。參考圖2和圖IO，環(huán)形電容器1013 和1015對(duì)應(yīng)振蕩電容部分219,參考電阻353對(duì)應(yīng)振蕩電阻部分217。圖11是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在4階PLL電路中的環(huán)路濾波器 電路1100的示意圖。除了濾波器電阻331和濾波器電容333，環(huán)路濾 波器電路1100進(jìn)一步包括產(chǎn)生第一附加極點(diǎn)的電容1103、電阻1101 和產(chǎn)生第二附加極點(diǎn)的電容1105。第一附加極點(diǎn)可以是固有頻率con 的十倍以上，第二附加極點(diǎn)可以更大。這兩個(gè)電極值的價(jià)值在于減少因 為對(duì)輸出Vctrl的周期性干擾的參考穿通，和傾向于不影響阻尼因子S 和固有頻率con的效果。無(wú)論如何，電容1103和1105可以是與PLL中 所有其他電容元件具有同樣類型或材料，并且電阻1101可以是與PLL 中所有其他電阻元件具有同樣類型或材料，以保持阻尼因子S大體上 恒定。類似地，無(wú)論電阻331和1101或者電容333、 1103和1105都能 被調(diào)諧信號(hào)調(diào)整以維持固有頻率wn大體上恒定。參考圖2和圖11，電阻1101和濾波器電阻331對(duì)應(yīng)濾波器電阻部 分213。濾波器電容333和電容器1103和1105對(duì)應(yīng)濾波器電容部分215。 本發(fā)明也適用于3階PLL電路，為了簡(jiǎn)潔，此處不再重復(fù)描述其工作 方式。參考圖3、圖5、圖9和圖10，其中所有的MOS晶體管都可以被 其他已知設(shè)備，諸如雙極型結(jié)型晶體管，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管等替代， 只要其能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所述的功能即可?？梢岳斫猓鶕?jù)本發(fā)明啟示 所作的任何變化條件，方式修改、變化和要素替代，都屬于本發(fā)明的 權(quán)利要求書所限定的范圍。圖12所示的流程圖1200是運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，雖然圖12 中標(biāo)示了明確步驟，但這種步驟是實(shí)施舉例，本發(fā)明適合于實(shí)現(xiàn)其他變化的步驟或圖12所示步驟的變化形式。在框圖1210位置，將一個(gè)反饋時(shí)鐘與一個(gè)參考時(shí)鐘進(jìn)行比較，并 且產(chǎn)生一個(gè)基于所述比較結(jié)果的控制信號(hào)。例如，PLL電路200包括 PFD103以比較反饋時(shí)鐘102和參考時(shí)鐘101，并基于所述比較結(jié)果產(chǎn) 生一控制信號(hào)。在框圖1220位置，在包括一組電阻元件和一組電容元件的環(huán)路 中，基于所述控制信號(hào)一個(gè)產(chǎn)生輸出時(shí)鐘。例如，PLL電路200包括 一個(gè)環(huán)路，所述環(huán)路包括一組電阻元件和一組電容元件，所述兩組元 件分別屬于電荷泵205、環(huán)路濾波器207和VCO 209的電阻部分和電 容部分。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，電阻元件的電阻值相互呈比例變 化，電容元件的電容值相互呈比例變化，PLL電路200的阻尼因子5 通過(guò)使用所述組電阻元件和所述組電容元件，大體上上保持恒定。在框圖1230位置，通過(guò)被一個(gè)除法因子除所述輸出時(shí)鐘，得到所 述反饋時(shí)鐘。例如，PLL電路中的頻率除法器111通過(guò)輸出時(shí)鐘Fvco 除以除法因子N，得到所述反饋時(shí)鐘102。本發(fā)明說(shuō)明書所用的術(shù)語(yǔ)和表述是用來(lái)描述發(fā)明而不是對(duì)發(fā)明的 限定，也沒(méi)有排除與本發(fā)明等同的方案和技術(shù)特征；其他修改，變化， 和可選擇的技術(shù)方案或技術(shù)特征等任何在本發(fā)明啟示下得出的技術(shù)方 案或技術(shù)特征，都屬于本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鎖相環(huán)路電路，所述鎖相環(huán)路電路包括一個(gè)環(huán)路，所述環(huán)路包括一個(gè)電荷泵，所述電荷泵包含一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生電荷泵電流的電荷電阻部分；一個(gè)環(huán)路濾波器，所述環(huán)路濾波器包含連接到所述電荷泵的一個(gè)濾波器電阻部分和一個(gè)濾波器電容部分，所述環(huán)路濾波器基于所述電荷泵電流產(chǎn)生一個(gè)振蕩器控制電壓；一個(gè)壓控振蕩器，所述壓控振蕩器包含一個(gè)振蕩器電阻部分和一個(gè)振蕩器電容部分，所述壓控振蕩器連接到所述環(huán)路濾波器，并在所述振蕩器控制電壓控制下產(chǎn)生一個(gè)輸出時(shí)鐘；其中，所述濾波器電阻部分的電阻值與所述電荷電阻部分及所述振蕩電阻部分的阻值呈比例變化，并且所述濾波器電容部分的電容值與所述振蕩器電容部分的電容值呈比例變化，使所述鎖相環(huán)路電路的阻尼因子保持大體上恒定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述電荷電 阻部分、濾波器電阻部分和振蕩器電阻部分包括一組相同類型的電阻 元件，并且所述濾波器電容部分和所述振蕩器電容部分包括一組相同 類型的電容元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述電阻元 件各自包括一個(gè)可變電阻的開關(guān)電阻陣列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述電容元 件各自包括一個(gè)可變電容的開關(guān)電容陣列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述阻尼因 子保持恒定，且與制造工藝和運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述電荷電 阻部分和所述振蕩器電阻部分的電阻值與所述濾波器電容部分和所述 振蕩器電容部分的電容值之乘積恒定，使所述鎖相環(huán)路電路的固有頻 率保持大體上恒定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述固有頻 率保持大體上恒定，且與制造工藝和運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，還包括一個(gè)調(diào)諧電路，所述調(diào)諧電路連接到所述環(huán)路，使所述固有頻率 保持大體上恒定。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述調(diào)諧電路還包括一個(gè)電流源，所述電流源具有一個(gè)調(diào)諧電阻，以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)諧電流；一個(gè)調(diào)諧電容，由所述調(diào)諧電流對(duì)所述調(diào)諧電容充電，以產(chǎn)生一 個(gè)調(diào)諧電壓；一個(gè)調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器，所述調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器連接到所述調(diào)諧電容， 并產(chǎn)生一個(gè)基于所述調(diào)諧電壓的調(diào)諧信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述調(diào)諧 信號(hào)用來(lái)調(diào)整所述調(diào)諧電阻、所述電荷電阻部分、所述濾波器電阻部 分和所述振蕩器電阻部分的阻值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述調(diào)諧 信號(hào)用來(lái)調(diào)整所述調(diào)諧電容、所述濾波器電容部分和所述振蕩電容部 分的電容值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述調(diào)諧電阻與所述電荷電阻部分、所述濾波器電阻部分和所述濾波器電阻部 分的電阻元件類型相同，并且所述調(diào)諧電容與所述濾波器電容部分和 所述振蕩器電容部分的電容元件類型相同。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器還包括一個(gè)開關(guān)，所述開關(guān)與所述調(diào)諧電容并聯(lián)，其中所述調(diào)諧電容在 所述開關(guān)預(yù)設(shè)的斷開期間被充電，并在所述開關(guān)的接通期間被放電；一個(gè)比較器，所述比較器連接到所述調(diào)諧電容，其將所述調(diào)諧電 壓和參考電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)；一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘，所述數(shù)字時(shí)鐘連接到所述比較器，基于一個(gè)參考 時(shí)鐘信號(hào)和所述輸出信號(hào)產(chǎn)生所述調(diào)諧信號(hào)，其中所述數(shù)字時(shí)鐘還連 接到所述開關(guān)用以預(yù)設(shè)所述斷開期間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的斷開期間比所述調(diào)諧電壓達(dá)到所述參考電壓的期間長(zhǎng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述電荷泵還包括一個(gè)具有可編程鏡增益的電流鏡，其中根據(jù)所述輸出時(shí)鐘預(yù) 設(shè)所述可編程鏡增益，當(dāng)所述輸出時(shí)鐘的頻率變化時(shí)，使所述阻尼因 子保持大體上恒定。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述壓控振蕩器還包括一個(gè)具有一個(gè)可編程鏡增益的電流鏡，其中根據(jù)所述輸 出時(shí)鐘預(yù)設(shè)所述可編程鏡增益，當(dāng)所述輸出時(shí)鐘的頻率變化時(shí)，使所 述阻尼因子保持大體上恒定。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述壓控 振蕩器是一個(gè)由一組級(jí)聯(lián)式反相器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述電荷泵還包括一個(gè)參考電流發(fā)生器，所述參考電流發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)參考電流；一個(gè)電流鏡，所述電流鏡連接到所述參考電流發(fā)生器，基于所述 參考電流以產(chǎn)生所述電荷泵電流；一個(gè)開關(guān)設(shè)備，所述開關(guān)設(shè)備連接到所述電流鏡，根據(jù)一個(gè)控制 信號(hào)以決定所述電荷泵電流的流向。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述壓控 振蕩器還包括一個(gè)電流源，所述電流源用來(lái)產(chǎn)生一組電流；一組振蕩器電容，所述組振蕩器電容連接到所述電源，通過(guò)所述 一組電流對(duì)所述一組振蕩器電容選擇性充電，產(chǎn)生一組振蕩器電壓；一個(gè)比較器，所述比較器連接到所述一組振蕩器電容，用以將所 述一組振蕩器電壓和一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較；一個(gè)觸發(fā)器，所述觸發(fā)器連接到所述比較器，基于所述比較結(jié)果 以產(chǎn)生所述輸出時(shí)鐘，其中所述輸出時(shí)鐘還控制一組振蕩器電容的充 電。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎖相環(huán)路電路，其特征在于，所述鎖相 環(huán)路電路可以為二階電路、三階電路或四階電路。
21. —種運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于，包括 把一個(gè)參考時(shí)鐘與一個(gè)反饋時(shí)鐘進(jìn)行比較，并產(chǎn)生一個(gè)基于所述比較結(jié)果的控制信號(hào)；基于包括一組電阻元件和一組電容元件的環(huán)路中的所述控制信號(hào) 產(chǎn)生一個(gè)輸出時(shí)鐘，其中所述電阻元件的阻值相互呈比例變化，所述 電容元件的電容值相互呈比例變化，通過(guò)利用所述一組電阻元件和所 述一組電容元件，使所述鎖相環(huán)路電路的阻尼因子保持大體上恒定；并且通過(guò)一個(gè)除法因子除所述輸出時(shí)鐘產(chǎn)生一個(gè)反饋時(shí)鐘。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于，所述一組電阻元件具有相同的類型，并且所述一組電容元件具有相同 的類型。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于，還包括調(diào)整所述一組電阻元件，使所述鎖相環(huán)路電路的固有頻率保持大 體上恒定。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于，還包括 '調(diào)整所述一組電容元件，使所述鎖相環(huán)路電路的固有頻率保持大 體上恒定。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于， 還包括利用一個(gè)調(diào)諧電阻產(chǎn)生一個(gè)調(diào)諧電流；利用所述調(diào)諧電流對(duì)一個(gè)調(diào)諧電容充電以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)諧電壓； 基于所述調(diào)諧電壓，產(chǎn)生一個(gè)調(diào)諧信號(hào)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于， 所述的調(diào)諧電阻與所述一組電阻元件具有相同的類型，且所述的調(diào)諧 電容與所述的一組電容元件具有相同的類型。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于， 還包括把所述調(diào)諧信號(hào)加到所述調(diào)諧電阻和所述一組電阻元件上；根據(jù)所述調(diào)諧信號(hào)調(diào)整所述調(diào)諧電阻和所述一組電阻元件，使所 述調(diào)諧電阻的阻值與調(diào)諧電容的電容值呈反比例變化，以使所述一組 電阻值與所述一組電容值呈反比例變化。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于， 還包括把所述調(diào)諧信號(hào)加到所述調(diào)諧電容和所述一組電容元件上； 根據(jù)所述調(diào)諧信號(hào)調(diào)整所述調(diào)諧電容和所述一組電容元件，使所述調(diào)諧電容的電容值與所述電阻的阻值呈反比例變化，以使所述一組電容值與所述一組電阻值呈反比例變化。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于， 還包括當(dāng)所述鎖相環(huán)路電路的輸出時(shí)鐘變化時(shí)，調(diào)整所述鎖相環(huán)路電路 中形成的鏡增益，以保持所述阻尼因子大體上恒定。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的方法，其特征在于， 利用一個(gè)數(shù)字選擇信號(hào)調(diào)整所述鏡增益,所述數(shù)字選擇信號(hào)根據(jù)所述輸 出時(shí)鐘的頻率被預(yù)先設(shè)定。
31. —種運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的系統(tǒng)，其特征在于，包括 一個(gè)頻率相位檢測(cè)器，所述頻率相位檢測(cè)器用來(lái)把一個(gè)參考時(shí)鐘和一個(gè)反饋時(shí)鐘進(jìn)行比較，并且基于所述比較結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)； 一個(gè)環(huán)路，所述環(huán)路具有連接到所述頻率相位探測(cè)器的一組電阻 元件和一組電容元件，基于所述控制信號(hào)以產(chǎn)生一個(gè)輸出時(shí)鐘，其中 所述電阻元件的阻值相互呈比例變化，所述電容元件的電容值相互呈 比例變化，通過(guò)利用所述一組電阻元件和所述一組電容元件，所述鎖 相環(huán)路電路的阻尼因子被保持大體上恒定；一個(gè)分頻器，所述分頻器連接到所述環(huán)路，利用一個(gè)除法因子除 所述輸出時(shí)鐘，以產(chǎn)生所述反饋時(shí)鐘。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的系統(tǒng)，其特征在于， 所述一組電阻元件具有相同的類型，并且所述一組電容元件具有相同 的類型。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的系統(tǒng)，其特征在于， 所述環(huán)路具有環(huán)路電流之間形成的鏡增益，其中根據(jù)所述輸出時(shí)鐘調(diào)整所述鏡增益，當(dāng)所述輸出時(shí)鐘的頻率變化時(shí)，使所述阻尼因子保持 大體上恒定。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的系統(tǒng)，其特征在于， 還包括一個(gè)調(diào)諧電路，所述調(diào)諧電路連接到所述環(huán)路，使所述電阻元件 的阻值與所述電容元件的電容值呈反比例變化，以保持所述鎖相電路 的固有頻率大體上恒定。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的系統(tǒng)，其特征在于， 所述調(diào)諧電路包括一個(gè)調(diào)諧電阻和一個(gè)調(diào)諧電容，并且其中所述的調(diào) 諧電阻與一組電阻元件的類型相同，所述調(diào)諧電容與一組電容元件的 類型相同。
全文摘要
本發(fā)明揭示了鎖相環(huán)路電路以及運(yùn)行鎖相環(huán)路電路的設(shè)備和方法，所述鎖相環(huán)路電路包括一組電阻元件和一組電容元件，其分布在電荷泵、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器中，所述組電阻元件具有一組電阻值相互呈比例變化的電阻，所述組電容元件具有一組電容值相互呈比例變化的電容，通過(guò)所述組電阻元件和所述組電容元件，鎖相環(huán)路電路的阻尼因子被保持實(shí)質(zhì)恒定，相較于現(xiàn)有技術(shù)而言，不僅簡(jiǎn)潔、容易實(shí)施并且有效、穩(wěn)定，采用本發(fā)明的鎖相環(huán)路電路，可以達(dá)到對(duì)被調(diào)節(jié)電路更精確的控制，特別適于應(yīng)用在10MHz到200MHz的環(huán)境中。
文檔編號(hào)H03L7/18GK101262224SQ20081000773
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
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