本发明专利技术公开了一种压控振荡器频率温度补偿系统及藉由补偿压控振荡器控制电压以锁定锁相回路的频率的方法。该系统包括有一压控振荡器，该压控振荡器具有一数字粗调输入端、第一模拟调谐输入端以及第二模拟调谐输入端。该装置藉由该第二模拟调谐输入端补偿压控振荡器由于温度波动所引起的频率漂移。当PLL进入细调锁定模式时，该装置使用一差动放大器驱动该第二模拟调谐输入端。该差动放大器将第一模拟调谐输入端与一参考信号比较，并驱动第二模拟调谐输入端以补偿第一模拟调谐输入端。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于锁相回路(PLL)的持续压控振荡器(VCO)频率温度补偿装置及其方法，特别地，本专利技术可以使得PLL在巨大的温度变化期间保持细调锁定，这种温度变化通常会使得压控振荡器的自由振荡频率改变，偏离PLL可追踪的调谐范围。
技术介绍
如图1所示的PLL，该PLL包括一相频检测器10、一电荷泵20、一回路滤波器30、 一压控振荡器(VC0)40以及一分频器45。一参考振荡器(未图示)产生具有一参考频率 Fret的参考信号，该参考信号与来自分频器45的除频信号同时输入至相频检测器10。该相频检测器10检测该参考信号与除频信号之间的相位和频率差，然后输出一相位差信号到电荷泵20。电荷泵20产生一输出电流给回路滤波器30，该输出电流的值与该相位差信号有关，产生一振幅与相位差信号相应的输出信号。回路滤波器30对该输出电流进行平滑处理，并转化成一控制电压Vetel提供给压控振荡器40。压控振荡器40根据控制电压Vetel产生一个具有压控频率Fv。。的压控信号，随后，该压控频率Fvra被分频器45除以N倍以产生除频信号。N可为整数或非整数，其中Fv。。= N*Fref。压控振荡器40 —般有两种类型，分别是电感电容振荡器和环形振荡器。为了使压控振荡器40的操作能具有一个高的可调频率范围，压控振荡器40包括多个切换式电容器。该些切换式电容器或电容数字模拟转换器DAC由一数字控制指令所控制以切换压控振荡器频率，以便压控振荡器40能提供多个频率调谐曲线以调节压控振荡器40的压控频率 F·。图2为传统压控振荡器的控制电压V。tel与压控频率Fv。。的关系图。如图2所示，压控频率的控制电压Vrtri有一个线性的控制范围，即，V^Vh之间的范围。当压控振荡器按曲线1操作时，压控振荡器的压控频率Fv。。在Fu到Fih范围之间变化。 当压控振荡器按曲线2操作时，压控振荡器的压控频率Fv。。在Fa到F2h范围之间变化。当压控振荡器按曲线3操作时，压控振荡器的压控频率Fv。。在到F3h范围之间变化。当压控振荡器按曲线4操作时，压控振荡器的压控频率Fv。。在Ftt到F4h范围之间变化。具体地说，图2中压控振荡器的压控频率Fv。。可能覆盖一个从Fih到Fa的范围，在此电路中，N为数字控制切换式电容器的数目。因此，可以得出压控频率Fra的变化范围随着压控振荡器提供的曲线数目增加而增加。当PLL于周围温度变化范围相对较大的环境下运作时，为了保持一个稳定的压控频率Fv。。，控制电压Vetel也需要随着温度的变化而变化。例如，图3A和图;3B同一个PLL的压控振荡器于Tl和T2不同温度下运作时，控制电压V。tel和压控频率Fv。。的关系图。假设压控振荡器选择曲线3作为其运作的频段(opertating band), Vl = IV，Vh = 2V，压控频率被固定于4GHz，且Tl < T2。图3A示出了温度Tl时的关系图，当控制电压Vetel在1. 5V时， 压控振荡器的压控频率Fvra可以运作在4GHz。请注意，伴随着温度的增加，压控振荡器的所有频段皆往下移。因此，如图3B所示，为了在新的温度T2下保持压控振荡器的频率，已锁定的PLL自动调节控制电压Vetel到1.抓。如果温度继续上升到更高温度，控制电压Vetel也将相应地上升，直到达到压控电容的最大范围(本例子中为2V)。一旦该控制电压超过了线性控制范围，这将导致PLL离开锁定状态。如上所述，多数具有电感电容压控振荡器的PLL需要两个调谐输入端一为数字粗调输入端，用来驱动多个切换式电容器；另一为模拟细调输入端，用来驱动一变容器。在粗调期间，模拟细调输入端上的电压藉由一 DAC保持恒定，此时PLL仅使用压控振荡器的数字粗调输入端来锁定。调谐演算法最终将收敛于最可能的粗调曲线，此时PLL被认为已粗调锁定。接着PLL进入细调锁定模式，在该模式期间，PLL的数字粗调输入端被保持在前一个状态刚达成收敛时的值，而模拟细调输入端由PLL的回路滤波器驱动而非该DAC。在这种模式下，只要没有超过压控振荡器的细调范围，PLL将一直保持锁定，且只要在PLL的带宽之内，PLL也将一直追踪任何的压控振荡器频率转变。如果温度改变引起压控振荡器频率上升，则PLL将不得不推动模拟细调输入端的电压升高以保持PLL锁定在同一频率。一些电子通讯的规范，例如宽带分码多工存取 (WCDMA)，需要PLL的锁定，且需保持锁定很长一段时间，而没有任何的中断。因此，本专利技术的目的之一是提供一个系统，其在巨大的温度改变或者其他外部影响期间允许PLL保持在细调锁定的状态。美国专利第4，978，930号公开了一种低电压压控振荡器温度补偿电路。其公开了一变容器压控振荡器电路，该变容器压控振荡器电路计算与绝对温度成比例 (proportional to absolute temperature, PTAT)的电流与温度稳定电流之间的偏移值， 并利用该偏移值去控制压控振荡器变容器。该专利技术假设压控振荡器的整个温度变化必须得到变容器调谐范围的支持。美国专利第5，831，482号公开了一种压控振荡器自调谐装置及其方法，包括一具有两个模拟调谐输入的压控振荡器。其使用一比较器藉由比较压控振荡器的控制电压与参考电压来进行粗调。比较器输出比较结果到一个驱动DAC的4位元暂存器。该DAC驱动一个驱动第二模拟调谐输入的回路滤波器。该专利技术的电路仅操作预设的几个时钟周期，而于初始调谐后即不再动作，且无法持续监测并补偿调谐信号。美国专利第6，342，798号公开了一种具有温度补偿压控振荡器的PLL电路。其公开了一种开回路温度补偿电路，在相位比较器范围之内，提供一外部控制电压，作为压控振荡器的输入。藉由该外部控制电压，无论环境温度如何变化，该创作均能提供稳定的PLL操作。然而，其没有连接于随温度变化的电压源的回授回路。美国专利第7，164，325号公开了一种类似上述第6，342，798号专利的温度稳定的压控振荡器。其藉由将一个随温度变化的电压源，例如，与绝对温度成比例的装置，应用至压控振荡器谐振电路的变容器，来补偿温度变化。然而，其没有揭示任何连接至随温度变化的电压源的回授回路。美国专利第6，545, 547号公开了在粗调期间保持主变容器于一个设定的电压。其公开了在不需要电荷泵的情况下，提供数字调谐方案的混合型数字粗调压控振荡器调谐以及压控振荡器温度变化补偿。藉由将N倍分频器的输出与一固定的时钟频率作比较，该专利技术设定和修正数字的压控振荡器粗调码。该专利技术还将粗调过程分为两个阶段一开回路阶段以及一闭回路阶段。一旦一个新的通道透过PLL被选定后，一个控制信号将藉由第一开关断开回路，并藉由第二开关设定压控振荡器的模拟控制线至一参考电压。该专利技术假设压7控振荡器的整个温度变化处于主变容器的范围内，而该专利技术没有揭示在粗调后任何的持续监测和补偿。鉴于现有技术中的问题，有必要持续监测压控振荡器频率，同时从PLL之外并且基于监测的结果，来补偿压控振荡器控制电压，因此，PLL能保持细调锁定。本专利技术提供一新颖的设计，使得PLL在巨大的温度变化期间也能够保持细调锁定。而且，本专利技术提供了一种基于带隙参考电压，选择性地补偿温度变化或者调谐压控振荡器的装置及其方法。
技术实现思路
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【技术保护点】
１．一种藉由补偿压控振荡器控制电压以锁定锁相回路的频率的方法，包括以下步骤：提供一压控振荡器，该压控振荡器具有第一模拟调谐输入端及第二模拟调谐输入端；提供第一数字模拟转换器，该第一数字模拟转换器藉由第一开关耦接于该第一模拟调谐输入端；利用该第一数字模拟转换器产生第一控制信号；提供该第一控制信号至该第一模拟调谐输入端；提供一预载电压产生器，该预载电压产生器藉由第二开关耦接于该第二模拟调谐输入端；基于一选取的通道频率，利用该预载电压产生器来选取一粗调频段以产生第二控制信号；提供该第二控制信号至该第二模拟调谐输入端；提供一差动放大器，该差动放大器藉由第三开关耦接于该第二模拟调谐输入端；提供一处理电路，该处理电路藉由第四开关耦接于该第一模拟调谐输入端，且该处理电路还耦接于该差动放大器；该处理电路根据该压控振荡器的一压控振荡器输出信号和一第一参考信号产生该压控振荡器控制电压；提供该压控振荡器控制电压至该第一模拟调谐输入端；该差动放大器藉由比较该压控振荡器控制电压与一第二参考信号以产生一第三控制信号；及提供该第三控制信号至该第二模拟调谐输入端。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾瑞克·K·波顿，
申请(专利权)人：开曼晨星半导体公司，晨星法国有限公司，晨星软件研发深圳有限公司，晨星半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KY
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