专利名称：锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法与相关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锁相回路(phase locked loop circuit,简称PLL)，尤指一种锁 相回路中电压控制震荡器(voltage controlled oscillator)的频带选取方法与相关装置。
背景技术：
请参照图1，其为锁相回路示意图，包括相位频率侦测器(Phase FrequencyDetector) 10、电荷帮浦(Charge Pump) 20、回路滤波器(Loop Filter) 30、电压控 制震荡器(Voltage Controlled Oscillator)40、除频单元(FrequencyDividing Unit)45。 具有参考频率(Fref)的参考信号由参考震荡器(ReferenceOscillator，未示出)所产生， 并且该参考信号与除频单元45所输出的除频信号(Frequency Divided Signal)同时输入 相位频率侦测器10。相位频率侦测器10可侦测参考信号与除频信号之间的相位与频率的 差异，之后，输出一相位差信号(Phase Difference Signal)至电荷帮浦20。接着，电荷帮 浦20根据该相位差信号的大小产生相关于该相位差信号的一输出电流至回路滤波器30。 回路滤波器30平缓(Smooth)该输出电流，并转换为一控制电压(Vctrl)至电压控制震荡 器40。电压控制震荡器40可以根据控制电压(Vctrl)产生具有一压控频率(Fvco)的压 控输出信号(voltage controlled signal)。除频单元45接收压控输出信号并将其频率 (Fvco)除以N产生除频信号，其中，N为整数并且Fvco = N*Fref。 —般来说，电压控制震荡器40区分为LC震荡器(LC oscillator)与环震荡器 (ring oscillator)。而为了让电压控制震荡器40具有较高的频率调整范围，电压控制震 荡器40中通常都会包括一变容库(varactor bank)或者切换电容库(switch c即acitance bank)用以提供可改变的电容值，使得电压控制震荡器40可提供复数个频段(band)来调 整压控输出信号的压控频率(Fvco)。请参照图2，其为习知电压控制震荡器的控制电压 (Vctrl)与压控频率(Fvco)的示意图。 由图2可知，电压控制震荡器的控制电压(Vctrl)具有一线性控制区间，亦即VL 至VH之间。当电压控制震荡器选择频段l来操作时，电压控制震荡器的压控频率(Fvco)变 化范围为FIL至FIH ;当电压控制震荡器选择频段2来操作时，电压控制震荡器的压控频率 (Fvco)变化范围为F2L至F2H ;当电压控制震荡器选择频段3来操作时，电压控制震荡器的 压控频率(Fvco)变化范围为F3L至F3H;以及，当电压控制震荡器选择频段4来操作时，电 压控制震荡器的压控频率(Fvco)变化范围为F4L至F4H。也就是说，图2的电压控制震荡 器的压控频率(Fvco)变化范围可扩大为为F1H至F4L。同理，当电压控制震荡器提供更多 的频段时，压控频率(Fvco)的变化范围更大。 —般来说，当锁相回路操作在外围温度变化相当大的环境时，为了要维持固定的 压控频率(Fvco)，控制电压(Vctrl)就会随着温度改变而改变。举例来说，图3 (a)、图3 (b)、 图3(c)为同一个锁相回路其电压控制震荡器操作于不同温度(T1、 T2、 T3)时的控制电压 (Vctrl)与压控频率(Fvco)的示意图。假设电压控制震荡器选择频段3来作为选择的频段，而VL = IV，VH = 2V，压控频率(Fvco)固定在4GHz，而Tl < T2 < T3。由图3(a)可知，于Tl时，当控制电压(Vctrl)在1. 5V时，电压控制震荡器的压控频率(Fvco)可以操作在4GHz。随着温度的增加，电压控制震荡器的所有频段会往下飘移，因此，由图3(b)可知，于T2时，为了使电压控制震荡器的压控频率(Fvco)操作在4GHz，控制电压(Vctrl)会自动调整到1.9V。如果温度再继续上升至T3，则控制电压(Vctrl)会继续往上调整直到控制电压(Vctrl)超过2V，也就是超出线性控制区间，并导致锁相回路失去锁定。
因此，电压控制震荡器的频段粗选(coarse selection)程序非常重要。也就是说。利用频段粗选程序可以选择一条适当的频段，使得电压控制震荡器的控制电压(Vctrl)不容易超出线性控制区间。 一般来说，当锁相回路开始操作之前，亦即电源开启时或者电路被重置(reset)时，电压控制震荡器必须先经过一频段粗选程序来选择特定的一个频段之后，锁相回路才可以开始动作。 而频段粗选程序可分为闭回路(close loop)粗选程序以及开回路(openloop)粗选程序。对于闭回路粗选程序来说，频段的选择显得较不重要，因为在锁相回路操作时，会提供一监测电路来随时监测控制电压(Vctrl)，当控制电压(Vctrl)超过线性控制区间时，监测电路会改变电压控制震荡器的频段使得控制电压(Vctrl)可以回到线性控制区间。
也就是说，于温度T3时，监测电路监测控制电压(Vctrl)超过线性控制区间时，监测电路选择电压控制震荡器的频段2来操作，如图3(c)所示，因此，控制电压(Vctrl)即可回到1. 45V，也就是再次进入线性控制区间而不会失去锁定。 然而，监测电路必须在锁相回路操作时持续监测控制电压(Vctrl)，因此，监测电路会持续地耗电，对于低耗电需求的电路来说，锁相回路无法使用监测电路来侦测控制电压(Vctrl)。 再者，开回路的频段粗选程序仅需在电源开启时或者电路被重置(reset)时进行频段选择，之后频段就不会再改变，因此不会有持续耗电的问题。因此，开回路的频段粗选程序对于锁相回路的正常运作非常的重要。否则很有可能在锁相回路运作的过程失去锁定。 假设锁相回路的线性控制区间在VL与VH之间，则设定1/2(VL+VH)为一开回路控制电压进行频段粗选程序。再者，开启(open)回路滤波器30与电压控制震荡器40之间的连接关系使得锁相回路形成开回路。接着，依序选择电压控制震荡器40的不同频段并以开回路控制电压输入电压控制震荡器40使得电压控制震荡器40可以输出相对应不同压控频率(Fvco)的压控输出信号。不同压控频率(Fvco)的压控输出信号经由除频单元45将不同的压控输出信号进行频率除以N的动作后产生不同的除频信号。最后，将所有除频信号的频率与参考信号的参考频率(Fref)进行比较，并且选定最接近参考频率(Fref)的除频信号及其相对应电压控制震荡器40的频段作为粗调频段。 请参照图4(a)，其为习知开回路的频段粗选程序示意图。假设电压控制震荡器40具有四个频段(1、2、3、4)， VL为IV、 VH为2V，参考频率(Fref)为40MHz，除频单元45的N为100。因此，开回路控制电压为1/2(VL+VH) = 1.5V。 于锁相回路开回路时，(I)选择电压控制震荡器的第一频段(1)后，在输入开回路控制电压后产生第一压控输出信号的第一压控频率(Fvcol)为4.49G，并且可侦测出第一除频信号的第一除频频率(FD1)为44. 9MHz。 (II)选择电压控制震荡器的第二频段(2)后，在输入开回路控制电压后产生第二压控输出信号的第二压控频率(Fvco2)为4. 26G，并且 可侦测出第二除频信号的第二除频频率(FD2)为42. 6MHz。 (III)选择电压控制震荡器的第 三频段(3)后，在输入开回路控制电压后产生第三压控输出信号的第三压控频率(Fvco3) 为4. 03G，并且可侦测出第三除频信号的第三除频频率(FD3)为40. 3MHz。 (IV)选择电压控 制震荡器的第四频段(4)后，在输入开回路控制电压后产生第四压控输出信号的第四压控 频率(Fvco4)为3.81G，并且可侦测出第四除频信号的第四除频频率(FD4)为38. lMHz。
由于第三除频信号的第三除频频率(FD3)为40. 3MHz，最接近40MHz的参考频率 (Fref)，因此，锁相回路可以粗选电压控制震荡器的第三频段(3)来操作。并且，如图4(b) 所示，当锁相回路关闭(close)回路滤波器30与电压控制震荡器40之间的连接关系使得 锁相回路形成闭回路时，第三频段(3)即为操作频段而控制电压(Vctrl)就会自行调整至 1. 4V，使得锁相回路稳定地输出4GHz的压控频率(Fvco)。 习知锁相回路的开回路的频段粗选程序主要的目的是希望找出一特定频段，当锁 相回路进入闭回路时控制电压(Vctrl)可以维持在线性控制区间中央附近。然而，习知开 回路的频段粗选程序运用于操作温度变化太大的环境时会造成锁相回路失去锁定。以图 4(a)与图4(b)的频段粗选程序来作说明，假设锁相回路在低温(例如0tO时进行开回路 的频段粗选程序，并且完成第三频段的粗选。很明显地，当锁相回路闭回路开始操作时，由 于温度持续上升，锁相回路为了要持续锁定在4GHz，控制电压(Vctrl)会由1. 4V开始递增。 由于控制电压(Vctrl)距离线性控制区间边界仅有0.6V，因此，当锁相回路在高温(例如 IO(TC)时，就会造成控制电压(Vctrl)离开线性控制区间而使得锁相回路失去锁定。
反之，假设锁相回路在高温(例如125°C )时进行开回路的频段粗选程序，并且完 成第三频段的粗选。很明显地，当锁相回路闭回路操作于低温时，锁相回路为了要持续锁 定在4GHz，控制电压(Vctrl)会由1. 4V开始递减。由于控制电压(Vctrl)距离线性控制 区间边界仅有0.4V，因此，当锁相回路在低温(例如ot:，高山区)时，就会造成控制电压 (Vctrl)离开线性控制区间进而使得锁相回路失去锁定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锁相回路中电压控制震荡器的频带选取 方法与相关装置，使得锁相回路运用于操作温度变化太大的环境时不会失去锁定。
为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案 本发明提供一种锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法，运用于该锁相回路 的开回路状态且该电压控制震荡器中有复数个频段可供选择，包括根据温度信号产生开 回路控制电压；输入开回路控制电压至电压控制震荡器；依序切换该电压控制震荡器中的 该些频段，使得该电压控制震荡器依序产生复数个压控信号且该些压控信号具有相异的压 控频率；以及，由该些压控信号中选择一较佳压控信号及其相对应的频段作为该锁相回路 的闭回路状态时的操作频段。 本发明提供一种锁相回路，包括回路滤波器，可输出第一控制电压；开回路控制 电压产生电路，可输出相关于环境温度的第二控制电压；多任务器，可根据一开回路控制信 号将第一控制电压及第二控制电压二者择一地输出第三控制电压；电压控制震荡器，根据 第三控制电压产生压控输出信号；除频单元，接收压控输出信号并进行除频以产生除频信
6号；相位频率侦测器，根据除频信号与参考信号产生相位差信号；电荷帮浦，用以根据相位 差信号产生输出电流至该回路滤波器以产生第一控制电压；频率比较器，根据除频信号以 及参考信号产生频率差信号；以及频带选择逻辑，于开回路控制信号主张时，切换电压控制 震荡器中的多个频段，并根据频率比较器输出的多个频率差信号而选择电压控制震荡器中 的该些频段的一工作频段，而于该开回路控制信号解主张时，控制电压控制震荡器根据工 作频段以及第三控制电压产生压控输出信号。举例而言，开回路控制电压产生电路包括温 度侦测电路用以提供温度信号，并使得第二控制电压相关于温度信号，或者，温度侦测电路 为绝对温度比例电流产生电路且温度信号为绝对温度比例电流产生电路产生的电流信号， 或者，温度侦测电路为绝对温度比例电流产生电路且温度信号为绝对温度比例电流流经一 电阻所产生。 本发明采用的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法与相关装置能使得锁 相回路运用于操作温度变化太大的环境时不会失去锁定。
图1为锁相回路示意图。 图2为习知电压控制震荡器的控制电压(Vctrl)与压控频率(Fvco)的示意图。
图3(a)、图3(b)、图3(c)为同一个锁相回路其电压控制震荡器操作于不同温度 (T1、T2、T3)时的控制电压(Vctrl)与压控频率(Fvco)的示意图。
图4(a)与图4(b)为习知频段粗选程序示意图。
图5为绝对温度比例电流产生电路示意图。 图6(a)、图6(b)、图6(c)为根据本发明较佳实施例频段粗选程序示意图。
图7(a)、图7(b)、图7(c)为根据本发明较佳实施例频段粗选程序示意图。
图8为根据本发明较佳具体实施例的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方 法流程图。 图9为根据本发明较佳具体实施例的锁相回路。主要组件符号说明
本案图式中所包含的各组件列示如下
10相位频率侦测器 30回路滤波器 45除频单元 65运算放大器 910相位频率侦测器 930回路滤波器 933温度侦测电路 940电压控制震荡器 950频率比较器
20电荷帮浦
40电压控制震荡器
60镜射电路
70输入电路
920电荷帮浦
932开回路控制电压产生电路 935多任务器 945除频单元 960频带选择逻辑
具体实施例方式
于介绍本发明的频带选取方法之前，先介绍绝对温度比例(ProportionalToAbsolute Temperature,简称PTAT)电流产生电路。请参照图5，其为由PM0S场效晶体管、PNP双载子晶体管、与运算放大器所组成的绝对温度比例电流产生电路示意图。 一般来说，PTAT电流产生电路包括镜射电路(MirroringCircuit)60、运算放大器(OperationAmplifier) 65、以及输入电路(InputCircuit) 70。镜射电路60中包括三个PMOS场效晶体管M1、M2、M3，在此例中，M1、M2与M3具有相同的长宽比(W/L)。其中，M1、M2与M3的闸极(Gate)相互连接，Ml、 M2与M3的源极(Source)连接至供应电源(Vss) ， Ml、 M2与M3的汲极(Drain)可分别输出Ix、Iy与Iptat的电流。另外，运算放大器65的输出端可连接至Ml与M2的闸极(Gate)，运算放大器65的正极输入端连接至Ml的汲极，而运算放大器65的负极输入端与M2的汲极连接。 输入电路70包括第一电阻(Rl)与两个PNP双载子晶体管Ql、 Q2 ;其中，Ql面积为Q2面积的m倍，Ql与Q2的基极(Base)与集极(Collector)连接至接地端使得Ql与Q2形成二极管连接，Q2的射极(Emitter)连接至运算放大器65的负极输入端，Q1的射极与运算放大器65的正极输入端之间连接第一电阻(R1)，而在实际的应用上，输入电路70除了可以用双载子晶体管搭配电阻来实现之外，也可以利用场效晶体管搭配电阻来实现。
由图5的PTAT电流产生电路可知。由于M1、 M2、 M3具有相同的长宽比，因此，M3汲极的输出电流Iptat、 M2汲极的输出电流Iy与Ml汲极的输出电流Ix相同，也就是
Ix = Iy = Ptat—(1) 在运算放大器65具有无限大的增益下，运算放大器65的负极输入端电压(Vy)与正极输入端电压(Vx)会相等。因此
R山+V咖=VEB2—-(2) 由于Ql与Q2形成二极管连接且Ql面积为Q2面积的m倍，所以，/《="/^^与』
=/,;，进而推导出 VBE1 = VTln(Ix/m Is)—_(3)
VBE2 = VTln(Iy/Is)—_(4)其中，Is为Q2的饱禾口电流(Saturation Current)，为热电压(ThermalVoltage)。
结合(1) 、 (2) 、 (3) 、 (4)，最终可以获得:
Iptat = (1/R》Vt In m—-(5) 由(5)式可知，由于热电压会随着温度改变而变化，因此，PTAT电流(Iptat)仅会随着温度的变化而改变，也就是说，PTAT电流(Iptat)的大小可视为一温度信号用以得知电路操作的温度。或者，将该PTAT电流(Iptat)流经一电阻后根据电阻上的电压大小也可以得知电路操作的温度。 因此，本发明的频带选取方法利用温度侦测电路，例如PTAT电流产生电路，输出的温度信号来进行电压控制震荡器的频带选取程序。 根据本发明的实施例，开回路控制电压的选择系根据温度侦测电路提供的温度信号来决定。也就是说，当锁相回路要进行开回路的频段粗选程序时，利用温度信号可以得知锁相回路现在的环境温度，并且根据锁相回路操作时，温度的变化趋势来决定开回路控制电压。 举例来说，假设锁相回路在低温时进行开回路的频段粗选程序。锁相回路闭回路操作时温度会递增，较佳地，开回路控制电压选择线性控制区间接近VL的电压。因此，当锁 相回路闭回路时，控制电压(Vctrl)在线性控制区间内往上递增的范围就会增加。
请参照图6(a)，其为本发明开回路的频段粗选程序示意图。假设电压控制震荡器 具有四个频段(1、2、3、4)， VL为IV、 VH为2V，参考频率(Fref)为40MHz，除频单元45的N 为100。假设于开回路频段粗选程序时，根据温度信号得知现在的温度在低温(T4)，例如 l(TC以下，则选择线性控制区间边界(boundary)靠近VL的电压值作为开回路控制电压，例 如1. IV。 于锁相回路开回路时，如图6(a)所示(I)选择电压控制震荡器的第一频段(1) 后，在输入开回路控制电压后产生第一压控输出信号的第一压控频率(Fvcol)为4. 25GHz， 并且可侦测出第一除频信号的第一除频频率(FD1)为42.5MHz。 (II)选择电压控制震荡 器的第二频段(2)后，在输入开回路控制电压后产生第二压控输出信号的第二压控频率 (Fvco2)为4.01GHz，并且可侦测出第二除频信号的第二除频频率(FD2)为40. lMHz。 (III) 选择电压控制震荡器的第三频段(3)后，在输入开回路控制电压后产生第三压控输出信号 的第三压控频率(Fvco3)为3. 80GHz，并且可侦测出第三除频信号的第三除频频率(FD3)为 38.0MHz。 (IV)选择电压控制震荡器的第四频段(4)后，在输入开回路控制电压后产生第四 压控输出信号的第四压控频率(Fvco4)为3. 59GHz，并且可侦测出第四除频信号的第四除 频频率(FD4)为35. 9MHz。 由于第二除频信号的第二除频频率(FD2)为40. l腿z，最接近40腿z的参考频率 (Fref)，因此，锁相回路可以粗选电压控制震荡器的第二频段(2)来操作。并且，当锁相回 路关闭(close)回路滤波器30与电压控制震荡器40之间的连接关系使得锁相回路形成闭 回路时，如图6(b)所示，第二频段(2)即为操作频段而控制电压(Vctrl)就会自行调整至 1. 05V，使得锁相回路稳定的输出4GHz的压控频率(Fvco)。 于锁相回路正常操作时，当温度由低温的T4渐增，并且为了让锁相回路稳定的输 出4GHz的压控频率(Fvco)，控制电压(Vctrl)会由1.05V渐增。由于本发明的开回路的 频段粗选程序选择开回路控制电压接近VL，因此渐增的控制电压(Vctrl)距离线性控制区 间的另一边界(VH)还有0.95V，使得控制电压(Vctrl)不容易离开线性控制区间。如图 6(c)所示，当锁相回路的温度由T4增加到T5(例如125tO时，电压控制震荡器的控制电 压(Vctrl)还在线性控制区间的内并且不会发生失去锁定。 请参照图7(a)，其为本发明开回路的频段粗选程序示意图。假设电压控制震荡器 具有四个频段(1、2、3、4)， VL为IV、 VH为2V，参考频率(Fref)为40MHz，除频单元45的N 为100。假设于开回路频段粗选程序时，根据温度信号得知现在的温度在高温(T6)，例如 125t:以上，则选择线性控制区间边界(boundary)靠近VH的电压值作为开回路控制电压， 例如1. 95V。 于锁相回路开回路时，如图7(a)所示，依序切换运作频段(I)选择电压控制震 荡器的第一频段(1)后，在输入开回路控制电压后产生第一压控输出信号的第一压控频率 (Fvcol)为4.70G，并且可侦测出第一除频信号的第一除频频率(FD1)为47.0MHz。 (II) 选择电压控制震荡器的第二频段(2)后，在输入开回路控制电压后产生第二压控输出信号 的第二压控频率(Fvco2)为4.48G，并且可侦测出第二除频信号的第二除频频率(FD2)为 44.8MHz。 (III)选择电压控制震荡器的第三频段(3)后，在输入开回路控制电压后产生第三压控输出信号的第三压控频率(Fvco3)为4. 25G，并且可侦测出第三除频信号的第三除 频频率(FD3)为42. 5MHz。 (IV)选择电压控制震荡器的第四频段(4)后，在输入开回路控 制电压后产生第四压控输出信号的第四压控频率(Fvco4)为4.04G，并且可侦测出第四除 频信号的第四除频频率(FD4)为40. 4MHz。 由于第四除频信号的第四除频频率(FD4)为40. 4MHz，最接近40腿z的参考频率 (Fref)，因此，锁相回路可以粗选电压控制震荡器的第四频段(4)来操作。并且，当锁相回 路关闭(close)回路滤波器30与电压控制震荡器40之间的连接关系使得锁相回路形成闭 回路时，如图7(b)所示，第四频段(4)即为操作频段而控制电压(Vctrl)就会自行调整至 1. 9V，使得锁相回路稳定地输出4GHz的压控频率(Fvco)。 于锁相回路正常操作时，当温度由高温的T6渐减，并且为了使锁相回路稳定地输 出4GHz的压控频率(Fvco)，控制电压(Vctrl)会由1. 9V渐减。由于本发明的开回路的频段 粗选程序选择开回路控制电压接近VH，因此渐减的控制电压(Vctrl)距离线性控制区间的 另一边界(VL)还有0.9V，使得控制电压(Vctrl)不容易离开线性控制区间。如图7(c)所 示，当锁相回路的温度由T6减少到T7(例如l(TC )时，电压控制震荡器的控制电压(Vctrl) 还在线性控制区间之内并且不会发生失去锁定。 因此，本发明的优点在于锁相回路进行开回路的频段粗选程序时，系根据温度侦 测电路提供的温度信号来决定开回路控制电压。当电压控制震荡器的频段选择完成后，控 制电压(Vctrl)不容易超出线性控制区间并且降低失去锁定发生的机会。
图8显示根据本发明较佳具体实施例的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取 方法流程图，运用于锁相回路的开回路状态。本流程自步骤800开始；在步骤820，根据温度 信号产生开回路控制电压，位于线性控制区间，举例而言，温度信号是由绝对温度比例电流 产生电路所产生的电流信号，或者，开回路控制电压是由绝对温度比例电流流经一电阻所 产生；在步骤840，输入开回路控制电压至电压控制震荡器；在步骤860，电压控制震荡器于
复数个频段分别产生复数个压控信号，举例而言，电压控制震荡器依序切换频段，使得电压 控制震荡器依序产生压控信号，各压控信号具有一压控频率；在步骤880，由该些压控信号 中选择一压控信号及其相对应的频段作为该锁相回路的一闭回路状态时的操作频段，举例 而言，将压控信号依序输入除频单元将压控信号进行除频后以产生除频信号，比较该些除 频信号与一参考信号后，从该些除频信号中选择最佳除频信号，最佳除频信号的频率系最 接近该参考信号的参考频率，且最佳除频信号相对应的压控信号即为所选择的压控信号。
请参照图9，其为根据本发明较佳具体实施例的锁相回路，包括相位频率侦测器 910、电荷帮浦920、回路滤波器930、电压控制震荡器940、除频单元945、多任务器935、开回 路控制电压产生电路932、频率比较器950、与频带选择逻辑960。 多任务器935可根据开回路控制信号(open loop control signal)将回路滤波 器930或者开回路控制电压产生电路932所产生的控制电压(Vctrl)输入电压控制振荡器 940，多任务器935可以利用例如开关组件等选择器取代。频率比较器950接收除频信号以 及参考信号并产生一频率差信号至频带选择逻辑960。而频带选择逻辑960于开回路控制 信号主张时，可切换电压控制震荡器940中的多个频段，使得频带选择逻辑960可根据频率 比较器950输出的多个频率差信号而选择电压控制震荡器940中的较佳频段，以供使用于 闭回路的锁相回路。
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于锁相回路为开回路时，主张开回路控制信号，因此，多任务器935输出开回路控 制电压产生电路932所产生的控制电压(Vctrl)。开回路控制电压产生电路932更包括一 温度侦测电路933，例如是绝对温度比例(PTAT)电流产生电路，使得开回路控制电压产生 电路932产生的控制电压(Vctrl)相关于温度侦测电路933所提供的温度信号，举例而言， 可以利用绝对温度比例电流流经一电阻产生跨压而施用为控制电压(Vctrl)。频带选择逻 辑960根据开回路控制信号而控制电压控制振荡器940依序切换多个频段，使得频带选择 逻辑960根据多个的频率差信号而选择电压控制震荡器940中的较佳频段，例如是频率差 最小的频段。 于锁相回路为闭回路时，解主张开回路控制信号。由于电压控制振荡器940已经 选定一频段，电压控制振荡器940根据选定的频段以及回路滤波器930输出的控制电压 (Vctrl)来产生压控输出信号，于此实施例中，锁相回路中的控制电压(Vctrl)考虑了环境 温度的变化而不容易超出线性控制区间，降低失去锁定发生的机会，大幅提高锁相回路的
可靠度。 本发明揭露一种锁相回路，包括回路滤波器，可输出第一控制电压；开回路控制 电压产生电路，可输出相关于环境温度的第二控制电压；选择器，例如多任务器或开关，可 根据一开回路控制信号将第一控制电压及第二控制电压二者择一地输出第三控制电压；电 压控制震荡器，根据第三控制电压产生压控输出信号；除频单元，接收压控输出信号并进 行除频以产生除频信号；相位频率侦测器，根据除频信号与参考信号产生相位差信号；电 荷帮浦，用以根据相位差信号产生输出电流至该回路滤波器以产生第一控制电压；频率比 较器，根据除频信号以及参考信号产生频率差信号；以及频带选择逻辑，于开回路控制信号 主张时，切换电压控制震荡器中的多个频段，并根据频率比较器输出的多个频率差信号而 选择电压控制震荡器中的该些频段的一工作频段，而于该开回路控制信号解主张时，控制 电压控制震荡器根据工作频段以及第三控制电压产生压控输出信号。举例而言，开回路控 制电压产生电路包括温度侦测电路用以提供温度信号，并使得第二控制电压相关于温度信 号，或者，温度侦测电路为绝对温度比例电流产生电路且温度信号为绝对温度比例电流产 生电路产生的电流信号，或者，温度侦测电路为绝对温度比例电流产生电路且温度信号为 绝对温度比例电流流经一 电阻所产生。 综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保 护范围应以权利要求所界定者为准。
权利要求
一种锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法，运用于该锁相回路的开回路状态，其特征在于，其包括根据一温度信号产生一开回路控制电压；输入该开回路控制电压至该电压控制震荡器；该电压控制震荡器于复数个频段分别产生复数个压控信号；以及由该些压控信号中选择一压控信号及其相对应的频段作为该锁相回路于一闭回路状态时的操作频段。
2. 如权利要求1所述的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法，其特征在于，该产生压控信号的步骤系为该电压控制震荡器中依序切换该些频段，使得该电压控制震荡器依序产生该些压控信号，各压控信号具有一压控频率。
3. 如权利要求1所述的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法，其特征在于，其中该选择压控信号的步骤更包括将该些压控信号依序输入一除频单元将该些压控信号进行除频后，产生复数个除频信号；以及比较该些除频信号与一参考信号后产生一最佳除频信号；其中，该最佳除频信号的频率系最接近该参考信号的参考频率，且该最佳除频信号相对应的压控信号即为所选择的压控信号。
4. 如权利要求1所述的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法，其特征在于，该温度信号是由 一绝对温度比例电流产生电路所产生的一 电流信号。
5. 如权利要求1所述的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法，其特征在于，该开回路控制电压是由一绝对温度比例电流流经一电阻所产生。
6. 如权利要求1所述的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法，其特征在于，该开回路控制电压系位于一线性控制区间。
7. 如权利要求6所述的锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法，其特征在于，当该温度信号指示的温度在一高温范围或者一低温范围时，该开回路控制电压系位于该线性控制区间的边界附近。
8. —种锁相回路，其特征在于，其包括一回路滤波器，可输出一第一控制电压；一开回路控制电压产生电路，可输出一相关于环境温度的第二控制电压；一选择器，可根据一开回路控制信号将该第一控制电压及该第二控制电压二者择一地输出为一第三控制电压；一电压控制震荡器，根据该第三控制电压产生一压控输出信号；一除频单元，接收该压控输出信号并进行除频以产生一除频信号；一相位频率侦测器，根据该除频信号与一参考信号产生一相位差信号；以及一电荷帮浦，用以根据该相位差信号产生一输出电流至该回路滤波器以产生该第一控制电压。
9. 如权利要求8所述的锁相回路，其特征在于，更包含一频率比较器，根据该除频信号以及该参考信号产生一频率差信号；以及一频带选择逻辑，于该开回路控制信号主张时，切换该电压控制震荡器中的多个频段，并根据该频率比较器输出的多个频率差信号而选择电压控制震荡器中的该些频段的一工作频段；以及，于该开回路控制信号解主张时，控制该电压控制震荡器根据该工作频段以及该第三控制电压产生该压控输出信号。
10. 如权利要求9所述的锁相回路，其特征在于，该第三控制电压系位于该工作频段的一线性控制区间内。
11. 如权利要求9所述的锁相回路，其特征在于，该些频段皆有一线性控制区间，且该温度信号指示的温度在一高温范围或者一低温范围时，该第二控制电压系位于该线性控制区间的边界附近。
12. 如权利要求8所述的锁相回路，其特征在于，该选择器系为一多任务器。
13. 如权利要求8所述的锁相回路，其特征在于，该选择器系为一开关。
14. 如权利要求8所述的锁相回路，其特征在于，该开回路控制电压产生电路包括一温度侦测电路用以提供一温度信号并使得该第二控制电压相关于该温度信号。
15. 如权利要求14所述的锁相回路，其特征在于，该温度侦测电路为一绝对温度比例电流产生电路且该温度信号为该绝对温度比例电流产生电路产生的一电流信号。
16. 如权利要求14所述的锁相回路，其特征在于，该温度侦测电路为一绝对温度比例电流产生电路且该温度信号为一绝对温度比例电流流经一电阻所产生。
全文摘要
本发明公开了一种锁相回路中电压控制震荡器的频带选取方法与相关装置，使得锁相回路运用于操作温度变化太大的环境时不会失去锁定。运用于锁相回路的开回路状态且电压控制震荡器中有复数个频段可供选择，频带选取方法包括根据温度信号产生开回路控制电压；输入开回路控制电压至电压控制震荡器；依序切换电压控制震荡器中的该些频段，使得电压控制震荡器依序产生复数个压控信号且该些压控信号具有相异的压控频率；以及，由该些压控信号中选择一较佳压控信号及其相对应的频段作为锁相回路于闭回路状态时的操作频段。
文档编号H03L7/08GK101753135SQ20081018341
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年12月16日
发明者丁建裕, 孙圣景, 王耀祺, 萧硕源 申请人:晨星软件研发(深圳)有限公司;晨星半导体股份有限公司