專(zhuān)利名稱(chēng)：用于減少加電切換瞬變的具有鎖相環(huán)的頻率合成器的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種頻率合成器，它用于收發(fā)信機(jī)、接收機(jī)或發(fā)射機(jī)等，更具體而言，是用于功率提升時(shí)頻率預(yù)置的頻率合成器。
2.相關(guān)技術(shù)描述在美國(guó)專(zhuān)利5,389,899中，公開(kāi)了一種包括鎖相環(huán)電路的頻率合成器。該鎖相環(huán)有一個(gè)相比較器、一個(gè)電荷泵、一個(gè)環(huán)路濾波器和一個(gè)電壓控制的振蕩器。提供給該頻率合成器輸出信號(hào)的電壓控制的振蕩器的輸出，通過(guò)一個(gè)分頻器耦合到相比較器的輸入。一個(gè)參照振蕩器被耦合到該相比較器的另一輸入。鎖相環(huán)使頻率合成器牽引和鎖定到一個(gè)具體的頻率。這種鎖相環(huán)合成器在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。此外，環(huán)路濾波器有一個(gè)頻率預(yù)置電容器，同時(shí)鎖相環(huán)合成器有一個(gè)預(yù)置電路，為的是在切換電壓控制的振蕩器輸出時(shí)使頻率預(yù)置電容器快速充放電。預(yù)置電路包括一個(gè)預(yù)置值ROM表，一個(gè)耦合到ROM表的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，一個(gè)CPU和一個(gè)控制開(kāi)關(guān)或者是耦合數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的輸出到頻率預(yù)置電容器的開(kāi)關(guān)。預(yù)置電路的運(yùn)行如下在減少功率或節(jié)約功率的模式中，頻率合成器并且因此電荷泵切斷，CPU引發(fā)ROM表尋址，以使預(yù)置值從ROM表讀出，此值對(duì)應(yīng)于在頻率合成器里要設(shè)定的新頻率。讀出的預(yù)置值被數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬值，并被饋送到在節(jié)約功率模式期間在適當(dāng)定時(shí)被接通的開(kāi)關(guān)。隨著該開(kāi)關(guān)的接通，讀出的預(yù)置值被轉(zhuǎn)換成一模擬值，它加到環(huán)路濾波器的電容器上。其結(jié)果，環(huán)路濾波器的電容器進(jìn)行充電或放電以使加在電容器上的電壓對(duì)應(yīng)于讀出的預(yù)置值。當(dāng)節(jié)約功率信號(hào)斷開(kāi)時(shí)，取消節(jié)約功率模式，該開(kāi)關(guān)被切斷，由此斷開(kāi)電容器和預(yù)置電路的連接，同時(shí)啟動(dòng)合成器的正常運(yùn)行以便以規(guī)定的目標(biāo)頻率實(shí)現(xiàn)頻率鎖定和相位鎖定。所以，使用一種由尋址ROM和一個(gè)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成精巧的和復(fù)雜的電路，預(yù)置發(fā)生在節(jié)約功率模式，并且此后在取消節(jié)約功率模式同時(shí)提升頻率合成器的頻率以及因此提升電荷泵的功率時(shí)，進(jìn)行頻率鎖定和相位鎖定。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種具有簡(jiǎn)單的頻率預(yù)置電路的鎖相環(huán)頻率合成器，它具有一種頻率預(yù)置電容器。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣的一種頻率預(yù)置電路，它同一種包含在頻率合成器中的電荷泵協(xié)同并運(yùn)行在同時(shí)提升電荷泵和頻率預(yù)置電路功率之時(shí)。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種預(yù)置電路，在同時(shí)提升電荷泵和預(yù)置電路的功率之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，它自動(dòng)成為對(duì)環(huán)路濾波器中的電容器的充電不起作用。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供可調(diào)的充電時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明提供的頻率合成器包括一種包括相比較器的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的鎖相環(huán)、一個(gè)電荷泵、一個(gè)環(huán)路濾波器和一個(gè)電壓控制的振蕩器，該相比較器的輸入耦合到該電壓控制的振蕩器的輸出。環(huán)路濾波器包括第一電容器的，此電容器在提升頻率合成器的功率時(shí)儲(chǔ)存頻率預(yù)置電壓，并且電荷泵耦合到提升功率端子；以及一個(gè)晶體管，其第一主電極耦合到提升功率端子，第二主電極耦合到第一電容器，以及一個(gè)控制電極在提升功率端子傳送提升功率信號(hào)時(shí)控制所述頻率預(yù)置電壓的儲(chǔ)存。
本發(fā)明是基于這樣的了解，即通過(guò)鎖相環(huán)和預(yù)置電路的配合，合成器的輸出頻率快速穩(wěn)定，借助于此，回路電容器充電，同時(shí)鎖相環(huán)的牽引和鎖定都是在非功率節(jié)約模式下進(jìn)行的。
在具有電荷泵但沒(méi)有頻率預(yù)置電容器和預(yù)置電路的鎖相環(huán)合成器中，由于電壓控制的振蕩器的電壓控制信號(hào)的過(guò)調(diào)與待定的頻率間距成正比，或者是電荷泵應(yīng)運(yùn)行在比本發(fā)明的頻率合成器更高電壓下，或者是電壓控制的振蕩器應(yīng)運(yùn)行在比本發(fā)明的頻率合成器更高的控制電壓下。在較高頻率下運(yùn)行電荷泵導(dǎo)致較高的功率消耗，而在較高控制電壓增益下運(yùn)行電壓控制的振蕩器導(dǎo)致相噪聲性能下降。
在第一實(shí)施方案中，預(yù)置電路包括一個(gè)耦合到控制電極的RC電路。由此方法，晶體管在功率提升后一預(yù)定的時(shí)間完成自動(dòng)切斷。最好是如此選擇RC電路的參數(shù)，使頻率預(yù)置電壓基本上穩(wěn)定在代表由頻率合成器所能產(chǎn)生的頻帶的電壓范圍的中間。在電荷泵功率提升和通過(guò)RC電路自動(dòng)切斷晶體管的同時(shí)，典型地在功率上升之后和電荷泵的第一脈沖之前，頻率預(yù)置電容器充電極快。
在第二實(shí)施方案中，預(yù)置電路受到一脈沖控制，此脈沖在電荷泵功率提升時(shí)被加到控制電極上。最好此脈沖寬度可調(diào)的。由此方法，晶體管快速接通和斷開(kāi)，同時(shí)頻率預(yù)置電容器隨已加電的電荷泵快速充電。此脈沖最好在一個(gè)微處理器的輸出門(mén)產(chǎn)生，在適當(dāng)編程之后微處理器能容易地改變脈沖的寬度。通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度，環(huán)路濾波器的電容器能被預(yù)置到一個(gè)值，它能使頻率合成器在一頻帶內(nèi)快速穩(wěn)定于所要的輸出頻率，典型地甚至是在已加電之后的電荷泵開(kāi)始工作之前。
圖2示出一種根據(jù)本發(fā)明的頻率合成器圖3示出一種根據(jù)本發(fā)明的頻率預(yù)置控制電路的第一實(shí)施方案。
圖4示出一種根據(jù)本發(fā)明的頻率預(yù)置控制電路的第二實(shí)施方案。
圖5示出一種根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明頻率合成器功率提升的定時(shí)圖。
圖6示出一種根據(jù)本發(fā)明的在頻率合成器中預(yù)置電容器的充電。
所有圖上使用相同的參照編號(hào)表示相同的特征。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的頻率合成器8。此頻率合成器8包括一種相比較器20的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)、一個(gè)電荷泵21、一個(gè)環(huán)路濾波器22、和一個(gè)電壓控制的振蕩器23。正如在本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的那樣，電荷泵21提供一個(gè)極性的電流脈沖，它引起電壓控制的振蕩器23的控制電壓升高，同時(shí)提供一個(gè)反極性電流脈沖，它減少電壓控制的振蕩器23的控制電壓，這些脈沖的間隔相等，例如，5μs。示出的合成器是鎖相環(huán)合成器。相比較器20的輸入24經(jīng)由一個(gè)分頻器26耦合到電壓控制的振蕩器23的一個(gè)輸出25。環(huán)路濾波器22包括電容器27，該電容器用于在頻率合成器功率提升時(shí)，儲(chǔ)存頻率預(yù)置電壓Vc。環(huán)路濾波器8進(jìn)一步包括同電容器27串聯(lián)的電阻28，以及同電阻28和電容器27構(gòu)成的串聯(lián)電路相并聯(lián)的電容器29。環(huán)路濾波器8進(jìn)一步包括在電荷泵和電壓控制的振蕩器23之間的電阻30，此電阻的一端與電阻28和電容器29相連接，它的另一端同電容器31相連。電荷泵21為提升頻率合成器8的功率耦合到功率提升端子32。頻率合成器8進(jìn)一步包括頻率預(yù)置控制電路33。頻率預(yù)置控制電路包括晶體管34，其主電極35耦合到功率提升端子，其主電極36經(jīng)由電阻37耦合到電阻28和電容器27的連接點(diǎn)38，同時(shí)其控制電極39在功率提升端子32傳送功率提升信號(hào)P-up時(shí)，控制頻率預(yù)置電壓Vc的儲(chǔ)存。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的頻率預(yù)置控制電路33的第一實(shí)施方案。除了晶體管34和電阻37，頻率預(yù)置控制電路33還包括在功率提升端子32和控制電極39之間耦合的電阻50，和在控制電極39和地GND之間耦合的電容器51。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的頻率預(yù)置控制電路33的第二實(shí)施方案。除了晶體管34和電阻37，頻率預(yù)置控制電路33還包括在微控制器9的門(mén)61和控制電極39之間耦合的電阻60。
圖5示出在第一實(shí)施方案中，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的頻率合成器8在提升功率時(shí)運(yùn)行的定時(shí)圖解。示出的是在功率提升端子32上的電壓A，在控制電極39上的電壓B，在連接點(diǎn)38上的電壓C，和跨接在電容器27上的電壓Vc。在t＝t0時(shí)施加功率提升信號(hào)P_up，由電阻50和電容器51構(gòu)成的RC電路，使晶體管進(jìn)入飽并一直到t＝t1，電容器51通過(guò)電阻50充電到一電壓為止，該電壓近似于功率提升信號(hào)電壓P_up負(fù)0.6V的。在t＝t1之后，晶體管34起開(kāi)路作用，并且不再影響鎖相環(huán)合成器的回路響應(yīng)。如圖所示，預(yù)置電路使電容器27快速充電到電壓Vco，最好落在代表由合成器8產(chǎn)生的頻帶的電壓范圍R的中間。電荷泵21使頻率合成器8從預(yù)置頻率起穩(wěn)定于所要的頻率。由于快速預(yù)置值接近于所要的最終電壓，因此頻率，頻率穩(wěn)定顯示出降低的過(guò)調(diào)。除了對(duì)電容器27充電，通過(guò)電阻28，對(duì)電容器29也進(jìn)行充電。最好，電容器27比電容器29有更高的電壓。通過(guò)將晶體管34耦合到較高電壓的電容器27，晶體管的漏電流的影響就很小了。最好，RC電路的參數(shù)這樣確定，使電容器27在電壓提升之后電荷泵21第一脈沖之前獲得預(yù)置電壓。
圖6示出在第二實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的頻率合成器8中的預(yù)置電容器27的充電。所示的是由門(mén)61輸出的電壓D，和在連接點(diǎn)38處的電壓D。此電壓D是在門(mén)61由編程的微控制器9產(chǎn)生的一個(gè)脈沖70。脈沖70的脈沖寬度71通過(guò)微控制器9是可調(diào)節(jié)的，并與所要鎖定頻率相關(guān)。選擇此脈沖寬度71使預(yù)置電壓對(duì)應(yīng)于電壓控制的振蕩器23的控制輸入的最終電壓，它代表被鎖定的頻率。所示的直線(xiàn)上升的電壓E給電容器27充電。
鑒于前述，對(duì)于本領(lǐng)域熟練人員，很顯然，在以下附屬的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種改進(jìn)，并且并不局限于本發(fā)明所提供的實(shí)例。術(shù)語(yǔ)“包括”不排除權(quán)利要求所列出之外的其它要素或步驟的存在。
權(quán)利要求
1.一種頻率合成器(8)，該合成器包括一種包括一個(gè)相比較器(20)的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的鎖相環(huán)、一個(gè)電荷泵(21)、一個(gè)環(huán)路濾波器(22)和一個(gè)電壓控制的振蕩器(23)，該相比較器(20)的輸入(24)耦合到電壓控制的振蕩器(23)的輸出(25)，該環(huán)路濾波器(22)包括第一電容器(27)，當(dāng)頻率合成器提升功率時(shí)，此電容器用于儲(chǔ)存頻率預(yù)設(shè)置電壓(Vc)，電荷泵(21)耦合到提升功率端子(32)；和晶體管(34)的第一主電極(35)耦合到提升功率端子(32)，第二主電極(36)耦合到第一電容器(27)上，以及控制電極(39)在提升功率端子(32)傳送提升功率信號(hào)(P_up)時(shí)控制頻率預(yù)置電壓(VC)的儲(chǔ)存。
2.如權(quán)利要求1中所要求的頻率合成器(8)，該頻率合成器還包括第一電阻(50)和第二電容器(51)，該第一電阻(50)耦合在控制電極(39)和提升功率端子(32)之間，并且第二電容器(51)耦合在控制電極(39)和參考端子(GND)之間，當(dāng)提升功率時(shí)，頻率預(yù)置電壓(Vc)穩(wěn)定在代表頻率合成器(8)所產(chǎn)生的頻帶的電壓(R)范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2中所要求的頻率合成器(8)，該頻率合成器還包括第二電阻(37)，該第二電阻(37)耦合在第一電容器(27)和第二主電極(36)之間。
4.如權(quán)利要求1中所要求的頻率合成器(8)，其中環(huán)路濾波器(22)進(jìn)一步包括第三電阻(28)，它同第一電容器(27)串聯(lián)并耦合到電荷泵(21)的輸出上，以及第三電容器(31)并聯(lián)耦合到所述的串聯(lián)耦合的第三電阻(28)和第一電容器(27)。
5.如權(quán)利要求1中所要求的頻率合成器(8)，其中在提升功率時(shí)，控制電極(39)傳送一個(gè)控制頻率預(yù)置電壓(Vc)儲(chǔ)存的脈沖信號(hào)(70)，該脈沖信號(hào)(70)的脈沖寬度決定頻率預(yù)置電壓(Vc)穩(wěn)定在代表所述頻率合成器所產(chǎn)生的頻帶的電壓(R)范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5中所要求的頻率合成器(8)，其中脈沖寬度是可調(diào)的。
7.如權(quán)利要求5中所要求的頻率合成器(8)，其中脈沖信號(hào)(70)是由微處理器(9)產(chǎn)生的。
8.如權(quán)利要求5中所要求的頻率合成器(8)，該頻率合成器還包括一個(gè)電阻(37)，該電阻(37)耦合在第一電容器(27)和第二主電極(36)之間。
9.一種具有頻率合成器(8)的用于產(chǎn)生接收機(jī)本機(jī)振蕩器信號(hào)的接收機(jī)，所述頻率合成器(8)包括一種包括一個(gè)相比較器(20)的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的鎖相環(huán)、一個(gè)電荷泵(21)、一個(gè)環(huán)路濾波器(22)和一個(gè)電壓控制的振蕩器(23)，該相比較器(20)的輸入(24)耦合到電壓控制的振蕩器(23)的輸出(25)，該環(huán)路濾波器(22)包括第一電容器(27)，當(dāng)頻率合成器提升功率時(shí)，此電容器用于儲(chǔ)存頻率預(yù)設(shè)置電壓(Vc)，電荷泵(21)耦合到提升功率端子(32)；和晶體管(34)的第一主電極(35)耦合到提升功率端子(32)，第二主電極(36)耦合到第一電容器(27)，以及控制電極(39)在提升功率端子(32)傳送提升功率信號(hào)(P_up)時(shí)，控制頻率預(yù)置電壓(Vc)的儲(chǔ)存。
10.一種具有頻率合成器(8)的用于產(chǎn)生發(fā)射機(jī)本機(jī)振蕩器信號(hào)的發(fā)射機(jī)，所述頻率合成器(8)包括一種包括一個(gè)相比較器(20)的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的鎖相環(huán)、一個(gè)電荷泵(21)、一個(gè)環(huán)路濾波器(22)和一個(gè)電壓控制的振蕩器(23)，該相比較器(20)的輸入(24)耦合到電壓控制的振蕩器(23)的輸出(25)，該環(huán)路濾波器(22)包括第一電容器(27)，當(dāng)頻率合成器提升功率時(shí)，此電容器用于儲(chǔ)存頻率預(yù)設(shè)置電壓(Vc)，電荷泵(21)耦合到提升功率端子(32)；和晶體管(34)的第一主電極(35)耦合到提升功率端子(32)，第二主電極(36)耦合到第一電容器(27)，以及控制電極(39)在提升功率端子(32)傳送提升功率信號(hào)(P_up)時(shí)，控制頻率預(yù)置電壓(Vc)的儲(chǔ)存。
11.一種具有頻率合成器(8)的用于產(chǎn)生接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的本機(jī)振蕩器信號(hào)的收發(fā)信機(jī)，所述頻率合成器(8)包括一種包括一個(gè)相比較器(20)的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的鎖相環(huán)、一個(gè)電荷泵(21)、一個(gè)環(huán)路濾波器(22)和一個(gè)電壓控制的振蕩器(23)，該相比較器(20)的輸入(24)耦合到電壓控制的振蕩器(23)的輸出(25)，該環(huán)路濾波器(22)包括第一電容器(27)，當(dāng)頻率合成器提升功率時(shí)，此電容器用于儲(chǔ)存頻率預(yù)設(shè)置電壓(Vc)，電荷泵(21)耦合到提升功率端子(32)；和晶體管(34)的第一主電極(35)耦合到提升功率端子(32)，第二主電極(36)耦合到第一電容器(27)，以及控制電極(39)在提升功率端子(32)傳送提升功率信號(hào)(P_up)時(shí)，控制頻率預(yù)置電壓(Vc)的儲(chǔ)存。
全文摘要
一種鎖相環(huán)頻率合成器(8),它包括電荷泵(9)和帶有頻率預(yù)置電容器的環(huán)路濾波器(27)。頻率合成器(8)包括一個(gè)晶體管(34),該晶體管的一個(gè)主電極(36)與頻率預(yù)置電容器相連接。晶體管(34)的另一個(gè)主電極(35)與提升功率端子(32)相連接,提升功率端子(32)同時(shí)還與電荷泵(21)連接。一旦加電,在電荷泵的第一脈沖之前,晶體管(34)引發(fā)頻率預(yù)置電容器(27)迅速充電。
文檔編號(hào)H03L7/187GK1386325SQ01801956
公開(kāi)日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月10日
發(fā)明者J·L·科爾多巴 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司