[发明专利]自动切换锁相回路

说明书

技术领域

本发明是有关于锁相回路(Phase-Locked Loop；PLL)，且特别有关于一种利用多频带压控振荡器(Multi-band Voltage Control Oscillator)的锁相回路。

背景技术

压控振荡器必须在所预计的最恶劣情况下，仍有能力将频率调制或调整足够大的范围，以涵盖特定的操作频率范围。压控振荡器普遍应用于锁相回路内。根据锁相回路的用途，此特定操作频率范围可为单一频率或多个频率。最恶劣的情况可能导因于供应电压变化、制程变化、元件耐受度变化等因素。

传统上，绝大多数的锁相回路皆采用单一频带压控振荡器以提供单一的频率范围(即单一操作频带)。对具有单一频带压控振荡器的传统锁相回路而言，其压控振荡器的调制范围必须能涵盖最恶劣情况下的特定操作频率范围。该压控振荡器必须具备相当大的增益，方以达到足够大的调制范围。然而，大增益会造成压控振荡器对噪声的敏感性以及输出抖动表现低劣，反而不符所需。

多频带压控振荡器提供多个频率范围(即多个操作频带)，该多个频带范围整体代表该压控振荡器的完整调制范围。多频带压控振荡器将该调制频带切割成多个彼此重迭的操作频带，由于压控振荡器所接收的控制信号所对应的频率范围仅仅为其中之一操作频带而较小，因此多频带压控振荡器的增益能被降低。多频带压控振荡器于是能改善单频带压控振荡器的诸多缺点。

由于多频带压控振荡器可以多个操作频带当中任一频带操作，所以必须在任何给定的时间内选取适当的操作频带。因此，运用多频带压控振荡器且具有自动切换机制以适当切换操作频带的锁相回路是有所需求。

发明内容

在本发明的第一实施例中，一种自动切换锁相回路包括：相位检测器、电荷泵、频带选择器、滤波器，以及频带选择器。该相位检测器具有第一输入端以接收参考信号以及第二输入端接收反馈信号，并输出相位检测信号对应于该参考信号及反馈信号的相位差异。该电荷泵接收该相位检测信号并根据该相位检测信号以产生泵电流。该频带选择器接收控制电压，并根据该控制电压产生频带选择信号与电压设定信号。该滤波器根据该泵电流而产生该控制电压，并根据该电压设定信号以重新设定该控制电压。该多频带压控振荡器，其耦合至该控制电压及该频带选择信号，用以根据该频带选择信号选择多个操作频带当中之一，以及根据该控制电压提供输出信号，该输出信号的频率是位于该所选取的操作频带的频率范围内。

该频带选择器检测该控制电压是否落于参考电压范围内，若是，则既不产生该频带选择信号以转换该多频带压控振荡器的操作频带亦不产生该电压设定信号以设定该控制电压，否则，则产生该频带选择信号以转换该多频带压控振荡器的操作频带以及产生该电压设定信号以设定该控制电压。

本发明亦提供自动切换锁相回路的另一实施例，该实施例与上述的第一实施例间的差别仅在于增加锁定检测器，用以检测该自动切换回路是否锁定，以及该频带选择器还接收该锁定信号以及还根据该锁定信号以产生该频带选择信号及该电压设定信号。

该频带选择器检测该控制电压是否落于参考电压范围内或至少一额外参考电压范围当中之一内，其中该额外参考电压范围是相邻于该参考电压范围。当该控制电压落于该参考电压范围内时，该频带选择器既不产生该频带选择信号以转换该多频带压控振荡器的操作频带亦不产生该电压设定信号以设定该控制电压。当该控制电压落于该至少一额外参考电压范围当中之一时，该频带选择器于接收到该锁定信号指示该自动切换锁相回路处于锁定状态之后，始而产生该频带选择信号以及产生该电压设定信号。当该控制电压既不落于该参考电压范围亦不落于该额外参考电压范围时，该频带选择器产生该频带选择信号以转换该多频带压控振荡器的操作频带以及产生该电压设定信号以设定该控制电压。

附图说明

图1是本发明所提供的一利用多频带压控振荡器的自动切换锁相回路的方块架构图的一实施例；

图2A及2B是显示典型多频带压控振荡器的增益转换函数的范例图；

图3是本发明所提供图1的频带选择器的方块架构图的一实施例；

图4A是分别显示本发明的一实施例的参考电压分布图；

图4B-4C是显示当参考电压如图4A所示时，图2A-2B的多频带VCO的操作频带切换机制；

图5是本发明所提供的自动切换锁相回路的方块架构图的另一实施例；

图6是本发明所提供图5的频带选择器的方块架构图的一实施例；

图7A是分别显示本发明的另一实施例的参考电压分布图；以及