專利名稱：鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法及電路。
背景技術(shù)：
PLL(鎖相環(huán))作為系統(tǒng)相位誤差控制部分，是模擬芯片系統(tǒng)和數(shù)模混合芯片系統(tǒng)中常用的重要模塊，其作用是實現(xiàn)參考輸入時鐘頻率和輸出時鐘頻率的鎖定。PLL是否實現(xiàn)時鐘頻率的鎖定需要通過時鐘判斷模塊進行判定。通過對PLL輸出時鐘狀態(tài)的判斷可以確定芯片是否可以開始穩(wěn)定工作，以及實際運行的性能。比如，若在時鐘頻率未達到系統(tǒng)要求時，即告知后級數(shù)字系統(tǒng)可以開始工作，則會產(chǎn)生誤碼等重要隱患。頻率鎖定檢測電路作為時鐘判斷模塊，其輸出通常作為其他模塊和子系統(tǒng)的使能控制信號，例如，當(dāng)判斷輸出時鐘頻率符合要求時，則頻率鎖定檢測電路通過使能控制信號通知相應(yīng)的處理模塊開始信號的收發(fā)操作等。
目前，頻率鎖定檢測電路通常采用的頻率鎖定檢測方案是通過在一個基準(zhǔn)時間內(nèi)對待檢測時鐘進行計數(shù)來判斷頻差。如圖1和圖2所示，基準(zhǔn)時間產(chǎn)生電路將參考時鐘信號CLKREF進行固定分頻，得到一個時間段(為計數(shù)時間段TJUG的高電平脈寬)，以引為基準(zhǔn)時間；然后，在此基準(zhǔn)時間內(nèi)，對待檢測時鐘CLKI進行計數(shù)；計數(shù)值NC被送到計數(shù)判斷電路中進行比較，如果該值在設(shè)定閾值的允許偏差內(nèi)，則認(rèn)為該時鐘已經(jīng)完成鎖定，輸出LOCK信號為高。
比如，當(dāng)需要判斷一個時鐘是否在125MHz±1000ppm以內(nèi)時，首先，根據(jù)對頻率容限的要求，可以取計數(shù)時間段TJUG的高電平脈寬為12μs(誤差為320ppm)，假設(shè)參考時鐘信號CLKREF為10MHz，則應(yīng)該對該參考時鐘分頻240次來得到所述計數(shù)時間段信號TJUG；在該例中，當(dāng)計數(shù)器的輸出NC在1497～1501內(nèi)時，計數(shù)判斷電路輸出LOCK信號為高，否則為零。
由上述描述可以看出，現(xiàn)有技術(shù)采用的頻率鎖定的判斷方法雖然實現(xiàn)了PLL頻率鎖定的判斷，且實現(xiàn)過程較為簡單，但是卻存在以下缺點1、檢測靈敏度比較低，對短時間的時鐘相位突變無法實現(xiàn)監(jiān)測；2、上述方案為基于一個長期的頻率鎖定的統(tǒng)計判斷，對頻率鎖定過程中可能出現(xiàn)的短暫失鎖現(xiàn)象無法處理；3、上述方案對于超出設(shè)計范圍的極小固定頻差無法實現(xiàn)監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法及電路，以動態(tài)監(jiān)測PLL在鎖頻過程中是否出現(xiàn)相位差周期性滑動，并把它作為失鎖的標(biāo)志，可以處理相位突變造成的短暫失鎖。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法，包括A、獲取鎖相環(huán)的參考時鐘信號與比較時鐘信號的相位差信息；B、對所述的相位差信息連續(xù)進行采樣；C、根據(jù)采樣結(jié)果確定并輸出所述鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
所述的步驟A包括根據(jù)所述鎖相環(huán)的鑒相器的輸出信號確定所述的相位差信息。
所述的步驟B包括獲取反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號信息；
利用所述的反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號對鑒相器輸出的兩路信號進行采樣確定所述的相位差信息。
所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法還包括在反相的比較時鐘信號的下降沿附近產(chǎn)生復(fù)位信號；所述的步驟C包括根據(jù)所述針對相位差信息的采樣結(jié)果，以及所述復(fù)位信號確定相位差信息的周期性變化信息，并根據(jù)所述周期性變化信息確定輸出相應(yīng)的鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
本發(fā)明還提供了一種鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，包括相位差測定電路用于測定獲取參考時鐘信號與比較時鐘信號的相位差信息，并輸出給頻率鎖定分析電路；頻率鎖定分析電路用于對所述的相位差信息持續(xù)進行采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果確定鎖相環(huán)時鐘頻率是否鎖定。
所述的相位差測定電路為鑒相器，且可以為鎖相環(huán)中的鑒相器，所述鑒相器輸出兩路可以確定參考時鐘與比較時鐘信號間相位差信息的信號，所述的兩路信號為相位超前調(diào)整脈寬信號和相位滯后調(diào)整脈寬信號。
所述的頻率鎖定分析電路包括反相器用于將所述的參考時鐘信號和比較時鐘信號進行反相處理，獲得反相的參考時鐘信號和比較時鐘信號，并輸出給頻率鎖定識別電路；頻率鎖定識別電路利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號分別對所述的鑒相器的兩路輸出信號進行采樣確定相應(yīng)的相位差信息，之后，持續(xù)對相應(yīng)的相位差信息進行周期性采樣分析，進而確定并輸出相應(yīng)的鎖相環(huán)的頻率鎖定信號所述的頻率鎖定識別電路包括頻率檢測電路用于從鑒相器獲取所述的兩路信號，從反相器獲取所述的反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號，利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號分別對所述的兩路信號進行采樣，確定相應(yīng)的相位差信息，根據(jù)相位差信息生成表示相位差信息周期性變化特性的鎖定復(fù)位信號，并輸出給計數(shù)鎖頻判斷電路；計數(shù)鎖頻判斷電路對頻率檢測電路輸出的鎖定復(fù)位信號進行采樣統(tǒng)計，根據(jù)鎖定復(fù)位信號的周期性變化情況確定鎖相環(huán)頻率是否鎖定，并輸出對應(yīng)的鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
所述的頻率檢測電路進一步包括采樣觸發(fā)電路利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號通過觸發(fā)器分別對鑒相器輸出的兩路信號進行采樣，獲取代表當(dāng)前相位差信息的采樣觸發(fā)時鐘信號信號；鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路繼續(xù)利用觸發(fā)器對所述的采樣時鐘觸發(fā)信號進行采樣，確定一路鎖定復(fù)位信號，并輸出給計數(shù)鎖頻判斷電路。
所述的采樣觸發(fā)電路包括兩組雙觸發(fā)器輸入端分別為鑒相器的輸出信號，同時輸入端還引入反相參考時鐘信號和反相比較時鐘信號，并分別利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號對鑒相器的輸出信號進行采樣，輸出端分別與或非門相連；或非門對兩組雙觸發(fā)器的輸出信號進行處理獲得采樣觸發(fā)時鐘信號。
所述的采樣觸發(fā)電路還包括復(fù)位信號產(chǎn)生電路利用反相參考時鐘信號對反相比較時鐘信號下降沿附近產(chǎn)生的復(fù)位信號進行采樣，輸出相應(yīng)的復(fù)位信號給鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路；所述的鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路包括兩個觸發(fā)器一個觸發(fā)器引入采樣觸發(fā)時鐘信號作為采樣信號，對高電平信號進行采樣，且該觸發(fā)器還引入復(fù)位信號產(chǎn)生電路輸出的復(fù)位信號；另一個觸發(fā)器以反相參考時鐘作為采樣信號，對另一個觸發(fā)器的反相輸出進行采樣，兩個觸發(fā)器的反相輸出信號作為與門的輸入；與門接收所述的兩個觸發(fā)器的兩路反相輸出信號，并相應(yīng)的輸出鎖定復(fù)位信號。
所述的計數(shù)鎖頻判斷電路可編程計數(shù)器鎖定復(fù)位信號作為其復(fù)位信號，反向參考時鐘信號作為其時鐘輸入，與門輸出的頻率鎖定信號饋送到其輸入端；雙觸發(fā)器以鎖定復(fù)位信號作為時鐘輸入，采樣輸入為高電平信號；單觸發(fā)器可編程計數(shù)器的輸出作為時鐘輸入，采樣輸入為高電平信號；與門所述雙觸發(fā)器輸出信號的反相信號和單觸發(fā)器的輸出信號作為與門的輸入，與門的輸出為鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顯著改善了頻率鎖定判斷電路的部分性能，可以動態(tài)監(jiān)測PLL在鎖頻過程中是否出現(xiàn)相位差周期性滑動，并把它作為失鎖的標(biāo)志，因而可以檢測出鎖相環(huán)因相位突變造成的短暫失鎖。而且，本發(fā)明中，將頻率檢測電路和計數(shù)鎖頻判斷電路分開設(shè)計，配置應(yīng)用非常靈活，比如我們把頻率檢測電路放入一個單獨的PLL子系統(tǒng)，而把計數(shù)鎖頻判斷電路放入控制系統(tǒng)中用軟件來編程實現(xiàn)，則可以針對具體的鎖定和失鎖標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)不同的配置。并以有效降低對鎖相環(huán)其他指標(biāo)的要求，比如固定相差。
因此，本發(fā)明適用面較廣，可以用于各種頻率檢測的場合，如鑒別不同時鐘之間是否有極小的靜態(tài)頻差等，例如當(dāng)存在很小的靜態(tài)頻差時，在本發(fā)明中，兩個時鐘信號經(jīng)過足夠多的時鐘周期后，頻率檢測電路的輸出就會產(chǎn)生復(fù)位信號，而無需對電路進行改動以適應(yīng)小靜態(tài)頻差的檢測。


圖1a為常用頻率鎖定檢測方案示意圖；圖1b為圖1a的信號時序圖；圖2為本發(fā)明PLL頻率鎖定判斷電路工作原理示意圖；圖3為鎖相環(huán)的PFD電路輸入輸出波形圖；圖4為本發(fā)明PLL頻率鎖定判斷電路頻率檢測電路邏輯原理圖；圖5為圖4的信號時序圖；圖6為本發(fā)明PLL頻率鎖定判斷電路頻率檢測電路具體邏輯實現(xiàn)框圖；圖7為本發(fā)明頻率檢測信號時序圖；圖8為本發(fā)明PLL頻率鎖定判斷電路計數(shù)鎖頻判斷電路的邏輯框圖；具體實施方式
本發(fā)明的核心思想是實時監(jiān)測鎖相環(huán)的參考時鐘信號和比較時鐘信號間的相差信息，并根據(jù)相差信息的周期變化情況確定鎖相環(huán)是否實現(xiàn)頻率的鎖定，具體為將PLL(鎖相環(huán))中的PFD(Phase-Frequency Detector，鑒相器)電路輸出的相差判別信號用于PLL頻率鎖定判斷電路，從而可以監(jiān)測相位的滑動情況，并將出現(xiàn)周期性的相位差滑動作為失鎖的判決條件。
為對本發(fā)明有進一步了解首先對本發(fā)明所述的方法的實現(xiàn)方式進行描述，本發(fā)明所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法主要包括以下處理過程(1)獲取鎖相環(huán)的參考時鐘信號與比較時鐘信號的相位差信息，具體可以根據(jù)所述鎖相環(huán)的鑒相器的兩路輸出信號確定所述的相位差信息。
(2)對所述的相位差信息連續(xù)進行采樣，具體為首先，獲取反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號信息；
然后，利用所述的反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號對鑒相器輸出的兩路信號進行采樣確定所述的相位差信息，所述的兩路信號包括相位超前調(diào)整脈寬信號和相位滯后調(diào)整脈寬信號。
(3)根據(jù)采樣結(jié)果確定并輸出所述鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
具體為利用反相的比較時鐘信號的下降沿附近產(chǎn)生復(fù)位信號對所述針對相位差信息的采樣結(jié)果進行處理，從而確定相位差信息的周期性變化信息，并根據(jù)所述周期性變化信息確定輸出相應(yīng)的鎖相環(huán)的頻率鎖定信號，即確定鎖相環(huán)是否實現(xiàn)頻率鎖定；在PLL鎖頻的過程中，時鐘的頻差從大逐漸到小，如果最終能夠鎖定，則無靜態(tài)頻差，只有動態(tài)頻差存在；頻差的存在表現(xiàn)在時鐘相位差從小變大，又從大變小，即所謂的相位周期滑動；本發(fā)明正是通過監(jiān)測所述相位滑動情況確定PLL是否完成頻率鎖定，由于暫態(tài)的動態(tài)頻差不會產(chǎn)生相位周期滑動，因此，如果通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)參考時鐘信號和比較時鐘信號間存在相位周期性滑動，則確定PLL尚未有完成頻率鎖定。
基于上述方法，本發(fā)明還提供了一種鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，主要包括相位差測試電路和頻率鎖定分析電路，其中相位差測試電路即鑒相器PFD，所述的頻率鎖定分析電路則包括反相器、頻率檢測電路和計數(shù)鎖頻判斷電路，下面將逐一進行說明相位差測定電路用于測定獲取參考時鐘信號與比較時鐘信號的相位差信息，并輸出給頻率鎖定分析電路；由于鎖相環(huán)中大多設(shè)置有鑒相器PFD，因此，所述的相位差測定電路可以是鎖相環(huán)中的鑒相器，所述鑒相器輸出兩路可以確定參考時鐘與比較時鐘信號間相位差信息的信號，所述的兩路信號為相位超前調(diào)整脈寬信號和相位滯后調(diào)整脈寬信號；頻率鎖定分析電路
用于對所述的相位差信息持續(xù)進行采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果確定鎖相環(huán)時鐘頻率是否鎖定；所述的頻率鎖定分析電路進一步包括反相器和頻率鎖定識別電路；所述的頻率識別電路進而包括頻率檢測電路和計數(shù)鎖頻判斷電路，而所述的頻率檢測電路在具體實現(xiàn)過程中可以包括采樣觸發(fā)電路和鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路，各電路分別敘述如下反相器用于將所述的參考時鐘信號和比較時鐘信號進行反相處理，獲得反相的參考時鐘信號和比較時鐘信號，并輸出給頻率鎖定識別電路；采樣觸發(fā)電路利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號通過觸發(fā)器分別對鑒相器輸出的兩路信號進行采樣，獲取代表當(dāng)前相位差信息的采樣觸發(fā)時鐘信號信號；鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路繼續(xù)利用觸發(fā)器對所述的采樣時鐘觸發(fā)信號進行采樣，確定一路鎖定復(fù)位信號，并輸出給計數(shù)鎖頻判斷電路；計數(shù)鎖頻判斷電路對頻率檢測電路輸出的鎖定復(fù)位信號進行采樣統(tǒng)計，根據(jù)鎖定復(fù)位信號的周期性變化情況確定鎖相環(huán)頻率是否鎖定，并輸出對應(yīng)的鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
下面再對本發(fā)明所述的判斷電路的具體實現(xiàn)方式進行描述，如圖2所示，本發(fā)明所述的判斷電路包括鑒相器、反相器、頻率檢測電路和計數(shù)鎖頻判斷電路，所述PLL頻率鎖定判斷電路與PLL中的鑒相器電路協(xié)同工作，所述頻率檢測電路根據(jù)所述PFD輸出的相差判別信號實時監(jiān)測相位的變化情況，并輸出一個鎖定復(fù)位信號RSTL；后級的計數(shù)鎖頻判斷電路根據(jù)所述鎖定復(fù)位信號RSTL的周期性進行計數(shù)判斷，并以此決定PLL是否完成頻率鎖定。
如圖2所示，PFD電路主要完成參考時鐘信號CKREF和鎖相環(huán)PLL自身所產(chǎn)生的比較時鐘信號CKI的頻率/相位檢測，PFD輸出的UP/DN(相位超前調(diào)整脈寬信號和相位滯后調(diào)整脈寬信號)的高電平脈寬差反映了這兩個時鐘實時的相位差異，如圖3所示；同時，所述參考時鐘信號和比較時鐘信號還經(jīng)反相器反相后，變?yōu)榉聪鄥⒖紩r鐘CLKREF和反相比較時鐘CLKI提供給所述的頻率檢測電路和計數(shù)鎖頻判斷電路；所述的頻率檢測電路根據(jù)輸入的信號，實時監(jiān)測相位的變化情況，并輸出一個鎖定復(fù)位信號RSTL；后級的計數(shù)鎖頻判斷電路對鎖定復(fù)位信號RSTL的周期特性進行計數(shù)判斷，根據(jù)輸出的LOCK信號決定PLL環(huán)路是否鎖定/失鎖。
如圖4所示，所述的頻率檢測電路在具體實現(xiàn)過程中包括采樣觸發(fā)電路和鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路。其中所述采樣觸發(fā)電路由兩組觸發(fā)器和或非門組成，其中，UP、DN信號分別作為兩組觸發(fā)器的采樣信號，CLKREF、CLKI信號分別作為兩組觸發(fā)器的時鐘信號，兩組觸發(fā)器均可以由兩級采樣觸發(fā)器組成，且兩組觸發(fā)器的輸出作為或非門的輸入，或非門的輸出則為采樣觸發(fā)時鐘信號，該信號用于接入鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路；所述的鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路即為邊緣檢測和脈沖輸出電路(EdgeDetect&pulse out)，所述的電路實現(xiàn)的功能，即工作原理參照圖5所示當(dāng)采樣觸發(fā)電路的輸出CKX變?yōu)楦唠娖綍r，電路會檢測到這個上升沿，然后輸出一個正脈沖RSTL，脈沖寬度等于CLKREF的時鐘周期；每一個CKX的上升沿，都會對應(yīng)產(chǎn)生一個RSTL的正脈沖。
本發(fā)明中，所述的頻率檢測電路的具體實現(xiàn)方式還可以如圖6所示，所述的頻率檢測電路同樣包括采樣觸發(fā)電路和鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路，兩電路由7個觸發(fā)器(DFF1～DFF7)，1個二輸入或非邏輯門NOR2，1個二輸入與邏輯門AN2構(gòu)成。其中，各輸入信號UP、DN、CLKREF、CLKI和CLKD的時序如圖3所示。在采樣觸發(fā)電路中，分別用反相參考時鐘CLKREF去采樣相位超前調(diào)整脈寬信號UP，用反相比較時鐘CLKI去采樣相位滯后調(diào)整脈寬信號DN。由圖3可以看出，當(dāng)PFD輸入端的參考時鐘CKREF和比較時鐘CKI中的任一時鐘的相位超前另一時鐘T/2以上時(T為超前時鐘的周期)，則會導(dǎo)致圖6中采樣觸發(fā)時鐘信號CKX變低；同理，當(dāng)所述的相位差小于T/2時，采樣觸發(fā)時鐘信號CKX則會變高。另外，還在反相比較時鐘信號CLKI的下降沿附近產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖CLKD提供給觸發(fā)器DFF5，并利用反相參考時鐘CLKREF對復(fù)位脈沖CLKD進行采樣，采樣輸出復(fù)位信號RSTX作為觸發(fā)器DFF6的復(fù)位信號。
所述的鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路則用來保證采樣觸發(fā)時鐘CKX的上升沿和隨后的復(fù)位信號RSTX的組合可以產(chǎn)生一個固定脈寬的鎖定復(fù)位信號RSTL。具體的工作原理為當(dāng)采樣觸發(fā)時鐘CKX的電平由低變高時，會通過觸發(fā)器DFF6將觸發(fā)器DFF6的反相輸出信號DX1變低，同時使鎖定復(fù)位信號RSTL置低；在隨后的反相參考時鐘CLKREF的上升沿，會通過觸發(fā)器DFF7使觸發(fā)器DFF7的反相輸出信號DX2變高；相應(yīng)的狀態(tài)會一直維持直到復(fù)位信號RSTX將觸發(fā)器DFF6復(fù)位為止。當(dāng)RSTX將觸發(fā)器DFF6復(fù)位后，觸發(fā)器DFF6的反相輸出信號DX1變?yōu)楦撸捎诖饲坝|發(fā)器DFF7的反相輸出信號DX2已為高，因此鎖定復(fù)位信號RSTL變高；在隨后的反相參考時鐘CLKREF的上升沿，會把觸發(fā)器DFF7的反相輸出信號DX2變低，使鎖定復(fù)位信號RSTL出現(xiàn)一個寬度等于反相參考時鐘CLKREF周期的高脈沖后，又變?yōu)榈汀?br> 圖7為頻率檢測電路的信號時序圖，假設(shè)圖2中的CKREF超前于CKI，其相對關(guān)系如圖3所示。當(dāng)相位超前調(diào)整脈寬信號UP和相位滯后調(diào)整脈寬信號DN的相位差小于T/2時(T為參考時鐘CKREF的周期，后述CLKREF的周期也等于T)，采樣觸發(fā)時鐘CKX變?yōu)楦?，如前所述，?dāng)復(fù)位信號RSTX為高時，會使鎖定復(fù)位信號RSTL也出現(xiàn)寬度為T的高脈沖，由于復(fù)位信號RSTX是由反相參考時鐘CLKREF同步產(chǎn)生的，因此鎖定復(fù)位信號RSTL也是和反相參考時鐘CLKREF同步的。當(dāng)相位超前調(diào)整脈寬信號UP和相位滯后調(diào)整脈寬信號DN的相位差大于T/2時，采樣觸發(fā)時鐘CKX變?yōu)榈?。?dāng)PLL出現(xiàn)相位周期性滑動時，便會出現(xiàn)相位差從極小到極大，又從極大到極小，每次滑動都會使鎖定復(fù)位信號RSTL出現(xiàn)一個高脈沖。各個高脈沖間的間隔就表征了頻差的大小。
本發(fā)明中，所述的計數(shù)鎖頻判斷電路如圖8所示，頻率檢測電路輸出的鎖定復(fù)位信號RSTL作為可編程計數(shù)器的復(fù)位信號，并作為觸發(fā)器DFF9和觸發(fā)器DFF10的時鐘；當(dāng)PLL還未鎖定時，鎖定復(fù)位信號RSTL連續(xù)的復(fù)位脈沖會通過觸發(fā)器DFF9和觸發(fā)器DFF10使觸發(fā)器DFF10的反相輸出信號DX4置低，從而通過與門AN2使LOCK為低；當(dāng)PLL接近鎖定時，鎖定復(fù)位信號RSTL的復(fù)位脈沖間隔越來越長，當(dāng)可編程計數(shù)器可以在鎖定復(fù)位信號RSTL復(fù)位前完成失鎖計數(shù)(LK＝0)時，則輸出計數(shù)完成信號CF的高脈沖，該高脈沖通過觸發(fā)器DFF8(DFF8的輸入等于VDD，即高電平)使其反相輸出信號DX3為高，同時復(fù)位觸發(fā)器DFF9和觸發(fā)器DFF10，使觸發(fā)器DFF10的反相輸出信號DX4為高，因此頻率鎖定信號LOCK輸出為高，說明PLL完成鎖定。
本發(fā)明中，當(dāng)PLL完成鎖定后，相應(yīng)的電路還可以用來監(jiān)測PLL是否失鎖。如果在計數(shù)器的鎖定計數(shù)完成以前(LK＝1)，出現(xiàn)了2次鎖定復(fù)位信號RSTL的高脈沖，則觸發(fā)器DFF10的反相輸出信號DX4變?yōu)榈?，將頻率鎖定信號LOCK置低，說明PLL失鎖。
通常在PLL的鎖定判斷上，入鎖條件會比失鎖條件嚴(yán)格，比如入鎖條件為頻差小于250ppm，而失鎖條件為頻差大于1000ppm?？删幊逃嫈?shù)器在不同的LK狀態(tài)下，設(shè)置不同的失鎖/鎖定計數(shù)值，即失鎖計數(shù)的時間要大于鎖定計數(shù)的時間。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法，其特征在于，包括A、獲取鎖相環(huán)的參考時鐘信號與比較時鐘信號的相位差信息；B、對所述的相位差信息連續(xù)進行采樣；C、根據(jù)采樣結(jié)果確定并輸出所述鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法，其特征在于，所述的步驟A包括根據(jù)所述鎖相環(huán)的鑒相器的輸出信號確定所述的相位差信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法，其特征在于，所述的步驟B包括獲取反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號信息；利用所述的反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號對鑒相器輸出的兩路信號進行采樣確定所述的相位差信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法，其特征在于，該方法還包括在反相的比較時鐘信號的下降沿附近產(chǎn)生復(fù)位信號；所述的步驟C包括根據(jù)所述針對相位差信息的采樣結(jié)果，以及所述復(fù)位信號確定相位差信息的周期性變化信息，并根據(jù)所述周期性變化信息確定輸出相應(yīng)的鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
5.一種鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，其特征在于，包括相位差測定電路用于測定獲取參考時鐘信號與比較時鐘信號的相位差信息，并輸出給頻率鎖定分析電路；頻率鎖定分析電路用于對所述的相位差信息持續(xù)進行采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果確定鎖相環(huán)時鐘頻率是否鎖定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，其特征在于，所述的相位差測定電路為鑒相器，且可以為鎖相環(huán)中的鑒相器，所述鑒相器輸出兩路可以確定參考時鐘與比較時鐘信號間相位差信息的信號，所述的兩路信號為相位超前調(diào)整脈寬信號和相位滯后調(diào)整脈寬信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，其特征在于，所述的頻率鎖定分析電路包括反相器用于將所述的參考時鐘信號和比較時鐘信號進行反相處理，獲得反相的參考時鐘信號和比較時鐘信號，并輸出給頻率鎖定識別電路；頻率鎖定識別電路利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號分別對所述的鑒相器的兩路輸出信號進行采樣確定相應(yīng)的相位差信息，之后，持續(xù)對相應(yīng)的相位差信息進行周期性采樣分析，進而確定并輸出相應(yīng)的鎖相環(huán)的頻率鎖定信號
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，其特征在于，所述的頻率鎖定識別電路包括頻率檢測電路用于從鑒相器獲取所述的兩路信號，從反相器獲取所述的反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號，利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號分別對所述的兩路信號進行采樣，確定相應(yīng)的相位差信息，根據(jù)相位差信息生成表示相位差信息周期性變化特性的鎖定復(fù)位信號，并輸出給計數(shù)鎖頻判斷電路；計數(shù)鎖頻判斷電路對頻率檢測電路輸出的鎖定復(fù)位信號進行采樣統(tǒng)計，根據(jù)鎖定復(fù)位信號的周期性變化情況確定鎖相環(huán)頻率是否鎖定，并輸出對應(yīng)的鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，其特征在于，所述的頻率檢測電路進一步包括采樣觸發(fā)電路利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號通過觸發(fā)器分別對鑒相器輸出的兩路信號進行采樣，獲取代表當(dāng)前相位差信息的采樣觸發(fā)時鐘信號信號；鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路繼續(xù)利用觸發(fā)器對所述的采樣時鐘觸發(fā)信號進行采樣，確定一路鎖定復(fù)位信號，并輸出給計數(shù)鎖頻判斷電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，其特征在于所述的采樣觸發(fā)電路包括兩組雙觸發(fā)器輸入端分別為鑒相器的輸出信號，同時輸入端還引入反相參考時鐘信號和反相比較時鐘信號，并分別利用反相的參考時鐘信號和反相的比較時鐘信號對鑒相器的輸出信號進行采樣，輸出端分別與或非門相連；或非門對兩組雙觸發(fā)器的輸出信號進行處理獲得采樣觸發(fā)時鐘信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，其特征在于所述的采樣觸發(fā)電路還包括復(fù)位信號產(chǎn)生電路利用反相參考時鐘信號對反相比較時鐘信號下降沿附近產(chǎn)生的復(fù)位信號進行采樣，輸出相應(yīng)的復(fù)位信號給鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路；所述的鎖定復(fù)位信號產(chǎn)生電路包括兩個觸發(fā)器一個觸發(fā)器引入采樣觸發(fā)時鐘信號作為采樣信號，對高電平信號進行采樣，且該觸發(fā)器還引入復(fù)位信號產(chǎn)生電路輸出的復(fù)位信號；另一個觸發(fā)器以反相參考時鐘作為采樣信號，對另一個觸發(fā)器的反相輸出進行采樣，兩個觸發(fā)器的反相輸出信號作為與門的輸入；與門接收所述的兩個觸發(fā)器的兩路反相輸出信號，并相應(yīng)的輸出鎖定復(fù)位信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷電路，其特征在于，所述的計數(shù)鎖頻判斷電路可編程計數(shù)器鎖定復(fù)位信號作為其復(fù)位信號，反向參考時鐘信號作為其時鐘輸入，與門輸出的頻率鎖定信號饋送到其輸入端；雙觸發(fā)器以鎖定復(fù)位信號作為時鐘輸入，采樣輸入為高電平信號；單觸發(fā)器可編程計數(shù)器的輸出作為時鐘輸入，采樣輸入為高電平信號；與門所述雙觸發(fā)器輸出信號的反相信號和單觸發(fā)器的輸出信號作為與門的輸入，與門的輸出為鎖相環(huán)的頻率鎖定信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎖相環(huán)頻率鎖定的判斷方法及電路。本發(fā)明主要是將PLL(鎖相環(huán))中的PFD(Phase－Frequency Detector，鑒相器)電路輸出的相差判別信號用于PLL頻率鎖定判斷電路，從而可以監(jiān)測相位的滑動情況，并將出現(xiàn)周期性的相位差滑動作為失鎖的判決條件，用來確定鎖相環(huán)頻率是否鎖定。因此，本發(fā)明顯著改善了頻率鎖定判斷電路的部分性能，并可以檢測出鎖相環(huán)因相位突變造成的短暫失鎖。而且，本發(fā)明中，將頻率檢測電路和計數(shù)鎖頻判斷電路分開設(shè)計，配置應(yīng)用非常靈活且有效降低了對鎖相環(huán)其他指標(biāo)的要求。
文檔編號H03L7/10GK1801622SQ20041008239
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者黃立中 申請人:華為技術(shù)有限公司