[發明專利]具有功耗縮放預分頻器和多模帶寬環路濾波器的鎖相環

有效

• 申請號: 200910088882.0
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101615905A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 趙博;楊華中
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H03L7/00
• 分類號: H03L7/00;H03L7/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 張國良

技術領域

本發明涉及鎖相環技術領域，特別涉及一種具有功耗縮放預分頻器和多模帶寬環路濾波器的鎖相環，此鎖相環尤其適用于半雙工射頻收發機。?

背景技術

在目前常用的電荷泵鎖相環中，預分頻器因為工作頻率高、結構復雜、寄生影響大等原因，其功耗通常占據了整個鎖相環功耗的絕大部分，所以降低預分頻器的功耗對于降低整個鎖相環的功耗至關重要。另外，鎖相環中環路濾波器的帶寬決定了鎖相環的建立時間和響應速度，并且影響鎖相環的噪聲分布和雜散。?

對于預分頻器，傳統的降低功耗的方法都是在預分頻器的局部電路上進行改進，減少內部節點、減小寄生，從而降低功耗。例如，在2004年出版的《IEEE?Journal?of?Solid-State?Circuits》第39卷第2期第378～383頁中“A?13.5-mW?5-GHz?frequency?synthesizer?withdynamic-logic?frequency?divider”一文采用真單相時鐘的電路設計，但是真單相時鐘電路在時鐘使輸出節點浮空時，易受其它信號耦合的影響。再例如，在2007年出版的《IEEE?Journal?of?Solid-State?Circuits》第42卷第6期第1240～1249頁中“A?21-GHz?8-Modulus?Prescaler?and?a20-GHz?Phase-Locked?Loop?Fabricated?in?130-nm?CMOS”一文通過減小晶體管的尺寸來減小寄生，但是在晶體管尺寸減小的同時其驅動能力也減弱，不能保證電路正常工作。?

對于鎖相環的環路濾波器，在保證有足夠相位裕度的情況下，濾波器的帶寬越寬，鎖相環的建立時間越短，但是鎖相環的帶內相位噪聲和雜散也越大；濾波器的帶寬越低，鎖相環的帶內相位噪聲和雜散?越小，但是鎖相環的建立時間越長。傳統的鎖相環的環路帶寬是一個固定值，無法兼得短暫的建立時間和小的帶內噪聲和雜散。在2006年出版的《IEEE?Journal?of?Solid-State?Circuits》第42卷第12期第2842～2851頁中“A?1.8-GHz?Spur-Cancelled?Fractional-N?FrequencySynthesizer?With?LMS-Based?DAC?Gain?Calibration”一文將環路濾波器的帶寬設置得比較寬，以獲得較快的建立速度，同時采用雜散抵消技術或噪聲抵消技術，但是此技術使電路的復雜度、功耗和芯片面積大大增加。鎖相環常用于半雙工射頻收發機中，在接收模式下，鎖相環一般用來提供本振信號，鎖相環輸出信號的相位噪聲和雜散直接決定了接收機的鄰階信道選擇性；而在發射模式下，對于頻移鍵控或高斯頻移鍵控的發射機，可以通過鎖相環直接調頻的方式實現信號發射，但是發射的調頻信號率必須小于鎖相環的環路帶寬，在1997年出版的《IEEE?Journal?of?Solid-State?Circuits》第32卷第12期第2048～2060頁中“A?27-mW?CMOS?fractional-N?synthesizer?using?digitalcompensation?or?2.5-Mb/s?GFSK?modulation”一文披漏了這一技術。?

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種具有功耗縮放預分頻器和多模帶寬環路濾波器的鎖相環，以克服現有技術中不能有效降低預分頻器功耗和環路濾波器帶寬模式固定的缺陷。?

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為提供一種具有功耗縮放預分頻器和多模帶寬環路濾波器的鎖相環，該鎖相環包括：?

預分頻器，該預分頻器包括至少兩級分頻器，各級分頻器級聯，各級分頻器中晶體管結構不同，用于預分頻器的功耗縮放；?

環路濾波器，該環路濾波器包括至少三個不同帶寬的環路濾波器，用于帶寬動態切換；?

壓控振蕩器，該壓控振蕩器的輸入端連接環路濾波器的輸出端，該壓控振蕩器的輸出端連接預分頻器的一個輸入端；?

低頻分頻器，該所述低頻分頻器的一個輸入端連接預分頻器的輸出端；?

調制器，接收分頻比控制字，該調制器的輸出端連接預分頻器的另一個輸入端和低頻分頻器的另一個輸入端；?

鑒頻鑒相器，低頻分頻器的輸出端和鎖相環參考頻率源分別連接該鑒頻鑒相器的兩個輸入端；?

電荷泵，該電荷泵的輸入端連接鑒頻鑒相器的輸出端，該電荷泵的輸出端連接環路濾波器的輸入端；?