鎖相迴路和相位數字轉換器的製造方法

2023-06-01 22:45:51

鎖相迴路和相位數字轉換器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種鎖相迴路和相位數字轉換器，所述鎖相迴路包括：相位檢測器，生成表示基準相位信號與反饋相位信號之間的差的控制信號；多個DQ觸發器，響應於所述控制信號，每個DQ觸發器在所述控制信號的頻率的幾分之一的頻率下生成時鐘信號；以及多相振蕩器，響應於所述時鐘信號而生成用於提供分數相位信號的多個多相信號，所述多相振蕩器是環形行波振蕩器。
【專利說明】鎖相迴路和相位數字轉換器
[0001]本申請是國際申請日為2010年5月7日、申請號為201080021326.2、發明名稱為「具有多相振蕩器的鎖相迴路」的發明專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明涉及鎖相迴路，特別是採用了多相振蕩器的鎖相迴路。
【背景技術】
[0003]現有技術中，鎖相迴路中的相位確定往往比較困難，既佔用資源又不夠準確。專利文獻I中公開了一種這樣的系統，其通過從2.4GHz的壓控振蕩器經由逆變器鏈傳送時鐘信號，來確定數字分數相位(fractional phase)。每一個逆變器所生成的時鐘脈衝稍微滯後於其前面的相鄰逆變器的時鐘脈衝。由此而產生交錯的這些時鐘脈衝由基準時鐘進行採樣。然而，逆變器間的延遲對進程和溫度變化較為敏感，基於現有技術的現狀，時間解析度局限於20ps。由於相位解析度取決於時間解析度，所以相位解析度也受到限制。
[0004]因而，提供具有精確度更高的相位解析度的鎖相迴路是一個尚待解決的問題。
[0005]【專利文獻I】:美國專利第6326851號

【發明內容】

[0006]本發明的鎖相迴路包括例如環形(rotary)行波振蕩器(以下，也稱RTW0)這樣的多相振蕩器，該環形行波振蕩器具有多個數字輸入，不是用一個DQ觸發器，而是用多個DQ觸發器來對這些數字輸入進行時間控制。該多個DQ觸發器在時間上相互補償，並驅動振蕩器生成多個多相信號。該多個DQ觸發器在行波的零交叉點激活振蕩器中的多個數字輸入，從而可消除來自振蕩器的相位信號中的擾動。與振蕩器相連接的DQ觸發器確定行波的傳播方向(即，是順時針方向還是逆時針方向)。來自振蕩器的多相信號與行波的方向之間建立了對應的查詢表被用於確定振蕩器當前的分數相位(fractional phase)。為了提高相位解析度，振蕩器可以有較高的環振蕩頻率。在鎖相迴路的反饋路徑中，得到提高的相位解析度被轉換成數字形式，從而使相位解析度比以前的精度更高，同時還能降低相位的量化噪聲。在前饋路徑中，分頻器將振蕩器的輸出信號分離成具有所期頻率的信號，以提高被傳送的信號的相位解析度。
[0007]根據本發明一實施例，提供了一種鎖相迴路，包括:相位檢測器，生成表示基準相位信號與反饋相位信號之間的差的控制信號；多個DQ觸發器，響應於所述控制信號，每個DQ觸發器在所述控制信號的頻率的幾分之一的頻率下生成時鐘信號；以及多相振蕩器，響應於所述時鐘信號而生成用於提供分數相位信號的多個多相信號，所述多相振蕩器是環形行波振蕩器。 [0008]根據本發明另一實施例，提供了一種鎖相迴路，包括:相位檢測器，生成表示基準相位信號與分數相位信號之間的差的控制信號；以及多相振蕩器，響應於所述控制信號而生成多個多相信號，所述多個多相信號用於生成分數相位信號，所述多相振蕩器是環形行波振蕩器；以及N分頻電路，從所述振蕩器接收所述多個多相信號中的一個多相信號，並生成第一數字相位指示信號和第二數字相位指示信號。
[0009]根據本發明另一實施例，提供了一種相位數字轉換器，包括:振蕩器，生成多個多相信號，所述振蕩器是環形行波振蕩器；以及分數相位查詢表，響應於所述多個多相信號而生成分數相位信號。
[0010]基於以下的說明內容，並結合附圖，便能進一步明確本發明的實質、以及目的和特點。另外，在所有附圖中，對相同的構成要素都使用相同的參照標記。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是基於本發明的鎖相迴路的方框圖；
[0012]圖2表示圖1的實施方式中的時鐘信號(clocking signal)的脈衝序列；
[0013]圖3是環形行波振蕩器的電路原理圖；
[0014]圖4是圖3的環形行波振蕩器的可變電容器電路的原理圖；
[0015]圖5是表示環形行波振蕩器的相位信號的曲線圖；
[0016]圖6是表不來自環形行波振蕩器的多相信號的多個脈衝序列；
[0017]圖7是表示基於本發明的環形行波振蕩器中的不同點上的行波的一組波形；
[0018]圖8是以往的單DQ觸發環形行波振蕩器；
[0019]圖9是表示現有技術的環形行波振蕩器中的不同點上的行波的一組波形；
[0020]圖10是DQ觸發器的電路標記；
[0021]圖11是圖10的DQ觸發器的脈衝序列；
[0022]圖12是圖10的DQ觸發器的脈衝序列；
[0023]圖13是圖1的實施方式中採用的查詢表；
[0024]圖14是圖1的實施方式中採用的查詢表；
[0025]圖15是圖1的實施方式中的多個脈衝序列；
[0026]圖16是鎖相迴路的方框圖；以及
[0027]圖17是本發明的鎖相迴路工作期間的頻率圖。
[0028]附圖標記說明
[0029]11、165相位檢測器
[0030]13、167濾波器
[0031]15、143A I:調製器
[0032]17串並變換器
[0033]19、21、23、25、131、145DQ 觸發器
[0034]27、169多相振蕩器
[0035]29方向確定單元和分數相位查詢表
[0036]31、33、35D 觸發器
[0037]37快速 計數單元
[0038]39累加器
[0039]74、76分頻器
[0040]79時基重整單元[0041]80復用器(multiplexer)
[0042]115、117、119、121可變電容器電路
[0043]124、125逆變器
[0044]127可變電容器
[0045]147環形行波振蕩器(RTWO)
【具體實施方式】
[0046]圖1表示基於本發明的鎖相迴路。相位檢測器11接收基準相位信號41、總相位信號43以及時鐘信號45。基準相位信號41表示要鎖定於其的載波頻率。相位檢測器11在收到時鐘信號45時，將基準相位信號41與總相位信號43相比較，並生成與基準相位信號41和總相位信號43之間的相位差成比例的控制信號47。較為理想的是該相位差為零。
[0047]濾波器13從相位檢測器11接收控制信號47，並對該控制信號47進行平均，以生成濾波後的控制信號49。△ I:調製器15接收濾波後的控制信號49，並對該濾波後的控制信號49進行噪音修整。即，△ 2調製器15對濾波後的控制信號49進行超採樣，以將濾波後的控制信號49中的任何噪音推到頻率較高的區域，從而生成將噪音修整或過濾後的信號51。在此雖然採用了 A I:調製器15，但也可以採用其他種類的噪音抑制濾波器。
[0048]串並變換器17將信號51分離成4個分離的信號53、55、57及59，並使時鐘速度變慢。例如，假如串並變換器17所接收到的信號51的時鐘頻率是400MHz，則這4個信號53、55、57及59中的每一個將具有等於400MHz/4即IOOMHz的時鐘頻率。
[0049]這4個信號53、55、57、59分別被傳送到DQ觸發器19、21、23、25。在此雖然示出了串並變換器17將高頻信號51分離為4個低頻信號53、55、57及59，但串並變換器17也可以將高頻信號51分離成所需的任意個`低頻信號。
[0050]DQ觸發器19、21、23、25分別接收信號53、55、57、59，同時還分別接收時鐘信號61、63、65、67，然後分別生成控制信號69、71、73、75。基於時鐘信號61、63、65、67，控制信號69、71、73、75相互間產生相移。
[0051]圖2表示時鐘信號61、63、65及67。頻率時鐘(fclockl)對應於時鐘信號61 ;頻率時鐘(fclock2)對應於時鐘信號63 ;頻率時鐘(fclock3)對應於時鐘信號65 ;頻率時鐘(fclock4)對應於時鐘信號67。各個時鐘信號61、63、65及67可由多相振蕩器27中的數字輸入生成，該振蕩器可以是所示的環形行波振蕩器，或是與其等效的裝置。各個時鐘信號61、63、65及67以互不相同的固定值相移。分別由DQ觸發器19、21、23、25生成的控制信號69、71、73、75作為不同的數字輸入而被傳送到多相振蕩器27,具體而言,是被傳送到多相振蕩器27中採用的電容器控制電路(圖3、4)。
[0052]圖3中，多相振蕩器27有一個行波123，該行波123在經由8個數字輸入99、101、103、105、107、109、111及113的迴路中反覆環繞。在此雖然示出行波123沿著順時針方向環繞，但行波123也可以沿著逆時針方向環繞。4個時鐘信號61、63、65及67是來自8個數字輸入99、101、103、105、107、109、111及113中的4個的信號。例如，時鐘信號61可來自數字輸入99 ；時鐘信號63可來自數字輸入103 ；時鐘信號65可來自數字輸入107 ；時鐘信號67可來自數字輸入111。
[0053]當行波123在上述迴路中環繞時，多相振蕩器27的上述迴路中的每個數字輸入生成一個相位信號。行波在上述迴路中環繞一整圈表示產生180°的相位變化，兩整圈表示產生360°的相位變化。例如，當行波上的某個點第一次經過某個數字輸入時，該數字輸入輸出〃1〃，則當行波上的相同點第二次經過該數字輸入時，該數字輸入輸出〃0〃。圖5表示本發明的多相振蕩器27的振蕩141。圖6表示分別來自數字輸入P(1)99、P(2)101、P(3)103、P(4)105、P(5)107、P(6)109、P(7)111及P⑶113的各個脈衝輸出。來自各個數字輸入的相位信號相互間產生相移。
[0054]可變電容器電路115、117、119及121與多相振蕩器27 (圖3)相連接。這些可變電容器電路115、117、119、121分別從低頻DQ觸發器19、21、23、25接收控制信號69、71、73、75。如圖4所示，各個可變電容器電路115、117、119及121包括第一逆變器124、第二逆變器125以及可變電容器127，該可變電容器127由多個相互並聯的小變容二級管構成。在各可變電容器電路115、117、119及121中，所述控制信號69、71、73及75觸發變容二級管。控制信號69、71、73及75使變容二級管進行on (開)/ο-- (關)切換，並控制多相振蕩器27的振蕩頻率。
[0055]如圖7所示，通過利用控制信號69、71、73、75 (圖1)，可以將切換可變電容器電路115、117、119、121(圖3)的定時選在行波的零交叉142、144、146、148 (如圖7中的P(I)、Ρ(3)、Ρ(5)及Ρ(7)的各波形所示)。通過用這種方式來校準電容器切換的定時，便可消除現有技術的裝置中的電容器切換時產生的擾動。
[0056]圖8表示現有技術中的單DQ觸發器數控振蕩器。其包括Λ Σ調製器143、單DQ觸發器145及RTW0147。Δ Σ調製器143接收並修整信號149，以生成信號151，該信號151被傳送到單DQ觸發器145。單DQ觸發器145也接收時鐘信號153，該時鐘信號153和信號151 一起被用於生成控制信號155。RTW0147利用控制信號155來生成多相信號157。
[0057]假定RTW0147使用與圖3的多相振蕩器27相同的數字輸入結構，則如圖9中的Ρ(3)、Ρ(7)的信號波形所示那`樣，數字輸入103、111會因電容器切換而出現嚴重的擾動。其原因是，單DQ觸發器在相同時間切換所有的數字輸入，沒有機會進行與RTW0147中的行波的零交叉對準這樣的調節。所以如圖9所示那樣，造成的擾動大幅增加了相位噪音。
[0058]再次參照圖1，多相振蕩器27在前饋路徑中將輸出信號72傳送給復用器80、分頻器74及分頻器76。輸出信號72具有多相振蕩器27的工作頻率。若多相振蕩器27的工作頻率為4GHz，則輸出信號72具有4GHz的頻率。分頻器74、76分別對輸出信號72的頻率進行分離，從而分別生成低頻信號86、88，該信號86、88被傳送到復用器80。分頻器74可將輸出信號72的頻率除以2，同時，分頻器76可將輸出信號72的頻率除以4。這樣，信號86便具有2GHz的頻率，而信號88具有IGHz的頻率。分頻器74和76可以用任何數來除多相振蕩器頻率，以生成所需的低頻率。
[0059]復用器80選擇輸出信號72、分頻後的信號86或分頻後的信號88來傳送給發送裝置(未示出)。復用器80根據發送裝置所使用的信號的頻率來選擇上述信號中的一個信號。例如，若發送裝置在使用900MHz的頻率的GSM模式下工作，則復用器80選擇所述分頻後的信號88。而若發送裝置在使用1900MHz頻率的PCS模式下工作，則復用器80選擇分頻後的信號86。
[0060]輸出信號72的頻分(frequency division)越高,所得到的低頻信號的相位解析度就越高。例如，假定輸出信號72的頻率為4GHz，並且多相振蕩器27具有8個數字輸入，在該輸出信號72中,對於每180度產生8個相位,對於每360度生成16個相位。則相位解析度為360° /(8X2)=22.5度。如果將輸出信號72除以2來生成頻率為2GHz的分頻後的信號86，便會對每180度產生16個相位，對每360度生成32個相位。分頻後的信號86的相位解析度將為360° /(8X2X2)=11.25度。如果將輸出信號72除以4來生成頻率為IGHz的分頻後的信號86，便會對每180度產生32個相位，對每360度生成64個相位。分頻後的信號88的相位解析度將是360° /(8X2X2X2)=5.625度。這樣，相位解析度的提高不僅可以通過增加多相振蕩器27的數字輸入的數目，而且還可通過輸出信號72的頻率分割。
[0061]根據圖1以及相位數字轉換器(反饋路徑)7，方向確定單元和分數相位查詢表29從多相振蕩器27接收多相信號77，並同時接收時鐘基準信號81。在時鐘基準信號81所表示的時間，方向確定單元和分數相位查詢表29確定多相振蕩器27的當前的分數相位。
[0062]行波的方向由位於方向確定單元和分數相位查詢表29中的DQ觸發器131 (圖10)來確定。DQ觸發器131被連接於多相振蕩器27中的任意兩個數字輸入之間，例如，P(I)數字輸入99與P (2)數字輸入101 (未示出)之間。DQ觸發器131從P (I)數字輸入99接收信號133，從P (2)數字輸入101接收信號135，並輸出數位訊號137。
[0063]圖11表示當多相振蕩器27的行波123沿順時針方向循環時，來自P(I)數字輸入99、P(2)數字輸入101以及P (3)數字輸入103的脈衝信號。如圖所示，當P (3)低時，P (I)和P (2)都高。
[0064]圖12表示當多相振蕩器27的行波123沿逆時針方向循環時，來自P(I)數字輸入99、P(2)數字輸入101及P (3)數字輸入103的脈衝信號。在此情況下，當P (3)高時，P (I)低P(2)高。無論是在圖11中還是在圖12中，來自P(I)數字輸入99的信號133、及來自P⑵數字輸入101的信號135都可被取於時間139。信號133以及信號135的數字值確定DQ觸發器131的數字輸出137。該數字輸出137確定行波是沿順時針方向傳播還是沿逆時針方向傳播。
[0065]在時間139，如果行波沿順時針方向從P(I)數字輸入99傳播到P(2)數字輸入101，則數字輸出137為高或"1.〃 ；在時間139，如果行波沿逆時針方向從數字輸入101傳播到數字輸入99，則數字輸出137為低或〃0.〃。
[0066]方向確定單元和分數相位查詢表29(圖1)也包括用於確定在任何指定時間的行波相位的分數相位查詢表。只要行波的方向被確定，便可用順時針方向或逆時針方向的查詢表來確定行波的相位。例如，如果行波沿順時針方向傳播，則使用例如圖13所示的順時針方向的分數相位查詢表。如果行波沿逆時針方向傳播，則使用例如圖14所示的逆時針方向的分數相位查詢表。
[0067]在圖13和圖14中，任意指定時間的上述8個數字輸入？(1)99、？(2)101、？(3)103、P(4) 105, P(5) 107, P(6) 109, P(7) 111及P(8) 113確定當前的行波的分數相位。例如，如果行波是順時針方向的，且數字輸入為P(I)=U P⑵=1、P (3) =1、P (4) =0、P (5) =0、P (6) =0、P (7) =0及P⑶=0，則根據圖13的順時針方向的表，行波當前的分數相位在45度和67.5度之間。如果行波是逆時針方向的，且數字輸入為P (I) =1、P (2) =1、P (3) =1、P (4) =0、P (5) =0、P (6) =0、P (7) =0及P⑶=0，則根據圖14的逆時針方向的表，行波當前的分數相位在315度和337.5度之間。[0068]在圖13及圖14的分數相位查詢表中，假定行波起始於數字輸入99。但是，行波可以起始於任何數字輸入，並可據此而調整分數相位查詢表。所示的分數相位查詢表中包含8個數字輸入的信息。但是，可以使用更多的數字輸入。如果多相振蕩器27中的數字輸入的數目增加，則每個相位範圍相應地減小。相位範圍的大小對應於180度除以數字輸入數目後的結果。在圖9及圖10中，相位範圍的大小為22.5度。然而，如果存在16個數字輸入，則相位範圍的大小將為180度除以16，即11.25度。增加數字輸入可以使多相振蕩器27的相位解析度得到提高。可以將10，000個或更多的數字輸入用於多相振蕩器27。本發明中相位解析度不是載波頻率依存型的，因而不需要校驗電路。而且，相位解析度不受逆變器延遲的限制。
[0069]行波當前的分數相位的值由方向確定單元和分數相位查詢表29來確定，並且，被確定的值作為分數相位信號83而被提供給時基重整單元79(圖1)。
[0070]如圖1所示的由多相振蕩器27、方向確定單元和分數相位查詢表29實現的相位數字轉換器7提供了一種能降低工作頻率、尺寸及電流消耗的系統。而且，該相位數字轉換器7的設計難度也得到降低。
[0071]N分頻電路9(圖1)包含3個D觸發器31、33及35。D觸發器31接收來自多相振蕩器27的多個多相信號中的一個多相信號78和來自D觸發器33的反饋信號85。D觸發器31將信號87傳送給D觸發器33。觸發器33接收信號87及來自多相振蕩器27的多個多相信號中的一個多相信號78。D觸發器33將數字相位指示信號89 (圖15的Dl)傳送給D觸發器35、累加器39及快速計數單元37。D觸發器35接收數字相位指示信號89、及來自多相振蕩器27的多個多相信號中的一個多相信號78 (圖15的Pl)，並將數字相位指示信號91 (圖15的D2)傳送給快速計數單元37。N分頻電路9也可以是4分頻電路。相應地，數字相位指示信號89 (Dl)在兩個周期(periods)為HIGH (高)，在兩個周期為LOW (低)。數字相位指示信號91 (D2)在兩個周期為HIGH，在兩個周期為L0W，但是比數字相位指示信號89 (Dl)延遲一個周期。因而，數字相位指示信號89 (Dl)和數字相位指示信號91 (D2)能構成N個獨特的組合，在此是HIGH與LOW信號的4個獨特的組合。例如，數字相位指示信號89 (Dl)及數字相位指示信號91 (D2)可有以下組合:HIGH_L0W、HIGH-HIGH、LOff-HIGH及LOW-LOW。N分頻電路9通過使累加器39在每個第N周期遞增而不是在每個周期遞增，來降低累加器39的操作速度。
[0072]快速計數單元37從D觸發器35接收數字相位指示信號91 (D2);從D觸發器33接收數字相位指示信號89 (Dl);同時從多相振蕩器27接收多個多相信號中的一個多相信號78 (Pl)，然後生成快速計數信號95 (圖15中的FI)。如果N分頻電路9是4分頻電路，則快速計數信號95的值將為0、1、2、3及其重複循環(B卩，0、1、2、3、0、1、2、3、……)。快速計數信號95(FI)的每個值代表多相振蕩器27中的行波旋轉了 360度的次數。每當來自多相振蕩器27的多個多相信號中的一個多相信號78 (Pl)從"O"切換為"I"、或從"1"切換為"0"，行波便完成180度。當多個多相信號中的一個多相信號78(P1)從"O"切換為〃1"再切換回"O"、或從〃1"切換為"O"再切換回"1"，則行波完成360度。當多相振蕩器27的行波完成了 360度，快速計數信號95 (FI)便遞增。
[0073]當多相振蕩器27的行波旋轉了 450度時，快速計數信號95(FI)將為1，這是因為450/360的商為I。當多相振蕩器27的行波旋轉了 900度時，快速計數信號95 (FI)為2，這是因為900/360的商為2。當多相振蕩器27的行波旋轉了 1620度時，快速計數信號95 (FI)為0，這是因為1620/360的商為4。
[0074]累加器39接收並累加來自N分頻電路9中的D觸發器33的數字相位指示信號89 (Dl)，以生成累加信號93 (圖15中的Al)。每當數字相位指示信號89 (Dl)上升，累加信號93 (圖15中的Al)便增加一次。因而，每當多相振蕩器27的行波完成N次360度旋轉，累加信號93便增加。當多相振蕩器27的行波旋轉了 450度時，例如，快速計數信號95 (FI)為1，累加信號93 (Al)為O。當多相振蕩器27的行波傳播了 900度時，快速計數信號95 (FI)為2，累加信號93 (Al)為O。當多相振蕩器27的行波旋轉了 1620度時，快速計數信號95 (FI)為0，累加信號93(AI)為I。累加信號93(AI)被傳送給時基重整單元79。
[0075]時基重整單元79接收分數相位信號83、多個多相信號中的一個多相信號78、快速計數信號95及累加信號93，並生成總相位信號43。總相位信號43是根據下式而算出的:
[0076][ (Al X N) +FI] X 360+Frac
[0077]在此，Al是累加信號93、N是N分頻電路9的分頻因子(dividing factor)，FI是快速計數信號95、Frac是分數相位信號83。總相位信號43及時鐘信號45被傳送給相位檢測器11。
[0078]圖15表示圖1中的相位數字轉換器7的脈衝信號。ClkRef信號對應於時鐘基準信號81。P(I)對應於提供給N分頻電路9的那一個多相信號78。D(I)對應於來自D觸發器33的數字相位指示信號89。D (2)對應於來自D觸發器35的數字相位指示信號91。FI對應於來自快速計數單元37的快速計數信號95。Al對應於累加信號93。P(I)的信號對應於多相振蕩器27 (圖1)中的數字輸入99的輸出。P(I)的周期對應於多相振蕩器27的行波旋轉360度所用的時間周期。也就是，在多相振蕩器27的行波的每個180度，P(I)信號在〃1"和"O"之間切換。在多相振蕩器27的行波的每個360度，信號在"O"和〃1"之間切換。
[0079]時間線163表示P(I)的信號開始的時間。時間基準ClkRef在時間線161上升。時鐘基準ClkRef在時間線161上升的時刻、與多相振蕩器27的P (I)數字輸入在時間線163上的起始時刻之間存在一個時間差159。該時間差159對應於方向確定單元和分數相位查詢表29傳送給時基重整單元79的分數相位信號83。
[0080]FI的值由D(I)和D(2)觸發器33和35確定。表示行波的每個360°旋轉的FI的值被存儲於快速計數單元37中的查詢表。
[0081]圖16表示採用了可應用本發明的多相振蕩器的鎖相迴路的簡化方框圖。該鎖相迴路具備相位檢測器165、濾波器167及多相振蕩器169。相位檢測器165接收基準相位信號171、M-比特整數相位信號179及N-比特分數相位信號177，以生成控制信號173。該控制信號173被傳送到濾波器167。濾波器167算出控制信號173的平均值，以生成濾波後的信號175。該信號175被傳送到多相振蕩器169。然後，多相振蕩器169便生成N-比特分數相位信號177及M-比特整數相位信號179。所生成的這兩個信號被傳送到相位檢測器165。N-比特分數相位信號177反映上述說明過的分數相位信號83。M-比特整數相位信號179例如可用數式(AIX4+FI)來計算。M-比特整數相位信號179被乘以360，此結果被加到N-比特分數相位信號中，從而生成總相位信號。該總相位信號與基準相位信號171相比較而生成所述控制信號173。[0082]圖17表示基於本發明的鎖相迴路在工作於820MHz的載波頻率時的頻率響應，在此，用等於30MHz/V的Kv設定壓控振蕩器("VC0")感度，時鐘基準信號被設定為50MHz。如該曲線所示那樣，相位校正在微秒內進行，其後電路保持鎖相。
[0083]本發明的一種鎖相迴路，包括:相位檢測器，生成表示基準相位信號與反饋相位信號之間的差的控制信號；振蕩器，響應於所述控制信號而生成多個多相信號；以及分數相位查詢表，響應於所述多個多相信號而生成分數相位信號。
[0084]在所述的鎖相迴路中，所述振蕩器可以是環形行波振蕩器。所述分數相位查詢表可以包括:用於所述環形行波振蕩器中的順時針方向的旋轉波的第一查詢表、和用於所述環形行波振蕩器中的逆時針方向的旋轉波的第二查詢表。
[0085]本發明的鎖相迴路，還可以包括行波方向確定單元，該行波方向確定單元與所述環形行波振蕩器相接，用於確定所述環形行波振蕩器中的行波是沿順時針方向傳播還是沿逆時針方向傳播。所述行波方向確定單元包括DQ觸發器，該DQ觸發器從所述環形行波振蕩器接收所述多個多相信號中的兩個多相信號。
[0086]本發明的鎖相迴路，還可以包括多個DQ觸發器，響應於來自所述相位檢測器的所述控制信號，每個DQ觸發器在所述控制信號的頻率的幾分之一的頻率下生成降低的時鐘控制信號。
[0087]所述環形行波振蕩器響應於所述降低的時鐘控制信號。
[0088]本發明的鎖相迴路，還可以包括N分頻電路，該N分頻電路接收所述多個多相信號中的一個多相信號，生成第一數字相位指示信號和第二數字相位指示信號。
[0089]本發明的鎖相迴路，還可以包括:快速計數單元，該快速計數單元接收所述第一數字相位指示信號和所述第二數字相位指示信號，生成快速計數信號；累加器，該累加器接收所述第二數字相位指示信號，生成累加信號；時基重整單元，該時基重整單元接收所述分數相位信號、所述快速計數信號以及所述累加信號，生成所述反饋相位信號；分頻器，接收環形行波振蕩器的輸出信號，並對該輸出信號進行分頻，以生成分頻後的信號；以及復用器，接收所述環形行波振蕩器的輸出信號和所述分頻後的信號，並選擇所述輸出信號或所述分頻後的信號。
[0090]本發明的一種鎖定於基準相位的方法，包括以下步驟:生成表示基準相位信號與反饋相位信號之間的差的控制信號；響應所述控制信號而生成多個多相信號；以及利用響應於所述多個多相信號的分數相位查詢表來生成分數相位信號。
[0091]本發明的所述的方法，還可以包括確定振蕩器中的波是沿順時針方向傳播還是沿逆時針方向傳播的步驟。所述分數相位查詢表包括:用於所述振蕩器中的順時針方向的旋轉波的第一查詢表、和用於所述振蕩器中的逆時針方向的旋轉波的第二查詢表。
[0092]本發明的一種鎖相迴路，包括:相位檢測器，生成表示基準相位信號與反饋相位信號之間的差的控制信號；多個DQ觸發器，響應於所述控制信號，每個DQ觸發器在所述控制信號的頻率的幾分之一的頻率下生成時鐘信號；以及多相振蕩器，響應於所述時鐘信號而生成用於提供分數相位信號的多個多相信號。所述多相振蕩器可以是環形行波振蕩器。所述環形行波振蕩器可以包括多個電容器，該多個電容器中的每一個電容器在所述環形行波振蕩器中的行波的零交叉被所述多個DQ觸發器中的一個DQ觸發器激活。
[0093]本發明的鎖相迴路，還可以包括串聯轉並聯單元，該串聯轉並聯單元從所述相位檢測器接收所述控制信號，並生成多個頻率被降低的信號，該多個頻率被降低的信號中的每一個頻率被降低的信號被傳送給所述多個DQ觸發器中的一個DQ觸發器。
[0094]本發明的鎖相迴路，還可以包括分數相位查詢表，該分數相位查詢表包括:用於環形行波振蕩器中的順時針方向的旋轉波的第一查詢表、和用於環形行波振蕩器中的逆時針方向的旋轉波的第二查詢表，所述分數相位查詢表響應於所述多個多相信號而生成所述分數相位信號。
[0095]本發明的鎖相迴路，還可以包括行波方向確定單元，該波方向確定單元與所述環形行波振蕩器相連接，用於確定所述環形行波振蕩器中的所述行波是沿順時針方向旋轉還是沿逆時針方向旋轉。
[0096]本發明的鎖相迴路，還可以包括N分頻電路，該N分頻電路從所述環形行波振蕩器接收所述多個多相信號中的一個多相信號，並生成第一數字相位指示信號和第二數字相位指示信號。
[0097]本發明的鎖相迴路，還可以包括:快速計數單元，接收所述第一數字相位指示信號和所述第二數字相位指示信號，並生成快速計數信號；累加器，接收所述第二數字相位指示信號，並生成累加信號；以及時基重整單元，接收所述分數相位信號、所述快速計數信號以及所述累加信號，生成所述反饋相位信號。
[0098]本發明的鎖相迴路，還可以包括:分頻器，接收環形行波振蕩器的輸出信號，並對該輸出信號進行分頻，以生成分頻後的信號；以及復用器，接收所述環形行波振蕩器的輸出信號和所述分頻後的信號，並選擇所述輸出信號或所述分頻後的信號。
[0099]本發明的鎖定於基準相位的方法，可以包括以下步驟:生成表示基準相位信號與反饋相位信號之間的差的控制信號；基於所述控制信號而並行地生成多個頻率被降低的控制信號；響應所述多個頻率被降低的控制信號，而在振蕩器中生成多個多相信號；以及利用響應於所述多個多相信號的分數相位查詢表來生成分數相位信號。
[0100]本發明的鎖定於基準相位的方法，還可以包括在振蕩器中的行波的零交叉用所述多個頻率被降低的控制信號激活多個電容器的步驟。
[0101]本發明的鎖相迴路，包括:相位檢測器，生成表示基準相位信號與分數相位信號之間的差的控制信號；以及多相振蕩器，響應於所述控制信號而生成多個多相信號，該多個多相信號用於生成分數相位信號。所述可以多相振蕩器是環形行波振蕩器。
[0102]本發明的鎖相迴路，還可以包括N分頻電路，該N分頻電路從所述振蕩器接收所述多個多相信號中的一個多相信號，生成第一數字相位指示信號和第二數字相位指示信號。
[0103]本發明的鎖相迴路，還可以還包括快速計數單元，該快速計數單元接收所述第一數字相位指示信號和所述第二數字相位指示信號，生成快速計數信號。
[0104]本發明的鎖相迴路，還可以包括累加器，該累加器接收所述第二數字相位指示信號，生成累加信號。
[0105]本發明的鎖相迴路，還可以包括時基重整單元，該基重整單元接收所述分數相位信號、所述快速計數信號以及所述累加信號，以生成反饋相位信號。
[0106]在本發明的鎖相迴路中，所述環形行波振蕩器包括多個電容器，所述多個電容器中的每一個電容器在所述環形行波振蕩器中的行波的零交叉被激活。
[0107]本發明的鎖相迴路，還可以包括多個DQ觸發器，所述多個DQ觸發器中的每一個DQ觸發器激活所述多個電容器中的一個電容器。
[0108]本發明的鎖相迴路，還可以包括串聯轉並聯單元，該串聯轉並聯單元從所述相位檢測器接收所述控制信號，且並行地生成多個頻率被降低的控制信號，以激活所述多個DQ觸發器。
[0109]本發明的鎖相迴路，還可以還包括:分頻器，接收環形行波振蕩器的輸出信號，並對該輸出信號進行分頻，以生成分頻後的信號；以及復用器，接收所述環形行波振蕩器的輸出信號和所述分頻後的信號，並選擇所述輸出信號或所述分頻後的信號。
[0110]本發明的一種相位數字轉換器，可以包括:振蕩器，生成多個多相信號；以及分數相位查詢表，響應於所述多個多相信號而生成分數相位信號。所述振蕩器是環形行波振蕩器。
[0111]本發明的相位數字轉換器，還可以包括N分頻電路，該N分頻電路從所述振蕩器接收所述多個多相信號中的一個多相信號，並生成第一數字相位指示信號和第二數字相位指不信號。
[0112]本發明的相位數字轉換器，還可以包括快速計數單元，該快速計數單元接收所述第一數字相位指示信號、所述第二數字相位指示信號和來自所述振蕩器的多相信號，每當來自所述振蕩器的多相信號產生360°的相位變化便生成快速計數信號。
[0113]本發明的相位數字轉換器，還可以包括累加器，該累加器接收所述第二數字相位指示信號，每當來自所述振蕩器的多相信號產生第N次360°的相位變化便生成累加信號。
[0114]在本發明的相位數字轉換器中，所述分數相位查詢表可以包括:用於所述環形行波振蕩器中的順時針方向的旋轉波的第一查詢表，和用於所述環形行波振蕩器中的逆時針方向的旋轉波的第二查詢表。
[0115]本發明的相位數字轉換器，還可以包括行波方向確定單元，該行波方向確定單元與所述環形行波振蕩器相連接，用於確定所述環形行波振蕩器中的行波是沿順時針方向傳播還是沿逆時針方向傳播。所述行波方向確定單元包括DQ觸發器，該DQ觸發器從所述環形行波振蕩器接收所述多個多相信號中的兩個多相信號。
[0116]工業實用性
[0117]本發明的鎖相迴路有效於使用例如具有多個數字輸入的環形行波振蕩器(RTWO)這樣的多相振蕩器的鎖相迴路。
【權利要求】
1.一種鎖相迴路,包括: 相位檢測器，生成表示基準相位信號與反饋相位信號之間的差的控制信號； 多個DQ觸發器，響應於所述控制信號，每個DQ觸發器在所述控制信號的頻率的幾分之一的頻率下生成時鐘信號；以及 多相振蕩器，響應於所述時鐘信號而生成用於提供分數相位信號的多個多相信號，所述多相振蕩器是環形行波振蕩器。
2.如權利要求1所述的鎖相迴路，所述環形行波振蕩器包括多個電容器，所述多個電容器中的每一個電容器在所述環形行波振蕩器中的行波的零交叉被所述多個DQ觸發器中的一個DQ觸發器激活。
3.如權利要求2所述的鎖相迴路，還包括: 串聯轉並聯單元，從所述相位檢測器接收所述控制信號，並生成多個頻率被降低的信號， 所述多個頻率被降低的信號中 的每一個頻率被降低的信號被傳送給所述多個DQ觸發器中的一個DQ觸發器。
4.如權利要求1所述的鎖相迴路，還包括分數相位查詢表， 所述分數相位查詢表包括:用於環形行波振蕩器中的順時針方向的旋轉波的第一查詢表、和用於環形行波振蕩器中的逆時針方向的旋轉波的第二查詢表，所述分數相位查詢表響應於所述多個多相信號而生成所述分數相位信號。
5.如權利要求2所述的鎖相迴路，還包括: 行波方向確定單元，與所述環形行波振蕩器相連接，用於確定所述環形行波振蕩器中的所述行波是沿順時針方向旋轉還是沿逆時針方向旋轉。
6.如權利要求1所述的鎖相迴路，還包括: N分頻電路，從所述環形行波振蕩器接收所述多個多相信號中的一個多相信號，並生成第一數字相位指示信號和第二數字相位指示信號。
7.如權利要求6所述的鎖相迴路,還包括: 快速計數單元，接收所述第一數字相位指示信號和所述第二數字相位指示信號，並生成快速計數信號； 累加器，接收所述第二數字相位指示信號，並生成累加信號；以及 時基重整單元，接收所述分數相位信號、所述快速計數信號以及所述累加信號，以生成所述反饋相位信號。
8.如權利要求1所述的鎖相迴路,還包括: 分頻器，接收環形行波振蕩器的輸出信號，並對該輸出信號進行分頻，以生成分頻後的信號；以及 復用器，接收所述環形行波振蕩器的輸出信號和所述分頻後的信號，並選擇所述輸出信號或所述分頻後的信號。
9.一種鎖相迴路,包括: 相位檢測器，生成表示基準相位信號與分數相位信號之間的差的控制信號；以及 多相振蕩器，響應於所述控制信號而生成多個多相信號，所述多個多相信號用於生成分數相位信號，所述多相振蕩器是環形行波振蕩器；以及N分頻電路，從所述振蕩器接收所述多個多相信號中的一個多相信號，並生成第一數字相位指示信號和第二數字相位指示信號。
10.如權利要求9所述的鎖相迴路,還包括: 快速計數單元，接收所述第一數字相位指示信號和所述第二數字相位指示信號，生成快速計數信號。
11.如權利要求10所述的鎖相迴路,還包括: 累加器，接收所述第二數字相位指示信號，生成累加信號；以及 時基重整單元，接收所述分數相位信號、所述快速計數信號以及所述累加信號，生成反饋相位信號。
12.如權利要求9所述的鎖相迴路， 所述環形行波振蕩器包括多個電容器，所述多個電容器中的每一個電容器在所述環形行波振蕩器中的行波的零交叉被激活。
13.如權利要求12所述的鎖相迴路,還包括 多個DQ觸發器； 串聯轉並聯單元，從所述相位檢測器接收所述控制信號，且並行地生成多個頻率被降低的控制信號，以激活所述多個DQ觸發器,所述多個DQ觸發器中的每一個DQ觸發器激活所述多個電容器中的一個電容器。
14.如權利要求9所述`的鎖相迴路,還包括: 分頻器，接收環形行波振蕩器的輸出信號，對該輸出信號進行分頻，以生成分頻後的信號；以及 復用器，接收所述環形行波振蕩器的輸出信號和所述分頻後的信號，選擇所述輸出信號或所述分頻後的信號。
15.一種相位數字轉換器，包括: 振蕩器，生成多個多相信號，所述振蕩器是環形行波振蕩器；以及 分數相位查詢表，響應於所述多個多相信號而生成分數相位信號。
16.如權利要求15所述的相位數字轉換器，還包括: N分頻電路，從所述振蕩器接收所述多個多相信號中的一個多相信號，生成第一數字相位指示信號和第二數字相位指示信號。
17.如權利要求16所述的相位數字轉換器，還包括: 快速計數單元，接收所述第一數字相位指示信號、所述第二數字相位指示信號和來自所述振蕩器的多相信號，每當來自所述振蕩器的多相信號產生360°的相位變化便生成快速計數信號。
18.如權利要求17所述的相位數字轉換器，還包括: 累加器，接收所述第二數字相位指示信號，每當來自所述振蕩器的多相信號產生第N次360°的相位變化便生成累加信號。
19.如權利要求15所述的相位數字轉換器， 所述分數相位查詢表包括:用於所述環形行波振蕩器中的順時針方向的旋轉波的第一查詢表，和用於所述環形行波振蕩器中的逆時針方向的旋轉波的第二查詢表。
20.如權利要求15所述的相位數字轉換器，還包括:行波方向確定單元，與所述環形行波振蕩器相連接，用於確定所述環形行波振蕩器中的行波是沿順時針方向傳播還是沿逆時針方向傳播，所述行波方向確定單元包括DQ觸發器，所述DQ觸發器從所述環形行波振`蕩器接收所述多個多相信號中的兩個多相信號。
【文檔編號】H03L7/085GK103780254SQ201310741381
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2010年5月7日 優先權日:2009年5月29日
【發明者】梁正柏, 滝波浩二 申請人:松下電器產業株式會社