锁相环相位噪声之优化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了锁相环相位噪声之优化装置，包括电压偏置电路、压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵、低通环路滤波器、开关S1和开关S2，所述压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵、低通环路滤波器以及开关S1形成一闭合回路；当芯片上电时，所述开关S2用于在使能信号enb的控制下闭合，从而使得电压偏置电路向压控振荡器提供一初始输入电压信号；还包括偏移电流控制器，其用于在一参考周期内的一段时间向低通环路滤波器提供一偏移电流信号，从而使得低通环路滤波器在该偏移电流信号的作用下向压控振荡器提供所述滤波信号Vtune。本发明专利技术在现有的锁相环电路上改进并实现锁相环相位噪声的优化，设计简单、方便使用。

【技术实现步骤摘要】
锁相环相位噪声之优化装置
本专利技术涉及锁相环电路，尤其涉及锁相环电路中相位噪声的优化。
技术介绍
对于现有的锁相环是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。但是其在输出信号时很容易产生相位噪声，影响整个闭环回路。锁相环电路一般包括压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵和低通环路滤波器。但是在电荷泵对低通环路滤波器进行充放电产生输出信号Vtune时，电荷泵与鉴相鉴频器中的MOS管所产生的噪声会对输出结果产生较大影响。为了减少相位噪声一般是在电荷泵对低通环路滤波器进行充放电时加入一恒定偏移电流，如图1所示，但是其相位噪声仍然存在。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供锁相环相位噪声之优化装置，其解决了现有技术中锁相环电路中相位噪声高的问题。本专利技术的目的采用以下技术方案实现：一种锁相环相位噪声之优化装置，包括电压偏置电路、压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵、低通环路滤波器、开关S1和开关S2，其中所述电压偏置电路通过开关S2与压控振荡器的输入端连接，压控振荡器的输出端通过分频器与鉴相鉴频器的输入端连接，鉴相鉴频器的输出端通过电荷泵与低通环路滤波器的输入端连接，低通环路滤波器的输出端通过开关S1与压控振荡器的输入端连接；所述压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵、低通环路滤波器以及开关S1形成一闭合回路；当芯片上电时，所述开关S2用于在使能信号enb的控制下闭合，从而使得电压偏置电路向压控振荡器提供一初始输入电压信号；所述压控振荡器用于根据所述初始输入电压信号生成一输出信号A，并通过分频器将所述输出信号A生成一反馈时钟Fdiv；所述鉴相鉴频器用于根据所述反馈时钟Fdiv与外部输入的参考时钟Fref控制电荷泵向低通环路滤波器进行充放电；所述低通环路滤波器用于当开关S1在使能信号en的控制下闭合后，向压控振荡器提供一滤波信号Vtune；还包括一偏移电流控制器，所述偏移电流控制器用于在一参考周期内的一段时间向低通环路滤波器提供一偏移电流信号，从而使得低通环路滤波器在该偏移电流信号的作用下向压控振荡器提供所述滤波信号Vtune。优选地，所述鉴相鉴频器还用于根据参考时钟Fref和反馈时钟Fdiv产生输出信号UP和输出信号DN，所述输出信号UP用于控制电荷泵的充电电流的开或关，所述输出信号DN用于控制电荷泵的放电电流的开或关；所述输出信号UP还用于控制偏移电流控制器在充电模式下电流的开或关，所述输出信号DN还用于控制偏移电流控制器在放电模式下电流的开或关。优选地，所述使能信号en和使能信号enb是一对反相信号，所述使能信号en用于控制开关S1的开或关，所述使能信号enb用于控制开关S2的开或关；当开关S1断开时，开关S2闭合；当开关S1闭合时，开关S2断开。优选地，还包括自动频率控制器，所述分频器还用于根据压控振荡器产生的输出信号A生成另一反馈信号B并将其发送给自动频率控制器；所述自动频率控制器用于根据参考时钟Fref与该反馈信号B来使得压控振荡器选择不同的开关电容阵列，来调节输出信号A的频率大小。优选地，还包括电压比较电路和重锁控制电路，所述电压比较电路的输入端与开关S1连接、输出端与重锁控制电路的输入端连接；所述重锁控制电路的输出端与压控振荡器的输入端连接；所述电压比较电路用于根据滤波信号Vtune得出输出结果；所述重锁控制电路根据所述输出结果控制压控振荡器的工作，从而使得压控振荡器所产生的输出信号A的频率变化。优选地，所述电压比较电路中设有一高电压VH和一低电压VL；当电压比较电路检测到滤波信号Vtune的电压值处于该高电压VH和低电压VL之间时，所述输出结果为两比特信号控制字“00”；当电压比较电路检测到滤波信号Vtune的电压值高于该高电压VH时，所述输出结果为两比特信号控制字“01”；当电压比较电路检测到滤波信号Vtune的电压值低于该低电压VL之间时，所述输出结果为两比特信号控制字“10”。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过采用鉴相鉴频器的输出信号来控制电荷泵在对低通环路滤波器充放电时，恒定偏移电流的输入时间，从而能够使得锁相环电路中相位噪声减少，达到对锁相环相位噪声的优化。附图说明图1为本专利技术提供的一现有技术中锁相环电路示意图；图2为本专利技术提供的锁相环电路示意图；图3为本专利技术提供的现有技术中恒定偏移电流的充电电流示意图；图4为本专利技术提供的现有技术中恒定偏移电流的放电电流示意图；图5为本专利技术提供的偏移电流控制器的充电电流示意图；图6为本专利技术提供的偏移电流控制器的放电电流示意图。图中：202、鉴相鉴频器；203、电荷泵；204、低通环路滤波器；205、分频器；206、压控振荡器；207、自动频率控制器；208、重锁控制电路；209、电压比较电路；210、电压偏置电路；301、偏移电流控制器。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：如图2所示，本专利技术提供了一种锁相环相位噪声之优化装置，该装置是在现有的锁相环电路的基础上优化改进而来。锁相环电路包括鉴相鉴频器202、电荷泵203、低通环路滤波器204、开关S1、开关S2、压控振荡器206和分频器205。开关S1、压控振荡器206、分频器205、鉴相鉴频器202、电荷泵203以及低通环路滤波器204形成锁相环闭合电路。开关S2的一端与电压偏置电路210电性连接、另一端与压控振荡器206的输入端电性连接，该电压偏置电路210用于为锁相环电路提供初始电压。当芯片上电时，开关S1处于断开状态，开关S2处于闭合状态，电压偏置电路210生成一偏置电压并发送给压控振荡器206，从而使得压控振荡器206工作。其中该偏置电压为电源的电压值一半，为压控振荡器206的输入提供一初始电压输入，该电源指的是为整个锁相环电路供电的电源。当偏置电压输入到压控振荡器206后，压控振荡器206开始工作，开关S2断开，开关S1闭合，从而使得锁相环电路进入闭合环路。另外，开关S1是通过使能信号en来控制其开或关，开关S2是通过使能信号enb控制其开或关；使能信号en和使能信号enb为一对反相信号。也即是，当开关S1断开时，开关S2必闭合；当开关S1闭合时，开关S2必断开。当芯片上电后，压控振荡器206用于产生一输出信号A并在分频器205的作用下生成一反馈时钟Fdiv，然后发送给鉴相鉴频器202；该鉴相鉴频器202用于根据该反馈时钟Fdiv与外部输入的参考时钟Fref的相位差来控制电荷泵203的工作状态。也即是，当鉴相鉴频器202检测到参考时钟Fref相位超前于Fdiv时，电荷泵203处于充电状态下，即对低通环路滤波器204进行充电，则低通环路滤波器204会产生一较高的滤波信号Vtune，并通过开关S1输入到压控振荡器206，使得压控振荡器206的输出信号A的频率增加，反馈时钟Fdiv的相位提前，缩小了反馈时钟Fdiv与参考时钟Fref之间的相位差；反之，当鉴相鉴频器202检测到参考时钟Fref相位滞后于Fdiv时，电荷泵203处于放电状态下，即对低通环路滤波器204进行放电，则低通环路滤波器204会产生一较低的滤波信号Vtune本文档来自技高网...

【技术保护点】
锁相环相位噪声之优化装置，包括电压偏置电路、压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵、低通环路滤波器、开关S1和开关S2，其中所述电压偏置电路通过开关S2与压控振荡器的输入端连接，压控振荡器的输出端通过分频器与鉴相鉴频器的输入端连接，鉴相鉴频器的输出端通过电荷泵与低通环路滤波器的输入端连接，低通环路滤波器的输出端通过开关S1与压控振荡器的输入端连接；所述压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵、低通环路滤波器以及开关S1形成一闭合回路；当芯片上电时，所述开关S2用于在使能信号enb的控制下闭合，从而使得电压偏置电路向压控振荡器提供一初始输入电压信号；所述压控振荡器用于根据所述初始输入电压信号生成一输出信号A，并通过分频器将所述输出信号A生成一反馈时钟Fdiv；所述鉴相鉴频器用于根据所述反馈时钟Fdiv与外部输入的参考时钟Fref控制电荷泵向低通环路滤波器进行充放电；所述低通环路滤波器用于当开关S1在使能信号en的控制下闭合后，向压控振荡器提供一滤波信号Vtune；其特征在于，还包括一偏移电流控制器，所述偏移电流控制器用于在一参考周期内的一段时间向低通环路滤波器提供一偏移电流信号，从而使得低通环路滤波器在该偏移电流信号的作用下向压控振荡器提供所述滤波信号Vtune。...

【技术特征摘要】
1.锁相环相位噪声之优化装置，包括电压偏置电路、压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵、低通环路滤波器、开关S1和开关S2，其中所述电压偏置电路通过开关S2与压控振荡器的输入端连接，压控振荡器的输出端通过分频器与鉴相鉴频器的输入端连接，鉴相鉴频器的输出端通过电荷泵与低通环路滤波器的输入端连接，低通环路滤波器的输出端通过开关S1与压控振荡器的输入端连接；所述压控振荡器、分频器、鉴相鉴频器、电荷泵、低通环路滤波器以及开关S1形成一闭合回路；当芯片上电时，所述开关S2用于在使能信号enb的控制下闭合，从而使得电压偏置电路向压控振荡器提供一初始输入电压信号；所述压控振荡器用于根据所述初始输入电压信号生成一输出信号A，并通过分频器将所述输出信号A生成一反馈时钟Fdiv；所述鉴相鉴频器用于根据所述反馈时钟Fdiv与外部输入的参考时钟Fref控制电荷泵向低通环路滤波器进行充放电；所述低通环路滤波器用于当开关S1在使能信号en的控制下闭合后，向压控振荡器提供一滤波信号Vtune；其特征在于，还包括一偏移电流控制器，所述偏移电流控制器用于在一参考周期内的一段时间向低通环路滤波器提供一偏移电流信号，从而使得低通环路滤波器在该偏移电流信号的作用下向压控振荡器提供所述滤波信号Vtune。2.如权利要求1所述锁相环相位噪声之优化装置，其特征在于，所述鉴相鉴频器还用于根据参考时钟Fref和反馈时钟Fdiv产生输出信号UP和输出信号DN，所述输出信号UP用于控制电荷泵的充电电流的开或关，所述输出信号DN用于控制电荷泵的放电电流的开或关；所述输出信号UP还用于控制偏移电流控制器在充电模式下电流的开或关，所述输出信号DN还用于控制偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬春，刘渭，王祥炜，郑羽，
申请(专利权)人：广州润芯信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44