專利名稱：使用時鐘抖動進行增益及帶寬控制的數字控制振蕩器的最佳抖動的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數字鎖相環(huán)電路，更具體地，涉及控制數字控制振蕩器內抖動 (dither)的電路及方法。
背景技術：
數字鎖相環(huán)(DPLL)的核心為數字控制式振蕩器(DCO)。DCO和常用于模擬鎖相環(huán) (PLL)的傳統(tǒng)VC0(電壓控制振蕩器)之間有本質上的差異。VCO受到模擬電壓信號控制， 因此具有連續(xù)調整范圍。DCO受到具備有限位分辨率的數字信號所控制，因此產生分散的頻率集合。參照

圖1，DC0 10可模型化為在電壓控制輸入上具有量化器14的VCO 12。DCO 10 的結果量化噪聲會惡化DPLL輸出跳動(jitter)以及相位噪聲。如圖1內所示，Δ f為最小DCO頻率間隔。在線性模型中，可用具有(Af)2/12變化的附加的一致分配的白噪聲的傳統(tǒng)模型，來評估DCO量化噪聲貢獻。相位噪聲的結果貢獻(假設環(huán)路濾波器以參考頻率 fKEF運作)由下列等式⑴表示
權利要求
1.一種數字鎖相環(huán)(DPLL)，包含可調整的延遲線，配置為接收參考時鐘與反饋時鐘的至少其中之一作為輸入，并且輸出抖動信號；相位與頻率檢測器(PFD)，配置為比較包含參考時鐘信號與反饋時鐘信號的時鐘信號，其中所述時鐘信號的至少之一為該抖動信號，來決定所述時鐘信號之間的相位與頻率差異；以及數字控制振蕩器(DCO)，配置為接收來自該PFD的稍早或稍后決定，并據此調整輸出， 其中該抖動信號分配跳動響應來增強該DPLL的整體操作。
2.如權利要求1所述的DPLL，其中該PFD包含轉換函數，通過使用該延遲線來調制時鐘輸入的行為來進行線性化。
3.如權利要求2所述的DPLL，其中所述轉換函數使能該PFD增益的控制。
4.如以上權利要求中任一項所述的DPLL，其中調整該增益，使得噪聲功率形成為超過該DPLL的環(huán)路帶寬的較高頻率。
5.如以上權利要求中任一項所述的DPLL，其中在該DPLL內注入跳動，讓該DPLL的行為更受控制并且可預測，同時改善相關頻帶內該DPLL的跳動性能。
6.如以上權利要求中任一項所述的DPLL，其中該可調整的延遲線包含多個階段，使用來自該DCO和該PFD的其中至少之一的反饋所導出的延遲線控件來控制。
7.如以上權利要求中任一項所述的DPLL，其中每一階段都包含多個緩沖器，其中根據延遲范圍信號啟動所述緩沖器。
8.如以上權利要求中任一項所述的DPLL，還包含行列控制區(qū)塊，配置為驅動該DCO的變容器，使得該DCO配置為利用在相鄰細調步階之間抖動，以動態(tài)地建立額外步階來縮放 DCO增益，以匹配DCO步階之間的分離。
9.如以上權利要求中任一項所述的DPLL，還包含抖動控制電路，用于改變對于該DCO 的操作頻率，該抖動控制電路包含連接至輸出的反饋環(huán)路，以反饋控制順序以使能操作頻率，其中該DCO以等于或超過其操作頻率的速率抖動，并且振蕩器頻率分配的頻譜密度被形成，使得抖動能量下降到零或接近零，如此該抖動不會導入額外跳動或相位噪聲。
10.一種控制數字鎖相環(huán)(DPLL)內跳動的方法，包含調整延遲線內的延遲，該延遲線配置為接收參考時鐘信號與反饋時鐘信號的其中至少之一作為輸入，并且輸出抖動信號；通過使用配置為決定相位與頻率差異的相位與頻率檢測器(PFD)，比較該參考時鐘信號與該反饋時鐘信號，其中該參考時鐘信號與該反饋時鐘信號的其中至少之一被抖動；以及根據來自該PFD的稍早或稍后決定，調整數字控制振蕩器(DCO)的輸出，其中該抖動信號分配跳動響應來增強該DPLL的整體操作。
11.如權利要求10所述的方法，其中調整延遲包含通過使用該延遲線來調制時鐘輸入的行為，而使用轉換函數將該PFD線性化。
12.如權利要求11所述的方法，其中該轉換函數使能該PFD增益的控制。
13.如權利要求10至12中任一項所述的方法，其中調整延遲包含調整該增益，使得噪聲功率形成為至超過該DPLL的環(huán)路帶寬的較高頻率。
14.如權利要求10至13中任一項所述的方法，其中調整延遲包含在該DPLL內注入跳動，讓該DPLL的行為更受控制并且可預測，同時改善相關頻帶內該DPLL的跳動性能。
15.如權利要求10至14中任一項所述的方法，其中該可調整的延遲線包含多個階段， 并且還包含使用來自該DCO和該PFD的其中至少之一的反饋所導出的延遲線控件來控制該延遲線。
16.如權利要求10至15中任一項所述的方法，其中每一階段都包含多個緩沖器，其中根據延遲范圍信號啟動所述緩沖器。
17.如權利要求10至15中任一項所述的方法，還包含行列控制區(qū)塊，其配置為驅動該 DCO的變容器，使得該DCO配置為利用在相鄰細調步階之間抖動，以動態(tài)地建立額外步階來縮放DCO增益，以匹配DCO步階之間的分離。
18.一種優(yōu)化數字控制振蕩器(DCO)內抖動的方法，包含以等于或超過DCO的操作頻率的速率抖動該DCO ；以及主動形成振蕩器頻率分配的頻譜密度，使得抖動能量下降至零或接近零，如此在該抖動內并未導入額外跳動或相位噪聲。
19.如權利要求18所述的方法，其中該頻譜密度表示為
20.如權利要求18或19中任一項所述的方法，其中抖動包含在振蕩周期的一半于 f+ Δ f，以及在該振蕩周期的另一半于f運行該DC0。
21.如權利要求18至20中任一項所述的方法，其中該振蕩周期在對應至大約f+Δf/2 的值上保持恒定。
22.如權利要求18至20中任一項所述的方法，其中抖動包含在振蕩循環(huán)期間控制f和 f+Af頻率之間的該DC0，以在該循環(huán)期間達成Δ f/2而無額外跳動。
23.一種自抖動數字控制振蕩器(DCO)電路，包含DCO ；以及抖動控制電路，用于改變對于該DCO的操作頻率，該抖動控制電路包含反饋環(huán)路，其連接至輸出以反饋控制順序以使能操作頻率，其中該DCO以等于或超過其操作頻率的速率抖動，并且振蕩器頻率分配的頻譜密度被形成，使得抖動能量下降到零或接近零，如此該抖動不會導入額外跳動或相位噪聲。
24.如權利要求23所述的DC0，其中該頻譜密度表示為
25.如權利要求23或對所述的DC0，其中該DCO在以下情況之一下操作在振蕩周期的一半于f+Δ f操作，以及在該振蕩周期的另一半于f操作，并且常數值對應至大約f+Δ f/2。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種數字鎖相環(huán)(DPLL)及方法，包含可調整的延遲線，其配置為接收參考時鐘作為輸入并且輸出抖動參考時鐘信號。相位與頻率檢測器(PFD)配置為比較抖動參考時鐘信號與反饋時鐘信號，來決定抖動參考時鐘信號與反饋時鐘信號之間的相位與頻率差異。數字控制振蕩器(DCO)配置為接收來自PFD的稍早或稍后決定，據此調整輸出，其中抖動參考時鐘信號分配跳動響應來增強DPLL的整體操作。
文檔編號H03L7/099GK102273077SQ200980153090
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權日2009年1月23日
發(fā)明者A·雷利亞科夫, D·J·弗里德曼, H·A·安斯潘, J·F·布爾扎基利, J·蒂爾諾, Z·T·德尼茲 申請人:國際商業(yè)機器公司