The invention relates to a phase-locked loop filter and phase locked loop based on switched capacitor array, including capacitor array, switch array and state machine; capacitance array includes capacitor C1 Cn, switch array including switch S1 Sn, switch SX and switch sy, each switch corresponds to a capacitor; switch S1 Sn can choose to connect to the switch. The metal wire vnode is connected to VDD or VSS via the switch sx, or to the metal wire vctrl_i optionally; the state machine is used to control the switch array. The invention has solved the technical problem that the starting precharge circuit used in the existing PLL loop filter still has a long phase lock time. The loop filter circuit provided by the invention is simple and can adjust the initial value vctrl_i of the control voltage accurately and quickly.
【技术实现步骤摘要】
一种基于开关电容阵列的锁相环环路滤波器及锁相环
本专利技术属于半导体芯片,具体涉及一种基于开关电容阵列的锁相环环路滤波器及锁相环。
技术介绍
手持及可穿戴设备对于时钟系统的要求是启动响应迅速、锁相时间短、低功耗、芯片面积小。其时钟电路由锁相环(PLL)(phase-lock-loop)实现。图1所示为一个标准锁相环结构示意图,由依次连接的鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和连接在鉴频鉴相器输入端和压控振荡器输出端之间的分频器构成。鉴频鉴相器比较输入基准频率refclk和反馈频率的频差和相差,输出一个频/相差信号,相差信号的宽度代表两个输入信号上升沿的时间差(即相位差)。电荷泵产生一个正比于相位差的电流。环路滤波器把输入电流转化成压控振荡器的控制电压vctrl,控制电压vctrl升高或者降低是依赖于相位差信号。压控振荡器输出时钟信号clock的频率由控制电压vctrl控制。对于相同输出时钟信号频率,不同的工艺温度电压(PVT)需要不同的控制电压vctrl。控制电压vctrl由一个电荷泵i_cp和环路滤波器产生。环路滤波器包含积分电容C0,控制电压vctrl由电荷泵电流i_cp对积分电容C0充放电而产生。实际应用中,由于电荷泵电流i_cp有限(10ua级别),而积分电容C0一般都在100pf以上,在锁相环(PLL)启动时,如果vctrl初始值为0(vss)或vdd,则电荷泵需要耗费较长时间(100us级别)才能使vctrl达到其目标值vctrl_d.因此实际使用中锁相环(PLL)通常采用一个启动预充电路,绕过电荷泵i_cp直接给vctrl预设一个非零初 ...
【技术保护点】
1.一种基于开关电容阵列的锁相环环路滤波器,其特征在于:包括电容阵列、开关阵列和状态机;电容阵列包括电容C1‑Cn,设定基础电容单元C=C0/N,N为整数;电容C1‑Cn的容值为基础电容单元的倍数或等于基础单元,同时满足C0=C1+C2……+Cn;开关阵列包括开关s1‑sn、开关sx和开关sy,每一个开关对应控制一个电容;电容阵列的中每个电容的一端与对应开关s1‑sn一端连接,电容的另一端接VSS或VDD;开关s1‑sn的另一端可选择连接至金属线vnode通过开关sx导通至VDD或VSS实现对应电容的充电和放电,也可选择连接至金属线vctrl_i实现电荷重新分布获得控制电压vctrl_i并通过开关sy将控制电压vctrl_i传递给锁相环中的压控振荡器;状态机用于控制开关阵列。
【技术特征摘要】
1.一种基于开关电容阵列的锁相环环路滤波器,其特征在于:包括电容阵列、开关阵列和状态机;电容阵列包括电容C1-Cn,设定基础电容单元C=C0/N,N为整数;电容C1-Cn的容值为基础电容单元的倍数或等于基础单元,同时满足C0=C1+C2……+Cn;开关阵列包括开关s1-sn、开关sx和开关sy,每一个开关对应控制一个电容;电容阵列的中每个电容的一端与对应开关s1-sn一端连接,电容的另一端接VSS或VDD;开关s1-sn的另一端可选择连接至金属线vnode通过开关sx导通至VDD或VSS实现对应电容的充电和放电,也可选择连接至金属线vctrl_i实现电荷重新分布获得控制电压vctrl_i并通过开关sy将控制电压vctrl_i传递给锁相环中的压控振荡器;状态机用于控制开关阵列。2.根据权利要求1所述的基于开关电容阵列的锁相环环路滤波器,其特征在于:Cn=2n-1*C,N=2J-1。3.根据权利要求1所述的基于开关电容阵列的锁相环环路滤波器,其特征在于:N为255,n为8。4.一种基于开关电容阵列的锁相环,包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和连接在鉴频鉴相器输入端和压控振荡器输出端之间的分频器,其特征在于:所述环路滤波器包括电容阵列、开关阵列和状态机;电容阵列包括电容C1-Cn,设定基础电容单元C=C0/N;电容C1-Cn为基础单元的倍数或等于基础单元,同时满足C0=C1+C2……+Cn;开关阵列包括开关s1-sn、开关sx和开关sy;电容阵列的中每个电容的一端与对应开关s1-sn一端连接,电容的另一端接VSS或VDD;开关s1-sn的另一端可选择连接至金属线vnode通过开关sx导通至VDD或VSS实现对应电容的充电和放电,也可选择连接至金属线vctrl_i实现电荷重新分布获得控制电压vctrl_i并通过开关sy将控制电压vctrl_i传递给锁相环中的压控振荡器;状态机用于控制开关阵列。5.根据权利要求4所述的基于开关电容阵列的锁相环,其特征在于:Cn=2n-1*C,N=2J-1。6.根据权利要求5所述的基于开关电容阵列的锁相环,其特征在于:N为255,n为8。7.基于权利要求1-3之任一所述锁相环环路滤波器的一种快速预充到控制电压初设值的方法,其特征在于包括以下步骤:1)将所有电容放电归零:开关s1-sn均切换至金属线vnode,开关sy断开,开关sx切换至VSS或VDD,所有电容单元放电,电容阵列上储存的电荷为0;2)预充电:根据已知控制电压...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜伟,
申请(专利权)人:深圳讯达微电子科技有限公司,
类型:发明
国别省市:广东,44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。