[发明专利]锁相回路和相位数字转换器

说明书

本申请是国际申请日为2010年5月7日、申请号为201080021326.2、发明名称为“具有多相振荡器的锁相回路”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及锁相回路，特别是采用了多相振荡器的锁相回路。

背景技术

现有技术中，锁相回路中的相位确定往往比较困难，既占用资源又不够准确。专利文献1中公开了一种这样的系统，其通过从2.4GHz的压控振荡器经由逆变器链传送时钟信号，来确定数字分数相位（fractional phase）。每一个逆变器所生成的时钟脉冲稍微滞后于其前面的相邻逆变器的时钟脉冲。由此而产生交错的这些时钟脉冲由基准时钟进行采样。然而，逆变器间的延迟对进程和温度变化较为敏感，基于现有技术的现状，时间分辨率局限于20ps。由于相位分辨率取决于时间分辨率，所以相位分辨率也受到限制。

因而，提供具有精确度更高的相位分辨率的锁相回路是一个尚待解决的问题。

【专利文献1】：美国专利第6326851号

发明内容

本发明的锁相回路包括例如环形（rotary）行波振荡器(以下，也称RTWO)这样的多相振荡器，该环形行波振荡器具有多个数字输入，不是用一个DQ触发器，而是用多个DQ触发器来对这些数字输入进行时间控制。该多个DQ触发器在时间上相互补偿，并驱动振荡器生成多个多相信号。该多个DQ触发器在行波的零交叉点激活振荡器中的多个数字输入，从而可消除来自振荡器的相位信号中的扰动。与振荡器相连接的DQ触发器确定行波的传播方向(即，是顺时针方向还是逆时针方向)。来自振荡器的多相信号与行波的方向之间建立了对应的查询表被用于确定振荡器当前的分数相位（fractional phase）。为了提高相位分辨率，振荡器可以有较高的环振荡频率。在锁相回路的反馈路径中，得到提高的相位分辨率被转换成数字形式，从而使相位分辨率比以前的精度更高，同时还能降低相位的量化噪声。在前馈路径中,分频器将振荡器的输出信号分离成具有所期频率的信号，以提高被传送的信号的相位分辨率。

根据本发明一实施例，提供了一种锁相回路，包括：相位检测器，生成表示基准相位信号与反馈相位信号之间的差的控制信号；多个DQ触发器，响应于所述控制信号，每个DQ触发器在所述控制信号的频率的几分之一的频率下生成时钟信号；以及多相振荡器，响应于所述时钟信号而生成用于提供分数相位信号的多个多相信号，所述多相振荡器是环形行波振荡器。

根据本发明另一实施例，提供了一种锁相回路，包括：相位检测器，生成表示基准相位信号与分数相位信号之间的差的控制信号；以及多相振荡器，响应于所述控制信号而生成多个多相信号，所述多个多相信号用于生成分数相位信号，所述多相振荡器是环形行波振荡器；以及N分频电路，从所述振荡器接收所述多个多相信号中的一个多相信号，并生成第一数字相位指示信号和第二数字相位指示信号。

根据本发明另一实施例，提供了一种相位数字转换器,包括：振荡器，生成多个多相信号，所述振荡器是环形行波振荡器；以及分数相位查询表，响应于所述多个多相信号而生成分数相位信号。

基于以下的说明内容，并结合附图，便能进一步明确本发明的实质、以及目的和特点。另外，在所有附图中，对相同的构成要素都使用相同的参照标记。

附图说明

图1是基于本发明的锁相回路的方框图；

图2表示图1的实施方式中的时钟信号（clocking signal）的脉冲序列；

图3是环形行波振荡器的电路原理图；

图4是图3的环形行波振荡器的可变电容器电路的原理图；

图5是表示环形行波振荡器的相位信号的曲线图；

图6是表示来自环形行波振荡器的多相信号的多个脉冲序列；

图7是表示基于本发明的环形行波振荡器中的不同点上的行波的一组波形；

图8是以往的单DQ触发环形行波振荡器；

图9是表示现有技术的环形行波振荡器中的不同点上的行波的一组波形；

图10是DQ触发器的电路标记；

图11是图10的DQ触发器的脉冲序列；

图12是图10的DQ触发器的脉冲序列；

图13是图1的实施方式中采用的查询表；

图14是图1的实施方式中采用的查询表；

图15是图1的实施方式中的多个脉冲序列；

图16是锁相回路的方框图；以及

图17是本发明的锁相回路工作期间的频率图。

附图标记说明

11、165 相位检测器