專利名稱：具有快速頻率牽引特性的節(jié)電型頻率合成器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有節(jié)電特性的用于例如無線傳呼機這類裝置的頻率合成器。
在用于一般無線傳呼機的頻率合成器中，(節(jié)電對這種傳呼機是很有意義的)裝有兩個分頻器，一個用于對壓控振蕩器的輸出頻率分頻，另一個對來自基準頻率振蕩器的基準頻率脈沖分頻。兩個脈沖之間的相位差由相位比較器檢測并通過環(huán)路濾波器加到壓控振蕩器(VCO)的控制輸入端。當可變頻率分頻器的輸出相位超前于另一個分頻器的輸出相位時，相位比較器向VCO提供一個地電位以減小其頻率，否則，就有一個高電壓加到VCO，以增高其頻率。頻率控制將如此重復多次，一直到相位比較器沒有輸出為止。這種類型的頻率合成器如果被用在出于節(jié)省電力的目的而在空閑期間中斷電源的某些應用場合，那么每當電源電路重新接通時，頻率合成器將要化費較長的時間來鎖定相位。而這個問題能用一個電容器在空閑周期內保持環(huán)路濾波器兩端的電壓來解決，并把這個電壓用作下一個有效周期開始時的頻率控制電壓，長時間的切斷電源將會引起VCO和基準頻率振蕩器之間產生一個小的頻率差，這本身又導致在合成器下一個有效周期開始時兩個分頻器輸出之間產生相當大的相位差(最壞時達180度)，如此的相位偏移結果將形成一個最大的頻率控制電壓，以使VCO產生大的頻率偏移。
另外，從節(jié)能的觀點來看，利用高分頻比的分頻器和跟隨VCO的穩(wěn)定立即使它們無效是有利的。但是先有技術合成器的相位比較器是如此靈敏，以至即使分頻器的輸出之間僅有很小的頻率差，也會產生輸出。因此，先有技術合成器的分頻器不能在合成器有效狀態(tài)期間為了省電目的而使其馬上無效。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在合成器起動時能快速進入相位鎖定狀態(tài)并耗電少的頻率合成器。
根據本發(fā)明，頻率合成器被做成能根據周期性的電源有效脈沖而起動。該合成器包括一個壓控振蕩器和第一可變分頻器，用于以由外部電路決定的分頻比對VCO的輸出頻率進行分頻。裝有第二分頻器用于對基準頻率振蕩器的輸出以予定的分頻比進行分頻。第一和第二分頻器的輸出之間的時間差被檢測并被轉換成頻率范疇的控制信號耦合到壓控振蕩器。第一和第二分頻器根據電源有效脈沖起作用，并當所檢測的時間差減小到一個可接受的數值時使其無效。由于時間差被轉換成頻率范疇的信號，一旦分頻器之間頻率真正相等，VCO便達到穩(wěn)定。因此分頻器被有利地允許保持無效一直到合成器根據下一個電源有效脈沖而再次起動。
對本發(fā)明將參照附圖作更詳細的說明，這些附圖是

圖1是本發(fā)明頻率合成器的方塊圖;
圖2是該頻率合成器的定時圖。
在圖1中，示出的本發(fā)明頻率合成器是裝在一個具有節(jié)電電路14的無線傳呼機中的，當傳呼機處在等待方式時，節(jié)電電路以周期性間隔向傳呼機電路16提供電源有效脈沖。該電源有效脈沖也送到觸發(fā)器15的置位輸入端。方塊圖1中出現的信號波形示于圖2。
該頻率合成器包括一個可變分頻器，或可編程計數器3，其輸入端通過與門2連接到壓控振蕩器1的輸出端。傳呼機電路16向可變分頻器3提供一個頻率指令信號，并從VCO1接收合成的時鐘頻率(Synthe-sizedclockfrequency)。分頻器3根據頻率指令信號以所需的分頻比對通過與門2耦合的VCO1的輸出頻率分頻并把其輸出加到異或門4的一個輸入端。分頻器5設置成其輸入端通過與門6耦合，以接收來自基準頻率振蕩器7的基準頻率脈沖，并以予定的分頻比將其頻率分頻。分頻器5的輸出被加到異或門4的另一個輸入端。與門2和6在觸發(fā)器15輸出為高電平時間內二者均被啟動(開門)。
這樣，異或門4產生一個具有持續(xù)時間等于分頻器3和5的輸出之間時間之差的脈沖。異或門4的輸出被用于使與門8開門，以允許高速時鐘從時鐘源9選通到二進制計數器10，從而產生代表時間差的時鐘二進制計數。計數器10的輸出根據異或門4的輸出前沿儲存在鎖存器11中，并根據來自異或門的相同輸出的后沿復位。所儲存的計數根據異或門輸出的后沿被送到控制器12，以便把二進制計數轉換成適當的數字頻率控制信號。該頻率控制信號由一個數/模轉換器13轉換成模擬形式并被加到VCO1的控制輸入端，致使兩個分頻器之間的頻率差值被減小到一個低值。如果原來的頻率差是單靠反饋操作就足以使頻率合成器進入鎖定狀態(tài)的這樣一個值，則控制器12認為時間差已減小到了可忽略的小數值。于是向觸發(fā)器15的復位輸入端提供一個復位脈沖(如圖2所示)。不然，就重復這種過程，一直到頻率差被牽引到可允許的范圍內。為了讓控制器12能決定頻率控制的方向，為分頻器3和5分別提供了與門17和18。與門17的輸入端分別連接到分頻器3和異或門4的輸出端，與門18的輸入端分別連接到分頻器5和異或門4的輸出端。與門17和18的輸出被加到控制器12。如果分頻器3的輸出頻率如圖2所示高于分頻器5的輸出頻率，則與門18就產生一個具有與異或門4的輸出相同持續(xù)時間的輸出脈沖，控制器12產生的頻率控制信號使VCO的頻率減小，其減小的量對應于所檢測到的時間差。如果分頻器3的輸出頻率低于分頻器5的輸出頻率，與門17即產生一個使控制器12去增大VCO頻率的輸出。
這樣，VCO的控制是跟隨節(jié)電方式的每個起動周期，以及分頻器3和5的工作時間在短時間內完成的，因此其功率消耗被減少到最小。
權利要求
1.一種頻率合成器被安排成響應周期性的電源有效脈沖而起作用，該頻率合成器包括一個壓控振蕩器；第一可變分頻器裝置，被配置成根據所述的周期性脈沖而有效，用于以由一個外部電路決定的分頻比對來自所述壓控振蕩器的輸出脈沖進行分頻，以產生一個可變頻率脈沖，并被安排成根據復位脈沖而無效；一個基準頻率振蕩器；第二分頻器裝置，被配置成根據所述的周期性脈沖而起作用，用于以一個預定的分頻比對來自基準頻率振蕩器的輸出脈沖進行分頻，以產生一個基準頻率脈沖，并被安排成響應所述復位脈沖而無效；比較器裝置，用于檢測所述可變頻率脈沖和所述基準頻率脈沖之間的時間差；和控制器裝置，用于把所檢測的時間差轉換成頻率范疇的控制信號，把該頻率范疇的控制信號加到所述壓控振蕩器，并當檢測到的時間差減小到一個可允許的值時產生所述復位脈沖。
2.如權利要求1所述的頻率合成器，其特征在于所述比較器裝置包括一個異或門，響應所述可變頻率脈沖和所述基準頻率脈沖以產生一個具有對應于所述時間差的寬度的輸出脈沖，其中所述控制裝置包括用于產生時鐘脈沖的一個時鐘源;計數器裝置，用于在所述異或門出現輸出脈沖期間對來自所述時鐘源的時鐘脈沖進行計數，以產生時鐘計數信號;把所述時鐘計數信號轉換成數字頻率控制信號的裝置，該裝置當所述時鐘計數信號的計數指示小于一個預定值時產生所述復位信號;數/模轉換器，用于把所述數字頻率控制信號轉換成一個模擬頻率控制信號，并把模擬頻率控制信號加到所述壓控振蕩器。
3.無線傳呼機包括節(jié)電裝置，用于在傳呼機等待方式期間，以周期性間隔產生電源有效脈沖;壓控振蕩器;第一可變分頻器裝置，安排成根據所述電源有效脈沖而起作用，用于對來自所述壓控振蕩器的輸出脈沖頻率以所述傳呼機的所需分頻比進行分頻，產生一個可變頻率脈沖，并根據復位脈沖而無效;基準頻率振蕩器;第二分頻器裝置，被配置成根據所述電源有效脈沖而有效，用于對來自基準頻率振蕩器的輸出脈沖以預定的分頻比進行分頻產生基準頻率脈沖，并根據所述復位脈沖而無效;比較器裝置，用于檢測所述可變頻率脈沖和所述基準頻率脈沖之間的時間差;控制裝置，用于把所檢測到的時間差轉換成頻率范疇的控制信號，把該頻率范疇控制信號加到所述壓控振蕩器，并當所檢測的時間差減小到一個允許值時產生所述復位脈沖。
4.如權利要求3所述的無線傳呼機，其特征在于所述比較器裝置包括一個異或門，該異或門響應所述可變頻率脈沖和所述基準頻率脈沖而產生一個持續(xù)時間與所述時間差對應的輸出脈沖，其中所述控制裝置包括用于產生時鐘脈沖的時鐘源;計數器裝置，用于在所述異或門出現輸出脈沖期間對所述時鐘源的時鐘脈沖進行計數，以產生時鐘計數信號;把所述時鐘計數信號轉換成數字頻率控制信號的裝置，并當所述時鐘計數信號的計數指示小于一個預定值時產生所述復位信號;數/模轉換器，用于把所述數字頻率控制信號轉換成模擬頻率控制信號，并把模擬頻率控制信號加到所述壓控振蕩器。
5.在一個根據周期性電源有效脈沖而起作用的頻率合成器中，該合成器包括一個壓控振蕩器;第一可變分頻器，用于對來自所述壓控振蕩器的輸出脈沖以由一個外部電路決定的分頻比進行分頻;一個基準頻率振蕩器;和第二分頻器，用于對基準頻率振蕩器的輸出脈沖以一個預定的分頻比進行分頻，一種控制所述合成器的方法，該方法包括以下步驟a)根據所述電源有效脈沖而使所述第一和第二分頻器有效;b)檢測所述第一和第二分頻器輸出之間的時間差;c)把所檢測到的時間差轉換成頻率范疇的控制信號，并把該頻率范疇的控制信號加到所述壓控振蕩器;d)當所檢測的時間差減小到一個允許值時使所述第一和第二分頻器無效。
全文摘要
在頻率合成器中，第一和第二分頻器根據周期的通電脈沖而啟動。第一和第二分頻器分別由壓控振蕩器和基準頻率振蕩器激勵。檢測第一和第二分頻器輸出之時差并將其轉換成頻率范疇的控制信號送到壓控振蕩器。由于時差被轉換成頻率范疇信號。一旦第一和第二分頻器頻率達到基本相等VCO也就穩(wěn)定了。由于VCO能在其后穩(wěn)定，故當測到的時差減小到一個允許值時，分頻器能變成無效，并讓其保持暫停直到合成器通過下一通電脈沖而再次有效。
文檔編號H03L7/18GK1090449SQ9310201
公開日1994年8月3日 申請日期1993年2月22日 優(yōu)先權日1993年2月22日
發(fā)明者佐藤益次郎 申請人:日本電氣株式會社