[发明专利]基于电流控制振荡器（CCO）的PLL

说明书

技术领域

本文中论述的实施例涉及锁相环(PPL)，更具体而言，涉及基于电流控制振荡器(CCO)的PLL。

背景技术

锁相环用于各种应用，诸如时钟恢复、频率和相位调制、和频率合成器。设计采用具有随附的电压电流(V2I)转换器的电压控制振荡器(VCO)或者电流控制振荡器(CCO)作为锁相环的中心设计元件，从而振荡器产生与其输入电压(在VCO的情况下)或者输入电流(在CCO的情况下)成比例的输出频率。

需要宽频率范围来涵盖现代CPU和片上系统(SOC)应用的锁定要求的宽频率范围。振荡器的典型缺点是由于集成电路工艺变化而造成的所施加输入的输出频率的不确定性。这导致需要具有较大增益(Kvco)的振荡器以提供期望的频率。但是，较大增益还具有响应于所施加输入电压的任何噪声在输出频率中产生较大变化的效应，其也被称为相位噪声或抖动。振荡器输出端的相位噪声是不期望的，这是因为它限制了输出信号的纯度。需要较低Kvco，以最小化来自输入端(即，参考时钟)的噪声传递。

基于CCO的PLL已经被提出但也具有很高的Kvco(例如，10GHz/V或者更大)，其不良的传递噪声同样也需要较大的环路滤波电容器(这具有面积较大的缺点)或者用于PLL带宽范围要求的较低电荷泵电流。较低电荷泵电流使振荡器对与电荷注入、位移电流、器件泄漏等不匹配的电荷泵电流更敏感。

期望改进的基于CCO的PLL电路。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种锁相环(PLL)电路，包括：相位频率检测器；可编程电荷泵，连接至所述相位频率检测器的输出端；环路滤波器，连接至所述电荷泵的输出端，所述环路滤波器提供微调电压；第一电压电流转换器，所述第一电压电流转换器提供对应于所述微调电压的微调电流；电流控制振荡器(CCO)；反馈除法器，连接至所述CCO的输出端和所述相位频率检测器的输入端；以及模拟校准电路，用于提供粗调电流，所述粗调电流用于粗调所述CCO的振荡器频率的频率基准点，其中，所述CCO响应于所述粗调电流和所述微调电流在输出端处生成频率信号，其中，所述频率基准点是连续可调的。

在该PLL电路中，所述模拟校准电路被配置为响应于在预定参考电压对之间限定的范围之外的微调电压来自动调整所述频率基准点。

在该PLL电路中，第一个预定参考电压是低参考电压，第二个预定参考电压是高参考电压，其中，所述模拟校准电路包括：第二电压电流转换器，具有用于接收粗调电压的连接至粗调电压节点的输入端和用于提供所述粗调电流的输出端；感测电路，用于感测所述微调电压是否高于所述高参考电压或者低于所述低参考电压；电容器，连接至所述粗调电压节点；以及电荷泵电路，响应所述感测电路，如果所述微调电压低于所述低参考电压，则对所述电容器进行充电以增加所述粗调电压，而如果所述微调电压高于所述高参考电压，则对所述电容器进行放电以降低所述粗调电压。

在该PLL电路中，所述感测电路包括：具有连接至所述低参考电压的输入端的第一比较器和具有连接至所述高参考电压的输入端的第二比较器。

在该PLL电路中，所述电荷泵电路包括：上拉电流源、连接至所述第一比较器的输出端并且连接在所述粗调电压节点和所述上拉电流源之间的PMOS晶体管、下拉电流源以及连接至所述第二比较器的输出端并且连接在所述粗调电压节点和所述下拉电流源之间的NMOS晶体管。

在该PLL电路中，还包括：用于预充电所述粗调电压节点以设置所述CCO的预定初始振荡频率的预充电电路。

在该PLL电路中，所述预充电电路响应于控制信号以在初始启动阶段后关断。

在该PLL电路中，所述模拟校准电路包括：用于提供用于设置所述CCO的预定初始振荡频率的启动电流的电流源。

在该PLL电路中，所述电流源包括：用于响应于预定输入电压提供所述启动电流的第三电压电流转换器。

在该PLL电路中，所述粗调电流是手动可调的。

在该PLL电路中，所述模拟校准电路还包括：第二电压电流转换器和用于调整所述第二电压电流转换器的输入电压的可变电流或偏压。