专利名称：数字锁相回路、频率调整方法和整合式接收器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字锁相回路(Digital Phase-Locked Loop)，特别是涉及一种 具有三态(three-state)的相位频率检测器(Phase Frequency Detector, PFD)的数字锁 相回路。
背景技术：
图1显示传统的数字锁相回路的方块图。在图1中，相位/频率模拟数字转换器 (phase/frequency analog-to-digital converter, PFDC) 1 接收 Il 禾口 12 两个方波的数字 信号，并检测出两者之间的相位差异值(△ Ψ)。该相位差异值属于模拟的信息，而相位/频 率模拟数字转换器1需负责将其转换成数字的信息给滤波器2。由于该相位差异值属于模 拟的信息，因此相位/频率模拟数字转换器1将需要多个位来实现，导致成本的上升以及电 路复杂度的提高。
发明内容
基于以上的考虑，需要一种低成本的数字锁相回路。有鉴于此，本发明一实施例揭示一种数字锁相回路，包括一相位频率检测器、一三 态相位频率检测转换器、一回路滤波器和一数字电压震荡控制器。相位频率检测器接收一 输入频率和一参考频率，并根据输入频率和参考频率的相位差输出一第一讯号和一第二讯 号。三态相位频率检测转换器根据第一讯号和第二讯号产生一三态讯号，其中三态讯号是 以1、0和-1构成的讯号表示。回路滤波器仅根据三态讯号产生至少一控制位。数字电压 震荡控制器根据控制位调整数字锁相回路所输出的震荡频率。本发明一实施例另外揭示一种频率调整方法，适用于一数字锁相回路，包括接收 一输入频率和一参考频率，并根据输入频率和参考频率的相位差输出一第一讯号和一第二 讯号。上述方法还包括根据第一讯号和第二讯号产生一三态讯号，其中三态讯号是以1、0 和-1构成的讯号表示。上述方法还包括仅根据三态讯号产生至少一控制位，以及根据控制 位调整数字锁相回路所输出的震荡频率。本发明一实施例另外揭示一种整合式接收器，包括一模拟接收路径电路、一数字 转换电路、一数字电路、一时钟系统和一频率合成器。模拟接收路径电路根据一混合信号来 运作。数字转换电路根据一数字取样时钟信号来运作。数字电路根据一数字时钟信号来运 作。时钟系统接收一震荡频率，并产生混合信号、数字取样时钟信号以及数字时钟信号。频 率合成器包括一相位频率检测器、一三态相位频率检测转换器、一回路滤波器和一数字电 压震荡控制器。相位频率检测器接收一输入频率和一参考频率，并根据输入频率和参考频 率的相位差输出一第一讯号和一第二讯号。三态相位频率检测转换器根据第一讯号和第二 讯号产生一三态讯号，其中三态讯号是以1、0和-1构成的讯号表示。回路滤波器仅根据三 态讯号产生至少一控制位。数字电压震荡控制器根据控制位调整数字锁相回路所输出的震 荡频率。
图1显示传统的数字锁相回路的方块图；图2显示根据本发明一实施例所述的数字锁相回路的电路图；图3显示根据本发明一实施例所述的三态信号STATE的取样示意图；图4显示根据本发明一实施例所述的频率调整方法的流程图；以及图5显示本发明的数字锁相回路应用于一整合式接收器的范例。附图符号说明1 相位/频率模拟数字转换器2 滤波器20 4目位频率检测器22 --三态相位频率检测转换器24 --路滤波器26 -数字电压震荡控制器28、30、32、132、202、204 除法器102 低噪声放大器104 混合器106 低中频转换电路108 数字讯号处理器112 射频讯号116 低中频讯号205 数字取样时钟信号/数字时钟信号200 数位锁相回路206 频率合成器的参考频率209 频率合成器222 频率合成器的目标信道241 累加单元242、2411 乘法器243,2412 加法器500 整合式接收器CTL 控制位Fin 输入频率Fxtal 晶体震荡器频率信号Fref 参考频率Fs 取样频率f iOSC 震荡频率Up/Down 上 /下讯号KI、KF 参数STATE 三态信号
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合 附图详细说明如下。图2显示根据本发明一实施例所述的数字锁相回路的电路图。数字锁相回路200 包括一相位频率检测器20、一三态相位频率检测转换器22、一回路滤波器M、一数字电压 震荡控制器(Digital Voltage-Controlled 0scillator，DC0) 26、一第一除法器28、一第二 除法器30和一第三除法器32。在图2中，Fxtal可以是由晶体震荡器(Crystal)所产生的 频率信号，经过第二除法器30除以M倍(第二除法器30具有除M倍的功能)之后产生参 考频率Fref。另一方面，第一除法器观接收DCO沈输出的震荡频率，并将其除以N倍后产 生输入频率Fin。相位频率检测器20接收输入频率Fin和参考频率Fref，并根据两者的相位差输出上(Up)/下(Down)两讯号，如图3所示。举例而言，当输入频率Fin的相位落后 参考频率Fref的相位时，相位频率检测器20输出分别为1与0的上讯号与下讯号。相反 地，当输入频率Fin的相位领先参考频率Fref的相位时，相位频率检测器20输出分别为0 与1的上讯号与下讯号。根据上(Up)/下(Down)两讯号，三态相位频率检测转换器22输 出一个三态信号STATE，如图3所示。三态信号STATE的产生方式可以根据表1的方式决 定表 1
权利要求
1.一种数字锁相回路，包括一相位频率检测器，接收一输入频率和一参考频率，并根据上述输入频率和上述参考 频率的相位差输出一第一讯号和一第二讯号；一三态相位频率检测转换器，根据上述第一讯号和上述第二讯号产生一三态讯号，其 中上述三态讯号是以1、0和-1构成的讯号表示；一回路滤波器，仅根据上述三态讯号产生至少一控制位；以及 一数字电压震荡控制器，根据上述控制位调整所输出的震荡频率。
2.如权利要求1所述的数字锁相回路，其中上述回路滤波器将一第一值与一第二值 相加而得到上述至少一控制位，上述第一值是由上述三态讯号乘上一第一参数再做累加而 得，上述第二值是由上述回路滤波器将上述三态讯号乘上一第二参数而得。
3.如权利要求1所述的数字锁相回路，其中上述回路滤波器包括 一累加单元，包括一第一乘法器，将上述三态讯号乘上一第一参数；以及 一第一加法器，将上述第一乘法器的输出值累加而得上述累加单元的输出值； 一第二乘法器，将上述三态讯号乘上一第二参数；以及一第二加法器，将上述累加单元的输出值与上述第二乘法器的输出值相加而得到上述 至少一控制位。
4.如权利要求1所述的数字锁相回路，其中，当上述第一讯号为1而上述第二讯号为0 时，上述三态讯号为1，当上述第一讯号为0而上述第二讯号为1时，上述三态讯号为-1，当 上述第一讯号为1而上述第二讯号为1时，上述三态讯号为0，以及当上述第一讯号为0而 上述第二讯号为0时，上述三态讯号为0。
5.如权利要求1所述的数字锁相回路，还包括一第一除法器，将上述震荡频率除以N倍 后产生上述输入频率。
6.如权利要求1所述的数字锁相回路，还包括一第二除法器，将一晶体震荡器产生的 频率除以M倍而产生上述参考频率。
7.如权利要求6所述的数字锁相回路，还包括一第三除法器，将上述晶体震荡器产生 的频率除以X倍而产生上述三态相位频率检测转换器和上述回路滤波器的时钟频率。
8.—种频率调整方法，适用于一数字锁相回路，包括接收一输入频率和一参考频率，并根据上述输入频率和上述参考频率的相位差输出一 第一讯号和一第二讯号；根据上述第一讯号和上述第二讯号产生一三态讯号，其中上述三态讯号是以1、0和-1 构成的讯号表示；仅根据上述三态讯号产生至少一控制位；以及 根据上述控制位调整上述数字锁相回路所输出的震荡频率。
9.如权利要求8所述的频率调整方法，还包括 将上述三态讯号乘上一第一参数并累加；以及将上述三态讯号乘上一第二参数后与上述累加值相加而得到上述至少一控制位。
10.如权利要求8所述的频率调整方法，其中，当上述第一讯号为1而上述第二讯号为 0时，上述三态讯号为1，当上述第一讯号为0而上述第二讯号为1时，上述三态讯号为-1，当上述第一讯号为1而上述第二讯号为1时，上述三态讯号为0，以及当上述第一讯号为0 而上述第二讯号为0时，上述三态讯号为0。
11.如权利要求8所述的频率调整方法，还包括将上述震荡频率除以N倍后产生上述输 入频率。
12.如权利要求8所述的频率调整方法，还包括将一晶体震荡器产生的频率除以M倍而 产生上述参考频率。
13.如权利要求8所述的频率调整方法，还包括将上述晶体震荡器产生的频率除以X倍 而产生上述三态相位频率检测转换器和上述回路滤波器的时钟频率。
14.一种整合式接收器，包括一模拟接收路径电路，根据一混合信号来运作； 一低中频转换电路，根据一数字取样时钟信号来运作； 一数字讯号处理器，根据一数字时钟信号来运作；一时钟系统，接收一震荡频率，并产生上述混合信号、上述数字取样时钟信号以及上述 数字时钟信号；以及一频率合成器，包括一相位频率检测器，接收一输入频率和一参考频率，并根据上述输入频率和上述参考 频率的相位差输出一第一讯号和一第二讯号；一三态相位频率检测转换器，根据上述第一讯号和上述第二讯号产生一三态讯号，其 中上述三态讯号是以1、0和-1构成的讯号表示；一回路滤波器，仅根据上述三态讯号产生至少一控制位；以及 一数字电压震荡控制器，根据上述控制位调整所输出的上述震荡频率。
15.如权利要求14所述的整合式接收器，其中上述回路滤波器将一第一值与一第二值 相加而得到上述至少一控制位，上述第一值是由上述三态讯号乘上一第一参数再做累加而 得，上述第二值是由上述回路滤波器将上述三态讯号乘上一第二参数而得。
16.如权利要求14所述的整合式接收器，其中上述回路滤波器包括 一累加单元，包括一第一乘法器，将上述三态讯号乘上一第一参数；以及 一第一加法器，将上述第一乘法器的输出值累加而得上述累加单元的输出值； 一第二乘法器，将上述三态讯号乘上一第二参数；以及一第二加法器，将上述累加单元的输出值与上述第二乘法器的输出值相加而得到上述 至少一控制位。
17.如权利要求14所述的整合式接收器，其中，当上述第一讯号为1而上述第二讯号为 0时，上述三态讯号为1，当上述第一讯号为0而上述第二讯号为1时，上述三态讯号为-1， 当上述第一讯号为1而上述第二讯号为1时，上述三态讯号为0，以及当上述第一讯号为0 而上述第二讯号为0时，上述三态讯号为0。
18.如权利要求14所述的整合式接收器，还包括一第一除法器，将上述震荡频率除以N 倍后产生上述输入频率。
19.如权利要求14所述的整合式接收器，还包括一第二除法器，将一晶体震荡器产生 的频率除以M倍而产生上述参考频率。
20.如权利要求19所述的整合式接收器，还包括一第三除法器，将上述晶体震荡器产 生的频率除以X倍而产生上述三态相位频率检测转换器和上述回路滤波器的时钟频率。
全文摘要
本发明揭示一种数字锁相回路、频率调整方法和整合式接收器。该数字锁相回路，包括一相位频率检测器、一三态相位频率检测转换器、一回路滤波器和一数字电压震荡控制器。相位频率检测器接收一输入频率和一参考频率，并根据输入频率和参考频率的相位差输出一第一讯号和一第二讯号。三态相位频率检测转换器根据第一讯号和第二讯号产生一三态讯号，其中三态讯号是以1、0和-1构成的讯号表示。回路滤波器仅根据三态讯号产生至少一控制位。数字电压震荡控制器根据控制位调整所输出的震荡频率。
文档编号H03L7/085GK102055470SQ20091021212
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者陈则朋 申请人:立积电子股份有限公司