具有用于消除量化噪声的二进制加权数/模微分器的Δ-Σ小数N频率合成器制造技术

一种锁相环路包含量化电路，所述量化电路从Δ-∑调制器的误差产生异相噪声消除信号且将所述噪声消除信号施加到电荷泵。所述量化电路包含数/模微分器。举例来说，所述数/模微分器可为一位一阶数/模微分器、一位二阶数/模微分器或全M位二进制加权数/模微分器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及Λ - Σ小数N频率合成器，且更明确地说，涉及包含数/模微分器的Δ- Σ小数N频率合成器。
技术介绍
许多电路使用锁相环路来产生频率信号。在整数N锁相环路架构(例如下文结合图1所描述)中，锁相环路包含串联地连接以提供频率信号的相位频率检测器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器(VCO)。频率信号通过整数分频器反馈以向相位频率检测器提供反馈信号。此架构具有小参考杂散信号，但具有粗频率分辨率和长频率锁定时间。对于一些应用(例如，无线通信标准)，这种架构是不灵活的。小数N锁相环路架构(例如下文结合图3所描述)类似于整数N锁相环路架构，但在VCO与相位频率检测器之间包含小数分频器。小数分频器提供多个整数分频器，所述整数分频器改变以使得平均分频器可为小数的。此架构提供快速锁定和精细频率分辨率，但由于变动的过度分割而提供小数杂散信号。来自电荷泵的小数杂散信号具有比整数N锁相环路架构大的尖峰。Δ-Σ小数N锁相环路架构(例如下文结合图5所描述)类似于小数N架构，但进一步包含用于调制小数分频器的Λ-Σ调制器。Λ-Σ调制器接收具有k数目个位的选择信号R以提供N+R/2k的分割比。来自电荷泵的高频杂散信号由环路滤波器进行滤波。来自电荷泵的杂散信号具有变动的脉冲宽度(正的和负的)，其呈现为噪声。Λ- Σ调制器可为(例如)三阶。在现有技术系统中，也可通过将具有固定脉冲宽度的误差信号与由数/模转换器控制的振幅相加来消除电荷泵的输出处的伪杂散信号。然而，高分辨率DAC中的振幅失配使锁相环路的性能严重降级。使用动态元件匹配来将此振幅失配整形为较高频率可减少带内相位噪声。然而，其需要额外数字信号处理硬件且使DAC设计变复杂。
技术实现思路
锁相环路从振幅或相位调制产生误差信号，所述误差信号作为相反电流脉冲而施加于电荷泵处。在使用L阶MASHA-Σ调制器的系统中，可对函数(1-z—1)提出撰因子。代替通过比较Λ- Σ调制器的输入与输出来获得误差信号并对其求积分，直接从MASH结构指定误差信号M(1-Z1)H,量化所述误差信号且将其与α-ζ’Μ相乘。通过在模拟域中实施(1-Ζ’函数，模拟电路中发生的任何失配由(1-ζ—1)整形，从而使其对电路匹配不敏感。在一些方面中，锁相环路包含一阶或二阶数/模微分器以大体上消除对动态元件匹配的需要。在一些方面中，锁相环路包含启用二进制加权数/模转换器的数/模微分器，使得锁相环路不包含温度计编码数/模转换器。附图说明图1为说明常规整数锁相环路的框图。图2为说明图1的常规整数锁相环路的电荷泵的电荷泵电压的时序图。图3为说明常规小数N锁相环路的框图。图4为说明图3的小数N锁相环路的电荷泵的电荷泵电压的时序图。图5为说明包含三阶Λ- Σ调制器的常规Λ- Σ小数N锁相环路的框图。图6为说明图5的Λ- Σ小数N锁相环路的电荷泵的电荷泵电压的时序图。图7为说明包含k阶Λ - Σ调制器和动态元件匹配的常规Λ - Σ小数N锁相环路的框图。图8为说明图7的锁相环路的电荷泵的电荷泵电压的时序图。图9为说明具有二进制加权数/模转换器的LMA-E小数N锁相环路900的框图。图10为说明图5的锁相环路的三阶Λ - Σ调制器的一个实施例中的MASH-1ll Λ - Σ调制器的框图。图11为说明使用一阶数/模微分器的L阶Λ - Σ小数N锁相环路的框图。图12为说明图15的锁相环路的一阶数/模微分器的框图。图13为说明图12的一阶数/模微分器的处理的图。图14为说明包含用于失配整形的二进制加权一阶数/模微分器的小数N锁相环路的框图。图15为说明包含使用二阶数/模微分器的Λ - Σ小数N合成器的锁相环路的框图。图16为说明图15的锁相环路的二阶数/模微分器的框图。图17为说明图16的二阶数/模微分器的处理的图。图18为说明具有Λ- Σ小数N调制器和图15的锁相环路的二进制加权数/模微分器的锁相环路的框图。具体实施例方式具有消除量化噪声的数/模微分器的Λ - Σ小数N频率合成器优化宽带系统的相位噪声。本专利技术提供用于通过施加振幅调制脉冲误差信号来消除Λ- Σ小数N合成器中的伪杂散信号的方法和系统。伪杂散信号源自相位比较器的输入处的过度时间间隔，其为小数N合成器中的量化噪声。量化噪声可通过比较Λ-Σ调制的输入与输出来获得。通过施加作为误差信号的这个已知噪声的相反物，可去除伪杂散信号。尽管噪声为零平均值且由Λ - Σ调制器高通整形，但残余噪声在宽带信号系统中仍为显著的。通过将振幅调制脉冲误差信号添加到电荷泵的输出，可最小化伪杂散信号。本专利技术提供具有用以对数模转换元件失配整形的数/模微分器而无选择机制的Δ-Σ小数N频率合成器。所述数/模微分器可在没有温度计编码数/模转换器的情况下形成。数/模微分器通过使用紧密地且对称地放置的局部DAC元件而包含一阶或二阶失配整形。数/模微分器可通过使用数/模转换器的局部匹配来减少全局匹配。图1为说明常规整数锁相环路100的框图，锁相环路100包括相位频率检测器(PFD) 102、电荷泵104、环路滤波器(LPF) 106、压控振荡器(VCO) 108和整数分频器N) 112。相位频率检测器102响应于所接收参考频率信号122和来自整数分频器112的小数反馈频率信号124的频率和相位的差而产生相位频率信号120。作为说明性实例，参考频率信号122具有20MHz的频率。电荷泵104响应于相位频率信号120而产生升压电压信号126。环路滤波器106响应于升压电压126而产生经滤波升压电压信号128，且向VC0108提供经滤波升压电压128。在一个实施例中，环路滤波器106为低通滤波器。VCO 108产生输出频率信号129，输出频率信号129也被施加到整数分频器112。整数分频器112响应于输出频率信号129而产生整数反馈频率信号124。作为说明性实例，将整数分频器112的N设置为N = 100。图2为说明来自电荷泵104的升压电压信号126的时序图。线202说明施加到相位频率检测器102的参考频率信号122的时序。线204说明由整数分频器112产生的整数反馈频率信号124的时序。线206说明由电荷泵104产生的升压电压信号126。线206包含在参考频率信号122的对应向下转变212处出现的多个参考杂散信号。(为了清楚起见，图2中仅标记一个向下转变212)。线206上所展示的升压电压信号126上的参考杂散信号210为小的。当不匹配时，参考杂散信号210随参考频率信号122而出现。然而，锁相环路100具有粗频率分辨率。另外，锁相环路100具有长频率锁定时间，其取决于时钟频率的一小部分，且锁相环路100对于多个无线标准来说为不灵活的。信道间隔针对不同标准可为不同的。图3为说明常规小数N锁相环路300的框图。锁相环路300包括相位频率检测器(PFD) 102、电荷泵104、环路滤波器(LPF) 106、压控振荡器(VCO) 108和小数分频器N) 312。相位频率检测器102响应于所接收参考频率信号122和来自小数分频器312的小数反馈频率信号324的频率和相位的差而产生相位频率信号120。锁相环路300以与锁相环路100类似的方式操作，不同之处只是小数分频器312响应于小数选择信号326和输出频率信号129而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.06 US 12/831,2081.一种锁相环路，其包括: 相位频率检测器，其响应于参考频率信号和分频信号而提供相位检测信号； 电荷泵，其响应于所述相位检测信号和量化误差信号而提供电荷泵信号； 环路滤波器，其响应于所述电荷泵信号而提供经滤波控制信号； 压控振荡器，其用于响应于所述经滤波控制信号而提供输出频率信号； 小数分频器，其响应于所述输出频率信号和小数选择信号而提供所述分频信号； Δ- Σ调制器，其响应于分频选择信号而提供所述小数选择信号和误差信号；以及量化器，其响应于所述误差信号而产生所述量化误差信号，所述量化器包括二进制加权数/模微分器。2.根据权利要求1所述的锁相环路，其中所述量化器从振幅或相位调制产生误差信号，所述误差信号作为所述量化误差信号中的相反电流脉冲而施加。3.根据权利要求1所述的锁相环路，其中所述Λ-Σ调制器为L阶MASHA-Σ调制器，所述量化器量化所述误差信号，且将所述经量化误差信号与因子(l-z-l)L-l相乘。4.根据权利要求1所述的锁相环路，其中所述Λ-Σ调制器为MASH-1llΛ-Σ调制器。5.根据权利要求1所述的锁相环路，其中所述量化器包括: 量化器，其用以响应于所述误差信号而产生第二经量化信号； 第一转移函数块， 其用以响应于所述误差信号而产生第二误差信号； 第三量化器，其用以响应于所述第二误差信号而产生所述经量化信号。6.根据权利要求5所述的锁相环路，其中所述第三量化器包括: 第二转移函数块，其耦合到所述第一转移函数块的输出；以及 数/模转换器，其耦合到所述第一转移函数块的输出。7.根据权利要求1所述的锁相环路，其中所述数/模微分器包括一阶二进制加权数/模微分器。8.根据权利要求7所述的锁相环路，其中所述一阶数/模微分器包括: 延迟块，其响应于所述误差信号而提供延迟信号； 单位转移函数块，其响应于所述误差信号而提供第二误差信号； 第一数/模转换器，其响应于施加到其的所述第二误差信号和所述延迟信号而提供第一模拟信号； 第二数/模转换器，其响应于施加到其的所述第二误差信号和所述延迟信号而提供第二模拟信号； 切换器，其耦合到所述第一和第二数/模微分器以将所述第一和第二误差信号按摇摆顺序提供到所述第一和第二数/模转换器；以及 求和电路，其耦合到所述第一和第二数/模转换器的输出以用于提供所述量化误差信号。9.根据权利要求7所述的锁相环路，其中所述一阶数/模微分器包括: 量化器，其用以响应于所述误差信号而产生经量化信号； 转移函数块，其用以响应于所述误差信号而产生第二误差信号； 延迟块，其响应于所述第二误差信号而提供延迟信号； 单位转移函数块，其响应于所述第二误差信号而提供第三误差信...

【专利技术属性】
技术研发人员：恒瑜·江，徐志伟，吴逸诚，茂聪·弗兰克·张，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：
国别省市：