[實用新型]基于電平寬度提取的鎖相加速電路及鎖相環系統

有效

• 申請號: 201921661187.4
• 申請日: 2019-10-07
• 公開（公告）號: CN210469272U
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 韓懷宇;邵要華;趙偉兵
• 申請（專利權）人: 珠海市一微半導體有限公司
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開基于電平寬度提取的鎖相加速電路及鎖相環系統，所述鎖相加速電路包括電平提取控制電路和電流注入開關模塊；電平提取控制電路的控制輸出端連接電流注入開關模塊的電流注入控制端，同時，電流注入開關模塊的電流步進控制端和電平提取控制電路的驅動輸入端都連接于鑒頻鑒相器的預設控制信號輸出端，用于根據該預設控制信號輸出端輸出信號的電平寬度變化情況，控制電流注入開關模塊注入電荷，直到鑒頻鑒相器輸入的參考時鐘信號與反饋時鐘信號的相位同步。低通濾波器在所述鎖相加速電路的控制通斷作用下接收電流注入開關模塊注入的電荷，實現向低通濾波器快速注入電荷直到接近穩定，同時，步進式注入電荷可避免振蕩，縮短鎖相的時間。

技術領域

本實用新型屬于鎖相環的技術領域，尤其涉及一種基于電平寬度提取的鎖相加速電路及鎖相環系統。

背景技術

鎖相環(PLL)是一種十分重要的功能系統，如在一個芯片系統中提供一種或多種頻率要求的時鐘、在接收機中產生本振信號、在通信系統中保持同步等。對于這些系統，鎖相環的快速鎖定一直是追求目標，但是受到穩定性、動態響應、精度和噪聲等因素相互制約，鎖相速度難以進一步提高。

在鎖相環中，鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器、壓控振蕩器和分頻器形成一個反饋環路，壓控振蕩器的高頻輸出信號經分頻后的反饋時鐘信號Ffb與晶體振蕩器產生的參考時鐘信號Fref輸入鑒頻鑒相器，鑒頻鑒相器比較兩輸入信號的相位差，產生輸出電壓，輸出電壓控制電荷泵產生充電或放電電流，此電流對低通濾波器進行充電或放電，導致低通濾波器輸出的控制電壓Vc增大或減小，Vc作為壓控振蕩器的輸入信號，調整壓控振蕩器的輸出信號頻率，再將壓控振蕩器的輸出信號經過分頻器分頻后，獲得反饋時鐘信號Ffb傳送給鑒頻鑒相器，環路的負反饋特性使參考時鐘信號Fref和反饋時鐘信號Ffb相位一致或者相差一個固定的值時，將鎖相環鎖定。因此通過鎖相環電路，可產生頻率和相位被鎖定到固定頻率和相位的輸出信號Fout。通過鑒頻鑒相器對參考時鐘信號Fref和反饋時鐘信號Ffb進行比較，調節壓控振蕩器的控制電壓以改變輸出頻率，直到鎖相穩定為止，鎖相穩定時參考時鐘信號的頻率和壓控振蕩器的輸出頻率相等或者呈倍數N關系。然而這一過程中,環路反饋的延時時間較長,鎖相環的鎖相時間較長。

實用新型內容

為了克服上述技術缺陷，本實用新型公開的一種基于電平寬度提取的鎖相加速電路，該鎖相加速電路利用鑒頻鑒相器輸出的反映輸入的參考時鐘信號與反饋時鐘信號相位關系的控制信號，驅動電平提取控制電路步進式地控制電流注入開關模塊向低通濾波器注入電荷的情況，直到鑒頻鑒相器輸入的參考時鐘信號與反饋時鐘信號的相位同步，在避免輸入壓控振蕩器的控制電壓過沖的同時，也抵消反饋環路的延時，減小鎖相時間。

本實用新型提出以下技術方案：一種基于電平寬度提取的鎖相加速電路，該鎖相加速電路適用的鎖相環包括:鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器、壓控振蕩器和分頻器，鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器、壓控振蕩器和分頻器依次連接形成一個反饋環路，所述鎖相加速電路包括電平提取控制電路和電流注入開關模塊；電平提取控制電路設有驅動輸入端、使能控制端和控制輸出端；電流注入開關模塊設有電流步進輸入控制端和電流注入控制端；電平提取控制電路的使能控制端連接外部的使能信號源，用于控制鎖相環開啟相位鎖定工作；電平提取控制電路的控制輸出端連接電流注入開關模塊的電流注入控制端，同時，電流注入開關模塊的電流步進輸入控制端和電平提取控制電路的驅動輸入端都連接于鑒頻鑒相器的一個預設控制信號輸出端，用于根據該預設控制信號輸出端輸出信號的電平寬度變化情況，控制電流注入開關模塊向低通濾波器注入電荷的情況，直到鑒頻鑒相器輸入的參考時鐘信號與反饋時鐘信號的相位同步；其中，該預設控制信號輸出端輸出的信號是鑒頻鑒相器輸出的用于控制電荷泵進行電流注入的控制信號的反信號；低通濾波器的信號輸入端連接電荷泵的信號輸出端，低通濾波器的電容輸入端連接電流注入開關模塊的信號輸出端，用于在接收電荷泵的信號輸出端提供的電荷的同時，也接收電流注入開關模塊的信號輸出端注入的電荷，并將接收積累的電荷生成控制電壓，輸出給壓控振蕩器，其中，低通濾波器的電容輸入端是：在低通濾波器內部的阻容串聯支路中，電阻及其串聯的電容的連接節點。