專利名稱：具有用于消除量化噪聲的二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模微分器的δ-σ小數(shù)n頻率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及Λ - Σ小數(shù)N頻率合成器，且更明確地說，涉及包含數(shù)/模微分器的Δ- Σ小數(shù)N頻率合成器。
背景技術(shù)：
許多電路使用鎖相環(huán)路來(lái)產(chǎn)生頻率信號(hào)。在整數(shù)N鎖相環(huán)路架構(gòu)(例如下文結(jié)合圖1所描述)中，鎖相環(huán)路包含串聯(lián)地連接以提供頻率信號(hào)的相位頻率檢測(cè)器、電荷泵、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器(VCO)。頻率信號(hào)通過整數(shù)分頻器反饋以向相位頻率檢測(cè)器提供反饋信號(hào)。此架構(gòu)具有小參考雜散信號(hào)，但具有粗頻率分辨率和長(zhǎng)頻率鎖定時(shí)間。對(duì)于一些應(yīng)用(例如，無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn))，這種架構(gòu)是不靈活的。小數(shù)N鎖相環(huán)路架構(gòu)(例如下文結(jié)合圖3所描述)類似于整數(shù)N鎖相環(huán)路架構(gòu)，但在VCO與相位頻率檢測(cè)器之間包含小數(shù)分頻器。小數(shù)分頻器提供多個(gè)整數(shù)分頻器，所述整數(shù)分頻器改變以使得平均分頻器可為小數(shù)的。此架構(gòu)提供快速鎖定和精細(xì)頻率分辨率，但由于變動(dòng)的過度分割而提供小數(shù)雜散信號(hào)。來(lái)自電荷泵的小數(shù)雜散信號(hào)具有比整數(shù)N鎖相環(huán)路架構(gòu)大的尖峰。Δ-Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路架構(gòu)(例如下文結(jié)合圖5所描述)類似于小數(shù)N架構(gòu)，但進(jìn)一步包含用于調(diào)制小數(shù)分頻器的Λ-Σ調(diào)制器。Λ-Σ調(diào)制器接收具有k數(shù)目個(gè)位的選擇信號(hào)R以提供N+R/2k的分割比。來(lái)自電荷泵的高頻雜散信號(hào)由環(huán)路濾波器進(jìn)行濾波。來(lái)自電荷泵的雜散信號(hào)具有變動(dòng)的脈沖寬度(正的和負(fù)的)，其呈現(xiàn)為噪聲。Λ- Σ調(diào)制器可為(例如)三階。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，也可通過將具有固定脈沖寬度的誤差信號(hào)與由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器控制的振幅相加來(lái)消除電荷泵的輸出處的偽雜散信號(hào)。然而，高分辨率DAC中的振幅失配使鎖相環(huán)路的性能嚴(yán)重降級(jí)。使用動(dòng)態(tài)元件匹配來(lái)將此振幅失配整形為較高頻率可減少帶內(nèi)相位噪聲。然而，其需要額外數(shù)字信號(hào)處理硬件且使DAC設(shè)計(jì)變復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鎖相環(huán)路從振幅或相位調(diào)制產(chǎn)生誤差信號(hào)，所述誤差信號(hào)作為相反電流脈沖而施加于電荷泵處。在使用L階MASHA-Σ調(diào)制器的系統(tǒng)中，可對(duì)函數(shù)(1-z—1)提出撰因子。代替通過比較Λ- Σ調(diào)制器的輸入與輸出來(lái)獲得誤差信號(hào)并對(duì)其求積分，直接從MASH結(jié)構(gòu)指定誤差信號(hào)M(1-Z1)H,量化所述誤差信號(hào)且將其與α-ζ’Μ相乘。通過在模擬域中實(shí)施(1-Ζ’函數(shù)，模擬電路中發(fā)生的任何失配由(1-ζ—1)整形，從而使其對(duì)電路匹配不敏感。在一些方面中，鎖相環(huán)路包含一階或二階數(shù)/模微分器以大體上消除對(duì)動(dòng)態(tài)元件匹配的需要。在一些方面中，鎖相環(huán)路包含啟用二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的數(shù)/模微分器，使得鎖相環(huán)路不包含溫度計(jì)編碼數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。


圖1為說明常規(guī)整數(shù)鎖相環(huán)路的框圖。圖2為說明圖1的常規(guī)整數(shù)鎖相環(huán)路的電荷泵的電荷泵電壓的時(shí)序圖。圖3為說明常規(guī)小數(shù)N鎖相環(huán)路的框圖。圖4為說明圖3的小數(shù)N鎖相環(huán)路的電荷泵的電荷泵電壓的時(shí)序圖。圖5為說明包含三階Λ- Σ調(diào)制器的常規(guī)Λ- Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路的框圖。圖6為說明圖5的Λ- Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路的電荷泵的電荷泵電壓的時(shí)序圖。圖7為說明包含k階Λ - Σ調(diào)制器和動(dòng)態(tài)元件匹配的常規(guī)Λ - Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路的框圖。圖8為說明圖7的鎖相環(huán)路的電荷泵的電荷泵電壓的時(shí)序圖。圖9為說明具有二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的LMA-E小數(shù)N鎖相環(huán)路900的框圖。圖10為說明圖5的鎖相環(huán)路的三階Λ - Σ調(diào)制器的一個(gè)實(shí)施例中的MASH-1ll Λ - Σ調(diào)制器的框圖。圖11為說明使用一階數(shù)/模微分器的L階Λ - Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路的框圖。圖12為說明圖15的鎖相環(huán)路的一階數(shù)/模微分器的框圖。圖13為說明圖12的一階數(shù)/模微分器的處理的圖。圖14為說明包含用于失配整形的二進(jìn)制加權(quán)一階數(shù)/模微分器的小數(shù)N鎖相環(huán)路的框圖。圖15為說明包含使用二階數(shù)/模微分器的Λ - Σ小數(shù)N合成器的鎖相環(huán)路的框圖。圖16為說明圖15的鎖相環(huán)路的二階數(shù)/模微分器的框圖。圖17為說明圖16的二階數(shù)/模微分器的處理的圖。圖18為說明具有Λ- Σ小數(shù)N調(diào)制器和圖15的鎖相環(huán)路的二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模微分器的鎖相環(huán)路的框圖。
具體實(shí)施例方式具有消除量化噪聲的數(shù)/模微分器的Λ - Σ小數(shù)N頻率合成器優(yōu)化寬帶系統(tǒng)的相位噪聲。本發(fā)明提供用于通過施加振幅調(diào)制脈沖誤差信號(hào)來(lái)消除Λ- Σ小數(shù)N合成器中的偽雜散信號(hào)的方法和系統(tǒng)。偽雜散信號(hào)源自相位比較器的輸入處的過度時(shí)間間隔，其為小數(shù)N合成器中的量化噪聲。量化噪聲可通過比較Λ-Σ調(diào)制的輸入與輸出來(lái)獲得。通過施加作為誤差信號(hào)的這個(gè)已知噪聲的相反物，可去除偽雜散信號(hào)。盡管噪聲為零平均值且由Λ - Σ調(diào)制器高通整形，但殘余噪聲在寬帶信號(hào)系統(tǒng)中仍為顯著的。通過將振幅調(diào)制脈沖誤差信號(hào)添加到電荷泵的輸出，可最小化偽雜散信號(hào)。本發(fā)明提供具有用以對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換元件失配整形的數(shù)/模微分器而無(wú)選擇機(jī)制的Δ-Σ小數(shù)N頻率合成器。所述數(shù)/模微分器可在沒有溫度計(jì)編碼數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的情況下形成。數(shù)/模微分器通過使用緊密地且對(duì)稱地放置的局部DAC元件而包含一階或二階失配整形。數(shù)/模微分器可通過使用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的局部匹配來(lái)減少全局匹配。圖1為說明常規(guī)整數(shù)鎖相環(huán)路100的框圖，鎖相環(huán)路100包括相位頻率檢測(cè)器(PFD) 102、電荷泵104、環(huán)路濾波器(LPF) 106、壓控振蕩器(VCO) 108和整數(shù)分頻器
N) 112。相位頻率檢測(cè)器102響應(yīng)于所接收參考頻率信號(hào)122和來(lái)自整數(shù)分頻器112的小數(shù)反饋頻率信號(hào)124的頻率和相位的差而產(chǎn)生相位頻率信號(hào)120。作為說明性實(shí)例，參考頻率信號(hào)122具有20MHz的頻率。電荷泵104響應(yīng)于相位頻率信號(hào)120而產(chǎn)生升壓電壓信號(hào)126。環(huán)路濾波器106響應(yīng)于升壓電壓126而產(chǎn)生經(jīng)濾波升壓電壓信號(hào)128，且向VC0108提供經(jīng)濾波升壓電壓128。在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)路濾波器106為低通濾波器。VCO 108產(chǎn)生輸出頻率信號(hào)129，輸出頻率信號(hào)129也被施加到整數(shù)分頻器112。整數(shù)分頻器112響應(yīng)于輸出頻率信號(hào)129而產(chǎn)生整數(shù)反饋頻率信號(hào)124。作為說明性實(shí)例，將整數(shù)分頻器112的N設(shè)置為N = 100。圖2為說明來(lái)自電荷泵104的升壓電壓信號(hào)126的時(shí)序圖。線202說明施加到相位頻率檢測(cè)器102的參考頻率信號(hào)122的時(shí)序。線204說明由整數(shù)分頻器112產(chǎn)生的整數(shù)反饋頻率信號(hào)124的時(shí)序。線206說明由電荷泵104產(chǎn)生的升壓電壓信號(hào)126。線206包含在參考頻率信號(hào)122的對(duì)應(yīng)向下轉(zhuǎn)變212處出現(xiàn)的多個(gè)參考雜散信號(hào)。(為了清楚起見，圖2中僅標(biāo)記一個(gè)向下轉(zhuǎn)變212)。線206上所展示的升壓電壓信號(hào)126上的參考雜散信號(hào)210為小的。當(dāng)不匹配時(shí)，參考雜散信號(hào)210隨參考頻率信號(hào)122而出現(xiàn)。然而，鎖相環(huán)路100具有粗頻率分辨率。另外，鎖相環(huán)路100具有長(zhǎng)頻率鎖定時(shí)間，其取決于時(shí)鐘頻率的一小部分，且鎖相環(huán)路100對(duì)于多個(gè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說為不靈活的。信道間隔針對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)可為不同的。圖3為說明常規(guī)小數(shù)N鎖相環(huán)路300的框圖。鎖相環(huán)路300包括相位頻率檢測(cè)器(PFD) 102、電荷泵104、環(huán)路濾波器(LPF) 106、壓控振蕩器(VCO) 108和小數(shù)分頻器
N) 312。相位頻率檢測(cè)器102響應(yīng)于所接收參考頻率信號(hào)122和來(lái)自小數(shù)分頻器312的小數(shù)反饋頻率信號(hào)324的頻率和相位的差而產(chǎn)生相位頻率信號(hào)120。鎖相環(huán)路300以與鎖相環(huán)路100類似的方式操作，不同之處只是小數(shù)分頻器312響應(yīng)于小數(shù)選擇信號(hào)326和輸出頻率信號(hào)129而產(chǎn)生小數(shù)反饋頻率信號(hào)324。小數(shù)選擇信號(hào)326可選擇小數(shù)分頻器312的多個(gè)小數(shù)。在說明性實(shí)例中，頻率選擇326選擇100、100、100、99分頻器的重復(fù)序列，所述序列提供99.75的平均值。圖4為說明來(lái)自鎖相環(huán)路300的電荷泵104的升壓電壓信號(hào)的時(shí)序圖。線402說明施加到相位頻率檢測(cè)器102的參考頻率信號(hào)122的時(shí)序。線404說明由小數(shù)分頻器312產(chǎn)生的小數(shù)反饋頻率信號(hào)324的時(shí)序。線406說明由電荷泵104產(chǎn)生的升壓電壓信號(hào)126。線406包含在小數(shù)反饋頻率信號(hào)324的向下轉(zhuǎn)變412與參考頻率信號(hào)(fref) 122的向下轉(zhuǎn)變之間的對(duì)應(yīng)差處出現(xiàn)的多個(gè)參考雜散信號(hào)410。(為了清楚起見，圖4中僅標(biāo)記一個(gè)向下轉(zhuǎn)變412。)通過改變小數(shù)選擇信號(hào)326的分割比，線406上的參考雜散信號(hào)為小數(shù)且具有變動(dòng)的寬度。環(huán)路濾波器106累積額外相位。所述電荷泵104的輸出具有比鎖相環(huán)路100的電荷泵104 (圖1)大的雜散信號(hào)。然而，鎖相環(huán)路300具有精細(xì)頻率分辨率和快速頻率鎖定。圖5為說明常規(guī)Λ - Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路500的框圖。鎖相環(huán)路500包括相位頻率檢測(cè)器(PFD) 102、電荷泵104、環(huán)路濾波器(LPF) 106、壓控振蕩器(VCO) 108、小數(shù)分頻器N) 312和三階Λ - Σ調(diào)制器530。相位頻率檢測(cè)器102響應(yīng)于所接收參考頻率信號(hào)122和來(lái)自小數(shù)分頻器312的小數(shù)反饋頻率信號(hào)524的頻率和相位的差而產(chǎn)生相位頻率信號(hào)120。鎖相環(huán)路500以與鎖相環(huán)路300類似的方式操作，不同之處只是小數(shù)分頻器312從用以調(diào)制分割比的三階Λ - Σ調(diào)制器530接收小數(shù)選擇信號(hào)326。小數(shù)分頻器312響應(yīng)于小數(shù)選擇信號(hào)326和輸出頻率信號(hào)129而產(chǎn)生小數(shù)反饋頻率信號(hào)524。三階Λ - Σ調(diào)制器530響應(yīng)于小數(shù)選擇信號(hào)532而產(chǎn)生小數(shù)選擇信號(hào)326。小數(shù)分頻器312的分割比等于:比=N+R/2k其中R為小數(shù)設(shè)置信號(hào)532的設(shè)置值且k為小數(shù)設(shè)置信號(hào)532的位的數(shù)目。在說明性實(shí)例中，參考頻率信號(hào)122具有頻率fref = 20MHz，變量k = 21且頻率分辨率為9Hz。在說明性實(shí)例中，頻率選擇326選擇100、100、99、99、99、102、100、99分頻器的調(diào)制序列，所述序列提供99.75的平均值。圖6為說明鎖相環(huán)路500的電荷泵的電荷泵電壓的時(shí)序圖。線602說明施加到相位頻率檢測(cè)器102的參考頻率信號(hào)122的時(shí)序。線604說明由小數(shù)分頻器312產(chǎn)生的小數(shù)反饋頻率信號(hào)524的時(shí)序。線606說明由電荷泵104產(chǎn)生的升壓電壓信號(hào)126。線606包含在小數(shù)反饋信號(hào)524的向下轉(zhuǎn)變與參考頻率信號(hào)(fref) 122的向下轉(zhuǎn)變之間出現(xiàn)的多個(gè)小數(shù)雜散信號(hào)。環(huán)路濾波器106對(duì)高頻雜散信號(hào)進(jìn)行濾波。線606上的小數(shù)雜散信號(hào)具有變動(dòng)的脈沖寬度和固定的振幅。另外，鎖相環(huán)路500的小數(shù)雜散信號(hào)具有高通頻率響應(yīng)。圖7為說明包含L階Λ - Σ調(diào)制和動(dòng)態(tài)元件匹配的常規(guī)Λ - Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路700的框圖。鎖相環(huán)路700包括相位頻率檢測(cè)器(PFD) 102、電荷泵104、環(huán)路濾波器(LPF) 106、壓控振蕩器(VCO) 108、小數(shù)分頻器(％N)312、L階Λ - Σ調(diào)制器730、求和電路702、積分器704、Κ階Λ-Σ調(diào)制器706、動(dòng)態(tài)元件匹配塊708和溫度計(jì)編碼數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)710。鎖相環(huán)路700以與鎖相環(huán)路500類似的方式操作，不同之處只是使用L階Λ- Σ調(diào)制器730來(lái)代替三階Λ - Σ調(diào)制器530，且溫度計(jì)編碼DAC 710向電荷泵104提供信號(hào)以用于動(dòng)態(tài)匹配和溫度計(jì)編碼。相位頻率檢測(cè)器102響應(yīng)于所接收參考頻率信號(hào)122和來(lái)自小數(shù)分頻器312的小數(shù)反饋頻率信號(hào)724的頻率和相位的差而產(chǎn)生相位頻率信號(hào)120。電荷泵104響應(yīng)于相位頻率信號(hào)720和來(lái)自溫度計(jì)編碼DAC 710的量化信號(hào)723而向LPF 106提供升壓電壓信號(hào)726。VCO 108響應(yīng)于來(lái)自環(huán)路濾波器106的經(jīng)濾波升壓信號(hào)728而產(chǎn)生輸出頻率信號(hào)729且將信號(hào)729施加到小數(shù)分頻器312。L階Λ - Σ調(diào)制器730向小數(shù)分頻器312提供Λ-Σ調(diào)制信號(hào)且向求和電路702提供量化誤差(e)信號(hào)732。L階Λ-Σ調(diào)制器730可為(例如)三階Λ - Σ調(diào)制器530(圖5)，或MASH-1ll Λ - Σ調(diào)制器1000(圖10)。求和電路702產(chǎn)生從LMA- Σ調(diào)制器730到頻率選擇信號(hào)(Fsel)的誤差信號(hào)以提供以下轉(zhuǎn)移函數(shù):ez-1(l_z-1)L積分器704對(duì)求和電路的輸出求積分，所述輸出被施加到K階Λ- Σ調(diào)制器706，λ - Σ調(diào)制器706具有以下輸出:GZ1(1-Z1)Lke1(1-Z1)K動(dòng)態(tài)元件匹配塊708和溫度計(jì)編碼數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC) 710響應(yīng)于K階Λ - Σ調(diào)制器706的輸出而產(chǎn)生量化信號(hào)723。圖8為說明鎖相環(huán)路700 (圖7)的電荷泵104的電荷泵電壓的時(shí)序圖。線802說明由電荷泵104產(chǎn)生的升壓電壓信號(hào)726。虛線804說明DAC 710的輸出。線804指示用于量化噪聲減少的相加的振幅調(diào)制信號(hào)。圖9為說明具有二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的LMA-E小數(shù)N鎖相環(huán)路900的框圖。L階Λ - Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路900包括相位頻率檢測(cè)器(PFD) 102、電荷泵104、環(huán)路濾波器(LPF) 106、壓控振蕩器(VCO) 108、小數(shù)分頻器N) 312、L階Λ - Σ調(diào)制器730、量化器910、積分器911、微分器912和二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC) 918。相位頻率檢測(cè)器102響應(yīng)于所接收參考頻率信·號(hào)122和來(lái)自小數(shù)分頻器312的小數(shù)反饋頻率信號(hào)924的頻率和相位的差而產(chǎn)生相位頻率信號(hào)920。電荷泵104響應(yīng)于相位頻率信號(hào)120和來(lái)自二進(jìn)制加權(quán)DAC 918的量化信號(hào)923而向LPF 106提供升壓電壓信號(hào)921。VCO 108響應(yīng)于來(lái)自環(huán)路濾波器106的經(jīng)濾波升壓信號(hào)922而產(chǎn)生輸出頻率信號(hào)929且將信號(hào)929施加到小數(shù)分 頻器312。L階Λ - Σ調(diào)制器730向小數(shù)分頻器312提供Λ-Σ調(diào)制信號(hào)且向量化器910提供量化誤差信號(hào)932。L階Λ-Σ調(diào)制器730可為(例如)三階Λ - Σ調(diào)制器530 (圖5)，或MASH-1ll Λ - Σ調(diào)制器1000(圖10)。積分器911匹配頻域/相位轉(zhuǎn)換。量化器910產(chǎn)生具有可變振幅的固定脈沖以消除電荷泵104上的雜散信號(hào)。微分器912提供適當(dāng)微分函數(shù)。對(duì)于階L = 3，微分器912提供二階消除。二進(jìn)制加權(quán)DAC 918提供具有固定脈沖寬度的振幅調(diào)制。電荷泵提供具有固定振幅的脈沖寬度調(diào)制。量化器910產(chǎn)生誤差信號(hào)e2。積分器911具有以下用于L階Λ-Σ調(diào)制器730的轉(zhuǎn)移函數(shù):e2z^微分器912具有以下轉(zhuǎn)移函數(shù):(l-z_1)L且提供輸出e2z-1(l_z-1)H對(duì)于三階Δ- Σ調(diào)制器(L = 3)，輸出變成印-1(1-2-1)2。鎖相環(huán)路900相比于鎖相環(huán)路700具有優(yōu)勢(shì)。鎖相環(huán)路700包含加法器702、積分器704、調(diào)制器706、動(dòng)態(tài)元件匹配電路708和溫度計(jì)編碼DAC 710。調(diào)制器706提供額外K階以量化較低位寬度。舉例來(lái)說，到L階Λ-Σ調(diào)制器730的輸入可為21位且21位DAC為不實(shí)際的，設(shè)置K階Λ- Σ調(diào)制器706以處置額外位。所述輸入不能直接被量化，因?yàn)檎`差％將不具有高通整形功能。鎖相環(huán)路700包含額外調(diào)制器(即，k階Λ - Σ調(diào)制器706)以量化輸入，同時(shí)維持用(l-z—1)15整形的ei。鎖相環(huán)路700還包含也消耗區(qū)域和功率的動(dòng)態(tài)元件匹配電路708。溫度計(jì)編碼DAC 710包含許多單元大小元件，其使用許多區(qū)域來(lái)布線和匹配。相反，鎖相環(huán)路900包含二進(jìn)制加權(quán)DAC 918，與(例如)在鎖相環(huán)路700中的熱編碼DAC相反，所述二進(jìn)制加權(quán)DAC 918具有可直接縮放到數(shù)字位的大小?？稍跊]有軟件或處理器的情況下實(shí)施二進(jìn)制加權(quán)。圖10為說明MASH-1ll Λ - Σ調(diào)制器1000的框圖，Λ - Σ調(diào)制器1000可用作三階Δ- Σ調(diào)制器530 (圖5)。MASH-1ll Λ - Σ調(diào)制器1000包括多個(gè)加法器1002-1到1002-7和多個(gè)延遲塊1004-1到1004-8。在一個(gè)實(shí)施例中，延遲塊1004具有在z變換空間中的夕變換函數(shù)。延遲塊1004-5和加法器1002-3形成第一微分器。延遲塊1004-7和加法器1002-6形成第二微分器。MASH-1ll Λ - Σ調(diào)制器1000具有以下轉(zhuǎn)移函數(shù):y = xz_2-e (1~ζ_1)3其中變量X為到加法器1002-1的輸入，變量e為加法器1002-7的輸出1010的LSB，且變量y為加法器1002-2的輸出。調(diào)制器1000還可從加法器1002-7輸出誤差e。MASH-1ll Δ - Σ調(diào)制器1000無(wú)條件地穩(wěn)定且具有低復(fù)雜性。另外，MASH-1ll Δ - Σ調(diào)制器1000可直接輸出未處理的量化噪聲e作為輸出信號(hào)1010。圖11為說明包含使用一階數(shù)/模微分器的Λ - Σ小數(shù)N合成器的鎖相環(huán)路1100的框圖。L階Λ-Σ小數(shù)N鎖相環(huán)路1100包括相位頻率檢測(cè)器(PFD) 102、電荷泵104、環(huán)路濾波器(LPF) 106、壓控振蕩器(VCO) 108、小數(shù)分頻器N) 312、L階Λ - Σ調(diào)制器730和量化器1104。相位頻率檢測(cè)器102響應(yīng)于所接收參考頻率信號(hào)122和來(lái)自小數(shù)分頻器312的小數(shù)反饋頻率信號(hào)1124的頻率和相位的差而產(chǎn)生相位頻率信號(hào)1120。電荷泵104響應(yīng)于相位頻率信號(hào)1120和來(lái)自量化器1104的誤差量化信號(hào)1123而向LPF 106提供升壓電壓信號(hào)1121。VCO 108響應(yīng)于來(lái)自環(huán)路濾波器106的經(jīng)濾波升壓信號(hào)1122而產(chǎn)生輸出頻率信號(hào)1129且將信號(hào)1129施加到小數(shù)分頻器312。L階Λ - Σ調(diào)制器730響應(yīng)于頻率選擇信號(hào)(Fsel)而向小數(shù)分頻器312提供Λ- Σ調(diào)制信號(hào)且向量化器1104提供量化誤差(e)信號(hào)932。L階Λ- Σ調(diào)制器730可為(例如)三階Λ- Σ調(diào)制器530(圖5)，或MASH-111 Λ - Σ調(diào)制器1000(圖10)。量化器1104包括量化器1110、第一轉(zhuǎn)移函數(shù)電路1112以及DAC和微分器塊1114,所述DAC和微分器塊1114包含第二轉(zhuǎn)移函數(shù)電路1116和二進(jìn)制加權(quán)DAC 1118。量化器1110從誤差(e)信號(hào)932產(chǎn)生誤差信號(hào)e2。第一轉(zhuǎn)移函數(shù)電路1112為延遲Z—1與L-2階微分器(1-Z4)H的組合，且具有以下轉(zhuǎn)移函數(shù):z-1(l-z-1)卜2對(duì)于三階Λ - Σ調(diào)制器(L = 3)，電路1112具有z—1 (l-z—1)轉(zhuǎn)移函數(shù)。第二轉(zhuǎn)移函數(shù)電路1116具有以下轉(zhuǎn)移函數(shù):(Ι-z-1)且提供輸出e2z_1(l-z_1)L_1對(duì)于三階Δ- Σ調(diào)制器(L = 3)，輸出變成印-1(1-2-1)2。描述用于一位一階DAD 1200(圖12)、一位二階DAD 1600(圖16)、全M位一階二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模微分器1404 (圖14)和全M位二階二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模微分器1843 (圖18)的DAD的基礎(chǔ)配置和操作。圖12為說明一階數(shù)/模微分器(DAD) 1200的框圖。盡管將微分器1200描述為用于硬件實(shí)施方案，但微分器1200可以在通用或?qū)Ｓ锰幚砥髦袌?zhí)行的軟件或者硬件與軟件的組合來(lái)實(shí)施。數(shù)/模微分器1200包括多個(gè)一位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC) 1204-a和1204_b、求和電路1206、單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊1208、延遲塊1209和切換器1210。在一個(gè)實(shí)施例中，延遲塊1209具有寄存器延遲轉(zhuǎn)移函數(shù)(例如，-z—1)。切換器1210使一位DAC 1204每隔一個(gè)周期交換。單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊1208和延遲塊1209的輸出搖擺地在施加到一位DAC1204-a與1204-b之間切換。一位DAC 1204-a和1204_b分別具有失配a和b。通過將來(lái)自單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊1208和延遲塊1209的輸出相加(即，提供轉(zhuǎn)移函數(shù)(Ι-z—1))來(lái)整形失配。微分器1200為包含兩個(gè)DAC 1204的一位和一階DAD。求和電路1206的輸出對(duì)兩個(gè)DAC 1204的輸出求和以提供(Ι-z—1)函數(shù)，同時(shí)一個(gè)DAC輸入與另一 DAC輸入互補(bǔ)但具有來(lái)自延遲塊1209的一個(gè)寄存器延遲。圖13為說明一階數(shù)/模微分器1200的處理的圖。序列x(n)為一位DAC 1204-a的輸出。序列x(n+l)為一位DAC 1204-b的輸出。通過每隔一個(gè)時(shí)鐘周期交換DAC 1204的輸入，x(n)與-χ(n+1)的互補(bǔ)對(duì)被重新布置為Xa (n)與Xb (n)，從而形成互補(bǔ)數(shù)據(jù)對(duì)的序列。通過將每?jī)蓚€(gè)連續(xù)DAC輸入分組為一個(gè)群集，群集內(nèi)容彼此互補(bǔ)。群集在圖13中展示為包含序列χ(n)或-χ(n+1)的兩個(gè)位的矩形。通過針對(duì)群集中的每一者對(duì)DAC 1204的輸出進(jìn)行離散傅立葉變換，DAC失配通過(Ι-z—1)加固定DC值來(lái)整形，這與傳入信號(hào)無(wú)關(guān)。數(shù)學(xué)上，高通整形函數(shù)可例行地在一個(gè)DAC1204中實(shí)現(xiàn)而不依 賴于任何指定選擇機(jī)制。因?yàn)閄a(η)和xb(η)中的群集中的每一者為[1，0]或
，所以出現(xiàn)于DAC1204-a和1204-b的輸出處的失配為([a0]或[Oa])和([b0]或[Ob])，其中a和b為正規(guī)化元件失配。執(zhí)行來(lái)自DAC 1204中的每一者的輸出失配的離散傅立葉變換。一位 DAC 1204-a 的誤差為:ea(n) = [a0]或
(I)誤差ea的總和為:
權(quán)利要求
1.一種鎖相環(huán)路，其包括: 相位頻率檢測(cè)器，其響應(yīng)于參考頻率信號(hào)和分頻信號(hào)而提供相位檢測(cè)信號(hào)； 電荷泵，其響應(yīng)于所述相位檢測(cè)信號(hào)和量化誤差信號(hào)而提供電荷泵信號(hào)； 環(huán)路濾波器，其響應(yīng)于所述電荷泵信號(hào)而提供經(jīng)濾波控制信號(hào)； 壓控振蕩器，其用于響應(yīng)于所述經(jīng)濾波控制信號(hào)而提供輸出頻率信號(hào)； 小數(shù)分頻器，其響應(yīng)于所述輸出頻率信號(hào)和小數(shù)選擇信號(hào)而提供所述分頻信號(hào)； Δ- Σ調(diào)制器，其響應(yīng)于分頻選擇信號(hào)而提供所述小數(shù)選擇信號(hào)和誤差信號(hào)；以及量化器，其響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而產(chǎn)生所述量化誤差信號(hào)，所述量化器包括二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模微分器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)路，其中所述量化器從振幅或相位調(diào)制產(chǎn)生誤差信號(hào)，所述誤差信號(hào)作為所述量化誤差信號(hào)中的相反電流脈沖而施加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)路，其中所述Λ-Σ調(diào)制器為L(zhǎng)階MASHA-Σ調(diào)制器，所述量化器量化所述誤差信號(hào)，且將所述經(jīng)量化誤差信號(hào)與因子(l-z-l)L-l相乘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)路，其中所述Λ-Σ調(diào)制器為MASH-1llΛ-Σ調(diào)制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)路，其中所述量化器包括: 量化器，其用以響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而產(chǎn)生第二經(jīng)量化信號(hào)； 第一轉(zhuǎn)移函數(shù)塊， 其用以響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而產(chǎn)生第二誤差信號(hào)； 第三量化器，其用以響應(yīng)于所述第二誤差信號(hào)而產(chǎn)生所述經(jīng)量化信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎖相環(huán)路，其中所述第三量化器包括: 第二轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其耦合到所述第一轉(zhuǎn)移函數(shù)塊的輸出；以及 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第一轉(zhuǎn)移函數(shù)塊的輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)路，其中所述數(shù)/模微分器包括一階二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模微分器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎖相環(huán)路，其中所述一階數(shù)/模微分器包括: 延遲塊，其響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而提供延遲信號(hào)； 單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而提供第二誤差信號(hào)； 第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其響應(yīng)于施加到其的所述第二誤差信號(hào)和所述延遲信號(hào)而提供第一模擬信號(hào)； 第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其響應(yīng)于施加到其的所述第二誤差信號(hào)和所述延遲信號(hào)而提供第二模擬信號(hào)； 切換器，其耦合到所述第一和第二數(shù)/模微分器以將所述第一和第二誤差信號(hào)按搖擺順序提供到所述第一和第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器；以及 求和電路，其耦合到所述第一和第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出以用于提供所述量化誤差信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎖相環(huán)路，其中所述一階數(shù)/模微分器包括: 量化器，其用以響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而產(chǎn)生經(jīng)量化信號(hào)； 轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其用以響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而產(chǎn)生第二誤差信號(hào)； 延遲塊，其響應(yīng)于所述第二誤差信號(hào)而提供延遲信號(hào)； 單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其響應(yīng)于所述第二誤差信號(hào)而提供第三誤差信號(hào)； 第一一位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其響應(yīng)于施加到其的所述第三誤差信號(hào)和所述延遲信號(hào)而提供第一模擬信號(hào)； 第二一位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其響應(yīng)于施加到其的所述第三誤差信號(hào)和所述延遲信號(hào)而提供第二模擬信號(hào)； 切換器，其耦合到所述第一和第二一位數(shù)/模微分器以將所述第三誤差信號(hào)和所述延遲信號(hào)按搖擺順序提供到所述第一和第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器；以及 求和電路，其耦合到所述第一和第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出以用于響應(yīng)于所述第一和第二模擬信號(hào)而提供所述量化誤差信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)路，其中所述數(shù)/模微分器包括二階二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模微分器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎖相環(huán)路，其中所述二階數(shù)/模微分器包括: 第一延遲塊，其響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而提供延遲信號(hào)； 第一單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而提供第二誤差信號(hào)； 切換器，其耦合到所述第一延遲塊和所述第一單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊以從第一延遲塊和所述第一單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊按搖擺順序提供第三和第四誤差信號(hào)； 第二延遲塊，其耦合到所述切換器以接收所述第三和第四誤差信號(hào)； 第三延遲塊，其耦合到所述切換器以接收所述第三和第四誤差信號(hào)； 第二單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其耦合到所述切換器以接收所述第三和第四誤差信號(hào)； 第三單位轉(zhuǎn)移函數(shù) 塊，其耦合到所述切換器以接收所述第三和第四誤差信號(hào)； 第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第二單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊； 第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第二延遲塊； 第三數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第三單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊； 第四數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第三延遲塊；以及 求和電路，其耦合到所述第一、第二、第三和第四數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出以用于提供所述量化誤差信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎖相環(huán)路，其中二進(jìn)制加權(quán)M位N階數(shù)/模微分器包括: 量化器，其耦合到所述△_ Σ調(diào)制器以響應(yīng)于所述誤差信號(hào)而提供第二誤差信號(hào)； N-3階轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其耦合到所述量化器的輸出以用于響應(yīng)于所述第二誤差信號(hào)而提供N-3階轉(zhuǎn)移函數(shù)信號(hào)； 切換器，其耦合到所述第一延遲塊和所述第一單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊以從第一延遲塊和所述第一單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊按搖擺順序提供第三和第四誤差信號(hào)； 第二延遲塊，其耦合到所述切換器以接收所述第三和第四誤差信號(hào)； 第三延遲塊，其耦合到所述切換器以接收所述第三和第四誤差信號(hào)； 第二單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其耦合到所述切換器以接收所述第三和第四誤差信號(hào)； 第三單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊，其耦合到所述切換器以接收所述第三和第四誤差信號(hào)； 第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第二單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊； 第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第二延遲塊； 第三數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第三單位轉(zhuǎn)移函數(shù)塊；以及第四數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述第三延遲塊，所述第一、第二、第三和第四數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出耦合到所述電荷泵以產(chǎn)生所述量化誤差信號(hào)。
全文摘要
一種鎖相環(huán)路包含量化電路，所述量化電路從Δ-∑調(diào)制器的誤差產(chǎn)生異相噪聲消除信號(hào)且將所述噪聲消除信號(hào)施加到電荷泵。所述量化電路包含數(shù)/模微分器。舉例來(lái)說，所述數(shù)/模微分器可為一位一階數(shù)/模微分器、一位二階數(shù)/模微分器或全M位二進(jìn)制加權(quán)數(shù)/模微分器。
文檔編號(hào)H03L7/197GK103081362SQ201180033310
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者恒瑜·江, 徐志偉, 吳逸誠(chéng), 茂聰·弗蘭克·張 申請(qǐng)人:密克羅奇普技術(shù)公司