專(zhuān)利名稱(chēng)：可自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的回路系統(tǒng)及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是提供一種回路系統(tǒng)，尤指一種在具有數(shù)個(gè)頻率操作曲線的回路 系統(tǒng)中，可自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的回路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電子裝置中，時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生及系統(tǒng)的同步是影響系統(tǒng)運(yùn)作的重要關(guān)
鍵。舉例來(lái)說(shuō)，在信號(hào)混合系統(tǒng)中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器需要低抖動(dòng)(low-jitter) 的時(shí)鐘對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行取樣；在無(wú)線通訊系統(tǒng)中，如藍(lán)牙(Bluetooth)、全球 移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)等，射頻電路需要頻率合成器產(chǎn)生載波信號(hào)，將基頻信號(hào) 轉(zhuǎn)換至高頻頻帶。這些應(yīng)用通常都會(huì)通過(guò)鎖相回路，產(chǎn)生穩(wěn)定而精確的時(shí)鐘 信號(hào)。
鎖相回路通過(guò)反饋機(jī)制，鎖定周期性輸出信號(hào)及周期性輸入信號(hào)之間的 相位，達(dá)成輸出穩(wěn)定時(shí)鐘信號(hào)的目的。請(qǐng)參考圖1，圖l為已知鎖相回路100 的示意圖。已知鎖相回路100包含參考除頻器102 (reference divider)、相 位頻率檢測(cè)器104 (phase/frequency detector; PFD)、電荷泵106 (charge pump)、回路濾波器108 (loop filter)、壓控振蕩器110 (voltage controlled oscillator; VC0)以及反饋除頻器112 (feedback divider)。參考信號(hào)FREF 是將輸入信號(hào)FIN利用參考除頻器102除頻后而得。相位頻率檢測(cè)器104用 來(lái)比較參考信號(hào)FREF的相位與反饋信號(hào)FFB的相位，并產(chǎn)生誤差信號(hào)(error signal)，當(dāng)參考信號(hào)FREF的相位領(lǐng)先反饋信號(hào)FFB的相位時(shí)，誤差信號(hào)為 升信號(hào)(up signal);當(dāng)參考信號(hào)FREF的相位落后反饋信號(hào)FFB的相位時(shí)， 誤差信號(hào)為降信號(hào)(down signal),誤差信號(hào)的脈沖寬度(pulse width)表示 參考信號(hào)FREF與反饋信號(hào)FFB兩者間的相位差。電荷泵106則根據(jù)誤差信號(hào)， 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電量，從而改變輸出至回路濾波器108的電量。在誤差信號(hào)為升 信號(hào)的情況下，電荷泵106增加輸出至回路濾波器108的電量；反之，電荷 泵106則自回路濾波器108抽取電量。回路濾波器108通常為簡(jiǎn)單的RC電路，
其功用如積分器，用來(lái)儲(chǔ)存來(lái)自電荷泵106的電量。回路濾波器108的輸出 電壓VC輸入至壓控振蕩器110后，壓控振蕩器110可產(chǎn)生周期性輸出信號(hào) FOSC,周期性輸出信號(hào)FOSC的頻率為壓控振蕩器110的輸入電壓VC的函數(shù)。 輸出信號(hào)FOSC通過(guò)反饋除頻器112進(jìn)行除頻后，產(chǎn)生反饋信號(hào)FFB,進(jìn)而形 成鎖相回路L1。 一般來(lái)說(shuō)，壓控振蕩器110可輸出的頻率范圍在高頻率范圍， 且周期性輸出信號(hào)FOSC的頻率為輸入信號(hào)FIN的頻率的分?jǐn)?shù)或倍數(shù)，通過(guò)調(diào) 整參考除頻器102與反饋除頻器112的除頻數(shù)值，相位頻率檢測(cè)器104可工 作于較低頻率中，減少相位比較錯(cuò)誤的發(fā)生，例如死區(qū)(dead zone)。
如前所述，鎖相回路100通過(guò)持續(xù)地比較參考信號(hào)FREF與反饋信號(hào)FFB 兩者的相位，以校正壓控振蕩器110的工作頻率，最后壓控振蕩器110鎖定 在預(yù)定的頻率，此時(shí)周期性輸出信號(hào)FOSC可通過(guò)倍頻器，形成可供后續(xù)電路 利用的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，在全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)900 (GSM)中，系 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的物理層工作于900MHz頻帶，并且每一載波的頻寬為200KHz。當(dāng)發(fā)
射器需要將信號(hào)升至高頻頻帶傳送時(shí)，鎖相回路100可通過(guò)設(shè)定參考除頻器 102,使參考信號(hào)FREF形成頻率M0KHz的周期信號(hào)。此外，由于900M為200K 的4500倍，反饋除頻器112的除頻數(shù)值設(shè)定為4500。鎖相回路100經(jīng)由持 續(xù)地比較參考信號(hào)FREF與反饋信號(hào)FFB的相位，反饋信號(hào)FFB通過(guò)壓控振蕩 器110不斷地校正，逐步升頻至900MHz,如此可將基頻信號(hào)轉(zhuǎn)換至高頻頻帶 傳送。
圖1的壓控振蕩器110通常設(shè)計(jì)為大范圍工作頻率的應(yīng)用，如工作頻率 范圍從40 KHz至400 MHz。然而，為了減低鎖相回路100的噪聲，壓控振蕩 器110的增益須相當(dāng)?shù)男?，意即壓控振蕩?10的工作頻率曲線的斜率要小。 因此，壓控振蕩器110通常設(shè)計(jì)為可提供多條操作曲線，其中操作曲線之與 輸入電壓成函數(shù)關(guān)系，如圖2所示。根據(jù)不同的應(yīng)用，鎖相回路100需要不 同的工作頻率，則壓控振蕩器110需工作于特定的頻率范圍。在理想狀況下， 相同設(shè)計(jì)的壓控振蕩器110的相對(duì)應(yīng)頻率范圍應(yīng)具有相同的中心頻率與斜 率，則對(duì)于相同的應(yīng)用，每一鎖相回路100應(yīng)選擇相同的壓控振蕩器110頻 率范圍。然而，實(shí)際上，由于制程上的差異，每個(gè)壓控振蕩器110具有的頻 率范圍特性仍然有所不同。舉例來(lái)說(shuō)，圖2中的頻率操作曲線可能往上下或 左右方向平移，甚至曲線斜率不同。因此，在不同應(yīng)用的鎖相回路100中， 需要控制輸入信號(hào)值來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膲嚎卣袷幤?10頻率范圍，以符合所需的
輸出頻率。
一般來(lái)說(shuō)，每一壓控振蕩器110在出廠前須做一些測(cè)試，用來(lái)描繪其頻 率范圍特性，以及預(yù)先測(cè)定某一控制輸入信號(hào)值適合于何種應(yīng)用所需的輸出
頻率。于壓控振蕩器iio應(yīng)用于特定應(yīng)用時(shí)，為了有適合的設(shè)定(如特定的控
制輸入信號(hào)值對(duì)應(yīng)于所需的輸出信號(hào)頻率)，通常通過(guò)燒斷保險(xiǎn)絲連接，以將
合適的設(shè)定永久地記錄至裝置內(nèi)，或稱(chēng)為硬連接(hard-wiring)。因此，已知 技術(shù)中，工廠測(cè)試與壓控振蕩器110的硬聯(lián)機(jī)不僅增加鎖相回路的制造成本， 同時(shí)每一已知鎖相回路的工作頻率范圍也受限于永久選擇的頻率范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種可自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的回 路系統(tǒng)及相關(guān)方法。
本發(fā)明是揭露一種可自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的回路系統(tǒng)，包含有頻率誤 差檢測(cè)器(frequency error detector)、 壓控振蕩器(voltage controlled oscillator)、輸入電壓?jiǎn)卧?voltage t畫(huà)r)以及切換器(switch)。該頻率 誤差檢測(cè)器用來(lái)根據(jù)參考頻率(reference frequency)及反饋頻率(feedback frequency),產(chǎn)生第二控制信號(hào)或粗鎖定狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行頻率粗調(diào)，該頻率 誤差檢測(cè)器包含有循環(huán)式頻率檢測(cè)器(rotational frequency detector)，用 來(lái)比較該參考頻率與該反饋頻率，以產(chǎn)生第一控制信號(hào)；狀態(tài)判斷器(state machine),耦接于該循環(huán)式頻率檢測(cè)器，用來(lái)根據(jù)該第一控制信號(hào)的極性與 時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)，決定自動(dòng)校正狀態(tài)；以及雙向計(jì)數(shù)器(up-downcounter)，耦 接于該狀態(tài)判斷器，用來(lái)根據(jù)該自動(dòng)校正狀態(tài)，產(chǎn)生第二控制信號(hào)或粗鎖定 狀態(tài)信號(hào)。該壓控振蕩器，耦接于該頻率誤差檢測(cè)器，用來(lái)根據(jù)該第二控制 信號(hào)，選擇操作于多個(gè)頻率操作曲線的一頻率操作曲線，以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。 該輸入電壓?jiǎn)卧脕?lái)提供固定的輸入電壓至該壓控振蕩器。該切換器，用 來(lái)根據(jù)該粗鎖定狀態(tài)信號(hào)，將該壓控振蕩器耦接至該輸入電壓?jiǎn)卧驅(qū)⒃?壓控振蕩器耦接至頻率細(xì)調(diào)裝置。
本發(fā)明還揭露一種自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的方法，包含有比較參考頻率 與反饋頻率，以產(chǎn)生第一控制信號(hào)；根據(jù)該第一控制信號(hào)的極性與時(shí)間計(jì)數(shù) 信號(hào)，決定自動(dòng)校正狀態(tài)；根據(jù)該自動(dòng)校正狀態(tài)，產(chǎn)生第二控制信號(hào)或粗鎖 定狀態(tài)信號(hào)；以及根據(jù)該第二控制信號(hào)，控制壓控振蕩器操作于多個(gè)頻率操
作曲線的一頻率搮:作曲線，以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。


圖1為已知鎖相回路的示意圖。
圖2為圖1的壓控振蕩器可提供四條頻率操作曲線的頻率-電壓關(guān)系圖。 圖3為本發(fā)明可自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的回路系統(tǒng)。
圖4為圖3的壓控振蕩器可提供八條頻率操作曲線的頻率-電壓關(guān)系圖。
圖5為本發(fā)明自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的流程圖。
100鎖相回路
102、112、 352、 360除頻器
104、372相位頻率檢測(cè)器
106、374電荷泵
108、376回路濾波器
110、320壓控振蕩器
300回路系統(tǒng)
310頻率誤差檢測(cè)器
312循環(huán)式頻率檢測(cè)器
314狀態(tài)判斷器
316雙向計(jì)數(shù)器
330輸入電壓?jiǎn)卧?br> 340切換器
350參考頻率產(chǎn)生器
354晶體振蕩器
370頻率細(xì)調(diào)裝置
380解碼器
FREF、 FFB、 FIN、 FOSC、 SC1、 SAC、 SC2、 STC、 SLK信號(hào)
VC 電壓
FR、 FV 頻率
50 流程
500、 502、 504、 506、 508、 510、 512 步驟
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖3,圖3為本發(fā)明可自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的回路系統(tǒng)300?；?路系統(tǒng)300包含有頻率誤差檢測(cè)器310、壓控振蕩器320、輸入電壓?jiǎn)卧?30、 切換器340、參考頻率產(chǎn)生器350、反饋除頻器360以及頻率細(xì)調(diào)裝置370。 頻率誤差檢測(cè)器310包含有循環(huán)式頻率檢測(cè)器312、狀態(tài)判斷器314以及雙 向計(jì)數(shù)器316。頻率細(xì)調(diào)裝置370包含有相位頻率檢測(cè)器372、電荷泵374以 及回路濾波器376。頻率細(xì)調(diào)裝置370為已知鎖相回路的一部分，操作方法 亦如圖1所述，在此不贅述。不同的是，于回路系統(tǒng)300自動(dòng)校正振蕩頻率 范圍期間，電荷泵374與回路濾波器376斷路。
回路系統(tǒng)300利用線性搜索算法來(lái)自動(dòng)校正壓控振蕩器320工作于適合 的頻率操作曲線。當(dāng)回路系統(tǒng)300開(kāi)啟時(shí)，先由參考頻率產(chǎn)生器350產(chǎn)生參 考信號(hào)FREF。 一般來(lái)說(shuō)，參考頻率產(chǎn)生器350是由參考除頻器352及晶體振 蕩器354組成，通過(guò)晶體振蕩器354產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，及參考除頻器352對(duì)時(shí) 鐘信號(hào)除頻，可得到參考信號(hào)FREF。于參考信號(hào)FREF進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，具有 穩(wěn)定的參考頻率FR時(shí)，切換器340將壓控振蕩器320的一端耦接至輸入電壓 單元330，使壓控振蕩器320與頻率細(xì)調(diào)裝置370斷路?；芈废到y(tǒng)300預(yù)設(shè) 壓控振蕩器320工作于最低頻率操作曲線，并輸出時(shí)鐘信號(hào)FOSC至反饋除頻 器360。反饋除頻器360對(duì)時(shí)鐘信號(hào)FOSC進(jìn)行除頻后，得到反饋頻率為FV 的反饋信號(hào)FFB。如圖3所示，參考信號(hào)FREF與反饋信號(hào)FFB同時(shí)輸入至頻 率誤差檢測(cè)器310與頻率細(xì)調(diào)裝置370,然而由于切換器340已將壓控振蕩 器320與頻率細(xì)調(diào)裝置370斷路，因此頻率細(xì)調(diào)裝置370不會(huì)影響回路系統(tǒng) 300自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的過(guò)程。此外，于此實(shí)施例中，當(dāng)切換器340與 頻率細(xì)調(diào)裝置370斷路的同時(shí)，頻率細(xì)調(diào)裝置370會(huì)停止運(yùn)作，藉此可節(jié)省 頻率細(xì)調(diào)裝置370運(yùn)作時(shí)所需消耗的電源，而進(jìn)一步達(dá)到省電的功能。當(dāng)壓 控振蕩器320重新工作于每一條頻率操作曲線，回路系統(tǒng)300會(huì)利用同步信 號(hào)將參考信號(hào)FREF與反饋信號(hào)FFB進(jìn)行同步，意即使兩信號(hào)的第一時(shí)鐘升緣 對(duì)齊，此部分為業(yè)界所已知，于此不再詳加敘述。
于自動(dòng)校正開(kāi)始時(shí)，輸入電壓?jiǎn)卧?30提供固定的輸入電壓至該壓控振 蕩器320,通常該輸入電壓為回路供電電壓的一半。接著，時(shí)鐘信號(hào)FOSC由 壓控振蕩器320產(chǎn)生并隨之反饋除頻器360進(jìn)行除頻后，得到反饋頻率為FV
的反饋信號(hào)FFB。循環(huán)式頻率檢測(cè)器312比較參考頻率FR及反饋頻率FV，以 產(chǎn)生第一控制信號(hào)SC1。若參考頻率FR大于反饋頻率FV,實(shí)時(shí)鐘信號(hào)FOSC 的頻率太慢，此時(shí)第一控制信號(hào)SC1為正極性信號(hào)；反之，若參考頻率FR小 于反饋頻率FV，實(shí)時(shí)鐘信號(hào)F0SC的頻率太快，此時(shí)第一控制信號(hào)SC1則為 負(fù)極性信號(hào)。由于壓控振蕩器320被預(yù)設(shè)工作于最低頻率操作曲線，第一控 制信號(hào)SC1相對(duì)應(yīng)地預(yù)設(shè)為正極性信號(hào)。狀態(tài)判斷器314耦接于循環(huán)式頻率 檢測(cè)器312，用來(lái)根據(jù)第一控制信號(hào)SC1的極性與時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC,決定自 動(dòng)校正狀態(tài)SAC。時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC較佳地由計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，用來(lái)提供頻率粗 調(diào)時(shí)間，目的在于當(dāng)目標(biāo)頻率偏離任何一條頻率操作曲線時(shí)，避免回路系統(tǒng) 300無(wú)止盡地校正振蕩頻率范圍，詳細(xì)方法于后加以敘述。雙向計(jì)數(shù)器316 耦接于狀態(tài)判斷器314,用來(lái)根據(jù)自動(dòng)校正狀態(tài)SAC，產(chǎn)生第二控制信號(hào)SC2 或粗鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK。第二控制信號(hào)SC2較佳地為字節(jié)合信號(hào)，每一種為 字節(jié)合皆可對(duì)應(yīng)于每一條頻率操作曲線。舉例來(lái)說(shuō)，若壓控振蕩器具有八條 頻率操作曲線，則第二控制信號(hào)SC2可用3個(gè)位來(lái)代表每條頻率操作曲線， 如OOO、 001、 011、 ...111。第二控制信號(hào)SC2在本實(shí)施例中預(yù)設(shè)對(duì)應(yīng)于最低 頻率操作曲線，于一實(shí)施例中，還包含解碼器380 (thermometer decoder)， 耦接于該雙向計(jì)數(shù)器316，用來(lái)將該第二控制信號(hào)SC2進(jìn)行解碼并輸入該壓 控振蕩器320。此外，于雙向計(jì)數(shù)器316產(chǎn)生粗鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK時(shí)，回路 系統(tǒng)300記錄壓控振蕩器320目前工作的頻率操作曲線，切換器340將壓控 振蕩器320耦接至頻率細(xì)調(diào)裝置370，電荷泵374與回路濾波器376重新連 接，最后壓控振蕩器320重新工作于被記錄的頻率操作曲線，并通過(guò)頻率細(xì) 調(diào)裝置370進(jìn)行細(xì)微的頻率調(diào)整以獲得更精確的目標(biāo)頻率。簡(jiǎn)而言之，于粗 鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK產(chǎn)生前，視為自動(dòng)校正期間；于粗鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK產(chǎn)生 時(shí)，視為自動(dòng)校正完成。
為了使自動(dòng)校正順利進(jìn)行，于自動(dòng)校正期間，自動(dòng)校正狀態(tài)SAC具有三 種情況。第一種狀態(tài)SAC1是于第一控制信號(hào)SC1的極性改變時(shí)，如由正變負(fù)， 自動(dòng)校正狀態(tài)SAC即控制雙向計(jì)數(shù)器316產(chǎn)生粗鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK至回路系 統(tǒng)300。第二種狀態(tài)SAC2是于粗調(diào)時(shí)間結(jié)束時(shí)，壓控振蕩器320仍未完成一 條操作曲線的校正(詳細(xì)狀況將稍后說(shuō)明)，則自動(dòng)校正狀態(tài)SAC亦控制雙向 計(jì)數(shù)器316產(chǎn)生粗鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK。第三種狀態(tài)SAC3是于粗調(diào)時(shí)間之內(nèi)， 壓控振蕩器320完成一條頻率操作曲線的頻率粗調(diào)(即逐步變動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)
F0SC的頻率的過(guò)程)，并且第一控制信號(hào)SC1的極性未發(fā)生改變，則自動(dòng)校 正狀態(tài)SAC控制雙向計(jì)數(shù)器316將原有的第二控制信號(hào)SC2上移，以產(chǎn)生新 的第二控制信號(hào)SC2,如'000'上移后為10r 。接著，壓控振蕩器320根據(jù) 第二控制信號(hào)SC2選擇相鄰且頻率范圍較高的頻率操作曲線工作。回路系統(tǒng) 300則重新設(shè)定輸入電壓?jiǎn)卧?30與時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC(重新計(jì)算粗調(diào)時(shí)間) 并重新同步將參考信號(hào)FREF與反饋信號(hào)FFB進(jìn)行同步。此程序?qū)⒅貜?fù)進(jìn)行， 直到壓控振蕩器320選擇至一頻率操作曲線，使反饋信號(hào)FFB的反饋頻率FV 大于參考信號(hào)FREF的參考頻率FR。簡(jiǎn)而言之，通過(guò)自動(dòng)校正狀態(tài)SAC,回路 系統(tǒng)300決定結(jié)束自動(dòng)校正或重新開(kāi)始另一頻率操作曲線的頻率粗調(diào)以找到 合適的頻率范圍。
壓控振蕩器320可以多組變?nèi)萜鱽?lái)實(shí)現(xiàn)多條頻率操作曲線，每組變?nèi)萜?皆可通過(guò)數(shù)字信號(hào)開(kāi)啟或關(guān)閉(短路或斷路)，以使壓控振蕩器320工作于選 定的頻率操作曲線。于一實(shí)施例中，每個(gè)變?nèi)萜骺蔀閚型堆積型金屬氧化物 半導(dǎo)體元件。請(qǐng)參考圖4,以具有八條頻率操作曲線的壓控振蕩器320為例， 橫軸為壓控振蕩器320工作電壓，縱軸為時(shí)鐘信號(hào)FOSC的頻率。壓控振蕩器 320可提供八個(gè)頻率操作曲線，分別由第二控制信號(hào)SC2輸出'OOO'、
'OOF..... 'lir所選擇。由于本實(shí)施例的壓控振蕩器320被預(yù)設(shè)工作于一
最低頻率操作曲線，第二控制信號(hào)SC2預(yù)設(shè)輸出'00(T。當(dāng)自動(dòng)校正開(kāi)始時(shí)， 回路系統(tǒng)300完成起始操作后，例如完成同步、時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)等，壓控振蕩 器320由A點(diǎn)開(kāi)始工作，并經(jīng)由逐步變動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)FOSC的頻率的過(guò)程，反饋 頻率FV進(jìn)而隨之變快。于自動(dòng)校正開(kāi)始期間，壓控振蕩器320逐步工作至電 壓VMAX,如圖中所示的從A點(diǎn)至B點(diǎn)。若壓控振蕩器320完整地工作一條操 作曲線，而且無(wú)第一控制信號(hào)SCI極性發(fā)生改變的狀況發(fā)生，此即為自動(dòng)校 正狀態(tài)SAC的第三種情況SAC3。此例中，第三種情況SAC3使第二控制信號(hào) SC2從'OO(K增值至'001',壓控振蕩器320將于C點(diǎn)開(kāi)始工作，且回路系統(tǒng) 300重新起始動(dòng)作，接續(xù)下一條操作曲線的自動(dòng)校正。
若參考頻率FR對(duì)應(yīng)于圖4的目標(biāo)頻率D點(diǎn)，壓控振蕩器320持續(xù)切換頻 率操作曲線，并于到達(dá)D1點(diǎn)時(shí)，此時(shí)反饋頻率FV比參考頻率FR慢。然而， 當(dāng)壓控振蕩器320工作至D2點(diǎn)時(shí)，反饋頻率FV變得比參考頻率FR快。第一 控制信號(hào)SCI極性的改變觸發(fā)自動(dòng)校正狀態(tài)SAC的第一種情況SAC1，第一種 情況SAC1觸發(fā)粗鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK產(chǎn)生，第二控制信號(hào)SC2停留于操作曲線 110',自動(dòng)校正結(jié)束。于回路系統(tǒng)300進(jìn)行頻率細(xì)調(diào)時(shí)，壓控振蕩器320則 工作于'010'曲線。若由于制程的關(guān)系，導(dǎo)致頻率操作曲線整體平移，往往使 目標(biāo)頻率脫離頻率操作曲線，如圖4的E點(diǎn)。當(dāng)壓控振蕩器320工作不斷逼 近E點(diǎn)附近時(shí)，回路系統(tǒng)300可能無(wú)法判定適合壓控振蕩器320的頻率范圍， 導(dǎo)致自動(dòng)校正的過(guò)程太久以致超過(guò)時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC的粗調(diào)時(shí)間，此時(shí)則觸 發(fā)自動(dòng)校正狀態(tài)SAC的第二種情況SAC2。于超過(guò)粗調(diào)時(shí)間之前，若壓控振蕩 器320是工作于操作曲線'10(T ,則于粗調(diào)時(shí)間到期時(shí)(頻率誤差檢測(cè)器310 仍無(wú)法正確判斷出適合E點(diǎn)的操作曲線時(shí))，頻率誤差檢測(cè)器310即將操作曲 線'100'當(dāng)作自動(dòng)校正的結(jié)果，接著壓控振蕩器320以操作曲線'100'進(jìn)行頻 率微調(diào)，第二種情況SAC2的后續(xù)操作與第一種情況SAC1相似。
圖5為根據(jù)圖3自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的流程50的方法流程圖。流程 50包含下列步驟
500:開(kāi)始。
502:同步參考信號(hào)FREF與反饋信號(hào)FRB，啟動(dòng)時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC。
504:比較反饋頻率FV與參考頻率FR，反饋頻率FV是否小于參考頻率 FR。若否，產(chǎn)生自動(dòng)^^正狀態(tài)SAC1，并進(jìn)行步驟510;若是，進(jìn)行步驟506。
506:判斷時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC是否停止。若是，產(chǎn)生自動(dòng)校正狀態(tài)SAC2, 并進(jìn)行步驟510;若否，產(chǎn)生自動(dòng)校正狀態(tài)SAC3，并進(jìn)行步驟508。
508:上移第二控制信號(hào)SC2,重新設(shè)定時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC，并進(jìn)行步驟
502。
510:產(chǎn)生粗鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK,記錄第二控制信號(hào)SC2。 512:結(jié)束。
在步驟502中，反饋頻率FRB是通過(guò)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)FOSC的頻率除頻而得。 在步驟508與510進(jìn)行下一步驟前，第二控制信號(hào)SLK與粗鎖定狀態(tài)信號(hào)SLK 還先進(jìn)行解碼操作。根據(jù)流程50,本發(fā)明是通過(guò)比較參考頻率與反饋頻率的 快慢，并根據(jù)比較結(jié)果(即第一控制信號(hào)SC1的極性)與時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC, 決定三種自動(dòng)校正狀態(tài)的狀態(tài)，進(jìn)而決定壓控振蕩器是否改變操作頻率曲線， 以達(dá)到自動(dòng)校正的目的。
特別注意，如前述的第一控制信號(hào)SC1的極性與參考頻率FR及反饋頻率 FV的比較結(jié)果，使用者可根據(jù)電路或程序設(shè)計(jì)選擇何種情況下極性為正。壓 控振蕩器320預(yù)設(shè)的工作頻率曲線不一定為最低頻率操作曲線，亦可為最高
頻率操作曲線。時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)STC提供粗調(diào)時(shí)間的方法，可通過(guò)遞增或遞減
計(jì)數(shù)來(lái)達(dá)到，如l， 2…，255, 256或256， 255…，2, 1等，時(shí)間大小可由 使用者依校正速度來(lái)調(diào)整。另外，反饋除頻器360的除頻倍率不為特定數(shù)值， 視使用者根據(jù)不同的應(yīng)用，預(yù)先設(shè)定除頻倍率的大小。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于藍(lán)牙 通訊系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)物理層工作于2. 4GHz的ISM頻帶，其中心頻率為2432MHz。 若參考信號(hào)產(chǎn)生器350產(chǎn)生頻率4MHz的參考信號(hào)FREF,由于2432M為4M的 608倍，使用者可設(shè)定反饋除頻器360的除頻倍率為608?；芈废到y(tǒng)300啟動(dòng) 自動(dòng)校正，將反饋頻率FV通過(guò)反饋機(jī)制逐漸升至2432MHz附近，并決定適合 的頻率范圍。
綜上所述，相較于已知技術(shù)的硬接線，壓控振蕩器僅固定工作于特定的 頻率范圍內(nèi)，本發(fā)明是利用頻率誤差檢測(cè)器，通過(guò)比較參考及反饋頻率及線 性搜索算法，進(jìn)行振蕩頻率范圍自動(dòng)校正，以選擇適合的頻率操作曲線。通 過(guò)頻率范圍自動(dòng)校正，增加壓控振蕩器工作頻率范圍的靈活性。因此，本發(fā) 明是利用頻率誤差檢測(cè)器以達(dá)成自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的功效。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種可自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的回路系統(tǒng)，包含有頻率誤差檢測(cè)器，用來(lái)根據(jù)參考頻率及反饋頻率，產(chǎn)生第二控制信號(hào)或粗鎖定狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行頻率粗調(diào)，該頻率誤差檢測(cè)器包含有循環(huán)式頻率檢測(cè)器，用來(lái)比較該參考頻率與該反饋頻率，以產(chǎn)生第一控制信號(hào)；狀態(tài)判斷器，耦接于該循環(huán)式頻率檢測(cè)器，用來(lái)根據(jù)該第一控制信號(hào)的極性與時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)，決定自動(dòng)校正狀態(tài)；以及雙向計(jì)數(shù)器，耦接于該狀態(tài)判斷器，用來(lái)根據(jù)該自動(dòng)校正狀態(tài)，產(chǎn)生該第二控制信號(hào)或該粗鎖定狀態(tài)信號(hào)；壓控振蕩器，耦接于該頻率誤差檢測(cè)器，用來(lái)根據(jù)該第二控制信號(hào)，選擇操作于多個(gè)頻率操作曲線的一頻率操作曲線，以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；輸入電壓?jiǎn)卧脕?lái)提供固定的輸入電壓至該壓控振蕩器；以及切換器，用來(lái)根據(jù)該粗鎖定狀態(tài)信號(hào)，將該壓控振蕩器耦接至該輸入電壓?jiǎn)卧?，或?qū)⒃搲嚎卣袷幤黢罱又令l率細(xì)調(diào)裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回路系統(tǒng)，其中該頻率細(xì)調(diào)裝置包含有 相位頻率檢測(cè)器，用來(lái)根據(jù)該參考頻率及該反饋頻率，以產(chǎn)生第三控制信號(hào)；電荷泵，耦接于該相位頻率檢測(cè)器，用來(lái)根據(jù)該第三控制信號(hào)，產(chǎn)生控 制電流；以及回路濾波器，耦接于該電荷泵與該切換器之間，用來(lái)根據(jù)該控制電流， 產(chǎn)生控制電壓至該切換器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的回路系統(tǒng)，其還包含參考頻率產(chǎn)生器，用來(lái)產(chǎn) 生該參考頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回路系統(tǒng)，其中該第二控制信號(hào)對(duì)應(yīng)于該多個(gè) 頻率操作曲線中的 一頻率操作曲線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回路系統(tǒng)，其中該第二控制信號(hào)對(duì)應(yīng)于該多個(gè) 頻率操作曲線的 一最低頻率操作曲線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回路系統(tǒng)，其中該壓控振蕩器還包含有多組變 容器，每一組變?nèi)萜鲗?duì)應(yīng)于該多個(gè)頻率操作曲線的一頻率操作曲線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的回路系統(tǒng)，其中該多組變?nèi)萜髦忻恳唤M變?nèi)萜?為n型堆積型金屬氧化物半導(dǎo)體元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的回路系統(tǒng)，其還包含反饋除頻器，耦接于該頻 率誤差檢測(cè)器及該壓控振蕩器之間，用來(lái)對(duì)該時(shí)鐘信號(hào)的頻率進(jìn)行除頻，以 產(chǎn)生該反饋頻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的回路系統(tǒng)，其中該壓控振蕩器的預(yù)設(shè)工作頻率 對(duì)應(yīng)于該多個(gè)頻率操作曲線的一最低頻率操作曲線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回路系統(tǒng)，其中還包含解碼器，耦接于該雙 向計(jì)數(shù)器，用來(lái)將該第二控制信號(hào)進(jìn)行解碼并輸入該壓控振蕩器。
11. 一種自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的方法，包含有 比較參考頻率與反饋頻率，以產(chǎn)生第一控制信號(hào)；根據(jù)該第 一控制信號(hào)的極性與時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)，決定自動(dòng)校正狀態(tài)； 根據(jù)該自動(dòng)校正狀態(tài)，產(chǎn)生第二控制信號(hào)或粗鎖定狀態(tài)信號(hào)；以及 根據(jù)該第二控制信號(hào)，控制壓控振蕩器操作于多個(gè)頻率操作曲線的一頻 率操作曲線，以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其還包含根據(jù)該粗鎖定狀態(tài)信號(hào)，調(diào) 整該壓控振蕩器的工作電壓，或微調(diào)該壓控振蕩器的輸出頻率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中微調(diào)該壓控振蕩器的輸出頻率包含有 根據(jù)該參考頻率及該反饋頻率，以產(chǎn)生第三控制信號(hào)； 根據(jù)該第三控制信號(hào)，產(chǎn)生控制電流；以及根據(jù)該控制電流，產(chǎn)生控制電壓控制該壓控振蕩器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中該第二控制信號(hào)對(duì)應(yīng)于該多個(gè)頻 率操作曲線中的 一頻率操作曲線。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中該第二控制信號(hào)對(duì)應(yīng)于該多個(gè)頻 率操作曲線的 一最低頻率操作曲線。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中該壓控振蕩器的預(yù)設(shè)工作頻率對(duì) 應(yīng)于該多個(gè)頻率操作曲線的 一最低頻率操作曲線。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包含對(duì)該時(shí)鐘信號(hào)的頻率進(jìn)行除頻， 以產(chǎn)生該反饋頻率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11述的方法，還包含將該第二控制信號(hào)進(jìn)行解碼并輸 入該壓控振蕩器。
全文摘要
一種可自動(dòng)校正振蕩頻率范圍的回路系統(tǒng)，包含有頻率誤差檢測(cè)器、壓控振蕩器、輸入電壓?jiǎn)卧约扒袚Q器。該頻率誤差檢測(cè)器用來(lái)根據(jù)參考頻率及反饋頻率，產(chǎn)生第二控制信號(hào)或粗鎖定狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行頻率粗調(diào)。該壓控振蕩器，用來(lái)根據(jù)該第二控制信號(hào)，選擇操作于多個(gè)頻率操作曲線的一頻率操作曲線，以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。該輸入電壓?jiǎn)卧?，用?lái)提供固定的輸入電壓至該壓控振蕩器。該切換器，用來(lái)根據(jù)該粗鎖定狀態(tài)信號(hào)，將該壓控振蕩器耦接至該輸入電壓?jiǎn)卧?，或?qū)⒃搲嚎卣袷幤黢罱又令l率細(xì)調(diào)裝置。
文檔編號(hào)H03L7/08GK101188420SQ20061014854
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月16日
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