[發明專利]振蕩電路以及產生振蕩信號的方法

有效

• 申請號: 201210190845.2
• 申請日: 2009-06-15
• 公開（公告）號: CN102694547A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 汪炳穎;張湘輝
• 申請（專利權）人: 聯發科技股份有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099;H03L7/16
• 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;楊穎

技術領域

本發明是有關于一種全數字鎖相環(All?Digital?Phase?Locked?Loop，ADPLL)，更具體地，是關于一種全數字鎖相環的振蕩電路。

背景技術

通常，全數字鎖相環成本低且性能優良。然而，與作為無線應用最常用架構的傳統基于電荷泵的分數-N型鎖相環相比，全數字鎖相環的分數-N型操作會引發較高的分數雜散。

在傳統三角積分分數式鎖相環中，分數雜散是由環路的非線性（如電荷泵電流不匹配）與反饋頻率(clock?feed-through)所引發。然而，引發的該分數雜散可通過無源低通濾波器(passive?low?pass?filter)抑制至零，以使電路設計更具魯棒性(robust)。另一方面，對圖1所示的全數字鎖相環而言，環路的非線性是由時間數字轉換器(Time?to?Digital?Converter，TDC)與數控振蕩器(Digital?Controlled?Oscillator，DCO)的量化誤差/非線性/亞穩定性所引發。由于受限于數控振蕩器的量化誤差，該數字環路濾波器的分辨率有限，因此，由該非線性引發的雜散無法通過數字低通濾波器或數字算法過濾至零。結果導致在全數字鎖相環中存在分數雜散。相應地，若數控振蕩器的量化誤差可降低，則數字環路濾波器的分辨率可更接近于模擬環路濾波器。因此，數字低通濾波器與數字算法可更有效地消除雜散。

為提高數控振蕩器的分辨率，推薦使用頻率抖動(frequency?dithering)技術以獲取較高分辨率的平均頻率。盡管使用該技術可降低由量化誤差引發的噪聲，但該技術仍然無法消除分數雜散。這是因為短期的數控振蕩器的量化誤差仍然存在于輸出信號中。該暫態(transient)量化誤差將于該環路中進行采樣，并通過該時間數字轉換器的增益變化而放大。另外，由于所需MOS電容的構造小于高階處理可提供的構造，因此，不可能實現較低的數控振蕩器的量化誤差。

圖1為傳統的基于時間數字轉換器的分數-N型全數字鎖相環的方塊示意圖。時間數字轉換器將相位誤差轉換入數字域，然后，數字環路濾波器處理該數字數據。該數控振蕩器將該數字環路濾波器的輸出轉換至時域。由于該輸出的量化誤差由該數控振蕩器的分辨率來決定，而非由該數字環路濾波器來決定，因此，需要數字調制器來提高該數控振蕩器的平均頻率分辨率。

圖2（圖2A與圖2B）為用于圖1所示傳統的基于時間數字轉換器的分數-N型全數字鎖相環的傳統數控振蕩器的功能方塊示意圖。在該數控振蕩器中使用切換電容陣列（或可變電容陣列）以數字化控制該LC震蕩器的頻率。該電容陣列根據輸出信號裝置的大小分為整數部分與分數部分。為了消除由整數比特與分數比特的不匹配引發的非單調(non-monotonic)的數控振蕩器增益，使用動態元件匹配(Dynamic?Element?Match，DEM)技術。圖3所示為三角積分調制器的輸出信號示意圖。如圖3所示，由三角積分調制器(Sigma-Delta?Modulator，SDM)所產生的高速抖動信號用以調制單元電容，從而達到較高的數控振蕩器的平均頻率分辨率。通過在頻率f1與f1+Δf之間觸變(toggling)該數控振蕩器，從而達到期望的高分辨率。長期平均的該頻率分辨率小于量化誤差Δf，但是短期的量化誤差仍然等于Δf。

發明內容

為消除量化誤差引發的分數雜散，本發明提供一種振蕩電路及產生振蕩信號的方法。

本發明提供一種振蕩電路，該振蕩電路包含：三角積分調制器，用以接收分數比特信號并產生一控制信號；以及控制振蕩器，包括至少一個動態耦接的可變電容，該可變電容通過一第一傳輸門接收該控制信號。

本發明還提供一種產生振蕩信號的方法，包括：對一分數比特信號執行三角積分調制，以產生一控制信號；對一整數比特信號執行熱譯碼，以產生一第一輸出信號；以及根據該控制信號以及該第一輸出信號控制一控制振蕩器的輸出頻率。

本發明另提供一種產生振蕩信號的方法，包括：對一分數比特信號執行三角積分調制，以產生一控制信號；以及將該控制信號通過至少一傳輸門動態耦接于一控制振蕩器的一可變電容，以控制該控制振蕩器的輸出頻率。

本發明所提供的振蕩電路以及產生振蕩信號的方法，通過提高數控振蕩器的短期頻率分辨率來消除分數雜散。該技術的實現，僅需增加簡單模擬低通濾波器以及重新安排傳統全數字鎖相環所用的數控振蕩器中的切換器。因此，利用本發明可減少雜散，從而使電路達到較優的性能。

以下是根據多個圖式對本發明的較佳實施例進行詳細描述，本領域技術人員閱讀后應可明確了解本發明的目的。