【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，特别涉及一种用于锁相环的幅度和频率校准电路及其工作方法。
技术介绍
1、锁相环是一种使其输出的反馈信号与输入的参考信号在频率和相位上同步(通常称为锁定)的电路，在锁定状态，反馈信号和参考信号的相位差为零或者保持常数。如果出现相位误差(即失锁状态)，锁相环通过反馈控制机理作用到反馈信号，使得反馈信号和参考信号的相位误差不断减小直至锁定。传统的电荷泵锁相环一般由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器组成。
2、应用于射频领域的锁相环需要很高的振荡频率，较宽的调谐范围，以及良好的相位噪声性能，因此通常采用电感电容型压控振荡器(lcvco)，通常集成电路所用的电感为固定值电感，振荡器的频率调整由电容变化来实现。为了覆盖较宽的调谐范围，lcvco的电容常采用开关电容阵列作为粗调电容，可变电容作为细调电容的方法来实现将压控振荡器锁定到目标频率。固定电容阵列将lvcvo的工作频率分为多个子频带，通过上电后的自动频率校准使lcvco在开环工作状态下，预先工作在覆盖目标频率的子频带，之后在闭环工作状态下再利用电容值可根据控制电压连续变化的可变电容提供细调，最终将lcvco锁定到目标频率。
3、子频带的选择，通常需要对lcvco的输出频率进行自动频率校准方法来实现。传统的子频带选择只进行频率校准，而现在使用的lcvco在频率变化的时候因为使用的晶体管会随频率变化而产生不同的性能变化，从而导致lcvco输出幅度的变化，而lcvco输出幅度的变化又会影响振荡的频率，因此有必要同时进行lcvco
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于锁相环的幅度和频率校准电路及其工作方法，以解决
技术介绍
中的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于锁相环的幅度和频率校准电路及其工作方法，包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、强制钳位电路、压控振荡器、参考时钟分频电路、反馈时钟分频电路、幅度检测电路、频率检测电路以及校准控制状态机；
3、所述校准控制状态机接收外部控制信号及配置值，对幅度校准过程进行计数，对幅度检测对应开关电阻阵列进行控制，对幅度检测状态关系转移进行控制；对频率校准过程进行计数，对频率检测对应开关电容阵列进行控制，对频率检测状态关系转移进行控制；
4、所述参考时钟分频电路接收输入的参考信号，并向所述频率检测电路和所述鉴频鉴相器输出分频后的参考信号；
5、所述反馈时钟分频电路接收压控振荡器信号，并将分频后的压控振荡器信号输向所述频率检测电路；
6、所述幅度检测电路接收压控振荡器信号，并与参考电平进行比较，比较结果反馈给校准控制状态机；
7、所述频率检测电路接收所述反馈时钟分频电路分频后的压控振荡器信号和所述参考时钟分频电路分频后的参考信号，并对输入时钟信号进行频率比较，比较结果反馈给所述校准控制状态机；
8、所述压控振荡器通过开关电容控制字和开关电阻控制字来改变输出信号频率和幅度；
9、所述强制钳位电路用于产生vdd/2的钳位电压。
10、在一种实施方式中，所述外部控制信号及配置值包括校准开始信号、初始频率控制字、初始幅度控制字、以及最大压控振荡器幅度限制值。
11、在一种实施方式中，所述幅度和频率校准电路还包括电压偏置电路，用于产生幅度比较参考电压vt1和比较参考电压vt2；其中，幅度比较参考电压vt1小于比较参考电压vt2。
12、本专利技术还提供一种用于锁相环的幅度和频率校准电路的工作方法，通过校准控制状态机交替控制幅度校准和频率校准，来实现最佳的子频带选择，包括如下步骤：
13、步骤s100：通过芯片串行控制端口配置芯片寄存器，选择自动校准控制为自动模式或手动模式；
14、步骤s101：校准控制状态机接收到启动信号后，向幅度检测电路发送控制信号，使能幅度检测电路，幅度检测电路对当前输入的压控振荡器信号幅度电平值和电平阈值vt1进行比较，得到的结果反馈给校准控制状态机；
15、步骤s102：校准控制状态机接收到幅度检测电路的反馈信号后进行判断，当压控振荡器信号幅度电平值小于电平阈值vt1，则校准控制状态机给出的幅度控制字在当前值加1，延时一段时间等压控振荡器稳定后，重复步骤s101，再次使能幅度检测电路，并得到反馈结果；
16、步骤s103：当压控振荡器信号幅度电平值大于电平阈值vt1，则校准控制状态机结束幅度比较阶段，校准控制状态机给出启动信号到频率检测电路；
17、步骤s104：频率检测电路接收到校准控制状态机的启动信号后，进入频率校准状态；
18、步骤s105：频率检测电路将分频后的参考信号与当前输入的开环压控振荡器信号比较，频率检测电路反馈对应的脉冲到校准控制状态机；
19、步骤s106：当校准控制状态机检测频率检测电路反馈回的脉冲有缺失时，认为当前压控振荡器频率小于目标频率，此时校准控制状态机给出的频率控制字在当前值减1到压控振荡器，减少接入的开关电容，提高压控振荡器频率；
20、步骤s107：当校准控制状态机检测频检测电路反馈回的脉冲在保持预定目标周期正常时，认为当前压控振荡器频率达到目标频率；
21、步骤s108：当校准控制状态机检测到频率达到目标频率后，再次发送启动信号第二次幅度校准启动，输入幅度检测电路的参考电平改为新寄存器中设置的允许最大压控振荡器摆幅电平值，即电平阈值vt2，之后校准控制状态机重复步骤s101；
22、步骤s109：校准控制状态机接收到幅度比较电路的反馈信号后进行判断，当幅度比较结果为0，此时lcvco幅度值小于目标值，幅度值控制字加1，当幅度比较结果为1，此时压控振荡器幅度值大于目标值，此时的幅度控制字被选定；
23、步骤s110：当幅度比较结果为0，且控制字已累加到最大控制字值时，则控制字返回初始值重新开始，累计8次若都无法在控制字达到最大值之前使当幅度比较结果为1，则最大控制字值被选定；
24、步骤s111：校准控制状态机在幅度控制字选定后，发出的启动信号后，进入频率校准状态，重复步骤s104，s105，s106，s107，此时选定最大允许幅度下的对应子频带。
25、在一种实施方式中，所述手动模式时，直接配置幅度控制字和频率控制字；所述自动模式时，配置幅度控制字和频率控制字初始值。
26、本专利技术提供的一种用于锁相环的幅度和频率校准电路及其工作方法，可以在器件允许最大lcvco输出幅度值下找到最合适的子频带，从而使得振荡器能够得到最佳相噪性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于锁相环的幅度和频率校准电路，其特征在于，包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、强制钳位电路、压控振荡器、参考时钟分频电路、反馈时钟分频电路、幅度检测电路、频率检测电路以及校准控制状态机；
2.如权利要求1所述的用于锁相环的幅度和频率校准电路，其特征在于，所述外部控制信号及配置值包括校准开始信号、初始频率控制字、初始幅度控制字、以及最大压控振荡器幅度限制值。
3.如权利要求1所述的用于锁相环的幅度和频率校准电路，其特征在于，所述幅度和频率校准电路还包括电压偏置电路，用于产生幅度比较参考电压VT1和比较参考电压VT2；其中，幅度比较参考电压VT1小于比较参考电压VT2。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述用于锁相环的幅度和频率校准电路的工作方法，其特征在于，通过校准控制状态机交替控制幅度校准和频率校准，来实现最佳的子频带选择，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的用于锁相环的幅度和频率校准电路的工作方法，其特征在于，所述手动模式时，直接配置幅度控制字和频率控制字；所述自动模式时，配置幅度控制字和频率控制字初始值。
【技术特征摘要】
1.一种用于锁相环的幅度和频率校准电路，其特征在于，包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、强制钳位电路、压控振荡器、参考时钟分频电路、反馈时钟分频电路、幅度检测电路、频率检测电路以及校准控制状态机；
2.如权利要求1所述的用于锁相环的幅度和频率校准电路，其特征在于，所述外部控制信号及配置值包括校准开始信号、初始频率控制字、初始幅度控制字、以及最大压控振荡器幅度限制值。
3.如权利要求1所述的用于锁相环的幅度和频率校准电路，其特征在于，所述幅度和频率校准电路还包括电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：张礼怿，孙文俊，杨俊浩，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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