采用一个电荷泵的数字编程电容倍增的制作方法
【专利摘要】用于针对锁相环采用一个电荷泵的电容倍增的系统和方法，采用了以时分模式操作的数控回路滤波器。在当数字控制启动时，回路滤波器的实施例根据数字控制阻挡来自电荷泵的电流，使得电荷泵不能对积分电容器充电或放电。由于电流的至少一部分被阻挡，电荷泵需要更多的时间将电容器充电或放电至特定电平。随后，相对于锁相环的操作，电容器看起来比其实际值大。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采用用于电荷泵锁相环（PLL)电路的数字配置环路滤波器进行电容 相乘。 采用一个电荷泵的数字编程电容倍增
【背景技术】
[0002] 相位锁定环路或锁相环（PLL)是负反馈控制系统，其中振荡器产生的信号是锁定 至输入参考信号的相位和频率。实施例包括包含相位检测器、电荷泵的电子电路，包含积分 电容器C1和电阻器R1的滤波器，以及频率可变振荡器。相位检测器将输入参考信号的相 位与从振荡器的输出导出的信号的相位进行比较，并且产生误差信号。电荷泵将误差信号 转换成误差电流，而且积分电容器C1和电阻器R1根据误差电流动作以产生振荡器控制电 压。积分电容器C1对误差电流积分（积分路径）以设置平均振荡器频率，而且电阻器R1 提供瞬间相位校正（比例路径）。振荡器控制电压调节振荡器的频率以保持相位匹配。
[0003] 稳定性是设计锁相环时的一个重要问题。等式1所示了对PLL输出中阻尼系数、 过冲和振铃的测量，而且开环带宽、环路增益等于1时的频率如等式2所示。
【权利要求】
1. 一种电荷泵锁相环，包括： 相位检测器，其被配置成至少部分地基于基准时钟信号的相位与反馈信号的相位的比 较来产生相位误差信号； 电荷泵，其被配置成将相位误差信号转换成充电电流信号； 数控回路滤波器，其被配置成接收充电电流信号和相位误差信号，并且利用充电电流 信号的1/N部分对积分电容器进行充电或放电，以产生控制电压，N是大于1的整数；以及 压控振荡器，其被配置成接收控制电压并根据控制电压调节时钟信号，反馈信号至少 部分地基于来自压控振荡器的时钟信号。
2. 根据权利要求1所述的电荷泵锁相环，其中数控回路滤波器阻挡充电电流信号的 (N-l)/N部分对积分电容器进行充电或放电。
3. 根据权利要求1所述的电荷泵锁相环，其中积分电容器的电容呈现出积分电容器的 实际电容的大致N倍。
4. 根据权利要求1所述的电荷泵锁相环，其中电荷泵包括单个电荷泵。
5. 根据权利要求1所述的电荷泵锁相环，其中数控回路滤波器包括配置成阻挡相位误 差信号的（N-l)/N部分的阻挡电路。
6. 根据权利要求5所述的电荷泵锁相环，其中数控回路滤波器进一步包括回路滤波 器，其被配置成在相位误差信号未被阻挡时对积分电容器充电或放电，以及在相位误差信 号被阻挡时断开积分电容器与充电电流信号的电连接。
7. 根据权利要求1所述的电荷泵锁相环，其中数控回路滤波器以时分模式工作，并且 至少部分地基于N来产生数字控制信号以将充电电流信号从积分电容器阻挡开。
8. -种用于电荷泵锁相环电路的电容倍增方法，所述方法包括： 检测基准时钟与从压控振荡器的输出时钟信号得到的信号之间的相位差； 至少部分地基于该相位差将相位误差信号转换成充电电流信号； 利用充电电流信号的1/N部分对积分电容器进行充电或放电以产生控制电压，N是大 于1的整数；以及 将控制电压提供给压控振荡器以控制输出时钟信号。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中积分电容器具有电容C，而且锁相环操作起来如同 积分电容器的电容大致是C的N倍。
10. 根据权利要求8所述的方法，进一步包括至少部分地基于相位误差信号和N来产生 启动信号。
11. 根据权利要求10所述的方法，进一步包括在启动信号激活时利用充电电流信号对 积分电容器进行充电或放电。
12. 根据权利要求11所述的方法，进一步包括在启动信号未激活时吸收充电电流信 号。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中在单位增益缓冲器的输出处吸收充电电流信 号。
14. 根据权利要求8所述的方法，其中N包括电容倍增系数。
15. -种为电荷泵锁相环提供电容倍增的数控回路滤波器，数控回路滤波器包括： 阻挡电路，其被配置成至少部分地基于包括大于1的整数的阻挡系数以及相位误差信 号的出现来产生阻挡信号，相位误差信号至少部分地基于基准时钟与从压控振荡器的时钟 输出得到的信号之间的相位差；以及 回路滤波器，其被配置成至少部分地基于相位误差信号来阻挡电流的一部分对积分电 容器充电或放电，该部分至少部分地基于阻挡系数。
16. 根据权利要求16所述的数控回路滤波器，其中积分电容器被配置成对电流积分以 提供控制压控振荡器的时钟输出的控制电压。
17. 根据权利要求16所述的数控回路滤波器，其中回路滤波器包括电阻器，其通过控 制电压和接地之间的第一开关与积分电容器串行电耦接，而且还通过第二开关与缓冲器的 输出串行电耦接。
18. 根据权利要求17所述的数控回路滤波器，其中当阻挡信号启动时，第一开关被配 置成关断，而且第二开关被配置成接通。
19. 根据权利要求17所述的数控回路滤波器，其中当阻挡信号未启动时，第一开关被 配置成接通，而且第二开关被配置成关断。
20. 根据权利要求15所述的数控回路滤波器，其中回路滤波器以时分模式操作，而且 积分电容器的充电/放电时间由阻挡电路控制，电荷泵锁相环操作使得积分电容器的电容 包括积分电容器的实际电容的大致系数倍。
【文档编号】H03L7/099GK104052470SQ201410084194
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2013年3月11日
【发明者】高亭, 严杰锋 申请人:亚德诺半导体技术公司