锁相环系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锁相环系统，包括鉴频鉴相器、第一流控振荡器及分频器，外部信号输入至鉴频鉴相器的一输入端，分频器的输出端与鉴频鉴相器的另一输入端连接，鉴频鉴相器的输出端与第一流控振荡器的输入端连接，第一流控振荡器产生一输出信号并经其输出端输出，且第一流控振荡器的输出端还与分频器的输入端连接；其中，还包括一电荷泵电路，电荷泵电路连接于鉴频鉴相器与第一流控振荡器之间，以将鉴频鉴相器输出的脉宽信号转化为电流信号并输入至第一流控振荡器，且电荷泵电路中未设置有电阻与电容。本发明专利技术的锁相环系统，在同样的传输函数特性下，面积更小，并且不受电容漏电效应和电阻热噪声对锁相环输出频率准确度的影响，提高了锁相环系统输出频率的精确度。

PLL system

The invention discloses a phase-locked loop system, including PFD, the first fluidic oscillator and divider, an external signal input to the input end of the PFD, another input and output frequency divider and PFD end connection, PFD output with the first fluidic oscillator is connected with the input terminal, the first fluidic oscillator generates an output signal and the output end and the output end of the first fluidic oscillator and divider is connected to the input end; which also includes a charge pump circuit, charge pump circuit connected between the PFD and first fluidic oscillator, the PFD pulse signal into a current signal output and input to the first fluidic oscillator and charge pump circuit not provided with a resistor and a capacitor. The phase-locked loop system of the invention, the transmission characteristics of the same function, a smaller area, and will not be influenced by the capacitance effect and leakage resistance thermal noise on the accuracy of phase locked loop output frequency, improve the PLL output frequency accuracy.

【技术实现步骤摘要】
锁相环系统
本专利技术涉及集成电路领域，更具体地涉及一种锁相环系统。
技术介绍
锁相环系统是一种被广泛用于模拟、数字和射频系统中用来倍频低频参考时钟频率，从而产生所需高频时钟的一种电路模块系统。在当今的片上系统(SOC)中，往往集成了大量的锁相环模块，以满足其日益增多的核心、内存和接口数量的需求。因此，降低单个锁相环模块的面积可以作为降低整个片上系统面积的重要手段之一。锁相环系统具有各种不同的结构，基于电荷泵的模拟锁相环系统是目前应用较为广泛的一种锁相环结构,其结构原理具体如图1所示。该锁相环系统的工作原理简述如下：鉴频鉴相器PFD在系统初始状态时，其输出节点Vo1,Vo2输出低电平，其控制的开关S1、S2打开(开关S1,S2在低电平控制下打开，在高电平控制下闭合)，节点Vc的电压保持不变。假设输入鉴频鉴相器PFD的两输入节点Vi1、Vi2的信号存在一相位差且时，鉴频鉴相器PFD的输出端Vo1输出高电平,输出端Vo2保持低电平，且其高电平的脉宽w满足以下关系：其中，fr为外部输入信号vin1的频率。在Vo1输出为高电平的时候，开关S1闭合，电流源DC1流经电阻R1向电容C1充电，记充电电流大小为I，此时节点电压Vc升高。由于节点Vc为压控振荡器VCO的输入节点，压控振荡器VCO输出信号Fout的频率fo满足fo＝Kvco*Vc(Kvco为压控振荡器的增益)因此当Vc电压升高时，输出频率fo升高，经过分频器DIV分频后的反馈信号vin2的频率fb升高，反馈信号vin2的相位也相应升高，从而使得相位差减小，如此反复，理论上相位差将会减小至0。同样地，当时，开关S2闭合，开关S1打开，电容C1在电流源DC2的作用下放电(放电电压同样为I)，Vc电压降低，压控振荡器VCO输出信号Fout的频率降低，反馈信号vin2的频率和相位降低，相位差的绝对值减小，如此反复后，理论上相位差同样减少至0。当鉴频鉴相器PFD两输入端相位差为0时，其频率也相同(因为频率是相位的微分),即fr＝fb,又因为fb＝fo/N,所以fo＝N*fr,从而实现了将输入信号vin1的频率fr倍频为N倍的功能(N分分频器的分频比)。从控制系统理论上来讲，上述锁相环系统的闭环传输函数是一个二阶响应，存在环路稳定性问题。为了使环路稳定工作，通常情况下需要将环路的相位裕度调至大于60度并且使环路带宽小于输入频率的十分之一。为了满足以上两个条件需要电容C1的值较大，举例来讲，当相位裕度取65度，环路带宽为2MHz时，电容C1的值通常为会大于300pF，300pF的电容在CMOS集成电路中会占据较大的芯片面积。另外在此类锁相环电路中，电容C1通常采用MOS电容制成，MOS具有漏电效应，其漏电大小与其电容大小成正比例，因此较大的C1会导致MOS电容漏电较为严重，影响节点Vc电压的稳定性，从而造成输出信号Fout的频率具有一定的抖动，影响频率信号的精确度。不仅如此，该锁相环的环路稳定性同时还需要在C1上串联一较大电阻R1才能保证，较大的电阻R1不仅增大了电路面积，也在节点Vc处引入了一定的热噪声，从而进一步降低了信号频率的精确度。因此，有必要提供一种改进的锁相环系统来克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锁相环系统，在同样的传输函数特性下，面积更小，并且不受电容漏电效应和电阻热噪声对锁相环输出频率准确度的影响，提高了锁相环系统输出频率的精确度。为实现上述目的，本专利技术提供了一种锁相环系统，包括鉴频鉴相器、第一流控振荡器及分频器，外部信号输入至所述鉴频鉴相器的一输入端，所述分频器的输出端与所述鉴频鉴相器的另一输入端连接，以输入反馈信号至所述鉴频鉴相器，所述鉴频鉴相器的输出端与所述第一流控振荡器的输入端连接，所述第一流控振荡器产生一输出信号并经其输出端输出，且所述第一流控振荡器的输出端还与所述分频器的输入端连接，以将所述输出信号输入至所述分频器；其中，还包括一电荷泵电路，所述电荷泵电路连接于所述鉴频鉴相器与第一流控振荡器之间，以将所述鉴频鉴相器输出的脉宽信号转化为电流信号并输入至所述第一流控振荡器，且所述电荷泵电路中未设置有电阻与电容。较佳地，所述鉴频鉴相器具有两个输出端，所述电荷泵电路包括积分通路与直通通路，所述鉴频鉴相的两输出端输出脉冲信号至所述积分通路，所述积分通路对输入的脉冲信号进行积分运算后输出至所述第一流控振荡器；所述鉴频鉴相的两输出端输出脉冲信号至所述直通通路，所述直通通路对输入的脉冲信号进行线性放大并输出至所述第一流控振荡器。较佳地，所述积分通路包括第一电流源、第二电流源、第三电流源、第四电流源、第二流控振荡器及鉴相器，所述第一电流源、第二电流源及第三电流源的一端均与所述第二流控振荡器的输入端连接，所述第一电流源及第三电流源的另一端均与外部电源连接，所述第二电流源的另一端接地，所述鉴频鉴相器的一输出端控制所述第一电流源与所述第二流控振荡器的连接，所述鉴频鉴相器的另一输出端控制所述第二电流源与所述第二流控振荡器的连接；所述第二流控振荡器的输出端与所述鉴相器的一输入端连接，外部信号输入所述鉴相器的另一输入端；所述第四电流源的一端与所述第一流控振荡器的输入端连接，其另一端与外部电源连接；所述鉴相器的输出端控制所述第四电流源与所述第一流控振荡器的输入端连接。较佳地，所述积分通路还包括第一开关、第二开关及第三开关；所述第一开关的一端与所述第一电流源的一端连接，其另一端与所述第二流控振荡器的输入端连接，所述鉴频鉴相器的一输出端与所述第一开关的控制端连接以控制所述第一开关的打开/闭合；所述第二开关的一端与所述第二流控振荡器的输入端连接，其另一端与所述第二电流源的一端连接，所述鉴频鉴相器的另一输出端与所述第二开关的控制端连接以控制所述第二开关的打开/闭合；所述第三开关的一端与所述第四电流源的一端连接，其另一端与所述第一流控振荡器的输入端连接，所述鉴相器的输出端与所述第三开关的控制端连接以控制所述第三开关的打开/闭合。较佳地，所述第一开关、第二开关及第三开关均在其控制端电压为高电平时闭合，且所述第一开关、第二开关及第三开关均在其控制端电压为低电平时打开。较佳地，所述直通通路包括第五电流源及第六电流源，所述第五电流源与第六电流源的一端均与所述第一流控振荡器的输入端连接，所述第五电流源的另一端与外部电源连接，所述鉴频鉴相器的一输出端控制所述第五电流源与第一流控振荡器的输入端连接；所述第六电流源的另一端接地，所述鉴频鉴相器的另一输出端控制所述第六电流源与第一流控振荡器的输入端连接。较佳地，所述直通通路还包括第四开关与第五开关，所述第四开关的一端与所述第五电流源的一端连接，其另一端与所述第一流控振荡器的输入端连接，所述鉴频鉴相器的一输出端与所述第四开关的控制端连接以控制所述第四开关的打开/闭合；所述第五开关的一端与所述第一流控振荡器的输入端连接，其另一端与所述第六电流源的一端连接，所述鉴频鉴相器的另一输出端与所述第五开关的控制端连接以控制所述第五开关的打开/闭合。较佳地，所述第四开关及第五开关均在其控制端电压为高电平时闭合，且所述第四开关及第五开关均在其控制端电压为低电平时打开。较佳地，所述锁相环系统还包括第七电流源，所述第七电流源一端与外部电源连接，另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锁相环系统，包括鉴频鉴相器、第一流控振荡器及分频器，外部信号输入至所述鉴频鉴相器的一输入端，所述分频器的输出端与所述鉴频鉴相器的另一输入端连接，以输入反馈信号至所述鉴频鉴相器，所述鉴频鉴相器的输出端与所述第一流控振荡器的输入端连接，所述第一流控振荡器产生一输出信号并经其输出端输出，且所述第一流控振荡器的输出端还与所述分频器的输入端连接，以将所述输出信号输入至所述分频器；其特征在于，还包括一电荷泵电路，所述电荷泵电路连接于所述鉴频鉴相器与第一流控振荡器之间，以将所述鉴频鉴相器输出的脉宽信号转化为电流信号并输入至所述第一流控振荡器，且所述电荷泵电路中未设置有电阻与电容。

【技术特征摘要】
1.一种锁相环系统，包括鉴频鉴相器、第一流控振荡器及分频器，外部信号输入至所述鉴频鉴相器的一输入端，所述分频器的输出端与所述鉴频鉴相器的另一输入端连接，以输入反馈信号至所述鉴频鉴相器，所述鉴频鉴相器的输出端与所述第一流控振荡器的输入端连接，所述第一流控振荡器产生一输出信号并经其输出端输出，且所述第一流控振荡器的输出端还与所述分频器的输入端连接，以将所述输出信号输入至所述分频器；其特征在于，还包括一电荷泵电路，所述电荷泵电路连接于所述鉴频鉴相器与第一流控振荡器之间，以将所述鉴频鉴相器输出的脉宽信号转化为电流信号并输入至所述第一流控振荡器，且所述电荷泵电路中未设置有电阻与电容。2.如权利要求1所述的锁相环系统，其特征在于，所述鉴频鉴相器具有两个输出端，所述电荷泵电路包括积分通路与直通通路，所述鉴频鉴相的两输出端输出脉冲信号至所述积分通路，所述积分通路对输入的脉冲信号进行积分运算后输出至所述第一流控振荡器；所述鉴频鉴相的两输出端输出脉冲信号至所述直通通路，所述直通通路对输入的脉冲信号进行线性放大并输出至所述第一流控振荡器。3.如权利要求2所述的锁相环系统，其特征在于，所述积分通路包括第一电流源、第二电流源、第三电流源、第四电流源、第二流控振荡器及鉴相器，所述第一电流源、第二电流源及第三电流源的一端均与所述第二流控振荡器的输入端连接，所述第一电流源及第三电流源的另一端均与外部电源连接，所述第二电流源的另一端接地，所述鉴频鉴相器的一输出端控制所述第一电流源与所述第二流控振荡器的连接，所述鉴频鉴相器的另一输出端控制所述第二电流源与所述第二流控振荡器的连接；所述第二流控振荡器的输出端与所述鉴相器的一输入端连接，外部信号输入所述鉴相器的另一输入端；所述第四电流源的一端与所述第一流控振荡器的输入端连接，其另一端与外部电源连接；所述鉴相器的输出端控制所述第四电流源与所述第一流控振荡器的输入端连接。4.如权利要求3所述的锁相环系统，其特征在于，所述积分通路还包括第一开关、第二开关及第三开关；所述第一开关的一端与所述第一电流源...

【专利技术属性】
技术研发人员：何力，
申请(专利权)人：四川和芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51