锁相环及其压控振荡器的校准方法技术

本发明专利技术技术方案提供一种锁相环及其压控振荡器的校准方法，锁相环包括：鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、分频器以及校准电路，通过设置校准电路用于获取压控振荡器输出信号的频率，根据期望频率对压控振荡器输出信号的频率进行校准，获取压控振荡器在当前信号频率下的频率控制参数，根据频率控制参数获取振幅控制参数和增益控制参数，并根据振幅控制参数和增益控制参数使压控振荡器输出信号的振幅和增益保持恒定。本发明专利技术提供的锁相环可以满足多协议对锁相环的频率需求，可以自适应查找并稳定工作在合适的频率，使得电路具有最佳性能，同时解决了锁相环在大频率范围内工作时带来的压控振荡器输出的信号振幅不恒定的问题。

Calibration Method of Phase Locked Loop and Voltage Controlled Oscillator

【技术实现步骤摘要】
锁相环及其压控振荡器的校准方法
本专利技术涉及锁相环电路
，尤其涉及一种锁相环及其压控振荡器的校准方法。
技术介绍
锁相环是高速通信系统中不可缺少的部分，锁相环作为一种频率综合器为高速通信系统提供合适的时钟频率，基于电感电容谐振腔的压控振荡器的锁相环具有非常优越的相位噪声特性，广泛的应用于高速通信系统，基于电感电容谐振腔的压控振荡器内在的电感-电容谐振腔具有较高的品质因素，因而它的工作频率范围比较窄。而且在锁相环工作时，电感-电容谐振腔的振荡电压信号会随着频率的升高而增大，电压信号的增大，会导致相关模块电压限幅，严重影响了压控振荡器相关电路的工作稳定性和噪声特性。另一个基于LC_tank的压控振荡器的缺点是，随着频率的增加，振荡器的压控增益会随着频率的增加而增加，振荡器的压控增益的改变必然会导致锁相环环路特性的改变，从而给锁相环的性能带来影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锁相环及其压控振荡器的校准方法，以解决现有技术中压控振荡器输出的信号不稳定的问题。本专利技术是这样实现的，本专利技术第一方面提供一种锁相环，所述锁相环包括：鉴频鉴相器，用于根据两路输入方波信号的相位差产生不同宽度的脉冲调制信号；电荷泵，用于根据输入的脉冲调制信号输出电流脉冲；环路滤波器，用于对所述电流脉冲进行低通滤波输出电压控制信号；压控振荡器，用于根据所述电压控制信号输出信号的频率；分频器，用于对输入信号的频率进行分频，并将分频后的信号输入至所述鉴频鉴相器；校准电路，用于获取所述压控振荡器输出信号的频率，根据期望频率对所述压控振荡器输出信号的频率进行校准，获取所述压控振荡器在当前信号频率下的频率控制参数，根据所述频率控制参数获取振幅控制参数和增益控制参数，并根据所述振幅控制参数和所述增益控制参数使所述压控振荡器输出信号的振幅和增益保持恒定。本专利技术第二方面提供一种锁相环的压控振荡器的校准方法，所述校准方法包括：获取所述压控振荡器输出信号的频率，根据期望频率对所述压控振荡器输出信号的频率进行校准；获取所述压控振荡器在当前信号频率下的频率控制参数；根据所述频率控制参数获取振幅控制参数和增益控制参数，并根据所述频率控制参数、所述振幅控制参数和所述增益控制参数使所述压控振荡器输出信号的频率和增益保持恒定。本专利技术技术方案提供一种锁相环及其压控振荡器的校准方法，锁相环包括：鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、分频器以及校准电路，通过设置校准电路用于获取压控振荡器输出信号的频率，根据期望频率对压控振荡器输出信号的频率进行校准，获取压控振荡器在当前信号频率下的频率控制参数，根据频率控制参数获取振幅控制参数和增益控制参数，并根据振幅控制参数和增益控制参数使压控振荡器输出信号的振幅和增益保持恒定。本专利技术提供的锁相环具有非常宽的工作频率范围，可以满足多协议对锁相环的频率需求，同时具有相当优越的噪声性能，可以自适应查找并稳定工作在合适的频率，使得电路具有最佳性能，同时解决了锁相环在大频率范围内工作时带来的压控振荡器输出的信号振幅不恒定的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种锁相环的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的一种锁相环中的基准频率信号Ck_ref的相位超前于频率信号Ck_fb的相位的示意图；图3是本专利技术实施例一提供的一种锁相环中的基准频率信号Ck_ref的相位滞后于频率信号Ck_fb的相位的示意图；图4是本专利技术实施例一提供的一种锁相环中的电荷泵的电路图；图5是本专利技术实施例一提供的一种锁相环中的压控振荡器和校准电路的连接结构示意图；图6是本专利技术实施例一提供的一种锁相环中的压控振荡器中的核心模块的结构示意图；图7是本专利技术实施例一提供的一种锁相环中的压控振荡器和校准电路的另一连接结构示意图；图8是本专利技术实施例一提供的一种锁相环中的工作过程流程图；图9是本专利技术实施例二提供的一种锁相环的压控振荡器的校准方法的流程图；图10是本专利技术实施例二提供的一种锁相环的压控振荡器的校准方法中的步骤S10的流程图；图11是本专利技术实施例二提供的一种锁相环的压控振荡器的校准方法中的步骤S10的另一流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。本专利技术实施例提供一种锁相环，如图1所示，锁相环包括：鉴频鉴相器101，用于根据两路输入方波信号的相位差产生不同宽度的脉冲调制信号；电荷泵102，用于根据输入的脉冲调制信号输出电流脉冲；环路滤波器103，用于对电流脉冲进行低通滤波输出电压控制信号；压控振荡器104，用于根据电压控制信号输出信号的频率；分频器106，用于对输入信号的频率进行分频，并将分频后的信号输入至鉴频鉴相器101；校准电路105，用于获取压控振荡器104输出信号的频率，根据期望频率对压控振荡器104输出信号的频率进行校准，获取压控振荡器104在当前信号频率下的频率控制参数，根据频率控制参数获取振幅控制参数和增益控制参数，并根据振幅控制参数和增益控制参数使压控振荡器104输出信号的振幅和增益保持恒定。对于鉴频鉴相器101，鉴频鉴相器101的第一输入端输入基准频率信号Ck_ref，鉴频鉴相器101的第二输入端输入分频器106输出的频率信号Ck_fb，鉴频鉴相器101根据两路输入方波信号的相位差产生不同宽度的脉冲调制信号up和dn，如图2所示，如果基准频率信号Ck_ref的相位超前于频率信号Ck_fb的相位，脉冲调制信号up输出有效，如图3所示，如果Ck_ref的相位滞后于Ck_fb的相位，脉冲调制信号dn输出有效。对于电荷泵102，电荷泵102根据输入的脉冲调制信号up或dn输出电流脉冲，作为一个实施方式，如图4所示，电荷泵102包括反相器m1、反相器m2、运算放大器n、可控开关sw1、可控开关sw2、可控开关sw3以及可控开关sw0，反相器m1的输入端连接脉冲调制信号up和可控开关sw0的控制端，反相器m1的输出端连接可控开关sw1的控制端，反相器m2的输入端连接脉冲调制信号dn和可控开关sw2的控制端，反相器m2的输出端连接可控开关sw3的控制端，可控开关sw0的第一端和可控开关sw1的第一端共接于电流源Iup，可控开关sw1的第二端连接可控开关sw3的第一端和运算放大器n的输出端，运算放大器n的输出端还连接运算放大器n的反相输入端，可控开关sw0的第二端、运算放大器n的正相输入端以及可控开关sw2的第一端共接并构成电荷泵102的输出端，可控开关sw2的第二端和可控开关sw3的第二端共接于电流源Idn。电荷泵102通过脉冲调制信号up和dn控制充电电流的流入和流出，当脉冲调制信号up为高时，可控开关sw0闭合，可控开关sw1断开，电流源Iup输出的电流通过可控sw0，经由端口Icp流出，当脉冲调制信号dn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锁相环，其特征在于，所述锁相环包括：鉴频鉴相器，用于根据两路输入方波信号的相位差产生不同宽度的脉冲调制信号；电荷泵，用于根据输入的脉冲调制信号输出电流脉冲；环路滤波器，用于对所述电流脉冲进行低通滤波输出电压控制信号；压控振荡器，用于根据所述电压控制信号输出信号的频率；分频器，用于对输入信号的频率进行分频，并将分频后的信号输入至所述鉴频鉴相器；校准电路，用于获取所述压控振荡器输出信号的频率，根据期望频率对所述压控振荡器输出信号的频率进行校准，获取所述压控振荡器在当前信号频率下的频率控制参数，根据所述频率控制参数获取振幅控制参数和增益控制参数，并根据所述振幅控制参数和所述增益控制参数使所述压控振荡器输出信号的振幅和增益保持恒定。

【技术特征摘要】
1.一种锁相环，其特征在于，所述锁相环包括：鉴频鉴相器，用于根据两路输入方波信号的相位差产生不同宽度的脉冲调制信号；电荷泵，用于根据输入的脉冲调制信号输出电流脉冲；环路滤波器，用于对所述电流脉冲进行低通滤波输出电压控制信号；压控振荡器，用于根据所述电压控制信号输出信号的频率；分频器，用于对输入信号的频率进行分频，并将分频后的信号输入至所述鉴频鉴相器；校准电路，用于获取所述压控振荡器输出信号的频率，根据期望频率对所述压控振荡器输出信号的频率进行校准，获取所述压控振荡器在当前信号频率下的频率控制参数，根据所述频率控制参数获取振幅控制参数和增益控制参数，并根据所述振幅控制参数和所述增益控制参数使所述压控振荡器输出信号的振幅和增益保持恒定。2.如权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述压控振荡器包括一个核心模块，所述校准电路包括控制器和计数器，所述计数器的输入端连接所述压控振荡器的输出端，所述计数器的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述核心模块的控制端；所述计数器将所述核心模块输出信号的频率与期望频率进行对比，并将对比结果发送至所述控制器；所述控制器在所述核心模块输出信号的频率大于期望频率时，调节向所述核心模块输出的频率控制参数控制所述核心模块输出信号的频率降低直至所述核心模块输出信号的频率为期望频率；所述控制器在所述核心模块输出信号的频率小于期望频率时，调节向所述核心模块输出的频率控制参数控制所述核心模块输出信号的频率升高直至所述核心模块输出信号的频率为期望频率。3.如权利要求2所述的锁相环，其特征在于，所述压控振荡器包括核心模块，所述核心模块包括电流产生电路、电感、粗调电容阵列、第一细调电容阵列、第二细调电容阵列、滤波器、缓冲器以及放大电路；所述电流产生电路连接所述电感，所述电感、所述粗调电容阵列、所述第一细调电容阵列、所述第二细调电容阵列以及所述放大电路并联连接，所述滤波器的输入端为所述压控振荡器的输入端，所述滤波器的输出端连接所述第一细调电容阵列和所述第二细调电容阵列，所述缓冲器的输出端为所述压控振荡器的输出端，所述控制器分别连接所述电流产生电路、所述粗调电容阵列、所述第一细调电容阵列、所述第二细调电容阵列的控制端；所述控制器在所述核心模块输出信号的频率大于期望频率时，调节向所述粗调电容阵列输出的频率控制参数控制所述核心模块输出信号的频率降低直至所述核心模块输出信号的频率为期望频率；所述控制器在所述核心模块输出信号的频率小于期望频率时，调节向所述粗调电容阵列输出的频率控制参数控制所述核心模块输出信号的频率升高直至所述核心模块输出信号的频率为期望频率。4.如权利要求3所述的锁相环，其特征在于，所述控制器根据所述频率控制参数获取振幅控制参数和增益控制参数；所述控制器根据所述振幅控制参数控制所述电流产生电路的输出电流以控制所述压控振荡器输出信号的振幅；所述控制器根据所述增益控制参数控制所述第一细调电容阵列和所述第二细调电容阵列的电容值控制所述压控振荡器输出信号的增益。5.如权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述压控振荡器包括一个或多个核心模块，所述校准电路包括控制器和计数器，所述计数器的输入端连接所述压控振荡器的输出端，所述计数器的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接每个核心模块的控制端；所述计数器获...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启明，林晓志，周强，王运锋，
申请(专利权)人：广东高云半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44