專(zhuān)利名稱(chēng)：鎖相頻率合成器及自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鎖相頻率合成器，具體涉及鎖相頻率合成器及自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路。
背景技術(shù)：
鎖相頻率合成器是采用鎖相環(huán)(PL)進(jìn)行頻率合成的一種頻率合成器，它是目前頻率合成器主流。鎖相式整數(shù)頻率合成器由鑒頻鑒相器(PFD)、電荷泵(CP)、可變計(jì)數(shù)器(/N)、環(huán)路濾波器(LPF)、壓控振蕩器(VCO)等部分組成。鎖相頻率合成器是一個(gè)相位誤差控制系統(tǒng)，它比較輸入信號(hào)和壓控振蕩器輸出信號(hào)之間的相位差，從而產(chǎn)生誤差控制電壓來(lái)調(diào)整壓控振蕩器的頻率，以達(dá)到與輸入信號(hào)同頻。在環(huán)路開(kāi)始工作時(shí)，如果輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘頻率與VCO時(shí)鐘頻率不同，則由于兩信號(hào)之間存在固有的頻率差，它們之間的相位差勢(shì)必一直在變化，結(jié)果鑒頻鑒相器輸出的誤差電壓就在一定范圍內(nèi)變化。在這種誤差電壓的控制下，壓控振蕩器的頻率也在變化。并且，壓控振蕩器的工作頻率對(duì)工藝非常敏感，特別是壓控振蕩器的振蕩頻率在1000MHz以上，不同批次芯片及工藝本身所造成的工藝偏差會(huì)影響VCO頻率的一致性。增加VCO的壓控頻率增益可以增加VCO的頻率覆蓋范圍，在一定程度上抵消工藝偏差對(duì)VCO頻率的影響，但增加VCO的壓控增益會(huì)增加VCO的相位噪聲。AFC(Adaptive Frequency Calibration自適應(yīng)頻率校準(zhǔn))其功能是在鎖頻鎖相初期，由基準(zhǔn)電路產(chǎn)生某一固定電壓作為VCO的壓控電壓，通過(guò)一定的算法對(duì)參考時(shí)鐘與VCO分頻后的時(shí)鐘頻率進(jìn)行比較,從而調(diào)整壓控振蕩器的振蕩頻率。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一在于提供具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二在于提供分段式壓控振蕩器自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的第一個(gè)技術(shù)方案是，具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器，包括鑒頻鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器、可變計(jì)數(shù)器、壓控振蕩器、自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路和控制開(kāi)關(guān)，其特征在于:自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路包括計(jì)數(shù)器、比較器以及狀態(tài)機(jī)；壓控振蕩器通過(guò)控制開(kāi)關(guān)接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)，產(chǎn)生頻率信號(hào)輸出到可變計(jì)數(shù)器；可變計(jì)數(shù)器將收到的信號(hào)進(jìn)行分頻處理后輸出壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)到計(jì)數(shù)器和鑒頻鑒相器；計(jì)數(shù)器同時(shí)接收參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)其中一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)輸出到比較器；比較器收到計(jì)數(shù)器輸出的脈沖信號(hào)后進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生指示信號(hào)并同時(shí)產(chǎn)生狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)一并輸出給狀態(tài)機(jī)；狀態(tài)機(jī)受比較器輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制，并根據(jù)指示信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器，以調(diào)整壓控振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)頻率；當(dāng)壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率等于參考時(shí)鐘信號(hào)頻率，狀態(tài)機(jī)輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，使控制開(kāi)關(guān)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)斷開(kāi)并與環(huán)路濾波器接通，壓控振蕩器通過(guò)控制開(kāi)關(guān)接收環(huán)路濾波器輸出的控制電壓信號(hào)。本實(shí)用新型采用將壓控振蕩器分成若干頻段，以增加壓控振蕩器的頻率范圍，壓控振蕩器的每一頻段都具有較小的壓控頻率增益，而多個(gè)頻段完全可以覆蓋所需的頻率范圍并保留一定余量；與采用鑒頻鑒相器的傳統(tǒng)PL環(huán)路相比，壓控振蕩器輸出頻率首先由自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制，自動(dòng)尋找最適合目標(biāo)頻率的頻段，使壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率能夠調(diào)整到與參考時(shí)鐘信號(hào)頻率相近，并保持工作在這個(gè)頻段；再由環(huán)路濾波器輸出的控制電壓進(jìn)一步調(diào)整壓控振蕩器的頻率，達(dá)到穩(wěn)定后，參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器分頻時(shí)鐘信號(hào)之間的頻差為零，相差不再隨時(shí)間變化，誤差電壓為一固定值，這時(shí)環(huán)路就進(jìn)入“鎖定”狀態(tài)。采用頻率分段結(jié)構(gòu)及自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路，能避免VCO頻率受到工藝偏差的影響，即使工藝不一致造成壓控振蕩器的頻率變化，在設(shè)定范圍內(nèi)總會(huì)使壓控振蕩器滿足所需頻率要求，保證芯片一致性，提高產(chǎn)品成品率；并且整個(gè)校準(zhǔn)工作由芯片內(nèi)部自動(dòng)完成，無(wú)需外部控制，既滿足了壓控振蕩器頻率的一致性問(wèn)題，同時(shí)簡(jiǎn)化了應(yīng)用方案。所述狀態(tài)機(jī)包括邏輯電路、寄存器組一和寄存器組二 ；寄存器組一和寄存器組二均受比較器輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制；寄存器組一作為存儲(chǔ)加/減數(shù)的寄存器；邏輯電路接收寄存器組一輸出的數(shù)據(jù)，并同時(shí)接收比較器輸出的指示信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后輸出到寄存器組二，寄存器組二產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器，以調(diào)整壓控振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)頻率。所述寄存器組一由第η寄存器、第η-l寄存器、第η_2寄存器……第一寄存器、第零寄存器組成；寄存器組二由第m寄存器、第m-Ι寄存器……第I寄存器組成；邏輯電路由η個(gè)邏輯電路單元和第零或門(mén)構(gòu)成，其中:n ^ 2的自然數(shù);m=n ;每個(gè)邏輯電路單元均包括一個(gè)與門(mén)、一個(gè)或門(mén)和一個(gè)·異或門(mén)；第η寄存器、第η-l寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器采用串行環(huán)形連接；第η與門(mén)的I個(gè)輸入端連接第η-l寄存器的輸出端Q，第η與門(mén)的另I個(gè)輸入端連接比較器的比較指示信號(hào)輸出端;第η與門(mén)的輸出端連接第η或門(mén)的一個(gè)輸入端，第η或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器的輸出端Q,第η或門(mén)的輸出端連接第η異或門(mén)的一個(gè)輸入端,第η異或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第m寄存器的輸出端Q,第η異或門(mén)的輸出端連接第m寄存器的輸入端D ;依次類(lèi)推，第一與門(mén)的I個(gè)輸入端連接第零寄存器的輸出端Q，第一與門(mén)的另I個(gè)輸入端連接比較器的比較指示信號(hào)輸出端；第一與門(mén)的輸出端連接第一或門(mén)的一個(gè)輸入端，第一或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第一寄存器的輸出端Q，第一或門(mén)的輸出端連接第一異或門(mén)的一個(gè)輸入端，第一異或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第I寄存器的輸出端Q，第一異或門(mén)的輸出端連接第I寄存器的輸入端D ;第m寄存器、第m-1寄存器……第I寄存器的輸出端Q共輸出η位控制信號(hào)到壓控振蕩器；第η寄存器、第η-1寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端以及第m寄存器、第m-Ι寄存器……第I寄存器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端均連接比較器的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)輸出端；第η寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器的復(fù)位端CLR、第η_1寄存器的置位端SET以及第m-1寄存器……第I寄存器的復(fù)位端CLR和第m寄存器的置位端SET均連接復(fù)位信號(hào)，該復(fù)位信號(hào)由外部輸入，比較器的相同指示信號(hào)輸出端連接第零或門(mén)的一個(gè)輸入端，第零或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器的輸出端Q，第零或門(mén)的輸出端輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)到控制開(kāi)關(guān)，控制控制開(kāi)關(guān)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)連接或與可變計(jì)數(shù)器連接。本實(shí)用新型的第二個(gè)技術(shù)方案是，分段式壓控振蕩器自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路，包括比較器、計(jì)數(shù)器以及狀態(tài)機(jī)，其特點(diǎn)是:參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)其中一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)輸出到比較器；表示其中一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)完成；比較器收到計(jì)數(shù)器輸出的脈沖信號(hào)后進(jìn)行比較，以確定參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)中是哪一個(gè)時(shí)鐘先計(jì)數(shù)結(jié)束或是同時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)束，即比較參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)的頻率大小，再根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生指示信號(hào)并同時(shí)產(chǎn)生狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)一并輸出給狀態(tài)機(jī)；狀態(tài)機(jī)受比較器輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制，并根據(jù)指示信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器，以調(diào)整壓控振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)頻率。實(shí)用新型所述的鎖相頻率合成器及自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的有益效果是:本實(shí)用新型與采用鑒頻鑒相器的傳統(tǒng)PLL環(huán)路相比，壓控振蕩器輸出頻率首先由自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制，使壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率能夠調(diào)整到與參考時(shí)鐘信號(hào)頻率相近，并保持工作在這個(gè)頻段。再由環(huán)路濾波器輸出的控制電壓進(jìn)一步調(diào)整壓控振蕩器的頻率，直至環(huán)路“鎖定”;采用頻率分段結(jié)構(gòu)及自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路，能避免壓控振蕩器頻率受到工藝偏差的影響，保證芯片一致性，提高產(chǎn)品成品率；并且整個(gè)校準(zhǔn)工作由芯片內(nèi)部自動(dòng)完成，無(wú)需外部控制，既 滿足了壓控振蕩器頻率的一致性問(wèn)題，同時(shí)簡(jiǎn)化了應(yīng)用方案；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、性能優(yōu)，具有良好的應(yīng)用前景。

圖1是本實(shí)用新型所述的分段式壓控振蕩器自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型所述的狀態(tài)機(jī)的原理圖。圖3是本實(shí)用新型所述的具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器的原理框圖。圖4分段式壓控振蕩器的頻率與壓控電壓曲線圖。圖5是狀態(tài)機(jī)控制流程圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1至圖3，具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器，包括鑒頻鑒相器14、電荷泵15、環(huán)路濾波器16、可變計(jì)數(shù)器17、壓控振蕩器18、自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路10和控制開(kāi)關(guān)19，其中:自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路10包括計(jì)數(shù)器11、比較器12以及狀態(tài)機(jī)13 ；壓控振蕩器18通過(guò)控制開(kāi)關(guān)19接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)，產(chǎn)生頻率信號(hào)輸出到可變計(jì)數(shù)器17;可變計(jì)數(shù)器17將收到的信號(hào)進(jìn)行分頻處理后輸出壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)到計(jì)數(shù)器11和鑒頻鑒相器14 ；計(jì)數(shù)器11同時(shí)接收參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)其中一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器11產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)輸出到比較器12 ；比較器12收到計(jì)數(shù)器11輸出的脈沖信號(hào)后進(jìn)行比較，以確定參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)中是哪一個(gè)時(shí)鐘先計(jì)數(shù)結(jié)束或是同時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)束，即將兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生指示信號(hào)并同時(shí)產(chǎn)生狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)一并輸出給狀態(tài)機(jī)13 ；狀態(tài)機(jī)13受比較器12輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制，并根據(jù)指示信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器18，以調(diào)整壓控振蕩器18的時(shí)鐘信號(hào)頻率；當(dāng)壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率大于參考時(shí)鐘信號(hào)頻率，減小控制信號(hào)的控制碼值；當(dāng)壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率小于參考時(shí)鐘信號(hào)頻率，增大控制信號(hào)的控制碼值；當(dāng)壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率等于參考時(shí)鐘信號(hào)頻率，狀態(tài)機(jī)13輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，使控制開(kāi)關(guān)19與基準(zhǔn)電壓信號(hào)斷開(kāi)并與環(huán)路濾波器16接通，壓控振蕩器18通過(guò)控制開(kāi)關(guān)19接收環(huán)路濾波器16輸出的控制電壓信號(hào)。在具體實(shí)施例中，狀態(tài)機(jī)13包括邏輯電路33、寄存器組一 31和寄存器組二 32 ;寄存器組一 31和寄存器組二 32均受比較器12輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制；寄存器組一 31作為存儲(chǔ)加/減數(shù)的寄存器；邏輯電路33接收寄存器組一 31輸出的數(shù)據(jù)，并同時(shí)接收比較器12輸出的指示信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后輸出到寄存器組二 32，寄存器組二 32產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器18，以調(diào)整壓控振蕩器18的時(shí)鐘信號(hào)頻率。所述寄存器組一 31由第η寄存器DSn、第η-l寄存器DSn_l、第η_2寄存器DSn-2……第一寄存器DSl、第零寄存器DSO組成；寄存器組二 32由第m寄存器DOn、第m_l寄存器DOn-1……第I寄 存器DOl組成；邏輯電路由η個(gè)邏輯電路單元和第零或門(mén)OR構(gòu)成；其中:η > 2的自然數(shù);m=n ;每個(gè)邏輯電路單元均包括一個(gè)與門(mén)、一個(gè)或門(mén)和一個(gè)異或門(mén)；第η寄存器DSn、第η-l寄存器DSn-Ι、第n_2寄存器DSn_2……第一寄存器DS1、第零寄存器DSO采用串行環(huán)形連接；第η與門(mén)ANDn的I個(gè)輸入端連接第η_1寄存器DSn-1的輸出端Q，第η與門(mén)ANDn的另I個(gè)輸入端連接比較器12的比較指示信號(hào)輸出端；比較指示信號(hào)輸出“I”表示壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率高于參考時(shí)鐘信號(hào)頻率；輸出“O”表示壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率低于參考時(shí)鐘信號(hào)頻率；第η與門(mén)ANDn的輸出端連接第η或門(mén)ORn的一個(gè)輸入端,第η或門(mén)ORn的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器DSn的輸出端Q,第η或門(mén)ORn的輸出端連接第η異或門(mén)XORn的一個(gè)輸入端,第η異或門(mén)XORn的另一個(gè)輸入端連接第m寄存器DOn的輸出端Q，第η異或門(mén)XORn的輸出端連接第m寄存器DOn的輸入端D ；依次類(lèi)推，第一與門(mén)ANDl的I個(gè)輸入端連接第零寄存器DSO的輸出端Q，第一與門(mén)ANDl的另I個(gè)輸入端連接比較器12的比較指示信號(hào)輸出端；第一與門(mén)ANDl的輸出端連接第一或門(mén)ORl的一個(gè)輸入端,第一或門(mén)ORl的另一個(gè)輸入端連接第一寄存器DSl的輸出端Q，第一或門(mén)ORl的輸出端連接第一異或門(mén)XORl的一個(gè)輸入端,第一異或門(mén)XORl的另一個(gè)輸入端連接第I寄存器DOl的輸出端Q，第一異或門(mén)XORl的輸出端連接第I寄存器DOl的輸入端D ;第m寄存器DOn、第m_l寄存器DOn-1……第I寄存器DOl的輸出端Q共輸出η位控制信號(hào)到壓控振蕩器；第η寄存器DSn、第η-l寄存器DSn-Ι、第n_2寄存器DSn_2……第一寄存器DS1、第零寄存器DSO的時(shí)鐘信號(hào)輸入端以及第m寄存器DOn、第m_l寄存器DOn-1……第I寄存器DOl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端均連接比較器12的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)輸出端；第η寄存器DSn、第η-2寄存器DSn_2……第一寄存器DSl、第零寄存器DSO的復(fù)位端CLR、第n_l寄存器DSn-1的置位端SET以及第m-Ι寄存器DOn-1……第I寄存器DOl的復(fù)位端CLR和第m寄存器DOn的置位端SET均連接復(fù)位信號(hào)，該復(fù)位信號(hào)由外部提供，每次自動(dòng)選段功能啟動(dòng)前該信號(hào)開(kāi)始對(duì)狀態(tài)機(jī)進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位完成后狀態(tài)機(jī)開(kāi)始重新工作；比較器12的相同指示信號(hào)輸出端連接第零或門(mén)OR的一個(gè)輸入端，第零或門(mén)OR的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器DSn的輸出端Q，第零或門(mén)的輸出端輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)到控制開(kāi)關(guān)19，控制控制開(kāi)關(guān)19與基準(zhǔn)電壓信號(hào)連接或與可變計(jì)數(shù)器17連接，輸出“I”表示狀態(tài)機(jī)工作完成；控制控制開(kāi)關(guān)19與基準(zhǔn)電壓信號(hào)斷開(kāi)，與可變計(jì)數(shù)器17連接。參見(jiàn)圖1，鎖相頻率合成器分段式壓控振蕩器自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路，包括計(jì)數(shù)器
11、比較器12以及狀態(tài)機(jī)13，其中:參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)輸入計(jì)數(shù)器11進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)其中一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器11產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)輸出到比較器12 ；比較器12收到計(jì)數(shù)器11輸出的脈沖信號(hào)后進(jìn)行比較，以確定參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)中是哪一個(gè)時(shí)鐘先計(jì)數(shù)結(jié)束或是同時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)束，即將兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生指示信號(hào)并同時(shí)產(chǎn)生狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)一并輸出給狀態(tài)機(jī)13 ;當(dāng)參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率相等時(shí)，產(chǎn)生相同指示信號(hào)，具體實(shí)施時(shí)用輸出“I”表示；當(dāng)參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率不相等時(shí)，產(chǎn)生比較指示信號(hào)，具體實(shí)施時(shí)，輸出“ I”表示壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率高于參考時(shí)鐘信號(hào)頻率；輸出“O”表示壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率低于參考時(shí)鐘頻率；狀態(tài)機(jī)13受比較器12輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制，并根據(jù)指示信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器18，以調(diào)整壓控振蕩器18的時(shí)鐘信號(hào)頻率。本實(shí)用新型采用將VCO分成若干頻段的方案以增加VCO的頻率范圍，VCO的每一頻段都具有較小的壓控頻率增益，而多個(gè)頻段完全可以覆蓋所需的頻率范圍并保留一定余量。由于VCO被分為若干段，在某一時(shí)刻只有一個(gè)VCO頻段在工作，選擇VCO頻段的工作將通過(guò)AFC電路完成。參見(jiàn)圖3、圖4，圖3是具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器的原理框圖，圖4分段式壓控振蕩器的頻率與壓控電壓曲線圖，圖4中X軸是壓控電壓V，y軸是VCO頻率MHz。在具體實(shí)施例中，所述狀態(tài)機(jī)13包括邏輯電路33、寄存器組一 31和寄存器組二32 ;寄存器組一 31和寄存器組二 32均受比較器12輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制；寄存器組一 31作為存儲(chǔ)加/減數(shù)的寄存器；邏輯電路33接收寄存器組一 31輸出的數(shù)據(jù)，并同時(shí)接收比較器12輸出的指示信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后輸出到寄存器組二 32，寄存器組二 32產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器18，以調(diào)整壓控振蕩器18的時(shí)鐘信號(hào)頻率。在具體實(shí)施時(shí)，參見(jiàn)圖2，所述寄存器組一由第η寄存器DSn、第η-l寄存器DSn-1、第η-2寄存器DSn-2……第一寄存器DSl、第零寄存器DSO組成；寄存器組二由第m寄存器DOn、第m-Ι寄存器DOn-1……第I寄存器DOl組成；邏輯電路由η個(gè)邏輯電路單元和第零或門(mén)OR構(gòu)成；其中:n≥2的自然數(shù);m=n ;每個(gè)邏輯電路單元均包括一個(gè)與門(mén)、一個(gè)或門(mén)和一個(gè)異或門(mén)；第η寄存器DSn、第η-l寄存器DSn-Ι、第n_2寄存器DSn_2……第一寄存器DS1、第零寄存器DSO采用串行環(huán)形連接；第11與門(mén)ANDn的1個(gè)輸入端連接第η-l寄存器DSn-1的輸出端Q，第η與門(mén)ANDn的另I個(gè)輸入端連接比較器的比較指示信號(hào)輸出端；比較指示信號(hào)輸出“I”表示壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率高于參考時(shí)鐘頻率；輸出“O”表示壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率低于參考時(shí)鐘頻率；第η與門(mén)ANDn的輸出端連接第η或門(mén)ORn的一個(gè)輸入端,第η或門(mén)ORn的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器DSn的輸出端Q,第η或門(mén)ORn的輸出端連接第η異或門(mén)XORn的一個(gè)輸入端,第η異或門(mén)XORn的另一個(gè)輸入端連接第m寄存器DOn的輸出端Q，第η異或門(mén)XORn的輸出端連接第m寄存器DOn的輸入端D ；依次類(lèi)推，第一與門(mén)ANDl的I個(gè)輸入端連接第零寄存器DSO的輸出端Q，第一與門(mén)ANDl的另I個(gè)輸入端連接比較器12的比較指示信號(hào)輸出端；第一與門(mén)ANDl的輸出端連接第一或門(mén)ORl的一個(gè)輸入端,第一或門(mén)ORl的另一個(gè)輸入端連接第一寄存器DSl的輸出端Q,第一或門(mén)ORl的輸出端連接第一異或門(mén)XORl的一個(gè)輸入端,第一異或門(mén)XORl的另一個(gè)輸入端連接第I寄存器DOl的輸出端Q，第一異或門(mén)XORl的輸出端連接第I寄存器DOl的輸入端D ;第m寄存器DOn、第m_l寄存器DOn-1……第I寄存器DOl的輸出端Q共輸出η位控制信號(hào)到壓控振蕩器；第η寄存器DSn、第η-l寄存器DSn-Ι、第n_2寄存器DSn_2……第一寄存器DS1、第零寄存器DSO的時(shí)鐘信號(hào)輸入端以及第m寄存器DOn、第m-Ι寄存器DOn-1……第I寄存器DOl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端均連接比較器12的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)輸出端；第η寄存器DSn、第η-2寄存器DSn_2……第一寄存器DSl、第零寄存器DSO的復(fù)位端CLR、第n_l寄存器DSn-1的置位端SET以及第m-Ι寄存器DOn-1……第I寄存器DOl的復(fù)位端CLR和第m寄存器DOn的置位端SET均連接復(fù)位信號(hào)，該復(fù)位信號(hào)由外部輸入，每次自動(dòng)選段功能啟動(dòng)前該信號(hào)開(kāi)始對(duì)狀態(tài)機(jī)13進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位完成后狀態(tài)機(jī)13開(kāi)始重新工作；比較器12的相同指示信號(hào)輸出端連接第零或門(mén)OR的一個(gè)輸入端，第零或門(mén)OR的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器DSn的輸出端Q,第零或門(mén)OR的輸出端輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)到控制開(kāi)關(guān)19,控制控制開(kāi)關(guān)19與基準(zhǔn)電壓信號(hào)連接或與可變計(jì)數(shù)器17連接，輸出“I”表示狀態(tài)機(jī)工作完成；控制控制開(kāi)關(guān)19與基準(zhǔn)電壓信號(hào)斷開(kāi)，與可變計(jì)數(shù)器17連接。狀態(tài)機(jī) 13的輸入輸出信號(hào)如表I所不。表I
權(quán)利要求1.具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器，包括鑒頻鑒相器(14)、電荷泵(15)、環(huán)路濾波器(16)、可變計(jì)數(shù)器(17)、壓控振蕩器(18)、自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路(10)和控制開(kāi)關(guān)(19)，其特征在于:自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路(10)包括計(jì)數(shù)器(11)、比較器(12)以及狀態(tài)機(jī)(13)； 壓控振蕩器(18)通過(guò)控制開(kāi)關(guān)(19)接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)，產(chǎn)生頻率信號(hào)輸出到可變計(jì)數(shù)器(17)； 可變計(jì)數(shù)器(17)將收到的信號(hào)進(jìn)行分頻處理后輸出壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)到計(jì)數(shù)器(11)和鑒頻鑒相器(14)； 計(jì)數(shù)器(11)同時(shí)接收參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)其中一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器(11)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)輸出到比較器(12)； 比較器(12)收到計(jì)數(shù)器(11)輸出的脈沖信號(hào)后進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生指示信號(hào)并同時(shí)產(chǎn)生狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)一并輸出給狀態(tài)機(jī)(13)； 狀態(tài)機(jī)(13)受比較器(12)輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制，并根據(jù)指示信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器(18)，以調(diào)整壓控振蕩器(18)的時(shí)鐘信號(hào)頻率；當(dāng)壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率等于參考時(shí)鐘信號(hào)頻率，狀態(tài)機(jī)(13)輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，使控制開(kāi)關(guān)(19)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)斷開(kāi)并與環(huán)路濾波器(16)接通，壓控振蕩器(18)通過(guò)控制開(kāi)關(guān)(19)接收環(huán)路濾波器(16)輸出的控制電壓信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器，所述狀態(tài)機(jī)(13)包括邏輯電路(33)、寄存器組一(31)和寄存器組二(32);寄存器組一(31)和寄存器組二(32)均受比較器(12)輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制；寄存器組一(31)作為存儲(chǔ)加/減數(shù)的寄存器；邏輯電路(33)接收寄存器組一(31)輸出的數(shù)據(jù)，并同時(shí)接收比較器(12)輸出的指示信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算`后輸出到寄存器組二(32)，寄存器組二(32)產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器(18)，以調(diào)整壓控振蕩器(18)的時(shí)鐘信號(hào)頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器，所述寄存器組一 (31)由第η寄存器、第η-l寄存器、第η_2寄存器……第一寄存器、第零寄存器組成；寄存器組二(32)由第m寄存器、第m-1寄存器……第I寄存器組成；邏輯電路由η個(gè)邏輯電路單元和第零或門(mén)構(gòu)成，其中:n ^ 2的自然數(shù);m=n ;每個(gè)邏輯電路單元均包括一個(gè)與門(mén)、一個(gè)或門(mén)和一個(gè)異或門(mén);第η寄存器、第η-l寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器采用串行環(huán)形連接；第η與門(mén)的I個(gè)輸入端連接第η-l寄存器的輸出端Q，第η與門(mén)的另I個(gè)輸入端連接比較器的比較指示信號(hào)輸出端；第η與門(mén)的輸出端連接第η或門(mén)的一個(gè)輸入端,第η或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器的輸出端Q,第η或門(mén)的輸出端連接第η異或門(mén)的一個(gè)輸入端，第η異或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第m寄存器的輸出端Q，第η異或門(mén)的輸出端連接第m寄存器的輸入端D ;依次類(lèi)推，第一與門(mén)的I個(gè)輸入端連接第零寄存器的輸出端Q，第一與門(mén)的另I個(gè)輸入端連接比較器的比較指示信號(hào)輸出端；第一與門(mén)的輸出端連接第一或門(mén)的一個(gè)輸入端，第一或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第一寄存器的輸出端Q，第一或門(mén)的輸出端連接第一異或門(mén)的一個(gè)輸入端，第一異或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第I寄存器的輸出端Q，第一異或門(mén)的輸出端連接第I寄存器的輸入端D ;第m寄存器、第m-Ι寄存器……第I寄存器的輸出端Q共輸出η位控制信號(hào)到壓控振蕩器(18);第η寄存器、第η_1寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端以及第m寄存器、第m-1寄存器……第I寄存器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端均連接比較器(12)的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)輸出端；第η寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器的復(fù)位端CLR、第η_1寄存器的置位端SET以及第m-Ι寄存器……第I寄存器的復(fù)位端CLR和第m寄存器的置位端SET均連接復(fù)位信號(hào)，該復(fù)位信號(hào)由外部輸入，比較器(12)的相同指示信號(hào)輸出端連接第零或門(mén)的一個(gè)輸入端，第零或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器的輸出端Q，第零或門(mén)的輸出端輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)到控制開(kāi)關(guān)(19)，控制控制開(kāi)關(guān)(19)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)連接或與可變計(jì)數(shù)器(17)連接。
4.鎖相頻率合成器分段式壓控振蕩器自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路，包括計(jì)數(shù)器(11)、比較器(12)以及狀態(tài)機(jī)(13)，其特征在于: 參考時(shí)鐘信號(hào)和壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)輸入計(jì)數(shù)器(11)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)其中一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器(11)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)輸出到比較器(12)； 比較器(12)收到計(jì)數(shù)器(11)輸出的脈沖信號(hào)后進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生指示信號(hào)并同時(shí)產(chǎn)生狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)一并輸出給狀態(tài)機(jī)(13)； 狀態(tài)機(jī)(13)受比較器(12)輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制，并根據(jù)指示信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器(18)，以調(diào)整壓控振蕩器(18)的時(shí)鐘信號(hào)頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎖相頻率合成器分段式壓控振蕩器自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于:所述狀態(tài)機(jī)(13)包括邏輯電路(33)、寄存器組一(31)和寄存器組二(32);寄存器組一(31)和寄存器組二(32)均受比較器(12)輸出的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的控制；寄存器組一(31)作為存儲(chǔ)加/減數(shù)的寄存器；邏輯電路(33)接收寄存器組一(31)輸出的數(shù)據(jù)，并同時(shí)接收比較器(12)輸出的指示信號(hào)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后輸出到寄存器組二(32)，寄存器組二(32)產(chǎn)生控制信號(hào)輸出到壓控振蕩器(18)，以調(diào)整壓控振蕩器(18)的時(shí)鐘信號(hào)頻率?！?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎖相頻率合成器分段式壓控振蕩器自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路，其特征在于:所述寄存器組一(31)由第η寄存器、第η-l寄存器、第η_2寄存器……第一寄存器、第零寄存器組成；所述寄存器組二(32)由第m寄存器、第m-Ι寄存器……第I寄存器組成；邏輯電路由η個(gè)邏輯電路單元和第零或門(mén)構(gòu)成，其中:η > 2的自然數(shù);m=n ;每個(gè)邏輯電路單元均包括一個(gè)與門(mén)、一個(gè)或門(mén)和一個(gè)異或門(mén)；第11寄存器、第η-l寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器采用串行環(huán)形連接；第η與門(mén)的I個(gè)輸入端連接第η-l寄存器的輸出端Q，第η與門(mén)的另I個(gè)輸入端連接比較器的比較指示信號(hào)輸出端；第η與門(mén)的輸出端連接第η或門(mén)的一個(gè)輸入端，第η或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器的輸出端Q，第η或門(mén)的輸出端連接第η異或門(mén)的一個(gè)輸入端，第η異或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第m寄存器的輸出端Q，第η異或門(mén)的輸出端連接第m寄存器的輸入端D ;依次類(lèi)推，第一與門(mén)的I個(gè)輸入端連接第零寄存器的輸出端Q，第一與門(mén)的另I個(gè)輸入端連接比較器的比較指示信號(hào)輸出端；第一與門(mén)的輸出端連接第一或門(mén)的一個(gè)輸入端，第一或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第一寄存器的輸出端Q，第一或門(mén)的輸出端連接第一異或門(mén)的一個(gè)輸入端，第一異或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第I寄存器的輸出端Q，第一異或門(mén)的輸出端連接第I寄存器的輸入端D ;第m寄存器、第m-Ι寄存器……第I寄存器的輸出端Q共輸出η位控制信號(hào)到壓控振蕩器；第η寄存器、第η-l寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端以及第m寄存器、第m-Ι寄存器……第I寄存器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端均連接比較器(12)的狀態(tài)機(jī)時(shí)鐘信號(hào)輸出端；第η寄存器、第η-2寄存器……第一寄存器、第零寄存器的復(fù)位端CLR、第η-l寄存器的置位端SET以及第m-1寄存器……第I寄存器的復(fù)位端CLR和第m寄存器的置位端SET均連接復(fù)位信號(hào)，該復(fù)位信號(hào)由外部輸入，比較器(12)的相同指示信號(hào)輸出端連接第零或門(mén)的一個(gè)輸入端，第零或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接第η寄存器的輸出端Q，第零或門(mén)的輸出端輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)到控制開(kāi)關(guān)(19)，控制控制開(kāi)關(guān)(19)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)連接或與可變計(jì)數(shù) 器(17)連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了鎖相頻率合成器及自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路，；具有自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路的鎖相頻率合成器，包括鑒頻鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器、可變計(jì)數(shù)器、壓控振蕩器、自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路和控制開(kāi)關(guān)，其特征在于自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路包括計(jì)數(shù)器、比較器以及狀態(tài)機(jī)；壓控振蕩器通過(guò)控制開(kāi)關(guān)接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)，產(chǎn)生頻率信號(hào)輸出到可變計(jì)數(shù)器；可變計(jì)數(shù)器將收到的信號(hào)進(jìn)行分頻處理后輸出壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)到計(jì)數(shù)器和鑒頻鑒相器；本實(shí)用新型使壓控振蕩器輸出頻率首先由自適應(yīng)頻率校準(zhǔn)電路輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制，使壓控振蕩器的分頻時(shí)鐘信號(hào)頻率調(diào)整到與參考時(shí)鐘信號(hào)頻率相近，再由環(huán)路濾波器輸出的控制電壓進(jìn)一步調(diào)整壓控振蕩器的頻率。
文檔編號(hào)H03L7/18GK203104411SQ20122074572
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者徐驊, 李明劍, 劉永光, 吳炎輝, 范麟, 萬(wàn)天才 申請(qǐng)人:重慶西南集成電路設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司