锁相环电路及压控振荡器的特性曲线的校准方法_2

文档序号:8383418阅读:来源:国知局
选方案中,所述参考电压产生单元还包括第一开关。所述第一开关在校准所述压控振荡器的特性曲线时闭合,不影响所述参考电压的产生;所述第一开关在校准所述压控振荡器的特性曲线结束后断开,无电流流过所述第一电阻和第二电阻,因此,减小了所述锁相环电路的功耗。
[0031]本发明的可选方案中,所述控制单元包括校准码寄存器,通过所述校准码寄存器输出向上步进或向下步进的校准码,能够快速地将期望获得的输出频率的频率值与其对应的控制电压定位在当前工作的压控振荡单元的特性曲线中间。
【附图说明】
[0032]图1是常见的一种锁相环电路的结构示意图;
[0033]图2是图1所示的压控振荡器的理想特性曲线和实际特性曲线的示意图;
[0034]图3是本发明实施方式的锁相环电路的结构示意图;
[0035]图4是本发明实施例的压控振荡单元的实际特性曲线的示意图;
[0036]图5是本发明实施例的频率比较单元的一种电路结构示意图;
[0037]图6是本发明实施例的参考电压产生单元的一种电路示意图;
[0038]图7是本发明实施例的参考电压产生单元的另一种电路示意图;
[0039]图8是本发明实施例的开关单元的一种电路示意图;
[0040]图9是本发明实施方式的压控振荡器的特性曲线的校准方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0041]正如背景中所描述的,由于锁相环电路生产环节中存在不可避免的工艺偏差,锁相环电路中的压控振荡器的实际特性曲线与其理想特性曲线相偏移,造成锁相环电路的性能恶化。
[0042]为了保证压控振荡器有足够的可控频率变化范围,使期望获得的输出频率的频率值与其对应的控制电压位于压控振荡器的特性曲线中间,现有技术中通常是增大压控振荡器的增益。但压控振荡器的增益增加会影响锁相环电路的环路性能,此方法的应用并不理想。本发明技术方案提供一种锁相环电路及压控振荡器的特性曲线的校准方法,通过校准压控振荡器的特性曲线能有效地提升锁相环电路的整体性能。
[0043]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0044]图3是本发明实施方式的锁相环电路的结构示意图。参考图3,所述锁相环电路包括鉴频鉴相器31、电荷泵32、环路滤波器33、压控振荡器34、分频器35、频率比较单元36、控制单元37、参考电压产生单元38以及开关单元39。
[0045]具体地,所述鉴频鉴相器31适于检测输入信号Vin与所述分频器35产生的分频信号Vdiv的相位差以产生与所述相位差成正比的误差电压信号,所述输入信号Vin通常由晶体振荡器产生,其频率即是所述锁相环电路的参考频率;所述电荷泵32适于将所述误差电压信号转化为环路的充放电电流;所述环路滤波器33适于在所述充放电电流的控制下输出控制电压;所述分频器35适于对所述压控振荡器34产生的输出信号Vout进行分频处理以产生所述分频信号Vdiv。所述鉴频鉴相器31、电荷泵32、环路滤波器33以及分频器35的具体电路结构与功能与现有技术中类似,在此不再进行详细说明。
[0046]与现有技术不同,所述压控振荡器34包括至少两个具有不同特性曲线的压控振荡单元。各个压控振荡单元可以独立设置,即每个压控振荡单元与其他压控振荡单元不共用元器件;也可以通过共用元器件而采用不同组合的方式构成。例如,对于LC振荡器形式的压控振荡器,每个振荡单元可以包括一个电感和一个电容,也可以所有振荡单元共用一个电感而每个振荡单元采用不同容值的电容,还可以所有振荡单元共用一个电容而每个振荡单元采用不同电感值的电感。
[0047]不论采用何种方式设置所述压控振荡单元的结构,各个压控振荡单元的控制电压输入端相连,即所有压控振荡单元接收相同的控制电压。所述压控振荡单元可以为LC振荡器、环形振荡器或者其他形式的振荡器,本发明对此不作限制。
[0048]在本发明实施例中,以四个压控振荡单元为例进行说明,图4示出了所述四个压控振荡单元的实际特性曲线的示意图。参考图4,横坐标表示所述压控振荡单元的控制电压Vc (亦即所述压控振荡器34的控制电压),纵坐标表示所述压控振荡单元的输出信号(即所述输出信号Vout)的频率Fout,曲线CU、曲线C12、曲线C13以及曲线C14分别表示所述四个压控振荡单元的实际特性曲线,Vmin和Vmax分别表示所述控制电压Vc的最小电压值和最大电压值。
[0049]所述频率比较单元36适于比较所述输入信号Vin的频率与所述分频信号Vdiv的频率,在所述输入信号Vin的频率与所述分频信号Vdiv的频率相等时产生第一选择信号,在所述输入信号Vin的频率与所述分频信号Vdiv的频率不等时产生第二选择信号。本发明实施例提供一种所述频率比较单元36的具体电路结构,如图5所示。
[0050]参考图5,所述频率比较单元36包括第一计数器单元51、第二计数器单元52以及数值比较单元53。所述第一计数器单元51适于对所述输入信号Vin的脉冲个数进行计数以产生第一数值NI ;所述第二计数器单元52适于对所述分频信号Vdiv的脉冲个数进行计数以产生第二数值N2 ;所述数值比较单元53适于比较所述第一数值NI和所述第二数值N2,在所述第一数值NI和所述第二数值N2相等时产生所述第一选择信号,在所述第一数值NI和所述第二数值N2不等时产生所述第二选择信号。
[0051]具体地,选取所述第一计数器单元51和所述第二计数器单元52中的任意一个计数单元作为参考,所述第一计数器单元51和所述第二计数器单元52同时开始计数,当作为参考的计数单元接收的脉冲个数达到预定值时,另一个计数单元停止计数。
[0052]所述数值比较单元53是通过差值运算确定所述第一数值NI和所述第二数值N2是否相等,考虑到所述数值比较单元53存在误差,若所述第一数值NI和所述第二数值N2之差的绝对值在一定的误差范围内,即在|N1-N2|彡A时,所述数值比较单元53仍输出所述第一选择信号,A为误差。所述误差A可以根据对校准所述压控振荡器34的特性曲线的精度要求进行设置,对校准所述压控振荡器34的特性曲线的精度要求越高,所述误差A的取值越小。
[0053]所述控制单元37适于在接收到所述第一选择信号时保持选择当前工作的压控振荡单元工作,在接收到所述第二选择信号时选择非当前工作的压控振荡单元工作。具体地,可以对每个压控振荡单元设置使能端,所述控制单元37适于输出四个不同信号分别作为控制所述四个压控振荡单元工作的使能信号。当然,所述控制单元37也可以采用其他方式控制所述压控振荡单元工作,本发明对此不作限定。
[0054]在本发明实施例中,所述控制单元37包括适于存储至少两个校准码的校准码寄存器,所述校准码与所述压控振荡单元一一对应,所述校准码寄存器输出的校准码控制对应的压控振荡单元工作。具体地,所述校准码寄存器的存储位数根据所述压控振荡器的个数确定:2n>m,n为所述校准码寄存器的存储位数,m为所述压控振荡器的个数。本发明实施例中,所述压控振荡器34包括四个压控振荡单元,因此,所述校准码寄存器的存储位数可以为两位,存储的校准码分别为00、01、10以及11。
[0055]以所述校准码00、01、10以及11分别对应特性曲线为Cll、C12、C13以及C14为例,若所述校准码寄存器输出校准码00,则所述压控振荡单元34中具有特性曲线Cll的压控振荡单元工作;若所述校准码寄存器输出校准码01,则所述压控振荡单元34中具有特性曲线C12的压控振荡单元工作;若所述校准码寄存器输出校准码10,则所述压控振荡单元34中具有特性曲线C13的压控振荡单元工作;若所述校准码寄存器输出校准码11,则所述压控振荡单兀34中具有特性曲线C14的压控振荡单兀工作。
[0056]所述校准码寄存器适于在接收到所述第一选择信号时保存当前输出的校准码,在接收到所述第二选择信号时选择非当前输出的校准码输出。具体地,在所述频率比较单元36输出所述第一选择信号时,表示所述输入信号Vin的频率与所述分频信号Vdiv的频率相等,所述校准码寄存器保存当前输出的校准码,即控制当前工作的压控振荡单元继续工作;在所述频率比较单元36输出所述第二选择信号时,表示所述输入信号Vin的频率与所述分频信号Vdiv的频率不等,所述校准码寄存器选择非当前输出的校准码输出,即控制所述压控振荡器34切换另一个压控振荡单元工作。
[0057]进一步,在所述频率比较单元36输出所述第二选择信号时,可以按照不同的方式选择非当前输出的校准码输出。例如,若所述校准码寄存器预先输出最小的校准码00,SP预置位于最下方的特性曲线Cll的压控振荡单元工作,在所述频率比较单元36输
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