一种利用校准算法实现频率控制的方法及装置制造方法及图纸

一种利用校准算法实现频率控制的方法及装置，涉及压控振荡器电路设计领域。本发明专利技术包括如下步骤：步骤１，利用校准算法，通过将压控振荡器的输出频率与锁相环的参考频率进行比较，根据比较结果对电阻进行选择；步骤２，然后由控制电压对压控振荡器的输出频率进行微调。本发明专利技术的结构至少包括：第三ＭＯＳ管，第四ＭＯＳ管，第一电流源，第二电流源，差分输入端，差分输出端，电源，接地端，第一电阻阵列，第二电阻阵列。本发明专利技术能够在工艺条件变化时仍将压控振荡器电路的参数调整到合适的值，并且不影响相位噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压控振荡器电路设计领域，特别是涉及一种利用校准 算法实现频率控制的电路设计方法及装置。
技术介绍
振荡器的频率可以由电压控制，这样的电路称作一个压控振荡器。压控振荡器一般采用两种结构LC谐振型压控振荡器和环形压 控振荡器。LC谐振型压控振荡器利用电感与电容的并联谐振产生频 率为f"/pWI。的正弦波，并通过控制电压调节变容二极管的电容值C，从而实现对频率的调节。LC谐振型压控振荡器的优点在于输出 摆幅大，相位噪声低；LC谐振型压控振荡器的缺点在于电流消耗大， 调谐范围小，并由于用到了电感集成电感而面积较大。环形压控振荡 器实现方式有多种，但是其原理基本一致，一4殳由奇数个延时单元依 次首尾相连而成，若每级(每个延时单元)的传输延时为Td,则输 出频率f-1/(2+ISTTd)， N为级数。环形压控振荡器通过调节控制电压 调节每级的传输延时Td来实现对频率的调节。环形压控振荡器的优 点在于结构简单，频率调谐范围大，电流消库C小，面积小；环形压控 振荡器的缺点在于选频性能较差，频率精度不高，相位噪声高，从而 限制了其应用范围。压控振荡器是锁相环系统中的一个重要^t块，能够通过调整控制 电压的大小来调整它的输出频率范围。当锁相环系统锁定在某一频率 点时，要求压控振荡器的输出频率也应在某一频率点上。但是随工艺 偏差和温度变化压控振荡器电路参数的输出频率会产生很大变化。为 了保证锁相环在各种工艺条件下都能锁定在指定的频带或频点，压控 振荡器需要覆盖很大的输出频率范围。在现有技术中，这就需要压控振荡器控制电压到输出频率的增益Kvco的值较大(Kvco=A//Ar )， 然而大的Kvco值会影响锁相环最终输出的相位噪声。而且，由于控制电压调整范围有限，若超出了电压调整范围，则无法将输出频率调 整到预期值上。以环行压控振荡器为例，环形压控振荡器每级的传输延时为TchF^C，输出频率为f=1/(2*N*Td)。延时单元可釆用单端结构或者差分结构。环形压控振荡器应由级 数最少为3的延时单元组成的环路。图1是典型环形压控振荡器的结 构示意图。如图1所示，典型环形压控振荡器由3级差分结构的延时 单元依次首尾相接而成。所述延时单元的输入端为(Vinp，Vinn), 输出端为(Voutn，Voutp)。图2是典型环形压控振荡器等效电路的结构示意图。如图2所示， R为每级延时单元的等效电阻，C为每级延时单元的等效电容。图3是现有技术延时单元的电路图。延时单元可以采用单端或者 差分结构，如图3所示的现有技术延时单元电路图为一常用的差分结 构延时电路。Vinp与Vinn为差分输入；Voutn与Voutp为差分输 出；M1为第一MOS管，M2为第二MOS管，所述M1与M2为接成二极管形式的负载电阻；M3为第三MOS管，M4为第四MOS管 理，所述M3与M4为提供负阻的交互式耦合对；M5为第五MOS 管，M6为第六MOS管，所述M5与M6为输入放大管；Vdd为电 源；gnd为接地端；11为第一电流源，12为第二电流源。所述交M3， M4产生负阻-1/gm1，所述M1， M2作为负载，阻值为1/gm2。所述 M3， M4产生的负阻-1/gm1与所述M1， M2产生的负载1/gm2并联 作为输出端的负载电阻。由于gm(跨导)的值与工艺、温度等因素有 关，必须依靠控制电压来调整gm。 由公式c:c。x.w.L (其中Cox 为单位面积栅氧化层电容，W为MOS管的宽，L为MOS管的长)， 因此对MOS管的gm进行调整时，势必影响该节点的电容值，从而foc丄.C导致了两个参数的变化。由 狎 ，gm的变化量也将极大的影响 输出频率的变化，这将极大的影响电路性能。例如，如gm变化了 10%, f也将变化10。/。，对于射频段，f变化10。/。则有几百兆赫兹的变化量。综上所述，由于现在技术中通常没有校准算法，而仅能靠控制电 压来调整输出频率范围，因此通常需要将控制电压的调整范围即压控 振荡器增益调整到极大的值，这将极大地影响相位噪声。受相关工艺 限制，环形压控振荡器的电路参数R、 C不能做到又小又准，限制了 环形压控振荡器的输出频率大小。因此，为了使锁相环在各种条件下 均能锁定在某一频率，并且不影响相位噪声，就必须保证环行压控振 荡器即使在工艺条件变化时仍能将压控振荡器电路的参数调整到合 适的值。
技术实现思路
为了在不影响相位噪声的情况下实现压控振荡器的输出频率的 控制，提出一种利用校准算法实现频率控制的方法及装置，能有效地 利用校准算法将压控振荡器的输出频率调整到控制电压的调整范围 内。本专利技术包括如下步骤步骤1,利用校准算法，通过将压控振荡 器的输出频率与锁相环的参考频率进行比较，根据比较结果对电阻进 行选择，使每级的传输延时尽量与期望值接近，从而使压控振荡器的 输出频率被粗调到控制电压的调整范围内；步骤2，然后由控制电压 对压控振荡器的输出频率进行微调，从而使锁相环能在各种条件下锁 定在某一频率点上。所述步骤1进一步地包括步骤1.1，首先将压控^振荡器的输出 频率与锁相环的参考频率进行比较；步骤1.2,根据所述比较结果对 R进行选择，即让Td达到期望值，完成频率的粗调。所述校准算法的实现过程如下压控振荡器输出频率经过分频 后，与锁相环的参考频率进行比较；若小于锁相环的参考频率，则减 小电阻阵列的阻值，增大压控振荡器输出频率，若大于锁相环的参考 频率，则增大电阻阵列的阻值，减小压控振荡器输出频率，若压控振 荡器输出频率与锁相环的参考频率的差距在算法精度之内，则比4支结 束；否则再次执行比较，直至比较步数全部完成本专利技术的结构至少包括第三MOS管(M5),第四MOS管(M6 ),第一电流源(11),第二电流源(12)，差分输入端(Vinp，Vinn)， 差分输出端(Voutn，Voutp),电源(Vdd)，接地端(gnd)，其特征在于还 包括第一电阻阵列(Rn1 )和第二电阻阵列(Rn2),所述第一电阻阵 列(Rn 1 )和第二电阻阵列(Rn2)串联起来作为负载电阻与第三MOS 管(M3)和第四MOS管(M4)连接而成的负阻并联，与输出端 (Vinp，Vinn)连接。所述的电阻阵列包括调节电阻(R0),第一电阻(R1)，第二 电阻(R2),第三电阻(R3),第四电阻(R4),第五电阻(R5)， 第六电阻(R6)，第七电阻(R7),第八电阻(R8)，第九电阻(R9), 第十电阻(R10)，第十一电阻(R11 )，第十二电阻(R12)，第 十三电阻(R13),第十四电阻(R14)，第十五电阻(R15);选 通开关(S0)，第一选通开关(S1)，第二选通开关(S2),第三 选通开关(S3)，第四选通开关(S4)，第五选通开关(S5),第 六选通开关(S6),第七选通开关(S7),第八选通开关(S8), 第九选通开关(S9)，第十选通开关(S10)，第十一选通开关(S11 )， 第十二选通开关(S12)，第十三选通开关(S13),第十四选通开 关(S14)，第十五选通开关(S15);每个电阻对应一个选通开关， 所述的选通开关控制该电阻的选通，所述的电阻阵列每次只能选通一 个开关。所述的电阻阵列选通开关的选通由控制位决定，所述控制位直接 由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用校准算法实现频率控制的方法，其特征在于包括如下步骤：　　　　步骤１，利用校准算法，通过将压控振荡器的输出频率与锁相环的参考频率进行比较，根据比较结果对电阻进行选择，使每级的传输延时尽量与期望值接近，从而使压控振荡器的输出频率被粗调到控制电压的调整范围内；　　　　步骤２，然后由控制电压对压控振荡器的输出频率进行微调，从而使锁相环能在各种条件下锁定在某一频率点上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周云，刘欢艳，
申请(专利权)人：鼎芯通讯上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]