[发明专利]具有校正功能的锁相回路及其校正方法

说明书

技术领域

本发明与锁相回路相关，并且尤其与锁相回路的校正方法相关。

背景技术

在现今的电脑系统和通信系统中，能提供具有准确频率的振荡信号的锁相回路扮演了不可或缺的重要角色。以无线通信系统为例，其传送端通常利用锁相回路所产生的振荡信号为发送信号的参考基准，锁相回路的锁定速度、回路频宽和突波(spur)能量等特性都会直接影响无线信号的品质。

图1所示为第一型(type-I)锁相回路的架构图。此回路10包含相位检测器11、充电泵浦12、由电阻R和电容C组成的滤波器13、压控振荡器14以及分频器15。由于电阻R在压控振荡器14的输入端和接地端之间形成一漏电路径，无论回路10是否处于锁定状态，相位检测器11仍必须输出周期性脉冲，令充电泵浦12为压控振荡器14的输入端充电，以补偿经由电阻R流失的电荷。在锁相回路稳定时，充电与放电达到平衡，上述脉冲的周期等于参考信号的周期。该周期性脉冲的存在，会对压控振荡器14输出端的振荡信号形成干扰。参考信号与反馈信号的相位差愈大，该脉冲愈宽，其能量愈高。以振荡信号的频率为3.66GHz，而参考信号的频率为26MHz的情况为例。压控振荡器14的输出信号的频谱中，除了出现在3.66GHz的主成分之外，在3.66GHz±26MHz两处也会出现所谓的突波。许多无线通信标准都会对突波能量的上限作出规范。第一型锁相回路的缺点在于该充电脉冲通常会造成过高的突波能量。

图2所示为第二型(type-II)锁相回路的架构图。此回路20包含相位检测器21、两充电泵浦22A和22B、由电阻R、电容C1/C2/C3、运算放大器23A组成的主动式滤波器23、压控振荡器24以及分频器25。在回路20由未锁定状态进入锁定状态的过程中，第二充电泵浦22B负责根据相位检测器21所测得的相位差异对主动式滤波器23中的电容C1充电/放电，直到图中所标示的参考电压V_REF被逐步提升/拉低至等于回路20锁定时压控振荡器24输入端应得的控制电压。在锁定之前，V_REF和该控制电压通常还会经过一段时间的减震(damping)才趋于稳定。此架构虽无第一型锁相回路突波能量过高的问题，但第二充电泵浦22B对电容C1充电/放电的速度会直接限制回路20的锁定速度。此外，该减震现象也会导致回路20所需的锁定时间加长。

无论是以上哪一种架构的锁相回路，其中的参数都可能随着制程、温度、电压等环境因素变动，有相当程度的漂移，导致锁相回路实际运作时的许多特性(例如频宽)不同于原本设计时希望达到的预设值。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种锁相回路校正方法，藉由提供测试电流量和测试分频量并观察回路中的电压变化，找出回路增益的误差量。

根据本发明的一具体实施例为一种配合锁相回路的校正方法。该方法首先执行的步骤为：于锁相回路的充电泵浦提供一预设电流量并于锁相回路的分频器提供一预设分频量后，测量与该锁相回路的一输出频率相关的一电压，以产生第一参考电压值。接着，该方法执行一测试步骤：于该充电泵浦提供一测试电流量后测量该电压，以产生第二参考电压值。接着，该方法执行另一测试步骤：于该分频器提供一测试分频量后测量该电压，以产生第三参考电压值，其中该测试分频量为一特定值。根据该预设电流量、该预设分频量、该测试电流量、该测试分频量、该第一参考电压值、该第二参考电压值、该第三参考电压值及一参考频率，可估计该锁相回路的回路增益(loop gain)，并根据该回路增益校正该锁相回路。

根据本发明的校正方法可被广泛应用在各种不同架构的锁相回路。关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为传统第一型锁相回路的架构图。

图2所示为传统第二型锁相回路的架构图。

图3为根据本发明的第一具体实施例中的锁相回路方块图。

图4为比较本实施例与先前技术的一电压锁定状态范例。

图5为根据本发明的第二具体实施例中的锁相回路方块图。

图6(A)为根据本发明的第三具体实施例中的锁相回路方块图。

图6(B)为根据本发明的第四具体实施例中的锁相回路方块图。

图7为根据本发明的第五具体实施例中的锁相回路校正方法流程图。

主要元件符号说明

10、20：锁相回路    11、21：相位检测器

12：充电泵浦        13：滤波器