[发明专利]使用第二开环振荡器调谐场的用于改进DPLL稳定以及温度补偿算法的装置

说明书

一种数字锁相环路具有数控振荡器，该数控振荡器具有第一粗调谐场、第二粗调谐场和细调谐场，该第一粗调谐场用于对振荡器频率进行粗调谐，该第二粗调谐场用于以比该第一粗调谐场更细的间隔对该振荡器频率进行调谐，该细调谐场用于以比第二粗调谐场更细的间隔将该振荡器调谐至输出频率。该第二粗调谐场提供开环调谐，并且该第二粗调谐场是线性的并与该第一粗调谐场并联连接。该第二粗调谐场基于在启动之前获得的经插值的频率值在启动时提供宽场温度补偿以及频率误差确定。更快的稳定设置有不太复杂的算法。

技术领域

本公开整体涉及方法和锁相环路装置，并且更具体地涉及用于锁相环路中的频率稳定或温度覆盖的方法和装置。

背景技术

对于锁相环路(PLL)电路(包括在蜂窝通信系统以及连接性应用中使用的数字锁相环路(DPLL)电路)，短暂稳定时间以及宽温度覆盖是优选的。

PLL是一种电子电路，其调谐振荡器，使得振荡器调节其输出以匹配所需频率，并且能够用于例如解调、调制或恢复信号。一些当前使用的数控振荡器(DCO)具有用于将振荡器调谐至目标频率的粗调谐(CT)场和细调谐(FT)场。粗调谐(CT)场用于振荡器的粗频率设定，并且能够用于温度补偿。粗调谐场由二进制开关电容器组成，每个二进制开关电容器提供由其积分非线性(INL)1/sqrt(LC)限定的调谐特性。粗调谐场使用开环操作来操作，这意味着控制环路是打开的。由于工艺变化，电容器不完全匹配。电容器之间的任何失配导致粗调谐场的总体调谐特性的不连续性。为了避免操作频率中的间隙，粗调谐场被设计成在电容器的调谐特性中具有重叠，以提供因工艺变化而导致的任何失配的裕量。重叠的大小不同。由于调谐特性中的重叠，粗调谐场能够被描述为非线性的。

细调谐(FT)场提供对PLL锁定的振荡器频率的细调节。细调谐场用于闭环操作中，这意味着细调谐场由环路滤波器驱动。细调谐场具有比粗调谐场更线性的调谐特性，因为细调谐场在调谐特性中具有较小的不连续性。细调谐场经温度计编码的或以阵列排列的以实现线性行为。

当应用于振荡器时，术语稳定是指PLL电路锁定到频率上所需的时间。已经实现稳定的两种方式包括第一种方法，该方法使用二进制逐次逼近算法，该算法使用振荡器中的粗调谐(CT)场进行初始DCO(数控振荡器)频率设定。第一种方法需要PLL上电期间的若干频率测量才能有效。第二种方法使用快速频带选择算法，该算法在PLL上电期间结合多至两次频率测量利用插值。两种方法都有缺点，因为两种方法都需要在PLL上电期间进行两次或更多次频率测量，这增加了PLL的锁定时间。换句话讲，振荡器用于稳定到所需频率上的时间更长。

在一定温度范围内使用锁相环路装置会引起其他问题。温度的变化能够导致振荡器的操作点的变化。振荡器中发生的温度漂移能够由FT(细调谐)场补偿，该FT(细调谐)场随着温度变化而自动改变振荡器的操作点。但是FT(细调谐)场具有有限的范围，在该范围内，FT能够补偿温度变化。细调谐场能够改变操作点的范围可能不够大，无法在可能需要设备操作的整个温度范围内提供温度补偿。

为了提供扩展的温度范围，所谓的温度扩展算法用于以FT(细调谐)场重新居中的方式切换CT(粗调谐)场开环。该方法的缺点在于，由于CT(粗调谐)场中的不连续性，实现温度补偿的算法非常复杂，需要大量存储器来操作，并且需要实验室评估，这延迟了芯片启动。芯片启动是指包括组装、测试、验证和调试以便实现制造准备就绪的方法。

附图说明

图1是常规锁相环路设备的功能框图；

图2是根据本发明的方法和装置的锁相环路设备的功能框图；

图3是示出作为温度变化的结果的细调谐(FT)场的操作点变化的曲线图；

图4是示出作为温度变化的结果的操作特性的变化以及作为使用复杂算法或添加第二粗调谐(CT)场的结果的校正操作点中由温度引起的变化的曲线图；