專利名稱：電流模式增益分裂雙通路vco的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容一般涉及電子電路，更具體地，涉及振蕩器和鎖相環(huán)(PLL)。 II.
背景技術(shù)：
振蕩器和鎖相環(huán)是許多電子電路的必需部分且在通信電路中特別重要。例 如，數(shù)字系統(tǒng)使用時(shí)鐘信號(hào)來(lái)觸發(fā)同步電路(例如，觸發(fā)器)。發(fā)射機(jī)和接收 機(jī)系統(tǒng)使用本地振蕩器(LO)信號(hào)分別用于上變頻和下變頻。無(wú)線通信系統(tǒng) 中的無(wú)線設(shè)備(例如，蜂窩電話) 一般對(duì)數(shù)字電路使用時(shí)鐘信號(hào)而對(duì)發(fā)射機(jī)和 接收機(jī)系統(tǒng)使用LO信號(hào)。用振蕩器來(lái)生成時(shí)鐘和LO信號(hào)，且通常用鎖相環(huán) 來(lái)控制時(shí)鐘和LO信號(hào)的頻率。
壓控振蕩器(VCO)是具有可隨控制電壓變化的振蕩頻率的振蕩器?？蓪?VCO設(shè)計(jì)成具有在一寬范圍上變化其振蕩頻率的能力。可需要該寬調(diào)諧范圍 來(lái)(1)保證該VCO可在一需要的頻率或需要的頻率范圍上操作；(2)補(bǔ)償 由于元件容錯(cuò)性、集成電路(IC)處理變化、溫度、電壓電源變化等產(chǎn)生的振 蕩頻率的變化。
一般需要大VCO增益來(lái)實(shí)現(xiàn)寬調(diào)諧范圍。VCO增益大致等于用于該VCO
的控制電壓范圍除以vco的調(diào)諧范圍。大vco增益可導(dǎo)致多種負(fù)面效應(yīng)。首
先，如果該VCO用于PLL，則該大VCO增益一般導(dǎo)致寬的環(huán)路濾波器帶寬， 這可能影響環(huán)路穩(wěn)定性。為了保持環(huán)路濾波器帶寬固定以及避免不穩(wěn)定，可在 該P(yáng)LL中使用小電荷泵電流和/或大環(huán)路濾波器電容器。其導(dǎo)致該電荷泵的減 小的信噪比以及該大片上電容器的區(qū)域惡化。此外，大VCO增益導(dǎo)致PLL內(nèi) 的來(lái)自電路塊(例如，電荷泵以及環(huán)路濾波器)的噪聲被大增益放大，其導(dǎo)致 VCO輸出的更多抖動(dòng)。所有這些對(duì)生效應(yīng)都是不期望的。關(guān)于大VCO增益的 這些問(wèn)題在低電壓應(yīng)用中更加顯著，因?yàn)楦嗟叵拗屏丝刂齐妷悍秶?br> 因此，本領(lǐng)域需要有效地處理大VCO增益以及實(shí)現(xiàn)優(yōu)良'性能的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述用于使用電流模式雙通路來(lái)有效處理大VCO增益的技術(shù)。這些 技術(shù)使用(1)慢速高增益通路來(lái)提供調(diào)整VCO的中心頻率的平均控制電流和 (2)快速低增益通路來(lái)提供在正常操作期間調(diào)整VCO頻率的瞬時(shí)或快速控制 電流。高增益通路與大VCO增益相關(guān)聯(lián)但較慢，因此不影響PLL環(huán)路動(dòng)態(tài)特 性。低增益通路與較小VCO增益相關(guān)聯(lián)、且工作在正常操作期間，并影響PLL 環(huán)路動(dòng)態(tài)特性。因此VCO具有本質(zhì)上由兩個(gè)VCO增益組成的雙通路VCO增 益，這兩個(gè)VCO增益可應(yīng)用于低和高頻率。
在一實(shí)施例中，VCO包括電壓到電流轉(zhuǎn)換器、電流放大器、加法器、以 及流控振蕩器(ICO)。電壓到電流轉(zhuǎn)換器接收控制電壓并生成第一電流和第
二電流。電流放大器將第一電流進(jìn)行放大和濾波并生成第三電流。加法器將第
二電流和第三電流相加并生成控制電流。ICO接收該控制電流并生成具有由該
控制電流所確定的頻率的振蕩器信號(hào)。可使用諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)有效地實(shí)現(xiàn) 該電壓到電流轉(zhuǎn)換器、電流放大器、和加法器。
在一實(shí)施例中，PLL包括如上所述的VCO、分壓器、相位一頻率檢測(cè)器、 以及環(huán)路濾波器。分壓器在頻率上劃分振蕩器信號(hào)并提供反饋信號(hào)。相位一頻 率檢測(cè)器將反饋信號(hào)和參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較并提供檢測(cè)器信號(hào)。環(huán)路濾波 器對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波并提供控制電壓。可基于由快速低增益通路所提供的較小VCO增益來(lái)設(shè)計(jì)PLL環(huán)路特性。
以下進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的各方面和實(shí)施例。
附圖簡(jiǎn)述
從以下結(jié)合附圖來(lái)闡述的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的特征和屬性將變得更明 顯，其中相同的參考字符貫穿全部附圖相應(yīng)地進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

圖1示出傳統(tǒng)PLL。
圖2示出可有效地處理大VCO增益的新型PLL。 圖3示出電流模式雙通路電壓到電流轉(zhuǎn)換器。 圖4A示出圖3中的轉(zhuǎn)換器的s域模型。 圖4B示出雙通路VCO增益的圖表。
圖5示出使用具有雙通路VCO增益的VCO的PLL的操作。 圖6示出無(wú)線設(shè)備的框圖。
詳細(xì)描述
本文使用詞"示例性"來(lái)表示"作為示例、實(shí)例、或說(shuō)明"。本文描述為 "示例性"的任一實(shí)施例或設(shè)計(jì)不一定被解釋為優(yōu)選的或超越其它實(shí)施例或設(shè) 計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。
圖1示出包括相位一頻率檢測(cè)器(PFD) 110、電荷泵(CP) 120、環(huán)路濾 波器(LF) 130、壓控振蕩器(VCO) 140、以及分壓器170的傳統(tǒng)PLL 100 的框圖。VCO140包括電壓到電流轉(zhuǎn)換器(V2I) 150以及流控振蕩器(ICO) 160。
ICO 160生成具有由來(lái)自轉(zhuǎn)換器150的控制電流確定的頻率的振蕩器信 號(hào)。分壓器170用因子N在頻率上劃分該振蕩器信號(hào)，其中N^1，并提供反 饋信號(hào)。相位一頻率檢測(cè)器110接收參考信號(hào)和該反饋信號(hào)，將這兩個(gè)信號(hào)的 相位進(jìn)行比較，并提供指示這兩個(gè)信號(hào)之間的相位差值/誤差的檢測(cè)器信號(hào)。電 荷泵120生成與檢測(cè)到的相位差成比例的誤差信號(hào)。環(huán)路濾波器130調(diào)整控制 電壓，從而將反饋信號(hào)的相位或頻率鎖定到參考信號(hào)的相位或頻率。轉(zhuǎn)換器150 將控制電壓轉(zhuǎn)換成用于ICO 160的控制電流。
VCO140可能具有寬調(diào)諧范圍，且VCO增益可能很大。可使用各種設(shè)計(jì)來(lái)處理大vco增益。在一常規(guī)設(shè)計(jì)中，執(zhí)行數(shù)字校準(zhǔn)來(lái)集中vco頻率。在該
設(shè)計(jì)中，將一參考電壓應(yīng)用到該VCO并將其轉(zhuǎn)換成參考電流。使用數(shù)字到模 擬轉(zhuǎn)換器(DAC)來(lái)生成校準(zhǔn)電流并將其與參考電流相加以生成用于ICO的 控制電流。參考電壓表示用于VCO的標(biāo)稱(或中心)控制電壓。選擇校準(zhǔn)電 流，從而ICO工作為在應(yīng)用該參考電壓時(shí)靠近所需頻率。因此，校準(zhǔn)電壓提供 一偏移，該偏移集中ICO的頻率。隨后允許將較小的增益用于該電壓到電流轉(zhuǎn) 換器，這減小了正常操作期間的VCO增益。該設(shè)計(jì)使用諸如精確(例如，帶 隙)電壓參考、DAC、數(shù)字校準(zhǔn)電路等附加電路。此外，如果僅在啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行 一次校準(zhǔn)，則該校準(zhǔn)的頻率可能由于諸如溫度和電源電壓變化等操作環(huán)境中的 變化而漂移。
在另一常規(guī)設(shè)計(jì)中，為VCO生成兩個(gè)控制電壓。在該設(shè)計(jì)中，將來(lái)自環(huán) 路濾波器的低增益控制電壓與參考電壓進(jìn)行比較，將生成的誤差電壓積分以獲 得高增益控制電壓。該參考電壓表示VCO的標(biāo)稱控制電壓。使用該高增益控 制電壓來(lái)將ICO移動(dòng)到期望的頻率。因此，該高增益控制電壓提供一偏移，該 偏移集中ICO的頻率。隨后允許將較小的增益用于該低增益控制電壓，這減小 了正常操作期間的vco增益。該設(shè)計(jì)同樣使用諸如精確(例如，帶隙)電壓
參考以及可操作的放大器等附加電路來(lái)實(shí)現(xiàn)積分器。此外，為了保證環(huán)路穩(wěn)定
性以及避免干擾PLL環(huán)路動(dòng)態(tài)特性，必須仔細(xì)地設(shè)計(jì)用于該低增益控制電壓的 通路的帶寬。
本文描述用于有效地處理大VCO增益的新型技術(shù)。這些技術(shù)在避免上述 常規(guī)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)的同時(shí)能提供良好的性能。這些技術(shù)通過(guò)使用雙通路來(lái)處理大 VCO增益 一快速低增益通路與一慢速高增益通路，兩者相并聯(lián)。高增益通 路提供調(diào)整VCO的中心頻率的平均控制電流。低增益通路提供在正常操作期
間調(diào)整vco頻率的瞬時(shí)或快速控制電流。高增益通路與大vco增益相關(guān)聯(lián)但
很慢，因此并不影響PLL環(huán)路動(dòng)態(tài)特性。低增益通路與較小的VCO增益相關(guān) 聯(lián)，且工作在正常操作期間，并影響PLL環(huán)路動(dòng)態(tài)特性。
圖2示出可有效地操作大VCO增益的新型PLL 200的實(shí)施例的框圖。PLL 200包括相位一頻率檢測(cè)器210、電荷泵220、環(huán)路濾波器230、壓控振蕩器240、 以及分壓器270。 VCO 240包括電流模式雙通路電壓到電流轉(zhuǎn)換器250以及流
控振蕩器260。
相位一頻率檢測(cè)器210、電荷泵220、環(huán)路濾波器230、以及ICO 260分 別按照以上所述的圖1中的相位一頻率檢測(cè)器110、電荷泵120、環(huán)路濾波器 130、以及ICO 160而操作。可使用本領(lǐng)域已知的任意設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)相位一頻率 檢測(cè)器210、電荷泵220、以及環(huán)路濾波器230。例如，相位一頻率檢測(cè)器210 可以是確定反饋信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)是早或遲的遲早(early-late)檢測(cè)器。環(huán)路 濾波器230可以是第一級(jí)環(huán)路濾波器或某些其它環(huán)路濾波器。ICO 260可由各 種振蕩器設(shè)計(jì)(例如，科爾波茲(Colpitts)振蕩器、環(huán)振蕩器、延遲線振蕩器等) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，且也可由數(shù)字電路或模擬電路，或兩種類型的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可將ICO 260設(shè)計(jì)成在諸如射頻(RF)、中頻(IF)等任一頻率操作。ICO 260的設(shè)計(jì) 可取決于使用該ICO的應(yīng)用。例如，ICO260也可以是生成用于下變頻和/或上 變頻的LO信號(hào)的RF振蕩器。
在圖2中所示的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器250包括電壓到電流轉(zhuǎn)換器252、低帶 寬電流放大器254、以及加法器256。電壓到電流轉(zhuǎn)換器252接收來(lái)自環(huán)路濾
波器230的控制電壓VcTRL并生成第一 電流I!和第二電流l2。
一般地，第一電
流I,可等于、大于或小于第二電流12。電流放大器254使用增益m來(lái)放大第一 電流I!、對(duì)放大后的電流進(jìn)行濾波、并提供第三電流13。電流放大器254具有 低帶寬且在正常操作期間不影響PLL環(huán)路動(dòng)態(tài)特性。加法器256將第二電流 12和第三電流13相加并提供用于ICO 260的控制電流ICTRL。
在圖2中所示的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器250具有兩條通路快速低增益通路 280與慢速高增益通路282。在該實(shí)施例中，快速低增益通路280的增益為1 且不進(jìn)行濾波，而慢速高增益通路282的增益為m且具有由低帶寬電流放大器 254所提供的濾波。因此VCO增益分裂到兩條通路中。通路280對(duì)應(yīng)于在正 常操作期間調(diào)節(jié)VCO的瞬時(shí)頻率的小VCO增益通路。通路282對(duì)應(yīng)于緩慢地 調(diào)節(jié)VCO的中心頻率的高VCO增益通路。在電壓到電流轉(zhuǎn)換之后完成VCO 增益分裂。這允許轉(zhuǎn)換器250的有效實(shí)現(xiàn)并可提供如下所述的其他優(yōu)點(diǎn)。
圖3示出了圖2中的轉(zhuǎn)換器250的實(shí)施例的電流模式雙通路電壓到電流轉(zhuǎn) 換器250a的示意圖。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器250a包括電壓到電流轉(zhuǎn)換器310、 快速低增益電流鏡320、以及慢速高增益電流鏡330。轉(zhuǎn)換器250a在具有N溝
道場(chǎng)效應(yīng)晶體管(N-FET)和P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管(P-FET)兩者的互補(bǔ)金屬 氧化物半導(dǎo)體(CMOS)中實(shí)現(xiàn)。
電壓到電流轉(zhuǎn)換器310包括N-FET312和314， N-FET312和314并聯(lián)且 它們的源極耦合到電路地極(ground)。 N-FET 312和314的柵極耦合在一起并 接收來(lái)自圖2中的環(huán)路濾波器230的控制電壓VCTRL。
快速低增益電流鏡320包括耦合成電流鏡的P-FET 322和324。 P-FET 322 的源極耦合到電源電壓VDD，其柵極耦合到其漏極，而其漏極耦合到N-FET 312 的漏極。P-FET 324的源極耦合到電源電壓，其柵極耦合到P-FET 322的柵極， 而其漏極耦合到電流求和節(jié)點(diǎn)。
慢速高增益電流鏡330包括耦合成電流鏡的P-FET 332和334。P-FET 332 的源極耦合到電源電壓，其柵極耦合到其漏極，而其漏極耦合到N-FET314的 漏極。P-FET 334的源極耦合到電源電壓，其柵極耦合到P-FET 332的柵極， 而其漏極耦合到電流求和節(jié)點(diǎn)。電容器326的一端耦合到P-FET 332和334的 柵極，而另一端耦合到電源電壓。電流求和節(jié)點(diǎn)提供用于ICO的控制電流ICTRl。
對(duì)于電壓到電流轉(zhuǎn)換器310， N-FET 312和314接收控制電壓Vctrl并分 別生成漏極電流^和I2。柵極電流與控制電壓之間的轉(zhuǎn)移函數(shù)由N-FET 312和 314的特征來(lái)確定。如圖3所示，如果N-FET 312和314具有相同的IX的維
度以及相同的柵源電壓V(js，則li等于l2。
對(duì)于電流鏡320， P-FET 322的漏極電流等于N-FET 312的漏極電流。因 為P-FET 322和324具有相同的IX的維度以及相同的VGS電壓，所以P-FET 324 的漏極電流等于P-FET 322的漏極電流。因此，P-FET 324向電流求和節(jié)點(diǎn)提 供漏極電流Ii。電流鏡320不包括任意電抗元件(除寄生元件外)且因此很快。
對(duì)于電流鏡330， P-FET 332的漏極電流等于N-FET 314的漏極電流。因 為兩個(gè)P-FET具有相同的VGS電壓，且P-FET 334具有nrX的維度而P-FET 332 具有IX的維度，所以P-FET 334的漏極電流是P-FET 332的漏極電流的m倍。 P-FET 334向電流求和節(jié)點(diǎn)提供漏極電流13二rrrl"電流鏡330包括防止在 P-FET 332和334的柵極處的電壓的快速變化的電容器326。因此，漏極電流 13以由電容器326的尺寸和其它因素確定的低速率改變。
圖3示出使用少數(shù)FET和一個(gè)電容器的電流模式雙通路電壓到電流轉(zhuǎn)換
器250a的有效實(shí)現(xiàn)。使用兩個(gè)N-FET 312和314來(lái)執(zhí)行電壓到電流轉(zhuǎn)換。使 用由兩個(gè)P-FET 322和324組成的第一電流鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)快速低增益通路。使用由 兩個(gè)P-FET 332和334以及一個(gè)電容器326組成的第二電流鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)慢速高增 益通路。第二電流鏡提供電流與固定增益m相乘。電流求和節(jié)點(diǎn)方便地將 P-FET 324和334的漏極電流相加并提供控制電流。
圖3示出在CMOS中實(shí)現(xiàn)的電流模式雙通路電壓到電流轉(zhuǎn)換器250的一 個(gè)實(shí)施例。 一般地，可使用各種設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器250。電壓到電流轉(zhuǎn)換、放 大、濾波、以及求和功能可明顯地由電路實(shí)現(xiàn)或含蓄地實(shí)現(xiàn)。例如，可通過(guò)將 電路輸出連接到一起來(lái)實(shí)現(xiàn)電流求和。也可將多種功能結(jié)合在一給定電路中。 例如，可將兩個(gè)電流鏡組合在一起，而可以不明顯地生成第一和第二電流。
圖4A示出電流模式雙通路電壓到電流轉(zhuǎn)換器250的s域模型400的框圖。 在模型400中，圖2中的慢速高增益通路282由具有圖4A中所示的轉(zhuǎn)換功能 的框410來(lái)表示?？焖俚驮鲆嫱?80由線412表示。加法器256由加法器414 表示。
用于電流模式雙通路電壓到電流轉(zhuǎn)換器250的雙通路VCO增益可表示為
<formula>formula see original document page 11</formula>等式(1)
其中叫是圖2中的電流放大器254的帶寬，Kv。。是僅有快速低增益通 路的VCO增益，而K'v。。是具有慢速高增益通路和快速低增益通路兩者的 VCO增益。K'v。。是可應(yīng)用于跨越所有頻率的雙通路VCO增益。K^是可應(yīng)
用于更高頻率的VCO增益并影響PLL環(huán)路動(dòng)態(tài)特性。
電流放大器254的帶寬叫由圖3中的電容器336的尺寸以及P-FET 332
的跨導(dǎo)確定的?？蛇x擇合適的電容值來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的帶寬。可基于諸如期望性能、 電路實(shí)現(xiàn)等各種因素來(lái)選擇增益m。如果m太小，則雙通路VCO增益的效果 可能會(huì)很小。如果m太大，則在(m+l》叫處的零點(diǎn)位置可能太高，其可能影
響PLL環(huán)路穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于m使用值8。也可對(duì)m使用其他值。
圖4B示出等式(1)中的雙通路VCO增益的圖表。如圖4B和等式(1)
中所示，電路放大器254的加法將一個(gè)極點(diǎn)和一個(gè)零點(diǎn)添加到PLL環(huán)路增益中， 這是PLL周圍的總增益。極點(diǎn)位于叫處，而零點(diǎn)位于(w + l)w。處。在低頻率 處(例如，s —0) ， VCO增益可逼近(m + l)./^。。使用該大VCO增益來(lái) 生成用于ICO的平均控制電流。在高頻率，VCO增益可逼近iC，。在接近 鎖定的情況下使用該較小VCO增益并幫助減少抖動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)(m + l)-叫 極大地少于PLL環(huán)路增益帶寬并優(yōu)選地低于環(huán)路濾波器230的零點(diǎn)來(lái)保證 PLL環(huán)路穩(wěn)定性。
圖5示出用于操作具有包含雙通路VCO增益的VCO的PLL的過(guò)程500 的實(shí)施例?？?10示出VCO的操作，而框520示出其余PLL的操作。
對(duì)于框510中的VCO，基于控制電壓來(lái)生成第一電流和第二電流(框 512)。將第一電流進(jìn)行放大和濾波以生成第三電流(框514)。將第二電 流和第三電流相加以生成控制電流(框516)。生成具有由控制電流確定的 頻率的振蕩器信號(hào)(框518)?？捎蓤D2中的轉(zhuǎn)換器250來(lái)執(zhí)行框512、 514 以及516?？捎蒊CO 260來(lái)執(zhí)行框518。
對(duì)于框520中的其余PLL，在頻率上劃分該振蕩器信號(hào)以生成反饋信 號(hào)(框522)。將反饋信號(hào)和參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較以生成檢測(cè)器信號(hào)(框 524)。使用環(huán)路濾波器對(duì)該檢測(cè)器信號(hào)進(jìn)行濾波以生成控制電壓(框526)。 可分別由圖2中的分壓器270、相位一頻率檢測(cè)器210、以及環(huán)路濾波器230 來(lái)執(zhí)行框522、 524和526，電荷泵220可視為相位一頻率檢測(cè)器210的一 部分。
本文所述技術(shù)通過(guò)在將控制電壓進(jìn)行電壓到電流轉(zhuǎn)換后將VCO增益 分裂成慢速高增益通路和快速低增益通路來(lái)解決寬調(diào)諧范圍和大VCO增 益的問(wèn)題。使用向VCO提供平均控制電流的慢速高增益通路來(lái)支持寬調(diào)諧 范圍。快速低增益通路提供用于接近鎖定情況的較小VCO增益。較小VCO 增益允許使用較小環(huán)路濾波器帶寬，這改進(jìn)了 PLL環(huán)路穩(wěn)定性。較小VCO 增益還導(dǎo)致振蕩器信號(hào)中的較少抖動(dòng)。慢速高增益通路和快速低增益通路 之間的增益比率m是固定的且較好地定義。該己知關(guān)系使得可容易地定義 其他PLL環(huán)路參數(shù)。此外，該新型技術(shù)不需要外部電壓參考。
可有利地將本文所述技術(shù)用于各種低電壓應(yīng)用。低電源電壓通常用于
許多電子電路來(lái)幫助減少功耗。對(duì)于由電池供電的便攜式設(shè)備特別需要低 功耗。然而，低電源電壓也限制了控制電壓范圍，使得大VCO增益問(wèn)題更
加顯著。本文所述的技術(shù)可處理在低電壓應(yīng)用中會(huì)更加嚴(yán)重的大vco增
、
本文所述技術(shù)可用于各種電子電路。以下描述將技術(shù)用于無(wú)線通信設(shè)備。
圖6示出無(wú)線通信系統(tǒng)中的無(wú)線設(shè)備600的實(shí)施例的框圖。無(wú)線設(shè)備 600可以是蜂窩電話、終端、PDA、手持設(shè)備、或某些其他設(shè)備或設(shè)計(jì)。無(wú) 線通信系統(tǒng)可以是碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)、 頻分多址(FDMA)系統(tǒng)、移動(dòng)通信(GSM)系統(tǒng)的全球系統(tǒng)、正交頻分 多址(OFDMA)系統(tǒng)等。
無(wú)線設(shè)備600包括數(shù)字處理器610以及支持雙向通信的收發(fā)機(jī)630。 可使用一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用專用集成電路(ASIC)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字處理器610，且 可使用一個(gè)或多個(gè)RF集成電路(RFIC)來(lái)實(shí)現(xiàn)收發(fā)機(jī)630。
在數(shù)字處理器610內(nèi)，編碼器612編碼(例如，格式化、編碼、交織) 將被發(fā)送的數(shù)據(jù)，調(diào)制器(Mod) 614進(jìn)一步處理(例如，調(diào)制和擾頻)該 已編碼數(shù)據(jù)以生成數(shù)據(jù)碼片。在收發(fā)機(jī)630內(nèi)，發(fā)送(TX)基帶單元632 執(zhí)行諸如數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換、濾波、放大等基帶處理?；祛l器634將基帶信 號(hào)上變頻到RF。 TXRF單元636執(zhí)行諸如濾波和功率放大等信號(hào)調(diào)節(jié)并生 成RF調(diào)制信號(hào)，該RF調(diào)制信號(hào)經(jīng)由天線640發(fā)送。對(duì)于數(shù)據(jù)接收，接收 (RX) RF單元642接收來(lái)自天線640的輸入RF信號(hào)并執(zhí)行諸如低噪聲放 大和濾波等信號(hào)調(diào)節(jié)?；祛l器644將調(diào)節(jié)后的RF信號(hào)從RF下變頻到基帶。 RX基帶單元646執(zhí)行諸如濾波、放大、模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換等基帶處理。解調(diào) 器(Demod) 616處理(例如，擾頻和解調(diào))來(lái)自單元646的輸入采樣并提 供符號(hào)預(yù)測(cè)。解碼器618處理(例如，去交織和解碼)這些符號(hào)預(yù)測(cè)并提 供己解碼數(shù)據(jù)。 一般地，由數(shù)據(jù)處理器610和收發(fā)機(jī)630執(zhí)行的處理取決 于該無(wú)線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
處理器620可支持諸如視頻、音頻、圖像等各種應(yīng)用?？刂破?處理器660 指導(dǎo)無(wú)線設(shè)備600中的各種處理單元的操作。存儲(chǔ)器662存儲(chǔ)用于無(wú)線設(shè)備600
的程序代碼和數(shù)據(jù)。
VCO/PLL 622生成用于數(shù)字處理器610內(nèi)的各處理單元的時(shí)鐘信號(hào)。 VCO/PLL 650生成由混頻器634用于上變頻的發(fā)送LO信號(hào)以及由混頻器644 用于下變頻的接收LO信號(hào)。VCO 622和/或VCO 650可具有大VCO增益并可 使用本文所述技術(shù)。VCO 622可使用電流模式雙通路電壓到電流轉(zhuǎn)換器來(lái)將該 VCO增益分裂到兩條通路中，從而可使用慢速高增益通路來(lái)控制平均VCO頻 率而使用快速低增益通路來(lái)調(diào)節(jié)瞬時(shí)VCO頻率。也可將電流模式雙通路電壓 到電流轉(zhuǎn)換器用于VCO 650。參考振蕩器664生成用于VCO/PLL 622和/或 VCO/PLL 650的參考信號(hào)。參考振蕩器664可以是晶體振蕩器(XO)、壓控 XO (VCXO)、溫度補(bǔ)償XO (TCXO)、或某些其它類型的振蕩器。
本文所述的VCO和PLL可實(shí)現(xiàn)在模擬IC、 RFIC、 ASIC、數(shù)字信號(hào)處理 器(DSP)、數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場(chǎng)可 編程?hào)抨嚵?FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、以及其它電 子單元中。VCO和PLL可實(shí)現(xiàn)在諸如N-MOS、 P-MOS、 COMS、 BJT、 GaAs 等各種IC處理技術(shù)中。還可使用離散組件來(lái)實(shí)現(xiàn)VCO和PLL。
提供所公開的實(shí)施例的以上描述以允許本領(lǐng)域的技術(shù)人員制造或使用本 發(fā)明。這些實(shí)施例的各種變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)已經(jīng)是顯然的，且可將 本文所定義的基本原理應(yīng)用于其它實(shí)施例而不背離本發(fā)明的精神或范圍。因 此，本發(fā)明并非旨在被本文所示的實(shí)施例所限制，而是符合與本文所公開的原 理和新型特征相一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括電壓到電流轉(zhuǎn)換器，配置成接收控制電壓并生成第一電流和第二電流；電流放大器，配置成對(duì)所述第一電流進(jìn)行放大和濾波并生成第三電流；加法器，配置成將所述第二電流和所述第三電流相加并生成控制電流；以及流控振蕩器(ICO)，配置成接收所述控制電流并生成具有由所述控制電流所確定的頻率的振蕩器信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述電流放大器被配置 成用固定因子m來(lái)放大所述第一電流，其中m大于l。
3. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述電流放大器包括 電流鏡，被配置成接收所述第二電流并提供所述第三電流。
4. 如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，所述電流放大器還包括 電容器，該電容器被配置成提供對(duì)所述第一電流的濾波。
5. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述加法器由求和節(jié)點(diǎn) 組成，該求和節(jié)點(diǎn)用于所述電壓到電流轉(zhuǎn)換器和所述電流放大器的輸出。
6. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) 來(lái)實(shí)現(xiàn)所述電壓到電流轉(zhuǎn)換器和所述電流放大器。
7. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，還包括 分壓器，配置成在頻率上劃分所述振蕩器信號(hào)并提供反饋信號(hào)； 相位一頻率檢測(cè)器，配置成將所述反饋信號(hào)與參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較并提供檢測(cè)器信號(hào)；以及環(huán)路濾波器，配置成對(duì)所述檢測(cè)器信號(hào)進(jìn)行濾波并提供所述控制電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的集成電路，其特征在于，所述環(huán)路濾波器具有第 一帶寬，而所述電流放大器具有小于所述第一帶寬的第二帶寬。
9. 一種方法，包括基于控制電壓輸出第一電流和第二電流； 將所述第一電流進(jìn)行放大和濾波以生成第三電流； 將所述第二電流與所述第三電流相加以生成控制電流；以及生成具有由所述控制電流所確定的頻率的振蕩器信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括 在頻率上劃分所述振蕩器信號(hào)以生成反饋信號(hào)；將所述反饋信號(hào)與參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較以生成檢測(cè)器信號(hào)；以及對(duì)所述檢測(cè)器信號(hào)進(jìn)行濾波以生成控制電壓。
11. 一種裝置，包括.-用于基于控制電壓輸出第一電流和第二電流的裝置； 用于將所述第一電流進(jìn)行放大和濾波以生成第三電流的裝置； 用于將所述第二電流與所述第三電流相加以生成控制電流的裝置；以及 用于生成具有由所述控制電流所確定的頻率的振蕩器信號(hào)的裝置。
12. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，還包括 用于在頻率上劃分所述振蕩器信號(hào)以生成反饋信號(hào)的裝置； 用于將所述反饋信號(hào)與參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較以生成檢測(cè)器信號(hào)的裝置；以及用于對(duì)所述檢測(cè)器信號(hào)進(jìn)行濾波以生成控制電壓的裝置。
13. —種集成電路，包括轉(zhuǎn)換器，配置成接收控制電壓，以經(jīng)由慢速高增益通路生成第一電流和經(jīng) 由快速低增益通路生成第二電流，并將所述第一電流與所述第二電流相加以生 成控制電流；以及流控振蕩器(ICO)，配置成接收所述控制電流并生成具有由所述控制電 流所確定的頻率的振蕩器信號(hào)。
14. 如權(quán)利要求13所述的集成電路，其特征在于，所述慢速高增益通路 相對(duì)于所述快速低增益通路具有固定的增益因子m，其中m大于1。
15. 如權(quán)利要求13所述的集成電路，其特征在于，還包括鎖相環(huán)，配置成接收參考信號(hào)和所述振蕩器信號(hào)并生成所述控制信號(hào)，使 得所述振蕩器信號(hào)的所述頻率被鎖定到所述參考信號(hào)的頻率。
16. —種無(wú)線設(shè)備，包括轉(zhuǎn)換器，配置成接收控制電壓，以經(jīng)由慢速高增益通路生成第一電流和經(jīng)由快速低增益通路生成第二電流，并將所述第一電流與所述第二電流相加以生 成控制電流；以及流控振蕩器(ICO)，配置成接收所述控制電流并生成具有由所述控制電 流所確定的頻率的振蕩器信號(hào)。
17. 如權(quán)利要求16所述的無(wú)線設(shè)備，其特征在于，所述慢速高增益通路相對(duì)于所述快速低增益通路具有固定的增益因子m，其中m大于1。
18. 如權(quán)利要求16所述的無(wú)線設(shè)備，其特征在于，還包括鎖相環(huán)，配置成接收參考信號(hào)和所述振蕩器信號(hào)并生成所述控制信號(hào)，使 得所述振蕩器信號(hào)的所述頻率被鎖定到所述參考信號(hào)的頻率。
19. 如權(quán)利要求16所述的無(wú)線設(shè)備，其特征在于，所述振蕩器信號(hào)用于 生成用于數(shù)字電路的時(shí)鐘信號(hào)。
20. 如權(quán)利要求16所述的無(wú)線設(shè)備，其特征在于，所述振蕩器信號(hào)用于 發(fā)射機(jī)中的上變頻或接收機(jī)中的下變頻。
全文摘要
描述了有效處理大壓控振蕩器(VCO)增益的技術(shù)。這些技術(shù)使用(1)慢速高增益通路來(lái)提供調(diào)整VCO的中心頻率的平均控制電流和(2)快速低增益通路來(lái)提供在正常操作期間調(diào)整VCO頻率的瞬時(shí)控制電流。在一種設(shè)計(jì)中，該VCO包括電壓到電流轉(zhuǎn)換器、電流放大器、加法器、以及流控振蕩器(ICO)。電壓到電流轉(zhuǎn)換器接收控制電壓并生成第一電流和第二電流。電流放大器將第一電流進(jìn)行放大和濾波并生成第三電流。加法器將第二電流和第三電流相加并生成控制電流。ICO接收該控制電流并生成具有由該控制電流所確定的頻率的振蕩器信號(hào)。
文檔編號(hào)H03L7/00GK101371443SQ200780002199
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者M·佩德拉利-諾伊, 全曉虹 申請(qǐng)人:高通股份有限公司