CN103346783B - 一种快速鉴频方法及快速鉴频器 - Google Patents

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CN103346783B CN201310316629.2A CN201310316629A CN103346783B CN 103346783 B CN103346783 B CN 103346783B CN 201310316629 A CN201310316629 A CN 201310316629A CN 103346783 B CN103346783 B CN 103346783B
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Abstract

本申请公开了一种快速鉴频方法及快速鉴频器，通过计时控制单元分别根据由参考输入信号得到的时钟脉冲信号和鉴频输入信号生成第一计时控制信号和第二计时控制信号，以控制等效计时电路分别进行第一等效计时和第二等效计时，得到的第一等效计时时长和第二等效计时时长分别相当于参考输入信号和鉴频输入信号的周期，从而将参考输入信号和鉴频输入信号之间的频率比较转换为周期比较，使得鉴频过程不需考虑参考输入信号和鉴频输入信号之间的相位差，只要待第一等效计时和第二等效计时完成，即可得出鉴频结果；故即使在鉴频输入信号与参考输入信号之间的频率差较小且存在较大反相初始相位差时，也可快速得到鉴频结果，大大提高了鉴频速度。

Description

一种快速鉴频方法及快速鉴频器
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种快速鉴频方法及快速鉴频器。
背景技术
鉴频器是通信电子电路中的常用模块，用于鉴别鉴频输入信号与参考输入信号之间的频率关系。现有鉴频方式主要通过鉴别鉴频输入信号和参考输入信号之间的相位差来间接鉴别其频率差。分别以fin和fREF表示鉴频输入信号和参考输入信号的频率，表示初始相位差，t表示鉴频时间，则鉴频输入信号和参考输入信号的相位差可描述为下述公式一：
由公式一可知，当鉴频输入信号与参考输入信号之间频率差较小时，初始相位将影响鉴频时间。如fin略大于fREF，而且具有较大值时需要经过较长的鉴频时间才能得到正确的鉴频结果，即因此，现有鉴频方式在鉴频输入信号与参考输入信号之间的频率差较小且存在较大反相初始相位差时，无法快速获得鉴频结果。
发明内容
有鉴于此，本申请目的在于提供一种快速鉴频方法及快速鉴频器，以解决现有鉴频方式在鉴频输入信号与参考输入信号之间的频率差较小且存在较大反相初始相位差时，无法快速获得鉴频结果的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种快速鉴频器，包括时钟电路、控制电路、等效计时电路和判决电路；所述控制电路包括计时控制单元和结果生成单元；
所述时钟电路，用于接收参考输入信号，并在所述参考输入信号的上升沿和下降沿的触发下生成一定宽度的脉冲，以得到一时钟脉冲信号；
所述计时控制单元的第一输入端与所述时钟电路连接，所述计时控制单元的第二输入端接收鉴频输入信号；所述计时控制单元用于根据所述时钟脉冲信号生成第一计时控制信号，根据所述鉴频输入信号生成第二计时控制信号；
所述等效计时电路与所述计时控制单元连接，用于在所述第一计时控制信号的控制下开始或停止第一等效计时，并输出第一等效计时时长，同时在所述第二计时控制信号的控制下开始或停止第二等效计时，并输出第二等效计时时长；
所述判决电路与所述等效计时电路连接，用于比较所述第一等效计时时长和第二等效计时时长，并输出比较结果；
所述结果生成单元分别与所述计时控制单元和所述判决电路连接，用于根据所述第一计时控制信号、第二计时控制信号和所述比较结果生成鉴频结果。
优选地，所述等效计时电路具体为双向充电电路；所述计时控制单元包括充电控制单元；
所述第一计时控制信号具体为正向充电控制信号，所述第二计时控制信号具体为反向充电控制信号；
所述第一等效计时具体为正向充电，所述第二等效计时具体为反向充电；
所述第一等效计时时长具体为正向充电电压，所述第二等效计时时长具体为反向充电电压；
所述充电控制单元的第一输入端与所述时钟电路连接，所述充电控制单元的第二输入端接收鉴频输入信号；
所述双向充电电路包括第一电荷泵、第二电荷泵和电容；所述电容的上极板分别与所述第一电荷泵和第二电荷泵连接，所述电容的上极板电压作为所述正向充电电压，所述电容的下极版电压作为所述反向充电电压；
所述第一电荷泵用于对所述电容进行正向充电；所述第二电荷泵用于对所述电容进行反向充电；
所述充电控制单元用于根据所述时钟脉冲信号生成所述正向充电控制信号，根据所述鉴频输入信号生成所述反向充电控制信号；
所述双向充电电路与所述充电控制单元连接，用于在所述正向充电控制信号的控制下开始或停止所述第一电荷泵对所述电容的正向充电，将所述电容的上极板电压作为所述正向充电电压并输出；同时在所述反向充电控制信号的控制下开始或停止所述第二电荷泵对所述电容的反向充电，将所述电容的下极版电压作为所述反向充电电压并输出。
优选地，所述判决电路包括第一反相放大器、第二反相放大器和比较器；所述第一反相放大器和第二反相放大器的性能相同；
所述第一反相放大器的输入端接于所述比较器的同相输入端，所述第一反相放大器的输出端接于所述双向充电电路的反向电压输出端；所述第一反相放大器的输入端和输出端短接；
所述第二反相放大器的输入端接于所述双向充电电路的正向充电电压输出端，所述第二反相放大器的输出端接于所述比较器的反相输入端；
所述比较器的输出端与所述结果生成单元连接。
优选地，所述控制电路还包括复位单元；
所述复位单元分别与所述结果生成单元和双向充电电路连接，用于在所述结果生成单元生成所述鉴频结果后，生成放电信号，以控制所述双向充电电路放电至无积累电荷。
优选地，所述正向充电控制信号包括正向充电开始信号和正向充电停止信号；所述反向充电控制信号包括反向充电开始信号和反向充电停止信号；
所述充电控制单元根据所述时钟脉冲信号生成正向充电控制信号，根据所述鉴频输入信号生成反向充电控制信号，具体为：
当所述时钟脉冲信号的第一个上升沿到来时，生成所述正向充电开始信号；当所述时钟脉冲信号的第三个上升沿到来时，生成所述正向充电结束信号；
以所述时钟脉冲信号的第一个上升沿到来时为起点，在所述鉴频输入信号的第一个上升沿到来时生成所述反向充电开始信号，在所述鉴频输入信号的第二个上升沿到来时生成所述反向充电停止信号。
优选地，所述结果生成单元根据所述正向充电控制信号、反向充电控制信号和所述电压比较结果生成鉴频结果，具体为：
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号先后生成，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率；
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号均未生成，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率；
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，仅有所述反向充电开始信号生成而无所述反向充电停止信号生成，则根据所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时的所述电压比较结果生成所述鉴频结果；其中，
所述根据所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时的所述电压比较结果生成所述鉴频结果，具体为：
在所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时，若所述电压比较结果为所述正向充电电压大于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率；若所述电压比较结果为所述正向充电电压小于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率。
一种快速鉴频方法，包括步骤：
接收参考输入信号，在所述参考输入信号的上升沿和下降沿的触发下生成一定宽度的脉冲，得到时钟脉冲信号；
根据所述时钟脉冲信号生成第一计时控制信号，在所述第一计时控制信号的控制下开始或停止第一等效计时，并输出第一等效计时时长；
根据所述鉴频输入信号生成第二计时控制信号，在所述第二计时控制信号的控制下开始或停止第二等效计时，并输出第二等效计时时长；
比较所述第一等效计时时长和第二等效计时时长，并输出比较结果；
根据所述第一计时控制信号、第二计时控制信号和所述比较结果生成鉴频结果。
优选地，所述第一计时控制信号具体为正向充电控制信号；所述正向充电控制信号包括正向充电开始信号和正向充电停止信号；所述第二计时控制信号具体为反向充电控制信号；所述反向充电控制信号包括反向充电开始信号和反向充电停止信号；
所述第一等效计时具体为正向充电，所述第二等效计时具体为反向充电；
所述第一等效计时时长具体为正向充电电压，所述第二等效计时时长具体为反向充电电压；
所述根据所述时钟脉冲信号生成第一计时控制信号，具体为：
当所述时钟脉冲信号的第一个上升沿到来时，生成所述正向充电开始信号；当所述时钟脉冲信号的第三个上升沿到来时，生成所述正向充电结束信号；
所述根据所述鉴频输入信号生成第二计时控制信号，具体为：
以所述时钟脉冲信号的第一个上升沿到来时为起点，在所述鉴频输入信号的第一个上升沿到来时生成所述反向充电开始信号，在所述鉴频输入信号的第二个上升沿到来时生成所述反向充电停止信号。
优选地，所述根据所述第一计时控制信号、第二计时控制信号和所述比较结果生成鉴频结果，具体为：
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号先后生成，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率；
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号均未生成，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率；
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，仅有所述反向充电开始信号生成而无所述反向充电停止信号生成，则根据所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时的所述电压比较结果生成所述鉴频结果；其中，
所述根据所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时的所述电压比较结果生成所述鉴频结果，具体为：
在所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时，若所述电压比较结果为所述正向充电电压大于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率；若所述电压比较结果为所述正向充电电压小于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率。
优选地，在生成所述鉴频结果后，所述快速鉴频方法还包括：
生成放电信号；
在所述放电信号的控制下，对所述双向充电电路放电至无积累电荷。
从上述的技术方案可以看出，本申请通过计时控制单元分别根据由参考输入信号得到的时钟脉冲信号和鉴频输入信号生成第一计时控制信号和第二计时控制信号，以控制等效计时电路分别进行第一等效计时和第二等效计时，得到的第一等效计时时长和第二等效计时时长分别相当于参考输入信号和鉴频输入信号的周期，从而将参考输入信号和鉴频输入信号之间的频率比较转换为周期比较，使得鉴频过程不需考虑参考输入信号和鉴频输入信号之间的相位差，只要待第一等效计时和第二等效计时完成，得到参考输入信号和鉴频输入信号的周期，即可得出鉴频结果；相对于现有技术，本申请即使在鉴频输入信号与参考输入信号之间的频率差较小且存在较大反相初始相位差时，也可快速得到鉴频结果，大大提高了鉴频速度，解决了现有技术的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的快速鉴频器的结构图；
图2为本申请实施例提供的另一种快速鉴频器的结构图；
图3为图2所示的快速鉴频器的工作时序图；
图4为本申请实施例提供的又一种快速鉴频器的结构图；
图5为本申请实施例提供的又一种快速鉴频器结构图；
图6为本申请实施例提供的快速鉴频方法的流程图；
图7为本申请实施例提供的另一种快速鉴频方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种快速鉴频方法及快速鉴频器，以解决现有鉴频方式在鉴频输入信号与参考输入信号之间的频率差较小且存在较大反相初始相位差时，无法快速获得鉴频结果的问题。
参照图1，本申请实施例一提供的快速鉴频器，包括时钟电路110、控制电路120、等效计时电路130和判决电路140。控制电路120包括计时控制单元121和结果生成单元122。
时钟电路110的输入端接收参考输入信号VREF，时钟电路110的输出端与计时控制单元121的第一输入端连接；计时控制单元121的第二输入端接收鉴频输入信号Vin，输出端分别与等效计时电路130和结果生成单元122连接；判决电路140分别与等效计时电路130和结果生成单元122连接。
上述快速鉴频器的工作过程如下：
时钟电路110接收参考输入信号VREF，并在参考输入信号VREF的上升沿和下降沿的触发下生成一定宽度的脉冲，得到时钟脉冲信号CK（时钟脉冲信号CK的频率fCK为参考输入信号VREF的频率fREF的2倍）。计时控制单元121根据第一输入端输入的时钟脉冲信号CK生成并输出第一计时控制信号UP，同时根据第二输入端输入的鉴频输入信号Vin生成并输出第二计时控制信号DW。等效计时电路130在第一计时控制信号UP的控制下开始或停止第一等效计时，并输出第一等效计时时长，同时在第二计时控制信号DW的控制下开始或停止第二等效计时，并输出第二等效计时时长。判决电路140对第一等效计时时长和第二等效计时时长进行比较，并输出比较结果VCAM。结果生成单元122根据第一计时控制信号UP、第二计时控制信号DW和比较结果VCAM生成鉴频结果。
由上述结构和工作过程可知，本申请实施例通过计时控制单元分别根据由参考输入信号得到的时钟脉冲信号和鉴频输入信号生成第一计时控制信号和第二计时控制信号，以控制等效计时电路分别进行第一等效计时和第二等效计时，得到的第一等效计时时长和第二等效计时时长分别相当于参考输入信号和鉴频输入信号的周期，从而将参考输入信号和鉴频输入信号之间的频率比较转换为周期比较，使得鉴频过程不需考虑参考输入信号和鉴频输入信号之间的相位差，只要待第一等效计时和第二等效计时完成，得到参考输入信号和鉴频输入信号的周期，即可得出鉴频结果；相对于现有技术，本申请实施例即使在鉴频输入信号与参考输入信号之间的频率差较小且存在较大反相初始相位差时，也可快速得到鉴频结果，大大提高了鉴频速度，解决了现有技术的问题。
具体的，计时的方式多种多样，除通过计时器直接计时外，还可通过储能元件以储存能量的大小等方式间接衡量时间的长短。本申请实施例二利用电容储存电荷的特点，通过充电电压的增大反映时间的累积，达到计时目的。
参照图2，本申请实施例二提供的快速鉴频器，包括时钟电路210、控制电路220、双向充电电路230和判决电路240。控制电路220包括充电控制单元221和结果生成单元222。
时钟电路210的输入端接收参考输入信号VREF，时钟电路210的输出端与充电控制单元221的第一输入端连接；充电控制单元221的第二输入端接收鉴频输入信号Vin，输出端分别与双向充电电路230和结果生成单元222连接；判决电路240分别与双向充电电路230和结果生成单元222连接。
上述快速鉴频器的工作过程如下：
时钟电路210接收参考输入信号VREF，并在参考输入信号VREF的上升沿和下降沿的触发下生成一定宽度的脉冲，得到时钟脉冲信号CK（时钟脉冲信号CK的频率fCK为参考输入信号VREF的频率fREF的2倍，如图3所示）。充电控制单元221根据第一输入端输入的时钟脉冲信号CK生成并输出正向充电控制信号UP，同时根据第二输入端输入的鉴频输入信号Vin生成并输出反向充电控制信号DW。双向充电电路230在正向充电控制信号UP的控制下开始或停止正向充电，并输出正向充电电压Vch，同时在反向充电控制信号DW的控制下开始或停止反向充电，并输出反向充电电压Vb。判决电路240对正向充电电压Vch和反向充电电压Vb进行比较，并输出电压比较结果VCAM。结果生成单元222根据正向充电控制信号UP、反向充电控制信号DW和电压比较结果VCAM生成鉴频结果。
下面参照图3所示的快速鉴频器工作时序图，对本申请实施例所述的快速鉴频器的工作过程原理进行阐述。
充电控制单元221生成的正向充电控制信号UP包括正向充电开始信号（即UP=1）和正向充电停止信号（即UP=0）；相应的，反向充电控制信号DW包括反向充电开始信号（即DW=1）和反向充电停止信号（即DW=0）。充电控制单元生成正向充电控制信号UP和反向充电控制信号DW的具体过程为：在一个鉴频周期内，当时钟脉冲信号CK的第一个上升沿到来时，生成正向充电开始信号，即UP置1；当时钟脉冲信号CK的第三个上升沿到来时，生成正向充电结束信号，即UP置0；以时钟脉冲信号CK的第一个上升沿到来时为起点对鉴频输入信号计数，在鉴频输入信号Vin的第一个上升沿到来时生成反向充电开始信号，即DW置1；在鉴频输入信号Vin的第二个上升沿到来时生成反向充电停止信号，即DW置0。
在一个鉴频周期开始时，UP和DW均为0，即不对双向充电电路充电。结果生成单元222根据所述正向充电控制信号、反向充电控制信号和所述电压比较结果生成鉴频结果（即根据鉴频周期内UP、DW和VCAM的变化生成鉴频结果），具体包括如下几种情况：
1）若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号先后生成（即在UP=1期间，DW曾被置1后又变为0），则说明本次正向充电时间大于反向充电时间，而由正向充电和反向充电的开始/停止时间可知，正向充电时间即为时钟脉冲信号CK的周期的2倍，也即参考输入信号的周期TREF，反向充电时间即为鉴频输入信号的周期Tin，故有TREF＞Tin，进而结果生成单元222可判定鉴频输入信号的频率fin大于参考输入信号的频率fREF，输出鉴频结果OUT=1；该情况下，鉴频周期为TREF，如图3中0～t1所对应的第一个鉴频周期。
2）若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号均未生成（即在UP=1期间，DW无变化、一直为初始值0），则说明鉴频输入信号的周期大于参考输入信号的周期，故结果生成单元222判定fin＜fREF，输出鉴频结果OUT=0；该情况下，鉴频周期为TREF（即时钟脉冲信号CK的一个周期）。
3）若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，仅有所述反向充电开始信号生成而无所述反向充电停止信号生成（即在UP=1期间，DW曾被置1并保持），则说明在参考输入信号的一个周期内与鉴频输入信号的一个周期部分交叉，无法直接判断，需延长鉴频周期至2TREF并根据上述电压比较结果判断：
31）若电压比较结果为正向充电电压Vch大于反向充电电压Vb（即VCAM=0），则说明正向充电时间大于反向充电时间，即TREF＞Tin，故结果生成单元222判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率（即fin＞fREF），输出鉴频结果OUT=1；该情况下，鉴频周期为2TREF（即时钟脉冲信号CK的两个周期），如图3中t1～t2所对应的第二个鉴频周期。
32）若电压比较结果为正向充电电压Vch小于反向充电电压Vb（即VCAM=1），则说明正向充电时间小于反向充电时间，即TREF＜Tin，故结果生成单元222判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率（即fin＜fREF），输出鉴频结果OUT=0；该情况下，鉴频周期为2TREF（即时钟脉冲信号CK的两个周期）。
由上述结构及工作原理可知，本申请实施例通过充电控制单元根据鉴频输入信号和参考输入信号的上升沿及下降沿生成相应的充电控制信号，一方面控制双向充电电路充电，另一方面由结果生成单元根据正向充电控制信号、反向充电控制信号，必要时结合判决电路对双向充电电路的正向充电电压和反向充电电压的比较结果，生成鉴频结果；保证了鉴频周期为参考输入信号的一个或两个周期，不会因初始相位差过大、频率差过小而过多延长鉴频周期，相对于现有鉴频方式，大大缩短了鉴频周期，提高了鉴频速度，解决了现有技术的问题。
本申请实施例三提供了一种快速鉴频器的具体结构。参照图4，该快速鉴频器包括时钟电路310、控制电路320、双向充电电路330和判决电路340。控制电路320包括充电控制单元321和结果生成单元322。时钟电路310的输入端接收参考输入信号VREF，时钟电路310的输出端与充电控制单元321的第一输入端连接；充电控制单元321的第二输入端接收鉴频输入信号Vin，输出端分别与双向充电电路330和结果生成单元322连接；判决电路340分别与双向充电电路330和结果生成单元322连接。
其中，双向充电电路330包括第一电荷泵331、第二电荷泵332和电容C。第一电荷泵331和第二电荷泵332的充放电电流相同，电容C的上极板分别与第一电荷泵331和第二电荷332泵连接，且上极板电压作为正向充电电压Vch，下极版电压作为反向充电电压Vb。
上述第一电荷泵331受正向充电控制信号UP的控制：当UP=1时，第一电荷泵331开始对电容C进行正向充电，使正向充电电压Vch增加；当UP=0时，停止对电容C的正向充电。第二电荷泵332受反向充电控制信号DW的控制：当DW=1时，第二电荷泵332开始对电容C进行反向充电，使反向充电电压Vb增加；当DW=0时，停止对电容C的反向充电。
本申请实施例三中，判决电路340包括第一反相放大器341、第二反相放大器342和比较器343，且第一反相放大器341和第二反相放大器342的性能相同。
第一反相放大器341的输入端接于比较器343的同相输入端，输出端接于双向充电电路330的反向电压输出端（即电容C的下极板）；且第一反相放大器341的输入端和输出端短接，使反向充电电压Vb作为第一反相放大器341的直流偏置电压；同时，由于第一反相放大器341和第二反相放大器342的性能相同，故第二反相放大器342的直流偏置电压也为反向充电电压Vb。第二反相放大器342的输入端接于双向充电电路330的正向充电电压输出端（即电容C的上极板），第二反相放大器342的输出端接于比较器343的反相输入端。比较器342的输出端与结果生成单元322连接。
假设电容C的上极板电压与下极板电压之差为Vc，第二反相放大器342的增益为A（A＜0），第一电荷泵331和第二电荷泵332的充放电电流均为Icp，上述判决电路340的工作原理如下：
由判决电路340的结构可知，正向充电电压Vch=Vb+Vc，第二反相放大器342的输出电压Vn=Vb+A*Vc，比较器342将Vn和Vb进行电压比较，输入差分电压△V可以用下述公式二表示：
当△V＞0，即Vb＞Vn时，表示Vc＞0，比较器342输出的电压比较结果VCAM=1；当△V＜0，即Vb＜Vn时，表示Vc＜0，比较器342输出的电压比较结果VCAM=0。因此，判决电路340实现了对正向充电电压和反向充电电压的比较。
上述实施例三所述的快速鉴频器的鉴频原理可参考上文实施例二，在此不再赘述。
进一步的，本申请上述实施例中，控制电路还包括复位单元。参照图5，以实施例三所述的快速鉴频器为例，复位单元350分别与结果生成单元322和双向充电电路330连接，用于在结果生成单元322生成鉴频结果后，生成放电信号，以控制双向充电电路330放电，直至电容C上无积累电荷，为下一次鉴频作准备。具体的，可为电容C并联一可控开关S，复位单元350通过控制可控开关S的开关来控制电容C的放电开始停止：当复位单元350输出放电信号（CHA=1）时，可控开关S闭合，电容C上的积累电荷开始泄放；反之，复位单元350输出信号CHA=0时，可控开关S断开，可通过第一电荷泵331和第二电荷泵332对电容C充电。复位单元350输出放电信号CHA的时序如图3所示。
与上述快速鉴频器相应的，本申请实施例四还提供了一种快速鉴频方法。
参照图6，该快速鉴频方法包括如下步骤：
S401：接收参考输入信号VREF，并在参考输入信号VREF的上升沿和下降沿的交替触发下生成时钟脉冲信号CK；
S402：根据时钟脉冲信号生成第一计时控制信号，在所述第一计时控制信号的控制下开始或停止第一等效计时，并输出第一等效计时时长；
S403：根据所述鉴频输入信号Vin生成第二计时控制信号，在所述第二计时控制信号的控制下开始或停止第二等效计时，并输出第二等效计时时长；
S404：比较所述第一等效计时时长和第二等效计时时长，并输出比较结果；
S405：根据所述第一计时控制信号、第二计时控制信号和所述比较结果生成鉴频结果。
由上述方法步骤可知，本申请实施例根据由参考输入信号得到的时钟脉冲信号和鉴频输入信号分别生成第一计时控制信号和第二计时控制信号，以控制第一等效计时和第二等效计时，得到的第一等效计时时长和第二等效计时时长分别相当于参考输入信号和鉴频输入信号的周期，从而将参考输入信号和鉴频输入信号之间的频率比较转换为周期比较，使得鉴频过程不需考虑参考输入信号和鉴频输入信号之间的相位差，只要待第一等效计时和第二等效计时完成，得到参考输入信号和鉴频输入信号的周期，即可得出鉴频结果；相对于现有技术，本申请实施例即使在鉴频输入信号与参考输入信号之间的频率差较小且存在较大反相初始相位差时，也可快速得到鉴频结果，大大提高了鉴频速度，解决了现有技术的问题。
实际应用中，计时的方式多种多样，本申请实施例五提供了一种快速鉴频方法，其利用电容储能的特性间接达到计时目的。参照图7，该快速鉴频方法包括如下步骤：
S501：接收参考输入信号VREF，并在参考输入信号VREF的上升沿和下降沿的交替触发下生成时钟脉冲信号CK；
S502：根据时钟脉冲信号CK生成正向充电控制信号UP，根据正向充电控制信号UP控制一双向充电电路开始或停止正向充电，并输出正向充电电压Vch；
S503：根据鉴频输入信号Vin生成反向充电控制信号DW，根据反向充电控制信号DW控制上述双向充电电路开始或停止反向充电，并输出反向充电电压Vb；
其中，正向充电控制信号UP包括正向充电开始信号（即UP=1）和正向充电停止信号（即UP=0）；相应的，反向充电控制信号DW包括反向充电开始信号（即DW=1）和反向充电停止信号（即DW=0）。
仍参照图3，上述根据时钟脉冲信号CK生成正向充电控制信号UP，具体为：
当时钟脉冲信号CK的第一个上升沿到来时，生成正向充电开始信号，即UP置1；当所述时钟脉冲信号的第三个上升沿到来时，生成所述正向充电结束信号，即UP置0；
上述根据鉴频输入信号Vin生成反向充电控制信号DW，具体为：
以时钟脉冲信号CK的第一个上升沿到来时为起点，在鉴频输入信号Vin的第一个上升沿到来时生成反向充电开始信号，即DW置1；在鉴频输入信号Vin的第二个上升沿到来时生成反向充电停止信号，即DW置0。
S504：比较正向充电电压Vch和反向充电电压Vb，生成电压比较结果VCAM；
S505：根据正向充电控制信号UP、反向充电控制信号DW和电压比较结果VCAM生成鉴频结果。
在一个鉴频周期开始时，UP和DW均为0，即不对上述双向充电电路充电。
仍参照图3，上述根据正向充电控制信号UP、反向充电控制信号DW和电压比较结果VCAM生成鉴频结果，具体包括如下几种情况：
1）若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号先后生成（即在UP=1期间，DW曾被置1后又变为0），则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率，即fin＞fREF；该情况下，鉴频周期为TREF（即时钟脉冲信号CK的一个周期），如图3中0～t1所对应的第一个鉴频周期。
2）若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号均未生成（即在UP=1期间，DW无变化、一直为初始值0），则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率，即fin＜fREF；该情况下，鉴频周期为TREF（即时钟脉冲信号CK的一个周期）。
3）若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，仅有所述反向充电开始信号生成而无所述反向充电停止信号生成（即在UP=1期间，DW曾被置1并保持），无法在时钟脉冲信号的一个周期内、仅根据和判定鉴频结果，需要延长鉴频周期至时钟脉冲信号的两个周期，根据本鉴频周期内时钟脉冲信号CK的第五个上升沿到来时的电压比较结果进行判断：
31）若上述电压比较结果为正向充电电压大于反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率，即fin＞fREF；该情况下，鉴频周期为2TREF（即时钟脉冲信号CK的两个周期），如图3中t1～t2所对应的第二个鉴频周期。
32)若所述电压比较结果为所述正向充电电压小于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率，即fin＜fREF；该情况下，鉴频周期为2TREF（即时钟脉冲信号CK的两个周期）。
由上述方法步骤可知，本申请实施例提供的快速鉴频方法在鉴频输入信号和参考输入信号的上升沿及下降沿的触发下产生相应的充电控制信号，进而根据各充电控制信号的产生先后顺序，判断鉴频输入信号和参考输入信号的周期大小关系，从而得到二者的频率大小关系，即鉴频结果；该方法保证了鉴频周期为时钟脉冲信号CK的一个或两个周期，不会因初始相位差过大、频率差过小而过多延长鉴频周期，相对于现有鉴频方式，大大缩短了鉴频周期，提高了鉴频速度，解决了现有技术的问题。
进一步的，为实现连续鉴频，上述实施例三所述的快速鉴频方法还包括：
在生成所述鉴频结果后，生成放电信号；
在所述放电信号的控制下，对所述双向充电电路放电至无积累电荷。
双向充电电路放电完成后，正向充电电压Vch和反向充电电压Vb均恢复为0，可进入下一个鉴频周期，重新对其进行充电。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，所述程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种快速鉴频器，其特征在于，包括时钟电路、控制电路、等效计时电路和判决电路；所述控制电路包括计时控制单元和结果生成单元；
所述时钟电路，用于接收参考输入信号，并在所述参考输入信号的上升沿和下降沿的触发下生成一定宽度的脉冲，以得到一时钟脉冲信号；
所述计时控制单元的第一输入端与所述时钟电路连接，所述计时控制单元的第二输入端接收鉴频输入信号；所述计时控制单元用于根据所述时钟脉冲信号生成第一计时控制信号，根据所述鉴频输入信号生成第二计时控制信号；
所述等效计时电路与所述计时控制单元连接，用于在所述第一计时控制信号的控制下开始或停止第一等效计时，并输出第一等效计时时长，所述第一等效计时时长相当于所述参考输入信号的周期，同时在所述第二计时控制信号的控制下开始或停止第二等效计时，并输出第二等效计时时长，所述第二等效计时时长相当于所述鉴频输入信号的周期；
所述判决电路与所述等效计时电路连接，用于比较所述第一等效计时时长和第二等效计时时长，并输出比较结果；
所述结果生成单元分别与所述计时控制单元和所述判决电路连接，用于根据所述第一计时控制信号、第二计时控制信号和所述比较结果生成鉴频结果。
2.根据权利要求1所述的快速鉴频器，其特征在于，所述等效计时电路具体为双向充电电路；所述计时控制单元包括充电控制单元；
所述第一计时控制信号具体为正向充电控制信号，所述第二计时控制信号具体为反向充电控制信号；
所述第一等效计时具体为正向充电，所述第二等效计时具体为反向充电；
所述第一等效计时时长具体为正向充电电压，所述第二等效计时时长具体为反向充电电压；
所述充电控制单元的第一输入端与所述时钟电路连接，所述充电控制单元的第二输入端接收鉴频输入信号；
所述双向充电电路包括第一电荷泵、第二电荷泵和电容；所述电容的上极板分别与所述第一电荷泵和第二电荷泵连接，所述电容的上极板电压作为所述正向充电电压，所述电容的下极板电压作为所述反向充电电压；
所述第一电荷泵用于对所述电容进行正向充电；所述第二电荷泵用于对所述电容进行反向充电；
所述充电控制单元用于根据所述时钟脉冲信号生成所述正向充电控制信号，根据所述鉴频输入信号生成所述反向充电控制信号；
所述双向充电电路与所述充电控制单元连接，用于在所述正向充电控制信号的控制下开始或停止所述第一电荷泵对所述电容的正向充电，将所述电容的上极板电压作为所述正向充电电压并输出；同时在所述反向充电控制信号的控制下开始或停止所述第二电荷泵对所述电容的反向充电，将所述电容的下极板电压作为所述反向充电电压并输出。
3.根据权利要求2所述的快速鉴频器，其特征在于，所述判决电路包括第一反相放大器、第二反相放大器和比较器；所述第一反相放大器和第二反相放大器的性能相同；
所述第一反相放大器的输入端接于所述比较器的同相输入端，所述第一反相放大器的输出端接于所述双向充电电路的反向电压输出端；所述第一反相放大器的输入端和输出端短接；
所述第二反相放大器的输入端接于所述双向充电电路的正向充电电压输出端，所述第二反相放大器的输出端接于所述比较器的反相输入端；
所述比较器的输出端与所述结果生成单元连接。
4.根据权利要求2所述的快速鉴频器，其特征在于，所述控制电路还包括复位单元；
所述复位单元分别与所述结果生成单元和双向充电电路连接，用于在所述结果生成单元生成所述鉴频结果后，生成放电信号，以控制所述双向充电电路放电至无积累电荷。
5.根据权利要求2～4任一项所述的快速鉴频器，其特征在于，所述正向充电控制信号包括正向充电开始信号和正向充电停止信号；所述反向充电控制信号包括反向充电开始信号和反向充电停止信号；
所述充电控制单元根据所述时钟脉冲信号生成正向充电控制信号，根据所述鉴频输入信号生成反向充电控制信号，具体为：
当所述时钟脉冲信号的第一个上升沿到来时，生成所述正向充电开始信号；当所述时钟脉冲信号的第三个上升沿到来时，生成所述正向充电停止信号；
以所述时钟脉冲信号的第一个上升沿到来时为起点，在所述鉴频输入信号的第一个上升沿到来时生成所述反向充电开始信号，在所述鉴频输入信号的第二个上升沿到来时生成所述反向充电停止信号。
6.根据权利要求5所述的快速鉴频器，其特征在于，所述结果生成单元根据所述正向充电控制信号、反向充电控制信号和所述比较结果生成鉴频结果，具体为：
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号先后生成，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率；
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号均未生成，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率；
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，仅有所述反向充电开始信号生成而无所述反向充电停止信号生成，则根据所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时的所述比较结果生成所述鉴频结果；其中，
所述根据所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时的所述比较结果生成所述鉴频结果，具体为：
在所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时，若所述比较结果为所述正向充电电压大于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率；若所述比较结果为所述正向充电电压小于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率。
7.一种快速鉴频方法，其特征在于，包括步骤：
接收参考输入信号，在所述参考输入信号的上升沿和下降沿的触发下生成一定宽度的脉冲，得到时钟脉冲信号；
根据所述时钟脉冲信号生成第一计时控制信号，在所述第一计时控制信号的控制下开始或停止第一等效计时，并输出第一等效计时时长，所述第一等效计时时长相当于所述参考输入信号的周期；
根据鉴频输入信号生成第二计时控制信号，在所述第二计时控制信号的控制下开始或停止第二等效计时，并输出第二等效计时时长，所述第二等效计时时长相当于所述鉴频输入信号的周期；
比较所述第一等效计时时长和第二等效计时时长，并输出比较结果；
根据所述第一计时控制信号、第二计时控制信号和所述比较结果生成鉴频结果。
8.根据权利要求7所述的快速鉴频方法，其特征在于，所述第一计时控制信号具体为正向充电控制信号；所述正向充电控制信号包括正向充电开始信号和正向充电停止信号；所述第二计时控制信号具体为反向充电控制信号；所述反向充电控制信号包括反向充电开始信号和反向充电停止信号；
所述第一等效计时具体为正向充电，所述第二等效计时具体为反向充电；
所述第一等效计时时长具体为正向充电电压，所述第二等效计时时长具体为反向充电电压；
所述根据所述时钟脉冲信号生成第一计时控制信号，具体为：
当所述时钟脉冲信号的第一个上升沿到来时，生成所述正向充电开始信号；当所述时钟脉冲信号的第三个上升沿到来时，生成所述正向充电停止信号；
所述根据所述鉴频输入信号生成第二计时控制信号，具体为：
以所述时钟脉冲信号的第一个上升沿到来时为起点，在所述鉴频输入信号的第一个上升沿到来时生成所述反向充电开始信号，在所述鉴频输入信号的第二个上升沿到来时生成所述反向充电停止信号。
9.根据权利要求8所述的快速鉴频方法，其特征在于，所述根据所述第一计时控制信号、第二计时控制信号和所述比较结果生成鉴频结果，具体为：
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号先后生成，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率；
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，所述反向充电开始信号和反向充电停止信号均未生成，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率；
若在所述正向充电开始信号生成后、所述正向充电停止信号生成前，仅有所述反向充电开始信号生成而无所述反向充电停止信号生成，则根据所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时的所述比较结果生成所述鉴频结果；其中，
所述根据所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时的所述比较结果生成所述鉴频结果，具体为：
在所述时钟脉冲信号的第五个上升沿到来时，若所述比较结果为所述正向充电电压大于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率大于所述参考输入信号的频率；若所述比较结果为所述正向充电电压小于所述反向充电电压，则判定所述鉴频输入信号的频率小于所述参考输入信号的频率。
10.根据权利要求8或9所述的快速鉴频方法，其特征在于，在生成所述鉴频结果后，所述快速鉴频方法还包括：
生成放电信号；
在所述放电信号的控制下，对双向充电电路放电至无积累电荷，所述双向充电电路为完成在所述第一计时控制信号的控制下开始或停止第一等效计时，并输出第一等效计时时长的步骤，以及完成在所述第二计时控制信号的控制下开始或停止第二等效计时，并输出第二等效计时时长的步骤的电路。
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