[发明专利]使用电荷泵的锁相环频率合成器

说明书

本发明涉及锁相环(PLL)频率合成器，特别是使用相位比较器的输出驱动电荷泵的PLL频率合成器，该相位比较器用于把压控振荡器产生的电压频率的相位与参考频率的相位进行比较，并且该合成器使用电荷泵的输出驱动压控振荡器，从而输出具有一组所要求的频率的信号。

通常，所用的PLL频率合成器使用相位比较器的输出驱动电荷泵，并且使用电荷泵的输出驱动VCO。电荷泵可以由各种方法驱动。当前的主流是根据相位比较器的输出从电荷泵泄漏或吸收电流。

以这种方法构成的电荷泵可以以简单的结构容易地增加电流值。然而，当电荷泵输出端的电压接近电源电压或地电压时，基于来自相位比较器的信号接收执行泄漏/吸收操作的器件的直流偏压将大大地变化，该变化打乱了泄漏/吸收平衡。

日本未审查专利公开10-107628公开了一种频率合成器，该频率合成器通过控制相位比较器的电源保持固有的角频率常数。

在日本未审查专利公开10-107628公开的频率合成器中，相位比较器的电源以上述方式控制。然而，近年来，相位比较器本身被集成在IC(集成电路)中，所以，考虑多个电流合成器IC只控制相位比较部分的电源是不适用的。

本发明已经考虑到现有技术的问题，本发明的目的是提供一种PLL频率合成器，在使用电荷泵的频率合成器中，减少电荷泵干扰泄漏/吸收平衡的可能性。

为了获得上述的目的，按照本发明的的第一方面，提供了使用相位比较器的输出驱动电荷泵的PLL频率合成器，该相位比较器把压控振荡器产生的电压频率的相位与参考频率的相位进行比较，并且该频率合成器使用电荷泵的输出驱动压控振荡器，从而输出具有一组所要求的频率的信号，其特征在于当电荷泵的输出电压和输出电流接近驱动界限时，改变压控振荡器的电源电压，以消除压控振荡器的输入电压的变化。

本发明的另一方面在于结构，在该结构中，VCO电源电压设置装置被加到常规的PLL频率合成器。

在具有这个结构的PLL频率合成器中，当电荷泵的输出电压和输出电流接近它们的驱动界限时，VCO的电源电压自动地改变，以消除VCO的输入电压的变化。这使得PLL工作的很稳定。

在本发明中，通过使用一组频率控制VCO电源电压，视在的锁定范围被加宽，所以不会极端地增加/减少电荷泵的输出电压。

在现有技术中，当VCO的控制电压接近电源电压或地电压时，VCO可能降低频率灵敏度或停止振荡。然而，本发明减少了引起这些现象的可能性。

象从前面方面清楚地理解一样，按照本发明，与VCO的振荡频率电平无关，VCO的输入电压几乎保持常数。

因此，电荷泵的输出电压不会变到非常高或非常低。特别在电流驱动电荷泵中，减少了泄漏操作和吸收操作产生的电流。当PLL是稳定时，由这些操作产生的小电流也减少了。甚至VCO 6的输出频率漂移也期望减少。

此外，按照本发明，VCO的输入电压没有十分接近电源电压或地电压。可以防止VCO的停止振荡，以及可以抑制在输入电压中频率灵敏度的变化。

按照本发明，VCO的电源只要求简单的DC控制，所以几乎不用集成进入IC。因此，这个PLL频率合成器比在日本未审查专利公开10-107628公开的频率合成器实用。

日本未审查专利公开10-107628没有论述或建议任何VCO的控制电压的振荡限制。详细论述振荡限制的本发明有新颖性。

本发明的上述和其它目的、特点和优点对于本领域的技术人员参考下面的详细描述和附图将是显而易见的，本发明的原理与优选实施例合并由所示的例子显示。    

图1是按照本发明实施例PLL频率合成器的电路方框图；

图2时显示在图1中的VCO的结构电路图；

图3是显示在图1中的控制器和VCO电源电压设置装置的结构方框图；

图4A到4C显示在频率开关操作中各点的电压变化的曲线图，图4A是电荷泵输出的曲线图，图4B是VCO的电源电压的曲线图，图4C是VCO的平衡控制电压的曲线图。

下面将参考附图论述本发明。

图1是按照本发明实施例PLL频率合成器的电路方框图。

如图1所示，这个电路包括参考频率产生器1、参考分配器2、相位比较器3、电荷泵4、低通滤波器(LPF)5、压控振荡器(VCO)6、预定标器7、控制器8、VCO电源电压设置装置9和缓冲放大器10。电路输出可由控制器8切换的频率。