專(zhuān)利名稱(chēng)：壓控振蕩器預(yù)設(shè)定電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于預(yù)設(shè)定包括壓控振蕩器的頻率合成電路的電路布置。本發(fā)明可以與無(wú)線系統(tǒng)相關(guān)，該系統(tǒng)要求快速頻率鎖定以高效地工作。
背景技術(shù)：
無(wú)線發(fā)送器和接收器可以包括一個(gè)或一個(gè)以上的壓控振蕩器(VCO)，其容許非常小的振蕩頻率偏差。壓控振蕩器的振蕩頻率可以按照慣例設(shè)置并且通過(guò)鎖相環(huán)路(PLL)方式動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)到參考頻率值。該鎖相環(huán)路在誤差信號(hào)的控制下工作，該誤差信號(hào)代表在參考頻率振蕩的參考信號(hào)與代表壓控振蕩器的分振信號(hào)的信號(hào)之間的相位和頻率差值。
在本領(lǐng)域，人們長(zhǎng)久以來(lái)一直期望能夠?qū)LL盡可能短時(shí)間里鎖定到參考頻率。一種減小頻率合成器鎖定時(shí)間的可能的方法是使用比普通工作模式下更高的電荷泵電流給環(huán)路濾波器充電。這個(gè)電流可以由外部電路控制。鎖定時(shí)間取決于電荷泵，以及電荷泵能夠輸送多少電流到PLL的環(huán)路濾波器的電容器并從而將這個(gè)電流增加到一定程度來(lái)加速環(huán)路濾波器的電容器的初始充電。
在歐州專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)NO.0402113B1中描述了另一種調(diào)節(jié)壓控振蕩器頻率的可能的方法。EP0402113B1給出了一種用于設(shè)定鎖相環(huán)路(PLL)中的壓控振蕩器的自激頻率的電路。該電路包括在PLL中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)同時(shí)DAC的輸出被連接到VCO的輸入。DAC的輸出基本上代表預(yù)先選擇的PLL鎖定范圍的中心。頻率鎖定環(huán)路(FLL)將VCO的自激頻率初始設(shè)定在預(yù)先選擇的數(shù)值。在由相對(duì)較大的電源電壓和/或溫度變化造成漂移的情況下，F(xiàn)LL還被用于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)自激頻率來(lái)將其保持在預(yù)先選擇的PLL的鎖定范圍內(nèi)。FLL可能包含數(shù)字處理單元和DAC。最初，PLL被禁止使用并且當(dāng)PLL被禁止使用時(shí)，F(xiàn)LL設(shè)置自激頻率。VCO的頻率與來(lái)自信號(hào)源的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖相比較，并且基于該比較，控制自激頻率的DAC輸入被逐漸增加或是減少1。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是進(jìn)一步加速鎖相環(huán)路的鎖定。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提高頻率合成電路的切換時(shí)間。
而本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種預(yù)設(shè)定電路，其與上面提到的歐洲文件中所公開(kāi)的不同的預(yù)設(shè)定電路并且因此實(shí)現(xiàn)鎖定時(shí)間的降低。
最后，本發(fā)明的電路包括頻率合成電路，其包括用于從輸入電壓產(chǎn)生振蕩信號(hào)的壓控電路，并且合成電路被構(gòu)造成在代表分振信號(hào)與參考信號(hào)之間的相位和頻率差的誤差信號(hào)的控制下以鎖相環(huán)路模式工作；數(shù)字處理單元被構(gòu)造來(lái)禁止頻率合成電路在鎖相環(huán)路模式下工作，并且此后分別響應(yīng)第一和第二輸入電壓值確定所獲得的振蕩信號(hào)的第一和第二頻率，以及，進(jìn)一步構(gòu)造成從這兩個(gè)頻率生成數(shù)字控制信號(hào)，分頻器分割比值和參考信號(hào)；以及，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造響應(yīng)于數(shù)字控制值來(lái)預(yù)先設(shè)定輸入電壓。
這樣的電路允許確定輸入電壓的數(shù)值，在頻率合成電路以鎖相環(huán)路模式工作之前，該輸入電壓導(dǎo)致被分割的壓控振蕩器輸出在接近參考頻率的頻率振蕩。從而，頻率合成電路的鎖定時(shí)間與鎖相環(huán)路電路相比可以被大大地減小，鎖相環(huán)路電路中的環(huán)路逐漸地鎖定并且不預(yù)先設(shè)定VCO的振蕩頻率。在本發(fā)明中，輸入電壓的最佳值得自使用由至少兩個(gè)響應(yīng)于不同輸入電壓的VCO頻率測(cè)量值確定的VCO特性的內(nèi)插法。在一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，VCO的頻率響應(yīng)假設(shè)與施加在輸入上的電壓成線性關(guān)系。本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是提供VCO的快速和有效的預(yù)設(shè)定。數(shù)字處理單元產(chǎn)生響應(yīng)于所確定的最佳輸入電壓的數(shù)字控制信號(hào)。數(shù)字控制信號(hào)可以是從控制字與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出電壓的關(guān)系曲線的查尋表中檢索到的控制字。一旦VCO輸入上的電壓被DAC通過(guò)環(huán)路濾波器設(shè)定，DAC將被禁止使用并且頻率合成電路可以被設(shè)置成工作于鎖相環(huán)路模式。
通過(guò)提高DAC的靈敏度或分辨率，可以進(jìn)一步微調(diào)由數(shù)字處理單元和DAC實(shí)施的VCO頻率預(yù)設(shè)定。


本發(fā)明通過(guò)舉例的方式參考附圖被進(jìn)一步詳細(xì)地描述，其中，圖1是本發(fā)明電路的框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中電路100包括頻率合成電路80，它可以工作在鎖定環(huán)模式或開(kāi)環(huán)模式。電路80包括壓控振蕩器(VCO)40、環(huán)路濾波器30、電荷泵20、相位頻率檢測(cè)器10和分頻器50。相位頻率檢測(cè)器10提供有參考信號(hào)Sref并且在鎖定環(huán)模式下，VCO40的輸出被動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)以便在參考信號(hào)Sref的參考頻率的鎖定頻率范圍內(nèi)提供分割的振蕩信號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，VCO40響應(yīng)于來(lái)自相位頻率檢測(cè)器10的相位和頻率差信號(hào)被動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)，該相位和頻率差信號(hào)代表參考信號(hào)Sref與穿過(guò)分頻器50的VCO40的輸出振蕩信號(hào)之間的相位和頻率的差。分頻器50使得通過(guò)分割比N降低VCO輸出信號(hào)40的頻率。相位頻率差信號(hào)進(jìn)一步通過(guò)電荷泵20并且其后通過(guò)環(huán)路濾波器30進(jìn)行濾波。電荷泵20產(chǎn)生電流，該電流允許將環(huán)路濾波器30的電容器充電和放電。環(huán)路濾波器30控制VCO40輸入上的輸入電壓V。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)路濾波器30被實(shí)現(xiàn)為低通濾波器。VCO40提供振蕩頻率信號(hào)，該振蕩頻率信號(hào)在由VCO40的輸入電壓決定的給定頻率下振蕩。VCO40的頻率響應(yīng)作為VCO輸入電壓的函數(shù)或者作為濾波器輸入電壓的函數(shù)可以隨時(shí)間和外部工作條件變化，外部工作條件包括例如溫度、電源電壓變化或與鄰近的其它電子裝置或電路間的磁干擾。
電路100進(jìn)一步包括數(shù)字處理單元60和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)70。DAC70將其輸出連接到濾波器30的輸入，并且將濾波器30的輸入電壓設(shè)定到響應(yīng)于在DAC70的輸入提供的各個(gè)數(shù)字確定的一個(gè)數(shù)值。數(shù)字處理單元60接收參考信號(hào)Sref，分割比N和代表VCO振蕩信號(hào)的分頻器輸出信號(hào)。在本發(fā)明中，單元60阻止電路80工作在鎖定模式，并且當(dāng)電路80為開(kāi)環(huán)模式時(shí)，單元60確定濾波器30的輸入電壓的預(yù)設(shè)定值，這導(dǎo)致分頻器50輸出在接近參考頻率的頻率處振蕩。濾波器30的輸入電壓以如下方式確定。
在這個(gè)實(shí)施例中，單元60訪問(wèn)為DAC70的各個(gè)輸出電壓給出相應(yīng)輸入控制字的表格。當(dāng)電路80為開(kāi)環(huán)模式時(shí)，單元60使得濾波器30的輸入電壓采用兩個(gè)預(yù)先選定的數(shù)值V1和V2。對(duì)于每個(gè)電壓值V1和V2，單元60確定在分頻器50的輸出上測(cè)量的相應(yīng)的頻率和為電壓V1和V2獲得的相應(yīng)的VCO頻率F1和F2。在這個(gè)實(shí)施例中，VCO40的特性假定為線性。其后，單元60通過(guò)線性內(nèi)插法確定將被施加到濾波器30的輸入上的設(shè)定電壓，從而導(dǎo)致被分頻器50分割的VCO40的輸出在基本上接近參考頻率處振蕩。
濾波器30的輸入電壓的預(yù)設(shè)定靈敏度取決于DAC70的分辨率，并且可以通過(guò)用于提高預(yù)設(shè)定質(zhì)量的具有更高分辨率的DAC得到進(jìn)一步改善，并且作為結(jié)果，鎖定時(shí)間可以進(jìn)一步減小。預(yù)設(shè)定的質(zhì)量可以通過(guò)得到VCO40特性的更精確的近似值而進(jìn)一步提高。實(shí)際上，必須注意到，假設(shè)VCO40的特性為線性決不是對(duì)本發(fā)明的限制，并且其它形狀的VCO40的特性也被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，更加精確的VCO特性的近似值可以通過(guò)測(cè)量與多于兩個(gè)的濾波器輸入電壓值相應(yīng)的VCO頻率而獲得。但是，這種測(cè)量使得VCO頻率的預(yù)設(shè)定變長(zhǎng)，并且作為結(jié)果，使得電路80的鎖定時(shí)間變長(zhǎng)。測(cè)量的次數(shù)和VCO40特性的近似值的精確度之間的折衷需要基于每個(gè)案例確定。
人們將注意到，對(duì)于所說(shuō)明的方法和電路，可以提出修改或改進(jìn)而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，很清楚這個(gè)方法或電路可以多種方式實(shí)施，例如通過(guò)有線電子電路的方式，或者也可以是通過(guò)一組存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令的方式，所述指令至少替代所述電路的一部分，并且在計(jì)算機(jī)或數(shù)字處理器的控制下執(zhí)行，從而實(shí)施在所述被替代的電路中實(shí)現(xiàn)的相同的功能。但本發(fā)明并不局限于此處提供的范例。
權(quán)利要求
1.一種電路，包括頻率合成電路，該頻率合成電路包括用于從輸入電壓產(chǎn)生振蕩信號(hào)的壓控電路(40)，并且頻率合成電路被構(gòu)造成在誤差信號(hào)的控制下工作于鎖定環(huán)模式下，該誤差信號(hào)代表振蕩信號(hào)和參考信號(hào)之間的相位差；數(shù)字處理單元(60)被構(gòu)造來(lái)禁止頻率合成電路工作在鎖相環(huán)路模式下，并且其后，確定所獲得的分別響應(yīng)于第一和第二輸入電壓值的振蕩信號(hào)的第一和第二頻率，并且，進(jìn)一步構(gòu)造成從兩個(gè)頻率和參考信號(hào)產(chǎn)生控制值；以及，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(70)，被構(gòu)造來(lái)響應(yīng)于控制值將輸入電壓預(yù)設(shè)定到預(yù)設(shè)定值。
2.如權(quán)利要求1的電路，其中當(dāng)頻率合成電路工作在鎖定環(huán)模式時(shí)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器被禁用。
3.如權(quán)利要求1的電路，進(jìn)一步包括相位頻率檢測(cè)器被構(gòu)造來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)；電荷泵電路和環(huán)路濾波器，其中電荷泵電路提供響應(yīng)于誤差信號(hào)的電流，并且環(huán)路濾波器確定振蕩信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1的電路，其中數(shù)字處理單元從第一和第二頻率以及第一和第二電壓值進(jìn)一步確定壓控振蕩器的特性，并且從所確定的特性和參考信號(hào)進(jìn)一步確定控制值。
5.如權(quán)利要求1的電路，進(jìn)一步包括環(huán)路濾波器，其輸出被連接到壓控振蕩器的輸入；以及，其中數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出被連接到環(huán)路濾波器的輸入，并且數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)定環(huán)路濾波器的輸入到預(yù)設(shè)定值。
6.如權(quán)利要求1的電路，其中數(shù)字處理單元進(jìn)一步從壓控振蕩器的特性的線性內(nèi)插法基于第一和第二頻率，第一和第二電壓值以及參考信號(hào)的頻率確定預(yù)設(shè)定值，并且數(shù)字處理單元進(jìn)一步從查尋表確定控制值，該查尋表包括與輸入電壓的各個(gè)值相關(guān)的控制值。
7.一種裝置，包括頻率合成電路，該頻率合成電路包括用于從輸入電壓產(chǎn)生振蕩信號(hào)的壓控電路(40)，并且頻率合成電路被構(gòu)造以便在誤差信號(hào)的控制下工作于鎖定環(huán)模式下，該誤差信號(hào)代表振蕩信號(hào)和參考信號(hào)之間的相位差；數(shù)字處理單元(60)，被構(gòu)造來(lái)禁止頻率合成電路工作在鎖相環(huán)路模式下，并且其后，確定所獲得的分別響應(yīng)于第一和第二輸入電壓值的振蕩信號(hào)的第一和第二頻率，并且，進(jìn)一步構(gòu)造從兩個(gè)頻率和參考信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字控制信號(hào)；以及，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(70)，被構(gòu)造來(lái)響應(yīng)數(shù)字控制值預(yù)設(shè)定輸入電壓。
8.如權(quán)利要求7的裝置，進(jìn)一步包括傳輸模塊，用于傳輸使用振蕩信號(hào)調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)。
9.如權(quán)利要求7的裝置，進(jìn)一步包括接收模塊，用于接收數(shù)據(jù)信號(hào)并且將數(shù)據(jù)信號(hào)用振蕩信號(hào)調(diào)制。
10.一種用于預(yù)設(shè)定工作在鎖定環(huán)模式的頻率合成電路的壓控振蕩器的輸入電壓的方法，該方法包括禁止頻率合成電路(80)工作在鎖定環(huán)模式；以及，當(dāng)頻率合成電路被禁用時(shí)，確定響應(yīng)于第一和第二輸入電壓的壓控振蕩器(40)的第一和第二振蕩頻率；根據(jù)參考頻率、第一和第二頻率以及第一和第二輸入電壓值，內(nèi)插預(yù)設(shè)定輸入電壓；通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(70)將輸入電壓設(shè)定為預(yù)設(shè)定值。
11.如權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)輸入電壓被設(shè)定到預(yù)設(shè)定值時(shí)，使得頻率合成電路能夠工作于鎖定環(huán)模式。
12.如權(quán)利要求10的方法，其中預(yù)設(shè)定輸入電壓根據(jù)分頻器的分割比被進(jìn)一步內(nèi)插。
全文摘要
頻率合成電路包括其頻率被預(yù)設(shè)定到某值的壓控振蕩器(40)，并且它產(chǎn)生響應(yīng)于輸入電壓的振蕩信號(hào)。數(shù)字處理單元(60)能夠禁止電路工作在鎖相環(huán)路模式下。一旦電路被禁止，該單元確定分別響應(yīng)于第一和第二環(huán)路濾波器輸入電壓值的振蕩信號(hào)的第一和第二頻率。該單元進(jìn)一步從兩個(gè)頻率、分頻器的分割比和參考信號(hào)產(chǎn)生控制值。電路進(jìn)一步包括D/A轉(zhuǎn)換器(70)，被構(gòu)造來(lái)響應(yīng)于控制值預(yù)設(shè)定環(huán)路濾波器輸入電壓至預(yù)設(shè)定值。一旦振蕩器輸出在相應(yīng)的輸入預(yù)設(shè)定值處振蕩，單元(60)禁止D/A轉(zhuǎn)換器(70)使用并且使得頻率合成能夠工作于鎖相環(huán)路模式。
文檔編號(hào)H03L7/16GK1685614SQ03822930
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者O·查龍 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司