专利名称：数字相位鉴别器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种相位侦测电路，更特别地是涉及一种凄史字 相位鉴别器。
背景技术：
响应两信号间的相位差的相位鉴别器在无线通讯系统中具有
广;乏的应用。举例来i兌，在快速调变锁才目回路(Phase-Locked Loop, PLL)中，相位鉴别器可用以使回路频宽最佳化。在此PLL中，为 了使噪声最小化，回路频宽应愈小愈好。为快速调变及解调频道， 回路频宽必需够大以利于频率调变。然而，较宽的回路频宽将导致 参考突波(reference spur )消除4交差。为了调和PLL中这些对立的 需求，常使用回路频宽增幅器。在频率的取得及追踪的过程中，若 PLL的输出频率与参考频率之间的差异大时，则回路频宽增幅器将 开启，使得PLL具有较宽的回路频宽。当PLL的输出频率落在参 考频率的闭合范围中，回路频宽增幅器将关闭。
回^各频宽增幅器控制传统上透过如同^吏用多重相4立频率侦测 器及电荷泵的模拟电路、或透过模拟及数字电路的混合而实现。传 统实施的一个问题在于其无法非常精确地区分参考信号与PLL输 出信号间的相位差。另一问题，与类似的电^各有关，当用以制造PLL 的制程迁移至不同节点时，回路频宽增幅器控制电路需重新设计， 以使新制程最佳化。
因此，需要可精细地侦测相位差异且不受制程迁移影响的相位 鉴别器。相位鉴别器可用以控制前述回路频宽增幅器，就像在许多 其它应用一样地成功。
发明内容
鉴于前述，本发明提供用于锁相回路中的 一相位鉴别器电路， 以决定参考信号及目标信号间的相位差是否达到可程序化差距值。
在本发明的一方面，相位鉴别器电路包括用以接收一参考信号的 一可程序化相位差距选择器； 一第一相位数字转换器，转换来自可 程序化相位差距选择器的 一输出信号为 一 第 一数字程序代码； 一 第 二相位数字转换器，转换一 目标信号与此参考信号间的一相位差为 一第二数字程序代码；以及一程序代码比较器，比较第一及第二数 字程序代码，并才艮据第 一及第二ft字程序代码凄t值顺序的 一 改变， 产生一第一指令信号。
本发明的另 一方面，相位鉴别器电路更包括一信号确认才莫块， 在发出 一第二指令信号前，来决定程序代码比较器是否一致地侦测 第 一及第二数字程序代码数值顺序的改变。
然而，本发明的架构及操作方法，及其目标及优点，由以下特 定具体实施例的描述，结合所附图式阅读时，将可更佳地了解。
图1为说明利用数字相位鉴别器(DPD)的锁相回路(PLL) 电路的方块图。
图2为根据本发明的一具体实施例，说明实施图1的DPD的 方块图。
图3为一时序波形，说明用于图2信号确认模块的计数器操作。
图4为才艮据本发明另一具体实施例，i兌明图2的可程序化相位 差距选择器的实行的方块图。
所附随并形成此i兌明书 一部分的图式是用以描述本发明某些 方面。本发明及本发明所提供的系统的操作及组件的更清楚概念， 透过参考于图式中说明的范例及具体实施例将更易显而易见，且并 不限于此。其中相同的参考标号(若其出现于超过一个图)代表相 同组件。本发明可通过参考结合描述于此处的一个或多个这些图式 而有较佳的了解。应注意的是，图式中所描述的特征并非必定依比 例绘制。
具体实施例方式
以下将提供可区别小量相位差的数字相位鉴别器的详细说明。 相位差的临界值是可调整的。此外，所提出的数字相位鉴别器不受 制程迁移影响。
图1为i兌明利用凄t字相4立鉴别器(Digital-Phase Discriminator, DPD)的锁相回路(PLL)电路的方块图。PLL为电子4空制系统， 其产生锁固于输入或参考(REF)信号的相位信号。PLL—般由相 ^立频率侦测器(Phase Frequency Detector, PFD )110、电荷泵(Charge Pump， CP )120、回路滤波器130、电压控制振荡器(Voltage Controlled Oscillator, VCO) 140，以负反々赍组态方式建造。为使PLL的OUT 信号达到REF信号的整数倍，反馈路径上也许有一分频器150。
再参考图1， VCO 140产生周期性的OUT信号，其频率由输 入控制电压控制，且通常与输入控制电压成比例。，li殳一开始VCO 140的频率与REF信号的频率几乎相同。接着，若来自振荡器的相 位落于REF信号之后，则PFD 110将激活电荷泵120以改变控制电
压，而4吏VCO 140加速。同样地，若OUT相位前进至超过REF相 位，则PFD 110会激活电荷泵120去改变控制电压，而使VCO 140 减速。回路滤波器130消除来自电荷泵120的突然控制输入。若一 开始OUT频率与REF频率差3巨甚多，则PFD 110也会响应ot匕频率 差异，以增加允许输入的锁定范围。
再参考图1 ，为了允许快速收敛OUT频率及REF频率，回路 滤波器130使用频宽增幅器135。当OUT与REF信号之间的频率 差异大于由数字相位鉴别器(DPD) 160设定的一预定临界值时， 频宽增幅器135将开启，而当频率差异变得小于预定临界值时，频 宽增幅器135将关闭。DPD 160侦测REF及PFD 110的输出 PFDOUT两输入信号间之相位差异。设定信号"BITCNTL"用于调 整预定的临界值。DPD160产生输出信号"PDC"用于开启或关闭 频宽增幅器135。
图2为根据本发明一具体实施例，说明图1的DPD 160实施的 方块图。DPD 160包括可禾呈序化相位差距选择器210、 二相4立凄t字 转换器220及230、程序代码比较器240、及信号确i^莫块250。可 程序化相位差距选纟奪器210有调整临界相位差距i殳定装置的功能。 临界相位差距为REF及OUT信号间的相位差，若低于此值，频宽 增幅器135将仍运作(开启)以使相位收敛较快，若高于此值，频 宽增幅器135将关闭以使噪声减小至最少。显然地，临界相位差距 应能够细^:地调整，且足够的小。而描述于下文的可程序化相位差 距选择器210将与如同前面所提及的数字相位鉴別器160相同以实 施。
回到图2，信号PFDOUT为脉冲信号，且成比例于REF及OUT 信号间的相位差的脉沖宽度。可程序化相位差距选4奪器210接收 REF信号作为一参考，并产生一脉冲信号REFD。 REFD信号的脉 冲宽度成比例于临界相位差距。信号PFDOUT也为脉沖信号，且成
比例于REF及OUT信号间的相位差的脉沖宽度。接着，PFDOUT 与REFD信号分别通过相位数字转换器220及230分别转换为数字 程序代码PFDC及REFC。数字程序代码PFDC及REFC在程序代 码比较器240中比较。若程序代码PFDC大于程序代码RFEC，则 程序代码比较器240将不会输出任何指令信号。 一旦程序代码PFDC 小于程序代码RFEC，则程序代码比较器240将输出指令信号CC， 以关闭图1的频宽增幅器135。在此，数字程序代码PFDC及REFC 可为热程序代码。热程序代码为可通过增加"1"到4交高阶4立的凄t 字的一种程序代码，例如OOOl、 0011、 0111、 1111，如同线性温度 计。显然地，热程序代码易用于比较。
参考图2，指令信号CC在传送至图1的频宽增幅器135前， 实际上是传送至信号确认模块250。信号确认模块250确认指令信 号CC重复地出现于程序代码比4交器240的输出，更确i人REF与 OUT信号间的相位差小于预设相位临界值，且指令信号CC非由偶 发的噪声所产生。信号确认模块250可由一计数器(图未显示)实 施。接着，在此情况下，来自程序代码比较器的CC信号为一具有 预定频率的脉冲信号。当计数器计数达到一默认值，计数器将输出 PDC信号，以关闭图1的频宽增幅器135。在达到默认值前的任何 时刻，当CC脉沖信号停止，计数器将重新i殳定。因而，先前的CC 脉冲信号被视为噪声引起的信号。显然地，本领域技术人员可通过 许多其它方式来批j亍信号确iU漠块250。
图3为一时序波形，说明用于图2信号确认模块的计数器操作。 在Tl期间，程序代码比较器240未产生指令信号CC。在T2期间， 程序代码比较器240开始产生脉冲指令信号CC,其使计数器向上 或向下计数。当到达一默认值时，计数器将产生一切换信号PDC 于T3时期的开始。切换信号PDC用以关闭图1的频宽增幅器135。图4为根据本发明另一具体实施例，说明图2的可程序化相位 差距选择器210的实4于的方块图。可程序4匕相位差距选择器210具 有一连串延迟单元410
的延迟链、可程序化延迟选择器420、 及SR闩锁器430。延迟单元410
可由主动闸极(如图4所示) 或被动组件所构成。虽然图4仅说明四阶延迟单元410
， 4旦本 领域技术人员可了解到，针对其个别应用，可扩大或缩减阶凄t为其 它数目。
可程序化延迟选择器420于其输入端DI
接收不同的延迟。 设定信号"BITCNTL"于输出端DO
决定哪个延迟被激化。SR 闩锁器430结合原始及延迟的REF信号形成具有欲获得的脉沖宽度 的4言号REFD。
虽然在以上描述中使用了相位差，但本领域技术人员可了解， 相位及频率二词可交替4吏用。当频率差小于时间^永冲周期(clock cycle)时，则使用相位差来侦测。而在其它时候，使用频率差本身
来侦测。
以上说明提供许多不同的具体实施例或实施本发明不同特征 的具体实施例。特定具体实施例的组成及制程的描述用以帮助阐明 本发明。当然，这些仅为具体实施例，并不会去限制描述于申请专 利范围中的本发明。
虽然本发明以一个或多个特定范例具体化描述及说明于jt匕，然 而其并非用以去限制本发明于所示详细il明中，因为在不偏离本发 明的精神下及在申请专利范围的均等范畴及范围内，可做出许多修 改及结构改变。因此，后附申i青专利范围应以广义、符合本发明范 畴的方式来解释，如以下所提出的申请专利范围。
符号说明
110相4立频率侦测器
120电4肓泵
130回^各滤波器
135频宽增幅器
140电压控制振荡器
150分频器
160数字相位鉴别器
210可一呈序化相位差^巨选择器
220相位数字转换器
230相位数字转换器
240程序代码比4交器
250信号确认才莫块
410
延迟单元
420可程序化延迟选4奪器
430 SR闩锁器
权利要求
1.一种相位鉴别器，包括一可程序化相位差距选择器，用以接收一参考信号；一第一相位数字转换器，用以转换来自所述可程序化相位差距选择器的一输出信号为一第一数字程序代码；一第二相位数字转换器，用以转换一目标信号与所述参考信号间的一相位差为一第二数字程序代码；以及一程序代码比较器，用以比较所述第一及所述第二数字程序代码，并根据所述第一及所述第二数字程序代码数值顺序的一改变，产生一第一指令信号。
2. 根据权利要求1所述的相位鉴别器，其中，所述可程序化相位 差距选择器包括一延迟链，耦合于所述参考信号，用以供应具有不同延 迟的多个延迟参考信号；一可程序化延迟选4奪器，用以选4奪至少其中一个所述延 迟参考信号；以及一闩锁器，根据所述参考信号及所选择的所述延迟参考 信号两者，产生一脉冲信号，所述脉冲信号为来自该可程序化 相位差距选择器的所述输出信号。
3. 根据权利要求1所述的相位鉴别器，其中，所述第一及所述第 二数字程序代码为热程序代码。
4. 根据权利要求1所述的相位鉴别器，更包括一信号确认;漠块， 自所述程序代码比较器接收所述第一指令信号，且产生一确认 的第二指令信号。
5. 根据权利要求1所述的相位鉴别器，其中，所述第一及所述第 二凄t字程序^码的^t值顺序的所述改变为选自以下所组成的 群组从所述第一程序代码大于所述第二程序代码到所述第一 程序代码小于所述第二程序代码的 一改变，以及/人所述第 一禾呈 序代码小于所述第二程序代码到所述第 一 程序代码大于所述 第二程序代码的 一 改变。
6. 根据权利要求1所述的相位鉴别器，其中，所述目标信号为由 追踪所述参考信号的 一锁相回路所产生。
7. —种相位鉴别器，包括一可程序化相位差3巨选4奪器，用以*接收一参考4言号；一第一相位数字转换器，用以转换来自所述可程序化相 位差距选择器的 一输出信号为 一第 一数字程序代码；一第二相位数字转换器，用以转换一目标信号与所述参 考信号间的一相位差为 一第二数字程序代码；一程序代码比较器，用以比專交所述第一及所述第二凌t字 程序代码，并才艮据所述第 一及所述第二数字程序代码凄t值顺序 的一改变，产生一第一指令信号；以及一信号确认模块，自所述程序代码比较器接收所述第一 指令信号，且产生一确认的第二指令信号。
8. 根据权利要求7所述的相位鉴别器，其中，所述可程序化相位 差距选择器包括一延迟链，耦合于所述参考信号，用以供应具有不同延迟的多个延迟参考信号；一可程序化延迟选择器，用以选4奪至少其中一个所述延 迟参考信号；以及一闩锁器，根据所述参考信号及所选择之所述延迟参考 信号两者，产生一脉沖信号，所述脉冲信号为来自该可程序化 相位差距选择器的该输出信号。
9. 根据权利要求7所述的相位鉴别器，其中，所述第 一及所述第 二凄t字程序代i码为热禾呈序^码。
10. 根据权利要求7所述的相位鉴別器，其中，所述信号确认模块 包括一可程序化计数器，且所述第 一指令信号为具有一预定脉 沖宽度的一脉冲信号。
11. 根据权利要求7所述的相位鉴别器，其中，所述第二指令信号 为一开关切换信号。
12. —种决定一参考信号及一 目标信号间的一相位差是否达到一 可程序化差距值的方法，该方法包括转变所述可程序化差距值为一"永冲信号的一预定力永冲宽度；转换所述脉冲信号为 一第 一数字程序代码；转换所述相位差为 一 第二数字程序代码；比專交所述第一及所述第二数字程序代码；以及基于所述第 一及所述第二数字程序代码数值顺序之一 改 变，产生一第一指令信号。
13. 根据权利要求12所述的方法，更包括在释出一第二指令信号 前，确认顺序所述改变是一致的。
14. 才艮据权利要求12所述的方法，其中所述转变包括由所述参考信号产生多个延迟信号； 选冲奪其中 一个所述延迟^f言号；根据所述参考信号及所选择的所述延迟信号产生所述脉 沖信号。
全文摘要
本发明涉及一种用于锁相回路中的相位鉴别器电路，该数字相位鉴别电路可程序设定参考信号及目标信号间的相位差，由此判断是否达到两信号相位差，进而对PLL频宽的控制，该电路包括接收一参考信号的可程序化相位差距选择器；一第一相位数字转换器，转换来自可程序化相位差距选择器的一输出信号为一第一数字程序代码；一第二相位数字转换器，转换一目标信号与此参考信号间的一相位差为一第二数字程序代码；以及一程序代码比较器，比较第一及第二数字程序代码，并根据第一及第二数字程序代码数值顺序的一改变，产生一第一指令信号进而控制。
文档编号H03L7/08GK101350620SQ20081000390
公开日2009年1月21日 申请日期2008年1月14日 优先权日2007年7月20日
发明者刘凤铭 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司