[發明專利]一種基于時間電壓轉換的高精度脈寬比較裝置

有效

• 申請號: 201110090988.1
• 申請日: 2011-04-12
• 公開（公告）號: CN102231628A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 李正平;黃偉朝;劉松艷;王明照
• 申請（專利權）人: 廣州潤芯信息技術有限公司
• 主分類號: H03L7/097
• 分類號: H03L7/097
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李永慶

技術領域

本發明涉及一種用于射頻集成電路芯片的鎖相環的自動頻率校準電路。?

背景技術

目前，在現代通信系統中，?射頻芯片經常需要覆蓋較寬的頻率范圍，并超出了VCO（Voltage?control?oscillator壓控振蕩器）通過調節電壓所能覆蓋的范圍,?PLL鎖相環(Phase?Lock?Loop鎖相環)為射頻芯片提供本振，因此需要在較大的頻率范圍內均能正常鎖定。通過給VCO增加可調節的電容陣列,?增大VCO頻率可調節范圍，?在較大頻率范圍VCO能夠鎖定且維持較小的VCO靈敏度,?保證系統的相位噪聲不會惡化。?在鎖相環系統上電且VCO與Divider(分頻器)穩定后，?通過對參考時鐘和分頻器反饋時鐘進行計數相同時間，?通過比較兩個計數器值的大小，判斷此時反饋時鐘頻率偏高或者偏低，如果反饋時鐘頻率偏高則增大電容陣列值進而降低VCO輸出頻率，如果反饋時鐘頻率偏低則減小電容陣列值進而增加VCO輸出頻率，改變電容陣列后計數器重新開始新一輪計數。?通過二進制搜索算法，找到最接近合理電容陣列配置。?這樣經過幾次完成自動頻率校準。?但是由于參考時鐘頻率和反饋時鐘頻率相差并不大，因此需要計數較長時間才能分頻其頻率差別，導致鎖相環輸出時鐘達到穩定時間太長不能滿足通訊系統中對時鐘頻率快速切換的要求。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種實現簡單、可以實現頻率快速自動校準的基于時間電壓轉換的高精度脈寬比較裝置。?

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：基于時間電壓轉換的高精度脈寬比較裝置，主要包括：?

時間電壓轉換-雙沿鑒頻鑒相器,其實現參考時鐘Fref與分頻時鐘Fvco兩時鐘的雙沿檢測PFD功能，輸出Fvco頻率超前UP與Fvco頻率滯后DN信號，DN與UP具體邏輯產生及特征為：

a)?當Fvco時鐘上升邊沿出現在Fref時鐘邊沿之前或者Fvco時鐘下降邊沿出現在Fref時鐘邊沿之后，DN輸出高電平；

b)?當Fvco時鐘上升邊沿出現在Fref時鐘邊沿之后或者Fvco時鐘下降邊沿出現在Fref時鐘邊沿之前，UP輸出低電平；

c)?UP與DN不可能同時輸出為高電平；

時間電壓轉換—電荷泵，其對時間電壓轉換-雙沿鑒頻鑒相器輸出UP與DN產生不同方向電流，輸出電流對充電電容C實現電流向電壓的轉換，由公式?，有(1)；

時間電壓轉換—電壓比較器，其對時間電壓轉換—電荷泵輸出電壓與參考電壓比較，當輸入電壓比參考電壓高時輸出高電平，反之輸出低電平；

時間電壓轉換—電容陣列調整模塊，該模塊根據時間電壓轉換—電壓比較器的輸出結果，改變開關電容陣列控制位。

所述的對電容陣列的調整控制，使用二進制搜索算法實現。?

由于采用了上述的結構，本發明多次對兩輸入時鐘的上升沿與下降沿進行檢測，因此只要調整好時間電壓轉換—電荷泵的充電電容C大小與時間電壓轉換—電壓比較器的比較精度，就能顯著提高分辨率,并能夠在更短的時間內區分參考時鐘和分頻時鐘的頻率快慢，進而能夠在更短的時間內找到合適的電容配置。?從而鎖相環能夠在較短的時間內鎖定,大幅度減小自動校準時間，滿足現代通訊系統對時鐘頻率快速切換的要求。?

附圖說明

圖１是鎖相環的整體架構圖。

圖２是VCO頻率-電壓曲線圖。?

圖３是基于時間電壓轉換的高精度脈寬比較裝置的電路框圖。?

圖４是時間電壓轉換—雙沿鑒頻鑒相器的電路框圖。?

圖5是時間電壓轉換—雙沿鑒頻鑒相器的雙沿比較及工作狀態轉移圖。?

圖6是二進制搜索算法示意圖。?

具體實施方式

下面結合圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的描述。?

本發明基于時間電壓轉換（TVC）高精度脈寬比較裝置主要用于通訊系統的鎖相環系統中，鎖相系統整體框架如圖1所示，主要包含如下模塊：?

PFD(Phase?Frequency?Detector)鑒頻鑒相器101，根據參考時鐘和反饋時鐘頻率和相位的差別產生給電荷泵用的充電或者放電指示信號；

CP(charge?bump)電荷泵102，根據PFD模塊的輸出進行充電或者放電；

LF(Loop?filter)環路濾波器103，進行電流到電壓的轉換,?產生VCO的控制電壓；