[發(fā)明專利]一種快速鎖定的電荷泵鎖相環(huán)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710339926.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN107181487A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳錫明;張可楨;康瑞;曲雅珍;劉帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03L7/18
• 分類號(hào): H03L7/18;H03L7/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 姚詠華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成電路領(lǐng)域的電荷泵鎖相環(huán)，尤其涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)路快速鎖定且不顯著增加鎖相環(huán)版圖面積的電荷泵鎖相環(huán)。

背景技術(shù)

鎖相環(huán)是一個(gè)能同步輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的頻率與相位的負(fù)反饋系統(tǒng)，其可分類為：模擬鎖相環(huán)、數(shù)模混合鎖相環(huán)、全數(shù)字鎖相環(huán)和軟件鎖相環(huán)。電荷泵鎖相環(huán)是數(shù)模混合鎖相環(huán)的一種，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好、具有理論輸入相位誤差為零的優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)、空間技術(shù)等領(lǐng)域中。

環(huán)路鎖定時(shí)間是電荷泵鎖相環(huán)的重要性能參數(shù)。常用的減小環(huán)路鎖定時(shí)間的方法有動(dòng)態(tài)變換環(huán)路帶寬、環(huán)路中增加頻率比較器、使用改進(jìn)的鑒頻鑒相器、增加頻率比較器等。動(dòng)態(tài)變換環(huán)路帶寬法是指在鑒頻鑒相器輸入相位差大時(shí)，增大環(huán)路帶寬，從而減小環(huán)路鎖定時(shí)間；在鑒頻鑒相器輸入相位差小時(shí)，減小環(huán)路帶寬，由于電荷泵鎖相環(huán)環(huán)路低通特性，因而可以減小電荷泵鎖相環(huán)輸出的相位噪聲。動(dòng)態(tài)變換環(huán)路帶寬需要附加的相位差檢測(cè)電路，且相位差檢測(cè)電路較復(fù)雜。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種快速鎖定的電荷泵鎖相環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可加快電荷泵鎖相環(huán)環(huán)路鎖定速度的初始化電路，該初始化電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，版圖面積小。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

一種快速鎖定的電荷泵鎖相環(huán)，包括由鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器、壓控振蕩器和分頻器構(gòu)成的鎖相環(huán)路，其中，壓控振蕩器包括電壓轉(zhuǎn)換電流模塊與電流控制振蕩器模塊；在鎖相環(huán)環(huán)路中的壓控振蕩器上加入有產(chǎn)生初始振蕩頻率的初始化電路；所述初始化電路包括設(shè)在對(duì)稱跨導(dǎo)運(yùn)算放大器和連接到低通濾波器開關(guān)的晶體管電路，以及連接在低通濾波器上的傳輸門TG和反相器INV。

作為優(yōu)選，所述電荷泵由電流源Ip、電流源In、開關(guān)S1和開關(guān)S2構(gòu)成。

作為優(yōu)選，所述低通濾波器由電阻R1串聯(lián)電容C1再并聯(lián)電容C2組成。

作為優(yōu)選，在所述鑒頻鑒相器與電荷泵之間設(shè)有連接到電荷泵開關(guān)S1和開關(guān)S2的晶體管M1’和M2’；在電荷泵與低通濾波器之間設(shè)有連接電源VDD的開關(guān)S3，在低通濾波器與電壓轉(zhuǎn)換電流模塊之間設(shè)有連接開關(guān)S3的開關(guān)S4；電壓轉(zhuǎn)換電流模塊連接分頻器到鑒頻鑒相器。

作為優(yōu)選，所述電壓轉(zhuǎn)電流模塊和初始化電路包括對(duì)稱設(shè)置的柵極相連的晶體管M1與M5、M2與M6、M3與M4、M12與M13、M8與M7；晶體管M9連接到與M10的柵極分別連接到M11的源極和漏極，M11的柵極連接到M12與M13的柵極，M12與M13的源極分別連接到M4的柵極和M8的柵極；M6與M7的漏極和源極共同連接到傳輸門TG和反相器INV至電流控制振蕩器。

進(jìn)一步，所述晶體管M9的柵極連接1/2VDD，晶體管M10的柵極連接V_C。

進(jìn)一步，所述晶體管M1與M2的漏極分別連接到其各自的柵極。

在電源電壓上電時(shí)，將壓控振蕩器的初始控制電壓設(shè)置為電源電壓的一半，并且將鑒頻鑒相器輸出關(guān)閉，直到電源電壓上電完成時(shí)，再釋放該控制電壓，打開鑒頻鑒相器輸出。

本發(fā)明能夠加快鎖相環(huán)環(huán)路鎖定速度，在壓控振蕩器中加入附加的初始化電路，從而減小鎖相環(huán)路的鎖定時(shí)間，初始化電路可使電荷泵鎖相環(huán)環(huán)路鎖定時(shí)間減小45％，同時(shí)該初始化電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，晶體管少，不顯著增加整體電荷泵鎖相環(huán)的版圖面積。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有電荷泵鎖相環(huán)示意圖；

圖2是帶本發(fā)明初始化電路的電荷泵鎖相環(huán)示意圖；

圖3是本發(fā)明電壓轉(zhuǎn)電流模塊與初始化電路；

圖4是帶本發(fā)明初始化電路的電荷泵鎖相環(huán)與普通電荷泵鎖相環(huán)的環(huán)路鎖定時(shí)間對(duì)比。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不作為對(duì)發(fā)明做任何限制的依據(jù)。

如圖1所示，一種快速鎖定的電荷泵鎖相環(huán)，包括由鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器、壓控振蕩器和分頻器構(gòu)成的鎖相環(huán)路，其中，壓控振蕩器包括電壓轉(zhuǎn)換電流模塊與電流控制振蕩器模塊；在鎖相環(huán)環(huán)路中的壓控振蕩器上加入有產(chǎn)生初始振蕩頻率的初始化電路；初始化電路包括設(shè)在對(duì)稱跨導(dǎo)運(yùn)算放大器和連接到低通濾波器開關(guān)的晶體管電路，以及連接在低通濾波器上的傳輸門TG和反相器INV。