一种基于二分法搜索控制字的高精度DCO控制系统技术方案

本发明专利技术属于集成电路技术设计领域，公开了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，该系统利用数字计数器的方式对DCO的输出频率校准，同时采用逐次逼近的思想，可以减小高精度校准的时间，达到减小系统功耗的目的。对于不同的广播信道，只需要更改寄存器的值便可实现。此电路结构简单，避免了复杂的TDC、数字滤波器和控制单元的使用。系统内部DCO采用键合线电感，可以降低DCO的起振功耗和提高DCO的相位噪声。同时此系统适合用于物联网发射机，可兼容蓝牙协议且闭环校准开环发射数据的方式在占空比模式下工作可以忽略DCO频率漂移的影响。

【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...

【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...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，张治欢，张磊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：