一种锁相环制造技术

本实用新型专利技术公开了一种锁相环。锁相环包括锁相环主体和与锁相环主体相连的频率范围自动控制器，锁相环主体至少包括压控振荡器；频率范围自动控制器包括比较单元、分频单元、第一控制单元、第二控制单元和逻辑控制单元。该锁相环能够在减小锁相环的面积的基础上，降低锁相环中的压控振荡器连续切换频段的时间，提升电路系统的稳定性。

A phase-locked loop

The utility model discloses a phase-locked loop. The phase-locked loop includes a phase-locked loop main body and an automatic frequency range controller connected with the phase-locked loop main body, and the phase-locked loop main body includes at least a voltage-controlled oscillator; the frequency range automatic controller includes a comparison unit, a frequency division unit, a first control unit, a second control unit and a logic control unit. The PLL can reduce the continuous switching time of the VCO in PLL and enhance the stability of the circuit system on the basis of reducing the PLL area.

【技术实现步骤摘要】
一种锁相环
本技术实施例涉及通信
，尤其涉及一种锁相环。
技术介绍
锁相环作为一种典型的反馈控制电路，利用外部输入信号控制环路内部信号的频率和相位，进而实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。因此，锁相环越来越多被用做视频监控领域的频率合成器以及时钟发生器的组成器件。传统的锁相环通常包括相频检测器，充电泵，低通滤波器，压控振荡器，以及可编程反馈分频器。为了减小锁相环的面积，现有的锁相环通常将压控振荡器总的频率范围分为多个连续交叠的频率范围，即多个频段，用于降低压控振荡器的增益。每个频段都有对应的预先设定的压控振荡器的工作电压范围(即最大电压VH至最小电压VL之间)，通过将压控振荡器的控制电压与预设的压控振荡器的工作电压范围VH和VL比较确定压控振荡器工作在哪一个频段：如果压控振荡器的工作电压大于VH说明这个频段频率太低，需要向更高的频段切换；如果压控振荡器的工作电压小于VL说明这个频段频率太高，需要向更低的频段切换，直至压控振荡器的工作电压介于VH和VL之间。然而，通常压控振荡器的频段切换需要在进入新的频段后等待足够长的时间才能进行下一次切换，如果切换后压控振荡器的工作电压依然没有介于VH和VL之间，则需要继续切换，等待的时间太长，影响电路系统性能。
技术实现思路
本技术提供一种锁相环，能够在减小锁相环的面积的基础上，降低锁相环中的压控振荡器连续切换频段的时间，提升电路系统的稳定性。第一方面，本技术实施例提供了一种锁相环，包括：锁相环主体和与锁相环主体相连的频率范围自动控制器，锁相环主体至少包括压控振荡器；频率范围自动控制器，包括比较单元、分频单元、第一控制单元、第二控制单元和逻辑控制单元，其中，比较单元的输入端输入控制电压，比较单元的输出端与逻辑控制单元相连，分频单元的输入端输入输入时钟信号，分频单元的输出端分别与第一控制单元的第一输入端和第二控制单元的第一输入端相连，第一控制单元的第二输入端输入输出时钟信号，第一控制单元的第三输入端输入第一预设值，第二控制单元的第二输入端输入输出时钟信号，第二控制单元的第三输入端输入第二预设值，第一控制单元的输出端与逻辑控制单元相连，第二控制单元的输出端与逻辑控制单元相连，逻辑控制单元与压控振荡器相连；比较单元，用于对控制电压、最大电压和最小电压进行比较，其中，最大电压为压控振荡器当前工作频段的最大电压，最小电压为压控振荡器当前工作频段的最小电压；分频单元，用于对输入时钟信号进行分频，生成并分别向第一控制单元和第二控制单元发送分频信号，其中，分频信号的频率为输入时钟信号的频率的1/2；逻辑控制单元，用于控制第一控制单元计数，并控制压控振荡器切换至上一工作频段，其中，上一工作频段为与压控振荡器的当前工作频段相邻、且高于压控振荡器的当前工作频段的频段；以及控制第二控制单元计数，并控制压控振荡器切换至下一工作频段，其中，下一工作频段为与压控振荡器的当前工作频段相邻、且低于压控振荡器的当前工作频段的频段。进一步地，锁相环主体包括相频检测器，充电泵，低通滤波器，压控振荡器，以及可编程反馈分频器；其中，相频检测器的第一输入端输入输入时钟信号，相频检测器的输出端与充电泵的输入端相连，充电泵的输出端与低通滤波器和压控振荡器的输入端均相连，低通滤波器与压控振荡器的输入端相连，压控振荡器的输出端与可编程反馈分频器的输入端相连，可编程反馈分频器的输出端与相频检测器的第二输入端相连，低通滤波器与比较单元相连。进一步地，相频检测器，用于接收输入时钟信号和可编程反馈分频器发送的反馈时钟信号，并比较输入时钟信号和反馈时钟信号的相位，生成相位差值信号，向充电泵发送相位差值信号；充电泵，用于接收相频检测器发送的相位差值信号，并根据相位差值信号生成充电电流或放电电流；低通滤波器，用于向压控振荡器输出控制电压，并根据充电电流或放电电流，控制控制电压的大小；压控振荡器，用于根据低通滤波器输出的控制电压生成并输出输出时钟信号；其中，在控制电压增大时提高输出时钟信号的频率，在控制电压减小时降低输出时钟信号的频率；可编程反馈分频器，用于采集压控振荡器输出的输出时钟信号，并根据输出时钟信号，生成反馈时钟信号，其中，反馈时钟信号的频率为输出时钟信号的频率的1/N，其中，N为大于或者等于2的正整数。进一步地，分频单元为二分频分频器；第一控制单元至少包括第一计数器；第二控制单元至少包括第二计数器，其中，第一预设值等于第二预设值，所述第一预设值为正整数。进一步地，第一控制单元包括第一计数器和加法器，加法器的第一输入端输入数值M，加法器的第二输入端输入数值δ，加法器的输出端输出第一预设值，第一预设值为(M+δ)；第二控制单元包括第二计数器和减法器，减法器的第一输入端输入数值M，减法器的第二输入端输入数值δ，减法器的输出端输出第二预设值，第二预设值为(M-δ)；其中，M为正整数，δ为正整数。进一步地，比较单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一运算放大器和第二运算放大器；其中，第一电阻的一端输入电压，第一电阻的另一端与第一运算放大器的第二输入端相连，第二电阻的一端与第一电阻的另一端相连，第二电阻的另一端与第二运算放大器的第二输入端相连，第三电阻的一端与第二电阻的另一端相连，第三电阻的另一端接地，第一运算放大器的第一输入端输入控制电压，第二运算放大器的第一输入端输入控制电压，第一运算放大器的输出端与逻辑控制单元相连，第二运算放大器的输出端与逻辑控制单元相连。进一步地，二分频分频器为D类型触发器。本技术通过在锁相环中设置频率范围自动控制器，频率范围自动控制器包括比较单元、分频单元、第一控制单元、第二控制单元和逻辑控制单元。其中，当控制电压大于最大电压时，逻辑控制单元可以控制第一控制单元计数，并控制压控振荡器切换至上一工作频段；当控制电压小于最小电压时，逻辑控制单元可以控制第二控制单元计数，并控制压控振荡器切换至下一工作频段。通过控制第一控制单元或者第二控制单元计数来切换频段的方法，在锁相环需要连续切换频段的场景中，能够在减小锁相环的面积的基础上，降低锁相环中的压控振荡器连续切换频段的时间，提升电路系统的稳定性。附图说明图1为一种传统的锁相环的结构示意图；图2为一种现有的锁相环的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种锁相环的结构示意图；图4为本技术实施例提供的另一种锁相环的结构示意图；图5为本技术实施例提供的一种图4所示的锁相环中频率范围自动控制器11的结构示意图；图6为本技术实施例提供的另一种图4所示的锁相环中频率范围自动控制器11的结构示意图；图7为本技术实施例提供的一种锁相环的频率范围示意图；图8为本技术实施例提供的一种锁相环的升频波形仿真图；图9为本技术实施例提供的一种锁相环的降频波形仿真图；图10为本技术实施例提供的一种频率控制方法的流程示意图；图11为本技术实施例提供的另一种频率控制方法的流程示意图；图12为本技术实施例提供的又一种频率控制方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锁相环，其特征在于，包括：锁相环主体和与所述锁相环主体相连的频率范围自动控制器，所述锁相环主体至少包括压控振荡器；所述频率范围自动控制器，包括比较单元、分频单元、第一控制单元、第二控制单元和逻辑控制单元，其中，所述比较单元的输入端输入控制电压，所述比较单元的输出端与所述逻辑控制单元相连，所述分频单元的输入端输入输入时钟信号，所述分频单元的输出端分别与所述第一控制单元的第一输入端和所述第二控制单元的第一输入端相连，所述第一控制单元的第二输入端输入输出时钟信号，所述第一控制单元的第三输入端输入第一预设值，所述第二控制单元的第二输入端输入输出时钟信号，所述第二控制单元的第三输入端输入第二预设值，所述第一控制单元的输出端与所述逻辑控制单元相连，所述第二控制单元的输出端与所述逻辑控制单元相连，所述逻辑控制单元与所述压控振荡器相连；所述比较单元，用于对所述控制电压、最大电压和最小电压进行比较，其中，所述最大电压为所述压控振荡器当前工作频段的最大电压，所述最小电压为所述压控振荡器当前工作频段的最小电压；所述分频单元，用于对所述输入时钟信号进行分频，生成并分别向所述第一控制单元和所述第二控制单元发送分频信号，其中，所述分频信号的频率为所述输入时钟信号的频率的1/2；所述逻辑控制单元，用于控制所述第一控制单元计数，并控制所述压控振荡器切换至上一工作频段，其中，所述上一工作频段为与所述压控振荡器的当前工作频段相邻、且高于所述压控振荡器的当前工作频段的频段；以及控制所述第二控制单元计数，并控制所述压控振荡器切换至下一工作频段，其中，所述下一工作频段为与所述压控振荡器的当前工作频段相邻、且低于所述压控振荡器的当前工作频段的频段。...

【技术特征摘要】
1.一种锁相环，其特征在于，包括：锁相环主体和与所述锁相环主体相连的频率范围自动控制器，所述锁相环主体至少包括压控振荡器；所述频率范围自动控制器，包括比较单元、分频单元、第一控制单元、第二控制单元和逻辑控制单元，其中，所述比较单元的输入端输入控制电压，所述比较单元的输出端与所述逻辑控制单元相连，所述分频单元的输入端输入输入时钟信号，所述分频单元的输出端分别与所述第一控制单元的第一输入端和所述第二控制单元的第一输入端相连，所述第一控制单元的第二输入端输入输出时钟信号，所述第一控制单元的第三输入端输入第一预设值，所述第二控制单元的第二输入端输入输出时钟信号，所述第二控制单元的第三输入端输入第二预设值，所述第一控制单元的输出端与所述逻辑控制单元相连，所述第二控制单元的输出端与所述逻辑控制单元相连，所述逻辑控制单元与所述压控振荡器相连；所述比较单元，用于对所述控制电压、最大电压和最小电压进行比较，其中，所述最大电压为所述压控振荡器当前工作频段的最大电压，所述最小电压为所述压控振荡器当前工作频段的最小电压；所述分频单元，用于对所述输入时钟信号进行分频，生成并分别向所述第一控制单元和所述第二控制单元发送分频信号，其中，所述分频信号的频率为所述输入时钟信号的频率的1/2；所述逻辑控制单元，用于控制所述第一控制单元计数，并控制所述压控振荡器切换至上一工作频段，其中，所述上一工作频段为与所述压控振荡器的当前工作频段相邻、且高于所述压控振荡器的当前工作频段的频段；以及控制所述第二控制单元计数，并控制所述压控振荡器切换至下一工作频段，其中，所述下一工作频段为与所述压控振荡器的当前工作频段相邻、且低于所述压控振荡器的当前工作频段的频段。2.根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述锁相环主体包括相频检测器，充电泵，低通滤波器，压控振荡器，以及可编程反馈分频器；其中，所述相频检测器的第一输入端输入所述输入时钟信号，所述相频检测器的输出端与所述充电泵的输入端相连，所述充电泵的输出端与所述低通滤波器和所述压控振荡器的输入端均相连，所述低通滤波器与所述压控振荡器的输入端相连，所述压控振荡器的输出端与所述可编程反馈分频器的输入端相连，所述可编程反馈分频器的输出端与所述相频检测器的第二输入端相连，所述低通滤波器与所述比较单元相连。3.根据权利要求2所述的锁相环，其特征在于，所述相频检测器，用于接收所述输入时钟信号和所述可编程反...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海涛，
申请(专利权)人：上海玮舟微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31