TWI359567B - Phase difference signal driven direct current volt - Google Patents

Description

1359567 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種電子電路技術，特別是有關於一 種相位差信號驅動式直流電壓產生裝置，其可應用於例如 整合至相位鎖定迴路（phase_locked 1〇〇p，PLL)或延遲鎖 定迴路（delay-l0cked l00p，DLL)之電路系統，用以提供 一相位差信號驅動之直流電壓產生功能。 【先前技術】 電荷泵裝置（charge pump)為相位鎖定迴路 (Phase-locked loop, PLL)和延遲鎖定迴路 (delay-locked 1〇〇p，DLL)電路系統中的一項主要的系統 構件，可接收一相位偵測器（phase detect〇r)所產生之一 對相位差信號，包括一正相位差信號和一負相位差信號； I將該正相位差信號和負相位差信號分別作為一升麈致 能信號up和一降壓致能信號DN來切換__充電用電㈣ 口一放電用電流源對—電容器進行充電/放電作用，藉此 容！ί生一直流電壓’以利用此直流電壓來料 二二.工'j振盟益(voltage_controlledosciiia 號。 仏控制振盛杰產生一相應頻率之振堡信 Z上’⑽·控制振所產生之㈣信號的步 巳^正比於其所接收到之控制電_振幅範圍 可婵加兩巳圍。由於此緣故’編 曰置的輸出電M範圍，即可藉以增大電塵担 110777 5 制振盪器的輸出頻率範圍。 然而於實際應用上，電荷泵裳置 古 』：出山圍，因此使得電壓控制振逢 美供-較小且固定的輸出頻率範圍。 卞也僅此 究課二述ί問題’目前於電子業界的-項主要的研 研九如何可令PU/DLL電路系統中的電壓 相玄，— 更廣乾圍的控制電廢而輪出f声夕 頻率範圍的振i信號。 更廣之 【發明内容】 馨於以上所述f知技術之缺點 是在於提供一插刼^a 王要目的便 可浐中审良 差仏號驅動式控制電壓產生裝置，1 了輸出一更廣範圍的控制 - 控制振盪器可受控於更控制振邊器，令電® 頻率範圍的振邊信號 圍的控制電壓而輸出更廣之 本發明之相位差信號驅動 用於例如整合至相產生裝置可應 或延遲鎖定迴路㈤路(Phase—locked 1〇叩，_ 用以提供—相 =ked lQQp，DLL)之電路系統， 、一-位差彳§琥驅動之直流電壓產生功能。 產生：L體ί造上，本發明之相位差信號驅動式直流電壓 4置的、路架構包含：（Α)一電荷 濾波器單元m^ 电仃汞早兀，（B)—迴路 器單元。 〜堅倍增器單元’·以及⑻-激脈濾波 點在㈣式直流電…裝置的特 包合切換式之電壓倍增器來倍增電荷泵單 6 Π0777 丄 電路壓’清以利用此倍增之輸出電壓來作為PLL ==之電麗控制振盈器或DLL電路系統中電· 制延遲線路裝置的輸入控制電麼 盪器和DLL-VCDL #厭狄以 LL VCO -电壓控制振 R AA 电£抆制延遲線路裝置可受控於更卢r 圍的控制電壓來增強其輸出特性。 、尹』 【實施方式】 差配合所社圖式，詳細揭露說明本發明之相位 …虎驅動式直流電壓產生襄置之實施例。 本發明的功能 ^ 1圖即顯示本發明之相位Μ號驅動式直流電壓 f裝置100的輸入輸出功能模型。如圖所示，本發明之 目„動式直流電壓產生裝i _的輪入介面具 個縣』入端（up，DN)，而其輸出介面則具有1 用^輪出端I;其中該2個信號輸入端（IIP，DN)係 2为別接收-升廢致能信號和一降麗致能信號；而該信 戒輸出端L則係用以輸出一直流電壓信號。於實際操作 時、亥直流電壓信號凡ut的振幅可受控於該升壓致能俨號 UP的驅動而被升高，並可進而受控於該降壓致能信號二 的驅動而被降低。 本發明的應用 第2A-2B圖即分別顯示本發明之相位差信號驅動式 直流電壓產生裝置1〇〇的2種不同的應用方式。 如第2A圖所示，本發明的第丨個應用實例為整合至 —相位鎖定迴路（phase-lOCked loop，pll)之電路系統 110777 7 1359567 10’其系統構件除了本發明之相位差信號驅動式直流電辦 產生裝置100之外，3包括一電壓控制振堡器^ • (V〇ltage-controlled oscillator，VCO)、一除頻器。12、 -以及一相位偵測器13。於此應用實例中，本發明:相位 差信號驅動式直流電壓產生裝置1〇〇的2個信號輸入端 ⑽’ DN)係用以分別接收該相位债測器13的2個輸出信 號’即正相位差信號和負相位差信號；並將該正相位: 唬和負相位差信號分別作為一升屢致能信豸up和 #壓致能信號DN來回應地產生一相應之直流輸出電壓信號 ，接著將I作為一則控制電壓來令電壓控制^ 盟益π產生相應頻率之振盪信號/vcg。由於為電 業界所習用及熟知之電子電路技術，因此於 不對其運作方式作進一步詳細之說明。 曰中將 :著如第2B圖所示，本發明的第..2個應用實例為整 &至一延遲鎖定迴路（delay七ked lQQp，虹）之電路系 統20 ’其系統構件除了本發明之外另包括一電壓控制延 ^線路裝置 2UV〇ltage-controlleddelayline，vcDL) ::相位偵測器22。於此應用實例中，本發明之相位差 關^用動式直流電壓產生裝置100的2個信號輸入端（UP， 7分別接收該相位债測器、220勺2個輸入信號，即 目立差信號和負相位差信號；並受控於該正相位差信號 L該差信號來產生一相應之直流輸出電壓信號 糾二令者將此Fout作為一舰控制電壓來令該電壓控 | 路裝置21產生-相應之延遲作用。由於虹為 110777 1359567 =子業界所習用及熟知之電子電路技術’因此於本說明書 中將不對其運作方式作進一步詳細之說明。 •本發明的構造 —μ3圖所示’於實體構造上，本發明之相位差信號 —:直机電壓產生裝置JOO的電路架構包含：（Α)—電 兀U〇 ;⑻-迴路濾波器單元120; (C)一電壓倍 二早7" 130 ;以及（D) 一激脈滤波器單元刚。以下即首 -刀別㈣此些電路構件的個別屬性及功能。 毛荷泵單元110 到之升p卿）110可受其輸入端所接收 電行二：錢卯和降愿致能信號⑽的驅動來產生- =:ί;Γρ。於實際應用上，此升壓致能信线 牛壓致Μ號⑽例如分別為一 位差信號。 相位差k唬和一負相 於具體貫施上，此電荷栗單元！ 1圖：示之習知之電流源驅動式之電荷栗電 、充電電流源111、-放電電流源112、-·二二 以及一驅動電源（厂DD)lu〇於麻 谷斋113、 和放電電流源112即可受控於升:=電流源⑴ 能信號DN所提供之切換作用而對電容^叩和降屢致 放電；亦即當升慶致能信號 :進仃充電或 時，其可令充電電流源ln導通至==狀態(陶 ⑴進行充電作用；而當降壓致能-而對電容器 狀態（觀）時’則其可令放電電流^ N為邏輯高電位 L/'、 12導通至電容器 Π0777 9 1359567 乐二切換器233、和一第四切換器234;以及（d) 一切換 控制信號產生器240。如第5圖所示，此些切換器231、、 曰233、234可例如採用由一 PM〇s電晶體和一關〇s電 ㈣所構成之傳輸閘電路（transmissiQn四⑷來實現。 丄於實際操作時’切換控制信號產生器240即可受一時 號αΚ_ΙΝ的驅動來產生一組切換控制信號[Ap，机 ’ _]。帛8圖即顯示此些切換控制信號[Ap,紙耶， 目對於時脈信號CLKjN的波形時序關係。此些切換控制 = [AP，AN, BP，BN]即用來控制上述之4組切換器 “ 32 233、234的導通狀態（〇N)和斷路狀態（〇FF)， 猎第一電容器⑹21 ◦和第二電容器⑹220可受 =電壓I的驅動及透過此切換方式來將其輸出端α 妾收到之電壓倍增為2倍之電壓，再將此倍增之電壓從 輸出端out輸出至激脈濾波器單元14〇。 =，此電壓倍增器單幻3〇之輸入端可進而麵接一 2緩衝=150’用以對上述之迴路遽波器單元12〇的輪 〜波電M 提供一輸入緩衝作用。於具體實施上，此 緩衝器150例如可為一如第6圖所示之負回授式之運 昇放大器。 激脈遽波器單元14 〇 、,=®波器單元(spurillter)14〇可對上述之電壓 ^增=早兀130所產生之輸出電壓‘提供一激脈濾波功 :二以產生一激脈濾除之輸出電壓(以下表示為㈨來 作為⑽輸出之處理結果（即本發明之直流輸出電塵 110777 11 所產140對電屋倍增器單元咖 所產生之輪出電壓v 曰亞早兀υϋ 激脈濟除之於^厂 激脈遽波功能’藉以產生- 鳳υ于、之翰出電壓^ 電壓F〇ut。 ’‘，'取n處理結果之直流輪出 本發明之相位差信號、^ ^ ^ ^ 所產生之直流輪出電壓"二式直”昼產生裝置_ 來作為命犀批 土 ut P可於pLL電路系統1〇上用 Ϊ = 2 Μ'11的輸人控制電塵，或於贴的 控制㈣。上用來作為電㈣制延遲線路裝置4G的輸入 統和It = I ::二發:的優點在於可對。LL電路系 人 “、"2七振幅靶圍的輸入控制電壓， 控餘或佩f壓控制延遲線路裳置 的振二於更廣範圍的控制電壓而輸出更廣之頻率範圍 —、所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限 明之實質技術内容的範圍。本發明之實質技術内容 η'義地定義於下述之申請專利範圍中。若任何他人所完 技術貫體或方法與下述之申t青專利聋爸圍所定義者為 凡王相同、或疋為一種等效之變更，均將被視為涵蓋於本 發明之申請專利範圍之中。 【圖式簡單說明】 第1圖為一功能示意圖，用以顯示本發明之相位差信 唬驅動式直流電壓產生裝置的輸入輸出功能模型； 第2A圖為一應用示意圖，用以顯示本發明之相位差 13 110777 1359567 信號驅動式直流電壓產生裝 M ?R m ^ 乐1種應用實例； 弟0為一應用示意圖，用 信號驅動式言泣兩茂立丄壯 頌不本發明之相位差 勖式直机電壓產生裝置的第 第3圖為一架構示意圖，用：心貝1 號㈣式直流電屢產生裳置的基本電明之相位差信 荷果Ϊ二圖為一架構示意圖’用以顯示本發明所採用之電 1丁眾早兀和迴路涛 ^电 方式； °卩電路架構的一種實施 第5圖為一架構示意圖，用以 壓倍增界單开夕& Ar? $ ,不知明所私用之電 :早70之内部電路架構的-種實施方式； 入缓衝。。_ —架構示意圖，用以顯示本發明所採用之輸 入緩，之内部電路架構的一種實施方式； 之輪 第7圖為一架構示意圖用以顯示本發明 脈據波器單元之内部電路架構的一種實施方式；、用之城 增器時序圖，用以顯示本發明中的電壓倍 【 組切換控制信號的波形時序關係。 要7Μ牛符號說明】 ” 11 12 13 20 21 22 1〇 PLL電路系統 電壓控制振盪器（vc〇) 除頻器 相位偵測器 DLL電路系統 甩廢控制延遲線路裝置（VCDL) 相位偵測器 110777 14

Claims (1)

1. 、申請專利範圍： 種相位差信號驅動式直流電壓產生裝置，其可整人 :電路系統，用以接收—料致能信號和—降壓二 動而=纟u升壓致能信號和該降壓致能信號的驅 產生一直流輸出電麗； 含此相位差彳§號驅動式直流電壓產生裝置至少包 致处户泵早70 ’其可受該升壓致能信號和該降壓 驅動來產生一直流形式之電荷泵輸出電 迴路濾;皮器單元’Λ可對該電荷泉單元所產生 =壓提供一迴路遽波功能而產生一迴 〈叛出電壓； 鈐Φ:電壓倍增器單元，其可對該迴路濾波器單元的 :電㈣供—振幅倍增功能’藉以產生—振幅倍增 的輪出電壓；以及 —激脈濾波器單元，可對該電壓倍增器單元所產 之輪出電壓提供一激脈遽波功能，藉以產生 濾除之輸出電壓來作為所需之直流輸出電壓。 專利範圍第！項所述之相位差信號驅動式直流 '土產生裝置，其中該電路系統為一相位鎖定迴路 (PhaSe-locked 1〇〇p，pLL)之電路系統。 如申請專利範圍第i項所述之相位差信號驅動式直济 电[產生置’其中該電路系統為—延遲鎖定迴路 110777 16 1359567 (delay-locked loop，DLL)之電路系統。 4. 如申請專利範圍第1項所述之相位差信號驅動式直流 電壓產生裝置，其中該電荷泵單元為一電流源驅動^ 之電荷泵電路。 5. 如申請專利範圍第1項所述之相位差信號驅動式直流 電壓產生裝置，其中該迴路濾波器單元為一 Rc式之 〉慮波電路。 6·=申請專利範圍第1項所述之相位差信號驅動式直流 電壓產生裝置’其中該電壓倍增器單元為一電容切換 式之電壓倍增器。 7. 2申請專利範圍第1項所述之相位差信號驅動式直流 電壓產生裝置，其中該電壓倍增器單元之輸入端係進 而輕接至一輸入緩衝器。 8. t申請專利範圍第7項所述之相位差信號驅動式直流 電壓產生裝置，其中該輸入緩衝器為一負回授式之運 异放大器。 9· 2申請專利範圍第丨項所述之相位差信號驅動式直流 電壓產生裝置，其中該激脈濾波器單元為一 RC式之 濾波電路。 10. 一種相位差信號驅動式直流電壓產生裝置，其可整合 =一電路系統，用以接收—升壓致能信號和一降壓致 b乜號並又5亥升壓致能信號和該降壓致能信號的驅 動而產生一直流輸出電壓； 此相位差信號驅動式直流電壓產生裝置至少包 110777 17 丄划567 含： 一電荷泵單元，其可受兮弁茂岛 致能信號的㈣來號和該降壓 壓·，以及 直々丨L形式之電荷泵輸出電 一電壓倍增器單元，其可對該# 一 電壓提供-振幅倍增功能，藉以產：：择：：的輪出 出電壓來作為所需之直流輸出電壓。一振幅倍增的輪 圍第10項所述之相位差信號驅動式直 =產生裝置，其中該電路系統為—相位鎖定迴路 p ase locked loop，PLL)之電路系統。 12H料利範圍第1Q項所述之相位差信號驅動式直 ^壓產生裝置’其中該電路系統為—延遲鎖定迴路 Welay-l〇cked l〇op，DLL)之電路系統。 13.如申請專利範圍第.1G項所述之相位差信號驅動式直 流電壓產生裝置，其中該電荷栗單元為一電流源驅動 式之電荷泵電路。 14· =申請專利範圍第10項所述之相位差信號驅動式直 流電壓產生裝置，其中該迴路濾波器單元為一 式 之據波電路。 15. 如申請專利範圍第10項所述之相位差信號驅動式直 流電壓產生裝置，其中該電壓倍增器單元為一電容切 換式之電壓倍增器。 16. 如申請專利範圍第1 〇項所述之相位差信號驅動式直 流電壓產生裝置，其中該激脈濾波器單元為一 Rc式 110777 18 1359567 之遽波電路。 17. —種相位差信號驅動式直流電壓產生裝置，其可整合 至-相位鎖定迴路（phas㈠〇cked 1〇叩，pLL)之電路 系統，且該PLL相位鎖定迴路之電路系統另具有 壓控制振1器、—除頻器、以及一相位侦測器，用以 接收該相位伯測哭所私山> 识巧所輸出之一升壓致能信號和一降 壓致能信號，並受該升壓致能信號和該降麗致能信號 、°動而產i直流輪出電壓來作為該 振盪器的控制電壓； 电&控制 八此相位差信號驅動式直流電壓產生裝置至少包 3 ! 致^泵單元，其可受該升黯能信號和該降壓 壓； 个座玍直抓形式之電荷泵輸出電 迴路;慮波器單元，其可對咳雷 μ _ 之輸出電屡接祖一 、了對該電何泵早兀所產生 之輪出電L，、—迴路濾、波功能而產生—迴路遽波 輸出；元：其可對該迴路濾波器單元的 的輪出電壓；以及 錯以產生一振幅倍增 激脈;慮波器單元，可斜兮帝段y立J_、， 生之輪出U 倍冒器單元所產 滹激脈濾波功能，藉以產生一气# ‘除之輸出電 ϋ政脈 18.如申& $ 采作為所兩之直流輸出電壓。 χ τ %專利範圚坌 ^ 項所述之相位差信號驅動式直 】10777 19 流電壓產生裝置，其中該電荷泵單元為一電流源驅動 式之電何豕電路。 19. 如申請專利範圍第1 7項所述之相位差信號驅動式直 流電壓產生裝置，其中該電壓倍增器單元為一電容切 換式之電壓倍增器。 20. —種相位差信號驅動式直流電壓產生裝置，其可整合 至一延遲鎖定迴路（delay-locked loop，DLL)之電路 系統，且該DLL延遲鎖定迴路之電路系統另具有一電 壓控制延遲線路裝置 （voltage-controlled delay 1 ine，VCDL)和一相位侦測器，用以接收該相位偵測 器所輸出之一升壓致能信號和一降壓致能信號，並受 該升壓致能信號和該降壓致能信號的驅動而產生一 直流輸出電壓來作為該VCDL電壓控制延遲線路裝置 的控制電壓； 此相位差信號驅動式直流電壓產生裝置至少包 含： 一電荷泵單元，其可受該升壓致能信號和該降塵 致能信號的驅動來產生一直流形式之電荷泵輸出電 壓； 一迴路濾波器單元，其可對該電荷泵單元所產生 之輸出電壓提供一迴路濾波功能而產生一迴路濾波 之輸出電壓； 一電壓倍增器單元，其可對該迴路濾波器單元的 輸出電壓提供一振幅倍增功能，藉以產生一振幅倍增 20 110777 1359567 的輸出電壓；以及 一激脈濾波器單元，可對該電壓倍增器單元所產 • 生之輸出電壓提供一激脈濾波功能，藉以產生一激脈 ^ 濾除之輸出電壓來作為所需之直流輸出電壓。 21.如申請專利範圍第20項所述之相位差信號驅動式直 流電壓產生裝置，其中該電荷泵單元為一電流源驅動 式之電荷果電路。 '2 2.如申請專利範圍第21項所述之相位差信號驅動式直 φ 流電壓產生裝置，其中該電壓倍增器單元為一電容切 換式之電壓倍增器。

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