電路、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、集成電路以及相應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、電路、集成電路、發(fā)送機(jī)、接收機(jī)和收發(fā)機(jī)以及 不同的方法和另外的實(shí)施方式。
【背景技術(shù)】
[0002] 在許多發(fā)送機(jī)、接收機(jī)或收發(fā)機(jī)應(yīng)用中，使用了本地振蕩器（L0)信號(hào)，例如，分別 用于向上或向下混合要被發(fā)射或接收的信號(hào)。例如因?yàn)轭l率合成器支持多頻帶的靈活性以 及易配置性，基于數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL)的頻率合成器已經(jīng)成為一種非常重要的解決方案。此 外，DPLL還允許移動(dòng)至更小的處理節(jié)點(diǎn)。另外鎖相環(huán)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)中的數(shù)字環(huán)路濾波器（LF) 具有更強(qiáng)的抗噪能力。
[0003] 頻率合成器的一個(gè)非常重要的品質(zhì)因數(shù)在于特定頻率范圍內(nèi)的積分相位噪聲。在 實(shí)現(xiàn)DPLL時(shí)，用于相位比較的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TDC)是引起噪聲的一個(gè)因素。因此，在此 類實(shí)現(xiàn)中降噪需要引起關(guān)注。
[0004] 然而，在其它技術(shù)領(lǐng)域中，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器出于不同原因而被使用，如精確測(cè)量消 逝時(shí)間。此外，在這些應(yīng)用中，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器或包括時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電路中的噪聲特性 也需要引起關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，在使用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)的電路中存在降噪的需求。
[0006] 所述需求可通過(guò)根據(jù)任意獨(dú)立權(quán)利要求的電路、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器、集成電路、發(fā)送 機(jī)、接收機(jī)、收發(fā)機(jī)、方法、程序或手段實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 下文將僅以實(shí)例說(shuō)明電路、裝置和/或方法的一些示例。本文將參考如下附圖：
[0008] 圖1示出數(shù)字PLL電路的簡(jiǎn)化框圖；
[0009] 圖2示出根據(jù)一個(gè)示例的電路的簡(jiǎn)化框圖，該電路包括根據(jù)一個(gè)示例的時(shí)間數(shù)字 轉(zhuǎn)換器；
[0010] 圖3示出根據(jù)一個(gè)示例的電路的框圖，該電路包括根據(jù)一個(gè)示例的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換 器；
[0011] 圖4示出多邊沿相位比較的原理；
[0012] 圖5示出集成電路的簡(jiǎn)化框圖；
[0013] 圖6示出根據(jù)一個(gè)示例的接收機(jī)、發(fā)送機(jī)或收發(fā)機(jī)的簡(jiǎn)化框圖；
[0014] 圖7示出根據(jù)一個(gè)示例的一種方法的流程圖；以及
[0015] 圖8示出根據(jù)一個(gè)示例的另一種方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 各種示例將會(huì)參考附圖進(jìn)行充分的說(shuō)明，一些示例在附圖中被圖示出。為了清晰， 圖中的線條、圖層和/或區(qū)域的厚度可能進(jìn)行了夸大。
[0017] 相應(yīng)地，雖然示例具有多種多樣的變形以及替換形式，但附圖中圖示的示例將在 本文中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。然而需要明確的是，本文并不用于將示例限制于所公開的特定形式， 相反地，示例用于覆蓋所有落入本公開范圍內(nèi)的所有變形、等效、替換。貫穿對(duì)附圖的說(shuō)明， 同樣的數(shù)字指代同樣的或相似的元件。此外，總結(jié)的參考標(biāo)記將用于同時(shí)指代不止一種結(jié) 構(gòu)、元件或?qū)ο蠡蛴糜谕瑫r(shí)描述不止一種結(jié)構(gòu)、元件或?qū)ο蟆Ｓ上嗤⑾嗨苹蚩偨Y(jié)的參考標(biāo) 記指代的物體、結(jié)構(gòu)和元件可同等實(shí)現(xiàn)。然而，元件的一種、一些或所有特性、特征和尺寸會(huì) 隨元件的不同而變化。
[0018] 應(yīng)該明確的是，當(dāng)一個(gè)元件被表述為"連接"或"耦合"到另一元件時(shí)，該元件可以 直接或通過(guò)中間元件連接或親合至該另一元件。相反地，當(dāng)一個(gè)元件被表述為"直接連接" 或"直接耦合"至另一元件時(shí)，不存在中間元件。用于描述兩個(gè)元件之間的關(guān)系的其他詞匯 應(yīng)該用相似的方式進(jìn)行解釋（如"介于"對(duì)"直接介于"、"鄰近"對(duì)"直接鄰近"等）。
[0019] 本文使用的術(shù)語(yǔ)僅用于說(shuō)明特定實(shí)施例，并不用于限制實(shí)施例。除非文中明確指 出，否則本文所用的單數(shù)形式"一" "一個(gè)"和"該"也包含復(fù)數(shù)形式。需要進(jìn)一步明確的是 詞語(yǔ)"包括""包含"和/或"含有"在本文中使用時(shí)用于說(shuō)明存在所陳述的特征、整數(shù)部分、 步驟、操作、元件和/或組件，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組 件和/或它們的組合的存在或添加。
[0020] 除非明確定義，否則本文使用的所有詞語(yǔ)（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）都與示例所屬 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的意義相同。需要進(jìn)一步明確的是，如在普遍使用的詞典中 所定義的那些詞語(yǔ)應(yīng)該解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域語(yǔ)境中的意義相同的意義，且不能以理想化 或過(guò)度正式的意義進(jìn)行解釋，除非文中特別說(shuō)明。
[0021] 如上所述，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TDC)可用于多種技術(shù)應(yīng)用中，所述技術(shù)應(yīng)用例如包 括用于產(chǎn)生已調(diào)制或未調(diào)制的本地振蕩器（L0)信號(hào)。作為一些示例，此類本地振蕩器信號(hào) 可用于接收、發(fā)送或交換數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)可利用無(wú)線技術(shù)或有線技術(shù)進(jìn)行發(fā)送、接收或交 換。這些裝置可在射頻（RF)領(lǐng)域進(jìn)行操作。然而，在其它技術(shù)領(lǐng)域（例如包括測(cè)量技術(shù)領(lǐng) 域），也使用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0022] 多模收發(fā)機(jī)、接收機(jī)、發(fā)送機(jī)的核心模塊是頻率合成器。根據(jù)實(shí)施方式，頻率合成 器可用于在收發(fā)機(jī)的接收機(jī)模式（RX模式）或在接收機(jī)中產(chǎn)生本地振蕩器。在發(fā)送機(jī)或收 發(fā)機(jī)運(yùn)行的情況中，例如，在發(fā)送機(jī)極化模式（TX極化模式）下，頻率合成器可用于產(chǎn)生經(jīng) 調(diào)相的載波。
[0023] 在許多現(xiàn)代實(shí)現(xiàn)方式中，頻率合成器基于數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL)。數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL) 已經(jīng)成為一種非常普遍實(shí)施的方案，主要是因?yàn)樗鼈冎С侄囝l帶的靈活性和易配置性。例 如，它們?yōu)橐苿?dòng)至較小處理節(jié)點(diǎn)提供了可能性。DPLL的數(shù)字環(huán)路濾波器（LF)還具有較強(qiáng)的 抗噪能力。基于多模式分割器或多模分割器（MMD)的DPLL結(jié)構(gòu)在圖1中被示意性地示出。 在所示實(shí)現(xiàn)方式中，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于相位比較。
[0024] 圖1示出數(shù)字PLL電路100的示意框圖。PLL電路100包括用于產(chǎn)生頻率為fREF 的參考信號(hào)的參考信號(hào)發(fā)生器ll〇(REF)。所述參考信號(hào)被提供給包括模擬電路部件130 和數(shù)字電路部件140的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器120 (TDC)。參考信號(hào)被提供至TDC120的模擬部分 130〇
[0025] 在圖1所示示例中，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器120在數(shù)字電路部件140產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述 數(shù)字電路部件140通過(guò)噪聲消除電路150被耦合至數(shù)字環(huán)路濾波器160 (數(shù)字LF)。然后數(shù) 字環(huán)路濾波器160的輸出被耦合至數(shù)控振蕩器170 (DC0)，所述數(shù)控振蕩器170在其輸出端 提供頻率為fDe。的輸出信號(hào)。
[0026] 數(shù)控振蕩器170的輸出信號(hào)通過(guò)多模分割器（MMD)被反饋至?xí)r間數(shù)字轉(zhuǎn)換器120 的模擬電路部件130。在多模分割器180的輸出端，由多模分割器180產(chǎn)生反饋信號(hào)，所述 反饋信號(hào)的頻率小于數(shù)控振蕩器170的頻率fDe。。在圖1中，所述反饋信號(hào)按其分頻被稱為 DIV〇
[0027] 更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，圖1所示的DPLL電路100是分?jǐn)?shù)鎖相環(huán)電路。通過(guò)利用也被稱為控 制值的信道字，分割器控制信號(hào)可以由分割器控制電路190提供給多模分割器180。此處， 對(duì)分?jǐn)?shù)DPLL電路100而言，分割器控制電路190包括Σ-Δ調(diào)制器200,Σ-Δ調(diào)制器200 用于接收信道字并基于信道字產(chǎn)生分割器控制信號(hào)。
[0028] 分割器控制信號(hào)和信道字都被提供至噪聲消除電路150從而允許對(duì)因多模分割 器180在至少兩個(gè)分割器之間切換引起的相位偏移進(jìn)行修正。更具體一點(diǎn)，信道字和分割 器控制信號(hào)被提供至配置于圖1實(shí)施例的減法器210,以從分割器控制信號(hào)中減去信道字。 因此，在減法器210的輸出端存在Σ-Δ調(diào)制器200的量化噪聲。
[0029] 噪聲消除電路150還包括積分器220,積分器220用于對(duì)減法器210的值進(jìn)行積 分。積分器220的輸出與倍增器230耦合，所述倍增器230用于校準(zhǔn)積分器220提供的要 從TDC120提供的數(shù)據(jù)中減去或加上的信號(hào)。作為一些示例，倍增器230的校準(zhǔn)例如可用 于補(bǔ)償由多模分割器180、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器120的處理延遲和其它信號(hào)傳播效應(yīng)引起的相 位偏移或數(shù)控振蕩器170引起的固有相位偏移。倍增器230的輸出被提供至減法器240,減 法器240被配置為從TDC120提供的數(shù)據(jù)中減去倍增器230產(chǎn)生的值。此外，減法器240 也被看作是噪聲消除電路150的一部分。
[0030] 圖1所示的數(shù)字PLL電路的工作原理通過(guò)圖1左邊部分進(jìn)行圖示說(shuō)明。參考信號(hào) 發(fā)生器110提供的信號(hào)在圖1左邊部分也被稱為REF，多模分割器180產(chǎn)生的信號(hào)在圖1左 邊部分被稱為DIV。由于閉合反饋環(huán)路的形成，參考信號(hào)發(fā)生器110產(chǎn)生的參考信號(hào)和多模 分割器180產(chǎn)生的分頻信號(hào)之間的相位差顯示預(yù)定的相位關(guān)系，例如很小，例如接近零。
[0031] 如上所述，頻率合成器并且進(jìn)而PLL電路的一個(gè)重要的品質(zhì)因數(shù)是由在特定頻率 范圍內(nèi)積分得到的閉環(huán)相位噪聲定義的積分相位噪聲。例如，對(duì)GSM接收機(jī)架構(gòu)而言，該相 位噪聲通常從1kHz到大約90kHz被積分得出。然而，對(duì)其它頻帶和應(yīng)用而言，可能使用不 同的頻率范圍。通常，積分相位噪聲常常受頻率合成器的帶內(nèi)噪聲性能所控制。
[0032] 在DPLL實(shí)現(xiàn)方式中，引起帶內(nèi)噪聲的主要噪聲中的一些噪聲包括參考時(shí)鐘噪聲 和TDC噪聲，這些噪聲都可通過(guò)數(shù)字環(huán)路濾波器160執(zhí)行的低通傳遞功能進(jìn)行過(guò)濾。此外， 數(shù)控振蕩器170也對(duì)積分相位噪聲有貢獻(xiàn)，其貢獻(xiàn)可通過(guò)由于使用多模分割器180和/或 時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器120而內(nèi)在執(zhí)行的高通傳遞功能進(jìn)行過(guò)濾。
[0033] 然而，DPLL電路100固有地具有TDC噪聲，TDC噪聲包括模擬電路的白噪聲和閃爍 噪聲，以及由于TDC120的有限分辨率引起的相位量化產(chǎn)生的白噪聲。
[0034] 與模擬鎖相環(huán)路電路相比，TDC 120替代了這些傳統(tǒng)模擬PLL中的鑒頻鑒相器和 電荷栗。當(dāng)把模擬PLL電路和數(shù)字PLL電路在射頻時(shí)鐘的頻譜純度或另一個(gè)單獨(dú)信號(hào)方面 進(jìn)行比較時(shí)，典型的較大TDC噪聲通常被看作是一個(gè)限制因素。因此，需要尋找能夠減少來(lái) 自TDC120的噪聲貢獻(xiàn)的方法。
[0035] -種減少來(lái)自TDC120的帶內(nèi)相位噪聲貢獻(xiàn)的直接方法是以較高時(shí)鐘速率執(zhí)行 TDC相位測(cè)量，因?yàn)殛P(guān)于RF時(shí)鐘的TDC噪聲與TDC時(shí)鐘速率間接成比例。然而TDC120后 面的數(shù)字密集時(shí)鐘，例如數(shù)字環(huán)路濾波器160,也需要以較高速率運(yùn)行，這就會(huì)導(dǎo)致功耗增 加。
[0036] 此外，可通過(guò)燃燒更多電流來(lái)減少TDC模擬噪聲，但是這會(huì)引入負(fù)