专利名称：应用于压控振荡器的自动频率校准电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动频率校准(AFC)电路，特别涉及一种应用于压控振荡器(VCO)的自动频率校准电路。
技术背景在宽带VCO电路中普遍使用开关电容阵列的方式来实现宽的频率覆盖，不同的频段对应于不同的开关电容阵列，因此有必要根据VCO输出频率的需要来自动选择相应的开关电容阵列，也就是自动频率校准。目前，普遍采用的是闭环自动频率校准电路，它的工作方式是在锁相环闭环工作的前提下来完成的，每一次判断之前锁相环需重新锁定一次，所以这种频率校准方式将耗费很长时间来完成一次频率校准，这将对锁相环的锁定时间产生很大影响。
实用新型内容本实用新型的目的是实现一种能够应用于VCO的自动频率校准电路，以克服现有技术中闭环自动频率校准电路的不足。为了实现本实用新型的发明目的，通过采用如下技术方案来实现一种应用于压控振荡器的自动频率校准电路，包括模拟部分的M分频器，以及数字部分的计数器、乘法器、比较器、编码器、二分频器；其中M分频器对从VCO输入的输出信号进行M分频，分频后的信号输出给计数器，同时二分频器输入一个参考信号，计数器在二分频器输出信号的高电平时间内，对分频后信号的上升沿进行计数，这个计数值通过乘法器进行乘M操作后输出给比较器，然后比较器将这个乘M后的计数值与外部输入的频道设置值进行比较，再将比较的结果输出给编码器，编码器根据这个结果来调整VCO开关电容阵列的控制字信号，进而去调整VCO输出信号的输出频率，这样形成一个反馈，实现对VCO频率的自动校准。所述计数器有三个输入端A1、EN1、RST，其中输入端Al与M分频器的输出端相连；输入端ENl和RST与二分频器的输出端相连。所述乘法器有两个输入端A2、EN2，其中输入端A2与计数器的输出端相连；输入端EN2与二分频器的输出端相连。所述比较器有三个输入端A3、EN3、B，其中输入端A3与乘法器的输出端相连；输入端EN3与二分频器的输出端相连；输入端B是外部输入，输入频道设置值进行比较。所述编码器有两个输入端A4、EN4，其中输入端A4与比较器的输出端相连；输入端EN4与二分频器的输出端相连；编码器的输出端输出控制字信号，为AFC电路的最终输出，其与VCO的开关电容阵列控制端相连。本实用新型的有益效果在于克服了由于工艺、电源电压和温度等影响而造成的手动校准频率带来的不准确、不稳定，防止了这种原因造成的VCO频率变化对整个锁相环电路的影响；同时，由于是在锁相环开环工作下完成的，又克服了闭环自动频率校准电路较长的校准时间对整个锁相环电路锁定时间的影响，大大节省了频率校准的时间。
图I是本实用新型的自动频率校准电路应用在锁相环电路中的结构示意图；图2是本实用新型应用于压控振荡器的自动频率校准电路的结构示意图；图3是本实用新型应用于压控振荡器的自动频率校准电路的工作流程图。其中，图I、图2的符号说明如下UAFC电路，11、M分频器，12、计数器，13、乘法器，14、比较器，15、编码器，16、二分
频器，2、鉴频鉴相器，3、电荷泵，4、滤波器，5、VC0，6、N分频器；Fkef、参考信号，/Fkef、参考频 率，Fvaj、输出信号，/Fvaj、输出频率，C〈3:0>、控制字信号，HE、高电平使能，LE、低电平使能，N、频道设置值，VDD、电源电压。
具体实施方式
如图I所示，是本实用新型的自动频率校准电路应用在锁相环电路中的结构示意图。参考信号Fkef与输出信号Fva)经过N分频器6分频后的信号，通过鉴频鉴相器2进行频率和相位的鉴别，产生输出以控制电荷泵3对滤波器4进行充放电，得到的电压输出给VC05来得到输出信号Fvm，而输出信号Fva)又反馈给N分频器6进行N分频，由此形成了一个闭合的环路，这个环路最终稳定时，输出信号Fvaj的输出频率/Fvaj =N* /Fkef。VC05的输出频率/Frco由开关电容阵列的控制字信号C〈3:0>和滤波器的输出电压同时决定开关电容阵列决定VC05的输出频段；滤波器4的输出电压决定VC05的最终输出频率，这个频率位于开关电容阵列所决定的频段内。在整个AFC过程中，滤波器4的输出电压不受电荷泵3的控制，也即锁相环路是断开的，滤波器4的输出电压为一个固定值，这个值为电源电压VDD的一半，这样输出的频率处于所选择频段的中间；当AFC完成后，滤波器4的输出开始受电荷泵3的控制，此时锁相环路闭合，滤波器4的输出电压将随着电荷泵3的充放电而发生改变。如图2所示，是本实用新型应用于压控振荡器的自动频率校准电路的结构示意图。一种应用于压控振荡器的自动频率校准电路，包括模拟部分的M分频器11，以及数字部分的计数器12、乘法器13、比较器14、编码器15、二分频器16 ;其中M分频器11对从VC05输入的输出信号Fva)进行M分频，分频后的信号输出给计数器12，同时二分频器16输入一个参考信号Fkef，计数器12在二分频器16输出信号的高电平时间内，对分频后信号的上升沿进行计数，这个计数值通过乘法器13进行乘M操作后输出给比较器14，然后比较器14将这个乘M后的计数值与外部输入的频道设置值N进行比较，再将比较的结果输出给编码器15，编码器15根据这个结果来调整VC05开关电容阵列的控制字信号C〈3:0>，进而去调整VC05输出信号Fvcq的输出频率/Fvcq,这样形成一个反馈，实现对VC05频率的自动校准。所述计数器有三个输入端A1、EN1、RST，其中输入端Al与M分频器11的输出端相连；输入端ENl和RST与二分频器16的输出端相连。所述乘法器13有两个输入端A2、EN2，其中输入端A2与计数器12的输出端相连；输入端EN2与二分频器16的输出端相连。所述比较器14有三个输入端A3、EN3、B，其中输入端A3与乘法器13的输出端相连；输入端EN3与二分频器16的输出端相连；输入端B是外部输入，输入频道设置值N进行比较。所述编码器15有两个输入端A4、EN4，其中输入端A4与比较器14的输出端相连；输入端EN4与二分频器16的输出端相连；编码器15的输出端输出控制字信号C〈3:0>，为AFC电路I的最终输出，其与VC05的开关电容阵列控制端相连。如图3所示，是本实用新型应用于压控振荡器的自动频率校准电路的工作流程图。具体的工作情况如下^AFC电路I开始工作时，控制字信号C〈3:0>处于中间值1000，VC05生成输出频率/Ftcq,然后通过模拟部分的M分频器11对VC05的输出频率/Fvro进行M分频，之所以进行M分频，是因为VC05的输出频率/Fvaj —般都很高，需要对其分频以后才能被后续的数字模块来实现。在Fkef /2为高电平期间，计数器开始对分频后信号的上升沿进行计数，也就是在 一个參考信号Fkef周期Tkef时间内对Fva) /M的周期进行计数，计数完成后，这个计数结果输出给乘法器13 ;*Fkef /2为低电平期间，后续的乘法器13、比较器14、编码器15开始エ作首先，乘法器13对计数器12的输出结果进行XM操作，这时乘法器13的输出相当于在Tkef时间内对输出信号Fva)的周期进行计数得到的結果，这个结果被输出给比较器14的输入端 A3 得到 A3，所以 A3=TKEF/TFvro= /Fvco / /Fkef，也即/Ftcq =A3* /Fkef ;然后比较器 14将输入端A3的A3与输入端B的B相比较，B=频道设置值N，这个比较结果有三种情况即
A3-B|<N1, A3-B>N1，B-A3>N1，其中NI为预先设置的比较器14的參考值。第一种情况|A3_B|〈N1时，表明现在的VC05输出频率/Fvcq与需要的VC05输出频率B* /Feef已经很接近，此时的开关电容阵列控制字信号C〈3:0>是合适的，因此这个值将保持不变，自动频率校准完成。第二种情况A3_B>N1时，表明现在的VC05输出频率/Fvro比需要的VC05输出频率B* /Fkef高很多，需要将其频率往下降，所以编码器15将AFC的控制字信号C〈3:0>往上加一位，此控制字信号C〈3:0>将输出给VC05，以调整VC05的开关电容阵列，使得更多的电容加入VC05的调谐网络，以降低VC05的输出频率，经过循环判断，最终在某个控制字信号C〈3:0>值下，IA3-B I〈NI，此时进入上述第一种情況，自动频率校准完成。第三种情况B_A3>N1时，表明现在的VC05输出频率/Fvro比需要的VC05输出频率B*/Fkef小很多，需要将其频率往上调，所以编码器15将AFC的控制字信号C〈3:0>往下减一位，此控制字信号C〈3:0>将输出给VC05，以调整VC05的开关电容阵列，使得更少的电容加入VC05的调谐网络，以提高VC05的输出频率，经过循环判断，最终在某个控制字信号C〈3:0>值下，IA3-B I〈NI，此时进入上述第一种情況，自动频率校准完成。
权利要求1.一种应用于压控振荡器的自动频率校准电路，其特征在于包括模拟部分的M分频器(11)，以及数字部分的计数器(12)、乘法器(13)、比较器(14)、编码器(15)、二分频器(16)； 其中M分频器(11)对从VCO (5)输入的输出信号(Fvro)进行M分频，分频后的信号输出给计数器(12)，同时二分频器(16)输入一个参考信号(Fkef)，计数器(12)在二分频器(16)输出信号的高电平时间内，对分频后信号的上升沿进行计数，这个计数值通过乘法器(13)进行乘M操作后输出给比较器(14)，然后比较器(14)将这个乘M后的计数值与外部输入的频道设置值(N)进行比较，再将比较的结果输出给编码器(15)，编码器(15)根据这个结果来调整VCO (5)开关电容阵列的控制字信号(C〈3:0>)，进而去调整VCO (5)输出信号(Fvaj)的输出频率(/Fvaj),这样形成一个反馈，实现对VCO (5)频率的自动校准。
2.如权利要求I所述的应用于压控振荡器的自动频率校准电路，其特征在于所述计数器有三个输入端A1、EN1、RST，其中输入端Al与M分频器(11)的输出端相连；输入端ENl和RST与二分频器(16)的输出端相连。
3.如权利要求I所述的应用于压控振荡器的自动频率校准电路，其特征在于所述乘法器(13)有两个输入端A2、EN2，其中输入端A2与计数器(12)的输出端相连；输入端EN2与二分频器(16)的输出端相连。
4.如权利要求I所述的应用于压控振荡器的自动频率校准电路，其特征在于所述比较器(14)有三个输入端A3、EN3、B，其中输入端A3与乘法器(13)的输出端相连；输入端EN3与二分频器(16)的输出端相连；输入端B是外部输入，输入频道设置值(N)进行比较。
5.如权利要求I所述的应用于压控振荡器的自动频率校准电路，其特征在于所述编码器(15)有两个输入端A4、EN4，其中输入端A4与比较器(14)的输出端相连；输入端EN4与二分频器(16)的输出端相连；编码器(15)的输出端输出控制字信号(C〈3:0>)，为AFC电路(I)的最终输出，其与VCO (5)的开关电容阵列控制端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种应用于压控振荡器的自动频率校准电路，包括M分频器、计数器、乘法器、比较器、编码器、二分频器；其中M分频器对从VCO输入的输出信号进行M分频，分频后的信号输出给计数器，计数器在二分频器输出信号的高电平时间内，对分频后信号的上升沿进行计数，这个计数值通过乘法器进行乘M操作后输出给比较器，然后比较器将这个乘M后的计数值与外部输入的频道设置值进行比较并输出给编码器，编码器根据这个结果来调整VCO开关电容阵列的控制字信号，进而去调整VCO输出信号的输出频率形成反馈，实现对VCO频率的自动校准。其优点在于克服了原先手动校准频率带来的不准确、不稳定；大大节省了频率校准的时间。
文档编号H03L7/18GK202663382SQ20122034145
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者黄磊, 马杰, 尹莉 申请人:中科芯集成电路股份有限公司