一种振荡器、自动频率校准电路和方法技术

本发明专利技术涉及电子技术领域，尤其涉及一种振荡器、自动频率校准电路和方法。所述振荡器包括开关电容阵列，所述开关电容阵列包括N组开关电容单元、第一端口和第二端口，每组开关电容单元共用第一端口和第二端口，每组所述开关电容单元包括第一控制端和第二控制端，第一控制端通过第一控制开关连接容量电路，第二控制端通过第二开关连接容量电路，第一控制信号通过第一控制端接入，第二控制信号通过第二控制端接入，通过第一控制信号和第二控制信号控制所述容量电路的电容量，每组开关电容单元的布局相同。本发明专利技术实现版图寄生各组一致性且改善版图利用率，自动频率校准快速、准确的效果。

An oscillator, automatic frequency calibration circuit and method

The invention relates to the field of electronic technology, in particular to an oscillator, an automatic frequency calibration circuit and a method. The oscillator includes a switched capacitor array, which includes a N group switch capacitance unit, a first port and a second port. Each set of switched capacitor units share a first port and a second port, each of which includes a first control end and a second control end, and the first control end passes through a first control switch. The second control terminal connects with the capacity circuit through the second switch, the first control signal is connected through the first control end, the second control signal is connected through the second control terminal, and the capacitance of the capacity circuit is controlled by the first control signal and the second control signal, and the layout of the switch capacitance unit of each group is the same. The invention realizes consistency of parasitic groups in the layout, improves the utilization rate of the layout, and has the effect of fast and accurate automatic frequency calibration.

【技术实现步骤摘要】
一种振荡器、自动频率校准电路和方法
本专利技术涉及电子领域，尤其涉及一种振荡器、自动频率校准电路和方法。
技术介绍
PLL(Phase-LockedLoop，锁相环)是一种将输出相位与参考相位相比较，从而得到稳定的输出相位或者输出频率的系统,AFC(AutomaticFrequencyCalibration，自动频率校准)是一种自动寻找目标频率的技术。PLL中的AFC是用合适的代价在较短的时间内找到覆盖目标频率的最佳压控振荡器调谐线。最佳压控振荡器调谐线可定义为目标锁定频率与选定曲线在指定控制电压处对应的频率差值绝对值最小所对应的调谐线。现代快速AFC通过在压控振荡器或者压控振荡器经过分频后的频率上计数，不仅比较目标频率与实际频率的快慢，而且还给出计数差值，显著提高了AFC的精度和速度。现代快速AFC的缺点是其基于二进制开关电容阵列压控振荡器设计，如图1和2所示，图1为现有技术的振荡器中开关电容阵列示意图；图2为图1对应的开关电容阵列包括3组开关电容单元的版图示意图；这种设计方式导致压控振荡器开关电容各组(bit)电容不一致，因此开关电容阵列在版图上呈三角形，版图寄生各组不一致且由于版图不规则形状导致版图利用率降低。不仅在锁相环电路中的压控振荡器存在上述问题，其他电路中的振荡器也存在开关电容阵列版图寄生各组不一致，版图利用率低的问题。现有锁相环电路及其他电路无法解决上述问题的同时实现快速、准确自动校准效果。现有自动频率校准方法也无法应用其电路解决快速、准确自动校准的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种振荡器、自动频率校准电路和方法。本专利技术提供一种振荡器，包括开关电容阵列，所述开关电容阵列包括N组开关电容单元、第一端口和第二端口，每组开关电容单元共用第一端口和第二端口，每组所述开关电容单元包括第一控制端和第二控制端，第一控制端通过第一控制开关连接容量电路，第二控制端通过第二控制开关连接容量电路，第一控制信号通过第一控制端接入，第二控制信号通过第二控制端接入，通过第一控制信号和第二控制信号控制所述容量电路的电容量，每组开关电容单元的布局相同。本专利技术的有益效果是：振荡器通过每组开关单元共用第一端口和第二端口，第一控制端通过第一控制开关连接容量电路，第二控制端通过第二开关连接容量电路，每组开关电容单元的布局相同，实现版图寄生各组一致且规则的版图形状，提高了版图利用率，通过第一控制信号和第二控制信号控制容量电路的电容量，进而实现振荡器输出信号频率变化。进一步的，所述容量电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一变容管和第二变容管，第一控制开关的输出端分别与第一电阻和第二电阻的一端连接，第一电阻另一端与第一端口连接，第二电阻的另一端与第二端口连接，所述第二控制开关的输出端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与第一电阻的另一端通过第一变容管连接，并且第三电阻的另一端与第二电阻的另一端通过第二变容管连接。采用上述进一步方案的有益效果是：每组开关电容的容量电路布局相同，每组开关电容的布局相同，实现振荡器的开关电容阵列版图寄生各组一致且规则的版图形状，提高了版图利用率。进一步的，所述第一控制开关和第二控制开关均采用反相器。本专利技术还提供一种自动频率校准电路，包括所述的振荡器，还包括开环电压产生电路、计数器和自动频率校准数字算法模块；自动频率校准电路的输入端通过开环电压产生电路与所述振荡器的输入端连接，所述开环电压产生电路为振荡器提供控制电压，所述振荡器的输出端连接计数器的输入端，计数器与自动频率校准数字算法模块互连，自动频率校准数字算法模块的输入端与自动频率校准电路的输入端连接，输出端分别与开环电压产生电路和振荡器的输入端相连；计数器对振荡器输出信号进行处理以获得实际计数值，自动频率校准数字算法模块从自动频率校准电路的输入端获取目标计数值，并与实际计数值进行比较，并控制振荡器的电容量。本专利技术实现的有益效果是：振荡器包括开关电容阵列，开关电容阵列中的每组开关电容的布局相同，实现版图寄生各组一致且规则的版图形状，提高了版图利用率，计数器对振荡器输出信号的频率进行计数，提供给自动频率校准数字算法模块实际计数值的数据支持，自动频率校准数字算法模块从输入端获取目标计数值，实际计数值与目标计数值比较，对振荡器输出信号的频率进行控制，实现快速、准确的自动频率校准。进一步的，还包括计数分频器，所述计数分频器连接于振荡器与计数器之间。采用上述进一步方案的有益效果是：计数分频器对振荡器输出信号的频率进行降频处理，以适应自动频率校准数字算法模块对实际计数值与目标计数值的比较，进而实现快速、准确地自动频率校准。进一步的，还包括低通滤波器，所述低通滤波器连接于自动频率校准电路的输入端与开环电压产生电路之间。进一步的，还包括鉴频鉴相器、电荷泵和可编程分频器，所述鉴频鉴相器和电荷泵连接于自动频率校准电路的输入端与低通滤波器之间，所述可编程分频器的输入端与振荡器的输出端连接，输出端与鉴频鉴相器的输入端连接。采用上述进一步方案的有益效果是：自动频率校准电路可应用于包括低通滤波器、鉴频鉴相器、电荷泵和可编程分频器的锁相环电路中，实现锁相环电路中振荡器的版图寄生各组一致且规则的版图形状，提高了版图利用率，快速、准确的自动频率校准。本专利技术还提供一种自动频率校准方法，包括如下步骤：S1，自动频率校准数字算法模块控制振荡器进行初始化；S2，自动频率校准数字算法模块从自动频率校准电路的输入端获取目标计数值；S3，计数器对振荡器的输出信号的频率进行计数，获取实际计数值；S4，自动频率校准数字算法模块从计数器中获取实际计数值，计算实际计数值与目标计数值的差值，判断差值是否为零，如果是则结束，否则执行S5；S5，自动频率校准数字算法模块记录差值，根据实际计数值与目标计数值的差值产生控制信号，通过控制信号控制振荡器的电容量的增减；S6，自动频率校准数字算法模块判断是否为第N+1轮比较，若是则将实际计数值与目标计数值差值绝对值最小时产生的控制信号发送给振荡器，控制振荡器的电容量的增减，结束；否则返回S3。本专利技术的有益效果是：初始化振荡器，先获取目标计数值，再获取实际计数值，实际计数值与目标计数值进行比较，差值为零则结束，否则计算实际计数值与目标计数值的差值产生控制信号，通过控制信号控制振荡器的电容量的增减，判断是否为第N+1轮比较，是则结束，否则继续获取控制后的实际计数值，将实际计数值与目标计数值不断的比较，最终实现快速、准确的自动频率校准。进一步的，所述S2和S3之间包括：S21，通过计数分频器对振荡器输出信号进行降频处理；S3，计数器对降频处理后的输出信号的频率进行计数，获取实际计数值。采用上述进一步方案的有益效果是：通过计数分频器对振荡器的输出信号进行降频处理，再进行计数，获取实际计数值，实际计数值与目标计数值比较时相适应，实现快速、准确的自动频率校准。进一步的，S1的具体实现包括：将振荡器中开关电容阵列的所有开关电容单元的控制信号均设置为0，所述开关电容阵列包括N组开关电容单元，N为大于1的正整数。进一步的，S5的具体实现包括：自动频率校准数字算法模块记录差值，若实际计数值与目标计数值的差值小于零，则发送减小电容量的控制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振荡器，其特征在于，包括开关电容阵列，所述开关电容阵列包括N组开关电容单元、第一端口和第二端口，每组开关电容单元共用第一端口和第二端口，每组所述开关电容单元包括第一控制端和第二控制端，第一控制端通过第一控制开关连接容量电路，第二控制端通过第二控制开关连接容量电路，第一控制信号通过第一控制端接入，第二控制信号通过第二控制端接入，通过第一控制信号和第二控制信号控制所述容量电路的电容量，每组开关电容单元的布局相同。

【技术特征摘要】
1.一种振荡器，其特征在于，包括开关电容阵列，所述开关电容阵列包括N组开关电容单元、第一端口和第二端口，每组开关电容单元共用第一端口和第二端口，每组所述开关电容单元包括第一控制端和第二控制端，第一控制端通过第一控制开关连接容量电路，第二控制端通过第二控制开关连接容量电路，第一控制信号通过第一控制端接入，第二控制信号通过第二控制端接入，通过第一控制信号和第二控制信号控制所述容量电路的电容量，每组开关电容单元的布局相同。2.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，所述容量电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一变容管和第二变容管，第一控制开关的输出端分别与第一电阻和第二电阻的一端连接，第一电阻另一端与第一端口连接，第二电阻的另一端与第二端口连接，所述第二控制开关的输出端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与第一电阻的另一端通过第一变容管连接，并且第三电阻的另一端与第二电阻的另一端通过第二变容管连接。3.根据权利要求1或2所述的振荡器，其特征在于，所述第一控制开关和第二控制开关均采用反相器。4.一种自动频率校准电路，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的振荡器，还包括开环电压产生电路、计数器和自动频率校准数字算法模块；自动频率校准电路的输入端通过开环电压产生电路与所述振荡器的输入端连接，所述开环电压产生电路为振荡器提供控制电压，所述振荡器的输出端连接计数器的输入端，计数器与自动频率校准数字算法模块互连，自动频率校准数字算法模块的输入端与自动频率校准电路的输入端连接，输出端分别与开环电压产生电路和振荡器的输入端相连；计数器对振荡器输出信号进行处理以获得实际计数值，自动频率校准数字算法模块从自动频率校准电路的输入端获取目标计数值，并与实际计数值进行比较，并控制振荡器的电容量。5.根据权利要求4所述的自动频率校准电路，其特征在于，还包括计数分频器，所述计数分频器连接于振荡器与计数器之间。6.根据权利要求4或5所述的自动频率校准电路，其特征在于，还包括低通滤波器，所述低通滤波器连接于自动频率校准电路的输入端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾军，张存才，何国军，
申请(专利权)人：国民技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44