專利名稱：二點調(diào)變pll電路之修正方法及修正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于以二點調(diào)變?yōu)榛A(chǔ)而運作之PLL電路之修正方法，以及關(guān)于此種用以外加一模擬及一數(shù)字調(diào)變信號之PLL電路。
在移動射頻系統(tǒng)中之傳接器用之低復(fù)雜度實施之傳輸器設(shè)計已由傳輸器提供，其中一PLL(Phase Locked Loop，相位鎖定回路)電路被用以當(dāng)成一頻率合成器，并用以提供射頻信號之頻率調(diào)變及相位調(diào)變。
該被調(diào)變的信號一般使用設(shè)置于該PL回路之反饋路徑的分頻器被輸入該PLL電路。這包括一數(shù)字調(diào)變信號的使用，其系用以持續(xù)重新寫入數(shù)字分頻器的程序。此調(diào)變的型態(tài)，其亦被稱為「單點調(diào)變」，是屬于習(xí)知技術(shù)，并且于例如，美國專利US4,695,531，6,008,073以及6,044,124中有描述。
為達成PLL電路中的低噪聲，此電路的頻寬被設(shè)計成遠比傳輸被調(diào)變資料所需要的頻寬低。為此理由，除了單純的數(shù)字調(diào)變，模擬信號也被使用以便補償受限的頻寬。同時施加一數(shù)字及一模擬調(diào)變信號至一PLL電路被稱為「二點調(diào)變」。
代表最接近的習(xí)知技術(shù)之德國公開說明書DE199 29 167 A1描述一種二點調(diào)變方法以及使用PLL電路之二點相位或頻率調(diào)變之方法。此外，用以程序化該頻率調(diào)變器之?dāng)?shù)字調(diào)變信號藉由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換被轉(zhuǎn)換為模擬調(diào)變信號，然后于位于一適合位置之一加總被輸入該PLL電路。該二調(diào)變信號在PLL輸出被互相重疊，且于此方式獲得PLL電路用之頻率獨立的轉(zhuǎn)換響應(yīng)。
二點調(diào)變的困難在于，基于同相位(inphase)同步，需要所使用之二調(diào)變信號之振幅之間之同時發(fā)生之一高準(zhǔn)位。然而，由于模擬調(diào)變之組件中的制造誤差，在模擬調(diào)變坡度及調(diào)變的振幅準(zhǔn)位中總是產(chǎn)生變化。為此，在PLL電路的制造之后需要執(zhí)行模擬及數(shù)字調(diào)變之間的振幅修正。
如果另外還需要考慮溫度的干擾，此種修正需要在每一傳輸運作之前再次被執(zhí)行。
一種已知的PLL電路的修正方法包括，在鎖定狀態(tài)于電路上施加二點調(diào)變，并使用一外部測試接收器以接收被傳輸?shù)男盘?，對它解調(diào)變并基于解調(diào)變的結(jié)果修正數(shù)字及模擬信號?？紤]PLL電路中關(guān)于控制電壓為頻率之函數(shù)之產(chǎn)生振蕩的組件(這是一個壓控振蕩器或VOC)之非線性響應(yīng)，此修正需要為每一頻道執(zhí)行。然而，當(dāng)有大數(shù)量的頻道存在時，這表示相對長的測試周期。此外，此修正信息需要被儲存于一內(nèi)存中，且因此另一缺點在于溫度改變的干擾在此方法中未被列入考慮。
另一種操作是使用傳接器之接收部接收并解調(diào)變由PLL產(chǎn)生的信號。然而，這將需要接收器中的一個完整的第二PLL電路，這大大增加電路的復(fù)雜度。
本發(fā)明系基于指定一種以允許低復(fù)雜度之快速振幅調(diào)整之二點調(diào)變之原理為基礎(chǔ)而運作之PLL電路之目的，尤其是，允許溫度干擾被列入考慮。本發(fā)明之目的亦為指定一種具有能夠以低復(fù)雜度實施并允許調(diào)變信號振幅之快速修正并不具任何問題之修正單元之PLL電路。
本發(fā)明之目的系基于藉由申請專利范圍獨立項之特征而達成。依據(jù)本發(fā)明，PLL電路開始運作，亦即被鎖定于一想要的頻率，而沒有被施加任何的調(diào)變。接著，一模擬及一數(shù)字調(diào)變信號被施加于該鎖定的PLL電路。假設(shè)這些信號沒有相等的振幅(于此情況中，此調(diào)變擺動已經(jīng)被修正)，這造成一個PLL控制誤差。一個具有該PLL控制誤差之信號隨后從PLL電路被抽出。模擬信號中的擺動隨后被改變，因此具有PLL控制誤差之信號具有與模擬及數(shù)字信號被施加之前的相同值。
以此型態(tài)的修正，由PLL電路產(chǎn)生的輸出信號未被解調(diào)變，因為修正包含返回代表PLL電路中控制誤差之特征之信號。因此，不需要提供內(nèi)部或外部解調(diào)器，其維持降低的電路復(fù)雜度并達成本發(fā)明修正方法之高度可行性。
本發(fā)明方法之有益之例示實施例之特征在于具有PLL電路之控制誤差特征之信號系一電壓信號，其系經(jīng)由一充電幫浦(pump)及一低通濾波器(low pass filter)從該PLL電路被抽出。藉由這些組件的適當(dāng)設(shè)計，可以達成修正方法之足夠高度的敏感度。
為改變模擬調(diào)變信號中之調(diào)變擺動，最好實施以下的步驟表示控制誤差之特征的信號與具有一固定值的參考信號比較，因此產(chǎn)生一比較信號。該比較信號在施加模擬及數(shù)字調(diào)變之前及之后被評估。模擬調(diào)變信號中的調(diào)變擺動基于該評估結(jié)果而被改變。
本發(fā)明方法之一有益的例示實施例之特征在于該參考信號系藉由在未激勵狀態(tài)(deactivated)調(diào)整(亦即程序化)該PLL電路至一想要的頻道中央頻率而被提供。
驅(qū)動該PLL電路并因此將其鎖定，并于鎖定期間從PLL電路中之代表控制誤差之信號產(chǎn)生該參考信號。于此實施例中，修正所需之該參考信號系使用該PLL電路本身而到達一特定程度。
另一例示實施例，其亦為有益的，之特征在于從外部提供一規(guī)定的參考信號。該規(guī)定的參考信號對所有頻道中央頻率可皆為相同，或其亦可提供一個依想要之頻道中央頻率而定之參考信號。
本發(fā)明之PLL電路具有一相關(guān)的修正單元，其包括一裝置用以從PLL電路抽取代表該PLL控制誤差特征之一信號，以及一裝置用以評估代表該PLL控制誤差特征之信號，同時具有一裝置用以基于該評估結(jié)果改變該模擬調(diào)變信號中之調(diào)變擺動。
一種，使用簡單的電路，從PLL電路中抽取代表該PLL控制誤差特征之一信號之裝置的不昂貴實施包括一充電幫浦以及連接該充電幫浦之下游之一低通濾波器。評估該特征信號之裝置最好包括一裝置用以比較代表該控制誤差特征之信號與具有一固定值之一參考信號，因此產(chǎn)生一比較信號，以及一裝置用以在施加該模擬及數(shù)字信號之前及之后評估該比較信號。于此情況中，該參考信號應(yīng)該被選擇，因此該比較裝置(比較器)在最大敏感度范圍中操作。
本發(fā)明其它有益的改善系于申請專利范圍附屬項中被指明。
本發(fā)明使用二實施例參照所附圖
式被說明如下第一圖表示依據(jù)本發(fā)明以二點調(diào)變原理為基礎(chǔ)并具有一修正單元之PLL電路設(shè)計；第二圖表示圖一所示之修正電路之第一實施例；第三圖表示圖一所示之修正單元之第二實施例；第四圖表示用于修正單元中之充電幫浦之電路圖；以及第五圖表示用于修正電路之低通濾波器之電路圖。
圖一表示以二點調(diào)變原理為基礎(chǔ)而運作之PLL電路10，其被連接至一修正單元30。
依據(jù)一般設(shè)計，PLL電路10之信號路徑具有一相位偵測器PFD(Phase Frequency Detector，相位頻率偵測器)12，一充電幫浦CP 24，一回路濾波器LF 14，一加總點15以及一壓控振蕩器VCO 16。
VCO 16系產(chǎn)生PLL電路10之振蕩并從PLL電路10傳遞一頻率信號Fout做為輸出信號。
PLL控制回護10由一反饋路徑封閉，其將來自VCO 16的輸出信號經(jīng)由一可程序化的分頻器DIV 18送回頻率偵測器12。
PLL電路做為二點調(diào)變之頻率合成器的行為系為已知。二點調(diào)變包括被施加于PLL電路10之一數(shù)字及一模擬信號。圖一表示一調(diào)變電路11之例，其系用以調(diào)節(jié)二調(diào)變信號并將其提供給PLL電路10。此處例示之調(diào)變電路11包括一程序裝置20以及一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器ADC 22一調(diào)變信號在加總點19被加至一承載信號，形成PLL頻率合成之基礎(chǔ)，且所產(chǎn) 的加總信號21被提供給程序裝置20。此外，此調(diào)變信號也被提供給數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器22。
此程序裝置20，其可為例如包含一sigma-delta調(diào)變器之一程序裝置，產(chǎn)生提供給該可程序化分頻器18之一控制信號23。該控制信號23系一數(shù)字信號，其指定一分割比例1∶N。N為整數(shù)且因為調(diào)變信號而被改變，因此可程序化分頻器18持續(xù)被重新程序化。分頻器18之重新程序化施加數(shù)位調(diào)變至PLL電路10。
分頻器18可以是，例如，一「N份分頻器」。N份分頻器也允許非整數(shù)的頻率分割(「頻率合成技術(shù)」)。頻率合成技術(shù)是有益的，因為可避免在整數(shù)分割的情況中由于輸出信號頻譜中之邊線所產(chǎn)生的干擾。
使用數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器22及加總點15執(zhí)行模擬調(diào)變。該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器22產(chǎn)生一模擬輸出，其藉由加總點15與VCO 16之控制信號重疊。
將指出的是調(diào)變電路11也可以其它方式被實施。例如，當(dāng)模擬調(diào)變信號被使用時，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器22可被免除且對應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換可于數(shù)字調(diào)變路徑中被執(zhí)行。本發(fā)明之重點在于，對于二點調(diào)變，調(diào)變信號之一者是模擬信號，而另一者是數(shù)字信號。
PLL電路在鎖定狀態(tài)中工作的方式是已知，并簡要說明如下分頻器DIV 18輸出一頻率分割信號13，其系從PLL電路10之輸出信號以已經(jīng)描述之方式藉由分頻器產(chǎn)生。相位偵測器PFD 12比較所獲得之信號之相位并產(chǎn)生對應(yīng)所獲得之二信號之間的不同相位之一控制信號17?？刂菩盘?7系用以驅(qū)動充電幫浦24。以控制信號17為基礎(chǔ)在充電幫浦24中產(chǎn)生之電流被用以對回路濾波器LF 14充電。因為回路濾波器LF 14系一低通濾波器，相當(dāng)高頻的信號成份在此方式中被去除?；芈窞V波器LF 14的輸出隨后被使用，在加總點15之模擬調(diào)變之后，以控制振蕩器16。
因為模擬信號受到漂移及偏差，不像數(shù)字調(diào)變信號23，因為其不連續(xù)天性而不具有偏差，需要使二調(diào)變信號的振幅更相似。為此目的，PLL電路10被耦合至一修正單元30，其操作及設(shè)計將于下文進一步描述。修正單元30輸出一控制信號31，其被提供給一裝置32用以干擾模擬調(diào)變信號之振幅。
為給予較佳的了解，將簡要說明二點調(diào)變技術(shù)之動作原理在操作期間，施加調(diào)變至PLL回路12，24，14，16，18不必要包括任何由封閉控制回路之調(diào)變的響應(yīng)。這藉由在加總點15被一分頻器18中之分割因子中的對應(yīng)相反改變所補償而以模擬形式被施加之模擬調(diào)變，以數(shù)字調(diào)變激勵，而達成。因此，如果模擬調(diào)變增加來自VCO之輸出頻率Fout，則分割因子同時需要被增加至相同的程度(藉由數(shù)字調(diào)變)，因此來在分頻器18之輸出頻率(分頻器信號13)由調(diào)變維持不變。同樣地，如果輸出頻率Fout被降低，分割因子因此也需要被降低。也就是說，如果模擬及數(shù)字調(diào)變擺動同時準(zhǔn)確發(fā)生，封閉回路的行為如同開回路。
如果調(diào)變擺動不同時發(fā)生，則PLL回路校正此誤差。調(diào)變擺動之不相同的測量是當(dāng)加上調(diào)變時出現(xiàn)在回路濾波器LF 14之輸出的電壓改變。然而，此電壓改變通常是很小的(數(shù)個mV)。本發(fā)明系基于使用一平行路徑至相同的效果以使此電壓改變存在于可輕易評估之等級(例如數(shù)個100mV)的想法，于該行況中適用在PLL控制回路中沒有控制行為表示在相位偵測器PFD 12上沒有行動，且因此在平行路徑的輸出上沒有電壓改變。
圖二表示本發(fā)明修正單元30之第一例示實施例。修正單元30包括一第二充電幫浦CP2 33以及一第二低通濾波器LF2 34，其連接至第二充電幫浦CP2之下游。第二充電幫浦CP2及第二低通濾波器LF234產(chǎn)生以上所述的平行路徑。低通濾波器LF2 34之輸出被提供給比較器35之一輸入。比較器35之另一輸入連接至緩沖器36之輸出。電容37系位于第二表較器輸入與地之間。比較器35之一輸出被提供至產(chǎn)生控制信號31之一評估電路28。
本發(fā)明修正單元30以下列方式被用以修正調(diào)變振幅首先，PLL電路10在傳輸運作之前被程序化至想要的頻道中央頻率。這僅藉由調(diào)整分頻器18上之適合的分割因子N或數(shù)字頻道代表(例如一頻道字符，當(dāng)使用N份sigma-delta程序器20時)。
當(dāng)想要的頻道中央頻率已被設(shè)定，PLL電路10被開啟并鎖定于該頻道中央頻率。
當(dāng)PLL電路10被鎖定時，第二低通濾波器LF2 34經(jīng)由第二充電幫浦CP2 33被充電。在鎖定期間為關(guān)閉之開關(guān)39被用以提供來自LF234之輸出信號至緩沖器36。這包括設(shè)置于被充電之緩沖器36之輸出的電容37。
電容37的充電系用以產(chǎn)生一參考信號。當(dāng)PLL電路10已被索定時，開關(guān)39開啟。其結(jié)果為藉由電容37充電之電壓現(xiàn)在被施加至比較器35之第二輸入做為一固定參考電壓Vref。
接著，固定的調(diào)變(亦即，「DC電壓測試調(diào)變」)以模擬及數(shù)字形式被施加一特定期間。由于前述模擬調(diào)變中之振幅誤差(亦即，由于和數(shù)字調(diào)變擺動比較之模擬調(diào)變擺動之誤差)，由第二低通濾波器LF2輸出之電壓現(xiàn)在將因此改變。第二低通濾波器LF2之輸出的電壓與在比較器35中與參考電壓比較，而比較的結(jié)果持續(xù)被傳輸至評估電路38。評估電路38評估從比較器35獲得之比較信號，且因此偵測由第二低通濾波器LF2輸出之電壓中的改變(亦即，評估電路38比較PLL鎖定之后但在模擬及數(shù)字調(diào)變施加之前獲得的比較器比較信號與在模擬及數(shù)字調(diào)變已被施加所獲得之比較器比較信號)。由評估電路38所產(chǎn)生的控制信號31隨后使用裝置32以激勵模擬調(diào)變擺動或模擬調(diào)變之振幅的改變，因此在第二低通濾波器LF2 34之輸出出現(xiàn)的電壓差異相對于之前步驟(無調(diào)變)中所獲得的電壓被消除。
由比較器35輸出之信號可在評估電路38中使用，例如，一疊代處理而被評估，亦即，此模擬調(diào)變震幅以控制信號31之交替更新以及來自比較器35之產(chǎn)生的，改變的輸出信號之評估一步接一步地被近似修正。當(dāng)?shù)屯V波器LF2之輸出的電壓改變已被消除，當(dāng)加上模擬及數(shù)字調(diào)變所發(fā)生的電壓改變，數(shù)字及模擬調(diào)變擺動可被對齊。
圖三表示修正單元30之第二實施例。相同的組件或具有相同功能之組件使用同圖二之標(biāo)號被指出。修正單元30又包括一第二充電幫浦CP2 33，一第二低通濾波器LF2 34，一比較器35以及一評估電路38。相對于這些組件，第二實施例之電路設(shè)計與圖二所示之第一實施例之電路設(shè)計相同。此外，此電路具有一點40，經(jīng)由該點施加一規(guī)定的外部固定參考電壓Vref至第二比較器輸入。該外部參考電壓Vref也可以經(jīng)由開關(guān)39’被施加至第二低通濾波器LF2 34。
圖三所示之電路與圖二所示之電路實質(zhì)的不同僅在于比較器35的參考電壓于此例中并未從PLL的鎖定處理中導(dǎo)出，而是從外部產(chǎn)生。此調(diào)變擺動以下列方式被修正在PLL電路10被開啟之前或當(dāng)PLL電路10已被開啟并已鎖定，第二充電幫浦CP2 33被去除激勵且開關(guān)39’被關(guān)閉。其結(jié)果在于第二低通濾波器LF 34僅使用參考電壓Vref而被充電(預(yù)充電)，因為第二充電幫浦CP2 33在去除激勵狀態(tài)具有高阻抗。評估電路30因此在此狀態(tài)中不與PLL電路10耦合。
在低通濾波器LF2 34之充電，PLL電路10之頻道中央頻率之設(shè)定及鎖定處理之后，其于此情況中使修正單元30不作用，開關(guān)39’打開。這固定施加至比較器35之第二輸入之參考電壓(至少在后續(xù)修正期間)。接著，第二充電幫浦CP2 33被驅(qū)動。其它對應(yīng)此方法的程續(xù)已經(jīng)參照圖二解釋(施加固定的模擬及數(shù)字調(diào)變，使用評估電路38以及用以干擾模擬調(diào)變信號之振幅用之裝置32修正在此處理中于低通濾波器34之輸出產(chǎn)生的電壓差異)。
二實施例皆允許第二比較器輸入所需之固定參考電壓以小復(fù)雜度及節(jié)省功率的方式被產(chǎn)生。在第二例示實施例中，所使用的參考電壓可以是例如，任何方式呈現(xiàn)的供應(yīng)或頻帶間隙電壓。于此情況中此參考電壓應(yīng)該在比較器35之盡可能的最大敏感度范圍中。
圖四表示第二幫浦CP2 33一種可能的實施。第二幫浦CP2 33包括二可控制的電流源33.1及33.2，其串連于一操作電壓及地之間。此二可控制的電流源33.1，33，2通常是單一晶體管或多重晶體管電路電流源33.1，33.2藉由一輸入信號，于本例中為PLL電路中由控制誤差提供之控制信號17，而為可控制的。此充電幫浦也可藉由提供直接由適當(dāng)設(shè)計之相位偵測器輸出之二控制信號(上及下信號)而被驅(qū)動。此例中所示之第二充電幫浦33之輸出在二電流源33.1及33.2之間的連接分叉。
圖五表示第二低通濾波器LF2 34之電路范例。如同圖四所示之電路范例，可以使用多樣化的其它電路。
低通濾波器34包括三個電容34.1，34.2及34.3，其-在經(jīng)由一電阻34.4之情況中-可經(jīng)由濾波器輸入被充電。此信號路徑包括一電阻34.5。
綜言之，可以說明二實施例在提供參考電壓Vrfe的特征上是可比較的，且其共同的行為系基于，在二調(diào)變之間的振幅差異的結(jié)果，相位偵測器PF 12建立由修正單元30拾取的控制誤差，以適合的方式被調(diào)節(jié)，并用于振幅修正。
權(quán)利要求
1.一種基于二點調(diào)變原理運作之PLL電路(10)之修正方法，特征在于以下步驟該PLL電路沒有施加任何調(diào)變而被鎖定；一模擬及一數(shù)字調(diào)變信號被施加至鎖定的PLL電路(10)，其產(chǎn)生一PLL控制誤差；表示該PLL控制誤差之一信號從該PLL電路(10)被抽出；以及于該模擬調(diào)變信號中之調(diào)變擺動被改變，因此表示該PLL控制誤差之該信號具有與該模擬及數(shù)字調(diào)變信號被施加之前的相同值。
2.如申請專利范圍第1項之方法，特征在于該表示該PLL電路(10)中之該PLL控制誤差之信號系一電壓信號，其系經(jīng)由一充電幫浦(33)及一低通濾波器(34)從該PLL電路(10)被抽出。
3.如申請專利范圍第1項之方法，特征在于以下步驟該表示該PLL控制誤差之信號與具有一固定值之一參考信號比較，因此產(chǎn)生一比較信號；該比較信號在該模擬及數(shù)字調(diào)變被施加之前及之后被評估；以及該模擬調(diào)變信號中之該調(diào)變擺動系基于該評估結(jié)果而被改變。
4.如申請專利范圍第3項之方法，特征在于該參考電壓系由以下提供在未激勵狀態(tài)中調(diào)整該PLL電路(10)至一想要的頻道中央頻率；驅(qū)動該PLL電路(10)且因此將其鎖定；以及于該鎖定處理期間從該表示該PLL電路(10)中之該PLL控制誤差之信號產(chǎn)生該參考信號(VREF)。
5.如申請專利范圍第3項之方法，特征在于提供一規(guī)定的外部參考信號(VREF)。
6.如前述申請專利范圍任一項之方法，特征在于該數(shù)字調(diào)變信號被施加于設(shè)置在該PLL電路(10)之反饋路徑中之一分頻器(18)。
7.如前述申請專利范圍任一項之方法，特征在于該模擬調(diào)變信號經(jīng)由一加總點(15)于一壓控振蕩器(16)之輸入側(cè)被注入該PLL電路(10)。
8.一種PLL電路，用以基于二點調(diào)變原理施加一模擬及一數(shù)字調(diào)變信號，特征在于該PLL電路(10)具有一相關(guān)的修正電路(30，32)，其包括一裝置(33，34)用以從該PLL電路(10)抽取該PLL控制誤差特征之一信號；一裝置(35，38)用以評估該特征信號；以及一裝置(32)用以基于該評估結(jié)果改變該模擬調(diào)變中之調(diào)變擺動。
9.如申請專利范圍第8項之PLL電路，特征在于該從PLL電路(10)抽取該PLL控制誤差特征之信號之裝置(33，34)包括一充電幫浦(33)以及連接于該充電幫浦下游之一低通濾波器(34)。
10.如申請專利范圍第8或9項之PLL電路，特征在于評估該特征信號之該裝置(35，38)包括一裝置(35)用以比較該控制誤差之特征之該信號與具有一固定值之一參考信號(VREF)，以產(chǎn)生一比較信號；以及一裝置(38)用以評估該模擬及數(shù)字調(diào)變被施加之前及之后之該比較信號。
11.如申請專利范圍第10項之PLL電路，特征在于開關(guān)裝置(39)被設(shè)置，因此用以抽取該PLL控制誤差特征之信號之裝置(33，34)可被用以于該PLL電路(10)鎖定期間產(chǎn)生該參考信號(VREF)。
全文摘要
在基于二點調(diào)變原理運作之PLL電路之修正方法的情況中，該PLL電路沒有施加任何調(diào)變而被鎖定，隨后一模擬及一數(shù)字調(diào)變信號被施加至鎖定的PLL電路。表示該PLL控制誤差之一信號從該PLL電路被抽出，且于該模擬調(diào)變信號中之調(diào)變擺動被改變，因此表示該特征信號具有與該模擬及數(shù)字調(diào)變信號被施加之前的相同值。
文檔編號H03L7/089GK1524336SQ02805438
公開日2004年8月25日 申請日期2002年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月22日
發(fā)明者M·哈梅斯, S·范瓦森, M 哈梅斯, 呱 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司