一種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，包括輸入端連接參考時(shí)鐘的倍乘器，所述倍乘器的輸出端并聯(lián)有頻率誤差鑒別器和二元相位比較器，所述二元相位比較器的輸出端上并聯(lián)有積分項(xiàng)模塊和比例項(xiàng)模塊，積分項(xiàng)模塊的輸出端上串聯(lián)有積分器，所述頻率誤差鑒別器和積分器的輸出端均連接Σ-Δ調(diào)制器，該Σ-Δ調(diào)制器通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接壓控振蕩器，所述壓控振蕩器的輸出端上串聯(lián)有小數(shù)分頻除法器，小數(shù)分頻除法器的輸出端分別連接頻率誤差鑒別器和二元相位比較器。這種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路基本不受電壓溫度影響，比較適合遷移到下一代工藝，不需要面積很大的電容來(lái)做環(huán)路濾波器等，并且還有助于實(shí)現(xiàn)低噪聲的小數(shù)分頻。
【專利說(shuō)明】—種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鎖相環(huán)電路，尤其涉及一種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]鎖相環(huán)為頻率較為穩(wěn)定的一種方法，主要有VCO (壓控振蕩器)和PLL IC，壓控振蕩器給出一個(gè)信號(hào)，一部分作為輸出，另一部分通過(guò)分頻與PLL IC所產(chǎn)生的本振信號(hào)作相位比較；為了保持頻率不變，就要求相位差不發(fā)生改變，如果有相位差的變化，則PLL IC的電壓輸出端的電壓發(fā)生變化，去控制VC0，直到相位差恢復(fù)，達(dá)到鎖頻的目的。該鎖相環(huán)能使受控振蕩器的頻率和相位均與輸入信號(hào)保持確定關(guān)系的閉環(huán)電子電路，可廣泛運(yùn)用在射頻前端，高速串行數(shù)字通信等領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)環(huán)路依賴模擬設(shè)計(jì)，其中的鑒相器和環(huán)路濾波器等均是模擬電路。模擬電路受工藝、溫度和電壓影響，性能受到一定的限制。同時(shí)，比較占面積，如果是比較普通的運(yùn)用，可占整個(gè)鎖相環(huán)面積的2/3，如果是需要帶寬比較低，噪聲性能比較好或者需要一些參數(shù)如時(shí)鐘抖動(dòng)傳遞函數(shù)的峰值比較小等，則需要nF級(jí)別的電容，因此往往無(wú)法做到芯片內(nèi)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種不受電壓和溫度影響，且無(wú)需面積很大的電容來(lái)做環(huán)路濾波器的二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，包括輸入端連接參考時(shí)鐘的倍乘器，所述倍乘器的輸出端并聯(lián)有頻率誤差鑒別器和二元相位比較器，所述二元相位比較器的輸出端上并聯(lián)有積分項(xiàng)模塊和比例項(xiàng)模塊，積分項(xiàng)模塊的輸出端上串聯(lián)有積分器，所述頻率誤差鑒別器和積分器的輸出端均連接Σ-Λ調(diào)制器，該Σ-Λ調(diào)制器通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接壓控振蕩器，所述壓控振蕩器的輸出端上串聯(lián)有小數(shù)分頻除法器，小數(shù)分頻除法器的輸入端上并聯(lián)有連接倍乘系數(shù)的Σ-Δ調(diào)制器，且小數(shù)分頻除法器的輸出端分別連接頻率誤差鑒別器和二元相位比較器。
[0006]優(yōu)選的，所述比例項(xiàng)模塊的輸出端連接Σ-Λ調(diào)制器。
[0007]優(yōu)選的，所述比例項(xiàng)模塊通過(guò)第二數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與壓控振蕩器連接。
[0008]優(yōu)選的，所述頻率誤差鑒別器有兩個(gè)計(jì)數(shù)器構(gòu)成，分別連接參考時(shí)鐘和除法器輸出的反饋時(shí)鐘。
[0009]優(yōu)選的，所述參考時(shí)鐘為倍乘后的參考時(shí)鐘。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處是:這種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路基本不受電壓溫度影響，比較適合遷移到下一代工藝，不需要面積很大的電容來(lái)做環(huán)路濾波器等，并且還有助于實(shí)現(xiàn)低噪聲的小數(shù)分頻。
[0011]【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】:
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。[0012]圖1是本二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、倍乘器；2、頻率誤差鑒別器；3、二元相位比較器；4、積分項(xiàng)模塊；5、比例項(xiàng)模塊；6、積分器；7、11、Σ-Δ調(diào)制器；8、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；81、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；9、壓控振蕩器；10、小數(shù)分頻除法器。
[0014]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述:
實(shí)施例一:
圖1所示一種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，包括輸入端連接參考時(shí)鐘的倍乘器1，所述倍乘器I的輸出端并聯(lián)有頻率誤差鑒別器2和二元相位比較器3，所述頻率誤差鑒別器有兩個(gè)計(jì)數(shù)器構(gòu)成，分別連接參考時(shí)鐘，或倍乘后的參考時(shí)鐘和除法器輸出的反饋時(shí)鐘；所述二元相位比較器3的輸出端上并聯(lián)有積分項(xiàng)模塊4和比例項(xiàng)模塊5，積分項(xiàng)模塊4的輸出端上串聯(lián)有積分器6，所述頻率誤差鑒別器2、比例項(xiàng)模塊5和積分器6的輸出端均連接Σ-Δ調(diào)制器7，該Σ - Λ調(diào)制器7通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊8連接壓控振蕩器9，所述壓控振蕩器9的輸出端上串聯(lián)有小數(shù)分頻除法器10，小數(shù)分頻除法器10的輸入端上并聯(lián)有連接倍乘系數(shù)的Σ-Λ調(diào)制器11，且小數(shù)分頻除法器10的輸出端分別連接頻率誤差鑒別器2和二元相位比較器3。
[0015]實(shí)施例二:
圖2所示一種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，包括輸入端連接參考時(shí)鐘的倍乘器1，所述倍乘器I的輸出端并聯(lián)有頻率誤差鑒別器2和二元相位比較器3，所述頻率誤差鑒別器有兩個(gè)計(jì)數(shù)器構(gòu)成，分別連接參考時(shí)鐘，或倍乘后的參考時(shí)鐘和除法器輸出的反饋時(shí)鐘；所述二元相位比較器3的輸出端上并聯(lián)有積分項(xiàng)模塊4和比例項(xiàng)模塊5，積分項(xiàng)模塊4的輸出端上串聯(lián)有積分器6，所述頻率誤差鑒別器2和積分器6的輸出端均連接Σ-Λ調(diào)制器7，該Σ-Λ調(diào)制器7通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊8連接壓控振蕩器9，所述比例項(xiàng)模塊5通過(guò)第二數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊81與壓控振蕩器9連接，所述壓控振蕩器9的輸出端上串聯(lián)有小數(shù)分頻除法器10，小數(shù)分頻除法器10的輸入端上并聯(lián)有連接倍乘系數(shù)的Σ-Λ調(diào)制器11，且小數(shù)分頻除法器10的輸出端分別連接頻率誤差鑒別器2和二元相位比較器3。
[0016]具體地，當(dāng)計(jì)數(shù)參考時(shí)鐘1000個(gè)周期后，如果除法器反饋時(shí)鐘計(jì)數(shù)在999-1001中間，則表示頻率誤差為IOOOppm ;根據(jù)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)參數(shù)，可以轉(zhuǎn)入鎖相階段。
[0017]鎖相通過(guò)二元相位比較器3來(lái)鑒別參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘的相位差別。如果參考時(shí)鐘在反饋時(shí)鐘之前，表明相位誤差為正，結(jié)果為+1，表示壓控振蕩器9需要加速，來(lái)縮小反饋時(shí)鐘和參考時(shí)鐘的相位誤差。同理，如果參考時(shí)鐘在反饋時(shí)鐘之后，表明相位誤差為負(fù)，結(jié)果為-1，表示壓控振蕩器9需要加速，來(lái)縮小反饋時(shí)鐘和參考時(shí)鐘的相位誤差。這個(gè)結(jié)果經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器一般采用二階的比例和積分濾波器。數(shù)字濾波器通常選用的位數(shù)比較多，如19位。當(dāng)壓控振蕩器9的控制端沒(méi)有這么多位的數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)，可以通過(guò)一個(gè)Σ-Λ調(diào)制器7來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度到低精度的轉(zhuǎn)換。這個(gè)調(diào)制后的結(jié)果輸入到一個(gè)精度比較低的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8，如9位，從而實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器9振蕩頻率的調(diào)制。如果是采用LC的壓控振蕩器，可以通過(guò)改變電容的個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)。如果是環(huán)形振蕩器，可以通過(guò)改變電源電壓或者是電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。[0018]采用二元相位比較器3的好處是電路簡(jiǎn)單，但是需要另外的頻率誤差鑒別器2來(lái)縮小頻率誤差。同時(shí)，由于二元相位比較器3只能比較反饋時(shí)鐘和參考時(shí)鐘的相對(duì)位置，如反饋時(shí)鐘在前，參考時(shí)鐘在后，側(cè)無(wú)法判斷具體相位差了多少，因此，需要反饋時(shí)鐘有一定的相位抖動(dòng)來(lái)補(bǔ)充這個(gè)缺陷。一般需要一個(gè)小數(shù)分頻除法器10，使得反饋時(shí)鐘上有一定的時(shí)鐘抖動(dòng)。
[0019]這種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路基本不受電壓溫度影響，比較適合遷移到下一代工藝，不需要面積很大的電容來(lái)做環(huán)路濾波器等，并且還有助于實(shí)現(xiàn)低噪聲的小數(shù)分頻。
[0020]需要強(qiáng)調(diào)的是:以上僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，其特征在于:包括輸入端連接參考時(shí)鐘的倍乘器(1)，所述倍乘器(I)的輸出端并聯(lián)有頻率誤差鑒別器(2)和二元相位比較器(3)，所述二元相位比較器(3)的輸出端上并聯(lián)有積分項(xiàng)模塊(4)和比例項(xiàng)模塊(5)，積分項(xiàng)模塊(4)的輸出端上串聯(lián)有積分器(6)，所述頻率誤差鑒別器(2)和積分器(6)的輸出端均連接Σ-Δ調(diào)制器(7)，該Σ-Λ調(diào)制器(7)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(8)連接壓控振蕩器(9)，所述壓控振蕩器(9)的輸出端上串聯(lián)有小數(shù)分頻除法器(10)，小數(shù)分頻除法器(10)的輸入端上并聯(lián)有連接倍乘系數(shù)的Σ-Λ調(diào)制器(11)，且小數(shù)分頻除法器(10)的輸出端分別連接頻率誤差鑒別器(2)和二元相位比較器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，其特征在于:所述比例項(xiàng)模塊(5)的輸出端連接Σ-Λ調(diào)制器(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，其特征在于:所述比例項(xiàng)模塊(5 )通過(guò)第二數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(81)與壓控振蕩器(9 )連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，其特征在于:所述頻率誤差鑒別器有兩個(gè)計(jì)數(shù)器構(gòu)成，分別連接參考時(shí)鐘和除法器輸出的反饋時(shí)鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二元相位比較器數(shù)字鎖相環(huán)電路，其特征在于:所述參考時(shí)鐘為倍乘后的參考時(shí)鐘。
【文檔編號(hào)】H03L7/099GK103475363SQ201310395856
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】劉雄 申請(qǐng)人:蘇州蘇爾達(dá)信息科技有限公司