專利名稱：具有瞬態相差輸出的相頻檢測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一個相頻檢測器，它包括用于提供上/下(Up/Down)信號以檢測在檢測器輸入信號之間的相差的裝置，和一個具有上/下信號輸入端的輸出控制裝置，該控制裝置用于提供一個包括一個與所檢測的相差成比例的量度的檢測器輸出信號。
本發明還涉及一個配置有相頻檢測器的鎖相環和涉及一個配置由一個相頻檢測器的通信設備。
這種相頻檢測器是公知的并被配置在一個鎖相環(PLL)中，例如在McGraw-Hill公司的名為“鎖相環”(見圖3.1和3.2)的教科書中所描述的。已知的鎖相環包括一個具有兩個振蕩器輸入的相頻檢測器，一個壓控振蕩器，和一個將檢測器輸出與該壓控振蕩器的頻率控制輸入互連的環路濾波器。該振蕩器輸出信號反饋給該相頻檢測器的一個振蕩器輸入端，同時其另一個振蕩器輸入端接收另一個振蕩器信號，諸如來自例如一個由PLL鎖定的穩定時鐘振蕩器的本地振蕩器信號。該相頻檢測器使用脈寬調制上/下信號來控制該檢測器輸出信號通過一系列半導體結構，該輸出信號包括一個量度，該量度與在檢測器的兩個振蕩器輸入信號之間的所檢測出的相差成比例。該公知相頻檢測器的缺點是其輸出信號包括相對大量的諧波，這要求通過具有一個大時間常數的環路濾波器進行平均。然而一個大時間常數減少了帶寬及其用于提供一個清潔的，邊帶頻率減少的以及頻譜為純的VCO信號的PLL的特性。
本發明的目的是給出一個為PLL提供改善的清潔特性的集成相頻檢測器，同時為該環路濾波器提供一個增大的帶寬。
從而，根據本發明的相頻檢測器的特征在于該輸出控制裝置包括用于向檢測器提供一個其量度瞬間依賴于所檢測的相差的電容裝置。該根據本發明的相頻檢測器的優點在于，因為該檢測器輸出信號是即刻/瞬間與所檢測的相差成比例，而不是如在現有技術的環路濾波器所要求的由一個平均信號來控制，所以使得該環路濾波器的條件至少被降低了。由于無需通過一個平均過程來產生一個瞬間依賴于相差的檢測器輸出信號，所以該環路濾波器可以對于該VCO信號的有效清除而進行最優化，同時現在為環路濾波器給出一個增大的帶寬。對環路濾波器的優化也優化了環路的穩定性，其鎖定性能，以及在鎖定前穩定時間的長度。
一個根據本發明的相頻檢測器的簡易實施例的特征在于該電容裝置包括至少一個其電壓與所檢測的相差成比例的電容器。
根據本發明的相頻檢測器的另一個實施例的特征在于該輸出控制裝置包括由于將檢測器輸出切換到電容裝置的開關電容裝置。
將該通用的兩個電容器的電容電壓切換到該檢測器輸出產生了一個在每一周期刷新一次或多次的一個步進檢測器輸出信號。該步進信號電壓與在該檢測器輸入信號之間的相差的瞬間值成比例。該相位誤差穩定地比較小，從而在檢測器輸出處的電壓階差也比較小。結果是產生一個只具有很少的相關諧波的幾乎穩定的檢測器輸出電壓，該諧波可以很容易地由環路濾波器濾出。
根據本發明的相頻檢測器的另外一個實施例的特征在于該輸出控制裝置包括用于在將各個電容器電壓切換到檢測器輸出之后將它們復位的復位裝置。在一個具有兩個電容器的實施例中，這些電容器或被充電，并被切換到檢測器輸出或被分別復位為零。
在下面一個實施例中，根據本發明的相頻檢測器的特征在于該輸出控制裝置包括一個連接到每個將被充電的電容器的由上/下信號控制的電流源。有利的影響是在該上/下信號的寬度期間，每個電容器可以由一個穩定電流進行充電。
現在，將參照附圖對根據本發明的相頻檢測器以及其另外的優點進行闡述，附圖中相同的數字標號表示相同的部件。在附圖中
圖1為根據本發明的相頻檢測器的一個可能的實施例；圖2示例性給出了一個圖1中檢測器的作為時間函數的步進檢測器輸出電壓曲線圖。
圖1顯示了一個包含在一個鎖相環(PLL)2中的相頻檢測器1，給鎖相環可以用于諸如接收機，發射機，收發機，尋呼機，例如為移動或便攜式電話機的電話機的通信設備。這種PLL通常用于那些其中要求一個具有穩定頻率和邊帶噪聲被強烈降低的振蕩器的技術應用或設備中。該相頻檢測器1具有一個參考振蕩器輸入3，一個VCO振蕩器輸入4和一個檢測器輸出5。該PLL2還包括一個連接到該檢測器輸出5的環路濾波器6以及在此情形中，互連在互連濾波器8和該相頻檢測器的振蕩器輸入4之間的壓控振蕩器7。該VCO7輸出一個穩定的振蕩器信號，該信號以一個對于本領域技術人員公知的方式在一個穩定時間之后鎖定到該參考振蕩器頻率上。
該相頻檢測器1提供了一個與檢測器輸出5有關的輸出信號，該信號的幅度以將進一步描述的方式反映了在振蕩器輸入3和4之間的相位和/或頻率差值。該相頻檢測器1包括用于將上/下信號分別提供該上輸出10和下輸出11的裝置9。這些信號包括與在輸入振蕩器信號之間所檢測的相位的符號和數量有關的差值信息以及頻率差值(是該相位的時間導數)。或是單獨上，或是單獨下，或是可以根據希望而使用上和/或下信號。包含在上/下信號中的差值信號可以是脈寬調制形式或例如為脈沖式上/下信號。在那種情形中，差值信號分別包含在脈沖寬度或在脈沖速率中。
該相頻檢測器1包括由電容裝置13實現的輸出控制裝置12，該電容裝置13具體為兩個電容器13-1和13-2，所述兩個電容的電壓代表在檢測周期的時間點上的所述差值信息。如圖1所示意性顯示的，電容裝置13連接到各個開關裝置14和連接到各個電流源15上。該上-下信號分別通過控制該開關裝置14來確定了所述各個電容器13-1和13-2通過各個電流源15-1到15-4進行電充電的時間長度。在充電結束后，一個電容器13-1或13-2切換到檢測器輸出5，該輸出5的電壓反映該差值信息以便控制該VCO7的輸出頻率。同時，電容器13-1和13-2的另一個可以由復位裝置16-1，16-2復位以清除(CL)其中的電荷。復位將相位的測量初始化以產生一個瞬態相差。最后，該檢測器輸出信號包括一個逐步瞬態并與所檢測的相差成比例的量度。這種作為時間函數的步進檢測器輸出電壓的一個示例如圖2所示。相差檢測器1的狀況除以一種穩定狀態，而控制該VCO的頻率的步幅非常小。結果是在輸出5只有一個諧波較少的失真信號，從而該減少的諧波現在可以很容易地由具有減少的濾波器特征的環路濾波器6濾出而不需要進行平均處理。結果是產生一個清潔的和相位失真較小的VCO輸出頻率。
如上所見，對于本領域的技術人員很明顯的是可以在由所附權利要求限定的本發明的精神和范圍內作出各種修改，而本發明不僅僅限于所提供的示例。
權利要求
1.一種相頻檢測器，包括用于提供一個上/下信號以便于檢測在檢測器輸入信號之間的相差的裝置，和具有用于提供一個包括與所檢測的相差成比例的量度的檢測器輸出信號的上/下信號輸入的輸出控制裝置，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于提供其電流瞬間依賴于所檢測相差的檢測器輸出信號的電容裝置。
2.權利要求所述的相頻檢測器，其特征在于，該電容裝置包括至少一個其電壓與所檢測相差成比例的電容器。
3.權利要求1或2所述的相頻檢測器，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于將檢測器輸出切換到電容裝置的開關電容裝置。
4.權利要求3所述的相頻檢測器，其特征在于，該電容裝置包括兩個交替切換到檢測器輸出的電容器。
5.權利要求4的相頻檢測器，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于在各個電容器切換到檢測器輸出之后將其電壓復位的復位裝置。
6.權利要求4或5所述的相頻檢測器，其特征在于，該輸出控制裝置包括連接到每個將被控制的電容器的上/下信號控制的電流源。
7.權利要求1-6中任意一個所述的相頻檢測器，其特征在于，該相頻檢測器包括用于提供脈寬調制上/下信號以便于檢測在檢測器輸入信號之間的相差的脈寬裝置，和具有用于提供一個包括與所檢測的相差成比例的量度的檢測器輸出信號的上/下信號輸入的輸出控制裝置，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于提供其電流瞬間依賴于所檢測相差的檢測器輸出信號的電容裝置。
8.一個諸如接收機，發射機，收發機，尋呼機，例如為移動或便攜式電話機的電話機的通信設備，該通信設備包含一個如權利要求1-6中任意一個所述的相頻檢測器，從而該相頻檢測器包括用于提供脈寬調制上/下信號以便于檢測在檢測器輸入信號之間的相差的脈寬裝置，和具有用于提供一個包括與所檢測的相差成比例的量度的檢測器輸出信號的上/下信號輸入的輸出控制裝置，其特征在于，該輸出控制裝置包括用于提供其電流瞬間依賴于所檢測相差的檢測器輸出信號的電容裝置。
全文摘要
一種相頻檢測器,包括用于提供一個上/下信號以便于檢測在檢測器輸入信號之間的相差的裝置,和具有用于提供一個包括與所檢測的相差成比例的量度的檢測器輸出信號的上/下信號輸入,并具有用于提供其電流瞬間依賴于所檢測相差的檢測器輸出信號的電容裝置的輸出控制裝置。這使得鎖相環中的環路濾波器可以具有一個減少的平均特性并具有一個更寬的帶寬,這導致了在鎖相環中的壓控振蕩器的一個更清潔的輸出頻率信號。
文檔編號H03D13/00GK1266550SQ99800684
公開日2000年9月13日 申請日期1999年4月22日 優先權日1998年5月4日
發明者B·J·德瑞吉, M·洛徹爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司