專利名稱：具有寬鎖頻范圍的鎖相回路及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種鎖相回路(Phase Locked Loop Circuit，PLL)及相關(guān)方法，且特別是關(guān)于一種具有寬鎖頻范圍的鎖相回路與相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其所示為公知的鎖相回路示意圖。該鎖相回路100包括相位頻率檢測(cè)器(Phase frequency Detector)10、電荷泵(Charge Pump)20、回路濾波器(Loop filter)30、電壓控制振蕩器(Voltage Controlled Oscillator)40與分頻器(Divider)50。其中，具有一參考頻率(fref)的輸入頻率信號(hào)(CKin)由一參考振蕩器(Reference Oscillator，未示出)所產(chǎn)生。另外，輸入頻率信號(hào)與一分頻信號(hào)(frequency divided signal)同時(shí)輸入該相位頻率檢測(cè)器10。該相位頻率檢測(cè)器10可檢測(cè)該輸入頻率信號(hào)與該分頻信號(hào)之間的相位與頻率的差異，并輸出一相位差信號(hào)(Phase Difference Signal)至該電荷泵20。接著，電荷泵20根據(jù)該相位差信號(hào)的大小輸出正比于該相位差信號(hào)的一輸出電流，并經(jīng)由該回路濾波器30而對(duì)電容器(C1、C2)進(jìn)行充電，進(jìn)而產(chǎn)生一控制電壓(Vc)至該電壓控制振蕩器40。該電壓控制振蕩器40可以根據(jù)該控制電壓(Vc)產(chǎn)生一輸出頻率信號(hào)(CKout)，使該輸出頻率信號(hào)(CKout)的壓控頻率(fvco)對(duì)應(yīng)于該控制電壓。而分頻器50可接收輸出頻率信號(hào)(CKout)并將壓控頻率(fvco)除以整數(shù)M倍(乘上1/M)后產(chǎn)生該分頻信號(hào)用以輸入至該相位頻率檢測(cè)器10，所以鎖相回路的輸入頻率信號(hào)(CKin)與輸出頻率信號(hào)(CKout)的頻率關(guān)系為fvoc＝M*fref。
眾所周知，由于公知鎖相回路100的輸出頻率信號(hào)(CKout)的壓控頻率(fvco)的操作頻率范圍僅限定于電壓控制振蕩器40的諧振頻率(Resonant frequency)范圍。另外，由于控制電壓(Vc)與壓控頻率(fvco)之間為正比的關(guān)系。因此，控制電壓(Vc)會(huì)被局限于一規(guī)范電壓操作范圍之間。也就是說(shuō)，公知鎖相回路的鎖定區(qū)間會(huì)局限在電壓控制振蕩器40的操作范圍。
為了要實(shí)現(xiàn)寬操作頻率的鎖相回路，如圖2所示，提出一種具有多系數(shù)分頻器(Multi-Modulus Divider)的鎖相回路。該鎖相回路150中的多系數(shù)分頻器60包括一主分頻器62與一分頻系數(shù)選擇單元64。主分頻器62可以提供一基本值(M)。而分頻系數(shù)選擇單元64可利用控制管腳來(lái)選擇切換開關(guān)(SW0～SWN)用以選取多個(gè)系數(shù)值(1、1/2、1/4...1/2N)其中之一。也就是說(shuō)，經(jīng)由使用者選取分頻系數(shù)選擇單元64中的一系數(shù)值之后，電壓控制振蕩器40所輸出的具有一壓控頻率(fvco)的一壓控頻率信號(hào)(CKvco)即可被分頻系數(shù)選擇單元64根據(jù)該系數(shù)值進(jìn)行第一次分頻動(dòng)作而成為具有一輸出頻率(fout)的一輸出頻率信號(hào)(CKout)。而輸出頻率信號(hào)(CKout)再經(jīng)由主分頻器62根據(jù)該基本值(M)進(jìn)行第二次分頻動(dòng)作將輸出頻率信號(hào)(CKout)的輸出頻率(fout)除以整數(shù)M倍(乘上1/M)后產(chǎn)生該分頻信號(hào)。
公知的多系數(shù)分頻器60是利用應(yīng)用于鎖相回路中的一分頻系數(shù)選擇單元64，經(jīng)由使用者動(dòng)態(tài)的選擇分頻系數(shù)選擇單元64中的一系數(shù)值后應(yīng)用于鎖相回路中，使得輸出頻率信號(hào)(CKout)的壓控頻率(fout)可達(dá)到寬操作范圍的目的。然而，在專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)中設(shè)計(jì)該類型的鎖相回路必須額外的提供控制管腳(Control Pin)或控制端來(lái)控制切換開關(guān)(SW0～SWN)，以選擇分頻系數(shù)選擇單元64中的系數(shù)值。而增加的控制管腳/控制端會(huì)增加使用者操作的困難，并增加設(shè)計(jì)、測(cè)試上的復(fù)雜度與成本。
因此，如何改進(jìn)上述缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一具有內(nèi)建自動(dòng)調(diào)整機(jī)制實(shí)現(xiàn)具有寬鎖頻范圍的鎖相回路則為業(yè)界急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有寬鎖頻范圍的鎖相回路，由一內(nèi)建的分頻系數(shù)決定單元根據(jù)控制電壓來(lái)動(dòng)態(tài)的調(diào)整輸出頻率信號(hào)的輸出頻率實(shí)現(xiàn)具有寬鎖頻范圍的鎖相回路。
因此，本發(fā)明提出一種鎖相回路，包括相位頻率檢測(cè)器，可接收具有一參考頻率的一輸入頻率信號(hào)與一分頻信號(hào)，并可檢測(cè)該輸入頻率信號(hào)與該分頻信號(hào)之間的相位與頻率的差異后輸出一相位差信號(hào)；一電荷泵，可接收該相位差信號(hào)并根據(jù)該相位差信號(hào)的大小產(chǎn)生相關(guān)于該相位差信號(hào)的一輸出電流；一回路濾波器，可接收該輸出電流并平緩該輸出電流后轉(zhuǎn)換并輸出一控制電壓；一電壓控制振蕩器，可接收該控制電壓并根據(jù)該控制電壓產(chǎn)生具有一壓控頻率的一壓控頻率信號(hào)；一多系數(shù)分頻器，可接收該壓控頻率信號(hào)并輸出該分頻信號(hào)與具有一輸出頻率的一輸出頻率信號(hào)，其中，該多系數(shù)分頻器具有多個(gè)除數(shù)可供選擇，當(dāng)該多系數(shù)分頻器通過(guò)選擇使用一第一除數(shù)時(shí)，該壓控頻率除以該分頻信號(hào)的頻率即為該第一除數(shù)；以及，一分頻系數(shù)決定單元，可接收該相位差信號(hào)與該控制電壓，當(dāng)該控制電壓不在一規(guī)范電壓操作范圍之間且該相位差信號(hào)經(jīng)由確認(rèn)無(wú)法完成鎖定時(shí)，控制該多系數(shù)分頻器不選擇該第一除數(shù)改為選擇所述除數(shù)中的一第二除數(shù)。
根據(jù)所述的鎖相回路，其中該多系數(shù)分頻器包括一主分頻器，該主分頻器可提供一基本值；以及一分頻系數(shù)選擇單元，該分頻系數(shù)選擇單元可提供多個(gè)系數(shù)值使得所述系數(shù)值結(jié)合該基本值可形成該多系數(shù)分頻器的所述除數(shù)；其中，通過(guò)該分頻系數(shù)決定單元選擇所述系數(shù)值中的一第一系數(shù)值，該分頻系數(shù)選擇單元可根據(jù)該第一系數(shù)值進(jìn)行第一次分頻操作使得該壓控頻率除以該輸出頻率即為該第一系數(shù)值，而該主分頻器可根據(jù)該基本值進(jìn)行第二次分頻操作使得該輸出頻率除以該分頻信號(hào)的頻率即為該基本值。
根據(jù)所述的鎖相回路，其中該分頻系數(shù)決定單元包括一鎖定檢測(cè)器，該鎖定檢測(cè)器接收該相位差信號(hào)并判斷該相位差信號(hào)是否為一鎖定狀態(tài)，當(dāng)該鎖定檢測(cè)器確定為該鎖定狀態(tài)時(shí)，該鎖定檢測(cè)器輸出一清除信號(hào)；一比較器，該比較器可接收并監(jiān)測(cè)該控制電壓并在該控制電壓小于或者大于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該比較器會(huì)輸出脈沖；一累加器，該累加器連接至該比較器，用以計(jì)數(shù)該比較器輸出的脈沖數(shù)目，當(dāng)該累加器計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目達(dá)到一預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，該累加器會(huì)發(fā)出一調(diào)整信號(hào)，而當(dāng)該累加器接收到一清除信號(hào)時(shí)該累加器會(huì)清除累加器中所計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目；一切換控制器，該切換控制器連接至該累加器使得該切換控制器可以根據(jù)該調(diào)整信號(hào)來(lái)選擇該多系數(shù)分頻器中的所述除數(shù)其中之一。
根據(jù)所述的鎖相回路，其中，該比較器輸出脈沖的頻率是由該輸入頻率信號(hào)的該參考頻率決定。
根據(jù)所述的鎖相回路，其中，當(dāng)該控制電壓小于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該比較器會(huì)由一低Vc信號(hào)端輸出脈沖；而當(dāng)該累加器計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，該調(diào)整信號(hào)即為一上調(diào)信號(hào)。
根據(jù)所述的鎖相回路，其中，當(dāng)該控制電壓大于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該比較器會(huì)由一高Vc信號(hào)端輸出脈沖；而當(dāng)該累加器計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，該調(diào)整信號(hào)即為一下調(diào)信號(hào)。
根據(jù)所述的鎖相回路，其中，當(dāng)該控制電壓小于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該第二除數(shù)大于該第一除數(shù)；而當(dāng)該控制電壓大于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該第二除數(shù)小于該第一除數(shù)。
此外，本發(fā)明提出一種操作一鎖相回路的方法，該鎖相回路將一輸出頻率信號(hào)除以一分頻系數(shù)并根據(jù)分頻結(jié)果與一輸入頻率信號(hào)之間的差異提供一對(duì)應(yīng)的控制電壓；而該方法包含有將該分頻系數(shù)設(shè)定為一初始值；以及，如果該控制電壓超出一規(guī)范電壓操作范圍，且維持超過(guò)一預(yù)設(shè)時(shí)段，則改變?cè)摲诸l系數(shù)。
根據(jù)所述的方法，其中，當(dāng)該控制電壓超過(guò)該規(guī)范電壓操作范圍且維持超過(guò)該預(yù)設(shè)時(shí)段而要改變?cè)摲诸l系數(shù)時(shí)，如果該控制電壓低于該規(guī)范電壓操作范圍的下限且維持超過(guò)該預(yù)設(shè)時(shí)段時(shí)，使該分頻系數(shù)增加；而當(dāng)該控制電壓超過(guò)該規(guī)范電壓操作范圍且維持超過(guò)該預(yù)設(shè)時(shí)段而要改變?cè)摲诸l系數(shù)時(shí)，如果該控制電壓高于該規(guī)范電壓操作范圍的上限且維持超過(guò)該預(yù)設(shè)時(shí)段時(shí)，使該分頻系數(shù)減少。
因此，本發(fā)明提供的具有寬鎖頻范圍的鎖相回路及其操作方法，使得鎖相回路設(shè)計(jì)在應(yīng)用于專用電路時(shí)，不需要另外增加控制管腳，所以不會(huì)增加使用者的負(fù)擔(dān)。并且由于本發(fā)明的分頻系數(shù)決定單元均由數(shù)字電路所完成，因此對(duì)于集成電路的工藝偏移具有很高的免疫性。
為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，然而附圖僅提供參考與說(shuō)明，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。


圖1所示為公知的鎖相回路示意圖。
圖2所示為公知具有多系數(shù)分頻器的鎖相回路。
圖3所示為本發(fā)明的鎖相回路。
圖4所示為本發(fā)明鎖相回路頻率操作示意圖。
圖5所示為分頻系數(shù)決定單元的狀態(tài)圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下10、210相位頻率檢測(cè)器20、220電荷泵30、230回路濾波器40、240電壓控制振蕩器50分頻器 60、250多系數(shù)分頻器62、252主分頻器 64、254分頻系數(shù)選擇單元100、150、200鎖相回路260分頻系數(shù)決定單元262鎖定檢測(cè)器264比較器266累加器268切換控制器具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D3，其所示為本發(fā)明的鎖相回路。本發(fā)明的鎖相回路200包括相位頻率檢測(cè)器210、電荷泵220、回路濾波器230、電壓控制振蕩器240、多系數(shù)分頻器250與分頻系數(shù)決定單元260。而多系數(shù)分頻器250包括一主分頻器252與一分頻系數(shù)選擇單元254。主分頻器252可以提供一基本值(M)。而分頻系數(shù)選擇單元254可經(jīng)由分頻系數(shù)決定單元260控制切換開關(guān)(SW0～SWN)用以選取多個(gè)系數(shù)值(1、1/2、1/4...1/2N)其中之一。也就是說(shuō)，經(jīng)由分頻系數(shù)決定單元260選取分頻系數(shù)選擇單元254中的一系數(shù)值之后，電壓控制振蕩器240所輸出的具有一壓控頻率(fvcp)的一壓控頻率信號(hào)(CKvco)即可被分頻系數(shù)選擇單元254根據(jù)該系數(shù)值進(jìn)行第一次分頻動(dòng)作而成為具有一輸出頻率(fout)的一輸出頻率信號(hào)(CKout)。而輸出頻率信號(hào)(CKout)再經(jīng)由主分頻器252根據(jù)該基本值(M)進(jìn)行第二次分頻動(dòng)作，將輸出頻率信號(hào)(CKout)的輸出頻率(fout)除以整數(shù)M倍(乘上1/M)后產(chǎn)生該分頻信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一分頻系數(shù)決定單元260應(yīng)用于具有多系數(shù)分頻器的鎖相回路并整合于一專用集成電路(ASIC)內(nèi)，使得本發(fā)明的鎖相回路200具有寬操作頻率的特性并且不需要使用者利用控制管腳來(lái)選擇分頻系數(shù)選擇單元254中的系數(shù)值。
分頻系數(shù)決定單元260包括一鎖定檢測(cè)器262、一比較器(Comparator)264、一累加器(Accumulator)266、與一切換控制器268。其中，比較器264可接收并監(jiān)測(cè)該控制電壓(Vc)。當(dāng)控制電壓(Vc)小于或者大于一規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，比較器264會(huì)由低Vc信號(hào)端輸出脈沖或者由高Vc信號(hào)端輸出脈沖至累加器266。而累加器266會(huì)計(jì)數(shù)低Vc信號(hào)端或者高Vc信號(hào)端輸出的脈沖數(shù)目。當(dāng)累加器266累計(jì)的脈沖數(shù)目達(dá)到一預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，累加器266會(huì)發(fā)出一上調(diào)信號(hào)(UP)或者一下調(diào)信號(hào)(DN)至切換控制器268，而切換控制器268可以根據(jù)上調(diào)信號(hào)(UP)或者下調(diào)信號(hào)(DN)來(lái)選擇分頻系數(shù)選擇單元254中的系數(shù)值，并應(yīng)用于鎖相回路200。此外，鎖定檢測(cè)器262接收相位頻率檢測(cè)器210輸出的相位差信號(hào)，并判斷鎖相回路是否完成鎖相回路的鎖定(PLL Lock)。當(dāng)鎖定檢測(cè)器262確定鎖相回路200處于鎖定狀態(tài)，則鎖定檢測(cè)器262輸出一清除信號(hào)至該累加器266用以清除累加器266中所計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，其所示為本發(fā)明鎖相回路頻率操作示意圖。其中，橫軸為電壓控制振蕩器240的控制電壓(Vc)，而縱軸為輸出頻率信號(hào)(CKout)的輸出頻率(fout)。如圖所示，電壓控制振蕩器240的控制電壓的規(guī)范電壓操作范圍在Vx與Vy之間。當(dāng)多系數(shù)分頻器250的除數(shù)為M(乘上1/M)時(shí)，鎖相回路200的操作頻率范圍在BMHz～AMHz之間；當(dāng)多系數(shù)分頻器250的除數(shù)為2M(乘上1/2M)時(shí)，鎖相回路200的操作頻率范圍在B/2MHz～A/2MHz之間；當(dāng)多系數(shù)分頻器250的除數(shù)為4M(乘上1/4M)時(shí)，鎖相回路200的操作頻率范圍在B/4MHz～A/4MHz之間并以此類推至除數(shù)為2NM。因此，本發(fā)明的鎖相回路可以在B/4MHz～AMHz之間操作。同理，當(dāng)分頻系數(shù)選擇單元254中有更多系數(shù)可供切換時(shí)，鎖相回路可以具有更寬的操作頻率范圍。
請(qǐng)參照?qǐng)D5，其所示為分頻系數(shù)決定單元的狀態(tài)圖。當(dāng)鎖相回路200開始工作時(shí)，分頻系數(shù)決定單元260處于(A)狀態(tài)，即為初始狀態(tài)。當(dāng)具有參考頻率(fref)的輸入頻率信號(hào)(CKin)輸入鎖相回路200后，控制電壓(Vc)開始變化，此時(shí)分頻系數(shù)決定單元260處于(B)狀態(tài)，即為檢測(cè)控制電壓(Vc)狀態(tài)。在(B)狀態(tài)時(shí)，分頻系數(shù)決定單元260的比較器264監(jiān)視控制電壓(Vc)是否在規(guī)范電壓操作范圍(Vx～Vy)之間。當(dāng)控制電壓(Vc)在規(guī)范電壓操作范圍(Vx～Vy)之間且鎖定檢測(cè)器262確定鎖相回路200已經(jīng)鎖定完成，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(G)狀態(tài)，即為鎖定狀態(tài)。在(G)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)鎖定檢測(cè)器262檢測(cè)出鎖相回路200無(wú)鎖定時(shí)則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(B)狀態(tài)。
此外，在(B)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)輸入頻率信號(hào)(CKin)的參考頻率(fref)改變使得控制電壓(Vc)小于Vx時(shí)，分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(C)狀態(tài)，即Vb＜Vc＜Vx的計(jì)數(shù)狀態(tài)。在(C)狀態(tài)時(shí)，累加器會(huì)開始計(jì)數(shù)低Vc信號(hào)端所輸出的脈沖數(shù)目。接著，(一)當(dāng)控制電壓(Vc)大于Vx且脈沖數(shù)目未達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(B)狀態(tài)。(二)當(dāng)控制電壓(Vc)小于Vx且脈沖數(shù)目未達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)且該鎖定檢測(cè)器262確定鎖相回路200已經(jīng)鎖定完成時(shí)，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(G)狀態(tài)。(三)當(dāng)控制電壓(Vc)進(jìn)一步小于Vb且脈沖數(shù)目未達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(D)狀態(tài)，即為Vc＜Vb的計(jì)數(shù)狀態(tài)。(四)當(dāng)控制電壓(Vc)小于Vx且脈沖數(shù)目達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(F)狀態(tài)，即為增加除數(shù)并重置的狀態(tài)。
在狀態(tài)(D)時(shí)，由于控制電壓(Vc)已經(jīng)過(guò)低，所以不可能完成鎖相回路的鎖定，因此，除非輸入頻率信號(hào)(CKin)的參考頻率(fref)改變使得控制電壓(Vc)再次大于Vx使得分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(B)狀態(tài)，否則當(dāng)脈沖數(shù)目達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(F)狀態(tài)。
在狀態(tài)(F)時(shí)，切換控制器268可以選擇分頻系數(shù)選擇單元254中的系數(shù)值使得多系數(shù)分頻器252的除數(shù)可以增加。例如，由除數(shù)M增加至除數(shù)2M，或者由除數(shù)2M增加至除數(shù)4M。之后，分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(A)狀態(tài)并繼續(xù)工作。
此外，在(B)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)輸入頻率信號(hào)(CKin)的參考頻率(fref)改變使得控制電壓(Vc)大于Vy時(shí)，分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(E)狀態(tài)，即Vy＜Vc＜Vt的計(jì)數(shù)狀態(tài)。在(E)狀態(tài)時(shí)，累加器會(huì)開始計(jì)數(shù)高Vc信號(hào)端所輸出的脈沖數(shù)目。接著，(一)當(dāng)控制電壓(Vc)小于Vy且脈沖數(shù)目未達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(B)狀態(tài)。(二)當(dāng)控制電壓(Vc)大于Vy、脈沖數(shù)目未達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)且該鎖定檢測(cè)器262確定鎖相回路200已經(jīng)鎖定完成時(shí)，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(G)狀態(tài)。(三)當(dāng)控制電壓(Vc)進(jìn)一步大于Vt且脈沖數(shù)目未達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(I)狀態(tài)，即為Vc＜Vt的計(jì)數(shù)狀態(tài)。(四)當(dāng)控制電壓(Vc)大于Vy且脈沖數(shù)目達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，則分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(H)狀態(tài)，即為降低除數(shù)并重置的狀態(tài)。
在狀態(tài)(I)時(shí)，由于控制電壓(Vc)已經(jīng)過(guò)高，所以不可能完成鎖相回路的鎖定，因此，除非輸入頻率信號(hào)(CKin)的參考頻率(fref)改變使控制電壓(Vc)再次小于Vy使得分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(B)狀態(tài)，否則當(dāng)脈沖數(shù)目達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)時(shí)，分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(H)狀態(tài)。
在狀態(tài)(H)時(shí)，切換控制器268可以選擇分頻系數(shù)選擇單元254中的系數(shù)值使得多系數(shù)分頻器252的除數(shù)可以降低。例如，由除數(shù)2M降低至除數(shù)M，或者由除數(shù)4M降低至除數(shù)2M。之后，分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(A)狀態(tài)并繼續(xù)工作。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，累加器266的預(yù)設(shè)數(shù)目(X次)為24，而比較器264由低Vc信號(hào)端或者高Vc信號(hào)端所發(fā)出的脈沖信號(hào)的頻率為fref/256，也就是說(shuō)，當(dāng)控制電壓(Vc)不在規(guī)范電壓操作范圍(Vx～Vy)之間時(shí)，經(jīng)過(guò)24*(256/fref)的時(shí)間之后，分頻系數(shù)決定單元260可以改變多系數(shù)分頻器250中的除數(shù)。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸入頻率信號(hào)(CKin)的參考頻率(fref)很低時(shí)，電荷泵220輸出的電流會(huì)使控制電壓(Vc)非常低，使得分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(C)狀態(tài)或者(D)狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間皆無(wú)法達(dá)到鎖定之后，分頻系數(shù)決定單元260會(huì)控制多系數(shù)分頻器250增加除數(shù)，并在重置之后可使控制電壓(Vc)回到規(guī)范電壓操作范圍(Vx～Vy)之間并進(jìn)行鎖定，使得分頻系數(shù)決定單元260達(dá)到(G)狀態(tài)，完成鎖相回路200的鎖定。
同理，當(dāng)輸入頻率信號(hào)(CKin)的參考頻率(fref)很高時(shí)，電荷泵220輸出的電流會(huì)使控制電壓(Vc)非常高，使得分頻系數(shù)決定單元260進(jìn)入(E)狀態(tài)或者(I)狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間皆無(wú)法達(dá)到鎖定之后，分頻系數(shù)決定單元260會(huì)控制多系數(shù)分頻器250降低除數(shù)，并在重置之后可使控制電壓(Vc)回到規(guī)范電壓操作范圍(Vx～Vy)之間并進(jìn)行鎖定，使得分頻系數(shù)決定單元260達(dá)到(G)狀態(tài)，完成鎖相回路200的鎖定。
因此，本發(fā)明提出一種具有寬鎖頻范圍的鎖相回路，使得鎖相回路設(shè)計(jì)在應(yīng)用于專用電路時(shí)，不需要另外增加控制管腳增加使用者的負(fù)擔(dān)。并且由于本發(fā)明的分頻系數(shù)決定單元260均由數(shù)字電路所完成，因此對(duì)于集成電路的工藝偏移具有很高的免疫性。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鎖相回路，包括一相位頻率檢測(cè)器，該相位頻率檢測(cè)器可接收具有一參考頻率的一輸入頻率信號(hào)與一分頻信號(hào)，并可檢測(cè)該輸入頻率信號(hào)與該分頻信號(hào)之間的相位與頻率的差異后輸出一相位差信號(hào)；一電荷泵，該電荷泵可接收該相位差信號(hào)并根據(jù)該相位差信號(hào)的大小產(chǎn)生相關(guān)于該相位差信號(hào)的一輸出電流；一回路濾波器，該回路濾波器可接收該輸出電流并平緩該輸出電流后轉(zhuǎn)換并輸出一控制電壓；一電壓控制振蕩器，該電壓控制振蕩器可接收該控制電壓并根據(jù)該控制電壓產(chǎn)生具有一壓控頻率的一壓控頻率信號(hào)；一多系數(shù)分頻器，該多系數(shù)分頻器可接收該壓控頻率信號(hào)并輸出該分頻信號(hào)與具有一輸出頻率的一輸出頻率信號(hào)，其中，該多系數(shù)分頻器具有多個(gè)除數(shù)可供選擇，當(dāng)該多系數(shù)分頻器通過(guò)選擇使用一第一除數(shù)時(shí)，該壓控頻率除以該分頻信號(hào)的頻率即為該第一除數(shù)；以及一分頻系數(shù)決定單元，該分頻系數(shù)決定單元可接收該相位差信號(hào)與該控制電壓，當(dāng)該控制電壓不在一規(guī)范電壓操作范圍之間且該相位差信號(hào)經(jīng)由確認(rèn)無(wú)法完成鎖定時(shí)，控制該多系數(shù)分頻器不選擇該第一除數(shù)改為選擇所述除數(shù)中的一第二除數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中該多系數(shù)分頻器包括一主分頻器，該主分頻器可提供一基本值；以及一分頻系數(shù)選擇單元，該分頻系數(shù)選擇單元可提供多個(gè)系數(shù)值使得所述系數(shù)值結(jié)合該基本值可形成該多系數(shù)分頻器的所述除數(shù)；其中，通過(guò)該分頻系數(shù)決定單元選擇所述系數(shù)值中的一第一系數(shù)值，該分頻系數(shù)選擇單元可根據(jù)該第一系數(shù)值進(jìn)行第一次分頻操作使得該壓控頻率除以該輸出頻率即為該第一系數(shù)值，而該主分頻器可根據(jù)該基本值進(jìn)行第二次分頻操作使得該輸出頻率除以該分頻信號(hào)的頻率即為該基本值。
3.如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中該分頻系數(shù)決定單元包括一鎖定檢測(cè)器，該鎖定檢測(cè)器接收該相位差信號(hào)并判斷該相位差信號(hào)是否為一鎖定狀態(tài)，當(dāng)該鎖定檢測(cè)器確定為該鎖定狀態(tài)時(shí)，該鎖定檢測(cè)器輸出一清除信號(hào)；一比較器，該比較器可接收并監(jiān)測(cè)該控制電壓并在該控制電壓小于或者大于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該比較器會(huì)輸出脈沖；一累加器，該累加器連接至該比較器，用以計(jì)數(shù)該比較器輸出的脈沖數(shù)目，當(dāng)該累加器計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目達(dá)到一預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，該累加器會(huì)發(fā)出一調(diào)整信號(hào)，而當(dāng)該累加器接收到一清除信號(hào)時(shí)該累加器會(huì)清除累加器中所計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目；一切換控制器，該切換控制器連接至該累加器使得該切換控制器可以根據(jù)該調(diào)整信號(hào)來(lái)選擇該多系數(shù)分頻器中的所述除數(shù)其中之一。
4.如權(quán)利要求3所述的鎖相回路，其中，該比較器輸出脈沖的頻率是由該輸入頻率信號(hào)的該參考頻率決定。
5.如權(quán)利要求3所述的鎖相回路，其中，當(dāng)該控制電壓小于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該比較器會(huì)由一低控制電壓信號(hào)端輸出脈沖；而當(dāng)該累加器計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，該調(diào)整信號(hào)即為一上調(diào)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求3所述的鎖相回路，其中，當(dāng)該控制電壓大于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該比較器會(huì)由一高控制電壓信號(hào)端輸出脈沖；而當(dāng)該累加器計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目達(dá)到該預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，該調(diào)整信號(hào)即為一下調(diào)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的鎖相回路，其中，當(dāng)該控制電壓小于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該第二除數(shù)大于該第一除數(shù)；而當(dāng)該控制電壓大于該規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，該第二除數(shù)小于該第一除數(shù)。
8.一種操作一鎖相回路的方法，該鎖相回路將一輸出頻率信號(hào)除以一分頻系數(shù)并根據(jù)分頻結(jié)果與一輸入頻率信號(hào)之間的差異提供一對(duì)應(yīng)的控制電壓；而該方法包含有將該分頻系數(shù)設(shè)定為一初始值；以及如果該控制電壓超出一規(guī)范電壓操作范圍，且維持超過(guò)一預(yù)設(shè)時(shí)段，則改變?cè)摲诸l系數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，當(dāng)該控制電壓超過(guò)該規(guī)范電壓操作范圍且維持超過(guò)該預(yù)設(shè)時(shí)段而要改變?cè)摲诸l系數(shù)時(shí)，如果該控制電壓低于該規(guī)范電壓操作范圍的下限且維持超過(guò)該預(yù)設(shè)時(shí)段時(shí)，使該分頻系數(shù)增加；而當(dāng)該控制電壓超過(guò)該規(guī)范電壓操作范圍且維持超過(guò)該預(yù)設(shè)時(shí)段而要改變?cè)摲诸l系數(shù)時(shí)，如果該控制電壓高于該規(guī)范電壓操作范圍的上限且維持超過(guò)該預(yù)設(shè)時(shí)段時(shí)，使該分頻系數(shù)減少。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有寬鎖頻范圍的鎖相回路及其操作方法。在本發(fā)明鎖相回路中，利用一內(nèi)建的分頻系數(shù)決定單元實(shí)現(xiàn)一鎖定監(jiān)控機(jī)制以監(jiān)視鎖相回路中的控制電壓。當(dāng)控制電壓大于或小于一規(guī)范電壓操作范圍時(shí)，改變多系數(shù)分頻器中的除數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)的調(diào)整輸出頻率信號(hào)的輸出頻率。本發(fā)明的具有寬鎖頻范圍的鎖相回路及其操作方法，使得鎖相回路設(shè)計(jì)在應(yīng)用于專用電路時(shí)，不需要另外增加控制管腳，所以不會(huì)增加使用者的負(fù)擔(dān)并對(duì)于集成電路的工藝偏移具有很高的免疫性。
文檔編號(hào)H03L7/193GK101013894SQ200710007800
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者羅仁鴻, 魏呈達(dá) 申請(qǐng)人:智原科技股份有限公司