電子裝置及其采用充電泵的鎖相回路以及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的鎖相回路包含一主動(dòng)式濾波器、一可調(diào)式參考電壓源與一充電泵。該主動(dòng)式濾波器包含具有負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)、正輸入節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)的一放大器。該可調(diào)式參考電壓源耦接至該放大器的正輸入節(jié)點(diǎn)，以提供可調(diào)整的一參考電壓。該充電泵耦接至該放大器的負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)，以響應(yīng)于一相位偵測器產(chǎn)生的一信號，提供一電流至或?qū)⒁浑娏魑鲈撝鲃?dòng)式濾波器。該充電泵包含耦接至第一電壓的一第一電流源及耦接至第二電壓的一第二電流源。該第二電流源包含一電阻。該第二電流源提供的一電流與該電阻的一電阻值相關(guān)，亦與參考電壓及第二電壓間的差異相關(guān)。
【專利說明】電子裝置及其采用充電泵的鎖相回路以及其操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明與采用充電泵的鎖相回路相關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎖相回路中包含用以提供參考信號的參考信號源、相位/頻率偵測器、充電泵、濾 波器、壓控振蕩器與回授除頻器。壓控振蕩器的輸出被傳送至回授除頻器，將原輸出頻率除 以一整數(shù)值。相位/頻率偵測器負(fù)責(zé)比較回授除頻器的輸出信號與該參考信號，兩信號間 的相位差異被用以控制充電泵中的充電電流源或放電電流源，以將濾波器中的電容充電或 放電。濾波器的輸出電壓被用以控制壓控振蕩器，以調(diào)整其頻率和相位。透過上述負(fù)回授 循環(huán)，鎖相回路能使得壓控振蕩器的輸出信號的頻率倍數(shù)于參考信號的頻率。
[0003] 鎖相回路能追蹤輸入頻率的變化或產(chǎn)生數(shù)倍于輸入頻率的頻率。鎖相回路可用以 自存在噪聲的通訊頻道重建信號，或是協(xié)助數(shù)字電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 于一實(shí)施例中，一裝置包含一米用充電泵的鎖相回路。該鎖相回路中包含一主動(dòng) 式濾波器、一可調(diào)式參考電壓源與一充電泵。該主動(dòng)式濾波器包含一放大器。該放大器具 有一負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)、一正輸入節(jié)點(diǎn)與一輸出節(jié)點(diǎn)。該輸出節(jié)點(diǎn)和該負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)間設(shè)有一回授 路徑。該回授路徑包含一電容。該可調(diào)式參考電壓源系電性耦接至該放大器的該正輸入節(jié) 點(diǎn)，以提供一可調(diào)整的參考電壓。該充電泵系電性耦接至該放大器的該負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)。響應(yīng)于 一相位偵測器產(chǎn)生的一信號，該充電泵提供一電流至該主動(dòng)式濾波器或自該主動(dòng)式濾波器 吸取一電流。該充電泵包含電性耦接至一第一電壓的一第一電流源與電性耦接至一第二電 壓的一第二電流源。該第二電流源包含一電阻。該第二電流源被設(shè)計(jì)為使得該第二電流源 所提供的一電流系相關(guān)于該電阻的電阻值，亦相關(guān)于該參考電壓與該第二電壓間的差異。
[0005] 上述裝置可包含一個(gè)或多個(gè)以下特征。該第二電壓可低于或高于該第一電壓。該 裝置可包含一控制電路，用以控制該可調(diào)式參考電壓源，以調(diào)整該參考電壓，進(jìn)而控制自該 主動(dòng)式濾波器流至該第二電流源的一電流量。該可調(diào)式參考電壓源可包含一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn) 換器，用以接收一數(shù)字輸入信號，并輸出提供至該放大器的該正輸入節(jié)點(diǎn)的參考電壓。該第 二電流源可包含一晶體管；該晶體管的閘極系用以自該相位偵測器接收該信號。該第二電 流源中的該電阻可包含一可變電阻。
[0006] 于某些實(shí)施例中，該裝置可包含一控制電路，用以控制該可變電阻，以調(diào)整該電阻 的電阻值，進(jìn)而控制自該主動(dòng)式濾波器流入該第二電流源的一電流量。該控制電路亦可藉 由控制該可調(diào)式參考電壓源（調(diào)整該參考電壓）來控制自該主動(dòng)式濾波器流入該第二電流 源的電流量。該控制電路可藉由將該電阻的阻值設(shè)定為多個(gè)可能阻值中的一最大值，以將 自該主動(dòng)式濾波器流至該第二電流源的電流設(shè)定為一最小值。該控制電路亦可將該參考電 壓設(shè)定為多個(gè)可能電壓值中的一最小值。
[0007] 于某些實(shí)施例中，該裝置可包含一控制電路，用以控制該可變電阻，以調(diào)整該電阻 的阻值，進(jìn)而控制自該第二電流源流至該主動(dòng)式濾波器的一電流量。該控制電路亦可藉由 控制該可調(diào)式參考電壓源改變該參考電壓來控制自該第二電流源流入該主動(dòng)式濾波器的 電流量。該控制電路可將該電阻的阻值設(shè)定為多個(gè)可能阻值中的一最大值，并將該參考電 壓設(shè)定為多個(gè)可能電壓值中的一最小值，以將自該第二電流源流至該主動(dòng)式濾波器的該電 流設(shè)定為一最小值。
[0008] 該第一電流源可包含一晶體管。該晶體管系操作于一主動(dòng)區(qū)且提供一偏移電流至 該主動(dòng)式濾波器。該第一電流源可用以提供一偏移電流至該主動(dòng)式濾波器，該偏移電流不 受該相位偵測器產(chǎn)生的該信號影響。響應(yīng)于該相位偵測器所產(chǎn)生的信號，該第二電流源可 被切換為關(guān)閉或開啟。
[0009] 于一實(shí)施例中，一電子裝置包含一鎖相回路。該鎖相回路包含一可調(diào)式參考電壓 源（輸出一可調(diào)式參考電壓）、一主動(dòng)式濾波器、一充電泵電路與一控制電路。該主動(dòng)式濾 波器具有一第一節(jié)點(diǎn)、一第二節(jié)點(diǎn)與一第三節(jié)點(diǎn)。該第一節(jié)點(diǎn)系用以接收該參考電壓自該 可調(diào)式參考電壓源，該第二節(jié)點(diǎn)的電壓系用以追蹤該參考電壓，而該第三節(jié)點(diǎn)提供一信號 至一振蕩器。該充電泵電路系電性耦接至該主動(dòng)式濾波器的該第二節(jié)點(diǎn)，以將電流送入或 吸出該主動(dòng)式濾波器。自該主動(dòng)式濾波器吸出的該電流與該參考電壓相關(guān)，且該充電泵電 路的操作系受一相位偵測器產(chǎn)生的一信號控制。該控制電路控制該參考電壓，進(jìn)而控制該 充電泵電路自該主動(dòng)式濾波器吸出的一電流量。
[0010] 上述裝置可包含一個(gè)或多個(gè)以下特征。該充電泵電路可包含一可變電阻，而該控 制電路亦可控制一該可變電阻的電阻值，以進(jìn)而控制該充電泵電路自該主動(dòng)式濾波器吸出 的電流量。該控制電路可藉由將該電阻的阻值設(shè)定為多個(gè)可能阻值中的一最大值，并將該 參考電壓設(shè)定為多個(gè)可能電壓值中的一最小值，以將自該主動(dòng)式濾波器流至該第二電流源 的該電流設(shè)定為一最小值。
[0011] 于一實(shí)施例中，一電子裝置包含一鎖相回路。該鎖相回路包含一主動(dòng)式濾波器，用 以提供一控制信號至一振蕩器。該鎖相回路亦包含一充電泵電路，電性耦接至該主動(dòng)式濾 波器的一節(jié)點(diǎn)，用以為該主動(dòng)式濾波器送入或吸出電流。該充電泵電路包含操作于主動(dòng)區(qū) 的一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管，用以提供一偏移電流至該主動(dòng)式濾波器。該充電 泵電路亦包含一電流源，用以響應(yīng)于一相位偵測器產(chǎn)生的一信號自該主動(dòng)式濾波器吸出電 流。該電流源包含一可變電阻與一N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管。該N型金屬氧化物 半導(dǎo)體場效晶體管受該相位偵測器產(chǎn)生的該信號控制而被開啟或關(guān)閉。該可變電阻的電阻 值會影響自該主動(dòng)式濾波器流至該電流源的一電流量。
[0012] 于一實(shí)施例中，一裝置包含一鎖相回路。該鎖相回路包含一主動(dòng)式濾波器，用以提 供一控制信號至一振蕩器。一充電泵電路電性耦接至該主動(dòng)式濾波器的一節(jié)點(diǎn)，以將電流 送入或吸出該主動(dòng)式濾波器。該充電泵電路包含操作于主動(dòng)區(qū)的一N型金屬氧化物半導(dǎo)體 場效晶體管，用以提供一偏移電流至該主動(dòng)式濾波器。該充電泵電路亦包含一電流源，用以 響應(yīng)于一相位偵測器產(chǎn)生的一信號，將電流送入該主動(dòng)式濾波器。該電流源包含一可變電 阻與一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管。該P(yáng)型金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管受該相位 偵測器產(chǎn)生的該信號控制而被開啟或關(guān)閉。該可變電阻的電阻值會影響送入該主動(dòng)式濾波 器的一電流量。
[0013] 另一實(shí)施例為一采用充電泵的鎖相回路的操作方法。該方法包含提供一可調(diào)式參 考電壓至一主動(dòng)式濾波器的一第一節(jié)點(diǎn)；響應(yīng)于一相位偵測器產(chǎn)生的一信號，自該主動(dòng)式 濾波器的一第二節(jié)點(diǎn)輸入電流或吸出電流；自該主動(dòng)式濾波器提供一信號至一振蕩器；以 及改變該參考電壓的大小，以調(diào)整吸出或送入該主動(dòng)式濾波器的一電流量。
[0014] 上述方法可包含一個(gè)或多個(gè)以下特征。自該主動(dòng)式濾波器吸出電流能包含令該電 流的至少一部分通過一可變電阻，且該方法可包含改變該可變電阻的一電阻值，以調(diào)整自 該主動(dòng)式濾波器吸出的該電流量。該方法可包含藉由將該可變電阻的阻值設(shè)定為多個(gè)可能 阻值中的一最大值，并將該參考電壓設(shè)定為多個(gè)可能電壓值中的一最小值，以將自該主動(dòng) 式濾波器吸出的電流設(shè)定為一最小值。該方法可包含利用一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生該參考 電壓，并控制提供至該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的一數(shù)字信號以改變該參考電壓。輸入電流至該 主動(dòng)式濾波器可包含自操作于主動(dòng)區(qū)的一晶體管提供一偏移電流。將電流送入或吸出該主 動(dòng)式濾波器可包含將一 P型晶體管操作于主動(dòng)區(qū)，以提供一偏移電流至該主動(dòng)式濾波器， 以及將一 N型晶體管操作為一，用以響應(yīng)于該相位偵測器產(chǎn)生的該信號開啟或關(guān)閉自該主 動(dòng)式濾波器吸出的該電流。該方法可包含改變該參考電壓的大小，以調(diào)整自該主動(dòng)式濾波 器吸出的一電流量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為一分?jǐn)?shù)型鎖相回路的功能區(qū)塊圖。
[0016] 圖2為一充電泵與一主動(dòng)式濾波器的功能區(qū)塊圖。
[0017] 圖3為另一充電泵及一主動(dòng)式濾波器的功能區(qū)塊圖。
[0018] 圖4為操作一采用充電泵的鎖相回路的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 請參考圖1，分?jǐn)?shù)型鎖相回路100包含用以提供參考信號102的一參考信號源、一 相位/頻率偵測器104、一充電泵106、一主動(dòng)式濾波器108、一壓控振蕩器110、一除頻器 112。于相位/頻率偵測器104,除頻器112的輸出信號120與參考信號102相比較，而此兩 信號間的相位差異被用以產(chǎn)生一放電信號116,控制充電泵106為主動(dòng)式濾波器108中的 一電容放電。參考信號102可為一時(shí)鐘信號。壓控振蕩器110的輸出信號亦可為一時(shí)鐘信 號。主動(dòng)式濾波器108的輸出電壓被提供至壓控振蕩器110,用以調(diào)整輸出信號118的頻率 和相位。輸出信號118被傳遞至除頻器112,以產(chǎn)生用于和參考信號102相比較的除頻后信 號120。鎖相回路100構(gòu)成處于鎖定狀態(tài)的負(fù)回授回路。參考信號102的頻率等于輸出信 號118的頻率除以一整數(shù)N。于某些實(shí)施例中，參考信號102系藉由將一原始信號除以一 整數(shù)R而產(chǎn)生。N和R的數(shù)值可被設(shè)計(jì)為使得當(dāng)輸出信號118具有一目標(biāo)頻率時(shí)，參考信 號102與除頻后信號120的頻率相等。N和R的數(shù)值可被其它電路調(diào)整，例如三角積分調(diào)變 器。N和R的數(shù)值可隨著時(shí)間改變，使N的平均值不等于整數(shù)。相似地，R的平均值亦可不 為整數(shù)。
[0020] 如同隨后將說明的，當(dāng)鎖相回路100被實(shí)現(xiàn)于集成電路中，充電泵106和主動(dòng)式濾 波器108可被設(shè)計(jì)為具有低閃變噪聲（flicker noise)和小芯片面積。此外，主動(dòng)式濾波 器108具有一可被控制的參考電壓，以控制來自充電泵106的放電電流大小。改變充電泵 電流可為整體鎖相回路校正的一部分，協(xié)助鎖相回路的回路增益保持固定。于某些實(shí)施例 中，充電泵電流被設(shè)計(jì)為會隨著壓控振蕩器110的增益而變化。
[0021] 請參考圖2,在某些實(shí)施例中，充電泵106包含一充電區(qū)塊130與一放電區(qū)塊132。 充電區(qū)塊130系連接于第一電壓Vdd (例如由一正電源所提供）與節(jié)點(diǎn)190間。節(jié)點(diǎn)190系 耦接至主動(dòng)式濾波器108。放電區(qū)塊132系連接于一第二電壓（例如一接地端或一負(fù)電源 提供的負(fù)電壓）和節(jié)點(diǎn)190間。充電區(qū)塊130提供一充電電流至主動(dòng)式濾波器108。 放電區(qū)塊132自主動(dòng)式濾波器108吸收一放電電流I d_。
[0022] 于此范例中，充電區(qū)塊130包含的P型金氧半導(dǎo)體場效晶體管（M0SFET) 134被施 以一偏壓以操作在主動(dòng)區(qū)。P型晶體管134的源極136連接至正電源Vdd，汲極138連接至 節(jié)點(diǎn)190,閘極140連接至一偏壓電壓V pbias。偏壓電壓Vpbias被設(shè)計(jì)為使得P型晶體管134 操作于主動(dòng)區(qū)，以提供偏移電流1。"^。
[0023] 充電泵106具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如噪聲低。相較于N型晶體管，P型晶體管的內(nèi)在閃 變噪聲較少。由于偏移電流不大，P型晶體管134不會造成太多噪聲。操作在截止區(qū) 或三極區(qū)（triode region)的N型晶體管142亦不會產(chǎn)生太多噪聲。在現(xiàn)行習(xí)知的無線收 發(fā)器中，大部分的鎖相回路帶內(nèi)（in-band)相位噪聲是由充電泵噪聲貢獻(xiàn)的。本發(fā)明藉由 降低充電泵噪聲，濾波器電容可被縮小，因而降低收發(fā)器成本。本發(fā)明的鎖相回路100可被 用于行動(dòng)電話、電視等多種電子裝置。
[0024] 鎖相回路100可被實(shí)現(xiàn)為一集成電路。利用一主動(dòng)式PM0S晶體管來產(chǎn)生偏移電 流loff#可減少充電泵1〇6所需要的面積。由于需要的偏移電流很小，若利用電阻來 產(chǎn)生該偏移電流將會需要面積大于PM0S晶體管的大電阻。此外，相較于電阻，操作于主動(dòng) 區(qū)的PM0S晶體管的電源抑制比（power supply rejection ratio, PSRR)較高。于放電區(qū) 塊132中采用電阻并于電阻和接地端間設(shè)置一放電開關(guān)（例如N型晶體管142)能最小化 電荷注入（charge injection)且有益于充電泵線性度。
[0025] 藉由將P型晶體管134操作在主動(dòng)區(qū)以提供一固定偏移電流，能避免鎖相回路100 進(jìn)入相位偵測器104的靜滯區(qū)（dead zone)。靜滯區(qū)系指一窄頻帶，窄頻帶區(qū)內(nèi)的回授時(shí)鐘 信號與外部時(shí)鐘信號的相位過于接近，造成相位偵測器104沒有校正脈波輸出。若鎖相回 路100進(jìn)入靜滯區(qū)，該偏移電流可令鎖相回路100離開靜滯區(qū)，并使相位偵測器104重新開 始校正相位。
[0026] 放電區(qū)塊132包含一 N型晶體管142與一數(shù)字控制可變電阻144?？勺冸娮?44 可包含多個(gè)串聯(lián)及/或并聯(lián)的電阻，經(jīng)由切換開關(guān)來選擇。作為開關(guān)的N型晶體管142受 到相位/頻率偵測器104所提供的相位偵測（PD)信號146控制。當(dāng)相位偵測信號146具 有高電壓準(zhǔn)位，N型晶體管142被導(dǎo)通（操作于三極區(qū)），使得放電電流I d_流經(jīng)可變電阻 144。當(dāng)相位偵測信號146具有低電壓準(zhǔn)位，N型晶體管142被關(guān)閉，使放電電流Id_等于 零。在某些實(shí)施例中，偏移電流被設(shè)計(jì)為大小約等于放電電流I d。?的十分之一。偏 移電流的流量亦可為其它能避免鎖相回路100進(jìn)入靜滯區(qū)的大小。
[0027] 在某些實(shí)施例中，當(dāng)放電電流Id_的大小被改變，偏壓電壓Vpbias也會隨之調(diào)整，以 令偏移電流大約維持在放電電流I d_的十分之一。在某些實(shí)施例中，充電區(qū)塊130可 包含多個(gè)能被個(gè)別選擇的PM0S晶體管，以產(chǎn)生一目標(biāo)偏移電流。
[0028] 流入主動(dòng)式濾波器108的電流被標(biāo)示為Iin。當(dāng)N型晶體管142被關(guān)閉，偏移電流 流入主動(dòng)式濾波器108,1^=1。"^。當(dāng)N型晶體管142導(dǎo)通，放電區(qū)塊132吸收一放電 電流Id(wn，流入主動(dòng)式濾波器108的電流因而為- Id_。放電電流Id_等于可變電 阻144的跨壓除以可變電阻144的阻值RCP?？勺冸娮?44的跨壓等于節(jié)點(diǎn)190的電壓減 去N型晶體管142的汲極-源極跨壓V DS1。當(dāng)N型晶體管142為導(dǎo)通，汲極-源極跨壓VDS1 通常很小。因此，放電電流IdOTnS要決定于節(jié)點(diǎn)190的電壓和可變電阻144的阻值RCP。
[0029] 主動(dòng)式濾波器108包含的運(yùn)算放大器150具有一正輸入節(jié)點(diǎn)160與一負(fù)輸入節(jié)點(diǎn) 162。負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)162連接至節(jié)點(diǎn)190。數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器（DAC) 158接收一數(shù)字信號164 并輸出一模擬信號166至正輸入節(jié)點(diǎn)160。運(yùn)算放大器150的輸出節(jié)點(diǎn)168和負(fù)輸入節(jié)點(diǎn) 162間設(shè)置有一回授電路。該回授電路包含串接的電容C1和電阻R1，以及與電容C1并聯(lián) 的電容C2。舉例而言，電容C1可遠(yuǎn)大于電容C2。
[0030] 運(yùn)算放大器150的增益及其負(fù)回授連接方式會令負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)162的電壓大致等于 正輸入節(jié)點(diǎn)160的電壓，也就是數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器158的輸出電壓。藉由利用數(shù)字-模擬 轉(zhuǎn)換器158來控制參考電壓Vref，負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)162的電壓可受到控制，進(jìn)而控制放電電流 IdOTn和流入主動(dòng)式濾波器108的電流Iin。電流1&會影響鎖相回路100的回路增益。相較 于采用固定的參考電壓Vref，藉由利用可調(diào)整的參考電壓Vref，放電電流I d_的變化范圍 較大。
[0031] 舉例而言，若參考電壓Vref被固定為IV，且欲將放電電流Id_的變化范圍定為 1μ A?1mA，可變電阻144將必須能由1ΜΩ變化至lk Ω，此種電阻將占據(jù)相當(dāng)大的芯片面 積。藉由利用數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器158調(diào)整能至低為100mV的參考電壓Vref，可變電阻144 便只需要由lkQ變化至ΙΟΟΙ?Ω，所需的電阻面積縮小許多。
[0032] 可變電阻144的阻值RCP和數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器158的數(shù)字輸入信號164都會影響 放電電流I d。?。于某些實(shí)施例中，阻值R〇>被數(shù)字控制。于某些實(shí)施例中，阻值R〇>和數(shù)字輸 入信號164都受到一控制電路的控制，以令鎖相回路100維持固定的回路增益。
[0033] 舉例而言，回路增益G可被表示為：
[0034] G=(ICP*Kv)/(N*Ct)，
[0035] 其中1">代表充電泵電流（單位為安培），Kv代表壓控振蕩器的增益（單位為赫 茲/伏特），Ν代表除頻器112所提供的除數(shù)（無單位），C t=Cl+C2代表濾波器電容值（單 位為法拉）。
[0036] 如上所述，充電泵電流ICP會影響回路增益G。一般而言，較理想的做法是令回路 增益在遭遇各種制程/電壓/溫度變異時(shí)皆保持固定。在操作過程中，有時(shí)壓控振蕩器的 增益變異會相當(dāng)大。壓控振蕩器增益的定義可為頻率變化與電壓變化的比值，單位為Hz/ V?？衫靡恍Ｕ隣顟B(tài)機(jī)量測壓控振蕩器增益，并據(jù)此調(diào)整充電泵電流，以補(bǔ)償壓控振蕩器 增益的變異，藉此維持固定的鎖相回路增益。
[0037] 由于放電電流IdOTn受到控制參考電壓Vref的控制，較理想的情況是偏移電流 不會受到參考電壓Vref的變化的影響。采用操作于主動(dòng)區(qū)的一 PM0S晶體管（而非 電阻）能達(dá)到此目的。
[0038] 在鎖相回路100的操作過程中，偏壓電壓Vbias令P型晶體管134操作于主動(dòng)區(qū)， 以維持固定的偏移電流。相位/頻率偵測器104根據(jù)比較回授信號120和參考信號 102的結(jié)果控制相位偵測信號146。當(dāng)相位偵測信號146具有高電壓準(zhǔn)位，N型晶體管142 導(dǎo)通，流經(jīng)可變電阻144的放電電流大致等于I d_=Vref/RCP，電流（1。"^ - Id_)會將主動(dòng) 式濾波器108中的電容C1、C2放電。當(dāng)相位偵測信號146具有低電壓準(zhǔn)位，N型晶體管142 被關(guān)閉，偏移電流做為充電電流為主動(dòng)式濾波器108中的電容Cl、C2充電。放電電 流Id_的大小可藉由改變可變電阻144的阻值R CP及/或改變參考電壓Vref而調(diào)整。藉由 設(shè)定阻值為復(fù)數(shù)個(gè)可能阻值中的最大值，并將參考電壓Vref設(shè)定為復(fù)數(shù)個(gè)可能電壓值 中的最小值，放電電流I dOTn(亦即自主動(dòng)式濾波器108吸出的電流）可被設(shè)定為一最小值。
[0039] 請參考圖3,于某些實(shí)施例中，可利用一放電區(qū)塊172與一充電區(qū)塊174來實(shí)現(xiàn)一 充電泵170。放電區(qū)塊172產(chǎn)生固定的偏移電流，而充電區(qū)塊174受相位/頻率偵測器104 提供的一反相充電C PumpUp )信號176的控制。放電區(qū)塊172和充電區(qū)塊174各自為一電 流源。于此范例中，放電區(qū)塊172包含一 N型晶體管178,被施以偏壓電壓Vnbias使得其操作 在主動(dòng)區(qū)，以提供一放電偏移電流。充電區(qū)塊174包含做為開關(guān)的一 P型晶體管180,用以 開啟或關(guān)閉流經(jīng)一數(shù)字控制可變電阻182的充電電流。
[0040] 當(dāng)參考電壓Vref被數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器158調(diào)整，負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)162的電壓會隨著參 考電壓Vref變化。當(dāng)Vref變化，流經(jīng)N型晶體管178的放電電流保持大致不變，而流經(jīng)可 變電阻182的充電電流Iup與參考電壓Vref存在下列關(guān)系：
[0041] Iup= (Vdd - VDS2 - Vref) /RCP,
[0042] 其中VDS2為P型晶體管180的汲極-源極跨壓。
[0043] 相似于圖2中的充電泵106,充電泵170具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。舉例而言，利用主動(dòng)式 NM0S晶體管來產(chǎn)生偏移電流能減少充電泵170的面積。由于目標(biāo)偏移電流不高，若偏移電 流是利用電阻來產(chǎn)生，將會需要相當(dāng)大的電阻，其面積遠(yuǎn)高于該NM0S晶體管。相較于利用 一固定的參考電壓Vref，利用一可調(diào)整的參考電壓Vref能令充電電流的變化范圍變大。
[0044] 圖4為操作一采用充電泵的鎖相回路的流程圖范例。舉例而言，程序200可利用 鎖相回路100來實(shí)現(xiàn)。在步驟202中，一可調(diào)式參考電壓被提供至一主動(dòng)式濾波器的一第 一節(jié)點(diǎn)。舉例而言，該第一節(jié)點(diǎn)可為運(yùn)算放大器150的正輸入節(jié)點(diǎn)160。在步驟204中，響 應(yīng)于一相位偵測器提供的一信號，電流被送入該主動(dòng)式濾波器的一第二節(jié)點(diǎn)或自該第二節(jié) 點(diǎn)吸出。舉例而言，該第二節(jié)點(diǎn)可為運(yùn)算放大器150的負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)162。在步驟206中，一 信號自該主動(dòng)式濾波器被提供至一振蕩器。舉例而言，該振蕩器可為壓控振蕩器110。在步 驟208中，該參考電壓的大小及/或一可變電阻的電阻值被改變，以調(diào)整送入或吸出該主動(dòng) 式濾波器的一電流量。舉例而言，該參考電壓可為數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器158產(chǎn)生的參考電壓 Vref 〇
[0045] 舉例而言，在程序200中，自該主動(dòng)式濾波器吸出電流可包含將至少一部分的電 流轉(zhuǎn)移為流經(jīng)該可變電阻。該可變電阻的電阻值可被改變，以調(diào)整自該主動(dòng)式濾波器吸出 的電流量。藉由將該可變電阻的阻值設(shè)定為多個(gè)可能阻值中的最大值，并將該參考電壓設(shè) 定為多個(gè)可能電壓值中的最小值，自該主動(dòng)式濾波器吸出的電流可被設(shè)定為一最小值。該 參考電壓可利用一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，而提供至該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號可被 控制，以改變該參考電壓。將電流送入該主動(dòng)式濾波器可包含利用操作于主動(dòng)區(qū)的一晶體 管提供一偏移電流。將電流送入或吸出該主動(dòng)式濾波器可包含將一P型晶體管操作在主動(dòng) 區(qū)，以提供一偏移電流至該主動(dòng)式濾波器，以及操作一 N型晶體管做為開關(guān)，以響應(yīng)于該相 位偵測器產(chǎn)生的信號開啟或關(guān)閉自該主動(dòng)式濾波器吸出的電流。該參考電壓的大小可被改 變，以調(diào)整自該主動(dòng)式濾波器吸出的電流量。
[0046] 藉由以上較佳具體實(shí)施例的詳述，系希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神， 而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希 望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的專利范圍的范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電子裝置，包含： 采用充電泵的鎖相回路，包含： 主動(dòng)式濾波器，包含放大器，該放大器具有負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)、正輸入節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)，其中 于該輸出節(jié)點(diǎn)與該負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)間形成回授路徑，該回授路徑包含電容； 可調(diào)式參考電壓源，電性耦接至該放大器的該正輸入節(jié)點(diǎn)，以提供可調(diào)整的參考電壓； 以及 充電泵，電性耦接至該放大器的該負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)，提供電流至或?qū)㈦娏魑鲈撝鲃?dòng)式濾 波器以響應(yīng)于相位偵測器產(chǎn)生的信號，該充電泵包含電性耦接至第一電壓的第一電流源及 電性耦接至第二電壓的第二電流源，該第二電流源包含電阻；該第二電流源提供的電流與 該電阻的電阻值相關(guān)，亦與該參考電壓及該第二電壓間的差異相關(guān)。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，該第二電壓低于該第一電壓，該第一電 流源包含操作于主動(dòng)區(qū)的P型晶體管，用以提供偏移電流至該主動(dòng)式濾波器；該第二電流 源包含N型晶體管，被該相位偵測器產(chǎn)生的該信號開啟或關(guān)閉。
3. 如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，進(jìn)一步包含： 控制電路，用以控制該可調(diào)式參考電壓源以調(diào)整該參考電壓，以控制自該主動(dòng)式濾波 器流至該第二電流源的電流量。
4. 如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，該可調(diào)式參考電壓源包含數(shù)字-模擬轉(zhuǎn) 換器，用以接收數(shù)字輸入信號并輸出該參考電壓至該放大器的該正輸入節(jié)點(diǎn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，該第二電流源中的該電阻包含可變電 阻；該裝置進(jìn)一步包含控制電路，用以控制該可變電阻調(diào)整該電阻的電阻值，進(jìn)而控制流經(jīng) 該主動(dòng)式濾波器與該第二電流源間的電流量。
6. 如權(quán)利要求5所述的電子裝置，其特征在于，該控制電路亦藉由控制該可調(diào)式參考 電壓源改變該參考電壓，以控制流經(jīng)該主動(dòng)式濾波器與該第二電流源間的該電流量。
7. 如權(quán)利要求6所述的電子裝置，其特征在于，該控制電路藉由將該電阻的該電阻值 設(shè)定為多個(gè)可能阻值中的最大值，并將該參考電壓設(shè)定為多個(gè)可能電壓值中的最小值，以 將流經(jīng)該主動(dòng)式濾波器與該第二電流源間的該電流量設(shè)定為最小值。
8. 如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，該第一電流源包含被操作在主動(dòng)區(qū)的 晶體管，用以提供偏移電流至該主動(dòng)式濾波器。
9. 如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，該第一電流源系用以提供偏移電流至 該主動(dòng)式濾波器，該偏移電流不受該相位偵測器產(chǎn)生的該信號影響，且該第二電流源被設(shè) 定開啟或關(guān)閉以響應(yīng)于該相位偵測器產(chǎn)生的該信號。
10. 如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，該采用充電泵的鎖相回路包含分?jǐn)?shù)型 鎖相回路。
11. 一種電子裝置，包含： 鎖相回路，包含： 可調(diào)式參考電壓源，用以輸出可調(diào)整的參考電壓； 主動(dòng)式濾波器，具有第一節(jié)點(diǎn)、第二節(jié)點(diǎn)與第三節(jié)點(diǎn)，該第一節(jié)點(diǎn)系用以自該可調(diào)式參 考電壓源接收該參考電壓，該第二節(jié)點(diǎn)的電壓追隨著該參考電壓而變化，該第三節(jié)點(diǎn)提供 信號至振蕩器； 充電泵電路，電性耦接至該主動(dòng)式濾波器的該第二節(jié)點(diǎn)，用以提供電流至或?qū)㈦娏魑?出該主動(dòng)式濾波器，自該主動(dòng)式濾波器吸出的該電流與該參考電壓相關(guān)，且該充電泵電路 的操作與相位偵測器產(chǎn)生的信號相關(guān)；以及 控制電路，用以控制該參考電壓，進(jìn)而控制該充電泵電路自該主動(dòng)式濾波器吸出的電 流量。
12. 如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其特征在于，該充電泵電路包含可變電阻，該控 制電路亦控制該可變電阻的電阻值，以控制該充電泵電路自該主動(dòng)式濾波器吸出的該電流 量。
13. 如權(quán)利要求12所述的電子裝置，其特征在于，該控制電路藉由將該可變電阻的該 電阻值設(shè)定為多個(gè)可能阻值中的最大值，并將該參考電壓設(shè)定為多個(gè)可能電壓值中的最小 值，以將自該主動(dòng)式濾波器流向該第二電流源的該電流量設(shè)定為最小值。
14. 一種適用于采用充電泵的鎖相回路的操作方法，包含： 提供可調(diào)式參考電壓至主動(dòng)式濾波器的第一節(jié)點(diǎn)； 響應(yīng)于相位偵測器產(chǎn)生的信號，由該主動(dòng)式濾波器的第二節(jié)點(diǎn)送入電流或吸出電流； 自該主動(dòng)式濾波器提供信號至振蕩器；以及 改變該參考電壓的大小，以調(diào)整送入該主動(dòng)式濾波器或自該主動(dòng)式濾波器吸出的電流 量。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，自該主動(dòng)式濾波器吸出電流包含令至少 一部分的該電流流向可變電阻，且該方法包含： 改變該可變電阻的電阻值，以調(diào)整自該主動(dòng)式濾波器吸出的該電流量。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，包含藉由將該電阻的該電阻值設(shè)定為多 個(gè)可能阻值中的最大值，并將該參考電壓設(shè)定為多個(gè)可能電壓值中的最小值，以將自該主 動(dòng)式濾波器吸出的該電流設(shè)定為最小值。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，包含利用數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生該參考電 壓，以及控制提供至該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號，以改變該參考電壓。
18. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，將電流送入該主動(dòng)式濾波器包含自操作 于主動(dòng)區(qū)的晶體管提供偏移電流。
19. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，送入電流至該主動(dòng)式濾波器或自該主動(dòng) 式濾波器吸出電流包含將P型晶體管操作于主動(dòng)區(qū)，以提供偏移電流至該主動(dòng)式濾波器， 以及操作N型晶體管做為開關(guān)，以響應(yīng)于該相位偵測器產(chǎn)生的該信號開啟或關(guān)閉自該主動(dòng) 式濾波器吸出的該電流。
20. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，包含改變該參考電壓的大小，以調(diào)整自該 主動(dòng)式濾波器吸出的電流量。
【文檔編號】H03L7/08GK104113327SQ201410152825
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】萊恩·李·龐區(qū), 瓦特·布拉達(dá) 申請人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司