相位差检测器及其方法.pdf

本发明提供一种检测两个输入讯号的相位差值的方法。该方法包含有提供一第一输入讯号与一第二输入讯号；对该第一输入讯号与该第二输入讯号进行一逻辑运算，以输出一输出讯号；利用一第一电荷泵(charge pump)，依据该输出讯号的高电平产生一第一电压值；利用一第二电荷泵，依据该输出讯号的低电平产生一第二电压值；以及利用一比较电路，比较该第一电压值与该第二电压值，以得到该第一输入讯号与该第二输入讯号的相位差信息。

1.  一种用以检测一第一输入讯号与一第二输入讯号的相位差的方法，其方法包含有：
接收该第一与该第二输入讯号，并输出一相位差讯号；
依据该相位差讯号的电平，分别产生一第一电压值及一第二电压值；以及
比较该第一与该第二电压值，得到一比较值，该比较值代表该第一与该第二输入讯号的相位差信息。

2.  如权利要求1所述的方法，该方法还包含有：
对该第一与该第二输入讯号执行一XOR运算，以输出该相位差讯号。

3.  如权利要求1所述的方法，该方法还包含有：
在一预设周期数中，分别累加该第一电压值及该第二电压值。

4.  一种相位差检测器，用以检测一第一输入讯号与一第二输入讯号的相位差值，该相位差检测器包含有：
一检测电路，接收该第一与该第二输入讯号，输出一相位差讯号；
一电荷泵模块，依据该相位差讯号的电平分别产生一第一电压值及一第二电压值；以及
一比较电路，用以比较该第一电压值与该第二电压值，得到一比较讯号，该比较讯号代表该第一与该第二输入讯号的相位差信息。

5.  如权利要求4所述的相位差检测器，其中该检测电路为一XOR门。

6.  如权利要求4所述的相位差检测器，其中在一预设周期数中，该电荷泵模块分别累加该第一电压值及该第二电压值。

7.  如权利要求4所述的相位差检测器，其中该电荷泵模块包含：
一第一电荷泵包含：
一第一电流源，用以提供一第一电流；
一第一电容，接受该第一电流，以进行充电并产生该第一电压值；以及
一第一开关，耦接于该第一电流源及该第一电容之间，并依据该相位差讯号，控制该第一电容的充电；以及
一第二电荷泵包含：
一第二电流源，用以提供一第二电流；
一第二电容，接受该第二电流，以进行充电并产生该第二电压值；以及
一第二开关，耦接于该第二电流源及该第二电容之间，并依据该相位差讯号，控制该第二电容的充电。

8.  如权利要求4所述的相位差检测器，其中该电荷泵模块包含：
一第一电流源，用以提供一第一电流；
一第一电容，接受该第一电流，以进行充电并产生该第一电压值；
一第一开关，耦接于该第一电流源及该第一电容之间，并依据该相位差讯号，控制该第一电容的充电；
一第二电容，接受该第一电流，以进行充电并产生该第二电压值；以及
一第一开关，耦接于该第一电流源及该第二电容之间，并依据该相位差讯号的反向讯号，控制该第二电容的充电。

9.  如权利要求4所述的相位差检测器，其中该相位差检测器还包含：
一切换电路，耦接于该检测电路及该电荷泵模块之间，用以改变该相位差讯号与该电荷泵模块的相对应关系，使得可补偿该电荷泵模块本身的误差。

10.  如权利要求4所述的相位差检测器，其中该比较电路为一比较器或一模拟数字转换器。

相位差检测器及其方法
技术领域
本发明涉及一种相位差检测器及其方法，特别是涉及一种具有一电荷泵模块的相位差检测器及其方法。
背景技术
在许多电路中，例如时钟讯号产生器或是射频传输接收器(RFtransceiver)，对于讯号相位的精确度的要求相当高，当这些讯号相位产生偏差时，会对整个系统产生相当大的影响。当相位误差增加时，输出时钟讯号的时钟抖动(jitter)也会增加，这对需要精确的时钟讯号的系统而言，可能会导致后级电路的错误，例如模拟数字转换器的取样点的错误，或是位错误率(bit error rate)上升等等。
已知技术在相位差较小的情况下，可能无法准确地检测出两个输入讯号的相位差值。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种相位差检测器及其方法，在相位差较小的情况下，可检测出两个输入讯号的相位差值。
本发明的另一目的是利用一电荷泵模块以增加检测相位差值的精确度的方法与装置，以解决上述已知技术的问题。
依据本发明的一种检测一第一输入讯号与一第二输入讯号的相位差值的方法，包含以下步骤：对该第一输入讯号与该第二输入讯号进行一逻辑运算，以输出一输出讯号；利用一第一电荷泵，依据该输出讯号的高电平产生一第一电压值；利用一第二电荷泵，依据该输出讯号的低电平产生一第二电压值；以及利用一比较电路，比较该第一电压值与该第二电压值，以得到该第一输入讯号与该第二输入讯号的相位差信息。
依据本发明的一种相位差检测器，用以检测一第一输入讯号与一第二输入讯号的相位差值，该相位差检测器包含有一检测电路，对该第一输入讯号与该第二输入讯号进行一逻辑运算，以输出一输出讯号；一电荷泵模块，其包含有一第一电荷泵与一第二电荷泵，该第一电荷泵依据该输出讯号的高电平产生一第一电压值，该第二电荷泵依据该输出讯号的低电平产生一第二电压值；以及一比较电路，用以比较该第一电压值与该第二电压值，以得到该第一输入讯号与该第二输入讯号地相位差信息。
附图说明
图1为本发明的一相位差检测器的功能方块图；
图2为第一与第二输入讯号A、B以及输出讯号C的时序图；
图3为一显示输出讯号C、第一与第二电压值V1、V2的时序图；
图4为本发明的相位差检测的流程图；和
图5示出了本发明的实施例中一电荷泵模块的示意图。
附图符号说明
200：           相位差检测器    20：    检测电路
21、81：        电荷泵模块      22：    比较电路
31：            第一电荷泵      32：    第二电荷泵
35：            反向器          41：    第一电流源
42、52、84、85：开关
43：            第一电容        51：    第二电流源
53：            第二电容        70：    XOR门
83：            切换电路
具体实施方式
本发明所披露的方法与架构是以图1为例。图1为本发明的一相位差检测器200的功能方块图。相位差检测器200包含有一检测电路20、一电荷泵模块21以及一比较电路22。在本发明的实施例当中，检测电路20的输入端接收的一第一输入讯号A与一第二输入讯号B进行一相位差运算，以输出一输出讯号C。在本实施例中，检测电路20是利用一XOR门70实现。
请参阅图2，图2为第一输入讯号A与第二输入讯号B以及输出讯号C的时序图。图2中的第一输入讯号A与第二输入讯号B为两个同频率但不同相位的输入讯号，在进行一XOR运算之后，输出讯号正相关于第一输入讯号A与第二输入讯号B的相位差，如图2所示。在图2中，第一输入讯号A与第二输入讯号B的相位差小于90度，输出讯号的工作周期小于50％。若第一输入讯号A与第二输入讯号B的相位差刚好是90度时，输出讯号的工作周期会正好为50％。上述说明只是一实施例，当然本发明的相位差检测器及其方法亦可检测不同频率的两输入讯号的相位差。
请再参阅图1，图1中的电荷泵模块(charge pump)21包含有一第一电荷泵31、一第二电荷泵32与一反向器35。输出讯号C输入至第一电荷泵31，而反向器35会将输出讯号C反向并输入至第二电荷泵32。
在本实施例中，第一电荷泵31依据输出讯号C的高电平产生一第一电压值V1，其具有一第一电流源41、一第一开关42与一第一电容43。第一电流源41用以提供一电流I1。第一开关42耦接于第一电流源41，用以依据输出讯号C的高电平开启或关闭。第一电容43耦接于第一开关42，用以依据该电流进行充电，以在第一电容43的一端产生第一电压值V1。依照图1中的组态，第一电荷泵31依据输出讯号C的高电平来控制第一开关42的开闭，以利用第一电流源41所输出的电流对第一电容43于一预设周期数PC内进行充电，而产生第一电压值V1。第二电荷泵32依据输出讯号C的低电平产生一第二电压值V2，其具有一第二电流源51、一第二开关52与一第二电容53。第二电流源51用以提供一电流I2。第二开关52耦接于第二电流源51，用以依据输出讯号C的低电平(亦即反向器35的输出端讯号的高电平)开启或关闭。第二电容53耦接于第二开关52，用以依据该电流进行充电，以在第二电容53的一端产生第二电压值V2。依照图1中的组态，第二电荷泵32依据输出讯号C的低电平来控制第二开关52的开闭，以利用第二电流源51所输出的电流对第二电容53于预设周期数PC内进行充电，而产生第二电压值V2。
当然该第二电荷泵32亦可使用该第一电流源41，可以避免第一电流源41与该第二电流源51本身的误差。
请参考图3，图3为一显示输出讯号C、第一电压值V1与第二电压值V2在预设周期数PC内的时序图。从图3中可清楚显示，在预设周期数PC充电时，第一电压值V1与第二电压值V2的差值会随着充电周期数的增加而变大，所以预设周期数PC的长度可视需要的精确度而定，预设周期数PC越大，代表相位差值的第一电压值V1与第二电压值V2的差值就会愈明显，则依据其所检测出的相位差值的精确度即会愈高。
请再一次参阅图1，图1中的比较电路22的输入端所接收的第一电压值V1与第二电压值V2进行比较操作，以从输出端输出第一输入讯号A与第二输入讯号B的相位差信息。在本发明的一实施例中，比较电路22可用一位比较器(one-bit comparator)来实现，如此则在输出端的相位差信息为第一输入讯号A与第二输入讯号B间的领先落后关系；在本发明的另一实施例中，比较电路22亦可用一模拟数字转换器来实现，该模拟数字转换器输出的一数字数值可代表该第一与第二输入讯号A、B的相位差值。
图4为图1中所示本发明的检测相位差的流程图，包含下列步骤：
步骤200：开始；
步骤202：一检测电路20分别接收到一第一输入讯号A与一第二输入讯号B，并输出一输出讯号C；
步骤204：依据输出讯号C的高电平，产生一第一电压值V1；
步骤206：依据输出讯号C的低电平，产生一第二电压值V2；
步骤208：比较第一电压值V1与第二电压值V2，以得到第一与第二输入讯号A、B的相位差信息；以及
步骤210：结束。
因为第一电荷泵31与第二电荷泵32之间在实际的应用当中，有可能会因为制造过程中所产生的不匹配(process mismatch)或是其它因素，而存在有某些差异。如欲将上述误差减至最低，本发明的另一较佳实施例中利用一切换电路83，切换第一输入讯号A、第二输入讯号B与第一电荷泵31、第二电荷泵32的耦接关系，藉由此切换的操作，以及后续对所述相位差检测结果的数值运算，即可将上述提及的可能误差减至最低以得到较精确的检测结果。
图5中显示在本发明的较佳实施例中一电荷泵模块81的示意图。图5中的电荷泵模块81可以用来代替图4中的电荷泵模块21，其包含有一第一电荷泵31、一第二电荷泵32，以及一切换电路83。
切换电路83具有二输入端与二输出端，并包含有一第三开关84及一第四开关85，第三及第四开关84、85的切换操作是由一控制讯号CTRL所控制。切换电路83耦接在输出讯号C、输出讯号C的反向讯号与第一电荷泵31、第二电荷泵32之间，其用以在预设周期数PC之后，利用控制讯号CTRL切换输出讯号C、输出讯号C的反向讯号与第一电荷泵31、第二电荷泵32的耦接关系，以使得第一电荷泵31依据输出讯号C的低电平，对第一电容43在下一预设周期数PC内进行充电，并产生一第三电压值V3，而第二电荷泵32依据输出讯号C的高电平，对第二电容53在下一预设周期数PC内进行充电，并产生一第四电压值V4。
在该切换操作之后，第一电荷泵31依据输出讯号C的低电平，对第一电容43在预设周期数PC内进行充电，并产生一第三电压值V3，而第二电荷泵32依据输出讯号C的高电平，对第二电容53在预设周期数PC内进行充电，并产生一第四电压值V4。之后再利用比较电路22，比较第三电压值V3与第四电压值V4，以得到第一输入讯号A与第二输入讯号B的相位差信息。如此则综合相对应于该第一与第二电压值的相位差信息、以及相对应于该第三与第四电压值的相位差信息，即可进行后续的数值运算，以得到较精确的检测结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，均应属本发明专利的涵盖范围。