[发明专利]锁相回路及其压控振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种锁相回路(phase locked loop，PLL)，且特别涉及一种具 有回路频宽(loop bandwidth)变化低与稳定的锁相回路。

背景技术

锁相回路(PLL)在通讯工程领域中扮演极重要的角色，其应用范围 相当广泛，诸如调变、解调、倍频、频率合成、载波同步、比特同步等均 会应用到锁相回路的观念和技术。锁相回路是一种回授回路，在回路中， 利用回授信号将输出时脉信号的频率及相位锁定在与输入参考时脉信号 相同的频率及相位上。因此，在无线电通讯中，若因信号在传送中发生载 波频率漂移现象时，在接收机上使用锁相回路便可使接收机的本地振荡频 率随频率漂移而达到锁相的目的。

图1为传统锁相回路100的示意图。请参照图1，一般而言，锁相回 路100包括相位侦测器(phase detector，PD)101、电荷泵(charge pump，CP) 103、回路滤波器(loop filter，LF)105，以及压控振荡器(voltage controlled oscillator，VCO)107。其中，相位侦测器101会比较输入参考时脉信号 Ref_Clk与由压控振荡器107所回传的输出时脉信号Out_Clk的相位，藉 以产生控制信号CS给电荷泵103。

电荷泵103根据控制信号CS产生一输出电压Vout。回路滤波器105 由电阻Rf与电容Cf所组成，用以过滤电荷泵103的输出电压Vout的高 频噪声。压控振荡器107反应于滤波过后的电荷泵103的输出电压Vout， 藉以产生输出时脉信号Out_Clk。

对于某些锁相回路的应用要求为锁相回路的回路频宽(loop bandwidth)变化要很低，而传统锁相回路100的回路转移函数(loop transfer function)系由相位侦测器101的增益(Kpd)、电荷泵103的电流(Icp)、 压控振荡器107的增益(Kvco)、电阻Rf，以及电容Cf所决定。

在实际情况下，由于相位侦测器101可由纯数位电路所组成，以至于 相位侦测器101的增益(Kpd)变化幅度甚小，故而对锁相回路100的回 路频宽影响不大。另外，电容Cf本身对锁相回路100的回路频宽影响也 不大，且若电荷泵103的电流Icp为电阻Rf的倒数的话，则对锁相回路 100的回路频宽影响亦小，而影响锁相回路100的回路频宽最大及最难控 制的就只剩下压控振荡器107的增益(Kvco)了。此压控振荡器107的增 益定义如下：Kvco=ΔfΔv;]]>

其中，Δf为单位时间内的压控振荡器107的输出时脉信号频率差值； 而ΔV为单位时间内的电荷泵103的输出电压差值。

一般而言，为了要抑制压控振荡器107的增益(Kvco)变化以不影响 锁相回路100的回路频宽变化，大多可采用电感电容(LC)的架构来做为 压控振荡器(LC oscillator)，但由于其抑制压控振荡器107的增益Kvco 变化的效果实质上有限，且所需布局面积(area)大、制作成本(cost)也 高，故而芯片设计者较不喜好将其设计于芯片(die)当中。

另外，若使用低成本制程(process)时，通常会使用环形振荡器单元 (ring oscillator)的架构来做为压控振荡器，但由环形振荡器单元所组成 的压控振荡器在温度、电压及制程变化时，也会伴随着相当大的增益 (Kvco)变化。如此一来，锁相回路100的回路频宽也会产生相当大的变 化与不稳。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种压控振荡器，其系由环形振荡器单元所组成， 且其增益(Kvco)变化在温度、电压及制程变化时相当低，从而使得锁相回 路的回路频宽变化也会相当低与稳定。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步 的了解。