DE102008045042B4

DE102008045042B4 - Regelschleifensystem

Info

Publication number: DE102008045042B4
Application number: DE102008045042A
Authority: DE
Inventors: Michael Lewis
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2028-08-30
Also published as: US7642861B2; DE102008045042A1; US20090085677A1

Abstract

System für ein Mobilgerät, das unter Verwendung mehrerer Frequenzquellen arbeitet, mit:
einer ersten Frequenzquelle zum Bereitstellen eines Hochfrequenztaktes, und
einer zweiten Frequenzquelle zum Bereitstellen eines Niederfrequenztaktes,
wobei die erste Frequenzquelle und die zweite Frequenzquelle durch ein Doppelmodusschleifensystem (300) bereitgestellt werden,
wobei das Doppelmodusschleifensystem (300) folgende Merkmale umfasst:
eine Phasenregelschleifenschaltung (302–312) mit zumindest einer Komponente, um ein Signal zu erzeugen, das auf eine Phase eines ersten Referenzsignals (F_REF1) verriegelt ist;
eine Frequenzregelschleifenschaltung (302, 310–316) mit zumindest einer Komponente, um ein Signal zu erzeugen, das auf eine Frequenz eines zweiten Referenzsignals (F_REF2) verriegelt ist, wobei die Frequenzregelschleifenschaltung zumindest eine Komponente (302, 310, 312) der Phasenregelschleifenschaltung nutzt; und
einen Schalter (318), um zwischen der Phasenregelschleifenschaltung und der Frequenzregelschleifenschaltung umzuschalten,
wobei das Doppelmodusschleifensystem (300) beim Betrieb mit dem Hochfrequenztakt die Phasenregelschleifenschaltung verwendet, und beim Betrieb mit dem Niederfrequenztakt die Frequenzregelschleifenschaltung verwendet.

Description

Mobilgeräte (z. B. Mobiltelefone) arbeiten in der Regel unter Verwendung mehrerer Frequenzquellen. Die erste Frequenzquelle ist ein Hochfrequenzquarztakt (beispielsweise mit einer Referenzfrequenz von 26 MHz), der in aktiven Modi, wie z. B. beim Kommunizieren mit der Zellenbasisstation oder beim Durchführen einer Hochfrequenzverarbeitung, verwendet wird. Die zweite Frequenzquelle ist ein Niederfrequenztakt (beispielsweise mit einer Referenzfrequenz von 32 kHz), der zum Aufrechterhalten einer Zeitbasis während Leerlaufzuständen verwendet wird. Der zweite, der Niederfrequenztakt, vermeidet, dass beim Erzeugen und Verteilen der Hochfrequenztaktquelle Strom aufgenommen wird, sowie, dass in Geräten Strom aufgenommen wird, die mit dem Hochfrequenztakt verbunden sind und keine angemessene Taktgattersteuerung implementieren.
Gemäß herkömmlichen Entwürfen sind getrennte Schaltungen mit unterschiedlichen Komponenten erforderlich, um die Hochfrequenz- und Niederfrequenzquellen nutzen zu können.
Aus der DE 196 35 891 A1 ist bereits ein Empfänger bekannt, dessen Empfangsfrequenz auf eine gewünschte Frequenz abgestimmt werden kann. Um die Zeitdauer zu reduzieren, während der sich die Empfangsfrequenz auf die gewünschte Frequenz stabilisiert, hat der Empfänger zwei Steuerschleifensysteme, nämlich ein Frequenzsteuerschleifensystem zum Erzeugen eines ersten Steuersignals, das die Differenz bezüglich der Phase zwischen einem Vergleichssignal und einem Referenzsignal anzeigt, und ein zweites Steuerschleifensystem zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals, das eine Frequenzdifferenz zwischen einer Oszillationsfrequenz und einer Kanalauswahlfrequenz anzeigt. Ferner hat der Empfänger eine Auswahlsteuerung zum selektiven Versorgen der Oszillationseinrichtung entweder mit dem ersten oder zweiten Steuersignal.
Aus der US 2005/0027763 A1 ist bereits ein Oberwellendetektor bekannt, der mit einer Mustererfassungsschaltung ermittelt, ob ein Datensignal einem Soll-Bitmuster entspricht.
Die US 2004/0201428 A1 und die US 7,030,711 B2 beschreiben Ansätze zur Frequenzeinstellung in CDR-Schaltungen, wobei eine Grobeinstellung durch eine Frequenzregelschleife und eine nachfolgende Feineinstellung durch eine Phasenregelschaltung erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, das eine Phasenregelung und eine Frequenzregelung auf der Grundlage von hochfrequenten und niederfrequenten Referenzsignalen bei niedrigem Schaltungsaufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren kennzeichnet/kennzeichnen die Ziffer(n) ganz links in einem Bezugszeichen die Figur, in der das Bezugszeichen zum ersten Mal erscheint. Die Verwendung derselben Bezugszeichen in unterschiedlichen Fällen in der Beschreibung und den Figuren kann ähnliche oder identische Elemente anzeigen. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer Implementierung eines Systems mit einer Phasenregelschleife;
2 ein Blockdiagramm einer Implementierung eines Systems mit einer Frequenzregelschleife;
3 ein Blockdiagramm einer Implementierung eines Doppelmodussystems mit einem Phasenregelschleifenmodus (PLL-Modus) und einem Frequenzregelschleifenmodus (FLL-Modus);
4 ein Blockdiagramm einer Implementierung, bei der das in 3 gezeigte Doppelmodussystem in einem PLL-Modus arbeitet;
5 ein Blockdiagramm einer Implementierung, bei der das in 3 gezeigte Doppelmodussystem in einem FLL-Modus arbeitet; und
6 ein Flussdiagramm eines exemplarischen Prozesses zum Handhaben von Signalen mit einer Vielfalt von Frequenzen.
Es sind hierin Techniken zum Verriegeln der Frequenz eines Signals offenbart. Es ist ein System bereitgestellt, das einen Phasenregelschleifenmodus (PLL-Modus; PLL = phase locked loop) und/oder einen Frequenzregelschleifenmodus (FLL-Modus; FLL = frequency locked loop) aufweist. In einer beschriebenen Implementierung ist eine schaltbare Schaltung gebildet, die dahingehend wirksam ist, zwischen dem PLL- und dem FLL-Modus umzuschalten.
In dem PLL-Modus arbeitet die schaltbare Schaltung als ein elektronisches Steuersystem, das ein Signal erzeugt, das auf die Phase eines Eingangs- oder „Referenz”-Signals verriegelt ist. Die Schaltung vergleicht die Phase eines gesteuerten Oszillators mit dem Referenzsignal. Ansprechend auf den Vergleich erhöht oder senkt das System automatisch die Frequenz des gesteuerten Oszillators, bis seine Phase (und damit seine Frequenz) an die der Referenz angepasst ist.
In dem FLL-Modus arbeitet die schaltbare Schaltung als ein elektronisches Steuersystem, das ein Signal erzeugt, das auf die Frequenz des Eingangs- oder „Referenz”-Signals verriegelt ist. Die FLL-Schaltung vergleicht die Frequenz eines gesteuerten Oszillators mit dem Referenzsignal und erhöht oder senkt automatisch die Frequenz des gesteuerten Oszillators, bis seine Frequenz an die der Referenz angepasst ist.
Die hierin beschriebenen Techniken können auf viele Arten implementiert werden. Exemplarische Umgebungen sowie ein exemplarischer Zusammenhang werden nachfolgend mit Bezug auf die aufgenommenen Figuren und die fortlaufende Erörterung geliefert.
Exemplarische Systeme
1 zeigt ein exemplarisches System zum Erzeugen und Verriegeln der Frequenz eines Signals mit relativ hoher Frequenz, z. B. 26 MHz. Das System kann allgemein als eine Phasenregelschleife (PLL) 100 bezeichnet werden. Jeder Block stellt eine oder mehrere diskrete und/oder integrierte Komponenten zum Durchführen einer bestimmten Funktion in Bezug auf die PLL 100 dar. Die diskreten und/oder integrierten Komponenten können in einer oder mehreren Schaltungen miteinander gekoppelt sein.
Die exemplarische PLL 100 ist dahingehend wirksam, basierend auf einem Referenzsignal F_REF, das von einem Phasenfrequenzdetektor 104 empfangen wird, ein Signal eines spannungsgesteuerten Oszillators F_VCO (VCO = voltage controlled oscillator) aus einem spannungsgesteuerten Oszillator 102 zu erzeugen. Das Referenzsignal F_REF kann ein beliebiger Typ eines elektronischen Signals sein und kann von einer lokalen oder entfernten Signalquelle an einen Phasenfrequenzdetektor 104 geliefert werden. Das Signal F_VCO wird durch den spannungsgesteuerten Oszillator 102 ausgegeben und an einen Frequenzteiler 106 geliefert, der das Signal in durchschnittlich dieselbe Frequenz wie die des Referenzsignals teilt. Ein Sigma-Delta-Wandler 108 kann mit dem Frequenzteiler 106 verbunden sein, um ein zeitveränderliches Teilungsverhältnis, und damit ein wirksames Teilungsverhältnis, das kein ganzzahliger Wert ist, (eine so genannte Bruchteil-N-PLL) zu schaffen. Der Phasenfrequenzdetektor 104 empfängt das von dem Frequenzteiler 106 ausgegebene Signal und erzeugt ein Steuersignal, das proportional zu der Phasen-/Frequenzdifferenz zwischen der Referenzfrequenz F_REF und dem Ausgabesignal des Frequenzteilers 106 und eine geteilte Darstellung des Signals F_VCO ist. Der Phasenfrequenzdetektor 104 gibt das Steuersignal an eine Ladungspumpe 110 aus. Die Ladungspumpe 110 steuert ein Tiefpassschleifenfilter 112 an, das die Referenzfrequenz unterdrückt und eine gleichbleibende Steuerspannung erzeugt. Die gleichbleibende Steuerspannung wird an den spannungsgesteuerten Oszillator 102 geliefert. Wenn die Frequenz des Ausgabesignals F_VCO, wie sie durch den Frequenzteiler modifiziert ist, sich von der des Referenzsignals F_REF unterscheidet, bewirkt die PLL-Schaltung 100, dass die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 102 in der Richtung des Referenzsignals F_REF abweicht. So wird als Folge der PLL 100 die Phasendifferenz (und somit die Frequenzdifferenz) zwischen F_VCO und F_REF an dem Phasenfrequenzdetektor Null, oder die Phasendifferenz wird mit einer Nullfrequenzdifferenz sehr klein.
Der spannungsgesteuerte Oszillator 102 ist ein Bauelement oder ein System von Bauelementen, das ein Ausgabetaktsignal mit einer Frequenz liefert, die zu dem Pegel der Eingangsspannung proportional ist. Das Taktsignal wird dann über den Frequenzteiler 106 zu dem Phasenfrequenzdetektor 104 zurückgespeist. Der spannungsgesteuerte Oszillator 102 kann ein Ringoszillator oder ein induktiver Oszillator (LC-Oszillator) sein, der schwingt, indem ein Kondensator durch einen Induktor geladen und entladen wird. Der spannungsgesteuerte Oszillator 102 kann alternativ ein Quarzoszillator, wie beispielsweise ein Akustische-Oberflächenwelle-Bauelement (SAW-Bauelement; SAW = surface acoustic wave), was ein piezoelektrischer Quarzkristall ist, der mechanisch zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Formen schwingt, oder ein anderer geeigneter Quarzoszillator sein.
Der Frequenzteiler 106 ist ein Bauelement oder ein System von Bauelementen, das sich zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator 102 und dem Phasendetektor 104 befindet, um erwünschte Frequenzen zu erzeugen, die auf dem Referenzsignal F_REF basieren. Der Frequenzteiler 106 kann unter Verwendung einer herkömmlichen Logik dahingehend programmierbar sein, verschiedene erwünschte Frequenzen, wie beispielsweise die Referenzfrequenz, aufzunehmen.
Der Sigma-Delta-Wandler 108 ist ein Bauelement oder ein System von Bauelementen, das das Teilungsverhältnis des Frequenzteilers 106 zwischen einer Anzahl ganzzahliger Teilungsverhältnisse umschaltet, um ein wirksames Bruchteil-Teilungsverhältnis bereitzustellen, das zwischen den ganzzahligen Verhältnissen liegt.
Der Phasenfrequenzdetektor 104 ist ein elektronisches Bauelement oder ein System von Bauelementen, das die Phase von zwei Eingabesignalen vergleicht. Der Phasenfrequenzdetektor 104 weist zwei Eingänge auf, von denen jeder ein Signal empfängt. Wie im Vorhergehenden beschrieben, wird ein Signal, F_VCO, über den Frequenzteiler 106 durch den spannungsgesteuerten Oszillator 102 bereitgestellt. Das andere Signal ist ein Referenzsignal, F_REF, und kann durch eine Quelle bereitgestellt werden, die in das System 100 integriert ist oder sich außerhalb desselben befindet. Der Phasenfrequenzdetektor 104 gibt ein Signal aus, das eine nachfolgende Schaltungsanordnung dahingehend anweist, welche Einstellungen sie vornehmen soll, um sich auf die Phase des Eingabesignals zu verriegeln.
Die Ladungspumpe 110 ist ein Bauelement oder ein System von Bauelementen, das das von dem Phasenfrequenzdetektor 104 ausgegebene Signal empfängt. Die Ladungspumpe 110 erzeugt einen oder mehrere schnelle Pulse, die den spannungsgesteuerten Oszillator 102 auf die erwünschte Frequenz treiben.
Das Schleifenfilter 112 ist ein Bauelement oder ein System von Bauelementen, das ein Tiefpassfilter umfassen kann. Das Schleifenfilter 112 integriert das von der Ladungspumpe 110 ausgegebene Signal, um die Flanken der Pulse herauszufiltern und ein geglättetes Signal zu erzeugen. Dieses geglättete Signal wird in den spannungsgesteuerten Oszillator 102 gespeist.
Die PLL 100 kann analoge oder digitale Signale erzeugen, und/oder verarbeiten, und ist bei verschiedenen Frequenzen, einschließlich Ausgangsfrequenzen von einem Bruchteil eines Zyklus pro Sekunde bis zu vielen Gigahertz (GHz), wirksam. Um in der Lage zu sein, mit niedrigen Referenzfrequenzen zu arbeiten, ist es jedoch erforderlich, über eine niedrige Grenzfrequenz für das Schleifenfilter 112 und somit sehr große Werte für Komponenten wie beispielsweise Kondensatoren zu verfügen, die für eine Integration einer integrierten Schaltung unpraktisch sind. Die PLL 100 kann beispielsweise im Funkverkehr (z. B. in Form eines kostengünstigen tragbaren FM-Senders) dahingehend verwendet werden, stabile Frequenzen zu erzeugen oder ein Signal aus einem rauschbehafteten Kommunikationssignal wiederzugewinnen.
2 zeigt ein exemplarisches System für eine Frequenzregelschleife (FLL) 200, die zum Verriegeln von Signalen verwendet werden kann, die niedrigere Frequenzen (z. B. 32 kHz) aufweisen. Bei der FLL 200 wird die Arbeitsfrequenz eines Signals F_VCO durch Messen der relativen Frequenzen des Referenzsignals F_REF und des Signals des spannungsgesteuerten Oszillators F_VCO über eine Reihe von Referenztaktzyklen hinweg eingestellt. Jeder Block in dem FLL 200 stellt eine oder mehrere diskrete und/oder integrierte Komponenten zum Durchführen einer bestimmten Funktion mit Bezug auf die FLL 200 dar. Die diskreten und/oder integrierten Komponenten können in einer oder mehreren Schaltungen miteinander gekoppelt sein.
Die FLL 200 umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator 202, der ein Ausgabesignal F_VCO mit einer Frequenz bereitstellt, die proportional zu dem Pegel der Eingangsspannung ist. Das F_VCO-Signal wird dann zum Durchführen einer Frequenzmessung in einen Frequenzdetektor 204 zurückgespeist. Ebenso wird ein Referenzsignal F_REF an den Frequenzdetektor 204 geliefert. Der Frequenzdetektor 204 vergleicht die Frequenz des Referenzsignals F_REF mit der Frequenz des Signals F_VCO, das durch den spannungsgesteuerten Oszillator 202 ausgegeben wird. Basierend auf diesem Vergleich erzeugt der Frequenzdetektor 204 einen digitalen Steuerwert, der auf den Fehler zwischen der Frequenz des Referenzsignals und der Frequenz des von dem spannungsgesteuerten Oszillator ausgegebenen Signals bezogen ist. Das Steuersignal wird an einen Bitstromgenerator 206 geliefert. Der Bitstromgenerator 206 arbeitet in Kombination mit der Ladungspumpe 210 und dem Schleifenfilter 212 im Wesentlichen als ein Digital/Analog-Wandler, dessen Ausgabe ein analoges Signal ist. Dieses analoge Signal wird an den spannungsgesteuerten Oszillator 202 geliefert, der F_VCO basierend auf dem von dem Schleifenfilter 212 empfangenen Signal erzeugt.
Der Frequenzdetektor 204 ist ein elektronisches Bauelement oder ein System von Bauelementen, das über einen gegebenen Zeitraum die Frequenz von F_REF und die Frequenz von F_VCO misst und dieselben miteinander vergleicht. Die Frequenz des tatsächlich von dem spannungsgesteuerten Oszillator 202 ausgegebenen Signals kann vor der Messung durch einen vorausgewählten Wert geteilt werden, um eine erwünschte Betriebsfrequenz zu erhalten.
Ansprechend auf die Messung erzeugt der Frequenzdetektor 204 ein Signal eines digitalen Steuerwerts, das den Fehler zwischen der Arbeitsfrequenz des von dem spannungsgesteuerten Oszillator 202 ausgegebenen Signals und einer erwünschten Frequenz für das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 202 ausgegebene Signal darstellt (wie durch den Vergleich mit F_REF bestimmt). Dieser digitale Steuerwert kann ein digitales Mehrbitsteuerwort sein. Der digitale Steuerwert wird an den Bitstromgenerator 206 geliefert. Der digitale Takt für die Frequenzmessung des Frequenzdetektors 204 kann von einem geeigneten Bruchteil der Frequenz des lokalen Oszillators, F_VCO, abgeleitet werden.
Die Frequenzmessung kann durch Erhöhen der Anzahl von Referenzzyklen, über die hinweg die Messung durchgeführt wird, und/oder durch Verwenden einer höheren Digitaltaktfrequenz beliebig genau gemacht werden. Angesichts praktischer Frequenzabweichungen eines chipinternen LC-Oszillators ist es möglich, dass die Schleife ihren Betrieb beginnt und sich auf die erforderliche Frequenz verriegelt, selbst wenn die Anfangsfrequenz des Signals F_VCO des spannungsgesteuerten Oszillators nicht nahe bei der Endfrequenz F_REF liegt, z. B. wenn bei F_VCO 104 MHz und bei F_REF 32 kHz gemessen werden.
Der Bitstromgenerator 206 ist ein Bauelement oder ein System von Bauelementen, das das von dem Frequenzdetektor 204 ausgegebene digitale Steuersignal empfängt. Der Bitstrom-generator 206 kann ein Einzelbitgenerator sein. Der Bitstromgenerator 206 empfängt den digitalen Steuerwert und wandelt diesen Wert beispielsweise in einen pulsdichtemodulierten oder geditherten (to dither = zittern) Strom von Bits um. Der digitale Takt für den Bitstromgenerator 206 kann von einem geeigneten Bruchteil der Frequenz des lokalen Oszillators, d. h. der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 202, abgeleitet werden. Das von dem Bitstromgenerator 206 ausgegebene Signal kann beispielsweise pulsbreitenmoduliert oder pulsdichtemoduliert sein.
Der Bitstromgenerator 206 kann unter Verwendung einer der aus der Theorie über das DAW allgemein bekannten Herangehensweisen, wie beispielsweise der Delta-Sigma-Modulation oder des Mehrbitamplitudenformens (MASH; MASH = multi-bit amplitude shaping), betrieben werden. An sich ist die digitale Eingabe in den Bitstromgenerator 206 das Frequenzsteuerwort, das als Folge einer digitalen Frequenzmessung von dem digitalen Frequenzdetektor 204 erzeugt wird.
Die Ladungspumpe 210 ist ein Bauelement oder ein System von Bauelementen, das das von dem Bitstromgenerator 206 ausgegebene Signal empfängt. Wie bei der Ladungspumpe 110 erzeugt die Ladungspumpe 210 einen oder mehrere schnelle Pulse, die den spannungsgesteuerten Oszillator 202 auf die erwünschte Frequenz treiben. Die Ladungspumpe 210 steuert ein Tiefpassschleifenfilter 212 an, das die Referenzfrequenz unterdrückt und an dem spannungsgesteuerten Oszillator 202 eine gleichbleibende Steuerspannung erzeugt.
Das Schleifenfilter 212 ist wie das Schleifenfilter 112 ein Bauelement oder ein System von Bauelementen, das ein Tiefpassfilter umfassen kann. Das Schleifenfilter 212 integriert das von der Ladungspumpe 210 ausgegebene Signal, um die Flanken der Pulse herauszufiltern und ein geglättetes Signal zu erzeugen. Dieses geglättete Signal wird in den spannungsgesteuerten Oszillator 202 gespeist.
3 zeigt ein Doppelmodusschleifensystem 300, das sowohl einen Betrieb mit hoher Referenzfrequenz, unter Verwendung einer zu dem PLL 100 ähnlichen Schaltung, als auch einen Betrieb mit niedriger Referenzfrequenz, unter Verwendung einer zu der FLL 200 ähnlichen Schaltung, unterstützt. Gemäß dieser Implementierung werden der PLL 100 und der FLL 200 gemeinsame Komponenten auf die beiden Modi aufgeteilt, wodurch die Komplexität und die Kosten eines Implementierens der PLL 100 und der FLL 200 als getrennte Systeme verringert werden. Referenzfrequenzsignale F_REF1 und F_REF2 weisen unterschiedliche Werte auf und können von derselben Quelle oder unterschiedlichen Quellen erzeugt werden.
Ein Schalter, wie beispielsweise ein Multiplexer 318, ist in dem Doppelmodusschleifensystem 300 vorgesehen, um zwischen dem PLL- und dem FLL-Modus hin- und herzuschalten. Der Multiplexer 318 kann durch eine Steuerlogik oder einen anderen geeigneten Steuermechanismus gesteuert werden, wie es auf dem Gebiet der Multiplexersteuerung hinreichend bekannt ist. Der Multiplexer 318 ist mit der Ladungspumpe 310 gekoppelt. Der Multiplexer 318 ist auch schaltbar mit dem Phasenfrequenzdetektor 304 und dem Bitstromgenerator 316 gekoppelt. Somit ist die Ladungspumpe 310 dahingehend wirksam, ein eingehendes Signal von entweder dem Phasenfrequenzdetektor 304 oder dem Bitstromgenerator 316 zu handhaben.
Wie bei der FLL 200 nutzt auch das Doppelmodusschleifensystem 300 die Ladungspumpe 310 als Ausgabestufe eines Einzelbit-Digital/Analog-Wandlers (DAW). Der DAW wird mit einer Frequenz betrieben, die ausreichend hoch ist, damit das Schleifenfilter 312 das Rauschen von dem geditherten Signal, das von der Ladungspumpe 310 ausgegeben wird, unterdrückt.
4 zeigt das System 300, wie es in dem PLL-Modus arbeitet. Gewisse Komponenten der FLL-Schaltung werden nicht genutzt, wie es durch eine Verwendung von Strichlinien für diese Komponenten gezeigt ist. Wie ohne weiteres zu erkennen ist, ähnelt das System 300 in dem PLL-Modus dem PLL-System 100 und arbeitet entsprechend. Gemäß dieser Implementierung wird ein Signal F_REF1 an den Phasenfrequenzdetektor 304 geliefert, und der Multiplexer 318 wird dahingehend gesteuert, das System 300 als eine PLL-Schaltung zu betreiben.
5 zeigt das System 300, wie es in dem FLL-Modus arbeitet. Es werden hier gewisse Komponenten der PLL-Schaltung nicht genutzt, wie es unter Verwendung von Strichlinien für diese Komponenten gezeigt ist. Wie ohne weiteres zu erkennen ist, ähnelt das System 300 in dem FLL-Modus dem FLL-System 200 und arbeitet entsprechend. Gemäß dieser Implementierung wird ein Signal F_REF2 an den Frequenzdetektor 314 geliefert, und der Multiplexer 318 wird dahingehend gesteuert, das System 300 als eine FLL-Schaltung zu betreiben.
Das System 300 kann in dem FLL-Modus für eine FM-Übertragung mit einer Referenz von 32 kHz verwendet werden. In diesem Fall wird ein Modulationssignal direkt mit einem digitalen Wort aus der Frequenzsteuerschleife ausummiert. Der Bitstromgenerator moduliert direkt die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators, wobei jedoch die Langzeitfrequenz durch die Frequenzregelschleife stabilisiert wird. Gemäß einer Implementierung wird die Frequenzsteuerschleife mit einer niedrigeren Frequenz als die niedrigste Signalfrequenz betrieben (d. h. mittels geeigneter Taktung). Gemäß einer alternativen Implementierung wird die stationäre Frequenz der Frequenzsteuerschleife dahingehend geändert, dem Modulationssignal zu folgen.
Die im Vorhergehenden genannten Systeme sind als exemplarische Implementierungen gezeigt und als nicht beschränkende Beispiele zu verstehen.
Exemplarischer Prozess
6 zeigt einen Prozess 600 einer Arbeitsweise eines Regelschleifensystems wie des Doppelmodusschleifensystems 300. Zur Vereinfachung der Erörterung wird 6 mit Bezug auf 3 beschrieben.
Nachfolgend sind Besonderheiten von exemplarischen Verfahren beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass gewisse Vorgänge nicht in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden müssen und abhängig von den Gegebenheiten modifiziert und/oder vollständig weggelassen werden können. Darüber hinaus können die beschriebenen Vorgänge durch einen Computer, einen Prozessor oder ein anderes Rechenbauelement basierend auf auf einem oder mehreren computerlesbaren Medien gespeicherten Befehlen implementiert werden. Die computerlesbaren Medien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die mit einem Rechenbauelement zugegriffen werden kann, um die auf denselben gespeicherten Befehle zu implementieren.
Bei Block 602 werden zwei Signale, F_VCO und F_REF, bereitgestellt. F_VCO wird durch einen spannungsgesteuerten Oszillator, wie beispielsweise den spannungsgesteuerten Oszillator 302, erzeugt. Ein Referenzsignal F_REF wird von dem System, z. B. dem System 300, empfangen und kann durch eine oder mehrere integrierte oder externe Signalquellen erzeugt werden.
Bei Block 604 wird bestimmt, ob die Frequenz des Referenzsignals F_REF und/oder des Ausgabesignals F_VCO unterhalb oder oberhalb eines vorausgewählten Schwellenwerts liegt.
Bei Block 606 werden die Signale F_REF und F_VCO unter Verwendung eines Frequenzdetektors, wie des Frequenzdetektors 314, verglichen, wenn das Referenzsignal F_REF und/oder das Ausgabesignal eine Frequenz aufweisen, die beispielsweise unterhalb des Schwellenwerts liegt. F_VCO kann geteilt werden, bevor es in den Frequenzdetektor gespeist wird, um es leichter mit F_REF vergleichen zu können.
Bei Block 608 wird basierend auf dem bei Block 606 durchgeführten Vergleich ein Steuerwert erzeugt, der sich auf den Fehler zwischen der Frequenz des Referenzsignals und der Frequenz des von dem spannungsgesteuerten Oszillator 302 ausgegebenen Signals bezieht. Der Steuerwert kann ein digitaler Wert oder ein digitales Wort sein und kann beispielsweise durch den Frequenzdetektor 314 erzeugt werden.
Bei Block 610 wird ein Bitstrom erzeugt, der den in Block 608 erzeugten Steuerwert darstellt. Dies kann durch Liefern des Steuersignals an beispielsweise den Bitstromgenerator 316 und Umwandeln des Steuersignals in beispielsweise einen pulsdichtemodulierten oder geditherten Strom von Bits durchgeführt werden. Der digitale Takt für die Frequenzmessung des Frequenzdetektors 314 kann von einem geeigneten Bruchteil der Frequenz des lokalen Oszillator, F_VCO, abgeleitet werden.
Bei Block 612 werden ein oder mehrere schnelle Pulse basierend auf einem Eingabesignal, wie beispielsweise dem bei Block 610 erzeugten Bitstrom, erzeugt. Die schnellen Pulse können beispielsweise durch die Ladungspumpe 310 erzeugt werden. In einem solchen Fall empfängt die Ladungspumpe 310 das von dem Bitstromgenerator 316 ausgegebene Signal und erzeugt einen oder mehrere schnelle Pulse, die den spannungsgesteuerten Oszillator 302 auf die erwünschte Frequenz treiben.
Bei Block 614 können die schnellen Pulse dahingehend verarbeitet werden, eine Steuerspannung zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Tiefpassschleifenfilter 312 die Referenzfrequenz unterdrücken und eine gleichbleibende Steuerspannung an dem spannungsgesteuerten Oszillator 302 erzeugen.
Bei Block 616 wird ein Signal F_VCO erzeugt, das auf der bei Block 614 erzeugten Steuerspannung basiert. Der Prozess 600 kann unter Verwendung des bei Block 616 erzeugten Signals F_VCO nach Wunsch wiederholt werden.
Wenn die Frequenz des Referenzsignals F_REF und/oder des Ausgabesignals F_VCO bei Block 604 dahingehend bestimmt wird, dass sie nicht unterhalb des vorausgewählten Schwellenwerts liegt, wie in Block 604 bestimmt, fährt der Prozess 600 zu Block 618 fort. Es kann ein Multiplexer, wie beispielsweise der Multiplexer 318, dahingehend verwendet und gesteuert werden, dass er darauf anspricht, dass F_VCO oder F_REF eine Frequenz oberhalb oder unterhalb des vorausgewählten Schwellenwerts aufweisen, und den Prozess 600 zu Block 606 oder 618 lenkt.
Bei Block 618 werden die Phasen der Signale F_REF und F_VCO unter Verwendung eines Phasenfrequenzdetektors, wie beispielsweise des Phasenfrequenzdetektors 304, verglichen. F_VCO kann geteilt werden, bevor es in den Frequenzdetektor gespeist wird, um es einfacher mit F_REF vergleichen zu können.
Bei Block 620 wird basierend auf dem bei Block 618 durchgeführten Vergleich ein Steuersignal erzeugt, das sich auf die Phasendifferenz (Frequenzdifferenz) zwischen dem Signal F_REF und dem Signal F_VCO bezieht. Das Steuersignal kann beispielsweise durch den Frequenzdetektor 304 erzeugt werden.
Bei Block 612 werden ein oder mehrere schnelle Pulse basierend auf einem Eingabesignal, wie beispielsweise dem bei Block 620 erzeugten Steuersignal, erzeugt. Wie im Vorhergehenden erwähnt, können die schnellen Pulse beispielsweise durch die Ladungspumpe 310 erzeugt werden. In einem derartigen Fall empfängt die Ladungspumpe 310 das von dem Phasenfrequenzdetektor 304 ausgegebene Signal und erzeugt einen oder mehrere schnelle Pulse, die den spannungsgesteuerten Oszillator 302 auf die erwünschte Frequenz treiben.
Bei Block 614 können die schnellen Pulse dahingehend verarbeitet werden, eine Steuerspannung zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Tiefpassschleifenfilter 312 die Referenzfrequenz unterdrücken und eine gleichbleibende Steuerspannung an dem spannungsgesteuerten Oszillator 302 erzeugen.
Bei Block 616 wird ein Signal F_VCO erzeugt, das auf der bei Block 614 erzeugten Steuerspannung basiert. Der Prozess 600 kann unter Verwendung des bei Block 616 erzeugten Signals F_VCO nach Wunsch wiederholt werden.
Für die Zwecke dieser Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche wurden die Begriffe „gekoppelt” und „verbunden” verwendet, um zu beschreiben, wie verschiedene Elemente Schnittstellen bilden. Eine derartige beschriebene Schnittstellenbildung verschiedener Elemente kann entweder direkt oder indirekt sein. Auch wenn der Gegenstand in einer für strukturelle Merkmale und/oder methodologische Vorgänge spezifischen Sprache beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass der in den angehängten Patentansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf die beschriebenen spezifischen Merkmale oder Vorgänge beschränkt ist. Vielmehr sind die spezifischen Merkmale und Vorgänge als bevorzugte Formen eines Implementierens der Patentansprüche offenbart.

Claims

System für ein Mobilgerät, das unter Verwendung mehrerer Frequenzquellen arbeitet, mit: einer ersten Frequenzquelle zum Bereitstellen eines Hochfrequenztaktes, und einer zweiten Frequenzquelle zum Bereitstellen eines Niederfrequenztaktes, wobei die erste Frequenzquelle und die zweite Frequenzquelle durch ein Doppelmodusschleifensystem (300) bereitgestellt werden, wobei das Doppelmodusschleifensystem (300) folgende Merkmale umfasst: eine Phasenregelschleifenschaltung (302–312) mit zumindest einer Komponente, um ein Signal zu erzeugen, das auf eine Phase eines ersten Referenzsignals (F_REF1) verriegelt ist; eine Frequenzregelschleifenschaltung (302, 310–316) mit zumindest einer Komponente, um ein Signal zu erzeugen, das auf eine Frequenz eines zweiten Referenzsignals (F_REF2) verriegelt ist, wobei die Frequenzregelschleifenschaltung zumindest eine Komponente (302, 310, 312) der Phasenregelschleifenschaltung nutzt; und einen Schalter (318), um zwischen der Phasenregelschleifenschaltung und der Frequenzregelschleifenschaltung umzuschalten, wobei das Doppelmodusschleifensystem (300) beim Betrieb mit dem Hochfrequenztakt die Phasenregelschleifenschaltung verwendet, und beim Betrieb mit dem Niederfrequenztakt die Frequenzregelschleifenschaltung verwendet.
System gemäß Anspruch 1, bei dem die Phasenregelschleifenschaltung folgende Merkmale aufweist: einen spannungsgesteuerten Oszillator (302); einen Frequenzteiler (306), der mit dem spannungsgesteuerten Oszillator (302) gekoppelt ist; einen Phasenfrequenzdetektor (304), der mit dem Frequenzteiler (306) und dem Schalter gekoppelt ist; eine Ladungspumpe (310), die mit dem Schalter (318) gekoppelt ist; und ein Schleifenfilter (312), das mit der Ladungspumpe (310) und dem spannungsgesteuerten Oszillator (302) gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 1, bei dem die Frequenzregelschleifenschaltung den spannungsgesteuerten Oszillator (302) der Phasenregelschleife verwendet.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Frequenzregelschleifenschaltung das Schleifenfilter (312) der Phasenregelschleifenschaltung verwendet.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Frequenzregelschleifenschaltung die Ladungspumpe (310) der Phasenregelschleifenschaltung verwendet.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schalter ein Multiplexer (318) ist.