CN110731051A - 使用开关电源的相位频率检测器线性化 - Google Patents

Abstract

一种相位频率检测器(PFD)隔离对锁相环(PLL)的参考路径和反馈路径的供应(例如，电压供应)，以使得向参考路径的功率供应独立于向反馈路径的功率供应。该隔离改进了线性度。在一个实例中，PFD包括供应电压、一个或多个开关、参考电容器和反馈电容器。参考电容器经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压，并且反馈电容器经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压。

Description

使用开关电源的相位频率检测器线性化

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月12日提交的并且标题为“PHASE FREQUENCY DETECTORLINEARIZATION USING SWITCHING SUPPLY”的美国临时专利申请No.62/518,405的权益，其公开内容以它的整体通过引用明确地并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及相位频率检测器。更具体地，本公开涉及使用开关电源的相位频率检测器线性化。

背景技术

由于成本和功耗考虑，移动射频(RF)芯片设计(例如，移动RF收发器)已经迁移到深亚微米工艺节点。移动RF收发器的设计复杂性被用以支持通信增强的添加的电路功能进一步复杂化。对于移动RF收发器的另外的设计挑战包括模拟/RF性能考虑，包括失配、噪声和其他性能考虑。这些移动RF芯片的设计包括对锁相环(PLL)的使用，例如，以生成具有与输入信号的相位有关的相位的输出信号。

PLL是闭环频率控制系统，其基于输入时钟信号与受控振荡器的反馈时钟信号之间的相位差。PLL的主要块是相位频率检测器(PFD)、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器(VCO)和计数器，诸如反馈计数器(M)、预缩放计数器(N)和后缩放计数器(C)。

在锁相环(PLL)结构中，特别是在频率合成器(FS)中，相位频率检测器(PFD)经常被使用以代替常规的相位检测器(PD)。与PD相比，PFD具有对相位和频率两者的灵敏性并且输入范围高达+/-2π，这使得跟踪系统的获取范围和锁定速度的增大成为可能。

在实践中，PFD的实施出现一些问题，诸如动态传递特性(TC)的非线性和输出信号的直流(DC)偏移。主要地，非线性由所使用的组件的有限速度(时间延迟)(动态误差)以及由组件参数的公差和失配(静态误差)所引起。

发明内容

一种相位频率检测器可以包括供应电压和一个或多个开关。相位频率检测器还包括经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压的参考电容器。相位频率检测器进一步包括经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压的反馈电容器。

一种用于使锁相环的相位频率检测器线性化的方法可以包括：从反馈电容器向相位频率检测器的反馈域生成第一上动作信号或第一下动作信号，反馈电容器经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压。该方法还包括：从参考电容器向相位频率检测器的参考域生成第二下动作信号或第二上动作信号，参考电容器经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压。

一种相位频率检测器可以包括：用于供应电压的部件和用于选择性地耦合所供应的电压的部件。相位频率检测器还包括：经由耦合部件选择性地耦合到电压供应部件的参考电容器。相位频率检测器进一步包括：经由耦合部件选择性地耦合到电压供应部件的反馈电容器。

这已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便随后的详细描述可以更好地被理解。下文将描述本公开的附加特征和优点。本领域的技术人员应当明白，本公开可以容易地被利用作为用于修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构的基础。本领域的技术人员还应当认识到，这样的等效构造没有偏离所附权利要求中阐述的本公开的教导。当关于附图来考虑时，从以下描述将更好地理解关于其组织和操作方法以及另外的目的和优点而被认为是本公开的特性的新颖特征。然而，将明确地理解，附图中的每个附图被提供仅用于说明和描述的目的，并且不旨在作为本公开的范围的定义。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在参考结合附图考虑的以下描述。

图1示出了与无线通信系统进行通信的无线设备。

图2示出了根据本公开的一方面的图1中的无线设备的框图。

图3图示了根据本公开的各方面的锁相环(PLL)系统。

图4A图示了根据本公开的各方面的用于定时电路(例如，锁相环)的相位频率检测器(PFD)设备的开关电源。

图4B图示了根据本公开的各方面的用于定时电路(例如，锁相环)的相位频率检测器(PFD)设备的另一开关电源。

图5图示了根据本公开的各方面的定时电路(例如，锁相环)的相位频率检测器(PFD)设备。

图6是示出了根据本公开的各方面的图4的开关电源的各种输出信号的时序图。

图7描绘了根据本公开的各方面的用于使锁相环的相位频率检测器线性化的方法的简化流程图。

图8是示出了示例性无线通信系统的框图，在该无线通信系统中，本公开的配置可以有利地被采用。

具体实施方式

下文关于附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，并且不旨在表示可以实践本文中描述的概念的仅有配置。该详细描述包括具体细节，以用于提供对各种概念的透彻理解目的。然而，对本领域的技术人员将明显的是，这些概念可以没有这些具体细节而被实践。在一些实例中，公知的结构和组件以框图形式示出，以便避免使这样的概念模糊不清。如本文中描述的，术语“和/或”的使用旨在表示“包括性的或”，并且术语“或”的使用旨在表示“排他性的或”。

锁相环(PLL)电路通常是被设计为在无线通信系统中操作的设备的重要组件。当PLL处于锁定配置时，PLL迫使PLL电路的振荡器(例如，压控振荡器(VCO)、数字控制振荡器、温度控制振荡器等)复制并且跟踪输入处的参考频率和相位。当被锁定时，输入(例如，在相位检测器处)和输出(例如，在VCO处)的频率精确地被跟踪(例如，输入频率＝输出频率)。然而，相位偏移可能存在于输入与输出之间。

PLL参考频率可以从本地振荡器(例如，晶体振荡器(XO))来得到。例如，晶体振荡器的频率可以是大约数十兆赫兹(MHz)，而VCO的频率可以被指定为生成GHz范围中的周期信号。在这种情况下，N分频器被插入在VCO与相位检测器之间。当被锁定时，PLL的输出处(例如，VCO处)的频率精确地跟踪PLL输入处(例如，相位检测器处)的频率的N倍。例如，N*输入频率等于输出频率。因此，VCO的输出频率由分频器设置在该频率的分数倍数。

PLL的相位频率检测器(PFD)检测参考信号输入与反馈信号输入之间在相位和频率上的差异，并且基于反馈信号是滞后还是超前于参考信号来生成“上”或“下”控制信号。这些“上”或“下”控制信号分别确定VCO是操作在较高还是较低频率。PFD将这些“上”和“下”信号输出到电荷泵。如果电荷泵接收到上信号，则电流被驱动到环路滤波器中。相反，如果它接收到下信号，则电流从环路滤波器中被汲取。例如，PFD包括逻辑控制单元和由控制单元控制的电荷泵(CP)，该逻辑控制单元具有来自参考时钟和馈送时钟的两个输入信号以及分别为Vup和Vdn的输出信号。电荷泵生成输出电流脉冲。

环路滤波器将这些信号转换为用于偏置VCO的控制电压。基于控制电压，VCO振荡在较高或较低频率，这影响反馈信号的相位和频率。如果PFD产生上信号，则VCO频率增大。下信号减小VCO频率。一旦参考信号和反馈信号具有相同的相位和频率，VCO稳定。环路滤波器通过去除来自电荷泵的毛刺并且防止电压过冲来滤除抖动。当参考信号和反馈信号被对准时，PLL被认为是锁定的。

在实践中，在实施PFD时出现一些问题，诸如动态传递特性(TC)的非线性和输出信号的DC偏移。PFD的线性度影响PLL的噪声和杂散性能两者。PFD非线性行为的主要贡献物是与对应于参考信号的参考路径与对应于反馈信号的反馈路径之间的供应耦合。

一种减轻PFD的非线性行为的技术是：添加单独的电阻器-电容器(RC)滤波器，以供应与参考路径和反馈路径相关联的电路。然而，该技术受制于复杂的平衡，其中RC转角频率应当足够低以隔离两个路径，但是要足够高以确保供应电压在下一时钟边沿的到达之前回到恒定电压。

因此，用于改进PFD的非线性行为的新技术是可取的。

本公开的各方面指向改进相位频率检测器(PFD)的非线性行为、以及锁相环(PLL)的电荷泵(CP)和缓冲器的非线性行为。在本公开的一个方面，PFD的开关供应隔离了对PLL的参考路径和反馈路径的供应(例如，电压供应)，以使得向参考路径的功率供应独立于向反馈路径的功率供应。该隔离改进了线性度。这两个路径仍然耦合到同一功率供应(例如，低压差(LDO)调节器)，以在与相位频率检测器相关联的电荷泵未充电时，从LDO调节器接收电荷。

相位频率检测器可以包括供应电压、一个或多个开关、参考电容器和反馈电容器。参考电容器经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压，并且反馈电容器经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压。在一个方面，反馈域依据反馈电容器中存储的电荷来触发“下”(与下降沿相关联)动作，并且参考域依据参考电容器中存储的电荷来触发“上”(与上升沿相关联)动作。

因此，本公开的各方面基本维持(或保持基本恒定)在通过PFD被处理之后的参考时钟和反馈时钟的相应上升沿与它们的对应上升沿输出之间的时间差。

本公开的各方面可以被实施在图1和图8的系统中。更具体地，本公开的各方面可以被实施在图2的无线设备中，和/或在图3的PLL中。

图1示出了与无线通信系统120通信的无线设备110。无线通信系统120可以是5G系统、长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信系统(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统、毫米波(mmW)技术、或某种其他无线系统。CDMA系统可以实施宽带CDMA(WCDMA)、时分同步CDMA(TD-SCDMA)、CDMA2000、或某种其他版本的CDMA。在毫米波(mmW)系统中，多个天线被用于波束赋形(例如，在30GHz、60GHz等的范围中)。为了简单，

图1示出了包括两个基站130和132以及一个系统控制器140的无线通信系统120。一般地，无线系统可以包括任何数目的基站和任何数目的网络实体。

无线设备110可以称为用户设备(UE)、移动台、终端、接入终端、订户单元、站等。无线设备110也可以是蜂窝电话、智能电话、平板、无线调制解调器、个人数字助理(PDA)、手持设备、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备等。无线设备110可以能够与无线通信系统120通信。无线设备110还可以能够接收来自广播站(例如，广播站134)的信号、来自一个或多个全球导航卫星系统(GNSS)中的卫星(例如，卫星150)的信号等。无线设备110可以支持用于无线通信的一种或多种无线电技术，诸如5G、LTE、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、GSM、802.11等。

无线设备110可以支持载波聚合，载波聚合是在多个载波上的操作。载波聚合也可以称为多载波操作。根据本公开的一方面，无线设备110可以能够操作在从698至960兆赫兹(MHz)的低频带、从1475至2170MHz的中频带、和/或从2300至2690MHz的高频带、从3400至3800MHz的超高频带、以及从5150MHz至5950MHz的LTE未许可频带(LTE-U/LAA)中的长期演进(LTE)中。低频带、中频带、高频带、超高频带和LTE-U是指五组频带(或频带组)，每个频带组包括多个频率带(或简称为“频带”)。例如，在一些系统中，每个频带可以覆盖高达200MHz并且可以包括一个或多个载波。例如，在LTE中，每个载波可以覆盖高达40MHz。当然，用于频带中的每个频带的范围仅是示例性的而非限制性的，并且其他频率范围可以被使用。LTE发布11支持35个频带，它们被称为LTE/UMTS频带并且在3GPP TS 36.101中列出。无线设备110可以被配置有LTE发布11中的一个或两个频带中的多达5个载波。

图2示出了无线设备200(诸如图1中示出的无线设备110)的示例性设计的框图。图2示出了可以是无线收发器(WTR)的收发器220的示例。一般地，发射器230和接收器250中的信号的调节可以由(多个)放大器、(多个)滤波器、上变频器、下变频器等的一个或多个级来执行。这些电路块可以与图2中示出的配置不同地被布置。此外，图2中未示出的其他电路块也可以用于调节发射器230和接收器250中的信号。除非另有指出，否则图2中的任何信号或附图中的任何其他图示可以是单端的或差分的。图2中的一些电路块也可以被省略。

在图2中示出的示例中，无线设备200一般包括收发器220和数据处理器210。数据处理器210可以包括用于存储数据和程序代码的存储器(未示出)，并且一般可以包括模拟和数字处理元件。收发器220可以包括支持双向通信的发射器230和接收器250。一般地，无线设备200可以包括用于任何数目的通信系统和频带的任何数目的发射器和/或接收器。收发器220的全部或一部分可以被实施在一个或多个模拟集成电路(IC)、射频(RF)集成电路(RFIC)、混合信号IC等上。

发射器或接收器可以利用超外差架构或直接转换架构来实施。在超外差架构中，信号在多个级中在射频与基带之间被频率转换，例如，对于接收器，在一个级中从射频到中频(IF)，并且在另一级中从中频到基带。在直接转换架构中，信号在一个级中在射频与基带之间被频率转换。超外差架构和直接转换架构可以使用不同的电路块和/或具有不同的要求。在图2中示出的示例中，发射器230和接收器250利用直接转换架构被实施。

在发射路径中，数据处理器210处理将被发射的数据。数据处理器210还在发射路径中向发射器230提供同相(I)和正交(Q)模拟输出信号。在示例性方面，数据处理器210包括数模转换器(DAC)214a和214b，以用于将由数据处理器210生成的数字信号转换成同相(I)和正交(Q)模拟输出信号(例如，I和Q输出电流)用于进一步处理。

在发射器230内，低通滤波器232a和232b分别对同相(I)和正交(Q)模拟发射信号进行滤波，以减少由之前的数模转换引起的不期望的镜频。放大器(Amp)234a和234b分别放大来自低通滤波器232a和232b的信号，并且提供同相(I)和正交(Q)基带信号。包括上变频混频器241a和241b的上变频器240利用来自TX LO信号生成器290的同相(I)和正交(Q)发射(TX)本地振荡器(LO)信号，对同相(I)和正交(Q)基带信号进行上变频，以提供上变频后的信号。滤波器242对上变频后的信号进行滤波，以减少由上变频引起的不期望的镜频以及接收频带中的干扰。功率放大器(PA)244放大来自滤波器242的信号，以获得期望的输出功率电平并且提供发射射频信号。发射射频信号被路由通过双工器/开关246，并且经由天线248被发射。

在接收路径中，天线248接收通信信号并且提供接收的射频(RF)信号，接收的RF信号被路由通过双工器/开关246并且被提供给低噪声放大器(LNA)252。双工器/开关246被设计为利用特定的接收(RX)至发射(TX)(RX至TX)双工器频率分离来操作，以使得RX信号与TX信号隔离。接收的RF信号由LNA 252放大并且由滤波器254滤波，以获得期望的RF输入信号。下变频混频器261a和261b将滤波器254的输出与来自RX LO信号生成器280的同相(I)和正交(Q)接收(RX)LO信号(即，LO_I和LO_Q)混频，以生成同相(I)和正交(Q)基带信号。同相(I)和正交(Q)基带信号由放大器262a和262b放大并且进一步由低通滤波器264a和264b滤波，以获得提供给数据处理器210的同相(I)和正交(Q)模拟输入信号。在所示出的示例性配置中，数据处理器210包括模数转换器(ADC)216a和216b，以用于将模拟输入信号转换为数字信号用于由数据处理器210进一步处理。

在图2中，发射本地振荡器(TX LO)信号生成器290生成用于上变频的同相(I)和正交(Q)TX LO信号，而接收本地振荡器(RX LO)信号生成器280生成用于下变频的同相(I)和正交(Q)RX LO信号。每个LO信号是具有特定基频的周期信号。锁相环(PLL)292从数据处理器210接收定时信息，并且生成用于调整来自TX LO信号生成器290的TX LO信号的频率和/或相位的控制信号。类似地，PLL 282从数据处理器210接收定时信息，并且生成用于调整来自RX LO信号生成器280的RX LO信号的频率和/或相位的控制信号。

无线设备200可以支持载波聚合，并且可以(i)接收由一个或多个小区在不同频率处在多个下行链路载波上发射的多个下行链路信号，和/或(ii)在多个上行链路载波上向一个或多个小区发射多个上行链路信号。对于频带内载波聚合，传输在相同频带中的不同载波上被发送。对于频带间载波聚合，传输在不同频带中的多个载波上被发送。然而，本领域的技术人员将理解，本文中描述的各方面可以被实施在不支持载波聚合的系统、设备、和/或架构中。

图3图示了锁相环(PLL)系统300。PLL系统300包括压控振荡器(VCO)302、相位频率检测器(PFD)304、环路滤波器(例如，低通滤波器)306、和分频器(例如，整数N合成器或分数合成器)310。PLL系统300可以集成在移动通信设备中。例如，PLL系统300可以被实施在移动通信设备的射频(RF)模块中。

相位频率检测器304可以耦合到环路滤波器306，环路滤波器306可以耦合到VCO302，VCO 302可以耦合到分频器310，并且分频器310可以耦合到相位频率检测器304以闭合反馈环路。VCO 302的输出可以是由调谐电压V_调谐控制的频率正弦波，调谐电压V_调谐由VCO302从环路滤波器306接收。例如，改变调谐电压V_调谐改变了VCO 302的频率。为了合成VCO 302的可取或精确频率，VCO 302的输出频率被反馈到分频器310。相位频率检测器304将分频器310的输出与参考信号(例如，参考信号Fref)进行比较。在一些方面，参考频率可以由稳定的本地晶体振荡器(未示出)来生成。

例如，如果晶体振荡器的参考频率在40MHz，并且VCO 302的输出在4GHz，则分频器310接收VCO 302的4GHz输出。分频器310被编程为除以100，以向相位频率检测器304提供输出频率，该输出频率与在相位频率检测器304处接收的参考频率相匹配。相位频率检测器304将参考频率和分频器310的输出频率的相位进行比较，并且生成与这两个频率之间的相位差成比例的误差信号。在一些实施方式中，模拟乘法器或混频器可以用作相位频率检测器304。因为当环路被锁定时，参考频率和来自分频器的输出是相同的，所以相位频率检测器304的输出包含直流(DC)分量和两倍频率的信号(例如，当相位频率检测器采用乘法器或混频器的形式时，这是真实的)。DC分量与相位差成比例。双倍频率分量被环路滤波器306去除。在滤波之后，任何相位差然后表现为去往VCO 302的控制电压(例如，调谐电压(V_调谐))。

图4A图示了根据本公开的各方面的用于定时电路(例如，锁相环)的相位频率检测器(PFD)设备的开关电源400。开关电源400包括功率供应设备402(例如，低压差(LDO)调节器)、第一开关404、第二开关406、参考电容器C1和反馈电容器C2。在一个方面，第一开关404和第二开关406可以是由控制信号414控制的晶体管。例如，开关包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管耦合在参考电容器C1与共同节点412(其看到来自LDO调节器的供应电压)之间，第二晶体管耦合在反馈电容器C2与共同节点412之间。

参考电容器C1耦合在第一开关404与地410之间。反馈电容器C2耦合在第二开关406与地410之间。开关电源400根据来自参考电容器C1和反馈电容器C2的拆分供应，向PFD提供功率。参考电容器C1向PFD的参考域提供参考供电Vdd_fr。反馈电容器C2向PFD的反馈域提供反馈供电Vdd_fv。第一开关404耦合在共同节点412与参考电容器C1之间，并且第二开关406耦合在共同节点412与反馈电容器C2之间。功率供应设备402耦合在功率供应源408与共同节点412之间。功率供应设备402提供供应电压Vdd_com，以对参考电容器C1和反馈电容器C2充电。

用于PFD设备(例如，PFD 304)的开关电源400隔离对PLL的参考路径和反馈路径的供应(例如，电压供应)，以使得向参考路径的功率供应独立于向反馈路径的功率供应。参考路径包括第一开关404和参考电容器C1，从而参考电容器C1选择性地向PFD的参考域(与参考路径相关联)供应功率。反馈路径包括第二开关406和反馈电容器C2，从而反馈电容器C2选择性地向PFD的反馈域(与反馈路径相关联)供应功率。参考电容器C1和反馈电容器C2耦合到同一功率供应设备402，以在与相位频率检测器相关联的电荷泵未充电时，从功率供应设备402接收电荷。例如，参考电容器C1经由第一开关404选择性地耦合到供应电压，并且反馈电容器C2经由第二开关406选择性地耦合到供应电压。

图4B图示了根据本公开的各方面的用于定时电路的PFD设备的另一开关电源。为了说明性目的，图4A的设备和特征的标记和编号中的一些类似于图4B的那些。然而，代替使用由图4A所图示的第一开关404和第二开关406，图4B图示了耦合到参考电容器C1和反馈电容器C2的单个开关405。例如，图4A的第一开关404和第二开关406可以集成到图4B的单个开关405中。

图5是根据本公开的各方面的定时电路(例如，锁相环)的相位频率检测器(PFD)设备500。PFD设备500包括参考域507、反馈域509和延迟电路511。例如，开关电源400耦合到PFD设备500，以使得参考电容器C1选择性地向PFD设备500的参考域507提供参考供电Vdd_fr，并且反馈电容器C2向PFD设备500的反馈域509提供反馈供电Vdd_fv。PFD设备500检测参考信号输入(Fr)与反馈信号输入(Fv)之间在相位和频率上的差异，并且基于反馈信号输入是滞后还是超前于参考信号输入来生成“上”或“下”控制/动作信号。

反馈域509依据反馈电容器C2中存储的电荷来触发下(例如，与下降沿相关联)动作信号，并且参考域507依据参考电容器C1中存储的电荷来触发上(例如，与上升沿相关联)动作信号。例如，PFD设备500包括反馈域控制单元(未示出)和参考域控制单元(未示出)，反馈域控制单元依据反馈电容器C2中存储的电荷来触发下动作信号，参考域控制单元依据参考电容器C1中存储的电荷来触发上动作信号。PFD设备500可以耦合到电荷泵(未示出)，其中基于反馈电容器C2中存储的电荷的下动作信号被提供给电荷泵，并且基于参考电容器C1中存储的电荷的上动作信号被提供给电荷泵。

这些“上”或“下”动作信号确定耦合到PFD设备500的VCO操作在较高还是较低频率。PFD将这些“上”和“下”动作信号输出到电荷泵(未示出)。延迟电路511根据反馈环路配置而被耦合到反馈域509和参考域507，以提供经延迟调整的信号513和515，以确保参考信号输入(Fr)和反馈信号输入(Fv)的下降沿同时出现。例如，经延迟调整的信号513可以被提供给参考域507，而经延迟调整的信号被提供给反馈域509。

图6是时序图600，其示出了根据本公开的各方面的图4A和图4B的开关电源400的各种输出信号。时序图600包括时间图形600A-600E。时序图形600A表示从包括PFD的锁相环(PLL)的输出提供给PFD的反馈时钟信号或反馈信号输入(Fv)。时序图形600B表示从参考时钟提供给PFD的参考时钟信号或参考信号输入(Fr)。时序图形600C表示控制信号(例如，控制信号414)，其用于启用第一开关404和/或第二开关406以从参考电容器C1向参考域和/或从反馈电容器C2向反馈域提供功率供应。时序图形600D表示从参考电容器C1到PFD设备500的参考域507的电荷(例如，电压、电流或功率(PFr))。时序图形600E表示从反馈电容器C2到PFD设备500的反馈域509的电荷(例如，电压、电流或功率(PFv))。

参考时序图形600A和600B，TFv1和TFr1分别表示反馈信号输入(Fv)和参考信号输入(Fr)的上升沿。延迟电路511确保反馈信号输入(Fv)和参考信号输入(Fr)的下降沿在同一时间TFe出现。然而，上升沿可以在不同时间(例如，时间t1和t2)出现。PFr和PFv分别表示与参考路径和反馈路径相关联的功率供应(例如，来自电容器C1和C2的电压)函数。

在与参考信号输入(Fr)的上升沿相对应的时间t1处，当功率直接从LDO调节器402供应给参考路径和反馈路径中的每个时(没有与C1和C2相关联的拆分供应)，功率供应(例如，低压差(LDO)调节器)下降，因为功率针对参考信号输入(Fr)的上升沿被提供。类似地，在与反馈信号输入(Fv)的上升沿相对应的时间t2处，功率供应下降，因为功率针对反馈信号输入(Fv)的上升沿被提供。然而，在该功率供应配置中，在时间t2处，来自直接耦合的LDO的功率供应不在完全强度(例如，低于理想电压)。作为结果，相对于与参考信号输入(Fr)相关联的那些“上”或“下”信号，在PFD设备500的输出处的与反馈信号输入(Fv)相对应的“上”或“下”信号被进一步延迟。因此，参考信号和反馈信号的上升沿之间的时间差不能保持恒定，或在PFD设备500的输出处被维持。作为结果，PFD设备500受制于非线性。

因此，本公开的各方面基本维持(或保持基本恒定)在通过PFD设备500被处理之后的参考时钟和反馈时钟的相应上升沿TFv1和TFr1与它们的对应上升沿输出之间的时间差。为了维持该时间差，开关电源400耦合到PFD设备500，以隔离对PLL的参考路径和反馈路径的供应(例如，电压供应)，使得向参考路径的功率供应独立于向反馈路径的功率供应。

例如，与经由第二开关406选择性地耦合到共同节点412(其看到来自LDO调节器402的供应电压)的反馈电容器C2相关联的上或下动作信号在PFD设备500的反馈域509处被实现。类似地，与经由第一开关404选择性地耦合到共同节点412的参考电容器C1相关的上或下动作信号在PFD设备500的参考域507处被实现。在上和下动作信号变为低之后，并且在反馈信号输入(Fv)或参考信号输入(Fr)的下一上升沿TFv2和TFr2之前，参考电容器C1和/或反馈电容器C2从供应电压(例如，从LDO调节器402)接收电荷。

当参考电容器C1和/或反馈电容器C2不充电时，参考电容器C1和反馈电容器C2分别向参考域507和反馈域509提供电荷。例如，在从t₀到t₃的时间段期间，参考电容器C1和反馈电容器C2分别向参考域507和反馈域509提供电荷。在该时间段期间，控制信号(时序图形600C)为高。在从t₃到t₄的时间段期间，参考电容器C1和反馈电容器C2分别从LDO调节器402接收电荷。在该时间段期间，控制信号为低。时序图形600D示出，在遇到上升沿T_Fr1时的时间t₁处的功率(P_Fr)上的下降不影响在后来遇到上升沿T_Fv1时提供给反馈域509的功率P_Fv。该特征由于拆分供应配置而被实现，在拆分供应配置中，参考电容器C1和反馈电容器C2独立地向PFD设备500提供功率。

图7描绘了用于使锁相环的相位频率检测器线性化的方法的简化流程图700。在框702处，经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压的反馈电容器向相位频率检测器的反馈域生成下动作信号。在框704处，经由一个或多个开关选择性地耦合到供应电压的参考电容器向相位频率检测器的参考域生成上动作信号。

根据本公开的一个方面，描述了一种相位频率检测器。相位频率检测器包括用于供应电压的部件。相位频率检测器还包括用于选择性地耦合所供应的电压的部件。电压供应部件可以是例如LDO调节器402。选择性耦合部件可以是例如第一开关404、第二开关406和/或控制信号414。在另一方面，前述部件可以是被配置为执行通过前述部件记载的功能的任何模块或任何装置或材料。

图8是示出了示例性无线通信系统的框图，在该无线通信系统中，本公开的配置可以有利地被采用。出于说明的目的，图8示出了三个远程单元820、830和850以及两个基站840。将认识到，无线通信系统可以具有许多更多的远程单元和基站。远程单元820、830和850包括IC器件825A、825B和825C，这些IC器件包括所公开的相位频率检测器。将认识到，其他设备也可以包括所公开的相位频率检测器，诸如基站、交换设备和网络装备。图8示出了从基站840到远程单元820、830和850的前向链路信号880、以及从远程单元820、830和850到基站840的反向链路信号890。

在图8中，远程单元820被示出为移动电话，远程单元830被示出为便携式计算机，并且远程单元850被示出为无线本地环路系统中的固定位置远程单元。例如，远程单元可以是移动电话、手持式个人通信系统(PCS)单元、诸如个人数字助理(PDA)的便携式数据单元、启用GPS的设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、诸如读表装备的固定位置数据单元、或者存储或取回数据或计算机指令的其他通信设备、或它们的组合。尽管图8图示了根据本公开的各方面的远程单元，但是本公开不限于这些示例性图示的单元。本公开的各方面可以在包括相位频率检测器的许多设备中适合地被采用。

对于固件和/或软件实施方式，方法可以利用执行本文中描述的功能的模块(例如，过程、函数等)来实施。有形地将指令具体化的机器可读介质可以在实施本文中描述的方法时被使用。例如，软件代码可以存储在存储器中并且由处理器单元执行。存储器可以被实施在处理器单元内或者在处理器单元外部。如本文中使用的，术语“存储器”是指长期、短期、易失性、非易失性、或其他存储器的类型，并且不限于特定类型的存储器或特定数目的存储器、或者存储器被存储在其上的介质的类型。

如果被实施在固件和/或软件中，则功能可以作为一个或多个指令或代码被存储在计算机可读介质上。示例包括利用数据结构被编码的计算机可读介质和利用计算机程序被编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是能够由计算机访问的可用介质。通过示例而非限制的方式，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储设备、或者如下的其他介质，其可以用于以指令或数据结构的形式来存储期望的程序代码，并且其可以由计算机访问；如本文中使用的，盘和碟包括紧凑碟(CD)、激光碟、光碟、数字多功能碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘通常磁性地再现数据，而碟利用激光光学地再现数据。上述的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。

除了存储在计算机可读介质上之外，指令和/或数据还可以作为信号被提供在通信装置中包括的传输介质上。例如，通信装置可以包括具有指示指令和数据的信号的收发器。指令和数据被配置为使得一个或多个处理器来实施权利要求中概述的功能。

关于本文中的公开内容所描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以利用被设计为执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、或者它们的任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在替换方式中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器也可以被实施为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP内核相结合的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置。

尽管已经详细描述了本公开及其优点，但是应当理解，不偏离由所附权利要求限定的本公开的技术，本文中可以进行各种改变、替换和更改。例如，关系术语，诸如“上方”和“下方”等，关于衬底或电子设备被使用。当然，如果衬底或电子设备被倒置，则上方变为下方，并且反之亦然。另外，如果侧向定向，则上方和下方可以是指衬底或电子设备的侧面。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定配置。如本领域的普通技术人员从本公开将容易明白的，与本文中描述的对应配置执行基本上相同功能或实现基本上相同结果的目前已有或以后将被开发的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤，可以根据本公开而被利用。因此，所附权利要求意图为在它们的范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种相位频率检测器，包括：

供应电压；

至少一个开关；

参考电容器，经由所述至少一个开关选择性地耦合到所述供应电压；以及

反馈电容器，经由所述至少一个开关选择性地耦合到所述供应电压。

2.根据权利要求1所述的相位频率检测器，还包括反馈域控制单元，所述反馈域控制单元依据所述反馈电容器中存储的电荷来触发“下”动作。

3.根据权利要求1所述的相位频率检测器，还包括参考域控制单元，所述参考域控制单元依据所述参考电容器中存储的电荷来触发“上”动作。

4.根据权利要求1所述的相位频率检测器，其中所述至少一个开关包括：耦合在所述参考电容器与所述供应电压之间的第一晶体管或第一开关，以及耦合在所述反馈电容器与所述供应电压之间的第二晶体管或第二开关。

5.根据权利要求1所述的相位频率检测器，其中所述反馈电容器和所述参考电容器中的每个电容器耦合在所述至少一个开关与地之间。

6.根据权利要求1所述的相位频率检测器，其中所述相位频率检测器耦合到电荷泵，其中至少部分地基于所述反馈电容器中存储的电荷的“下”动作信号被提供给所述电荷泵。

7.根据权利要求1所述的相位频率检测器，其中所述相位频率检测器耦合到电荷泵，其中至少部分地基于所述参考电容器中存储的电荷的“上”动作信号被提供给所述电荷泵。

8.一种用于使锁相环的相位频率检测器线性化的方法，包括：

从反馈电容器向所述相位频率检测器的反馈域生成第一“上”动作信号或第一“下”动作信号，所述反馈电容器经由至少一个开关选择性地耦合到供应电压；以及

从参考电容器向所述相位频率检测器的参考域生成第二“下”动作信号或第二“上”动作信号，所述参考电容器经由所述至少一个开关选择性地耦合到所述供应电压。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：在所述第一“上”动作信号、所述第二“上”动作信号、所述第一“下”动作信号和/或所述第二“下”动作信号变为低之后，并且在来自所述反馈电容器的反馈信号输入和来自所述参考电容器的参考信号输入的下一上升沿之前，从所述供应电压接收电荷。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括：向所述参考域提供经延迟调整的信号，以确保参考信号输入的下降沿和反馈信号输入的下降沿同时出现。

11.根据权利要求8所述的方法，还包括：向所述反馈域提供经延迟调整的信号，以确保参考信号输入的下降沿和反馈信号输入的下降沿同时出现。

12.根据权利要求8所述的方法，还包括：检测参考信号输入与反馈信号输入之间在相位和频率上的差异，并且至少部分地基于所述反馈信号输入是滞后还是超前于所述参考信号输入，来生成所述第一“上”动作信号、所述第二“上”动作信号、所述第一“下”动作信号和/或所述第二“下”动作信号。

13.根据权利要求8所述的方法，还包括：至少部分地基于所述参考电容器中存储的电荷，选择性地向所述参考域提供参考供电。

14.根据权利要求8所述的方法，还包括：至少部分地基于所述反馈电容器中存储的电荷，选择性地向所述反馈域提供反馈供电。

15.一种相位频率检测器，包括：

用于供应电压的部件；

用于选择性地耦合所供应的电压的部件；

参考电容器，经由所述耦合部件选择性地耦合到所述电压供应部件；以及

反馈电容器，经由所述耦合部件选择性地耦合到所述电压供应部件。

16.根据权利要求15所述的相位频率检测器，还包括：用于依据所述反馈电容器中存储的电荷来触发“下”动作的部件。

17.根据权利要求15所述的相位频率检测器，还包括：用于依据所述参考电容器中存储的电荷来触发“上”动作的部件。

18.根据权利要求15所述的相位频率检测器，其中所述反馈电容器和所述参考电容器中的每个电容器耦合在所述耦合部件与地之间。

19.根据权利要求15所述的相位频率检测器，耦合到电荷泵，其中至少部分地基于所述反馈电容器中存储的电荷的“下”动作信号被提供给所述电荷泵。

20.根据权利要求15所述的相位频率检测器，耦合到电荷泵，其中至少部分地基于所述参考电容器中存储的电荷的“上”动作信号被提供给所述电荷泵。

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