[發(fā)明專(zhuān)利]減小鎖相環(huán)電路鎖定時(shí)間的方法、鎖相環(huán)電路及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210477649.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102983860A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭強(qiáng);徐興國(guó);袁林;楊文;蔡波;郭磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市森虎科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03L7/099
• 分類(lèi)號(hào): H03L7/099;H03L7/085
• 代理公司: 深圳市金筆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 胡清方;彭友華

技術(shù)領(lǐng)域????

?????本發(fā)明涉及無(wú)線通信射頻電路，特別涉及鎖相環(huán)(PLL)電路；應(yīng)用于無(wú)線通信產(chǎn)品，具本地說(shuō)涉及一種減小鎖相環(huán)電路的鎖定時(shí)間的方法、快速鎖定鎖相環(huán)電路及其應(yīng)用。

背景技術(shù)????

??在無(wú)線通信中，鎖相環(huán)(PLL)是通信設(shè)備的核心，廣泛應(yīng)用于頻率源與無(wú)線通信領(lǐng)域。在發(fā)射機(jī)中作為載波，在接收機(jī)中作為本振。鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間是無(wú)線通信系統(tǒng)，尤其是時(shí)分多址TDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。減小鎖相環(huán)鎖定時(shí)間，提高頻率的切換速度是高性能無(wú)線設(shè)備的重要課題。

現(xiàn)有鎖相環(huán)電路主要包括四個(gè)子單元電路，即壓控振蕩器、環(huán)路濾波器和頻率合成器、參考晶體振蕩器。鎖相環(huán)的性能指標(biāo)主要有鎖定時(shí)間、相位噪聲和相位裕量等，需要鎖定時(shí)間短、相位噪聲小和相位裕量小。在無(wú)線通信中，鎖相環(huán)的各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)整機(jī)系統(tǒng)的性能有很大的影響。

在頻率合成過(guò)程中，很多無(wú)線通信系統(tǒng)如對(duì)講機(jī)系統(tǒng)、手機(jī)系統(tǒng)需要頻率間的快速切換，它們需要鎖相環(huán)能夠快速響應(yīng)其輸入頻率或者分頻器數(shù)值的變化而使輸出頻率快速達(dá)到目標(biāo)頻率，這樣減小鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間就成為了電路設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的方面。

鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間主要受到以下幾個(gè)因素的影響：一是環(huán)路濾波器的時(shí)間常數(shù)。環(huán)路濾波器具有低通特性，它可以起到低通濾波器的作用，更重要的是它對(duì)環(huán)路參數(shù)調(diào)整起著決定性的作用。環(huán)路濾波器是一個(gè)線性電路，常用的環(huán)路濾波器有RC積分濾波器、無(wú)源比例積分濾波器和有源比例積分濾波器三種。

下面以無(wú)源比例積分環(huán)路濾波器為例加以具體說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖示所述的無(wú)源比例積分環(huán)路濾波器包括第一電阻R1、第二電阻R2及電容C組成。

其傳遞函數(shù)為：

其中，???????????????????????????

從圖1可見(jiàn)，時(shí)間常數(shù)增大，環(huán)路響應(yīng)帶寬減小，則鎖定時(shí)間增大；相反，時(shí)間常數(shù)減小，環(huán)路響應(yīng)帶寬增大，鎖定時(shí)間減小。影響鎖定時(shí)間的另外一個(gè)因素是分頻器的分頻比，也就是鑒相頻率的影響。在參考晶體振蕩器頻率不變的前提下，增大分頻器的分頻比，即減小鑒相頻率，則鎖定時(shí)間會(huì)增大。然而，從相位比較器輸出的泵電流Icp對(duì)于鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間也起著非常大的影響。Icp增大，環(huán)路濾波器上的充放電時(shí)間就相應(yīng)的減小。

現(xiàn)有鎖相環(huán)電路，在采用鎖相環(huán)IC來(lái)設(shè)計(jì)頻率源時(shí)，常用的減小鎖定時(shí)間的方法是在頻率切換時(shí)利用鎖相環(huán)內(nèi)部的環(huán)路充放電方波信號(hào)輸出到環(huán)路濾波器進(jìn)行輔助充放電，從而實(shí)現(xiàn)鎖定時(shí)間的減小。

許多鎖相環(huán)IC，都帶有快速鎖定的功能。其原理是頻率切換時(shí)，利用鎖相環(huán)內(nèi)部的環(huán)路充放電方波信號(hào)輸出到環(huán)路濾波器，來(lái)實(shí)現(xiàn)減小鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間。其電路框圖如圖2所示。這種利用鎖相環(huán)內(nèi)部環(huán)路充放電方波減小鎖定時(shí)間的方法，由于無(wú)法判斷頻率切換時(shí)環(huán)路濾波器是充電還是放電，也無(wú)法判斷頻率切換時(shí)環(huán)路濾波器的充電時(shí)間或者放電時(shí)間的長(zhǎng)短，所以會(huì)出現(xiàn)充電時(shí)的過(guò)充以及放電時(shí)的過(guò)放現(xiàn)象；另外，由于輸出到環(huán)路的是方波信號(hào)，所以在接近頻率穩(wěn)定時(shí)會(huì)有很長(zhǎng)一段時(shí)間處于環(huán)路抖動(dòng)的現(xiàn)象。因此鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間沒(méi)法做到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的減小。

從上述分析可知，在頻率切換時(shí)，通過(guò)瞬間增大泵電流，可大幅度減小鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間；減小環(huán)路濾波器的充、放電時(shí)間，也可以減小鎖定時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容???

?????為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明向社會(huì)提供一種通過(guò)判斷頻率切換時(shí)的電荷方向，以及控制鎖相環(huán)電路充電或者放電時(shí)間的長(zhǎng)短，實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)電路的快速充放電，從而達(dá)到減小鎖定時(shí)間的目的的減小鎖相環(huán)電路鎖定時(shí)間的方法、鎖相環(huán)電路及其應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種減小鎖相環(huán)電路鎖定時(shí)間的方法，在鎖相環(huán)電路切換頻率時(shí)，根據(jù)目標(biāo)頻率和當(dāng)前頻率的控制電壓差確定環(huán)路濾波器的充電或放電狀態(tài)，以及環(huán)路濾波器的充電或放電時(shí)間，通過(guò)軟件控制鎖相環(huán)電路的充電或放電，以達(dá)到減小鎖定時(shí)間的目的。

優(yōu)先的，在軟件控制鎖相環(huán)電路的充電或放電的同時(shí)，瞬間增大環(huán)路泵電流。