專利名稱：鎖相環(huán)、補(bǔ)償電路及補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎖相環(huán)，尤其涉及鎖相環(huán)電路中的壓控振蕩器。
背景技術(shù)：
無線通信設(shè)備中常使用壓控振蕩器以使設(shè)備以指定的頻率工作。通過調(diào)整，壓控 振蕩器可以輸出預(yù)設(shè)的頻率。一個(gè)典型的應(yīng)用是，壓控振蕩器集成在頻率綜合器內(nèi)部，該頻 率綜合器可包含鎖相環(huán)，用以將壓控振蕩器的控制電壓保持在使壓控振蕩器輸出預(yù)設(shè)頻率 的數(shù)值上。例如，圖1揭示了一種傳統(tǒng)的電感_電容型的壓控振蕩器電路100。參照圖1，壓 控振蕩器電路100包括P型晶體管102，104和106，變?nèi)荻O管120，電感組124和差分輸 出126和128。P型晶體管102與電源電壓VDD相耦合，并在偏置電壓VBIAS&偏置下，向壓 控振蕩器100提供電流。P型晶體管104和106與P型晶體管102耦合，向壓控振蕩器100 提供振蕩所需的負(fù)阻抗。壓控振蕩器100有差分輸出126和128，其輸出頻率與電感組124的電感值和變 容二極管120的電容值有關(guān)，變?nèi)荻O管120的電容值可隨鎖相環(huán)提供的控制電壓
化。因而，通過調(diào)整變?nèi)荻O管120的電容值，就可調(diào)整壓控振蕩器100的差分輸出126和 128的輸出頻率。隨著電源電壓VDD和工作溫度的變化，壓控振蕩器100的調(diào)整特性發(fā)生變化，因而 壓控振蕩器100的輸出頻率也變化。為將壓控振蕩器100的輸出頻率控制在預(yù)設(shè)水平上，可 通過調(diào)整控制電壓VTraE以調(diào)整變?nèi)荻O管120。然而，若控制電壓VTUNE變化太大并超出期 望的工作范圍，鎖相環(huán)的工作特性就會(huì)受到影響，該工作范圍大約為電源電壓的一半以內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種補(bǔ)償電路，使壓控振蕩器的控制電壓維持 在期望的工作范圍內(nèi)而不影響鎖相環(huán)的工作特性，且壓控振蕩器輸出預(yù)設(shè)頻率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種補(bǔ)償電路，用以補(bǔ)償壓控振蕩器的控制 電壓。該補(bǔ)償電路包括第一比較器，第二比較器，累加器和輸出器件。第一比較器將控制 電壓與一較高閾值電壓進(jìn)行比較，并在控制電壓高于該較高閾值電壓時(shí)，輸出第一脈沖信 號。第二比較器將控制電壓與一較低閾值電壓進(jìn)行比較，并在控制電壓低于該較低閾值電 壓時(shí)，輸出第二脈沖信號。若收到第一脈沖信號，則累加器增加開關(guān)控制信號的數(shù)值，若收 到第二脈沖信號，則累加器減小該開關(guān)控制信號的數(shù)值。該開關(guān)控制信號控制輸出器件產(chǎn) 生補(bǔ)償電壓，用以根據(jù)開關(guān)控制信號的數(shù)值補(bǔ)償壓控振蕩器的控制電壓。本發(fā)明所述的補(bǔ)償電路，所述累加器包括加法器，用以在接收到所述第一脈沖信 號的情形下，給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值增加所述增加量，并在接收到所述第二脈沖 信號的情形下，給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值減少所述減小量。本發(fā)明所述的補(bǔ)償電路，所述累加器還包括第一觸發(fā)器，所述第一觸發(fā)器耦合到
5所述加法器以向所述加法器提供所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值。本發(fā)明所述的補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路還包括第一延遲模塊，用以通過將所述第 一脈沖信號和所述第二脈沖信號延遲第一預(yù)設(shè)時(shí)間段以產(chǎn)生延遲后的脈沖信號，所述延遲 后的脈沖信號用以觸發(fā)所述第一觸發(fā)器。本發(fā)明所述的補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路還包括第二觸發(fā)器，用以在所述第一脈沖 信號觸發(fā)所述第二觸發(fā)器時(shí)，向所述加法器輸出等于增加常量的所述增加量；以及第三觸 發(fā)器，用以在所述第二脈沖信號觸發(fā)所述第三觸發(fā)器時(shí)，向所述加法器輸出等于減小常量 的所述減小量。本發(fā)明所述的補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路還包括第一延遲模塊，用以通過將所述第 一脈沖信號和所述第二脈沖信號延遲第一預(yù)設(shè)時(shí)間段以產(chǎn)生延遲后的脈沖信號，所述延遲 后的脈沖信號用以觸發(fā)所述第一觸發(fā)器。本發(fā)明所述的補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路還包括第二延遲模塊，用以通過將所述延 遲后的脈沖信號延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間段以產(chǎn)生重置信號，所述重置信號用以重置所述第二觸 發(fā)器和所述第三觸發(fā)器。本發(fā)明所述的補(bǔ)償電路，所述輸出器件包括多個(gè)電阻，其耦合到電源電壓和地之 間，以將所述電源電壓分成多個(gè)電壓；多個(gè)開關(guān)，其與所述多個(gè)電阻耦合，以通過導(dǎo)通所述 開關(guān)中的一個(gè)以輸出所述補(bǔ)償電壓，所述補(bǔ)償電壓與所述電壓中相應(yīng)的一個(gè)電壓相等。本發(fā)明所述的補(bǔ)償電路，所述輸出器件還包括第一電阻，其與所述多個(gè)開關(guān)相耦 合；以及電容，其與所述第一電阻和地相耦合，以為所述補(bǔ)償電壓建立時(shí)間常數(shù)，從而控制 所述補(bǔ)償電壓的轉(zhuǎn)換速度。本發(fā)明還提供一種鎖相環(huán)，用以提供預(yù)設(shè)輸出頻率，該鎖相環(huán)包括壓控振蕩器， 用以產(chǎn)生輸出頻率；鑒相器，其與所述壓控振蕩器耦合；電荷泵，其與所述鑒相器耦合，用 以提供所述壓控振蕩器的控制電壓，并通過比較所述輸出頻率與外部輸入?yún)⒖碱l率，將所 述輸出頻率調(diào)整到所述預(yù)設(shè)輸出頻率；以及補(bǔ)償電路，其與所述電荷泵及所述壓控振蕩器 耦合，以監(jiān)控所述控制電壓是否處于期望工作范圍，并向所述壓控振蕩器提供能夠根據(jù)所 述控制電壓變化的補(bǔ)償電壓。本發(fā)明所述的鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)還包括環(huán)路控制器，所述環(huán)路控制器與所述電 荷泵耦合以對所述控制電壓進(jìn)行濾波整形。本發(fā)明所述的鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)還包括頻率校準(zhǔn)環(huán)路，用以在啟動(dòng)階段校準(zhǔn)所 述壓控振蕩器，并通過向所述壓控振蕩器提供控制信號，將所述輸出頻率調(diào)整到一帶寬內(nèi)。本發(fā)明所述的鎖相環(huán)，所述控制信號是數(shù)字碼。本發(fā)明所述的鎖相環(huán)，所述補(bǔ)償電路包括第一比較器，用以比較所述控制電壓與 較高閾值電壓，并在所述控制電壓高于所述較高閾值電壓時(shí)，輸出第一脈沖信號；第二比較 器，用以比較所述控制電壓與較低閾值電壓，并在所述控制電壓低于所述較低閾值電壓時(shí)， 輸出第二脈沖信號；累加器，其耦合到所述第一比較器和所述第二比較器以產(chǎn)生具有一數(shù) 值的開關(guān)控制信號，產(chǎn)生所述開關(guān)控制信號的步驟包括在收到所述第一脈沖信號的情形下 給所述數(shù)值增加增加量和在收到所述第二脈沖信號的情形下給所述數(shù)值減少減小量；以及 輸出器件，其由所述開關(guān)控制信號控制以產(chǎn)生用以補(bǔ)償所述的壓控振蕩器的所述的控制電 壓的補(bǔ)償電壓。
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本發(fā)明所述的鎖相環(huán)，所述累加器包括加法器，用以在接收到所述第一脈沖信號 的情形下，給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值增加所述增加量，并在接收到所述第二脈沖信 號的情形下，給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值減少所述減小量。本發(fā)明所述的鎖相環(huán)，所述累加器還包括第一觸發(fā)器，所述第一觸發(fā)器耦合到所 述加法器以向所述加法器提供所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值。本發(fā)明所述的鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)還包括第二觸發(fā)器，用以在所述第一脈沖信號 觸發(fā)所述第二觸發(fā)器時(shí)，向所述加法器輸出等于增加常量的所述增加量；以及第三觸發(fā)器， 用以在所述第二脈沖信號觸發(fā)所述第三觸發(fā)器時(shí)，向所述加法器輸出等于減小常量的所述 減小量。本發(fā)明所述的鎖相環(huán)，所述輸出器件包括多個(gè)電阻，其耦合到電源電壓和地之 間，以將所述電源電壓分成多個(gè)電壓；多個(gè)開關(guān)，其與所述多個(gè)電阻耦合，并通過導(dǎo)通所述 開關(guān)中的一個(gè)以輸出所述補(bǔ)償電壓，所述補(bǔ)償電壓與所述電壓中相應(yīng)的一個(gè)電壓相等。本發(fā)明還提供一種補(bǔ)償方法，用以補(bǔ)償壓控振蕩器的控制電壓，所述補(bǔ)償方法包 括將所述控制電壓與較高閾值電壓和較低閾值電壓相比較；若所述控制電壓高于所述較 高閾值電壓，則輸出第一脈沖信號；若所述控制電壓低于所述較低閾值電壓，則輸出第二脈 沖信號；若累加器接收到所述第一脈沖信號，則應(yīng)用所述累加器給開關(guān)控制信號的數(shù)值增 加一增加量；若所述累加器接收到所述第二脈沖信號，則給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值 減少一減小量；根據(jù)所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值，通過輸出器件產(chǎn)生補(bǔ)償電壓。本發(fā)明所述的補(bǔ)償方法，所述補(bǔ)償方法還包括在所述累加器的啟動(dòng)期間，用外部 重置信號初始化所述累加器的所述開關(guān)控制信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在電源電壓和工作溫度發(fā)生變化時(shí)，本發(fā)明不需壓控振蕩器的 控制電壓做過大調(diào)整以致超出期望工作范圍，就可使壓控振蕩器保持輸出預(yù)設(shè)頻率，從而 不影響鎖相環(huán)的工作特性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的壓控振蕩器原理圖。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的帶有壓控振蕩器補(bǔ)償電路的鎖相環(huán)的原理圖。圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的壓控振蕩器的調(diào)整特性圖。圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的壓控振蕩器的補(bǔ)償電路的原理圖。圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例的開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)的原理圖。圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例的產(chǎn)生壓控振蕩器補(bǔ)償電壓的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，以使本發(fā)明的 特性和優(yōu)點(diǎn)更為明顯。以下將對本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的說明，本發(fā)明不需壓控振蕩器的控制電壓做 過大調(diào)整以致超出期望的工作范圍，就可使壓控振蕩器保持輸出預(yù)設(shè)頻率，從而不影響鎖 相環(huán)的工作特性。雖然本發(fā)明將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行闡述，但應(yīng)理解為這并非意指將本發(fā)明限 定于這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明旨在涵蓋由權(quán)利要求所界定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)所定義
7的各種可選項(xiàng)、可修改項(xiàng)和等同項(xiàng)。此外，在以下對本發(fā)明的詳細(xì)描述中，為了提供針對本發(fā)明的完全的理解，闡明了 大量的具體細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。 在另外的一些實(shí)例中，對于大家熟知的方案、流程、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯 本發(fā)明的主旨。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的帶有壓控振蕩器補(bǔ)償電路240的鎖相環(huán)200。該鎖相 環(huán)200包括壓控振蕩器230、頻率校準(zhǔn)環(huán)路232、鑒相器234、電荷泵236、環(huán)路濾波器238、分 頻器242和該補(bǔ)償電路240。該鑒相器234比較兩輸入信號的相位一輸入信號是源自鎖 相環(huán)200外的參考頻率Fkef(圖2中未示出)，另一輸入信號是該壓控振蕩器230的輸出頻 率262經(jīng)該分頻器242分頻后得到的頻率Fdiv。該電荷泵236和該鑒相器234共同作用，將 該參考頻率Fkef與該分頻后得到的頻率Fdiv之間的相位差表現(xiàn)為控制電壓VTUNE。該環(huán)路濾 波器238對該控制電壓VTUNE進(jìn)行濾波整形，并將整形后的結(jié)果送至該壓控振蕩器230。在圖2所示的實(shí)例中，該壓控振蕩器230包括P型晶體管202、204和206，開關(guān)電 容網(wǎng)絡(luò)208，變?nèi)荻O管220和222，電感組224和輸出頻率信號262。該晶體管202與電 源電壓VDD相耦合，并在偏置電壓VBIAS的偏置下，向該壓控振蕩器230提供電流。P型晶體 管204和206與P型晶體管202耦合，向該壓控振蕩器230提供振蕩所需的負(fù)阻抗。該壓
控振蕩器230的輸出頻率可由下式進(jìn)行計(jì)算 _] ⑴ 其中，F(xiàn)vco是該壓控振蕩器230的輸出信號262的頻率，L是該電感組224的電感 值，Ctotal是該壓控振蕩器230的總電容值并可由下式進(jìn)行計(jì)算 「〇〇41"1 c = c +r +r +r( )
lwr ■」 ^total ^switch ^var actorl ^var actor2 ^paracitic、…其中，Cswit。h是該開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)208的電容值，Cvara。tel是該變?nèi)荻O管220的電容 {t,Cvaractor2是該變?nèi)荻O管222的電容值，Cparasiti。是由該電感組224引起的寄生電容的電 容值。在本實(shí)例中，該開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)208包括多個(gè)電容值不可變的電容器。該電容器分 別與開關(guān)耦合，彼此并聯(lián)。通過導(dǎo)通一些開關(guān)并斷開另一些開關(guān)，該開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)208提供 可變的電容值。該壓控振蕩器230中的變?nèi)荻O管220的電容值可隨由鑒相器234和電荷 泵236提供的控制電壓VTraE的變化而變化。該壓控振蕩器230中的變?nèi)荻O管222的電容 值可隨由補(bǔ)償電路240提供的補(bǔ)償電壓VOTP的變化而變化。因而，通過控制開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò) 208和變?nèi)荻O管220和222，可以調(diào)整該壓控振蕩器230的輸出頻率。該頻率校準(zhǔn)環(huán)路232包括頻率比較器270和狀態(tài)機(jī)272，用以提供控制開關(guān)電容網(wǎng) 絡(luò)208的控制信號264。該狀態(tài)機(jī)272根據(jù)頻率比較器270的輸出，選出壓控振蕩器230的 一合適的頻率帶寬。該頻率校準(zhǔn)環(huán)路232可能僅在鎖相環(huán)200啟動(dòng)并有一個(gè)控制信號264 被選中時(shí)被激活一次。啟動(dòng)時(shí)賦予該控制信號264 —初值，并進(jìn)行頻率補(bǔ)償。該控制信號 264的值不斷增大直到期望的頻率帶寬被選中。在一個(gè)實(shí)例中，該控制信號264是一含有n 位二進(jìn)制碼的信號，每一位二進(jìn)制碼對應(yīng)開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)208中的一個(gè)開關(guān)。通過改變二進(jìn) 制碼的數(shù)值，可以導(dǎo)通一些開關(guān)同時(shí)斷開另一些開關(guān)。圖3為壓控振蕩器230的調(diào)整特性的一個(gè)例子300，將結(jié)合圖2中的鎖相環(huán)200進(jìn)
8行說明。X軸代表控制電壓VTUNE，Y軸代表壓控振蕩器230的輸出頻率262。圖3中所描述 的特性建立在以下條件的基礎(chǔ)上電源電壓VDD為2. 0V，壓控振蕩器230的溫度恒為20°C， 補(bǔ)償電壓VOTP穩(wěn)定在1.0V，控制信號264是4位二進(jìn)制碼信號。為方便說明，假定工作特 性曲線302，304，306，308，310和312都是線性的，且分別與控制信號264的數(shù)值“0000”， “0001”，“0111 ”，“ 1000 ”，“ 1001”和“ 1111”相對應(yīng)。因此，每一個(gè)控制信號264都與一個(gè)頻 率帶寬相對應(yīng)。如要使圖2中的鎖相環(huán)200工作在800MHz，即，使壓控振蕩器230的輸出信 號262頻率為800MHz，需選擇數(shù)值為“1000”的控制信號264。在此情形下，控制電壓VTraE 的值極其接近1. 05V, 1. 05V大概是電源電壓VDD的一半，因而控制電壓VTUNE#在期望的工作 范圍內(nèi)。如前所述，若控制電壓VTraE變化到期望的范圍以外，鎖相環(huán)200的工作特性就可能 受到影響。因次，在如上所述的條件下，為維持對電荷泵236的電流的控制，從而避免影響 鎖相環(huán)200的工作特性，控制電壓VTUNE的范圍應(yīng)在一較低閾值和一較高閾值之間。理想情 況下，控制電壓VTUNE的工作范圍可限制在一較窄范圍，大概是1. 0V以內(nèi)，1. 0V是電源電壓 VDD的一半。通過應(yīng)用補(bǔ)償電路240來監(jiān)控控制電壓VTraE，并確?？刂齐妷篤TraE處在較高的 閾值VH和較低的閾值\之間，控制電壓VTUNE可被控制在期望的工作范圍內(nèi)。并且，補(bǔ)償電 路240提供的補(bǔ)償電壓VeQMP還可調(diào)整壓控振蕩器230輸出預(yù)先設(shè)定的頻率。因此，當(dāng)鎖相環(huán)200的溫度變化時(shí)，與控制電壓VTraE具有相同功能的補(bǔ)償電壓VOTP 可相應(yīng)變化而不需控制電壓VTUNE變化。由于補(bǔ)償電壓VTOMP的工作范圍沒有控制電壓VTraE 的工作范圍嚴(yán)格，因而可通過調(diào)整補(bǔ)償電壓VTOMP以使壓控振蕩器230的輸出頻率信號262 維持在預(yù)設(shè)頻率。假定壓控振蕩器230中的變?nèi)荻O管220和222具有相同大小，電源電 壓VDD是2. 0V,因而控制電壓VTUNE的期望工作電壓大約是1. 0V。例如，假設(shè)鎖相環(huán)200工作 在20°C，為使輸出頻率信號262的頻率為預(yù)設(shè)的800MHz，控制電應(yīng)為1. 05V。若溫 度上升到120°C，為使輸出頻率信號262的頻率仍保持為800MHz，控制電壓VTUNE應(yīng)為1. 8V, 而1.8V超出期望范圍，有影響鎖相環(huán)200的工作的潛在風(fēng)險(xiǎn)。而若采用補(bǔ)償電壓VroMP，并 將VOTP調(diào)整到1. 8V，就可使輸出信號262的頻率保持在800MHz而控制電壓VTraE仍保持在 1. 05V。提供補(bǔ)償電壓VeQMP的補(bǔ)償電路240將在以下詳細(xì)介紹。在圖2所示的實(shí)施例中，啟動(dòng)時(shí)，電荷泵236和壓控振蕩器230之間的開關(guān)244斷 開，壓控振蕩器230和一固定電壓之間的開關(guān)246導(dǎo)通。固定電壓V‘F的值通常是電 源電壓VDD的一半。因而，通過斷開開關(guān)244并導(dǎo)通開關(guān)246，控制電壓VTraE可與電壓
耦合并被校準(zhǔn)。 在一個(gè)實(shí)施例中，模塊290提供固定電壓，較高閾值VH和較低閾值\。電阻 280、282、284和286串聯(lián)在電源電壓VDD和地之間，并分別提供節(jié)點(diǎn)281、283和285處的節(jié) 點(diǎn)電壓作為較高閾值VH、固定電壓VmF和較低閾值Nl。可使用不同數(shù)目的電阻以產(chǎn)生不同 數(shù)值的固定電壓、較高閾值VH和較低閾值\。圖4中的補(bǔ)償電路400為圖2中的補(bǔ)償電路240的一個(gè)實(shí)施例。在圖4所示的實(shí) 施例中，補(bǔ)償電路400包括比較器402和404，邊緣檢測器406和408，觸發(fā)器416,418和 420，加法器410，解碼器412，輸出器件如開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)414，鎖存模塊422和延遲模塊424 和 426。比較器402比較控制電壓VTUNE與較高閾值電壓VH的大小關(guān)系，比較器404比較控
9制電壓VTUNE與較低閾值電壓\的大小關(guān)系。若控制電壓VTraE高于較高閾值電壓VH，則邊緣 檢測器406提供脈沖信號432用以觸發(fā)觸發(fā)器416。收到脈沖信號432后，觸發(fā)器416輸 出增加量440，其等于輸入增加常量436。類似的，若控制電壓VTUNE低于較低閾值電壓\，則 邊緣檢測器408提供脈沖信號434用以觸發(fā)觸發(fā)器418。收到脈沖信號434后，觸發(fā)器418 輸出減小量442，其等于輸入減小常量438。加法器410和觸發(fā)器420構(gòu)成累加器，給輸出 信號444在其上一個(gè)累加周期輸出值的基礎(chǔ)上增加一個(gè)增加量440或減小一個(gè)減小量442。 在本說明書中，該“上一個(gè)累加周期”指上一次累加器被脈沖信號432或434觸發(fā)并輸出輸 出信號444的過程。增加常量436和減小常量438的值取決于下文描述的步長的值。解碼器412對輸出信號444的新輸出值進(jìn)行解碼，生成開關(guān)控制信號450用以控 制開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)414。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，增加常量436為最低位為“1”，其他位為“0”的n位二 進(jìn)制碼信號。減小常量438為所有位均為“1”的n位二進(jìn)制碼信號。相應(yīng)地，輸出信號444 也為n位二進(jìn)制碼信號。例如，假設(shè)“n”為3，而步長為“1”，則增加常量436為“001”，而 減小常量438為“111”。假設(shè)輸出信號444在上一個(gè)周期的輸出值為“010”，則若加上增加 常量436，輸出信號444的新輸出值為“011”;若加上減小常量438，輸出信號444的新輸出 值為“001”。因此，通過加上增加常量436或減小常量438，輸出信號444可以增加或減小 “1”，相應(yīng)地，開關(guān)控制信號450將改變。開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)414包括數(shù)個(gè)開關(guān)和電阻(圖4中 未示出)，用以提供多個(gè)電壓值。每兩個(gè)相鄰電壓值之間的差被定義成步長變化。依據(jù)開關(guān) 控制信號450，補(bǔ)償電壓VOTP等于其中的一個(gè)電壓值。因此，當(dāng)開關(guān)控制信號450變化時(shí)， 補(bǔ)償電壓VTOMP也發(fā)生變化。在一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)開關(guān)控制信號450增加或減小一個(gè)步長時(shí)，補(bǔ) 償電壓VOTP也增加或減小一個(gè)步長變化。鎖存模塊422將脈沖信號432和434結(jié)合起來。在一個(gè)實(shí)例中，鎖存模塊422是 或門。延遲模塊424使脈沖信號432或434延遲一段時(shí)間，并用延遲后得到的脈沖信號454 觸發(fā)觸發(fā)器420。延遲模塊426使脈沖信號454延遲一段時(shí)間，并將延遲后得到的脈沖信 號456作為重置觸發(fā)器416和418的重置信號。在一個(gè)實(shí)例中，延遲時(shí)間可根據(jù)不同需要 進(jìn)行調(diào)整。在啟動(dòng)過程中，外部重置信號458可初始化觸發(fā)器420。圖5中的開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)500為圖4中的開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)414的一個(gè)實(shí)施例。開關(guān) 電阻網(wǎng)絡(luò)500包括串聯(lián)在電源電壓VDD和地之間的電阻510、512、514、516、518、520、522和 524，開關(guān) 550、552、554、556、558、560 和 562，電阻 570 和電容 572。開關(guān) 550、552、554、556、 558,560 和 562 分別與節(jié)點(diǎn) 530、532、534、536、538、540 和 542 相連接，節(jié)點(diǎn) 530、532、534、 536,538,540和542分別是電阻510、512、514、516、518、520、522和524中每兩個(gè)相鄰電阻 的連接點(diǎn)。盡管圖5中所示的是一定數(shù)目的電阻和電容，本發(fā)明并不僅限于所示和所描述 的電阻數(shù)和電容數(shù)。在一個(gè)實(shí)例中，假設(shè)電源電壓VDD是2. 0V，所有電阻的阻值相等，則節(jié) 點(diǎn) 530、532、534、536、538、540 和 542 處的節(jié)點(diǎn)電壓分別為 1. 75V、1. 5V、1. 25V、1. 0V、0. 75V、 0. 5V和0. 25V，則補(bǔ)償電壓VOTP的步長變化為0. 25V。根據(jù)開關(guān)控制信號502導(dǎo)通一個(gè)開 關(guān)并斷開其他開關(guān)，可調(diào)整補(bǔ)償電壓VroMP的大小。在一個(gè)實(shí)例中，開關(guān)控制信號502為m位二進(jìn)制碼信號，位數(shù)m與開關(guān)數(shù)目相對 應(yīng)，也即開關(guān)控制信號502的每一位二進(jìn)制碼與一個(gè)開關(guān)相對應(yīng)。以開關(guān)550、552、554、 556、558、560和562為例，開關(guān)控制信號502可以是7位的二進(jìn)制碼信號，如“0001000”。在
10此情況下，開關(guān)556導(dǎo)通同時(shí)其他開關(guān)斷開，補(bǔ)償電壓VeQMP即節(jié)點(diǎn)536處的節(jié)點(diǎn)電壓。電阻570和電容572構(gòu)成低通濾波器，并為補(bǔ)償電壓VOTP建立時(shí)間常數(shù)。該時(shí)間 常數(shù)控制補(bǔ)償電壓VeQMP的轉(zhuǎn)換速率，以免干擾如圖2所示的壓控振蕩器230的輸出信號262 的頻率。電阻570和電容572可根據(jù)下式進(jìn)行選擇
(3)其中，BWtomp是補(bǔ)償電壓VOTP的帶寬，Rotp是電阻570的阻值，CTOMP是電容572的 電容值。例如，當(dāng)圖2中所示的鎖相環(huán)200的帶寬是lOOKHz時(shí)，BWOTP可選為鎖相環(huán)200帶 寬的十分之一，以免干擾圖2中壓控振蕩器230的輸出信號262的頻率。在一個(gè)實(shí)施例中， 當(dāng)開關(guān)550、552、554、556、558、560和562的等效阻值足夠大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)500中的電阻570可去掉。圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例的補(bǔ)償壓控振蕩器的控制電壓VTraE的方法。對圖6的描 述將結(jié)合圖4 一并進(jìn)行。如圖4所示，補(bǔ)償電路400包括比較器402和404，邊緣檢測器406 和408，觸發(fā)器416、418和420，加法器410，解碼器412，開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)414，鎖存模塊422和 延遲模塊424和426。首先對圖4所示的補(bǔ)償電路400進(jìn)行初始化。在啟動(dòng)期間，圖4中的重置信號458 對包含加法器410和觸發(fā)器420的累加器進(jìn)行初始化。在第610步，比較器402和404將控制電壓VTraE分別與較高閾值電壓VH與較低閾 值電壓\進(jìn)行比較。在第612步，若控制電壓VTraE高于較高閾值電壓VH，則邊緣檢測器輸出脈沖信號 432并執(zhí)行第616步。在第614步，若控制電壓VTraE低于較低閾值電壓\，則邊緣檢測器輸出脈沖信號 434并執(zhí)行第618步。在第616步，依據(jù)脈沖信號432，包含加法器410和觸發(fā)器420的累加器給輸出信 號444在上一個(gè)累加周期的輸出值的基礎(chǔ)上增加一個(gè)步長。加法器410通過把增加量440 和輸出信號444在上一個(gè)累加周期的輸出值相加以使輸出信號444的輸出結(jié)果增加一個(gè)步 長。因而，響應(yīng)輸出信號444的開關(guān)控制信號450也增大。在第618步，依據(jù)脈沖信號434，包含加法器410和觸發(fā)器420的累加器給輸出信 號444在上一個(gè)累加周期的輸出值的基礎(chǔ)上減小一個(gè)步長。加法器410通過把減小值442 和輸出信號444在上一個(gè)累加周期的輸出值相加以使輸出信號444的輸出結(jié)果減小一個(gè)步 長。因而，響應(yīng)輸出信號444的開關(guān)控制信號450也減小。在第620步，依據(jù)開關(guān)控制信號450，開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)414輸出補(bǔ)償電壓VCQMP。該開 關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)414包括數(shù)個(gè)開關(guān)和電阻(圖4中未示出)，并通過依據(jù)開關(guān)控制信號450，導(dǎo) 通一些開關(guān)同時(shí)關(guān)斷其他開關(guān)以提供多個(gè)電壓。依據(jù)開關(guān)控制信號450，補(bǔ)償電壓^^等 于其中的一個(gè)電壓值。因此，當(dāng)開關(guān)控制信號450由于增加步長而增大或減少步長而減小 時(shí)，補(bǔ)償電壓VOTP也相應(yīng)地增大或減小，從而控制電壓VTUNE可調(diào)整回期望的工作范圍。上文具體實(shí)施方式
和附圖僅為本發(fā)明的常用實(shí)施例。顯然，在不脫離所附權(quán)利要 求書所界定的本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的前提下可以有各種增補(bǔ)、修改和替換。本領(lǐng)域技術(shù)
11提下在形式、結(jié)構(gòu)、布局、比例、材料、元素、組件及其它萬面有所變化 二 ss說日制，本發(fā)明__所附權(quán)■求及其合法等_界定，而不限于
此前的描述。
權(quán)利要求
一種補(bǔ)償電路，用以補(bǔ)償壓控振蕩器的控制電壓，其特征在于，該補(bǔ)償電路包括第一比較器，用以比較所述控制電壓與較高閾值電壓，并在所述控制電壓高于所述較高閾值電壓時(shí)，輸出第一脈沖信號；第二比較器，用以比較所述控制電壓與較低閾值電壓，并在所述控制電壓低于所述較低閾值電壓時(shí)，輸出第二脈沖信號；累加器，其耦合到所述第一比較器和所述第二比較器以產(chǎn)生具有一數(shù)值的開關(guān)控制信號，產(chǎn)生所述開關(guān)控制信號的步驟包括在收到所述第一脈沖信號的情形下給所述數(shù)值增加增加量和在收到所述第二脈沖信號的情形下給所述數(shù)值減少減小量；以及輸出器件，其由所述的開關(guān)控制信號控制以產(chǎn)生用以補(bǔ)償所述壓控振蕩器的所述控制電壓的補(bǔ)償電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述累加器包括加法器，用以在接收 到所述第一脈沖信號的情形下，給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值增加所述增加量，并在接 收到所述第二脈沖信號的情形下，給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值減少所述減小量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述累加器還包括第一觸發(fā)器，所述 第一觸發(fā)器耦合到所述加法器以向所述加法器提供所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路還包括第一延遲模塊， 用以通過將所述第一脈沖信號和所述第二脈沖信號延遲第一預(yù)設(shè)時(shí)間段以產(chǎn)生延遲后的 脈沖信號，所述延遲后的脈沖信號用以觸發(fā)所述第一觸發(fā)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路還包括第二觸發(fā)器，用以在所述第一脈沖信號觸發(fā)所述第二觸發(fā)器時(shí)，向所述加法器輸出等 于增加常量的所述增加量；以及第三觸發(fā)器，用以在所述第二脈沖信號觸發(fā)所述第三觸發(fā)器時(shí)，向所述加法器輸出等 于減小常量的所述減小量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路還包括第一延遲模塊， 用以通過將所述第一脈沖信號和所述第二脈沖信號延遲第一預(yù)設(shè)時(shí)間段以產(chǎn)生延遲后的 脈沖信號，所述延遲后的脈沖信號用以觸發(fā)所述第一觸發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路還包括第二延遲模塊， 用以通過將所述延遲后的脈沖信號延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間段以產(chǎn)生重置信號，所述重置信號用 以重置所述第二觸發(fā)器和所述第三觸發(fā)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述輸出器件包括 多個(gè)電阻，其耦合到電源電壓和地之間，以將所述電源電壓分成多個(gè)電壓；多個(gè)開關(guān)，其與所述多個(gè)電阻耦合，以通過導(dǎo)通所述開關(guān)中的一個(gè)以輸出所述補(bǔ)償電 壓，所述補(bǔ)償電壓與所述電壓中相應(yīng)的一個(gè)電壓相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述輸出器件還包括 第一電阻，其與所述多個(gè)開關(guān)相耦合；以及電容，其與所述第一電阻和地相耦合，以為所述補(bǔ)償電壓建立時(shí)間常數(shù)，從而控制所述 補(bǔ)償電壓的轉(zhuǎn)換速度。
10.一種鎖相環(huán)，用以提供預(yù)設(shè)輸出頻率，其特征在于，該鎖相環(huán)包括 壓控振蕩器，用以產(chǎn)生輸出頻率；鑒相器，其與所述壓控振蕩器耦合；電荷泵，其與所述鑒相器耦合，用以提供所述壓控振蕩器的控制電壓，并通過比較所述 輸出頻率與外部輸入?yún)⒖碱l率，將所述輸出頻率調(diào)整到所述預(yù)設(shè)輸出頻率；以及補(bǔ)償電路，其與所述電荷泵及所述壓控振蕩器耦合，以監(jiān)控所述控制電壓是否處于期 望工作范圍，并向所述壓控振蕩器提供能夠根據(jù)所述控制電壓變化的補(bǔ)償電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述鎖相環(huán)還包括環(huán)路控制器，所述 環(huán)路控制器與所述電荷泵耦合以對所述控制電壓進(jìn)行濾波整形。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述鎖相環(huán)還包括頻率校準(zhǔn)環(huán)路，用 以在啟動(dòng)階段校準(zhǔn)所述壓控振蕩器，并通過向所述壓控振蕩器提供控制信號，將所述輸出 頻率調(diào)整到一帶寬內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述控制信號是數(shù)字碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述補(bǔ)償電路包括第一比較器，用以比較所述控制電壓與較高閾值電壓，并在所述控制電壓高于所述較 高閾值電壓時(shí)，輸出第一脈沖信號；第二比較器，用以比較所述控制電壓與較低閾值電壓，并在所述控制電壓低于所述較 低閾值電壓時(shí)，輸出第二脈沖信號；累加器，其耦合到所述第一比較器和所述第二比較器以產(chǎn)生具有一數(shù)值的開關(guān)控制信 號，產(chǎn)生所述開關(guān)控制信號的步驟包括在收到所述第一脈沖信號的情形下給所述數(shù)值增加 增加量和在收到所述第二脈沖信號的情形下給所述數(shù)值減少減小量；以及輸出器件，其由所述開關(guān)控制信號控制以產(chǎn)生用以補(bǔ)償所述的壓控振蕩器的所述的控 制電壓的補(bǔ)償電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述累加器包括加法器，用以在接收 到所述第一脈沖信號的情形下，給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值增加所述增加量，并在接 收到所述第二脈沖信號的情形下，給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值減少所述減小量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述累加器還包括第一觸發(fā)器，所述 第一觸發(fā)器耦合到所述加法器以向所述加法器提供所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述鎖相環(huán)還包括第二觸發(fā)器，用以在所述第一脈沖信號觸發(fā)所述第二觸發(fā)器時(shí)，向所述加法器輸出等 于增加常量的所述增加量；以及第三觸發(fā)器，用以在所述第二脈沖信號觸發(fā)所述第三觸發(fā)器時(shí)，向所述加法器輸出等 于減小常量的所述減小量。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)，其特征在于，所述輸出器件包括 多個(gè)電阻，其耦合到電源電壓和地之間，以將所述電源電壓分成多個(gè)電壓；多個(gè)開關(guān)，其與所述多個(gè)電阻耦合，并通過導(dǎo)通所述開關(guān)中的一個(gè)以輸出所述補(bǔ)償電 壓，所述補(bǔ)償電壓與所述電壓中相應(yīng)的一個(gè)電壓相等。
19.一種補(bǔ)償方法，用以補(bǔ)償壓控振蕩器的控制電壓，其特征在于，所述補(bǔ)償方法包括將所述控制電壓與較高閾值電壓和較低閾值電壓相比較； 若所述控制電壓高于所述較高閾值電壓，則輸出第一脈沖信號；若所述控制電壓低于所述較低閾值電壓，則輸出第二脈沖信號； 若累加器接收到所述第一脈沖信號，則應(yīng)用所述累加器給開關(guān)控制信號的數(shù)值增加一 增加量；若所述累加器接收到所述第二脈沖信號，則給所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值減少一減 小量；根據(jù)所述開關(guān)控制信號的所述數(shù)值，通過輸出器件產(chǎn)生補(bǔ)償電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述補(bǔ)償方法還包括在所述累加器的啟動(dòng)期間，用外部重置信號初始化所述累加器的所述開關(guān)控制信號。
全文摘要
一種鎖相環(huán)、補(bǔ)償電路及補(bǔ)償方法。該補(bǔ)償電路包括第一比較器、第二比較器、加法器和輸出器件。第一比較器將控制電壓與一較高閾值電壓進(jìn)行比較，并在控制電壓高于該較高閾值電壓時(shí)，輸出第一脈沖信號。第二比較器將控制電壓與一較低閾值電壓進(jìn)行比較，并在控制電壓低于該較低閾值電壓時(shí)，輸出第二脈沖信號。若收到第一脈沖信號，則累加器增加開關(guān)控制信號的數(shù)值，若收到第二脈沖信號，則累加器減小該開關(guān)控制信號的數(shù)值。該開關(guān)控制信號控制輸出器件產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，用以根據(jù)開關(guān)控制信號的數(shù)值補(bǔ)償壓控振蕩器的控制電壓。本發(fā)明在電源電壓和工作溫度發(fā)生變化時(shí)，不需壓控振蕩器的控制電壓做過大調(diào)整，就可使壓控振蕩器保持輸出預(yù)設(shè)頻率。
文檔編號H03L7/099GK101860360SQ201010112210
公開日2010年10月13日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者陳斯德 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司