锁相环电路及压控振荡器的特性曲线的校准方法_3

文档序号:8383418阅读:来源:国知局
出所述第二选择信号时,所述校准码寄存器选择向上步进的校准码输出;若所述校准码寄存器预先输出最大的校准码11,即预置位于最上方的特性曲线C14的压控振荡单元工作,在所述频率比较单元36输出所述第二选择信号时,所述校准码寄存器选择向下步进的校准码输出;若所述校准码寄存器预先输出中间值的校准码01 (或10),即预置位于中间的特性曲线C12(或C13)的压控振荡单元工作,所述第二选择信号可以包括第三选择信号和第四选择信号:在所述输入信号Vin的频率大于所述分频信号Vdiv的频率时,所述频率比较单元36产生所述第三选择信号,所述校准码寄存器选择向上步进的校准码输出;在所述输入信号Vin的频率小于所述分频信号Vdiv的频率时,所述频率比较单元36产生所述第四选择信号,所述校准码寄存器选择向下步进的校准码输出。
[0058]需要说明的是,所述控制单元37的电路结构并不限于本发明实施例提供的校准码寄存器,还可以采用其他形式的电路结构,本发明对此不作限定。
[0059]所述参考电压产生单元38适于产生参考电压,所述参考电压与所述压控振荡单元的控制电压的中心值相关。由于在多数锁相环电路中,电荷泵电流平衡点输出电压和压控振荡器的控制电压的中心值均是锁相环电路的电源电压的二分之一,因此,在本发明实施例中,设置所述参考电压为所述锁相环电路的电源电压的二分之一,该参考电压的选择可以对准电流型电荷泵最佳电流平衡输出电压,消除由不平衡电流造成的参考频率噪声带。本发明实施例提供一种所述参考电压产生单元38的具体电路结构,如图6所示。
[0060]参考图6,所述参考电压产生单元38包括第一电阻Rl和第二电阻R2,所述第一电阻Rl和第二电阻R2的电阻值相等。具体地,所述第一电阻Rl的一端适于输入所述锁相环电路的电源电压Vdd,所述第一电阻Rl的另一端连接所述第二电阻R2的一端并适于输出所述参考电压,所述第二电阻R2的另一端适于接地。
[0061]在本发明实施例中,由于所述参考电压产生单元38采用简单的电阻分压的电路结构产生所述参考电压,因此,所述参考电压的精确度高,不受工艺变化影响。
[0062]本发明实施例还提供另一种所述参考电压产生单元38的具体电路结构,如图7所示。参考图7,所述参考电压产生单元38包括第一开关Kl以及电阻值相等的第一电阻Rl和第二电阻R2。具体地,所述第一电阻Rl的一端适于输入所述锁相环电路的电源电压Vdd,所述第一电阻Rl的另一端连接所述第二电阻R2的一端并适于输出所述参考电压,所述第二电阻R2的另一端通过所述第一开关Kl接地,即所述第一开关Kl的第一端连接所述第二电阻R2的另一端,所述第一开关Kl的第二端接地。所述第一开关Kl的控制端适于接收第二控制信号,所述第二控制信号在所述频率比较单元36产生所述第一选择信号前控制所述第一开关Kl闭合,所述参考电压产生单元38通过所述第一电阻Rl和第二电阻R2分压产生所述参考电压;所述第二控制信号在所述频率比较单元36产生所述第一选择信号后控制所述第一开关Kl断开,无电流流过所述第一电阻Rl和第二电阻R2,能够减小所述锁相环电路的功耗。因此,所述第二控制信号与所述第一选择信号相关。
[0063]所述开关单元39的第一输入端Dl连接所述环路滤波器33的输出端,所述开关单元39的第二输入端D2适于接收所述参考电压,所述开关单元39的输出端D3连接所述压控振荡器34的输入端(亦即所述压控振荡单元的输入端),所述开关单元39的控制端D4适于接收第一控制信号,所述第一控制信号适于控制所述开关单元39的输出端D3与所述开关单元39的第一输入端Dl连接或者与所述开关单元39的第二输入端D2连接。
[0064]具体地,所述第一控制信号可以包括第三控制信号和第四控制信号。所述第三控制信号适于控制所述开关单元39的输出端D3与所述开关单元的第一输入端Dl连接;所述第四控制信号适于控制所述开关单元39的输出端D3与所述开关单元39的第二输入D2端连接。所述第三控制信号和所述第四控制信号分别与所述第一选择信号相关:所述第三控制信号在所述频率比较单元36产生所述第一选择信号后产生,所述第四控制信号在所述频率比较单元36产生所述第一选择信号前产生。
[0065]本发明实施例提供一种所述开关单元39的具体电路结构,如图8所示。参考图8,所述开关单元39的控制端包括第一控制端D5和第二控制端D6,所述第一控制端D5适于接收所述第三控制信号,所述第二控制端D6适于接收所述第四控制信号。所述开关单元39包括第二开关K2和第三开关K3,所述第二开关K2的第一端为所述开关单元39的第一输入端Dl,所述第二开关K2的第二端连接所述第三开关K3的第一端并作为所述开关单元39的输出端D3,所述第二开关K2的控制端为所述第一控制端D5 ;所述第三开关K3的第一端为所述开关单元39的第二输入端D2,所述第三开关K3的控制端为所述第三控制端D6。
[0066]需要说明的是,所述开关单元39也可以为单刀双掷开关,所述单刀双掷开关的公共端为所述开关单元39的输出端D3,所述单刀双掷开关的第一端为所述开关单元39的第一输入端Dl,所述单刀双掷开关的第二端为所述开关单元39的第二输入端D2,所述单刀双掷开关的控制端为所述开关单元39的控制端D4。
[0067]本发明技术方案提供的锁相环电路,通过所述开关单元39断开所述环路滤波器33与所述压控振荡器34的连接,施加所述参考电压至所述压控振荡器34,所述参考电压根据所述压控振荡器34的控制电压的中心值设置。通过比较所述分频信号Vdiv的频率与所述输入信号Vin的频率,即能判断期望获得的输出频率的频率值与其对应的控制电压是否在当前工作的压控振荡单元的特性曲线中间。
[0068]参考图3和图4,以期望获得的输出频率的频率值H)位于特性曲线C13为例,以下结合附图对本发明的锁相环电路的工作原理进行说明。
[0069]在所述锁相环电路启动后,由所述第一控制信号控制所述开关单元39的输出端D3与所述开关单元39的第二输入端D2连接,即所述开关单元39将所述参考电压产生单元38产生的参考电压输出至所述压控振荡器34 ;
[0070]预先设置所述压控振荡器34中的任意一个压控振荡单元工作,在本实施例中,预置具有特性曲线C12的压控振荡单元工作,即由所述控制单元37中的校准码寄存器输出与具有特性曲线C12的压控振荡单元对应的校准码01 ;
[0071]所述分频器35对所述压控振荡器34产生的输出信号Vout进行分频,产生分频信号 Vdiv ;
[0072]所述频率比较单元36比较所述输入信号Vin的频率和所述分频信号Vdiv的频率,参考图4,在控制电压为所述参考电压Vref时,各压控振荡单元的输出频率分别为点PU、点P12、点P13以及点P14对应的纵坐标值,由于点P12的纵坐标值小于点P13的纵坐标值H),表示期望获得的输出频率的频率值H)与其对应的控制电压不在当前工作的压控振荡单元的特性曲线中间,因此,所述频率比较单元36产生第二选择信号;
[0073]所述控制单元37接收到所述第二选择信号后,由所述校准码寄存器输出向上递增的校准码10,控制具有特性曲线C13的压控振荡单元工作;
[0074]所述频率比较单元36继续比较所述输入信号Vin的频率和所述分频信号Vdiv的频率,由于点P13的纵坐标值为期望获得的输出频率的频率值H),表示期望获得的输出频率的频率值H)与其对应的控制电压在当前工作的压控振荡单元的特性曲线中间,因此,所述频率比较单元36产生第一选择信号;
[0075]在所述频率比较单元36产生所述第一选择信号后,所述第一控制信号控制所述开关单元39的输出端D3与所述开关单元39的第一输入端Dl连接,所述锁相环电路的环路闭合。
[0076]本发明技术方案通过在所述压控振荡器34中设置多个具有不同特性曲线的压控振荡单元,能够将期望获得的输出频率的频率值H)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,减小由所述压控振荡器34的非线性特性引起的相位抖动,提升了所述锁相环电路的整体性能。
[0077]由于本发明技术方案利用所述锁相环电路本身的输入信号Vin作为校准源,而没有采用其他额外受工艺、温度、电压等因素影响的模拟电压源或模拟电流源作为校准源,所述输入信号Vin通常由晶体振荡器产生,因此,校准结果的精确度高。
[0078]本发明技术方案利用了所述锁相环电路本身的大部分电路对所述压控振荡器34的特性曲线进行校准,只增加了所述参考电压产生单元38、开关单元39、频率比较单元36以及控制单元37,如本发明实施例所描述的,增加的各单元均可以采用简单的模拟电路或数字电路实现,校准结果几乎不受工艺变化影响,同时校准
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