專利名稱：雙回路控制的鎖相回路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雙回路控制的鎖相回路，尤指一種根據(jù)不同電流源的電流，產(chǎn)生 粗調(diào)控制電壓與微調(diào)控制電壓，以調(diào)整反饋時鐘脈沖的雙回路控制的鎖相回路。
背景技術：
請參照圖1，圖1為現(xiàn)有技術說明應用于雙回路鎖相回路100的示意圖。雙回路 鎖相回路100利用具有大振蕩器增益的粗調(diào)線圈去調(diào)整因為制成、電壓及溫度變異所造成 的振蕩器頻率的漂移，以及利用具有小振蕩器增益的微調(diào)線圈去調(diào)整雙回路鎖相回路效 能的參數(shù)，例如相位噪聲(phase noise)、隨機抖動(random jitter)及回路頻寬(loop band-width)。因此，比起單線圈鎖相回路，雙回路鎖相回路100具有更低的相位噪聲和隨 機抖動。然而，如圖1所示，在雙回路鎖相回路100中，為了提供一個穩(wěn)定的零點(zero)，電 容C2必須為一大電容。另外，雙回路鎖相回路100的粗調(diào)/微調(diào)線圈分別利用不同的控制 電壓進行調(diào)整，以及雙回路鎖相回路100具有很復雜的濾波器。因此，上述缺點對于設計者 而言，并非可以很輕易地克服。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實施例提供一種雙回路控制的鎖相回路。該鎖相回路包含一相位頻 率偵測電路、一第一電荷泵、一第二電荷泵、一第一電容、一濾波器、一第一加法器、一電壓 控制延遲電路及一分頻器。該相位頻率偵測電路用以根據(jù)一參考時鐘脈沖及一分頻反饋 時鐘脈沖的差異，以產(chǎn)生一開關信號，該相位頻率偵測電路具有一第一輸入端，用以接收該 參考時鐘脈沖，一第二輸入端，用以接收該分頻反饋時鐘脈沖，一輸出端，用以輸出該開關 信號；該第一電荷泵用以根據(jù)該開關信號，產(chǎn)生一粗調(diào)控制電壓，該第一電荷泵具有一第一 端，耦接于該相位頻率偵測電路的輸出端，用以接收該開關信號，一第二端，用以接收該第 一電壓，及一第三端，用以輸出該粗調(diào)控制電壓；該第二電荷泵用以根據(jù)該開關信號，產(chǎn)生 一預微調(diào)電壓，該第二電荷泵具有一第一端，該相位頻率偵測電路的輸出端，用以接收該開 關信號，一第二端，用以接收該第一電壓，及一第三端，用以輸出該預微調(diào)電壓；該第一電 容具有一第一端，耦接于該第一電荷泵的第三端，及一第二端，耦接于一地端；該濾波器用 以濾除該預微調(diào)電壓的高頻部分，具有一第一端，耦接于該第二電荷泵的第三端，及一第二 端，耦接于該地端；該第一加法器用以根據(jù)該預微調(diào)電壓和該粗調(diào)控制電壓，產(chǎn)生一微調(diào)控 制電壓，該第一加法器具有一第一端，耦接于該第一電荷泵的第三端，用以接收該粗調(diào)控制 電壓，一第二端，耦接于該第二電荷泵的第三端，用以接收該預微調(diào)電壓，及一第三端，用以 輸出該微調(diào)控制電壓；該電壓控制延遲電路(voltage control delay line)具有一第一輸 入端，耦接于該第一電荷泵的第三端，用以接收該粗調(diào)控制電壓，一第二輸入端，耦接于該 第一加法器的第三端，用以接收該微調(diào)控制電壓，及一輸出端，用以輸出一反饋時鐘脈沖； 及該分頻器耦接于該電壓控制延遲電路和該相位頻率偵測電路，用以對該反饋時鐘脈沖分頻，以輸出該分頻反饋時鐘脈沖。 本發(fā)明提供的一種雙回路控制的鎖相回路。該鎖相回路利用一第一電流源和一第 二電流源，以放大一第一電容的等效電容值，其中該第一電容提供該鎖相回路一穩(wěn)定的零 點和一粗調(diào)控制電壓。另外，該鎖相回路通過并聯(lián)的一第二電容、一電阻以及該粗調(diào)控制電 壓，產(chǎn)生一微調(diào)控制電壓。如此，本發(fā)明具有下述優(yōu)點第一、本發(fā)明不需一數(shù)字校正電路、 一電感電容槽(LC tank)；第二、本發(fā)明的第一電容的面積比傳統(tǒng)模擬雙回路控制的鎖相回 路內(nèi)的電容的面積??；第三、本發(fā)明具有一簡單設計的濾波器，且因為本發(fā)明的粗調(diào)電壓控 制單元和微調(diào)電壓控制單元有相同的控制電壓，所以可減少降低除錯或測試的復雜度；第 四、由于微調(diào)電壓控制單元的前饋增益較小，因而從晶體振蕩器產(chǎn)生的低頻相位噪聲不會 被放大，而實現(xiàn)低噪聲抖動的要求。


圖1為現(xiàn)有技術說明應用于雙回路鎖相回路的示意圖；圖2為本發(fā)明的一實施例說明雙回路控制的鎖相回路的示意圖；圖3為說明鎖相回路的開回路增益的波德圖的示意圖；圖4為說明粗調(diào)控制電壓與微調(diào)控制電壓的關系的示意圖。其中，附圖標記200鎖相回路202相位頻率偵測電路204第一電荷泵206第二電荷泵208第一電容210濾波器212第一加法器214電壓控制延遲電路216分頻器2042第一電流源2044第一開關2062第二電流源2064第二開關2102第二電容2104電阻2142粗調(diào)電壓控制單元2144細調(diào)電壓控制單元2146第二加法器B*IP第一電流IP第二電流S開關信號Vcoarse粗調(diào)控制電壓Vpre-fine預微調(diào)電壓Vfine微調(diào)控制電壓CLKcoarse粗調(diào)時鐘脈沖控制信號CLKfine微調(diào)時鐘脈沖控制信號FC反饋時鐘脈沖DFC分頻反饋時鐘脈沖REF參考時鐘脈沖Zl零占GO零對數(shù)增益點P3極點ClVcoarse 曲線C2Vfine曲線AlVcoarse的范圍A2Vfine的范圍
具體實施例方式
請參照圖2，圖2為本發(fā)明的一實施例說明雙回路控制的鎖相回路200的示意圖。 鎖相回路200包含一相位頻率偵測電路202、一第一電荷泵204、一第二電荷泵206、一第一電容208、一濾波器210、一第一加法器212、一電壓控制延遲電路(voltage controlled delay line) 214及一分頻器216。相位頻率偵測電路202具有一第一輸入端，用以接收參考 時鐘脈沖REF，一第二輸入端，用以接收分頻反饋時鐘脈沖DFC，一輸出端，用以輸出開關信 號S。相位頻率偵測電路202用以根據(jù)參考時鐘脈沖REF及分頻反饋時鐘脈沖DFC的差異， 以產(chǎn)生開關信號S。第一電荷泵204具有一第一端，耦接于相位頻率偵測電路202的輸出端， 用以接收開關信號S，一第二端，用以接收第一電壓VDD，及一第三端，用以輸出一粗調(diào)控制 電壓Vcoarse。第二電荷泵206具有一第一端，耦接于相位頻率偵測電路202的輸出端，用 以接收開關信號S，一第二端，用以接收第一電壓VDD，及一第三端，用以輸出一預微調(diào)電壓 Vpre-fine.第一電容208具有一第一端，耦接于第一電荷泵204的第三端，及一第二端，耦 接于一地端。濾波器210用以濾除預微調(diào)電壓Vpre-fine的高頻部分，而濾波器210具有一 第一端，耦接于第二電荷泵206的第三端，及一第二端，耦接于地端。第一加法器212具有 一第一端，耦接于第一電荷泵204的第三端，用以接收粗調(diào)控制電壓Vcoarse，一第二端，耦 接于第二電荷泵206的第三端，用以接收預微調(diào)電壓Vpre-fine，及一第三端，用以輸出微 調(diào)控制電壓Vfine。電壓控制延遲電路214，具有一第一輸入端，耦接于第一電荷泵204的 第三端，用以接收粗調(diào)控制電壓Vcoarse，一第二輸入端，耦接于第一加法器212的第三端， 用以接收微調(diào)控制電壓Vf ine，及一輸出端，用以輸出一反饋時鐘脈沖FC，其中反饋時鐘脈 沖FC為一差動時鐘脈沖。電壓控制延遲電路214包含一粗調(diào)電壓控制單元2142、一微調(diào) 電壓控制單元2144及一第二加法器2146。粗調(diào)電壓控制單元2142具有一粗調(diào)增益函數(shù) (gi^KVC0)/s，用以根據(jù)粗調(diào)控制電壓Vcoarse，產(chǎn)生一粗調(diào)時鐘脈沖控制信號CLKcoarse ； 微調(diào)電壓控制單元2144具有一微調(diào)增益函數(shù)Kvco/s，用以根據(jù)微調(diào)控制電壓Vfine，產(chǎn)生 一微調(diào)時鐘脈沖控制信號CLKfine ；第二加法器2146將粗調(diào)時鐘脈沖控制信號CLKcoarse 和微調(diào)時鐘脈沖控制信號CLKfine相加，而電壓控制延遲電路214根據(jù)第二加法器2146輸 出的結(jié)果，產(chǎn)生反饋時鐘脈沖FC，其中粗調(diào)增益函數(shù)(gi^KVC0)/s為微調(diào)增益函數(shù)Kvco/s 的一第一預定倍數(shù)(gr)，其中gr遠大于1。分頻器216耦接于電壓控制延遲電路214和相 位頻率偵測電路202，用以對反饋時鐘脈沖FC分頻，以輸出分頻反饋時鐘脈沖DFC。第一電荷泵204包含一第一電流源2042及一第一開關2044。第一電流源2042 具有一第一端，耦接于第一電荷泵204的第二端，及一第二端；第一開關2044具有一第一 端，耦接于第一電荷泵204的第一端，一第二端，耦接于第一電流源2042的第二端，及一第 三端，耦接于第一電荷泵204的第三端。當?shù)谝浑姾杀?04接收開關信號S時，第一電流源 2042根據(jù)第一電流B*IP，對第一電容208充電，以決定粗調(diào)控制電壓Vcoarse，其中粗調(diào)控 制電壓Vcoarse根據(jù)式(1)決定
B * IPVcoarse =--(1)
s* Cz其中Cz為第一電容208的電容值。第二電荷泵206包含一第二電流源2062及一第二開關2064。第二電流源2062 具有一第一端，耦接于第二電荷泵206的第二端，及一第二端；第二開關2064具有一第一 端，耦接于第二電荷泵206的第一端，一第二端，耦接于第二電流源2062的第二端，及一第 三端，耦接于第二電荷泵206的第三端。濾波器210包含一第二電容2102及一電阻2104。 第二電容2102具有一第一端，耦接于濾波器210的第一端，及一第二端，耦接于地端；電阻
62104具有一第一端，耦接于濾波器210的第一端，及一第二端，耦接于地端。當?shù)诙姾杀?206接收開關信號S時，第二電流源2062根據(jù)第二電流IP，對第一電容208充電，以決定預 調(diào)控制電壓Vpre-fine，其中預調(diào)控制電壓Vpre-fine根據(jù)式( 決定
權利要求
1.一種雙回路控制的鎖相回路，其特征在于，包含一相位頻率偵測電路，用以根據(jù)一參考時鐘脈沖及一分頻反饋時鐘脈沖的差異，以產(chǎn) 生一開關信號，該相位頻率偵測電路具有一第一輸入端，用以接收該參考時鐘脈沖，一第二 輸入端，用以接收該分頻反饋時鐘脈沖，一輸出端，用以輸出該開關信號；一第一電荷泵，具有一第一端，耦接于該相位頻率偵測電路的輸出端，用以接收該開關 信號，一第二端，用以接收該第一電壓，及一第三端，用以輸出一粗調(diào)控制電壓；一第二電荷泵，具有一第一端，耦接于該相位頻率偵測電路的輸出端，用以接收該開關 信號，一第二端，用以接收該第一電壓，及一第三端，用以輸出一預微調(diào)電壓；一第一電容，具有一第一端，耦接于該第一電荷泵的第三端，及一第二端，耦接于一地端；一濾波器，用以濾除該預微調(diào)電壓的高頻部分，具有一第一端，耦接于該第二電荷泵的 第三端，及一第二端，耦接于該地端；一第一加法器，用以根據(jù)該預微調(diào)電壓和該粗調(diào)控制電壓，產(chǎn)生一微調(diào)控制電壓，該第 一加法器具有一第一端，耦接于該第一電荷泵的第三端，用以接收該粗調(diào)控制電壓，一第二 端，耦接于該第二電荷泵的第三端，用以接收該預微調(diào)電壓，及一第三端，用以輸出該微調(diào) 控制電壓；一電壓控制延遲電路，具有一第一輸入端，耦接于該第一電荷泵的第三端，用以接收該 粗調(diào)控制電壓，一第二輸入端，耦接于該第一加法器的第三端，用以接收該微調(diào)控制電壓， 及一輸出端，用以輸出一反饋時鐘脈沖；及一分頻器，耦接于該電壓控制延遲電路和該相位頻率偵測電路，用以對該反饋時鐘脈 沖分頻，以輸出該分頻反饋時鐘脈沖。
2.根據(jù)權利要求1所述的鎖相回路，其特征在于，該電壓控制延遲電路包含一粗調(diào)電壓控制單元，具有一粗調(diào)增益函數(shù)，用以根據(jù)該粗調(diào)控制電壓，產(chǎn)生一粗調(diào)時 鐘脈沖控制信號；及一微調(diào)電壓控制單元，具有一微調(diào)增益函數(shù)，用以根據(jù)該微調(diào)控制電壓，產(chǎn)生一微調(diào)時 鐘脈沖控制信號；其中該粗調(diào)增益函數(shù)為該微調(diào)增益函數(shù)的一第一預定倍數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的鎖相回路，其特征在于，該濾波器包含一第二電容，具有一第一端，耦接于該濾波器的第一端，及一第二端，耦接于該地端；及 一電阻，具有一第一端，耦接于該濾波器的第一端，及一第二端，耦接于該地端。
4.根據(jù)權利要求1所述的鎖相回路，其特征在于，該第一電荷泵包含一第一電流源，具有一第一端，耦接于該第一電荷泵的第二端，及一第二端；及 一第一開關，具有一第一端，耦接于該第一電荷泵的第一端，一第二端，耦接于該第一 電流源的第二端，及一第三端，耦接于該第一電荷泵的第三端。
5.根據(jù)權利要求1所述的鎖相回路，其特征在于，該第二電荷泵包含 一第二電流源，具有一第一端，耦接于該第二電荷泵的第二端，及一第二端；及 一第二開關，具有一第一端，耦接于該第二電荷泵的第一端，一第二端，耦接于該第二電流源的第二端，及一第三端，耦接于該第二電荷泵的第三端。
6.根據(jù)權利要求2、4或5所述的鎖相回路，其特征在于，該第一電流源提供的一第一電流為該第二電流源提供的一第二電流的一第二預定倍數(shù)，其中該第二預定倍數(shù)遠小于一， 且該第一預定倍數(shù)和該第二預定倍數(shù)互為倒數(shù)。
7.根據(jù)權利要求1或3所述的鎖相回路，其特征在于，該第一電容的電容值遠大于該第 二電容的電容值。
8.根據(jù)權利要求1所述的鎖相回路，其特征在于，該反饋時鐘脈沖為一差動時鐘脈沖。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙回路控制的鎖相回路，其包含一相位頻率偵測電路、一第一電荷泵、一第二電荷泵、一第一電容、一濾波器、一第一加法器、一電壓控制延遲電路及一分頻器。該相位頻率偵測電路根據(jù)一參考時鐘脈沖及一分頻反饋時鐘脈沖，輸出一開關信號；該第一電荷泵和該第一電容用以根據(jù)該開關信號，產(chǎn)生一粗調(diào)控制電壓；該第二電荷泵、該濾波器及該第一加法器用以根據(jù)該開關信號和該粗調(diào)控制電壓，產(chǎn)生一微調(diào)控制電壓；該電壓控制延遲電路用以根據(jù)該粗調(diào)控制電壓和該微調(diào)控制電壓，輸出一反饋時鐘脈沖；該分頻器對該反饋時鐘脈沖分頻，以輸出該分頻反饋時鐘脈沖。
文檔編號H03L7/18GK102118163SQ20111007911
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權日2010年7月20日
發(fā)明者謝建棋, 鄭為全 申請人:鈺創(chuàng)科技股份有限公司