一种基于负反馈的高精度频率锁定电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于负反馈的高精度频率锁定电路，涉及时钟产生电路领域，该高精度频率锁定电路由开关控制电路按照输出的信号的输出频率调节电压输出回路中的开关的开闭频率，从而调节电路电压输出回路提供给压控振荡器的输入电压，使得压控振荡器改变输出的信号的输出频率，实现对输出频率的负反馈调节直到达到稳定，该高精度频率锁定电路无需复杂的补偿电路就可以保持高精度且高稳定性的输出频率，具有较优的电路性能。具有较优的电路性能。具有较优的电路性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于负反馈的高精度频率锁定电路


[0001]本专利技术涉及时钟产生电路领域，尤其是一种基于负反馈的高精度频率锁定电路。

技术介绍

[0002]时钟产生电路是集成电路中的重要部分，在许多集成电路中，都需要时钟产生电路输出基准时钟信号，以使数字电路及有开关动作参与的模拟电路正常工作。常见的时钟产生电路有利用LC谐振的LC振荡器，多级反相器串联的环形振荡器，通过比较被充放电的电容电压与基准电压而决定振荡频率的比较振荡器等。
[0003]目前一种常见的振荡器的电路结构如图1所示，使用比较器比较一个斜坡上升信号，以此决定振荡频率。这个振荡器的最大缺点是比较器的延时会影响振荡频率，当输出信号频率较高时，不同温度和工艺漂移下，比较器的延时变化会严重影响振荡频率。另一种常见的振荡器的电路结构如图2所示，这是一个传统的环形振荡器，其中电容和电阻决定反相器链的大信号延迟，由此确定振荡频率。传统环形振荡器在不同温度和工艺漂移下也有较大的振荡频率变化，同时，其振荡频率不是随电阻或电容线性变化的，因此不太适用于需要在较大范围调节振荡器频率的应用。现有的其他各类振荡器在输出频率的稳定性、电路功耗、精度和电路面积方面也都有其固有缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于负反馈的高精度频率锁定电路，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种基于负反馈的高精度频率锁定电路，该高精度频率锁定电路包括电压输出回路、压控振荡器以及开关控制电路；在电压输出回路中，电容C
F
的负极接地、正极通过第一开关S1连接基准电压端V
B
，电容C2的负极接地、正极连接基准电压端V
B
，电容C
F
的两端并联有第二开关S2，基准电压端V
B
通过开关管连接至电源VDD，电容C
F
的容值远小于电容C2；
[0006]压控振荡器的输入端连接至电压输出回路获取输入电压、输出端作为高精度频率锁定电路的信号输出端，信号输出端所输出的信号的输出频率f
clkout
与压控振荡器的输入电压正相关；
[0007]第一开关S1和第二开关S2的开闭状态互补且不交叠，开关控制电路根据输出频率f
clkout
调节第一开关S1和第二开关S2的开闭频率，使得压控振荡器的输入电压与输出频率f
clkout
呈负相关、形成对输出频率f
clkout
的负反馈调节。
[0008]其进一步的技术方案为，第一开关S1和第二开关S2交替闭合一次形成一个开关周期且两个开关在一个开关周期中的闭合时长相等，电容C2的电荷量在一个开关周期内减少Δq＝V
B
C
F
，使得基准电压端的等效下沉电流为输出频率增大时，开关周期降低使得基准电压端的电压值降低、压控振荡器的输入电压降低，带动输出频率降低直到达到预定值，输出频率减小时，开关周期增大使得基准电压端的电压值升高、压控振荡器的输
入电压升高，带动输出频率增大直到达到预定值，实现对输出频率f
clkout
的负反馈调节。
[0009]其进一步的技术方案为，开关控制电路中包括N分频器，开关控制电路按照的频率分别控制两个开关的开闭状态，开关周期
[0010]其进一步的技术方案为，在电压输出回路中，基准电压端V
B
连接第二NMOS管MN2的源极，第二NMOS管MN2的漏极连接第二PMOS管MP2的漏极，第二PMOS管MP2的源极连接电源VDD，第二PMOS管MP2和第二NMOS管MN2的公共端连接压控振荡器的输入端；
[0011]第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2连接形成电流镜，第一PMOS管MP1的漏端连接第一NMOS管MN1的漏极，第一NMOS管MN1的源极通过电阻R
F
接地，第一NMOS管MN1与第二NMOS管MN2的栅极相连并连接运算放大器的输出端，运算放大器的同相输入端连接参考电压V
REF
、反相输入端连接第一NMOS管MN1的源极。
[0012]其进一步的技术方案为，输出频率f
clkout
仅与电容C
F
的容值以及电阻R
F
的阻值相关、与参考电压V
REF
无关。
[0013]其进一步的技术方案为，输出频率其中，k为与电路结构相关的固有系数。
[0014]其进一步的技术方案为，输出频率其中m为电流镜中第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2的电流比例，开关控制电路按照输出频率f
clkout
的N分频作为两个开关的开闭频率。
[0015]本专利技术的有益技术效果是：
[0016]本申请公开了一种基于负反馈的高精度频率锁定电路，该电路由开关控制电路按照输出的信号的输出频率调节电压输出回路提供给压控振荡器的输入电压，使得压控振荡器负反馈调节输出的信号的输出频率，从而无需复杂的补偿电路就可以保持高精度且高稳定性的输出频率。
[0017]该高精度频率锁定电路输出的信号的输出频率与参考电压无关，因此只需提供粗略的参考电压即可，对电压精确度要求较低。而且也与开关管的参数无关，因此不需要考虑MOS管随温度改变而改变的参数，输出频率温漂很小。
附图说明
[0018]图1是目前一种常见的振荡器的电路结构。
[0019]图2是目前另一种常见的振荡器的电路结构。
[0020]图3是本申请的高精度频率锁定电路的电路结构。
[0021]图4是图3中的压控振荡器的一种电路结构图。
[0022]图5是图3中的开关控制电路的一种电路结构图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。
[0024]本申请公开了一种基于负反馈的高精度频率锁定电路，请参考图3，该高精度频率锁定电路包括电压输出回路、压控振荡器以及开关控制电路。在电压输出回路中，电容C
F
的负极接地、正极通过第一开关S1连接基准电压端V
B
，电容C2的负极接地、正极连接基准电压端V
B
，电容C
F
的两端并联有第二开关S2，基准电压端V
B
通过开关管连接至电源VDD，电容C
F
的容值远小于电容C2。
[0025]压控振荡器的输入端连接至电压输出回路获取输入电压、输出端作为高精度频率锁定电路的信号输出端，信号输出端所输出的信号V
out
的输出频率f
clkout
与压控振荡器的输入电压V
C
正相关。一种常用的压控振荡器的电路结构如图4所示，通过合适的尺寸选择可以保证较好的线性度，输出频率f
clkout
＝dV
C
，d是压控振荡器的增益系数。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于负反馈的高精度频率锁定电路，其特征在于，所述高精度频率锁定电路包括电压输出回路、压控振荡器以及开关控制电路；在所述电压输出回路中，电容C
F
的负极接地、正极通过第一开关S1连接基准电压端V
B
，电容C2的负极接地、正极连接所述基准电压端V
B
，电容C
F
的两端并联有第二开关S2，所述基准电压端V
B
通过开关管连接至电源VDD，所述电容C
F
的容值远小于所述电容C2；所述压控振荡器的输入端连接至所述电压输出回路获取输入电压、输出端作为所述高精度频率锁定电路的信号输出端，所述信号输出端所输出的信号的输出频率f
clkout
与所述压控振荡器的输入电压正相关；所述第一开关S1和第二开关S2的开闭状态互补且不交叠，所述开关控制电路根据所述输出频率f
clkout
调节第一开关S1和第二开关S2的开闭频率，使得所述压控振荡器的输入电压与所述输出频率f
clkout
呈负相关、形成对所述输出频率f
clkout
的负反馈调节。2.根据权利要求1所述的高精度频率锁定电路，其特征在于，所述第一开关S1和第二开关S2交替闭合一次形成一个开关周期且两个开关在一个开关周期中的闭合时长相等，所述电容C2的电荷量在一个开关周期内减少Δq＝V
B
C
F
，使得所述基准电压端的等效下沉电流为所述输出频率增大时，所述开关周期降低使得所述基准电压端的电压值降低、所述压控振荡器的输入电压降低，带动所述输出频率降低直到达到预定值，所述输出频率减小时，所述开关周期增大使得所述基准电压端的电压值升高、所述压控振荡器的输入电压升高，带动所述输出频率增大直...

【专利技术属性】
技术研发人员：李响，蔡胜凯，董渊，
申请(专利权)人：无锡英迪芯微电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：