一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法。
【背景技术】
[0002]传统锁相环路只有一个环路，包括五个模块，分别是:鉴频鉴相器、电荷栗、低通滤波器、压控振荡器和分频器，主要实现对输入参考频率信号的倍频。
[0003]传统的锁相环信号处理过程如图1所示，鉴频鉴相器根据两输入方波信号的相差产生不同宽度的脉冲调制信号，电荷栗根据输入的脉冲调制信号输出电流脉冲，低通滤波器对电流脉冲进行积分和滤波，完成电流到电压的转变，压控振荡器根据上述电压输出对应的频率信号，分频器对这个频率信号进行分频。压控振荡器的频率-电压传递曲线如图2所示，因为压控振荡器的增益是图2所示曲线在锁定的某个频点的斜率，所以在有效输入控制电压AV范围内对应必须覆盖频率范围Af时，此Af越大，则此曲线的斜率也就越大。考虑到工艺，电源电压，温度的偏差，为了有效覆盖A f，必须加大频率覆盖范围，这时的曲线斜率就很大了，常常达到GHZ/V的数量级。以上的做法是保证了对宽频率范围的覆盖，但是高的压控振荡器的增益，带来的明显弊端就是压控振荡器对输入控制电压上噪声的敏感，恶化了抖动性能。从提高抖动性能的角度，其实是希望有一个低的压控振荡器的增益。从上所述，可以看出传统的锁相环结构存在宽锁定范围和低压控振荡器增益之间的矛盾。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法，该方法在实现宽频锁定功能的同时也实现了利用低的压控振荡器增益来达到低抖动的目的。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法，它包括以下步骤:
(1)先启用带有高增益压控振荡器的锁相环路A工作，利用高增益压控振荡器的覆盖频率范围宽的优点来锁定频点；
(2)锁定频点后，切换带有高增益压控振荡器的锁相环路A到带有低增益压控振荡器的锁相环路B，利用低增益压控振荡器的增益低的优点来保证低抖动。
所述的锁相环包括锁相环路A、锁相环路B和逻辑判断模块，输入参考时钟信号分别与锁相环路A、锁相环路B和逻辑判断模块的输入连接，逻辑判断模块分别与锁相环路A和锁相环路B连接。
[0006]所述的逻辑判断模块判断锁相环路A锁定频点时，关闭锁相环路A，同时切换到锁相环路B。
[0007]本发明的有益效果是:
利用带有高增益压控振荡器的锁相环路A来锁定频点，然后切换到带有低增益压控振荡器的锁相环路B来保证低抖动，使锁相环实现宽锁定范围低抖动的目的。
【附图说明】
[0008]图1为传统的锁相环架构图；
图2为压控振荡器的频率-电压传递曲线图；
图3为本发明的流程图；
图4为本发明的电路原理框图；
图5为高增益压控振荡器的频率-电压转移曲线和低增益压控振荡器的频率-电压转移曲线不意图；
图6为本发明的一个实施例的架构图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0010]如图3所示，一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法，它包括以下步骤:
(1)先启用带有高增益压控振荡器的锁相环路A工作，利用高增益压控振荡器的覆盖频率范围宽的优点来锁定频点；
(2)锁定频点后，切换带有高增益压控振荡器的锁相环路A到带有低增益压控振荡器的锁相环路B，利用低增益压控振荡器的增益低的优点来保证低抖动。
[0011]如图4所示，一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法，锁相环电路包括锁相环路A、锁相环路B和逻辑判断模块，输入参考时钟信号分别与锁相环路A、锁相环路B和逻辑判断模块的输入连接，逻辑判断模块分别与锁相环路A和锁相环路B连接。
[0012]图5是本发明为了演示宽锁定范围和低压控振荡器增益效果给出的高压控振荡器的频率-电压转移曲线和低压控振荡器的频率-电压转移曲线示意图，如图5所示，比如目的就是锁定Π这个频点并且有低抖动的性能，那刚开始锁相环路A工作，对应的压控振荡器的频率-电压转移曲线是A所示的这条曲线，可以看到这个曲线的斜率大，可以在很宽的频率范围内完成锁定。当锁相环路A锁定f I频点时，逻辑判断模块会把环路切换到锁相环路B，对应的压控振荡器的频率-电压转移曲线是B所示的这条曲线，可以看到这个曲线的斜率不大，不能完成很宽的频率范围的锁定，但是锁相环路A已经完成了很宽的频率范围的锁定这个任务，并不需要锁相环路B也具有这个功能，锁相环路B的功能是在锁相环路A的基础上，在锁相环路A把频点捕获后，切换到锁相环路B，锁相环路B对应的压控振荡器的频率-电压转移曲线只需应付这个频点时对应的电压温度波动就可以了，所以需要的频率范围不宽，所以此时压控振荡器的增益低，正好利于抖动性能的提高，因为压控振荡器的低增益是提高抖动性能的关键点。
[0013]如图6所示，作为本发明的一个实施例，它包括两个压控振荡器增益高低不同的锁相环路A和锁相环路B，以及一个逻辑判断模块，锁相环路A由鉴频鉴相器A、电荷栗A、低通滤波器A、压控振荡器和分频器组成，锁相环路B由鉴频鉴相器B、电荷栗B、低通滤波器B、压控振荡器和分频器组成，锁相环路A和锁相环路B共用了压控振荡器和分频器；输入参考时钟信号分别与逻辑判断模块、鉴频鉴相器A和鉴频鉴相器B连接，鉴频鉴相器A和鉴频鉴相器B的输出分别与电荷栗A和电荷栗B连接，电荷栗A和电荷栗B的输出分别与低通滤波器A和低通滤波器B连接，低通滤波器A和低通滤波器B的输出分别与压控振荡器的两个输入端连接，压控振荡器的输出与分频器的输入连接，分频器的输出分别与逻辑判断模块、鉴频鉴相器A和鉴频鉴相器B连接，逻辑判断模块的输出分别与鉴频鉴相器A、鉴频鉴相器B、电荷栗A和电荷栗B连接。
[0014]所述的鉴频鉴相器A和鉴频鉴相器B，分别根据两输入方波信号的相差产生不同宽度的脉冲调制信号。
[0015]所述的电荷栗A和电荷栗B，分别根据输入的脉冲调制信号输出电流脉冲。
[0016]所述的低通滤波器A和低通滤波器B，分别对电流脉冲进行积分和滤波，完成电流到电压的转变，输出电压信号。
[0017]所述的压控振荡器，根据不同的输入电压输出不同频率的信号。
[0018]所述的分频器，对输入信号的频率进行分频。
[0019]所述的逻辑判断模块用于判断高增益锁相环路是否锁定或接近锁定，如是，则关断该高增益环路让电荷栗输出为高阻，以便保存低通滤波器上的电荷，同时切换到低增益的锁相环路。
所述的锁相环路A中对应的压控振荡器的增益是高增益，锁相环路B中对应的压控振荡器的增益是低增益；刚开始时是锁相环路A工作，当逻辑判断模块根据输入的两路信号判断出环路锁定或接近锁定时，切换到锁相环路B工作，同时将电荷栗A输出设置成高阻态，以便保存低通滤波器A上的电荷，协助锁相环路B完成最后的锁定。
【主权项】
1.一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法，其特征在于:它包括以下步骤: (1)先启用带有高增益压控振荡器的锁相环路A工作，利用高增益压控振荡器的覆盖频率范围宽的优点来锁定频点； (2)锁定频点后，切换带有高增益压控振荡器的锁相环路A到带有低增益压控振荡器的锁相环路B，利用低增益压控振荡器的增益低的优点来保证低抖动。2.根据权利要求1所述的一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法，其特征在于:所述的锁相环包括锁相环路A、锁相环路B和逻辑判断模块，输入参考时钟信号分别与锁相环路A、锁相环路B和逻辑判断模块的输入连接，逻辑判断模块分别与锁相环路A和锁相环路B连接。3.根据权利要求2所述的一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法，其特征在于:所述的逻辑判断模块判断锁相环路A锁定频点时，关闭锁相环路A，同时切换到锁相环路B。
【专利摘要】本发明公开了一种优化锁相环结构实现宽锁定范围低抖动的方法，它包括以下步骤：先启用带有高增益压控振荡器的锁相环路A工作，利用高增益压控振荡器的覆盖频率范围宽的优点来锁定频点；锁定频点后，切换带有高增益压控振荡器的锁相环路A到带有低增益压控振荡器的锁相环路B，利用低增益压控振荡器的增益低的优点来保证低抖动。本发明利用带有高增益压控振荡器的锁相环路A来锁定频点，然后切换到带有低增益压控振荡器的锁相环路B来保证低抖动，使锁相环实现宽锁定范围低抖动的目的。
【IPC分类】H03L7/099
【公开号】CN105656478
【申请号】
【发明人】刘辉
【申请人】成都振芯科技股份有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年11月14日