专利名称：具有快速频率牵引特性的节电型频率合成器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有节电特性的用于例如无线传呼机这类装置的频率合成器。
在用于一般无线传呼机的频率合成器中，(节电对这种传呼机是很有意义的)装有两个分频器，一个用于对压控振荡器的输出频率分频，另一个对来自基准频率振荡器的基准频率脉冲分频。两个脉冲之间的相位差由相位比较器检测并通过环路滤波器加到压控振荡器(VCO)的控制输入端。当可变频率分频器的输出相位超前于另一个分频器的输出相位时，相位比较器向VCO提供一个地电位以减小其频率，否则，就有一个高电压加到VCO，以增高其频率。频率控制将如此重复多次，一直到相位比较器没有输出为止。这种类型的频率合成器如果被用在出于节省电力的目的而在空闲期间中断电源的某些应用场合，那么每当电源电路重新接通时，频率合成器将要化费较长的时间来锁定相位。而这个问题能用一个电容器在空闲周期内保持环路滤波器两端的电压来解决，并把这个电压用作下一个有效周期开始时的频率控制电压，长时间的切断电源将会引起VCO和基准频率振荡器之间产生一个小的频率差，这本身又导致在合成器下一个有效周期开始时两个分频器输出之间产生相当大的相位差(最坏时达180度)，如此的相位偏移结果将形成一个最大的频率控制电压，以使VCO产生大的频率偏移。
另外，从节能的观点来看，利用高分频比的分频器和跟随VCO的稳定立即使它们无效是有利的。但是先有技术合成器的相位比较器是如此灵敏，以至即使分频器的输出之间仅有很小的频率差，也会产生输出。因此，先有技术合成器的分频器不能在合成器有效状态期间为了省电目的而使其马上无效。
因此，本发明的目的是提供一种在合成器起动时能快速进入相位锁定状态并耗电少的频率合成器。
根据本发明，频率合成器被做成能根据周期性的电源有效脉冲而起动。该合成器包括一个压控振荡器和第一可变分频器，用于以由外部电路决定的分频比对VCO的输出频率进行分频。装有第二分频器用于对基准频率振荡器的输出以予定的分频比进行分频。第一和第二分频器的输出之间的时间差被检测并被转换成频率范畴的控制信号耦合到压控振荡器。第一和第二分频器根据电源有效脉冲起作用，并当所检测的时间差减小到一个可接受的数值时使其无效。由于时间差被转换成频率范畴的信号，一旦分频器之间频率真正相等，VCO便达到稳定。因此分频器被有利地允许保持无效一直到合成器根据下一个电源有效脉冲而再次起动。
对本发明将参照附图作更详细的说明，这些附图是
图1是本发明频率合成器的方块图;
图2是该频率合成器的定时图。
在图1中，示出的本发明频率合成器是装在一个具有节电电路14的无线传呼机中的，当传呼机处在等待方式时，节电电路以周期性间隔向传呼机电路16提供电源有效脉冲。该电源有效脉冲也送到触发器15的置位输入端。方块图1中出现的信号波形示于图2。
该频率合成器包括一个可变分频器，或可编程计数器3，其输入端通过与门2连接到压控振荡器1的输出端。传呼机电路16向可变分频器3提供一个频率指令信号，并从VCO1接收合成的时钟频率(Synthe-sizedclockfrequency)。分频器3根据频率指令信号以所需的分频比对通过与门2耦合的VCO1的输出频率分频并把其输出加到异或门4的一个输入端。分频器5设置成其输入端通过与门6耦合，以接收来自基准频率振荡器7的基准频率脉冲，并以予定的分频比将其频率分频。分频器5的输出被加到异或门4的另一个输入端。与门2和6在触发器15输出为高电平时间内二者均被启动(开门)。
这样，异或门4产生一个具有持续时间等于分频器3和5的输出之间时间之差的脉冲。异或门4的输出被用于使与门8开门，以允许高速时钟从时钟源9选通到二进制计数器10，从而产生代表时间差的时钟二进制计数。计数器10的输出根据异或门4的输出前沿储存在锁存器11中，并根据来自异或门的相同输出的后沿复位。所储存的计数根据异或门输出的后沿被送到控制器12，以便把二进制计数转换成适当的数字频率控制信号。该频率控制信号由一个数/模转换器13转换成模拟形式并被加到VCO1的控制输入端，致使两个分频器之间的频率差值被减小到一个低值。如果原来的频率差是单靠反馈操作就足以使频率合成器进入锁定状态的这样一个值，则控制器12认为时间差已减小到了可忽略的小数值。于是向触发器15的复位输入端提供一个复位脉冲(如图2所示)。不然，就重复这种过程，一直到频率差被牵引到可允许的范围内。为了让控制器12能决定频率控制的方向，为分频器3和5分别提供了与门17和18。与门17的输入端分别连接到分频器3和异或门4的输出端，与门18的输入端分别连接到分频器5和异或门4的输出端。与门17和18的输出被加到控制器12。如果分频器3的输出频率如图2所示高于分频器5的输出频率，则与门18就产生一个具有与异或门4的输出相同持续时间的输出脉冲，控制器12产生的频率控制信号使VCO的频率减小，其减小的量对应于所检测到的时间差。如果分频器3的输出频率低于分频器5的输出频率，与门17即产生一个使控制器12去增大VCO频率的输出。
这样，VCO的控制是跟随节电方式的每个起动周期，以及分频器3和5的工作时间在短时间内完成的，因此其功率消耗被减少到最小。
权利要求
1.一种频率合成器被安排成响应周期性的电源有效脉冲而起作用，该频率合成器包括一个压控振荡器；第一可变分频器装置，被配置成根据所述的周期性脉冲而有效，用于以由一个外部电路决定的分频比对来自所述压控振荡器的输出脉冲进行分频，以产生一个可变频率脉冲，并被安排成根据复位脉冲而无效；一个基准频率振荡器；第二分频器装置，被配置成根据所述的周期性脉冲而起作用，用于以一个预定的分频比对来自基准频率振荡器的输出脉冲进行分频，以产生一个基准频率脉冲，并被安排成响应所述复位脉冲而无效；比较器装置，用于检测所述可变频率脉冲和所述基准频率脉冲之间的时间差；和控制器装置，用于把所检测的时间差转换成频率范畴的控制信号，把该频率范畴的控制信号加到所述压控振荡器，并当检测到的时间差减小到一个可允许的值时产生所述复位脉冲。
2.如权利要求1所述的频率合成器，其特征在于所述比较器装置包括一个异或门，响应所述可变频率脉冲和所述基准频率脉冲以产生一个具有对应于所述时间差的宽度的输出脉冲，其中所述控制装置包括用于产生时钟脉冲的一个时钟源;计数器装置，用于在所述异或门出现输出脉冲期间对来自所述时钟源的时钟脉冲进行计数，以产生时钟计数信号;把所述时钟计数信号转换成数字频率控制信号的装置，该装置当所述时钟计数信号的计数指示小于一个预定值时产生所述复位信号;数/模转换器，用于把所述数字频率控制信号转换成一个模拟频率控制信号，并把模拟频率控制信号加到所述压控振荡器。
3.无线传呼机包括节电装置，用于在传呼机等待方式期间，以周期性间隔产生电源有效脉冲;压控振荡器;第一可变分频器装置，安排成根据所述电源有效脉冲而起作用，用于对来自所述压控振荡器的输出脉冲频率以所述传呼机的所需分频比进行分频，产生一个可变频率脉冲，并根据复位脉冲而无效;基准频率振荡器;第二分频器装置，被配置成根据所述电源有效脉冲而有效，用于对来自基准频率振荡器的输出脉冲以预定的分频比进行分频产生基准频率脉冲，并根据所述复位脉冲而无效;比较器装置，用于检测所述可变频率脉冲和所述基准频率脉冲之间的时间差;控制装置，用于把所检测到的时间差转换成频率范畴的控制信号，把该频率范畴控制信号加到所述压控振荡器，并当所检测的时间差减小到一个允许值时产生所述复位脉冲。
4.如权利要求3所述的无线传呼机，其特征在于所述比较器装置包括一个异或门，该异或门响应所述可变频率脉冲和所述基准频率脉冲而产生一个持续时间与所述时间差对应的输出脉冲，其中所述控制装置包括用于产生时钟脉冲的时钟源;计数器装置，用于在所述异或门出现输出脉冲期间对所述时钟源的时钟脉冲进行计数，以产生时钟计数信号;把所述时钟计数信号转换成数字频率控制信号的装置，并当所述时钟计数信号的计数指示小于一个预定值时产生所述复位信号;数/模转换器，用于把所述数字频率控制信号转换成模拟频率控制信号，并把模拟频率控制信号加到所述压控振荡器。
5.在一个根据周期性电源有效脉冲而起作用的频率合成器中，该合成器包括一个压控振荡器;第一可变分频器，用于对来自所述压控振荡器的输出脉冲以由一个外部电路决定的分频比进行分频;一个基准频率振荡器;和第二分频器，用于对基准频率振荡器的输出脉冲以一个预定的分频比进行分频，一种控制所述合成器的方法，该方法包括以下步骤a)根据所述电源有效脉冲而使所述第一和第二分频器有效;b)检测所述第一和第二分频器输出之间的时间差;c)把所检测到的时间差转换成频率范畴的控制信号，并把该频率范畴的控制信号加到所述压控振荡器;d)当所检测的时间差减小到一个允许值时使所述第一和第二分频器无效。
全文摘要
在频率合成器中，第一和第二分频器根据周期的通电脉冲而启动。第一和第二分频器分别由压控振荡器和基准频率振荡器激励。检测第一和第二分频器输出之时差并将其转换成频率范畴的控制信号送到压控振荡器。由于时差被转换成频率范畴信号。一旦第一和第二分频器频率达到基本相等VCO也就稳定了。由于VCO能在其后稳定，故当测到的时差减小到一个允许值时，分频器能变成无效，并让其保持暂停直到合成器通过下一通电脉冲而再次有效。
文档编号H03L7/18GK1090449SQ9310201
公开日1994年8月3日 申请日期1993年2月22日 优先权日1993年2月22日
发明者佐藤益次郎 申请人:日本电气株式会社