[發(fā)明專利]檢測(cè)信號(hào)之間相位、頻率和到達(dá)時(shí)差的系統(tǒng)和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580049109.3
• 申請(qǐng)日: 2005-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101171749A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文·T·林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 文·T·林
• 主分類號(hào): H03K5/01
• 分類號(hào): H03K5/01
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 鄧琪

本申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)與以下專利申請(qǐng)有關(guān)，并且要求以如下專利申請(qǐng)作為在先申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.US60/649,233，標(biāo)題為“Balanced?Digital?PhaseFrequency?Detector(平衡數(shù)字相位頻率檢測(cè)器)”，由W.T.Lin在2005年2月2日遞交，以及美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.US60/654,835，標(biāo)題為“Phase?LockedLoop?Having?Optimal?Dead?Zone?Operation?Characteristics(具有最佳的盲區(qū)操作特性的鎖相環(huán)路)”，由W.T.Lin在2005年4月7日遞交，以及另一個(gè)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/678,841，其具有同樣的標(biāo)題“Phase?Locked?LoopHaving?Optimal?Dead?Zone?Operating?Characteristics(具有最佳盲區(qū)操作特性的鎖相環(huán)路)”，由W.T.Lin在2005年5月6日遞交，上述文件的所有內(nèi)容作為參考由此結(jié)合在這里。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，特別地，本發(fā)明涉及一種用于數(shù)字相位頻率檢測(cè)的方法，裝置和系統(tǒng)，該檢測(cè)用在鎖相環(huán)路中。

背景技術(shù)

鎖相環(huán)路(PLL)是一種公知的方法，用于同步一個(gè)本地壓控振蕩器至一個(gè)基準(zhǔn)頻率或者該基準(zhǔn)頻率的分?jǐn)?shù)或倍數(shù)。PLL技術(shù)從電子時(shí)代早期以來(lái)已經(jīng)廣泛的使用，并且將繼續(xù)成為電子產(chǎn)品的重要組成部分，如個(gè)人電腦(PC)，在其中PLL用于將組件同步在一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘，用于依次地和同步的處理數(shù)據(jù)。

PLL100的基本組成部分，如圖1所示，包括一個(gè)相位檢測(cè)器112，一個(gè)回路濾波器114和壓控振蕩器(VCO)116。該相位檢測(cè)器112比較輸入基準(zhǔn)信號(hào)(F_REF)118與由該VCO116生成的本地信號(hào)(F_VCO)120之間的相位差。來(lái)自該相位檢測(cè)器112的相位誤差輸出信號(hào)121經(jīng)過(guò)該回路濾波器114返回以調(diào)整該VCO116，直到該相位誤差信號(hào)121為零。例如，如果來(lái)自該VCO120的本地信號(hào)超前于該基準(zhǔn)輸入信號(hào)118，該相位檢測(cè)器112將發(fā)出一個(gè)負(fù)相位誤差信號(hào)121以減慢該VCO116，直到該VCO輸出信號(hào)120最終與該基準(zhǔn)信號(hào)118同步。如果該VCO輸出信號(hào)120落后于該基準(zhǔn)信號(hào)118，該相位檢測(cè)器112將發(fā)送一個(gè)正相位誤差信號(hào)121以加快VCO116直到其趕上該基準(zhǔn)信號(hào)118。最終，該VCO116將始終與該基準(zhǔn)信號(hào)同步，并且同步發(fā)生時(shí)，是在鎖定狀態(tài)中。

通常使用相位檢測(cè)器112，其能夠檢測(cè)頻率誤差和相位誤差，并且具有唯一的穩(wěn)定操作點(diǎn)，一般稱作數(shù)字相位頻率檢測(cè)器(PFD)。使用PFD可以允許初始與該基準(zhǔn)頻率差別很大的VCO輸出信號(hào)能夠與該基準(zhǔn)信號(hào)鎖定。具有電荷泵輸出的基本PFD280如圖2所示，并且包括一個(gè)基準(zhǔn)觸發(fā)器122，一個(gè)VCO觸發(fā)器124以及一個(gè)與邏輯門126。該基本PFD280生成兩個(gè)輸出，一個(gè)可用于激活一個(gè)源極輸出電荷泵(sourcing?charge?pump)以提升該VCO的頻率，另一個(gè)可用于激活一個(gè)輸入電荷泵(sinking?charge?pump)以降低VCO頻率。

理想地，該P(yáng)LL100應(yīng)當(dāng)運(yùn)行，從而當(dāng)該兩個(gè)頻率同步時(shí)，該帶有電荷泵輸出的PFD280實(shí)際上什么也不做。然而，在帶有電荷泵輸出的PFD280中存在一個(gè)眾所周知的問(wèn)題，被稱作“死區(qū)”問(wèn)題。該問(wèn)題所導(dǎo)致的后果將在后面詳細(xì)討論。死區(qū)問(wèn)題表現(xiàn)為如果輸入至該帶有電荷泵輸出的PFD280的信號(hào)準(zhǔn)確地同步，該VCO會(huì)表現(xiàn)出極大的抖動(dòng)。實(shí)際使用的工作區(qū)通過(guò)在該帶有電荷泵輸出的PFD280的復(fù)位路徑中引入延遲來(lái)避免該死區(qū)，該延遲減慢或延長(zhǎng)該觸發(fā)器復(fù)位時(shí)間的周期。這種方法的問(wèn)題是能夠同步的時(shí)鐘頻率只是觸發(fā)器最大切換速度的一部分。

例如，一種典型的自切換觸發(fā)器可以在800MHz附近切換，其使用0.35微米線寬硅加工技術(shù)制造。然而，由于為了避免死區(qū)而引入的延遲，使用這種觸發(fā)器的PFD的最大運(yùn)行速率限制在400MHz以下。當(dāng)這些死區(qū)工作區(qū)導(dǎo)致問(wèn)題或者需要轉(zhuǎn)到更昂貴的加工技術(shù)，PC時(shí)鐘頻率將接近這些速度。

最壞的情況是，死區(qū)問(wèn)題只能避免而不能解決，這樣該P(yáng)FD總有可能進(jìn)入死區(qū)，從而導(dǎo)致抖動(dòng)問(wèn)題。死區(qū)抖動(dòng)問(wèn)題對(duì)于PC時(shí)鐘應(yīng)用是特別危險(xiǎn)的，其中PC系統(tǒng)根據(jù)該時(shí)鐘的邊沿有順序的運(yùn)行。一個(gè)信號(hào)時(shí)鐘的抖動(dòng)可能導(dǎo)致一個(gè)命令或者數(shù)據(jù)被錯(cuò)誤的執(zhí)行，并且PC不能夠從這個(gè)錯(cuò)誤中恢復(fù)而崩潰。