[發明專利]數字鎖相環

無效

• 申請號: 01804819.6
• 申請日: 2001-05-08
• 公開（公告）號: CN1398455A
• 公開（公告）日: 2003-02-19
• 發明（設計）人: 尼古拉·達達爾特;克里斯托夫·桑德納
• 申請（專利權）人: 印芬龍科技股份有限公司
• 主分類號: H03L7/091
• 分類號: H03L7/091
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王仲賢

本發明涉及一種數字鎖相環，所述數字鎖相環用于利用數控振蕩器產生時鐘信號，其中時鐘信號具有與基準時鐘信號確定的相位-和頻率關系。

在US-A-6,005,427中披露了一種數字鎖相環，所述數字鎖相環具有用于檢測數控振蕩器的輸入和輸出信號之間的模擬相位差的鑒相器，其中鑒相器的數字輸出信號被輸送給數字環路濾波器，數字環路濾波器的輸出信號然后被輸送給數控振蕩器，以便對輸出時鐘進行調整。

在US-A-6,052,034以及US-A-6,028,488中披露了數字鎖相環，其中采用了數字環路濾波器。

S.M.瓦爾特斯和T.特洛德特發表在“IEEE?Transact.on?Circuitsand?Systems，Vol.36，No.7，July?1989，pages?980?to?986”的題為“具有有限抖動的數字鎖相環”文章中披露了一種數字鎖相環，其中為基準時鐘和輸出時鐘分別備有一個分頻器。

Y.R.謝安和T.勒恩戈克發表在“IEE?Proceedings，Vol.136，No.1，1989，pages?53?to?56”的題為“全數字鎖相環：方案、設計和應用”文章中披露了另一種已知的全數字鎖相環。

本發明涉及一種數字鎖相環，所述數字鎖相環用于利用數控振蕩器產生時鐘信號，其中時鐘信號具有與基準時鐘信號的確定的相位-和頻率關系。

為產生與特定的基準頻率同步的頻率，已知要采用模擬鎖相環。例如在F.M.加德納發表在“IEEE?Trans.Comm.Vol.28，pp.1849-1858，November?1980”中的題為“電荷-泵鎖相環”的文章中披露了這樣一種模擬鎖相環。這種模擬鎖相環包括一個鑒相/鑒頻器，該鑒相/鑒頻器將壓控振蕩器的輸出時鐘與基準時鐘進行比較并產生作為輸出信號的電壓脈沖，該電壓脈沖包含壓控振蕩器的輸出時鐘與基準時鐘之間的相位-和頻率差的信息。電壓脈沖被輸送給電荷泵，電荷泵將電壓脈沖轉換成相應的電流脈沖，其中電流脈沖被一第一級或較高級跨阻抗-環路濾波器積分。壓控振蕩器最后被環路濾波器激勵，以便對其輸出時鐘進行相應地調整。在壓控振蕩器與鑒相/鑒頻器之間的反饋電路上設置有一個分頻器，從而使壓控振蕩器被系數N分頻的輸出時鐘被輸送給鑒相/鑒頻器，其中N可以是一個任意的正數。因此在鎖相環調整的狀態下壓控振蕩器的輸出頻率是N倍的基準頻率。

在要求抖動很小頻率分辨率很高時，應用數控振蕩器是相宜的。因此提出了各種不同的鎖相環設計，其中迄今始終用模擬元器件實現電荷泵和環路濾波器。

例如J.姜，、H.陳著的題為“一種3.3具有小型數控振蕩器硬件的全數字鎖相環和快速鎖相”(Proceeding?of?the?1998?IEEEInternational?Symposium?on?Circuits?and?Systems，ISCAS’98，Vol.1，)中披露了一種數字鎖相環，其中替代模擬鑒相/鑒頻器采用一種數字鑒相器和一個與前者分離的鑒頻器。因此提高了整個系統的復雜程度。另外在應用數字鑒相-或鑒頻器通常最低分辨率壞于應用模擬鑒相-或鑒頻器時的最低分辨率。此外在文獻中建議應用數控振蕩器的控制邏輯，所述控制邏輯接在數字鑒相-和鑒頻器與數控振蕩器之間。該控制邏輯執行特殊的控制過程，并且不能普及推廣或只有付出很大的代價才能普及推廣，因而在該文獻中所述的數字鎖相環不適用于不同的應用。

在US?5,162,746?A中也披露了一種數字鎖相環，其中數字鑒相器與上計數器/下計數器相結合加以應用并且上計數器和下計數器的輸出信號通過一相應設計的譯碼器被輸送給數控控制器，以便對其輸出時鐘進行相應的調整。

在M.泉川和M.山品著的題為“應用數字控制緊湊地實現鎖相環”(IEICE?Trans.Electron.，Vol.E80-C，No.4，April?1997)中披露了另一種數字鎖相環，其中替代數控振蕩器應用一個模擬壓控振蕩器，其輸出時鐘與一基準時鐘進行比較。由一數字的鑒相器產生的數字控制信號通過一個數字環路濾波器被輸送給數/模轉換器，以便將數字控制值為壓控振蕩器轉換成相應的模擬控制值。其中數字控制值的數字與鎖相環的頻率分辨率相符。

迄今提出的具有數控振蕩器的鎖相環的設計使對鎖相環穩定性分析很困難或甚至進行該分析是不可能的，這是因為開發者不能改變所應用的環路濾波器的傳遞函數并隨之改變鎖相環的相位-和增益穩定性極限或只有付出很大的代價才能改變。所以并不能任意選擇對相應所需應用最佳適用的環路濾波器的傳遞函數。