TW421921B - PLL circuit - Google Patents
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Description
421 92 1 五、發明說明(1) ' ----- 本發明是有關於一種PLL電路(相鎖迴路),且特別是 有關=一種用以羞生資訊信號,其轉換成數位信號並記錄 於錄^帶、卡片或磁碟等記錄媒體,之重製pLL電路。 習知’重製資訊信號’其利用數位信號記錄,的pu ,路是用來產生—讀取記錄數位資料用的參考時脈。特別 疋’對於在不規則時間間隔產生改變點的數位信號而言, 數,信號的邊緣係取出以產生脈衝信號。而脈衝信號重覆 頻率的頻譜成分則用來產生時脈,藉以作為連接脈衝信 號。 首先’將配合第1圖(第一習知技術之PLL電路之圖示) 說明PLL電路的問題。 第1圖的PLL電路包括一相位比較器丨2 〇 1,其用以輸出 一相位誤差信號至一參考信號及一欲比較信號之相位差, 一充電系1202 ’其用以接收該相位誤差信號並輸出一對應 電流’ 一迴路濾波器i 2〇 3 ’其平滑該充電泵之輸出信號以 輸出一控制信號、並作為決定該PLL電路排列、順序、響 應之重要電路元件’一VCO振盪器(電壓控制振盪 器)1 2 0 4,其輸出頻率係依據該迴路濾波器丨2 〇 3之控制信 號改變’及’ 一頻率分割器1 205,其分割該VCO振盪器 1204之輸出頻率》 .
為在淳.種PLL電路中得到短達成時間(Pul卜in t i me),迴路增益必須增加以得到較高響應速度。當信競 鎖住時’ PLL電路必須避免同時對正常雜訊及因信號缺陷 產生的雜訊敏感’藉以保持PLL電路的穩定。為此,當PLL
電路鎖住時,迴路增益必須降低以減緩響應速度。 通常’下列方法可用以降低PLL電路的響應速度。 (1) 降低相位比較器12〇1的增益常數。 (2) 減少充電泵丨202的輪出電流。 (3) 增加迴路濾波器12〇3的傾倒因數(Dumping factor)。 C 4 )縮窄迴路濾波器丨2 〇 3的頻寬。 (5)降低VC0振盪器1204的F-V(頻率-電壓)轉換增益當 數0 日本公開4 - 1 6 2 2 6 3係揭露一種自我計時 (Self-ciocking)的PLL電路,其可以取出一記錄在磁帶、 CD等記錄媒體之信號。 第2圖係第二習知技術pLL電路的方塊圖。請參考第2 圖,相位比較器1301、迴路濾波器13〇3、VC0振盈器1304 係等同於第1圖所示的相位比較器1 2 0 1、迴路渡波器 1 203、VC0 振盪器 1 204。 ° 第二習知技術之特徵係使用兩個特性相同之充電果, 即第一充電泵1302a及第二充電泵130 2b。 7 單穩態多階振動器1 308是在讀取閘極信號上升後、輸 出預定時間之高位準信號的電路。單穩態多階振動器i 3〇8 的輸出信薄.則用以開啟AND電路1 30 9、1310的閘極。 第2圖PLL電路的動作說明如下。 重製信號是由資訊記錄媒體(未示)重製,如光碟。讀 取閛極信號則是以控制器(未示)產生。讀取閑極信號係輸
C:\PrOgram Files\Patent\2126-2134-P.ptd第 5 頁 42 1 92 1 五、發明說明(3) 入開關1 3 11 ’用以將信號S1切換至重製信及預定參考信號 間的相位比較器1 3 01。 接到讀取閘極信號時,單穩態多階振動器1 308會在讀 取閘極信號上升後輸出預定時間T的高位準信號S2至AND電 路1 309、1310。AND電路1 30 9、1310的閘極則開啟預定時 間T ’使相位比較器1 3〇 1的相位領先信號及相位落後信號 分別經AND電路1309、1310輸出至第二充電泵1302b。 當單穩態多階振動器丨3 〇 8的輸出信號S2在高位準雉持 時間T ’正常動作的第一充電泵i3〇2a及第二充電泵130 2b 會同時動作。為此’第一充電泵13〇2a及第二充電泵13〇2b 的輸出電流和會兩倍於第一充電泵1 302a的輸出電流。這 會使得PLL電路的迴路增益升高,提高PLL電路的響應速 度。為降低這種狀態的響應速度’信號§ 2可設定在低位 準’如此便只有第一充電泵13〇2a可以動作。 不過,在這種PLL電路中,讀取閘極信號必須由PLl電 路的外部控制器操作。因此’ PLl電路便不能自沒有VF 〇或 AM(位址符號)圖案型式的重製信號中取出時脈,亦不能設 定讀取閘極間隔。 另外’為設定迴路增益必須準備對應數量的充電泵, 這也會導致電路規模的增加。 . 曰本舍開5-37 370係揭露在寬頻中維持pLL迴路穩定 性,或在PLL迴路中根據預定頻率控制Vc〇轉換增益,藉以 改進鎖住時間(Lock-up time)的PLL電路技術。 第3圖係第三習知技術PLL電路的方塊圖。這種pLL電
路具有相位比較器1401,其用以偵測第一程式頻率分割器 1404分割之信號F0Ut/N及參考振盪器14〇7輸出之參考時脈 f間的相位差、並輸出一相位誤差信號,一低通濾波器 1 4 0 2 ’其用以平滑該相位誤差信號,一 vc〇振盪器丨4 〇 3, 其振盪頻率隨低通j慮波器1402之輸出信號而改變,一第二 程式頻率分割器1 408,其用以分割VC0振盪器1403的輸出 頻率,及第一程式頻率分割器1404,其用以頻率分割第二 程式頻率分割器丨4 〇 8的輸出信號。 接著說明PLL電路的動作》 第二程式頻率分割器1408的輸出信號F〇ut,其頻率分 割VC0振盪器1 40 3的輸出信號Μ倍以得到,是由第一程式頻 率分割器1 4 0 4頻率分割Ν倍’然後再與相位比較器1 4 〇 1的 參考時脈f比較。PLL迴路則操作以使參考時脈f及信號 Fout間的相位差變成〇。因此’ F〇ut =n . f的關係可成立。 PLL電路的迴路增益G係G = Kd .F〇 .ΚοΛΜΝ),其中,
Kd係相位比較器1 4 〇 1的轉換增益,f 〇係低通濾波器140 2的 轉換增益,Κο係VC0振盪器1403的轉換增益,而ν及Μ則分 別是第一及第二程式頻率分割器14〇4及1408的頻率分割 比。 習知技術在利用常數Μ,Ν的控制中,第二電壓控制振 盪電路1 40 9.的轉換增益可將控制信號傳遞至第一電壓控制 振盪電路1409以控制。由於迴路増益可根據輸出頻率設定 在預定值,故寬頻操作可以維持穩定。 這種PLL電路可有效地得到Ν倍該參考信號f的輸出信
C:\ProgramFiles\Patent\2126-2134-P. ptd第 7 頁 42 1 92 1 五、發明說明(5) " '~ 號Font。不過’這種PLL電路並不能自記錄數位資料中取 出時脈以自我計時。特別是,當記錄資料在不規則時間間 隔具有改變點時,時脈便無法擷取。 再者’在讀取資料的時序信號時,輸入相位比較器的 欲比較信號(參考信號f)係使用,且無頻率分割器可排列 於參考信號f的輸出側。即,頻率分割比不能由與輸出頻 率無關的電路排列決定。 ,在使用預定參考信號時,當程式頻率分割器的 頻率为割比升高時,VC0振盤器1 403的振靈頻率亦會提 高。由於迴路增益G=Kd .Fo ·Κ0/(ΜΝ)裡面的K0/(MN)不會 改變’整個PLL電路的迴路增益亦不會改變。 再者,程式頻率分割器會非預期地增加電路規模。為 適當設定頻率分割比’頻率分割率增加時,vc〇 # '' 頻率亦必須增加。這種情況下,yc〇振盈器並 :且亦會有極多問題衍生’如:VC0振盈器 訊…等。 盈輸出進入電路後成為雜 曰本公開7-302072係揭露一種具有抗 電 成時間的PLL·電路。這種PLL·電路且右# €阻及短逯 , . 略具有鎖住偵測裝置 上Γ认eCtl〇n顧㈣、並利用閘極裝置使重製信 號只在具蟓入同步信號偵測邊緣時序之 在這種PLL電路中,擷取範圍係決定· B 過。一, 邊緣時間間隔的視窗寬度在邊緣前後;的、間間隔。當 圍最大細’且無法增加。南❹的範圍内,擷取範
421 92 1 五、發明說明(6) 在日本公開4- 1 6226 3揭露的PLL電路中, 號必須由PLL電路的外部控制器產生。因此,這^ 不能自無法設定閘極間隔的重製信號中取出時脈。以電路 另外,為設定複數個增益亦必須準備對應^ 泵,亦導致電路規模的增加。 曰的死電 日本公開5- 37 3 70揭露的PLL電路幾乎無法自記 資料本身取出時脈以自我計時。特別《’當記錄資料:: 規則時間間隔具有改變點時,時脈便無從取得。、# + 另外,在預定參考信號的使用中,當程式頻率分 的頻率分割率升高時’ VCO振盪器14 03的振盪頻率亦會 之上升。由於迴路增益G = Kd ,F〇 .Ko/(MN)裡面的K〇/(M 不會改變’故整個PLL電路的迴路增益亦不會改變^ 另外’增加額外的程式頻率分割器會加大電路規模。 為適當設定頻率分割比,頻率分割比增加時,Vc〇振盡器 1403的振盪頻率亦必須隨之增加。這種情況下,vc〇振盪 器並不容易設計’且亦會有極多問題衍生,如:Vc〇振蘆 器1403的電流消耗增加’或,振蘆輸出進入電路後成為雜 訊…等。 日本公開7- 3 0 2 0 72揭露的PL L電路係插入邊緣時間間 隔’並使重製信號僅在這段間隔内通過。不過,這種排列 無法跟隨导.有大於邊緣間隔之跳動(jitter)的信號,因此 記錄信號無法讀取β如此,由系統結構的角度觀之,相位 比較器的擷取範圍或轉換增益增均有相當的限制。 考慮習知技術的上述情況,本發Β月的第一個目的就是
1 92 ί nt 五、發明說明
提供一種PLL電路,其可以免疫於雜訊、即使在信號以不 ,PLL達成間隔(Pul 1-in interval)的型式記錄時,調整 匕路a jbu、在PLL電路未鎖住時增加迴路增益以改進達成 時間(Pull〜in time)、並在pLL電路鎖住時降低迴路增 益。 本發明的第二個目的就是提供一種PLL電路,其不須 以控制器或類似裝置設定讀取閘極間隔。 本發明的第三個目的就是提供一種PLL電路,其可以 利用極少數電路元件設定數個迴路增益。 本發明的第四個目的就是提供一種PLL電路,其具有 寬擷取範圍、且不會在擷取數位記錄信號的時脈時,增加 VCO振盪器的最大頻率。 為達成上述及其他目的,根據本發明的第一個例子, 一種PLL電路係具有—相位比較器,用以偵測一具有預定 頻率之參考信號或一在不規則時間間隔具有信號改變點之 重製信號與一欲比較信號間之一相位差,並輸出一相位誤 差信號,包括.: 遮罩裝置’用以控制至少部分或全部該相位誤差信號 之傳遞’及,控制至少部分或全部與該參考信號或該重製U k號相符之相位誤差信號、一不同該相位比梭器之相位誤 差、號之輪出、該欲比較信號、一延遲該參考信號或該重 製k號所得之信號、或頻率分割該相位誤差信號得到之产 號的阻擋。 5 根據本發明的另一個例子’相位誤差信號係鎖在
4^1921 *_______________ 五、發明說明(8) (Tmin-〇.5T)至(Tmin-1.5T)之寬度。 由上述例子可知,遮罩信號’其用以遮罩該相位比較 器之相位誤差信號輸出,係依據該參考信號(重製信號)及 该欲比較信號產生、並輸入該相位比較器,由於這種pLL 電路不會因頻率分割欲比較信號而改變迴路增益,其迴路 增益可無關於輸入信號的型式。 因此,這種PLL電路可應用於各種信號,即使其不具 有讀取閘極間隔或PLL達成間隔的信號。 由於迴路增益係依據遮罩信號之脈衝寬度或脈衝間隔 以決定’其用以遮罩相位比較器之相位誤差信號,迴路增 ▲可没定在任意數值或時序。 由於決定迴路增益的電路很簡單,電路元件的數目亦 很少。 由於迴路增益並不會因頻率分割欲比較信號而改變, VCO振盪器的振盪頻率可以與重製信號或參考信號相同, 藉以作為相位比較器的輪入信號β因此,VCO振盪器的振 盪頻率並不須增加。 在遮罩周期(用以遮罩相位比較器的相位誤差信號)以 外的時間中’相位誤差信號係相同於習知PLL電路的動 巧。由於本發明使用遮置信號的方法不會影響到相位比較 範圍,擷取範圍便可以變寬。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂’下文特舉一較佳實施例’並配合所附圖式,作詳 細說明如下:
五 '發明說明(9) 圖式說明 第1圖係第一習知技術之PLL電路的方塊圖; 第2圖係第二習知技術之PLL電路的方塊圖; 第3圖係第三習知技術之PLL電路的方塊圖; 第4圖係本發明第一實施例之PL L電路的方塊圖; 第5圖係第4圖PLL電路的動作時序表; 第6圖係EFM調變的時序表及凹洞的圖示; 第7圖係本發明第一實施例之相位比較器及遮罩時$ 產生單元的電路圖; 第8圖係第7圖相位比較器及遮罩時序產生單元之動作 時序表; 第9圖係本發明第二實施例之相位比較器及遮罩時序 產生單元的電路圖; 第10圖係第9圖相位比較器及遮罩時序產生單元之動 作時序表; 第11圖係本發明第三實施例之PLL電路的方塊圖; 第1 2圖係第11圖PLL電路的動作時序表; 第13圖係本發明第四實施例之PLL電路的方塊圖;以 及 , 第14圖係本發明PLL電路之角頻率-迴路增益 圖。 實施例 本發明的數個實施例將配合圖示說明如下。 第4圖係本發明實施例之PLL電路的方塊圖。 圖 中’相位比較器101通常具有兩輸入端、並根據輪入端之
C:\Program Files\Patent\2126-2134-P.ptd第 12 頁 421921 Μ 五、發明說明(10) 參考信號(重製信號)及欲比較信號的相位差輸出UP及⑽㈣ h號,藉以做為相位誤差信號。PLL迴路係動作使相位誤 差信號變成0。因此,當PLL電路鎖住時,參考信號及欲比 較信號的改變點可彼此匹配。 遮罩時序產生單元1 0 2依據相位比較器丨〇 1得到的相位 誤差信號或脈衝信號及外部控制信號的領先/落後邊緣信 號以產生MASK信號、並將這個MASK信號輸出至遮罩間閘極 103。 遮罩閘極1 0 3係利用遮罩時序產生單元丨〇 2得到的遮罩 k號控制’藉以決定該相位比較器1 〇 1輸出的相位誤差信 號是否遮罩或通過。 充電泵1 0 4輸出該相位誤差信號以作為相位比較器1 〇 1 的輸出’其允許通過該遮罩閘極1〇3 ’即up信號及㈣信 號,藉以作為預定電流,即POMP信號。 迴路渡波器105平滑充電栗1〇4的電流輸出,並將其輸 出作為電壓或電流。迴路濾波器1 〇 5係利用電阻及電容或 運算放大器之低通濾波器所構成的低通濾波器以形成。 VC0振盈器106的振盪頻率是根據迴路攄波器的輸 出電壓或輸出電流而改變。頻率分割器則分割VC〇振盈 器106的輸出頻率至預定頻率。 . 本實碑.例PLL電路的動作將配合第4圖方塊圖及第5圖 時序表說明如下》 如第5圖所示,輸入第4圖相位比較器ιοί的參考信號 (重製信號)可以大概分成參考信號A及參考信號B ^參考信
C:\ProgramFiles\Patent\2126-2134-P.ptd第 13 頁 ί- s 3 2 ] J 爾 +五'發明說明(11) 號A在規則時間間隔具有改變點。而參考信號B,參考信號 自上升至下降(或自下降至上升)之時間間隔為取樣間隔 T,其脈衝6號自上升至下降(或自下降至上升)之最小時 間間隔則定義為最小反轉間隔以“,且脈衝信號自上升至 下降(或自下降至上升)之最大時間間隔定義為最大反轉間 隔Tmax。參考信號B的改變點在不規則間隔介於最小反轉 間隔T m i η及最大反轉間隔T m a X之間時,會在預定條件下產 生。 ’、 類似參考信號B、在不規則時間間隔具有改變點的信 號則根據特定規則轉換數位信號以得到◊這個轉換通常是 稱作調變。調變的方法有很多,例如NRZ調變(N〇n Returri
Zero) 'PE調變(Phase Encoding) 、MFN調變(Modified Frequency Modulation)及EFM調變(Eight to Fourteen
Modu 1 a t i on )。而本發明則使用任何能自我計時的調變, 除了不能取出時脈的調變以外,如NRZ調變。 第5圖的取樣間隔表示通道位元的時間寬度,即數位 資料的最小資料單元。用以讀取通道位元的通道位元時脈 係由本實施例的PLL電路產生。具有取樣間隔T的通道位元 時脈即第4圖及第5圖的欲比較信號。 如第5圖參考信號C所示,若相移產生於參考信號及欲 比較信號冬間(相位領先/落後係定義為欲比較信號對參考 信號的領先/落後),第4圖所示的相位比較器1 0 1會偵測參 考信號C與欲比較信號間的相位差、並輸出第5圖所示的up 信號及DOWN信號。
C:\ProgramFiles\Patent\2126-2134-P.ptd第 14 頁 21921 五、發明說明(12) 第4圖遮罩時序產生單元1〇2產生的MASK信號具有5〇% 的周期比’如第5圖所示《假設第4圖所示的遮罩閘極3 在MASK信號為高位準時遮罩ϋΡ信號或D〇WN信號、並在MASK 信號為低位準時通過UP信號或DOWN信號。在這種情況下, 第5圖的POMP信號係由充電泵1〇4輸出。 更特別的是’在11期間,欲比較信號的下降領先於參 考信號C的上升或下降。因此’相位比較器丨〇 1經遮罩閘極 103輸出DOWN信號至充電泵1〇4,藉以延遲欲比較信號的相 位。 另外’在12期間,欲比較信號落後於參考信號c。因 此’相位比較器101經遮罩閘極103輸出UP信號至充電泵 1 0 4,藉以提前欲比較信號的相位。 不過’第5圖之UP信號Ula、U2a、U3a及DOWN信號 Dla、D2a、D3a在MASK信號為高位準的期間輸出,係利用 遮罩閘極103遮罩i不會輸出至充電泵1〇4。 另外 ’UP 信號 Ulb、U2b、U3b 及 DOWN 信號Dlb、D2b、D3b 在 MASK信號為低位準的期間輸出,係經由遮罩閘極1 〇 3輸出 至充電泵104。 如第5圖所示,作為充電泵104輸出信號的p〇jfp信號的 脈衝彳§號數目1/2於遮罩閘極103未遮罩的信號。因此,本 實施例PLLJ:路的迴路增益1/2於遮罩閘極丨03通過所有相 位誤差信號時。 第4圖係本實施例調變參考信號的方法,其利用CD或 類似媒體之EFM調變且說明如下。
C:\ProgramFiles\Patent\2126-2134-P.ptd第 15 頁 五、發明說明(13) EFM調變可自我計時。不過,記錄在CD或類似媒體的 信號*其上升或下降所對應的改變點並不會在規則時間間 隔發生。在EFM調變中,8位元記錄符號的數位資料係轉換 成具有14個通道位元的圖案。在EFM調變中,考慮位元同 步資訊、高密度記錄、信號DC成分的操取,最小反轉間隔 Tmin係定義為3T,且最大反轉間隔Tmax係根據取樣間隔T 定義為11T。 第6圖係EFM調變的時序表及根據EFM信號記錄於CD表 面的凹洞位置。在EFM調變中’記錄為凹洞的數位資料係 利用雷射束(未示)由讀取頭(Pickup)讀取、並轉換至二元 資料之"0"及"1 ”。EFΜ信號,如定義,具有3T〜1 1T的資料 間隔。為擷取自凹洞讀取資料的時脈,必須使用信號的領 ,先及落後邊緣。 對正常記錄信號而言,這些邊緣係存在於間隔 3Τ〜11 Τ。連續脈衝串則利用這些連續脈衝重覆信號的頻譜 成分產生。 第4圖遮罩時序產生單元102及相位比較器1〇1的電路 將配合第7圖說明如下,其圖示相位比較器1〇1及遮罩時序 產生早元102的閘階層電路(Gate-1 eve1 circuit) ° 在第7圖中’正反器4〇5~4u構成七個移位暫存器。 EFM信號則。輪入第一正反器405的資料輸入端D。欲比較信 號係輸入時脈輪入端C及反向時脈輸入端CB。為產生MASK 信號的邊緣延遲,欲比較信號係輸入正反器40 5、4 0 7、 409、410之時脈輪入端c及正反器406、408、411之反向時
C:\Program Files\Patent\2l26_2134_p ptd第 16 頁 ::32 1 五、發明說明(14) ' 脈輸入端CB。 互斥或閘40 3接收正反器406、409之Q輸出、並輸出即 MASK信號。互斥或閘404接收正反器409、411之Q輸出、並
輪出DOWN MASK信號。UP MASK信號及DOWN MASK信號係UP 信號及DOWN信號之MASK信號,其獨立地控制up信號及d〇wn 信號的傳遞及遮罩。 第7圖所示相位比較器1〇1及遮罩時序產生單元1〇2的 動作係配合第7圖方塊圖及第8圖時序表說明如下。 EFM重製信號根據取樣間隔τ在間隔3T〜11T範圍改變、 並輸入至正反器405的資料輸入端正反器405~411在時 脈輸入C上升時動作。正反器405〜411的Q輸出則具有第§圖 所示波形。 由於互斥或閘401接收EFM重製信號及正反器405的Q輪 出’由互斥或閘401輸出的UP信號具有第8圖所示的波形。 特別是,鎖住狀態的UP信號是在EFM重製信號改變點的T/2 脈衝寬度由互斥或閘401輸出。 在tl時間’ EFM重製信號的下降領先欲比較信號的下 降。這種情況下’ UP信號會在較EFM重製信號之相位領先 長時間寬度的脈衝寬度輸出。假設EFM重製信號領先欲比 較信號達aT。在這種情況下,UP信號的脈衝寬度係表示為 (1/2+ α )T_·.,亦即,脈衝寬度因EFM重製信號相位領先之增 加會加到鎖住狀態的UP信號寬度。 e 相反地,在t2時間,EFM重製信號的上升則延遲,相 較於欲比較信號的下降。在這種情況下,UP信號會在較
C:\ProgramFUes\Patent\2126-2134-P.ptd第 17 頁 42 1 92 1 五、發明說明(15) EFM重製信號之相位落後短時間寬度的脈衝寬度輸出。假 設EFM重製信號落後.欲比較信號達bT。在這種情況下,UP Is號的脈衝寬度係表不為(1/2-点)T,亦即,脈衝寬度因 EFM重製信號相位落後之減少會自鎖住狀態的up信號寬度 減去。 如第8圖可知,DOWN信號會較UP信號之下降時間落後 1T、並輸出T/2之脈衝寬度。重製信號及欲比較信號間的 相位差(位元時脈)並不會影響DOWN信號的脈衝寬度。也就 是說’ DOWN信號的脈衝寬度會在tl或t2時間,固定在鎖住 狀態的T/2。 ’在鎖住狀態’具有相同脈衝數目且脈衝寬度T/2的UP 信號及DOWN信號均會輸入充電泵1〇4。作為充電泵1〇4輸出 之POMPk號則利用第4圖的迴路滤波器1〇5平滑。由於vc〇 振盪器106的控制電壓不會改變,作為vc〇振盪器1〇6頻率 分割信號之欲比較信號(位元時脈)亦不會改變。 在EFM重製信號較欲比較信號(位元時脈)相位領先α τ 之tl時間’ UP信號的脈衝寬度係(1/2+ α )Τ,且DOWN信號 的脈衝寬度係T/2,即UP信號的脈衝寬度大ατ。當作為充 電泵104輸出之pomp信號利用第4圖迴路濾波器丨〇5平滑 時’迴路濾波器105之輸出電壓因αΤ上升,且VC0振盈器 106的控制」電壓亦上升。因此,VC0振盪器1〇6的振^頻率 及作為頻率分割信號之欲比較信號(位元時脈)的頻率亦上 升。 也就是說’當EFM重製信號之相位領先欲比較信號(位
兀時脈)時,pll電路藉提高欲比較信號(位元時脈)的頻 以使相位差變成、 在EFM重製信號之相位落後欲比較信號(位元時脈)Μ 之t2時間,UP信號的脈衝寬度係(1/2-方灯,且卯㈣信號 的脈衝寬度係T/ 2,即DOWN信號的脈衝寬度大点τ。當作為 充電泵1 04輸出之POMP信號利用第4圖迴路濾波器1 〇 5平滑 時’迴路濾波器105之輸出電壓因yST下降,且VC0振盪器 106的控制電壓亦下降。因此,vc〇振盪器1〇6的振盤頻率 及作為頻率分割信號之欲比較信號(位元時脈)的頻率亦下 降。 也就是說’當EFM重製信號之相位領先欲比較信號(位 元時脈)時’ PLL電路藉降低欲比較信號(位元時脈)的頻率 以使相位差變成0。 在EFM調變中’最小反轉間隔係定義為3T,如上所 述。因此’當信號係由短於間隔3T的改變點重製,重製信 號可能會變成電性雜訊或信號缺陷。 利用可避免PLL電路對應短於間隔3T改變點的電路排 列而言,穩定的欲比較信號(位元時脈)便可以得到。當在 短於間隔3T改變點產生的UP信號及DOWN信號係遮罩而不輸 出至充電泵104時,VC0振盪器106的振盪頻率·並不會改 變,故由垮雜訊或信號缺陷造成的誤動作便可以避免。 在這個實施例中,UP信號及DOWN信號係獨立地在特定 時間間隔由相位比較器1 01輸出。因此,UP信號及DOWN信 號的MASK信號亦必須獨立產生。
C:\ProgramFiles\Patent\2126-2134-P.ptd第 19 頁 92 i m 五、發明說明(π) 考慮UP信號及DOWN信號自相位比較器101輸出後,因 M0S電晶體特性變動的邊界係得以確保,如第8圖的A所 示’且第8圖的UP信號會在寬度B變化,UP信號及DOWN信號 最好以Tmask遮罩,並表示如(1)式:
Tmask=3T-〇.5T-0.5T-0.5T=1.5T …⑴ 其中’第1項表示最小反轉間隔Tniin,第2項表示UP信 號或DOWN信號的寬度,第3項表示第8圖A部分的邊界,第4 項則表不苐8圖B部分的邊界。 如上所述,在第4圖中,對應於UP信號、並由遮罩時 序產生單元102輸出至遮罩閘極1〇3之控制信號係up MASK 信號,而對應於DOWN信號、並由遮罩時序產生單元i〇2輸 出至遮罩閘極103之控制信號則是DOWN MASK信號《第4圖 所示之遮罩閘極104會在UP MASK信號或DOWN MASK信號為 高位準時遮罩UP信號或DOWN信號,或在UP MASK信號或 DOWN MASK信號為低位準時通過UP信號或DOWN信號。 在第8圖中,13係表示一狀態’其中,產生在短於間 隔3T之改變點會因雜訊或類似原因而包含在EFM重製信號 内。在這種情況下,t3時間產生的UP信號不會輸出至第4 圖的充電泵,因為是以C表示的UP MASK信號遮罩。同樣 地’ D0M信號則DOWN MASK信號遮罩,如第8圖之D。 因此,」_即使在雜訊在短於間隔3T產生,PLL電路亦可 以在不改變PLL電路迴路增益的情況下保持穩定。 當MASK信號的脈衝寬度延伸以遮罩一寬度小於的信 號時’ PLL電路並不會對應於EFM重製信號在短於間隔3T所
C:\Program Files\Patent\2126-2134-P.ptd第 20 頁 421 92 1 五、發明説明(18) 產生的改變點。 通常,在時間間隔3T的改變比例係35%〜40%,當所有 改變點至時間間隔11T的比例為1 00%。若這個比例是正_ 的,相位比較數目減少35%〜40%,且整個PLL電路的迴路增 益可以下降35%〜40%。 Η 當表不PLL疋否鎖住的LOCK信號用作第4圖遮罩時序產 生單元102的控制信號,且POMP信號只在PLL電路鎖住狀態 產生時’響應速度可在保持PLL電路達成狀態之高迴路增 益的情況下增加’而快速達成(quick pull-in)亦得以實 踐。達成(Pull-in)後,因電性雜訊或信號缺陷之誤動作 便可由MASK信號避免,而穩定的電路動作亦可以得到。 如上所述,當LOCK信號用作第4圖遮罩時序產生單元 1 0 2的控制信號時,鎖住狀態及非鎖住狀態之具有不同迴 路增益之PLL電路亦可以達成。 遮罩時序產生單元102亦可以微電腦的控制信號控 制。特別是’遮罩時序產生單元102產生的MASK信號(up MASK信號或DOWN MASK信號)係利用程式控制或選定在 3T~11T的範圍内。利用這種排列,pll電路的迴路增益可 利用微電腦設定在任意時序。 參考信號並不限於EFM重製信號。即使是.使用其他調 變方法的像號或在預定時間間隔具有改變點的重製信號’ PLL電路的迴路增益亦可藉控制MASK信號的脈衝寬度而任 意設定。 作為遮罩時序產生單元1〇2的控制信號,來自微電腦
五、發明說明(19) 的控制信號及LOCK信號均被使用。 相位比較器的排列與UP信號及DOWN信號的輸出方法並 不限於本實施例所述。只要電路排列可利用遮罩時序產生 單元輸出的M ASK信號控制遮罩閘極,且相位比較器的相位 誤差信號經由遮罩閘極輸入充電系,則p L L電.路的迴路增 益便可以改變’或者,能夠維持預定迴路增益並避免因雜 訊或信號缺陷而誤動作的PLL電路,便可輕易應用本發明 技術思想以完成。 MASK信號可以在預定間隔或任意脈衝寬度輸出,當進 行相位比較時。 若參考信號是在不規則間隔具有改變點、且頻率大於 欲比較信號兩倍的重製仏號時’最好安排一頻率比較電路 以比較重製彳&號及欲比較信號的頻率,藉以避免PLL電路 發生誤鎖住。 本發明的第一實施例將配合第9圖說明如下。在第g圖 中’參考數字1 0 1係第4圖相位比較器丨〇1之閘極階電路 圖’如第7圖所示;數字102B係第4圖遮罩時序產生單元之 閉極階電路圖。正反器405〜408構成移位暫存器。重製信 號係輸入第一正反器405的資料輸入端d。 如第7圖所示的相位比較器101 ’互斥或閘4(n產生肝 信號,或專.斥或閘402產生DOWN信號。 構成遮罩時序產生單元102B的正反器係用以接收up信 號,藉以作為反向時脈的觸發正反器。正反器6〇1產生up MASK信號做為UP信號的MASK信號。同樣地,正反器6〇2產
421 921 五、發明說明(20) 生DOWN MASK信號做為DOWN信號的MASK信號。 第9圖所示相位比較器101及遮罩時序產生單元1〇2B的 動作將配合第9圖方塊圖及第10圖時序表說明如下。 正反器405〜508的電路排列與第7圖相同,故省略其詳 細說明。由於正反器601由反向時脈輸入端CB接收up信 號’ UP MASK信號會在UP信號每次下降時重覆跳動於高低 位準之間,如第1 0圖所示。 正反器602亦輸出會在DOWN信號每次下降時重覆跳動 於高低位準間的信號。也就是,正反器601、6〇2的輸出周 期分別兩倍於UP信號及DOWN信號。當輸出用做MASK信號 時’ ϋΡ信號及DOWN信號的周期比便可以減半。 這也可以減半PLL電路的迴路增益。當LOCK信號用作 控制彳§號(如第一實施例)、且M A S K信號在P L L電路鎖住後 產生(當LOCK信號表示高位準的鎖住狀態時,係使用第9圖 所示的Reset信號)時,可在PLL電路達成(Pul ;l-in)狀態藉 增加迴路增益以加快響應速度、並在鎖住狀態後降低迴路 增益至1/2以得到抗雜訊穩動動作的PLL電路便可以完成。 雖然迴路增益限制在1/2,電路仍可用最少數目的元件構 成。 另外,當構成遮罩時序產生單元102B觸發正反器以頻 率分割器卷計數器的電路排列取代、且MASK信號上升或下 降的產生比例改變至1/2〜l/n(n是自然數)時,PLL電路的 迴路增益可以任意設定。 本發明的第三實施例將配合第11圖說明如下。
C:\Program Files\Patent\2126-2134-P.ptd第 23 頁 4-21 92 1 二 Η 五、發明說明(21) 第11圖所示的PLL電路並不使用第4圖的遮罩時序產生 單元102及構成第4圖PLL電路的遮罩閘。相反地,參考信 號(重製信號)則經由1 /Μ頻率分割器8〇 1輸入相位比較器 101 °1/Μ頻率分割器801是由一般程式分割器或計數器μ倍 ,率分割該參考信號(重製信號)所構成,藉以作為輸入信 號以輸出。頻率分割比可以改變,或,頻率分割功能則可 利用控制信號開關。 本發明第三實施例PLL電路的動作將配合第12圖時序 表說明如下。在第12圖中,UP信號1及down信號1係由相位 比較器101輸出之UP信號及DOWN信號,當參考信號(重製信 號)在不干預第11圖1/M頻率分割器801的情況下輸入相位 比較器1 0 1時。 當1/M頻率分割器80 1用作1/2頻率分割器時,經由i/M 頻率分割器801傳輸的參考信號(重製信號)會變成1/2頻率 分割的重製信號,如第12圖所示。相位比較器1〇ι則比較 頻率分割信號及欲比較信號(位元時脈)的相位、並輸出up 信號2及DOWN信號2至充電泵1〇4。 由於UP信號2及DOWN信號2的周期比1 /2於UP信號1及DOWN信 號1 ’PLL電路的迴路增益亦會降低1/2。因此,當使用i/M 頻率分割器時,不使用MASK信號之PLL電路的.迴路增益會 降至1/M,」不同於第一實施例的pll電路。 本發明的第四實施例將配合第1 3圖說明如下。 在第13圖的PLL·電路中,1/M頻率分割器801、1〇〇4, 遮罩電路1 00 1、偵測邊緣延遲電路丨0〇2係增加至構成第1
C:\ProgramFiles\Patent\2126-2134-P. ptd第 24 頁 421921 ^ 五、發明說明(22) ' —^ 圖PLL電路的相位比較器101、充電泵1〇4、迴路滤波器 105、VCO振盪器106。第13圖所示的1/N頻率分割器具* 第4圖所示頻率分割器1 〇 7相同的功能。 ° 一 輿 谓測邊緣延遲電路1 〇〇2偵測輸入重製信號的領先 後邊緣、並將脈衝信號延遲任意時間以產生信號^, 延遲時間或脈衝信號的脈衝寬度是由設定信號控制時,田 PLL·電路的迴路增益便可以設定為預定值。 ^ 遮軍電路1001遮罩利用彳貞測邊緣延遲電路1q〇2產生 MASK信號遮罩相位比較器1 〇 1輸出的相位誤差信號。如上% 所述,當遮罩電路的遮罩動作根據LOCK信號而開/關時, 對應鎖住及非鎖住狀態而具有不同迴路增益的PLL電路便 可以完成。 當重製信號(參考信號)以1/M頻率分割器801分割M倍 時’迴路增益可適當設定,藉以獨立於重製信號(參考信 號)是否為在規則時間間隔或在不規則時間間隔具有改變 點的信號。 第14圖是角頻率與迴路增益的關係,當本發明所有 PLL電路的迴路增益改變時。假設迴路增益1為〇dB。將迴 路增益降為1/2,1/3、1/4即分別表示將迴路增益降至 -6dB 、-9dB 、 -12dB 〇 _ 在上碟第一至第四實施例之說明中’遮罩閘極103或 遮罩電路1001係利用充電泵104分離β不過,當M0S電晶體 或類比開關連接充電泵1 〇 4的源極或汲極側時,相位比較 器101及充電泵104的遮罩閘極可形成電路區塊。
C:\Program Files\Patent\2126-2134-P.ptd第 25 頁 421921 五、發明說明(23) ''
另外’ UP信號及DOWN信號的輸出形式並不限於上述實 施例所述。任何二元脈衝信號亦可輕易用於本發明的pLL 電路D 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以 限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本&明之精神 和範圍内’當可做更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者為準。
C:\PrograraFiles\Paten1A2l26-2l34-P.ptd第 26 頁
Claims (1)
- iC ΰ 六、申請專利範圍 1. 一種PLL電路,且一 有預定頻率之參考浐畀一相位比較器,用以偵測一具 變點之重製信號與二,或一,不規則時間間隔具有信號改 相位誤差信號,包括Υ比較信號間之一相位差,並輸出一 遮罩裝置,用、 之傳遞,及,控制至少部分或全部該相位誤差信號 信號相符之相位講差分或全部與該參考信號或該重製 差信號之輸出、及$ =二、一不同該相位比較器之相位誤 2. —種m電:政么較—信號之阻擋。 有預定頻率之參考作躲、七 相位比較器,用以偵測一具 變點之重製信號斑二欲υ二二i不規則時間間隔具有信號改 相位誤差信號,包括:號間之-相位差’並輪出- 之傳遞,〖置押2:,至少部分或全部該相位誤差信號 擔’ί利ΐ一:部該相位誤差信號之阻 、^由該參考乜號或該重製信號所得之信號。 .如申凊專利範圍第1項所述之電路,:i中,ϋ # 信號或該重製信號係輸入—呈古\之址電路其中’該參考 存器,該第-移位暫存器之正反15之第一移位暫 之第二移位暫存器ί 係輸入一具有串接正反器 分或位誤差信號之傳遞控制及至少部 刀:¾王。15嗥相位誤差仏號之阻擋控制係利用 來自第一互斥或閘之輪出信號,其接收任一構成 正反器輸出及任—構成該第二移位暫存 器之正反器輸出,以及 试仔C:\ProgramFiles\Patent\2126_2134-P.ptd第 27 頁 ^2 7 92 六、申請專利範圍 一來自第二互斥或閘之輪出信號,其接收 第二移位暫存器之正反器輪出 構成該 器之正反器輸出。 及另冑成該第二移位暫存 4.如申請專利範圍第丨項所述之電路, ,號或該重製信號係輸入一具有串接正反器之該:考 接收任-構成該第一移位暫:器;出產生,其 號或該重製信號,該電路更包括一 ^ =及該參考信 r誤差信號並輸出-控制信;其:=:分;= 傳遞控制及至少部分或全部該相 ^一種m電路’具有一相位比較器,用以偵測一旦 3預疋頻率:參考信號或一在不規則時間間隔具有信號改 變點之重製信號與一欲比較信號間之一相位差 ς出一 相位誤差信號,包括: 北爾出 5罩裝置’用以控制至少部分或全部該相位誤差信號 之傳遞’ & ’控制至少部分或全部與一頻率分割該相位誤 差信號所得信號相符之相位誤差信號之阻擋。 6^ —種卩1^電路,具有一相位比較器,用以偵測一具 有預定頻率之參考信號或一在不規則時間間隔具有信改 變點之重奪_信號與—欲比較信號間之一相位差, 一 相位誤差信號, % ® 其中’該參考信號或該重製信號係透過頻率分 輸入該相位比較器。 11 、uni C:\Pr〇gramFiIes\pateni:\2126-2134-P.Ptd第 28 頁 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項之電路,其中,該遮罩裝置 在該PLL電路鎖住時阻擋部分該參考信號或該重製信號, 並在該PLL電路未鎖住時傳遞該參考信號或該重製信號。 8. 如申請專利範圍第1項所述之電路,其中,該遮罩 裝置可任恩设定一周期以阻播來自一外部電路之該相位誤 差輸出。 9_ —種PLL電路,具有一相位比較器,用以偵測一欲 。比較信號及一重製信號之相位差、並輪出一相位誤差信 號’其中,該重製信號在不規則時間間隔具有信號改變 點,並以不小於最小時間間隔以in之時間間隔記錄於一記 錄媒體,該最小時間間隔係根據一取樣間隔了由一脈衝信 號之下降至上升’該PLL電路係包括: 遮罩裝置,在(Tmin-0,5T)至(Tmin-I.5T)之寬度進行 該相位誤差信號之阻擋。 10.如申請專利範圍第2項所述之電路,其中,該遮罩 裝置在該PLL電路鎖住時阻擋部分該參考信號 =及,在該PLL電路未鎖住時傳遞該參考信號或該重& 號。 11·如申請專利範圍第5項所述之電路,其中,該 =置在該PLL電路鎖住時阻擒部分該參考信號.或該重製信 =及’ |該PLL電路未鎖住時傳遞該參考信號或該重製 述之電路’其中,該遮罩 自一外部電路之該相位誤 1 2 _如申請專利範圍第2項所 裝置可任意設定一周期以阻擋來C:\PrograroFiles\Patent\2l26-2l34-Rp1;(i第 29 頁 421921 1C:\ProgramFiles\Patent\2126-2134-P. ptd第 30 頁
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