專利名稱：時(shí)鐘發(fā)生器和使用此時(shí)鐘發(fā)生器的數(shù)字或電話便攜式終端的制作方法
本申請要求在2000年1月6日提交的日本專利申請?zhí)?000-005785的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容引入作為參考。
本發(fā)明涉及時(shí)鐘發(fā)生器，并且更具體地涉及數(shù)字便攜式電話終端等中用于基準(zhǔn)時(shí)鐘生成的時(shí)鐘發(fā)生器。
便攜式電話等無線電通信終端需要一個(gè)精確和高穩(wěn)定的時(shí)鐘作為其組成電路的操作的基準(zhǔn)。這樣的便攜式電話終端具有用于控制它自己的時(shí)鐘發(fā)生器的振蕩器(例如，晶體振蕩器)的頻率以匹配從基站接收的波的電路，此電路通常被稱為AFC(自動(dòng)頻率控制)電路。現(xiàn)有技術(shù)的AFC電路示例公開在例如日本專利公開文獻(xiàn)JP9-199997和日本專利公開文獻(xiàn)JP10-284997中。使用這樣的時(shí)鐘發(fā)生器的接收機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)示例公開在例如日本專利公開文獻(xiàn)JP7-202737中。PLL(鎖相環(huán))的現(xiàn)有技術(shù)示例公開在例如日本專利公開文獻(xiàn)JP8-251019中。
采用使用AFC電路控制的時(shí)鐘的系統(tǒng)(下文稱為主系統(tǒng))的多系統(tǒng)終端等也采用利用晶體振蕩器等的頻率的共存系統(tǒng)(下文稱為子系統(tǒng))。圖6表示這樣的終端的一個(gè)示例。如圖所示，此終端包括主系統(tǒng)611和接收從中提供的系統(tǒng)時(shí)鐘的子系統(tǒng)612。主系統(tǒng)611是用于便攜式終端(即，便攜式電話終端)的當(dāng)前PDC或下一代的WCDMA系統(tǒng)?；蛘撸飨到y(tǒng)611可以是PHS(個(gè)人手持電話系統(tǒng))。子系統(tǒng)612從屬于這樣的主系統(tǒng)并且可以是例如藍(lán)牙系統(tǒng)。
在便攜式電話終端中，基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生器應(yīng)高度準(zhǔn)確。作為基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生器，一般使用TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)。在多系統(tǒng)中，由于組成部分的增加，每個(gè)系統(tǒng)中TCXO的使用是不希望的，并且在要求尺寸小與重量輕的便攜式遠(yuǎn)程終端中特別不利。因此，如圖7的方框圖所示，在單個(gè)主系統(tǒng)中提供TCXO70，并且其輸出時(shí)鐘用于多個(gè)PLL電路中，即，用于無線電終端側(cè)PLL電路(第一PLL電路)71、用于主系統(tǒng)控制PLL的控制電路時(shí)鐘發(fā)生器72(第二PLL電路)和用于子系統(tǒng)比率或控制部分PLL的藍(lán)牙時(shí)鐘發(fā)生器(第三PLL電路)73中。
圖8是表示一般PLL電路的方框圖。此電路包括TCXO 80；AFC電路81；分頻器A82；寄存器83、86與89；相位比較器84；電荷泵85；VCO(電壓控制振蕩器)87和分頻器B 88。寄存器83與89分別控制分頻器A82與B82的分頻比率。寄存器86控制相位補(bǔ)償器84和電荷泵85。具有此PLL結(jié)構(gòu)的電路操作，以使TCXO 80的輸出頻率fr除以分頻器A82的分頻比率Da得到的值等于VCO 87的輸出頻率fo除以分頻器B88的分頻比率Db得到的值。即，fr/Da=fo/Db……(1)等式(1)可以變換成下面的等式(2)fo=fr×Da/Db……(2)結(jié)果，通過將TXCO 80的輸出頻率乘以分頻器82與88的分頻比率來確定VCO 87的輸出。因而能通過利用寄存器83與89改變分頻比率獲得所需頻率上的輸出。
現(xiàn)在將結(jié)合圖9描述例如便攜式電話終端的一般AFC功能。此功能是將終端同步到從BTS(基站收發(fā)信機(jī))接收的波。圖9所示的系統(tǒng)包括具有天線91、天線92、無線電電路93、包括加法器/平均差錯(cuò)計(jì)算電路95與D/A(數(shù)字-模擬)電路96的AFC電路94以及TCXO97的BTS 90。
從BTS 90接收的波由于諸如傳播路徑中的衰落的原因而瞬時(shí)變化。即使在這樣的情況中，AFC電路94也適于與接收的波同步。無線電單元93解調(diào)從BTS90接收的高頻波以提供基帶輸出。AFC電路94中的加法器/平均差錯(cuò)計(jì)算電路95計(jì)算相位差錯(cuò)，并且D/A變換器96 D/A變換此相位差錯(cuò)并將得到的模擬電壓饋送給TCXO97。
在圖7所示的系統(tǒng)中，子系統(tǒng)(藍(lán)牙)PLL的時(shí)鐘不應(yīng)變化。雖然，如前所述，AFC電路81引起的TCXO 80的基準(zhǔn)頻率變化引起VCO 87的輸出頻率中的相應(yīng)變化。如上所述，子系統(tǒng)中的頻率變化是不希望的(因?yàn)樗玫降碾娐凡僮鞯牟焕绊?，并且希望子系統(tǒng)使用不受例如在主系統(tǒng)中使用的AFC功能的影響的時(shí)鐘。
本發(fā)明因此具有提供一種時(shí)鐘發(fā)生器的目的，此時(shí)鐘發(fā)生器用于具有主系統(tǒng)與子系統(tǒng)的系統(tǒng)中并允許子系統(tǒng)生成不受主系統(tǒng)中使用的AFC功能的影響的時(shí)鐘。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供用于包括利用AFC(自動(dòng)頻率控制)控制的TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)和利用主系統(tǒng)提供的系統(tǒng)時(shí)鐘操作的子系統(tǒng)并包括具有相位比較器與VCO(電壓控制振蕩器)的PLL(鎖相環(huán))電路的多個(gè)系統(tǒng)的一種時(shí)鐘發(fā)生器，其中PLL電路中分頻器的分頻比率根據(jù)AFC電路的輸出進(jìn)行補(bǔ)償以吸收AFC引起的相位變化。
利用AFC電路控制的PLL電路中的分頻器是用于分頻TCXO的輸出的第一分頻器。利用AFC電路控制的PLL電路中的分頻器是用于分頻VCO的輸出的第二分頻器。此時(shí)鐘發(fā)生器還包括一個(gè)寄存器，用于根據(jù)AFC電路中的相位變化改變分頻器的分頻比率。此時(shí)鐘發(fā)生器還包括用于檢測TCXO的溫度的溫度傳感器和用于存儲(chǔ)溫度傳感器中獲得的檢測溫度數(shù)據(jù)與TCXO的特性變化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，在根據(jù)AFC電路的輸出進(jìn)行分頻比率補(bǔ)償時(shí)參考此存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。此時(shí)鐘發(fā)生器還包括具有在VCO的前一級上提供的脈沖波形補(bǔ)償電路的電荷泵。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種時(shí)鐘發(fā)生器，包括利用AFC(自動(dòng)頻率控制)電路控制的TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)、用于分頻TCXO的輸出的第一分頻器、用于接收第一分頻器的輸出作為一個(gè)輸入的相位比較器、用于接收相位比較器的輸出的電荷泵、用于根據(jù)電荷泵的輸出電壓饋送出振蕩頻率的VCO(電壓控制振蕩器)、用于分頻VCXO的輸出并將分頻的結(jié)果作為另一輸入饋送給相位比較器的第二分頻器和用于檢測TCXO的溫度的溫度傳感器，此AFC電路根據(jù)溫度傳感器中檢測的溫度和TCXO的頻率變化數(shù)據(jù)執(zhí)行TCXO的控制。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供包括前面定義的時(shí)鐘發(fā)生器的數(shù)字便攜式終端或便攜式電話終端。
根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘發(fā)生器應(yīng)用于具有兩個(gè)共存系統(tǒng)，即，主系統(tǒng)與子系統(tǒng)，(下文稱為多系統(tǒng))的終端，其中子系統(tǒng)的系統(tǒng)時(shí)鐘根據(jù)主系統(tǒng)的系統(tǒng)時(shí)鐘來生成，并且具有可以給子系統(tǒng)提供穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí)鐘以消除由于主系統(tǒng)AFC功能而可能引起的系統(tǒng)時(shí)鐘變化的效果。
從下面參考附圖的描述中將明白本發(fā)明的其他目的和特點(diǎn)。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘發(fā)生器的優(yōu)選實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2表示圖1所示的時(shí)鐘發(fā)生器1中的電荷泵6與前一級相位比較器5的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例；圖3表示圖1所示的電荷泵6’與前一級相位比較器5的一個(gè)不同示例；圖4(a)-4(c)是TCXO 1的v-f(電壓對頻率)特性、D/A變換器的輸入比特對電壓特性和VCO 3的V-f特性的圖表；圖5是用于描述圖1-3中所示的電荷泵6的操作的視圖；圖6表示包括主系統(tǒng)與子系統(tǒng)的一般終端的一個(gè)示例；圖7是圖6所示的系統(tǒng)中的時(shí)鐘發(fā)生器的方框圖；圖8是表示一般PLL電路的方框圖；和圖9是用于實(shí)現(xiàn)AFC功能的電路結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘發(fā)生器的優(yōu)選實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)的方框圖。此時(shí)鐘發(fā)生器包括TCXO 1、分頻器A(第一分頻器)2、VCO3、分頻器B(第二分頻器)4、相位比較器5、電荷泵6、寄存器(即，寄存器A-C)8、溫度傳感器9、計(jì)算器10、ROM(只讀存儲(chǔ)器)11和AFC電路12。TCXO 1接收AFC電路12的輸出并將其振蕩輸出f(TCXO)饋送給分頻器A2。分頻器A2將其分頻輸出fr饋送給相位比較器5的一個(gè)輸入端。分頻器B4分頻VCO3的輸出，并將其分頻輸出fp饋送給相位比較器5的另一輸入端。相位比較器5比較這兩個(gè)分頻輸出fr和fp的相位。計(jì)算器10對從溫度傳感器9輸出的信號與通過ROM 11從AFC電路12輸出的輸出信號進(jìn)行計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果饋送給寄存器8。
圖2表示圖1所示的時(shí)鐘發(fā)生器1中的電荷泵6與前一級相位比較器5的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例。此示例中的電荷泵6具有一對電阻61與62、連接到電阻62的輸入端的反相器(即，倒相電路)63和串聯(lián)連接在電源與地之間并分別具有其連接到電阻61與62的輸出端的門的一對補(bǔ)償MOS晶體管64與65。相位比較器5從分頻器A2與B4中接收分頻輸出fr與fp并生成加泵(Pump-up)與減泵(pump-down)信號pu與pd。加泵與減泵信號pu與pd分別饋送給電阻61與反相器63的輸入端。MOS晶體管64與65因而進(jìn)行通一斷操作，以便從其公用漏極連接點(diǎn)獲得輸出信號Do。此輸出信號Do饋送給圖1所示的VCO3，用于VCO的振蕩頻率控制。
圖3表示圖1所示的電荷泵6’與前一級相位比較器5的一個(gè)不同示例。電荷泵6’具有脈沖波形補(bǔ)償電路7、一對電阻61與62及一對補(bǔ)償MOS晶體管64與65。脈沖波形補(bǔ)償電路7利用接收圖1所示的計(jì)算器10的輸出的寄存器8中的寄存器C的輸出進(jìn)行控制，并將相位補(bǔ)償(或差分)脈沖輸出饋送給電阻61與62的輸入端。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的圖1-3所示的上面的時(shí)鐘發(fā)生器的操作。其分頻比率利用來自寄存器8中的寄存器A的預(yù)置值來確定的分頻器A2分頻TCXO 1的振蕩輸出，并將其輸出信號fr饋送給相位比較器5的一個(gè)輸入端。TCXO 1接收AFC電路12的輸出并受此輸出控制。因此，現(xiàn)在將描述其中TCXO 1的振蕩頻率由于AFC功能而經(jīng)歷變化的情況。如果知道對應(yīng)于D/A變換器輸出的TCXO 1的輸出頻率，則能消除TCXO 1的輸出頻率的變化。溫度傳感器9總在檢測TCXO 9的溫度。預(yù)定溫度范圍中TCXO 1的特性存儲(chǔ)在ROM 11中。利用寄存器8中正的重寫寄存AFC電器12的相位補(bǔ)償數(shù)據(jù)。
如果f(TCXO)/N=fr，能通過計(jì)算確定對應(yīng)于經(jīng)歷變化的TCXO 1的輸出頻率的f’(TCXO)的f’(TCXO)/Mfr中的M?，F(xiàn)在將參考圖4的圖表描述此操作。圖4(a)是TCXO 1的V-f(電壓對頻率)的圖表。圖4(b)是D/A變換器的輸入比特對電壓特性的圖表。圖4(C)是VCO 3的v-f特性。將明白，TCXO 1、D/A變換器與VCO 3的V-f與其他特性基本上是線性的。因此，AFC控制的D/A變換器控制值存儲(chǔ)在ROM 11中。隨后，在用于控制TCXO1的D/A變換器控制值由于AFC電路12輸出的控制信號而變化時(shí)，將正確的值寫入分頻比率寄存器A中。
通過控制替代分頻器A2的分頻器B4的值也可以獲得相同的結(jié)果。特別地，分頻器B4根據(jù)寄存器8的寄存器B中的預(yù)置值執(zhí)行分頻。如果TCXO 1的頻率變化，則有可能利用假定f(TCXO)/N=f(VCO)/M的計(jì)算得到(TCXO)/N=f(VCO)/M’中給定的M’，因而可獲得如圖4(C)所示的VCO3的V-f特性，從而有可能實(shí)現(xiàn)與上述相同的控制。
與上述情況一樣，在TCXO 1的頻率變化時(shí)，分頻器A2與B2不再同相，并因此電荷泵6用于使這些分頻器具有相互同相的關(guān)系。然而，在AFC功能引起頻率變化的情況中，有可能通過將計(jì)算器10中計(jì)算的結(jié)果寫入寄存器8的寄存器C中并利用圖3所示的脈沖波形補(bǔ)償電路7引起的實(shí)際脈沖時(shí)長變化校正VCO3的控制電壓來控制VCO3的輸出為恒定。
圖5是用于描述圖1-3中所示的電荷泵6的操作的視圖。在此圖中，標(biāo)號(a)是分頻器A2的輸出脈沖信號fr，標(biāo)號(b)是分頻器B4的輸出脈沖信號fp，標(biāo)號(c)是相位比較器5的加泵信號pu，標(biāo)號(d)是相位比較器5的減泵信號pd，并且標(biāo)號(e)是電荷泵6的輸出脈沖信號Do。輸出脈沖信號Do饋送給VCO以控制其頻率。當(dāng)信號fr相位超前于信號fp時(shí)，pu與pd分別為“低”和“高”，并饋送正電壓“高”作為Do。另一方面，當(dāng)信號fr相位滯后于信號fp時(shí)，pu與pd分別為“高”和“低”，并饋送負(fù)電壓“低”作為Do。當(dāng)信號fr和fp同相時(shí)，電荷泵6的輸出脈沖信號Do為零。
在使用包括圖3所示的脈沖波形補(bǔ)償電路7的電荷泵6’時(shí)，加泵和減泵信號pu與pd的脈沖持續(xù)時(shí)間根據(jù)AFC的控制范圍進(jìn)行控制。
從前面已經(jīng)明白，根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘發(fā)生器具有顯著的實(shí)際效果，即有可能以穩(wěn)定頻率給子系統(tǒng)提供系統(tǒng)時(shí)鐘，此子系統(tǒng)從主系統(tǒng)中接收其系統(tǒng)時(shí)鐘而不管主系統(tǒng)中提供的AFC功能如何。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到結(jié)構(gòu)的變化并且可以進(jìn)行各種顯而易見的不同修改與實(shí)施例而不背離本發(fā)明的范疇。前面的描述與附圖中提出的情況只用于示意。因此，前面的描述打算認(rèn)為是示意性而不是限制性。
權(quán)利要求
1．用于多系統(tǒng)的一種時(shí)鐘發(fā)生器，包括利用AFC(自動(dòng)頻率控制)電路控制的TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)和利用主系統(tǒng)提供的系統(tǒng)時(shí)鐘操作的子系統(tǒng)并包括具有相位比較器與VCO(電壓控制振蕩器)的PLL(鎖相環(huán))電路，其中根據(jù)AFC電路的輸出補(bǔ)償PLL電路中分頻器的分頻比率以吸收由于AFC電路引起的相位變化。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的時(shí)鐘發(fā)生器，其中利用AFC電路控制的PLL電路中的分頻器是用于分頻TCXO的輸出的第一分頻器。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的時(shí)鐘發(fā)生器，其中利用AFC電路控制的PLL電路中的分頻器是用于分頻VCO的輸出的第二分頻器。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的時(shí)鐘發(fā)生器，還包括用于根據(jù)AFC電路的相位變化改變此分頻器的分頻比率的寄存器。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的時(shí)鐘發(fā)生器，還包括用于檢測TCXO的溫度的溫度傳感器和用于存儲(chǔ)在溫度傳感器中獲得的檢測的溫度數(shù)據(jù)與TCXO的特性變化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，在根據(jù)AFC電路的輸出進(jìn)行分頻比率補(bǔ)償時(shí)參考存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的時(shí)鐘發(fā)生器，還包括電荷泵，此電荷泵包括在VCO的前一級上提供的脈沖波形補(bǔ)償電路。
7．一種時(shí)鐘發(fā)生器，包括利用AFC(自動(dòng)頻率控制)電路控制的TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)、用于分頻TCXO的輸出的第一分頻器、用于接收第一分頻器的輸出作為一個(gè)輸入的相位比較器、用于接收相位比較器的輸出的電荷泵、用于根據(jù)電荷泵的輸出電壓饋送出一個(gè)振蕩頻率的VCO(電壓控制振蕩器)、用于分頻VCXO的輸出并將分頻的結(jié)果作為另一輸入饋送給相位比較器的第二分頻器和用于檢測TCXO的溫度的溫度傳感器，此AFC電路根據(jù)溫度傳感器中檢測的溫度與TCXO的頻率變化數(shù)據(jù)執(zhí)行TCXO的控制。
8．一種數(shù)字便攜式終端，包括權(quán)利要求1或7所述的時(shí)鐘發(fā)生器。
9．一種便攜式電話終端，包括權(quán)利要求1或7所述的時(shí)鐘發(fā)生器。
全文摘要
一種用于多系統(tǒng)的時(shí)鐘發(fā)生器,包括利用AFC(自動(dòng)頻率控制)電路12控制的TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)1和利用主系統(tǒng)提供的系統(tǒng)時(shí)鐘操作的子系統(tǒng)并包括具有相位比較器5與VCO(電壓控制振蕩器)3的PLL(鎖相環(huán))電路。PLL電路中分頻器2、4的分頻比率根據(jù)AFC電路12的輸出進(jìn)行補(bǔ)償以吸收AFC電路12引起的相位變化。
文檔編號H03L1/02GK1310570SQ0111166
公開日2001年8月29日 申請日期2001年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月6日
發(fā)明者小田敏之 申請人:日本電氣株式會(huì)社