CN1588803A - 锁相环电路 - Google Patents

Abstract

一锁相环电路，包括：回路滤波器，具有一第一输入端及一第二输入端，包括：一第一电容，连接到该第一输入端上；一电阻，一端连接到该第一输入端；一第二电容，连接到该第二输入端；及一源极跟随器，具有一输入端连接到该第二输入端，一输出端连接到该电阻的另一端；一第一电荷泵，连接到该第一输入端，以输出一第一电流；以及一第二电荷泵，连接到该第二输入端，以输出一第二电流；其中该第一电流为该第二电流的B倍，其中B＞1。

Description

锁相环电路

技术领域

本发明有关于一种锁相环电路，特别有关于一种应用于收发器或CD/DVD中的锁相环电路。

背景技术

图1表示一传统的锁相环电路1，由一分频器10、一相位频率检测器11、一电荷泵12、一回路滤波器13、一压控振荡器14及一分频器15所组成，其中，R1、C1及C2构成回路滤波器13，由于回路的带宽(loop bandwidth)需要远小于参考频率Fref的频率并且需要保持回路稳定，所以C1会非常大，其大小约数百PF至数千PF，相对的其所占面积亦相当大。其中，回路滤波器的转换函数(1)为

$\mathrm{Vc}=\frac{I(S+\frac{1}{R1C1})}{\mathrm{SC}2(S+\frac{C1+C2}{R1C2C1})}\≈\frac{I(S+\frac{1}{R1C1})}{\mathrm{SC}2(S+\frac{1}{R1C2})},$ 若C2＜＜C1；

I为电荷泵120的操作电流。

为解决上述问题，如图2所示的另一传统锁相环1’提供双电荷泵120、121来减少其电容的面积，其中电荷泵120的操作电流为I1，电荷泵121的操作电流为I2，其中I1＝B*I2，且B＞1，图2的回路滤波器的转换函数(2)为

$\mathrm{Vc}=\frac{I1(S+\frac{1}{\mathrm{BR}1C3}+\frac{C2}{\mathrm{BC}3}S)}{\mathrm{SC}2(S+\frac{1}{R1C2})}\≈\frac{I1(S+\frac{1}{\mathrm{BR}1C3})}{\mathrm{SC}2(S+\frac{1}{R1C3})},$ 若C2＜＜BC3。

由转换函数(2)可知，利用该锁相环电路，可使电容C3的面积缩小为图1的电容C1的1/B倍，但是由于电容C3为浮接电容，无法使用单位面积电容较大的场效晶体管电容，只能使用单位面积电容较小的多晶硅对多晶硅(polyto poly)电容，或是金属对金属(Metal-to-Metal；MIM)电容，固其面积减少仍有限，且其需要一个放大器130以及一个加法器131，增加电路设计的复杂度以及面积，也增加电路的噪声。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一具较小电路面积以及降低电路噪声的锁相环电路。

为达成前述目的，本发明提供一种锁相环电路，其包括：回路滤波器，具有一第一输入端及一第二输入端，包括：一第一电容，连接到该第一输入端上；一电阻，一端连接到该第一输入端；一第二电容，连接到该第二输入端；一源极跟随器，具有一输入端连接到该第二输入端，一输出端连接到该电阻的另一端；一第一电荷泵，连接到该第一输入端，以输出一第一电流；以及一第二电荷泵，连接到该第二输入端，以输出一第二电流；其中该第一电流为该第二电流的B倍，其中B＞1。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1表示一传统锁相环电路的电路示意图；

图2表示另一传统锁相环电路的电路示意图；

图3表示本发明锁相环电路一较佳实施例的电路示意图

相关符号说明：

相位频率检测器～11 电荷泵～12 回路滤波器～13 压控振荡器～14 分频器～15 电荷泵～120、121 锁相环～1’ 电容～C3 锁相环电路～2 回路滤波器～20 第一电荷泵～21 第二电荷泵～22 压控振荡器～23 分频器～24 相位频率检测器～25分频器～26 第一输入端 200～第二输入端～201 电阻～R1 第二电容～C4 源极跟随器～M1

具体实施方式

图3表示本发明锁相环电路一较佳实施例的电路示意图，该锁相环电路2包括一回路滤波器20、一第一电荷泵21、一第二电荷泵22、一压控振荡器23、一分频器24、一相位频率检测器25及一分频器26。

回路滤波器20具有一第一输入端200及一第二输入端201，包括：一第一电容C2，连接到该第一输入端200上；一电阻R1，一端连接到该第一输入端200；一第二电容C4，连接到该第二输入端201；一源极跟随器(sourcefollower)M1，例如为一PMOS晶体管，亦可使用NMOS晶体管，其漏极连接到一固定电压源(例如：接地GND)，具有一栅极当作输入端连接到该第二输入端201，一源极当作输出端连接到该电阻R1的另一端；一电流源Ib1连接到该源极跟随器M1的输出端。第一电荷泵21，连接到该第一输入端200，以输出一第一电流IP1；第二电荷泵22，连接到该第二输入端201，以输出一第二电流IP2；其中，该第一电流IP1为该第二电流IP2的B倍，B＞1。压控振荡器23，连接到该回路滤波器20以接收由回路滤波器20输出的信号并根据其电压值转换对应的频率。

分频器24的分频倍数为N，连接到该压控振荡器23的输出端以分频，并输出一反馈信号。相位频率检测器25，具两输入端分别连接到一分频器24的输出端及另一分频器26上以接收一频率为Fref的信号及频率为Fvco_fb的反馈信号，两输出端连接到该第一电荷泵21以及该第二电荷泵22。

利用本实施例的回路滤波器2，假设IP1＝B*IP2，B＞1，源极跟随器M1的电压放大倍数为理想值1，则

$\mathrm{Vc}=\mathrm{IP}1\×\frac{1}{\frac{1}{R_1}+{\mathrm{SC}}_2}+V_{C1}\×\frac{\frac{1}{{\mathrm{SC}}_2}}{R_1+\frac{1}{{\mathrm{SC}}_2}}\·\·\·$ 算式(1)

$V_{C1}=\frac{I_{P2}}{S{C}_4}=\frac{I_{P1}}{\mathrm{SB}{C}_4}\·\·\·.$ 算式(2)

算式(2)代入算式(1) $\mathrm{Vc}=\frac{I_{P1}{R}_1}{1+{\mathrm{SR}}_1{C}_2}+\frac{V_{C1}}{1+{\mathrm{SR}}_1{C}_2}=\frac{I_{P1}{R}_1+{\mathrm{VC}}_1}{1+{\mathrm{SR}}_1{C}_2}\·\·\·$ 算式(3)

V_C1代入算式(3)

$V_C=\frac{I_{P1}{R}_1+\frac{I_{P1}}{\mathrm{SB}{C}_4}}{1+{\mathrm{SR}}_1{C}_2}=\frac{I_{P1}(R_1+\frac{1}{\mathrm{SB}{C}_4})}{1+{\mathrm{SR}}_1{C}_2}=\frac{I_{P1}(R_1+\frac{1}{\mathrm{SB}{C}_4})}{1+{\mathrm{SR}}_1{C}_2}$

$=\frac{I_{P1}\frac{R_1}{S}(S+\frac{1}{{\mathrm{BR}}_1{C}_4})}{R_1{C}_2(S+\frac{1}{R_1{C}_2})}=\frac{I_{P1}(S+\frac{1}{{\mathrm{BR}}_1{C}_4})}{{\mathrm{SC}}_2(S+\frac{1}{R_1{C}_2})}\·\·\·.$ 转换函数(3)

由转移函数(3)与转换函数(1)比较可知，本发明可BC4＝C1，C4＝C1/B，使电容C4的面积减少为常规的电容C1的B倍，且电容C4为接地电容，可使用单位面积较大的场效晶体管电容(MOS CAP)，另外，由于只使用一源极跟随器，所以电路噪声较小，并可降低相位噪声(phase noise)及时间抖动(timingjitter)的影响，另外，由于电压VC1由阈值电压Vth开始充电，所以可加速锁相环到达预定频率所需要的时间。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。

Claims (6)

1..一锁相环电路，包括：

回路滤波器，具有一第一输入端及一第二输入端，包括：

一第一电容，连接到该第一输入端上；

一电阻，一端连接到该第一输入端；

一第二电容，连接到该第二输入端；及

一源极跟随器，具有一输入端连接到该第二输入端，一输出端连接到该电阻的另一端；

一第一电荷泵，连接到该第一输入端，以输出一第一电流；以及

一第二电荷泵，连接到该第二输入端，以输出一第二电流；

其中该第一电流为该第二电流的B倍，其中B＞1。

2.如权利要求1所述的锁相环电路，还包括一电流源连接到该源极跟随器的输出端。

3.如权利要求1所述的锁相环电路，还包括一压控振荡器，连接到该回路滤波器的输出端。

4.如权利要求3所述的锁相环电路，还包括一第一分频器，连接到该压控振荡器的输出端，以输出一反馈信号。

5.如权利要求4所述的锁相环电路，还包括一相位检测器，该相位检测器的两输入端分别连接到一该第二分频器的输出端及一第二分频器上，两输出端则分别与该第一电荷泵及该第二电荷泵连接。

6.如权利要求1所述的锁相环电路，其中该源极跟随器具有一漏极连接到一固定电压源，一栅极作为该输入端连接到该第二电荷泵的输出端，及一源极连接到该电阻的另一端。

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