專利名稱：頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)及其相位檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相位檢測器(ro)，特別是涉及一種頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)及其相位檢測器。
背景技術(shù)：
頻率數(shù)據(jù)回復(fù)電路在高速串化器/解串化器設(shè)計(jì)中扮演了很重要的角色，其對于現(xiàn)代收發(fā)器系統(tǒng)減小抖動及提高信號質(zhì)量是重要的。鎖相回路(PLL)為基的頻率數(shù)據(jù)回復(fù)電路被廣泛用在連續(xù)模式的CDR電路的單石實(shí)施中。頻率數(shù)據(jù)回復(fù)電路一般會使用相位偵測器來進(jìn)行相位鎖定。常見用于頻率數(shù)據(jù)回復(fù)電路的相位偵測器主要以“線性相位偵測器”及“正反(bang-bang)相位偵測器”兩種為主。請參閱圖1A、圖1B，分別為兩種相位偵測器的特征曲線。如圖所示，在線性相位偵測器中，電流會隨著相位差線性地被充放電，因此具有較小的輸出抖動(jitter)。然而，其脈沖會由于過小的相位差而過窄，不適合在高速操作。相反地，正反相位偵測器雖然適合在高速電路中操作，但所產(chǎn)生的抖動卻太大。因此，亟需提出一種新穎的相位偵測器，期能減少鎖定相位時(shí)的抖動，并能適用于高速數(shù)據(jù)速率操作。由此可見，上述現(xiàn)有的相位檢測器在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品相位檢測器又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)及其相位檢測器，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的相位檢測器存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)及其相位檢測器，所要解決的技術(shù)問題是在提出一種用于頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)的相位檢測器，其使用較簡單的邏輯電路，除了結(jié)合線性相位偵測器及正反相位偵測器的優(yōu)點(diǎn)，也能節(jié)省操作功率，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的其包含:一頻率檢測器，用來接收一數(shù)據(jù)信號及多個具有不同相位的頻率信號，以產(chǎn)生多個中間信號及一頻率控制信號，其中所述中間信號指示該數(shù)據(jù)信號及所述頻率信號之間的關(guān)系；一相位檢測器，用來根據(jù)所述中間信號產(chǎn)生一相位控制信號；一相位電荷泵電路，用來根據(jù)該相位控制信號輸出一第一電流信號；一頻率電荷泵電路，用來根據(jù)該頻率控制信號輸出一第二電流信號，以調(diào)整該頻率信號的頻率；一壓控振蕩器(VCO)，來根據(jù)該第一電流信號及該第二電流信號輸出一調(diào)整頻率信號；一上/下計(jì)數(shù)器，用來接收該相位控制信號并據(jù)以調(diào)整一計(jì)數(shù)值；及一適合的相位內(nèi)插器，用來根據(jù)該計(jì)數(shù)值以及該調(diào)整頻率信號內(nèi)插出所述具有不同相位的頻率信號，并從所述具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣該數(shù)據(jù)信號。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其中所述的其更包含:一決定電路，用來根據(jù)該從所述具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣該數(shù)據(jù)信號。前述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其中所述的該頻率檢測器借由所述具有不同相位的頻率信號將一頻率周期劃分成四個相區(qū)，且該頻率檢測器在所述具有不同相位的頻率信號處取樣該數(shù)據(jù)信號，以便獲得指示一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣發(fā)生在哪一個相區(qū)中的所述中間信號，并據(jù)以產(chǎn)生該頻率控制信號。前述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其中所述的該相位檢測器根據(jù)所述中間信號來產(chǎn)生一第一升高信號、一第一降低信號、一第二升高信號及一第二降低信號的其一者作為該相位控制信號，其中由該第一升高信號或該第一降低信號調(diào)整該頻率信號的相位的幅度比由該第二升高信號或該第二降低信號調(diào)整的幅度大，其中該第一升高信號及該第二升高信號用來加速該頻率信號的相位，且該第一降低信號及該第二降低信號用來減速該頻率信號的相位。前述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其中所述的其當(dāng)該第一升高信號或該第一降低信號為真(true)，則該上/下計(jì)數(shù)器減少該計(jì)數(shù)值，以控制該相位內(nèi)插器擴(kuò)大第二個和第三個的所述相區(qū)，而當(dāng)該第二升高信號或該第二降低信號為真(true)，則該上/下計(jì)數(shù)器增加該計(jì)數(shù)值，以控制該相位內(nèi)插器縮小第二個和第三個的所述相區(qū)。前述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其中所述的該第一電流信號及該第二電流信號根據(jù)該計(jì)數(shù)值來調(diào)整。前述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其中所述的其當(dāng)增加該計(jì)數(shù)值，則減少該第一電流信號以及該第二電流信號，而當(dāng)減少該計(jì)數(shù)值，則增加該第一電流信號以及該第二電流信號。前述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其中所述的該相位檢測器只包括四個與門(ANDgate)，用來接收并運(yùn)算所述中間信號，以據(jù)以產(chǎn)生該相位控制信號。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的其包含:一頻率檢測器，用來接收一數(shù)據(jù)信號及多個具有不同相位的頻率信號，以產(chǎn)生多個中間信號及一頻率控制信號，其中所述中間信號指示該數(shù)據(jù)信號及所述頻率信號之間的關(guān)系；一相位檢測器，其只包含四個與門，用來接收并運(yùn)算所述中間信號，以據(jù)以產(chǎn)生一相位控制信號；一相位電荷泵電路，用來根據(jù)該相位控制信號輸出一第一電流信號；一頻率電荷泵電路，用來根據(jù)該頻率控制信號輸出一第二電流信號；及一壓控振蕩器(VCO)，用來根據(jù)該第一電流信號及該第二電流信號來輸出所述具有不同相位的頻率信號，并從所述具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣該數(shù)據(jù)信號。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)(CDR)，其中所述的該頻率檢測器為一 1/4速率數(shù)字自動調(diào)相頻率檢測器(digital quadricorrelator frequencydetector, DQFD)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下:
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)(OTR)架構(gòu)，其包含一頻率檢測器、一相位檢測器、一相位電荷泵電路、一頻率電荷泵電路、一壓控振蕩器(VCO)、一上/下計(jì)數(shù)器及一相位內(nèi)插器。頻率檢測器用來接收一數(shù)據(jù)信號及多個具有不同相位的頻率信號，以產(chǎn)生多個中間信號及一頻率控制信號，其中中間信號指示數(shù)據(jù)信號及頻率信號之間的關(guān)系。相位檢測器用來根據(jù)中間信號產(chǎn)生一相位控制信號。相位電荷泵電路用來根據(jù)相位控制信號輸出一第一電流信號。頻率電荷泵電路用來根據(jù)頻率控制信號輸出一第二電流信號，以調(diào)整頻率信號的頻率。壓控振蕩器(VCO)用來根據(jù)第一電流信號及第二電流信號輸出一調(diào)整頻率信號。上/下計(jì)數(shù)器用來接收相位控制信號并據(jù)以調(diào)整一計(jì)數(shù)值。相位內(nèi)插器根據(jù)計(jì)數(shù)值以及調(diào)整頻率信號來內(nèi)插出具有不同相位的頻率信號，并從具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣數(shù)據(jù)信號。另外，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)(⑶R)，包括一頻率檢測器、一相位檢測器、一相位電荷泵電路、一頻率電荷泵電路及一壓控振蕩器(VCO)。頻率檢測器用來接收一數(shù)據(jù)信號及多個具有不同相位的頻率信號，以產(chǎn)生多個中間信號及一頻率控制信號，其中中間信號指示數(shù)據(jù)信號及頻率信號之間的關(guān)系。相位檢測器只包含四個與門，用來接收并運(yùn)算中間信號，以據(jù)以產(chǎn)生一相位控制信號。相位電荷泵電路用來根據(jù)相位控制信號輸出一第一電流信號。頻率電荷泵電路用來根據(jù)頻率控制信號來輸出一第二電流信號。壓控振蕩器用來根據(jù)第一電流信號及第二電流信號來輸出具有不同相位的頻率信號，并從具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣數(shù)據(jù)信號。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)及其相位檢測器至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明所提出的用于頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)的相位檢測器，其使用較簡單的邏輯電路，除了結(jié)合線性相位偵測器及正反相位偵測器的優(yōu)點(diǎn)，也能節(jié)省操作功率。綜上所述，本發(fā)明頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)及其相位檢測器，其一種頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)(CDR)，包括一頻率檢測器、一相位檢測器、一相位電荷泵電路、一頻率電荷泵電路及一壓控振蕩器(VCO)。頻率檢測器用來接收一數(shù)據(jù)信號及多個具有不同相位的頻率信號，以產(chǎn)生多個中間信號及一頻率控制信號，其中中間信號指示數(shù)據(jù)信號及頻率信號之間的關(guān)系。相位檢測器只包含四個與門，用來接收并運(yùn)算中間信號，以據(jù)以產(chǎn)生一相位控制信號。相位電荷泵電路用來根據(jù)相位控制信號輸出一第一電流信號。頻率電荷泵電路用來根據(jù)頻率控制信號來輸出一第二電流信號。壓控振蕩器用來根據(jù)第一電流信號及第二電流信號來輸出具有不同相位的頻率信號，并從具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣數(shù)據(jù)信號。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
圖1A為線性相位偵測器的特征曲線。圖1B為bang-bang相位偵測器的特征曲線。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)的示意圖。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的頻率檢測器的電路圖。
圖4A說明本發(fā)明一實(shí)施例的頻率檢測器工作原理的時(shí)序圖。圖4B是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣落入的相區(qū)與頻率檢測器產(chǎn)生的頻率信號之間的關(guān)系表。圖5A說明本發(fā)明一實(shí)施例的信號處理的示意圖。圖5B為本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣落入的相區(qū)與相位檢測器產(chǎn)生的信號之間的關(guān)系表。圖5C為本發(fā)明一實(shí)施例的相位檢測器的電路圖。圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的調(diào)整相區(qū)的操作示意圖。圖7例示進(jìn)行鎖相的操作示意圖。圖8為本發(fā)明一實(shí)施例的相位偵測器的特征曲線。2:頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)21:相位/頻率檢測器211:相位檢測器213:頻率檢測器23:上/下計(jì)數(shù)器251:第一相位電荷泵電路253:第二相位電荷泵電路257:頻率電荷泵電路27:壓控振湯器28:決定電路29:相位內(nèi)插器A、B、Q5、Q6、Q7、Q8:中間信號P1-P8:取樣點(diǎn)`1、I1、II1、IV:相區(qū)
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)及其相位檢測器其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。首先，請參閱圖2，為本發(fā)明一實(shí)施例的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)(clock anddatarecovery,⑶R)架構(gòu)2的電路圖。如圖2所示,頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)2包括一相位/頻率檢測器(PFD) 21，其由頻率檢測器213以及相位檢測器211組成。一具體實(shí)施例中，頻率檢測器213包含一1/4速率數(shù)字自動調(diào)相頻率檢測器(digital quadri correlator frequencydetector, DQFD)，其可由先前技術(shù)(即，Yang等人于2004年八月提出的"A 3.125-Gb/sClock andData Recovery Circuit for the 10_Gbase_LX4 Ethernet," IEEE JournalofSolid-State Circuits, vol.39，n0.8，pp.1723-1732)中提出的半速率數(shù)字頻率檢測器來延伸。以下提到的其中操作原理，在此將不予以贅述。請同時(shí)參閱圖3，頻率檢測器213使用八個D型正反器(DFF)分別多個具有不同相位的頻率信號來取樣所接收的一數(shù)據(jù)信號，且使用多個互斥或(XOR)閘與或(OR)閘來處理D型正反器的輸出，以產(chǎn)生兩個中間信號A、B。中間信號A、B再被另一組D型正反器處理后會產(chǎn)生多個中間信號Q5、Q6、Q7、Q8，其經(jīng)過圖3下方的邏輯電路處理后，會產(chǎn)生用來調(diào)整頻率信號的頻率的一頻率升高信號(F_up)及一頻率降低信號(F_down)(頻率控制信號)，詳述在后。其中，這里提到的中間信號用來指示數(shù)據(jù)信號及頻率信號之間的關(guān)系。圖4A說明本發(fā)明一實(shí)施例的頻率檢測器213工作原理的時(shí)序圖。如圖所示，P1-P8表示數(shù)據(jù)信號上的取樣點(diǎn)。頻率檢測器213借由具有不同相位的頻率信號將一頻率周期劃分成四個相區(qū)1、I1、II1、IV，并在具有不同相位的頻率信號的各取樣點(diǎn)P1-P8處對數(shù)據(jù)信號取樣，以便獲得能指示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣發(fā)生在哪一個相區(qū)中的中間信號。借由檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣(transition edge)(例如,數(shù)據(jù)信號的上升邊緣)落入的相區(qū)，頻率檢測器213可判定頻率是否被鎖定。具體來說，頻率檢測器213判定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣發(fā)生在哪一個相區(qū)中，以產(chǎn)生相對應(yīng)的中間信號Q5、Q6、Q7、Q8來獲得圖4B的表，其指示了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣落入的相區(qū)與頻率檢測器產(chǎn)生的頻率信號之間的關(guān)系。其中，圖3下方的頻率檢測器213的邏輯電路便是根據(jù)圖4B的表來設(shè)計(jì)的。圖5A說明本發(fā)明一實(shí)施例的相位檢測器211的信號處理的示意圖。如圖5A所示，第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253耦接于相位檢測器211，用來根據(jù)相位檢測器211傳來的相位控制信號來抽取或提供電流。一具體實(shí)施例中，第一相位電荷泵電路251和第二相位電荷泵電路253可實(shí)作成一單一相位電荷泵電路25。相位檢測器211會接收頻率檢測器213產(chǎn)生的中間信號A、B，并據(jù)以產(chǎn)生能指示數(shù)據(jù)信號與頻率信號之間的相對相位的一第一升高信號(upl)、一第一降低信號(dnl)、一第二升高信號(up2)以及一第二降低信號(dn2)等四個相位控制信號的其一者，以驅(qū)動第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253。其中，第一升高信號(upl)和第一降低信號(dnl)是對應(yīng)于第一相位電荷泵電路251 ;而第二升高信號(up2)和第二降低信號(dn2)是對應(yīng)于第二相位電荷泵電路253。一實(shí)施例中，第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253可包含在相位檢測器211中，頻率電荷泵電路257可包含在頻率檢測器213中。具體來說，假設(shè)相位是鎖在接近于相區(qū)I1、III之間邊界的取樣點(diǎn)，若數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣落入相區(qū)I，則表示數(shù)據(jù)信號領(lǐng)先頻率信號較多，相位檢測器211便輸出第一升高信號(upl)給第一相位電荷泵電路251，以增加較大量的電流來調(diào)整頻率信號的相位向左移(即，加快相位速度)。若數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣落入相區(qū)II，則表示數(shù)據(jù)信號領(lǐng)先頻率信號較少，相位檢測器211便輸出第二升高信號(up2)給第二相位電荷泵電路253，以增加較小量的電流來調(diào)整頻率信號的相位向左移。若數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣落入相區(qū)III，則表示數(shù)據(jù)信號落后頻率信號較少，相位檢測器211便輸出第二降低信號(dn2)給第二相位電荷泵電路253，以減少較小量的電流來調(diào)整頻率信號的相位向右移(即，減緩相位速度)。若數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣落入相區(qū)IV，則表不數(shù)據(jù)信號落后頻率信號較多，相位檢測器211便輸出第一降低信號(dnl)給第一相位電荷泵電路251，以減少較大量的電流來調(diào)整頻率信號的相位向右移。由該第一升高信號或該第一降低信號調(diào)整頻率信號的相位幅度比由該第二升高信號或該第二降低信號調(diào)整的幅度大，其中第一升高信號(upl)及第二升高信號(up2)用來加速頻率信號的相位，且第一降低信號(dnl)及第二降低信號(dn2)用來減速頻率信號的相位。基于上述，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣落入的相區(qū)與相位檢測器產(chǎn)生的信號之間的關(guān)系表如圖5B所示。借此，本發(fā)明提出的相位檢測器211的電路便可根據(jù)圖5B的關(guān)系表來設(shè)計(jì)，如圖5C所示，只需使用四個與門(AND gate)便可實(shí)作出相位檢測器211，其能降低電路復(fù)雜度并節(jié)省能量消耗。頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)2更包括一壓控振蕩器(VCO) 27、一決定電路(DC) 28以及一相位內(nèi)插器(PD 29。壓控振蕩器27的前端是由電容及電阻組合的低通濾波器(low passfilter)，且壓控振蕩器27耦接于相位檢測器211及頻率檢測器213，用來根據(jù)相位檢測器211及頻率檢測器213傳來的電流輸出一調(diào)整頻率信號，以調(diào)整頻率信號的頻率。具體來說，頻率電荷泵電路257耦接于頻率檢測器213，用來根據(jù)頻率升高信號(F_up)及頻率降低信號(F_down)來輸出電流至壓控振蕩器27，以調(diào)整頻率信號的頻率。相位內(nèi)插器29用來內(nèi)插出四個相區(qū)1、I1、II1、IV。上/下計(jì)數(shù)器23耦接于第一相位電荷泵電路251、第二相位電荷泵電路253、相位檢測器211以及相位內(nèi)插器29之間，用來接收第一升高信號(upl)、第一降低信號(dnl)、第二升高信號(up2)以及第二降低信號(dn2)的其一者，并據(jù)以調(diào)整一計(jì)數(shù)值。一具體實(shí)施例中，此計(jì)數(shù)值預(yù)設(shè)為O。具體來說，相位內(nèi)插器29根據(jù)壓控振蕩器27輸出的該調(diào)整頻率信號以及上/下計(jì)數(shù)器23輸出的計(jì)數(shù)值內(nèi)插出具有不同相位的頻率信號，并從這些具有不同相位的頻率信號中選出至少一者來取樣數(shù)據(jù)信號。借此，決定電路28便可根據(jù)所選出的頻率信號來取樣數(shù)據(jù)信號，以輸出還原數(shù)據(jù)。具體來說，當(dāng)相位檢測器211輸出的第一升高信號(upl)或第一降低信號(dnl)為真(true)，則上/下計(jì)數(shù)器23減少計(jì)數(shù)值(例如，計(jì)數(shù)值減I)，以控制相位內(nèi)插器29擴(kuò)大第二個相區(qū)II和第三個相區(qū)III，而當(dāng)相位檢測器211輸出的第二升高信號(up2)或第二降低信號(dn2)為真(true)，則上/下計(jì)數(shù)器23增加計(jì)數(shù)值(例如，計(jì)數(shù)值加I)，以控制相位內(nèi)插器29縮小第二個相區(qū)II和第三個相區(qū)III,如圖6所不。在圖6中，第一個相區(qū)I和第二個相區(qū)II的總和為45°，且第三個相區(qū)III和第四個相區(qū)IV的總和為45°。另外，當(dāng)計(jì)數(shù)值增加后，則上/下計(jì)數(shù)器23減少第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253的輸出電流；而當(dāng)計(jì)數(shù)值減少后，則上/下計(jì)數(shù)器23增加第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253的輸出電流。值得注意的是，第一相位電荷泵電路251與第二相位電荷泵電路253的輸出電流比例可以是固定的。接著，請參閱圖7，其例示進(jìn)行鎖相的操作示意圖。假設(shè)一開始的計(jì)數(shù)值為0，且第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253的輸出電流比(iCPl: iCP2)為8*i: 4*i，這里的i表示基本電流量。假設(shè)頻率檢測器213判定目前數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣發(fā)生在相區(qū)II，則相位檢測器211輸出的第二升高信號(up2)為真(如圖5B所示)。上/下計(jì)數(shù)器23增加計(jì)數(shù)值以控制第二相位電荷泵電路253輸出較小量的電流，如4*1- > 3*i，來調(diào)整頻率信號的相位向左移。另外，上/下計(jì)數(shù)器23增加計(jì)數(shù)值來控制相位內(nèi)插器29縮小第二個相區(qū)II和第三個相區(qū)III。由于計(jì)數(shù)值增加，第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253的輸出電流則被上/下計(jì)數(shù)器23分別降為6*i及3*i。第二階段中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣仍發(fā)生在相區(qū)II，故其操作與上階段相同。由于計(jì)數(shù)值增加，第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253的輸出電流則被上/下計(jì)數(shù)器23分別降為4*i及2*i。第三階段中，由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣發(fā)生在相區(qū)I，則相位檢測器211輸出的第一升高信號(upl)為真(如圖5B所示)。上/下計(jì)數(shù)器23減少計(jì)數(shù)值以控制第一相位電荷泵電路251輸出較大量的電流，如4*1- > 6*i，來調(diào)整頻率信號的相位向左移。另外，上/下計(jì)數(shù)器23減少計(jì)數(shù)值來控制相位內(nèi)插器29擴(kuò)大第二個相區(qū)II和第三個相區(qū)III。由于計(jì)數(shù)值減少，則上/下計(jì)數(shù)器23分別將第一相位電荷泵電路251及第二相位電荷泵電路253的輸出電流增加成6*i及3*i。如此重復(fù)上述機(jī)制，直到相位被鎖住為止。最后，請參閱圖8，為本發(fā)明一實(shí)施例的相位偵測器211的特征曲線。如圖所示，電流會隨著相位差階梯式地被動態(tài)調(diào)整，其不只具有較小的輸出抖動，且適合在高速操作。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于其包含: 一頻率檢測器，用來接收一數(shù)據(jù)信號及多個具有不同相位的頻率信號，以產(chǎn)生多個中間信號及一頻率控制信號，其中所述中間信號指示該數(shù)據(jù)信號及所述頻率信號之間的關(guān)系; 一相位檢測器，用來根據(jù)所述中間信號產(chǎn)生一相位控制信號； 一相位電荷泵電路，用來根據(jù)該相位控制信號輸出一第一電流信號； 一頻率電荷泵電路，用來根據(jù)該頻率控制信號輸出一第二電流信號，以調(diào)整該頻率信號的頻率； 一壓控振蕩器，用來根據(jù)該第一電流信號及該第二電流信號輸出一調(diào)整頻率信號； 一上/下計(jì)數(shù)器，用來接收該相位控制信號并據(jù)以調(diào)整一計(jì)數(shù)值 '及 一適合的相位內(nèi)插器，用來根據(jù)該計(jì)數(shù)值以及該調(diào)整頻率信號內(nèi)插出所述具有不同相位的頻率信號，并從所述具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣該數(shù)據(jù)信號。
2.如權(quán)利要求1所述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于其更包含: 一決定電路，用來根據(jù)該從所述具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣該數(shù)據(jù)信號。
3.如權(quán)利要求1所述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于該頻率檢測器借由所述具有不同相位的頻率信號將一頻率周期劃分成四個相區(qū)，且該頻率檢測器在所述具有不同相位的頻率信號處取樣該數(shù)據(jù)信號，以便獲得指示一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)態(tài)邊緣發(fā)生在哪一個相區(qū)中的所述中間信號，并據(jù)以產(chǎn)生該頻率控制信號。
4.如權(quán)利要求3所述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于該相位檢測器根據(jù)所述中間信號來產(chǎn)生一第一升高信號、一第一降低信號、一第二升高信號及一第二降低信號的其一者作為該相位控制信號，其中由該第一升高信號或該第一降低信號調(diào)整該頻率信號的相位的幅度比由該第二升高信號或該第二降低信號調(diào)整的幅度大，其中該第一升高信號及該第二升高信號用來加速該頻率信號的相位，且該第一降低信號及該第二降低信號用來減速該頻率信號的相位。
5.如權(quán)利要求4所述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于當(dāng)該第一升高信號或該第一降低信號為真，則該上/下計(jì)數(shù)器減少該計(jì)數(shù)值，以控制該相位內(nèi)插器擴(kuò)大第二個和第三個的所述相區(qū)，而當(dāng)該第二升高信號或該第二降低信號為真，則該上/下計(jì)數(shù)器增加該計(jì)數(shù)值，以控制該相位內(nèi)插器縮小第二個和第三個的所述相區(qū)。
6.如權(quán)利要求5所述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于該第一電流信號及該第二電流信號根據(jù)該計(jì)數(shù)值來調(diào)整。
7.如權(quán)利要求6所述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于當(dāng)增加該計(jì)數(shù)值，則減少該第一電流信號以及該第二電流信號，而當(dāng)減少該計(jì)數(shù)值，則增加該第一電流信號以及該第二電流號。
8.如權(quán)利要求2所述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于該相位檢測器只包括四個與門，用來接收并運(yùn)算所述中間信號，以據(jù)以產(chǎn)生該相位控制信號。
9.一種頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于其包含: 一頻率檢測器，用來接收一數(shù)據(jù)信號及多個具有不同相位的頻率信號，以產(chǎn)生多個中間信號及一頻率控制信號，其中所述中間信號指示該數(shù)據(jù)信號及所述頻率信號之間的關(guān)系; 一相位檢測器，其只包含四個與門，用來接收并運(yùn)算所述中間信號，以據(jù)以產(chǎn)生一相位控制信號； 一相位電荷泵電路，用來根據(jù)該相位控制信號輸出一第一電流信號； 一頻率電荷泵電路，用來根據(jù)該頻率控制信號輸出一第二電流信號；及一壓控振蕩器，用來根據(jù)該第一電流信號及該第二電流信號來輸出所述具有不同相位的頻率信號，并從所述具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣該數(shù)據(jù)信號。
10.如權(quán)利要求9所述的頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，其特征在于該頻率檢測器為一 1/4速率數(shù)字自動調(diào)相頻率檢測器。`
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)及其相位檢測器，其一種頻率與數(shù)據(jù)回復(fù)架構(gòu)，包括頻率檢測器、相位檢測器、相位電荷泵電路、頻率電荷泵電路及壓控振蕩器。頻率檢測器用來接收一數(shù)據(jù)信號及多個具有不同相位的頻率信號，以產(chǎn)生多個中間信號及一頻率控制信號，其中中間信號指示數(shù)據(jù)信號及頻率信號之間的關(guān)系。相位檢測器只包含四個與門，用來接收并運(yùn)算中間信號，以產(chǎn)生一相位控制信號。相位電荷泵電路用來根據(jù)相位控制信號輸出第一電流信號。頻率電荷泵電路用來根據(jù)頻率控制信號來輸出第二電流信號。壓控振蕩器用來根據(jù)第一電流信號及第二電流信號來輸出具有不同相位的頻率信號，并從具有不同相位的頻率信號選出至少一者來取樣數(shù)據(jù)信號。
文檔編號H03L7/085GK103107807SQ201110359789
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者張順志, 李彥龍, 黃崇銘 申請人:財(cái)團(tuán)法人成大研究發(fā)展基金會, 奇景光電股份有限公司