TW475318B - Phase frequency detector having instantaneous phase difference output - Google Patents

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TW475318B
TW475318B TW087119578A TW87119578A TW475318B TW 475318 B TW475318 B TW 475318B TW 087119578 A TW087119578 A TW 087119578A TW 87119578 A TW87119578 A TW 87119578A TW 475318 B TW475318 B TW 475318B
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Bruno J Deluigi
Matthias Locher
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Koninkl Philips Electronics Nv
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

475318 五、發明說明（1) 本發明與相位檢測器有關，該相位檢測器包含一種相位 頻率檢測器，包含周以提供上/下信號以便檢測檢測器翰 入信號間相位差之裝置，以及輸出控制裝置，該裝置具有 上/下信號輸入，闬以提供出内含量測之檢測器輸出信 號，該量測正比/於該已偵知之相位差。 杏發明也與具有相位檢測器之相鎖迴圈以及具有相位檢 乱器之通」言有關。 '》 ................................................................ 這種相也頻率檢測器為人所熟知並應用於相鎖迴圈 (PLL)中-McGraw-Hi 1 1公司所出版的書名為 '' 相鎖迴圈" 之教科書中就有描述（看圖3 . 1及3 · 2 )。此已為人知之相鎖 迴圈包含一具有兩個振盪器輸入之相位頻率檢測器.，一壓 控振盪器，以及一連接於該檢測器輸出以及該壓控振盪器 頻率控制輸入之間之迴圈濾波器.。振盪器之輸出信號迴授 至該相位頻率檢測器其中之一的振盪器輸入，而相位頻率 檢測器的另外一個振盪器輸入則接收另個PLL欲鎖定的振 盪器信號，像是由譬如，穩定的時脈振盪器所送出之本地
475318 五、發明說明（2) 数二想可提供較佳乾淨性質之相位頻率檢測器，以一個 更容§的方式整合至PLL中，同時又可給予該迴圈濾波器 皇大的頻寬；是為本發明之I的。 此外，本發明之相位頻率檢測，其特徵是：輸出控制裝 置所包含之電容器裝置，可提供出瞬時量測該相位差之檢 測器輸出信號。本發明之相位頻率檢測器讓我們對迴圈濾 波器的要求至少得到減缓，因為檢測器輸出信號暫時地/ 瞬時地正tb於該已檢測出之相位差，而非受控於也同樣為 先前迴圈濾波器技藝所需之平均信號；此為本發明之好 處。現在，不需要藉由均化的程序來創造瞬時相位差相依 檢測器輸出信號，該迴圈濾波器就可以在有效地淨化V C0 信號方面最佳化而且還擁有一個較大的頻寬。最佳化了迴 圈渡波器也就最佳化了該迴圈之穩定度、鎖定特性，以及 達到鎖定前所需安定時間的時間長度。 簡單且容易實施之本發明相位頻率檢測器，其特徵是， 相位頻率檢測器中擁有一種電容裝置，此電容裝置包含了 至少一個電壓正比於該檢測相位差之電容器。 本發明相位頻率檢測器之另一具體實施例，其特徵是， 相位頻率檢測器含有輸出控制裝置，該裝置含有用以將檢 〉則為·輸出切換至該電容裝置之切換式電容裝置。 該通常是兩個電容器之電容器電壓.的切換至檢測器輸 出，產生了一步階的、每一週期一或多次更新的檢測器輸 出。該步階信號電壓正比於檢測g兩輸入之相位差的瞬時 值。在穩態時，該相位誤差是相對地小，所以在檢測器翰
第6頁 475318 五、發明說明（3) 出端之電壓步階亦是小的。最後的結果是，我們有了一個 近乎固定、只有幾個相關諧波的檢測器輸出電壓，這樣的 諧波可以利周迴圈濾波器，輕易地將之濾掉。 本發明相位頻率檢測器之又一具體實施例，其特徵是， 該輸出控制裝置/包含用以在電容器電壓切換至檢測器的輸 出之後，將各自的電容器電壓予以重置之重置裝置。在具 體實施例中，有兩個電容器，這些電容器有一個會被充 電，被切換至檢測器輸出或是它們的電壓個別地被重置為 零。 下列的本發明相位頻率檢測之具體實施例，其特徵是， 輸出控制裝置包含了每一個電容器都有連接、以便充電之 上/下信號控制電流源。此作法的好處是，在上一下信號 的脈寬期間，每一個電容器都可以得到定電流的充電。 我們將配以圖示，更進一步地闡明本發明之相位頻率檢 測器另外的好處，圖示中相同的元件會以相同的參考數字 表示。其中， 圖1表示本發明相位頻率檢測器可能的具體實施例；以 及 圖2是圖1之檢測器的步階檢測器輸出時變圖。 圖1之相位頻率檢測器1包含於相位鎖定迴圈（PLL ) 2當 中，相位鎖定迴圈可以應S於通信裝置中，像是接收器， 發射器，收發器，呼叫器，電話一譬如行動或手提電話。 像這樣的一個PLL通常是應β於需要穩定頻率以及強衰減 邊帶雜訊之裝置與技藝體中。相位頻率檢測器1具有一參
第7頁 475318 五、發明說明（4) 考振蓋器翰入3，一VCO振盈器輸入4以及一檢測器輸出5。 該PLL 2另外包含一連接至檢測器輸出5之迴圈濾波器6以 及一在這個例子中，壓控振盪器7，此壓控振盪器達接 在迴圈濾波器8與相位頻率檢測器1的振盪器輸入4之間。 該VCO 7以習於'此藝人士一般所知之方式，輸出一個在過 了安定時間之後將會鎖定該參考振盪器頻率之穩定的振盪 器信號。 相位頻率檢測器1在檢測器輸出5端提供出一輸出信號， 此輸出信號的大小反應出振盪器輸入3及4之相位及/或頻 率差；其所使闬的技術，會更進一步地描述。相位頻率檢 測器1包含一闬以分別在上輸出1 0及下輸出1 1上提供出上 /下信號之裝置9。這些信號包含了輸入振盪器信號間之 有關符號以及偵知相位量的差異資訊，以及因此也可知頻 率差異（頻率為相位的對時間微分）。不論是單獨上，或是 單獨下，或是上且/或下；都可隨我們所願來選擇使用。 該包含於上/下信號中之差異資訊可以是脈寬調變的形式 或是譬如，脈衝上/下信號。如果是這樣，那麼差異資訊 就是，分別地，包含於派寬中或是脈衝率中。 相位頻率檢測器1包含，使闬了電容裝置1 3，詳細迠， 兩個電容1 3 - 1，與1 3 - 2、，之輸出控制裝置1 2，電容之電壓代 表了在俱〉則週期中，在該時點上之呈異貢訊。另外該電 容器組13藥接至各自所屬的切換裝置1 41與電流源:11，正如 圖1中所杗。藉甴控制該切換裝置14、電容器13-1與13-2 分別被各自的電流源15-1至15-4充電的時間長度，上一下
第8頁 475318 五、發明說明（5) 信號各自被決定。在充電之後，電容器13-1或13-2會被切 換至檢測器輸出5，檢測器翰出5的電壓反映出差異資訊以 便隨後控制VCO 7的輸出頻率。同時間中，電容器1 3-1 ， 1 3 - 2中另一個未切換至檢測器輸出5之電容器可以被重置 裝置1 6-1或1 6-2重置以便清除（CL)此電容器上之電荷。重 置動作初始化了該相位量測而產生一瞬時的相位差最 後，檢測器輸出信號内含一步階瞬時且正比於該偵知相位 差之量測。圖2中所示之即為步階檢測器輸出電壓的一個 例子。在相位頻率檢測器1之穩態狀況下，該用來控制VC0 頻率之步階將會非常的小。這^,1支_ 直，藥此該縮減的諸波可以更輕易應據濾波特性較·差之迴 圈濾波器6給濾掉，_而不、需...要另外j故句—化一。最，後的結果 - W 明IVW.WA ... .祕、❹辦·_'‘一 · ： 是，我們有了 ，一盤乾淨..瓜之KQ.翰出頻率。 看過了前面的敘述，習於此藝人士會明白，只要不超越 稍後申請專利範圍中所定義之本發明的精神與範圍，各種 的修改都是被允許的；所以本發明並不以所提之範例為 限。
第9頁 475318 案號 87119578 fP—年/k月3/½曰 修正
O:\56\56082.ptc 第10頁

Claims (1)

  1. 475318 案號 87119578 3 修正 六、申請專利範圍 1 . 一種相 檢測檢測器 置，該裝置 檢測器輸出 徵是：該輸 容器裝置， 之相位差。 2. 如申，請 是：該電容 位差之電容 3. 如申請 是：該輸出 裝置之切換 4. 如申請 是：該輸出 裝置之切換 5. 如申請 是：該電容 電容器。 6. 如申請 是：該輸出 器輸出之後 7. 如申請 是：該輸出 位頻率 輸入信 具有上 信號， 出控制 該檢測 專利範 器裝置 專利範 控制裝 式電容 專利範 控制裝 式電容 專利範 器裝置 專利範 控制裝 ，將其 專利範 控制裝 下信號以便 出控制裝 内含量測之 位差；其特 出信號之電 賴該已偵知 ，其特徵 該已Y貞知相 ，其特徵 至該電容器 ，其特徵 至該電容器 ，其特徵 測器輸出之 •其特徵 切換至檢測 其特徵 容器之上/ 檢測器，包含用以提供上/ 號間相位差之裝置，以及輸 /下信號輸入，用以提供出 該量測正比於該已偵知之相 裝置包含用以提供檢測器輸 器輸出信號之量測瞬時地依 圍第1項之相位頻率檢測器 包含至少一個其電壓正比於 圍第1項之相位頻率檢測器 置包含用以切換檢測器輸出 器裝置。 圍第2項之相位頻率檢測器， 置包含用以切換檢測器輸出 器裝置。 圍第3項之相位頻率檢測器， 包含兩個可選擇地切換至檢 圍第5項之相位頻率檢測器， 置包含用以在各別的電容器 電壓重置之重置裝置。 圍第5項之相位頻率檢測器 置包含連接至每一個受控電
    O:\56\56082.ptc 第11頁 475318 _案號87119578 年丨v月丨^日 修正_ 六、申請專利範圍 下信號控制電流源。 8. 如申請專利範圍第6項之相位頻率檢測器，其特徵 是：該輸出控制裝置包含連接至每一個受控電容器之上/ 下信號控制電流源。 9. 一種相鎖迴圈，包含如申請專利範圍1至8項中任一項 之相位頻率檢測器，該相位頻率檢測器包含用以提供脈寬 已調變的上/下信號以便檢測檢測器輸入信號間相位差之 脈寬裝置，以及輸出控制裝置，該裝置具有上/下信號輸 入，用以提供出内含量測之檢測器輸出信號，該量測正比 於該已偵知之相位差；其特徵是：該輸出控制裝置包含用 以提供檢測器輸出信號之電容器裝置，該檢測器輸出信號 之量測瞬時地依賴該已偵知之相位差。 1 0 . —種通信裝置，像是接收器，發射器，收發器，呼 叫器，電話，譬如，行動或手提電話，該通信裝置包含如 申請專利範圍1至8項中任一項之相位頻率檢測器，藉此， 該相位頻率檢測器包含用以提供脈寬已調變的上/下信號 以便檢測檢測器輸入信號間相位差之脈寬裝置，以及輸出 控制裝置，該裝置具有上/下信號輸入，用以提供出内含 量測之檢測器輸出信號，該量測正比於該已偵知之相位 差；其特徵是：該輸出控制裝置包含用以提供檢測器輸出 信號之電容器裝置，該檢測器輸出信號之量測瞬時地依賴 該已偵知之相位差。
    O:\56\56082.ptc 第12頁
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