专利名称：一种锁相环电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锁相环电路，尤其涉及压控振荡器直接调制频率信号过程中锁相环锁定载频后环路开环时减少调制过程中载频漂移的电路。
背景技术：
请参考图1，图1为现有的锁相环结构电路，锁相环是将输出相位与参考相位比较得到稳定输出的系统，由一鉴相器、一环路滤波器以及一压控振荡器组成。在现代的通信技术中，频率调制可以采用压控振荡器直接调制，锁相环锁定频率后环路开环，然后将调制的信号直接通过压控振荡器调制到载频上。进一步的，请参考图2，图2为现有的锁相环另一种结构电路，锁相环可以增加电荷泵或者分频器，来改善系统的性能。用此种方法调制频率信号，要求锁相环锁定频率后开环时仍需要在一定时间里保持压控振荡器的输出频率(即载频)稳定，但是，锁相环开环时，由于断开了压控振荡器的频率控制电压的输入，使压控振荡器的频率控制电压发生变化，导致压控振荡器的输出频率发生漂移。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是锁相环开环时，减少由于压控振荡器没有频率控制电压的输入而导致压控振荡器输出频率出现漂移的现象。为解决上述技术问题，本发明提供一种锁相环电路，所述的锁相环电路除了鉴相器、环路滤波器、压控振荡器之外，还包括有开关单元以及电压反馈单元组成；其中，所述开关单元，用于在环路开环时通过开关信号控制所述电压反馈单元输出的反馈控制电压输入环路滤波器；所述电压反馈单元，用于在环路锁定时产生反馈控制电压，并在环路开环时保持并向所述开关单元输出反馈控制电压。进一步的，所述的开关单元可以设计为单MOS管开关传输电路；还可以设计为由一个PMOS管和一个NMOS管并联构成的传输门电路，传输门的一端与所述电压反馈单元的反馈控制电压输出端连接，另一端与所述的环路滤波器的输入端连接；更进一步的，所述的PMOS管与NMOS管的两个衬底还可以都连接到所述反馈控制的电压端，所述的MOS管极结构可以是多边形或圆形。所述的电压反馈单元设计为一电压跟随电路，跟随环路锁定时环路滤波器处理后的电压；进一步的，所述的电压跟随电路设计为设置在所述环路滤波器与所述压控振荡器之间的一单位增益缓冲器。更进一步的，所述的锁相环电路可以包括一连接在所述的鉴相器与环路滤波器之间的电荷泵，还可以在所述的压控振荡器与所述鉴相器的反馈通道上串联一分频器。本发明的有益效果是:锁相环锁定频率环路开环时，通过开关信号控制电压反馈单元输出反馈电压控制压控振荡器的频率控制电压，不会导致压控振荡器的频率控制电压变化太大，减少压控振荡器的频率发生漂移；开关采用PMOS与NMOS并联组成的传输门结构，MOS管的源端、漏端和衬底都维持在同一电位上，可以减少MOS管的漏电，从而减少压控振荡器的频率控制电压的漂移；锁相环电路增加电荷泵或者分频器，更好的提高系统的稳定性。
图1为现有的锁相环一种结构电路图；图2为现有的锁相环另一种结构电路图；图3为本发明实施例一中的锁相环结构电路图；图4为本发明实施例一中的锁相环开关单元结构电路图；图5为本发明实施例一中的锁相环MOS管的平面结构示意图；图6为本发明实施例二中的锁相环结构电路图；图7为本发明实施例三中的锁相环结构电路图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明的主要构思为:因为是由于锁相环环路开环时，断开了压控振荡器的频率控制电压的输入，使压控振荡器的频率控制电压发生变化，导致压控振荡器的输出频率发生漂移。为了减少压控振荡器的输出频率发生漂移，本发明的做法是:在锁相环电路中增加一开关单元和一电压反馈单元，这样，在锁相环环路开环时，通过开关单元，电压反馈单元输出反馈电压控制压控振荡器的频率控制电压，压控振荡器的频率控制电压不会有很大的变化，从而能够减少压控振荡器的输出频率发生漂移的现象；另外，在锁相环电路中增加电荷泵或者分频器更好的提高系统的性能。实施例一:请参考图3，图3为本发明所述的锁相环电路的第一种实施例的电路图，所述锁相环包括有鉴相器101，环路滤波器103，压控振荡器104，开关单元106，以及电压反馈模块107组成；其中，鉴相器101与环路滤波器103连接，环路滤波器与压控振荡器104连接，压控振荡器104的输出端连接到鉴相器101的反馈信号输入端，开关单元106连接到环路滤波器103的输入端，电压反馈单元107连接到开关单元106上。所述锁相环环路锁定时，所述鉴相器101，所述环路滤波器103以及所述压控振荡器104组成环路对压控振荡器104输出频率进行锁定，压控振荡器104的输出频率被锁定，此过程所述开关单元106不工作，所述电压反馈单元107产生反馈电压；之后，所述锁相环环路开环，所述开关单元106通过开关信号控制所述电压反馈单元107输出反馈控制电压输入所述环路滤波器103中，所述环路滤波器103输出电压信号继续控制所述压控振荡器104的频率控制电压，所述压控振荡器104的频率控制电压不会变化太大，可以减少所述压控振荡器104输出频率的漂移的现象。所述的开关单元可以设计为双MOS管构成的传输门，本实施例采用由一个PMOS管和一个NMOS管并联构成的传输门电路，请参考图4，其中，所述传输门的一端与电压反馈单元的反馈控制电压输出端连接，另一端与所述的压控振荡器的频率控制电压连接，即另一端与环路滤波器103的输入端连接，由于PMOS管对输入信号高电平的传输性好，而NMOS管对输入信号低电平的传输性能好，PMOS管和NMOS管并联使得输入信号可以全部变成输出信号而没有损失，由于POMS管与NMOS管在结构上是对称的,所以所述传输门的输入与输出端可以互换，当开关单元接收到开关信号时，电压反馈模块的反馈电压就能够通过所述的传输门无损失的送到所述环路滤波器103中，进而控制压控振荡器的频率控制电压。进一步的，MOS管的源端、漏端以及衬底端都可以与反馈控制电压连接，这样MOS管的源端、漏端、衬端都维持在同一电位上，可以减少MOS管的漏电，更好地减少压控振荡器的输出频率的漂移。所述的开关单元还可以设计为简单的单MOS管的开关传输电路，在这不作详细的阐述。更进一步的，所述开关单元的MOS管可以设计为多种形状，如三角形，多边形，圆形等，考虑到MOS管的漏电，本实施例设计为正八边形，请参考图5，其中，MOS管的漏极在最里面，MOS管的源极在最外面，MOS管的栅极在漏极与源极中间并在正八边形的一边向外引出。实施例二:请参考图6，图6为本发明所述的锁相环电路的另一种实施例的电路图，所述锁相环包括有鉴频鉴相器101’，电荷泵102，环路滤波器103，压控振荡器104，开关单元106，以及电压反馈模块107组成，其中，鉴频鉴相器101’与电荷泵102连接，电荷泵102与环路滤波器103连接，环路滤波器103与压控振荡器104连接，控振荡器104的输出端连接到鉴频鉴相器101’的反馈信号输入端，开关单元106连接到环路滤波器103的输入端，电压反馈单元107连接到开关单元106上；所述锁相环环路闭合对压控振荡器输出频率进行锁定时，所述鉴频鉴相器101’的输出信号比较微弱，所述电荷泵102可以将所述鉴频鉴相器101’的输出信号放大，供所述环路滤波器103的电容充放电，保证环路稳定以及改善环路跟踪性能和噪声特性。进一步的，在压控振荡器104与鉴频鉴相器101’的反馈通道上，还可以设置一分频器105，其中分频器105串联在所述压控振荡器104与鉴频鉴相器101’的反馈通道上；由于一般采用的石英晶振提供系统的时钟信号，而石英晶振的频率不容易改变，在所述压控振荡器104与所述鉴频鉴相器101’的反馈通道上串联一分频器105对所述压控振荡器104的输出信号进行分频处理，可以获得更多满足系统要求的频率信号输出。实施例三:请参考图7，图7为本发明所述的锁相环电路的第三种实施例的电路图，所述锁相环包括有鉴频鉴相器101’，环路滤波器103，压控振荡器104，开关单元106，以及电压跟随电路108组成，其中，鉴频鉴相器101’与环路滤波器103连接，环路滤波器103与电压跟随电路108连接，电压跟随电路108与压控振荡器104连接，控振荡器104的输出端连接到鉴频鉴相器101’的反馈信号输入端，开关单元106连接到环路滤波器103的输入端，电压跟随电路108的输出端连接到开关单元106上。电压跟随器108的输出电压与输入电压是相同的，输出电压跟随输入电压的变化，锁相环环路锁定时，所述电压跟随电路108跟随所述环路滤波器103的电压形成反馈电压，锁相环环路开环时，所述电压跟随电路108保持所形成的反馈电压并把反馈电压提供给所述开关单元106，所述开关单元106把所述的反馈电压送到所述环路滤波器103，进而控制所述压控振荡器的频率控制电压。进一步的，所述的电压跟随器108还可以设计为一单位增益缓冲器，其中，所述单位增益缓冲器位于环路滤波器103与所述压控振荡器104之间；单位增益的输入阻抗为无穷大，而输出阻抗为O，输出端能更好跟随输入电压的值而没有损失。再进一步的，所述的锁相环也可以增加电荷泵102和/或分频器105来提高系统的性能，在实施例二中已作说明，这里不再重复。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明；因此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锁相环电路，包括:鉴相器、环路滤波器、压控振荡器，其特征在于，还包括:开关单元和电压反馈单元； 所述开关单元，用于在环路开环时通过开关信号控制所述电压反馈单元输出的反馈控制电压输入环路滤波器； 所述电压反馈单元，用于在环路锁定时产生反馈控制电压，并在环路开环时保持并向所述开关单元输出反馈控制电压。
2.根据权利要求1所述的锁相环电路，其特征在于，所述的开关单元为单MOS管开关传输电路。
3.根据权利要求1所述的锁相环电路，其特征在于，所述的开关单元为由一个PMOS管和一个NMOS管并联构成的传输门电路，所述传输门电路一端与所述电压反馈单元的反馈控制电压输出端相连，另一端与所述环路滤波器的输入端相连。
4.根据权利要求3所述的锁相环电路，其特征在于，所述PMOS管和NMOS管的两个衬底端都连接到所述电压反馈单元的反馈控制电压输出端。
5.根据权利要求3所述的锁相环电路，其特征在于，所述电压反馈单元为电压跟随电路，跟随环路锁定时环路滤波器滤波处理后的输出电压。
6.根据权利要求5所述的锁相环电路，其特征在于，所述电压跟随电路为单位增益缓冲器，设置在所述环路滤波器与所述压控振荡器之间。
7.根据权利要求2-6任一项所述的锁相环电路，其特征在于，所述MOS管的极分布结构为多边形或圆形。
8.根据权利要求1-6任一项所述的锁相环电路，其特征在于，还包括电荷泵，所述鉴相器为鉴频鉴相器，所述电荷泵设置在所述鉴频鉴相器与环路滤波器之间，所述电荷泵用于将所述鉴频鉴相器的输出信号放大，输出给所述环路滤波器。
9.根据权利要求1-6任一项所述的锁相环电路，其特征在于，还包括分频器，串联在所述压控振荡器与所述鉴相器的反馈通路上，用于对压控振荡器输出信号进行分频处理。
10.根据权利要求8所述的锁相环电路，其特征在于，还包括分频器，串联在所述压控振荡器与所述鉴相器的反馈通路上，用于对压控振荡器输出信号进行分频处理。
全文摘要
本发明公开了一种用于频率调制的锁相环电路，该锁相环电路由鉴相器(101)、环路滤波器(103)、压控振荡器(104)、开关单元(106)以及电压反馈单元(107)组成。采用上述的锁相环电路，在调制频率信号过程中，锁相环锁定频率后，由开关单元(106)和电压反馈单元(107)对压控振荡器(104)的频率控制电压进行控制，不会因为锁相环环路开环时导致压控振荡器(104)的频率控制电压变化太大，从而减少压控振荡器的频率发生漂移。
文档编号H03L7/099GK103107809SQ20111035520
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者潘文杰 申请人:国民技术股份有限公司