可编程VCO、校准VCO的方法、具有可编程VCO的PLL电路以及PLL电路的设置方法技术

PLL电路包括相位/频率检测器(302)、环路滤波器(304，306)、VCO(308)和反馈环路(320)。VCO能够与PLL电气断开，并且包括可编程调整电路(316)和流控振荡器(318)。为了校准，VCO与环路滤波器和反馈环路电气断开，恒定参考电压施加到电压输入端(IN)，中心频率编程代码(L)应用于调整电路，反复调节中心频率编程代码直到获得期望的中心频率，在仍然引用调节后的代码的同时，将增益编程代码(K)应用于调整电路，并且反复调节增益编程代码，直到获得期望的增益。然后VCO连接到PLL，进而PLL准备好进行正常操作。

Programmable VCO, method of calibrating VCO, PLL circuit with programmable VCO and setting method of PLL circuit

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可编程VCO、校准VCO的方法、具有可编程VCO的PLL电路以及PLL电路的设置方法锁相环(PLL)是一种控制系统，它产生输出信号，该输出信号的相位与周期性输入信号的相位有关。PLL通常包括可变频率振荡器和相位检测器，可变频率振荡器产生周期性信号，相位检测器将该信号的相位与输入周期性信号的相位进行比较，调节振荡器以保持相位匹配。振荡器尤其能够是压控振荡器(VCO)。压控振荡器的性能由其特性曲线表示，该特性曲线给出根据输入电压变化的输出频率。相关特征尤其是振荡器的标称或目标频率以及增益。压控振荡器通常被设计成具有覆盖不同频率范围的多个操作曲线。电源电压的意外波动或环境影响(如环境温度)，例如，可能导致与压控振荡器的常规性能的偏差。如果振荡器是锁相环的一部分，则这种偏差可能不利地影响锁相环的期望的稳定操作。US5,942,949公开了一种自校准锁相环，其自动选择压控振荡器的适当操作曲线。该PLL具有：通过比较输入信号和反馈信号产生误差信号的频率检测器、产生与误差信号对应的大量电荷的电荷泵、累积电荷以产生环路滤波器电压的环路滤波器以及产生用于反馈的输出信号的压控振荡器。在校准期间，将一系列数字控制输入值应用到压控振荡器来选择不同的操作曲线，直到为当前PLL应用找到适当的操作曲线。可以使用不同的信号来确定序列中每个操作曲线的中心频率是高于还是低于压控振荡器的期望标称操作频率。US6,552,618B2公开了一种具有压控振荡器的自校准锁相环。通过选择适当的操作曲线自动校准振荡器的中心频率和增益。US6,859,073B1公开了一种校准在锁相环中使用的压控振荡器的方法。进一步地，对于与电荷泵输出有关的粗调控制，振荡器的中心频率被调整到接近期望频率。振荡器的增益不是独立于中心频率被校准的。本专利技术的目的是提供一种能确保独立调节中心频率和增益的压控振荡器，以及一种校准该压控振荡器的方法。另一个目的是提供一种用于改善操作稳定性的锁相环电路和一种用于锁相环电路的设置方法。这些目的的实现是借助根据权利要求1所述的可编程压控振荡器、根据权利要求7所述的可编程压控振荡器的校准方法、根据权利要求8所述的锁相环电路以及根据权利要求15所述的锁相环电路的设置方法。压控振荡器(VCO)允许分别调节中心频率和增益。在具有压控振荡器的锁相环(PLL)中，在锁相环的正常操作开始之前进行振荡器的调节。执行两个阶段以进行校准。在第一阶段，将压控振荡器调整到期望的中心频率。在第二阶段，调节压控振荡器的增益而不改变所选择的中心频率。因此，压控振荡器具有期望的特性曲线，特别是用于过程、电源电压和/或温度的变化条件的特性曲线。在变化条件下的锁相环的操作稳定性得到改善。可编程压控振荡器包括电压输入端、输出端和电路，该电路被配置成根据施加到电压输入端的电压产生振荡器频率。振荡器频率在输出端处被提供。VCO的电路包括调整电路和流控振荡器。调整电路为流控振荡器提供输入电流。调整电路是可编程的，并且被配置成根据第一编程代码和第二编程代码产生输入电流，其中，第二编程代码独立于第一编程代码。在可编程压控振荡器的实施例中，调整电路包括第一可编程组件和第二可编程组件。第一可编程组件被配置成在恒定参考电压施加到电压输入端的同时根据第一编程代码产生第一电流。第二可编程组件被配置成在该参考电压施加到电压输入端的同时根据第二编程代码产生第二电流。输入电流包括第一电流和第二电流。在可编程压控振荡器的另一实施例中，第一可编程组件包括数-模转换器，第二可编程组件包括电压-电流转换器。在可编程压控振荡器的另一实施例中，调整电路包括电流求和电路，电流求和电路被配置成通过将第一电流和第二电流相加为流控振荡器产生输入电流。在可编程压控振荡器的另一实施例中，第一编程代码是可变的，因此使得能够调节中心频率，并且第二编程代码是可变的，其独立于第一编程代码变化，因此使得能够在保持调节中心频率的同时调节增益。在可编程压控振荡器的另一实施例中，第一编程组件提供第一编程代码，第二编程组件提供第二编程代码。校准可编程压控振荡器的方法包括：向电压输入端施加恒定参考电压，应用第一编程代码，反复调节第一编程代码直到获得期望的中心频率，在保持应用调节的第一编程代码的同时，应用第二编程代码，并反复调节第二编程代码直到获得期望的增益。锁相环电路包括相位/频率检测器、连接到相位/频率检测器的环路滤波器、具有电压输入端和输出端的压控振荡器以及从输出端到相位/频率检测器的反馈环路。压控振荡器的电压输入端连接到环路滤波器。压控振荡器能够与环路滤波器和反馈环路电气断开。压控振荡器包括调整电路和流控振荡器。调整电路为流控振荡器提供输入电流。调整电路是可编程的，并且被配置成根据第一编程代码和第二编程代码产生输入电流，该第二编程代码独立于第一编程代码。在锁相环电路的实施例中，调整电路包括第一可编程组件和第二可编程组件。第一可编程组件被配置成在恒定参考电压施加到电压输入端的同时根据第一编程代码生成第一电流。第二可编程组件被配置成在参考电压施加到电压输入端的同时根据第二编程代码产生第二电流。输入电流包括第一电流和第二电流。在锁相环电路的另一实施例中，第一可编程组件包括数-模转换器，第二可编程组件包括电压-电流转换器。在锁相环电路的另一实施例中，调整电路包括电流求和电路，电流求和电路被配置成通过将第一电流和第二电流相加为流控振荡器产生输入电流。在锁相环电路的另一实施例中，第一编程代码是可变的，因此使得能够调节中心频率，并且第二编程代码是可变的，其独立于第一编程代码而变化，因此使得能够在保持调节中心频率的同时调节增益。在锁相环电路的另一实施例中，第一编程组件提供第一编程代码，第二编程组件提供第二编程代码。锁相环电路的另一实施例包括开关，开关被配置成允许暂时将压控振荡器与环路滤波器和反馈环路断开，暂时将参考电压施加到压控振荡器的电压输入端，以及将第一编程代码和第二编程代码交替连接到调整电路。锁相环电路的设置方法包括：从环路滤波器和反馈环路断开压控振荡器，向电压输入端施加恒定参考电压，应用第一编程代码，反复调节第一编程代码直到获得期望的中心频率，在保持应用调节的第一编程代码的同时，应用第二编程代码，反复调节第二编程代码直到获得期望的增益，以及将压控振荡器连接到环路滤波器和反馈环路，从而使锁相环电路准备好正常操作。以下结合附图对压控振荡器和锁相环进行更详细的描述。图1是具有可调节压控振荡器的锁相环的框图。图2是压控振荡器的调整电路的框图。图3是用于VCO中心频率调整的可编程电路图。图4是用于VCO增益调整的可编程电路图。图5示出了电流求和的电路图。图6是锁相环的调节过程的流程图。图1是包括可调节压控振荡器(VCO)的锁相环的框图。锁相环包括相位/频率检测器302、环路滤波器304/306和压控振荡器308。相位/频率检测器302具有信号输入端IN1并且被配置成检测施加到信号输入端IN1的输入信号的频率FIN。环路滤波器304/306连接到相位/频率检测器302的输出端。在环路滤波器304/306的输出端供应环路滤波器电压VLF。压控振荡器308的电压输入端IN能够连接到环路滤波器304/306的输出端，使得环路滤波器电压VLF能够施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可编程压控振荡器，包括：‑电压输入端(IN)，‑输出端(OUT)，和‑电路(316，318)，其被配置成根据施加到电压输入端(IN)的电压生成振荡器频率(FOSC)，该振荡器频率(FOSC)在输出端(OUT)处提供，‑其特征在于‑电路(316，318)包括调整电路(316)和流控振荡器(318)，调整电路(316)为流控振荡器(318)提供输入电流，‑调整电路(316)是可编程的，并且‑调整电路(316)配置成根据第一编程代码(L)和第二编程代码(K)产生输入电流，其中，第二编程代码(K)独立于第一编程代码(L)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.14 EP 17156093.11.一种可编程压控振荡器，包括：-电压输入端(IN)，-输出端(OUT)，和-电路(316，318)，其被配置成根据施加到电压输入端(IN)的电压生成振荡器频率(FOSC)，该振荡器频率(FOSC)在输出端(OUT)处提供，-其特征在于-电路(316，318)包括调整电路(316)和流控振荡器(318)，调整电路(316)为流控振荡器(318)提供输入电流，-调整电路(316)是可编程的，并且-调整电路(316)配置成根据第一编程代码(L)和第二编程代码(K)产生输入电流，其中，第二编程代码(K)独立于第一编程代码(L)。2.根据权利要求1所述的可编程压控振荡器，所述可编程压控振荡器还包括：-调整电路(316)的第一可编程组件(404)，第一可编程组件(404)被配置成在恒定参考电压(VREF)施加到电压输入端(IN)的同时根据第一编程代码(L)生成第一电流(I1)，-调整电路(316)的第二可编程组件(402)，第二可编程组件(402)被配置成在所述参考电压(VREF)施加到电压输入端(IN)的同时根据第二编程代码(K)生成第二电流(I2)，-所述输入电流包括第一电流(I1)和第二电流(I2)。3.根据权利要求2所述的可编程压控振荡器，其中，第一可编程组件(404)包括数-模转换器，第二可编程组件(402)包括电压-电流转换器。4.根据权利要求2或3所述的可编程压控振荡器，所述可编程压控振荡器还包括：调整电路(316)的电流求和电路(406)，该电流求和电路(406)被配置成通过将第一电流(I1)和第二电流(I2)相加来为流控振荡器(318)生成输入电流。5.根据权利要求1到4之一所述的可编程压控振荡器，其中，第一编程代码(L)是可变的，使得能够调节中心频率，并且第二编程代码(K)是可变的，其独立于第一编程代码(L)而变化，使得能够在保持调节中心频率的同时调节增益。6.根据权利要求1到5之一所述的可编程压控振荡器，所述可编程压控振荡器还包括：提供第一编程代码(L)的第一编程组件(312)，和提供第二编程代码(K)的第二编程组件(314)。7.一种校准根据权利要求1到6之一所述的可编程压控振荡器的方法，包括：-向电压输入端(IN)施加恒定参考电压(VREF)，-应用第一编程代码(L)，-反复调节第一编程代码(L)直到获得期望的中心频率，-在保持应用调节的第一编程代码(L)的同时，应用第二编程代码(K)，以及-反复调节第二编程代码(K)直到获得期望的增益。8.一种锁相环电路，包括：-相位/频率检测器(302)，-连接到相位/频率检测器(302)的环路滤波器(304/306)，-具有电压输入端(IN)和输出端(OUT)的压控振荡器(308)，其中电压输入端(IN)连接到环路滤波器(304/306)，以及-从输出端(OUT)到相位/频率检测器(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳声，格雷戈·沙特茨贝格尔，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT