[发明专利]可变带宽的锁相环

说明书

本发明涉及可变带宽的锁相环，该锁相环包含产生频率可变信号的可控振荡器、相位比较器、至少包括一阻性元件和一容性元件的滤波电路、可控的第一和第二电流发生器，将各电流发生器构造成响应来自相位比较器而产生正或负的脉冲电流，其中的第一电流发生器有一个与滤波电路中第一点相连接的输出端，而第二电流发生器的一输出端和该滤波电路的第二点相连接，以及，该锁相环还包括用于控制所述电流的幅度的控制器。

就锁相环来说，可行的频率变化和频率校正的速度取决于环的带宽。其次，在其它诸因素中，该速度取决于包括在该环中的滤波器，而该滤波器的目的在于对形成的控制振荡器频率的控制电压进行低通滤波。为避免电压波动以及总的振荡器输出信号频率的不希望有的变动，有必要对该控制电压进行低通滤波。但实际上控制电压的滤波意味着，对振荡器信号频率可进行变化的速度对某些应用所要求的变化来说是太低了。例如，滤波器可由与电容器串联连接的电阻组成。该电阻通常称为阻尼电阻，因为其用途在于环路响应瞬态变化时以振荡方式缓冲过调节和欠调节的趋势。然而在改进环路稳定性的同时，该阻尼电阻限制了电压变化及以此频率变化的速度。一种允许频率快速变化或允许快速校正大的相位误差的方法，包括在发生这种变化时增加环路带宽以及在后来将带宽降低标准带宽值。

在频率快速变化时要求增大环路带宽是人所共知的技术，但该方法人所共知的困难是，当环路已稳定后，将环路带宽切换回到其原始值时要避免引起瞬态误差或“假信号”(glitch)。

在美国专利4,167,711号中描述了一种通过使用交替受控的两个充电泵实现无假信号环路带宽变化的方法。在该先有技术中，环滤波器由串联连接的两个电阻器和一个电容器组成。带有两个电流发生器的第一充电泵的一输出通过两电阻器与滤波器中的电容器相连接。将来自有两个电流发生器的第二充电泵的输出只通过一个电阻器与滤波器中的电容器相连接，以这样方式控制充电泵使得要求低环带宽时使来自第二充电泵的电流幅度等于零，即只有第一充电泵是在工作。当要求高的环带宽时情况正好相反，即只有第二充电泵在工作。

通过改变来自第一或第二充电泵的电流幅度可使环带宽有轻微变化。这可用以下事实来解释，即，环带宽取决于流过滤波电容器的电流。由于阻尼因子取决于主要电流强度的乘积并也取决于该电流通过的电阻器的阻抗这样的事实，所谓环的阻尼因子对给定低环带宽和给定高环带宽可获得最优值。因此，可分别在高和低值附近对环的带宽作少许改变而不过分损害阻尼因子。

本发明的目的是提供起始段所述类型的锁相环，其带宽可连续变化而无损于环的稳定性。这可通过在增加环带宽时增加第一和第二电流发生器的电流输出幅度来实现。这样，至少在要求环带宽高于所用的最低带宽时这两个电路都在工作。而当希望减小带宽时，减少两个电流发生器的输出电流幅度。用这种方法，有可能彼此无关地对带宽阻尼因子加以控制，使带宽在低值和高值之间连续变化而同时维持阻尼因子。

能够注意到将改变阻尼因子的装置和改变环带宽的装置分开，在由于除了达到快速频率变化以外的原因而改变环路特性时是有利的。

按照本发明的可变带宽锁相环的特征在于：构造所述控制装置使当要求以一种方向改变例如增加环带宽时按第一方向改变例如增加来自各电流发生器的电流幅度，而在要求以另一方向改变例如减少环带宽时按另一方向改变例如减少电流幅度，从而连续改变环带宽而维持所要求的阻尼因子。

按照本发明的可变带宽锁相环的特征还在于，所述第二点是阻性元件和容性元件间的连接点，所述第一点是阻性元件上不同于所述连接点的另一端。

按照本发明的可变带宽锁相环的特征还在于，构造所述控制装置使要求低环带宽时第二电流发生器电流幅度为0。

现在参考附图，更详细地说明本发明，附图中：

图1是具有受控振荡器的常规锁相环的原理框图；

图2更详细地图示图1所示环中所包括的先前已知的用以产生滤波的振荡器控制电压的装置；

图3和图4各图示按照本发明装置的两个示例性实施例，该装置可产生滤波的振荡器控制电压并且被安排成允许环带变化。