[發(fā)明專利]鎖相環(huán)芯片及鎖相環(huán)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211067459.4
• 申請(qǐng)日: 2022-09-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115395949A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷俊;徐太龍;麥沛然;馬許愿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 澳門(mén)大學(xué)
• 主分類號(hào): H03L7/085
• 分類號(hào): H03L7/085;H03L7/099;H03L7/18
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 曹瑞敏

本申請(qǐng)?zhí)峁╂i相環(huán)芯片及鎖相環(huán)系統(tǒng)，涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域。本申請(qǐng)?zhí)岢龅挠糜阪i相環(huán)路的增益自動(dòng)切換參考采樣鑒相器能在保持傳統(tǒng)參考采樣鑒相器的寬捕獲范圍[?π/2，π/2]特性的同時(shí)有效提升鎖定狀態(tài)時(shí)的鑒相增益；所提出的增益自動(dòng)切換參考采樣鑒相器利用增益控制器比較第一支路單元輸出的支路電壓與第二支路單元輸出的支路電壓與預(yù)先設(shè)定的閾值電壓的關(guān)系來(lái)決定其工作在普通模式還是增益倍增模式；若兩路支路電壓均小于預(yù)設(shè)的閾值電壓，則生成增益倍增模式的使能信號(hào)，控制時(shí)鐘產(chǎn)生器產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)鐘控制信號(hào)，并作用于第一支路單元和第二支路單元，達(dá)到了增益增大M倍的效果，打破現(xiàn)有鑒相器的鑒相增益和捕獲范圍之間的折中關(guān)系。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鎖相環(huán)芯片及鎖相環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高性能無(wú)線、有線收發(fā)機(jī)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等均要求鎖相環(huán)(Phase-locked loop，簡(jiǎn)稱PLL)具有高的頻譜純度。因此，提出了各種方案來(lái)改善鎖相環(huán)的相位噪聲、抖動(dòng)、參考雜散和功耗效率。

目前，現(xiàn)有的模擬鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)主要有以下三種方案：基于鑒頻鑒相器和電荷泵組合的鎖相環(huán)、亞采樣鑒相器鎖相環(huán)、參考采樣鑒相器鎖相環(huán)。其中，(1)基于鑒頻鑒相器和電荷泵組合的鎖相環(huán)，具有最大的捕獲范圍[-2π，2π]，但是鑒相器增益最小，不能有效壓制電荷泵引起的帶內(nèi)噪聲；(2)亞采樣鑒相器鎖相環(huán)，用矩形波參考信號(hào)直接采樣壓控振蕩器輸出的正弦波，以實(shí)現(xiàn)高鑒相增益，但是其捕獲范圍非常窄，僅有[-π/2N，π/2N]，需要頻率鎖定回路(Frequency-locked loop，簡(jiǎn)稱FLL)輔助才能實(shí)現(xiàn)正確的頻率合成功能，增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性；(3)參考采樣鑒相器鎖相環(huán)，用反饋矩形波信號(hào)直接采樣正弦波參考信號(hào)，相對(duì)于亞采樣鑒相器，其捕獲范圍擴(kuò)大至[-π/2，π/2]，不需要頻率鎖定回路就能正確工作，但是其增益遠(yuǎn)小于亞采樣鑒相器的增益，不能有效壓制電荷泵引起的帶內(nèi)噪聲。

但是，上述三種方案均存在鑒相增益和捕獲范圍之間的折中，因此，亟需提出一種新的鎖相環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，來(lái)打破現(xiàn)有三種方案的鑒相增益和捕獲范圍之間的折中關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)參考采樣鑒相器，在維持傳統(tǒng)參考采樣鑒相器的[-π/2，π/2]的捕獲范圍的同時(shí)，將鑒相增益提高M(jìn)倍。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鎖相環(huán)芯片及鎖相環(huán)系統(tǒng)，以便打破現(xiàn)有三種方案的鑒相增益和捕獲范圍之間的折中關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)參考采樣鑒相器，在維持傳統(tǒng)參考采樣鑒相器的[-π/2，π/2]的捕獲范圍特性的和晶體管工作可靠性同時(shí)，將鑒相增益提高M(jìn)倍。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種鎖相環(huán)芯片，包括：壓控振蕩器、多模分頻器、時(shí)鐘產(chǎn)生器、增益自動(dòng)切換參考采樣鑒相器、控制電壓產(chǎn)生模塊；其中，所述增益自動(dòng)切換參考采樣鑒相器包括：差分采樣模塊、增益控制器，所述差分采樣模塊包括：相互對(duì)稱的第一支路單元和第二支路單元；

所述壓控振蕩器的輸出端與所述多模分頻器的輸入端連接，所述多模分頻器的輸出端與所述時(shí)鐘產(chǎn)生器的第一輸入端連接；

所述增益控制器的第一輸入端與所述第一支路單元的第一輸出端連接，所述增益控制器的第二輸入端與所述第二支路單元的第一輸出端連接，所述增益控制器的輸出端與所述時(shí)鐘產(chǎn)生器的第二輸入端連接；

所述第一支路單元的第一輸入端用于接入正向的正弦參考信號(hào)，所述第一支路單元的第二輸入端用于接入所述正弦參考信號(hào)的共模信號(hào)，所述第一支路單元的第二輸出端與所述控制電壓產(chǎn)生模塊的輸入端連接；

所述第二支路單元的第一輸入端用于接入負(fù)向的正弦參考信號(hào)，所述第二支路單元的第二輸入端用于接入所述共模信號(hào)，所述第二支路單元的第二輸出端與所述控制電壓產(chǎn)生模塊的輸入端連接；