專利名稱：相位檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相位檢測器電路，尤其是涉及一種可在鎖相環(huán)中使用的相位檢測器。更具體而言，本發(fā)明涉及一種在系統(tǒng)時鐘的兩個沿上觸發(fā)的相位檢測器，從而有效地將參考頻率加倍而沒有增加電路和噪音。
背景技術(shù)：
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，例如在GSM或DCS系統(tǒng)下工作的移動電話通信中，使用連續(xù)相位調(diào)制(CPM)技術(shù)。
鎖相環(huán)是眾所周知的。一種具基準頻率的信號提供對相位檢測器的輸入，相位檢測器的輸出被濾波并傳送到壓控振蕩器。該壓控振蕩器的輸出就是鎖相環(huán)的輸出，并且還被反饋到分頻器。分頻器的輸出被反饋到相位檢測器，該電路起作用使環(huán)的輸出成為等于基準頻率乘以分頻器分頻比的頻率。從而通過利用包含信息的輸入信號控制可編程分頻器，最好是分數(shù)-N分頻器，也就是可提供非整數(shù)分頻比的分頻器，實現(xiàn)頻率或相位調(diào)制。
美國專利No．4，814，726示出這種類型的一個電路。
通常，在這樣的電路中，出現(xiàn)在基準信號中的，或者由相位檢測器產(chǎn)生的噪音信號被與分頻器分頻比對應的因數(shù)放大。因此，能夠增加基準頻率由此降低此分頻比是有利的。然而，引入，諸如倍頻器來增加基準頻率和降低噪音影響，需要增加額外電路，并增加電路的規(guī)模和電流消耗。
依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種在輸入基準頻率信號的兩個沿上觸發(fā)的相位檢測器。
依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種鎖相環(huán)，包括在輸入基準頻率信號的兩個沿上觸發(fā)的相位檢測器。
依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種分數(shù)-N鎖相環(huán)電路，具有△-∑調(diào)制器控制其分頻因數(shù)，在其中相位檢測器在輸入基準頻率信號的兩個沿上觸發(fā)。
圖2示出依據(jù)本發(fā)明的另一方面的一種相位檢測器的方框圖。
圖3較詳細地示出圖2中相位檢測器電路一個部分的一種可能的通常作為慣例，具有參考頻率fref的輸入基準信號Vref被供給相位檢測器4的第一輸入2。相位檢測器4的輸出被在環(huán)濾路器6中濾波并傳送到壓控振蕩器(VCO)8，在環(huán)路輸出10上提供輸出信號。VCO 8的輸出信號也供給分頻器12，在其中被除以分頻比N。分頻器12的分頻輸出被供給相位檢測器2的第二輸入14。
正如眾所周知的那樣，此反饋環(huán)使電路輸出10上的輸出信號具有等于N·fref的頻率。因此，利用一種通常廣為人知的可編程分頻器12，通過控制分頻比N的值可以控制輸出頻率。
在

圖1的電路中，對應于要被發(fā)送的數(shù)據(jù)的信息信號被加到數(shù)據(jù)輸入16，然后加到波形發(fā)生器18，以便產(chǎn)生具有所希望的調(diào)制的信號瞬時頻率的信號，該信號被除以基準頻率fref，并在此頻率fref上被采樣。
根據(jù)在信道選擇輸入20上的信號，一種偏置可在相加器22中被加到來自波形發(fā)生器18的信號上，這對△-∑調(diào)制器24提供輸入，然后被用于產(chǎn)生所希望的分頻比N，供輸入到分頻器12。因此，在環(huán)路輸出10上產(chǎn)生的輸出信號被連續(xù)地相位調(diào)制，對數(shù)據(jù)輸入16上的輸入數(shù)據(jù)信號作出響應，產(chǎn)生供由常規(guī)的發(fā)送電路放大和發(fā)送的信號。
由于鎖相環(huán)(PLL)，相對于瞬時頻率而言，是一種低通濾波器，可被認為是一種用于重建所希望的調(diào)制信號的設備。通過選擇在鎖相環(huán)中環(huán)濾波器的帶寬對于調(diào)制信號通過來說是足夠的，VCO 8的輸出由對應于瞬時頻率的信號和對應于△-∑調(diào)制器的量化噪音的相位噪音組成。可通過增加過采樣因數(shù)或者增加由PLL實現(xiàn)的濾波的滾降性能來減少相位噪音。后者不危害PLL的穩(wěn)定性容限是困難的。通過增加參考頻率可以增加過采樣因數(shù)，但或許不可能改變這個頻率，例如，如果該信號也被用作移動站的系統(tǒng)時鐘，或者得不到合適的晶體。
利用一種倍頻器將系統(tǒng)時鐘信號的頻率加倍來產(chǎn)生較高的基準頻率是可能的，但這將噪音源引入環(huán)中，而且增加設備的尺寸和功率消耗。
因此，依據(jù)本發(fā)明，相位檢測器4利用輸入時鐘信號Vref的兩個沿，有效地將基準頻率加倍，沒有添加使設備的尺寸或功率消耗增加的任何電路。這有效地將過采樣率加倍，沒有使輸出信號中噪音影響有任何增加。
將會認識到，這種類型的相位檢測器可用于其他的應用中，例如在任何鎖相環(huán)中。在這樣一種電路中，使用加倍的輸入頻率將使所需的分頻比值減半，因此減少由此引入的任何噪音影響。
圖2更詳細地示出構(gòu)成圖1所示設備的部件的相位檢測器4的結(jié)構(gòu)。相位檢測器4具有第一輸入端2，接收基準頻率信號Vref，第二輸入端14，接收分頻器電路12的輸出，和輸出端26，在圖1的電路中，提供對環(huán)濾波器6的輸入信號。正如通常在相位檢測器中已知的那樣，相位檢測器4在輸出端26上產(chǎn)生輸出，代表出現(xiàn)在它的兩個輸入2，14上信號之間相位差。
相位檢測器4包括三個D型觸發(fā)器28，30，32，其中每一個具有數(shù)據(jù)(D)，時鐘(C)和復位(R)輸入端，和輸出(Q)。三個觸發(fā)器28，30，32中每一個的數(shù)據(jù)輸入(D)，在這種情況下接收“高”或“1”輸入。
來自輸入端2的基準時鐘信號被供給第一觸發(fā)器28的鐘輸入，在基準時鐘信號的每個上升沿上觸發(fā)器28被觸發(fā)，在此設備的輸出上產(chǎn)生一個信號。輸入基準時鐘也被加到一個反相器(NOT)(34)，被反相的基準頻率輸出由此被加到第二觸發(fā)器30的時鐘輸入。因而，該觸發(fā)器在被反相的基準頻率的每個上升沿上，即在對應于基準頻率本身的每個下降沿上觸發(fā)。在此第二觸發(fā)器30的輸出上產(chǎn)生一個信號。來自這兩個觸發(fā)器28，30的輸出被加給一個或門36，其輸出被加給一個電荷泵裝置40的源輸入38。
在相位檢測器4的第二輸入端14上的輸入信號被加給第三觸發(fā)器32的時鐘輸入，在該信號的每個上升沿上被觸發(fā)，在該設備輸出上產(chǎn)生的信號被加給電荷泵設備40的接收(sink)控制輸入42。
與門44接收加給電荷泵電路40上源控制輸入38和接收控制輸入42的輸入信號，當這兩個信號都為高時，也就是來自第三觸發(fā)器32的輸出，和來自第一和第二觸發(fā)器28，30的輸出之一都為高時，產(chǎn)生一個輸出脈沖。被延時電路46延時以避免死區(qū)效應的與門44輸出信號被供給所有的三個觸發(fā)器28，30，32的復位輸入端。
這樣，在每個時鐘周期內(nèi)電路被觸發(fā)兩次，在基準時鐘信號的上升沿上由觸發(fā)器28觸發(fā)一次，在基準時鐘信號的下降沿的時刻上由觸發(fā)器30觸發(fā)一次。因而，事實上，基準時鐘的頻率已被加倍。
圖3是示出電荷泵電路40結(jié)構(gòu)的電路圖。來自輸入端點38的源控制信號被加給一個NPN晶體管52的基極端，被反相的源控制信號加給輸入54，也就是NPN晶體管56的基極端。晶體管52，56的發(fā)射極通過一個電流源58連到地。
被通過輸入端42提供的接受控制信號連到一個NPN晶體管60的基極端，被反相的接受控制信號加給端點62，也就是NPN晶體管64的基極。晶體管60，64的發(fā)射極通過一個電流源66連到地線。
在電流源58，66中的電流設置輸出電流脈沖的上升和下降時間。
晶體管52，60的集電極端被通過各自的電阻68，70連到正電源線Vcc，晶體管56，64的集電極端被直接連到正電源Vcc。
控制在電路中流動的電流幅度的輸入電壓Vin被連到NPN晶體管72，74的基極，這些晶體管的集電極被連到正電源線Vcc，其發(fā)射極被分別連到晶體管52，60的集電極節(jié)點。輸入電壓Vin的幅度是常數(shù)，但可被改變，以便改變PLL閉環(huán)帶寬。
這些節(jié)點也被連到各個PNP晶體管76，78的基極端，其發(fā)射極端被通過各自的電阻80，82連到正電源線Vcc。輸入電壓Vin的幅度和電阻器80，82的電阻一起設置輸出電流脈沖的幅度。晶體管76，78的集電極端點被連到各個NPN晶體管84，86的集電極端點，其基極端被連在一起，其發(fā)射極端被通過各自的匹配電阻88，90連到地線，減少噪音對晶體管84，86的影響。NPN晶體管86的集電極和基極端點被連在一起。
這樣本電路由兩個相等的通過電流鏡反射的電流源組成。通過差分輸入對38，54和42，62提供的差分輸入信號的幅度控制電流源，特別是由此提供的電流脈沖的長度，因而控制通過晶體管84提供的輸出電流，和在輸出端92上的輸出信號。
在此公開了一種在每個輸入基準時鐘信號周期中被觸發(fā)兩次，從而有效地將基準頻率加倍的相位檢測器。
權(quán)利要求
1．一種相位檢測器，包括一個基準時鐘信號輸入；一個比較信號輸入；和用于將比較信號相位與具有兩倍于基準時鐘信號頻率的信號的相位作比較的裝置。
2．一種相位檢測器，包括一個基準時鐘信號輸入；一個比較信號輸入；用于將基準時鐘信號轉(zhuǎn)換為具有兩倍于基準時鐘信號頻率的倍頻基準信號的裝置；和用于將比較信號的相位和倍頻基準信號的相位作比較的裝置。
3．一種相位檢測器，包括一個參考鐘信號輸入；一個比較信號輸入；根據(jù)基準時鐘信號的每個正行進或負行進沿產(chǎn)生第一脈沖信號的裝置；根據(jù)比較信號的每個脈沖產(chǎn)生第二脈沖信號的裝置；和用于比較第一和第二脈沖相位的裝置。
4．如權(quán)利要求3中的相位檢測器，其中用于產(chǎn)生第一脈沖信號的裝置包括兩個鎖存裝置，基準時鐘信號被加給第一鎖存裝置，以根據(jù)基準時鐘信號的每個正行進沿產(chǎn)生一個脈沖，基準時鐘信號被加給第二鎖存裝置，以根據(jù)基準時鐘信號的每個負行進沿產(chǎn)生一個脈沖；和組合邏輯裝置，用于產(chǎn)生具有與由第一和第二鎖存裝置產(chǎn)生的每個脈沖對應的脈沖的第一脈沖信號。
5．一種鎖相環(huán)，包括在任何前述權(quán)利要求中要求的相位檢測器。
6．一種分數(shù)-N分頻比鎖相環(huán)，包括在權(quán)利要求1到4中的一項中要求的相位檢測器。
7．一種包括分數(shù)-N鎖相環(huán)的便攜式無線電通信設備，包括一個相位檢測器；一個濾波器；一個壓控振蕩器；和一個分數(shù)-N分頻器；相位檢測器包括一個基準時鐘信號輸入；一個比較信號輸入，從分頻器接收一個信號；根據(jù)參考鐘信號的每個正行進或負行進的沿產(chǎn)生第一脈沖信號的裝置；根據(jù)比較信號的每個脈沖產(chǎn)生第二脈沖信號的裝置；和用于比較第一和第二脈沖的相位的裝置。
8．一種在權(quán)利要求7中要求的便攜式無線電通信設備，包括一個△-∑調(diào)制器，用于產(chǎn)生分頻器的分頻比。
全文摘要
在此公開一種既在輸入脈沖信號的上升沿又在其下降沿觸發(fā)的相位檢測器。這種方法有效地將輸入信號頻率加倍。當相位檢測器被用于鎖相環(huán)中時,倍頻意味著可使用較低的分頻比,從而減少由此引入的任何噪音影響。
文檔編號H03L7/197GK1292946SQ99803882
公開日2001年4月25日 申請日期1999年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月13日
發(fā)明者B·林德奎斯特, M·尼爾松 申請人:艾利森電話股份有限公司