[發明專利]可實現頻段選擇的自校正鎖相環頻率綜合器

有效

• 申請號: 200910077363.4
• 申請日: 2009-02-19
• 公開（公告）號: CN101814917A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 黃水龍;王小松;張海英
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18;H03L7/085;H03L7/099;H03L7/187
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種可實現頻段選擇的自校正鎖相環頻率綜合器，由鎖相環路和 自校正環路構成，其中，鎖相環路由鑒相鑒頻器、電荷泵、環路濾波器、 壓控振蕩器和分頻器依次連接而成，自校正環路由鑒相鑒頻器、觸發器、 控制器、壓控振蕩器和分頻器依次連接而成，且分頻器的輸出端連接于鑒 相鑒頻器的輸入端，鑒相鑒頻器的輸入端接收輸入參考信號(fref)和反 饋信號(fdiv)，鎖相環路和自校正環路共用鑒相鑒頻器、壓控振蕩器和分 頻器；

其中，所述觸發器用來判斷參考信號是領先還是滯后分頻器反饋信 號，當參考信號(fref)領先反饋信號(fdiv)時，鑒相鑒頻器的輸出U信 號為高，將被緊接著的反饋信號(fdiv)的上升沿復位；當反饋信號(fdiv) 領先參考信號(fref)時，鑒相鑒頻器輸出D信號為高，將被緊接著的參 考信號(fref)的上升沿復位；觸發器的時鐘輸入為D信號，而觸發端輸 入為U信號；因為鑒相鑒頻器中存在復位延時，每個工作周期，U信號和 D信號存在同時為高，然后被復位信號復位的短脈沖，這使得觸發器的時 鐘輸入端有輸入時鐘；當U信號領先D信號，觸發器輸出信號為高，當U 信號滯后D信號時，觸發器輸出信號為低；觸發器的輸出信號作為控制器 輸入信號，用來決定壓控振蕩器的控制字；

所述控制器用來判定連續多個時鐘周期內反饋頻率是領先還是滯后 參考頻率，然后控制器根據領先和滯后的結果來選擇合適的控制字，從而 決定壓控振蕩器的輸出頻率；控制器是自校正環路中核心模塊，當上電或 者復位時，N比特長度控制字初始化到中間值，在N次自校正達到最優值 時自校正停止；如果需要在正常工作后重新啟動，通過三線接口輸入自校 正使能信號；重新啟動控制器，在自校正過程，開關S1閉合，S2斷開， 目的是給壓控振蕩器的輸入一個固定的參考電壓；輸入控制器的時鐘信號 (clk)是對參考信號(fref)經過M分頻后的信號，M值的大小依據應用 場合，M值太大，將使得每次控制字切換時間變長；在每個時鐘信號(clk) 的上升或者下降沿，對輸入的參考信號進行判斷，如果連續多個周期內觸 發器的輸出信號都是高電平或者低電平，說明參考信號的輸入頻率過高或 者過低，控制器將調整控制字；為了能使得控制器在有限次的調整中找到 最優的值，避免自校正環路在幾個控制字間反復跳動，采用二進制搜索算 法；

該自校正鎖相環頻率綜合器進一步包括一對互補開關S1和S2，S1位 于固定電壓與壓控振蕩器之間，該固定電壓為電源電壓的一半，S2位于環 路濾波器與壓控振蕩器之間；在鎖相環頻率綜合器上電或者復位時，自校 正環路啟動，互補開關S1閉合，S2斷開，壓控振蕩器的模擬輸入電壓固 定為電源電壓的一半，壓控振蕩器的輸出經過分頻器后的反饋信號(fdiv)， 同參考信號(fref)比較，根據比較結果，控制器改變數字控制字，從而 改變壓控振蕩器的固定電容的可變電容值，以實現頻率調整；自校正完畢， 控制器輸出被鎖存，互補開關S1斷開，S2閉合，環路濾波器的輸出用來 控制壓控振蕩器的模擬輸入端，開始精調諧過程，最終實現頻率的精細調 整。

2.根據權利要求1所述的可實現頻段選擇的自校正鎖相環頻率綜合 器，其特征在于，所述壓控振蕩器包括第一諧振電感L1、第二諧振電感 L2、第一變容管Cvar1、第二變容管Cvar2、由第一PMOS管M1和第二 PMOS管M2交叉耦合構成的負阻放大器，以及一組用于自校正環路的固 定電容C0、C1、...、Cn-1，n為自然數，各個固定電容串接在一組開關 SW0、SW1、...、SWn-1上，各開關受控于一組N位的控制字 CW0、...CWn-1。

3.根據權利要求1所述的可實現頻段選擇的自校正鎖相環頻率綜合 器，其特征在于，所述分頻器連接在壓控振蕩器輸出端與鑒相鑒頻器輸入 端之間。

4.根據權利要求1所述的可實現頻段選擇的自校正鎖相環頻率綜合 器，其特征在于，所述鎖相環路和自校正環路非并行工作，首先自校正環 路工作，然后是鎖相環路工作，兩個環路工作狀態通過互補開關進行切換。