发明名称 锁相回路及其频率校正方法
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.05.21
申请号 TW096135809 申请日期 2007.09.26
申请人 国立台湾大学 发明人 吴家豪;刘深渊
分类号 H03L7/08 主分类号 H03L7/08
代理机构 代理人 蔡清福 台北市中山区中山北路3段27号13楼
主权项 一种锁相回路,包括:一相位电压转换单元,接收一参考讯号与一第一回授讯号,该参考讯号具有一第一频率与一第一相位,该第一回授讯号具有一第二频率与一第二相位,该相位电压转换单元根据该第一频率、该第二频率和该第一相位与该第二相位之间的差异,产生一第一调整讯号;一校正单元,接收该参考讯号与该第一回授讯号,比较该第一频率与该第二频率以决定一比较结果讯号,比较该第一相位与该第二相位以决定一锁定结果讯号,且利用该比较结果讯号、该锁定结果讯号和一个二位元搜寻运算,产生一第二调整讯号,其中该二位元搜寻运算在至少一特定循环周期中被运作,且该锁定结果讯号是在一锁定状态与一非锁定状态其中之一下;及一振荡回授单元,具有一可控制电容阵列,接收该第一调整讯号与控制该可控制电容阵列的该第二调整讯号,且根据该第一调整讯号与该第二调整讯号以输出一第二回授讯号,其中该第二回授讯号具有一第三相位,在该特定循环周期中当该锁定结果讯号是在该非锁定状态下且该第一频率大于或小于该第二频率时,该锁相回路利用该第一调整讯号、该二位元搜寻运算和该可控制电容阵列来控制该锁定结果讯号,且在该特定循环周期中当该锁定结果讯号转态为该锁定状态时,该第二回授讯号的该第三相位被锁定于该参考讯号的该第一相位。如申请专利范围第1项之锁相回路,其中该相位电压转换单元更包括:一相位频率侦测器,接收该参考讯号与该第一回授讯号,且比较该第一频率、该第二频率、该第一相位与该第二相位,以产生一比较结果讯号;一充电泵,接收该比较结果讯号,以产生一电流讯号;及一回路滤波器,接收该电流讯号,以产生该第一调整讯号。如申请专利范围第1项之锁相回路,其中该校正单元更包括:一频率侦测器,接收该参考讯号与该第一回授讯号,且比较该第一频率与该第二频率,以产生该比较结果讯号;一锁定侦测器,接收该参考讯号与该第一回授讯号,且比较该第一相位与该第二相位,以产生该锁定结果讯号;一重置控制器,根据其所接收的该参考讯号与该锁定结果讯号,以产生一重置讯号;及一连续逼近暂存器控制器,具有N个移位暂存器,接收该比较结果讯号、该锁定结果讯号与该重置讯号,且执行该二位元搜寻运算,以在该N个移位暂存器的输出端对应地产生该第二调整讯号中的N个子调整讯号,其中该N个子调整讯号对应地控制该可控制电容阵列中的N个电容串且形成具有N个位元的一数位调整值。如申请专利范围第3项之锁相回路,其中:当该重置讯号在重置状态下,该连续逼近暂存器控制器被重置,使该N个位元中的一最高有效位元所对应的一第一电容串受到选择,且其余(N-1)个位元所对应的(N-1)个电容串未受到选择;当该重置讯号在该重置状态下,经由该参考讯号的触发,该重置控制器将该重置讯号转态为非重置状态;该锁定结果讯号在该非锁定状态下,当该重置讯号转态为该非重置状态时,该连续逼近暂存器在N个循环周期中利用该比较结果讯号与该二位元搜寻运算,从该最高有效位元开始依序决定该N个电容串是否受到选择;该锁定结果讯号在该非锁定状态下且该重置讯号在该非重置状态下,在每个循环周期中,该连续逼近暂存器先设定每个该循环周期所对应的一第二电容串为受到选择的;在一预比较时段后,当该比较结果讯号显示该第一回授讯号的频率大于该参考讯号的频率时,该连续逼近暂存器透过所对应的一子调整讯号确定该第二电容串受到选择;在该预比较时段后,当该比较结果讯号显示该第一回授讯号的频率小于该参考讯号的频率时,该连续逼近暂存器透过所对应的该子调整讯号确定该第二电容串未受到选择;该重置讯号在该非重置状态下,当该锁定结果讯号转态为该锁定状态时,该连续逼近暂存器停止该二位元搜寻运算,且保持该N个电容串的选择状态;及该重置讯号在该非重置状态下,当该N个循环周期结束时,该连续逼近暂存器停止该二位元搜寻运算,且保持该N个电容串的选择状态。如申请专利范围第1项之锁相回路,其中该振荡回授单元更包括:一电压控制振荡器,接收该第一调整讯号,产生一第一目标讯号,其中该第一目标讯号的频率相依于该第一调整讯号的大小;一预先除频单元,预先除频其所接收的该第一目标讯号,以产生一中间讯号;及一除频回授单元,除频其所接收的该中间讯号,以产生该第二回授讯号,其中,该电压控制振荡器、该预先除频单元与该除频回授单元的其中之一更具有该可控制电容阵列;当该电压控制振荡器具有该可控制电容阵列时,该可控制电容阵列并联于该电压控制振荡器的两个输出端,且该第一目标讯号的频率更相依于该第二调整讯号;当该预先除频单元具有该可控制电容阵列时,该可控制电容阵列并联于该预先除频单元的两个输出端,且该中间讯号的频率更相依于该第二调整讯号;及当该除频回授单元具有该可控制电容阵列时,该第二回授讯号的频率更相依于该第二调整讯号。如申请专利范围第5项之锁相回路,其中该振荡回授单元更包括一倍频单元,该倍频单元接收该第一目标讯号,以产生一第二目标讯号,其中该第二目标讯号的频率为该第一目标讯号的频率之两倍。如申请专利范围第5项之锁相回路,其中当该预先除频单元具有该可控制电容阵列时,该除频回授单元更包括一差动注入锁定除频器,而该差动注入锁定除频器的一对差动输入端接收该第一调整讯号的一对差动输入讯号,其一对差动输出端输出该中间讯号的一对差动输出讯号,且该可控制电容阵列并联于该对差动输出端。如申请专利范围第7项之锁相回路,其中该差动注入锁定除频器的标准除频除数为二。如申请专利范围第5项之锁相回路,其中:该可控制电容阵列,包括并联的N个电容串,其对应地由该第二调整讯号中的N个子调整讯号所控制,其中该N个子调整讯号形成具有N个位元的一数位调整值;每个电容串由一对变容器互相面对地串联所构成,其中该对变容器的阴极共接点接收对应的一第一子调整讯号,且该对变容器中的每个变容器为汲源极共接的一电晶体;该N个电容串的N个单边电容值形成一个2的等比级数分配;该N个位元中的一最高有效位元对应于该N个电容串中具有最大单边电容值的一第一电容串;该N个位元中的一最低有效位元对应于该N个电容串中具有最小单边电容值的一第二电容串;当该N个子调整讯号中的一第二子调整讯号将所对应的一第三电容串设定为受到选择时,相较于该第三电容串未受到选择的状态,该第二回授讯号的频率将降低;及当该第二子调整讯号将所对应的该第三电容串设定为未受到选择时,相较于该第三电容串受到选择的状态,该第二回授讯号的频率将增加。如申请专利范围第1项之锁相回路,其中该振荡回授单元更包括:一电压控制振荡器,接收该第一调整讯号,产生一第一目标讯号,其中该第一目标讯号的频率相依于该第一调整讯号的大小;及一除频单元,除频其所接收的该第一目标讯号,以产生该第二回授讯号,其中,该电压控制振荡器与该除频单元的其中之一更具有该可控制电容阵列;当该电压控制振荡器具有该可控制电容阵列时,该第一目标讯号的频率更相依于该第二调整讯号;及当该除频单元具有该可控制电容阵列时,该第二回授讯号的频率更相依于该第二调整讯号。如申请专利范围第1项之锁相回路,其中该第二回授讯号回授至该相位电压转换单元与该校正单元,且取代该第一回授讯号。一种锁相回路的频率校正方法,该锁相回路包括一可控制电容阵列,而该方法包括下列步骤:(a)根据一参考讯号的一第一频率与一第一相位和一第一回授讯号的一第二频率与一第二相位,产生一第一调整讯号;(b)比较该第一频率与该第二频率以决定一比较结果讯号;(c)比较该第一相位与该第二相位以决定一锁定结果讯号,其中该锁定结果讯号是在一锁定状态与一非锁定状态其中之一下;(d)利用一个二位元搜寻运算、该锁定结果讯号和该比较结果讯号,产生一第二调整讯号,其中该二位元搜寻运算在至少一特定循环周期中被运作;及(e)藉由该第二调整讯号控制该可控制电容阵列与调整该第一调整讯号,产生振荡且产生一第二回授讯号,其中该第二回授讯号具有一第三相位;(f)在该特定循环周期中当该锁定结果讯号是在该非锁定状态下且该第一频率大于或小于该第二频率时,利用该第一调整讯号、该二位元搜寻运算和该可控制电容阵列来控制该锁定结果讯号,其中在该特定循环周期中当该锁定结果讯号转态为该锁定状态时,该第二回授讯号的该第三相位被锁定于该参考讯号的该第一相位。如申请专利范围第12项之频率校正方法,其中步骤(a)更包括下列步骤:藉由比较该该第一频率、该第二频率、该第一相位与该第二相位,产生一比较结果讯号;藉由该比较结果讯号,产生一电流讯号;及藉由该电流讯号,产生该第一调整讯号。如申请专利范围第12项之频率校正方法,更包括下列步骤:根据该参考讯号与该锁定结果讯号,产生一重置讯号;及根据该比较结果讯号、该锁定结果讯号、该重置讯号与该二位元搜寻运算,产生并保持该第二调整讯号中的N个子调整讯号,其中该N个子调整讯号对应地控制该可控制电容阵列中的N个电容串且形成具有N个位元的一数位调整值。如申请专利范围第14项之频率校正方法,更包括下列步骤:当该重置讯号在重置状态下,重置该第二调整讯号,使该N个位元中的一最高有效位元所对应的一第一电容串受到选择,且其余(N-1)个位元所对应的(N-1)个电容串未受到选择;当该重置讯号在该重置状态下,经由该参考讯号的触发,将该重置讯号转态为非重置状态;该锁定结果讯号在该非锁定状态下,当该重置讯号转态为该非重置状态时,在N个循环周期中利用该比较结果讯号与该二位元搜寻运算,从该最高有效位元开始依序决定该N个电容串是否受到选择;该锁定结果讯号在该非锁定状态下且该重置讯号在该非重置状态下,在每个循环周期中,先设定每个该循环周期所对应的一第二电容串为受到选择的;在一预比较时段后,当该比较结果讯号显示该第一回授讯号的的频率大于该参考讯号的频率时,透过所对应的一子调整讯号确定该第二电容串受到选择;在该预比较时段后,当该比较结果讯号显示该第一回授讯号的的频率小于该参考讯号的频率时,透过所对应的该子调整讯号确定该第二电容串未受到选择;该重置讯号在该非重置状态下,当该锁定结果讯号转态为该锁定状态时,停止该二位元搜寻运算,且保持该N个电容串的选择状态;及该重置讯号在该非重置状态下,当该N个循环周期结束时,停止该二位元搜寻运算,且保持该N个电容串的选择状态。如申请专利范围第12项之频率校正方法,其中步骤(e)更包括下列步骤:该第一调整讯号经过一电压控制振荡、一预先除频与一除频回授的运算,产生该第二回授讯号;及藉由将该可控制电容阵列结合于一振荡装置,调整该振荡装置之一输出讯号的频率,其中该振荡装置为一电压控制振荡器、一预先除频单元与一除频回授单元的其中之一。如申请专利范围第16项之频率校正方法,更包括下列步骤:藉由N个电容串,组成该可控制电容阵列,其中该N个电容串并联于该振荡装置的两个输出端;藉由该第二调整讯号中的N个子调整讯号,控制该N个电容串,其中该N个子调整讯号形成具有N个位元的一数位调整值;藉由将一对变容器互相面对地串联,组成每个电容串,其中该对变容器的阴极共接点接收对应的一子调整讯号,且该对变容器中的每个变容器为汲源极共接的一电晶体;根据一个2的等比级数分配,分配该N个电容串的N个单边电容值;将该N个位元中的一最高有效位元对应于该N个电容串中具有最大单边电容值的一第一电容串;将该N个位元中的一最低有效位元对应于该N个电容串中具有最小单边电容值的一第二电容串;相较于一第三电容串未受到选择的状态,藉由该N个子调整讯号中的一第二子调整讯号将所对应的该第三电容串设定为受到选择,将该第二回授讯号的频率降低;及相较于该第三电容串受到选择的状态,藉由该第二子调整讯号将所对应的该第三电容串设定为未受到选择,将该第二回授讯号的频率增加。如申请专利范围第16项之频率校正方法,其中该预先除频的标准除频除数为二。如申请专利范围第12项之频率校正方法,更包括下列步骤:藉由取代该第一回授讯号为该第二回授讯号,产生该第一调整讯号与该第二调整讯号。一种锁相回路,包括:一相位电压转换单元,根据一参考讯号与一第一回授讯号而产生一第一调整讯号,其中该参考讯号具有一第一频率与一第一相位,且该第一回授讯号具有一第二频率与一第二相位;一校正单元,接收该参考讯号与该第一回授讯号,比较该第一频率与该第二频率以决定一比较结果讯号,比较该第一相位与该第二相位以决定一锁定结果讯号,且利用该比较结果讯号、该锁定结果讯号和一个二位元搜寻运算,以产生一第二调整讯号,其中该二位元搜寻运算在至少一特定循环周期中被运作,且该锁定结果讯号是在一锁定状态与一非锁定状态其中之一下;及一振荡回授单元,具有一可控制电容阵列,接收控制该可控制电容阵列的该第二调整讯号,且根据该第一调整讯号与该第二调整讯号以输出一第二回授讯号,其中该第二回授讯号具有一第三相位,在该特定循环周期中当该锁定结果讯号是在该非锁定状态下且该第一频率大于或小于该第二频率时,该锁相回路利用该第一调整讯号、该二位元搜寻运算和该可控制电容阵列来控制该锁定结果讯号,且在该特定循环周期中当该锁定结果讯号转态为该锁定状态时,该第二回授讯号的该第三相位被锁定于该参考讯号的该第一相位。
地址 台北市大安区罗斯福路4段1号