[發明專利]一種VCO自動校準電路和方法

有效

• 申請號: 201711387872.8
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108063618B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 王明照;王日炎;周伶俐;賀黌胤;馬傳輝
• 申請（專利權）人: 廣州潤芯信息技術有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099;H03K17/22
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 邵穗娟;湯喜友

本發明公開了一種VCO自動校準電路，包括參考時鐘計數器、反饋時鐘計數器、狀態機、壓控振蕩器、分頻器和復位模塊，參考時鐘計數器、反饋時鐘計數器、復位模塊和壓控振蕩器均與狀態機連接，復位模塊、壓控振蕩器和反饋時鐘計數器均與分頻器連接；狀態機在復位狀態時將參考時鐘計數器、反饋時鐘計數器復位，并使復位模塊將分頻器復位，使參考時鐘計數器和反饋時鐘計數器同時計數，參考時鐘計數器計數到預設計數值時記錄反饋計數器得到的反饋計數值值，根據預設計數值和反饋計數值的比較結果通過二分法找到壓控振蕩器的最佳電容陣列值。本發明消除了反饋時鐘初始相位不確定從而降低計數準確性的問題；能夠縮短自動校準的時間。

技術領域

本發明屬于集成電路設計技術領域，尤其涉及一種VCO自動校準電路和方法。

背景技術

目前，現代通信技術日新月異，各種無線通信標準層出不窮。在信號的接收和發射中，頻率綜合器是一個重要模塊，用來產生穩定、準確、低噪聲的本振信號，實現和接收(發射)信號的混頻。為實現較大的信號帶寬，需要本振信號覆蓋很大的范圍。用于本振產生的壓控振蕩器(VCO)一般用電容電感諧振結構，這種結構可以得到遠好于環振的噪聲性能。振蕩器的控制電壓通過控制變容管的電容值調節輸出的頻率。電容越大輸出頻率越低，電容越小輸出頻率越高。頻率變化相對于控制電壓的變化稱為壓控增益，如圖2所示。壓控增益越大意味著相同的控制電壓變化可以得到更大的輸出頻率變化。

變容管可實現的頻率變化范圍較小，同時大的壓控增益會惡化噪聲、雜散等性能。所以一般在電路中添加一個開關電容陣列，當開關全部關閉時，電容被從電路中斷開，電容陣列總電容為0。打開的開關越多，電容陣列的電容值就越大。電容陣列取不同電容值，配合變容管電容值的變化，可以實現一個較大的輸出頻率范圍。這種方法要求相鄰電容陣列輸出頻率范圍必須有一定重疊，才能保證覆蓋頻段連續；其次在所需頻率改變時，電路應能自動找到適合的電容陣列取值。

尋找適當電容陣列的自動頻率校準(AFC)方法主要有開環計數式、開關模擬方法和閉環鎖定方法等幾種。閉環鎖定方法需要的時間非常長，開環模擬方法由于器件失配和比較器失調影響了準確度，開環計數方法是比較常用的。

但是，現有的方案存在以下缺陷：

傳統計數方式需要跨時鐘域讀取數據，容易造成亞穩態的問題。在計數時，因為兩個時鐘頻率和相位是獨立的，所以初始相位的不確定會引入計數誤差，如圖1所示，fref為參考時鐘，相同頻率的反饋時鐘fdiv，因為初始相位不同，計數值可能有1的誤差。fast vcofrequency calibration techniques for pll applications通過采用多相位時鐘的方式，降低相位不確定帶來的誤差，這種方法增大了電路的復雜度。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種VCO自動校準電路，其能避免相位的不確定性，縮短自動頻率校準的時間。

本發明的目的之二在于一種VCO自動校準方法，其能避免相位的不確定性，縮短自動頻率校準的時間。

本發明的目的之一采用如下技術方案實現：

一種VCO自動校準電路，包括參考時鐘計數器、反饋時鐘計數器、狀態機、壓控振蕩器、分頻器和復位模塊，所述參考時鐘計數器、反饋時鐘計數器、復位模塊和壓控振蕩器均與狀態機連接，復位模塊、壓控振蕩器和反饋時鐘計數器均與分頻器連接；

狀態機在復位狀態時將參考時鐘計數器、反饋時鐘計數器復位，并使復位模塊將分頻器復位，在之后的計數狀態時，使參考時鐘計數器和反饋時鐘計數器同時計數，當參考時鐘計數器計數到預設計數值時記錄反饋計數器得到的反饋計數值值，復位分頻器，根據預設計數值和反饋計數值的比較結果通過二分法找到壓控振蕩器的最佳電容陣列值以調節壓控振蕩器的電容陣列。

本發明的目的之二采用如下技術方案實現：

一種VCO自動校準方法，包括以下步驟：