发明名称 可抑制时脉馈通效应且具有低相位杂讯的切换式电容电路与相关方法
摘要 一种切换式电容电路,其包含有:一正端电容,耦接至一第一正端节点;一第一正端开关元件,用来依据一第一控制信号选择性地将该第一正端节点耦接或不耦接至一第二节点;以及一预充电路,耦接于该第一正端节点,并于该第一正端开关元件为断路状态时,在一预充时间内将该第一正端节点预充至一预充电压值,在一预充时间之后将该第一正端节点充电至一充电电压值,其中该充电电压值不等于该预充电压值。在预充该第一正端节点后,时脉馈通效应就会被消除,而电压控制振荡器的频率锁定时间便可缩短,再藉由让该第一正端节点电压保持在该充电电压,可降低电压控制振荡器的相位杂讯。
申请公布号 TWI238602 申请公布日期 2005.08.21
申请号 TW093129646 申请日期 2004.09.30
申请人 联发科技股份有限公司 发明人 叶恩祥
分类号 H03L7/08 主分类号 H03L7/08
代理机构 代理人 许锺迪 台北县永和市福和路389号5楼
主权项 1.一种切换式电容电路(switched capacitor circuit),其包含有:一正端电容,耦接至一第一正端节点;一第一正端开关元件,用来依据一第一控制信号,当该第一控制信号为逻辑1时,控制该第一正端开关元件为导通状态,使得该第一正端节点耦接至一第二节点,其中该第二节点系耦接至一第一固定供应电压,当该第一控制信号为逻辑0时,控制该第一正端开关元件为断路状态,使得该第一正端节点不耦接至该第二节点;以及一预充电路,耦接至该第一正端节点,用来于该第一控制信号控制该第一正端开关元件为断路状态时,于一预充时间内将该第一正端节点预充至一预充电压値,于该预充时间之后将该第一正端节点充电至一充电电压値,其中该充电电压値不等于该预充电压値。2.如专利申请范围第1项所述之切换式电容电路,其中该预充电路包含有:一第二正端开关元件,耦接于该第一正端节点与一第三节点,该第二正端开关元件具有一控制端,耦接至一第二控制信号,当该第二控制信号为逻辑1时,控制该第二正端开关元件为导通状态,使得该第一正端节点耦接至该第三节点,当该第二控制信号为逻辑0时,控制该第二正端开关元件为断路状态,使得该第一正端节点不耦接至该第三节点;一预充开关元件,耦接于该第三节点与一第四节点之间,其中该第四节点系耦接至一第二固定供应电压,该预充开关元件具有一控制端,耦接至该第一控制信号,当该第一控制信号为逻辑0时,控制该预充开关元件为导通状态,使得该第三节点耦接至该第四节点,当该第一控制信号为逻辑1时,控制该预充开关元件为断路状态,使得该第三节点不耦接至该第四节点;以及一延迟单元,用来接收该第一控制信号,产生该第二控制信号,使得于该第一控制信号控制该第一正端开关元件为断路状态时,在该预充时间内该第二控制信号为逻辑1,在该预充时间之后该第二控制信号为逻辑0;其中该第二控制信号为逻辑0所对应之电压准位与该第一控制信号为逻辑0所对应之电压准位不同。3.如专利申请范围第2项所述之切换式电容电路,其中该第二控制信号为逻辑0/1所相对之电压准位间之差値小于该第一控制信号为逻辑0/1所相对之电压准位间之差値。4.如专利申请范围第2项所述之切换式电容电路,其另包含有:一负端电容,耦接至一第一负端节点;以及一第一负端开关元件,用来依据该第一控制信号,当该第一控制信号为逻辑1时,控制该第一负端开关元件为导通状态,使得该第一负端节点耦接至该第二节点,当该第一控制信号为逻辑0时,控制该第一负端开关元件为断路状态,使得该第一负端节点不耦接至该第二节点;其中于该第一控制信号控制该第一负端开关元件为断路状态时,该预充电路另耦接至该第一负端节点,并于该预充时间内将该第一负端节点预充至该预充电压値,于该预充时间之后将该第一负端节点充电至该充电电压値。5.如专利申请范围第4项所述之切换式电容电路,其中该预充电路另包含有一第二负端开关元件,该第二负端开关元件系耦接于该第一负端节点与该第三节点之间,并且该第二负端开关元件具有一控制端,耦接于该第二控制信号,其中当该第二控制信号为逻辑1时,控制该第二负端开关元件为导通状态,使得该第一负端节点耦接至该第三节点,当该第二控制信号为逻辑0时,控制该第二负端开关元件为断路状态,使得该第一负端节点不耦接至该第三节点。6.如专利申请范围第5项所述之切换式电容电路,其中该第一固定供应电压系为接地端,该第二固定供应电压系为一正値供应电压,该第一正端开关元件、该第一负端开关元件、该第二正端开关元件与该第二负端开关元件均为N型电晶体,该预充开关元件系为一P型电晶体,该第二控制信号为逻辑0所对应之电压准位大于该第一控制信号为逻辑0所对应之电压准位。7.如专利申请范围第5项所述之切换式电容电路,其中该第一固定供应电压系为一正値供应电压,该第二固定供应电压系为系为接地端,该第一正端开关元件、该第一负端开关元件、该第二正端开关元件与该第二负端开关元件均为P型电晶体,该预充开关元件系为一N型电晶体,该第二控制信号为逻辑0所对应之电压准位小于该第一控制信号为逻辑0所对应之电压准位。8.如专利申请范围第4项所述之切换式电容电路,其另包含有一中央开关元件,用来依据该第一控制信号,选择性地将该第一正端节点耦接或不耦接至该第一负端节点。9.如专利申请范围第1项所述之切换式电容电路,其中该预充电路包含有:一第二正端开关元件,耦接于该第一正端节点与一第三节点之间,该第二正端开关元件具有一控制端,耦接至一第二控制信号,当该第二控制信号为逻辑1时,控制该第二正端开关元件为导通状态,使得该第一正端节点耦接至该第三节点,当该第二控制信号为逻辑0时,控制该第二正端开关元件为断路状态,使得该第一正端节点不耦接至该第三节点;一正端二极体,耦接于该第一正端节点与该第三节点之间;一预充开关元件,耦接于该第三节点与一第四节点之间,该预充开关元件具有一控制端,耦接至该第一控制信号,其中该第四节点系耦接至一第三固定供应电压,当该第一控制信号为逻辑0时,控制该预充开关元件为导通状态,使得该第三节点耦接至该第四节点,当该第一控制信号为逻辑1时,控制该预充开关元件为断路状态,使得该第三节点不耦接至该第四节点;以及一延迟单元,用来依据一预充时间延迟该第一控制信号以产生该第二控制信号;其中该第三固定供应电压之电压准位不同于该第二控制信号为逻辑1所对应之电压准位。10.如专利申请范围第9项所述之切换式电容电路,其中该第一固定供应电压与第三固定供应电压之电压准位间之差値小于该第二控制信号为逻辑0/1所相对之电压准位间之差値。11.如专利申请范围第9项所述之切换式电容电路,其另包含有:一负端电容,耦接于一第一负端节点;以及一第一负端开关元件,用来依据该第一控制信号,当该第一控制信号为逻辑1时,控制该第一负端开关元件为导通状态,使得该第一负端节点耦接至该第二节点,当该第一控制信号为逻辑0时,控制该第一负端开关元件为断路状态,使得该第一负端节点不耦接至该第二节点;其中于该第一控制信号控制该第一负端开关元件为断路状态时,该预充电路另耦接于该第一负端节点,并于该预充时间内将该第一负端节点预充至该预充电压値,于该预充时间之后将该第一负端节点充电至该充电电压値。12.如专利申请范围第11项所述之切换式电容电路,其中该预充电路另包含有:一第二负端开关元件,耦接于该第一负端节点与该第三节点之间,该第二负端开关元件具有一控制端,耦接于该第二控制信号,其中当该第二控制信号为逻辑1时,控制该第二负端开关元件为导通状态,使得该第一负端节点耦接至该第三节点,当该第二控制信号为逻辑0时,控制该第二负端开关元件为断路状态,使得该第一负端节点不耦接至该第三节点;以及一负端二极体,耦接于该第一负端节点与该第三节点之间。13.如专利申请范围第12项所述之切换式电容电路,其中该正端二极体系由一基极与一集极相互耦接或一闸极与一汲极相互耦接之一第一电晶体所构成,以及该负端二极体系由一基极与一集极相互耦接或一闸极与一汲极相互耦接之一第二电晶体所构成。14.如专利申请范围第12项所述之切换式电容电路,其中该第一固定供应电压系为接地端,该第三固定供应电压系为一正値供应电压,该第一正端开关元件、该第一负端开关元件、该第二正端开关元件与该第二负端开关元件均为N型电晶体,该预充开关元件系为一P型电晶体,该第三固定供应电压之电压値小于该第二控制信号为逻辑1所对应之电压准位。15.如专利申请范围第12项所述之切换式电容电路,其中该第一固定供应电压系为一正値供应电压,该第三固定供应电压系为接地端,该第一正端开关元件、该第一负端开关元件、该第二正端开关元件与该第二负端开关元件均为P型电晶体,该预充开关元件系为一N型电晶体,该第三固定供应电压之电压値大于该第二控制信号为逻辑1所对应之电压准位。16.如专利申请范围第11项所述之切换式电容电路,其另包含有一中央开关元件,用来依据该第一控制信号,选择性地将该第一正端节点耦接或不耦接至该第一负端节点。17.一种控制一切换式电容电路之方法,该切换式电容电路包含有一连接于一第一正端节点之正端电容,该方法包含有:依据一第一控制信号,控制该切换式电容电路,其中当该第一控制信号为逻辑1时,控制该切换式电容电路为导通状态,使得该第一正端节点耦接至一第二节点,该第二节点系耦接至一第一固定供应电压,当该第一控制信号为逻辑0时,控制该切换式电容电路为断路状态,使得该第一正端节点不耦接至该第二节点;当该第一控制信号控制该切换式电容电路为断路状态时,于一预充时间内将该第一正端节点预充至一预充电压値;以及于该预充时间之后,将该第一正端节点充电至一充电电压値,其中该充电电压値不等于该预充电压値。18.如专利申请范围第17项所述之方法,其中该预充步骤与该充电步骤另包含有:依据一第二控制信号,将该第一正端节点耦接或不耦接至一第三节点,其中当该第二控制信号为逻辑1时,将该第一正端节点耦接至该第三节点,当该第二控制信号为逻辑0时,将该第一正端节点不耦接至该第三节点;依据该第一控制信号,将该第三节点耦接或不耦接至一第四节点,其中该第四节点系耦接至一第二固定供应电压,当该第一控制信号为逻辑0时,将该第三节点耦接至该第四节点,当该第一控制信号为逻辑1时,将该第三节点不耦接至该第四节点;以及当该第一控制信号控制该切换式电容电路为断路状态时,产生该第二控制信号,并在该预充时间内让该第二控制信号为逻辑1,在该预充时间之后让该第二控制信号为逻辑0,其中该第二控制信号为逻辑0所对应之电压准位与该第一控制信号为逻辑0所对应之电压准位不同。19.如专利申请范围第18项所述之方法,其中该第二控制信号为逻辑0/1所相对之电压准位间之差値小于该第一控制信号为逻辑0/1所相对之电压准位间之差値。20.如专利申请范围第18项所述之方法,其中该切换式电容电路另包含有一耦接于一第一负端节点之负端电容,以及该方法另包含有:于该第一控制信号控制该切换式电容电路为断路状态时,中断该第一负端节点与该第二节点之耦接,于该第一控制信号控制该切换式电容电路为通路状态时,让该第一负端节点耦接至该第二节点;于该第一控制信号控制该切换式电容电路为断路状态时,于该预充时间内预充该第一负端节点至该预充电压値;以及于该预充时间之后,将该第一负端节点充电至该充电电压値。21.如专利申请范围第20项所述之方法,其中该预充步骤与该充电步骤另包含有依据该第二控制信号,将该第一负端节点耦接或不耦接至该第三节点,其中当该第二控制信号为逻辑1时,将该第一负端节点耦接至该第三节点,当该第二控制信号为逻辑0时,将该第一负端节点不耦接至该第三节点。22.如专利申请范围第20项所述之方法,其另包含有依据该第一控制信号,选择性地将该第一正端节点耦接或不耦接至该第一负端节点。23.如专利申请范围第17项所述之方法,其中该预充步骤与该充电步骤另包含有:依据该第二控制信号,将该第一正端节点耦接至一第三节点,其中当该第二控制信号为逻辑1时,将该第一正端节点耦接至该第三节点,当该第二控制信号为逻辑0时,将第一正端节点不耦接至该第三节点;提供一耦接于该第一正端节点与该第三节点之正端二极体;依据该第一控制信号,将该第三节点耦接于一第四节点,其中该第四节点系耦接至一第三固定供应电压,当该第一控制信号为逻辑0时,将该第三节点耦接至该第四节点,当该第一控制信号为逻辑1时,将该第三节点不耦接至该第四节点;以及依据该预充时间延迟该第一控制信号来产生该第二控制信号;其中该第三固定供应电压之电压准位不同于该第二控制信号为逻辑1所对应之电压准位。24.如专利申请范围第23项所述之方法,其中该第一固定供应电压与第三固定供应电压之电压准位间之差値小于该第二控制信号为逻辑0/1所相对之电压准位间之差値。25.如专利申请范围第23项所述之方法,其中该切换式电容电路另包含有一耦接于一第一负端节点之负端电容,以及该方法另包含有:当该第一控制信号控制该切换式电容电路为断路状态时,中断该第一负端节点与该第二节点之耦接,当该第一控制讯号控制信号控制该切换式电容电路为通路状态时,将该第一负端节点耦接至该第二节点;当该第一控制信号控制该切换式电容电路为断路状态时,于该预充时间内将该第一负端节点预充至该预充电压値;以及在该预充时间之后,将该第一负端节点充电至该充电电压値。26.如专利申请范围第25项所述之方法,其中该预充步骤与该充电步骤另包含有:依据该第二控制信号,将该第一负端节点耦接或不耦接至该第三节点,其中当该第二控制信号为逻辑1时,将该第一负端节点耦接至该第三节点,当该第二控制信号为逻辑0时,将该第一负端节点不耦接至该第三节点;以及提供一耦接于该第一负端节点与该第三节点之负端二极体。27.如专利申请范围第26项所述之方法,其另包含有:使用由一基极与一集极相互耦接或一闸极与一汲极相互耦接之一第一电晶体来构成该正端二极体;以及使用由一基极与一集极相互耦接或一闸极与一汲极相互耦接之一第二电晶体来构成该负端二极体。28.如专利申请范围第25项所述之方法,其另包含有依据该第一控制信号,选择性地将该第一正端节点耦接或不耦接至该第一负端节点。图式简单说明:第1图为习知用于频率合成器之电压控制振荡器的示意图。第2图为习知用于电压控制振荡器之切换式电容电路的示意图。第3图为习知用于电压控制振荡器之差动切换式电容电路的示意图。第4图为习知用于电压控制振荡器之另一差动切换式电容电路的示意图。第5图为本发明第一实施例之切换式电容电路的示意图。第6图为第5图所示之切换式电容电路中第一控制信号、延迟单元所产生之第二控制信号以及节点A之输出电压的波形图。第7图为第5图所示之第一开关元件于断路状态所形成之寄生二极体的示意图。第8图为第7图所示之变容二极体中反向偏压和寄生电容値之间的特性关系曲线图。第9图为一等效开关元件与一等效电压控制振荡器的示意图。第10图为本发明第二实施例之差动切换式电容电路的示意图。第11图为本发明第三实施例之切换式电容电路的示意图。第12图为第11图所示之切换式电容电路中第一控制信号、延迟单元所产生之第二控制信号以及节点A之输出电压的波形图。第13图为本发明第四实施例之差动切换式电容电路的示意图。第14图为控制切换式电容电路(其具有一电容连接于一第一正端节点)之方法的操作流程图。
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