[發明專利]電荷泵、相位頻率偵測器以及電荷泵方法

有效

• 申請號: 201110331129.7
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102480291A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 薛育理;卓宜賢;詹景宏
• 申請（專利權）人: 聯發科技股份有限公司
• 主分類號: H03L7/087
• 分類號: H03L7/087;H03L7/06
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司 11111
• 代理人: 于淼;張一軍

技術領域

本發明有關于一種電荷泵，尤其是關于一電荷泵，一相位頻率偵測器以及電荷泵方法。

背景技術

電荷泵(charge?pump)在相位鎖定系統(phase?locking?system)之中，是用以執行相位/頻率同步的重要元件?，F有的電荷泵通常因死區范圍(dead?zone)或是由參考頻率毛刺(reference?spur)所產生的噪聲而有著線性度的問題。為了解決死區范圍的問題，通常會加入一偏移(offset)電流，以提供一固定電流來避開死區范圍，并在相位鎖定時使得電荷泵有著較為線性化的效能。請參照圖1，圖1為現有技術的一電荷泵1000經由一環路濾波器(loop?filter)2000耦接于一壓控節點VCTRL的結構示意圖。現有的電荷泵1000經由一輸出端N導通一電流ICP，并包含有一注入元件1100、一汲出元件1200以及一偏移元件1300。注入元件1100以及汲出元件1200分別是由控制信號UP、UPB以及DN、DNB所控制，其中控制信號UPB、DNB分別為控制信號UP、DN的反相(inverse)信號。當包含有現有的電荷泵1000的該相位鎖定系統處于相位鎖定狀態時，注入元件1100會提供額外的電流來抵消由偏移元件1300所注入的固定電流。如此一來，便可減少死區范圍所引起的非線性度問題。

然而，雖然額外增加的偏移電流可成功克服死區范圍問題，參考頻率毛刺卻仍然沒有獲得改善。請參照圖2，圖2為在現有的電荷泵1000在相位鎖定時的時序示意圖。當處于相位鎖定狀態時，注入元件1100所產生的電流IUP的一部分會和汲出元件1200汲出的電流IDN抵消，而電流IUP的其他部分則會由偏移元件1300所汲出的電流Ioffset所抵消。于是現有的電荷泵1000所輸出的總電流ICP會注入一脈沖電流(impulse?current)給一后續電路，接著便由該后續電路持續汲出一固定電流，直到下一個參考周期。是故后續的壓控節點VCTRL(例如：現有的電荷泵1000經由一環路濾波器所耦接的一壓控振蕩器(voltage?controlled?oscillator，VCO)上的一控制節點)會經歷一周期性的調變(modulation)，導致參考頻率毛刺的產生。

除此之外，每一注入或汲出壓控節點VCTRL的電荷亦可能會造成噪聲。在理想的相位鎖定狀態下，汲出元件1200與偏移元件1300會抵消其他的電流，是故對壓控節點VCTRL并不會造成影響；然而，在實作上，這些實際存在的電荷仍會沖擊到整個相位鎖定系統的效能。是故如何減少相位鎖定狀態下的電流數量仍是一個重要的課題。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種電荷泵、相位頻率偵測器以及電荷泵方法，以期解決上述減少相位鎖定狀態下的電流數量以及由參考頻率毛刺所產生的噪聲的問題。

依據本發明的一實施例，其提供了一種設置于一相位鎖定系統(phase?locking?system)中的電荷泵(charge?pump)，該電荷泵包含有一注入元件(sourcing?element)、一汲出元件(draining?element)以及一偏移元件(offset?element)。該注入元件用以選擇性地依據一第一控制信號來對該電荷泵的一輸出端注入一第一電流。該汲出元件用以選擇性地依據一第二控制信號來對該電荷泵的該輸出端汲出一第二電流。該偏移元件用以選擇性地依據一第三控制信號來經由該電荷泵的該輸出端導通一偏移電流，其中當該相位鎖定系統處于一鎖定狀態時，該注入元件以及該汲出元件其中之一為關閉狀態。

依據本發明的另一實施例，其提供了一種用以產生一第一控制信號以及一第二控制信號給一電荷泵的相位頻率偵測器(phase/frequency?detector，PFD)，該相位頻率偵測器包含有一核心電路以及一時序電路。該核心電路用以依據一參考時鐘信號以及一輸入時鐘信號間的一相位/頻率差異來輸出一第一相位信號以及一第二相位信號。該時序電路耦接于該核心電路，用以依據該第一相位信號以及該第二相位信號來產生該第一控制信號以及該第二控制信號。其中當該參考時鐘信號以及該輸入時鐘信號具有相同相位時，該第一控制信號以及該第二控制信號之中僅有一個信號表示為啟動運作(enabled?operation)。