本发明专利技术提供了一种锁相环及其压控振荡电路，所述压控振荡电路包括：压控振荡器，在控制电压的控制下产生振荡信号；电容阵列模块，在电容状态位信号的控制下改变等效电容值，以切换振荡信号的频段；尾电流阵列模块，在尾电流状态位信号的控制下调节尾电流的强度，以使振荡信号的振幅保持不变；自动频率控制模块，若目标频率落在振荡信号当前的频段外，则将窗口上限电压或窗口下限电压作为控制电压输入至压控振荡器，并调节电容状态位信号，直至目标频率落入调节后的振荡信号频段内，并将控制电压切换为充电电压；自动幅度控制模块，根据电容状态位信号调节尾电流状态位信号。本发明专利技术能够实现低成本、高性能、抗干扰能力强的自动幅度控制和频率控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锁相环，尤其涉及一种带自动频率控制和自动幅度控制的压控振荡电路及包含该压控振荡电路的锁相环。
技术介绍
在低成本的射频通讯电路中，经常使用键合线电感和MOS电容构成振荡器，键合线电感的误差大，为了弥补这个误差，需要有足够大的频率范围，大的频率范围通常需要分段来实现，因此需要有频率控制电路来实现多波段的切换。MOS电容的品质因数较差，同时在宽的频率范围内，键合线电感的品质因数变化很大，导致在整个频率范围内的幅度变化过大，容易出现高频段幅度过高、低频段不易起振的问题，所以需要对电路的振荡幅度进行控制，才能提供良好的频率稳定性和噪声性能。传统的自动频率控制电路采用频率预设的方案，如图1所示，该方案包括振荡电路11、电容阵列12、自动频率控制模块13。其中，电容阵列12在输入端m位电容状态位 vc<l:m>的控制下组成了电容阵列12的an组电容值，每一组电容值对应着振荡电路11的一个频段。振荡电路11接入的控制电压vctr调节振荡电路11每一个频段内的频率，输出两路差分信号op和on。自动频率控制模块13包含频率查询模块14和波段预设表15。波段预设表15是事先根据测试或仿真结果建立的一个电容状态位vc<l :m>和振荡电路11的频段一一对应的表格，频率查询模块14从系统接收到包含目标频率的数据DATA以后，即向频率预设表15中读取此目标频率所在频段对应的电容状态位的值，并将此值输出给电容阵列12，即完成频率设置。这种方法的优点是实现简单，缺点是对工艺和温度等变化的补偿能力差，容易出现频率偏差超出预期的情况，影响产品的成品率和适用范围。传统的自动幅度控制电路采用幅度反馈控制方案，如图2所示，包括振荡电路21、 电容阵列22、幅度检测器沈、第一环路滤波器27、环路放大器观、第二环路滤波器四、尾电流晶体管M5。其中，幅度检测器沈将振荡电路21的信号幅度转换成输出电平信号ampl， ampl经第一环路滤波器27滤波后，输出到环路放大器观，在环路放大器观中与标准参考电平Vref比较并放大，经由第二环路滤波器四滤波后，输出直流电平vb，用来偏置尾电流晶体管M5以控制尾电流的大小。这种结构虽然幅度控制精度较高，但是会显著降低振荡器的相位噪声性能特别是低频率偏移的相位噪声性能，而且片上滤波电路也会占用很大的芯片面积，不利于低成本的控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种锁相环及其压控振荡电路，能够实现低成本、高性能、抗干扰能力强的自动幅度控制和自动频率控制。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种压控振荡电路，包括压控振荡器，在控制电压的控制下产生振荡信号；电容阵列模块，与所述压控振荡器的输出端相连，在电容状态位信号的控制下改变等效电容值，以切换所述振荡信号的频段；尾电流阵列模块，向所述压控振荡器提供尾电流，在尾电流状态位信号的控制下调节所述尾电流的强度，以使所述振荡信号的振幅保持不变；自动频率控制模块，接收所述振荡信号以及外部输入的目标频率、充电电压、窗口上限电压、窗口下限电压，若所述目标频率落在所述振荡信号当前的频段外，则将所述窗口上限电压或窗口下限电压作为所述控制电压输入至所述压控振荡器，并调节所述电容状态位信号，直至所述目标频率落入调节后的振荡信号频段内，并将所述控制电压切换为充电电压；自动幅度控制模块，根据所述电容状态位信号调节所述尾电流状态位信号，以补偿因频段切换造成的振荡信号幅度变化。可选地，所述自动频率控制模块包括电压多路选择器、频率检测模块和频率控制模块，其中所述电压多路选择器，在选择信号的控制下，选择所述充电电压、窗口上限电压和窗口下限电压其中之一作为所述控制电压输入至所述压控振荡器；所述频率检测模块，在所述频率控制模块的控制下，接收所述振荡信号并将其与所述目标频率进行比较；所述频率控制模块，根据所述频率检测模块的比较结果调节所述选择信号和电容状态位信号，直至所述目标频率落入调节后的振荡信号频段内。可选地，所述频率控制模块采用如下方式调节所述选择信号和电容状态位信号首先通过所述选择信号选择所述窗口下限电压作为控制电压；若所述比较结果指示所述目标频率低于振荡信号的当前频率，则继续将所述窗口下限电压作为控制电压，并调节所述电容状态位信号以增大所述电容阵列模块的等效电容值，直至所述目标频率高于调节后的振荡信号频率，并将所述控制电压切换为所述充电电压；若所述比较结果指示所述目标频率高于振荡信号的当前频率，则将所述控制电压切换为窗口上限电压，之后若所述比较结果指示所述目标频率低于切换后的振荡信号频率，则将所述控制电压切换为所述充电电压，否则调节所述电容状态位信号以减小所述电容阵列模块的等效电容值，直至所述目标频率低于调节后的振荡信号频率，并将所述控制电压切换为所述充电电压。可选地，所述频率检测模块包括分频器，对所述振荡信号进行分频后产生分频信号；频率检测器，在所述频率控制模块的控制下，以外部的标准参考时钟为标准对所述分频信号进行计数，并计算所述振荡信号的频率；比较器，在所述频率控制模块的控制下，将所述振荡信号的频率与目标频率进行比较，产生所述比较结果。可选地，所述自动幅度控制模块包括幅度分段预设表模块，其中存储有所述尾电流状态位信号与电容状态位信号分段对应的映射表；幅度控制模块，根据所述电容状态位信号从所述幅度分段预设表模块中查找对应的尾电流状态位信号；锁存器，与所述幅度控制模块相连，对所述尾电流状态位信号进行锁存后输出至尾电流阵列模块。可选地，所述尾电流阵列模块包括偏置MOS晶体管，其源极连接电源，栅极接收预设的尾电流偏置电压，漏极连接所述压控振荡器的尾电流输入端；多个尾电流MOS晶体管，其中每一尾电流MOS晶体管的源极连接电源，栅极分别连接一开关模块的输出端，漏极连接所述压控振荡器的尾电流输入端，所述开关模块的输入端接收所述尾电流偏置电压，所述开关模块的控制端由所述尾电流状态位信号控制。可选地，所述多个尾电流MOS晶体管的宽长比依次倍增。可选地，所述电容阵列模块包括多个并联的电容单元，每一电容单元包括第一 PMOS晶体管，其栅极连接所述压控振荡器的正相输出端；与所述第一 PMOS晶体管相同的第二 PMOS晶体管，其栅极连接所述压控振荡器的负相输出端；开关模块，其输入端连接电源或接地，其输出端连接所述第一 PMOS晶体管和第二 PMOS晶体管的源极和漏极，其控制端由所述电容状态位信号控制。可选地，所述电容单元中的第一PMOS晶体管包括多个PMOS晶体管，其中每一PMOS 晶体管的栅极连接所述正相输出端，源极和漏极连接所述开关模块的输出端，所述电容单元中的第二 PMOS晶体管包括多个PMOS晶体管，其中每一 PMOS晶体管的栅极连接所述负相输出端，源极和漏极连接所述开关模块的输出端；其中，所述多个电容单元内第一 PMOS晶体管包括的PMOS晶体管的数量依次倍增，第二 PMOS晶体管包括的PMOS晶体管的数量依次倍增。本专利技术还提供了一种锁相环，包括以上任一项所述的压控振荡电路。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术实施例的压控振荡电路中，在目标频率落在当前振荡信号频段之外时，采用自动频率控制模块来将窗口上限电压或窗口下限电压作为控制电压输入至压控振荡器， 并本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，胡铁刚，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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