压控振荡器频率温度补偿系统及锁定锁相回路频率的方法

专利名称：压控振荡器频率温度补偿系统及锁定锁相回路频率的方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于锁相回路(PLL)的持续压控振荡器(VCO)频率温度补偿装置及其方法，特别地，本发明可以使得PLL在巨大的温度变化期间保持细调锁定，这种温度变化通常会使得压控振荡器的自由振荡频率改变，偏离PLL可追踪的调谐范围。
背景技术：
如图1所示的PLL，该PLL包括一相频检测器10、一电荷泵20、一回路滤波器30、 一压控振荡器(VC0)40以及一分频器45。一参考振荡器(未图示)产生具有一参考频率 Fret的参考信号，该参考信号与来自分频器45的除频信号同时输入至相频检测器10。该相频检测器10检测该参考信号与除频信号之间的相位和频率差，然后输出一相位差信号到电荷泵20。电荷泵20产生一输出电流给回路滤波器30，该输出电流的值与该相位差信号有关，产生一振幅与相位差信号相应的输出信号。回路滤波器30对该输出电流进行平滑处理，并转化成一控制电压Vetel提供给压控振荡器40。压控振荡器40根据控制电压Vetel产生一个具有压控频率Fv。。的压控信号，随后，该压控频率Fvra被分频器45除以N倍以产生除频信号。N可为整数或非整数，其中Fv。。= N*Fref。压控振荡器40 —般有两种类型，分别是电感电容振荡器和环形振荡器。为了使压控振荡器40的操作能具有一个高的可调频率范围，压控振荡器40包括多个切换式电容器。该些切换式电容器或电容数字模拟转换器DAC由一数字控制指令所控制以切换压控振荡器频率，以便压控振荡器40能提供多个频率调谐曲线以调节压控振荡器40的压控频率 F·。图2为传统压控振荡器的控制电压V。tel与压控频率Fv。。的关系图。如图2所示，压控频率的控制电压Vrtri有一个线性的控制范围，即，V^Vh之间的范围。当压控振荡器按曲线1操作时，压控振荡器的压控频率Fv。。在Fu到Fih范围之间变化。 当压控振荡器按曲线2操作时，压控振荡器的压控频率Fv。。在Fa到F2h范围之间变化。当压控振荡器按曲线3操作时，压控振荡器的压控频率Fv。。在到F3h范围之间变化。当压控振荡器按曲线4操作时，压控振荡器的压控频率Fv。。在Ftt到F4h范围之间变化。具体地说，图2中压控振荡器的压控频率Fv。。可能覆盖一个从Fih到Fa的范围，在此电路中，N为数字控制切换式电容器的数目。因此，可以得出压控频率Fra的变化范围随着压控振荡器提供的曲线数目增加而增加。当PLL于周围温度变化范围相对较大的环境下运作时，为了保持一个稳定的压控频率Fv。。，控制电压Vetel也需要随着温度的变化而变化。例如，图3A和图;3B同一个PLL的压控振荡器于Tl和T2不同温度下运作时，控制电压V。tel和压控频率Fv。。的关系图。假设压控振荡器选择曲线3作为其运作的频段(opertating band), Vl = IV，Vh = 2V，压控频率被固定于4GHz，且Tl < T2。图3A示出了温度Tl时的关系图，当控制电压Vetel在1. 5V时， 压控振荡器的压控频率Fvra可以运作在4GHz。请注意，伴随着温度的增加，压控振荡器的所有频段皆往下移。因此，如图3B所示，为了在新的温度T2下保持压控振荡器的频率，已锁定的PLL自动调节控制电压Vetel到1.抓。如果温度继续上升到更高温度，控制电压Vetel也将相应地上升，直到达到压控电容的最大范围(本例子中为2V)。一旦该控制电压超过了线性控制范围，这将导致PLL离开锁定状态。如上所述，多数具有电感电容压控振荡器的PLL需要两个调谐输入端一为数字粗调输入端，用来驱动多个切换式电容器；另一为模拟细调输入端，用来驱动一变容器。在粗调期间，模拟细调输入端上的电压藉由一 DAC保持恒定，此时PLL仅使用压控振荡器的数字粗调输入端来锁定。调谐演算法最终将收敛于最可能的粗调曲线，此时PLL被认为已粗调锁定。接着PLL进入细调锁定模式，在该模式期间，PLL的数字粗调输入端被保持在前一个状态刚达成收敛时的值，而模拟细调输入端由PLL的回路滤波器驱动而非该DAC。在这种模式下，只要没有超过压控振荡器的细调范围，PLL将一直保持锁定，且只要在PLL的带宽之内，PLL也将一直追踪任何的压控振荡器频率转变。如果温度改变引起压控振荡器频率上升，则PLL将不得不推动模拟细调输入端的电压升高以保持PLL锁定在同一频率。一些电子通讯的规范，例如宽带分码多工存取 (WCDMA)，需要PLL的锁定，且需保持锁定很长一段时间，而没有任何的中断。因此，本发明的目的之一是提供一个系统，其在巨大的温度改变或者其他外部影响期间允许PLL保持在细调锁定的状态。美国专利第4，978，930号公开了一种低电压压控振荡器温度补偿电路。其公开了一变容器压控振荡器电路，该变容器压控振荡器电路计算与绝对温度成比例 (proportional to absolute temperature, PTAT)的电流与温度稳定电流之间的偏移值， 并利用该偏移值去控制压控振荡器变容器。该发明假设压控振荡器的整个温度变化必须得到变容器调谐范围的支持。美国专利第5，831，482号公开了一种压控振荡器自调谐装置及其方法，包括一具有两个模拟调谐输入的压控振荡器。其使用一比较器藉由比较压控振荡器的控制电压与参考电压来进行粗调。比较器输出比较结果到一个驱动DAC的4位元暂存器。该DAC驱动一个驱动第二模拟调谐输入的回路滤波器。该发明的电路仅操作预设的几个时钟周期，而于初始调谐后即不再动作，且无法持续监测并补偿调谐信号。美国专利第6，342，798号公开了一种具有温度补偿压控振荡器的PLL电路。其公开了一种开回路温度补偿电路，在相位比较器范围之内，提供一外部控制电压，作为压控振荡器的输入。藉由该外部控制电压，无论环境温度如何变化，该创作均能提供稳定的PLL操作。然而，其没有连接于随温度变化的电压源的回授回路。美国专利第7，164，325号公开了一种类似上述第6，342，798号专利的温度稳定的压控振荡器。其藉由将一个随温度变化的电压源，例如，与绝对温度成比例的装置，应用至压控振荡器谐振电路的变容器，来补偿温度变化。然而，其没有揭示任何连接至随温度变化的电压源的回授回路。美国专利第6，545, 547号公开了在粗调期间保持主变容器于一个设定的电压。其公开了在不需要电荷泵的情况下，提供数字调谐方案的混合型数字粗调压控振荡器调谐以及压控振荡器温度变化补偿。藉由将N倍分频器的输出与一固定的时钟频率作比较，该发明设定和修正数字的压控振荡器粗调码。该发明还将粗调过程分为两个阶段一开回路阶段以及一闭回路阶段。一旦一个新的通道透过PLL被选定后，一个控制信号将藉由第一开关断开回路，并藉由第二开关设定压控振荡器的模拟控制线至一参考电压。该发明假设压
7控振荡器的整个温度变化处于主变容器的范围内，而该发明没有揭示在粗调后任何的持续监测和补偿。鉴于现有技术中的问题，有必要持续监测压控振荡器频率，同时从PLL之外并且基于监测的结果，来补偿压控振荡器控制电压，因此，PLL能保持细调锁定。本发明提供一新颖的设计，使得PLL在巨大的温度变化期间也能够保持细调锁定。而且，本发明提供了一种基于带隙参考电压，选择性地补偿温度变化或者调谐压控振荡器的装置及其方法。

发明内容
本发明公开一种应用于PLL的持续压控振荡器频率温度补偿装置及其方法。本发明的一目的，在于对主要的模拟调谐输入端进行持续的监测和补偿，以便PLL在操作温度或者其他环境因素产生巨大的变化时，PLL能避免主要的模拟调谐输入端的电压产生变化和保持细调锁定。该装置使用一压控振荡器，该压控振荡器具有一数字粗调输入端、第一模拟调谐输入端以及第二模拟调谐输入端。其使用该第二模拟调谐输入端补偿压控振荡器由于温度波动而引起的频率漂移。当PLL进入细调锁定模式时，本发明藉由一差动放大器开始驱动该第二模拟调谐输入端。该差动放大器将第一模拟调谐输入端与一参考电压进行比较，并驱动第二模拟调谐输入端以补偿第一模拟调谐输入端。本发明公开一种藉由持续补偿压控振荡器的控制电压以锁定PLL的方法。该方法包括提供一压控振荡器，该压控振荡器具有第一、第二模拟调谐输入端；提供一藉由第一开关连接至该第一模拟调谐输入端的第一数字模拟转换器(DAC)；利用该DAC产生第一控制信号；提供该第一控制信号至该第一模拟调谐输入端；提供一藉由第二开关连接至第二模拟调谐输入端的预载电压产生器；基于选定的通道频率，利用预载电压产生器藉由选择粗调频段(coarse band)来产生一第二控制信号；提供该第二控制信号至第二模拟调谐输入端；提供一藉由第三开关连接至第二模拟调谐输入端的差动放大器；提供一藉由第四开关连接至第一模拟调谐输入端的处理电路，该处理电路还连接至差动放大器；根据该压控振荡器的压控振荡器输出信号与第一参考信号，利用该处理电路产生该压控振荡器控制电压；提供该压控振荡器控制电压至该第一模拟调谐输入端；利用该差动放大器藉由比较该压控振荡器控制电压与第二参考信号进行比较，来产生第三控制信号；以及提供该第三控制信号至该第二模拟调谐输入端。本发明另公开了一种藉由持续补偿一压控振荡器控制电压以锁定PLL频率的压控振荡器补偿系统。该装置包括具有第一、第二模拟调谐输入端的压控振荡器；藉由第一开关连接到该第一模拟调谐输入端，以提供第一控制信号给该第一模拟调谐输入端的第一数字模拟转换器(DAC)；—预载电压产生器，藉由第二开关连接该第二模拟调谐输入端，并基于一被选定的通道频率来选取一粗调频段以产生第二控制信号，并提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；藉由第三开关连接第二模拟调谐输入端，并产生第三控制信号的差动放大器；藉由第四开关连接第一模拟调谐输入端，且与该差动放大器连接的处理电路，该处理电路藉由比较该压控振荡器输出信号与第一参考信号，以产生压控振荡器控制电压，并提供该压控振荡器控制电压给差动放大器和该压控振荡器。其中，该差动放大器藉由比较该压控振荡器控制电压与第二参考信号，以产生第三控制信号，并藉由提供该第三控制信号给第二模拟调谐输入端，以补偿压控振荡器控制电压。 为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举若干较佳实施例，并配合附图，做详细说明如下


本发明将藉由下列附图及说明，得一更深入的了解图1是一锁相回路的电路图；图2是传统压控振荡器的控制电压Vrtri与压控频率Fv。。的关系图；图3AJB表示同一 PLL的压控振荡器工作在不同温度Tl和T2下的控制电压Vctel 与压控频率Fv。。的关系图；图4是本发明的一较佳实施例的图示；图5是本发明另一实施例的图示；图6是本发明用来作温度追踪的温度与控制电压Vrtri之间的各种电压与绝对温度无关的曲线图。图7是本发明用来作温度追踪的温度与控制电压Vrtri之间的各种电压与绝对温度成比例的曲线图。主要元件符号说明本发明附图中所包含的各元件列示如下相频检测器(PFD) 10相位数字转换器11带隙电路100数字滤波器21压控振荡器(压控振荡器)40锁相回路(PLL)50数字模拟转换器(DAC) 31、60差动放大器(AMP) 70可编程带隙电压参考电路90参考信号95
电荷泵(CP) 20 回路滤波器30 分频器45 参考时脉信号阳
预载电压产生器80
具体实施例方式本发明作利用一具有三个输入端的压控振荡器，除了数字粗调输入端(coarse tune)和第一模拟调谐输入端之外，还包含一个用来补偿压控振荡器频率漂移的第二模拟调谐输入端。在粗调模式期间，第二模拟调谐输入端由一预载电压产生器来驱动，使维持在一个电压准位，该电压准位为一可编程的值或是与温度成比例的值。当回路转换进入细调锁定模式时，第二模拟调谐输入端由一差动放大器来驱动。图4所示为本发明系统的详细电路图。如图4所示，该装置包括一 PLL 50、一压控振荡器40、一分频器(divider) 45、一数字模拟转换器60、一差动放大器(AMP) 70、一预载电压产生器80、一可编程带隙电压参考电路90以及一带隙电路100。该系统进一步包括一处理电路，该处理电路包括有相频检测器(PFD) 10、电荷泵(CP)20以及回路滤波器(loop filter)30的。该处理电路产生一压控振荡器控制电压。图5所示作为本发明的另一种实施方式，其中处理电路包括有分别取代相频检测器10、电荷泵20以及回路滤波器30的一相位数字转换器11、一数字滤波器21以及一数字模拟转换器31。预载电压产生器80可以使用电压与绝对温度成比例的电路或者电压带隙预载电压产生器来实现。压控振荡器40包括数字粗调输入端(coarSe_time)、第一模拟调谐输入端 (vtune)，以及第二模拟调谐输入端(atune)。该atune输入端藉由开关SW2和开关SW3分别连接至预载电压产生器80和差动放大器70。该vtune输入端藉由开关SWl和开关SW4 分别连接至数字模拟转换器(DAC)60和回路滤波器30。压控振荡器40产生一压控振荡器输出信号至分频器45。分频器45对压控振荡器输出信号进行除频，然后将除频后的压控振荡器输出信号提供给相频检测器10。相频检测器10还接收一参考时脉信号55，并决定该参考时脉信号55与该除频后的压控振荡器输出信号之间的差值，然后输出该结果到电荷泵20。随后，电荷泵20产生一输出电流到回路滤波器30，该输出电流的值与上述信号的相位差有关。回路滤波器30对该输出电流进行平滑处理、将其转换为压控振荡器控制电压，并藉由开关SW4将该压控振荡器控制电压传输给压控振荡器40。数字模拟转换器60产生第一控制信号，并藉由开关SWl将该第一控制信号传输给压控振荡器40。该数字模拟转换器60提供一电压以作为第一控制信号，该第一控制信号针对特定的压控振荡器架构，为获得一线性压控振荡器电压增益(Kv)，及在相对低的电压增益下获得好的相位杂讯效果而预先决定。预载电压产生器80产生第二控制信号，并藉由开关SW2将该第二控制信号传输给压控振荡器40。预载电压产生器80耦接至带隙电路100以接收带隙电压。预载电压产生器80还耦接至PLL 50。PLL 50提供一选定的通道频率给预载电压产生器80，另外，PLL 50 还提供除数N给分频器45。差动放大器70有一个正输入端和一个负输入端，正输入端连接回路滤波器30以接收压控振荡器控制电压，而负输入端连接可编程带隙电压参考电路90以接收参考信号 95。可编程带隙电压参考电路90连接至带隙电路100以接收带隙电压。差动放大器70决定参考信号95与压控振荡器控制电压之间的差值、产生第三控制信号，并藉由开关SW3将该第三控制信号传输给压控振荡器的第二模拟调谐输入端。由于带宽和杂讯的限制，于第二模拟调谐输入端设置一个大电容，该大电容在粗调期间被充电。为了降低变容器的范围要求，该变容器可以被预载至一个与温度成比例的电压。在低频率时，因为有较多的对温度敏感的电容，因此压控振荡器较容易随温度产生变化。根据这原理，预载电压产生器80产生第二控制信号，该第二控制信号有四个可能的粗调频段，如图7所示，这取决于PLL锁定在哪个通道频率。图7绘示了控制电压与绝对温度之间的四个可能的粗调频段。纵座标为控制电压，横座标为温度。四个粗调频段中每个粗调频段的斜率都不同，表示每个粗调频段曲线的增益都不同。例如如果PLL在-40°C时锁定在最低频率，预载电压产生器80在粗调期间将使变容器的输入维持在低电压，且当温度上升到125°C的时，将使第二变容器的整个范围足够加速压控振荡器。同样地，如果PLL在温度125°C时锁定在最高频率，预载电压产生器 80将使变容器的输入维持在高电压，以使得当温度降低到-40°C的时候，变容器可变范围足以减慢压控振荡器。粗调频段的选择与PLL的锁定频率以及锁定时的温度有关。当选择的通道频率较低时，预载电压产生器80选择变化范围较大的曲线；而当选择的通道频率较高时，预载电压产生器80选择变化范围较小的曲线。当没有选择温度追踪时，本发明将驱动变容器至一个可编程带隙参考恒定电压， 随后预载电压产生器80的第二控制信号将保持恒定而不随着温度的变化而改变，如图6所示。这特征可以应用于不需要追踪温度以使得压控振荡器的调谐范围偏斜的模式中。本发明提供了两个调谐阶段，即粗调阶段和细调锁定阶段。本发明创作亦提供PLL 选择性地追踪温度的能力，且相应地补偿温度波动。在温度追踪模式下，本发明创作于粗调阶段接通开关SWl和开关SW2并断开开关 SW3和开关SW4 ；而在细调锁定阶段，断开开关SWl和开关SW2并接通开关SW3和开关SW4。 在非温度追踪模式下，本发明于粗调阶段接通开关SWl和开关SW2并断开开关SW3和开关 SW4 ；而在细调锁定阶段，断开开关SWl并接通开关SW4，而开关SW2和开关SW3保持其之前的状态不变。在温度追踪模式或者非温度追踪模式下的具体操作将在下面说明。在温度追踪模式下，本发明装置或者方法在粗调阶段接通开关SWl和开关SW2并断开开关SW3和开关SW4。由于开关SWl接通，开关SW4断开，压控振荡器40的第一模拟调谐输入端接收来自DAC 60的第一控制信号，并由DAC 60驱动到一预设电压，该预设电压针对特定的压控振荡器架构，为了获得线性电压增益(Kv)而预先设定。由于开关SW2接通， 开关SW3断开，压控振荡器40的第二模拟调谐输入端接收来自预载电压产生器80的第二控制信号，并且被驱动到一与温度和通道频率成比例的电压。预载电压产生器80根据PLL 50所选定的通道频率，从图7所示的四条VPTAT曲线中选择一条。如果被选的通道频率较低，则预载电压产生器80将选择一具有较大范围的曲线；如果被选的通道频率较高，则预载电压产生器80将选择一具有较小范围的曲线。一旦粗调完成，PLL 50就进入细调锁定。在温度追踪模式下，本发明装置或者方法在细调锁定阶段断开开关SWl和开关 SW2并接通开关SW3和开关SW4。由于开关SWl断开，开关SW4接通，压控振荡器40的第一模拟调谐输入端接收来自回路滤波器30的压控振荡器控制电压，并由回路滤波器30驱动， 且也由闭回路PLL 50驱动。由于开关SW2断开，开关SW3接通，压控振荡器40的第二模拟调谐输入端接收来自差动放大器70的第三控制信号，且由差动放大器70驱动。差动放大器70的负输入端被设定成与DAC 60的输出电压匹配，且正输入端连接回路滤波器30，以接收压控振荡器控制电压。压控振荡器40中的任何缓慢频率变化都将被差动放大器70感测到；差动放大器70驱动第二模拟调谐输入端以使得压控振荡器40的第一模拟调谐输入端和差动放大器70的负输入端的电压相同。例如，如果温度变化引起压控振荡器频率下降， 则PLL 50将促使压控振荡器控制电压升高，以保持PLL 50锁定在同样的频率。差动放大器70将感应到该差值并驱动第二细调变容器增加压控振荡器40的频率。这将引起PLL 50 反应并降低压控振荡器控制电压到一般操作下的正常值。稳定性的条件是差动放大器70 回路的带宽必须至少小于PLL 50回路带宽的十分之一，这样保证PLL 50主回路的稳定性不会受到干扰。本发明允许PLL 50在-40°C至125°C的温度变化范围内保持锁定，并且同时保持主回路具有相对低的压控振荡器电压增益(Kv)，保持PLL 50锁定。该低Kv是为了帮助获得良好的相位杂讯效果。非温度追踪模式下，在粗调阶段，本创作方法或装置接通开关SWl和开关SW2，断开开关SW3和开关SW4。由于开关SWl接通且开关SW4断开，压控振荡器40的第一模拟调谐输入端接收来自DAC 60的第一控制信号，并由DAC 60驱动到一预设电压，该预设电压针对特定的压控振荡器架构，为了获得线性电压增益(Kv)而预先设定。由于开关SW2接通， 开关SW3断开，压控振荡器40的第二模拟调谐输入端接收来自预载电压产生器80的第二控制信号。由于是在非温度追踪模式下，预载电压产生器80将接收来自带隙电路100的一带隙电压，而非接收与温度和通道频率成比例的电压，预载电压产生器80并且提供一可编程带隙参考电压作为第二控制信号，并传输给压控振荡器40的第二模拟调谐输入端，该可编程带隙参考电压与温度无关。如果该可编程带隙参考电压是一低电压，则将使得变容器具有高电容；如果该可编程带隙参考电压是一高电压，则将使得变容器具有低电容。该可编程带隙参考电压基于所选的通道频率而选定，如此便不需追踪温度即可延长压控振荡器40 的调谐范围。一旦粗调完成，PLL 50就转换进入细调锁定。非温度追踪模式下，在细调锁定阶段，本创作方法或者装置断开开关SWl并接通开关SW4，且开关SW2和开关SW3保持之前的状态不予改变，即开关SW2接通，开关SW3断开。由于开关SWl断开且开关SW4接通，压控振荡器40的第一模拟调谐输入端接收来自回路滤波器30的压控振荡器控制电压，且由回路滤波器30驱动，也就是同时由闭回路PLL 50 所驱动。由于开关SW2接通且开关SW3断开，压控振荡器40的第二模拟调谐输入端持续接收来自预载电压产生器80的第二控制信号。虽然本发明已以若干较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书界定为准。
权利要求
1.一种藉由补偿压控振荡器控制电压以锁定锁相回路的频率的方法，包括以下步骤 提供一压控振荡器，该压控振荡器具有第一模拟调谐输入端及第二模拟调谐输入端； 提供第一数字模拟转换器，该第一数字模拟转换器藉由第一开关耦接于该第一模拟调谐输入端；利用该第一数字模拟转换器产生第一控制信号； 提供该第一控制信号至该第一模拟调谐输入端；提供一预载电压产生器，该预载电压产生器藉由第二开关耦接于该第二模拟调谐输入端；基于一选取的通道频率，利用该预载电压产生器来选取一粗调频段以产生第二控制信号；提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；提供一差动放大器，该差动放大器藉由第三开关耦接于该第二模拟调谐输入端； 提供一处理电路，该处理电路藉由第四开关耦接于该第一模拟调谐输入端，且该处理电路还耦接于该差动放大器；该处理电路根据该压控振荡器的一压控振荡器输出信号和一第一参考信号产生该压控振荡器控制电压；提供该压控振荡器控制电压至该第一模拟调谐输入端；该差动放大器藉由比较该压控振荡器控制电压与一第二参考信号以产生一第三控制信号；及提供该第三控制信号至该第二模拟调谐输入端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，锁定锁相回路的频率包括一粗调阶段和一细调锁定阶段，该细调锁定阶段位于该粗调阶段之后，该方法进一步包括在该粗调阶段，藉由接通该第一开关以提供该第一控制信号至该第一模拟调谐输入端；在该粗调阶段，藉由接通该第二开关以提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；在该粗调阶段，藉由断开该第三开关以禁止该第三控制信号进入该第二模拟调谐输入端；在该粗调阶段，藉由断开该第四开关以禁止该压控振荡器控制电压进入该第一模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，藉由断开该第一开关以禁止该第一控制信号进入该第一模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，藉由断开该第二开关以禁止该第二控制信号进入该第二模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，藉由接通该第三开关以提供该第三控制信号至该第二模拟调谐输入端·’及在该细调锁定阶段，藉由接通该第四开关以提供该压控振荡器控制电压至该第一模拟调谐输入端。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，锁定锁相回路的频率包括一粗调阶段和一细调锁定阶段，该细调锁定阶段位于该粗调阶段之后，该方法进一步包括在该粗调阶段，藉由接通该第一开关以提供该第一控制信号至该第一模拟调谐输入端；在该粗调阶段，藉由接通该第二开关以提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；在该粗调阶段，藉由断开该第三开关以禁止该第三控制信号进入该第二模拟调谐输入端；在该粗调阶段，藉由断开该第四开关以禁止该压控振荡器控制电压进入该第一模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，藉由断开该第一开关以禁止该第一控制信号进入该第一模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，藉由接通该第二开关以提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，藉由断开该第三开关以禁止该第三控制信号进入该第二模拟调谐输入端；及在该细调锁定阶段，藉由接通该第四开关以提供该压控振荡器控制电压至该第一模拟调谐输入端。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括利用该预载电压产生器对该第二模拟调谐输入端进行预载以将频率范围最小化。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该压控振荡器为一环形压控振荡器或者一电感电容压控振荡器。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将该第二参考信号设定成与该第一控制信号或者一可编程带隙电压参考信号相等。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该处理电路包括一回路滤波器或者第二数字模拟转换器。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该预载电压产生器为一电压与绝对温度成比例的预载电压产生器或者一电压带隙预载电压产生器。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括利用一带隙电路提供一带隙电压至该电压带隙预载电压产生器；及将该第二参考信号设定成与该带隙电压相等。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该差动放大器包括一正输入端和一负输入端，该正输入端接收该压控振荡器控制电压，而该负输入端接收该第二参考信号。
11.一种压控振荡器频率温度补偿系统，藉由补偿压控振荡器控制电压以锁定锁相回路的频率，包括一压控振荡器，具有第一模拟调谐输入端及第二模拟调谐输入端； 第一数字模拟转换器，藉由第一开关耦接至该第一模拟调谐输入端，用以提供第一控制信号至该第一模拟调谐输入端；一预载电压产生器，藉由第二开关耦接至该第二模拟调谐输入端，该预载电压产生器根据一选定的通道频率，藉由选取一粗调频段来产生第二控制信号，并将该第二控制信号提供至该第二模拟调谐输入端；一差动放大器，藉由第三开关耦接至该第二模拟调谐输入端，以产生第三控制信号；及一处理电路，藉由第四开关耦接至该第一模拟调谐输入端，并且更耦接至该差动放大器，该处理电路藉由将该压控振荡器的压控振荡器输出信号与第一参考信号进行比较，以产生一压控振荡器控制电压，并提供该压控振荡器控制电压至该差动放大器和该压控振荡器；其中，该差动放大器藉由将该压控振荡器控制电压与第二参考信号进行比较，以产生该第三控制信号，并藉由提供该第三控制信号至该第二模拟调谐输入端以补偿该压控振荡器控制电压。
12.如权利要求11所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，锁定锁相回路的频率包括一粗调阶段和一细调锁定阶段，该细调锁定阶段发生在该粗调阶段之后，且在该粗调阶段，该第一开关被接通，以提供该第一控制信号至该第一模拟调谐输入端；在该粗调阶段，该第二开关被接通，以提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；在该粗调阶段，该第三开关被断开，以禁止该第三控制信号进入该第二模拟调谐输入端；在该粗调阶段，该第四开关被断开，以禁止该压控振荡器控制电压进入该第一模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，该第一开关被断开，以禁止该第一控制信号进入该第一模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，该第二开关被断开，以禁止该第二控制信号进入该第二模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，该第三开关被接通，以提供该第三控制信号至该第二模拟调谐输入端·’及在该细调锁定阶段，该第四开关被接通，以提供该压控振荡器控制电压至该第一模拟调谐输入端。
13.如权利要求11所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，锁定锁相回路的频率包括一粗调阶段和一细调锁定阶段，该细调锁定阶段发生在该粗调阶段之后，且在该粗调阶段，该第一开关被接通，以提供该第一控制信号至该第一模拟调谐输入端；在该粗调阶段，该第二开关被接通，以提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；在该粗调阶段，该第三开关被断开，以禁止该第三控制信号进入该第二模拟调谐输入端；在该粗调阶段，该第四开关被断开，以禁止该压控振荡器控制电压进入该第一模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，该第一开关被断开，以禁止该第一控制信号进入该第一模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，该第二开关被接通，以提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；在该细调锁定阶段，该第三开关被断开，以禁止该第三控制信号进入该第二模拟调谐输入端；及在该细调锁定阶段，该第四开关被接通，以提供该压控振荡器控制电压至该第一模拟调谐输入端。
14.如权利要求11所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，该预载电压产生器对该第二模拟调谐输入端进行预载以最小化一频率范围。
15.如权利要求11所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，该压控振荡器为一环形压控振荡器或者一电感电容压控振荡器。
16.如权利要求11所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，该第二参考信号等于该第一控制信号或者一可编程带隙电压参考信号。
17.如权利要求11所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，该处理电路包括一回路滤波器或者第二数字模拟转换器。
18.如权利要求11所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，该预载电压产生器为一电压与绝对温度成比例的预载电压产生器，或者是一电压带隙预载电压产生器。
19.如权利要求18所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，进一步包括 一带隙电路，耦接至该电压带隙预载电压产生器，用以提供一带隙电压至该电压带隙预载电压产生器；其中，该第二参考信号设定成与该带隙电压相等。
20.如权利要求11所述的压控振荡器频率温度补偿系统，其特征在于，该差动放大器包括一正输入端和一负输入端，该正输入端接收该压控振荡器控制电压，而该负输入端接收该第二参考信号。
全文摘要
本发明公开了一种压控振荡器频率温度补偿系统及藉由补偿压控振荡器控制电压以锁定锁相回路的频率的方法。该系统包括有一压控振荡器，该压控振荡器具有一数字粗调输入端、第一模拟调谐输入端以及第二模拟调谐输入端。该装置藉由该第二模拟调谐输入端补偿压控振荡器由于温度波动所引起的频率漂移。当PLL进入细调锁定模式时，该装置使用一差动放大器驱动该第二模拟调谐输入端。该差动放大器将第一模拟调谐输入端与一参考信号比较，并驱动第二模拟调谐输入端以补偿第一模拟调谐输入端。
文档编号H03L1/02GK102299706SQ20101027767
公开日2011年12月28日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年6月28日
发明者艾瑞克·K·波顿 申请人:开曼晨星半导体公司, 晨星半导体股份有限公司, 晨星法国有限公司, 晨星软件研发(深圳)有限公司