[發明專利]鑒頻鑒相器電路

有效

• 申請號: 201410003653.5
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103973300B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 路易斯·普拉姆斯瑪;尼古拉·伊凡尼塞維奇
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及鎖相環(PLL)電路，并且特別涉及用于鎖相環電路的鑒頻鑒相器(PFD)電路。

背景技術

鎖相環(PLL)電路在通信系統領域是已知的。它們也經常用于頻率產生電路(合成器)，在頻率產生電路中的一個振蕩器的質量(準確度、溫度穩定性、抖動)通過鎖定到第二個較高質量的振蕩器來改善。PLL的典型任務是當去除盡可能多的噪聲時，復制和跟蹤原始信號。因此，它們經常在低噪聲衛星通訊中被用作窄帶濾波器。

鑒頻鑒相器(PFD)是傳統的PLL的基本構件。圖1中示出了這種傳統的PLL，除PFD之外，還包括壓控振蕩器(VCO)、分頻器、電荷泵(CP)和環路濾波器。這里，CP是PFD的延伸并且因此與PFD一起被分析(和被標記)。

圖1還示出了在傳統的PLL電路中各種伴隨的噪聲源。

PLL的傳遞函數將參考信號的輸出相位和VCO的輸出相位聯系起來。存在于不同模塊中的噪聲源的傳遞函數根據正在被分析的模塊可以具有高通和低通特征。從VCO的角度，它的相位噪聲具有高通特征到PLL的輸出。從余下的模塊的角度，它具有低通特征。因此，PLL的帶內相位噪聲水平由以下噪聲確定：晶體振蕩器的相位噪聲φ_X、參考分頻器的相位噪聲φ_ref、電源分配器的相位噪聲φ_d、鑒頻鑒相器的相位噪聲φ_pd、電荷泵電流噪聲i_np和環路濾波器電壓噪聲V_nf，以及可以用以下公式(公式1)來表示：

帶內噪聲電平是重要的因為它設置噪聲電平用于接收信號。假定一種好的低相位噪聲晶體振蕩器和一種低噪聲分頻器，主要的帶內噪聲貢獻者是PFD／CP模塊。

CP電流噪聲可以在電路水平上被降低。例如，使用雙極型代替MOSFET電流鏡可以有助于降低1／f噪聲。在電流鏡中的電阻性發射極退化也可以有助于減少晶體管電流噪聲。另一種減少CP電流噪聲的方法可以在系統水平上被降低。這里，為了分析這個，電荷泵i_np(f)的輸出噪聲被送回到PFD／CP的輸入端(因為它具有低通傳遞函數)作為以下公式2中的相位噪聲：

其中K_pd=I_CP／2π是PFD／CP模塊的增益以及I_CP是CP電流的dc值。由此，能夠看出，較高的K_pd值將導致較低的系統噪聲。相應地，增加K_pd的典型的方法是增加I_CP，但這具有增加功率消耗、減少CP輸出的動態余量、以及增加電荷泵i_np(f)的噪聲的缺點。

發明內容

本發明提出了對鑒頻鑒相器電路的改善，可以使增益增加兩倍而不會增加電荷泵(CP)電流。結果，實施例可以被用于對電荷泵噪聲在PLL的帶內相位噪聲水平中的貢獻改善6dB。

根據本發明的第一方面，提供一種鑒頻鑒相器電路，包括：

鑒頻鑒相器部分，適于檢測兩個輸入信號(REF，DIV)的頻率和相位差并根據檢測到的頻率和相位差產生控制信號(UP，DOWN)；和

延遲和復位部分，適于對產生的控制信號進行延遲，基于控制信號和延遲的控制信號產生復位信號用于對鑒頻鑒相器部分進行復位，以及提供產生的復位信號到鑒頻鑒相器部分。

PLL電路可以采用本發明的實施例。由實施例提供的附加增益可以容忍電荷泵的較高的噪聲，從而可以允許接受在PLL中的VCO的更寬的調諧范圍。

實施例可以用于光學通信裝置，該光學通信裝置使用NRZ信號。

根據本發明的另一方面，提供一種用于PLL的鑒頻鑒相器電路的方法包括：

操作鑒頻鑒相器電路部分以檢測兩個輸入信號的頻率以及相位差并根據檢測到的頻率以及相位差產生控制信號；

延遲所產生的控制信號；

基于控制信號和延遲的控制信號的結合產生復位信號用于對鑒頻鑒相器電路部分進行復位；和

提供所產生的復位信號到鑒頻鑒相器電路部分。

根據本發明的另一方面，提供一種用于PLL的相位和頻率檢測的計算機系統。

實施例可以應用于TFF1xxxx系列設備中，該設備被優化用于7和15GHz之間的微波應用。這種設備的應用包括VSAT系統、微波無線電通信和LNB中的下變換。

附圖說明

僅作為示例，以下將結合附圖描述本發明的優選實施例，其中：