專利名稱：用于鎖相回路的壓控振蕩器的控制電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎖相回路，尤指一種壓控振蕩器的控制電路、一壓控振蕩器的控制方 法、一快速相位收斂的鎖相回路以及一快速相位收斂的鎖相方法。
背景技術(shù)：
在全球行動(dòng)通訊系統(tǒng)(GlobalSystem for Mobile Communications, GSM)中，封 包的傳送與接收系交替著進(jìn)行，且封包的傳送與接收系使用不同的頻率，亦即，當(dāng)GSM系統(tǒng) 使用一第一頻率傳送完封包之后，需要使用鎖相回路來產(chǎn)生具有一第二頻率的頻率訊號(hào)， 之后再使用該第二頻率來接收封包。然而，在GSM規(guī)格中，封包的傳送與接收之間僅具有很 短的時(shí)間(約300us)來使用鎖相回路來產(chǎn)生具有該第二頻率的頻率訊號(hào)以及進(jìn)行其它相 關(guān)的操作。請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)鎖相回路100的示意圖。如圖1所示，鎖相回路100 包含有一相位偵測(cè)器110、一電荷泵120、一低通濾波器130、一壓控振蕩器140以及一除頻 器150。在鎖相回路100的操作上，首先，相位偵測(cè)器110偵測(cè)一參考訊號(hào)V,ef以及一回授 訊號(hào)Vfb的相位差，并產(chǎn)生一相位差訊號(hào)Δ Ψ，接著，電荷泵120依據(jù)相位差訊號(hào)Δ ψ產(chǎn)生 一控制電壓V。tel，之后，低通濾波器130對(duì)控制電壓Vrtri進(jìn)行低通濾波作業(yè)以產(chǎn)生一濾波后 控制電壓V’。tel，接著，壓控振蕩器140依據(jù)濾波后控制電壓V’ ctrl的電壓準(zhǔn)位以產(chǎn)生一輸 出訊號(hào)V。s。，最后，除頻器150對(duì)輸出訊號(hào)V。s。進(jìn)行除頻操作以產(chǎn)生回授訊號(hào)Vft。請(qǐng)參考圖2，圖2為鎖相回路100的一操作范例示意圖，如圖2所示，當(dāng)壓控振蕩器 140 的操作頻率曲線(voltage control oscillation curve,VCO curve)已經(jīng)決定好(亦 即，回授訊號(hào)Vfb的頻率與參考訊號(hào)Vref的頻率已很接近)，且圖1所示的參考電壓Vref的相 位落后于回授訊號(hào)Vfb時(shí)，此時(shí)，電荷泵120依據(jù)相位差訊號(hào)Δ ψ所產(chǎn)生的控制電壓Vrtri的 電壓準(zhǔn)位會(huì)接近0V，亦即，壓控振蕩器140會(huì)降低輸出訊號(hào)V。s。的頻率以使得回授訊號(hào)Vfb 與參考訊號(hào)Vref的相位差能夠逐漸減少，直到回授訊號(hào)Vfb的相位開始領(lǐng)先參考訊號(hào)Vref的 相位時(shí)(圖2所示的轉(zhuǎn)折時(shí)間點(diǎn)tA)，控制電壓V。tel的電壓準(zhǔn)位才會(huì)漸漸上升，最后收斂至 一目標(biāo)電壓值Vtm。舉例來說，假設(shè)壓控振蕩器140的操作頻率曲線的增益Κνω為lOMHz/Volt，除頻 器150的除數(shù)為300，且當(dāng)參考電壓Vref的頻率為12MHz，原輸出訊號(hào)V。s。的頻率為3. 6GHz， 控制電壓V。tel的初始電壓準(zhǔn)位為IV。若此時(shí)參考電壓VMf的相位落后于回授訊號(hào)Vfb有 360度(degree)時(shí)，則控制電壓Vetel的電壓準(zhǔn)位從IV降至OV輸出，V。s。的頻率訊號(hào)亦 由3. 6GHz降至3. 59GHz,得到參考電壓Vref的相位追上回授訊號(hào)Vfb的相位(t = 0 t =tA)所需的時(shí)間為N個(gè)參考電壓Vref周期或(N-I)個(gè)回授訊號(hào)Vfb周期，即N*(l/12MHz) =(N-l)*(300/3590MHz)，N = 360。若是參考電壓VMf的相位落后于回授訊號(hào)Vfb有M度 (degree)時(shí) txl = (M/360degree)*360*(l/12MHz) = (M/360degree)*30us。因此，假設(shè)參考電壓VMf的相位一開始落后于回授訊號(hào)Vfb有接近360度時(shí)，則參 考電壓的相位追上回授訊號(hào)Vfb的相位所需的時(shí)間txl大約為30us。
然而，如上所述，因?yàn)樵贕SM系統(tǒng)中封包的傳送與接收之間僅具有約300us的時(shí) 間。此段時(shí)間需用作收發(fā)器的直流偏移校正，鎖頻及鎖相的回路校正。因此，一般來說，鎖 相回路100需要在150US 170US的時(shí)間內(nèi)將回授訊號(hào)Vfb與參考訊號(hào)Vref的相位調(diào)整至 一樣(亦即，圖2所示的tx2要小于170us)，但是，如上述例子中，在參考電壓與回授訊 號(hào)Vfb的相位差為接近360時(shí)，光是將參考電壓Vref的相位追上回授訊號(hào)Vfb的相位所需的時(shí) 間txl就需要約30us，此外，加上GSM系統(tǒng)的規(guī)格中輸出訊號(hào)Nosc的精度必須在0. Ippm以 內(nèi)，因此，鎖相回路100亦需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間來將控制電壓Vrtri (或是濾波后控制電壓V’ ctrl) 的電壓準(zhǔn)位收斂，亦即，時(shí)間點(diǎn)tA到收斂結(jié)束之間的時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，因此，有可能會(huì)因?yàn)殒i相 回路100的鎖相時(shí)間過長(zhǎng)而違反GSM系統(tǒng)規(guī)格要求。且太長(zhǎng)的鎖定時(shí)間也會(huì)使得耗電量增 加，并壓縮GSM系統(tǒng)中其它組件所允許的校正時(shí)間，例如直流偏移校正。此夕卜，在“Proceedings of the Argentine School of Micro-Nanoelectronics, Technology and Applications 2008” 中的一篇論文"A fast acquisition phase frequency detector for phase-locked loops，，有提至Ij可以縮短圖 2 所示的時(shí)間 txl 的 方法，然而，這篇論文所提到的方法僅適用于參考電壓Vref與回授訊號(hào)Vfb的相位差介于 180° 360°的情形下，因此，并無法大幅度且全面地縮短鎖相回路100的鎖相時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于鎖相回路的壓控振蕩器的控制電路 及其控制方法，不但可以加速參考電壓與回授電壓相位鎖定的速度，也可以正確且快速地 判斷一開始所決定的操作頻率曲線是否有錯(cuò)誤，并立即將壓控振蕩器的操作頻率曲線校正 至最適合的操作頻率曲線。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案首先，本發(fā)明提供了一種壓控振蕩器的控制電路，系用于鎖相回路中，當(dāng)頻率鎖定 時(shí)，加速相位的收斂，該控制電路包含有一操作頻率控制器以及一判斷單元。該操作頻率控 制器系耦接于該壓控振蕩器，且用來產(chǎn)生一控制碼至該壓控振蕩器，以決定該壓控振蕩器 的一操作頻率曲線。該判斷單元系耦接于該壓控振蕩器輸入端及該操作頻率控制器，且用 來依據(jù)輸入該壓控振蕩器的一電壓控制訊號(hào)，以產(chǎn)生一判斷訊號(hào)至該操作頻率控制器。其 中，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，該壓控振蕩器工作于一第一操作頻率曲線，該操作頻率控制器產(chǎn)生一第 一控制碼，使該壓控振蕩器工作于的一第二操作頻率曲線，直到該操作頻率控制器收到該 判斷單元的一頻率回復(fù)判斷訊號(hào)，該操作頻率控制器產(chǎn)生一第二控制碼，使該壓控振蕩器 回復(fù)工作于該第一操作頻率曲線。其次，本發(fā)明提供了一種快速相位收斂的鎖相回路，系用于當(dāng)頻率鎖定時(shí)，加速相 位的收斂，該鎖相回路包含有一偵測(cè)電路、一濾波器、一壓控振蕩器、一除頻器以及一壓控 振蕩器控制電路。該偵測(cè)電路系用來依據(jù)一參考訊號(hào)以及一回授訊號(hào)的相位差以產(chǎn)生一電 壓控制訊號(hào)；該濾波器系耦接于該偵測(cè)電路，且用來對(duì)該電壓控制訊號(hào)進(jìn)行濾波操作以產(chǎn) 生一濾波后電壓控制訊號(hào)；該壓控振蕩器系耦接于該濾波器，且用來依據(jù)該濾波后電壓控 制訊號(hào)以產(chǎn)生一輸出訊號(hào)；該除頻器系耦接于該壓控振蕩器及偵測(cè)電路，且用來依據(jù)該輸 出訊號(hào)以產(chǎn)生該回授訊號(hào)；該壓控振蕩器控制電路系耦接于該濾波器及該可控制振蕩器， 且用來依據(jù)該濾波后電壓控制訊號(hào)以產(chǎn)生一控制碼，用以決定該壓控振蕩器的一操作頻率曲線。其中，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，該壓控振蕩器工作于一第一操作頻率曲線，該壓控振蕩器控制 電路產(chǎn)生一第一控制碼，使該壓控振蕩器工作于的一第二操作頻率曲線，直到該濾波后電 壓控制訊號(hào)大于一第一臨界值，該壓控振蕩器控制電路產(chǎn)生一第二控制碼，使該壓控振蕩 器回復(fù)工作于該第一操作頻率曲線。進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種壓控振蕩器的控制方法，用于鎖相回路中，當(dāng)頻率鎖定 時(shí)，該壓控振蕩器工作于一第一頻率曲線，且該控制方法包含有產(chǎn)生一第一控制碼，以使 該壓控振蕩器工作于一第二頻率曲線；以及當(dāng)輸入壓控電壓振蕩器的一電壓控制訊號(hào)大于 一第一臨界值，產(chǎn)生一第二控制碼，以使該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一頻率曲線。最后，本發(fā)明提供了一種快速相位收斂的鎖相方法，用于鎖相回路中，當(dāng)頻率鎖定 時(shí)，該壓控振蕩器工作于一第一頻率曲線，該鎖相方法包含有依據(jù)一參考訊號(hào)以及一回授 訊號(hào)的相位差以產(chǎn)生一電壓控制訊號(hào)；對(duì)該電壓控制訊號(hào)進(jìn)行濾波操作以產(chǎn)生一濾波后電 壓控制訊號(hào)；依據(jù)該濾波后電壓控制訊號(hào)以產(chǎn)生一控制碼，用以決定該壓控振蕩器的一操 作頻率曲線；依據(jù)該濾波后電壓控制訊號(hào)以產(chǎn)生一輸出訊號(hào)；以及依據(jù)該輸出訊號(hào)以產(chǎn)生 該回授訊號(hào)；其中，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，產(chǎn)生一第一控制碼，以使該壓控振蕩器工作于一第二頻 率曲線，以及當(dāng)該輸入壓控電壓振蕩器的電壓控制訊號(hào)大于一第一臨界值，產(chǎn)生一第二控 制碼，以使該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一頻率曲線。本發(fā)明采用的用于鎖相回路的壓控振蕩器的控制電路及其控制方法，通過判斷濾 波后電壓控制訊號(hào)的電壓準(zhǔn)位的大小來決定壓控振蕩器的操作頻率曲線，不但可以加速參 考電壓與回授電壓相位鎖定的速度，也可以正確且快速地判斷一開始所決定的操作頻率曲 線是否有錯(cuò)誤，并立即將壓控振蕩器的操作頻率曲線校正至最適合的操作頻率曲線。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)鎖相回路的示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)鎖相回路的一操作范例示意圖。圖3為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的鎖相回路的示意圖。圖4為壓控振蕩器的復(fù)數(shù)個(gè)候選操作頻率曲線的示意圖。圖5為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的鎖相方法的流程圖。圖6為當(dāng)判斷單元判斷濾波后控制訊號(hào)的電壓準(zhǔn)位小于一臨界電壓值時(shí)，操作頻 率控制器產(chǎn)生控制碼以控制壓控振蕩器的操作頻率曲線的示意圖。圖7為當(dāng)判斷單元判斷濾波后控制訊號(hào)的電壓準(zhǔn)位大于一臨界電壓值時(shí)，操作頻 率控制器產(chǎn)生控制碼以控制壓控振蕩器的操作頻率曲線的示意圖。圖8為當(dāng)濾波后控制電壓沒有收斂時(shí)，操作頻率控制器產(chǎn)生控制碼來調(diào)整壓控振 蕩器的操作頻率曲線的示意圖。圖9為當(dāng)濾波后控制電壓沒有收斂時(shí)，操作頻率控制器產(chǎn)生控制碼來調(diào)整壓控振 蕩器的操作頻率曲線的示意圖。主要組件符號(hào)說明100、300 鎖相回路110,312相位偵測(cè)器120、314 電荷泵
130、320 低通濾波器140,350壓控振蕩器150、360 除頻器310偵測(cè)電路330 判斷單元340操作頻率控制器370壓控振蕩器控制電路
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參考圖3，圖3為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的鎖相回路300的示意圖，如圖3所示，鎖 相回路300包含有一偵測(cè)電路310、一濾波器(于本實(shí)施例中，系為一低通濾波器320)、一 壓控振蕩器控制電路370 —可控制振蕩器(于本實(shí)施例中，系為一壓控振蕩器350)以及一 除頻器360，其中偵測(cè)電路310包含有一相位偵測(cè)器312以及一電荷泵314，且壓控振蕩器 控制電路370包含有一判斷單元330以及一操作頻率控制器340。此外，壓控振蕩器350系具有如圖4所示的復(fù)數(shù)個(gè)候選操作頻率曲線(voltage control oscillation curve, VCO curve)，且壓控振蕩器350可輸出的頻率系介于F_Low 以及F_High之間，此外，壓控振蕩器350系由控制碼來控制要選擇哪一個(gè)候選操作頻率曲 線來作為其操作頻率曲線，舉例來說，若是控制碼為“ 1000001”，則壓控振蕩器350的操作 頻率曲線系為Ck，若是控制碼為“1000000”，則壓控振蕩器350的操作頻率曲線系為Clri。此 外，于本實(shí)施例中的一范例說明中，壓控振蕩器350具有1 條候選操作頻率曲線，且控制 碼為7位，此外，壓控振蕩器350的濾波后控制訊號(hào)V’。tel(產(chǎn)生方式請(qǐng)見后續(xù)說明)的電 壓準(zhǔn)位范圍為OV 2V之間(亦即Vfflin = 0V, Vfflax = 2V)。此外，鎖相回路300的功能之一系用來提供具有所需頻率的一頻率訊號(hào)，且該頻 率訊號(hào)(亦即圖3所示的輸出訊號(hào)V。ut)的相位必需與輸入訊號(hào)(亦即圖3所示的參考訊 號(hào)Vref)的相位一致，因此，鎖相回路300的操作過程大致上可以分為兩個(gè)階段，其中第一階 段為決定壓控振蕩器350的操作頻率曲線，亦即將參考訊號(hào)VMf以及輸出訊號(hào)V。ut(或是其 除頻后訊號(hào))的頻率鎖定，換句話說，亦即當(dāng)壓控振蕩器350的濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl 的電壓準(zhǔn)位位于中心電壓(例如1V)附近時(shí)，壓控振蕩器350所輸出的輸出訊號(hào)V-的 頻率即為所需的頻率；而第二階段的操作系在第一階段之后，用來將輸出訊號(hào)V。ut(或是其 除頻后訊號(hào))與參考訊號(hào)的相位調(diào)整至相同。請(qǐng)同時(shí)參考圖3至圖5，圖5為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的鎖相方法的流程圖。需注意 的是，圖5所示的流程圖為上述鎖相回路300第二階段的操作，亦即，在圖5所示的流程開 始進(jìn)行之前，壓控振蕩器350的操作頻率曲線已經(jīng)決定(在以下有關(guān)圖5的相關(guān)敘述中，壓 控振蕩器350的操作頻率曲線已經(jīng)被預(yù)先決定為圖4所示的候選操作頻率曲線Ck，亦即壓 控振蕩器350工作于候選操作頻率曲線Ck)。參考圖5，鎖相方法的流程敘述如下首先，在步驟500中，相位偵測(cè)器312偵測(cè)一參考訊號(hào)Vref以及一回授訊號(hào)Vfb的 相位差異以產(chǎn)生一相位差訊號(hào)Δ Ψ，且電荷泵314依據(jù)相位差訊號(hào)Δ ψ來產(chǎn)生一電壓控制 訊號(hào)Vetel ；接著，于步驟502中，低通濾波器320對(duì)電壓控制訊號(hào)Vetel進(jìn)行低通濾波作業(yè)以 產(chǎn)生一濾波后電壓控制訊號(hào)Ψ ctrl ；之后，于步驟504中，壓控振蕩器350依據(jù)濾波后電壓8控制訊號(hào)V’ ctrl來產(chǎn)生一輸出訊號(hào)V。ut，且除頻器360將輸出訊號(hào)V。ut進(jìn)行除頻操作以產(chǎn)生 一回授訊號(hào)Vfb。接著，于步驟506中，判斷單元330判斷濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl的大小，以產(chǎn) 生一判斷訊號(hào)Va ；之后，于步驟508中，操作頻率控制器340依據(jù)判斷訊號(hào)以產(chǎn)生一控制碼， 并據(jù)以自圖4所示的復(fù)數(shù)個(gè)候選操作頻率曲線中另選擇其一以作為壓控振蕩器350的一操 作頻率曲線。詳細(xì)來說，請(qǐng)同時(shí)參考圖6，當(dāng)判斷單元330判斷濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl 的電壓準(zhǔn)位小于一第一臨界電壓值\時(shí)，操作頻率控制器340產(chǎn)生一第一控制碼以調(diào)整壓 控振蕩器350的操作頻率曲線至一候選操作頻率曲線Ck_m，其中m為一正整數(shù)，亦即，于相同 的濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl之下，候選操作頻率曲線0_所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)小于候選操 作頻率曲線Ck所對(duì)應(yīng)的頻率值。將壓控振蕩器350的操作頻率曲線由Ck調(diào)整至Ck_m的意義為當(dāng)濾波后電壓控制 訊號(hào)V’。tel的電壓準(zhǔn)位小于第一臨界電壓值八時(shí)，代表參考訊號(hào)Vref的相位落后于回授電壓 Vfb有一定的程度，因此，若是使用候選操作頻率曲線Ck_m來作為壓控振蕩器350的操作頻率 曲線，則可以將輸出電壓V。ut (或是回授電壓Vfb)的頻率降至更低，使得參考訊號(hào)的相位 可以迅速地追上回授電壓Vfb的相位，因此圖6所示的時(shí)間txl便可以大幅度的縮短。舉例 來說，假設(shè)壓控振蕩器350的候選操作頻率曲線Ck以及Ck_m的增益Kvro均為lOMHz/Volt，且 當(dāng)參考電壓的頻率為12MHz，濾波后電壓控制電壓V’。tel的電壓準(zhǔn)位為IV時(shí)，使用候選 操作頻率曲線Ck時(shí)的輸出訊號(hào)V。ut的頻率為3. 6GHz且使用候選操作頻率曲線Ck_m時(shí)的輸 出訊號(hào)V。ut的頻率為3. 55GHz，則此時(shí)若是參考電壓V,ef的相位落后于回授訊號(hào)Vfb有M度 (degree)時(shí)，則將參考電壓Vref的相位追上回授訊號(hào)Vfb的相位(t = 0 t = tA)所需的 時(shí)間為txl= (M/360degree)*(360/5)*(l/12MHz) = ((M/360degree)*6us 因此，相較于先前技術(shù)中習(xí)知的鎖相回路將參考電壓的相位追上回授訊號(hào)Vfb所需要的時(shí)間(txl =(M/10)us)，本發(fā)明確實(shí)可以大幅增進(jìn)鎖相回路300的效率。類似地，請(qǐng)同時(shí)參考圖7，當(dāng)判斷單元330判斷濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl的電壓 準(zhǔn)位大于一第二臨界電壓值Vh時(shí)，操作頻率控制器340產(chǎn)生控制碼以調(diào)整壓控振蕩器350 的操作頻率曲線至一候選操作頻率曲線Ck+n，其中η為一正整數(shù)，亦即，于相同的濾波后電 壓控制訊號(hào)V’ ctrl之下，候選操作頻率曲線Ck+n所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)大于候選操作頻率曲線 Ck所對(duì)應(yīng)的頻率值。同理，將壓控振蕩器350的操作頻率曲線由Ck調(diào)整至Ck+n的意義為當(dāng)濾波后電壓 控制訊號(hào)V’ ctrl的電壓準(zhǔn)位大于第二臨界電壓值Vh時(shí)，代表參考訊號(hào)的相位領(lǐng)先于回 授電壓Vfb有一定的程度，因此，若是使用候選操作頻率曲線Ck+n來作為壓控振蕩器350的 操作頻率曲線，則輸出電壓V。ut(或是回授電壓Vfb)的頻率增加的范圍可以更大，使得回授 電壓Vfb的相位可以迅速的追上參考訊號(hào)Vref的相位，因此圖7所示的時(shí)間txl便可以大幅 度的縮短。接著，在步驟510中，當(dāng)參考訊號(hào)以及回授訊號(hào)Vfb的相位領(lǐng)先/落后關(guān)系發(fā) 生轉(zhuǎn)變之后，且判斷單元330判斷濾波后電壓控制訊號(hào)V’。tel的電壓準(zhǔn)位有變化之后，操作 頻率控制器340產(chǎn)生一第二控制碼將壓控振蕩器350的操作頻率曲線調(diào)回至候選操作頻率 曲線Ck。舉例來說，若是之前于步驟508中系將壓控振蕩器350的操作頻率曲線調(diào)整為Ck_m 以使得參考訊號(hào)Vref的相位可以迅速追上回授電壓Vfb的相位，則當(dāng)參考訊號(hào)Vref相位開始領(lǐng)先回授訊號(hào)Vfb的相位之后，且判斷單元330判斷濾波后電壓控制訊號(hào)V’。tel的電壓準(zhǔn)位 大于第一臨界電壓亦即，如圖6所示的時(shí)間點(diǎn)、之后)時(shí)，判斷單元330產(chǎn)生一頻率回 復(fù)判斷訊號(hào)\’使操作頻率控制器340產(chǎn)生第二控制碼將壓控振蕩器350的操作頻率曲線 由Ck_m調(diào)整回Ck，亦即，使得壓控振蕩器350回復(fù)工作于操作頻率曲線由Ck ；類似地，若是之 前于步驟508中系將壓控振蕩器350的操作頻率曲線調(diào)整為Clrtl以使得回授電壓Vfb的相位 可以迅速的追上參考訊號(hào)Vref的相位，則當(dāng)參考訊號(hào)相位開始落后回授訊號(hào)Vfb的相位 之后，且判斷單元330判斷濾波后電壓控制訊號(hào)V’。tel的電壓準(zhǔn)位小于第二臨界電壓Vh (亦 即，如圖7所示的時(shí)間點(diǎn)、之后)時(shí)，判斷單元330產(chǎn)生一頻率回復(fù)判斷訊號(hào)Va，使操作頻 率控制器340產(chǎn)生控制碼將壓控振蕩器350的操作頻率曲線由Clrtl調(diào)整回Ck，亦即，使得壓 控振蕩器350回復(fù)工作于操作頻率曲線由Ck。此外，如先前所述，于圖5所示的流程開始之前，壓控振蕩器350的操作頻率曲線 已經(jīng)被預(yù)先決定為圖4所示的曲線Ck，然而，鎖相回路300在決定出壓控振蕩器350的操作 頻率曲線Ck的過程中有可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，亦即，操作頻率曲線Ck并非最適合的(最適合的 操作頻率曲線指的是，當(dāng)濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl的電壓準(zhǔn)位位于圖4所示的中間電壓 Vcen附近時(shí)，壓控振蕩器350能輸出所需的頻率)。一般來說，若是發(fā)生這種情形，鎖相回路 300需要花大約30us的時(shí)間來確定操作頻率曲線Ck不是最適合的操作頻率曲線后，再重新 決定出最佳的操作頻率曲線，再花大約30us的時(shí)間來判斷V’ ctrl電壓是否在穩(wěn)定區(qū)，如此 一來，鎖相的時(shí)間會(huì)更加延長(zhǎng)，進(jìn)而影響到系統(tǒng)中其它電路校正的操作時(shí)間。本發(fā)明一實(shí)施例的鎖相回路300亦可以用來解決此一問題，以避免因?yàn)橄惹八鶝Q 定的候選操作頻率曲線Ck并非為最適合的操作頻率曲線而大幅增加鎖相時(shí)間。當(dāng)操作頻率控制器340產(chǎn)生控制碼將壓控振蕩器350的操作頻率曲線調(diào)回至候選 操作頻率曲線Ck (步驟510)之后，理論上來說，若是Ck為最適合的操作頻率曲線，則濾波后 電壓控制訊號(hào)V’。tel應(yīng)該會(huì)逐漸收斂(參見第6、7圖的時(shí)間點(diǎn)tA之后的濾波后電壓控制訊 號(hào)V’ ctrl曲線)。因此，若是于第6、7圖中的時(shí)間點(diǎn)tA之后，濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl沒 有收斂至一電壓區(qū)間，則可以判定一開始在決定操作頻率曲線時(shí)有錯(cuò)誤，候選操作頻率曲 線Ck并非最適合的曲線，因此，于步驟512中，若是濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl并未收斂于 一電壓區(qū)間時(shí)，操作頻率控制器340產(chǎn)生控制碼來調(diào)整壓控振蕩器350的操作頻率曲線。詳細(xì)說明步驟512，請(qǐng)參考圖8，假設(shè)當(dāng)操作頻率控制器340產(chǎn)生第二控制碼將壓 控振蕩器350的操作頻率曲線調(diào)回至候選操作頻率曲線Ck之后(時(shí)間、之后)，濾波后電 壓控制訊號(hào)V’。tel并沒有收斂，且判斷單元330判斷濾波后控制電壓V’。tel持續(xù)上升至大于 第二臨界電壓Vh時(shí)，則可以判定候選操作頻率曲線Ck并非最適合的操作頻率曲線。此外， 一般來說，一開始所決定出的操作頻率曲線Ck會(huì)很接近最適合的操作頻率曲線，亦即，壓控 振蕩器350的最適合操作頻率曲線可能為(VpCk或是Ck+1，因此，判斷單元330產(chǎn)生一頻率 調(diào)整判斷訊號(hào)\至操作頻率控制器340，操作頻率控制器340依據(jù)頻率調(diào)整判斷訊號(hào)Va產(chǎn) 生一第三控制碼來將壓控振蕩器350的操作頻率曲線由Ck調(diào)整至Ck+1，并使用候選操作頻 率曲線Ck+1來進(jìn)行鎖相操作(時(shí)間t。之后)。同理，請(qǐng)參考圖9，請(qǐng)參考圖9，假設(shè)當(dāng)操作頻率控制器340產(chǎn)生第二控制碼將壓控 振蕩器350的操作頻率曲線調(diào)回至候選操作頻率曲線Ck之后(時(shí)間、之后)，濾波后電壓 控制訊號(hào)V’ ctrl并沒有收斂，且判斷單元330判斷濾波后電壓控制訊號(hào)V’ ctrl小于第一臨界電壓\，則可以判定候選操作頻率曲線Ck并非最適合的操作曲線，因此，判斷單元330產(chǎn) 生一頻率調(diào)整判斷訊號(hào)\至操作頻率控制器340，操作頻率控制器340依據(jù)頻率調(diào)整判斷 訊號(hào)Va產(chǎn)生一第四控制碼來將壓控振蕩器350的操作頻率曲線由Ck調(diào)整至Clri，并使用候 選操作頻率曲線Clri來進(jìn)行鎖相操作(時(shí)間t。之后)。需注意的是，本發(fā)明中有關(guān)判斷單元330以及操作頻率控制器340的操作方式亦 可以應(yīng)用于其它形式的鎖相回路中，例如全數(shù)字鎖相回路等，且圖3所示的壓控振蕩器350 亦可以用其它形式的振蕩器(例如電流控制振蕩器)來產(chǎn)生所需的頻率，本發(fā)明所屬相關(guān) 領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者應(yīng)能在閱讀過上述圖3以及圖5的相關(guān)敘述后輕易地將本發(fā)明應(yīng)用 于不同形式的鎖相回路以及振蕩器中，因此，細(xì)節(jié)在此不再贅述。簡(jiǎn)要?dú)w納本發(fā)明，于本發(fā)明的鎖相回路以及鎖相方法中，系判斷濾波后電壓控制 訊號(hào)的電壓準(zhǔn)位的大小來決定壓控振蕩器的操作頻率曲線，如此一來，不但可以加速參考 電壓與回授電壓相位鎖定的速度，也可以正確且快速地判斷一開始所決定的操作頻率曲線 是否有錯(cuò)誤，并立即將壓控振蕩器的操作頻率曲線校正至最適合的操作頻率曲線。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
1.一種壓控振蕩器的控制電路，系用于鎖相回路中，其特征在于，該控制電路包含有一操作頻率控制器，耦接于該壓控振蕩器；以及一判斷單元，耦接于該壓控振蕩器輸入端及該操作頻率控制器，用來依據(jù)輸入該壓控 振蕩器的一電壓控制訊號(hào)，以產(chǎn)生一判斷訊號(hào)至該操作頻率控制器；其中，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，該操作頻率控制器控制該壓控振蕩器工作于一第一候選操作頻 率曲線，該操作頻率控制器產(chǎn)生一第一控制碼，使該壓控振蕩器工作于的一第二候選操作 頻率曲線，直到該操作頻率控制器收到該判斷單元的一頻率回復(fù)判斷訊號(hào)，該操作頻率控 制器產(chǎn)生一第二控制碼，使該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一候選操作頻率曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，該判斷單元判斷該電壓控制訊號(hào)大于 一第一臨界值時(shí)，產(chǎn)生該頻率回復(fù)判斷訊號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于，該壓控振蕩器接收相同的電壓控制訊 號(hào)之下，工作于該第二候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的輸出頻率值會(huì)小于工作于該第一候選操 作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的輸出頻率值。
4.如權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于，當(dāng)該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一候 選操作頻率曲線之后，若是該判斷單元判斷該電壓控制訊號(hào)大于一第二臨界值時(shí)，產(chǎn)生一 頻率調(diào)整判斷訊號(hào)至該操作頻率控制器以產(chǎn)生一第三控制碼，用以決定該壓控振蕩器工作 于一第三候選操作頻率曲線，其中該第二臨界值大于該第一臨界值，且于相同的該電壓控 制訊號(hào)之下，該第三候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)大于該第一候選操作頻率曲線所 對(duì)應(yīng)的頻率值。
5.如權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于，當(dāng)該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一候 選操作頻率曲線之后，若是該判斷單元判斷該電壓控制訊號(hào)小于該第一臨界值時(shí)，產(chǎn)生一 頻率調(diào)整判斷訊號(hào)至該操作頻率控制器以產(chǎn)生一第四控制碼，用以決定該壓控振蕩器工作 于一第四候選操作頻率曲線，且于相同的該電壓控制訊號(hào)之下，該第四候選操作頻率曲線 所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)小于該第一候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值。
6.一種快速相位收斂的鎖相回路，系用于當(dāng)頻率鎖定時(shí)，加速相位的收斂，其特征在 于，該鎖相回路包含有一偵測(cè)電路，用來依據(jù)一參考訊號(hào)以及一回授訊號(hào)的相位差以產(chǎn)生一電壓控制訊號(hào)；一濾波器，耦接于該偵測(cè)電路，用來對(duì)該電壓控制訊號(hào)進(jìn)行濾波操作以產(chǎn)生一濾波后 電壓控制訊號(hào)；一壓控振蕩器，耦接于該濾波器，用來依據(jù)該濾波后電壓控制訊號(hào)以產(chǎn)生一輸出訊號(hào)；一除頻器，耦接于該壓控振蕩器及偵測(cè)電路，用來依據(jù)該輸出訊號(hào)以產(chǎn)生該回授訊號(hào)；以及一壓控振蕩器控制電路，耦接于該濾波器及該壓控振蕩器；其中，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，該壓控振蕩器工作于一第一候選操作頻率曲線，該壓控振蕩器控 制電路產(chǎn)生一第一控制碼，使該壓控振蕩器工作于的一第二候選操作頻率曲線，直到該濾 波后電壓控制訊號(hào)大于一第一臨界值，該壓控振蕩器控制電路產(chǎn)生一第二控制碼，使該壓 控振蕩器回復(fù)工作于該第一候選操作頻率曲線。
7.如權(quán)利要求6所述的鎖相回路，其特征在于，該壓控振蕩器控制電路包括有一判斷單元，耦接于該濾波器，用來判斷該濾波后電壓控制訊號(hào)以產(chǎn)生一判斷訊號(hào)；以及一操作頻率控制器，耦接于該判斷單元與該壓控振蕩器，用來依據(jù)該判斷訊號(hào)以產(chǎn)生 一控制碼，用以決定該壓控振蕩器的一操作頻率曲線；其中該判斷單元判斷該電壓控制訊號(hào)大于該第一臨界值時(shí)，產(chǎn)生一頻率回復(fù)判斷訊 號(hào)，使該操作頻率控制器產(chǎn)生該第二控制碼，用以使該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一候選 操作頻率曲線。
8.如權(quán)利要求6所述的鎖相回路，其特征在于，該壓控振蕩器接收相同的電壓控制訊 號(hào)之下，工作于該第二候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的輸出頻率值會(huì)小于工作于該第一候選操 作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的輸出頻率值。
9.如權(quán)利要求8所述的鎖相回路，其特征在于，當(dāng)該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一候 選操作頻率曲線之后，若是該判斷單元判斷該濾波后電壓控制訊號(hào)大于一第二臨界值時(shí)， 產(chǎn)生一頻率調(diào)整判斷訊號(hào)至該操作頻率控制器以產(chǎn)生一第三控制碼，用以決定該壓控振蕩 器工作于一第三候選操作頻率曲線，其中該第二臨界值大于該第一臨界值，且于相同的該 電壓控制訊號(hào)之下，該第三候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)大于該第一候選操作頻率 曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值。
10.如權(quán)利要求8所述的控制電路，其特征在于，當(dāng)該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一候 選操作頻率曲線之后，若是該判斷單元判斷該濾波后電壓控制訊號(hào)小于該第一臨界值時(shí)， 產(chǎn)生一頻率調(diào)整判斷訊號(hào)至該操作頻率控制器以產(chǎn)生一第四控制碼，用以決定該壓控振蕩 器工作于一第四候選操作頻率曲線，且于相同的該電壓控制訊號(hào)之下，該第四候選操作頻 率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)小于該第一候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值。
11.一種壓控振蕩器的控制方法，用于鎖相回路中，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，該壓控振蕩器工作 于一第一候選操作頻率曲線，其特征在于，該控制方法包含有產(chǎn)生一第一控制碼，以使該壓控振蕩器工作于一第二候選操作頻率曲線；以及當(dāng)輸入壓控電壓振蕩器的一電壓控制訊號(hào)大于一第一臨界值，產(chǎn)生一第二控制碼，以 使該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一候選操作頻率曲線。
12.如權(quán)利要求11所述的控制方法，其特征在于，在相同的電壓控制訊號(hào)之下，該第二 候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的輸出頻率值會(huì)小于該第一候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的輸出頻 率值。
13.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一 候選操作頻率曲線之后，若是該電壓控制訊號(hào)大于一第二臨界值時(shí)，產(chǎn)生一第三控制碼，用 以決定該壓控振蕩器工作于一第三候選操作頻率曲線，其中該第二臨界值大于該第一臨界 值，且于相同的該電壓控制訊號(hào)之下，該第三候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)大于該 第一候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值。
14.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一 候選操作頻率曲線之后，若是該電壓控制訊號(hào)小于該第一臨界值時(shí)，產(chǎn)生一第四控制碼，用 以決定該壓控振蕩器工作于一第四候選操作頻率曲線，且于相同的該電壓控制訊號(hào)之下， 該第四候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)小于該第一候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率 值。
15.一種快速相位收斂的鎖相方法，用于鎖相回路中，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，該壓控振蕩器工作于一第一候選操作頻率曲線，其特征在于，該鎖相方法包含有依據(jù)一參考訊號(hào)以及一回授訊號(hào)的相位差以產(chǎn)生一電壓控制訊號(hào)；對(duì)該電壓控制訊號(hào)進(jìn)行濾波操作以產(chǎn)生一濾波后電壓控制訊號(hào)；依據(jù)該濾波后電壓控制訊號(hào)以產(chǎn)生一控制碼，用以決定該壓控振蕩器的一操作頻率曲線.一入 ，依據(jù)該濾波后電壓控制訊號(hào)以產(chǎn)生一輸出訊號(hào)；以及 依據(jù)該輸出訊號(hào)以產(chǎn)生該回授訊號(hào)；其中，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，產(chǎn)生一第一控制碼，以使該壓控振蕩器工作于一第二候選操作頻 率曲線，以及當(dāng)輸入壓控電壓振蕩器的該濾波后電壓控制訊號(hào)大于一第一臨界值，產(chǎn)生一 第二控制碼，以使該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一候選操作頻率曲線。
16.如權(quán)利要求15所述的鎖相方法，其特征在于，在相同的濾波后電壓控制訊號(hào)之下， 該第二候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的輸出頻率值會(huì)小于該第一候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的 輸出頻率值。
17.如權(quán)利要求16所述的鎖相方法，其特征在于，當(dāng)該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一 候選操作頻率曲線之后，若是該濾波后電壓控制訊號(hào)大于一第二臨界值時(shí)，產(chǎn)生一第三控 制碼，用以決定該壓控振蕩器工作于一第三候選操作頻率曲線，其中該第二臨界值大于該 第一臨界值，且于相同的該電壓控制訊號(hào)之下，該第三候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值 會(huì)大于該第一候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值。
18.如權(quán)利要求16所述的鎖相方法，其特征在于，當(dāng)該壓控振蕩器回復(fù)工作于該第一 候選操作頻率曲線之后，若是該電壓控制訊號(hào)小于該第一臨界值時(shí)，產(chǎn)生一第四控制碼，用 以決定該壓控振蕩器工作于一第四候選操作頻率曲線，且于相同的該電壓控制訊號(hào)之下， 該第四候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率值會(huì)小于該第一候選操作頻率曲線所對(duì)應(yīng)的頻率 值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鎖相回路的壓控振蕩器的控制電路及其控制方法，可加速參考電壓與回授電壓相位鎖定的速度，也可正確且快速地判斷一開始所決定的操作頻率曲線是否有錯(cuò)誤，并立即將壓控振蕩器的操作頻率曲線校正至最適合的操作頻率曲線。壓控振蕩器的控制電路包含一操作頻率控制器以及一判斷單元。該操作頻率控制器用來產(chǎn)生一控制碼至一壓控振蕩器，以決定該壓控振蕩器的操作頻率曲線，且該判斷單元系用來依據(jù)輸入該壓控振蕩器的電壓控制訊號(hào)，以產(chǎn)生一判斷訊號(hào)至該操作頻率控制器。其中當(dāng)頻率鎖定時(shí)，該壓控振蕩器工作于一第一操作頻率曲線，該操作頻率控制器分別產(chǎn)生第一、二控制碼，使該壓控振蕩器分別工作于的一第二、一操作頻率曲線。
文檔編號(hào)H03L7/099GK102045063SQ20091020432
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者王耀祺, 謝明諭, 顏仕杰 申請(qǐng)人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司, 晨星軟件研發(fā)(深圳)有限公司