专利名称：具有瞬态相差输出的相频检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个相频检测器，它包括用于提供上/下(Up/Down)信号以检测在检测器输入信号之间的相差的装置，和一个具有上/下信号输入端的输出控制装置，该控制装置用于提供一个包括一个与所检测的相差成比例的量度的检测器输出信号。
本发明还涉及一个配置有相频检测器的锁相环和涉及一个配置由一个相频检测器的通信设备。
这种相频检测器是公知的并被配置在一个锁相环(PLL)中，例如在McGraw-Hill公司的名为“锁相环”(见图3.1和3.2)的教科书中所描述的。已知的锁相环包括一个具有两个振荡器输入的相频检测器，一个压控振荡器，和一个将检测器输出与该压控振荡器的频率控制输入互连的环路滤波器。该振荡器输出信号反馈给该相频检测器的一个振荡器输入端，同时其另一个振荡器输入端接收另一个振荡器信号，诸如来自例如一个由PLL锁定的稳定时钟振荡器的本地振荡器信号。该相频检测器使用脉宽调制上/下信号来控制该检测器输出信号通过一系列半导体结构，该输出信号包括一个量度，该量度与在检测器的两个振荡器输入信号之间的所检测出的相差成比例。该公知相频检测器的缺点是其输出信号包括相对大量的谐波，这要求通过具有一个大时间常数的环路滤波器进行平均。然而一个大时间常数减少了带宽及其用于提供一个清洁的，边带频率减少的以及频谱为纯的VCO信号的PLL的特性。
本发明的目的是给出一个为PLL提供改善的清洁特性的集成相频检测器，同时为该环路滤波器提供一个增大的带宽。
从而，根据本发明的相频检测器的特征在于该输出控制装置包括用于向检测器提供一个其量度瞬间依赖于所检测的相差的电容装置。该根据本发明的相频检测器的优点在于，因为该检测器输出信号是即刻/瞬间与所检测的相差成比例，而不是如在现有技术的环路滤波器所要求的由一个平均信号来控制，所以使得该环路滤波器的条件至少被降低了。由于无需通过一个平均过程来产生一个瞬间依赖于相差的检测器输出信号，所以该环路滤波器可以对于该VCO信号的有效清除而进行最优化，同时现在为环路滤波器给出一个增大的带宽。对环路滤波器的优化也优化了环路的稳定性，其锁定性能，以及在锁定前稳定时间的长度。
一个根据本发明的相频检测器的简易实施例的特征在于该电容装置包括至少一个其电压与所检测的相差成比例的电容器。
根据本发明的相频检测器的另一个实施例的特征在于该输出控制装置包括由于将检测器输出切换到电容装置的开关电容装置。
将该通用的两个电容器的电容电压切换到该检测器输出产生了一个在每一周期刷新一次或多次的一个步进检测器输出信号。该步进信号电压与在该检测器输入信号之间的相差的瞬间值成比例。该相位误差稳定地比较小，从而在检测器输出处的电压阶差也比较小。结果是产生一个只具有很少的相关谐波的几乎稳定的检测器输出电压，该谐波可以很容易地由环路滤波器滤出。
根据本发明的相频检测器的另外一个实施例的特征在于该输出控制装置包括用于在将各个电容器电压切换到检测器输出之后将它们复位的复位装置。在一个具有两个电容器的实施例中，这些电容器或被充电，并被切换到检测器输出或被分别复位为零。
在下面一个实施例中，根据本发明的相频检测器的特征在于该输出控制装置包括一个连接到每个将被充电的电容器的由上/下信号控制的电流源。有利的影响是在该上/下信号的宽度期间，每个电容器可以由一个稳定电流进行充电。
现在，将参照附图对根据本发明的相频检测器以及其另外的优点进行阐述，附图中相同的数字标号表示相同的部件。在附图中
图1为根据本发明的相频检测器的一个可能的实施例；图2示例性给出了一个图1中检测器的作为时间函数的步进检测器输出电压曲线图。
图1显示了一个包含在一个锁相环(PLL)2中的相频检测器1，给锁相环可以用于诸如接收机，发射机，收发机，寻呼机，例如为移动或便携式电话机的电话机的通信设备。这种PLL通常用于那些其中要求一个具有稳定频率和边带噪声被强烈降低的振荡器的技术应用或设备中。该相频检测器1具有一个参考振荡器输入3，一个VCO振荡器输入4和一个检测器输出5。该PLL2还包括一个连接到该检测器输出5的环路滤波器6以及在此情形中，互连在互连滤波器8和该相频检测器的振荡器输入4之间的压控振荡器7。该VCO7输出一个稳定的振荡器信号，该信号以一个对于本领域技术人员公知的方式在一个稳定时间之后锁定到该参考振荡器频率上。
该相频检测器1提供了一个与检测器输出5有关的输出信号，该信号的幅度以将进一步描述的方式反映了在振荡器输入3和4之间的相位和/或频率差值。该相频检测器1包括用于将上/下信号分别提供该上输出10和下输出11的装置9。这些信号包括与在输入振荡器信号之间所检测的相位的符号和数量有关的差值信息以及频率差值(是该相位的时间导数)。或是单独上，或是单独下，或是可以根据希望而使用上和/或下信号。包含在上/下信号中的差值信号可以是脉宽调制形式或例如为脉冲式上/下信号。在那种情形中，差值信号分别包含在脉冲宽度或在脉冲速率中。
该相频检测器1包括由电容装置13实现的输出控制装置12，该电容装置13具体为两个电容器13-1和13-2，所述两个电容的电压代表在检测周期的时间点上的所述差值信息。如图1所示意性显示的，电容装置13连接到各个开关装置14和连接到各个电流源15上。该上-下信号分别通过控制该开关装置14来确定了所述各个电容器13-1和13-2通过各个电流源15-1到15-4进行电充电的时间长度。在充电结束后，一个电容器13-1或13-2切换到检测器输出5，该输出5的电压反映该差值信息以便控制该VCO7的输出频率。同时，电容器13-1和13-2的另一个可以由复位装置16-1，16-2复位以清除(CL)其中的电荷。复位将相位的测量初始化以产生一个瞬态相差。最后，该检测器输出信号包括一个逐步瞬态并与所检测的相差成比例的量度。这种作为时间函数的步进检测器输出电压的一个示例如图2所示。相差检测器1的状况除以一种稳定状态，而控制该VCO的频率的步幅非常小。结果是在输出5只有一个谐波较少的失真信号，从而该减少的谐波现在可以很容易地由具有减少的滤波器特征的环路滤波器6滤出而不需要进行平均处理。结果是产生一个清洁的和相位失真较小的VCO输出频率。
如上所见，对于本领域的技术人员很明显的是可以在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内作出各种修改，而本发明不仅仅限于所提供的示例。
权利要求
1.一种相频检测器，包括用于提供一个上/下信号以便于检测在检测器输入信号之间的相差的装置，和具有用于提供一个包括与所检测的相差成比例的量度的检测器输出信号的上/下信号输入的输出控制装置，其特征在于，该输出控制装置包括用于提供其电流瞬间依赖于所检测相差的检测器输出信号的电容装置。
2.权利要求所述的相频检测器，其特征在于，该电容装置包括至少一个其电压与所检测相差成比例的电容器。
3.权利要求1或2所述的相频检测器，其特征在于，该输出控制装置包括用于将检测器输出切换到电容装置的开关电容装置。
4.权利要求3所述的相频检测器，其特征在于，该电容装置包括两个交替切换到检测器输出的电容器。
5.权利要求4的相频检测器，其特征在于，该输出控制装置包括用于在各个电容器切换到检测器输出之后将其电压复位的复位装置。
6.权利要求4或5所述的相频检测器，其特征在于，该输出控制装置包括连接到每个将被控制的电容器的上/下信号控制的电流源。
7.权利要求1-6中任意一个所述的相频检测器，其特征在于，该相频检测器包括用于提供脉宽调制上/下信号以便于检测在检测器输入信号之间的相差的脉宽装置，和具有用于提供一个包括与所检测的相差成比例的量度的检测器输出信号的上/下信号输入的输出控制装置，其特征在于，该输出控制装置包括用于提供其电流瞬间依赖于所检测相差的检测器输出信号的电容装置。
8.一个诸如接收机，发射机，收发机，寻呼机，例如为移动或便携式电话机的电话机的通信设备，该通信设备包含一个如权利要求1-6中任意一个所述的相频检测器，从而该相频检测器包括用于提供脉宽调制上/下信号以便于检测在检测器输入信号之间的相差的脉宽装置，和具有用于提供一个包括与所检测的相差成比例的量度的检测器输出信号的上/下信号输入的输出控制装置，其特征在于，该输出控制装置包括用于提供其电流瞬间依赖于所检测相差的检测器输出信号的电容装置。
全文摘要
一种相频检测器,包括用于提供一个上/下信号以便于检测在检测器输入信号之间的相差的装置,和具有用于提供一个包括与所检测的相差成比例的量度的检测器输出信号的上/下信号输入,并具有用于提供其电流瞬间依赖于所检测相差的检测器输出信号的电容装置的输出控制装置。这使得锁相环中的环路滤波器可以具有一个减少的平均特性并具有一个更宽的带宽,这导致了在锁相环中的压控振荡器的一个更清洁的输出频率信号。
文档编号H03D13/00GK1266550SQ99800684
公开日2000年9月13日 申请日期1999年4月22日 优先权日1998年5月4日
发明者B·J·德瑞吉, M·洛彻尔 申请人:皇家菲利浦电子有限公司