[發明專利]鎖相環及其鎖定檢測裝置和方法

有效

• 申請號: 200810041829.0
• 申請日: 2008-08-18
• 公開（公告）號: CN101656536A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 彭進忠;符志崗;王軍成;羅冬祥;林慶龍
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H03L7/06
• 分類號: H03L7/06;G01R31/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳靖靚;李 麗

技術領域

本發明涉及鎖相環及其鎖定檢測裝置和方法。

背景技術

鎖相環(PLL，Phase?Locked?Loop)被廣泛應用于系統級芯片(SOC，System on?Chip)中，以提供精確且穩定的時鐘信號。圖1為一種鎖相環的基本結構， 包括：鑒頻鑒相器(PFD，Phase?Frequency?Detector)11、電荷泵(CP，Charge Pump)12、環路濾波器(LP，Loop?Filter)13、壓控振蕩器(VCO，Voltage?Control Oscillator)14和分頻器(Divider)15。

鑒頻鑒相器11檢測參考時鐘信號F_ref和反饋時鐘信號F_fb的頻差和相差，產 生脈沖控制信號UP、DN，并送入電荷泵12；在電荷泵12中脈沖控制信號UP、 DN被轉換成電流I_p對環路濾波器13的電容C_p進行充放電，環路濾波器13產生 控制電壓V_ctrl送入壓控振蕩器14；壓控振蕩器14在控制電壓V_ctrl升高時加快輸 出時鐘信號F_out的振蕩頻率，在控制電壓V_ctrl降低時減慢輸出時鐘信號F_out的振 蕩頻率。壓控振蕩器14的輸出時鐘信號F_out經過分頻器15產生反饋時鐘信號 F_fb，整個系統形成一個反饋系統，輸出時鐘信號F_out的頻率和相位被鎖定到固 定頻率和相位，鎖相環進入鎖定狀態。

鎖相環的輸出時鐘信號是否精確且穩定對系統級芯片中的下一級電路的 工作狀況有直接影響，因此，用于檢測鎖相環的鎖定狀態的鎖定檢測裝置 (Lock?Detector)就十分重要，當鎖相環鎖定時，鎖定檢測裝置輸出有效的鎖 定信號(例如數字信號1)至下一級電路，以啟動下一級電路工作。

現有的一種鎖定檢測裝置是在一個預設的固定時間內，分別對參考時鐘 信號和反饋時鐘信號進行計數，若該固定時間內參考時鐘信號的計數值與反 饋時鐘信號的計數值相同，鎖定檢測裝置輸出有效的鎖定信號。這種鎖定檢 測裝置的結構雖然簡單，但是并不一定能夠正確地反映鎖相環的鎖定狀態， 因為在鎖定前，反饋時鐘信號會不穩定(時快時慢)，如果預設的固定時間 較短，在該固定時間內參考時鐘信號的計數值與反饋時鐘信號的計數值可能 會相同，但實際上此時鎖相環的輸出時鐘信號還是不穩定的，這樣就會產生 鎖定狀態的誤判斷問題。為了確保正確檢測到鎖相環的鎖定狀態，通常會將 固定時間設置得足夠長，這樣即使輸出時鐘信號已經穩定，也需要等待到固 定時間后才會啟動下一級電路，因而不能及時地檢測到鎖相環的鎖定狀態。

另一種鎖定檢測裝置是比較參考時鐘信號和反饋時鐘信號的相位，如果 參考時鐘信號和反饋時鐘信號的相位差在預設范圍內(例如500ps～1000ps)， 則輸出有效的鎖定信號。這種結構的鎖定檢測裝置也有可能會因反饋時鐘信 號的不穩定而出現鎖定狀態的誤判斷問題。另外，由于分頻器的分頻數較大 和電荷泵的充放電電流的影響而使得壓控振蕩器的抖動累加，由此導致即使 輸出時鐘信號已經穩定，參考時鐘信號和反饋時鐘信號的相位差仍可能超出 預設范圍的問題。

更多有關鎖相環的鎖定檢測裝置的結構還可以參考例如申請號為 200580006798.X的中國發明專利申請、專利號為US6320469的美國專利。

發明內容

本發明解決的問題是，提供一種鎖相環及其鎖定檢測裝置和方法，以快 速準確地檢測到鎖相環的鎖定狀態。

為解決上述問題，本發明提供一種鎖相環的鎖定檢測裝置，包括：

第一檢測單元，每隔第一預定時間比較參考時鐘信號的計數值和反饋時 鐘信號的計數值，相等時輸出有效的第一預鎖定信號；

第二檢測單元，在第二預定時間內參考時鐘信號的計數值和反饋時鐘信 號的計數值相等時，輸出有效的第二預鎖定信號，所述第二預定時間至少為 所述第一預定時間的2倍；

第三檢測單元，在第二預定時間內，若每隔第一預定時間所述第一檢測 單元輸出的第一預鎖定信號都有效，并且所述第二檢測單元輸出的第二預鎖 定信號有效，輸出有效的鎖定信號。

可選的，所述第一預定時間、第二預定時間為參考時鐘信號的周期的整 數倍。