[發(fā)明專利]數(shù)字鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080025740.0
• 申請(qǐng)日: 2010-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN102804606A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尼古拉斯·索爾寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劍橋硅無線電有限公司
• 主分類號(hào): H03L7/081
• 分類號(hào): H03L7/081;H03L7/091;H03C3/09
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)，通過該結(jié)構(gòu)，可在數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)(PLL)的一個(gè)部分或多個(gè)部分。

背景技術(shù)

鎖相環(huán)是包括電壓控制振蕩器(VCO)的電路，該電路被設(shè)計(jì)為控制VCO，以生成與基準(zhǔn)信號(hào)具有預(yù)定頻率和/或相位關(guān)系的輸出信號(hào)。圖1中顯示了典型的鎖相環(huán)。

鎖相環(huán)包括振蕩器101。從線上(on?line)的鎖相環(huán)電路105輸出振蕩器的輸出。此外，將振蕩器101的輸出饋入相位/頻率檢測(cè)器(PFD)102的輸入。PFD?102輸出表示線上的基準(zhǔn)信號(hào)106和從振蕩器輸出的信號(hào)之間的相位和/或頻率差值的信號(hào)。PFD輸出信號(hào)在低通濾波器103(環(huán)路濾波器)處被過濾，并作為在線的控制信號(hào)107被反饋至振蕩器101中。控制信號(hào)107修改振蕩器的本征頻率。可以通過改變基準(zhǔn)信號(hào)的頻率來改變通過在線的鎖相環(huán)電路105輸出的信號(hào)的頻率。通常，基準(zhǔn)信號(hào)由其頻率不會(huì)變化的非常穩(wěn)定的振蕩器產(chǎn)生。因此，在環(huán)路中包括分頻器104是有益的，從而可以使得鎖相環(huán)的輸出頻率變化，而不必改變基準(zhǔn)信號(hào)的頻率。

由于模擬裝置之間的處理(process)而導(dǎo)致的變化意味著模擬域中的操作可隨著程序因素而變化。另一方面，模擬域中的操作很大程度上是獨(dú)立于程序的且是確定的。因此，很多情況下，人們希望在數(shù)字域中盡可能多地實(shí)現(xiàn)PLL。在集成電路上實(shí)現(xiàn)PLL時(shí)尤其如此，其中，程序可變性尤其成為問題。

在以基本上數(shù)字操作實(shí)現(xiàn)PLL的現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，存在將表示VCO相位誤差的信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的步驟，該步驟限制可以配置的最大的閉環(huán)帶寬。解決該問題的一個(gè)方法為以足夠的精度執(zhí)行VCO相位誤差的A至D的轉(zhuǎn)換以使得殘余噪聲在可接受的范圍內(nèi)。為了估計(jì)這些范圍，可考慮數(shù)字PLL為其重復(fù)取樣率(oversampling?ratio，OSR)為F_ref/BW_PLL/2的采樣的系統(tǒng)，其中，F(xiàn)_ref為基準(zhǔn)頻率，BW_PLL為PLL環(huán)的帶寬。將F_ref取40MHz的實(shí)際值，BW_PLL取1MHz的實(shí)際值，則OSR大約為20。如果噪聲在從0至F_ref/2的頻帶內(nèi)均勻地傳播，則相位檢測(cè)器的噪聲衰減db10(OSR)。因此，PLL可實(shí)現(xiàn)的最小殘余相位噪聲為E/√OSR，其中，E為RMS?VCO相位誤差。無線系統(tǒng)的通常指標(biāo)是剩余相位噪聲為3度。上述的估算表示要達(dá)到該指標(biāo)，RMS?VCO相位誤差必須為3*√20，其大約為14度RMS。但是具有這種精確度的數(shù)字PLL通常不多見。

實(shí)現(xiàn)令人滿意的數(shù)字PLL的可選方法可以為提高基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率。然而，明顯更高的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率意味著PLL的更快的操作且需要增強(qiáng)的電路，以生成和處理時(shí)鐘信號(hào)。

因此，需要一種改進(jìn)的PLL，其可以通過使用至少一些在數(shù)字域中操作的元件以高精度容易地實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了鎖相環(huán)電路，包括：振蕩器，被配置為生成輸出信號(hào)；輸入端，用于接收基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；延遲單元，被配置為對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行延遲以生成延遲的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；相位比較器，被配置為生成表示輸出信號(hào)和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)之間的相位差的量化信號(hào)；積分器，被配置為對(duì)量化信號(hào)進(jìn)行積分以形成積分信號(hào)；第一反饋通路，被配置為根據(jù)積分信號(hào)控制振蕩器的相位和/或頻率；以及第二反饋通路，被配置為根據(jù)積分信號(hào)調(diào)整由延遲單元施加的延遲。

第一反饋通路可包括被配置為對(duì)積分信號(hào)進(jìn)行低通濾波的第一低通濾波器。第一反饋通路可以被配置為根據(jù)第一低通濾波器的輸出來控制振蕩器的相位和/或頻率。

可在數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)第一低通濾波器。第一反饋通路可包括用于將第一低通濾波器的輸出轉(zhuǎn)換成模擬域的第一數(shù)模濾波器。第一反饋通路可以被配置為根據(jù)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出來控制振蕩器的相位和/或頻率。

第一反饋通路可包括被配置為在模擬域中對(duì)第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行低通濾波的第二低通濾波器。第一反饋通路可以被配置為根據(jù)第二低通濾波器的輸出來控制振蕩器的相位和/或頻率。

鎖相環(huán)可包括用于接收第一相位控制信號(hào)的相位控制輸入端。第一反饋通路可包括用于將第一低通濾波器的輸出和第一相位調(diào)制命令信號(hào)結(jié)合的裝置。

可在數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)積分器。積分器可以是被配置為將量化信號(hào)進(jìn)行累加以形成累加值的累加器，積分信號(hào)的瞬時(shí)值為累加值。

第二反饋通路可包括用于將積分器的輸出與第二相位調(diào)制命令信號(hào)和分頻信號(hào)中的一個(gè)或兩個(gè)結(jié)合的裝置。