專利名稱：具有瞬態(tài)相差輸出的相頻檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)相頻檢測(cè)器，它包括用于提供上/下(Up/Down)信號(hào)以檢測(cè)在檢測(cè)器輸入信號(hào)之間的相差的裝置，和一個(gè)具有上/下信號(hào)輸入端的輸出控制裝置，該控制裝置用于提供一個(gè)包括一個(gè)與所檢測(cè)的相差成比例的量度的檢測(cè)器輸出信號(hào)。
本發(fā)明還涉及一個(gè)配置有相頻檢測(cè)器的鎖相環(huán)和涉及一個(gè)配置由一個(gè)相頻檢測(cè)器的通信設(shè)備。
這種相頻檢測(cè)器是公知的并被配置在一個(gè)鎖相環(huán)(PLL)中，例如在McGraw-Hill公司的名為“鎖相環(huán)”(見圖3.1和3.2)的教科書中所描述的。已知的鎖相環(huán)包括一個(gè)具有兩個(gè)振蕩器輸入的相頻檢測(cè)器，一個(gè)壓控振蕩器，和一個(gè)將檢測(cè)器輸出與該壓控振蕩器的頻率控制輸入互連的環(huán)路濾波器。該振蕩器輸出信號(hào)反饋給該相頻檢測(cè)器的一個(gè)振蕩器輸入端，同時(shí)其另一個(gè)振蕩器輸入端接收另一個(gè)振蕩器信號(hào)，諸如來自例如一個(gè)由PLL鎖定的穩(wěn)定時(shí)鐘振蕩器的本地振蕩器信號(hào)。該相頻檢測(cè)器使用脈寬調(diào)制上/下信號(hào)來控制該檢測(cè)器輸出信號(hào)通過一系列半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該輸出信號(hào)包括一個(gè)量度，該量度與在檢測(cè)器的兩個(gè)振蕩器輸入信號(hào)之間的所檢測(cè)出的相差成比例。該公知相頻檢測(cè)器的缺點(diǎn)是其輸出信號(hào)包括相對(duì)大量的諧波，這要求通過具有一個(gè)大時(shí)間常數(shù)的環(huán)路濾波器進(jìn)行平均。然而一個(gè)大時(shí)間常數(shù)減少了帶寬及其用于提供一個(gè)清潔的，邊帶頻率減少的以及頻譜為純的VCO信號(hào)的PLL的特性。
本發(fā)明的目的是給出一個(gè)為PLL提供改善的清潔特性的集成相頻檢測(cè)器，同時(shí)為該環(huán)路濾波器提供一個(gè)增大的帶寬。
從而，根據(jù)本發(fā)明的相頻檢測(cè)器的特征在于該輸出控制裝置包括用于向檢測(cè)器提供一個(gè)其量度瞬間依賴于所檢測(cè)的相差的電容裝置。該根據(jù)本發(fā)明的相頻檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)樵摍z測(cè)器輸出信號(hào)是即刻/瞬間與所檢測(cè)的相差成比例，而不是如在現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)路濾波器所要求的由一個(gè)平均信號(hào)來控制，所以使得該環(huán)路濾波器的條件至少被降低了。由于無需通過一個(gè)平均過程來產(chǎn)生一個(gè)瞬間依賴于相差的檢測(cè)器輸出信號(hào)，所以該環(huán)路濾波器可以對(duì)于該VCO信號(hào)的有效清除而進(jìn)行最優(yōu)化，同時(shí)現(xiàn)在為環(huán)路濾波器給出一個(gè)增大的帶寬。對(duì)環(huán)路濾波器的優(yōu)化也優(yōu)化了環(huán)路的穩(wěn)定性，其鎖定性能，以及在鎖定前穩(wěn)定時(shí)間的長(zhǎng)度。
一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的相頻檢測(cè)器的簡(jiǎn)易實(shí)施例的特征在于該電容裝置包括至少一個(gè)其電壓與所檢測(cè)的相差成比例的電容器。
根據(jù)本發(fā)明的相頻檢測(cè)器的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于該輸出控制裝置包括由于將檢測(cè)器輸出切換到電容裝置的開關(guān)電容裝置。
將該通用的兩個(gè)電容器的電容電壓切換到該檢測(cè)器輸出產(chǎn)生了一個(gè)在每一周期刷新一次或多次的一個(gè)步進(jìn)檢測(cè)器輸出信號(hào)。該步進(jìn)信號(hào)電壓與在該檢測(cè)器輸入信號(hào)之間的相差的瞬間值成比例。該相位誤差穩(wěn)定地比較小，從而在檢測(cè)器輸出處的電壓階差也比較小。結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)只具有很少的相關(guān)諧波的幾乎穩(wěn)定的檢測(cè)器輸出電壓，該諧波可以很容易地由環(huán)路濾波器濾出。
根據(jù)本發(fā)明的相頻檢測(cè)器的另外一個(gè)實(shí)施例的特征在于該輸出控制裝置包括用于在將各個(gè)電容器電壓切換到檢測(cè)器輸出之后將它們復(fù)位的復(fù)位裝置。在一個(gè)具有兩個(gè)電容器的實(shí)施例中，這些電容器或被充電，并被切換到檢測(cè)器輸出或被分別復(fù)位為零。
在下面一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的相頻檢測(cè)器的特征在于該輸出控制裝置包括一個(gè)連接到每個(gè)將被充電的電容器的由上/下信號(hào)控制的電流源。有利的影響是在該上/下信號(hào)的寬度期間，每個(gè)電容器可以由一個(gè)穩(wěn)定電流進(jìn)行充電。
現(xiàn)在，將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的相頻檢測(cè)器以及其另外的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行闡述，附圖中相同的數(shù)字標(biāo)號(hào)表示相同的部件。在附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的相頻檢測(cè)器的一個(gè)可能的實(shí)施例；圖2示例性給出了一個(gè)圖1中檢測(cè)器的作為時(shí)間函數(shù)的步進(jìn)檢測(cè)器輸出電壓曲線圖。
圖1顯示了一個(gè)包含在一個(gè)鎖相環(huán)(PLL)2中的相頻檢測(cè)器1，給鎖相環(huán)可以用于諸如接收機(jī)，發(fā)射機(jī)，收發(fā)機(jī)，尋呼機(jī)，例如為移動(dòng)或便攜式電話機(jī)的電話機(jī)的通信設(shè)備。這種PLL通常用于那些其中要求一個(gè)具有穩(wěn)定頻率和邊帶噪聲被強(qiáng)烈降低的振蕩器的技術(shù)應(yīng)用或設(shè)備中。該相頻檢測(cè)器1具有一個(gè)參考振蕩器輸入3，一個(gè)VCO振蕩器輸入4和一個(gè)檢測(cè)器輸出5。該P(yáng)LL2還包括一個(gè)連接到該檢測(cè)器輸出5的環(huán)路濾波器6以及在此情形中，互連在互連濾波器8和該相頻檢測(cè)器的振蕩器輸入4之間的壓控振蕩器7。該VCO7輸出一個(gè)穩(wěn)定的振蕩器信號(hào)，該信號(hào)以一個(gè)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式在一個(gè)穩(wěn)定時(shí)間之后鎖定到該參考振蕩器頻率上。
該相頻檢測(cè)器1提供了一個(gè)與檢測(cè)器輸出5有關(guān)的輸出信號(hào)，該信號(hào)的幅度以將進(jìn)一步描述的方式反映了在振蕩器輸入3和4之間的相位和/或頻率差值。該相頻檢測(cè)器1包括用于將上/下信號(hào)分別提供該上輸出10和下輸出11的裝置9。這些信號(hào)包括與在輸入振蕩器信號(hào)之間所檢測(cè)的相位的符號(hào)和數(shù)量有關(guān)的差值信息以及頻率差值(是該相位的時(shí)間導(dǎo)數(shù))。或是單獨(dú)上，或是單獨(dú)下，或是可以根據(jù)希望而使用上和/或下信號(hào)。包含在上/下信號(hào)中的差值信號(hào)可以是脈寬調(diào)制形式或例如為脈沖式上/下信號(hào)。在那種情形中，差值信號(hào)分別包含在脈沖寬度或在脈沖速率中。
該相頻檢測(cè)器1包括由電容裝置13實(shí)現(xiàn)的輸出控制裝置12，該電容裝置13具體為兩個(gè)電容器13-1和13-2，所述兩個(gè)電容的電壓代表在檢測(cè)周期的時(shí)間點(diǎn)上的所述差值信息。如圖1所示意性顯示的，電容裝置13連接到各個(gè)開關(guān)裝置14和連接到各個(gè)電流源15上。該上-下信號(hào)分別通過控制該開關(guān)裝置14來確定了所述各個(gè)電容器13-1和13-2通過各個(gè)電流源15-1到15-4進(jìn)行電充電的時(shí)間長(zhǎng)度。在充電結(jié)束后，一個(gè)電容器13-1或13-2切換到檢測(cè)器輸出5，該輸出5的電壓反映該差值信息以便控制該VCO7的輸出頻率。同時(shí)，電容器13-1和13-2的另一個(gè)可以由復(fù)位裝置16-1，16-2復(fù)位以清除(CL)其中的電荷。復(fù)位將相位的測(cè)量初始化以產(chǎn)生一個(gè)瞬態(tài)相差。最后，該檢測(cè)器輸出信號(hào)包括一個(gè)逐步瞬態(tài)并與所檢測(cè)的相差成比例的量度。這種作為時(shí)間函數(shù)的步進(jìn)檢測(cè)器輸出電壓的一個(gè)示例如圖2所示。相差檢測(cè)器1的狀況除以一種穩(wěn)定狀態(tài)，而控制該VCO的頻率的步幅非常小。結(jié)果是在輸出5只有一個(gè)諧波較少的失真信號(hào)，從而該減少的諧波現(xiàn)在可以很容易地由具有減少的濾波器特征的環(huán)路濾波器6濾出而不需要進(jìn)行平均處理。結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)清潔的和相位失真較小的VCO輸出頻率。
如上所見，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員很明顯的是可以在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)作出各種修改，而本發(fā)明不僅僅限于所提供的示例。
權(quán)利要求
1.一種相頻檢測(cè)器，包括用于提供一個(gè)上/下信號(hào)以便于檢測(cè)在檢測(cè)器輸入信號(hào)之間的相差的裝置，和具有用于提供一個(gè)包括與所檢測(cè)的相差成比例的量度的檢測(cè)器輸出信號(hào)的上/下信號(hào)輸入的輸出控制裝置，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于提供其電流瞬間依賴于所檢測(cè)相差的檢測(cè)器輸出信號(hào)的電容裝置。
2.權(quán)利要求所述的相頻檢測(cè)器，其特征在于，該電容裝置包括至少一個(gè)其電壓與所檢測(cè)相差成比例的電容器。
3.權(quán)利要求1或2所述的相頻檢測(cè)器，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于將檢測(cè)器輸出切換到電容裝置的開關(guān)電容裝置。
4.權(quán)利要求3所述的相頻檢測(cè)器，其特征在于，該電容裝置包括兩個(gè)交替切換到檢測(cè)器輸出的電容器。
5.權(quán)利要求4的相頻檢測(cè)器，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于在各個(gè)電容器切換到檢測(cè)器輸出之后將其電壓復(fù)位的復(fù)位裝置。
6.權(quán)利要求4或5所述的相頻檢測(cè)器，其特征在于，該輸出控制裝置包括連接到每個(gè)將被控制的電容器的上/下信號(hào)控制的電流源。
7.權(quán)利要求1-6中任意一個(gè)所述的相頻檢測(cè)器，其特征在于，該相頻檢測(cè)器包括用于提供脈寬調(diào)制上/下信號(hào)以便于檢測(cè)在檢測(cè)器輸入信號(hào)之間的相差的脈寬裝置，和具有用于提供一個(gè)包括與所檢測(cè)的相差成比例的量度的檢測(cè)器輸出信號(hào)的上/下信號(hào)輸入的輸出控制裝置，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于提供其電流瞬間依賴于所檢測(cè)相差的檢測(cè)器輸出信號(hào)的電容裝置。
8.一個(gè)諸如接收機(jī)，發(fā)射機(jī)，收發(fā)機(jī)，尋呼機(jī)，例如為移動(dòng)或便攜式電話機(jī)的電話機(jī)的通信設(shè)備，該通信設(shè)備包含一個(gè)如權(quán)利要求1-6中任意一個(gè)所述的相頻檢測(cè)器，從而該相頻檢測(cè)器包括用于提供脈寬調(diào)制上/下信號(hào)以便于檢測(cè)在檢測(cè)器輸入信號(hào)之間的相差的脈寬裝置，和具有用于提供一個(gè)包括與所檢測(cè)的相差成比例的量度的檢測(cè)器輸出信號(hào)的上/下信號(hào)輸入的輸出控制裝置，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于提供其電流瞬間依賴于所檢測(cè)相差的檢測(cè)器輸出信號(hào)的電容裝置。
全文摘要
一種相頻檢測(cè)器,包括用于提供一個(gè)上/下信號(hào)以便于檢測(cè)在檢測(cè)器輸入信號(hào)之間的相差的裝置,和具有用于提供一個(gè)包括與所檢測(cè)的相差成比例的量度的檢測(cè)器輸出信號(hào)的上/下信號(hào)輸入,并具有用于提供其電流瞬間依賴于所檢測(cè)相差的檢測(cè)器輸出信號(hào)的電容裝置的輸出控制裝置。這使得鎖相環(huán)中的環(huán)路濾波器可以具有一個(gè)減少的平均特性并具有一個(gè)更寬的帶寬,這導(dǎo)致了在鎖相環(huán)中的壓控振蕩器的一個(gè)更清潔的輸出頻率信號(hào)。
文檔編號(hào)H03D13/00GK1266550SQ99800684
公開日2000年9月13日 申請(qǐng)日期1999年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月4日
發(fā)明者B·J·德瑞吉, M·洛徹爾 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司