具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统技术方案

本发明专利技术提出一种具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统，用以根据输入信号产生输出信号，包括检测器、电荷泵、滤波器、可控式振荡器及可编程除频装置。检测器用以根据输入信号与反馈信号的逻辑电平值差异来产生检测信号。电荷泵耦合于检测器，用以根据检测信号，产生控制信号。滤波器耦合于电荷泵，用以根据控制信号来产生调整信号。可控式振荡器耦合于滤波器，用以根据调整信号来产生该输出信号。可编程除频装置耦合于可控式振荡器，用以根据该输出信号来产生该反馈信号。其中滤波器为离散时间环路滤波器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锁相环路的
，特别涉及一种具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统。
技术介绍
在无线接收系统中，设计一种可提供电视接收器、WiMax接收器等广泛适应性频率合成器是一种艰巨的挑战。对频率合成器的每一输出频率，频率合成器的参数(例如输入信号的频率、乘法因子等)必须精确调整以使相位噪声(phase noise)减至最小并维持频率合成器的稳定。 在频率合成器中，环路带宽(loop bandwidth)为描述频率合成器的反应速率，环路带宽优选为参考频率的1/20。阻尼因子(damping factor)为描述频率合成器的稳定性，阻尼因子优选接近1。前述系统参数与特定电路参数相关，例如电荷泵(Charge pump)电流、及滤波器的电阻，因此环路带宽及阻尼因子会因输入/输出频率、乘法因子而改变。 由于多样性的输出频率及乘法因子，可针对不同的应用而设计不同的锁相环路，此种方法不仅增加管理上的麻烦，亦需对不同的锁相环路进行设计及测试而增加开发成本。另一解决方法是在同一锁相环路使用复杂的电路及算法以对应多样性的输出频率及乘法因子，也就是设计一种可应用于不同的集成电路中的单一锁相环路。在此种设计中，环路带宽及阻尼因子需能自动调整以对应不同应用中的多样性的输入频率、输出频率及乘法因子。 适应性的锁相环路可调整其参数以对应不同的输出频率及乘法因子。适应性的锁相环路可达到一固定的带宽-参考频率比(bandwidthto-reference frequency ratio)及一固定的阻尼因子，且与制造方法、使用电压、及温度无关。此特性可令带宽为参考频率的设计的分数，通过调整此分数来降低电压控制振荡器(Voltage Controllable Oscillator，VCO)的相位噪声，而达到对锁相环路输出相位噪声的最佳化。 图1是现有锁相环路100的方块图，其包括相位检测器(PhaseDetector)110、电荷泵(Charge Pump)120、滤波器130、电压控制振荡器(VCO)140、及除频装置150。当锁相环路100锁定时，该锁相环路100所产生信号CKOUT的频率为参考信号CKREF的频率的N倍。 图2是现有锁相环路100相位域(Phase Domain)的方块图。其中，在相位域时，该相位检测器110、电荷泵120及滤波器130可等效为Kd·KF·F(S)，该电压控制振荡器(VCO)140可等效为 ΦO为输出信号CKOUT的相位，ΦI为参考信号CKREF的相位。故转移函数(TransferFunction) 可以表示如下 ΔΦ→ΔICH →ΔVφ→Δf→ΔΦ 其中，ωn及ζ可以表示如下 ωn为环路带宽(loop bandwidth)，ζ为阻尼因子。一般应用会使ICH正比于N值，如此减少受N值变化的影响，但是通常产品的要求需 及阻尼因子ζ为定值。由公式(2)可知， 并非常数，且环路带宽ωn及阻尼因子ζ为锁相环路100电路参数的函数。然而在不同的应用中，环路带宽 及阻尼因子ζ需为固定值。由此可知，现有频率合成系统仍有诸多缺失而有加以改善的必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统，使得该频率合成系统的阻尼因子及带宽-参考频率比 与可编程除频装置的除频值无关。 本专利技术的另一目的在于提供一种具自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统，其可接收不同的输入参考频率而使阻尼因子及带宽-参考频率比 是一设计的定值，以达到反应速度的最佳化及稳定度。 本专利技术的另一目的在于提供一种具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统，从而补偿可控式振荡器选择输出该输出信号且该输出信号是一宽频带的分布时，会使得该阻尼因子及该带宽-参考频率比剧烈变动，因而通过此补偿技术，使该阻尼因子ζ及该带宽-参考频率比 在宽带频率合成系统中的不同子频带中会有最佳化的系统反应速率及稳定度。 本专利技术的又一目的在于提供一种具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统，以使滤波器能以离散时间环路滤波器(discrete timeloop filter)实现，其优点在于易于以小芯片面积实现因而易于在集成电路中实施。 根据本专利技术的一个特色，本专利技术提出一种具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统，用于根据输入信号产生输出信号，其包括检测器、电荷泵(Charge Pump)、滤波器、可控式振荡器(ControllableOscillator)、及可编程除频装置。该检测器用于根据该输入信号与反馈信号的逻辑电平值差异，产生检测信号。该电荷泵耦合于该检测器，用于根据该检测信号，产生控制信号。该滤波器耦合于该电荷泵，用于根据该控制信号产生调整信号。该可控式振荡器耦合于该滤波器，用于根据该调整信号产生该输出信号。该可编程除频装置耦合于该可控式振荡器，用于根据该输出信号产生该反馈信号。其中该滤波器为离散时间环路滤波器(Discrete Time Loop Filter)。 附图说明 图1是现有锁相环路的方块图。 图2是现有锁相环路相位域的方块图。 图3是本专利技术的具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统的方块图。 图4是本专利技术的低通滤波器的电路图。 图5是现有窄频系统的可控式振荡器的电路图。 图6是本专利技术的可控式振荡器的电路图。 图7是本专利技术的频带切换库的电路图。 图8是本专利技术的电流镜电路的电路图。 图9是现有窄频系统调整电压及频率的示意图。 图10是本专利技术的宽带系统调整电压及频率的示意图。 图11是本专利技术的阻尼因子ζ的模拟示意图。 图12是本专利技术的带宽-参考频率比 的模拟示意图。 图13是本专利技术的补偿电路的电路图。 图14是本专利技术的频率合成系统在不同参考频率的系统反应示意图。 图15是本专利技术的频率合成系统在不同频带的系统反应示意图。 主要元件符号说明 锁相环路 100相位检测器 110 电荷泵 120 滤波器 130 电压控制振荡器 140 除频装置 150。 频率合成系统 300检测器 310 电荷泵 320 滤波器 330 可控式振荡器 340可编程除频装置 350 电流镜电路 360补偿电路 370 电感电容槽 341频带切换库 342 具体实施例方式 请参见图3，其为本专利技术的具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统300的方块图。该具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统300用于根据输入信号产生输出信号。其包括检测器310、电荷泵(Charge Pump)320、滤波器330、可控式振荡器(ControllableOscillator)340、可编程除频装置350、电流镜电路360、及补偿电路370。 该检测器310用于根据该输入信号CKREF与反馈信号CKFB的逻辑电平值差异，产生检测信号。该检测器310根据该输入信号CKREF与该反馈信号CKFB两者间相位领先或落后的关系，来调整该检测信号。该检测信号包括频率提升信号(UP信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自我校正环路稳定性与带宽的频率合成系统，包括：　　　　检测器，用于根据输入信号与反馈信号的逻辑电平值差异，产生检测信号；　　　　电荷泵，耦合于该检测器，用于根据该检测信号，产生控制信号；　　　　滤波器，耦合于该电荷泵，用于根据该控制信号产生调整信号；　　　　可控式振荡器，耦合于该滤波器，用以根据该调整信号产生输出信号；以及　　　　可编程除频装置，耦合于该可控式振荡器，用于根据该输出信号产生该反馈信号；　　　　其中该滤波器为离散时间环路滤波器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊亮，徐慧君，
申请(专利权)人：凌阳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]