[发明专利]用于减少加电切换瞬变的具有锁相环的频率合成器

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种频率合成器，它用于收发信机、接收机或发射机等，更具体而言，是用于功率提升时频率预置的频率合成器。

2.相关技术描述

在美国专利5,389,899中，公开了一种包括锁相环电路的频率合成器。该锁相环有一个相比较器、一个电荷泵、一个环路滤波器和一个电压控制的振荡器。提供给该频率合成器输出信号的电压控制的振荡器的输出，通过一个分频器耦合到相比较器的输入。一个参照振荡器被耦合到该相比较器的另一输入。锁相环使频率合成器牵引和锁定到一个具体的频率。这种锁相环合成器在本技术领域中是众所周知的。此外，环路滤波器有一个频率预置电容器，同时锁相环合成器有一个预置电路，为的是在切换电压控制的振荡器输出时使频率预置电容器快速充放电。预置电路包括一个预置值ROM表，一个耦合到ROM表的数字/模拟转换器，一个CPU和一个控制开关或者是耦合数字/模拟转换器的输出到频率预置电容器的开关。预置电路的运行如下：在减少功率或节约功率的模式中，频率合成器并且因此电荷泵切断，CPU引发ROM表寻址，以使预置值从ROM表读出，此值对应于在频率合成器里要设定的新频率。读出的预置值被数字/模拟转换器转换成模拟值，并被馈送到在节约功率模式期间在适当定时被接通的开关。随着该开关的接通，读出的预置值被转换成一模拟值，它加到环路滤波器的电容器上。其结果，环路滤波器的电容器进行充电或放电以使加在电容器上的电压对应于读出的预置值。当节约功率信号断开时，取消节约功率模式，该开关被切断，由此断开电容器和预置电路的连接，同时启动合成器的正常运行以便以规定的目标频率实现频率锁定和相位锁定。所以，使用一种由寻址ROM和一个数字/模拟转换器所构成精巧的和复杂的电路，预置发生在节约功率模式，并且此后在取消节约功率模式同时提升频率合成器的频率以及因此提升电荷泵的功率时，进行频率锁定和相位锁定。

发明概述

本发明的目的是提供一种具有简单的频率预置电路的锁相环频率合成器，它具有一种频率预置电容器。

本发明的另一目的是提供这样的一种频率预置电路，它同一种包含在频率合成器中的电荷泵协同并运行在同时提升电荷泵和频率预置电路功率之时。

本发明的另一目的是提供这样一种预置电路，在同时提升电荷泵和预置电路的功率之后的一段预定时间内，它自动成为对环路滤波器中的电容器的充电不起作用。

本发明的另一个目的是提供可调的充电时间。

根据本发明提供的频率合成器包括：一种包括相比较器的级联结构的锁相环、一个电荷泵、一个环路滤波器和一个电压控制的振荡器，该相比较器的输入耦合到该电压控制的振荡器的输出。环路滤波器包括第一电容器的，此电容器在提升频率合成器的功率时储存频率预置电压，并且电荷泵耦合到提升功率端子；以及一个晶体管，其第一主电极耦合到提升功率端子，第二主电极耦合到第一电容器，以及一个控制电极在提升功率端子传送提升功率信号时控制所述频率预置电压的储存。

本发明是基于这样的了解，即通过锁相环和预置电路的配合，合成器的输出频率快速稳定，借助于此，回路电容器充电，同时锁相环的牵引和锁定都是在非功率节约模式下进行的。

在具有电荷泵但没有频率预置电容器和预置电路的锁相环合成器中，由于电压控制的振荡器的电压控制信号的过调与待定的频率间距成正比，或者是电荷泵应运行在比本发明的频率合成器更高电压下，或者是电压控制的振荡器应运行在比本发明的频率合成器更高的控制电压下。在较高频率下运行电荷泵导致较高的功率消耗，而在较高控制电压增益下运行电压控制的振荡器导致相噪声性能下降。

在第一实施方案中，预置电路包括一个耦合到控制电极的RC电路。由此方法，晶体管在功率提升后一预定的时间完成自动切断。最好是如此选择RC电路的参数，使频率预置电压基本上稳定在代表由频率合成器所能产生的频带的电压范围的中间。在电荷泵功率提升和通过RC电路自动切断晶体管的同时，典型地在功率上升之后和电荷泵的第一脉冲之前，频率预置电容器充电极快。

在第二实施方案中，预置电路受到一脉冲控制，此脉冲在电荷泵功率提升时被加到控制电极上。最好此脉冲宽度可调的。由此方法，晶体管快速接通和断开，同时频率预置电容器随已加电的电荷泵快速充电。此脉冲最好在一个微处理器的输出门产生，在适当编程之后微处理器能容易地改变脉冲的宽度。通过调节脉冲宽度，环路滤波器的电容器能被预置到一个值，它能使频率合成器在一频带内快速稳定于所要的输出频率，典型地甚至是在已加电之后的电荷泵开始工作之前。