采用一個電荷泵的數(shù)字編程電容倍增的制作方法
【專利摘要】用于針對鎖相環(huán)采用一個電荷泵的電容倍增的系統(tǒng)和方法，采用了以時分模式操作的數(shù)控回路濾波器。在當(dāng)數(shù)字控制啟動時，回路濾波器的實(shí)施例根據(jù)數(shù)字控制阻擋來自電荷泵的電流，使得電荷泵不能對積分電容器充電或放電。由于電流的至少一部分被阻擋，電荷泵需要更多的時間將電容器充電或放電至特定電平。隨后，相對于鎖相環(huán)的操作，電容器看起來比其實(shí)際值大。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及采用用于電荷泵鎖相環(huán)（PLL)電路的數(shù)字配置環(huán)路濾波器進(jìn)行電容 相乘。 采用一個電荷泵的數(shù)字編程電容倍增

【背景技術(shù)】
[0002] 相位鎖定環(huán)路或鎖相環(huán)（PLL)是負(fù)反饋控制系統(tǒng)，其中振蕩器產(chǎn)生的信號是鎖定 至輸入?yún)⒖夹盘柕南辔缓皖l率。實(shí)施例包括包含相位檢測器、電荷泵的電子電路，包含積分 電容器C1和電阻器R1的濾波器，以及頻率可變振蕩器。相位檢測器將輸入?yún)⒖夹盘柕南?位與從振蕩器的輸出導(dǎo)出的信號的相位進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生誤差信號。電荷泵將誤差信號 轉(zhuǎn)換成誤差電流，而且積分電容器C1和電阻器R1根據(jù)誤差電流動作以產(chǎn)生振蕩器控制電 壓。積分電容器C1對誤差電流積分（積分路徑）以設(shè)置平均振蕩器頻率，而且電阻器R1 提供瞬間相位校正（比例路徑）。振蕩器控制電壓調(diào)節(jié)振蕩器的頻率以保持相位匹配。
[0003] 穩(wěn)定性是設(shè)計鎖相環(huán)時的一個重要問題。等式1所示了對PLL輸出中阻尼系數(shù)、 過沖和振鈴的測量，而且開環(huán)帶寬、環(huán)路增益等于1時的頻率如等式2所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種電荷泵鎖相環(huán)，包括： 相位檢測器，其被配置成至少部分地基于基準(zhǔn)時鐘信號的相位與反饋信號的相位的比 較來產(chǎn)生相位誤差信號； 電荷泵，其被配置成將相位誤差信號轉(zhuǎn)換成充電電流信號； 數(shù)控回路濾波器，其被配置成接收充電電流信號和相位誤差信號，并且利用充電電流 信號的1/N部分對積分電容器進(jìn)行充電或放電，以產(chǎn)生控制電壓，N是大于1的整數(shù)；以及 壓控振蕩器，其被配置成接收控制電壓并根據(jù)控制電壓調(diào)節(jié)時鐘信號，反饋信號至少 部分地基于來自壓控振蕩器的時鐘信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵鎖相環(huán)，其中數(shù)控回路濾波器阻擋充電電流信號的 (N-l)/N部分對積分電容器進(jìn)行充電或放電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵鎖相環(huán)，其中積分電容器的電容呈現(xiàn)出積分電容器的 實(shí)際電容的大致N倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵鎖相環(huán)，其中電荷泵包括單個電荷泵。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵鎖相環(huán)，其中數(shù)控回路濾波器包括配置成阻擋相位誤 差信號的（N-l)/N部分的阻擋電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電荷泵鎖相環(huán)，其中數(shù)控回路濾波器進(jìn)一步包括回路濾波 器，其被配置成在相位誤差信號未被阻擋時對積分電容器充電或放電，以及在相位誤差信 號被阻擋時斷開積分電容器與充電電流信號的電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷泵鎖相環(huán)，其中數(shù)控回路濾波器以時分模式工作，并且 至少部分地基于N來產(chǎn)生數(shù)字控制信號以將充電電流信號從積分電容器阻擋開。
8. -種用于電荷泵鎖相環(huán)電路的電容倍增方法，所述方法包括： 檢測基準(zhǔn)時鐘與從壓控振蕩器的輸出時鐘信號得到的信號之間的相位差； 至少部分地基于該相位差將相位誤差信號轉(zhuǎn)換成充電電流信號； 利用充電電流信號的1/N部分對積分電容器進(jìn)行充電或放電以產(chǎn)生控制電壓，N是大 于1的整數(shù)；以及 將控制電壓提供給壓控振蕩器以控制輸出時鐘信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中積分電容器具有電容C，而且鎖相環(huán)操作起來如同 積分電容器的電容大致是C的N倍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分地基于相位誤差信號和N來產(chǎn)生 啟動信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括在啟動信號激活時利用充電電流信號對 積分電容器進(jìn)行充電或放電。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在啟動信號未激活時吸收充電電流信 號。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在單位增益緩沖器的輸出處吸收充電電流信 號。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中N包括電容倍增系數(shù)。
15. -種為電荷泵鎖相環(huán)提供電容倍增的數(shù)控回路濾波器，數(shù)控回路濾波器包括： 阻擋電路，其被配置成至少部分地基于包括大于1的整數(shù)的阻擋系數(shù)以及相位誤差信 號的出現(xiàn)來產(chǎn)生阻擋信號，相位誤差信號至少部分地基于基準(zhǔn)時鐘與從壓控振蕩器的時鐘 輸出得到的信號之間的相位差；以及 回路濾波器，其被配置成至少部分地基于相位誤差信號來阻擋電流的一部分對積分電 容器充電或放電，該部分至少部分地基于阻擋系數(shù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)控回路濾波器，其中積分電容器被配置成對電流積分以 提供控制壓控振蕩器的時鐘輸出的控制電壓。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)控回路濾波器，其中回路濾波器包括電阻器，其通過控 制電壓和接地之間的第一開關(guān)與積分電容器串行電耦接，而且還通過第二開關(guān)與緩沖器的 輸出串行電耦接。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的數(shù)控回路濾波器，其中當(dāng)阻擋信號啟動時，第一開關(guān)被配 置成關(guān)斷，而且第二開關(guān)被配置成接通。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的數(shù)控回路濾波器，其中當(dāng)阻擋信號未啟動時，第一開關(guān)被 配置成接通，而且第二開關(guān)被配置成關(guān)斷。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的數(shù)控回路濾波器，其中回路濾波器以時分模式操作，而且 積分電容器的充電/放電時間由阻擋電路控制，電荷泵鎖相環(huán)操作使得積分電容器的電容 包括積分電容器的實(shí)際電容的大致系數(shù)倍。
【文檔編號】H03L7/099GK104052470SQ201410084194
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】高亭, 嚴(yán)杰鋒 申請人:亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)公司