專利名稱：一種鎖相環(huán)及其方法和一種相頻檢測(cè)器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例通常涉及一種鎖相環(huán)及其方法和一種相頻檢測(cè)器及其方法，特別涉及一種減少了性能錯(cuò)誤的鎖相環(huán)和相頻檢測(cè)器及其方法。
背景技術(shù)：
鎖相環(huán)(PLL)和/或延遲鎖定環(huán)(DLL)可以用在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中以在維持可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)以較高速率傳輸數(shù)據(jù)。在鎖相環(huán)中，相頻檢測(cè)器可以將參考信號(hào)的相位與從電壓可控振蕩器(VCO)接收的信號(hào)相位進(jìn)行比較。相頻檢測(cè)器的輸出可被施加到電荷泵上以產(chǎn)生相應(yīng)于參考信號(hào)和VCO信號(hào)之間的相位差而變化的相位檢測(cè)信號(hào)。環(huán)路濾波器可對(duì)檢測(cè)到的相位檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行低通濾波操作以產(chǎn)生可以被輸出到VCO的控制電壓信號(hào)。VCO可基于從環(huán)路濾波器接收到的控制電壓信號(hào)而產(chǎn)生VCO信號(hào)。該VCO信號(hào)可被一環(huán)路分頻器分頻并輸出到相頻檢測(cè)器以與參考信號(hào)進(jìn)行比較。
圖1示出了傳統(tǒng)的相頻檢測(cè)器的電路圖。參考圖1，傳統(tǒng)的相頻檢測(cè)器可以包括第一觸發(fā)器10、第二觸發(fā)器12和AND門14。第一觸發(fā)器10可依據(jù)對(duì)參考信號(hào)REF的上升沿的檢測(cè)來(lái)產(chǎn)生上升信號(hào)UP。第二觸發(fā)器12可依據(jù)對(duì)比較信號(hào)FDB的上升沿的檢測(cè)來(lái)產(chǎn)生下降信號(hào)DN。AND門14可以對(duì)上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN執(zhí)行AND操作以產(chǎn)生分別用于第一和第二觸發(fā)器10和12的復(fù)位信號(hào)。上升信號(hào)UP可控制電荷泵20的上升電流源，而下降信號(hào)DN可控制電荷泵20的下降電流源。
被叫做“死區(qū)”的現(xiàn)象可能在傳統(tǒng)的相頻檢測(cè)器的操作過程中發(fā)生。如果兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差很小，那么由于給電荷泵20的開關(guān)(例如，一個(gè)或多個(gè)可以被實(shí)現(xiàn)為電荷泵20的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的開關(guān)S1和S2)的負(fù)載電容器充電所需的時(shí)間而使得上升信號(hào)UP可能達(dá)不到第一邏輯電平(例如，更高的邏輯電平或邏輯“1”)(例如，該上升信號(hào)UP也許不超過該開關(guān)的閾值電壓)。因此，上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN可能被改為設(shè)置到第二邏輯電平(例如，低邏輯電平或邏輯“0”)。盡管這兩個(gè)輸入信號(hào)之間存在相位差，如果相頻檢測(cè)器不能產(chǎn)生用于給電荷泵充電和放電的上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN，那么該死區(qū)就可能發(fā)生。
可以通過減少?gòu)南囝l檢測(cè)器輸出的上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN的上升時(shí)間(例如，轉(zhuǎn)變到第一邏輯電平所需的時(shí)間周期)來(lái)減少死區(qū)的發(fā)生。如上所述，電荷泵20的開關(guān)S1和S2可以被以FET實(shí)現(xiàn)，而與FET相關(guān)聯(lián)的電容器負(fù)載的減小可能很難實(shí)現(xiàn)。
圖2示出了基于兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差而檢測(cè)到的電流的曲線圖，這兩個(gè)輸入信號(hào)由圖1中的傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器所接收。
圖3示出了另一個(gè)傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器的電路圖。參考圖3，另一個(gè)傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器可以被配置為與上面描述的圖1中的相頻相類似。然而，這個(gè)相頻檢測(cè)器可以進(jìn)一步包括延遲單元16，用于通過AND門14來(lái)延遲對(duì)第一和第二觸發(fā)器10和12進(jìn)行復(fù)位的復(fù)位信號(hào)。兩個(gè)輸入信號(hào)REF和FDB(例如，分別為一個(gè)參考信號(hào)和一個(gè)反饋信號(hào))可以被復(fù)位為第二邏輯電平(例如，低邏輯電平或邏輯“0”)，這樣，上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN就可以在第一邏輯電平(例如，高邏輯電平或邏輯“1”)維持一個(gè)時(shí)間周期，該時(shí)間周期足夠用來(lái)減少死區(qū)。
圖4示出了基于兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差而檢測(cè)到的電流的曲線圖，這兩個(gè)輸入信號(hào)由圖3中的傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器所接收。
參考圖4，如果上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN都被設(shè)置到第一邏輯電平(例如，高邏輯電平或邏輯“1”)，那么開關(guān)S1和S2可能都被導(dǎo)通使得相頻檢測(cè)器的“工作點(diǎn)”可能朝中心位置(例如，見圖4的曲線圖中箭頭所指示的方向)移動(dòng)，因此可能引起相位檢測(cè)中的故障。如果加到復(fù)位信號(hào)上的延遲增加(例如，通過延遲單元16)，那么開關(guān)S1和S2的導(dǎo)通時(shí)間也同樣地增加，因此增加了故障的發(fā)生次數(shù)和/或持續(xù)時(shí)間。
通過響應(yīng)復(fù)位信號(hào)而控制上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN的輸出，傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器可適用于減小上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN的脈沖寬度。然而，如果兩個(gè)輸入信號(hào)具有基本上相同的相位(例如，相位差可能接近于0的情況)，那么較小的(例如，最小的)上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN的脈沖寬度可被確定。因此，死區(qū)可能出現(xiàn)在輸出門的延遲特性較低的情況下，因?yàn)樯仙盘?hào)UP和下降信號(hào)DN的脈沖寬度可在不考慮電荷泵(例如，電荷泵20)的電容(capacitance)的情況下被設(shè)置。而且，如上面所討論的，增加輸出門的延遲(例如，通過延遲單元16)可以減少死區(qū)，而代價(jià)是在相頻檢測(cè)器的相位檢測(cè)中產(chǎn)生故障和錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例提出了一個(gè)相頻檢測(cè)器，包括被配置用于產(chǎn)生第一信號(hào)的第一觸發(fā)器，該第一信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖阶鳛閷?duì)第一輸入信號(hào)的第一邊的響應(yīng)以及轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬓盘?hào)作為對(duì)延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)；被配置用于產(chǎn)生第二信號(hào)的第二觸發(fā)器，該第二信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖阶鳛閷?duì)第二輸入信號(hào)的第二邊的響應(yīng)以及轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬰娖阶鳛閷?duì)延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)；第一延遲單元，被配置用于延遲復(fù)位信號(hào)以產(chǎn)生延遲的復(fù)位信號(hào)；和第二延遲單元，被配置用于延遲復(fù)位信號(hào)以產(chǎn)生用于調(diào)整第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)的輸出控制信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施例提出了一個(gè)鎖相環(huán)，包括電荷泵，被配置用于產(chǎn)生具有電流電平基于所接收的一組第一和第二輸出信號(hào)而變化的電流信號(hào)；和相頻檢測(cè)器，被配置用于產(chǎn)生第一和第二輸出信號(hào)，該第一和第二輸出信號(hào)基于第一輸入信號(hào)和第二輸入信號(hào)之間的相位差以及至少一個(gè)電容器特征轉(zhuǎn)變成第一邏輯電平和第二邏輯電平之一；至少一個(gè)電容器特征對(duì)影響電荷泵操作的至少一個(gè)因素進(jìn)行補(bǔ)償。
本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施例提出了一種相頻檢測(cè)的方法，包括產(chǎn)生第一信號(hào)，該第一信號(hào)轉(zhuǎn)變成第一邏輯電平作為對(duì)第一輸入信號(hào)的第一邊的響應(yīng)以及轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬰娖阶鳛閷?duì)延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)；產(chǎn)生第二信號(hào)，該第二信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖阶鳛閷?duì)第二輸入信號(hào)的第二邊的響應(yīng)以及轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬰娖阶鳛閷?duì)延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)；對(duì)復(fù)位信號(hào)進(jìn)行第一延遲以產(chǎn)生延遲的復(fù)位信號(hào)，以及對(duì)該復(fù)位信號(hào)進(jìn)行第二延遲以產(chǎn)生用于調(diào)整第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)的輸出控制信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施例提出了一種相位檢測(cè)的方法，包括產(chǎn)生第一輸出信號(hào)和第二輸出信號(hào)，該第一和第二輸出信號(hào)基于第一輸入信號(hào)和第二輸入信號(hào)之間的相位差和至少一個(gè)電容器特征轉(zhuǎn)變成第一邏輯電平和第二邏輯電平之一，該至少一個(gè)電容器特征用于補(bǔ)償影響電荷泵操作的至少一個(gè)因素；以及產(chǎn)生一個(gè)具有電流電平基于第一和第二輸出信號(hào)而改變的電流信號(hào)。


附圖被包括進(jìn)來(lái)以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，以及被組合進(jìn)來(lái)并構(gòu)成該說明書的一部分。這些附圖和描述一起示出了本發(fā)明的示例實(shí)施例，用于闡述本發(fā)明的原理。
圖1示出了傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器的電路圖。
圖2示出了基于兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差，檢測(cè)到的電流的曲線圖，這兩個(gè)輸入信號(hào)被圖1中的傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器所接收。
圖3示出了另一個(gè)傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器的電路圖。
圖4示出了基于兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差，檢測(cè)到的電流的曲線圖，這兩個(gè)輸入信號(hào)被圖3中的傳統(tǒng)相頻檢測(cè)器所接收。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的鎖相環(huán)(PLL)的方塊圖。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的自適應(yīng)相頻檢測(cè)器(ATPFD)和電荷泵的電路圖。
圖7示出了與圖6中的ATPFD關(guān)聯(lián)的信號(hào)的波形圖。
圖8示出了由圖5和圖6中的ATPFD輸出的信號(hào)的仿真結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明詳細(xì)的說明性示例實(shí)施例在此被揭露。然而，在此所揭露的特定的結(jié)構(gòu)上的和功能上的細(xì)節(jié)僅僅代表所描述的本發(fā)明示例實(shí)施例的意圖。但是本發(fā)明的示例實(shí)施例可以以多種替換形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于在此所列舉的實(shí)施例。
因此，由于本發(fā)明的示例實(shí)施例易于進(jìn)行多種修改和擁有多種替換形式，所以它的特定實(shí)施例通過在圖中示例的形式被示出，并且在此被詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，并沒有想要將本發(fā)明的示例實(shí)施例局限于所揭露的特定形式，正相反，本發(fā)明的示例實(shí)施例是要覆蓋所有落在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的修改、等同體和替換體。在對(duì)附圖的全部描述中相同的標(biāo)記可以代表相同的元件。
應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管術(shù)語(yǔ)第一、第二等可在此被用于描述多種元件，但這些元件不應(yīng)局限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)只是用來(lái)將元件互相區(qū)別。例如，第一元件可以被叫做第二元件，以及類似地，第二元件可以被叫做第一元件，而并不脫離本發(fā)明的范圍。就像在此使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括與所列舉的項(xiàng)目相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)的任意的和所有的組合。
應(yīng)當(dāng)理解的是當(dāng)一個(gè)元件被作為“連接到”或“耦合到”另一個(gè)元件而提到時(shí)，它就可以直接連接或耦合到另一個(gè)元件上或者可能存在中間元件。相反，當(dāng)一個(gè)元件被作為“直接連接”或“直接耦合”到另一個(gè)元件而提到時(shí)，就不存在中間元件。用于描述元件間關(guān)系的其它詞語(yǔ)也應(yīng)當(dāng)被解釋為類似的方式(也就是，“在...之間”相對(duì)于“直接在...之間”，“鄰接”相對(duì)于“直接鄰接”等)。
這里使用的專門術(shù)語(yǔ)意圖僅僅在于描述特定實(shí)施例，并不意于限制本發(fā)明的示例實(shí)施例。正如在這里使用的，單數(shù)形式的“一個(gè)”、“一種”和“該”都意在同樣包括了復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指明了情況。更應(yīng)當(dāng)理解的是術(shù)語(yǔ)“包括”在這里使用時(shí)，指明了所陳述的特性、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其它特性、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或附加。
除非進(jìn)行了其它限定，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括科技術(shù)語(yǔ))都具有被本發(fā)明所屬領(lǐng)域中普通技術(shù)人員之一所通常理解的相同含義。更應(yīng)當(dāng)理解的是例如那些在普遍使用的字典中被定義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的意思相一致的意思，并且不應(yīng)當(dāng)采用理想化或過度形式化的意思對(duì)其進(jìn)行解釋，除非這里清楚定義了的。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的鎖相環(huán)(PLL)的方塊圖。
在圖5的示例實(shí)施例中，該P(yáng)LL可以包括自適應(yīng)相頻檢測(cè)器(ATPFD)110、電荷泵120、環(huán)路濾波器130、電壓可控振蕩器(VCO)140和分頻器150。
在圖5的示例實(shí)施例中，ATPFD 110可接收參考信號(hào)REF和反饋信號(hào)FDB。ATPFD 110可比較該參考信號(hào)REF和該反饋信號(hào)FDB的相位以基于檢測(cè)到的相位差產(chǎn)生信號(hào)UP0和DN0。電荷泵120可基于該UP0和DN0信號(hào)產(chǎn)生電流信號(hào)IO。環(huán)路濾波器130可對(duì)電流信號(hào)IO執(zhí)行低通濾波操作以產(chǎn)生電壓信號(hào)VO并可輸出該電壓信號(hào)VO到電壓可控振蕩器140作為控制信號(hào)。電壓可控振蕩器140可產(chǎn)生具有基于該電壓信號(hào)VO的電壓電平的頻率的恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)RCLK。分頻器150可根據(jù)給定的分頻率來(lái)對(duì)該恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)RCLK的頻率進(jìn)行分頻以產(chǎn)生反饋信號(hào)FDB。該反饋信號(hào)FDB可被輸出到相頻檢測(cè)器110。
圖6示出了圖5中根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例的ATPFD 110和電荷泵120的電路圖。
在圖6的示例實(shí)施例中，ATPFD 110可包括第一和第二觸發(fā)器101和102、復(fù)位信號(hào)發(fā)生器103、第一延遲單元104、第二延遲單元105和輸出單元106。該第一觸發(fā)器101可產(chǎn)生上升信號(hào)UP，該上升信號(hào)UP可響應(yīng)參考信號(hào)REF的前沿轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖?例如，高邏輯電平或邏輯“1”)。該第二觸發(fā)器102可產(chǎn)生下降信號(hào)DN，該下降信號(hào)DN可響應(yīng)該反饋信號(hào)FDB的前沿轉(zhuǎn)變?yōu)樵摰谝贿壿嬰娖?例如，高邏輯電平或邏輯“1”)。
在圖6的示例實(shí)施例中，復(fù)位信號(hào)發(fā)生器103可包括NAND門G1，用于對(duì)上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN執(zhí)行NAND操作以產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)RT。該第一延遲單元104可將該復(fù)位信號(hào)RT延遲給定延遲時(shí)間以產(chǎn)生延遲的復(fù)位信號(hào)DRT。該第二延遲單元105可包括反相器G10、G11和金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電容器MC以通過延遲該復(fù)位信號(hào)RT來(lái)產(chǎn)生輸出控制信號(hào)DIS。該反相器G10和G11可被串聯(lián)耦合在復(fù)位發(fā)生器103的輸出端和輸出單元106的輸入端之間。MOS電容器MC可具有耦合到輸出單元106的輸入端的柵極和耦合到地電壓的源極和漏極。
在圖6的示例實(shí)施例中，輸出單元106可包括NAND門G4和G8以及反相器G2、G3、G5、G6、G7和G9。上升信號(hào)UP可通過反相器G2和G3并可被傳輸?shù)絅AND門G4的第一輸入端作為延遲的信號(hào)DUP。下降信號(hào)DN可通過反相器G6和G7并可被傳輸?shù)絅AND門G8的第一輸入端作為延遲的信號(hào)DDN。輸出控制信號(hào)DIS可被分別施加到NAND門G4和NAND門G8的第二輸入端。
在圖6的示例實(shí)施例中，NAND門G4的輸出可在反相器G5被接收以提供上升輸出信號(hào)UP0到電荷泵120。NAND門G8的輸出可在反相器G9被接收以提供下降輸出信號(hào)DN0到電荷泵120。
在圖6的示例實(shí)施例中，電荷泵120可包括PMOS晶體管PM1和PM2以及NMOS晶體管NM1至NM4。如果NMOS晶體管NM2被導(dǎo)通，那么參考電流可經(jīng)由施加到NMOS晶體管NM1上的偏置電壓BIAS流過NMOS晶體管NM1和NM2。該流經(jīng)NMOS晶體管NM1和NM2的參考電流可被PMOS晶體管PM1和PM2鏡像處理，PMOS晶體管PM1和PM2形成電流鏡。該鏡像處理的電流被提供給輸出節(jié)點(diǎn)N1作為上拉電流。
在圖6的示例實(shí)施例中，如果NMOS晶體管NM4導(dǎo)通，那么該參考電流可經(jīng)由施加到NMOS晶體管NM3上的偏置電壓BIAS流過NMOS晶體管NM3和NM4。該流經(jīng)NMOS晶體管NM3和NM4的參考電流可被傳輸?shù)捷敵龉?jié)點(diǎn)N1作為下拉電流。因此，可產(chǎn)生相應(yīng)于上拉電流和下拉電流之間電流差的輸出電流IO。該輸出電流IO可被環(huán)路濾波器130濾波以產(chǎn)生控制電壓VO。該控制電壓VO可被傳輸?shù)缴厦婷枋鲞^和在圖5中示出的電壓可控振蕩器140。
圖7圖示與圖6中的ATPFD 110關(guān)聯(lián)的信號(hào)的波形圖。而且，圖7圖示了參考信號(hào)REF和反饋信號(hào)FDB之間基本沒有相位差的例子。
如圖7所示，上升信號(hào)UP的前沿(leading edge)206可從第二邏輯電平被轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖?例如，可上升)的邊以作為對(duì)參考信號(hào)REF的上升邊(rising edge)202的響應(yīng)。下降信號(hào)DN的前沿208可從第二邏輯電平被轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)反饋信號(hào)FDB的上升邊204的響應(yīng)。
如圖7所示，并參考圖6，復(fù)位信號(hào)RT可具有前沿210，如果上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN中的每一個(gè)都被設(shè)置為第一邏輯電平的話，前沿210可從第一邏輯電平被轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬰娖?。?fù)位信號(hào)RT可被延遲一段給定的延遲時(shí)間td以產(chǎn)生用于復(fù)位觸發(fā)器101和102的延遲的復(fù)位信號(hào)DRT。上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN的后沿(trailing edge)214和216就可反別被轉(zhuǎn)變(例如，可下降)為第二邏輯電平(例如，低邏輯電平或邏輯“0”)以作為對(duì)延遲的復(fù)位信號(hào)DRT的前沿212的響應(yīng)。復(fù)位信號(hào)RT的后沿218可被轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖?例如，高邏輯電平或邏輯“1”)以作為分別對(duì)上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN的后沿214和216的響應(yīng)。
另外，復(fù)位信號(hào)RT的前沿210可通過第二延遲單元105并由于第二延遲單元105的MOS電容器MC的電容而被延遲。輸出控制信號(hào)DIS可因此具有前沿220，其可逐漸地轉(zhuǎn)變(例如，以低轉(zhuǎn)變速率)為第二邏輯電平。MOS電容器的特性，例如MOS電容器MC的電容量，可被與影響電荷泵120中的MOS晶體管(例如，NMOS晶體管NM2和NM4)的特性(例如，電容量)的因素相同的因素所影響。例如，MOS晶體管制造過程中的變化都類似地影響MOS電容器MC，因?yàn)镸OS電容器MC可通過同樣的工藝和/或與MOS晶體管的形成一起被形成。同樣，就像電源電壓和操作環(huán)境特性(例如，溫度)會(huì)影響MOS晶體管一樣，MOS電容器MC也會(huì)受到這種影響。因此，輸出控制信號(hào)DIS依照那些因素而改變以調(diào)整延遲時(shí)間。
上升信號(hào)UP可通過反相器G2和G3，并可被傳輸?shù)絅AND門G4的第一輸入端作為延遲的信號(hào)DUP。下降信號(hào)DN可通過反相器G6和G7并被傳輸?shù)絅AND門G8的第一輸入端作為延遲的信號(hào)DDN。
上升輸出信號(hào)UP0的前沿228可轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖?例如，高邏輯電平或邏輯“1”)以作為對(duì)延遲的信號(hào)DUP的前沿224的響應(yīng)。上升輸出信號(hào)UP0的后沿230可被轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬰娖?例如，低邏輯電平或邏輯“0”)以作為對(duì)輸出控制信號(hào)DIS的前沿220的響應(yīng)。
下降輸出信號(hào)DN0的前沿232可被轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖?例如，高邏輯電平或邏輯“1”)以作為對(duì)延遲的信號(hào)DDN的前沿226的響應(yīng)。下降輸出信號(hào)DN0的后沿234可被轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬰娖?例如，低邏輯電平或邏輯“0”)以作為對(duì)輸出控制信號(hào)DIS的前沿220的響應(yīng)。上升輸出信號(hào)UP0和下降輸出信號(hào)DN0可被分別施加到電荷泵120的NMOS晶體管NM2和NM4的柵極上。在一個(gè)例子中，如果兩個(gè)信號(hào)UP0和DN0的脈沖寬度與NMOS晶體管NM2和NM4的電容比較相對(duì)窄，那么死區(qū)就可能發(fā)生，其中NMOS晶體管NM2和NM4可能沒有導(dǎo)通。在另一個(gè)例子中，如果兩個(gè)信號(hào)UP0和DN0的脈沖寬度與NMOS晶體管NM2和NM4的電容比較為相對(duì)寬，那么NMOS晶體管NM2和NM4的導(dǎo)通時(shí)間可被增加以至于可能出現(xiàn)故障。NMOS晶體管NM2和NM4(例如，關(guān)于其電容量)被許多因素所影響，比如在晶體管的形成過程中的工藝變化、電源電壓和其它環(huán)境工作特性(例如，溫度)。因?yàn)檫@些因素同樣影響MOS電容器MC，因此輸出控制信號(hào)DIS就會(huì)受到影響并調(diào)整上升輸出信號(hào)UP0和下降輸出信號(hào)DN0中的至少一個(gè)，從而像死區(qū)和/或故障一樣的可能的負(fù)面效應(yīng)(negatives)被減少和/或消除。
圖8圖示了由圖5和6中的ATPFD 110輸出的UP0信號(hào)和DN0信號(hào)的仿真結(jié)果。該仿真結(jié)果可基于許多在給定的接近50微微秒(ps)的時(shí)間間隔內(nèi)所作的測(cè)量。在圖8中，參考信號(hào)REF的相位可以被固定并且反饋信號(hào)FDB的相位可以被改變(例如，在相應(yīng)于給定的50ps時(shí)間間隔的頻率上)。如圖8所示，相對(duì)于在連續(xù)時(shí)間間隔所作的測(cè)量而按時(shí)間先后順序排列的話，參考信號(hào)REF和反饋信號(hào)FDB之間的相位差可以是-100ps、-50ps、0ps、50ps和100ps。
在圖8的示例實(shí)施例中，上升信號(hào)UP和下降信號(hào)DN可以維持較低的(例如，最小的)脈沖寬度，如果參考信號(hào)REF和反饋信號(hào)FDB之間的相位差可以接近0ps的話(例如，圖8中示出的粗實(shí)線)。
如果反饋信號(hào)FDB的相位滯后于參考信號(hào)REF的相位(例如，參見圖8中分別用細(xì)實(shí)線和虛線表示的曲線“B”)，那么UP0信號(hào)的后沿可被朝向后沿方向移動(dòng)，因此UP0信號(hào)的脈沖寬度可被基于參考信號(hào)REF和反饋信號(hào)FDB之間的相位差而擴(kuò)展，而DN0信號(hào)可維持較低的(例如，最小的)脈沖寬度。反饋信號(hào)FDB的B曲線的細(xì)實(shí)線可顯示出反饋信號(hào)FDB的相位比參考信號(hào)REF的相位滯后了50ps。反饋信號(hào)FDB的虛線可顯示出反饋信號(hào)FDB的相位比參考信號(hào)REF的相位滯后了100ps。
如果反饋信號(hào)FDB的相位在參考信號(hào)REF的相位的前面(例如，參見圖8中分別用雙虛線和單虛線表示的曲線“A”)，那么UP0信號(hào)的前沿可被朝向前沿方向移動(dòng)，因此DN0信號(hào)的脈沖寬度可被基于參考信號(hào)REF和反饋信號(hào)FDB之間的相位差而擴(kuò)展，而UP0信號(hào)可維持減少的(例如，最小的)脈沖寬度。
如上所述，上升輸出信號(hào)和下降輸出信號(hào)的脈沖寬度可被相頻檢測(cè)器(例如，圖5和/或圖6中的ATPFD 110)輸出到鎖相環(huán)(PLL)(例如，圖5中的PLL)中的電荷泵(例如，圖5和/或圖6中的電荷泵120)。因?yàn)锳TPFD110中的電容器具有與在電荷泵120處的開關(guān)晶體管(例如，NMOS晶體管，NM2和NM4)相關(guān)聯(lián)的特性(例如，電容量)，上升和下降輸出信號(hào)可被調(diào)整以補(bǔ)償電荷泵的開關(guān)晶體管的電容，由此可減少死區(qū)和/或故障的發(fā)生。因此，鎖相環(huán)(PLL)的抖動(dòng)特性可被改進(jìn)。另外，在制造工藝、電源電壓、工作環(huán)境溫度和/或其它因素中的變化所帶來(lái)的影響可以被減小和/或補(bǔ)償。
本發(fā)明的示例實(shí)施例由此被描述，很明顯的是同樣的內(nèi)容可以通過很多方式來(lái)變化。例如，應(yīng)當(dāng)理解的是，上面描述的在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中第一和第二邏輯電平可以分別相應(yīng)于高電平和低邏輯電平?？蛇x地，在本發(fā)明的其他示例實(shí)施例中，第一和第二邏輯電平/狀態(tài)可分別相應(yīng)于低邏輯電平和高邏輯電平。
這種變化并不被認(rèn)為脫離了本發(fā)明示例實(shí)施例的精神和范圍，并且所有這種對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說是明顯的修改都認(rèn)為包括在隨后權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
優(yōu)先權(quán)聲明本申請(qǐng)要求于2004年12月22日提出的申請(qǐng)?zhí)枮?004-110098的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此被全部并入以作為參考而用于所有目的。
權(quán)利要求
1.一種相頻檢測(cè)器，包括一第一觸發(fā)器，被配置用于產(chǎn)生第一信號(hào)，該第一信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)第一輸入信號(hào)的第一邊的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)換為第二邏輯電平以作為對(duì)延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)；一第二觸發(fā)器，被配置用于產(chǎn)生第二信號(hào)，該第二信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樵摰谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)第二輸入信號(hào)的第二邊的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)變?yōu)樵摰诙壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)該延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)；一第一延遲單元，被配置用于延遲復(fù)位信號(hào)以產(chǎn)生該延遲的復(fù)位信號(hào)；以及一第二延遲單元，被配置用于延遲該復(fù)位信號(hào)以產(chǎn)生用于調(diào)整第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)的輸出控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的相頻檢測(cè)器，其中第一邏輯電平是高邏輯電平并且第二邏輯電平是低邏輯電平。
3.如權(quán)利要求1所述的相頻檢測(cè)器，其中第一和第二邊分別是是第一和第二輸入信號(hào)的前沿。
4.如權(quán)利要求1所述的相頻檢測(cè)器，進(jìn)一步包括一復(fù)位信號(hào)發(fā)生器，被配置用于基于第一和第二信號(hào)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的相頻檢測(cè)器，其中第二延遲單元包括具有至少一個(gè)特性的電容器，該特性隨著與相頻檢測(cè)器相關(guān)聯(lián)的電荷泵中的至少一個(gè)開關(guān)晶體管的至少一個(gè)特性的變化而變化。
6.如權(quán)利要求5所述的相頻檢測(cè)器，其中電容器的至少一個(gè)特性基于形成至少一個(gè)開關(guān)晶體管的制造工藝、用于相頻檢測(cè)器和電荷泵的電源電壓和工作環(huán)境特性中的至少一個(gè)而變化。
7.如權(quán)利要求6所述的相頻檢測(cè)器，其中工作環(huán)境特性是工作環(huán)境溫度。
8.如權(quán)利要求5所述的相頻檢測(cè)器，其中電容器和至少一個(gè)開關(guān)晶體管的至少一個(gè)特性是電容量。
9.如權(quán)利要求5所述的相頻檢測(cè)器，其中該電容器是MOS電容器并且該至少一個(gè)開關(guān)晶體管是MOS晶體管。
10.如權(quán)利要求5所述的相頻檢測(cè)器，進(jìn)一步包括一輸出單元，被配置用于基于該輸出控制信號(hào)調(diào)整第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)以產(chǎn)生第一和第二電荷泵輸入信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1所述的相頻檢測(cè)器，進(jìn)一步包括一輸出單元，被配置用于基于該輸出控制信號(hào)調(diào)整第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)以產(chǎn)生第一和第二電荷泵輸入信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的相頻檢測(cè)器，其中輸出單元被配置用于調(diào)整第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)以使死區(qū)出現(xiàn)和故障中的至少一個(gè)被減少。
13.如權(quán)利要求11所述的相頻檢測(cè)器，其中第二延遲單元包括至少兩個(gè)反相器，串聯(lián)耦合在復(fù)位信號(hào)發(fā)生器的輸出端和輸出單元的輸入端之間；以及一電容器，其柵極耦合到輸出單元的輸入端，并且其源極和漏極耦合到地電壓。
14.一種鎖相環(huán)，包括一電荷泵，被配置用于產(chǎn)生電流信號(hào)，該電流信號(hào)的電流電平基于所接收的一組第一和第二輸出信號(hào)而改變；以及一相頻檢測(cè)器，配置用于產(chǎn)生該第一和第二輸出信號(hào)，該第一和第二輸出信號(hào)基于第一輸入信號(hào)和第二輸入信號(hào)之間的相位差和至少一個(gè)電容器特性而轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖胶偷诙壿嬰娖街唬撝辽僖粋€(gè)電容器特性用于補(bǔ)償影響該電荷泵工作的至少一個(gè)因素。
15.如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其中該第一輸入信號(hào)是參考信號(hào)，而第二輸入信號(hào)是反饋信號(hào)。
16.如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其中該第一邏輯電平是高邏輯電平，而該第二邏輯電平是低邏輯電平。
17.如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其中至少一個(gè)因素包括涉及電荷泵中的至少一個(gè)晶體管的制造工藝、相頻檢測(cè)器的電源電壓和工作環(huán)境特性中的至少一個(gè)。
18.如權(quán)利要求17所述的鎖相環(huán)，其中工作環(huán)境特性是工作環(huán)境溫度。
19.如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，進(jìn)一步包括一環(huán)路濾波器，被配置用于對(duì)電流信號(hào)執(zhí)行低通濾波操作以產(chǎn)生電壓信號(hào)；以及一電壓可控振蕩器，被配置用于產(chǎn)生至少一個(gè)振蕩信號(hào)，該振蕩信號(hào)的頻率基于該電壓信號(hào)的電壓電平而改變。
20.如權(quán)利要求19所述的鎖相環(huán)，進(jìn)一步包括一分頻器，被配置用于對(duì)至少一個(gè)振蕩信號(hào)的頻率進(jìn)行分頻以提供分頻的振蕩信號(hào)給相頻檢測(cè)器作為第二輸入信號(hào)。
21.如權(quán)利要求20所述的鎖相環(huán)，其中該至少一個(gè)電容器特性由MOS電容器提供，該MOS電容器的電容量基于至少一個(gè)因素而改變，該至少一個(gè)因素包括以下至少一個(gè)的變化，即形成電荷泵中的至少一個(gè)開關(guān)晶體管的制造工藝、相頻檢測(cè)器和電荷泵的電源電壓以及工作環(huán)境特性。
22.如權(quán)利要求21所述的鎖相環(huán)，其中工作環(huán)境特性是工作環(huán)境溫度。
23.一種相頻檢測(cè)方法，包括產(chǎn)生第一信號(hào)，該第一信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)第一輸入信號(hào)的第一邊的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)換為第二邏輯電平以作為對(duì)延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)；產(chǎn)生第二信號(hào)，該第二信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樵摰谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)第二輸入信號(hào)的第二邊的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)變?yōu)樵摰诙壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)該延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)；第一步延遲復(fù)位信號(hào)以產(chǎn)生該延遲的復(fù)位信號(hào)；以及第二步延遲該復(fù)位信號(hào)以產(chǎn)生用于調(diào)整第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)的輸出控制信號(hào)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中第一邏輯電平是高邏輯電平，第二邏輯電平是低邏輯電平，第一和第二邊分別是是第一和第二輸入信號(hào)的前沿，第一輸入信號(hào)是參考信號(hào)，而第二輸入信號(hào)是反饋信號(hào)。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括基于第一和第二信號(hào)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分基于...產(chǎn)生第一輸出信號(hào)和第二輸出信號(hào)。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中該第一輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)第一信號(hào)的前沿的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)換為第二邏輯電平以作為對(duì)輸出控制信號(hào)的響應(yīng)，而第二輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樵摰谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)第二信號(hào)的前沿的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)變?yōu)樵摰诙壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)該輸出控制信號(hào)的響應(yīng)。
28.如權(quán)利要求23所述的方法，其中第二步延遲步驟包括使用一個(gè)電容器，該電容器的電容量與影響電荷泵操作的至少一個(gè)因素的變化相關(guān)聯(lián)地改變。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中至少一個(gè)因素包括涉及電荷泵中的至少一個(gè)晶體管的制造工藝、相頻檢測(cè)器的電源電壓以及工作環(huán)境特性中的至少一個(gè)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中工作環(huán)境特性是工作環(huán)境溫度。
31.一種相位檢測(cè)方法，包括產(chǎn)生第一輸出信號(hào)和第二輸出信號(hào)，該第一和第二輸出信號(hào)基于第一輸入信號(hào)和第二輸入信號(hào)之間的相位差和至少一個(gè)電容器特性轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖胶偷诙壿嬰娖街?，該至少一個(gè)電容器特性用于補(bǔ)償影響該電荷泵工作的至少一個(gè)因素；以及產(chǎn)生電流信號(hào)，該電流信號(hào)的電流電平基于第一和第二輸出信號(hào)而改變。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中第一輸入信號(hào)是參考信號(hào)，第二輸入信號(hào)是反饋信號(hào)，第一邏輯電平是高邏輯電平，以及第二邏輯電平是低邏輯電平。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中至少一個(gè)電容器特性與電荷泵的至少一個(gè)開關(guān)晶體管的變化相關(guān)聯(lián)地改變。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中至少一個(gè)電容器特性基于至少一個(gè)因素中的至少一個(gè)而改變，該至少一個(gè)因素包括形成至少一個(gè)開關(guān)晶體管的制造工藝、相頻檢測(cè)器和電荷泵的電源電壓以及工作環(huán)境特性中的變化的至少一個(gè)。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中工作環(huán)境特性是工作環(huán)境溫度。
36.一種用于執(zhí)行權(quán)利要求23的方法的相頻檢測(cè)器。
37.一種用于執(zhí)行權(quán)利要求31的方法的鎖相環(huán)。
全文摘要
該相頻檢測(cè)器可以包括第一觸發(fā)器，被配置用于產(chǎn)生第一信號(hào)，該第一信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)第一輸入信號(hào)的第一邊的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)，還包括第二觸發(fā)器，被配置用于產(chǎn)生第二信號(hào)，該第二信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝贿壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)第二輸入信號(hào)的第二邊的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙壿嬰娖揭宰鳛閷?duì)延遲的復(fù)位信號(hào)的響應(yīng)。該相頻檢測(cè)器可進(jìn)一步包括第一延遲單元，被配置用于延遲復(fù)位信號(hào)以產(chǎn)生延遲的復(fù)位信號(hào)，還包括第二延遲單元，被配置用于延遲該復(fù)位信號(hào)以產(chǎn)生用于調(diào)整第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)的輸出控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H03L7/08GK1808907SQ20051012158
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者曹永均 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社