CN103684439B - 频率产生系统、电压控制振荡器模块及信号频率调整方法 - Google Patents

Abstract

一种电压控制振荡器模块，包括一电压控制振荡器单元以及一增益调整单元。电压控制振荡器单元用以根据一控制电压来产生一频率信号。增益调整单元电性连接至电压控制振荡器单元，用以接收一第一调整电压、一第二调整电压及一参考电压，以藉此调整控制电压，从而调整频率信号的频率值。增益调整单元包括一调整电路单元以及一参考电路单元。频率信号的频率值与第一调整电压的电压值的一第一电压频率曲线响应于调整电路单元的一结构特性来改变。另外，一种电压控制振荡器模块的信号频率调整方法及频率产生系统亦被提出。

Description

频率产生系统、电压控制振荡器模块及信号频率调整方法

技术领域

本发明是有关于一种频率产生电路及其频率调整方法，且特别是有关于一种电压控制振荡器模块及其信号频率调整方法与频率产生系统。

背景技术

请参考图1，其绘示一种已知的电压控制振荡器的概要电路图。此电压控制振荡器(voltage-controlled oscillator，VCO)100是以环形振荡器(ring oscillator)110为基础来实施，其受控于一控制电压Vctrl来产生频率信号fout。此处的控制电压Vctrl是经由单位增益缓冲器120输出来驱动环形振荡器110。环形振荡器110各级的单位延迟元件112则是利用P型及N型金属氧化物半导体晶体管来实施的反向器。一般而言，环形振荡器110各级的单位延迟元件112对控制电压Vctrl的变化非常敏感，因此只要控制电压Vctrl稍加变化，频率信号fout的频率值也会随之产生大幅度的改变。此一特点将致使环形振荡器110具有较大的增益(gain)，此处的增益是指频率信号fout的频率值与控制电压Vctrl的电压值的比例，其可以电压频率曲线来加以表示。

一般而言，电压控制振荡器100可能会应用在不同的信号传输接口。针对不同的信号传输接口，电压控制振荡器100在操作过程中必须要能够提供具有对应频率值的频率信号fout。利用调整环形振荡器110的增益及偏压点的方式可达到调整频率信号fout的频率值的目的。在已知技术中，环形振荡器110的增益及偏压点的调整方式是通过改变单位增益缓冲器120的结构特性来达成，但是此种方式也有可能导致其它的问题产生，包括环形振荡器110的增益难以调整；较大的环形振荡器110的增益会造成较大的噪声；以及控制电压Vctrl的操作范围狭小并且操作点不在增益曲线的中心等问题。此外，在部分应用例中，作为单位增益缓冲器120的运算放大器为了维持高电流、高频宽及低噪声的操作也会消耗较多的功率。因此，提供一个信号频率可随传输接口来调整的电压控制振荡器有其必要性。

发明内容

本发明提供一种电压控制振荡器模块，其可根据所电性连接的传输接口来调整其信号频率。

本发明提供一种信号频率调整方法，其可根据电路模块所电性连接的传输接口来调整其信号频率。

本发明提供一种频率产生系统，其可根据所电性连接的传输接口来调整其信号频率。

本发明提供一种电压控制振荡器模块，包括一电压控制振荡器单元以及一增益调整单元。电压控制振荡器单元用以根据一控制电压来产生一频率信号。增益调整单元电性连接至电压控制振荡器单元，用以接收一第一调整电压、一第二调整电压及一参考电压，以藉此调整控制电压，从而调整频率信号的频率值。增益调整单元包括一调整电路单元以及一参考电路单元。调整电路单元电性连接至一系统电压，用以接收第一调整电压或第二调整电压，以藉此调整控制电压。参考电路单元电性连接至调整电路单元，用以接收参考电压，以藉此调整控制电压，从而降低频率信号受系统电压的噪声的影响。频率信号的频率值与第一调整电压的电压值的一第一电压频率曲线响应于调整电路单元的一结构特性来改变。

在本发明的一实施例中，上述的电压控制振荡器模块利用一传输接口电性连接至一主机。调整电路单元用以根据传输接口的种类，选择根据第一调整电压及第二调整电压两者至少其中之一来调整控制电压。

在本发明的一实施例中，上述的频率信号的频率值与第二调整电压的电压值的一第二电压频率曲线响应于调整电路单元的结构特性来改变。

在本发明的一实施例中，上述的增益调整单元还包括一信号选择单元。信号选择单元用以接收第一调整电压及第二调整电压，并且受控于一选择信号，以选择输出第一调整电压及第二调整电压两者至少其中之一至调整电路单元。

在本发明的一实施例中，上述的电压控制振荡器模块配置于一存储器储存装置。存储器储存装置电性连接至主机，并且包括一存储器控制器。存储器控制器用以根据传输接口的种类，利用选择信号来控制信号选择单元，以让信号选择单元输出第一调整电压及第二调整电压两者至少其中之一至调整电路单元。

在本发明的一实施例中，上述的调整电路单元包括一第一调整晶体管。第一调整晶体管具有第一端、第二端及控制端。第一调整晶体管的第一端电性连接至系统电压，第一调整晶体管的控制端用以接收第一调整电压。

在本发明的一实施例中，上述的参考电路单元包括一第一参考晶体管。第一参考晶体管电性连接至第一调整晶体管。第一参考晶体管具有第一端、第二端及控制端。第一参考晶体管的第一端电性连接至第一调整晶体管的第二端，第一参考晶体管的第二端电性连接至电压控制振荡器单元，以及第一参考晶体管的控制端用以接收参考电压。系统电压经由第一调整晶体管及第一参考晶体管转换为控制电压，以提供至电压控制振荡器单元。

在本发明的一实施例中，上述的调整电路单元还包括一第二调整晶体管。第二调整晶体管具有第一端、第二端及控制端。第二调整晶体管的第一端电性连接至系统电压，第二调整晶体管的控制端用以接收第二调整电压。

在本发明的一实施例中，上述的参考电路单元还包括一第二参考晶体管。第二参考晶体管电性连接至第二调整晶体管。第二参考晶体管具有第一端、第二端及控制端。第二参考晶体管的第一端电性连接至第二调整晶体管的第二端，第二参考晶体管的第二端电性连接至电压控制振荡器单元，以及第二参考晶体管的控制端电性连接至参考电压。系统电压经由第二调整晶体管及第二参考晶体管转换为控制电压，以提供至电压控制振荡器单元。

在本发明的一实施例中，上述的增益调整单元还包括一运算放大器。运算放大器具有第一输入端、第二输入端及输出端。运算放大器的第一输入端及输出端电性连接至参考电路单元，运算放大器的第二输入端电性连接至参考电压，以及运算放大器的输出端用以提供参考电压至参考电路单元。

在本发明的一实施例中，上述的电压控制振荡器单元包括多个串联电性连接的单位延迟元件。增益调整单元还包括一调整电容单元。调整电容单元包括多个可变电容器。各可变电容器的一端电性连接至对应的单位延迟元件的输出端，各可变电容器的另一端电性连接至一接地电压。各可变电容器的电容值用以根据第二调整电压进行调整，以提供控制电压至电压控制振荡器单元。

在本发明的一实施例中，上述的第一及第二调整晶体管各为一金属氧化物半导体场效应晶体管，结构特性为金属氧化物半导体场效应晶体管的一通道宽长比。

本发明提供一种电压控制振荡器模块的信号频率调整方法。电压控制振荡器模块包括一调整电路单元。调整电路单元电性连接至系统电压。信号频率调整方法包括如下步骤。接收一第一调整电压、一第二调整电压及一参考电压。根据第一调整电压及第二调整电压两者至少其中之一来调整一控制电压。根据参考电压来调整控制电压，以降低一频率信号受系统电压的噪声的影响。根据控制电压来产生频率信号。频率信号的频率值与第一调整电压的电压值的一第一电压频率曲线响应于调整电路单元的一结构特性来改变。

在本发明的一实施例中，上述的电压控制振荡器模块利用一传输接口电性连接至一主机。在根据第一调整电压及第二调整电压两者至少其中之一来调整控制电压的步骤中，是根据传输接口的种类，选择根据第一调整电压及第二调整电压两者至少其中之一来调整控制电压。

在本发明的一实施例中，上述的频率信号的频率值与第二调整电压的电压值的一第二电压频率曲线响应于调整电路单元的结构特性来改变。

在本发明的一实施例中，上述的信号频率调整方法还包括如下步骤。接收一选择信号，以据此根据第一调整电压及第二调整电压两者至少其中之一来调整控制电压。

在本发明的一实施例中，上述的电压控制振荡器模块包括多个可变电容器。信号频率调整方法还包括如下步骤。根据第二调整电压来调整各可变电容器的电容值，以提供控制电压至电压控制振荡器单元。

本发明提供一种频率产生系统，包括一锁相回路、一控制信号产生单元。锁相回路用以根据一参考频率及一反馈信号来产生一频率信号，并且输出频率信号来作为反馈信号。锁相回路包括一电压控制振荡器模块，并且电压控制振荡器模块接收锁相回路内部所产生的一第一调整电压。控制信号产生单元电性连接至锁相回路，并且用以根据锁相回路的一上信号与一下信号来提供一第二调整电压至电压控制振荡器模块。电压控制振荡器模块用以根据一控制电压来产生一频率信号。并且，电压控制振荡器模块接收一第一调整电压、一第二调整电压及一参考电压，以藉此调整控制电压，从而调整频率信号的频率值。电压控制振荡器模块包括至少一调整电路单元。频率信号的频率值与第一调整电压的电压值的一第一电压频率曲线响应于调整电路单元的一结构特性来改变。

基于上述，在本发明的范例实施例中，频率信号与调整电压两者间的电压频率曲线是响应于调整电路单元的结构特性来改变，因此电压控制振荡器模块可根据所电性连接传输接口的不同，利用调整电压来调整频率信号的频率值。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1绘示一种已知的环形振荡器的概要电路图。

图2A绘示本发明一实施例的电压控制振荡器模块的概要示意图。

图2B绘示一存储器储存装置电性连接至一主机的概要方块图。

图3及图4分别绘示图2A的电压控制振荡器模块的对应于不同调整电压的电压频率曲线。

图5绘示图2A的电压控制振荡器模块的概要电路图。

图6绘示图5的电压控制振荡器模块的第一及第二调整电压的电压频率曲线。

图7绘示本发明另一实施例的电压控制振荡器模块的概要电路图。

图8绘示本发明另一实施例的电压控制振荡器模块的概要电路图。

图9绘示本发明一实施例的信号频率调整方法的步骤流程图。

图10绘示本发明一实施例的锁相回路的概要电路图。

[主要元件标号说明]

10：主机 100：电压控制振荡器

110：环形振荡器 112、212、712、812：单位延迟元件

120：单位增益缓冲器 200、700、800：电压控制振荡器模块

210、710、810：电压控制振荡器单元

220、720、820：增益调整单元 222、722、822：第一调整单元

223、723、823：调整电路单元 224、724：第二调整单元

225、725、825：参考电路单元 226、726：信号选择单元

300：存储器储存装置 302：连接器

304：存储器控制器 306：可复写式非易失性存储器模块

400：锁相回路系统 410：信息检测单元

420：电压控制振荡器 430：除频器

440P：第一路径 440I：第二路径

450：电荷泵电路 460：回路滤波器

470：控制信号产生单元 728：运算放大器

824：调整电容单元 827：可变电容器

Vctrl：控制电压 Vctrl1：第一调整电压

Vctrl2：第二调整电压 Vref：参考电压

V1：第一电压值 V2：第二电压值

V3：第三电压值 VDD：系统电压

VGG：接地电压 MP1、MP2：调整晶体管

MP3、MP4：参考晶体管

C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7：电压频率曲线

fout：频率信号 f1：第一频率值

f2：第二频率值 f3：第三频率值

S900、S910、S920、S930：信号频率调整方法的步骤

UP：上信号 DN：下信号

Ref_clk：参考频率 SEL：选择信号

具体实施方式

图2A绘示本发明一实施例的电压控制振荡器模块的概要示意图。图2B绘示一存储器储存装置电性连接至一主机的概要方块图。请参照图2A及图2B，存储器储存装置300包括连接器302、存储器控制器304与可复写式非易失性存储器模块306。在实际应用上，电压控制振荡器模块200例如是配置于存储器储存装置300内部的连接器302，并且经由一传输接口电性连接至主机10。在本实施例中，电压控制振荡器模块200根据第一调整电压Vctrl1或第二调整电压Vctrl2来调整频率信号fout的频率值。并且，根据传输接口种类的不同，电压控制振荡器模块200选择第一调整电压Vctrl1或第二调整电压Vctrl2来作为调整频率信号fout的频率值的依据。

在本范例实施例中，主机10与连接器302之间的传输接口是兼容于序列先进附件(Serial Advanced Technology Attachment,SATA)标准。然而，必须了解的是，本发明不限于此，两者间的传输接口亦可以是符合电气和电子工程师协会(Institute of Electricaland Electronic Engineers,IEEE)1394标准、平行先进附件(Parallel AdvancedTechnology Attachment，PATA)标准、高速外围零件连接接口(Peripheral ComponentInterconnect Express,PCI Express)标准、通用序列总线(Universal Serial Bus,USB)标准、安全数字(Secure Digital,SD)接口标准、存储棒(Memory Stick,MS)接口标准、多媒体储存卡(Multi Media Card,MMC)接口标准、小型可复写式非易失性(Compact Flash,CF)接口标准、集成式驱动电子接口(Integrated Device Electronics,IDE)标准或其它适合的标准。

存储器控制器304用以执行以硬件型式或固件型式实作的多个逻辑门或控制指令，并且根据主机系统1000的指令在可复写式非易失性存储器模块306中进行数据的写入、读取与抹除等运作。

可复写式非易失性存储器模块306是电性连接至存储器控制器304，并且用以储存主机系统1000所写入的数据。在本范例实施例中，可复写式非易失性存储器模块306为多阶存储单元(Multi Level Cell,MLC)NAND闪存模块。然而，本发明不限于此，可复写式非易失性存储器模块306亦可是单阶存储单元(Single Level Cell,SLC)NAND闪存模块、其它可复写式非易失性存储器模块或其它具有相同特性的存储器模块。

因此，在本发明的其中一种实施态样中，电压控制振荡器模块200在应用上会是低频时选择第一调整电压Vctrl1来调整频率信号fout的频率值，高频时选择第二调整电压Vctrl1来调整频率信号fout的频率值。亦即，当存储器储存装置300电性连接到不同的主机时，存储器控制器304会因所主机的传输接口的不同来选择适当的调整电压。

进一步而言，请再参考图2A，本实施例的电压控制振荡器模块200包括一电压控制振荡器单元210以及一增益调整单元220。电压控制振荡器单元210根据一控制电压Vctrl来产生一频率信号fout。增益调整单元220电性连接至电压控制振荡器单元210，包括一调整电路单元223以及一参考电路单元225。调整电路单元223用以接收第一调整电压Vctrl1及第二调整电压Vctrl2，参考电路单元225用以接收参考电压Vref。增益调整单元220以藉此来调整控制电压Vctrl，从而调整频率信号fout的频率值。在本实施例中，调整电路单元223内部包括至少一调整晶体管。频率信号fout的频率值与第一调整电压Vctrl1的电压值的比例是响应于调整晶体管的结构特性来改变。并且，此比例在本范例实施例中亦称为第一电压频率曲线。在本范例实施例中，调整晶体管可为金属氧化物半导体场效应晶体管。在另一范例实施例中，调整晶体管亦可为接面场效晶体管(junction field effecttransistor)、一般场效晶体管(field effect transistor)、双极晶体管或其它类型晶体管。此外，在本范例实施例中，结构特性可例如是指金属氧化物半导体场效应晶体管的通道宽长比。因此，本实施例的第一电压频率曲线是指频率信号fout的频率值与第一调整电压Vctrl1的电压值两者间的比例，或可称之为电压控制振荡器模块200的第一增益。并且，频率信号fout的频率值与第二调整电压Vctrl2的电压值的比例亦响应于调整晶体管的结构特性来改变。并且，此比例在本范例实施例中亦称为第二电压频率曲线。因此，第二电压频率曲线是指频率信号fout的频率值与第二调整电压Vctrl2的电压值两者间的比例，或可称之为电压控制振荡器模块200的第二增益。在下述的范例实施例中，调整晶体管的结构特性是以金属氧化物半导体场效应晶体管的通道宽长比作为例示说明，但本发明并不限于此。

图3及图4分别绘示图2A的电压控制振荡器模块的对应于不同调整电压的电压频率曲线。请参考图2A至图4，在图3中，实线曲线C1、C2分别是配置于调整电路单元223中对应于第一调整电压Vctrl1，并且具有不同通道宽长比的调整晶体管的电压频率曲线，虚线曲线C3是已知环形振荡器110的频率值与电压值的电压频率曲线。由图3可知，已知电压频率曲线C3的斜率虽大，但其操作范围狭小，且操作点位在电压值较高的一侧，因此，一旦图1的控制电压Vctrl稍加变化，频率值也会随之产生大幅度的改变，此点将不利于实际电路的操作。在本范例实施例中，电压频率曲线C1即具有较宽广的操作范围，并且操作点根据第一调整电压Vctrl1的设定也可操作在曲线上靠近电压值中间的部份。此外，电压频率曲线C1的斜率较小，曲线变化平缓，频率信号fout的频率值不会随第一调整电压Vctrl1的变化而产生大幅度的改变。在本实施例中，根据实际设计需求，设计者可设计调整晶体管的通道宽长比来改变频率信号fout的频率值与第一调整电压Vctrl1的电压值的电压频率曲线C1的斜率。因此，若调整电路单元223内部的调整晶体管的通道宽长比的设计不同，对应于第一调整电压Vctrl1的电压频率曲线也会随之改变为电压频率曲线C2。类似于电压频率曲线C1的特性，电压频率曲线C2同样也包括宽广的操作范围、操作点可设定在曲线中间、以及曲线变化平缓等特性。在本实施例中，第一调整电压Vctrl1的第一电压值V1经由电压频率曲线C1或C2均可映射至频率信号fout的第一频率值f1。也就是说，电压频率曲线C1、C2两者至少会有一交点。另外，在本发明中，对应于第一调整电压Vctrl1的电压频率曲线C1、C2称为第一电压频率曲线。

另一方面，在图4中，实线曲线C4、C5分别是配置于调整电路单元223中对应于第二调整电压Vctrl2，并且具有不同通道宽长比的调整晶体管的电压频率曲线。在本实施例中，设计者也可根据实际设计需求来设计调整晶体管的通道宽长比，进而改变频率信号fout的频率值与第二调整电压Vctrl2的电压值的电压频率曲线C4的斜率。因此，若调整电路单元223内部的调整晶体管的通道宽长比的设计不同，对应于第二调整电压Vctrl2的电压频率曲线也会随之改变为电压频率曲线C5。类似于电压频率曲线C1、C2的特性，电压频率曲线C4、C5同样也包括宽广的操作范围、操作点可设定在曲线中间、以及曲线变化平缓等特性。在本实施例中，第二调整电压Vctrl2的第二电压值V2经由电压频率曲线C4或C5均可映射至频率信号fout的第二频率值f2。也就是说，电压频率曲线C4、C5两者至少会有一交点。另外，在本发明中，对应于第二调整电压Vctrl2的电压频率曲线C4、C5称为第二电压频率曲线。

图5绘示图2A的电压控制振荡器模块的概要电路图。请参考图5，本实施例的电压控制振荡器单元210包括多个串联电性连接的单位延迟元件212。各单位延迟元件212的输入端电性连接至其前级的单位延迟元件212的输出端，各单位延迟元件212的输出端电性连接至其后级的单位延迟元件212的输入端，并且最后一个单位延迟元件212的输出端电性连接至第一个单位延迟元件212的输入端，以形成环形振荡器结构(Ring oscillator)。在另一范例实施例中，电压控制振荡器单元210亦可是柯匹子振荡器(Colpitts oscillator)、哈特莱振荡器(Hartley oscillator)、电感电容(LC)振荡器或其它类型压控振荡器，并不以此为限。在本实施例中，电压控制振荡器单元210根据增益调整单元220所提供的控制电压Vctrl来产生频率信号fout。因此，当控制电压Vctrl随着第一调整电压Vctrl1及第二调整电压Vctrl2改变而被调整时，频率信号fout的频率值也会随之改变。

在本实施例中，增益调整单元220可包括一第一调整单元222、一第二调整单元224以及一信号选择单元226。信号选择单元226接收第一调整电压Vctrl1及第二调整电压Vctrl2，并且受控于一选择信号SEL，以选择输出第一调整电压Vctrl1至第一调整单元222，或者选择输出第二调整电压Vctrl2至第二调整单元224，或同时输出第一调整电压Vctrl1、第二调整电压Vctrl2分别至第一调整单元222及第二调整单元224。在本实施例中，存储器控制器304根据传输接口的种类，利用选择信号SEL来控制信号选择单元226，以让信号选择单元226输出第一调整电压Vctrl1或第二调整电压Vctrl2至下一级电路。或者，当电压控制振荡器模块是受双路径架构控制时(即电压控制振荡器模块可同时接受一粗调控制信号及一微调控制信号以调整其输出频率)，则信号选择单元226同时输出第一调整电压Vctrl1及第二调整电压Vctrl2。值得说明的是，在一双路径架构控制的电压控制振荡器模块的范例实施例中，此信号选择单元226是可选择性实施的。

在本实施例中，信号选择单元226的实施方式例如可以是包括多个受控于选择信号SEL的开关，或者是包括一个受控于选择信号SEL的多选一选择器。另外，本实施例虽然是以信号选择单元226电性连接在调整电压与调整单元之间来例示说明，但是本发明并不限于此。在另一实施例中，信号选择单元226也可电性连接在系统电压VDD与调整单元之间，用以决定是否要将系统电压VDD提供至第一调整单元222及第二调整单元224，来达到调整控制电压Vctrl的目的。

第一调整单元222根据第一调整电压Vctrl1及一参考电压Vref来提供控制电压Vctrl至电压控制振荡器单元210。第二调整单元根据第二调整电压Vctrl2及参考电压Vref来提供控制电压Vctrl至电压控制振荡器单元210。

具体而言，第一调整单元222包括调整晶体管MP1以及参考晶体管MP3。调整晶体管MP1的第一端电性连接至一系统电压VDD，调整晶体管MP1的第二端电性连接至参考晶体管MP3的第一端，以及调整晶体管MP1的控制端电性连接至第一调整电压Vctrl1。参考晶体管MP3串迭连接至调整晶体管MP1。参考晶体管MP3的第一端电性连接至调整晶体管MP1的第二端，参考晶体管MP3的第二端电性连接至电压控制振荡器单元210，以及调整晶体管MP3的控制端电性连接至参考电压Vref。系统电压VDD经由调整晶体管MP1及参考晶体管MP3转换为控制电压Vctrl，以提供至电压控制振荡器单元210。

如前所述，根据实际设计需求，设计者可通过选用不同通道宽长比的调整晶体管MP1来改变频率信号fout的频率值与第一调整电压Vctrl1的电压值的电压频率曲线C1的斜率。在调整晶体管MP1的通道宽长比设定完成后，调整晶体管MP1的第一端与第二端之间的跨压是受控于第一调整电压Vctrl1。因此，第一调整电压Vctrl1可调整提供至电压控制振荡器单元210的控制电压Vctrl，进而调整频率信号fout的频率值。此外，参考晶体管MP3的配置可进一步降低控制电压Vctrl受到晶体管的尔利效应(early effect)的影响。除此之外，参考晶体管MP3也可用以降低频率信号fout受调整晶体管MP1的第一端与第二端之间的跨压变动的影响，亦即减少输入电压所挟带噪声(例如涟波电压，ripple voltage)对频率信号fout的影响。此处的输入电压是指系统电压VDD。

类似于第一调整单元222的电路结构，本实施例的第二调整单元224包括调整晶体管MP2以及参考晶体管MP4。在本实施例中，由于调整晶体管MP2的第一端与第二端之间的跨压是受控于第二调整电压Vctrl2，因此若要调整控制电压Vctrl，本实施例也可通过调整第二调整电压Vctrl2来达成。此外，在本实施例中，频率信号fout的频率值与第二调整电压Vctrl2的电压值的第二电压频率曲线是响应于调整晶体管MP2的通道宽长比来改变。

从另一观点来看，本实施例的增益调整单元220可包括调整电路单元223以及参考电路单元225。调整电路单元223电性连接至系统电压VDD，并且用以接收第一调整电压Vctrl1或第二调整电压Vctrl2，以藉此调整控制电压Vctrl。在本实施例中，调整电路单元223包括调整晶体管MP1及MP2，两者的操作方式已揭露如上，在此不再赘述。此外，参考电路单元225电性连接至调整电路单元223，并且用以接收参考电压Vref，以藉此调整控制电压Vctrl，从而降低频率信号fout受系统电压VDD变动的影响。在本实施例中，调整电路单元223包括参考晶体管MP3及MP4，两者的操作方式已揭露如上，在此不再赘述。

因此，在本发明的一种实施态样中，当存储器储存装置300经由第一代SATA接口(SATA generation 1)电性连接到的主机10时，此时电路操作在较低频率，存储器控制器304选择第一调整电压Vctrl1来调整频率信号fout的频率值。在本发明的另一种实施态样中，当存储器储存装置300经由第三代SATA接口(SATA generation 3)电性连接到的主机10时，此时电路操作在较高频率，存储器控制器304选择第二调整电压Vctrl2来调整频率信号fout的频率值。亦即，当存储器储存装置300电性连接到不同的主机时，存储器控制器304会因所主机的传输接口的不同来选择适当的电压调整路径。

图6绘示图5的电压控制振荡器模块的第一及第二调整电压的电压频率曲线。请参考图6，在图6中，实线曲线C6、C7分别是具有不同的通道宽长比的调整晶体管MP1、MP2的第一电压频率曲线及第二电压频率曲线。由图6可知，基于图5的电路设计架构，第一调整电压Vctrl1的第三电压值V3经由第一电压频率曲线C6映射至频率信号fout的第三频率值f3，并且第二调整电压Vctrl2的第三电压值V3经由第二电压频率曲线C7也可映射至相同的第三频率值f3。换言之，第一电压频率曲线C6与第二电压频率曲线C7两者至少会有一交点，此交点即为电压控制振荡器模块的工作点。惟应注意者是，电压控制振荡器模块的操作电压可不需要是在每个不同电压频率曲线的交会处。在本发明的范例实施例中，即便配置具有不同信道宽长比的调整晶体管，电压控制振荡器模块200皆具有相对较宽的操作电压范围，且电压频率调整可较为平稳而较不会变化剧烈。

图7绘示本发明另一实施例的电压控制振荡器模块的概要电路图。请参考图5及图7，本实施例的电压控制振荡器模块700类似于图5的电压控制振荡器模块200，惟两者之间主要的差异例如在于增益调整单元720还包括一运算放大器728。

具体而言，运算放大器728的反相输入端(-)电性连接至参考晶体管MP3、MP4的第一端，运算放大器728的非反相输入端电性连接至参考电压Vref，以及运算放大器728的输出端电性连接至参考晶体管MP3、MP4的控制端。在本实施例中，运算放大器728的配置可维持调整晶体管MP1、MP2的第一端与第二端之间的跨压不变，从而改善电压控制振荡器模块的电源涟波拒斥比(power supply rejection ratio，PSRR)。

从另一观点来看，本实施例的增益调整单元720可包括调整电路单元723以及参考电路单元725。调整电路单元723电性连接至系统电压VDD，并且用以接收第一调整电压Vctrl1或第二调整电压Vctrl2，以藉此调整控制电压Vctrl。在本实施例中，调整电路单元723包括调整晶体管MP1及MP2，两者的操作方式已揭露如上，在此不再赘述。此外，参考电路单元725电性连接至调整电路单元723，并且用以接收参考电压Vref，以藉此调整控制电压Vctrl，从而降低频率信号fout受系统电压VDD变动的影响。在本实施例中，调整电路单元723包括参考晶体管MP3及MP4，两者的操作方式已揭露如上，在此不再赘述。

另外，本实施例的电压控制振荡器模块700类似于电压控制振荡器模块200的操作方法及电路特性可以由图2至图6实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

图8绘示本发明另一实施例的电压控制振荡器模块的概要电路图。请参考图5及图8，本实施例的电压控制振荡器模块800类似于图5的电压控制振荡器模块200，惟两者之间主要的差异例如在于调整电容单元824，具体说明如下。

在本实施例中，第二电容单元的结构是以调整电容单元824来实现，其包括多个可变电容器827。各可变电容器827的一端电性连接至对应的单位延迟元件812的输出端，各可变电容器827的另一端电性连接至一接地电压VGG。各可变电容器827的电容值是根据第二调整电压Vctrl2进行调整，以提供控制电压Vctrl至电压控制振荡器单元810。因此，此处的控制电压Vctrl为可变电容器827电性连接至单位延迟元件812的一端的端电压，或为可变电容器827两端的跨压。基于图8的电路设计架构，调整电容单元824可对频率信号fout进行更细致的频率控制(fine control)。

关于第一调整单元822的部份，从另一观点来看，本实施例的第一调整单元822作为增益调整单元820，其可包括调整电路单元823以及参考电路单元825。调整电路单元823电性连接至系统电压VDD，并且用以接收第一调整电压Vctrl1或第二调整电压Vctrl2，以藉此调整控制电压Vctrl。在本实施例中，调整电路单元823包括调整晶体管MP1，其操作方式已揭露如上，在此不再赘述。此外，参考电路单元825电性连接至调整电路单元823，并且用以接收参考电压Vref，以藉此调整控制电压Vctrl，从而降低频率信号fout受系统电压VDD变动的影响。在本实施例中，调整电路单元823包括参考晶体管MP3，其操作方式已揭露如上，在此不再赘述。

另外，本实施例的电压控制振荡器模块800类似于电压控制振荡器模块200的操作方法及电路特性可以由图2至图6实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

图9绘示本发明一实施例的信号频率调整方法的步骤流程图。请同时参照图2及图9，本实施例的信号频率调整方法例如适用于上述范例实施例所揭露的任一电压控制振荡器模块，此方法包括如下步骤。在步骤S900中，增益调整单元220接收一第一调整电压Vctrl1、一第二调整电压Vctrl2及一参考电压Vref。接着，在步骤S910中，增益调整单元220根据第一调整电压Vctrl1及第二调整电压Vctr2两者至少其中之一来调整一控制电压Vctrl。之后，在步骤S920中，增益调整单元220根据参考电压Vref来调整控制电压Vctrl，以降低一频率信号fout受系统电压VDD的噪声的影响。继之，在步骤S930中，电压控制振荡器单元210根据控制电压Vctrl来产生频率信号fout。频率信号fout的频率值与第一调整电压Vctrl1的电压值的一第一电压频率曲线响应于调整电路单元223的一结构特性来改变。

另外，本发明的实施例的信号频率调整方法可以由图2A至图8实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

图10绘示本发明一实施例的锁相回路的概要电路图。请参考图10，本范例实施例的锁相回路系统400包括一锁相回路以及一控制信号产生单元470。在此例中锁相回路包括一信息检测单元410、一电荷泵电路(charge pump，CP)450、一回路滤波器(loop filter，LP)460、一电压控制振荡模块420以及一除频器430。在本实施例中，电压控制振荡模块420的具体实施方式例如是上述范例实施例所揭露的任一电压控制振荡器模块。

锁相回路输出一频率信号fout作为锁相频率，并且利用双路径架构来控制电压控制振荡模块420，此双路径架构包括第一路径440P以及第二路径440I。在本范例实施例中，第一路径可为一粗调路径，例如是比例路径(proportional path)，即通过电荷泵电路450的路径。第二路径可为一微调路径，例如是积分路径(integral path)，即没经过电荷泵电路450的路径。此外，在本范例实施例中，电压控制振荡模块420可为晶体振荡器(Crystaloscillator)、环型振荡器(Ring oscillator)、电感电容振荡器(LC oscillator)等，其皆可利用金属氧化物半导体(MOS)晶体管制程来制作。

具体而言，锁相回路主要有两个输入端，分别是接收参考频率作为参考频率Ref_clk，以及接收一反馈频率。反馈频率是锁相回路的一反馈信号，一般例如会适当的降频后才反馈。信息检测单元410接收前述的二个输入信号，并比较参考频率与反馈频率两者间的差别，检测出两者间的相位与频率的差异量。当参考频率高于反馈频率时，信息检测单元410的一输出端会输出一上信号UP至第一路径440P以及第二路径440I；反之，若是参考频率低于反馈频率时，信息检测单元410的另一输出端会输出一下信号DN。

在第一路径440P中，控制信号产生单元470电性连接至锁相回路并配置在第一路径440P中，并且根据锁相回路的上信号UP与下信号DN来提供第二调整电压Vctrl2，以控制电压控制振荡模块420所输出的频率信号fout。在第二路径440I中，信息检测单元410例如是一相位检测器，其所产生的上信号UP与下信号DN用以控制电荷泵电路450与回路滤波器460，使其产生第一调整电压Vctrl1，以控制下一级的电压控制振荡模块420所输出的频率信号fout。因此，电压控制振荡模块420根据第一调整电压Vctrl1及第二调整电压Vctrl2来调整频率信号fout的频率值，并反馈给信息检测单元410，进行锁相的回路操作。然而，根据信息检测单元410的操作频率，频率信号fout可经除频器430适当降频后才反馈给信息检测单元410。在此，除频器430可依据实际设计需求选择性地配置。锁定的机制例如是使输出的频率信号fout反馈到信息检测单元410，以达到与参考频率同步保持一致的相位与频率状态。当反馈输入频率与参考输入频率的频率与相位一致时也就是整个相位回路已经锁定了。

综上所述，在本发明的范例实施例中，频率信号与调整电压两者间的电压频率曲线是响应于调整电路单元的结构特性来改变。因此，本发明的范例实施例的电压频率曲线具有宽广的操作范围以及曲线变化平缓等特性。从而增益调整单元根据此一电压频率曲线，利用调整电压来调整电压控制振荡器单元所产生的频率信号的频率值。因此电压控制振荡器模块可根据所电性连接传输接口的不同，利用调整电压来调整频率信号的频率值。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (25)

1.一种电压控制振荡器模块，包括：

一电压控制振荡器单元，用以根据一控制电压来产生一频率信号；以及

一增益调整单元，电性连接至该电压控制振荡器单元，用以接收一第一调整电压、一第二调整电压及一参考电压，以藉此调整该控制电压，从而调整该频率信号的频率值，

其中该增益调整单元包括：

一调整电路单元，包括至少一调整晶体管电性连接至一系统电压，用以接收该第一调整电压或该第二调整电压，以藉此调整该控制电压；以及

一参考电路单元，电性连接至该调整电路单元，用以接收该参考电压，以藉此调整该控制电压，从而降低该频率信号受该系统电压的噪声的影响，

其中该频率信号的频率值与该第一调整电压的电压值的一第一电压频率曲线响应于该调整电路单元的一结构特性来改变，

其中该至少一调整晶体管为一金属氧化物半导体场效应晶体管，该结构特性为该金属氧化物半导体场效应晶体管的一通道宽长比。

2.根据权利要求1所述的电压控制振荡器模块，其中该电压控制振荡器模块利用一传输接口电性连接至一主机，并且该调整电路单元用以根据该传输接口的种类，选择根据该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一来调整该控制电压。

3.根据权利要求1所述的电压控制振荡器模块，其中该频率信号的频率值与该第二调整电压的电压值的一第二电压频率曲线响应于该调整电路单元的该结构特性来改变。

4.根据权利要求1所述的电压控制振荡器模块，其中该增益调整单元还包括：

一信号选择单元，用以接收该第一调整电压及该第二调整电压，并且受控于一选择信号，以选择输出该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一至该调整电路单元。

5.根据权利要求4所述的电压控制振荡器模块，其中该电压控制振荡器模块利用一传输接口电性连接至一主机，并且该电压控制振荡器模块配置于一存储器储存装置，该存储器储存装置电性连接至该主机，并且包括一存储器控制器，该存储器控制器用以根据该传输接口的种类，利用该选择信号来控制该信号选择单元，以让该信号选择单元输出该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一至该调整电路单元。

6.根据权利要求1所述的电压控制振荡器模块，其中该调整电路单元包括：

一第一调整晶体管，具有第一端、第二端及控制端，该第一调整晶体管的该第一端电性连接至该系统电压，该第一调整晶体管的该控制端用以接收该第一调整电压。

7.根据权利要求6所述的电压控制振荡器模块，其中该参考电路单元包括：

一第一参考晶体管，电性连接至该第一调整晶体管，该第一参考晶体管具有第一端、第二端及控制端，该第一参考晶体管的该第一端电性连接至该第一调整晶体管的该第二端，该第一参考晶体管的该第二端电性连接至该电压控制振荡器单元，以及该第一参考晶体管的该控制端用以接收该参考电压，

其中该系统电压经由该第一调整晶体管及该第一参考晶体管转换为该控制电压，以提供至该电压控制振荡器单元。

8.根据权利要求6所述的电压控制振荡器模块，其中该调整电路单元还包括：

一第二调整晶体管，具有第一端、第二端及控制端，该第二调整晶体管的该第一端电性连接至该系统电压，该第二调整晶体管的该控制端用以接收该第二调整电压。

9.根据权利要求8所述的电压控制振荡器模块，其中该参考电路单元还包括：

一第二参考晶体管，电性连接至该第二调整晶体管，该第二参考晶体管具有第一端、第二端及控制端，该第二参考晶体管的该第一端电性连接至该第二调整晶体管的该第二端，该第二参考晶体管的该第二端电性连接至该电压控制振荡器单元，以及该第二参考晶体管的该控制端电性连接至该参考电压，

其中该系统电压经由该第二调整晶体管及该第二参考晶体管转换为该控制电压，以提供至该电压控制振荡器单元。

10.根据权利要求1所述的电压控制振荡器模块，其中该增益调整单元还包括：

一运算放大器，具有第一输入端、第二输入端及输出端，该运算放大器的该第一输入端及该输出端电性连接至该参考电路单元，该运算放大器的该第二输入端电性连接至该参考电压，以及该运算放大器的该输出端用以提供该参考电压至该参考电路单元。

11.根据权利要求6所述的电压控制振荡器模块，其中该电压控制振荡器单元包括多个串联电性连接的单位延迟元件，该增益调整单元还包括：

一调整电容单元，包括多个可变电容器，各该可变电容器的一端电性连接至对应的该单位延迟元件的输出端，各该可变电容器的另一端电性连接至一接地电压，

其中各该可变电容器的电容值用以根据该第二调整电压进行调整，以提供该控制电压至该电压控制振荡器单元。

12.一种电压控制振荡器模块的信号频率调整方法，其中该电压控制振荡器模块包括一调整电路单元，该调整电路单元包括至少一调整晶体管，该调整电路单元电性连接至一系统电压，该信号频率调整方法包括：

接收一第一调整电压、一第二调整电压及一参考电压；

根据该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一来调整一控制电压；

根据该参考电压来调整该控制电压，以降低一频率信号受该系统电压的噪声的影响；以及

根据该控制电压来产生该频率信号，

其中该频率信号的频率值与该第一调整电压的电压值的一第一电压频率曲线响应于该调整电路单元的一结构特性来改变，

其中该至少一调整晶体管为一金属氧化物半导体场效应晶体管，该结构特性为该金属氧化物半导体场效应晶体管的一通道宽长比。

13.根据权利要求12所述的信号频率调整方法，其中该电压控制振荡器模块利用一传输接口电性连接至一主机，在根据该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一来调整该控制电压的步骤中，是根据该传输接口的种类，选择根据该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一来调整该控制电压。

14.一种频率产生系统，包括：

一锁相回路，用以根据一参考频率及一反馈信号来产生一频率信号，并且输出该频率信号来作为该反馈信号，其中该锁相回路包括一电压控制振荡器模块，并且该电压控制振荡器模块接收该锁相回路内部所产生的一第一调整电压；以及

一控制信号产生单元，电性连接至该锁相回路，并且用以根据该锁相回路的一上信号与一下信号来提供一第二调整电压至该电压控制振荡器模块，

其中该电压控制振荡器模块用以根据一控制电压来产生一频率信号，并且接收一第一调整电压、一第二调整电压及一参考电压，以藉此调整该控制电压，该至少一调整电路单元包括至少一调整晶体管，从而调整该频率信号的频率值，以及该电压控制振荡器模块包括至少一调整电路单元，该频率信号的频率值与该第一调整电压的电压值的一第一电压频率曲线响应于该调整电路单元的一结构特性来改变，

其中该至少一调整晶体管为一金属氧化物半导体场效应晶体管，该结构特性为该金属氧化物半导体场效应晶体管的一通道宽长比。

15.根据权利要求14所述的频率产生系统，其中该电压控制振荡器模块，包括：

一电压控制振荡器单元，用以根据一控制电压来产生一频率信号；以及

一增益调整单元，电性连接至该电压控制振荡器单元，用以接收一第一调整电压、一第二调整电压及一参考电压，以藉此调整该控制电压，从而调整该频率信号的频率值，

其中该增益调整单元包括：

一调整电路单元，电性连接至一系统电压，用以接收该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一，以藉此调整该控制电压；以及

一参考电路单元，电性连接至该调整电路单元，用以接收该参考电压，以藉此调整该控制电压，从而降低该频率信号受该系统电压的噪声的影响，

其中该频率信号的频率值与该第一调整电压的电压值的一第一电压频率曲线响应于该调整电路单元的一结构特性来改变。

16.根据权利要求15所述的频率产生系统，其中该电压控制振荡器模块利用一传输接口电性连接至一主机，并且该调整电路单元用以根据该传输接口的种类，选择根据该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一来调整该控制电压。

17.根据权利要求15所述的频率产生系统，其中该频率信号的频率值与该第二调整电压的电压值的一第二电压频率曲线响应于该调整电路单元的该结构特性来改变。

18.根据权利要求15所述的频率产生系统，其中该增益调整单元还包括：

一信号选择单元，用以接收该第一调整电压及该第二调整电压，并且受控于一选择信号，以选择输出该第一调整电压及该第二调整电压两者至少其中之一至该调整电路单元。

19.根据权利要求18所述的频率产生系统，其中该电压控制振荡器模块利用一传输接口电性连接至一主机，并且该电压控制振荡器模块配置于一存储器储存装置，该存储器储存装置电性连接至该主机，并且包括一存储器控制器，该存储器控制器用以根据该传输接口的种类，利用该选择信号来控制该信号选择单元，以让该信号选择单元输出该第一调整电压或该第二调整电压至该调整电路单元。

20.根据权利要求15所述的频率产生系统，其中该调整电路单元包括：

一第一调整晶体管，具有第一端、第二端及控制端，该第一调整晶体管的该第一端电性连接至该系统电压，该第一调整晶体管的该控制端用以接收该第一调整电压。

21.根据权利要求20所述的频率产生系统，其中该参考电路单元包括：

一第一参考晶体管，电性连接至该第一调整晶体管，该第一参考晶体管具有第一端、第二端及控制端，该第一参考晶体管的该第一端电性连接至该第一调整晶体管的该第二端，该第一参考晶体管的该第二端电性连接至该电压控制振荡器单元，以及该第一参考晶体管的该控制端用以接收该参考电压，

其中该系统电压经由该第一调整晶体管及该第一参考晶体管转换为该控制电压，以提供至该电压控制振荡器单元。

22.根据权利要求20所述的频率产生系统，其中该调整电路单元还包括：

一第二调整晶体管，具有第一端、第二端及控制端，该第二调整晶体管的该第一端电性连接至该系统电压，该第二调整晶体管的该控制端用以接收该第二调整电压。

23.根据权利要求22所述的频率产生系统，其中该参考电路单元还包括：

一第二参考晶体管，电性连接至该第二调整晶体管，该第二参考晶体管具有第一端、第二端及控制端，该第二参考晶体管的该第一端电性连接至该第二调整晶体管的该第二端，该第二参考晶体管的该第二端电性连接至该电压控制振荡器单元，以及该第二参考晶体管的该控制端电性连接至该参考电压，

其中该系统电压经由该第二调整晶体管及该第二参考晶体管转换为该控制电压，以提供至该电压控制振荡器单元。

24.根据权利要求15所述的频率产生系统，其中该增益调整单元还包括：

一运算放大器，具有第一输入端、第二输入端及输出端，该运算放大器的该第一输入端及该输出端电性连接至该参考电路单元，该运算放大器的该第二输入端电性连接至该参考电压，以及该运算放大器的该输出端用以提供该参考电压至该参考电路单元。

25.根据权利要求20所述的频率产生系统，其中该电压控制振荡器单元包括多个串联电性连接的单位延迟元件，该增益调整单元还包括：

一调整电容单元，包括多个可变电容器，各该可变电容器的一端电性连接至对应的该单位延迟元件的输出端，各该可变电容器的另一端电性连接至一接地电压，

其中各该可变电容器的电容值根据该第二调整电压进行调整，以提供该控制电压至该电压控制振荡器单元。