專利名稱：可抑制時脈饋通效應(yīng)且具有低相位雜訊的切換式電容電路與相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種切換式電容電路，尤指一種擁有低相位雜訊且用于一電壓控制振蕩器的切換式電容電路，其是用來減低時脈饋通效應(yīng)以抑制電壓控制振蕩器在頻率校正階段以及頻率合成器鎖相階段中的頻率飄移現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
電壓控制振蕩器(voltage controlled oscillator，VCO)常被使用于無線通訊電路內(nèi)做為頻率合成(frequency synthesis)的元件。如同Welland等人于美國專利第6,226,506號的專利中所述，無線通訊系統(tǒng)在傳送路徑電路和接收路徑電路中通常都需要頻率合成的功能。
圖1為習(xí)知電壓控制振蕩器的示意圖。用于一頻率合成器(frequencysynthesizer)的LC式電壓控制振蕩器包含有一共振腔(resonator)10，而共振腔10具有一基本的共振結(jié)構(gòu)，其包含有一連接于一第一振蕩節(jié)點OSC_P與一第二振蕩節(jié)點OSC_N之間的電感12。一連續(xù)式(continuously)可變電容14以及多個離散式(discretely)可變電容16是并聯(lián)于電感12。連續(xù)式可變電容14是用來微調(diào)(fine tuning)所需的目標(biāo)電容值，而多個離散式可變電容16則用來粗調(diào)(coarse tuning)所需的目標(biāo)電容值。此外，由電感12與電容14、16并聯(lián)所產(chǎn)生的電阻損失(resistiveloss)則利用一負(fù)電阻值產(chǎn)生器(negative resistance generator)18來加以補償，以維持系統(tǒng)正常的振蕩運作。
在多個離散式可變電容16內(nèi)的每一離散式可變電容是由一切換式電容電路20所組成，且每一切換式電容電路20是由一獨立控制信號(從SW_1到SW_N)所控制。根據(jù)控制信號SW_N，切換式電容電路20是選擇性地建立或中斷一電容24與電壓控制振蕩器中共振腔10之間的連接。切換式電容電路20所對應(yīng)的不同導(dǎo)通/斷路的切換組合會使得LC式共振腔10具有一更寬的電容值變動范圍，故可提供電壓控制振蕩器一更寬的可振蕩頻率范圍。
圖2為習(xí)知切換式電容電路20a的示意圖。一電容30是連接于一第一振蕩節(jié)點OSC_P與一節(jié)點A之間。一開關(guān)元件32是用來選擇性地將節(jié)點A連接或不連接至一接地端，且開關(guān)元件32是由一控制信號SW所控制，因此，當(dāng)開關(guān)元件32導(dǎo)通(turn on)時，電容30的電容值會加入電壓控制振蕩器的共振腔10的整體電容值中，然而，當(dāng)開關(guān)元件32為斷路(turn off)時，由第一振蕩節(jié)點OSC_P所看進(jìn)去的電容值是為電容30的電容值與開關(guān)元件32在斷路狀態(tài)的電容值的串聯(lián)結(jié)果。
圖3為習(xí)知第一種差動(differential)切換式電容電路20b的示意圖。由于差動切換式電容電路有較好的共模雜訊抑制比(common-modenoise rejection ratio)，因此被廣泛地應(yīng)用在高速集成電路的環(huán)境中。在差動切換式電容電路20b中，一正端電容40是連接于一第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，一正端開關(guān)元件42是選擇性地將節(jié)點A連接或不連接至接地端，一負(fù)端電容44是連接于一第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間，以及一負(fù)端開關(guān)元件46是選擇性地將節(jié)點B連接或不連接至接地端，其中這兩個開關(guān)元件42、46皆由相同的控制信號SW所控制。當(dāng)開關(guān)元件42、46導(dǎo)通時，正端電容40與負(fù)端電容44之間串聯(lián)的相對應(yīng)電容值就會被加到電壓控制振蕩器的共振腔10的整體電容值中，然而，當(dāng)開關(guān)元件42、46斷路時，差動輸入電容值為正端電容40、負(fù)端電容44、開關(guān)元件42和46的寄生電容(parasitic capacitance)的串聯(lián)值。此時，電壓控制振蕩器的共振腔10的整體電容值在開關(guān)元件42和46斷路時會比導(dǎo)通時小的多。
圖4為習(xí)知第二種差動切換式電容電路20c的示意圖。第二種差動切換式電容電路20c和第一種差動切換式電容電路20b之間除了一額外的中央開關(guān)元件48之外，其它元件皆相同，其中額外的中央開關(guān)元件48是用來降低連接于節(jié)點A和節(jié)點B之間導(dǎo)通時的整體電阻值。開關(guān)元件42、46、48皆由相同的控制信號SW來控制，當(dāng)開關(guān)元件42、46、48導(dǎo)通時，正端電容40與負(fù)端電容44之間串聯(lián)的相對應(yīng)電容值就會被加到電壓控制振蕩器的共振腔10的整體電容值中，而當(dāng)開關(guān)元件42、46、48斷路時，差動輸入電容值為正端電容40、負(fù)端電容44與開關(guān)元件42、46、48的寄生電容的串聯(lián)值。所以，整體的輸入電容值在開關(guān)元件42、46、48斷路時會比導(dǎo)通時小的多。
不論是圖2的單端實施例還是圖3或圖4的差動實施例，當(dāng)切換式電容電路20a、20b、20c斷路時，節(jié)點A(對差動式實施例來說，尚包含節(jié)點B)在實際系統(tǒng)上會產(chǎn)生一瞬時電壓變化(momentary voltage stepchange)，而該瞬時電壓變化會造成整體電容值產(chǎn)生不想要的擾動，最終會造成電壓控制振蕩器的振蕩電壓產(chǎn)生不該有的飄移。由于圖2、圖3與圖4中使用了N型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管(NMOS)開關(guān)，因此，瞬時電壓變化是為開關(guān)元件32、42、46、48于斷路時所產(chǎn)生的為一電壓降(voltage drop)，對于P型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管開關(guān)的實施例而言，上述瞬時電壓變化則為一電壓突升(voltage spike)。
以圖2的單端實施例為例，當(dāng)開關(guān)元件32斷路時，電荷載子(chargecarrier)會被注入(injected)到連接于開關(guān)元件32的源極與漏極的接面電容(junction capacitance)中，且電荷載子的注入會造成電容性阻抗(capacitive impedance)兩端產(chǎn)生不該有的電壓變化，并且以一電壓降的型式出現(xiàn)在節(jié)點A，而上述效應(yīng)即為時脈饋通效應(yīng)(clockfeedthrough effect)，并可視為控制信號SW從開關(guān)元件32的柵極傳遞至開關(guān)元件32的源極與漏極。當(dāng)開關(guān)元件32導(dǎo)通時，節(jié)點A會被連接到接地端，故控制信號SW的饋通(feedthrough)不會有任何影響。然而，當(dāng)開關(guān)元件32斷路時，控制信號SW的饋通會造成一電壓變化，并以電壓降的型式出現(xiàn)在圖2所示的第二實施例中的節(jié)點A上。因為節(jié)點A有電壓降，所以開關(guān)元件32的N+擴(kuò)散子(N+diffusion)和P型基板(Ptype substrate)之間于斷路狀態(tài)所形成的二極管便會產(chǎn)生些許的順向偏壓(forward biased)。節(jié)點A的電壓準(zhǔn)位(voltage level)會陡降(spike low)，接著開關(guān)元件32在斷路狀態(tài)時形成的些許順向偏壓的接面二極管會產(chǎn)生次臨界與泄漏電流(subthreshold and leakagecurrents)來對節(jié)點A充電，之后節(jié)點A便再回復(fù)到接地端的電位。節(jié)點A的電壓降與電壓回復(fù)的情形都連帶地改變電壓控制振蕩器的共振腔10的負(fù)載電容值(load capacitance)，并且造成電壓控制振蕩器的振蕩電壓產(chǎn)生不想要的瞬時飄移(drift)。
同理，當(dāng)圖4的第二種差動切換式電容電路20c斷路時，節(jié)點A和節(jié)點B也同樣會有時脈饋通效應(yīng)的問題。由正端開關(guān)元件42和中央開關(guān)元件48所產(chǎn)生的時脈饋通效應(yīng)會導(dǎo)致正端節(jié)點A產(chǎn)生一不想要的電壓變化；同樣地，由負(fù)端開關(guān)元件46和中央開關(guān)元件48所產(chǎn)生的時脈饋通效應(yīng)會導(dǎo)致負(fù)端節(jié)點B產(chǎn)生一不想要的電壓變化。節(jié)點A與節(jié)點B的電壓變化與電壓回復(fù)會改變電壓控制振蕩器的共振腔10的負(fù)載電容值，并且造成電壓控制振蕩器的振蕩電壓產(chǎn)生不想要的瞬時飄移。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種切換式電容電路以及方法，其可減少時脈饋通效應(yīng)并產(chǎn)生較小的相位雜訊，以解決習(xí)知電壓控制振蕩器中振蕩頻率偏移的問題。
本發(fā)明是揭露一種切換式電容電路(switched capacitor circuit)。該切換式電容電路包含有一正端電容，耦接至一第一正端節(jié)點；一第一正端開關(guān)元件，用來依據(jù)一第一控制信號，選擇性地將該第一正端節(jié)點耦接或不耦接至一第二節(jié)點；以及一預(yù)充電路，耦接至該第一正端節(jié)點，用來于該第一控制信號控制該第一正端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)時，于一預(yù)充時間內(nèi)將該第一正端節(jié)點預(yù)充至一預(yù)充電壓，接著將該第一正端節(jié)點充電至一充電電壓，直到該第一控制信號控制該第一正端開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)前為止。
本發(fā)明另揭露一種控制一切換式電容電路的方法，該切換式電容電路包含有一連接于一第一正端節(jié)點的電容。該方法包含有依據(jù)一第一控制信號，中斷該第一正端節(jié)點與一第二節(jié)點的耦接以控制該切換式電容電路斷路；當(dāng)該第一控制信號控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，于一預(yù)充時間內(nèi)將該第一正端節(jié)點預(yù)充至一預(yù)充電壓；以及將該第一正端節(jié)點充電至一充電電壓，直到該第一控制信號控至該切換式電容電路為導(dǎo)通狀態(tài)前為止。


圖1為習(xí)知用于頻率合成器的電壓控制振蕩器的示意圖；圖2為習(xí)知用于電壓控制振蕩器的切換式電容電路的示意圖；圖3為習(xí)知用于電壓控制振蕩器的差動切換式電容電路的示意圖；圖4為習(xí)知用于電壓控制振蕩器的另一差動切換式電容電路的示意圖；圖5為本發(fā)明第一實施例的切換式電容電路的示意圖；圖6為圖5所示的切換式電容電路中第一控制信號、延遲單元所產(chǎn)生的第二控制信號以及節(jié)點A的輸出電壓的波形圖；圖7為圖5所示的第一開關(guān)元件于斷路狀態(tài)所形成的寄生二極管的示意圖；圖8為圖7所示的變?nèi)荻O管中反向偏壓和寄生電容值之間的特性關(guān)是曲線圖；圖9為一等效開關(guān)元件與一等效電壓控制振蕩器的示意圖；圖10為本發(fā)明第二實施例的差動切換式電容電路的示意圖；圖11為本發(fā)明第三實施例的切換式電容電路的示意圖；圖12為圖11所示的切換式電容電路中第一控制信號、延遲單元所產(chǎn)生的第二控制信號以及節(jié)點A的輸出電壓的波形圖；圖13為本發(fā)明第四實施例的差動切換式電容電路的示意圖；圖14為控制切換式電容電路(其具有一電容連接于一第一正端節(jié)點)的方法的操作流程圖。
符號說明10共振腔12電感14連續(xù)式可變電容16離散式可變電容18負(fù)電阻值產(chǎn)生器20、20a、20b、20c、500、1000、1100、1300 切換式電容電路24、30、502、1102 電容32、504、508、1104、1108 開關(guān)元件40、1002、1302正端電容42、1006、1016、1306、1316正端開關(guān)元件44、1004、1304負(fù)端電容46、1008、1018、1308、1319負(fù)端開關(guān)元件
48、1010、1310中央開關(guān)元件506、1012、1106、1312 預(yù)充電路510、1014、1110、1314 預(yù)充開關(guān)元件700 寄生二極管702 變?nèi)荻O管900 等效開關(guān)元件902 等效電壓控制振蕩器1111 二極管1318 正端二極管1320 負(fù)端二極管512、1020、1112、1317 延遲單元具體實施方式
請參閱圖5，圖5為本發(fā)明第一實施例的切換式電容電路500的示意圖。圖5所示的切換式電容電路500包含有一電容502、一第一開關(guān)元件504以及一預(yù)充電路506，而預(yù)充電路506包含有一第二開關(guān)元件508、一預(yù)充開關(guān)元件510以及一延遲單元512。電容502是連接于一第一振蕩節(jié)點OSC_P與一節(jié)點A之間，第一開關(guān)元件504是用以依據(jù)一第一控制信號SW1來選擇性地連接或不連接節(jié)點A至一第二節(jié)點(在本實施例中，第二節(jié)點是為一接地端)，另外，預(yù)充開關(guān)元件510是將節(jié)點D連接至一固定供應(yīng)電壓VDD。
當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1控制切換式電容電路500為斷路狀態(tài)時，第一開關(guān)元件504會中斷節(jié)點A與接地端之間的連接。預(yù)充電路506是連接于節(jié)點A，用來于第一控制信號SW1控制切換式電容電路500為斷路時，在一預(yù)充時間內(nèi)將節(jié)點A預(yù)充至一預(yù)充電壓準(zhǔn)位，而在該預(yù)充時間后，在節(jié)點A逐漸放電的過程中，預(yù)充電路506仍會對節(jié)點A充電使得節(jié)點A的電壓，在第一控制信號SW1控制切換式電容電路500成為通路狀態(tài)之前，會大體上維持在一充電電壓準(zhǔn)位。
圖6為第一實施例的切換電式電容電路500中第一控制信號SW1、延遲單元512所產(chǎn)生的第二控制信號SW2以及節(jié)點A的輸出電壓的波形圖。在本實施例中，該第一控制信號SW1大體上具有兩個準(zhǔn)位，分別代表邏輯1及邏輯0。以圖6為例，該第一控制信號SW1于邏輯1/0時的電壓準(zhǔn)位分別為VDD及0。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1處于邏輯1時，則控制該切換電式電容電路500為通路狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1處于邏輯0時，則控制該切換電式電容電路500為斷路狀態(tài)，此時，預(yù)充電路506內(nèi)的預(yù)充開關(guān)元件510會導(dǎo)通而第一開關(guān)元件504為斷路。延遲單元512用以延遲第一控制信號SW1并改變其邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位以產(chǎn)生第二控制信號SW2。以此實施例而言，該第二控制信號SW2于邏輯1/0時的電壓準(zhǔn)位分別為VDD及一大于0的值。在預(yù)充時間T內(nèi)，第二控制信號SW2處于邏輯1以導(dǎo)通第二開關(guān)元件508。
此時，第二開關(guān)元件508的功能會等效于一順向偏壓二極管，節(jié)點A接受該預(yù)充電路506的充電而急速充電至一預(yù)充電壓(此例中，該預(yù)充電壓為控制信號SW2于邏輯1時的電壓準(zhǔn)位VDD減去第二開關(guān)元件508上由于柵極與源極間的電壓差所產(chǎn)生的壓降Vt)，由于節(jié)點A被強(qiáng)制充電至預(yù)充電壓VDD-Vt，因此可防止因時脈饋通效應(yīng)(clock feedthrougheffect)而產(chǎn)生的瞬時電壓變化(momentary voltage step change)。此外，一般而言，第二控制信號SW2于邏輯1電壓準(zhǔn)位的選定，可和第一控制信號SW1于邏輯1電壓準(zhǔn)位者相同，只要是介于Vt與VDD之間即可，而第二控制信號SW2于邏輯0電壓準(zhǔn)位的值則和第一控制信號SW1于邏輯0電壓準(zhǔn)位者不同，前者必須是一大于0的值，且當(dāng)然是小于第二控制信號SW2邏輯1電壓準(zhǔn)位，且以接近邏輯1電壓準(zhǔn)位為佳。
在經(jīng)過了預(yù)充時間T之后，第二控制信號SW2由邏輯1轉(zhuǎn)成邏輯0。該第二控制信號SW2于邏輯0的電壓準(zhǔn)位記為VI。由于此時節(jié)點A的電壓VA＝(VDD-Vt)比VI還高，故第二開關(guān)元件508呈現(xiàn)為斷路狀態(tài)。接著，電荷逐漸地經(jīng)由第一開關(guān)元件504泄漏出去，直到節(jié)點A的電壓VA下降至低于一充電電壓準(zhǔn)位VI-Vt為止。若節(jié)點A的電壓VA低于VI-Vt，則第二開關(guān)元件508會導(dǎo)通以將節(jié)點A的電壓VA回充至VI-Vt。如此一來，在預(yù)充時間T后，且在下一次第一控制信號SW1又控制切換式電容電路500為導(dǎo)通狀態(tài)之前，該預(yù)充電路506會對節(jié)點A做必要的充電，使得節(jié)點A的電壓VA大體上維持在該充電電壓VI-Vt。由于預(yù)充電路506讓第一開關(guān)元件504的兩端的壓差，即VA，維持在一正值的充電電壓VI-Vt，故第一開關(guān)元件504處于斷路狀態(tài)時所形成的寄生二極管的等效寄生電容將會被大幅減低，且電壓控制振蕩器(VCO)電路的相位雜訊亦會隨之減少。
圖7為圖5所示的第一開關(guān)元件504于斷路狀態(tài)所形成的寄生二極管700的示意圖。寄生二極管700就像是一個連接于節(jié)點A與第二節(jié)點(在本發(fā)明的第一實施例中第二節(jié)點是為接地端)之間的變?nèi)荻O管(Varactor)702。變?nèi)荻O管702具有一寄生電容值Cp，其是由圖5中節(jié)點A的電壓VA所決定。
圖8為圖7所示的變?nèi)荻O管702中反向偏壓(reverse biasVoltage)，即VA，與寄生電容值Cp之間的特性關(guān)系曲線圖。當(dāng)變?nèi)荻O管702的反向偏壓(VA)改變時，相關(guān)的寄生電容值Cp亦跟著改變，但此改變并非線性，而由圖8可看出，反向偏壓電壓VA在高于Vt的情況下，寄生電容值Cp有非常平滑的表現(xiàn)，意即寄生電容值Cp因反向偏壓電壓VA變化而變化的幅度可以很小。本發(fā)明利用此一特性，將節(jié)點A充電至一個遠(yuǎn)大于第一開關(guān)元件504的閥電壓(threshold voltage)，即Vt，的某一電位，如圖6中的VI-Vt；這意味著當(dāng)節(jié)點A上的電荷經(jīng)由第一開關(guān)元件504泄漏至接地端的過程中，寄生電容值Cp的變化速度將是相對緩慢的，且節(jié)點A的電壓VA以及切換式電容電路504于斷路狀態(tài)的電容值Cp會逐漸穩(wěn)定下來，且不再被第一開關(guān)元件504所產(chǎn)生的漏電流影響。如此，使得電壓控制振蕩器(VCO)可以很容易維持鎖住所要振蕩頻率的狀態(tài)，而不至于因寄生電容值Cp的變化而脫鎖。是故，電壓控制振蕩器(VCO)整體的頻率鎖定時間(locking period)可以得到縮短，所以本發(fā)明可讓頻率合成器(frequency synthesizer)比習(xí)知技術(shù)更快達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。
圖9為一等效開關(guān)元件900與一等效電壓控制振蕩器902的示意圖。由圖5所示之處于斷路狀態(tài)的第一開關(guān)元件504所形成的等效開關(guān)元件900包含有一寄生電阻Rp、前述的寄生電容Cp以及一雜訊源Vn，其中雜訊源Vn是由例如基板雜訊(substrate noise)及熱雜訊(thermal noise)等所產(chǎn)生。等效電壓控制振蕩器902包含有一電阻R1，其電阻值相當(dāng)于電壓控制振蕩器電路的等效阻抗。流經(jīng)節(jié)點A的電流In可由以下方程序所決定In=Vn1R1=VnR1+Rp+12πf·Cp]]>方程式(1)其中，f是電壓控制振蕩器的振蕩頻率、Vn1是為進(jìn)入電壓控制振蕩器的雜訊，亦即于節(jié)點A所見的電壓控制振蕩器的雜訊。
透過方程式(1)可以計算出節(jié)點A所見的雜訊Vn1，如以下方程序所示Vn1=Vn·R1(R1+Rp+12πf·Cp)]]>方程式(2)由以上方程序(1)、(2)可知，當(dāng)頻率f為一特定值時(例如1GHz)，借由減小等效開關(guān)元件900的寄生電容Cp，即可降低節(jié)點A所見的雜訊Vn1，進(jìn)而整體的相位雜訊也降低，是故本發(fā)明在變?nèi)荻O管702的兩端提供一正值的反向偏壓VA，由圖8中可知，此種作法可以產(chǎn)生一較小的寄生電容值Cp因而減小相位雜訊的產(chǎn)生。借由將節(jié)點A連接至一固定的供應(yīng)電壓，節(jié)點A上的電壓VA會接近一固定值(V1-V508)，其中V508為第二開關(guān)元件508兩端上足夠?qū)ǖ诙_關(guān)元件508的電壓降Vt，如此一來，充電電壓即等于VI-Vt，此為一正值、跨在變?nèi)荻O管702上的反向偏壓，如前所述，其相對應(yīng)的寄生電容值Cp將降低許多，所以，本發(fā)明切換式電容電路500的相位雜訊會比習(xí)知切換式電容電路更小。借由確保該充電電壓(VI-Vt)高于該預(yù)定閥值(Vt)，本發(fā)明可以減少節(jié)點A的整體相位雜訊Vn1，因此電壓控制振蕩器的相位雜訊可以減少至一定的程度。
圖10為本發(fā)明第二實施例的差動切換式電容電路1000的示意圖。差動切換式電容電路1000包含有一正端電容1002、一負(fù)端電容1004、一第一正端開關(guān)元件1006、一第一負(fù)端開關(guān)元件1008、一中央開關(guān)元件1010以及一預(yù)充電路1012。預(yù)充電路1012則包含有一第二正端開關(guān)元件1016、一第二負(fù)端開關(guān)元件1018、一預(yù)充開關(guān)元件1014以及一延遲單元1020。
圖10所示的正端電容1002在操作上類似于圖5所示的單端架構(gòu)。正端電容1002是連接于第一振蕩節(jié)點OSC_P與一節(jié)點A之間，負(fù)端電容1004是連接于第二振蕩節(jié)點OSC_N與一節(jié)點B之間。第一正端開關(guān)元件1006是用以依據(jù)一第一控制信號SW1來選擇性地連接或不連接節(jié)點A至一第二節(jié)點(在本實施例中，第二節(jié)點是為一接地端)；類似地，第一負(fù)端開關(guān)元件1008是用以依據(jù)第一控制信號SW1來選擇性地連接或不連接節(jié)點B至第二節(jié)點(即接地端)，此外，本實施例中，預(yù)充開關(guān)元件1014是將節(jié)點D連接至一固定供應(yīng)電壓VDD。在本發(fā)明的較佳實施例中，中央開關(guān)元件1010是用以依據(jù)第一控制信號SW1來選擇性地連接或不連接節(jié)點A至節(jié)點B，然而，在本發(fā)明的其它實施例中，亦可不需包含中央開關(guān)元件1010，均屬本發(fā)明的范疇。
當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1處于邏輯0時，則控制差動切換式電容電路1000為斷路狀態(tài)時，此時，第一正端開關(guān)元件1006會中斷節(jié)點A與接地端之間的連接，同時，第一負(fù)端開關(guān)元件1008會中斷節(jié)點B與接地端之間的連接。預(yù)充電路1012是連接于節(jié)點A與節(jié)點B，用來于第一控制信號SW1控制切換式電容電路1000為斷路狀態(tài)時，在一預(yù)充時間T內(nèi)將節(jié)點A與節(jié)點B預(yù)充至一預(yù)充電壓，而在該預(yù)充時間T后，在節(jié)點A、B逐漸放電的過程中、第一控制信號SW1再度控制差動切換式電容電路1000為導(dǎo)通狀態(tài)之前，預(yù)充電路1012會對節(jié)點A與節(jié)點B充電使得節(jié)點A、B的電壓，會大體上維持在一充電電壓準(zhǔn)位。
圖11為本發(fā)明第三實施例的切換式電容電路1100的示意圖。切換式電容電路1100包含有一電容1102、一第一開關(guān)元件1104以及一預(yù)充電路1106，其中預(yù)充電路1106包含有一第二開關(guān)元件1108、一預(yù)充開關(guān)元件1110、一二極管1111(本實施例中，其是應(yīng)用晶體管來加以實施)以及一延遲單元1112。電容1102是連接于一第一振蕩節(jié)點OSC_P與一節(jié)點A之間，以及第一開關(guān)元件1104是用以依據(jù)一第一控制信號SW1來選擇性地連接或不連接節(jié)點A至一第二節(jié)點(在本實施例中，第二節(jié)點是為一接地端)。在第三實施例中，預(yù)充開關(guān)元件1110是將節(jié)點D連接至一固定電壓VDD2，該電壓VDD2是為一小于電壓VDD的預(yù)定電壓值。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1控制切換式電容電路1100成為斷路狀態(tài)時，第一開關(guān)元件1104中斷節(jié)點A與接地端，此時，預(yù)充電路1106是連接于節(jié)點A并在一預(yù)充時間T內(nèi)將節(jié)點A預(yù)充至一預(yù)充電壓，而于該預(yù)充時間T后，在節(jié)點A逐漸放電的過程中、第一控制信號SW1再度控制切換式電容電路1100為導(dǎo)通狀態(tài)前，預(yù)充電路1106仍會對節(jié)點A充電使得節(jié)點A的電壓，會大體上維持在一充電電壓準(zhǔn)位。
圖12為第三實施例的切換式電容電路1100中第一控制信號SW1、延遲單元1112所產(chǎn)生的第二控制信號SW2以及節(jié)點A的輸出電壓的波形圖。在本實施例中，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1處于邏輯0時，則控制切換式電容電路1100為斷路狀態(tài)時，此時，預(yù)充電路1106內(nèi)的預(yù)充開關(guān)元件1110會導(dǎo)通，而第一控制信號SW1同時會控制第一開關(guān)元件1104成為斷路。延遲單元1112延遲第一控制信號SW1一預(yù)充時間T后，產(chǎn)生一第二控制信號SW2。以此實施例言，該第二控制信號SW2于邏輯1/0時的電壓準(zhǔn)位分別和該第一控制信號SW1于邏輯1/0時的電壓準(zhǔn)位是一樣的。該第二控制信號SW2在該預(yù)充時間T內(nèi)會導(dǎo)通第二開關(guān)元件1108。此時，第二開關(guān)元件1108的功能將等效于一順向偏壓二極管，而節(jié)點A會受到預(yù)充電路1106的充電而急速充電至一預(yù)充電壓(此例中，該預(yù)充電壓為控制信號SW2于邏輯1的電壓準(zhǔn)位VDD減去第二開關(guān)元件1108上由于柵極與源極間的電壓差所產(chǎn)生的壓降Vt)。由于節(jié)點A被強(qiáng)制充電至預(yù)充電壓VDD-Vt，因此可防止因時脈饋通效應(yīng)而產(chǎn)生的瞬時電壓變化。
在預(yù)充時間T后，第二控制信號由邏輯1變成邏輯0，由于此時節(jié)點A的電壓(其電壓值為VDD-Vt)比第二控制信號SW2的電壓準(zhǔn)位還高，故第二開關(guān)元件1108是為斷路狀態(tài)，且二極管1111是為反向偏壓而沒有電流流通。電荷會逐漸經(jīng)由第一開關(guān)元件1104泄漏，直到節(jié)點A的電壓降至低于一充電電壓VDD2-Vt為止(在此Vt為跨在二極管1111上的導(dǎo)通壓降)。當(dāng)節(jié)點A的電壓低于充電電壓VDD2-Vt時，二極管1111將會被導(dǎo)通并將節(jié)點A的電壓回充至VDD2-Vt，因此，在預(yù)充時間T后，直到第一控制信號SW1再度導(dǎo)通切換式電容電路1100之前，預(yù)充電路1106會控制節(jié)點A的電壓大體上維持在該充電電壓VDD2-Vt。由于預(yù)充電路1106讓第一開關(guān)元件1104的兩端跨有一正值電壓VDD2-Vt，故可減少第一開關(guān)元件1104在斷路狀態(tài)時所形成的等效寄生二極管所產(chǎn)生的寄生電容值，所以電壓控制振蕩器的相位雜訊亦隨之減少。
請注意，一般來說，第二控制信號SW2于邏輯1的電壓準(zhǔn)位為大于等于VDD2、小于等于VDD即可，且于邏輯0的電壓準(zhǔn)位為一介于0和Vt之間的準(zhǔn)位即可。
圖13為本發(fā)明第四實施例的差動切換式電容電路1300的示意圖。差動切換式電容電路1300包含有一正端電容1302、一負(fù)端電容1304、一第一正端開關(guān)元件1306、一第一負(fù)端開關(guān)元件1308、一中央開關(guān)元件1310以及一預(yù)充電路1312。在本發(fā)明的第四實施例中，預(yù)充電路1312包含有一第二正端開關(guān)元件1316、一第二負(fù)端開關(guān)元件1319、一預(yù)充開關(guān)元件1314、一延遲單元1317、一正端二極管1318(其是應(yīng)用晶體管來加以實施)以及一負(fù)端二極管1320(其是應(yīng)用晶體管來加以實施)。
圖13所示的正端電容1302在運作上類似于圖11所示的單端架構(gòu)。正端電容1302是連接于第一振蕩節(jié)點OSC_P與一節(jié)點A之間；此外，負(fù)端電容1304是連接于第二振蕩節(jié)點OSC_N與一節(jié)點B之間。第一正端開關(guān)元件1306是用以依據(jù)第一控制信號SW1來選擇性地連接或不連接節(jié)點A至一第二節(jié)點(即接地端)，而第一負(fù)端開關(guān)元件1308是用以依據(jù)第一控制信號選擇性地連接或不連接節(jié)點B至第二節(jié)點(即接地端)。預(yù)充開關(guān)元件1314將節(jié)點D連接至一固定電壓VDD2(電壓VDD2為小于電壓VDD的預(yù)定電壓)。如前所述，在本發(fā)明的較佳實施例中，中央開關(guān)元件1310是用以依據(jù)第一控制信號SW1來選擇性連接或不連接節(jié)點A至節(jié)點B，然而，在本發(fā)明的其它實施例中，亦可不需包含中央開關(guān)元件1310，均屬本發(fā)明的范疇。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1處于邏輯0時，則控制切換式電容電路1300為斷路狀態(tài)，第一正端開關(guān)元件1306會中斷節(jié)點A與接地端之間的連接，同時第一負(fù)端開關(guān)元件1308會中斷節(jié)點B與接地端之間的連接。此外，預(yù)充電路1312是連接于節(jié)點A與節(jié)點B，用來于第一控制信號SW1控制切換式電容電路1300為斷路狀態(tài)時，在預(yù)充時間內(nèi)將節(jié)點A與節(jié)點B預(yù)充至一預(yù)充電壓，而在該預(yù)充時間后，在節(jié)點A、B逐漸放電的過程中、第一控制信號SW1再度控制切換式電容電路1300為導(dǎo)通狀態(tài)之前，預(yù)充電路1312仍會對節(jié)點A與節(jié)點B充電使得節(jié)點A、B的電壓，大體上維持在一充電電壓準(zhǔn)位。
請注意，雖然在上述各實施例中皆使用MOS晶體管來作為本發(fā)明所使用的開關(guān)元件，但實際上，BJT晶體管或其它種類的晶體管亦可使用于本發(fā)明來作為開關(guān)元件。在圖11和圖13中，用BJT晶體管實做的二極管1111、二極管1318、二極管1320可以借由短路BJT晶體管的基極與集電極來達(dá)成。此外，在上述實施例中，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1于邏輯1/0對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位分別為高/低電壓準(zhǔn)位，如VDD/0V時，第一和第二(含正端和負(fù)端)開關(guān)元件504、508、1006、1008、1016、1018、1104、1108、1306、1308、1316、1319皆為N型晶體管，預(yù)充開關(guān)元件510、1014、1110、1314皆為P型晶體管，第二節(jié)點為接地端，以及節(jié)點D為固定的供應(yīng)電壓VDD，且VDD2為一小于VDD的值。對于另一實施例而言，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1于邏輯1/0對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位分別為低/高電壓準(zhǔn)位，如0V/VDD時，第一和第二(含正端和負(fù)端)開關(guān)元件504、508、1006、1008、1016、1018、1104、1108、1306、1308、1316、1319皆為P型晶體管，預(yù)充開關(guān)元件510、1014、1110、1314皆為N型晶體管，第二節(jié)點為固定的供應(yīng)電壓VDD，節(jié)點D為接地端，且VDD2為一大于0的值。
圖14為控制切換式電容電路的方法的操作流程圖。在此，本發(fā)明切換式電容電路有一電容連接于一第一正端節(jié)點。控制切換式電容電路的流程包含下列步驟步驟1400依據(jù)一第一控制信號，選擇性中斷該第一正端節(jié)點和一第二節(jié)點的連接以控制切換式電容電路為斷路狀態(tài)；步驟1402當(dāng)該第一控制信號控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，在一預(yù)充時間內(nèi)將該第一正端節(jié)點預(yù)充至一預(yù)充電壓；步驟1404于該預(yù)充時間之后，將該第一正端節(jié)點充電至一充電電壓，直到該第一控制信號再度該切換式電容電路為導(dǎo)通狀態(tài)前為止。
以圖5所示的電路來配合說明本發(fā)明方法的第一實施例，步驟1402和步驟1404另包含有依據(jù)第二控制信號SW2來將第一正端節(jié)點A選擇性連接至一第三節(jié)點C以及依據(jù)第一控制信號SW1來將第三正端節(jié)點C選擇性連接至一第四節(jié)點D，以及當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘朣W1控制切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，產(chǎn)生一第二控制信號SW2，使得在一預(yù)充時間內(nèi)該第二控制信號SW2處于邏輯1，之后則處于邏輯0。該第二控制信號SW2于邏輯1/0時的電壓準(zhǔn)位分別為VDD及一大于0的值，使得本發(fā)明可消除時脈饋通效應(yīng)及縮短電壓控制振蕩器的頻率鎖定時間，并且減小電壓控制振蕩器的相位雜訊。
以圖11所示的電路來說明本發(fā)明方法的第二實施例，步驟1402和步驟1404另包含有依據(jù)第一控制信號SW1產(chǎn)生一第二控制信號SW2。依據(jù)第二控制信號SW2來將第一正端節(jié)點A選擇性連接至一第三節(jié)點C、提供一耦接于第一正端節(jié)點A和第三節(jié)點C之間的二極管、以及依據(jù)第一控制信號SW1來選擇性將第三節(jié)點C連接至第四節(jié)點D，其中，第二控制信號SW2是為第一控制信號SW1延遲一預(yù)充時間的結(jié)果，該第二控制信號SW2于邏輯1/0時的電壓準(zhǔn)位分別和該第一控制信號SW1于邏輯1/0時的電壓準(zhǔn)位是一樣的。第二節(jié)點是連接到對應(yīng)一接地電壓準(zhǔn)位，以及第四節(jié)點是連接到對應(yīng)一電壓準(zhǔn)位VDD2的固定供應(yīng)電壓。VDD2會是一個比VDD小的值，使得本發(fā)明可消除時脈饋通效應(yīng)及縮短電壓控制振蕩器的頻率鎖定時間，并且最小化電壓控制振蕩器的相位雜訊。
權(quán)利要求
1.一種切換式電容電路，其特征在于所述切換式電容電路包含有一正端電容，耦接至一第一正端節(jié)點；一第一正端開關(guān)元件，用來依據(jù)一第一控制信號，當(dāng)該第一控制信號為邏輯1時，控制該第一正端開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第一正端節(jié)點耦接至一第二節(jié)點，其中該第二節(jié)點是耦接至一第一固定供應(yīng)電壓，當(dāng)該第一控制信號為邏輯0時，控制該第一正端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第一正端節(jié)點不耦接至該第二節(jié)點；一預(yù)充電路，耦接至該第一正端節(jié)點，用來于該第一控制信號控制該第一正端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)時，于一預(yù)充時間內(nèi)將該第一正端節(jié)點預(yù)充至一預(yù)充電壓值，于該預(yù)充時間之后將該第一正端節(jié)點充電至一充電電壓值，其中該充電電壓值不等于該預(yù)充電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式電容電路，其特征在于該預(yù)充電路包含有一第二正端開關(guān)元件，耦接于該第一正端節(jié)點與一第三節(jié)點，該第二正端開關(guān)元件具有一控制端，耦接至一第二控制信號，當(dāng)該第二控制信號為邏輯1時，控制該第二正端開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第一正端節(jié)點耦接至該第三節(jié)點，當(dāng)該第二控制信號為邏輯0時，控制該第二正端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第一正端節(jié)點不耦接至該第三節(jié)點；一預(yù)充開關(guān)元件，耦接于該第三節(jié)點與一第四節(jié)點之間，其中該第四節(jié)點是耦接至一第二固定供應(yīng)電壓，該預(yù)充開關(guān)元件具有一控制端，耦接至該第一控制信號，當(dāng)該第一控制信號為邏輯0時，控制該預(yù)充開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第三節(jié)點耦接至該第四節(jié)點，當(dāng)該第一控制信號為邏輯1時，控制該預(yù)充開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第三節(jié)點不耦接至該第四節(jié)點；一延遲單元，用來接收該第一控制信號，產(chǎn)生該第二控制信號，使得于該第一控制信號控制該第一正端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)時，在該預(yù)充時間內(nèi)該第二控制信號為邏輯1，在該預(yù)充時間之后該第二控制信號為邏輯0；其中該第二控制信號為邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位與該第一控制信號為邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切換式電容電路，其特征在于該第二控制信號為邏輯0/1所相對的電壓準(zhǔn)位間的差值小于該第一控制信號為邏輯0/1所相對的電壓準(zhǔn)位間的差值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切換式電容電路，其特征在于另包含有一負(fù)端電容，耦接至一第一負(fù)端節(jié)點；一第一負(fù)端開關(guān)元件，用來依據(jù)該第一控制信號，當(dāng)該第一控制信號為邏輯1時，控制該第一負(fù)端開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第一負(fù)端節(jié)點耦接至該第二節(jié)點，當(dāng)該第一控制信號為邏輯0時，控制該第一負(fù)端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第一負(fù)端節(jié)點不耦接至該第二節(jié)點；其中于該第一控制信號控制該第一負(fù)端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)時，該預(yù)充電路另耦接至該第一負(fù)端節(jié)點，并于該預(yù)充時間內(nèi)將該第一負(fù)端節(jié)點預(yù)充至該預(yù)充電壓值，于該預(yù)充時間之后將該第一負(fù)端節(jié)點充電至該充電電壓值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的切換式電容電路，其特征在于該預(yù)充電路另包含有一第二負(fù)端開關(guān)元件，該第二負(fù)端開關(guān)元件是耦接于該第一負(fù)端節(jié)點與該第三節(jié)點之間，并且該第二負(fù)端開關(guān)元件具有一控制端，耦接于該第二控制信號，其中當(dāng)該第二控制信號為邏輯1時，控制該第二負(fù)端開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第一負(fù)端節(jié)點耦接至該第三節(jié)點，當(dāng)該第二控制信號為邏輯0時，控制該第二負(fù)端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第一負(fù)端節(jié)點不耦接至該第三節(jié)點。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的切換式電容電路，其特征在于該第一固定供應(yīng)電壓是為接地端，該第二固定供應(yīng)電壓是為一正值供應(yīng)電壓，該第一正端開關(guān)元件、該第一負(fù)端開關(guān)元件、該第二正端開關(guān)元件與該第二負(fù)端開關(guān)元件均為N型晶體管，該預(yù)充開關(guān)元件是為一P型晶體管，該第二控制信號為邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位大于該第一控制信號為邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的切換式電容電路，其特征在于該第一固定供應(yīng)電壓是為一正值供應(yīng)電壓，該第二固定供應(yīng)電壓是為接地端，該第一正端開關(guān)元件、該第一負(fù)端開關(guān)元件、該第二正端開關(guān)元件與該第二負(fù)端開關(guān)元件均為P型晶體管，該預(yù)充開關(guān)元件是為一N型晶體管，該第二控制信號為邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位小于該第一控制信號為邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的切換式電容電路，其特征在于另包含有一中央開關(guān)元件，用來依據(jù)該第一控制信號，選擇性地將該第一正端節(jié)點耦接或不耦接至該第一負(fù)端節(jié)點。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式電容電路，其特征在于該預(yù)充電路包含有一第二正端開關(guān)元件，耦接于該第一正端節(jié)點與一第三節(jié)點之間，該第二正端開關(guān)元件具有一控制端，耦接至一第二控制信號，當(dāng)該第二控制信號為邏輯1時，控制該第二正端開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第一正端節(jié)點耦接至該第三節(jié)點，當(dāng)該第二控制信號為邏輯0時，控制該第二正端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第一正端節(jié)點不耦接至該第三節(jié)點；一正端二極管，耦接于該第一正端節(jié)點與該第三節(jié)點之間；一預(yù)充開關(guān)元件，耦接于該第三節(jié)點與一第四節(jié)點之間，該預(yù)充開關(guān)元件具有一控制端，耦接至該第一控制信號，其中該第四節(jié)點是耦接至一第三固定供應(yīng)電壓，當(dāng)該第一控制信號為邏輯0時，控制該預(yù)充開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第三節(jié)點耦接至該第四節(jié)點，當(dāng)該第一控制信號為邏輯1時，控制該預(yù)充開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第三節(jié)點不耦接至該第四節(jié)點；一延遲單元，用來依據(jù)一預(yù)充時間延遲該第一控制信號以產(chǎn)生該第二控制信號；其中該第三固定供應(yīng)電壓的電壓準(zhǔn)位不同于該第二控制信號為邏輯1所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切換式電容電路，其特征在于該第一固定供應(yīng)電壓與第三固定供應(yīng)電壓的電壓準(zhǔn)位間的差值小于該第二控制信號為邏輯0/1所相對的電壓準(zhǔn)位間的差值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切換式電容電路，其特征在于另包含有一負(fù)端電容，耦接于一第一負(fù)端節(jié)點；一第一負(fù)端開關(guān)元件，用來依據(jù)該第一控制信號，當(dāng)該第一控制信號為邏輯1時，控制該第一負(fù)端開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第一負(fù)端節(jié)點耦接至該第二節(jié)點，當(dāng)該第一控制信號為邏輯0時，控制該第一負(fù)端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第一負(fù)端節(jié)點不耦接至該第二節(jié)點；其中于該第一控制信號控制該第一負(fù)端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)時，該預(yù)充電路另耦接于該第一負(fù)端節(jié)點，并于該預(yù)充時間內(nèi)將該第一負(fù)端節(jié)點預(yù)充至該預(yù)充電壓值，于該預(yù)充時間之后將該第一負(fù)端節(jié)點充電至該充電電壓值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的切換式電容電路，其特征在于該預(yù)充電路另包含有一第二負(fù)端開關(guān)元件，耦接于該第一負(fù)端節(jié)點與該第三節(jié)點之間，該第二負(fù)端開關(guān)元件具有一控制端，耦接于該第二控制信號，其中當(dāng)該第二控制信號為邏輯1時，控制該第二負(fù)端開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第一負(fù)端節(jié)點耦接至該第三節(jié)點，當(dāng)該第二控制信號為邏輯0時，控制該第二負(fù)端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)，使得該第一負(fù)端節(jié)點不耦接至該第三節(jié)點；一負(fù)端二極管，耦接于該第一負(fù)端節(jié)點與該第三節(jié)點之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的切換式電容電路，其特征在于該正端二極管是由一基極與一集電極相互耦接或一柵極與一漏極相互耦接的一第一晶體管所構(gòu)成，以及該負(fù)端二極管是由一基極與一集電極相互耦接或一柵極與一漏極相互耦接的一第二晶體管所構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的切換式電容電路，其特征在于該第一固定供應(yīng)電壓是為接地端，該第三固定供應(yīng)電壓是為一正值供應(yīng)電壓，該第一正端開關(guān)元件、該第一負(fù)端開關(guān)元件、該第二正端開關(guān)元件與該第二負(fù)端開關(guān)元件均為N型晶體管，該預(yù)充開關(guān)元件是為一P型晶體管，該第三固定供應(yīng)電壓的電壓值小于該第二控制信號為邏輯1所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的切換式電容電路，其特征在于該第一固定供應(yīng)電壓是為一正值供應(yīng)電壓，該第三固定供應(yīng)電壓是為接地端，該第一正端開關(guān)元件、該第一負(fù)端開關(guān)元件、該第二正端開關(guān)元件與該第二負(fù)端開關(guān)元件均為P型晶體管，該預(yù)充開關(guān)元件是為一N型晶體管，該第三固定供應(yīng)電壓的電壓值大于該第二控制信號為邏輯1所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的切換式電容電路，其特征在于另包含有一中央開關(guān)元件，用來依據(jù)該第一控制信號，選擇性地將該第一正端節(jié)點耦接或不耦接至該第一負(fù)端節(jié)點。
17.一種控制一切換式電容電路的方法，該切換式電容電路包含有一連接于一第一正端節(jié)點的正端電容，該方法包含有依據(jù)一第一控制信號，控制該切換式電容電路，其中當(dāng)該第一控制信號為邏輯1時，控制該切換式電容電路為導(dǎo)通狀態(tài)，使得該第一正端節(jié)點耦接至一第二節(jié)點，該第二節(jié)點是耦接至一第一固定供應(yīng)電壓，當(dāng)該第一控制信號為邏輯0時，控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)，使得該第一正端節(jié)點不耦接至該第二節(jié)點；當(dāng)該第一控制信號控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，于一預(yù)充時間內(nèi)將該第一正端節(jié)點預(yù)充至一預(yù)充電壓值；于該預(yù)充時間之后，將該第一正端節(jié)點充電至一充電電壓值，其中該充電電壓值不等于該預(yù)充電壓值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制一切換式電容電路的方法，其中該預(yù)充步驟與該充電步驟另包含有依據(jù)一第二控制信號，將該第一正端節(jié)點耦接或不耦接至一第三節(jié)點，其中當(dāng)該第二控制信號為邏輯1時，將該第一正端節(jié)點耦接至該第三節(jié)點，當(dāng)該第二控制信號為邏輯0時，將該第一正端節(jié)點不耦接至該第三節(jié)點；依據(jù)該第一控制信號，將該第三節(jié)點耦接或不耦接至一第四節(jié)點，其中該第四節(jié)點是耦接至一第二固定供應(yīng)電壓，當(dāng)該第一控制信號為邏輯0時，將該第三節(jié)點耦接至該第四節(jié)點，當(dāng)該第一控制信號為邏輯1時，將該第三節(jié)點不耦接至該第四節(jié)點；當(dāng)該第一控制信號控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，產(chǎn)生該第二控制信號，并在該預(yù)充時間內(nèi)讓該第二控制信號為邏輯1，在該預(yù)充時間之后讓該第二控制信號為邏輯0，其中該第二控制信號為邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位與該第一控制信號為邏輯0所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位不同。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制一切換式電容電路的方法，其中該第二控制信號為邏輯0/1所相對的電壓準(zhǔn)位間的差值小于該第一控制信號為邏輯0/1所相對的電壓準(zhǔn)位間的差值。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制一切換式電容電路的方法，其中該切換式電容電路另包含有一耦接于一第一負(fù)端節(jié)點的負(fù)端電容，以及該方法另包含有于該第一控制信號控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，中斷該第一負(fù)端節(jié)點與該第二節(jié)點的耦接，于該第一控制信號控制該切換式電容電路為通路狀態(tài)時，讓該第一負(fù)端節(jié)點耦接至該第二節(jié)點；于該第一控制信號控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，于該預(yù)充時間內(nèi)預(yù)充該第一負(fù)端節(jié)點至該預(yù)充電壓值；于該預(yù)充時間之后，將該第一負(fù)端節(jié)點充電至該充電電壓值。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制一切換式電容電路的方法，其中該預(yù)充步驟與該充電步驟另包含有依據(jù)該第二控制信號，將該第一負(fù)端節(jié)點耦接或不耦接至該第三節(jié)點，其中當(dāng)該第二控制信號為邏輯1時，將該第一負(fù)端節(jié)點耦接至該第三節(jié)點，當(dāng)該第二控制信號為邏輯0時，將該第一負(fù)端節(jié)點不耦接至該第三節(jié)點。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制一切換式電容電路的方法，其另包含有依據(jù)該第一控制信號，選擇性地將該第一正端節(jié)點耦接或不耦接至該第一負(fù)端節(jié)點。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制一切換式電容電路的方法，其中該預(yù)充步驟與該充電步驟另包含有依據(jù)該第二控制信號，將該第一正端節(jié)點耦接至一第三節(jié)點，其中當(dāng)該第二控制信號為邏輯1時，將該第一正端節(jié)點耦接至該第三節(jié)點，當(dāng)該第二控制信號為邏輯0時，將第一正端節(jié)點不耦接至該第三節(jié)點；提供一耦接于該第一正端節(jié)點與該第三節(jié)點的正端二極管；依據(jù)該第一控制信號，將該第三節(jié)點耦接于一第四節(jié)點，其中該第四節(jié)點是耦接至一第三固定供應(yīng)電壓，當(dāng)該第一控制信號為邏輯0時，將該第三節(jié)點耦接至該第四節(jié)點，當(dāng)該第一控制信號為邏輯1時，將該第三節(jié)點不耦接至該第四節(jié)點；依據(jù)該預(yù)充時間延遲該第一控制信號來產(chǎn)生該第二控制信號；其中該第三固定供應(yīng)電壓的電壓準(zhǔn)位不同于該第二控制信號為邏輯1所對應(yīng)的電壓準(zhǔn)位。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的控制一切換式電容電路的方法，其中該第一固定供應(yīng)電壓與第三固定供應(yīng)電壓的電壓準(zhǔn)位間的差值小于該第二控制信號為邏輯0/1所相對的電壓準(zhǔn)位間的差值。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的控制一切換式電容電路的方法，其中該切換式電容電路另包含有一耦接于一第一負(fù)端節(jié)點的負(fù)端電容，以及該方法另包含有當(dāng)該第一控制信號控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，中斷該第一負(fù)端節(jié)點與該第二節(jié)點的耦接，當(dāng)該第一控制信號控制該切換式電容電路為通路狀態(tài)時，將該第一負(fù)端節(jié)點耦接至該第二節(jié)點；當(dāng)該第一控制信號控制該切換式電容電路為斷路狀態(tài)時，于該預(yù)充時間內(nèi)將該第一負(fù)端節(jié)點預(yù)充至該預(yù)充電壓值；在該預(yù)充時間之后，將該第一負(fù)端節(jié)點充電至該充電電壓值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制一切換式電容電路的方法，其中該預(yù)充步驟與該充電步驟另包含有依據(jù)該第二控制信號，將該第一負(fù)端節(jié)點耦接或不耦接至該第三節(jié)點，其中當(dāng)該第二控制信號為邏輯1時，將該第一負(fù)端節(jié)點耦接至該第三節(jié)點，當(dāng)該第二控制信號為邏輯0時，將該第一負(fù)端節(jié)點不耦接至該第三節(jié)點；提供一耦接于該第一負(fù)端節(jié)點與該第三節(jié)點的負(fù)端二極管。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的控制一切換式電容電路的方法，其另包含有使用由一基極與一集電極相互耦接或一柵極與一漏極相互耦接的一第一晶體管來構(gòu)成該正端二極管；使用由一基極與一集電極相互耦接或一柵極與一漏極相互耦接的一第二晶體管來構(gòu)成該負(fù)端二極管。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制一切換式電容電路的方法，其另包含有依據(jù)該第一控制信號，選擇性地將該第一正端節(jié)點耦接或不耦接至該第一負(fù)端節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可抑制時脈饋通效應(yīng)且具有低相位雜訊的切換式電容電路與相關(guān)方法。所述切換式電容電路，包含有一正端電容，耦接至一第一正端節(jié)點；一第一正端開關(guān)元件，依據(jù)一第一控制信號選擇性地將該第一正端節(jié)點耦接或不耦接至一第二節(jié)點；一預(yù)充電路，耦接于該第一正端節(jié)點，并于該第一正端開關(guān)元件為斷路狀態(tài)時，在一預(yù)充時間內(nèi)將該第一正端節(jié)點預(yù)充至一預(yù)充電壓值，在一預(yù)充時間之后將該第一正端節(jié)點充電至一充電電壓值，其中該充電電壓值不等于該預(yù)充電壓值。在預(yù)充該第一正端節(jié)點后，時脈饋通效應(yīng)就會被消除，而電壓控制振蕩器的頻率鎖定時間便可縮短，再借由讓該第一正端節(jié)點電壓保持在該充電電壓，可降低電壓控制振蕩器的相位雜訊。
文檔編號H03L7/08GK1604476SQ20041008057
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者葉恩祥 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司