专利名称：一种高性能小面积窄带锁相环的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路中用于频率控制的窄带锁相环，特别指的是一种可以集成到一个芯片的具有高性能小面积窄带锁相环。
背景技术：
如图(1)，现有的用于集成电路中频率控制的锁相环，是通过鉴相器比较反馈回的震荡信号Div_Clk的相位和参数时钟Ref_Clk的相位，输出一个比较结果UP、DN信号，根据 UP、DN信号，电荷泵送出或吸收一个电流脉冲Il到低通滤波器，这个电流给滤波器的电容充电或放电，滤波器的输出电压VCNTL用于控制压控震荡器VCO，VCO输出信号经过除法器送反馈信号Div_Clk到鉴相器用于位相比较，来确定压控震荡器VCO的震荡快慢，从而进行进一步的调整。对于以上锁相环中的低通滤波器而言，其电容Cl比较大，对于窄带锁相环滤波器而言，因其带宽比较窄，所用电容Cl在100PF以上，因电容占有很大芯片面积，窄带锁相环低通滤波器很难集成到一个芯片上。
发明内容
为了解决以上技术中存在的问题本发明提出了以下技术解决方案。如图O)，本发明由鉴相器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器和除法器构成，是通过鉴相器比较反馈回的震荡信号DIV、CLK的相位和参数时钟REF-CLK的相位，将比较结果以UP、DN信号输出，根据UP、DN信号，电荷泵分别送出或吸收两个电流脉冲Il和12到低通滤波器，其中一路电流脉冲Il流经Rl和C2 ；另一路电流脉冲12经Cl，两路电压相加后等效于原来锁相环滤波器的输出电压VCNTL用于控制压控震荡器VCO，VCO输出信号经过除法器送反馈信号DIV-CLK到鉴相器用于位相比较，来确定压控震荡器VCO的震荡快慢。如果电流脉冲12比Il减小10倍，即12 = 11/10，那么电容ClA同样可以减小10倍，即ClA = C1/10，这样ClA的输出电压和原来Cl的电压一样而电容值ClA减少了 10倍，这样如果电容ClA集成到芯片上就会只占用原来电容1/10的面积，有效的减小了芯片面积。采用上述方法要得到大比率缩小电容面积，电荷泵电流12要很小，这样一方面电流12很难控制，另一方面在维持相同环路带宽条件下环路噪音变差，为此本发明可改进如图(3)。这样电荷泵输出两个基本相同的电流Il和12 = 9/10X11，而电容ClA同样可以减小10倍，低通滤波器也能输出相同的VCO压控电压VCNTL，这样有效的减小了低通滤波器电容面积而鉴相环PLL环路输出噪音特性不受影响，使得低频窄带锁相环完全可以集成到一个芯片上。另外，在环路正常工作时，VCO控制电压VCNTL可在0至VDDA范围内变化，电荷泵电流12和Il 一个是输出时，另一个是吸收，电流值随Vcntl变化。采用本发明图C3)方法， 电荷泵电流12和Il的比率随VCO控制电压VCNTL的变化而变大或变小，为了保持电流12 和Il的比率不随VCO控制电压VCNTL的变化而变化，本发明可改进如图⑷所示，通过用有源滤波器，电荷泵输出电压可保持在电荷泵供电电压一半(VDDA/幻不变，而VCO控制电压VCNTL变化不再影响12和II。如图(5)所示，当UP是高电频，DN是低电频时，电荷泵输出充电电流Il和输入放电电流12，电荷泵输出端电压控制在VDDA/2附近。如图(6)所示，当UP是低电频，DN是高电频时，电荷泵输出充电电流12和输入放电电流II，电荷泵输出端电压控制在VDDAA附近。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图(1)是现有的锁相环电路示意图。图( 是由两路等效滤波器来取代低通滤波器示意图。图( 是用等效滤波器取代低通滤波器电路示意图。图(4)是本发明采用有源低通滤波器电路示意图。图(5)是本发明高UP、低DN时的电路示意图。图(6)是本发明低UP、高DN时的电路示意图。
具体实施例方式本发明最终如图4所示，由鉴相器1、电荷泵2、低通滤波器3、压控振荡器4和除法器5构成，鉴相器比较反馈回的震荡信号Div_Clk的相位和参数时钟Ref_Clk的相位，将比较结果以UP、DN信号输出，根据UP、DN信号，电荷泵分别送出和吸收两个电流脉冲Il和 12到低通滤波器，其中电流脉冲Il流经Rl和C2，电流脉冲差(11-12)流经Cl，并给Cl进行充放电。当UP是高电平，DN是低电平时，电荷泵输出充电电流Il和输入放电电流12，电荷泵输出端电压控制在VDDA/2附近；当UP是低电平，DN是高电平时，电荷泵输出充电电流 12和输入放电电流II，电荷泵输出端电压控制在VDDA/2附近，这样，不管UP和DN是高电平还是低电平，电荷泵输出端电压控制在VDDA/2附近，电荷泵电流Il和12大小不随VCO 控制电压变化，电荷泵电流比率11/(11-1 可以设定在很大的数值而不随Vcntl变花，滤波电容Cl可以减小到很小数值。因此，低通滤波器集成到芯片上占用很小面积，使得高性能窄带锁相环可以全集成到一个芯片上。
权利要求
1.一种高性能小面积窄带锁相环，由由鉴相器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器和除法器组成，其特征是电流脉冲12比Il减小10倍，那么电容ClA同样可以减小10倍，对集成到芯片上的电容ClA就会只占用原来电容1/10的面积。
2.由权利要求1所述的高性能小面积窄带锁相环，其特征是如图(3)，电荷泵输出两个基本相同的电流Il和12 = 9/10X11，而电容ClA同样可以减小10倍，低通滤波器也能输出相同的VCO压控电压VCNTL，有效地减小了低通滤波器电容面积，而鉴相环PLL环路输出噪音特性不受影响，使得低频窄带锁相环完全可以集成到一个芯片上。
3.由权利要求1所述的高性能小面积窄带锁相环，其特征是如图G)，将电荷泵输出电压可保持在电荷泵供电电压一半(VDDA/幻不变，使电流12和Il的比率不随VCO控制电压 VCNTL的变化而变化，
4.由权利要求1所述的高性能小面积窄带锁相环，其特征是如图( 所示，当UP是高电频，DN是低电频时，电荷泵输出充电电流Il和输入放电电流12，电荷泵输出端电压控制在VDDA/2附近；如图(6)所示，当UP是低电频，DN是高电频时，电荷泵输出充电电流12和输入放电电流II，电荷泵输出端电压控制在VDDA/2附近。
全文摘要
一种高性能小面积窄带锁相环，如图(2)，由鉴相器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器和除法器构成，鉴相器通过比较反馈回的震荡信号DIV-CLK的相位和参数时钟REF-CLK的相位，使电荷泵分别送出或吸收两个电流脉冲I1和I2到低通滤波器，两路电压相加后等效于原来锁相环滤波器的输出电压VCNTL，用于控制压控震荡器VCO，VCO输出信号经过除法器送反馈信号DIV-CLK到鉴相器来确定压控震荡器VCO的震荡快慢，如果电流脉冲I2比I1减小10倍，那么电容C1A同样可以减小10倍，对集成到芯片上的电容C1A就会只占用原来电容1/10的面积。
文档编号H03L7/08GK102404000SQ20101028311
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者孙茂友 申请人:孙茂友