Fin
TSPC / 2 TSPC / 2 TSPC / 2 Fout
圖4.13 除 64 電路
§4-2-3 頻率相位頻率檢測器
傳統上電路設計大都採D 型正反器的架構，其電路架構如圖 4.14 所示，然而 電路上有其缺點，如電路最大操作頻率的限制及電路訊號死帶現象的產生，尤其 是訊號死帶現象將會導致於整個頻率合成器最終輸出合成訊號時，將會影響頻率 合成器之鎖入時間及鎖入狀態，本設計所採用的電路架構為預先充電型相位頻率 檢測器(Precharge-type PFD)如圖 4.15 所示，不但能降低傳統電路訊號死帶現象 及電路最大可操作頻率的限制，此外相較於傳統電路架構，也可大大地縮小佈局 面積。
Reference
Slave
Up
Down
圖4.14 傳統相位頻率檢測器
Reference
Slave
Up
Down
圖4.15 預先充電型相位頻率檢測器
PFD 會比較輸入信號相位，假設 Reference 比 Slave 快，則 Up 訊號為 high，
Down 訊號為 low；反之 Reference 比 Slave 慢，則 Up 訊號為 low，Down 為 high。
與傳統的檢測器相比，Precharge-type phase detector 只需傳統架構的 1/3 的電晶體 數目，可大大地縮小佈局面積。此外，不但能消除傳統電路訊號死帶現象及電路 最大可操作頻率的限制。
§4-2-4 電流泵
Vu
Vd
Cx
Cy
Cp X
Y
圖4.16 傳統電流泵電路架構
一般傳統的電流泵(charge pump)架構如圖 4.16 所示，其電路架構有兩種非線 性效應。
1. 充放電流源不匹配
由於開關在切換時會始電流不匹配，致使在真正零相位差時仍會產生些微的相位 誤差以抵消電流源的不匹配，使控制電壓被週期性干擾產生漣波，造成壓控振盪 器輸出頻譜產生兩旁波。
2. 電荷分配效應
由於開關是由CMOS 製成，在兩者均開路時，X 與 Y 點電壓分別為 V
dd
與零，當開關再接上時，寄生電容C
x
與Cy
會與Cp
瞬間重新分配電荷造成輸出電壓產 生突波。基於這兩種非線性考量，設計出可降低充放電流不匹配與電荷分配的電流泵電 路。
Upb
Down
To Loop Filter
圖4.17 電流泵
所設計的電流泵如圖4.17 所示，電流泵根據相位頻率檢測器輸出的信號來控 制對迴路濾波器充放電，以調整壓控振盪器的輸出頻率，Upb 表示 Up 經過反相 器之訊號，本架構採用switch on source 方式，可降低電荷分配(charge sharing) 效應的影響，利用兩組電流鏡來使充放電流更加匹配。
§4-2-5 迴路濾波器
From charge pump To VCO
圖4.18 二階迴路濾波器
採用的迴路濾波器為二階形式，如圖4.18 所示，電荷幫浦的電流源輸出電荷 注入迴路濾波器，可以用來將電荷轉換為壓控振盪器的控制電壓，並聯電容是用 來避免由於在電荷幫浦流輸出瞬間變化所引起在壓控振盪器控制埠的不連續電 壓。在設計時需注意到回路頻寬的選擇，通常為比較頻率的1/40，不能太小也不 能太大，太小則迴路反應慢，太大則靠近比較頻率，中間無法再加入極點，迴路 無法將比較脈沖清除。