[发明专利]电压控制振荡器增益测量系统与方法

说明书

技术领域

本发明有关于测量电压控制振荡器增益的装置与方法，特别是有关于在一锁相回路电路中实地测量其中的电压控制振荡器的增益的方法与装置。

背景技术

许多目前的电子装置，例如手机、电脑、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)等等，皆需要高频时脉信号才得以运作。通常，这些时脉信号是利用锁相回路(phase locked loop,PLL)来产生。

一般的锁相回路电路包括相位侦测器(phase detector)、回路滤波器(loop filter)、电荷泵(charge pump)以及电压控制振荡器(voltage-controlled oscillator,VCO)。虽然所有元件皆执行重要的功能，但由于电压控制振荡器提供输出的高频信号，因此电压控制振荡器是锁相回路电路的核心，并且电压控制振荡器允许输出信号的频率能够根据控制电压信号而进行调整。

设计锁相回路电路时，一开始的设计重点即是选择该电压控制振荡器的输出频率与控制电压的比值。该增益(以下将称之为K_VCO)代表在控制电压的一既定变化下，电压控制振荡器的输出频率会变化多少。实际上，K_VCO通常会随着控制电压而改变，而非一常数。尽管如此，为了简化设计流程，将一定值的增益K_VCO作为近似增益K_VCO。在选定了增益K_VCO后，即可用以选定其他锁相回路元件的参数。增益K_VCO影响了锁相回路电路的效能，如锁相回路电路的转移函数以及频率响应。在此情况下，锁相回路电路的设计以电压控制振荡器为依归。

对于锁相回路电路而言，增益K_VCO的选择是依据所使用的电压控制振荡器而定。增益K_VCO的变化并非来自于电压控制振荡器设计时的缺陷所产生，而是来自于制造电压控制振荡器时所发生的制程偏移。

更具体来说，电压控制振荡器包括多个元件，如晶体管，这些元件是经由一些制造流程所制造。理想上，制造流程必须在每次制造时皆产生相同的元件(即具有相同参数的元件)。然而，实际上却是不可能的。因此，用来组成该电压控制振荡器的元件会具有一些参数变异。有些元件可能其某些参数几乎无法达到最低规格，而有些元件的参数会落在规格内。因为这些制程偏异，不同电压控制振荡器的增益K_VCO会有些不同，即使这些电压控制振荡器均来自于相同的设计。此外，当设计锁相回路电路的补偿滤波器时，会需要增益K_VCO的倒数，而计算倒数会需要额外的运算资源。这也代表，我们需要一个有效率的装置以及方法来测量锁相回路电路的电压控制振荡器的增益K_VCO的倒数。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一电压控制振荡器增益测量系统，包括：一电压控制振荡器、一电压侦测器以及一处理器。上述电压控制振荡器设置于一锁相回路电路中，根据一控制信号产生具有一输出频率的一输出信号，其中上述控制信号由上述输出信号除以一除数所得。上述电压侦测器用以测量上述控制信号的一电压差。上述处理器调整上述除数以产生上述输出信号的一输出频率差，并利用上述电压差除以上述输出频率差来得到上述电压控制振荡器的一增益的倒数。

根据本发明的一实施例，上述锁相回路电路还包括一除频器，上述除频器耦接至上述处理器，根据上述输出信号产生具有一反馈频率的一反馈信号，其中上述反馈频率等于上述输出频率除以上述除数。

根据本发明的一实施例，上述锁相回路电路还包括：一相位侦测器、一电荷泵以及一滤波器。上述相位侦测器耦接至上述除频器，通过比较一参考信号以及上述反馈信号而产生一电压升降信号。上述电荷泵耦接至上述相位侦测器，接收上述电压升降信号而产生一电流信号。上述滤波器耦接至上述电荷泵，接收上述电流信号以产生上述控制信号。

根据本发明的一实施例，上述电压侦测器为一差分模拟数字转换器。

根据本发明的一实施例，还包括一开关，上述开关由上述处理器控制，将上述控制信号耦接至上述电压侦测器的一第一节点以测量一第一电压，并耦接上述控制信号至上述电压侦测器的一第二节点以测量一第二电压，其中上述电压差为上述第一电压以及上述第二电压的差值。