【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路技术设计领域，涉及一种基于二分法搜索控制字的高精度dco控制系统。
技术介绍
1、随着物联网技术的快速发展，低功耗的发射机在许多领域都得到了广泛应用，包括智能家居、工业自动化、环境监测等。物联网设备的数量和使用范围正在急剧增长，这些设备需要远程通信，以实现数据传输和端到端之间的控制。然而，能量的消耗和协议兼容是iot应用的两个必须考虑的问题。许多物联网设备都需要依赖电池供电，电池的寿命直接决定芯片的工作时长，所以低功耗的设计十分重要，深度睡眠唤醒、能量收集、占空比模式工作等也是降低系统功耗和延长电池寿命的方式。
2、蓝牙作为一种成熟的无线通信技术，具有传输速率快、低功耗、兼容性强等特点。蓝牙技术已经得到了广泛的应用和验证，具有可靠性和稳定性，同时蓝牙协议栈是开源的，可以根据自己的需求进行定制和优化，作为通信协议更加灵活和方便。蓝牙技术具有低功耗的特性，特别适合用于电池供电的物联网设备，可以最大限度地延长设备的电池寿命。蓝牙还支持多种数据传输模式，如广播、点对点等，可以满足不同类型物联网应用的需求。
3、传统的发射机结构复杂，功耗高，不适用于物联网应用。而基于极性调制的发射机采用pll结构，可以大大降低功耗，但是对于1mbps的蓝牙数据率需要两点调制来实现，需要对环路进行自动增益控制校准，设计比较复杂，功耗较高。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种基于二分法搜索控制字方式的高精度dco控制系统，其
2、一种基于二分法搜索控制字方式的高精度dco控制系统，包括数字控制振荡器、四分频器、相位检测计数器、环路控制器和频率综合器，所述数字控制振荡器产生的频率经过四分频器后输入到相位检测计数器中，所述相位检测计数器将16bit的计数器输出输入到环路控制器，所述环路控制器通过2bit的信道选择37、38、39三个不同的广播信道，将16bit的计数器输出与特定广播信道的寄存器数据对比，从而改变数字控制振荡器的控制字，以改变数字控制振荡器的谐振频率，所述频率综合器产生三个不同的时钟信号，环路控制器逐次逼近的选择三个不同的时钟作为计数器的工作时钟，控制数字控制振荡器的频率接近信道频率；所述频率综合器还产生三个锁存信号和清零信号，同样通过环路控制器选择，用于计数器输出数据的锁存和计数器模块的清零。
3、进一步的，所述数字控制振荡器采用电感电容谐振腔的结构，包括lc谐振电路、粗调电容阵列、细调电容阵列、数据发送电容阵列、两对交叉耦合管和电流镜，所述粗调电容阵列、细调电容阵列和数据发送电容阵列用于调整dco的谐振频率，两对交叉耦合管用于提供电感电容谐振腔的负阻。
4、进一步的，pm0、pm1和nm0、nm1分别组成两对交叉耦合管，提供负阻；nm2和nm3为数字控制振荡器的电流镜，数字控制振荡器的电流由尾电流管nm3中的电流决定，选择片外键合线来取代片上电感；片上电容由三个电容阵列组成，分别是粗调电容阵列、细调电容阵列、数据发送电容阵列，所述粗调电容阵列是用于粗调的大电容阵列，用于抗pvt变化和信道切换，由mom电容组成，5个bit，最小精度为20mhz，能带来的总频率变化为640mhz；所述细调电容阵列是用于细调的小电容阵列，由moscap组成，9个bit，最小精度为56khz，能带来的总频率变化为28mhz；所述数据发送电容阵列是用于数据调制的电容阵列，由moscap组成，5个bit，最小精度为35khz，能带来的频率变化为1.12mhz。
5、进一步的，所述四分频器包括两个d触发器，将数字控制振荡器的输出频率降低4倍。
6、进一步的，所述相位检测计数器包括一个15bit的计数器、两个d触发器和一个相位判断模块，用做数字频率计检测数字控制振荡器的输出频率，把计数器数值作为高15bit，最低位采用相位判断模块生成，选用时钟500khz、100khz、25khz上升沿和下降沿分别对c0频率进行采样，相位检测计数器输出lag和count<0>，由计数器的输出和相位判断模块的输出组合后为数字频率器的计数输出，此处上升沿与下降沿分别采样时会存在一个反相器的延时误差。
7、进一步的，所述环路控制器包括一个16bit的锁存器和数字判断逻辑，所述环路控制器将计数器的输出锁存至锁存器后，与对应信道的寄存器的数值进行比较，然后调整dco的控制字，精度切换时，所述环路控制器选择不同的时钟信号作为计数器的计数时钟，选择不同的清零信号作为计数模块的清零信号，所述环路控制器由片外的选择信号选择37、38、39三个广播信道中的任意一个进行校准，不同的信道只用更改寄存器数值即可。
8、进一步的，所述频率综合器对输入的2mhz时钟分频产生占空比为50％的500khz、100khz、25khz的三个时钟信号，同时产生三个对应的锁存信号latch：latch0、latch1、latch2和清零信号clear：clear0、clear1、clear2；latch脉冲位于三个时钟信号低电平的中间，clear0、clear1、clear2分别是latch0、latch1、latch2三个锁存信号延时2ns的信号，所述环路控制器用一个锁存器将计数器的输出锁存后用于比较，同时计数器的数据被锁存器锁存后清零，等待下一时钟周期的高电平再次计数。
9、进一步的，环路校准过程中，首先在500khz的时钟高电平期间对相位检测计数器的输入信号c0计数，对于37信道来说，如果计数值count不在1200-1202之间，则更改数字控制振荡器的控制字，若count>1202，则改变数字控制振荡器的控制字使d<i+1>＝1并且d<i>＝0，降低数字控制振荡器的输出频率；i为控制字的位数，i从8逐渐减至0，每次控制字发生变化后i＝i-1；若count<1200，则数字控制振荡器的控制字改为d<i>＝0，提高数字控制振荡器的输出频率；直至1200<＝count<＝1202，说明频率在2400m-2404m之间，此时提高校准精度，在100k的时钟高电平继续对c0上升沿计数；若count>6006，则改变数字控制振荡器的控制字使d<i+1>＝1并且d<i>＝0，降低数字控制振荡器的输出频率；若count<6004，则dco控制字改为d<i>＝0，提高数字控制振荡器的输出频率；直至6004<＝count<＝6006，说明频率在2401.6m-2402.4m之间，此时再次提高校准精度，在25khz的时钟高电平继续对c0信号上升沿计数；若count>24021，则改变数字控制振荡器的控制字使d<i+1>＝1并且d<i>＝0，降低数字控制振荡器的输出频率；若count<24019，则数字控制振荡器的控制字改为d<i>＝0，提高数字控制振荡器的输出频本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，其特征在于，包括数字控制振荡器、四分频器、相位检测计数器、环路控制器和频率综合器，所述数字控制振荡器产生的频率经过四分频器后输入到相位检测计数器中，所述相位检测计数器将16bit的计数器输出输入到环路控制器，所述环路控制器通过2bit的信道选择37、38、39三个不同的广播信道，将16bit的计数器输出与特定广播信道的寄存器数据对比，从而改变数字控制振荡器的控制字，以改变数字控制振荡器的谐振频率，所述频率综合器产生三个不同的时钟信号，环路控制器逐次逼近的选择三个不同的时钟作为计数器的工作时钟，控制数字控制振荡器的频率接近信道频率；所述频率综合器还产生三个锁存信号和清零信号，同样通过环路控制器选择，用于计数器输出数据的锁存和计数器模块的清零。
2.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，其特征在于，所述数字控制振荡器采用电感电容谐振腔的结构，包括LC谐振电路、粗调电容阵列、细调电容阵列、数据发送电容阵列、两对交叉耦合管和电流镜，所述粗调电容阵列、细调电容阵列和数据发送电容阵列用于调整DC
3.根据权利要求2所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，其特征在于，PM0、PM1和NM0、NM1分别组成两对交叉耦合管，提供负阻；NM2和NM3为数字控制振荡器的电流镜，数字控制振荡器的电流由尾电流管NM3中的电流决定，选择片外键合线来取代片上电感；片上电容由三个电容阵列组成，分别是粗调电容阵列、细调电容阵列、数据发送电容阵列，所述粗调电容阵列是用于粗调的大电容阵列，用于抗PVT变化和信道切换，由mom电容组成，5个bit，最小精度为20MHz，能带来的总频率变化为640MHz；所述细调电容阵列是用于细调的小电容阵列，由moscap组成，9个bit，最小精度为56KHz，能带来的总频率变化为28MHz；所述数据发送电容阵列是用于数据调制的电容阵列，由moscap组成，5个bit，最小精度为35KHz，能带来的频率变化为1.12MHz。
4.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，其特征在于，所述四分频器包括两个D触发器，将数字控制振荡器的输出频率降低4倍。
5.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，其特征在于，所述相位检测计数器包括一个15bit的计数器、两个D触发器和一个相位判断模块，用做数字频率计检测数字控制振荡器的输出频率，把计数器数值作为高15bit，最低位采用相位判断模块生成，选用时钟500KHz、100KHz、25KHz上升沿和下降沿分别对C0频率进行采样，相位检测计数器输出lag和COUNT<0>，由计数器的输出和相位判断模块的输出组合后为数字频率器的计数输出，此处上升沿与下降沿分别采样时会存在一个反相器的延时误差。
6.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，其特征在于，所述环路控制器包括一个16bit的锁存器和数字判断逻辑，所述环路控制器将计数器的输出锁存至锁存器后，与对应信道的寄存器的数值进行比较，然后调整DCO的控制字，精度切换时，所述环路控制器选择不同的时钟信号作为计数器的计数时钟，选择不同的清零信号作为计数模块的清零信号，所述环路控制器由片外的选择信号选择37、38、39三个广播信道中的任意一个进行校准，不同的信道只用更改寄存器数值即可。
7.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，其特征在于，所述频率综合器对输入的2MHz时钟分频产生占空比为50％的500KHz、100KHz、25KHz的三个时钟信号，同时产生三个对应的锁存信号
8.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，
9.根据权利要求8所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度DCO控制系统，其特征在于，对于38信道来说，500KHz时钟用于校准时，若Count>1214，则改变数字控制振荡器的控制字使D<i+1>＝1并且D<i>＝0，降低数字控制振荡器的输出频率；若Count<1212，则数字控制振荡器的控制字改为D<i>＝0，提高数字控制振荡器的输出频率；直至1212<＝Count<＝1214，说明频率在2424M-2428M之间，此时用100KHz的时钟高电平继续对C0频率计数；若Count>6066，则改变数字控制振荡器的控制字使D<i+1>＝1并且D<i>＝...
【技术特征摘要】
1.一种基于二分法搜索控制字方式的高精度dco控制系统，其特征在于，包括数字控制振荡器、四分频器、相位检测计数器、环路控制器和频率综合器，所述数字控制振荡器产生的频率经过四分频器后输入到相位检测计数器中，所述相位检测计数器将16bit的计数器输出输入到环路控制器，所述环路控制器通过2bit的信道选择37、38、39三个不同的广播信道，将16bit的计数器输出与特定广播信道的寄存器数据对比，从而改变数字控制振荡器的控制字，以改变数字控制振荡器的谐振频率，所述频率综合器产生三个不同的时钟信号，环路控制器逐次逼近的选择三个不同的时钟作为计数器的工作时钟，控制数字控制振荡器的频率接近信道频率；所述频率综合器还产生三个锁存信号和清零信号，同样通过环路控制器选择，用于计数器输出数据的锁存和计数器模块的清零。
2.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度dco控制系统，其特征在于，所述数字控制振荡器采用电感电容谐振腔的结构，包括lc谐振电路、粗调电容阵列、细调电容阵列、数据发送电容阵列、两对交叉耦合管和电流镜，所述粗调电容阵列、细调电容阵列和数据发送电容阵列用于调整dco的谐振频率，两对交叉耦合管用于提供电感电容谐振腔的负阻。
3.根据权利要求2所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度dco控制系统，其特征在于，pm0、pm1和nm0、nm1分别组成两对交叉耦合管，提供负阻；nm2和nm3为数字控制振荡器的电流镜，数字控制振荡器的电流由尾电流管nm3中的电流决定，选择片外键合线来取代片上电感；片上电容由三个电容阵列组成，分别是粗调电容阵列、细调电容阵列、数据发送电容阵列，所述粗调电容阵列是用于粗调的大电容阵列，用于抗pvt变化和信道切换，由mom电容组成，5个bit，最小精度为20mhz，能带来的总频率变化为640mhz；所述细调电容阵列是用于细调的小电容阵列，由moscap组成，9个bit，最小精度为56khz，能带来的总频率变化为28mhz；所述数据发送电容阵列是用于数据调制的电容阵列，由moscap组成，5个bit，最小精度为35khz，能带来的频率变化为1.12mhz。
4.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度dco控制系统，其特征在于，所述四分频器包括两个d触发器，将数字控制振荡器的输出频率降低4倍。
5.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度dco控制系统，其特征在于，所述相位检测计数器包括一个15bit的计数器、两个d触发器和一个相位判断模块，用做数字频率计检测数字控制振荡器的输出频率，把计数器数值作为高15bit，最低位采用相位判断模块生成，选用时钟500khz、100khz、25khz上升沿和下降沿分别对c0频率进行采样，相位检测计数器输出lag和count<0>，由计数器的输出和相位判断模块的输出组合后为数字频率器的计数输出，此处上升沿与下降沿分别采样时会存在一个反相器的延时误差。
6.根据权利要求1所述的基于二分法搜索控制字方式的高精度dco控制系统，其特征在于，所述环路控制器包括一个16bit的锁存器和数字判断逻辑，所述环路控制器将计数器的输出锁存至锁存器后，与对应信道的寄存器的数值进行比较，然后调整dco的控制字，精度切换时，所述环路控制器选择不同的时钟信号作为计数器的计数时钟，选择不同的清零信号作为计数模块的清零信号，所述环路控制器由片外的选择信号选择37、38、39三...
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