专利名称：具有低增益压控振荡器的锁相回路的制作方法
技术领域：
本发明系有关于一种锁相回路及其控制方法，尤指一种具有低增益压控振荡器的锁相回路。
背景技术：
请参照图1A，图IA系为现有技术说明低增益压控振荡器从开机至锁住时钟的过程之示意图。如图IA所示，当振荡器的控制位Bit_vco为零时，振荡器控制电压VCTR从圆圈0的位置慢慢升至大于电压边界的上限VH的圆圈1的位置。因此，振荡器的控制位Bit_ VC0跳至一，然后振荡器控制电压VCTR再从圆圈2的位置慢慢升至大于电压边界的上限VH 的圆圈3的位置。直到振荡器的控制位Bit_vco等于二时，振荡器控制电压VCTR升至圆圈 5的位置。此时，振荡器的振荡时钟刚好等于欲锁住的振荡时钟FL0CK，且振荡器控制电压 VCTR亦落至电压边界之内。之后，振荡器的控制位Bit_vco的值不再变动。请参照图1B，图IB系为说明低增益压控振荡器锁住时钟稳定后，振荡器控制电压 VCTR重新回到不稳定状态之示意图。如图IB所示，当系统锁住振荡器的振荡时钟时，振荡器控制电压VCTR落在圆圈5的位置，其中圆圈5很靠近电压边界的上限VH。而振荡器控制电压VCTR有可能因为温度或是锁相回路内部的噪声，移动至圆圈5’。因为圆圈5’所对应的振荡器控制电压VCTR系大于电压边界的上限VH，因此，振荡器的控制位Bit_vco加一 (亦即Bit_vco = 3)，振荡器控制电压VCTR最终停留在圆圈6、7的位置。但当锁相回路稳定时，振荡器的振荡时钟所对应的振荡器的控制位Bit_vco忽然间改变时，锁相回路需重新锁定，系统将无法正常运作。
发明内容
本发明的一实施例提供一种具有低增益压控振荡器的锁相回路。该锁相回路包含一相位/频率检测器、一电荷泵、一低通滤波器、一振荡器、一低增益压控电路及一第一除频器。该相位/频率检测器系用以根据一参考时钟与一除频振荡时钟的相位/频率差，产生一检测脉冲；该电荷泵系耦接于该相位/频率检测器，用以根据该检测脉冲，产生一检测电压，并累加该检测电压；该低通滤波器系耦接于该电荷泵，用以根据该检测电压，产生一振荡器控制电压；该振荡器系耦接于该低通滤波器，用以根据该振荡器控制电压产生一振荡时钟；该低增益压控电路系耦接于该低通滤波器和该振荡器，用以根据至少二组电压边界，以调整该振荡器的振荡时钟，其中利用一第一组电压边界暂定该振荡时钟，再以范围较小之一第二组电压边界将该振荡时钟调整至较稳定之范围；及该第一除频器系耦接于该振荡器和该相位/频率检测器，用以对该振荡器的振荡时钟除频，以产生该除频振荡时钟并传送至该相位/频率检测器。本发明的另一实施例提供一种低增益压控振荡器的控制方法。该方法包含设定一振荡器的控制位为一预设位及一振荡器控制电压为一预定值；比较该振荡器控制电压是否超出一第一组电压边界的范围；如果该振荡器控制电压超出该第一组电压边界的范围，将该振荡器预设的控制位调整一阶层，再重复进行上一步骤比较该振荡器控制电压是否超出该第一组电压边界的范围；如果该振荡器控制电压未超出该第一组电压边界的范围，将该第一组电压边界改变为一第二组电压边界；比较该振荡器控制电压是否超出该第二组电压边界的范围；如果该振荡器控制电压超出该第二组电压边界的范围，将该振荡器所在的控制位调整一阶层，再重复进行上一步骤比较该振荡器控制电压是否超出该第二组电压边界的范围；及如果该振荡器控制电压未超出该第二组电压边界的范围，将该第二组电压边界调回该第一组电压边界，并将该振荡器控制电压输出；其中该第一组电压边界范围大于该第二组电压边界。本发明所提供的具有低增益压控振荡器的锁相回路及低增益压控振荡器的控制方法，系利用至少二组电压边界，使得根据第一组电压边界和振荡器欲锁住的振荡时钟所决定的振荡器控制电压，可再被第二组电压边界和振荡器欲锁住的振荡时钟调整，因而远离第一组电压边界。而振荡器控制电压被第二组电压边界和振荡器欲锁住的振荡时钟调整过后，可选择性地将第二组电压边界放宽为第一组电压边界。如此，将使得锁相回路更加稳定，较不受温度或是锁相回路内部的噪声所影响。
图IA为现有技术说明低增益压控振荡器从开机至锁住时钟的过程的示意图；图IB为说明低增益压控振荡器锁住时钟稳定后，振荡器控制电压重新回到不稳定状态的示意图；图2为本发明的一实施例说明具有低增益压控振荡器的锁相回路的示意图；图3A说明低增益压控电路根据第一组电压边界锁住振荡器的振荡时钟的示意图；图;3B说明低增益压控电路根据第二组电压边界锁住振荡器的振荡时钟的示意图；图4A和图4B为二种实现低增益压控电路的电路架构的示意图；图5为本发明的一实施例说明具有低增益压控振荡器的锁相回路的示意图；图6为本发明的一实施例说明具有低增益压控振荡器的锁相回路的示意图；图7为本发明的一实施例说明具有低增益压控振荡器的锁相回路的示意图；图8A和图8B本发明的另一实施例说明低增益压控振荡器的控制方法的流程图；图9A根据图8A和图8B的方法说明低增益压控电路根据第一组电压边界和第二组电压边界，调整控制位，以锁住振荡器的振荡时钟的示意图；图9B在时间轴上说明图9A的示意图；图IOA和图IOB本发明的另一实施例说明低增益压控振荡器的控制方法的流程图；图IlA根据图IOA和图IOB的方法说明低增益压控电路根据第一组电压边界和第二组电压边界，调整控制位，以锁住振荡器的振荡时钟的示意图；图IlB在时间轴上说明图IlA的示意图；图12A和图12B本发明的另一实施例说明低增益压控振荡器的控制方法的流程图13A根据图12A和图12B的方法说明低增益压控电路根据第一组电压边界和第二组电压边界，调整控制位，以锁住振荡器的振荡时钟的示意图；图1 在时间轴上说明图13A的示意图；图14A和图14B本发明的另一实施例说明低增益压控振荡器的控制方法的流程图；图15A根据图14A和图14B的方法说明低增益压控电路根据第一组电压边界和第二组电压边界，调整控制位，以锁住振荡器的振荡时钟的示意图；图15B在时间轴上说明图15A的示意图。主要元件符号说明200、500、600、700 锁相回路202相位/频率检测器204电荷泵206低通滤波器208振荡器614、714 第二除频器210、510、710低增益压控电路212第一除频器2102 比较器2104 控制器5106、7106 延迟电路21022电压边界上限比较器21024电压边界下限比较器ICLK输入时钟CLK, FLOCK 振荡时钟CR 比较结果CREF参考时钟DCLK除频振荡时钟DP 检测脉冲ADV累加的检测电压VCTR振荡器控制电压Vm 预定值VH 上限VHl第一组电压边界的上限VH2第二组电压边界的上限VH3第三电压边界的上限VHn第η电压边界的上限VL 下限VLl第一组电压边界的下限VL2第二组电压边界的下限
7
VL3第三电压边界的下限VLn第η电压边界的下限Bit_vco 控制位800-828、1000-1028、1200-1228、1400-1428 步骤
具体实施例方式请参照图2，图2系为本发明的一实施例说明具有低增益压控振荡器的锁相回路 200的示意图。锁相回路200包含一相位/频率检测器202、一电荷泵204、一低通滤波器 206、一振荡器208、一低增益压控电路210及一第一除频器212。相位/频率检测器202系用以根据一参考时钟CREF与一除频振荡时钟DCLK的相位/频率差，产生一检测脉冲DP，其中检测脉冲DP和相位/频率差呈线性比例。电荷泵204系耦接于相位/频率检测器202， 用以根据检测脉冲DP，产生一检测电压ADV ；低通滤波器206系耦接于电荷泵204，用以根据检测电压ADV，产生一振荡器控制电压VCTR ；振荡器208系耦接于低通滤波器206，用以根据振荡器控制电压VCTR，产生一振荡时钟CLK ；低增益压控电路210系耦接于低通滤波器 206和振荡器208，用以根据至少二组电压边界(VL1-VH1，VL2-VH2)调控振荡器208的振荡时钟；及第一除频器212系耦接于振荡器208和相位/频率检测器202，用以对振荡器208 的振荡时钟CLK除频，以产生除频振荡时钟DCLK并传送至相位/频率检测器202。请参照图2及图3A，图3A系说明低增益压控电路210根据第一组电压边界 VHl-VLl锁住振荡器208的振荡时钟之示意图。如图2所示，低增益压控电路210包含一比较器2102和一控制器2104，比较器2102系耦接于低通滤波器206。如图3A所示，比较器 2102先以第一组电压边界VHl-VLl和振荡器控制电压VCTR的预定值Vm做比较，此时振荡器208的控制位Bit_vco等于0。但本发明并不受限于振荡器208从低频开始起振，振荡器208亦可从高频开始起振，再藉由调整振荡器的控制位Bit_vco锁住振荡器208的振荡频率。振荡器控制电压VCTR沿着Bit_vco等于0的低增益曲线逐步增加振荡器208的振荡频率，直到振荡器控制电压VCTR大于第一组电压边界的上限VHl (图3A的圆圈1)时，比较器2102产生一比较结果CR。控制器2104系耦接于比较器2102，用以根据比较结果CR， 改变振荡器208的控制位Bit_vco，因此，此时振荡器的控制位Bit_vco等于1。振荡器208 则根据控制位Bit_vco，调整振荡器的振荡时钟。然后振荡器控制电压VCTR沿着Bit_vco 等于1的低增益曲线逐步增加振荡器208的振荡频率，直到振荡器控制电压VCTR大于第一组电压边界的上限VHl (图3A的圆圈2)时，比较器2102再产生比较结果CR。如此，重复上述过程，直到振荡器208的振荡频率被锁住，而振荡器控制电压VCTR落在第一组电压边界 VHl-VLl范围之内(图3A的圆圈3)。如图3A所示，振荡器控制电压VCTR (圆圈3)虽落在第一组电压边界VHl-VLl范围之内，但离第一组电压边界的上限VHl很近。而振荡器控制电压VCTR有可能因为温度或是锁相回路内部的噪声，移动至第一组电压边界VHl-VLl范围之外。当锁相回路200稳定时，振荡器208的振荡时钟所对应的控制位Bit_vco忽然间改变时，锁相回路200需重新锁定，会造成系统无法正常运作。所以振荡器208的振荡频率被锁住后经过一延迟时间，比较器2102会以较窄的第二组电压边界VH2-VL2和振荡器控制电压VCTR做比较，但本发明亦可不需经过延迟时间，比较器2102再以较窄的第二组电压边界VH2-VL2和振荡器控制电压VCTR做比较。请参照图3B，图;3B系说明低增益压控电路210根据第二组电压边界VH2-VL2锁住振荡器208的振荡时钟之示意图。因此，如图3B所示，振荡器控制电压VCTR最后会落在圆圈4的位置，圆圈4的位置和圆圈3的位置比起来距离第一组电压边界VHl-VLl较远。但本发明并不受限于只有二组电压边界VHl-VLl、VH2-VL2，只要低增益压控电路210具有至少二电压边界，皆落入本发明的范畴。另外，振荡器控制电压VCTR最后会落在圆圈4的位置稳定后，经过一延迟时间，放宽第二组电压边界VH2-VL2回到第一组电压边界VH1-VL1，但本发明亦可不需经过延迟时间，放宽第二组电压边界VH2-VL2回到第一组电压边界VHl-VLl。请参照图4A和图4B，图4A和图4B系为二种实现低增益压控电路210的电路架构的示意图。如图4A所示，比较器2102系以电阻分压决定电压边界，而电压边界上限比较器21022和电压边界下限比较器210 再根据电压边界，产生比较结果CRH和CRL给控制器2104。如图4B所示，比较器2102系以不同电流比例决定电压边界，而电压边界上限比较器21022和电压边界下限比较器210 再根据电压边界，产生比较结果CRH和CRL给控制器2104。另外，电压边界上限比较器21022和电压边界下限比较器21024皆为具有迟滞空间的比较器。请参照图5，图5系为本发明的一实施例说明具有低增益压控振荡器的锁相回路 500的示意图。锁相回路500和锁相回路200的差异在于锁相回路500的低增益压控电路 510另包含一延迟电路5106，用以延迟振荡器控制电压VCTR进入比较器2102。延迟电路 5106系减缓锁相回路500的反应时间，让锁相回路500不致于过度敏感。锁相回路500的其于操作原理皆和锁相回路200相同，在此不再赘述。请参照图6，图6系为本发明的一实施例说明具有低增益压控振荡器的锁相回路 600的示意图。锁相回路600和锁相回路200的差异在于锁相回路600另包含一第二除频器614，用以对一输入时钟ICLK降频，以产生参考时钟CREF至相位频率/检测器202。锁相回路600的其于操作原理皆和锁相回路200相同，在此不再赘述。请参照图7，图7系为本发明的一实施例说明具有低增益压控振荡器的锁相回路 700的示意图。锁相回路700和锁相回路200的差异在于锁相回路700另包含一第二除频器714和锁相回路700的低增益压控电路710另包含一延迟电路7106。锁相回路700的其于操作原理皆和锁相回路200相同，在此不再赘述。请参照图8A和图8B，图8A和图8B系本发明的另一实施例说明低增益压控振荡器的控制方法之流程图。图8A和图8B之方法系利用图2的锁相回路200说明，详细步骤如下步骤800:开始；步骤802 设定振荡器208的控制位Bit_vco为零及振荡器控制电压VCTR为预定值Vm ；步骤804 经过延迟时间DT，低增益压控电路210中的比较器2102比较振荡器控制电压VCTR是否升至第一组电压边界的上限VHl ；如果是，进行步骤806 ；如果否，跳至步骤 810 ；步骤806 控制器2104将控制位Bit_vco加一；步骤808 将控制位Bit_vco加一后，经过延迟时间DT再比较振荡器控制电压VCTR是否升至第一组电压边界的上限VHl ；如果是，跳回步骤806 ；如果否，进行步骤810 ；步骤810 比较器2102判断振荡器控制电压VCTR是否小于或等于第一组电压边界的下限VLl ；如果是，跳至步骤814 ；如果否，进行步骤812 ；步骤812 经过延迟时间后，比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，跳至步骤816 ；步骤814 终止比较振荡器控制电压VCTR和第一组电压边界VH1-VL1，跳至步骤 828 ；步骤816 低增益压控电路210中的比较器2102比较振荡器控制电压VCTR是否升至第二组电压边界的上限VH2 ；如果是，进行步骤818 ；如果否，跳至步骤822 ；步骤818 控制器2104将控制位Bit_vco加一；步骤820 将控制位Bit_vco加一后，经过延迟时间DT再比较振荡器控制电压 VCTR是否升至第二组电压边界的上限VH2 ；如果是，跳回步骤818 ；如果否，进行步骤822 ；步骤822 比较器2102判断振荡器控制电压VCTR是否小于或等于第二组电压边界的下限VL2 ；如果是，跳至步骤826 ；如果否，进行步骤824 ；步骤824 经过延迟时间后，改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界 VHl-VLl，跳至步骤828 ；步骤826 终止比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，跳回步骤 824 ；步骤828:结束。请参照图9A和图9B，图9A系根据图8A和图8B的方法说明低增益压控电路210 根据第一组电压边界VHl-VLl和第二组电压边界VH2-VL2，调整控制位Bit_vco，以锁住振荡器208的振荡时钟之示意图，图9B系在时间轴上说明图9A之示意图。如图9A所示，在控制位Bit_vco等于零和一时，振荡器控制电压VCTR都会超过第一组电压边界VHl (圆圈 2、4)。在控制位Bit_vco等于二时，振荡器控制电压VCTR因为振荡器208欲锁住的振荡时钟FLOCK和控制位Bit_vco等于二的曲线相交而停留在圆圈6。但圆圈6所对应的振荡器控制电压VCTR距离第一组电压边界的上限VHl很近，因此，透过步骤812，比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2。如图9A所示，圆圈6所对应的振荡器控制电压VCTR大于第二组电压边界的上限VH2，因此控制位Bit_vco加一(此时控制位 Bit_vco等于三)。最后，振荡器控制电压VCTR因为振荡器208欲锁住的振荡时钟FLOCK 和控制位Bit_vco等于三的曲线相交而停留在圆圈8。如图9A所示，圆圈8所对应的振荡器控制电压VCTR距离第一组电压边界的上限VHl较远。在步骤拟6中，终止比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界后经过延迟时间，改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界VH1-VL1，亦即放宽电压边界，但本发明亦可不需经过延迟时间，放宽第二组电压边界VH2-VL2回到第一组电压边界VHl-VLl。另外，本发明在步骤812亦可不需经一延迟时间比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，以及在步骤拟4亦可不需经一延迟时间改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界VHl-VLl。请参照图IOA和图10B，图IOA和图IOB系本发明的另一实施例说明低增益压控振荡器的控制方法之流程图。图IOA和图IOB之方法系利用图2的锁相回路200说明，详细步骤如下
步骤1000 开始；步骤1002 设定振荡器208的控制位Bit_vco为N及振荡器控制电压VCTR为预定值Vm;步骤1004 经过延迟时间DT，低增益压控电路210中的比较器2102比较振荡器控制电压VCTR是否降至第一组电压边界的下限VLl ；如果是，进行步骤1006 ；如果否，跳至步骤 1010 ；步骤1006 控制器2104将控制位Bit_vco减一；步骤1008 将控制位Bit_vco减一后，经过延迟时间再比较振荡器控制电压VCTR 是否降至第一组电压边界的下限VLl ；如果是，跳回步骤1006 ；如果否，进行步骤1010 ；步骤1010 比较器2102判断振荡器控制电压VCTR是否大于或等于第一组电压边界的上限VHl ；如果是，跳至步骤1014 ；如果否，进行步骤1012 ；步骤1012 经过延迟时间后，比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，跳至步骤1016 ；步骤1014 终止比较振荡器控制电压VCTR和第一组电压边界VHl-VLl，跳至步骤 1028 ；步骤1016 低增益压控电路210中的比较器2102比较振荡器控制电压VCTR是否降至第二组电压边界的下限VL2 ；如果是，进行步骤1018 ；如果否，跳至步骤1022 ；步骤1018 控制器2104将控制位Bit_vco减一；步骤1020 将控制位Bit_vco减一后，经过延迟时间DT再比较振荡器控制电压VCTR是否降至第二组电压边界的下限VL2;如果是，跳回步骤1018 ；如果否，进行步骤 1022 ；步骤1022 比较器2102判断振荡器控制电压VCTR是否大于或等于第二组电压边界的上限VH2 ；如果是，跳至步骤10 ；如果否，进行步骤IOM ；步骤IOM 经过延迟时间后，改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界 VHl-VLl，跳至步骤10 ；步骤10 终止比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，跳回步骤 1024 ；步骤10 结束。请参照图IlA和图11B，图IlA系根据图IOA和图IOB的方法说明低增益压控电路 210根据第一组电压边界VHl-VLl和第二组电压边界VH2-VL2，调整控制位Bit_vco，以锁住振荡器208的振荡时钟之示意图，图IlB系在时间轴上说明图IlA之示意图。如图IlA所示， 在控制位Bit_vco等于七和六时，振荡器控制电压VCTR都会超过第一组电压边界VLl (圆圈2、4)，但本发明并不受限于控制位Bit_vco从七开始，控制位Bit_vco从七开始仅系用以清楚说明本发明。在控制位Bit_vco等于五时，振荡器控制电压VCTR因为振荡器208欲锁住的振荡时钟FLOCK和控制位Bit_vco等于五的曲线相交而停留在圆圈6。但圆圈6所对应的振荡器控制电压VCTR距离第一组电压边界的下限VLl很近，因此，透过步骤1012， 比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2。如图IlA所示，圆圈6 所对应的振荡器控制电压VCTR小于第二组电压边界的下限VL1，因此控制位Bit_vco减一 (此时控制位Bit_vco等于四)。最后，振荡器控制电压VCTR因为振荡器208欲锁住的振
11荡时钟FLOCK和控制位Bit_vco等于四的曲线相交而停留在圆圈8。如图1IA所示，圆圈8 所对应的振荡器控制电压VCTR距离第一组电压边界的下限VLl较远。在步骤10 中，终止比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界后延迟时间，改变第二组电压边界VH2-VL2 至第一组电压边界VH1-VL1，亦即放宽电压边界，但本发明亦可不需经过延迟时间，放宽第二组电压边界VH2-VL2回到第一组电压边界VHl-VLl。另外，本发明在步骤1012亦可不需经一延迟时间比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，以及在步骤IOM亦可不需经一延迟时间改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界VHl-VLl。请参照图12A和图12B，图12A和图12B系本发明的另一实施例说明低增益压控振荡器的控制方法之流程图。图12A和图12B之方法系利用图2的锁相回路200说明，详细步骤如下步骤1200 开始；步骤1202 设定振荡器208的控制位Bit_vco为零及振荡器控制电压VCTR为预定值Vm;步骤1204 经过延迟时间DT，低增益压控电路210中的比较器2102比较振荡器控制电压VCTR是否降至第一组电压边界的下限VLl ；如果是，进行步骤1206 ；如果否，跳至步骤 1210 ；步骤1206 控制器2104将控制位Bit_vco加一；步骤1208 将控制位Bit_vco加一后，经过延迟时间再比较振荡器控制电压VCTR 是否降至第一组电压边界的上限VLl ；如果是，跳回步骤1206 ；如果否，进行步骤1210 ；步骤1210 比较器2102判断振荡器控制电压VCTR是否大于或等于第一组电压边界的上限VHl ；如果是，跳至步骤1214 ；如果否，进行步骤1212 ；步骤1212 经过延迟时间后，比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，跳至步骤1216 ；步骤1214 终止比较振荡器控制电压VCTR和第一组电压边界VH1-VL1，跳至步骤 1228 ；步骤1216 低增益压控电路210中的比较器2102比较振荡器控制电压VCTR是否降至第二组电压边界的下限VL2 ；如果是，进行步骤1218 ；如果否，跳至步骤1222 ；步骤1218 控制器2104将控制位Bit_vco加一；步骤1220 将控制位Bit_vco加一后，经过延迟时间再比较振荡器控制电压VCTR 是否降至第二组电压边界的上限VL2 ；如果是，跳回步骤1218 ；如果否，进行步骤1222 ；步骤1222 比较器2102判断振荡器控制电压VCTR是否大于或等于第二组电压边界的上限VH2 ；如果是，跳至步骤12 ；如果否，进行步骤12 ；步骤12M 经过延迟时间后，改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界 VHl-VLl，跳至步骤12 ；步骤12 终止比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，跳回步骤 1224 ；步骤12 :结束。请参照图13A和图13B，图13A系根据图12A和图12B的方法说明低增益压控电路 210根据第一组电压边界VHl-VLl和第二组电压边界VH2-VL2，调整控制位Bit_vco，以锁住
12振荡器208的振荡时钟之示意图，图13B系在时间轴上说明图13A之示意图。如图13A所示， 在控制位Bit_vco等于零和一时，振荡器控制电压VCTR都会超过第一组电压边界VLl (圆圈2、4)。在控制位Bit_vco等于二时，振荡器控制电压VCTR因为振荡器208欲锁住的振荡时钟FLOCK和控制位Bit_vco等于二的曲线相交而停留在圆圈6。但圆圈6所对应的振荡器控制电压VCTR距离第一组电压边界的下限VLl很近，因此，透过步骤1212，比较器2102 比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2。如图13A所示，圆圈6所对应的振荡器控制电压VCTR小于第二组电压边界的下限VL2，因此控制位Bit_vco加一(此时控制位Bit_vco等于三)。最后，振荡器控制电压VCTR因为振荡器208欲锁住的振荡时钟FLOCK 和控制位Bit_vco等于三的曲线相交而停留在圆圈8。如图13A所示，圆圈8所对应的振荡器控制电压VCTR距离第一组电压边界的下限VLl较远。在步骤12 中，终止比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界后延迟时间，改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界VH1-VL1，亦即放宽电压边界，但本发明亦可不需经过延迟时间，放宽第二组电压边界 VH2-VL2回到第一组电压边界VH1-VL1。另外，本发明在步骤1212亦可不需经一延迟时间比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，以及在步骤12M亦可不需经一延迟时间改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界VHl-VLl。请参照图14A和图14B，图14A和图14B系本发明的另一实施例说明低增益压控振荡器的控制方法之流程图。图14A和图14B之方法系利用图2的锁相回路200说明，详细步骤如下步骤1400:开始；步骤1402 设定振荡器208的控制位Bit_vco为N及振荡器控制电压VCTR为预定值Vm;步骤1404 经过延迟时间DT，低增益压控电路210中的比较器2102比较振荡器控制电压VCTR是否升至第一组电压边界的上限VHl ；如果是，进行步骤1406 ；如果否，跳至步骤 1410 ；步骤1406 控制器2104将控制位Bit_vco减一；步骤1408 将控制位Bit_vco减一后，经过延迟时间再比较振荡器控制电压VCTR 是否升至第一组电压边界的上限VHl ；如果是，跳回步骤1406 ；如果否，进行步骤1410 ；步骤1410 比较器2102判断振荡器控制电压VCTR是否小于或等于第一组电压边界的下限VLl ；如果是，跳至步骤1414 ；如果否，进行步骤1412 ；步骤1412 经过延迟时间后，比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，跳至步骤1416 ；步骤1414 终止比较振荡器控制电压VCTR和第一组电压边界VH1-VL1，跳至步骤 1428 ；步骤1416 低增益压控电路210中的比较器2102比较振荡器控制电压VCTR是否升至第二组电压边界的上限VH2 ；如果是，进行步骤1418 ；如果否，跳至步骤1422 ；步骤1418 控制器2104将控制位Bit_vco减一；步骤1420 将控制位Bit_vco减一后，经过延迟时间再比较振荡器控制电压VCTR 是否升至第二组电压边界的上限VH2 ；如果是，跳回步骤1418 ；如果否，进行步骤1422 ；步骤1422 比较器2102判断振荡器控制电压VCTR是否小于或等于第二组电压边界的下限VL2 ；如果是，跳至步骤14 ；如果否，进行步骤14M ；步骤14M 经过延迟时间后，改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界 VHl-VLl，跳至步骤1似8 ；步骤1似6 终止比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，跳回步骤 1424 ；步骤1似8:结束。请参照图15A和图15B，图15A系根据图14A和图14B的方法说明低增益压控电路 210根据第一组电压边界VHl-VLl和第二组电压边界VH2-VL2，调整控制位Bit_vco，以锁住振荡器208的振荡时钟之示意图，图15B系在时间轴上说明图15A之示意图。如图15A所示， 在控制位Bit_vco等于七和六时，振荡器控制电压VCTR都会超过第一组电压边界VLl (圆圈2、4)，但本发明并不受限于控制位Bit_vco从七开始，控制位Bit_vco从七开始仅系用以清楚说明本发明。在控制位Bit_vco等于五时，振荡器控制电压VCTR因为振荡器208欲锁住的振荡时钟FLOCK和控制位Bit_vco等于五的曲线相交而停留在圆圈6。但圆圈6所对应的振荡器控制电压VCTR距离第一组电压边界的上限VHl很近，因此，透过步骤1412， 比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2。如图15A所示，圆圈6 所对应的振荡器控制电压VCTR大于第二组电压边界的上限VH2，因此控制位Bit_vco减一 (此时控制位Bit_vco等于四)。最后，振荡器控制电压VCTR因为振荡器208欲锁住的振荡时钟FLOCK和控制位Bit_vco等于四的曲线相交而停留在圆圈8。如图15A所示，圆圈8 所对应的振荡器控制电压VCTR距离第一组电压边界的下限VLl较远。在步骤14 中，终止比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界后延迟时间，改变第二组电压边界VH2-VL2 至第一组电压边界VH1-VL1，亦即放宽电压边界，但本发明亦可不需经过延迟时间，放宽第二组电压边界VH2-VL2回到第一组电压边界VHl-VLl。另外，本发明在步骤1412亦可不需经一延迟时间比较器2102比较振荡器控制电压VCTR和第二组电压边界VH2-VL2，以及在步骤14M亦可不需经一延迟时间改变第二组电压边界VH2-VL2至第一组电压边界VHl-VLl。综上所述，本发明所提供的具有低增益压控振荡器的锁相回路及低增益压控振荡器的控制方法，系利用至少二组电压边界，让根据第一组电压边界和振荡器欲锁住的振荡时钟所决定的振荡器控制电压，可再被第二组电压边界和振荡器欲锁住的振荡时钟调整， 因而远离第一组电压边界。而振荡器控制电压被第二组电压边界和振荡器欲锁住的振荡时钟调整过后，可选择性地将第二组电压边界放宽为第一组电压边界。如此，将使得锁相回路更加稳定，较不受温度或是锁相回路内部的噪声所影响。以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
1权利要求
1.一种具有低增益压控振荡器的锁相回路，其特征在于，所述的锁相回路包含 一相位/频率检测器，用以根据一参考时钟与一除频振荡时钟的相位/频率差，产生一检测脉冲；一电荷泵，耦接于所述的相位/频率检测器，用以根据所述的检测脉冲，产生一检测电压；一低通滤波器，耦接于所述的电荷泵，用以根据所述的检测电压，产生一控制电压； 一振荡器，耦接于所述的低通滤波器，用以根据所述的控制电压产生一振荡时钟； 一低增益压控电路，耦接于所述的低通滤波器和所述的振荡器，用以根据至少二组电压边界，以调控所述的振荡器的振荡时钟，其中利用一第一组电压边界暂定所述的振荡时钟，再以范围较小的一第二组电压边界将所述的振荡时钟调整至较稳定的范围；及一第一除频器，耦接于所述的振荡器和所述的相位/频率检测器，用以对所述的振荡时钟除频，以产生所述的除频振荡时钟并传送至所述的相位/频率检测器。
2.如权利要求1所述的锁相回路，其特征在于，所述的低增益压控电路包含一比较器，耦接于所述的低通滤波器，用以比较所述的振荡器控制电压和所述的至少二组电压边界，以产生一比较结果；及一控制器，耦接于所述的比较器，用以根据所述的比较结果，改变所述的振荡器的控制位以调控所述的振荡器的振荡时钟。
3.如权利要求2所述的锁相回路，其特征在于，所述的低增益压控电路另包含一延迟电路，用以延迟所述的振荡器控制电压进入所述的比较器。
4.如权利要求1所述的锁相回路，其特征在于，另包含一第二除频器，耦接于所述的相位/频率检测器，用以对一输入时钟降频，以产生所述的参考时钟至所述的相位/频率检测ο
5.一种低增益压控振荡器的控制方法，应用于一锁相回路中，其特征在于，所述的方法包含设定一振荡器的控制位为一预设位及一振荡器控制电压为一预定值； 比较所述的振荡器控制电压是否超出一第一组电压边界的范围； 如果所述的振荡器控制电压超出所述的第一组电压边界的范围，将所述的振荡器预设的控制位调整一阶层，再重复进行上一步骤比较所述的振荡器控制电压是否超出所述的第一组电压边界的范围；如果所述的振荡器控制电压未超出所述的第一组电压边界的范围，将所述的第一组电压边界改变为一第二组电压边界；比较所述的振荡器控制电压是否超出所述的第二组电压边界的范围； 如果所述的振荡器控制电压超出所述的第二组电压边界的范围，将所述的振荡器所在的控制位调整一阶层，再重复进行上一步骤比较所述的振荡器控制电压是否超出所述的第二组电压边界的范围；及如果所述的振荡器控制电压未超出所述的第二组电压边界的范围，固定所述的振荡器所在的控制位，并将所述的第二组电压边界调回所述的第一组电压边界； 其中所述的第一组电压边界范围大于所述的第二组电压边界。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述的比较所述的振荡器控制电压是否超出一第一组电压边界的范围与所述的比较所述的振荡器控制电压是否超出所述的第二组电压边界的范围更包含如果所述的振荡器控制电压大于所述的第一组电压边界的上限，将所述的振荡器预设的控制位调升一阶层；如果所述的振荡器控制电压小于所述的第一组电压边界的下限，终止比较所述的振荡器控制电压和所述的第一组电压边界；如果所述的振荡器控制电压大于所述的第二组电压边界的上限，将所述的振荡器预设的控制位调升一阶层；及如果所述的振荡器控制电压小于所述的第二组电压边界的下限，终止比较所述的振荡器控制电压和所述的第二组电压边界，固定所述的振荡器所在的控制位，并将所述的第二组电压边界调回所述的第一组电压边界。
7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述的比较所述的振荡器控制电压是否超出一第一组电压边界的范围与所述的比较所述的振荡器控制电压是否超出所述的第二组电压边界的范围更包含如果所述的振荡器控制电压小于所述的第一组电压边界的下限，将所述的振荡器预设的控制位调降一阶层；如果所述的振荡器控制电压大于所述的第一组电压边界的上限，终止比较所述的振荡器控制电压和所述的第一组电压边界；如果所述的振荡器控制电压小于所述的第二组电压边界的下限，将所述的振荡器预设的控制位调降一阶层；及如果所述的振荡器控制电压大于所述的第二组电压边界的上限，终止比较所述的振荡器控制电压和所述的第二组电压边界，固定所述的振荡器所在的控制位，并将所述的第二组电压边界调回所述的第一组电压边界。
8.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述的比较所述的振荡器控制电压是否超出一第一组电压边界的范围与所述的比较所述的振荡器控制电压是否超出所述的第二组电压边界的范围更包含如果所述的振荡器控制电压大于所述的第一组电压边界的上限，将所述的振荡器预设的控制位调降一阶层；如果所述的振荡器控制电压小于所述的第一组电压边界的下限，终止比较所述的振荡器控制电压和所述的第一组电压边界；如果所述的振荡器控制电压大于所述的第二组电压边界的上限，将所述的振荡器预设的控制位调降一阶层；及如果所述的振荡器控制电压小于所述的第二组电压边界的下限，终止比较所述的振荡器控制电压和所述的第二组电压边界，固定所述的振荡器所在的控制位，并将所述的第二组电压边界调回所述的第一组电压边界。
9.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述的比较所述的振荡器控制电压是否超出一第一组电压边界的范围与所述的比较所述的振荡器控制电压是否超出所述的第二组电压边界的范围更包含如果所述的振荡器控制电压小于所述的第一组电压边界的下限，将所述的振荡器预设的控制位调升一阶层；如果所述的振荡器控制电压大于所述的第一组电压边界的上限，终止比较所述的振荡器控制电压和所述的第一组电压边界；如果所述的振荡器控制电压小于所述的第二组电压边界的下限，将所述的振荡器预设的控制位调升一阶层；及如果所述的振荡器控制电压大于所述的第二组电压边界的上限，终止比较所述的振荡器控制电压和所述的第二组电压边界，固定所述的振荡器所在的控制位，并将所述的第二组电压边界调回所述的第一组电压边界。
10.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，将所述的振荡器预设的控制位位调整一阶层步骤后更包含经过一第一延迟时间再比较所述的振荡器控制电压是否超出所述的电压边界的范围。
11.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，将所述的第二组电压边界调回所述的第一组电压边界步骤前更包含经过一第二延迟时间再改变所述的第二组电压边界至所述的第一组电压边界。
全文摘要
本发明公开了一种具有低增益压控振荡器的锁相回路，该回路包含一相位/频率检测器、电荷泵、低通滤波器、振荡器、一低增益压控电路及第一除频器。该相位/频率检测器系根据参考时钟与一除频振荡时钟的相位/频率差，产生检测脉冲；该电荷泵系根据该检测脉冲，产生一检测电压，并累加该检测电压；该低通滤波器根据该检测电压产生一振荡器控制电压；该振荡器系根据该振荡器控制电压产生振荡时钟；该低增益压控电路系根据电压边界调整该振荡器的振荡时钟，利用第一组电压边界暂定该振荡时钟，以范围较小之一第二组电压边界将振荡时钟调整至较稳定之范围；第一除频器用以对振荡器的振荡时钟除频，以产生除频振荡时钟并传送至该相位/频率检测器。
文档编号H03L7/187GK102457270SQ20101052722
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者林国凯, 赵淳安 申请人:扬智科技股份有限公司