專(zhuān)利名稱(chēng)：本地信號(hào)發(fā)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種本地信號(hào)發(fā)生電路，更具體地說(shuō)，涉及一種具有 能夠改變輸出信號(hào)的頻率的可變頻率振蕩器的本地信號(hào)發(fā)生電路。
背景技術(shù)：
在采用基于諸如無(wú)線USB (通用串行總線)的UWB (超寬帶)標(biāo) 準(zhǔn)的通信模式的裝置中，通過(guò)劃分(divide)寬帶信號(hào)(例如，3 GHz 至10 GHz)并使用部分寬帶信號(hào)(即，具有三個(gè)或者兩個(gè)中心頻率的 帶組)執(zhí)行通信。此外，在基于UWB標(biāo)準(zhǔn)的通信模式中，發(fā)送方和接 收方通過(guò)以時(shí)間劃分方式共享載波頻率來(lái)使用相同的載波頻率。此外， 當(dāng)采用直接的轉(zhuǎn)換構(gòu)造時(shí)，裝置具有本地信號(hào)發(fā)生電路以生成具有與 載波頻率相同的頻率的本地信號(hào)，并且通過(guò)本地信號(hào)執(zhí)行發(fā)送信號(hào)的 調(diào)制和接收信號(hào)的解調(diào)。
此外，要求本地信號(hào)發(fā)生電路應(yīng)能夠生成具有高精度的寬帶信號(hào)。 在本地信號(hào)發(fā)生電路中，使用了使用壓控振蕩器的PLL (相位鎖定環(huán) 路)。但是，通常很難用單個(gè)PLL電路生成具有高精度的寬帶信號(hào)(例 如，很難生成具有低相位噪音的信號(hào))。因此，在Hiroshi Komada等 人，"Wide Lock-Range, Low Phase-Noise PLL using Interpolative Ring-VCO with Coarse Frequency Turning and Frequency Liheariztion"， IEEE 2007 Custom Integrated Circuits Conference (CICC)， pp349-352中 公開(kāi)了生成具有高精度的寬帶信號(hào)的技術(shù)。
圖9是在Hiroshi Komada等人，"Wide Lock-Range, Low Phase-Noise PLL using Interpolative Ring-VCO with Coarse Frequency TurningCircuits Conference (CICC), pp349-352中公開(kāi)的PLL電路100的框圖。 如圖9所示，PLL電路100通過(guò)相位比較器PFD、電荷泵電路CP、由 電容器和電阻器組成的環(huán)路濾波器、壓控振蕩器(圖中的Ring-VCD)、 分頻器102和103以及選擇器104組成PLL環(huán)路。然后，它通過(guò)將基 準(zhǔn)信號(hào)FREF乘以與分頻器102和103的分頻比率相對(duì)應(yīng)的系數(shù)生成輸 出信號(hào)FOUT。此外，PLL電路IOO還包括分頻器101和選擇器105， 該分頻器101被安排在PLL環(huán)路的外面并且將Q側(cè)上的輸出信號(hào)的頻 率除以2，該選擇器105選擇來(lái)自于PLL環(huán)路的輸出信號(hào)和來(lái)自于分 頻器101的輸出信號(hào)中的任何一個(gè)。即，PLL電路IOO通過(guò)分頻器101 在低頻帶中生成信號(hào)，并且選擇高頻側(cè)上的信號(hào)和低頻側(cè)上的信號(hào)中 的任何一個(gè)作為將要輸出的信號(hào)。這樣，在PLL電路100中，當(dāng)限制 由PLL環(huán)路生成的信號(hào)的頻帶時(shí)，能夠輸出用于PLL電路100的相對(duì) 寬帶信號(hào)。注意PLL電路IOO通過(guò)環(huán)路頻率調(diào)整信號(hào)、頻率設(shè)置和線 性控制信號(hào)以及模塊控制信號(hào)控制由PLL環(huán)路生成的信號(hào)的頻率。

發(fā)明內(nèi)容
但是，本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了以下問(wèn)題。因?yàn)楸仨殞⒎诸l器101安 排在PLL電路100中的PLL環(huán)路的外面，存在電路面積和功率消耗增 加的問(wèn)題。因?yàn)樵谝苿?dòng)裝置等等中已經(jīng)對(duì)電路面積的尺寸和功率消耗 的量進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，因此電路面積和功率消耗的增加已經(jīng)成為嚴(yán) 重的問(wèn)題。
本發(fā)明的實(shí)施例的第一示例性方面是本地信號(hào)發(fā)生電路，包括 相位比較器，該相位比較器檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)和反饋信號(hào)之間的相位差并 且輸出誤差信號(hào)；電荷泵電路，該電荷泵電路接收誤差信號(hào)并且生成 升壓；環(huán)路濾波器，該環(huán)路濾波器通過(guò)改變升壓的形狀生成調(diào)諧電壓； 壓控振蕩器，該壓控振蕩器基于調(diào)諧電壓生成具有預(yù)定頻率的第一輸 出信號(hào)；以及預(yù)分頻器，該預(yù)分頻器輸出通過(guò)將第一輸出信號(hào)的頻率 劃分至預(yù)定的頻率而生成的第二輸出信號(hào)并且還將通過(guò)將第一輸出信 號(hào)的頻率劃分至預(yù)定頻率而生成的分頻信號(hào)輸出到分頻器，該分頻器生成反饋信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的本地信號(hào)發(fā)生電路輸出通過(guò)組成PLL環(huán) 路的一部分的預(yù)分頻器生成的分頻信號(hào)。這樣，沒(méi)有必要提供額外的 分頻器以生成分頻信號(hào)。因此，根據(jù)本發(fā)明的本地信號(hào)發(fā)生電路能夠 減少電路面積和功率消耗。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的本地信號(hào)發(fā)生電路能夠在減少電路面積 和功率消耗的同時(shí)以高精度控制輸出信號(hào)的頻率。


從結(jié)合附圖的某些示例性實(shí)施例的以下描述中本發(fā)明的以上和其
它示例性方面、優(yōu)點(diǎn)和特征將更顯而易見(jiàn)，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的收發(fā)器設(shè)備的框圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的收發(fā)器設(shè)備中處理的無(wú)線電
信號(hào)的示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的本地信號(hào)發(fā)生電路的框圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的壓控振蕩器的框圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的壓控振蕩器的輸出信號(hào) 的波形的圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的壓控振蕩器的電路圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的預(yù)分頻器的框圖8示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的預(yù)分頻器的輸入和輸出信 號(hào)的波形的圖；以及
圖9是現(xiàn)有技術(shù)中的本地信號(hào)發(fā)生電路的框圖。
具體實(shí)施例方式
「第一示例性實(shí)施例l
參考附圖在下文中說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā) 明的示例性實(shí)施例的具有本地信號(hào)發(fā)生電路1的收發(fā)器設(shè)備的框圖。如圖1中所示，收發(fā)器設(shè)備包括本地信號(hào)發(fā)生電路1、控制電路2、天
線3、切換電路4、接收電路5、發(fā)送電路6以及數(shù)字基帶電路7。
本地信號(hào)發(fā)生電路1生成輸出信號(hào)(在下文中稱(chēng)為"本地信號(hào)")
LOJ禾口 LO—Q。本地信號(hào)LO一I和LO一Q中的每一個(gè)都是差分信號(hào)，并 且它們的相位彼此相差90度。即，本地信號(hào)包括四個(gè)信號(hào)，這四個(gè)信 號(hào)的相位彼此相差卯度。
控制電路2生成帶組選擇信號(hào)GSEL、跳頻控制信號(hào)FH以及PLL 控制信號(hào)PDB。帶組選擇信號(hào)GSEL指示由本地信號(hào)發(fā)生電路1生成 的輸出信號(hào)的頻帶。跳頻控制信號(hào)FH根據(jù)指示由本地信號(hào)發(fā)生電路1 生成的輸出信號(hào)的切換圖形的跳頻圖形指示本地信號(hào)發(fā)生電路1的輸 出的切換時(shí)序。PLL控制信號(hào)PDB指示用于本地信號(hào)發(fā)生電路中每個(gè) PLL電路的操作狀態(tài)和非操作狀態(tài)。
天線3發(fā)送和接收無(wú)線電信號(hào)。切換電路在處于接收狀態(tài)中和處 于發(fā)送狀態(tài)中之間改變信號(hào)路徑。例如，切換電路4在接收狀態(tài)下將 天線3連接至接收電路5，并且在發(fā)送狀態(tài)下將天線3連接至發(fā)送電路 6。
接收電路5包括低噪音放大電路10、正交調(diào)制電路11、接收方可 變放大電路12以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路13。低噪音放大電路IO放大通 過(guò)天線3和切換電路4輸入的信號(hào)。正交調(diào)制電路11通過(guò)使用本地信 號(hào)LO—I和LO一Q解調(diào)低噪音放大電路10的輸出信號(hào)，并且生成解調(diào) 的信號(hào)。接收方可變放大電路12放大解調(diào)的信號(hào)從而解調(diào)的信號(hào)在放 大之后具有預(yù)定的振幅。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路13將也是通過(guò)接收方可變 放大電路12放大的解調(diào)的信號(hào)(模擬信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
在接收狀態(tài)下，數(shù)字基帶電路7執(zhí)行諸如對(duì)通過(guò)接收電路5的模 擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路13輸出的數(shù)字信號(hào)的解碼處理的處理，并且將從接收的信號(hào)獲得的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出至后級(jí)處的處理電路(未示出)。另一方 面，在發(fā)送狀態(tài)下，數(shù)字基帶電路7執(zhí)行諸如對(duì)從前級(jí)處的處理電路 發(fā)送的信號(hào)的編碼處理的處理以產(chǎn)生發(fā)送數(shù)據(jù)；并且將發(fā)送數(shù)據(jù)輸出 至發(fā)送電路6。
發(fā)送電路6包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路14、發(fā)送方可變放大電路15、
正交解調(diào)電路16以及發(fā)送放大電路17。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路14將從數(shù) 字基帶電路7輸出的發(fā)送數(shù)據(jù)(數(shù)字信號(hào))轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并且將 模擬轉(zhuǎn)換的發(fā)送數(shù)據(jù)輸出至發(fā)送方可變放大電路15。發(fā)送方可變放大 電路15放大模擬轉(zhuǎn)換的發(fā)送數(shù)據(jù)的振幅從而從天線3輸出的無(wú)線電信 號(hào)具有恒定輸出功率。正交調(diào)制電路16通過(guò)使用本地信號(hào)LO—I和 LO一Q調(diào)制從發(fā)送方可變放大電路15輸出的發(fā)送數(shù)據(jù)，并且生成將要 從天線3輸出的無(wú)線電信號(hào)。發(fā)送放大電路17基于在正交調(diào)制電路16 中生成的信號(hào)驅(qū)動(dòng)天線3。
在下文中說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的收發(fā)器設(shè)備中處理的 無(wú)線電信號(hào)的頻帶。圖2示出了無(wú)線電信號(hào)的頻帶的示意圖。下面的 說(shuō)明是在下述假設(shè)的條件下進(jìn)行的，即假定根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施 例的收發(fā)器設(shè)備基于UWB標(biāo)準(zhǔn)處理信號(hào)。在UWB標(biāo)準(zhǔn)中，3GHz至 10 GHz之間的信號(hào)被劃分成14個(gè)頻帶并且每三個(gè)帶組成一個(gè)帶組，如 圖2中所示。然后，通過(guò)根據(jù)無(wú)線電信號(hào)的信道選擇一個(gè)帶組并且以 時(shí)間劃分的方式切換所選擇的帶組中的三個(gè)(或者兩個(gè))帶之中的通 信帶來(lái)實(shí)施通信。此種以時(shí)間劃分的方式切換帶的動(dòng)作被稱(chēng)作"跳頻 動(dòng)作"，并且跳頻圖形的順序被稱(chēng)作"跳頻圖形"。此外，通過(guò)使用 具有與UWB標(biāo)準(zhǔn)中的無(wú)線電信號(hào)相同的頻率的本地信號(hào)的正交調(diào)制 實(shí)施將要被發(fā)送或者被接收的信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。注意在下面的說(shuō)明 中做出了下述假定，即假定本地信號(hào)發(fā)生電路1生成與帶組#1、 #3以 及弁6相對(duì)應(yīng)的本地信號(hào)。
接下來(lái)，在下文中說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的本地信號(hào)發(fā)生電路1的細(xì)節(jié)。圖3示出了本地信號(hào)發(fā)生電路1的框圖。盡管圖3
示出了三個(gè)PLL電路20a-20c和選擇三個(gè)PLL電路20a-20c的輸出中 的任何一個(gè)的選擇器30，但是如果不要求執(zhí)行跳頻動(dòng)作，那么能夠構(gòu) 建具有單個(gè)PLL電路的本地信號(hào)發(fā)生電路。
如圖3中所示的本地信號(hào)發(fā)生電路1包括PLL電路20a-20c、選擇 器30以及石英晶體振蕩器40。 PLL電路20a-20c中的每一個(gè)接收從石 英晶體振蕩器40輸出的基準(zhǔn)信號(hào)，并且輸出通過(guò)將基準(zhǔn)信號(hào)的頻率乘 以偶數(shù)而生成的輸出信號(hào)作為第一輸出信號(hào)和第二輸出信號(hào)。石英晶 體振蕩器40生成具有例如33 MHz、66 MHz以及132 MHz的頻率的基 準(zhǔn)信號(hào)。通過(guò)使用具有通過(guò)下述方式獲得的頻率的基準(zhǔn)信號(hào)，能夠?qū)?偶數(shù)設(shè)置為PLL環(huán)路中的預(yù)分頻器和分頻器的分頻比，其中，通過(guò)將 要從PLL電路輸出的輸出信號(hào)的頻率除以偶數(shù)而獲得所述頻率。
選擇器30根據(jù)帶組選擇信號(hào)GSEL選擇都被從PLL電路20a-20c 輸出的第一輸出信號(hào)或者第二輸出信號(hào)，并且在根據(jù)跳頻控制信號(hào)在 所選擇的信號(hào)之中切換要被輸出的信號(hào)的同時(shí)輸出所選擇的信號(hào)。選 擇器30輸出的信號(hào)被用作本地信號(hào)LO_I和LO_Q。圖中的信號(hào)Fl-F3 是與圖2中的帶#1-弁3相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，并且信號(hào)F7-F11是與帶#7-弁11 相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。此外，標(biāo)記BG1指示信號(hào)屬于帶組#1，標(biāo)記BG3指示 信號(hào)屬于帶組#3，并且標(biāo)記BG6指示信號(hào)屬于帶組W6。注意PLL電路 20a-20c中的任何兩個(gè)給定的PLL電路被稱(chēng)為"第一 PLL電路和第二 PLL電路"。
接下來(lái)，在下文中說(shuō)明PLL電路20a-20c的細(xì)節(jié)。注意由于PLL 電路20a-20c具有相同的構(gòu)造，因此在下面的解釋中僅說(shuō)明PLL電路 20a作為示例。此外，用相同的標(biāo)號(hào)但是用"b"或者"c"來(lái)代替"a" 作為后綴表示PLL電路20b和20c中與PLL電路20a中的組件相同的 組件。PLL電路20a包括相位比較器21a、電荷泵電路22a、環(huán)路濾波器 23a、壓控振蕩器24a、預(yù)分頻器25a以及分頻器26a。相位比較器21a 基于基準(zhǔn)信號(hào)和反饋信號(hào)之間的相位差輸出誤差信號(hào)。電荷泵電路22a 基于誤差信號(hào)產(chǎn)生升壓。環(huán)路濾波器23a通過(guò)改變升壓的形狀產(chǎn)生調(diào)諧 電壓Vtu。
壓控振蕩器24a根據(jù)調(diào)諧電壓Vtu的電壓值控制第一輸出信號(hào)的 頻率。此外，壓控振蕩器24a根據(jù)帶組選擇信號(hào)GSEL移動(dòng)第一輸出信 號(hào)的頻帶。注意第一輸出信號(hào)是從壓控振蕩器24a輸出的信號(hào)。此外， 由壓控振蕩器24a輸出的第一輸出信號(hào)包括第一差分信號(hào)(I一高信號(hào)) 和第二差分信號(hào)(Q—高信號(hào))，它們彼此相差90度。g卩，壓控振蕩器 24a輸出其相位彼此相差90度的四個(gè)信號(hào)。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，預(yù)分頻器25a接收第一輸出信號(hào)的 第一差分信號(hào)并且將通過(guò)將第一差分信號(hào)的頻率除以2生成的分頻信 號(hào)輸出至在后級(jí)處的分頻器26a。此外，預(yù)分頻器25a也輸出通過(guò)將第 一差分信號(hào)的頻率除以2產(chǎn)生的具有四個(gè)相位的第二輸出信號(hào)。第二 輸出信號(hào)是從預(yù)分頻器25a輸出至選擇器30的信號(hào)。此外，第二輸出 信號(hào)包括第三差分信號(hào)(I一低信號(hào))和第四差分信號(hào)(Qj氏信號(hào))， 它們彼此相差90度。即，預(yù)分頻器25a輸出其相位彼此相差90度的四 個(gè)信號(hào)。此外，預(yù)分頻器25a將通過(guò)劃分具有0度的相位差的信號(hào)(第 一差分信號(hào)的正相位信號(hào))的頻率生成的分頻信號(hào)輸出至分頻器。
根據(jù)帶組選擇信號(hào)GSEL設(shè)置分頻器26a的分頻比。然后，基于 設(shè)置的分頻比生成反饋信號(hào)。
注意當(dāng)PLL控制信號(hào)PDBa指示停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，PLL電路20a通過(guò) 切斷電路中的電流路徑來(lái)停止第一和第二輸出信號(hào)的輸出并且變?yōu)閭?用狀態(tài)。在下文中說(shuō)明壓控振蕩器24a的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。圖4示出了壓控 振蕩器24a的框圖。如圖4中所示，壓控振蕩器24a包括壓控振蕩器 27a以及輸出緩沖器28a和29a。此外，壓控振蕩器27a包括I側(cè)壓控 振蕩器(VCO)和Q側(cè)壓控振蕩器(VCO)。都由帶組選擇信號(hào)GSEL 和調(diào)諧電壓控制I惻VCO和Q側(cè)VCO的振蕩頻率。此外，由PLL控 制信號(hào)PDBa控制I側(cè)VCO的操作。由PLL控制信號(hào)PDBa和帶組選 擇信號(hào)GSEL控制Q側(cè)VCO的操作。1側(cè)VCO輸出正相位側(cè)信號(hào)VA0 和負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA180作為輸出信號(hào)，并且Q側(cè)VCO輸出正相位側(cè) 信號(hào)VA90和負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA270作為輸出信號(hào)。然后，通過(guò)與差分 輸入/差分輸出相對(duì)應(yīng)的輸出緩沖器28a，將正相位側(cè)信號(hào)VA0和負(fù)相 位側(cè)信號(hào)VA180分別變成正相位側(cè)信號(hào)VB0和負(fù)相位側(cè)信號(hào)VB180。 同時(shí)，通過(guò)與差分輸入/差分輸出相對(duì)應(yīng)的輸出緩沖器29a，將正相位 側(cè)信號(hào)VA卯和負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA270分別變成正相位側(cè)信號(hào)VB90和 負(fù)相位側(cè)信號(hào)VB270。
圖5示出正相位側(cè)信號(hào)VA0、負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA180、正相位側(cè)信 號(hào)VB卯以及負(fù)相位側(cè)信號(hào)VB270的信號(hào)波形。如圖5中所示，除了 不同的相位以外每個(gè)信號(hào)具有相同的頻率。假定正相位側(cè)信號(hào)VBO是 基準(zhǔn)信號(hào)，負(fù)相位側(cè)信號(hào)VB180相對(duì)于正相位側(cè)信號(hào)VBO具有180度 的相位差，正相位側(cè)信號(hào)VB90相對(duì)于正相位側(cè)信號(hào)VBO具有90度的 相位差，并且負(fù)相位側(cè)信號(hào)VB270相對(duì)于正相位側(cè)信號(hào)VB0具有270 度的相位差。在這些信號(hào)當(dāng)中，正相位側(cè)信號(hào)VB0和負(fù)相位側(cè)信號(hào) VB180組成第一差分信號(hào)(I一高)，并且正相位側(cè)信號(hào)VB90和負(fù)相位 側(cè)信號(hào)VB270組成第一差分信號(hào)(Q—高)。
接下來(lái)，在下文中說(shuō)明壓控振蕩器27a的細(xì)節(jié)，并且還說(shuō)明如何 通過(guò)輸入控制信號(hào)控制壓控振蕩器27a。圖6示出了壓控振蕩器27a的 電路圖。如圖6中所示，壓控振蕩器27a包括Q側(cè)VCO和I側(cè)VCO、 作為用于這些壓控振蕩器的電流源的電流源II和12，以及PMOS晶體 管MP1和MP2。
11PMOS晶體管MP1的源極被連接至電源端子VDD，并且柵極和漏 極彼此相連接。此外，電流源II被連接在PMOS晶體管MP1的漏極 和接地端子之間。PMOS晶體管MP2的源極被連接至電源端子VDD， 并且柵極和漏極彼此相連接。此外，電流源I2被連接在PMOS晶體管 MP2的漏極和接地端子之間。
由于Q側(cè)VCO和I側(cè)VCO具有相同的構(gòu)造，所以在下文中通過(guò) 將Q側(cè)VCO作為示例來(lái)說(shuō)明壓控振蕩器的構(gòu)造。注意相同的數(shù)字被分 配給I側(cè)VCO和Q側(cè)VCO之間的相同組件，并且I側(cè)VCO中的數(shù)字 帶有"I"作為后綴并且Q側(cè)VCO中的數(shù)字帶有"Q"作為后綴以彼此 相互區(qū)分。
Q側(cè)VCO包括PMOS晶體管MP3Q-MP6Q、NMOS晶體管MN1Q 和MN2Q、電感器L1Q和L2Q以及可變電容CV1Q-CV4Q。 NMOS晶 體管MN1Q的源極被連接至接地端子，并且柵極被連接至NMOS晶體 管MN2Q的漏極。NMOS晶體管MN2Q的源極被連接至接地端子，并 且柵極被連接至NMOS晶體管MN1Q的漏極。在NMOS晶體管MN1Q 的漏極和NMOS晶體管MN2Q的漏極之間串聯(lián)連接可變電容CV3Q和 CV4Q。然后，帶組選擇信號(hào)GSEL被輸入至可變電容CV3Q和CV4Q 的連接點(diǎn)。在NMOS晶體管MN1Q的漏極和NMOS晶體管MN2Q的 漏極之間串聯(lián)連接可變電容CV1Q和CV2Q。然后，調(diào)諧電壓Vtu被輸 入至可變電容CV1Q和CV2Q的連接點(diǎn)。在NMOS晶體管MN1Q的漏 極和NMOS晶體管MN2Q的漏極之間串聯(lián)連接電感器L1Q和L2Q。 然后，PMOS晶體管MP3Q的漏極被連接至電感器L1Q和L2Q的連接 點(diǎn)，從而在電流源II處產(chǎn)生的操作電流被供給該連接點(diǎn)。注意Q側(cè) VCO生成正相位側(cè)信號(hào)VA90和負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA270。從被連接至 NMOS晶體管MN2Q的漏極的結(jié)點(diǎn)輸出正相位側(cè)信號(hào)VA卯，并且從 被連接至NMOS晶體管MN1Q的漏極的結(jié)點(diǎn)輸出負(fù)相位側(cè)信號(hào) VA270。PMOS晶體管MP5Q的漏極被連接至NMOS晶體管MN1Q的漏 極，并且在I側(cè)VCO中生成的正相位側(cè)信號(hào)VA0被輸入至PMOS晶 體管MP5Q的柵極。PMOS晶體管MP6Q的漏極被連接至NMOS晶體 管MN2Q的漏極，并且在I側(cè)VCO中生成的負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA180被 輸入至PMOS晶體管MP6Q的柵極。此外，共同地連接PMOS晶體管 MP5Q的漏極和PMOS晶體管MP6Q的漏極。PMOS晶體管MP4Q的 漏極被連接至該共同連接點(diǎn)，從而在電流源12處產(chǎn)生的操作電流被供 給該共同連接點(diǎn)。注意I側(cè)VCO生成正相位側(cè)信號(hào)VA0和負(fù)相位側(cè)信 號(hào)VA180。從被連接至NMOS晶體管MN2I的漏極的結(jié)點(diǎn)輸出正相位 側(cè)信號(hào)VA0,并且從被連接至NMOS晶體管MN1I的漏極的結(jié)點(diǎn)輸出 負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA180。此外，負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA270被輸入至PMOS晶 體管MP5I，并且負(fù)相位側(cè)信號(hào)VA90被輸入至I側(cè)VCO中的PMOS 晶體管MP61。
將PMOS晶體管MP3Q的源極連接至電源端子VDD，并且共同地 連接PMOS晶體管MP3Q的柵極和PMOS晶體管MP1的柵極。艮P ， PMOS晶體管MP3Q與PMOS晶體管MP1組成電流鏡電路，并且將由 電流源II產(chǎn)生的操作電流供給Q側(cè)VCO。將PMOS晶體管MP4Q的 源極連接至電源端子VDD，并且共同地連接PMOS晶體管MP4Q的柵 極和PMOS晶體管MP2的柵極。艮P， PMOS晶體管MP4Q與PMOS 晶體管MP2組成電流鏡電路，并且將由電流源I2產(chǎn)生的操作電流供給 Q偵iJ VCO。
上述壓控振蕩器27a根據(jù)被提供作為總線控制信號(hào)的帶組選擇信 號(hào)GSEL以離散方式改變可變電容CV3Q、 CV4Q、 CV3I以及CV4I的 電容值。當(dāng)帶組選擇信號(hào)GSEL指示下述控制，即較高的帶組被選擇 時(shí)，帶組選擇信號(hào)GSEL取下述電壓值，即該電壓值使可變電容CV3Q、 CV4Q、 CV3I以及CV4I的電容值變得較小。這樣，將來(lái)自于壓控振蕩 器27a的輸出信號(hào)的頻帶切換為高頻側(cè)。另一方面，當(dāng)帶組選擇信號(hào)GSEL指示下述控制，即較低的帶組被選擇時(shí)，帶組選擇信號(hào)GSEL取 下述電壓值，即該電壓值使可變電容CV3Q、 CV4Q、 CV3I以及CV41 的電容值變得較大。這樣，將來(lái)自于壓控振蕩器27a的輸出信號(hào)的頻帶 切換為低頻側(cè)。此外，通過(guò)用調(diào)諧電壓Vtu的電壓值調(diào)整可變電容 CV1Q、 CV2Q、 CV1I以及CV2I的電容值來(lái)為振蕩頻率實(shí)施精細(xì)調(diào)整。 PLL控制信號(hào)PDBa被輸入電流源II，從而當(dāng)PLL控制信號(hào)PDBa指 示操作的停止時(shí)，電流輸出被停止。這樣，切斷被供給Q側(cè)VCO和I 側(cè)VCO的操作電流中的一個(gè)。此外，PLL控制信號(hào)PDBa和帶組選擇 信號(hào)GSEL被輸入電流源12，從而當(dāng)PLL控制信號(hào)PDBa和帶組選擇 信號(hào)GSEL中的至少一個(gè)指示操作的停止時(shí)，電流輸出被停止。這樣， 切斷被供給Q側(cè)VCO和I側(cè)VCO的操作電流中的一個(gè)。在這一點(diǎn)， 當(dāng)電流源12被停止時(shí)，由PMOS晶體管MP5Q和MP6Q組成的差分對(duì) 以及由PMOS晶體管MP5I和MP6I組成的差分對(duì)被停止，因此壓控振 蕩器27a僅輸出一個(gè)差分信號(hào)(例如，第一差分信號(hào))。在本發(fā)明的示 例性實(shí)施例中，當(dāng)帶組選擇信號(hào)GSEL選擇帶組W時(shí)，帶組#1進(jìn)入僅 停止電流源12的模式，從而減少了壓控振蕩器24a的功率消耗。
接下來(lái)，在下文中說(shuō)明預(yù)分頻器25a的電路和操作。圖7示出了 預(yù)分頻器25a的電路圖。如圖7中所示，預(yù)分頻器25a包括電流源13 和14、 NMOS晶體管MN3-MN14以及電阻器Rl-R4。
NMOS晶體管MN3和MN4組成差分對(duì)，并且電流源13被連接在 它們的源極側(cè)上的共同連接點(diǎn)和接地端子之間。正相位側(cè)信號(hào)VB0被 輸入至NMOS晶體管MN3的柵極，并且負(fù)相位側(cè)信號(hào)VB180被輸入 至NMOS晶體管MN4的柵極。NMOS晶體管MN5和MN8組成差分 對(duì)，并且它們的源極側(cè)上的共同連接點(diǎn)被連接至NMOS晶體管MN3 的漏極。NMOS晶體管MN5的柵極被連接至NMOS晶體管MN11的 漏極，并且NMOS晶體管MN8的柵極被連接至NMOS晶體管MN14 的漏極。此外，電阻器R1被連接在NM0S晶體管MN5的漏極和電源 端子VDD之間，并且從NMOS晶體管MN5的漏極和電阻器Rl的連接點(diǎn)輸出第三差分信號(hào)的負(fù)相位側(cè)VC180。電阻器R2被連接在NMOS 晶體管MN8的漏極和電源端子VDD之間，并且從NMOS晶體管MN8 的漏極和電阻器R2的連接點(diǎn)輸出第三差分信號(hào)的正相位側(cè)VC0。 NMOS晶體管MN6和MN7組成差分對(duì)，并且它們?cè)礃O側(cè)上的共同連 接點(diǎn)被連接至NMOS晶體管MN4的漏極。NMOS晶體管MN6的柵極 被連接至NMOS晶體管MN7和NMOS晶體管MN8的漏極。NMOS 晶體管MN7的柵極被連接至NMOS晶體管MN6和NMOS晶體管MN5 的漏極。
NMOS晶體管MN9和MN10組成差分對(duì)，并且電流源14被連接 在它們?cè)礃O側(cè)上的共同連接點(diǎn)和接地端子之間。負(fù)相位側(cè)信號(hào)VB180 被輸入至NMOS晶體管MN9的柵極，并且正相位側(cè)信號(hào)VB0被輸入 至NMOS晶體管MN10的柵極。NMOS晶體管MN11和MN14組成差 分對(duì)，并且它們?cè)礃O側(cè)上的共同連接點(diǎn)被連接至NMOS晶體管MN9 的漏極。NMOS晶體管MN11的柵極被連接至NMOS晶體管MN8的 漏極，并且NMOS晶體管MN14的柵極被連接至NMOS晶體管MN5 的漏極。此外，電阻器R3被連接在NMOS晶體管MN11的漏極和電 源端子VDD之間，并且從NMOS晶體管MNll的漏極和電阻器R3的 連接點(diǎn)輸出第四差分信號(hào)的負(fù)相位側(cè)VC270。電阻器R4被連接在 NMOS晶體管MN14的漏極和電源端子VDD之間，并且從NMOS晶 體管MN14的漏極和電阻器R4的連接點(diǎn)輸出第四差分信號(hào)的正相位側(cè) 信號(hào)VC90。 NMOS晶體管MN12和MN13組成差分對(duì)，并且它們?cè)礃O 側(cè)上的共同連接點(diǎn)被連接至NMOS晶體管MN10的漏極。NMOS晶體 管MN12的柵極被連接至NMOS晶體管MN13和NMOS晶體管MN14 的漏極。NMOS晶體管MN13的柵極被連接至NMOS晶體管MN12和 NMOS晶體管MNll的漏極。
圖8示出預(yù)分頻器25a的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的波形，并且在下 文中說(shuō)明預(yù)分頻器25a的操作。如圖8中所示，在預(yù)分頻器25a中，使 輸出差分信號(hào)VC0、 VC卯、VC180以及VC270的頻率相對(duì)于輸入第一差分信號(hào)(VB0和VB180)變?yōu)橐话?。即，預(yù)分頻器25a用作1/2 的分頻器。此外，假定第三差分信號(hào)VC180的負(fù)相位側(cè)信號(hào)VC0是基 準(zhǔn)信號(hào)，第三差分信號(hào)的負(fù)相位側(cè)信號(hào)VC180具有180度的相位差， 第四差分信號(hào)的正相位側(cè)信號(hào)VC90具有90度的相位差，并且第四差 分信號(hào)的負(fù)相位側(cè)信號(hào)VC270具有270度的相位差。即，預(yù)分頻器25a 輸出其相位彼此不同的四個(gè)信號(hào)。
在下文中說(shuō)明本地信號(hào)發(fā)生電路1的操作。首先，通過(guò)本地信號(hào) 發(fā)生電路1中的帶組選擇信號(hào)GSEL選擇將要輸出的帶組。由該帶組 選擇確定由PLL電路20a-20c輸出的第一輸出信號(hào)的頻率。
例如，如果選擇了帶組#3，在PLL電路20a中生成具有6600 MHz 的中心頻率的第一輸出信號(hào)，在PLL電路20b中生成具有7128 MHz 的中心頻率的第一輸出信號(hào)，并且在PLL電路20c中生成具有7656 MHz的中心頻率的第一輸出信號(hào)。然后，選擇器30順序地選擇在由跳 頻控制信號(hào)指示的時(shí)序要通過(guò)PLL電路20a-20c的壓控振蕩器24a-24c 輸出的第一輸出信號(hào)，并且輸出所選擇的第一輸出信號(hào)。
此外，如果選擇了帶組#3，在PLL電路20a的壓控振蕩器24a中 生成具有兩倍于帶#1的中心頻率的頻率，即6864 MHz的頻率的第一 輸出信號(hào)，在PLL電路20b的壓控振蕩器24b中生成具有兩倍于帶#2 的中心頻率的頻率，即7920 MHz的頻率的第一輸出信號(hào)，并且在PLL 電路20c的壓控振蕩器24c中生成具有兩倍于帶#3的中心頻率的頻率， 即8976 MHz的頻率的第一輸出信號(hào)。此外，通過(guò)使用預(yù)分頻器25a-25c， PLL電路20a-20c還輸出通過(guò)劃分在壓控振蕩器24a-24c上生成的第一 輸出信號(hào)的頻率的第二輸出信號(hào)。然后，選擇器30順序地選擇在由跳 頻控制信號(hào)指示的時(shí)序要通過(guò)PLL電路20a-20c的預(yù)分頻器25a-25c輸 出的第二輸出信號(hào)，并且輸出所選擇的第二輸出信號(hào)。在該點(diǎn)，在壓 控振蕩器24a-24c中停止沒(méi)有被用作到預(yù)分頻器25a-25c的輸入信號(hào)的 Q側(cè)VC0的電流源I2，從而減少功率消耗。此外，當(dāng)跳頻圖形指示在本地信號(hào)發(fā)生電路1中沒(méi)有實(shí)施跳頻動(dòng)
作或者只在兩個(gè)頻率之間實(shí)施跳頻動(dòng)作時(shí)，通過(guò)用PLL控制信號(hào)PDB 為沒(méi)有使用的PLL電路切斷電流路徑來(lái)減少功率消耗。
從上述說(shuō)明中可以看出，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的本地信號(hào) 發(fā)生電路1通過(guò)使用PLL環(huán)路中的預(yù)分頻器25a-25c生成低頻側(cè)輸出 信號(hào)(第二輸出信號(hào))。這樣，在PLL環(huán)路的外面沒(méi)有提供分頻器的 情況下本地信號(hào)發(fā)生電路1能夠生成低頻側(cè)輸出信號(hào)。g卩，即使壓控 振蕩器僅具有用于高頻側(cè)信號(hào)的生成功能，本地信號(hào)發(fā)生電路1通過(guò) PLL環(huán)路中包括的預(yù)分頻器也能夠生成低頻側(cè)輸出信號(hào)。此外，本地 信號(hào)發(fā)生電路1能夠通過(guò)限制壓控振蕩器的輸出頻率生成具有低相位 噪音的輸出信號(hào)。例如，在覆蓋帶組#1、 #3、以及#6的情況下，優(yōu)選 地將壓控振蕩器覆蓋的頻率范圍比限制在11%的程度(792 MHz/ 6864 MHz)，以便于生成此種具有低相位噪音的輸出信號(hào)。
此外，當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的本地信號(hào)發(fā)生電路1中 輸出低頻側(cè)輸出信號(hào)作為本地信號(hào)時(shí)，被用于生成壓控振蕩器中的第 二差分信號(hào)的電流源I2被停止。因此，本地信號(hào)發(fā)生電路1能夠減少 不必要的功率消耗。此外，當(dāng)沒(méi)有實(shí)施跳頻動(dòng)作或者只在兩個(gè)頻率之 間通過(guò)跳頻圖形實(shí)施跳頻動(dòng)作時(shí)，本地信號(hào)發(fā)生電路1能夠通過(guò)PLL 控制信號(hào)PDB停止沒(méi)有使用的PLL電路。此外，本地信號(hào)發(fā)生電路1 能夠根據(jù)跳頻圖形實(shí)施功率消耗中的減少。
在上述示例性實(shí)施例中，說(shuō)明了用三個(gè)PLL電路實(shí)施跳頻動(dòng)作的 本地信號(hào)發(fā)生電路1。當(dāng)本地信號(hào)發(fā)生電路1具有像上述示例性實(shí)施例 具有的若干PLL電路時(shí)，通過(guò)為每個(gè)PLL電路使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 方面的PLL電路，減少電路面積和功率消耗的效果變得更加顯著。
注意本發(fā)明不限于上述示例性實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的精神的情況下可以進(jìn)行修改。例如，壓控振蕩器不限于上述示例性實(shí)施 例的那些，并且能夠根據(jù)電路結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行修改。
雖然按照若干示例性實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技 術(shù)人員能夠理解本發(fā)明能夠在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改的 情況下進(jìn)行實(shí)踐并且本發(fā)明不限于上述示例。
此外，上述示例性實(shí)施例不限制權(quán)利要求的范圍。
此外，應(yīng)當(dāng)注意的是，申請(qǐng)人意在涵蓋權(quán)利要求中所有要素的等 同形式，即使在后期的審查過(guò)程中對(duì)權(quán)利要求進(jìn)行過(guò)修改亦是如此。
權(quán)利要求
1. 一種本地信號(hào)發(fā)生電路，包括相位比較器，所述相位比較器檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)和反饋信號(hào)之間的相位差并且輸出誤差信號(hào)；電荷泵電路，所述電荷泵電路接收所述誤差信號(hào)并且生成升壓；環(huán)路濾波器，所述環(huán)路濾波器通過(guò)改變所述升壓的形狀生成調(diào)諧電壓；壓控振蕩器，所述壓控振蕩器基于所述調(diào)諧電壓生成具有預(yù)定頻率的第一輸出信號(hào)；以及預(yù)分頻器，所述預(yù)分頻器輸出通過(guò)將所述第一輸出信號(hào)的頻率劃分成預(yù)定頻率而生成的第二輸出信號(hào)并且還將通過(guò)將第一輸出信號(hào)的頻率劃分成預(yù)定頻率而生成的分頻信號(hào)輸出至分頻器，所述分頻器生成所述反饋信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的本地信號(hào)發(fā)生電路，其中，所述第一輸 出信號(hào)具有所述基準(zhǔn)信號(hào)的偶數(shù)倍數(shù)的頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的本地信號(hào)發(fā)生電路，其中，所述第二輸 出信號(hào)具有所述第一輸出信號(hào)的一半的頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的本地信號(hào)發(fā)生電路，其中所述第一輸出信號(hào)包括第一差分信號(hào)和第二差分信號(hào)，所述第一和第二差分信號(hào)的相位彼此相差90度；所述預(yù)分頻器接收所述第一差分信號(hào)和所述第二差分信號(hào)中的任 何一個(gè)；并且所述第二輸出信號(hào)包括第三差分信號(hào)和第四差分信號(hào)，所述第三 和第四差分信號(hào)的相位彼此相差卯度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的本地信號(hào)發(fā)生電路，其中-所述本地信號(hào)發(fā)生電路包括第一控制電路，所述第一控制電路生 成指示將要生成的信號(hào)的頻帶的帶組選擇信號(hào)；并且所述壓控振蕩器基于所述帶組選擇信號(hào)改變所述第一輸出信號(hào)的 頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的本地信號(hào)發(fā)生電路，其中，當(dāng)基于所述 帶組選擇信號(hào)指示低頻側(cè)信號(hào)的輸出時(shí)，停止用于生成沒(méi)有被輸入至 預(yù)分頻器的信號(hào)的振蕩器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的本地信號(hào)發(fā)生電路，進(jìn)一步包括 第一PLL電路和第二PLL電路，通過(guò)所述本地信號(hào)發(fā)生電路形成所述第一 PLL電路和所述第二 PLL電路；第二控制電路，所述第二控制電路根據(jù)指示所述第一PLL電路的 輸出信號(hào)和所述第二 PLL電路的輸出信號(hào)的切換圖形的跳頻圖形輸出 跳頻控制信號(hào)；以及輸出選擇電路，當(dāng)所述輸出選擇電路根據(jù)所述跳頻控制信號(hào)在所 述第一 PLL電路的輸出信號(hào)和所述第二 PLL電路的輸出信號(hào)之間切換 要輸出的信號(hào)時(shí)輸出所述第一和第二PLL電路的輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的本地信號(hào)發(fā)生電路，進(jìn)一步包括第三控 制電路，所述第三控制電路基于所述跳頻圖形輸出指定不需要的PLL 電路的PLL控制信號(hào)，其中，基于PLL控制信號(hào)停止所述第一和第二PIX電路的操作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種本地信號(hào)發(fā)生電路。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的本地信號(hào)發(fā)生電路包括相位比較器，該相位比較器檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)和反饋信號(hào)之間的相位差并且輸出誤差信號(hào)；電荷泵電路，該電荷泵電路接收誤差信號(hào)并且生成升壓；環(huán)路濾波器，該環(huán)路濾波器通過(guò)改變升壓的形狀生成調(diào)諧電壓；壓控振蕩器，該壓控振蕩器基于調(diào)諧電壓生成具有預(yù)定頻率的第一輸出信號(hào)；以及預(yù)分頻器，該預(yù)分頻器輸出通過(guò)將第一輸出信號(hào)的頻率劃分至預(yù)定的頻率生成的第二輸出信號(hào)并且還將通過(guò)將第一輸出信號(hào)的頻率劃分至預(yù)定頻率生成的分頻信號(hào)輸出至生成反饋信號(hào)的分頻器。
文檔編號(hào)H03L7/08GK101505149SQ20091000574
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月8日
發(fā)明者桑野聰, 田中利幸 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司